WO2021006087A1

WO2021006087A1 - 緩衝器

Info

Publication number: WO2021006087A1
Application number: PCT/JP2020/025452
Authority: WO
Inventors: 直樹安河内
Original assignee: Ｋｙｂ株式会社
Priority date: 2019-07-05
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2021-01-14
Also published as: JP2021011902A

Abstract

上記した目的を解決するために、本発明の緩衝器は、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されたピストンと、シリンダ内に移動自在に挿通されるとともに一端がピストンに連結されるピストンロッドと、ピストンロッドの外周に装着されるリバウンドスプリングとを備え、リバウンドスプリングがコイルスプリングと、コイルスプリングのピストン側端に装着されるとともにピストンロッドの外周に嵌合されるホルダと、コイルスプリングの反ピストン側端に装着される環状のサポートとを有し、サポートが内周に複数の突起を有し、突起の先端を通る円の直径がピストンロッドの外径よりも大きく、各突起が互いに１８０度位相がずれた位置に存在しないように配置される。

Description

緩衝器

　本発明は、緩衝器に関する。

　従来から緩衝器にあっては、シリンダ端部を封止しピストンロッドを軸支するロッドガイドとピストンロッドの中間部に設けたフランジとの間に、両端に樹脂クッションを装着したコイルスプリングでなるリバウンドスプリングを介装している。このリバウンドスプリングは、緩衝器の伸長時において互いに接近するロッドガイドとフランジによって圧縮せしめられることで、緩衝器の伸長を抑制するバネ力を発揮して、緩衝器の最大伸切時の衝撃を緩和する。

　そして、たとえば、特許文献１に開示されたリバウンドスプリングにあっては、コイルスプリングと、コイルスプリングの両端内周のそれぞれ嵌合される樹脂製のサポートとホルダとを備えて構成されている。

　ホルダは、コイルスプリングをピストンロッドの外周に固定する役割を持ち、対するサポートはピストンロッドとの間に隙間を介して臨んでいてピストンロッドに対して変位するようになっている。このように、コイルスプリングは、ピストン側端がホルダによって固定されるが反ピストン側端が自由端とされており、サポートがロッドガイド或いはロッドガイドの下端に設けられるクッションゴムに当接すると収縮してばね力を発揮して緩衝器の伸長を抑制する。

特開２０１５－１４８２６８号公報

　ところで、緩衝器は、車両の車体と車輪を保持するサスペンションアームとの間に介装されており、車両の走行時の振動によって伸縮する際に減衰力を発揮して車体の運動エネルギーを熱エネルギーに変換して車体の振動を減衰させる。

　したがって、緩衝器は、車両の走行中には継続して伸縮して発熱し、緩衝器内の作動油温度を上昇させるので、リバウンドスプリングの端部に装着されている樹脂製のサポートが高温に晒される。

　また、サポートは、高温に晒されるだけでなく、リバウンドスプリングの端部に嵌合されていて絶えず外周から締め付け荷重を受けている。そして、サポートが長期間に亘って高温に晒されつつ締め付け荷重を受けると、クリープが生じて楕円状に変形してピストンロッドを締め付けてしまう場合がある。

　サポートが楕円に変形してピストンロッドを締め付けるとピストンロッドに対して動きづらくなり、コイルスプリングの伸縮を妨げる。こうなると、サポートが前述のロッドガイドやクッションに接触した際に衝撃が発生し、衝撃がピストンロッドを通じて車体に伝達して車両搭乗者に異音を知覚させてしまう。

　そこで、本発明は、異音の発生を防止できる緩衝器の提供を目的としている。

　上記した目的を解決するために、本発明の緩衝器は、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されたピストンと、シリンダ内に移動自在に挿通されるとともに一端がピストンに連結されるピストンロッドと、ピストンロッドの外周に装着されるリバウンドスプリングとを備え、リバウンドスプリングがコイルスプリングと、コイルスプリングのピストン側端に装着されるとともにピストンロッドの外周に嵌合されるホルダと、コイルスプリングの反ピストン側端に装着される環状のサポートとを有し、サポートが内周に複数の突起を有し、突起の先端を通る円の直径がピストンロッドの外径よりも大きく、複数の突起はサポートに互いに１８０度位相がずれた位置に存在しないように配置される。このように構成された緩衝器によれば、サポートがクリープによって変形してもピストンロッドを締め付ける緊迫力を低減でき、サポートがコイルスプリングの伸縮を妨げることを防止できる。

　また、緩衝器におけるサポートは、コイルスプリングの端面に当接する環状のシート部と、シート部から立ち上がってコイルスプリングの内周に嵌合する環状の嵌合部とを有し、突起は、シート部の内周に設けられてもよい。このように構成された緩衝器によれば、突起がコイルスプリングからの緊迫力の影響を受けづらいシート部に設けられるので、サポートがクリープして変形してもピストンロッドを締め付ける緊迫力をより効果的に低減できる。

　さらに、突起の設置数が奇数である場合には、突起をサポートの内周に等間隔設置すれば各突起をサポートの内周に互いに１８０度位相がずれた位置に存在しないように配置でき、突起をサポートの内周にバランスよく配置でき、サポートがクリープによって変形してもピストンロッドを締め付ける緊迫力のばらつきを低減できる。

　本発明の緩衝器によれば、異音の発生を防止できる。

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の一部拡大縦断面図である。図３（Ａ）は、本発明の一実施の形態における緩衝器のサポートの拡大平面図である。図３（Ｂ）は、本発明の一実施の形態における緩衝器のサポートの拡大断面図である。図４は、クリープにより変形したサポートとピストンロッドとの関係を説明する図である。

　以下、図に基づいて本発明の実施の形態について説明する。一実施の形態における緩衝器Ｄは、図１に示すように、シリンダ１と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されたピストン２と、シリンダ１内に移動自在に挿通されるとともに一端がピストン２に連結されるピストンロッド３と、ピストンロッド３の外周に装着されるリバウンドスプリングＳとを備えている。

　以下、各部について詳細に説明する。シリンダ１は、有底筒状とされており、図１中上端には、環状のロッドガイド４が取り付けられている。このロッドガイド４は、シリンダ１の上端開口部を封止するとともに内周にピストンロッド３が挿通されていて、当該ピストンロッド３を摺動自在に軸支している。また、ロッドガイド４の大気側となる図１中上方には、ピストンロッド３の外周に摺接するシール部材１０が重ねられた状態でシリンダ１に固定されており、ピストンロッド３の外周がシールされている。シール部材１０は、シリンダ１とロッドガイド４の外周との間もシールしており、シリンダ１内は液密に封止されている。

　そして、シリンダ１内は、当該シリンダ１内に挿入されたピストン２によって、図１中ピストン２の上方の伸側室Ｒ１と図１中ピストン２の下方の圧側室Ｒ２とに区画されており、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２内には作動油等の液体が充填されている。また、この緩衝器Ｄの場合、シリンダ１内には、ピストン２よりも下方にフリーピストン５が摺動自在に挿入されており、当該シリンダ１内のフリーピストン５の下方に気体が充填される気室Ｇが形成されている。

　ピストン２には、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通する通路２ａと、通路２ａの途中に設けた減衰力発生要素としての減衰弁２ｂが設けられている。緩衝器Ｄが伸長作動して、ピストン２によって伸側室Ｒ１が圧縮されると、伸側室Ｒ１の液体が通路２ａを通過して圧側室Ｒ２へ移動する。すると、減衰弁２ｂが液体の流れに抵抗を与えるので、伸側室Ｒ１の圧力が上昇し、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２の圧力に差が生じる。また、緩衝器Ｄが収縮作動する場合には、ピストン２によって圧側室Ｒ２が圧縮され、圧側室Ｒ２の液体が通路２ａを通過して伸側室Ｒ１へ移動する。すると、減衰弁２ｂが液体の流れに抵抗を与えるので、圧側室Ｒ２の圧力が上昇し、圧側室Ｒ２と伸側室Ｒ１の圧力に差を生じる。

　このように、緩衝器Ｄの伸長作動時には伸側室Ｒ１の圧力が圧側室Ｒ２の圧力よりも高くなり、伸側室Ｒ１の圧力と圧側室Ｒ２の圧力の差圧がピストン２に作用し、緩衝器Ｄは、ピストン２の図１中上方への移動が妨げる減衰力を出力する。他方、緩衝器Ｄの収縮作動時には、圧側室Ｒ２の圧力が伸側室Ｒ１の圧力よりも高くなり、圧側室Ｒ２の圧力と伸側室Ｒ１の圧力の差圧がピストン２に作用し、緩衝器Ｄは、ピストン２の図１中下方への移動を妨げる減衰力を出力する。

　なお、この緩衝器Ｄの場合、伸縮作動を呈すると、シリンダ１内にピストンロッド３が出入りするため、シリンダ１内でピストンロッド３の押しのける体積が変化する。この体積変化は、フリーピストン５がシリンダ１内で上下動して気室Ｇの体積を変化させることで補償される。このように、緩衝器Ｄは、所謂、片ロッドの単筒型緩衝器とされているが、シリンダ１外に外筒やタンクを設けて、外筒とシリンダ１との間或いはタンク内に気体と液体を充填したリザーバを形成して、当該リザーバでピストンロッド３の押しのけ体積の変化を補償する復筒型緩衝器とされてもよい。また、緩衝器Ｄは、ピストンロッド３が伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２に挿通される両ロッド型の緩衝器とされてもよい。

　また、ピストン２に設けた減衰弁２ｂは、この場合、伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ向かう液体の流れと、反対に圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう液体の流れの両方を許容する絞りとされているが、通路２ａを複数設けておき、その一部に伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容する減衰弁を設け、残りの全部に圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう液体の流れのみを許容する減衰弁と設けるようにしてもよい。さらに、通路２ａおよび減衰弁２ｂは、ピストン２以外に設けることも可能であり、たとえば、ピストンロッド３に設けたり、シリンダ１外に設けたりすることも可能である。

　ピストンロッド３は、図１中下端となる先端にピストン２が装着されており、図１中上端がロッドガイド４の内周を通してシリンダ１外に突出されている。また、ピストンロッド３の図１中下方の外周には、フランジ状のスプリングシート３ａが設けられている。

　リバウンドスプリングＳは、内方にピストンロッド３が挿通されてピストンロッド３の外周に配置されるコイルスプリング６と、コイルスプリング６の図１中下端となるピストン側端に装着されてピストンロッド３の外周に嵌合される環状のホルダ７と、コイルスプリング６の図１中上端となる反ピストン側端に装着されてピストンロッド３の外周に配置される環状のサポート８とを備えて構成されている。

　コイルスプリング６は、図１および図２中の下端のピストン側端に座巻部６ａを備えるとともに、図１および図２中の上端の反ピストン側端に座巻部６ｂを備えている。

　ホルダ７は、この場合、硬質の樹脂材料で形成され、図２に示すように、環状のシート部７ａと、シート部７ａのコイルスプリング側端の内周側から立ち上がり外径がシート部７ａより小径な筒状の嵌合部７ｂと、嵌合部７ｂの図２中上端外周に設けたテーパ部７ｃと、シート部７ａの内周に設けた複数の突条７ｄとを備えて構成されている。

　このように構成されたホルダ７は、コイルスプリング６の座巻部６ａの内周に嵌合部７ｂを圧入することでコイルスプリング６に装着される。このホルダ７の嵌合部７ｂをコイルスプリング６の座巻部６ａの内周へ圧入させる際、テーパ部７ｃで座巻部６ａを徐々に拡径しつつ嵌合部７ｂを座巻部６ａ内へ侵入させ得るので、ホルダ７のコイルスプリング６への装着作業が容易になる。

　なお、突条７ｄは、この実施の形態では、ホルダ７の内周に周方向に等間隔を持って３つ設けられており、内周に挿入されたピストンロッド３の外周に緊迫力をもって当接してホルダ７をピストンロッド３の外周に固定する。また、このホルダ７は、その下端を上記したスプリングシート３ａに当接させており、ピストンロッド３に対し図１中下方への移動が規制されている。なお、突条７ｄの設置数は、三つ以上であればよく、任意に変更できる。

　サポート８は、この場合、硬質の繊維強化樹脂で形成され、図２に示すように、環状のシート部８ａと、シート部８ａのコイルスプリング側端の内周側から下方へ向けた立ち上がり外径がシート部８ａより小径な筒状の嵌合部８ｂと、嵌合部８ｂの図２中下端外周に設けたテーパ部８ｃと、シート部８ａの内周に内方へ向けて設けた複数の環状の突起８ｄとを備えて構成されている。

　このように構成されたサポート８は、コイルスプリング６の座巻部６ｂの内周に嵌合部８ｂを圧入することでコイルスプリング６に装着される。このサポート８の嵌合部８ｂをコイルスプリング６の座巻部６ｂの内周へ圧入させる際、テーパ部８ｃで座巻部６ｂを徐々に拡径しつつ嵌合部８ｂを座巻部６ｂ内へ侵入させ得るので、サポート８のコイルスプリング６への装着作業が容易になる。

　サポート８の内径は、ピストンロッド３の外径よりも大きくピストンロッド３との間に隙間が生じるようになっている。さらに、シート部８ａの内周には、図３に示すように、互いに１８０度位相がずれた位置に存在しないように配置される５つの突起８ｄが設けられている。このように各突起８ｄは、サポート８を軸方向から見てサポート８の中心に互いに点対称となる位置に配置されておらず、サポート８の内周において任意の突起８ｄの反対側はサポート８の他の突起８ｄ，８ｄ間の部位となっていて、任意の突起８ｄの全体が必ず他の突起８ｄ，８ｄ間の部位に対向する位置関係に配置されている。

　また、これらの突起８ｄの先端を通る円Ｃの直径がピストンロッド３の外径よりも大きくなっている。つまり、円Ｃの直径Ｌ１とし、ピストンロッド３の外径をＬ２とすると、Ｌ１＞Ｌ２の関係になるように突起８ｄの高さ（径方向の厚み）が設定されている。よって、サポート８とピストンロッド３との間には隙間が設けられており、サポート８は、ピストンロッド３に対して自由に上下方向へ移動できる。なお、サポート８とピストンロッド３との間の隙間は、サポート８がピストンロッド３に対して軸方向に滑らかに移動できる広さに設定されており、サポート８がピストンロッド３に対して軸方向に滑らかに移動できる限りにおいて前記隙間の広さを任意に設定できる。

　そして、前述のように構成された緩衝器Ｄでは、ピストン２が図１中上方へ移動する伸長作動時に、サポート８がロッドガイド４に当接して、コイルスプリング６が圧縮されると、コイルスプリング６がピストン２の図１中上方への移動を妨げる弾発力を発生する。また、緩衝器Ｄは、伸長作動時には、上述したように伸側室Ｒ１の圧力と圧側室Ｒ２の圧力に差を生じさせて、ピストン２の図１中上方への移動を妨げる減衰力を発生する。したがって、緩衝器Ｄが伸長作動時にリバウンドスプリングＳが圧縮される状況では、緩衝器Ｄが発揮する力は、リバウンドスプリングＳが発生するピストン２の移動を妨げる弾発力と、前記圧力差によってピストン２の移動を妨げる減衰力の総和となる。

　サポート８は、緩衝器Ｄの発熱によって高温に晒されるとともに、コイルスプリング６の座巻部６ｂからの緊迫力が作用しており、長期間荷重を受けることによってクリープして楕円形に変形しても、ピストンロッド３を緊迫する力を低減できる。この点について詳しく説明すると、本実施の形態のサポート８における突起８ｄは、互いに１８０度位相がずれた位置に配置されておらず突起８ｄの反対側はサポート８における突起８ｄ，８ｄ間の部位となっている。すると、サポート８が軸方向から見て楕円形に変形しても、図４に示すように、ピストンロッド３が突起８ｄ，８ｄ間に逃げ得る。よって、内周に突起を持たない環状のサポートに比較してサポート８が楕円変形した際にピストンロッド３を締め付ける緊迫力を低減できるのである。

　このように、本実施の形態の緩衝器Ｄでは、長年の使用によってサポート８がクリープによって変形してもサポート８のピストンロッド３を締め付ける緊迫力を低減できる。したがって、本実施の形態の緩衝器Ｄでは、サポート８がピストンロッド３に対して上下へ動きづらくなって、コイルスプリング６の伸縮を妨げるのを防止できる。

　また、本実施の形態では、サポート８は、繊維強化樹脂製であるので、クリープ時の変形量を小さくできるので、ピストンロッド３を締め付ける緊迫力をより一層低減できる。サポート８は、水酸化マグネシウム粉末が添加された強化樹脂製とされてもクリープ時の変形が小さくなるので、同様に、ピストンロッド３を締め付ける緊迫力をより一層低減できる。なお、サポート８の内周に前述の突起８ｄを互いに１８０度位相がずれた位置に配置せず、突起８ｄの先端を通る円Ｃの直径をピストンロッド３の外径よりも大きくすればクリープによる変形時の緊迫力を低減できる。よって、サポート８の材料は、強化樹脂以外にも硬質の合成樹脂であってもよい。

　以上の通り、本実施の形態の緩衝器Ｄは、シリンダ１と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されたピストン２と、シリンダ１内に移動自在に挿通されるとともに一端がピストン２に連結されるピストンロッド３と、ピストンロッド３の外周に装着されるリバウンドスプリングＳとを備え、リバウンドスプリングＳがコイルスプリング６と、コイルスプリング６のピストン側端に装着されるとともにピストンロッド３の外周に嵌合されるホルダ７と、コイルスプリング６の反ピストン側端に装着される環状のサポート８とを有し、サポート８が内周に互いに１８０度位相がずれた位置に存在しないように配置される複数の突起８ｄを有し、突起８ｄの先端を通る円Ｃの直径Ｌ１がピストンロッド３の外径Ｌ２よりも大きい。

　このように構成された緩衝器Ｄによれば、サポート８がクリープによって変形してもピストンロッド３を締め付ける緊迫力を低減でき、サポート８がコイルスプリング６の伸縮を妨げることを防止できる。よって、本実施の形態における緩衝器Ｄによれば、収縮時にサポート８がロッドガイド４に衝突する際の衝撃が緩和されるので、異音の発生を防止できる。

　突起８ｄを設けずサポート８の内径を大きくしてピストンロッド３と間の隙間寸法を大きくする場合、サポート８の外径も大径化してしてしまいシリンダ１とサポート８とが干渉する問題が生じる。これに対して、突起８ｄを設ける場合、サポート８のクリープによる変形後の緊迫力を低減できるため、突起８ｄの先端を通る円Ｃの直径を従来のサポートの内径と同等とすることができる。したがって、本実施の形態の緩衝器Ｄでは、サポート８の外径の大径化を招くことがなく、サポート８とシリンダ１との干渉を招くこともない。

　なお、突起８ｄは、サポート８の軸方向にて内周のどのような位置に設けても構わない。ただし、本実施の形態の緩衝器Ｄのように、サポート８が、コイルスプリング６の端面に当接する環状のシート部８ａと、シート部８ａから立ち上がってコイルスプリング６の内周に嵌合する環状の嵌合部８ｂとを有し、突起８ｄがシート部８ａの内周に設けられると以下の利点を享受できる。シート部８ａは、コイルスプリング６内に配置されずにコイルスプリング６からの緊迫力の影響を受けづらく、クリープして変形しても変形量が小さくて済む。したがって、突起８ｄをシート部８ａの内周に設けるとサポート８がピストンロッド３を締め付ける緊迫力をより効果的に低減できる。

　なお、突起８ｄの設置数は、複数であればいくつでもよい。ただし、突起８ｄの設置数が奇数であると以下の利点を享受できる。突起８ｄをサポート８の内周に等間隔設置すれば、各突起８ｄをサポート８の内周に互いに１８０度位相がずれた位置に存在しないように配置でき、突起８ｄをサポート８の内周にバランスよく配置できる。突起８ｄの設置数が偶数とすると、突起８ｄをサポート８の内周に等間隔に配置できず、サポート８の内周で突起８ｄが密に配置される個所と疎に配置される個所ができる。突起８ｄの設置数が偶数であるとサポート８がクリープして変形した際に変形の仕方によってピストンロッド３を締め付ける緊迫力がばらつくが、突起８ｄの設置数が奇数であれば緊迫力のばらつきが低減される。

　また、本実施の形態では、緩衝器Ｄの収縮時にサポート８が直接ロッドガイド４に衝合するようになっているが、ロッドガイド４とサポート８との間にクッションゴムを配置して、サポート８がクッションゴムを介してロッドガイド４に衝合してもよい。その場合、サポート８のシート部８ａの図２上端にクッションゴムの逃げを許容する凹部を設けてもよい。

　以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。

　本願は、２０１９年７月５日に日本国特許庁に出願された特願２０１９－１２５６７５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。

１・・・シリンダ、２・・・ピストン、３・・・ピストンロッド、６・・・コイルスプリング、７・・・ホルダ、８・・・サポート、８ａ・・・シート部、８ｂ・・・嵌合部、８ｄ・・・突起、Ｃ・・・円、Ｄ・・・緩衝器、Ｓ・・・リバウンドスプリング

Claims

　緩衝器であって、
　シリンダと、
　前記シリンダ内に摺動自在に挿入されたピストンと、
　前記シリンダ内に移動自在に挿通されるとともに一端が上記ピストンに連結されるピストンロッドと、
　前記ピストンロッドの外周に装着されるリバウンドスプリングとを備え、
　前記リバウンドスプリングは、コイルスプリングと、前記コイルスプリングのピストン側端に装着されるとともに前記ピストンロッドの外周に嵌合されるホルダと、前記コイルスプリングの反ピストン側端に装着される環状のサポートとを有し、
　前記サポートは、内周に複数の突起を有し、
　前記突起の先端を通る円の直径が前記ピストンロッドの外径よりも大きく、
　前記複数の突起は、前記サポートに互いに１８０度位相がずれた位置にないように配置される
　緩衝器。
　請求項１に記載の緩衝器であって、
　前記サポートは、前記コイルスプリングの端面に当接する環状のシート部と、前記シート部から立ち上がって前記コイルスプリングの内周に嵌合する環状の嵌合部とを有し、
　前記突起は、前記シート部の内周に設けられている
　緩衝器。
　請求項１に記載の緩衝器であって、
　前記突起は、奇数設けられている
　緩衝器。
　請求項２に記載の緩衝器であって、
　前記突起は、奇数設けられている
　緩衝器。