JP2004257507A

JP2004257507A - 油圧緩衝器

Info

Publication number: JP2004257507A
Application number: JP2003050766A
Authority: JP
Inventors: Takao Nakatate; 孝雄中楯
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】油圧緩衝器において、ピストン速度高速域における減衰力の過度の増大を効果的に抑制して適切な減衰力を得る。
【解決手段】油液が封入されたシリンダ２内にピストンロッド６が連結されたピストン５を摺動可能に嵌装する。ピストン５の摺動によって伸び側及び縮み側油路１１，１２に生じる油液の流動をメインディスク１８，２９によって制御して減衰力を発生させ、背圧室２２，３３の内圧によってメインディスク１８，２９の開弁特性を調整する。メインディスク１８，２９は、ピストン５の案内部１５，２６に対して移動可能になっており、撓みを生じることなく開閉する。このため、減衰力がディスク状のばね部材の可撓性に依存することがないので、メインディスク１８，２９の開度が大きくなるピストン速度高速域において、減衰力の過度の増大を効果的に抑制することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車等の車両の懸架装置等に装着される油圧緩衝器に関し、特に、ピストン速度高速域の減衰力の過度の上昇を抑制して適切な減衰力特性を得ることができる減衰力調整式油圧緩衝器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、自動車等の車両の懸架装置に装着される筒型の油圧緩衝器は、油液が封入されたシリンダ内にピストンロッドが連結されたピストンを摺動可能に嵌装され、ピストン部に油液通路、オリフィス及びディスクバルブ等からなる減衰力発生機構が設けられた構造となっている。これにより、ピストンロッドのストロークに伴うシリンダ内のピストンの摺動によって油液通路に生じる油液の流れをオリフィス及びディスクバルブによって制御して減衰力を発生させる。そして、ピストン速度低速域においては、オリフィスによって減衰力を発生させ、ピストン速度高速域においては、ディスクバルブが撓んで開弁することにより、減衰力の過度の上昇を防止するようにしている。
【０００３】
ところが、上記従来の油圧緩衝器では、ディスクバルブの開弁後の減衰力特性は、ディスクバルブの可撓性に依存するため、ピストン速度の上昇によって油液の流量が増大すると、ディスクバルブの撓み量が大きくなり、その反力の増大によって減衰力も増大することになる。このため、ピストン速度高速域における減衰力を低下させるべく、ディスクバルブを撓み易くすると、開弁圧力も低下するので、ピストン速度低中速域において充分な減衰力が得られなくなるという問題を生じる。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１に示されるように、ディスクバルブを移動可能に支持すると共に、ディスクバルブの背面側に背圧室を設け、油液の一部を背圧室に導入して、背圧室の内圧と共にディスク状のばね部材によってをディスクバルブを閉弁方向に付勢させるようにした油圧緩衝器が提案されている。これにより、背圧室に導入される油液の圧力によって、ディスクバルブの開弁圧力を制御することができるので、減衰力を低下させることなくディスクバルブを開弁し易くして、ピストン速度高速域における減衰力の過度上昇を抑制することができる。上記従来の背圧室を設けた油圧緩衝器の減衰力特性を図５中に破線▲２▼で示す。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３４９６２３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のディスクバルブの背面側に背圧室を設けた油圧緩衝器では、次のような問題がある。ディスクバルブを閉弁位置へ付勢するばね部材は、ディスク状のばね部材であるため、そのばね力は、小径のばね部材の曲げ応力に依存し、図４中に破線▲２▼で示すように、ディスクバルブの開弁量に比例して大きくなる。よって、減衰力は、ばね部材の可撓性に依存することになる。なお、図４中の符号Ｓは、ディスクバルブの開閉時のストローク（０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）を示している。したがって、ピストン速度高速域において、望ましくない減衰力の増大が生じることになる。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、ピストン速度高速域における減衰力の過度の増大を効果的に抑制して、適切な減衰力を得ることができる油圧緩衝器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、油液が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に嵌装されたピストンと、一端が前記ピストンに連結され他端が前記シリンダの外部へ延出されたピストンロッドと、前記ピストンの摺動によって生じる油液の流れを制御して減衰力を発生させるディスク状の弁体と、該弁体の背面側に設けられ、内圧を前記弁体の閉弁方向に作用させて前記弁体の開弁を制御する背圧室とを備えた油圧緩衝器において、
前記弁体を、撓みを生じることなく移動して開閉する弁体とし、前記弁体の背面側には、前記弁体と密着して前記背圧室を画成すると共に、前記弁体を閉弁位置へ付勢する弾性シール部材を設けたことを特徴とする。
このように構成したことにより、弁体は、撓みを生じることなく開弁するので、減衰力が弁体の可撓性に依存することがなく、ピストン速度高速域における減衰力の過度の増大が抑制され、また、弾性シール部材によって背圧室と弁体との間を確実にシールすると共に、弁体を閉弁位置へ付勢することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る油圧緩衝器１は、複筒式油圧緩衝器であって、シリンダ２の外周に外筒３が設けられ、シリンダ２と外筒３との間にリザーバ４が形成された二重筒構造をなしている。シリンダ２内には、ピストン５が摺動可能に嵌装され、このピストン５によってシリンダ２内がシリンダ上室２Ａとシリンダ下室２Ｂとの２室に画成されている。ピストン５には、ピストンロッド６の一端がナット７によって連結されており、ピストンロッド６の他端側は、シリンダ２および外筒３の上端部に装着されたロッドガイド８およびオイルシール９に挿通されて外部へ延出されている。シリンダ２の下端部には、シリンダ下室２Ｂとリザーバ４とを区画するベースバルブ１０が設けられている。そして、シリンダ上下室２Ａ，２Ｂ内には、油液が封入され、リザーバ４内には、油液およびガスが封入されている。
【００１０】
ピストン５には、シリンダ上下室２Ａ，２Ｂ間を連通させる伸び側および縮み側油路１１，１２が設けられている。伸び側および縮み側油路１１，１２には、それぞれその油液の流動を制御して減衰力を発生させる伸び側および縮み側減衰力発生機構１３，１４（後述）が設けられている。また、ベースバルブ１０には、シリンダ下室２Ｂとリザーバ４とを連通させる伸び側および縮み側油路１０Ａ，１０Ｂが設けられている。伸び側油路１０Ａには、リザーバ４側からシリンダ下室２Ｂ側への油液の流通のみを許容する逆止弁１０Ｃが設けられ、縮み側油路１０Ｂには、シリンダ下室２Ｂ側からリザーバ４側への油液の流通に抵抗を付与するオリフィスおよびディスクバルブからなる減衰力発生機構１０Ｄが設けられている。
【００１１】
次に、伸び側減衰力発生機構１３について説明する。
図１に示すように、ピストン５のシリンダ下室２Ｂ側の端面には、中央部に円筒状の案内部１５が突出され、案内部１５の外側に環状のシート部１６が形成され、さらにシート部１６の外側に環状のシート部１７が形成されている。シート部１６，１７には、ディスク状のメインディスク１８（弁体）が着座されて、シート部１６，１７間に伸び側油路１１に連通する環状の油室１９が形成されている。また、シート部１６の周方向複数箇所には、油室１９と背圧室２２（後述）とを連通するオリフィス通路１６ａが形成されている。
【００１２】
メインディスク１８は、２枚のディスク１８ａ、１８ｂを積層して構成され、ディスク１８ａは、その内周部が案内部１５に対して所定の微小クリアランスを持って軸方向に移動可能となっており、この微小クリアランスを介して油室１９と背圧室（後述）とを連通するようになっている。なお、メインディスク１８は、油室１９の圧力を受けてシート部１６、１７から離間するように設けたため、可撓性を有する必要はない。
【００１３】
ピストン５のシリンダ下室２Ｂ側の端部には、略有底円筒状のパイロット部材２０が取付けられている。パイロット部材２０は、底部にピストンロッド６が挿通され、ピストン５の案内部１５に当接して、ナット７によって固定されている。パイロット部材２０の円筒部の内周部には、環状の弾性シール部材２１が嵌合されており、弾性シール部材２１は、メインディスク１８を構成するディスク１８ｂに密着し、メインディスク１８を閉弁位置へ押圧してシート部１６，１７に着座させている。そして、パイロット部材２０及び弾性シール部材２１によって、メインディスク１８の背面側に背圧室２２が形成されており、背圧室２２の内圧がメインディスク１８に対して閉弁方向に作用するようになっている。
【００１４】
弾性シール部材２１は、ゴム、合成樹脂等の軟質の弾性体からなり、図４中に実線▲１▼で示すように、メインディスク１８の開閉時のストロークＳにおいて、変形量に対する弾性力の変化量が充分小さくなっている。なお、メインディスク１８は、２枚に積層されたものが図示されているが、これらを一体としてもよい。
【００１５】
背圧室２２は、シート部１６に形成されたオリフィス通路１６ａ、ディスク１８ａの内周部の微小クリアランス、及び、ディスク１８ｂの内周部に形成されたオリフィス通路２３（切欠）によって油室１９に連通されており、また、背圧室２２は、パイロット部材２０の底部に設けられた油路２４及びディスクバルブ２５（後述）に設けられたオリフィス２５Ａによってシリンダ下室２ｂに連通されている。
【００１６】
パイロット部材２０の底部には、所定圧力に達した背圧室２２内の油液をシリンダ下室２Ｂへリリーフするためのディスクバルブ２５（リリーフ弁）が設けられている。ディスクバルブ２５の外周部には、油路２４をシリンダ下室２Ｂに常時連通させるオリフィス２５Ａ（切欠）が設けられている。油路１９には、所定圧力に達した背圧室２２内の油液をシリンダ下室２Ｂへリリーフするためのディスクバルブ２５（リリーフ弁）が設けられている。ディスクバルブ２５の外周部には、油路１９をシリンダ下室２Ｂに常時連通させるオリフィス２５Ａが設けられている。
【００１７】
次に、縮み側減衰力発生機構１４について説明する。なお、縮み側減衰力発生機構１４は、上記伸び側減衰力発生機構１３に対して、縮み側油路１２に設けられていること以外は、ほぼ同様の構造であるから、詳しい説明は省略する。
【００１８】
ピストン５のシリンダ上室２Ａ側の端部に、上記伸び側減衰力発生機構１３と同様、案内部２６、シート部２７，２８が形成され、シート部２７，２８にメインディスク２９（弁体）が着座されて、縮み側油路１２に連通する油室３０が形成されている。また、パイロット部材３１が取付けられ、パイロット部材３１に嵌合された弾性シール部材３２がメインディスク２９に密着して背圧室３３が形成されており、背圧室３３の内圧がメインディスク２９に対して閉弁方向に作用するようになっている。
【００１９】
背圧室３３は、シート部２７に形成されたオリフィス通路２７ａ、ディスク２９ａの内周部の微小クリアランス、及び、ディスク２９ｂの内周部に形成されたオリフィス通路３４（切欠）によって油室３０に連通されており、また、背圧室３３は、パイロット部材３１の底部に設けられた油路３５及びディスクバルブ３６（後述）に設けられたオリフィス３６Ａによってシリンダ上室２Ａに連通されている。
【００２０】
パイロット部材３１の底部には、所定圧力に達した背圧室３３内の油液をシリンダ上室２Ａへリリーフするためのディスクバルブ３６（リリーフ弁）が設けられている。ディスクバルブ３６の外周部には、油路３５をシリンダ上室２Ａに常時連通させるオリフィス３６Ａ（切欠）が設けられている。
【００２１】
なお、通常、油圧緩衝器は、伸び側の減衰力に対して縮み側の減衰力を低く設定するようにしており、後述するピストン速度低速域におけるオリフィス特性を決定する、オリフィス３６Ａ（面積Ｓ１）の方がオリフィス２５Ａ（面積Ｓ２）よりも流路面積が大きく設定されている（Ｓ１＞Ｓ２）。
【００２２】
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
ピストンロッド６の伸び行程時には、シリンダ２内のピストン５の摺動にともない、シリンダ上室２Ａ側の油液が主にピストン５の伸び側油路１１を通ってシリンダ下室２Ｂ側へ流れ、伸び側減衰力発生機構１３によって減衰力が発生する。このとき、ピストンロッド６がシリンダ２から退出した分の油液がリザーバ４からベースバルブ１０の逆止弁１０Ｃを開いてシリンダ下室２Ｂへ流れ、リザーバ４内のガスが膨張することによって、シリンダ２内の容積変化を補償する。
【００２３】
また、縮み行程時には、シリンダ２内のピストン５の摺動にともない、シリンダ下室２Ｂの油液が主にピストン５の縮み側油路１２を通ってシリンダ上室２Ａへ流れ、縮み側減衰力発生機構１４によって減衰力が発生し、また、ピストンロッド６がシリンダ２内へ侵入することによって、シリンダ下室２Ｂの油液がベースバルブ１０の縮み側油路１０Ｂを通ってリザーバ４へ流れ、減衰力発生機構１０Ｄによって減衰力が発生し、これらの減衰力の合計が縮み行程時の減衰力となる。このとき、ピストンロッド６がシリンダ２内に侵入した分だけリザーバ４内のガスが圧縮されることによって、シリンダ２内の容積変化を補償する。
【００２４】
伸び側減衰力発生機構１３では、メインディスク１８の開弁前のピストン速度低速域においては、油液が伸び側油路１１（油室１９）からシート部１６のオリフィス通路１６ａ、ディスク１８ａの微小クリアランス、ディスク１８ｂのオリフィス通路２３、背圧室２２、油路２４及びディスクバルブ２５のオリフィス２５Ａを流通することにより、オリフィス特性（減衰力がピストン速度の２乗にほぼ比例する）の減衰力が発生する。
【００２５】
ピストン速度高速域においては、シリンダ上室２Ａ側の圧力が上昇して、メインディスク１８が開弁してバルブ特性（減衰力がピストン速度にほぼ比例する）の減衰力が発生する。メインディスク１８は、開弁時に撓まないので、その開弁圧力は、メインディスク１８の可撓性によらず、背圧室２２の圧力及び弾性シール部材２１の弾性力によって決定される。したがって、背圧室２２の上流側のオリフィス通路２３、下流側のディスクバルブ２５及びオリフィス２５Ａの設定によって背圧室２２の圧力を制御することにより、メインディスク１８の開弁特性を調整することができる。
【００２６】
このとき、減衰力は、メインディスク１８の撓みに依存せず、また、弾性シール部材２１の弾性力は、メインディスク１８の開閉時のストロークＳの範囲で殆ど変化しないので（図４▲１▼参照）、メインディスク１８は、その開度が大きくなっても、開弁に対する抵抗力が過度に増大することがなく、減衰力が過度に上昇することがない。
【００２７】
また、縮み側減衰力発生機構１４では、上記伸び側減衰力発生機構１３の場合と同様、メインディスク２９の開弁前のピストン速度低速域においては、油液が縮み側油路１２（油室３０）からシート部２７のオリフィス通路２７ａ、ディスク２９ａの微小クリアランス、ディスク２９ｂのオリフィス通路３４、背圧室３３、油路３４及びディスクバルブ３６のオリフィス３６Ａを流通することにより、オリフィス特性の減衰力が発生する。
【００２８】
ピストン速度高速域においては、シリンダ下室２Ｂ側の圧力が上昇して、メインディスク２９が開弁してバルブ特性の減衰力が発生する。そして、背圧室３３の上流側のオリフィス通路３４、下流側のディスクバルブ３６及びオリフィス３６Ａの設定によって背圧室３３の圧力を制御することにより、メインディスク２９の開弁特性を調整することができる。
【００２９】
このとき、減衰力は、メインディスク２９の撓みに依存せず、また、弾性シール部材３２の弾性力は、メインディスク２９の開閉時のストロークＳの範囲で殆ど変化しないので（図４▲１▼参照）、メインディスク２９は、その開度が大きくなっても、開弁に対する抵抗力が過度に増大することがなく、減衰力が過度に上昇することがない。
【００３０】
このようにして、図５中に実線▲１▼で示すように、ピストン速度高速域において、伸び側及び縮み側の減衰力の過度の増大を抑制して適切な減衰力を得ることができる。なお、背圧室２２，３３の圧力をリリーフするディスクバルブ２５，３６は、その撓みによって開弁する通常のディスクバルブであるが、背圧室２２，３３の上流側のオリフィス通路２３，３４によって油液の流量が絞られて、開度が充分小さく押さえられるので、その弾性力による流通抵抗の増大によって減衰力を過度に増大させることはない。
【００３１】
ここで、ディスクバルブ２５のオリフィス２５Ａは、縮み行程時において、シリンダ下室２Ｂの油液を背圧室２２へ流通させて、メインディスク１８を閉弁位置に確実に位置させ、また、ディスクバルブ３６のオリフィス３６Ａは、伸び行程時において、シリンダ上室２Ａの油液を背圧室３３へ流通させて、メインディスク２９を閉弁位置に確実に位置させるようになっており、弾性シール部材２１、３２やメインディスク１８、２９等の製品間におけるバラツキを吸収する。
【００３２】
上記実施形態の変形例として、図３に示すように、弾性部材２１，３２の代りに、メインディスク１８，２９をシート部１７，２８に着座させる弁ばね３７，３８及び、メインディスク１８，２９とパイロット部材２０，３１の円筒部との間をシールするオイルシール３９，４０を設けるようにしてもよい。ここで、弁ばね３７，３８は、上記弾性シール部材２１，３２と同様、メインディスク１８，２９の開閉時のストロークＳにおいて、変形量に対する弾性力の変化量が充分小さく、メインディスク１８，２９をシート部１７，２８に着座させるため最小限のばね力を発生させるものである。これにより、上記実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００３３】
なお、上記実施形態においては、油室１９、３０から背圧室２２、３３への油液を、ディスク１８ｂ、２９ｂのオリフィス通路２３、３４において絞るようにしたものを示したが、本発明は別段これに限らず、ディスク１８ａ、２９ａの内周側の微小クリアランスによって絞るようにしても良い。また、ディスク１８ａ、２９ａの微小クリアランスに変えて、ディスク１８ａ、２９ａの周方向所定箇所に、複数の切欠を設けるようにしても良い。
【００３４】
【発明の効果】
以上、詳述したように、請求項１の発明に係る油圧緩衝器によれば、ディスク状の弁体を移動可能に支持して、撓みを生じることなく開閉可能としたことにより、減衰力が弁体の可撓性に依存することがないので、ピストン速度高速域における減衰力の過度の増大を効果的に抑制することができ、適切な減衰力を得ることができる。また、弾性シール部材によって、背圧室と弁体との間を確実にシールするとともに、弁体を閉弁位置へ付勢することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る油圧緩衝器の縦断面図である。
【図２】図１に示す油圧緩衝器の要部を拡大して示す縦断面図である。
【図３】図１の油圧緩衝器の変形例を示す伸び側及び縮み側減衰力発生機構の拡大縦断面図である。
【図４】図１に示す油圧緩衝器及び従来の油圧緩衝器におけるディスクバルブの開弁量と弾性力との関係を示す図である。
【図５】図１に示す油圧緩衝器及び従来の背圧室を有する油圧緩衝器の減衰力特性を示す図である。
【符号の説明】
１油圧緩衝器
２シリンダ
５ピストン
６ピストンロッド
１８，２９メインディスク（弁体）
２２，３３背圧室
２１，３２弾性シール部材

Claims

油液が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に嵌装されたピストンと、一端が前記ピストンに連結され他端が前記シリンダの外部へ延出されたピストンロッドと、前記ピストンの摺動によって生じる油液の流れを制御して減衰力を発生させるディスク状の弁体と、該弁体の背面側に設けられ、内圧を前記弁体の閉弁方向に作用させて前記弁体の開弁を制御する背圧室とを備えた油圧緩衝器において、
前記弁体を、撓みを生じることなく移動して開閉する弁体とし、前記弁体の背面側には、前記弁体と密着して前記背圧室を画成すると共に、前記弁体を閉弁位置へ付勢する弾性シール部材を設けたことを特徴とする油圧緩衝器。