JPWO2019225544A1

JPWO2019225544A1 - 緩衝器

Info

Publication number: JPWO2019225544A1
Application number: JP2020521222A
Authority: JP
Inventors: 道生早川; 博康佐藤; 礼士中川
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2018-05-21
Filing date: 2019-05-20
Publication date: 2021-04-22
Also published as: KR20200130455A; DE112019002621T5; CN112135987A; WO2019225544A1; US20210222751A1

Abstract

ピストンバンド（６２）の外周部には、シリンダ（１１）内に配置される前の自然状態で、ピストンロッドの先端部に近い側または先端部から遠い側に大径部（１０２）が形成され、先端部から遠い側または先端部に近い側に大径部（１０２）よりも小径の中径部（１０６）が形成され、大径部（１０２）と中径部（１０６）との間に中径部（１０６）よりも小径の小径部（１１２）が形成されている。

Description

本発明は、緩衝器に関する。
本願は、２０１８年５月２１日に、日本に出願された特願２０１８−０９７３０４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

緩衝装置等に用いられるピストン部として、環状突部を形成したピストンリングをピストン本体に被せた構成のものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２７６８０８号公報

緩衝器においては、ピストンロッドに加わる径方向の力によってピストンとシリンダとの間の摩擦力が変化することになる。この径方向の力の増加に対する摩擦力の増加の比率を高くする要望があった。

本発明は、ピストンロッドに加わる径方向の力の増加に対するピストンとシリンダとの間の摩擦力の増加の比率を高くすることが可能となる緩衝器を提供する。

本発明の第一の態様によれば、ピストンバンドの外周部に、シリンダ内に配置される前の自然状態で、ピストンロッドの先端部に近い側に大径部が形成され、前記先端部から遠い側に前記大径部よりも小径の中径部が形成され、前記大径部と前記中径部との間に該中径部よりも小径の小径部が形成されている。

本発明の第二の態様によれば、ピストンバンドの外周部に、シリンダ内に配置される前の自然状態で、ピストンロッドの先端部に近い側に中径部が形成され、前記先端部から遠い側に前記中径部よりも大径の大径部が形成され、前記大径部と前記中径部との間に該中径部よりも小径の小径部が形成されている。

上記した構成によれば、ピストンロッドに加わる径方向の力の増加に対するピストンとシリンダとの間の摩擦力の増加の比率を高くすることが可能となる。

本発明に係る一実施形態の緩衝器を示す断面図である。本発明に係る一実施形態の緩衝器のピストンの外周部を示す断面図であって、シリンダ内への配置前の状態を示す図である。本発明に係る一実施形態の緩衝器のピストンの外周部を示す断面図であって、シリンダ内への配置後のピストンロッドが径方向の力を受けない状態を示す図である。本発明に係る一実施形態の緩衝器のピストンの外周部を示すシリンダ内への配置後の断面図であって、ピストンロッドが受ける径方向の力が小さい状態を示す図である。本発明に係る一実施形態の緩衝器のピストンの外周部を示すシリンダ内への配置後の断面図であって、ピストンロッドが受ける径方向の力が大きい状態を示す図である。ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）の面圧に対する摩擦係数の関係を示す特性線図である。本発明に係る一実施形態の緩衝器等のピストンロッドに加わる径方向の力（横力）に対するピストンとシリンダとの間に生じる摩擦力の関係を示す特性線図である。緩衝器のピストンのシリンダ内への配置状態の断面図であって、比較例１を示す図である。緩衝器のピストンのシリンダ内への配置状態の断面図であって、比較例２を示す図である。

本発明に係る一実施形態の緩衝器を図面を参照して以下に説明する。

本実施形態の緩衝器１０は、自動車や鉄道車両のサスペンション装置に用いられる緩衝器である。図１に示すように、緩衝器１０は、作動流体が封入されるシリンダ１１を有している。シリンダ１１は、円筒状の内筒１２と、内筒１２よりも大径で内筒１２の外側に設けられる有底筒状の外筒１３とで構成されている。内筒１２および外筒１３の間にリザーバ室１４が形成されている。外筒１３は、軸方向一側に底部１５を有し軸方向他側が開口部１６とされており、開口部１６はシリンダ１１の開口部となっている。

シリンダ１１の内筒１２内には、ピストン１７が摺動可能に挿入されている。このピストン１７は、シリンダ１１の内筒１２内を一側室１８と他側室１９とに画成している。シリンダ１１内には、一側室１８および他側室１９内に作動流体としての作動液が封入され、リザーバ室１４内に作動流体としての作動液およびガスが封入される。

ピストン１７には金属製のピストンロッド２０が連結されている。ピストンロッド２０は、軸方向一側の基端部２１がシリンダ１１内に挿入されており、軸方向他側の先端部２２がシリンダ１１の軸方向の一端つまり内筒１２および外筒１３の軸方向の一端よりも外部に突出している。ピストン１７は、ピストンロッド２０の基端部２１にナット２３によって固定されている。ピストン１７は、ピストンロッド２０と一体的に移動する。

シリンダ１１の内側には、ピストンロッド２０が突出する外筒１３の開口部１６側に、環状のロッドガイド２５と、環状のシール部材２６とが配置されており、外筒１３の底部１５側にベースバルブ２８が設けられている。ロッドガイド２５は、言い換えれば、シリンダ１１の底部１５とは反対側に設けられている。ロッドガイド２５は、ピストンロッド２０を、その径方向の移動を規制しつつ軸方向の移動を案内する。シール部材２６は、シリンダ１１の一端の開口部１６側を閉塞して、内筒１２内の作動液およびリザーバ室１４内のガスおよび作動液が外部に漏出するのを規制する。

ベースバルブ２８は、そのベースボディ３１に、他側室１９とリザーバ室１４とを連通可能な液通路３２および液通路３３が形成されている。ベースボディ３１には、径方向内側の液通路３２を開閉可能なディスクバルブ３５と、径方向外側の液通路３３を開閉可能なディスクバルブ３６とが、リベット３７で取り付けられている。

ディスクバルブ３５は、液通路３２を介する作動液のリザーバ室１４から他側室１９への流れを規制しつつ他側室１９からリザーバ室１４への流れを許容する。ディスクバルブ３５は、ピストンロッド２０がシリンダ１１からの延出量を減らす縮み側に移動したときに、他側室１９からリザーバ室１４へ作動液を流し、その際に減衰力を発生させる減衰バルブである。

ディスクバルブ３６は、液通路３３を介する作動液の他側室１９からリザーバ室１４への流れを規制しつつリザーバ室１４から他側室１９への流れを許容する。ディスクバルブ３６は、ピストンロッド２０がシリンダ１１からの延出量を増やす伸び側に移動したときに、リザーバ室１４から他側室１９へ作動液を実質的に減衰力を発生させずに流すサクションバルブである。

ピストンロッド２０には、内筒１２内に挿入される側の基端部２１に、上記したピストン１７と、その両側のディスクバルブ４１，４２とが、ナット２３で取り付けられている。ピストン１７には、他側室１９と一側室１８とを連通可能な液通路４３および液通路４４が形成されている。ディスクバルブ４１は、液通路４３を開閉可能であり、ディスクバルブ４２は、液通路４４を開閉可能である。

ディスクバルブ４１は、液通路４３を介する作動液の一側室１８から他側室１９への流れを規制しつつ他側室１９から一側室１８への流れを許容する。ディスクバルブ４１は、ピストンロッド２０が縮み側に移動したときに、他側室１９から一側室１８へ作動液を流し、その際に減衰力を発生させる減衰バルブである。

ディスクバルブ４２は、液通路４４を介する作動液の他側室１９から一側室１８への流れを規制しつつ一側室１８から他側室１９への流れを許容する。ディスクバルブ４２は、ピストンロッド２０が伸び側に移動したときに、一側室１８から他側室１９へ作動液を流し、その際に減衰力を発生させる減衰バルブである。

ピストンロッド２０のシリンダ１１から延出する一側には、カバー部材５１が取り付けられている。カバー部材５１は、ピストンロッド２０のシリンダ１１から延出する一側の軸方向の途中部位に固定される円板状の環状部材５２と、環状部材５２の外周側に接合されて環状部材５２からシリンダ１１の方向に延出する円筒状の筒状部材５３とを有している。筒状部材５３は、シリンダ１１と軸方向に重なっており、シリンダ１１の外周部と、ピストンロッド２０のシール部材２６から突出する部分とを覆っている。

外筒１３の底部１５の外側には取付アイ５５が固定されている。

緩衝器１０は、車両に取り付けられる際に、例えば、ピストンロッド２０が上側に配置されて車体側に連結され、取付アイ５５が下側に配置されて車輪側に連結される。

ピストンロッド２０が伸び側に移動すると、これと一体にピストン１７が一側室１８の容積を減らし他側室１９の容積を増やす方向に移動する。そうすると、ピストン１７に設けられたディスクバルブ４２が、液通路４４を介して一側室１８から他側室１９へ作動液を流し、その際に減衰力を発生させる。このとき、ベースバルブ２８のディスクバルブ３６が、リザーバ室１４から他側室１９へ作動液を実質的に減衰力を発生させずに流して、ピストンロッド２０がシリンダ１１から突出した体積分の作動液を他側室１９へ補う。

ピストンロッド２０が縮み側に移動すると、これと一体にピストン１７が他側室１９の容積を減らし一側室１８の容積を増やす方向に移動する。このとき、ピストン１７に設けられたディスクバルブ４１が、液通路４３を介して他側室１９から一側室１８へ作動液を流し、その際に減衰力を発生させる。また、このとき、ベースバルブ２８のディスクバルブ３５が、他側室１９からリザーバ室１４へ作動液を流し、その際に減衰力を発生させる。

ピストン１７は、ピストンロッド２０の基端部２１に接合される金属製のピストン本体６１と、ピストン本体６１の外周部の装着されることでピストン１７の外周部を構成する合成樹脂製のピストンバンド６２とからなっている。ピストン１７は、その外周部を構成するピストンバンド６２が、シリンダ１１の内筒１２の内周部６３との間をシールする。

ピストン本体６１は、円環状であり、ピストンロッド２０の基端部２１を内周側に嵌合させている。ピストン本体６１には、上記した液通路４３，４４が形成されている。

ピストン１７の外周部について、さらに説明する。

ピストン本体６１の外周部は、図２Ａに示すように、円筒状の外周本体部６５と、外周本体部６５から径方向外方に突出する円環状の嵌合突出部６６と、を有している。嵌合突出部６６は、ピストン本体６１の軸方向に間隔をあけて複数並べられている。これにより、軸方向に隣り合う嵌合突出部６６と嵌合突出部６６との間は、これらの外周面よりも径方向内方に凹む円環状の嵌合溝部６７となっている。嵌合溝部６７もピストン本体６１の軸方向に間隔をあけて複数並べられている。複数の嵌合突出部６６は、外径が同等に形成されており、複数の嵌合溝部６７も、溝底径が同等に形成されている。

ピストンバンド６２は、ふっ素樹脂等の低摩擦材、具体的には、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）からなっている。ピストンバンド６２は、円環帯状のバンド本体部７０と、バンド本体部７０から径方向内方に突出する円環状の内周側突出部７１と、を有している。内周側突出部７１は、ピストンバンド６２の軸方向に間隔をあけて複数並べられている。これにより、軸方向に隣り合う内周側突出部７１と内周側突出部７１との間は、これらの外周面よりも径方向外方に凹む円環状の内周側溝部７２となっている。内周側溝部７２はピストンバンド６２の軸方向に間隔をあけて複数並べられている。複数の内周側突出部７１は、内径が同等に形成されており、複数の内周側溝部７２も、溝底径が同等に形成されている。

ピストンバンド６２は、ピストン本体６１に装着された状態で、すべての内周側突出部７１が、それぞれ対応する嵌合溝部６７に嵌合して、対応する嵌合溝部６７の溝底部に当接する。また、ピストンバンド６２は、ピストン本体６１に装着された状態で、ピストン本体６１の嵌合突出部６６を、それぞれ対応する内周側溝部７２に嵌合させて、内周側溝部７２の溝底部に当接させる。

ここでは、図２Ａに示すように、ピストン本体６１に装着された状態であって、シリンダ１１内に配置される前の自然状態にあるピストンバンド６２について説明する。

ピストンバンド６２は、そのバンド本体部７０が、軸方向の中間部にあって内周側突出部７１および内周側溝部７２と軸方向に重なり合う中間本体部８１と、一端側の端部の第１延出部８２と、他端側の端部の第２延出部８３と、を有している。第１延出部８２は、図１に示すピストンロッド２０の先端部２２に近い側に配置され、第２延出部８３は、ピストンロッド２０の先端部２２から遠い側に配置されている。言い換えれば、第１延出部８２は、中間本体部８１の先端部２２側の端部から先端部２２側に延出し、第２延出部８３は、中間本体部８１の先端部２２とは反対側の端部から先端部２２とは反対側に延出する。

第１延出部８２は、ピストン本体６１の最も先端部２２に近い側の端部の嵌合突出部６６の外周部に当接した後、この嵌合突出部６６よりも軸方向の先端部２２側に突出している。第１延出部８２は、当接する嵌合突出部６６よりも軸方向における先端部２２側に、先端部２２に近づくほど小径となるように略テーパ状に延出している。なお、本実施の形態では、第１延出部８２は、外周面を先端部２２に近づくほど小径となるようになだらかな曲面として、略テーパ状の形状としたが、断面が直線となる面として形成してもよい。

第２延出部８３は、ピストン本体６１の最も先端部２２から遠い側の端部の嵌合突出部６６の外周部に当接した後、この嵌合突出部６６よりも軸方向の先端部２２とは反対側に突出している。第２延出部８３は、当接する嵌合突出部６６よりも軸方向における先端部２２とは反対側に、先端部２２から離れるほど小径となるように略テーパ状に延出している。なお、本実施の形態では、第２延出部８３は、外周面を先端部２２から離れるほど小径となるようになだらかな曲面として、略テーパ状の形状としたが、断面が直線となる面として形成してもよい。

ピストンバンド６２の外周部であるバンド本体部７０の外周部９０は、ピストンロッド２０の先端部２２に近い側から順に、先端部２２から軸方向に離れるほど大径となる第１外周面部９１と、先端部２２から軸方向に離れるほど小径となる第２外周面部９２と、先端部２２から軸方向に離れるほど大径となる第３外周面部９３と、先端部２２から軸方向に離れるほど小径となる第４外周面部９４とを有している。

第１外周面部９１と第２外周面部９２と第３外周面部９３と第４外周面部９４とは、屈曲せず滑らかに連続する形状をなしている。

第１外周面部９１と第２外周面部９２とは、境界側が、ピストンバンド６２において径方向の外方に膨出する形状をなす円環状の第１膨出部１０１の外周面を構成している。第１膨出部１０１の径方向外側部分は、ピストンバンド６２の中心軸線を含む面での断面が、ピストンバンド６２の中心軸線側に中心を有する円弧状をなしている。なお、第１膨出部１０１の径方向外側部分は、円弧状に限らず、矩形の凸部形状としてもよい。第１外周面部９１と第２外周面部９２との境界位置が第１膨出部１０１の最大径の位置となる。この部分が、大径部１０２（第１突出部）となっている。第１膨出部１０１および大径部１０２も、ピストンバンド６２の外周部９０に含まれ、大径部１０２は外周部９０において最大外径となっている。

第３外周面部９３と第４外周面部９４とは、境界側が、ピストンバンド６２において径方向の外方に膨出する形状をなす円環状の第２膨出部１０５の外周面を構成している。第２膨出部１０５の径方向外側部分は、ピストンバンド６２の中心軸線を含む面での断面が、ピストンバンド６２の中心軸線側に中心を有する円弧状をなしている。なお、第２膨出部１０５の径方向外側部分は、円弧状に限らず、矩形の凸部形状としてもよい。第３外周面部９３と第４外周面部９４との境界位置が第２膨出部１０５の最大径の位置となり、この部分が、中径部１０６（第２突出部）となっている。中径部１０６は、大径部１０２とは径が異なっており、大径部１０２よりも小径となっている。第２膨出部１０５および中径部１０６も、ピストンバンド６２の外周部９０に含まれる。中径部１０６と大径部１０２とは軸方向に離間して設けられている。

第２外周面部９２と第３外周面部９３とは、境界側がピストンバンド６２において径方向の内方に凹む形状をなす円環状の凹状部１１１の外周面を構成している。凹状部１１１の径方向外側部分は、ピストンバンド６２の中心軸線を含む面での断面が、ピストンバンド６２の中心軸線とは反対側に中心を有する円弧状をなしている。第２外周面部９２と第３外周面部９３との境界位置が凹状部１１１の最小径の位置となり、この部分が、小径部１１２（最小径部）となっている。小径部１１２は、大径部１０２および中径部１０６とは径が異なっており、中径部１０６よりも小径となっている。凹状部１１１および小径部１１２も、ピストンバンド６２の外周部９０に含まれ、小径部１１２は外周部９０において最小外径となっている。大径部１０２および中径部１０６は、小径部１１２から径方向外方に突出して設けられている。小径部１１２は、中径部１０６および大径部１０２と軸方向に離間して設けられている。なお、本実施の形態では、小径部１１２の軸方向両側の第２外周面部９２と第３外周面部９３とを、小径部１１２から連続的に大径となる曲面として形成したが、小径部１１２を、第２外周面部９２と第３外周面部９３とを結ぶ線分が直線となる断面となるように形成してもよい。例えば、第２外周面部９２と第３外周面部９３との間に円筒面状の小径部１１２を形成してもよい。あるいは、第２外周面部９２と第３外周面部９３との間にテーパ面状の小径部１１２を形成しても良い。

以上により、ピストンバンド６２の外周部９０は、ピストンロッド２０の先端部２２に近い側から順に、第１膨出部１０１と、凹状部１１１と、第２膨出部１０５と、を有している。また、ピストンバンド６２の外周部９０には、シリンダ１１内に配置される前の自然状態で、ピストンロッド２０の先端部２２に近い側に大径部１０２が形成され、先端部２２から遠い側に大径部１０２よりも小径の中径部１０６が形成され、大径部１０２と中径部１０６との間に中径部１０６よりも小径の小径部１１２が形成されている。この自然状態では、大径部１０２の外径はシリンダ１１の内筒１２の内径よりも大径であり、中径部１０６の外径はシリンダ１１の内筒１２の内径よりも小径である。よって、小径部１１２の外径もシリンダ１１の内筒１２の内径よりも小径となっている。合成樹脂製のピストンバンド６２は、成形時の温度および成形時間等を制御することで上記形状に形成される。

以上のピストン本体６１とピストンバンド６２とからなるピストン１７が金属製の内筒１２の内周部６３内に嵌合されると、第１延出部８２がロッドガイド２５側に配置され、第２延出部８３がシリンダ１１の底部１５側に配置される。この状態で、大径部１０２の外径がシリンダ１１の内筒１２の内径よりも大径であることから、ピストンバンド６２は、大径部１０２を含む第１膨出部１０１が、図２Ｂに示すように径方向内方に弾性変形して内筒１２の円筒状の内周部６３に密着する。このとき、中径部１０６の外径はシリンダ１１の内筒１２の内径よりも小径であることから、ピストンロッド２０に径方向の外力、いわゆる横力が加わらなければ、ピストンバンド６２は、中径部１０６を含む第２膨出部１０５が、内筒１２の内周部６３に接触することはなく、内筒１２の内周部６３との間に隙間１１５を有する。このとき、小径部１１２を含む凹状部１１１も内筒１２の内周部６３との間に隙間を有する。なお、ピストンバンド６２は、中径部１０６を含む第２膨出部１０５が、内筒１２の内周部６３に接触することなく、内筒１２の内周部６３との間に隙間１１５を有することが好ましいが、横力が加わらない状態で僅かに接触しているものも含む。

このようにシリンダ１１の内筒１２内に配置されたピストン１７を有する緩衝器１０は、ピストンロッド２０とともにピストン１７がシリンダ１１に対し移動する。
その際に、ピストンロッド２０が受ける横力が０を含む第１所定値未満であれば、ピストン１７は、ピストンロッド２０がロッドガイド２５を支点にしてシリンダ１１に対し倒れることがあっても、大径部１０２を含む第１膨出部１０１のみで、図３Ａに示すように内筒１２の内周部６３に接触して軸方向に移動することになる。このときの面圧分布は、図３Ａに二点鎖線Ｚ１に示すようになる。

また、ピストンロッド２０が第１所定値以上、第２所定値未満の横力を受けると、ピストンロッド２０がロッドガイド２５を支点としてシリンダ１１に対し倒れる倒れ量が上記よりも大きくなり、図３Ｂに示すように、大径部１０２を含む第１膨出部１０１と、中径部１０６を含む第２膨出部１０５とで、内筒１２の内周部６３に接触して軸方向に移動する。このとき、凹状部１１１の小径部１１２は内筒１２の内周部６３に接触しない。このときのピストンバンド６２の内周部６３への接触面積は、第１膨出部１０１のみで接触する上記状態と比べて大きくなり、よって、面圧が低くなる。このときの面圧分布は、図３Ｂに二点鎖線Ｚ２，Ｚ３に示すようになり、図３Ａに二点鎖線Ｚ１に示す場合よりも面圧が低くなる。すなわち、ピストンロッド２０に径方向の力が作用していないときと比して、ピストンロッド２０に径方向の力が作用したとき、ピストンバンド６２とシリンダ１１の内周部６３との接触面積は大きくなる。

図４に、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）の面圧に対する摩擦係数の関係を示す特性線図を示す。図５に、本実施形態に係る緩衝器等のピストンロッドに加わる径方向の力（横力）に対するピストンとシリンダとの間に生じる摩擦力の関係を示す特性線図を示す。図４において、縦軸は摩擦係数（ＦＣ）を表し、横軸は面圧（ＳＰ）を表す。図５において、縦軸は摩擦力（ＦＦ）を表し、横軸は横力（ＬＦ）を表す。
ＰＴＦＥは、図４に示すように、面圧が高いと摩擦係数が低く、面圧が低いと摩擦係数が高くなる面圧依存性を有する材料である。よって、ＰＴＦＥからなるピストンバンド６２は、面圧が低いと摩擦係数が高くなることから、ピストン１７とシリンダ１１との接触面に生じる摩擦力は、第１膨出部１０１のみで内筒１２の内周部６３に接触する、横力が小さい場合と比べて、図５に実線Ｘ１で示すように大きくなる。

さらに、ピストンロッド２０が第２所定値以上の横力を受けると、ピストンロッド２０がロッドガイド２５を支点にしてシリンダ１１に対し倒れる倒れ量が上記よりもさらに大きくなり、第１膨出部１０１と第２膨出部１０５と凹状部１１１とで、内筒１２の内周部６３に接触して軸方向に移動する。このときのピストンバンド６２の内周部６３への接触面積は、第１膨出部１０１と第２膨出部１０５とのみで接触する上記状態と比べて大きくなり、面圧が低くなる。ピストンバンド６２は、面圧が低いと摩擦係数が高くなるため、ピストン１７とシリンダ１１との接触面に生じる摩擦力は、第１膨出部１０１と第２膨出部１０５とのみで内筒１２の内周部６３に接触する場合と比べて、図５に実線Ｘ１で示すようにさらに大きくなる。

上記した特許文献１には、図６Ａに示すように、ピストン本体６１ａの外周部に装着されるピストンバンド６２ａが、バンド本体部７０ａよりも径方向外方に膨出する環状突部１２１ａをピストンバンド６２ａの一端側（図示略のロッドガイド側）のみに設けたものが記載されている。このような構造を比較例１とすると、比較例１では、ピストンロッドが受ける横力が０を含む小さい状態では、ピストンバンド６２ａの一側の環状突部１２１ａでシリンダ１１ａの内周部６３ａに高い面圧で摺接するため、図５に二点鎖線Ｘａで示すようにピストンバンド６２ａで発生させる摩擦力を小さく抑えることができる。この状態から、横力が、増加していき、比較的大きくなると、環状突部１２１ａに加えてピストンバンド６２ａの他端部でもシリンダ１１ａの内周部に摺接することになって、ピストンバンド６２ａで発生させる摩擦力が増加する。このとき、横力が比較的大きくならないと、ピストンバンド６２ａの他端部がシリンダ１１ａの内周部６３ａに摺接しないことから、横力の増加に対するピストンバンド６２ａの摩擦力の増加の比率は低い。

また、特許文献１には、図６Ｂに示すように、ピストン本体６１ｂの外周部に装着されるピストンバンド６２ｂが、バンド本体部７０ｂよりも径方向外方に膨出する同外径の環状突部１２１ｂをピストンバンド６２ｂの両端部に設けたものが記載されている。このような構造を比較例２とすると、比較例２では、図６Ｂに示すように、ピストンロッドが受ける横力が０を含む小さい状態でも、ピストンバンド６２ｂの両側の環状突部１２１ｂでシリンダ１１ｂの内周部６３ｂに摺接するため、図５に破線Ｘｂで示すように、横力が０を含む小さい状態でも、面圧が低くピストンバンド６２ｂで発生させる摩擦力が大きくなる。この状態から、横力が増加していくと、ピストンバンド６２ｂで発生させる摩擦力がさらに大きくなっていくものの、最初から両側の環状突部１２１ｂでシリンダ１１ｂの内周部６３ｂに摺接していることから、その増加の比率は低い。

これらに対し、本実施形態は、ピストンバンド６２の外周部９０には、シリンダ１１内に配置される前の自然状態で、ピストンロッド２０の先端部２２に近い側に大径部１０２が形成され、先端部２２から遠い側に大径部１０２よりも小径の中径部１０６が形成され、大径部１０２と中径部１０６との間に中径部１０６よりも小径の小径部１１２が形成されている。このため、ピストンロッド２０が受ける横力が０を含む小さい状態では、大径部１０２を含む第１膨出部１０１で内筒１２の内周部６３に接触し、これよりも横力が大きくなると、大径部１０２を含む第１膨出部１０１と中径部１０６を含む第２膨出部１０５とで内筒１２の内周部６３に接触することが可能になる。さらに、これよりも横力が大きくなると、大径部１０２を含む第１膨出部１０１と中径部１０６を含む第２膨出部１０５とに加えて凹状部１１１の内筒１２の内周部６３への接触面積を増大させることが可能になる。

よって、図５に実線Ｘ１で示すように、横力が小さいときのピストンバンド６２で発生させる摩擦力を小さくするとともに、横力が大きくなるとピストンバンド６２で発生させる摩擦力を大きくし、その際の増加の比率が高い摩擦特性とすることが可能となる。したがって、横力が小さいときのピストンロッド２０の軸力を低く抑え、横力が大きくなるとピストンロッド２０の軸力を高くすることができる。

また、ピストンバンド６２の中径部１０６は、ピストンロッド２０が径方向の力を受けない状態では、シリンダ１１の内周部６３と間に隙間１１５を有するため、横力が小さいときのピストンバンド６２で発生させる摩擦力を小さくするとともに、横力が大きくなるとピストンバンド６２で発生させる摩擦力を大きくし、その際の増加の比率が高い摩擦特性が、より顕著になる。なお、中径部１０６は、ピストンロッド２０が径方向の力を受けない状態でのシリンダ１１との間の摩擦力が小さければ、シリンダ１１の内周部６３と間に隙間１１５がなく接触していても良い。

また、ピストンバンド６２は、低摩擦材であって面圧が低いと摩擦係数が高くなる特性を有する材料で形成されている。このため、横力が小さくシリンダ１１への接触面積が小さくて面圧が高いときの摩擦力を小さくするとともに、横力が大きくなってシリンダ１１への接触面積が大きくなり面圧が低くなると摩擦力を大きくし、その際の増加の比率が高い摩擦特性が、より顕著になる。

ここで、車両旋回時に安定した車両の姿勢をつくる上で緩衝器が発生する摩擦力特性が重要となる。特に、ピストン速度が低速領域の緩衝器の軸力が重要となるが、この領域はピストンバンドとシリンダとの間で発生する摩擦力の寄与度が高い。ピストンバンドとシリンダとの間で発生する摩擦力が小さいと、乗心地性能は向上できるものの、車両旋回時に車両が安定しない傾向がある。

これに対し、本実施形態の緩衝器１０を車両のサスペンション装置用として使用すれば、上記のように、横力が小さい通常走行時は、ピストンバンド６２で発生させる摩擦力を小さくすることができるため、良好な乗心地が得られる。つまり、直線走行時などの緩衝器１０にかかる横力が小さいシチュエーションでは、ピストンバンド６２のロッドガイド２５側の第１膨出部１０１のみをシリンダ１１に接触させることで、緩衝器１０の摩擦力を小さくすることができるため、乗心地性能を向上させることが可能となる。

また、横力が大きい車両旋回時は、ピストンバンド６２で発生させる摩擦力を大きくすることができるため、車両の姿勢が安定する。つまり、旋回時などの緩衝器１０にかかる横力が大きいシチュエーションでは、ピストンバンド６２のロッドガイド２５側の第１膨出部１０１に加えて、シリンダ１１の底部１５側の第２膨出部１０５をシリンダ１１に接触させることで緩衝器１０の摩擦力を大きくすることができ、さらに横力が大きくなると、これらの間の凹状部１１１をシリンダ１１に接触させることで緩衝器１０の摩擦力を大きくすることができて、操縦安定性を向上させることが可能となる。よって、乗心地性能の向上と操縦安定性の向上とを両立することができる。

なお、上記実施形態では、ピストンバンド６２の外周部９０には、ピストンロッド２０の先端部２２に近い側に大径部１０２が形成され、ピストンロッド２０の先端部２２から遠い側に大径部１０２よりも小径の中径部１０６が形成され、大径部１０２と中径部１０６との間に中径部１０６よりも小径の小径部１１２が形成される構成としたが、上記ピストンバンド６２を軸方向に反転させて、ピストンロッド２０の先端部２２から遠い側に大径部１０２が形成され、ピストンロッド２０の先端部２２に近い側に中径部１０６が形成され、大径部１０２と中径部１０６との間に中径部１０６よりも小径の小径部１１２が形成される構成としてもよい。

また、上記実施形態では、大径部１０２、中径部１０６および小径部１１２を、ピストンバンド６２の外周部９０の全周に亘って一定径で形成する構成としたが、大径部１０２および中径部１０６の少なくともいずれか一方を小径部１１２から周方向に部分的に突出させて形成するようにしてもよい。また、生産性は悪くなるが、周方向に部分的に３段階以上、径が異なる部分を形成するようにしてもよい。いずれの場合も、ピストンロッド２０に径方向の力が作用していないときと比して、ピストンロッド２０に径方向の力が作用したとき、ピストンバンド６２とシリンダ１１の内周部６３との接触面積は大きくなる。

以上に述べた実施形態の第１の態様によれば、緩衝器は、作動流体が封入される有底筒状のシリンダと、基端部が前記シリンダ内に挿入され先端部が前記シリンダ外に突出するピストンロッドと、該ピストンロッドの前記基端部側に固定され、前記シリンダ内を一側室と他側室とに画成するピストンと、前記シリンダの底部とは反対側に設けられて前記ピストンロッドを案内するロッドガイドと、を備える。前記ピストンは、前記シリンダの内周部との間をシールするピストンバンドで外周部が構成されている。前記ピストンバンドの外周部には、前記シリンダ内に配置される前の自然状態で、前記ピストンロッドの前記先端部に近い側に大径部が形成され、前記先端部から遠い側に前記大径部よりも小径の中径部が形成され、前記大径部と前記中径部との間に該中径部よりも小径の小径部が形成されている。これにより、ピストンロッドに加わる径方向の力の増加に対するピストンとシリンダとの間の摩擦力の増加の比率を高くすることが可能となる。

第２の態様によれば、緩衝器は、作動流体が封入される有底筒状のシリンダと、基端部が前記シリンダ内に挿入され先端部が前記シリンダ外に突出するピストンロッドと、該ピストンロッドの前記基端部側に固定され、前記シリンダ内を一側室と他側室とに画成するピストンと、前記シリンダの底部とは反対側に設けられて前記ピストンロッドを案内するロッドガイドと、を備える。前記ピストンは、前記シリンダの内周部との間をシールするピストンバンドで外周部が構成されている。前記ピストンバンドの外周部には、前記シリンダ内に配置される前の自然状態で、前記ピストンロッドの前記先端部に近い側に中径部が形成され、前記先端部から遠い側に前記中径部よりも大径の大径部が形成され、前記大径部と前記中径部との間に該中径部よりも小径の小径部が形成されている。これにより、ピストンロッドに加わる径方向の力の増加に対するピストンとシリンダとの間の摩擦力の増加の比率を高くすることが可能となる。

第３の態様によれば、第１または第２の態様において、前記中径部は、前記ピストンロッドが径方向の力を受けない状態では、前記シリンダとの間に隙間を有する。

第４の態様によれば、第１乃至第３のいずれか一態様において、前記ピストンバンドは、低摩擦材であって面圧が低いと摩擦係数が高くなる特性を有する材料で形成されている。

第５の態様によれば、緩衝器は、作動流体が封入される有底筒状のシリンダと、基端部が前記シリンダ内に挿入され先端部が前記シリンダ外に突出するピストンロッドと、該ピストンロッドの前記基端部側に固定され、前記シリンダ内を一側室と他側室とに画成するピストンと、前記シリンダの底部とは反対側に設けられて前記ピストンロッドを案内するロッドガイドと、を備える。前記ピストンは、前記シリンダの内周部との間をシールするピストンバンドで外周部が構成されている。前記ピストンバンドの外周部には、前記シリンダ内に配置される前の自然状態で最小径部と、該最小径部から突出して設けられる第１突出部と、第２突出部と、が形成され、前記第１突出部と前記第２突出部とは径が異なっており、かつ離間して設けられている。これにより、ピストンロッドに加わる径方向の力の増加に対するピストンとシリンダとの間の摩擦力の増加の比率を高くすることが可能となる。

第６の態様によれば、第５の態様において、前記ピストンロッドに径方向の力が作用していないときと比して、該ピストンロッドに径方向の力が作用したとき、前記ピストンバンドと前記シリンダ内周部との接触面積は大きくなる。

上記した緩衝器によれば、ピストンロッドに加わる径方向の力の増加に対するピストンとシリンダとの間の摩擦力の増加の比率を高くすることが可能となる。

１０緩衝器
１１シリンダ
１８一側室
１９他側室
２０ピストンロッド
２１基端部
２２先端部
２５ロッドガイド
６２ピストンバンド
１０２大径部（第１突出部）
１０６中径部（第２突出部）
１１２小径部（最小径部）
１１５隙間

Claims

作動流体が封入される有底筒状のシリンダと、
基端部が前記シリンダ内に挿入され先端部が前記シリンダ外に突出するピストンロッドと、
該ピストンロッドの前記基端部側に固定され、前記シリンダ内を一側室と他側室とに画成するピストンと、
前記シリンダの底部とは反対側に設けられて前記ピストンロッドを案内するロッドガイドと、
を備え、
前記ピストンは、前記シリンダの内周部との間をシールするピストンバンドで外周部が構成されており、
前記ピストンバンドの外周部には、
前記シリンダ内に配置される前の自然状態で、
前記ピストンロッドの前記先端部に近い側に大径部が形成され、
前記先端部から遠い側に前記大径部よりも小径の中径部が形成され、
前記大径部と前記中径部との間に該中径部よりも小径の小径部が形成されている
緩衝器。
作動流体が封入される有底筒状のシリンダと、
基端部が前記シリンダ内に挿入され先端部が前記シリンダ外に突出するピストンロッドと、
該ピストンロッドの前記基端部側に固定され、前記シリンダ内を一側室と他側室とに画成するピストンと、
前記シリンダの底部とは反対側に設けられて前記ピストンロッドを案内するロッドガイドと、
を備え、
前記ピストンは、前記シリンダの内周部との間をシールするピストンバンドで外周部が構成されており、
前記ピストンバンドの外周部には、
前記シリンダ内に配置される前の自然状態で、
前記ピストンロッドの前記先端部に近い側に中径部が形成され、
前記先端部から遠い側に前記中径部よりも大径の大径部が形成され、
前記大径部と前記中径部との間に該中径部よりも小径の小径部が形成されている
緩衝器。
前記中径部は、前記ピストンロッドが径方向の力を受けない状態では、前記シリンダとの間に隙間を有する
請求項１または２に記載の緩衝器。
前記ピストンバンドは、低摩擦材であって面圧が低いと摩擦係数が高くなる特性を有する材料で形成されている
請求項１乃至３の何れか一項に記載の緩衝器。
作動流体が封入される有底筒状のシリンダと、
基端部が前記シリンダ内に挿入され先端部が前記シリンダ外に突出するピストンロッドと、
該ピストンロッドの前記基端部側に固定され、前記シリンダ内を一側室と他側室とに画成するピストンと、
前記シリンダの底部とは反対側に設けられて前記ピストンロッドを案内するロッドガイドと、
を備え、
前記ピストンは、前記シリンダの内周部との間をシールするピストンバンドで外周部が構成されており、
前記ピストンバンドの外周部には、
前記シリンダ内に配置される前の自然状態で最小径部と、該最小径部から突出して設けられる第１突出部と、第２突出部と、が形成され、
前記第１突出部と前記第２突出部とは径が異なっており、かつ離間して設けられている
緩衝器。
前記ピストンロッドに径方向の力が作用していないときと比して、該ピストンロッドに径方向の力が作用したとき、前記ピストンバンドと前記シリンダ内周部との接触面積は大きくなる
請求項５に記載の緩衝器。