WO2019087830A1

WO2019087830A1 - 緩衝器

Info

Publication number: WO2019087830A1
Application number: PCT/JP2018/039067
Authority: WO
Inventors: 雄亮古田; 俊廣森; 泰徳小林; 哲夫荒畑
Original assignee: Ｋｙｂ株式会社
Priority date: 2017-11-02
Filing date: 2018-10-19
Publication date: 2019-05-09
Also published as: JP6997592B2; JP2019086041A; CN111051728A

Abstract

緩衝器（Ｄ）は、ロッド（２）とアウターシェル（３）とを有して伸縮可能な緩衝器本体（１）と、ガス室（Ｇ）を有して緩衝器本体（１）を伸長方向へ附勢するガスばね（Ｓ）とを備え、ガスばね（Ｓ）がロッド（２）に連結されるメインチャンバ部材（４）と、アウターシェル（３）の外周に装着される取付部材（５）と、取付部材（５）の外周に嵌合されるピストンパイプ（６）と、メインチャンバ部材（４）とピストンパイプ（６）とに架け渡されるローリングダイヤフラム（７）と、取付部材（５）に接続されるとともに内部がピストンパイプ（６）内に連通されるサブチャンバ部材（８）とを有する。

Description

緩衝器

　本発明は、緩衝器に関する。

　乗心地の更なる向上や車高調整を目的として懸架ばねをエアばねとするエアサスペンションが実用化されている。エアサスペンションでは、たとえば、緩衝器本体周りにエア室を設けて緩衝器本体とエアばねとを一体化した緩衝器が採用されている。

　エアばねは、緩衝器本体におけるロッドに装着される筒状のチャンバ部材と、緩衝器本体におけるシリンダに装着される筒状のピストンパイプと、ピストンパイプとチャンバ部材に架け渡されるローリングダイヤフラムとを備えている。エアばねのエア室は、チャンバ部材、ピストンパイプ及びローリングダイヤフラムによって形成されている。緩衝器本体の伸縮に伴って、チャンバ部材内にピストンパイプが出入りし、エア室の容積が変化する。エアばねは、エア室の容積に応じて緩衝器本体を伸長方向に附勢する弾発力を発揮する。

　つまり、このように構成された緩衝器では、緩衝器本体が収縮するとエアばねのエア室の容積が減少してエア室内の圧力が上昇し、エアばねの弾発力が強くなる。そのため、エアばねは、車体を弾性支持する懸架ばねとして機能する（ＪＰ２０１１－１２７６８４Ａ）。

　エアばね等のガスばねのばね定数は、エア室等のガス室の容積に反比例する。そのため、ガスばねは、緩衝器本体の伸縮量に対して非線形な弾発力を発揮し、ガス室の容積が小さくなると非常に大きな弾発力を発揮する。ガス室の容積は、緩衝器本体が最収縮した状態において最小となるため、ガス室の最小容積が小さいと、緩衝器本体が最収縮した状態においてガスばねは非常に大きな弾発力を発揮する。その結果、車両における乗心地が損なわれる。

　このような理由から、ガスばねにおけるガス室の最小容積をできるだけ大きく確保して容積変化を少なくし、緩衝器本体が最収縮した状態においてガスばねの非線形な特性を出現させにくくするのが好ましい。また、ガス室の最小容量を大きくすることによって、ガスばねの特性が温度変化の影響を受けにくくなり、車両における乗心地が良好になる。しかしながら、ガス室の容積確保のために単純にチャンバ部材やピストンパイプを大型化すると緩衝器の外径が大型化する。その結果、車両への搭載性が悪化し、車両へ搭載できなくなるおそれがある。

　本発明は、車両への搭載性を損なわずにガスばねにおけるガス室の容積を確保して車両における乗心地を向上できる緩衝器を提供することを目的とする。

　発明のある態様によれば、ロッドとロッドが出入りするアウターシェルとを有して伸縮可能な緩衝器本体と、ガス室を有して緩衝器本体を伸長方向へ附勢するガスばねとを備え、ガスばねは、ロッドに連結される筒状のメインチャンバ部材と、アウターシェルの外周に装着される環状の取付部材と、取付部材の外周に装着される筒状のピストンパイプと、メインチャンバ部材とピストンパイプとに架け渡されるローリングダイヤフラムと、中空に形成され、取付部材に接続されるとともに内部がピストンパイプ内に連通するサブチャンバ部材とを有し、メインチャンバ部材、取付部材、ピストンパイプ、ローリングダイヤフラムおよびサブチャンバ部材でガス室が形成されている。

図１は、本発明の一実施の形態における緩衝器の縦断面図である。図２は、本発明の一実施の形態における緩衝器を車両の車体と車輪との間に介装した状態を示した図である。図３は、本発明の一実施の形態の第一変形例における緩衝器の側面図である。

　以下、図に示した一実施の形態に基づいて本発明について説明する。一実施の形態における緩衝器Ｄは、図１に示すように、緩衝器本体１と、ガス室としてのエア室Ｇを有するガスばねとしてのエアばねＳと、を備えている。緩衝器本体１は、ロッド２と、ロッド２が出入りするアウターシェル３と、を有しており、伸縮可能である。エアばねＳは、緩衝器本体１を伸長方向へ附勢する。

　緩衝器Ｄは、図示しない車両の車体と、図示しない車両の車軸との間に設けられる。具体的には、アウターシェル３の図１中下端が車軸へ連結され、ロッド２が図示しない車体へ連結される。そして、緩衝器Ｄは、ロッド２とアウターシェル３との軸方向の相対移動、つまり、緩衝器本体１の伸縮によって減衰力を発揮し車体振動を抑制する。

　エアばねＳは、緩衝器本体１におけるロッド２に連結される筒状のメインチャンバ部材４と、アウターシェル３の外周に装着される環状の取付部材５と、取付部材５の外周に装着される筒状のピストンパイプ６と、メインチャンバ部材４とピストンパイプ６とに架け渡されるローリングダイヤフラム７と、取付部材５に接続される中空のサブチャンバ部材８と、を備える。サブチャンバ部材８の内部は、ピストンパイプ６内に連通している。緩衝器本体１の外周に、メインチャンバ部材４、取付部材５、ピストンパイプ６、ローリングダイヤフラム７およびサブチャンバ部材８で区画されたエア室Ｇが形成されており、このエア室Ｇ内にエアが充填されている。エア室Ｇにはエア以外の気体が充填されていてもよい。

　緩衝器本体１が伸縮すると、メインチャンバ部材４内に対してピストンパイプ６が出入りする。その結果、エア室Ｇの容積が変化して、エア室Ｇ内の圧力が変動する。エアばねＳは、エア室Ｇ内の圧力に応じて緩衝器本体１を伸長方向へ附勢する弾発力を発揮する。よって、緩衝器Ｄが車体と車軸との間に介装されると、エアばねＳは、緩衝器本体１に並列される懸架ばねとして機能する。なお、緩衝器Ｄの使用形態は、車両の車体と車軸との間に介装される使用形態に限られない。

　以下、各部について詳細に説明する。緩衝器本体１は、本実施形態では複筒型である。具体的には、緩衝器本体１は、図示を省略するが、アウターシェル３内に収容されるシリンダと、シリンダ内に移動可能に収容されるとともにロッド２に連結されるピストンと、シリンダとアウターシェル３との間に形成されるリザーバ室とを備えている。シリンダの内部は、ピストンによって２つの部屋に区画されており、２つの部屋に作動液体が充填されている。緩衝器本体１は、伸縮する際に作動液体の流れに抵抗を付与することにより減衰力を発揮する。なお、緩衝器本体１は、複筒型に限られず、単筒型であってもよい。緩衝器本体１が単筒型である場合には、アウターシェル３内にピストンが摺動自在に挿入され、ピストンによってアウターシェルの内部が２つの部屋に区画され、２つの部屋に作動液体が充填される。

　アウターシェル３の外周には、環状の取付部材５が設けられている。取付部材５は、図１に示すように、図１中上方となるメインチャンバ部材４へ向かうほど内径が拡大するように形成されている。取付部材５の上端外周には、ピストンパイプ６が嵌合される嵌合部としての環状凹部５ａが形成されている。また、取付部材５は、環状凹部５ａより下方に形成された肉厚部５ｂと、肉厚部５ｂを貫通する接続孔５ｃとを備えている。肉厚部５ｂは、肉厚が取付部材５における他の部位よりも厚く形成されている。取付部材５の内径は、下端内周において最小となっており、取付部材５の下端内周がアウターシェル３の外周に嵌合している。取付部材５の下端内周とアウターシェル３の外周との空隙を開先として、取付部材５は、溶接によってアウターシェル３に装着されている。また、取付部材５は、環状凹部５ａの外周に２つの環状溝５ｄ，５ｄを備えており、環状溝５ｄ，５ｄには、それぞれシールリング９，９が装着されている。

　ピストンパイプ６は、筒状に形成されており、ピストンパイプ６とアウターシェル３との間に所定の空間が形成されている。ピストンパイプ６の下端（先端）は、図１に示すように、取付部材５の環状凹部５ａへ嵌合されており、下端内周がシールリング９，９に密着している。よって、取付部材５とピストンパイプ６との間は、シールリング９，９によって気密に封止されている。

　ピストンパイプ６が取付部材５にこのように装着されると、シールリング９，９がピストンパイプ６によって縮径されてピストンパイプ６に密着するので、取付部材５に対するピストンパイプ６の抜け及び回転が阻止される。取付部材５がアウターシェル３に固定されているので、ピストンパイプ６は、アウターシェル３に対して抜けも回転も阻止される。

　メインチャンバ部材４は、筒状に形成されており、ロッド２に取付けられている。メインチャンバ部材４の内径は、ピストンパイプ６の外径より大きい。したがって、緩衝器本体１が伸縮する際に、メインチャンバ部材４は、ピストンパイプ６の上端（基端）の出入りを許容する。

　ローリングダイヤフラム７は、折り返し部を有する筒状に形成されている。具体的には、ローリングダイヤフラム７の一端７ａが他端７ｂの内側に位置するように折り返されている。ローリングダイヤフラム７の折り返し位置は、軸方向へのローリングダイヤフラム７の一端７ａと他端７ｂの相対移動に伴って変化する。ローリングダイヤフラム７の一端７ａは、ピストンパイプ６の図１中上端外周に固定バンド１０の緊迫によって固定されており、他端７ｂは、メインチャンバ部材４の外周に固定バンド１２の緊迫によって固定されている。ピストンパイプ６がメインチャンバ部材４に出入すると、ローリングダイヤフラム７の一端７ａと他端７ｂは、折り返し位置を変化させながら相対的に移動する。このように、ローリングダイヤフラム７は、メインチャンバ部材４とピストンパイプ６との相対移動を許容する状態でメインチャンバ部材４とピストンパイプ６とに架け渡される。また、メインチャンバ部材４の下端には、ローリングダイヤフラム７の外周を覆う筒状のカバー１１が装着されている。カバー１１によって、ローリングダイヤフラム７がガイドされる。

　サブチャンバ部材８は、取付部材５の肉厚部５ｂに取付けられている。具体的には、サブチャンバ部材８は、取付部材５に取付けられるキャップ１３と、キャップ１３の図１中下方に取付けられる筒状の胴１４と、胴１４の図１中下端を閉塞する底板１５とを備えている。本実施形態では、取付部材５の肉厚部５ｂにおける側面は、平面状に形成されており、サブチャンバ部材８は、肉厚部５ｂに取付けられている。具体的には、キャップ１３は、図１中上方側部に取付部材５の肉厚部５ｂの側面に沿うように形成される平面１３ａと、平面１３ａから下端まで延びる通路１３ｂと、を備えている。キャップ１３が取付部材５の肉厚部５ｂに取付けられると、接続孔５ｃと通路１３ｂとが連通する。このように、キャップ１３と、キャップ１３の下端に装着される胴１４と、胴１４の下端に装着される底板１５とで、サブチャンバ部材８が構成されており、サブチャンバ部材８の内部には接続孔５ｃを介してピストンパイプ６内に連通される中空部１６が形成されている。そして、サブチャンバ部材８は、取付部材５に取付けられた状態では、ピストンパイプ６より下方かつアウターシェル３の側方にアウターシェル３と平行に配置される。なお、サブチャンバ部材８は、溶接によって取付部材５へ固定されてもよいし、取付部材５とサブチャンバ部材８とに雄螺子と雌螺子を設けて螺子締結によって取付部材５へ固定されてもよいし、取付部材５に螺子孔を設けてボルトの締結によって取付部材５へ固定されてもよい。

　このようにエアばねＳを構成すると、メインチャンバ部材４、取付部材５、ピストンパイプ６およびローリングダイヤフラム７で緩衝器本体１の外周に形成される空間Ｒが中空部１６に連通する。サブチャンバ部材８の内部は、メインチャンバ部材４の内部に常時連通しており、エア室Ｇの容積は、空間Ｒの容積にサブチャンバ部材８における中空部１６の容積を加算した値となる。サブチャンバ部材８の内部がメインチャンバ部材４の内部に常時連通しているので、エア室Ｇの容積を大きくできる。

　なお、本実施形態では、取付部材５の肉厚部５ｂにおける側面には、接続孔５ｃの開口を取り囲むとともにキャップ１３の平面１３ａに密着するシールリング１７が装着されており、取付部材５とキャップ１３との間が気密に封止されている。シールリング１７は、取付部材５ではなくキャップ１３に装着されてもよい。

　このように構成された緩衝器Ｄでは、緩衝器本体１が伸縮すると、メインチャンバ部材４に対してピストンパイプ６が遠近し、エア室Ｇ内の容積が変化する。よって、エアばねＳは、エア室Ｇの容積変化に応じて緩衝器本体１を伸長方向に附勢する弾発力を発揮する。

　本実施形態の緩衝器Ｄは、ロッド２とロッド２が出入りするアウターシェル３とを有して伸縮可能な緩衝器本体１と、エア室Ｇを有して緩衝器本体１を伸長方向へ附勢するエアばねＳとを備えている。エアばねＳは、緩衝器本体１におけるロッド２に連結される筒状のメインチャンバ部材４と、アウターシェル３の外周に装着される環状の取付部材５と、取付部材５の外周に装着される筒状のピストンパイプ６と、メインチャンバ部材４とピストンパイプ６とに架け渡されるローリングダイヤフラム７と、中空に形成され取付部材５に接続されるとともに内部がピストンパイプ６内に連通されるサブチャンバ部材８とを有している。

　このように構成された緩衝器Ｄでは、ピストンパイプ６をアウターシェル３に取付ける取付部材５にサブチャンバ部材８が接続されているので、メインチャンバ部材４およびピストンパイプ６を回避した位置にサブチャンバ部材８を設置できる。よって、外径が大きなメインチャンバ部材４とピストンパイプ６を回避する位置にエア室Ｇの容積に寄与するサブチャンバ部材８を設置できるから、緩衝器Ｄの大型化を回避しつつもエア室Ｇの容積を確保できる。緩衝器本体１が伸縮すると空間Ｒの容積は変化するが、サブチャンバ部材８の中空部１６の容積は変化しないので、サブチャンバ部材８の設置によってエア室Ｇの最小容積を大きくできる。そのため、本実施形態の緩衝器Ｄは、エアばねＳの非線形な特性が出現しにくくなって車両における乗心地を向上させ得る。以上より、本実施形態の緩衝器Ｄによれば、車両への搭載性を損なわずにエアばねＳにおけるエア室Ｇの容積を確保して、車両における乗心地を向上できる。

　また、図２に示すように、緩衝器Ｄを車両の車体Ｂと車輪Ｗとの間に設ける際に、サブチャンバ部材８を緩衝器本体１に対して車輪Ｗとは反対側に配置するとよい。つまり、緩衝器本体１の図２中で車輪側の端を通る仮想線Ｖよりもサブチャンバ部材８を車体Ｂ側に配置するとよい。このようにすると、車輪Ｗにサブチャンバ部材８が干渉しないので、緩衝器本体１を可能な限り車輪Ｗに接近させて配置できる。そうすると、車輪Ｗの図２中上下方向の変位に対する緩衝器本体１の伸縮量を大きく確保できるので、緩衝器Ｄが減衰力を発揮しやすくなって車体Ｂの振動を効果的に抑制できる。なお、図２に示す例では、アウターシェル３の下端にナックルブラケットＮを設けてナックルブラケットＮを介して緩衝器Ｄを車両の車輪Ｗに連結しているが、ブラケットは、車両が採用するサスペンション形式に適するように適宜選択される。

　さらに、本実施形態の緩衝器Ｄでは、サブチャンバ部材８は、取付部材５に取付けられた状態では、ピストンパイプ６よりも下方かつアウターシェル３の側方に平行に配置される。そのため、緩衝器本体１の周囲であって緩衝器Ｄの外径の大型化を回避できる位置にサブチャンバ部材８を設置できる。また、緩衝器本体１が減衰力を変更可能であって減衰力調整部がアウターシェル３の下端側部に突出するような構造を採用していても、ピストンパイプ（エアピストン）６より下方のアウターシェル３の周囲には減衰力調整部を避け得るスペースがあるので、サブチャンバ部材８を容易に設置できる。また、サブチャンバ部材８がアウターシェル３に対して平行に配置されるから、緩衝器Ｄの無用な大型化も回避できる。

　以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

　本実施形態に係る緩衝器は、ロッドとロッドが出入りするアウターシェルとを有して伸縮可能な緩衝器本体と、エア室を有して緩衝器本体を伸長方向へ附勢するエアばねとを備え、エアばねが緩衝器本体におけるロッドに連結される筒状のメインチャンバ部材と、アウターシェルの外周に装着される環状の取付部材と、取付部材の外周に装着される筒状のピストンパイプと、メインチャンバ部材とピストンパイプとに架け渡されるローリングダイヤフラムと、中空に形成され取付部材に接続されるとともに内部がピストンパイプ内に連通されるサブチャンバ部材とを有して構成されている。このように構成された緩衝器は、ピストンパイプをアウターシェルに取付ける取付部材５にサブチャンバ部材が接続されているので、メインチャンバ部材およびピストンパイプを回避した位置にサブチャンバ部材を設置できる。よって、外径が大きなメインチャンバ部材とピストンパイプを回避する位置にエア室の容積に寄与するサブチャンバ部材を設置できるから、緩衝器の大型化を回避しつつもエア室の容積を確保できる。したがって、車両への搭載性を損なわずにエアばねにおけるエア室の容積を確保して車両における乗心地を向上できる。

　また、緩衝器本体を車両の車体と車輪との間に設けるにあたってサブチャンバ部材を緩衝器本体に対して車輪とは反対側に配置してもよい。このようにすると、車輪にサブチャンバ部材が干渉しないので、緩衝器本体を可能な限り車輪に接近させて配置でき、緩衝器が減衰力を発揮しやすくなって車体の振動を効果的に抑制できる。

　さらに、サブチャンバ部材をピストンパイプよりも下方であってアウターシェルの側方に平行に配置するようにしてもよく、このようにすると、緩衝器本体の周囲であって緩衝器の外径の大型化を回避できる位置にサブチャンバ部材を設置でき、緩衝器の無用な大型化も回避できる。

　また、サブチャンバ部材が取付部材に固定的に支持される場合、サブチャンバ部材を緩衝器本体以外の別所へ固定するための取付具が不要となるので、緩衝器が安価となるとともに車両への付け外しも容易となる。

　さらに、サブチャンバ部材は、メインチャンバ部材に常時連通しているので、エア室の容積を大きくできる。

　なお、本実施形態では、サブチャンバ部材８が取付部材５に固定的に支持されているが、サブチャンバ部材８を別所に固定して、図３に示すように、取付部材５とサブチャンバ部材８とをホースＨで接続して、サブチャンバ部材８の中空部１６を空間Ｒに連通させてもよい。サブチャンバ部材８が取付部材５に固定的に支持される場合、サブチャンバ部材８を緩衝器本体１以外の別所へ固定するための取付具が不要となるので、緩衝器Ｄが安価となるとともに車両への付け外しも容易となる利点がある。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

　本願は２０１７年１１月２日に日本国特許庁に出願された特願２０１７－２１２９１８に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims

　ロッドと前記ロッドが出入りするアウターシェルとを有して伸縮可能な緩衝器本体と、
　ガス室を有して前記緩衝器本体を伸長方向へ附勢するガスばねとを備え、
　前記ガスばねは、
　前記ロッドに連結される筒状のメインチャンバ部材と、
　前記アウターシェルの外周に装着される環状の取付部材と、
　前記取付部材の外周に装着される筒状のピストンパイプと、
　前記メインチャンバ部材と前記ピストンパイプとに架け渡されるローリングダイヤフラムと、
　中空に形成され、前記取付部材に接続されるとともに内部が前記ピストンパイプ内に連通するサブチャンバ部材とを有し、
　前記メインチャンバ部材、前記取付部材、前記ピストンパイプ、前記ローリングダイヤフラムおよび前記サブチャンバ部材で前記ガス室が形成されている
緩衝器。
　請求項１に記載の緩衝器であって、
　前記緩衝器本体は、車両の車体と車輪との間に設けられ、
　前記サブチャンバ部材は、前記緩衝器本体に対して前記車輪とは反対側に配置されている
緩衝器。
　請求項１または２に記載の緩衝器であって、
　前記サブチャンバ部材は、前記ピストンパイプよりも下方かつ前記アウターシェルの側方に平行に配置される
緩衝器。
　請求項１から３のいずれか一項に記載の緩衝器であって、
　前記サブチャンバ部材は、前記取付部材に固定的に支持される
緩衝器。
　請求項１から４のいずれか一項に記載の緩衝器であって、
　前記サブチャンバ部材は、前記メインチャンバ部材に常時連通している
緩衝器。