WO2010125856A1 - 複筒型液圧緩衝器 - Google Patents

Abstract

複筒型液圧緩衝器 (D) はシリンダ (1) 内の作動流体を封入した作動室 (R1, R2) を伸縮に応じて拡縮する。シリンダ (1) の外周はアウタチューブ (4) に覆われ、ウタチューブ (4) の上端から上向きにガス室ハウジング (10) が突設される。アウタチューブ (4) とシリンダ (1) の間及びガス室ハウジング (10) の内側が作動流体のリザーバ (5) として用いられる。ガス室ハウジング (10) の内側には作動流体の液面 (S) に臨むガス室 (6) が形成される。この構成により、アウタチューブ (4) の径の増大を抑えつつ、複筒型液圧緩衝器 (D) を横置きした場合のガス室 (6) の容積を確保する。

Description

複筒型液圧緩衝器

　この発明は、横置き用の複筒型液圧緩衝器に関する。

　日本国特許庁が２００８年に発行した特開平０８−２００４２８号は、アウタチューブに収装したシリンダとアウタチューブの間にリザーバを設けた複筒型液圧緩衝器を提案している。
　シリンダの内側にはピストンが収装され、ピストンに結合するピストンロッドがシリンダから軸方向に摺動自由に突出する。シリンダの内側はピストンによりふたつの作動室が画成される。各作動室には非圧縮性流体からなる作動流体が充填される。ピストンがシリンダ内を摺動すると一方の作動室が拡大し、もう一方の作動室が縮小する。このとき、収縮する作動室から拡大する作動室へと通路を介して作動油が流通し、通路に設けた減衰弁の流通抵抗により減衰力を発生させる。
　緩衝器のストローク距離を確保するためには、緩衝器はシリンダから軸方向両側にピストンロッドを突出させた両ロッド式よりも、シリンダから一方向にのみピストンロッドを突出させた片ロッド式であることが好ましく、この複筒型液圧緩衝器も片ロッド式である。
　片ロッド式の緩衝器においては、２つの作動室の合計容積は、ピストンロッドのシリンダへの侵入体積に応じて変動する。片ロッド式の緩衝器では、そのために、シリンダ内で余剰となった作動流体を貯留し、シリンダ内の作動流体が不足するとシリンダ内に作動流体を供給するリザーバを備える必要がある。
　そのために、この複筒式液圧緩衝器はシリンダを同軸的に覆うアウタチューブを備え、アウタチューブとシリンダとの間の環状隙間をリザーバとして用いている。リザーバ内の作動流体の体積変動を補償するために、リザーバには作動流体とともにガスが封入される。

　この複筒式液圧緩衝器をシリンダが水平方向を向くように、いわゆる横置きの状態で使用する場合には、リザーバにいくつかの条件が課せられる。
　すなわち、圧縮性流体であるガスがシリンダ内の流体室に侵入すると、緩衝器は適正な減衰力を発生できなくなるため、リザーバ内の液面はリザーバとシリンダ内の流体室とを接続する通路より常に高い位置になければならない。
　また、リザーバ内のガスはリザーバ内の液量に応じて収縮する。シリンダ内のふたつの油室の合計容積は、緩衝器の最収縮時に最小となり、この状態でリザーバ内の液量は最大となる。したがって、緩衝器の最収縮時に、リザーバ内のガスは最も圧縮される。圧縮されたガスの圧力は作動流体を介してピストンロッドの外周をシールする、シリンダヘッドに装着されたシール部材に作用する。
　高いガス圧に対してピストンロッドの良好なシール性を維持するにはシール部材に大きな締め付け力を付与する必要がある。しかし、シール部材に大きな締め付け力を付与することは、ピストンロッドの摺動抵抗を増大させるとともに、シール部材の耐久性にも好ましくない影響を与える。したがって、緩衝器の最収縮時のガス圧力が過大とならないように、リザーバ内のガス封入容積を大きく設定することが望ましい。
　リザーバのガス封入容積を大きくすると、リザーバ全体の所要容積も増大する。また前述のように、リザーバ内の液面をリザーバとシリンダ内の流体室とを接続する通路より常に高い位置に設定しなければならない。これらの要件を満たすには、アウタチューブの外径を大きくせざるを得ない。結果として、リザーバ内に大量の作動流体とガスを貯留することになる。このような理由から、横置き用の液圧緩衝器は外径寸法が大きく、かつ重量も重くなりがちである。
　この発明の目的は、したがって、横置きに適した小径の片ロッド式複筒型液圧緩衝器を提供することである。
　以上の目的を達成するために、この発明は、複筒型液圧緩衝器において、中心軸を水平方向に向けて配置されるシリンダと、シリンダに対して中心軸方向に伸縮するピストンロッドと、ピストンロッドの伸縮に応じてシリンダ内で拡縮する、非圧縮性の作動流体を封入した作動室と、シリンダの外周を覆うアウタチューブと、作動室に接続された、作動流体を貯留するリザーバとを備えている。リザーバはアウタチューブとシリンダの間のスペースと、アウタチューブの上端から上向きに突設され、内側にガスを封入したガス室ハウジングとを含む。
　この発明の詳細並びに他の特徴や利点は、明細書の以下の記載の中で説明されるとともに、添付された図面に示される。

　ＦＩＧ．１はこの発明の実施例による横置き用の片ロッド式複筒型液圧緩衝器の縦断面図である。

　図面のＦＩＧ．１を参照すると、この発明による横置き用片ロッド式複筒型液圧緩衝器Ｄは、中心軸を水平方向に向けて配置されたシリンダ１と、シリンダ１内に収装されたピストン２と、ピストン２に結合してシリンダ１から軸方向に突出するピストンロッド３と、シリンダ１の外周を同軸的に覆うアウタチューブ４と、アウタチューブ４の上端に上向きに突設されたガス室ハウジング１０とを備える。
　ピストンロッド３の突出端と、シリンダ１の基端にはそれぞれアイ部材が固定される。液圧緩衝器Ｄはこれらのアイ部材を介してシリンダ１の中心軸が水平をなすように、例えば車両の車体とキャビンのような、相対振動を緩衝すべき２つの部材に連結される。
　シリンダ１内にはピストン２により、ピストンロッド３の周囲に位置する作動室Ｒ１と、ピストンロッド３と反対側に位置する作動室Ｒ２とが画成される。作動室Ｒ１とＲ２には作動油のような非圧縮性流体からなる作動流体が充填される。作動室Ｒ１とＲ２はピストン２を貫通して形成された通路２ａを介して連通する。通路２ａには作動流体の流通に抵抗を与えて減衰力を発生させる伸縮両方向の減衰力発生要素であるオリフィス２ｂが設けられる。
　ピストンロッド３は、シリンダ１の図中左端の端部に固定された環状のロッドガイド７を貫通する。ロッドガイド７の内周にはピストンロッド３の外周を摺動自由に支持するベアリンク１１が設けられる。
　アウタチューブ４の図中左端の端部の内周にはロッドガイド７を覆うように、筒状のシールケース１２が取り付けられる。ピストンロッド３はロッドガイド７から突出した後、さらにシールケース１２を貫通して軸方向に突出する。シールケース１２の内側にはピストンロッド３の外周に摺接する環状のシール部材１３が保持される。
　シリンダ１の外周とその外側に位置するアウタチューブ４とがなす環状断面のスペースは作動流体を貯留するリザーバ５として用いられる。
　ロッドガイド７の周縁部を軸方向に貫通して連通孔７ａが形成される。連通孔７ａはシールケース１２の内側とリザーバ５とを連通する。連通孔７ａはピストンロッド３とベアリング１１との隙間を通過して、シリンダ１からシールケース１２へ流出した作動流体をリザーバ５に還流させるために設けられる。すなわち、シールケース１２内の圧力がリザーバ５の圧力を上まわると、これにより、シールケース１２内の作動流体が連通孔７ａを介してリザーバ５に還流する。連通孔７ａはシールケース１２内の作動流体圧力が過度に上昇するのを防止する機能を持つ。
　シリンダ１の図中右端に位置する基端は隔壁９により閉塞される。アウタチューブ４の図中右端の端部の内周には、隔壁９を覆うキャップ８が固定される。前述のアイ部材はキャップ８に固定される。
　キャップ８と隔壁９の間にはスペース１５が形成される。スペース１５は隔壁９の下端に形成した切欠９ｅを介して常時リザーバ５に連通する。隔壁９を貫通して作動室Ｒ２とスペース１５を連通する２本の通路９ａと９ｂが形成される。通路９ａにはスペース１５から作動室Ｒ２への作動流体の流入を抵抗なく許容し、逆向きの作動流体の流れを遮断するチェック弁９ｃが設けられる。通路９ｂには作動室Ｒ２からスペース１５へ所定の流通抵抗のもとで作動流体を流出させる一方、逆向きの作動流体の流れを遮断する、縮側減衰力発生要素としての縮側減衰弁９ｄが設けられる。
　ガス室ハウジング１０は筒部１０ｂと筒部１０ｂの一端を閉塞する底１０ａとからなる。ガス室ハウジング１０は、横置きにした液圧緩衝器Ｄのアウタチューブ４の上に筒部１０ｂが位置し、ガス室ハウジング１０の中心軸がアウタチューブ４の中心軸と略直交するよう、アウタチューブ４の上端から上向きに突設される。アウタチューブ４の外周の該当位置にはあらかじめ開口部４ａが形成される。開口部４ａのまわりのアウタチューブ４の壁面４ｂはあらかじめ略円筒形状をなすように上向きに折り曲げられる。ガス室ハウジング１０は底１０ａを上向きにした状態で筒部１０ｂの先端を壁面４ｂの内側に侵入させ、溶接によりアウタチューブ４に固定される。
　ガス室ハウジング１０の内側にはガスを封入したガス室６が設けられる。ガス室６は開口部４ａを介してアウタチューブ４の内側に連通し、リザーバ５の一部をなす。液圧緩衝器Ｄに封入する作動流体の量は、作動流体のガス室６に臨む液面Ｓが、リザーバ５内の作動流体の増減に対して、すなわち液圧緩衝器Ｄの伸縮に対して、常に通路９ａと９ｂの上方に位置するように設定する。これはガス室６のガスがシリンダ１内に侵入するのを防止するために必要である。
　より好ましくは、液面Ｓが常にガス室６内で上昇あるいは下降するように、液圧緩衝器Ｄに封入する作動流体の量を設定する。これにより、液面Ｓが波打ったり傾斜した場合でも、ガス室６のガスがシリンダ１内に侵入するのを防止することができる。
　液圧緩衝器Ｄが伸長すると、シリンダ１内でピストン２が図の左方向へ移動し、作動室Ｒ１が縮小し、作動室Ｒ２が拡大する。これに伴い、作動室Ｒ１から作動室Ｒ２へと通路２ａを介して作動流体が移動し、オリフィス２ｂの流通抵抗に伴う圧力損失により減衰力を発生させる。また、ピストンロッド３がシリンダ１の外側へと退出することで、作動室Ｒ１と作動室Ｒ２の合計容積が増大する。容積増大によりシリンダ１内で不足する作動流体は、隔壁９の通路９ａとチェック弁９ｃを介して、リザーバ５からシリンダ１内に抵抗なく流入し、シリンダ１内の容積変動を補償する。これに伴い、リザーバ５の作動流体の液面Ｓが下降し、ガス室６が拡大する。このようにして、液圧緩衝器Ｄが伸長する場合にはオリフィス２ｂが伸長速度に応じた伸側減衰力を発生させる。
　液圧緩衝器Ｄが収縮すると、シリンダ１内でピストン２が図の右方向へ移動し、作動室Ｒ１が拡大し、作動室Ｒ２が縮小する。これに伴い、作動室Ｒ２から作動室Ｒ１へと通路２ａを介して作動流体が移動し、オリフィス２ｂの流通抵抗に伴う圧力損失により減衰力を発生させる。また、ピストンロッド３がシリンダ１の内側へ侵入することで、作動室Ｒ１と作動室Ｒ２の合計容積が減少する。容積減少によるシリンダ１内の余剰作動流体は、隔壁９の通路９ｂと縮側減衰弁９ｄ、及びスペース１５を介してリザーバ５へと所定の流通抵抗のもとで流出し、シリンダ１内の容積変動を補償する。これに伴い、リザーバ５の作動流体の液面Ｓが上昇し、ガス室６が収縮する。液圧緩衝器Ｄが収縮する場合は、このようにオリフィス２ｂと縮側減衰弁９ｄが収縮速度に応じた縮側減衰力を発生させる。
　この液圧緩衝器Ｄにおいては、収縮時に縮側減衰弁９ｄが減衰力を発生させるので、縮側減衰力は必ずしもオリフィス２ｂで発生させなくても良い。例えば、ピストン２に一方通行の通路を２本設け、一方の通路には伸側減衰力発生要素としてオリフィスまたは他の減衰力発生要素を設け、もう一方の通路に作動室Ｒ２から作動室Ｒ１への作動流体の流通を抵抗なく許容し、逆向きの作動流体の流通を遮断するチェック弁を設けても良い。
　この液圧緩衝器Ｄにおいては、ガス室ハウジング１０をリザーバ５の一部として利用することができるので、リザーバ５が必要とする作動流体の貯留容量をアウタチューブ４の径を大きくせずに確保することができる。
　ガス室ハウジング１０の形状は任意であるが、有底の筒状ないしカップ状とすることでアウタチューブ４への溶接が容易になる。
　この液圧緩衝器Ｄにおいては、ガス室ハウジング１０をアウタチューブ４の上端から上向きに突設したことで、アウタチューブ４の径を大きくせずに、ガス室６の容量を十分に確保することができる。そのため、液圧緩衝器Ｄが最収縮状態となった場合でも、ガス室６は過度の圧力上昇を起こさず、ガス室６の圧力に起因してピストンロッド３のシール部材１３に作用する圧力も過度に上昇しない。したがって、圧縮されたガスの圧力がもたらす、ピストンロッド３の摺動抵抗の過度の増大を防止でき、液圧緩衝器Ｄは全ストローク位置に渡ってスムーズに作動する。また、シール部材１３の耐久性の低下も防止できる。
　以上のように、この発明によれば、全長が短いという片ロッド型液圧緩衝器の利点を行かしつつ、緩衝器の外径寸法や重量の増加を抑えることができる。
　また、作動流体の液面Ｓが常にガス室ハウジング１０内で変動するように、液圧緩衝器Ｄの作動流体の封入量を設定すれば、シリンダ１へのガスの混入を確実に防止でき、液圧緩衝器Ｄの作動流体の封入量も増やすことができる。
　この液圧緩衝器Ｄは、横置き状態でアウタチューブ４の上端となる位置にガス室ハウジング１０を突設しているので、車両に取り付ける前の状態でも、液圧緩衝器Ｄの各部位と配置方向とを容易に関連づけることができる。結果として、液圧緩衝器Ｄの取り付け作業が容易になり、取り付け時の誤操作の防止にも好ましい効果が得られる。
　以上の説明に関して２００９年４月２８日を出願日とする日本国における特願２００９−１０９３４８号、の内容をここに引用により合体する。
　以上、この発明をいくつかの特定の実施例を通じて説明してきたが、この発明は上記の各実施例に限定されるものではない。当業者にとっては、クレームの技術範囲でこれらの実施例にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。
　例えば、以上説明した液圧緩衝器Ｄにおいては、減衰力発生要素としてオリフィス２ｂと縮側減衰弁９ｄを設けているが、この発明は液圧緩衝器Ｄが備える減衰力発生要素の形式や配置には依存しない。オリフィス、チョーク、リーフバルブなど作動流体の流通に対して減衰力を発生可能ないかなる抵抗要素をも用いることができる。
　通路２ａは１個に限らず、複数設けても良い。さらに、作動室Ｒ１から作動室Ｒ２への液体の流れのみを許容する一方通行の通路と、作動室Ｒ２から作動室Ｒ１へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路とを並列に設けても良い。
　ガス室ハウジング１０については、上記に説明した以外の構成も可能である。例えばアウタチューブ４の上端を上方へ膨らませることでガス室ハウジングを形成し、その内側にガス室６を設けることが可能である。ただし、有底の筒状ないしカップ状のガス室ハウジング１０をアウタチューブ４に溶接する方が加工が容易であり、かつアウタチューブ４の径も小さく抑えることができる。
　この液圧緩衝器Ｄにおいては、伸縮に応じて通路２ａを作動流体が作動室Ｒ１とＲ２の間を双方向に流通する。しかしながら、この発明は、伸縮いずれの動作に関しても、作動流体が作動室Ｒ２から作動室Ｒ１を介してリザーバタンクＲへと流れ、必要に応じてリザーバタンクＲから作動室Ｒ２に流入する一方通行型の、いわゆるユニフロータイプの液圧緩衝器にも適用可能である。

　以上説明したように、この発明による横置き用の複筒型液圧緩衝器は車両の車体と車軸の間の水平方向の振動吸収に適しているが、用途はこれに限定されない。
　この発明の実施例が包含する排他的性質あるいは特長は以下のようにクレームされる。

Claims (5)

1. 　複筒型液圧緩衝器（Ｄ）において：
   　中心軸を水平方向に向けて配置されるシリンダ（１）と；
   　シリンダ（１）に対して中心軸方向に伸縮するピストンロッド（３）と；
   　ピストンロッド（３）の伸縮に応じてシリンダ（１）内で拡縮する、非圧縮性の作動流体を封入した作動室（Ｒ１，Ｒ２）と；
   　シリンダ（１）の外周を覆うアウタチューブ（４）と；
   　作動室（Ｒ１，Ｒ２）に接続された、作動流体を貯留するリザーバ（５）、リザーバ（５）はアウタチューブ（４）とシリンダ（１）の間のスペースと、アウタチューブ（４）の上端から上向きに突設され、内側にガスを封入したガス室ハウジング（１０）とを含む、と；
   　を備える。
2. 　請求項１の複筒型液圧緩衝器（Ｄ）において、リザーバ（５）と作動室（Ｒ１，Ｒ２）とを連通する通路（９ａ，９ｂ）をさらに備え、リザーバ（５）内のガスと作動流体との境界をなす液面（Ｓ）は複筒型液圧緩衝器（Ｄ）の伸縮状態によらず常に通路（９ａ，９ｂ）の上方に位置する。
3. 　請求項２の複筒型液圧緩衝器（Ｄ）において、液面（Ｓ）は常にガス室ハウジング（１０）の内側に存在する。
4. 　請求項１から３のいずれかの複筒型液圧緩衝器（Ｄ）において、ピストンロッド（３）に結合し、シリンダ（１）の内側を中心軸方向に摺動するピストン（２）をさらに備え、作動室（Ｒ１，Ｒ２）はピストン（２）によってピストンロッド（３）の周りに画成された第１の作動室（Ｒ１）と、ピストン（２）を挟んでピストンロッド（３）の反対側に画成された第２の作動室（Ｒ２）とを備え、ピストン（２）は第１の作動室（Ｒ１）と第２の作動室（Ｒ２）の間で双方向の作動流体の流れを抵抗を与えつつ許容する減衰力発生要素（２ｂ）を備え、複筒型液圧緩衝器（Ｄ）は、第２の作動室（Ｒ２）からリザーバ（５）へと作動流体の流出を抵抗を与えつつ許容する減衰力発生要素（９ｄ）と、逆向きの作動流体の流れを抵抗なく許容するチェック弁（９ｃ）とをさらに備える。
5. 　請求項１から４のいずれかの複筒型液圧緩衝器（Ｄ）において、ガス室ハウジング（１０）は有底の筒状に形成され、アウタチューブ（４）の上端に上向きに形成された開口部（４ａ）の周囲に溶接により固定される。

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