KR20150028346A

KR20150028346A - 완충 장치

Info

Publication number: KR20150028346A
Application number: KR1020157003113A
Authority: KR
Inventors: 다카시 데라오카
Original assignee: 카야바 고교 가부시기가이샤
Priority date: 2012-08-06
Filing date: 2013-08-02
Publication date: 2015-03-13
Also published as: US20150184716A1; CN104541084A; EP2881614A4; JP5878840B2; EP2881614A1; WO2014024798A1; JP2014031852A

Abstract

실린더와, 피스톤과, 피스톤 로드와, 신측실과 압측실을 연통하는 감쇠 통로를 구비하는 완충 장치는 피스톤 로드에 있어서의 피스톤보다 신측실측에 설치되는 통 형상의 하우징과 피스톤이 장착되어 하우징의 개구부를 폐색하는 피스톤 홀더에 의해 형성되는 압력실과, 하우징 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되어, 압력실을, 신측 유로를 통해 신측실에 연통하는 신측 압력실과 압측 유로를 통해 압측실에 연통하는 압측 압력실로 구획하는 프리 피스톤과, 프리 피스톤의 압력실에 대한 변위를 억제하는 가압력을 발생하는 스프링 요소를 구비한다.

Description

완충 장치 {SHOCK ABSORBER}

본 발명은 완충 장치에 관한 것이다.

JP2008-215459A 및 JP2008-215460A는 완충 장치를 개시하고 있다. 이 완충 장치는 실린더와, 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되어 실린더 내를 상부실과 하부실로 구획하는 피스톤과, 피스톤에 설치된 상부실과 하부실을 연통하는 제1 유로와, 피스톤 로드의 선단으로부터 측부로 개통하여 상부실과 하부실을 연통하는 제2 유로와, 제2 유로의 도중에 접속되는 압력실을 구비하여 피스톤 로드의 선단에 설치된 하우징과, 압력실 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되어 압력실을 한쪽 실과 다른 쪽 실로 구획하는 프리 피스톤과, 프리 피스톤을 가압하는 코일 스프링을 구비한다. 압력실 내의 한쪽 실은 제2 유로를 통해 하부실 내에 연통하고, 압력실 내의 다른 쪽 실은 제2 유로를 통해 상부실에 연통한다.

압력실은 프리 피스톤에 의해 한쪽 실과 다른 쪽 실로 구획되어 있으므로, 상부실과 하부실은 제2 유로를 통해 직접적으로는 연통하고 있지 않다. 그러나, 프리 피스톤이 이동하면 한쪽 실과 다른 쪽 실의 용적비가 변화되므로, 프리 피스톤의 이동량에 따라서 압력실 내의 액체가 상부실 및 하부실로 출입한다. 이에 의해, 완충 장치는 외관상, 상부실과 하부실이 제2 유로를 통해 연통하고 있도록 동작한다.

여기서, 완충 장치의 신축 시에 있어서의 상부실과 하부실의 차압을 P로 하고, 상부실로부터 유출되는 액체의 유량을 Q로 하고, 차압 P와 제1 유로를 통과하는 액체의 유량 Q1의 관계인 계수를 C1로 하고, 압력실의 다른 쪽 실 내의 압력을 P1로 하고, 차압 P와 압력 P1의 차와 상부실로부터 압력실의 다른 쪽 실 내로 유입되는 액체의 유량 Q2의 관계인 계수를 C2로 하고, 압력실의 한쪽 실 내의 압력을 P2로 하고, 압력 P2와 한쪽 실로부터 하부실 내로 유출되는 액체의 유량 Q2의 관계인 계수를 C3으로 하고, 프리 피스톤의 수압 면적인 단면적을 A로 하고, 프리 피스톤의 압력실에 대한 변위를 X로 하고, 코일 스프링의 스프링 정수를 K로 하고, 유량 Q에 대한 차압 P의 전달 함수를 구하면, 식 1이 얻어진다. 또한, 식 1에 있어서, s는 라플라스 연산자를 나타낸다.

[식 1]

또한, 식 1로 나타난 전달 함수 중의 라플라스 연산자 s에 jω를 대입하여, 주파수 전달 함수 G(jω)의 절댓값을 구하면, 식 2가 얻어진다.

[식 2]

상기 각 식으로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 완충 장치에 있어서의 유량 Q에 대한 차압 P의 전달 함수는, Fa＝K/{2ㆍπㆍA²ㆍ(C1＋C2＋C3)}과 Fb＝K/{2ㆍπㆍA²ㆍ(C2＋C3)}의 2개의 절점 주파수를 갖는 주파수 특성을 갖는다. 주파수 F가 F <Fa의 영역에 있는 경우, 전달 게인은 대략 C1로 된다. 주파수 F가 Fa≤F≤Fb의 영역에 있는 경우, 전달 게인은 C1로부터 C1ㆍ(C2＋C3)/(C1＋C2＋C3)까지 점감한다. 주파수 F가 F>Fb의 영역에 있는 경우, 전달 게인은 일정해진다. 즉, 유량 Q에 대한 차압 P의 전달 함수는, 저주파수 영역에서는 전달 게인이 커지고, 고주파수 영역에서는 전달 게인이 작아지는 주파수 특성을 갖는다.

이에 의해, 완충 장치는 저주파수의 진동 입력에 대해 큰 감쇠력을 발생하고, 고주파수의 진동 입력에 대해 작은 감쇠력을 발생할 수 있다. 따라서, 차량이 선회 중 등의 입력 진동 주파수가 낮은 상황에서는, 높은 감쇠력을 발생 가능하고, 차량이 요철 노면을 주행하는 입력 진동 주파수가 높은 상황에서는, 낮은 감쇠력을 발생시켜 차량에 있어서의 승차감을 향상시킬 수 있다.

상기 완충 장치에서는 프리 피스톤을 수용하는 하우징을, 피스톤 로드의 선단에 나사 장착하고, 피스톤이나 리프 밸브 등을 피스톤 로드의 선단에 고정하는 피스톤 너트로서 이용하고 있으므로, 피스톤으로부터 하우징까지의 전체 길이가 길어진다.

이에 의해, 하우징을 갖고 있지 않은 완충기와 비교하여 하우징을 설치하는 만큼, 스트로크 길이가 짧아진다. 따라서, 스트로크 길이를 확보하려고 하면 완충 장치의 전체 길이가 길어져 차량으로의 탑재성이 악화되고, 차량으로의 탑재성을 확보하려고 하면 스트로크 길이가 부족해지므로, 스트로크 길이와 차량으로의 탑재성을 양립시키는 것이 어렵다.

본 발명의 목적은 스트로크 길이의 확보와 차량으로의 탑재성을 양립 가능한 완충 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 어느 형태에 따르면, 실린더와, 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되어 실린더 내를 신측실과 압측실로 구획하는 피스톤과, 실린더 내에 이동 가능하게 삽입 관통되어 피스톤에 연결되는 피스톤 로드와, 신측실과 압측실을 연통하는 감쇠 통로를 구비하는 완충 장치가, 피스톤 로드에 있어서의 피스톤보다 신측실측에 설치되는 통 형상의 하우징과, 피스톤이 장착되어 하우징의 개구부를 폐색하는 피스톤 홀더에 의해 형성되는 압력실과, 하우징 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되어, 압력실을, 신측 유로를 통해 신측실에 연통하는 신측 압력실과 압측 유로를 통해 압측실에 연통하는 압측 압력실로 구획하는 프리 피스톤과, 프리 피스톤의 압력실에 대한 변위를 억제하는 가압력을 발생하는 스프링 요소를 구비한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 완충 장치의 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 완충 장치의 진동 주파수에 대한 감쇠 특성을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 완충 장치의 변형예를 도시하는 종단면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.

도 1은 본 실시 형태에 있어서의 완충 장치의 종단면도이다.

완충 장치 D는 실린더(1)와, 실린더(1) 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되어 실린더(1) 내를 신측실 R1과 압측실 R2로 구획하는 피스톤(2)과, 실린더(1) 내에 이동 가능하게 삽입 관통됨과 함께 피스톤(2)에 연결되는 피스톤 로드(4)와, 신측실 R1과 압측실 R2를 연통하는 감쇠 통로(3a, 3b)와, 압력실 R3과, 압력실 R3 내에 이동 가능하게 삽입되어 압력실 R3을 신측 유로(5)를 통해 신측실 R1에 연통하는 신측 압력실(7)과 압측 유로(6)를 통해 압측실 R2에 연통하는 압측 압력실(8)로 구획하는 프리 피스톤(9)과, 프리 피스톤(9)의 압력실 R3에 대한 변위를 억제하는 가압력을 발생하는 스프링 요소(10)를 구비한다.

완충 장치 D는 차량에 있어서의 차체와 차축 사이에 개재 장착되어 감쇠력을 발생하여 차체의 진동을 억제한다. 또한, 신측실 R1은 차체와 차축이 이격되어 완충 장치 D가 신장 작동할 때에 압축되는 실이고, 압측실 R2는 차체와 차축이 접근하여 완충 장치 D가 수축 작동할 때에 압축되는 실이다.

실린더(1)의 상단부에는 환상의 헤드 부재(11)가 장착되고, 실린더(1)의 하단부는 캡(12)에 의해 폐색된다. 피스톤 로드(4)는 헤드 부재(11)에 의해 미끄럼 이동 가능하게 축지지되고, 피스톤 로드(4)의 상단부는 실린더(1) 밖으로 돌출되어 있다. 즉, 완충 장치 D는 편 로드형의 완충 장치이다.

신측실 R1, 압측실 R2 및 압력실 R3 내에는 작동유 등의 액체가 가득 찬다. 실린더(1) 내의 하방에는 실린더(1)의 내주에 미끄럼 접촉하여 압측실 R2의 하방에 기체실 G를 구획하는 미끄럼 이동 격벽(13)이 설치된다. 완충 장치 D는 기체실 G의 팽창 수축에 의해 실린더(1) 내에 출입하는 피스톤 로드(4)의 체적을 보상하는 단통형의 완충 장치이다.

또한, 본 실시 형태에서는 기체실 G에 의해 실린더(1)에 진퇴하는 피스톤 로드(4)의 체적을 보상하고 있지만, 실린더(1) 밖에 리저버를 설치해도 된다. 이 경우, 실린더(1)의 외주를 덮는 외통을 설치하여, 실린더(1)와 외통 사이에 리저버를 형성함으로써 복통형 완충 장치로 해도 되고, 실린더(1)와는 별개로 탱크를 설치하여 당해 탱크를 리저버로서 사용해도 된다. 또한, 리저버에 의해 체적 보상을 행하는 경우에는, 완충 장치 D의 수축 작동 시에 압측실 R2의 압력을 높이기 위해 압측실 R2와 리저버 사이를 구획하는 구획 부재와, 구획 부재에 설치되어 압측실 R2로부터 리저버를 향하는 액체의 흐름에 저항을 부여하는 베이스 밸브를 설치해도 된다.

작동실로서의 신측실 R1, 압측실 R2 및 압력실 R3 내에 충전되는 액체는 작동유로 한정되지 않고, 예를 들어 물, 수용액 등의 액체여도 된다. 또한, 완충 장치 D는 편 로드형이 아니라, 양 로드형이어도 된다.

피스톤(2)은 실린더(1) 내에 이동 가능하게 삽입 관통된 피스톤 로드(4)의 도 1에 있어서의 하단부에, 압력실 R3을 형성하는 하우징(14) 및 피스톤 홀더(15)를 통해 연결된다. 피스톤(2)은 실린더(1)의 내주에 미끄럼 접촉하여, 실린더(1) 내를 신측실 R1과 압측실 R2로 구획한다.

피스톤 로드(4)는 실린더(1)의 도 1에 있어서의 상단부에 설치된 헤드 부재(11) 내에 삽입되고, 상부는 외측으로 돌출되어 있다. 피스톤 로드(4)와 실린더(1) 사이는 헤드 부재(11)에 적층된 환상의 시일 부재(50)에 의해 시일되고, 실린더(1) 내는 액밀 상태로 유지된다. 완충 장치 D의 신축에 수반하여 실린더(1) 내에 출입하는 피스톤 로드(4)의 체적은 기체실 G 내의 기체의 체적이 팽창 혹은 수축하여 미끄럼 이동 격벽(13)이 도 1에 있어서의 상하 방향으로 이동함으로써 보상된다.

피스톤 로드(4)는 피스톤 로드 본체(16)와, 피스톤 로드 본체(16)의 도 1에 있어서의 하단부에 배치되어 통 형상이며 대경인 하우징(14)을 갖는다. 하우징(14)의 도 1에 있어서의 하단부의 개구부에는 피스톤(2)을 보유 지지하는 피스톤 홀더(15)가 끼워 맞추어진다. 피스톤 홀더(15)는 하우징(14)의 하단부 개구 단부를 내측을 향해 코킹함으로써 하우징(14)의 개구 단부에 고정된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 하우징(14)은 피스톤 로드(4)의 선단에 형성되어 피스톤 로드(4)와 일체이지만, 하우징(14)과 피스톤 로드(4)를 별도 부품으로 하여, 피스톤 로드(4)에 조립함으로써 일체화되도록 해도 된다.

하우징(14)은 피스톤 로드 본체(16)의 하단부에 설치한 플랜지부(14a)와, 플랜지부(14a)로부터 늘어지는 통부(14b)와, 통부(14b)의 상방측의 내경을 소경으로 한 단차부(14c)와, 통부(14b)의 외주로부터 통부(14b)의 내주이며 단차부(14c)의 내주로 개방되어 신측실 R1과 압력실 R3을 연통하는 통과 구멍(14d)과, 통부(14b)의 외주로부터 통부(14b)의 내주이며 단차부(14c)보다도 하방측으로 개방되어 신측실 R1과 압력실 R3을 연통하는 투과 구멍(14e)을 갖는다. 하우징(14)의 플랜지부(14a)의 상단부인 하우징(14)의 견부에는 피스톤 로드 본체(16)의 외주에 장착되는 탄성체를 포함하는 환상의 과신장 규제 스토퍼(22)가 적층된다.

피스톤 홀더(15)는 원반부(15a)와, 원반부(15a)의 하단부에 늘어지는 축부(15b)와, 원반부(15a)의 외주로부터 상승되어 하우징(14)의 통부(14b)의 도 1에 있어서의 하단부에 끼워 맞추는 통 형상의 소켓(15c)과, 축부(15b)의 선단에 있어서 압력실 R3으로 개방되는 압측 유로(6)를 갖는다. 피스톤 홀더(15)는 원반부(15a)를 하우징(14)의 통부(14b)의 하단부 내주에 끼워 맞추고, 통부(14b)의 하단부를 내주측으로 코킹함으로써 하우징(14)에 고정된다. 피스톤 홀더(15)가 하우징(14)에 고정되면, 하우징(14) 내에 신측실 R1로부터 구획된 압력실 R3이 형성된다.

압력실 R3은 하우징(14) 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되는 프리 피스톤(9)에 의해 신측 압력실(7)과 압측 압력실(8)로 구획된다. 프리 피스톤(9)은 바닥이 있는 통 형상이고, 저부(9a)를 도 1에 있어서의 하방을 향해 하우징(14) 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입된다. 프리 피스톤(9)의 통부(9b)의 외주는 하우징(14)에 있어서의 통부(14b)의 내주에 미끄럼 접촉한다.

프리 피스톤(9)은 저부(9a)가 도 1에 있어서의 하방을 향해 하우징(14) 내에 수용되므로, 신측 압력실(7) 내에서 기포가 발생하거나, 완충 장치 D의 조립 시에 신측 압력실(7) 내에 기포가 남아 있어도, 프리 피스톤(9) 내에 기포가 저류되어 외부로 기포를 배출할 수 없게 되는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 완충 장치 D의 감쇠력의 특성이 안정된다. 또한, 저부(9a)를 도 1에 있어서의 상방측을 향하게 하여 프리 피스톤(9)을 하우징(14) 내에 수용하는 것도 가능하다.

프리 피스톤(9)은 통부(9b)의 외주에 형성한 환상 홈(9c)과, 프리 피스톤(9)의 통부(9b)의 내주로부터 환상 홈(9c)으로 통과하는 구멍(9d)과, 통부(9b)의 환상 홈(9c)보다도 도 1에 있어서의 하방측에 형성한 환상의 시일 장착 홈(9e)을 갖는다. 시일 장착 홈(9e)에는 하우징(14)의 통부(14b)의 내주에 미끄럼 접촉하여 프리 피스톤(9)과 하우징(14) 사이를 시일하는 시일 링(17)이 장착된다.

압력실 R3에는 프리 피스톤(9)에 대해 변위를 억제하는 가압력을 작용시키는 스프링 요소(10)가 설치된다. 스프링 요소(10)는 신측 압력실(7) 내이며 플랜지부(14a)와 프리 피스톤(9)의 저부(9a) 사이에 개재 장착되는 신측 코일 스프링(18)과, 압측 압력실(8) 내이며 피스톤 홀더(15)의 원반부(15a)와 프리 피스톤(9)의 저부(9a) 사이에 개재 장착되는 압측 코일 스프링(19)으로 구성된다. 프리 피스톤(9)은 신측 코일 스프링(18) 및 압측 코일 스프링(19)을 포함하는 스프링 요소(10)에 의해 상하측으로부터 끼움 지지되고, 압력실 R3 내의 소정의 중립 위치에 위치 결정되어 탄성 지지된다.

또한, 중립 위치라 함은, 압력실 R3의 축방향의 중앙을 의미하고 있는 것은 아니고, 프리 피스톤(9)이 스프링 요소(10)에 의해 위치 결정되는 위치이다. 또한, 스프링 요소(10)는 프리 피스톤(9)을 탄성 지지할 수 있는 구성이면, 코일 스프링 이외의 것, 예를 들어 접시 스프링 등을 채용해도 된다. 또한, 일단부가 프리 피스톤(9)에 연결되는 단일의 탄성체를 사용하여 스프링 요소(10)를 구성해도 된다.

프리 피스톤(9)이 중립 위치에 있는 경우, 환상 홈(9c)이 하우징(14)의 통부(14b)에 형성한 투과 구멍(14e)에 대향한다. 이에 의해, 신측실 R1과 신측 압력실(7)이, 통과 구멍(14d)을 통해 연통함과 함께, 투과 구멍(14e), 환상 홈(9c) 및 구멍(9d)을 통해 연통한다. 프리 피스톤(9)이 스트로크 엔드까지 변위된 경우, 즉, 프리 피스톤(9)의 통부(9b)의 도 1에 있어서의 상단부가 하우징(14)의 내주에 형성된 단차부(14c)에 접촉하거나, 프리 피스톤(9)의 저부(9a)의 도 1 중 하단부가 피스톤 홀더(15)의 소켓(15c)의 상단부에 접촉할 때까지 변위되면, 투과 구멍(14e)이 프리 피스톤(9)의 외주에 의해 완전히 폐색된다.

즉, 신측 유로(5)는 통과 구멍(14d), 투과 구멍(14e), 환상 홈(9c) 및 구멍(9d)으로 구성된다. 신측 유로(5)의 일부를 구성하는 통과 구멍(14d)은 프리 피스톤(9)의 하우징(14)에 대한 변위에 따라서 유로 면적이 변화되는 오리피스 유로를 형성한다. 통과 구멍(14d)은 통과하는 액체의 흐름에 저항을 부여하는 것이 가능한 유로 면적으로 설정되어, 고정 오리피스로서 기능한다.

프리 피스톤(9)이 중립 위치에 있는 경우, 오리피스 유로인 투과 구멍(14e)의 개구 단부 모두가 환상 홈(9c)에 대향한다. 프리 피스톤(9)이 중립 위치로부터 변위되어 변위량이 소정의 변위량으로 되었을 때, 투과 구멍(14e)의 개구 단부가 프리 피스톤(9)의 외주에 대향하기 시작한다. 그 후, 프리 피스톤(9)의 변위에 따라서 서서히 투과 구멍(14e)의 유로 면적이 감소하고, 신측 유로(5)에 있어서의 유로 저항이 서서히 증가한다. 프리 피스톤(9)이 스트로크 엔드에 도달하면, 투과 구멍(14e)이 완전히 프리 피스톤(9)의 외주에서 폐색되어, 신측 유로(5)에 있어서의 유로 저항이 최대로 된다. 이 경우, 신측 압력실(7)은 통과 구멍(14d)에 의해서만 신측실 R1에 연통한다.

또한, 투과 구멍(14e), 환상 홈(9c) 및 구멍(9d) 대신에, 프리 피스톤(9)의 통부(9b)의 내외를 연통하는 투과 구멍과, 하우징(14)의 내주에 형성되는 환상 홈과, 당해 환상 홈을 신측실 R1로 연통하는 구멍을 형성해도 된다. 이 경우, 프리 피스톤(9)이 스트로크 엔드까지 변위되면, 프리 피스톤(9)에 형성한 오리피스 유로로서 기능하는 투과 구멍이 하우징(14)의 통부(14b)에 의해 폐색된다.

프리 피스톤(9)을 하우징(14) 내에 삽입하는 경우, 프리 피스톤(9)은 통부(9b)측으로부터 하우징(14)에 삽입된다. 시일 링(17)은 하우징(14)에 형성한 투과 구멍(14e)을 걸치는 일이 없으므로, 프리 피스톤(9)이 하우징(14) 내에서 스트로크되어도 시일 링(17)에 투과 구멍(14e)이 간섭하는 일은 없다. 즉, 시일 링(17)의 프리 피스톤(9)에 있어서의 장착 위치는 프리 피스톤(9)을 하우징(14) 내로 삽입할 때에 투과 구멍(14e)을 걸치지 않는 위치에 설치되므로, 시일 링(17)이 투과 구멍(14e)에 간섭하여 손상되는 것을 방지할 수 있어, 양호한 시일성을 발휘할 수 있다. 또한, 피스톤 홀더(15)에 설치한 압측 유로(6)에는 저항이 되는 오리피스나 밸브를 설치하고 있지 않지만, 오리피스 등의 밸브를 설치해도 된다.

프리 피스톤(9)이 신측 압력실(7)을 가장 압축하는 경우, 프리 피스톤(9)은 하우징(14)의 단차부(14c)에 의해 이동이 규제되므로, 통과 구멍(14d)이 프리 피스톤(9)에 의해 폐색되어, 신측 유로(5)가 차단되는 일은 없다. 또한, 단차부(14c)를 생략하고 프리 피스톤(9)이 도 1에 있어서의 상방측의 스트로크 엔드에 도달하면, 통과 구멍(14d)이 프리 피스톤(9)에 의해 폐색되도록 해도 된다. 이 경우, 프리 피스톤(9)이 스트로크 엔드에 도달하면, 완전히 신측 유로(5)가 차단되어 신측 압력실(7)이 폐쇄되므로, 액압 로크의 작용으로 프리 피스톤(9)과 하우징(14)의 충돌을 방지하여, 충돌음의 발생을 방지할 수 있다.

피스톤(2)은 환상으로 형성되어, 피스톤 홀더(15)에 설치한 축부(15b)의 외주에 장착된다. 피스톤(2)에는 신측실 R1과 압측실 R2를 연통하는 감쇠 통로(3a, 3b)가 설치된다. 감쇠 통로(3a)의 도 1에 있어서의 상단부는 피스톤(2)의 도 1에 있어서의 상방에 적층되는 감쇠력 발생 요소로서의 적층 리프 밸브 V1에 의해 폐색된다. 감쇠 통로(3b)의 도 1에 있어서의 하단부는 피스톤(2)의 도 1에 있어서의 하방에 적층되는 감쇠력 발생 요소로서의 적층 리프 밸브 V2에 의해 폐색된다.

적층 리프 밸브 V1, V2는 환상으로 형성되고, 내주측에 축부(15b)가 삽입된다. 적층 리프 밸브 V1, V2는 적층 리프 밸브 V1의 휨량을 규제하는 환상의 밸브 스토퍼(20)와 함께 피스톤(2)에 적층된다.

적층 리프 밸브 V1은 완충 장치 D의 수축 작동 시에 압측실 R2와 신측실 R1의 차압에 의해 휘어 밸브 개방하고 감쇠 통로(3a)를 개방하여 압측실 R2로부터 신측실 R1로 이동하는 액체의 흐름에 저항을 부여함과 함께, 완충 장치 D의 신장 작동 시에 감쇠 통로(3a)를 폐색한다. 적층 리프 밸브 V2는 완충 장치 D의 신장 작동 시에 압측실 R2와 신측실 R1의 차압에 의해 휘어 밸브 개방하고 감쇠 통로(3b)를 개방하여 신측실 R1로부터 압측실 R2로 이동하는 액체의 흐름에 저항을 부여함과 함께, 수축 작동 시에 감쇠 통로(3b)를 폐색한다. 즉, 적층 리프 밸브 V1은 완충 장치 D의 수축 작동 시에 있어서의 압측 감쇠력을 발생하는 감쇠력 발생 요소이고, 적층 리프 밸브 V2는 완충 장치 D의 신장 작동 시에 있어서의 신측 감쇠력을 발생하는 감쇠력 발생 요소이다.

적층 리프 밸브 V1, V2에 의해 감쇠 통로(3a, 3b)가 폐쇄된 상태라도, 신측실 R1과 압측실 R2는 주지의 오리피스에 의해 연통된다. 오리피스는, 예를 들어 적층 리프 밸브 V1, V2의 외주에 절결부를 형성하거나, 적층 리프 밸브 V1, V2가 착좌하는 밸브 시트에 오목부를 마련하여 형성된다. 또한, 감쇠력 발생 요소로서, 적층 리프 밸브 V1, V2 이외의 구성, 예를 들어 초크와 리프 밸브를 병렬시키는 구성 등을 채용해도 된다.

피스톤 홀더(15)의 축부(15b)에는 밸브 스토퍼(20), 적층 리프 밸브 V1, 피스톤(2), 적층 리프 밸브 V2가 순서대로 부착되고, 적층 리프 밸브 V2의 하방으로부터 피스톤 너트(21)가 나사 장착된다. 피스톤(2), 적층 리프 밸브 V1, V2 및 밸브 스토퍼(20)는 피스톤 너트(21)에 의해 피스톤 홀더(15)에 고정된다.

다음에, 완충 장치 D의 작동에 대해 설명한다.

우선, 프리 피스톤(9)에 있어서의 중립 위치로부터의 변위량이 오리피스 유로인 투과 구멍(14e)을 폐색하기 시작하지 않는 범위 내에 있는 경우의 완충 장치 D에 있어서의 동작에 대해 설명한다.

이 경우, 프리 피스톤(9)은 신측 유로(5)의 저항을 변화시키지 않고 변위할 수 있다. 이하의 설명에서는, 완충 장치 D로 입력되는 진동 주파수가 낮은 경우와 높은 경우에, 피스톤 속도가 동일하다고 가정한다.

완충 장치 D로의 입력 주파수가 낮은 경우, 입력되는 진동의 진폭이 커지고, 프리 피스톤(9)의 진폭도, 투과 구멍(14e)을 폐색하기 시작하지 않는 범위 내에서 커진다. 프리 피스톤(9)의 진폭이 상기의 범위 내에서 커지면, 프리 피스톤(9)이 신측 코일 스프링(18) 및 압측 코일 스프링(19)을 포함하는 스프링 요소(10)로부터 받는 가압력이 커진다. 완충 장치 D가 신장되는 경우, 압측 압력실(8) 내의 압력은 신측 압력실(7) 내의 압력보다도 스프링 요소(10)의 가압력 분만큼 작아진다. 완충 장치 D가 수축하는 경우에는, 신측 압력실(7) 내의 압력은 압측 압력실(8) 내의 압력보다도 스프링 요소(10)의 가압력 분만큼 작아진다.

이와 같이, 완충 장치 D가 저주파 진동을 받으면 신측 압력실(7)과 압측 압력실(8)에 스프링 요소(10)의 가압력에 적합한 차압이 발생하므로, 신측실 R1과 신측 압력실(7)의 차압 및 압측실 R2와 압측 압력실(8)의 차압이 작아진다. 따라서, 신측 유로(5), 압측 유로(6), 신측 압력실(7) 및 압측 압력실(8)을 포함하는 외관상의 유로를 통과하는 유량이 작아진다. 이 외관상의 유로를 통과하는 유량이 작은 만큼, 감쇠 통로(3a, 3b)의 유량은 커지므로, 완충 장치 D가 발생하는 감쇠력은 큰 상태로 유지된다.

완충 장치 D로의 입력 주파수가 높은 경우, 입력되는 진동의 진폭이 작아지고, 프리 피스톤(9)의 진폭은 보다 작아진다. 프리 피스톤(9)의 진폭이 작아지면, 프리 피스톤(9)이 스프링 요소(10)로부터 받는 가압력이 작아지므로, 완충 장치 D가 신장 행정에 있어서도, 수축 행정 있어서도, 신측 압력실(7) 내의 압력과 압측 압력실(8) 내의 압력과는 대략 동등해진다. 따라서, 신측실 R1과 신측 압력실(7)의 차압 및 압측실 R2와 압측 압력실(8)의 차압이 커지므로, 신측 유로(5), 압측 유로(6), 신측 압력실(7) 및 압측 압력실(8)을 포함하는 외관상의 유로를 통과하는 유량이 커진다.

완충 장치 D로 입력되는 진동의 주파수가 낮은 경우에는, 외관상의 유로를 통과하는 유량은 작아지고, 주파수가 높은 경우에는, 외관상의 유로를 통과하는 유량은 커진다. 입력 속도가 동일하면, 신측실 R1로부터 압측실 R2 혹은 압측실 R2로부터 신측실 R1로 흐르는 유량은 입력 주파수에 의하지 않고 동등해진다. 따라서, 입력 주파수가 낮은 경우에는 감쇠 통로(3a, 3b)의 적층 리프 밸브 V1, V2를 통과하는 유량이 많아져 감쇠력이 높아지고, 입력 주파수가 높은 경우에는 감쇠 통로(3a, 3b)의 적층 리프 밸브 V1, V2를 통과하는 유량이 적어져 감쇠력이 낮아진다. 따라서, 완충 장치 D의 감쇠 특성은, 도 2에 도시한 바와 같이, 주파수가 높을수록 감쇠력이 낮아지는 특성으로 된다.

본 실시 형태의 완충 장치 D는 입력 진동 주파수에 따라서 감쇠력을 변화시킬 수 있다. 이에 의해, 스프링 상공진 주파수의 진동 입력에 대해서는 높은 감쇠력을 발생함으로써 차량의 자세를 안정시켜, 차량 선회 시에 탑승자에게 불안을 느끼게 하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 스프링 하공진 주파수의 진동이 입력되면 낮은 감쇠력을 발생시켜 차축측의 진동의 차체측으로의 전달을 억제하여, 차량에 있어서의 승차감을 향상시킬 수 있다.

계속해서, 프리 피스톤(9)의 중립 위치로부터의 변위량이 신측 유로(5)의 유로 저항을 증가시키는 범위 내로 되는 경우의 완충 장치 D에 있어서의 동작에 대해 설명한다.

이 경우, 완충 장치 D가 신장하든, 수축하든, 프리 피스톤(9)의 중립 위치로부터의 변위량의 증가에 수반하여 투과 구멍(14e)의 폐색량이 증가하고, 서서히 신측 유로(5)의 유로 면적이 작아진다. 그 후, 프리 피스톤(9)이 상하 어느 하나의 스트로크 엔드에 도달하면, 투과 구멍(14e)이 완전히 폐색되어, 신측 유로(5)의 유로 면적이 고정 오리피스로서 기능하는 통과 구멍(14d)의 유로 면적으로 제한되어 최소로 된다.

즉, 신측 유로(5)의 유로 저항은 프리 피스톤(9)이 투과 구멍(14e)을 폐색하기 시작한 후에는 프리 피스톤(9)의 변위량에 따라서 서서히 커져, 프리 피스톤(9)이 스트로크 엔드에 도달하면 최대로 된다. 여기서, 프리 피스톤(9)이 스트로크 엔드까지 변위되는 것은 신측 압력실(7) 또는 압측 압력실(8)로의 액체의 유출입량이 많은 경우이고, 구체적으로는 완충 장치 D의 신축의 진폭이 큰 경우이다.

완충 장치 D에 입력되는 진동 주파수가 비교적 높은 경우, 프리 피스톤(9)에 의한 투과 구멍(14e)의 폐색량이 증가함에 따라서, 서서히 신측 유로(5)의 유로 저항이 커져 간다. 이에 의해, 프리 피스톤(9)의 그 이상의 스트로크 엔드측으로의 스트로크 속도가 감소하고, 외관상의 유로를 통한 액체의 이동량도 감소한다. 외관상의 유로를 통한 액체의 이동량이 감소하는 분만큼, 감쇠 통로(3a, 3b)를 통과하는 액체량이 증가하므로, 완충 장치 D의 발생 감쇠력은 서서히 커져 간다.

그 후, 프리 피스톤(9)이 스트로크 엔드에 도달하면, 외관상의 유로를 통한 액체의 이동은 없어지므로, 완충 장치 D의 신축 방향이 역방향으로 될 때까지는 액체는 감쇠 통로(3a, 3b)만을 통과하여, 완충 장치 D의 발생 감쇠력의 감쇠 계수가 최대로 된다.

이와 같이, 완충 장치 D는 프리 피스톤(9)의 중립 위치로부터의 변위량이 임의의 변위량을 초과한 후, 프리 피스톤(9)이 스트로크 엔드에 도달할 때까지의 동안, 서서히 발생 감쇠력을 크게 한다. 따라서, 프리 피스톤(9)이 스트로크 엔드까지 변위되어 버리는 고주파수이고 대진폭인 진동이 완충 장치 D에 대해 입력되어도, 완충 장치 D의 감쇠력이 급격하게 상승하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 프리 피스톤(9)이 스트로크 엔드에 도달할 때에 발생하는 저감쇠력으로부터 고감쇠력으로의 감쇠력 변화가 완만해진다. 완충 장치 D는 프리 피스톤(9)이 압력실 R3에 있어서의 양 단부측의 스트로크 엔드까지 도달할 때에, 서서히 발생 감쇠력을 크게 하므로, 완충 장치 D의 신장 및 압축의 양 행정에 있어서 감쇠력의 급격한 변화를 억제할 수 있다.

완충 장치 D는 고주파수이고 진폭이 큰 진동이 입력되어도, 발생 감쇠력을 완만하게 변화시키므로, 탑승자에게 감쇠력의 변화에 의한 쇼크가 전해지는 것을 방지할 수 있어, 차량에 있어서의 승차감을 향상시킬 수 있다. 완충 장치 D는 또한, 급격한 감쇠력 변화에 의한 차체의 진동에 의해 보닛이 공진하여 이음이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

완충 장치 D에서는 피스톤 로드(4)가 헤드 부재(11)에 의해 축지지되어, 피스톤 로드(4)의 선단에 연결되는 피스톤(2)이 실린더(1)에 미끄럼 접촉함으로써, 헤드 부재(11)와 피스톤(2)에 의해 횡방향으로부터의 힘(횡력)을 받는다. 따라서, 헤드 부재(11)와 피스톤(2)의 끼워 맞춤 길이를 어느 정도 확보할 필요성으로부터, 과신장 규제 스토퍼(22)가 헤드 부재(11)에 접촉하여 그 이상의 완충 장치 D의 신장을 규제한다. 과신장 규제 스토퍼(22)의 과신장 규제 위치는, 피스톤(2)과 헤드 부재(11)의 최저한으로 필요한 끼워 맞춤 길이를 확보할 수 있도록 설정되고, 과신장 규제 스토퍼(22)와 피스톤(2)까지의 사이의 길이는 완충 장치 D의 스트로크 길이에 기여하지 않는다.

압력실 R3은 피스톤 로드(4)에 설치되어 프리 피스톤(9)이 미끄럼 이동 가능하게 삽입되는 통 형상의 하우징(14)과, 피스톤(2)이 장착됨과 함께 하우징(14)의 개구부를 폐색하는 피스톤 홀더(15)에 의해 형성되어 신측실 R1측에 배치된다. 이에 의해, 하우징(14)과 피스톤 홀더(15)를 피스톤(2)과 헤드 부재(11)의 최저한으로 필요한 끼워 맞춤 길이의 범위 내에 들어가게 함으로써, 완충 장치 D의 스트로크 길이에 영향을 미치지 않고 압력실 R3을 설치할 수 있음과 함께, 완충 장치 D의 전체 길이가 길어지는 것을 회피할 수 있다. 따라서, 스트로크 길이의 확보와 차량으로의 탑재성을 양립할 수 있다.

또한, 압력실 R3을 형성하는 하우징(14)이 과신장 규제 스토퍼(22)와 피스톤(2) 사이에 수용되므로, 완충 장치 D의 스트로크 길이를 희생으로 하지 않고, 압력실 R3을 실린더(1) 내에 형성할 수 있음과 함께, 완충 장치 D의 전체 길이가 길어지는 것을 회피할 수 있다.

또한, 과신장 규제 스토퍼(22)가 하우징(14)의 견부에 적층되므로, 과신장 규제 스토퍼(22)를 피스톤 로드(4)의 외주에 고정하기 위한 플랜지를 설치할 필요가 없어, 부품 개수 및 비용을 삭감할 수 있음과 함께 완충 장치 D를 경량화할 수 있다.

피스톤 홀더(15)가 외주에 피스톤(2)이 장착되는 축부(15b)를 구비하고, 압측 유로(6)가 축부(15b)에 설치되므로, 압측 유로(6)를 무리 없이 설치할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않고, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성으로 한정하는 취지는 아니다.

예를 들어, 본 실시 형태에서는 피스톤 로드(4)에 있어서의 피스톤 로드 본체(16)의 선단에 하우징(14)이 일체적으로 형성되어 있지만, 도 3에 도시한 바와 같이, 피스톤 로드(23)의 하단부 외주에 나사부(23a)를 설치하고, 나사부(23a)에 통 형상의 하우징(24)을 나사 장착함으로써 피스톤 로드(23)에 하우징(24)을 설치해도 된다. 또한, 피스톤 로드(23)와 하우징(24)의 고정은 나사 체결로 한정되지 않고 그 밖의 방법, 예를 들어 용접 등에 의해 행해도 된다.

또한, 도 1 및 도 3에서는 하우징(14, 24)의 하측 개구 단부를 코킹함으로써 피스톤 홀더(15)를 일체화하고 있지만, 예를 들어 용접이나 나사 체결 등에 의해 일체화해도 된다.

또한, 도 3에 도시하는 완충 장치 D에서는, 신측 유로(5)는 피스톤 로드(23)의 선단으로부터 측방으로 빠지는 로드 내 통로(23b)에 의해 형성되고, 피스톤 홀더(15)에 설치한 압측 유로(6)의 도중에 오리피스(6a)가 설치된다. 이와 같이, 신측 유로(5)에 오리피스를 설치하는 대신에, 압측 유로(6)에 오리피스(6a)를 설치함으로써, 신측 압력실(7)로부터의 기포의 빠짐이 양호해지지만, 신측 유로(5)에 오리피스를 설치해도 된다.

또한, 도 3에 도시하는 완충 장치 D에서는 프리 피스톤(9)의 하우징(24)에 대한 변위에 따라서 유로 면적을 가변으로 하는 오리피스 유로를 설치하고 있지만, 오리피스 유로의 설치는 임의이다.

또한, 하우징(14, 24) 및 피스톤 홀더(15)의 형상 및 구조는 적절히 설계 변경이 가능하고, 상기한 형상 및 구조로 한정되는 것은 아니다.

본원은 2012년 8월 6일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2012-173691에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims

실린더와,
상기 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되어 상기 실린더 내를 신측실과 압측실로 구획하는 피스톤과,
상기 실린더 내에 이동 가능하게 삽입 관통되어 상기 피스톤에 연결되는 피스톤 로드와,
상기 신측실과 상기 압측실을 연통하는 감쇠 통로를 구비하는, 완충 장치이며,
상기 피스톤 로드에 있어서의 상기 피스톤보다 상기 신측실측에 설치되는 통 형상의 하우징과, 상기 피스톤이 장착되어 상기 하우징의 개구부를 폐색하는 피스톤 홀더에 의해 형성되는 압력실과,
상기 하우징 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되어, 상기 압력실을, 신측 유로를 통해 상기 신측실에 연통하는 신측 압력실과 압측 유로를 통해 상기 압측실에 연통하는 압측 압력실로 구획하는 프리 피스톤과,
상기 프리 피스톤의 상기 압력실에 대한 변위를 억제하는 가압력을 발생하는 스프링 요소를 구비하는, 완충 장치.
제1항에 있어서, 상기 피스톤 로드의 외주에 설치되어 상기 실린더에 대한 상기 피스톤 로드의 퇴출을 규제하는 과신장 규제 스토퍼를 더 구비하고,
상기 하우징은 상기 과신장 규제 스토퍼보다 피스톤 로드의 선단측에 설치되는, 완충 장치.
제2항에 있어서, 상기 과신장 규제 스토퍼는 상기 하우징의 견부에 적층되는, 완충 장치.
제1항에 있어서, 상기 프리 피스톤은 바닥이 있는 통 형상으로 형성되어, 개구부를 상기 피스톤보다 상기 신측실측을 향해 상기 하우징 내에 삽입되는, 완충 장치.
제1항에 있어서, 상기 피스톤 홀더는 외주에 상기 피스톤이 장착되는 축부를 갖고,
상기 압측 유로는 상기 축부를 관통하여 상기 하우징 내에 통과하고 있는, 완충 장치.
제1항에 있어서, 상기 신측 유로는 상기 하우징에 대한 상기 프리 피스톤의 변위에 의해 유로 면적이 변화되는 오리피스 유로를 갖는, 완충 장치.
제6항에 있어서, 상기 오리피스 유로는 상기 하우징의 측방으로부터 개방되어 상기 하우징 내에 통과하는 투과 구멍을 갖고,
상기 프리 피스톤은 상기 하우징의 내주에 미끄럼 접촉하여 상기 프리 피스톤과 상기 하우징 사이를 시일하는 시일 링을 갖고,
상기 시일 링은 상기 프리 피스톤을 상기 하우징 내로 삽입할 때에 상기 투과 구멍을 통과하지 않는 위치에 장착되는, 완충 장치.