JPH10259847A - 位置依存型ダンパ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位置依存型ダンパにおいて、静的な釣合位置
から伸長側と圧縮側への変位の全般に亙る伸側および圧
側減衰力をバルブ特性に保つ。 【解決手段】 シリンダ２とピストン１４の静的な釣合
位置Ｘを基準にシリンダ２の両側内壁面を拡げて拡径部
１０，１１とし、かつ、ピストン１４の外周面にこれら
拡径部１０，１１を含めてシリンダ２の内壁面へと追従
しつつ全ストロークに亙って常に油密に摺接する拡縮自
在のピストンシール１５を配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、各種の振動体に
減衰作用を加えて制振するための位置依存型ダンパに関
し、さらに詳しくは、静的な釣合位置を挟んで伸張側お
よび圧縮側へのストローク位置に応じて自動的に減衰特
性を適切に切り換え得る、特に、乗り物などのサスペン
ション装置への使用に好適な位置依存型ダンパに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の位置依存型ダンパとして
は、例えば、図５に示すようなものが知られている。

【０００３】すなわち、この位置依存型ダンパＭは、シ
リンダａ内をピストンロッドｂに取り付けたピストンｃ
により外周のピストンシールｄを介して伸張側の上部作
動油室Ｕと圧縮側の下部作動油室Ｌとに区画している。

【０００４】そして、これら上部作動油室Ｕと下部作動
油室Ｌをピストンｃに設けた下部作動油室Ｌ側へと向っ
て開く伸側減衰バルブｅと、逆に、上部作動油室Ｕ側に
向って開く圧側減衰バルブｆを通して相互に連通してい
る。

【０００５】また、シリンダａの外周には、それを取り
巻いて配置したアウタシェルｇにより両者の間をリザー
バ室Ｒとして画成し、このリザーバ室Ｒをシリンダａの
下部側壁に設けたボトムオリフィスｈを通して下部作動
油室Ｌへと連通している。

【０００６】一方、シリンダａにおけるピストンｃとの
静的な釣合位置（通常の使用状態である１Ｇの状態）Ｘ
の近傍におる内壁面には、当該側壁を外方へと膨出させ
てピストンｃの外周面を越える（跨ぐ）長さの絞り油路
ｉを形成しており、この絞り油路ｉの部分をピストンｃ
が摺動するときにのみ当該絞り油路ｉを通して上部作動
油室Ｕと下部作動油室Ｌを相互に連通するようにしてあ
る。

【０００７】なお、伸側減衰バルブｅの上方には、ピス
トンロッドｂへと嵌着してバンプラバーｊを設け、この
バンプラバーｊを位置依存型ダンパＭの最伸張近傍でシ
リンダａの上端にあるベアリングｋに当てることによ
り、最伸長時における衝撃の発生を緩和するようにして
いる。

【０００８】かくして、振動体に加わった外部振動に伴
って位置依存型ダンパＭが伸縮動作すると、シリンダａ
とピストンｃがベアリングｋとピストンシールｄをガイ
ドとして軸方向に相対変位を起こす。

【０００９】そこで、今、シリンダａとピストンｃが図
示の静的な釣合位置Ｘから絞り油路ｉの部分を通り越し
て伸張側の上部作動油室Ｕまたは圧縮側の下部作動油室
Ｌに変位を起こしたとする。

【００１０】このとき、ピストンｃの上端または下端縁
がシリンダａにおける絞り油路ｉの部分を通り過ぎるま
では、当該絞り油路ｉを通して上部作動油室Ｕと下部作
動油室Ｌが相互に連通している。

【００１１】そのために、この間は、伸長および圧縮動
作の何れの場合にあっても、ピストンｃの伸側および圧
側減衰バルブｅ，ｆが押し開かれることなくシリンダａ
の膨出部とピストンｃとの間の絞り油路ｉを通して上部
作動油室Ｕと下部作動油室Ｌとの間にオイルを流す。

【００１２】なお、このときに、ピストンロッドｂの退
出および浸入によって生じるシリンダａ内のオイルの不
足分と余剰分（ピストンロッドｂの退出および浸入体積
分のオイル）は、下部作動油室Ｌとリザーバ室Ｒとの間
でボトムオリフィスｈからオイルのやり取りを行うこと
で補償する。

【００１３】しかも、これと併せて、圧縮動作時には、
下部作動油室Ｌからボトムオリフィスｈを通してリザー
バ室Ｒへと押し出されるオイルの流動抵抗で、当該圧縮
動作時における下部作動油室Ｌ内のオイル圧力を確保す
る。

【００１４】これによって、位置依存型ダンパＭは、絞
り油路ｉを通るときのオイルの流動抵抗で二次曲線的な
オリフィス特性の伸側減衰力と圧側減衰力を発生しつ
つ、これら伸側減衰力と圧側減衰力で振動体に加わった
外部振動を減衰する。

【００１５】それに対して、ピストンｃの上端または下
端縁が絞り油路ｉの一方の端部を通り過ぎて（絞り油路
ｉを越えて）伸張側或いは圧縮側に移動すると、ピスト
ンｃにより絞り油路ｉの一方端の開口部が塞がれて当該
絞り油路ｉによる上部作動油室Ｕと下部作動油室Ｌの連
通を遮断する。

【００１６】しかし、このピストンｃによる絞り油路ｉ
の遮断は、位置依存型ダンパＭの伸縮動作に伴うボトム
オリフィスｈでのオイルの過不足補償機能と、圧縮動作
時における下部作動油室Ｌ内のオイル圧力確保機能には
何等の影響をも与えない。

【００１７】したがって、この場合には、位置依存型ダ
ンパＭの伸張動作に伴いピストンｃに設けた伸側減衰バ
ルブｅを押し開いて上部作動油室Ｕ内のオイルを下部作
動油室Ｌへと押し出し、当該伸側減衰バルブｅを押し開
いて流れるオイルの流動抵抗でバルブ特性の伸側減衰力
を発生する。

【００１８】また、圧縮動作時にあっては、ピストンｃ
の圧側減衰バルブｆを押し開いて下部作動油室Ｌ内のオ
イルを上部作動油室Ｕに押し出し、当該圧側減衰バルブ
ｆを押し開いて流れるオイルの流動抵抗でバルブ特性の
圧側減衰力を発生し、かくして、上記したバルブ特性の
伸側減衰力と協同して振動体に加わった外部振動を減衰
することになる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】このように、上記した
従来タイプにおける位置依存型ダンパＭにあっては、シ
リンダａとピストンｃの相対関係が絞り油路ｉを越えて
伸張側または圧縮側に動作した場合にのみ、ピストンｃ
の伸側減衰バルブｅと圧側減衰バルブｆが作用してバル
ブ特性の伸側および圧側減衰力を発生する。

【００２０】しかし、シリンダａとピストンｃの相対関
係が絞り油路ｉの部分を越えるまでは、当該絞り油路ｉ
による上部作動油室Ｕと下部作動油室Ｌの連通によって
ピストンｃの伸側減衰バルブｅと圧側減衰バルブｆが押
し開かれることなく、絞り油路ｉを通るオイルの流動抵
抗のみによってオリフィス特性の伸側および圧側減衰力
を発生することになる。

【００２１】その結果、位置依存型ダンパＭの伸縮動作
時における初期減衰力がオリフィス特性となって減衰力
の立ち上がりに遅れを生じるばかりでなく、低速域での
伸縮動作時における減衰力もオリフィス特性となって位
置依存型ダンパＭによる振動体への減衰作用に不足が生
じ、振動の収まりが悪くなってしまうという不都合な点
を有していた。

【００２２】したがって、この発明の目的は、静的な釣
合位置から伸長側と圧縮側への変位の全般に亙る伸側お
よび圧側減衰力をバルブ特性に保つことのできる新規の
構成を備えた位置依存型ダンパを提供することである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記した目的は、この発
明において、シリンダとピストンの静的な釣合位置を基
準にシリンダの両側内壁面を拡げて拡径部とし、かつ、
ピストンの外周面に両拡径部を含めてシリンダの内壁面
へと追従しつつ全ストロークに亙って常に油密に摺接す
る拡縮自在のピストンシールを配設することにより達成
される。

【００２４】すなわち、上記のように構成することによ
って、振動体に加わった外部振動に伴って位置依存型ダ
ンパが伸縮動作するとき、ピストンの外周に設けたピス
トンシールが拡縮しつつシリンダの内壁面に追従して摺
接し、全ストロークに亙って常にシリンダとの間を油密
状態に保つ。

【００２５】これによって、位置依存型ダンパは、伸縮
動作の初期および低速域での伸縮動作時において、静的
な釣合位置を中心にピストンがシリンダの両拡径部の間
における内壁面と摺接して動作する。

【００２６】そのために、この間の伸張動作時にあって
は、両拡径部の間におけるシリンダの内部とピストンロ
ッドの断面積差にシリンダとピストンの相対変位長さを
乗じた量のオイルを、伸張側の上部作動油室からピスト
ンの伸側減衰バルブを押し開いて圧縮側の下部作動油室
へと流す。

【００２７】なお、このときシリンダからのピストンロ
ッドの退出によって生じるオイルの不足分は、ボトムオ
リフィスを通して下部作動油室へとリザーバ室内のオイ
ルを吸い込むことによって補償する。

【００２８】また、圧縮動作時にあっては、逆に、ピス
トンロッドの浸入体積分に相当する量のオイルを下部作
動油室からボトムオリフィスを通してリザーバ室へと押
し出し、ボトムオリフィスで下部作動油室内のオイル圧
力を確保しつつシリンダ内のオイルの余剰分をも補償す
る。

【００２９】そして、先の伸張動作時と同様にして、各
拡径部の間におけるシリンダの内部とピストンロッドの
断面積差にシリンダとピストンの相対変位長さを乗じた
量のオイルを、下部作動油室からピストンの圧側減衰バ
ルブを押し開いて上部作動油室へと流す。

【００３０】かくして、位置依存型ダンパは、上部作動
油室と下部作動油室間に亙り伸側減衰バルブと圧側減衰
バルブを交互に押し開いてオイルを流し、これら伸側お
よび圧側減衰バルブを押し開いて流れるときのオイルの
流動抵抗により、立ち上がりのよいバルブ特性の伸側減
衰力と圧側減衰力を発生して振動体に加わった外部振動
を効果的に減衰する。

【００３１】それに対して、ピストンがシリンダにおけ
る何れか一方の拡径部に達する部位まで伸張側または圧
縮側に相対移動するようになると、これら何れの場合に
あっても、ピストンロッドの断面積が変わることなくシ
リンダの内径断面積のみが増加する。

【００３２】したがって、この伸張側および圧縮側位置
での位置依存型ダンパの伸縮動作時にあっては、シリン
ダの内径断面積の増大によりピストンロッドとの間に生
じた断面積差の増大分だけ伸側および圧側減衰バルブを
押し開いて流れるオイルの単位ストローク当りの流量が
増大する。

【００３３】しかし、この単位ストローク当りのオイル
流量の増大は、位置依存型ダンパの伸縮動作に伴うボト
ムオリフィスでのオイルの過不足補償機能と、圧縮動作
時における下部作動油室内のオイル圧力確保機能には何
等の影響をも与えない。

【００３４】その結果、伸側および圧側減衰バルブを押
し開いて流れるときのオイルの流動抵抗が大きくなっ
て、これら伸側および圧側減衰バルブにより同様のバル
ブ特性をもつ大きな伸側減衰力と圧側減衰力を発生して
振動体に加わった外部振動を減衰する。

【００３５】これによって、位置依存型ダンパは、静的
な釣合位置から伸長側と圧縮側への変位の全般に亙る伸
側および圧側減衰力をバルブ特性に保ち、伸縮動作時に
おける初期減衰力の立ち上がりと低速域での伸縮動作時
における減衰力を高めて一段と優れた減衰性能をもつ位
置依存型ダンパとすることができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、この発明を適用した位置依
存型ダンパの好ましい実施の形態について説明する。

【００３７】図１において、位置依存型ダンパ１は、シ
リンダ２と当該シリンダ２を取り巻いて配置したにアウ
タシェル３とを有し、これらシリンダ２とアウタシェル
３の上端開口部は、ベアリング４とシールケース５に納
めたシール６とによって密封されている。

【００３８】それに対して、シリンダ２とアウタシェル
３の下端開口部は、蓋体７とボトムキャップ８によって
それぞれ密閉されており、蓋体７をアウタシェル３側の
ボトムキャップ８の内面へと押し付けてセンタリングす
ることにより、シリンダ２をアウタシェル３に対し同芯
状態に保って保持している。

【００３９】シリンダ２には、静的な釣合位置Ｘを挟む
略々中央の部分９を除いて上下の側壁を外周へと膨出さ
せて作った所定長さの拡径部１０，１１が形成してあ
り、しかも、シリンダ２の蓋体７よりも僅か上方の側壁
部分には、シリンダ２を貫通してボトムオリフィス１２
が設けてある。

【００４０】これによって、アウタシェル３は、シリン
ダ２との間にリザーバ室Ｒを区画すると共に、当該リザ
ーバ室Ｒは、ボトムオリフィス１２を通してシリンダ２
内の下部に通じることになる。

【００４１】シリンダ２の内部には、ピストンロッド１
３の下端に嵌着してピストン１４を挿入してあり、ピス
トン１４の外周に設けたピストンシール１５を介してシ
リンダ２の内部を伸張側の上部作動油室Ｕと圧縮側の下
部作動油室Ｌとに区画している。

【００４２】ピストン１４から上方に向って延びるピス
トンロッド１３は、シリンダ２とアウタシェル３の上端
を塞ぐベアリング４とシールケース５に納めたシール６
を貫通して外部へと突出し、このピストンロッド１３の
上端とアウタシェル３の下端を塞ぐボトムキャプ８を通
して位置依存型ダンパ１を振動する二部材間に装着す
る。

【００４３】一方、ピストン１４は、軸方向に貫通する
伸側ポート１６と圧側ポート１７を有し、これら伸側ポ
ート１６の下端と圧側ポート１７の上端をそれぞれ下部
作動油室Ｌと上部作動油室Ｕに向って開く伸側減衰バル
ブ１８と圧側減衰バルブ１９で塞いでいる。

【００４４】また、ピストン１４の外周は、シリンダ２
における中央の部分９の内径よりも僅かに小さい大きさ
に作られており、この外周に上記したピストンシール１
５がシリンダ２の中央の部分９の内壁面と摺接しつつ押
し縮められた状態で嵌挿してある。

【００４５】この実施の形態の場合、上記ピストンシー
ル１５は、図２に示すように、合口隙間２０をもつ拡縮
自在の二枚（三枚以上でもよい）のピストンリング２１
で構成してあり、かつ、合口隙間２０と対向するピスト
ンリング２１の表面には突片２２を固着して設けてあ
る。

【００４６】そして、互いの突片２２を相手方の合口隙
間２０に嵌めて重ね合わせることにより、各ピストンリ
ング２１の合口隙間２０を互にずらしつつオイル洩れを
阻止できる状態で拡縮自在に配設してある。

【００４７】このようにして、位置依存型ダンパ１の伸
縮動作に伴う全ストロークに亙ってピストンシール１５
を、自己の弾性力により中央の部分９から拡径部１０，
１１を含むシリンダ２の内壁面へと常に摺接状態を保っ
て伸縮動作するようにしてある。

【００４８】なお、このピストンシール１５としては上
記のような構成のものに限らず、例えば、図３に示すよ
うなコイル状のピストンリング２３や、或いは図４に示
すように弾性材料からなるリップ付のモールドリング２
４を用いてやってもよい。

【００４９】また、当該位置依存型ダンパ１にあって
は、ピストン１４がシリンダ２の拡径部１０と対向した
ときに、ピストンロッド１３がスパンの短い状態でベア
リング４と拡縮自在のピストンシール１５を通してシリ
ンダ２によりガイドされることになるのでシリンダ２に
対してガタ付く恐れがある。

【００５０】そこで、当該実施の形態では、図５の従来
例における伸切り緩衝用のバンプラバーの代わりに、ベ
アリング４の内壁面から伸縮スプリング２５で吊り下げ
て上部作動油室Ｕ内へと案内盤２６を垂下して設けてい
る。

【００５１】そして、この案内盤２６をシリンダ２の内
壁面へと摺接させることにより、ピストン１４で案内盤
２６を押しつつ伸縮スプリング２５を押し縮めて伸切り
時の衝撃を緩和すると共に、これらベアリング４と案内
盤２６でピストンロッド１３を二点支持することによ
り、シリンダ２に対してピストンロッド１３がガタ付く
のを防止するようにしたのである。

【００５２】次に、以上のように構成した位置依存型ダ
ンパ１の伸縮動作時における減衰作用について説明す
る。

【００５３】今、図１の静的な釣合位置Ｘにある位置依
存型ダンパ１が振動体に加わった外部振動に伴って伸縮
動作を始めたとすると、ピストン１４の外周に設けたピ
ストンシール１５がシリンダ２の中央の部分９と両側の
拡径部１０，１１の内壁面に追従して拡縮しつつ、全ス
トロークに亙り摺接して常にシリンダ２との間を油密状
態に保つ。

【００５４】これによって、位置依存型ダンパ１が伸縮
動作を始めた初期および低速域での伸縮動作時にあって
は、静的な釣合位置Ｘを中心にピストン１４がシリンダ
の中央の部分９における内壁面と摺接して動作すること
になる。

【００５５】そのために、この間の伸張動作時にあって
は、シリンダ２の中央の部分９における内径断面とピス
トンロッド１３の断面積差にシリンダ２とピストン１４
の相対変位長さを乗じた量のオイルを、上部作動油室Ｕ
からピストン１３の伸側ポート１６を通して伸側減衰バ
ルブ１８を押し開きつつ下部作動油室Ｌへと流す。

【００５６】なお、このときシリンダ２からのピストン
ロッド１３の退出によって生じるオイルの不足分は、ボ
トムオリフィス１２を通して下部作動油室Ｌへとリザー
バ室Ｒ内のオイルを吸い込むことによって補償する。

【００５７】また、圧縮動作時にあっては、逆に、ピス
トンロッド１３の浸入体積分に相当する量のオイルを下
部作動油室Ｌからボトムオリフィス１２を通してリザー
バ室Ｒへと押し出し、ボトムオリフィス１２で下部作動
油室Ｌ内のオイル圧力を確保しつつシリンダ２内のオイ
ルの余剰分をも補償する。

【００５８】そして、先の伸張動作時と同様にして、シ
リンダ２の中央の部分９における内径断面とピストンロ
ッド１３の断面積差にシリンダ２とピストン１４の相対
変位長さを乗じた量のオイルを、下部作動油室Ｌからピ
ストン１３の圧側ポート１７を通して圧側減衰バルブ１
９を押し開きつつ上部作動油室Ｕへと流す。

【００５９】かくして、位置依存型ダンパ１は、上部作
動油室Ｕと下部作動油室Ｌ間に亙り伸側減衰バルブ１８
と圧側減衰バルブ１９を交互に押し開いてオイルを流
し、これら伸側および圧側減衰バルブ１８，１９を押し
開いて流れるときのオイルの流動抵抗により、立ち上が
りのよいバルブ特性の伸側減衰力と圧側減衰力を発生し
て振動体に加わった外部振動を効果的に減衰する。

【００６０】それに対して、ピストン１４に設けたピス
トンシール１５がシリンダ２における何れか一方の拡径
部１０，１１に達する部位まで伸張側または圧縮側に相
対移動するようになると、これら何れの場合にあっても
ピストンシール１５がシリンダ２の内壁面に沿って拡が
り、ピストンロッド１３の断面積が変わることなくシリ
ンダ２の内径断面積のみが増加する。

【００６１】したがって、この伸張側および圧縮側位置
での位置依存型ダンパ１の伸縮動作時にあっては、シリ
ンダ２の内径断面積の増大によりピストンロッド１３と
の間に生じた断面積差の増大分だけ伸側および圧側減衰
バルブ１８，１９を押し開いて流れるオイルの単位スト
ローク当りの流量が増大する。

【００６２】しかも、このピストンシール１５の拡張に
伴う単位ストローク当りのオイル流量の増大は、位置依
存型ダンパ１の伸縮動作に伴うボトムオリフィス１２で
のオイルの過不足補償機能と、圧縮動作時における下部
作動油室Ｌ内のオイル圧力確保機能には何等の影響をも
与えない。

【００６３】その結果、伸側および圧側減衰バルブ１
８，１９を押し開いて流れるときのオイルの流動抵抗が
大きくなって、これら伸側および圧側減衰バルブ１８，
１９により同様のバルブ特性をもつ大きな伸側減衰力と
圧側減衰力を発生して振動体に加わった外部振動を減衰
する。

【００６４】これによって、位置依存型ダンパ１は、静
的な釣合位置Ｘから伸長側と圧縮側への変位の全般に亙
る伸側および圧側減衰力をバルブ特性に保ち、伸縮動作
時における初期減衰力の立ち上がりと低速域での伸縮動
作時における減衰力を高めて一段と優れた減衰性能をも
つことになる。

【００６５】なお、これまでの説明にあっては、複筒タ
イプのボトムオリフィス式位置依存型ダンパを例にとっ
てこの発明の実施の形態を説明してきたが、例えば、ベ
ースバルブを用いた複筒タイプの位置依存型ダンパや単
筒タイプのガス封入式位置依存型ダンパ或いはその他の
形式の位置依存型ダンパにもこの発明を適用し得ること
は言うまでもない。

【００６６】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、静的な釣合位置から伸長側と圧縮側への変位の全般
に亙る伸側および圧側減衰力をバルブ特性に保つこがで
き、したがって、伸縮動作時における初期減衰力の立ち
上がりと低速域での伸縮動作時における減衰力を高め
て、一段と優れた減衰性能をもつ位置依存型ダンパとす
ることができる。

【００６７】請求項２の発明によれば、上記の効果に加
えてピストンに設けるピストンシールを容易に構成する
ことができる。

【００６８】また、請求項３の発明によれば、上記ピス
トンに設けるピストンシールの密封性能を向上させつつ
より簡単に構成することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による位置依存型ダンパの実施の形態
を示す縦断正面図である。

【図２】同上の位置依存型ダンパで用いたピストンシー
ルを分解して示す拡大平面図である。

【図３】同上のピストンシールの変形例を同様に拡大し
て示す斜視図である。

【図４】同じく、ピストンシールの他の変形例を示すた
めに位置依存型ダンパを部分的に拡大して示す縦断正面
図である。

【図５】従来例である位置依存型ダンパを示す縦断正面
図である。

【符号の説明】

Ｌ 下部作動油室 Ｒ リザーバ室 Ｕ 上部作動油室 Ｘ 静的な釣合位置 １ 位置依存型ダンパ ２ シリンダ ９ シリンダの中央の部分 １０，１１ シリンダの拡径部 １２ ボトムオリフィス １３ ピストンロッド １４ ピストン １５ ピストンシール １６ 伸側ポート １７ 圧側ポート １８ 伸側減衰バルブ １９ 圧側減衰バルブ ２０ 合口隙間 ２１ ピストンリング ２２ 突片 ２３ コイル状のピストンリング ２４ 弾性材からなるリップ付モールドリング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダとピストンの静的な釣合位置を
   基準にシリンダの両側内壁面を拡げて拡径部とし、か
   つ、ピストンの外周面に両拡径部を含めてシリンダの内
   壁面へと追従しつつ全ストロークに亙って常に油密に摺
   接する拡縮自在のピストンシールを配設したことを特徴
   とする位置依存型ダンパ。
2. 【請求項２】 合口隙間を互いにずらして規制した複数
   枚の弾性ピストンリング、または、複数巻きのコイル状
   ピストンリングで拡縮自在のピストンシールを構成した
   請求項１の位置依存型ダンパ。
3. 【請求項３】拡縮自在のピストンシールを弾性材料から
   なるリップ付モールドリングで構成した請求項１の位置
   依存型ダンパ。