JP2005127374A - 液圧緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構造によって、ピストン作動速度の遅い領域で高減衰力特性を得、ピストン作動速度の速い領域で発生減衰力の上昇を適切に抑制する。
【解決手段】 ピストン１の通路１１に減衰力発生用のディスクバルブ１３を配置し、前記通路１１とは別にシリンダ２内の上部室８と下部室９とを連通するバイパス通路１７を設ける。そのバイパス通路１７にピストン１の一方の作動時に開弁するチェック弁１６を介装する。チェック弁１６の作動開始圧をディスクバルブ１３の作動開始圧よりも大きく設定する。ピストン１の低速作動時には、チェック弁１６がバイパス通路１７を閉じたままディスクバルブ１３のみが作動し、このときディスクバルブ１３と通路１１による高減衰力特性が得られる。ピストン１の高速作動時には、ディスクバルブ１３が通路１１を開くと共にチェック弁１６がバイパス通路１７を開き、発生減衰力の急激な上昇が抑制される。
【選択図】 図１

Description

この出願の発明は、車両用サスペンションに用いられる液圧緩衝器に関する。

この種の液圧緩衝器は、作動液が充填されたシリンダ内にピストンが摺動自在に収容され、シリンダの内部がピストンによって上部室と下部室とに隔成されている。そして、ピストンには、上部室と下部室を連通する伸び側と圧側のメイン通路が設けられると共に、各通路の端部に減衰バルブが臨んで設けられている。減衰バルブは、各メイン通路を流れる作動液に流通抵抗を付与することにより、ピストンの作動時にその作動速度に応じた減衰力を発生する。ただし、ピストン速度の遅い領域では主に減衰バルブの開弁状態が減衰力特性に影響するが、ピストン速度がある程度以上に速くなると、メイン通路の開口面積自体が減衰力特性に影響するようになる。

したがって、このような液圧緩衝器においては、ゆっくりとした大きなピストンストロークに対して高減衰力を得るためには、減衰バルブのばね定数を大きくする必要がある。しかし、減衰バルブのばね定数を単に大きくしただけの場合、高速走行時の路面からの突き上げ振動のような急激な振動が入力されたときに減衰力が急激に大きくなり、乗員の乗り心地の悪化を招いてしまう。

これに対する一般的な対策としては、減衰バルブのばね定数を大きくすると同時にメイン通路の開口面積を大きく確保し、それによってピストンの高速作動時における発生減衰力の急激な上昇を抑えることが考えられている。

また、ピストン部分で発生する減衰力を車両の走行状態等に応じて可変にする液圧緩衝器が従来より案出されている（特許文献１参照。）。

この液圧緩衝器は、ピストンに形成するメイン通路とは別に、上部室と下部室を連通するバイパス通路を設け、そのバイパス通路内に、絞り通路を多段に切換えることのできるロータリバルブを介装した構成となっている。したがって、この液圧緩衝器の場合、ロータリバルブの絞り通路を開口面積の大きいものに切換えることによって急激な振動入力を吸収し易くすることができる。
特開平７−１５１１８０号公報

しかし、上述した一般的な対策の場合、メイン通路の開口面積を大きくすると、ピストンの低速作動時における減衰力特性までも影響を受けてしまい、ピストン作動速度に応じた適切な減衰力特性のチューニングが難しい。

また、特許文献１に記載の液圧緩衝器の場合、センサ等の検出信号を受けてロータリバルブを作動させるものであるため、高速走行時における路面からの突き上げのように急激な不意の振動入力に対しては作動が追従できず、充分な効果を得ることが難しい。さらに、この緩衝器においては、ある程度効果を得られたとしても構造が複雑であるために、製造コストの大幅な高騰を招いてしまう。

そこでこの出願の発明は、簡単な構造によって、ピストン作動速度の遅い領域で高減衰力特性を得ることができ、かつ、ピストン作動速度の速い領域での発生減衰力の上昇を適切に抑制することのできる液圧緩衝器を提供しようとするものである。

上述した課題を解決するための手段として、この出願の発明は、ピストンのメイン通路とは別にシリンダ内の上部室と下部室とを連通するバイパス通路を設け、そのバイパス通路に、減衰バルブの開弁する側と同側のピストン作動時に開弁するチェック弁を介装すると共に、そのチェック弁の開弁圧を前記減衰バルブの作動開始圧よりも大きく設定するようにした。

この発明の場合、ピストンが低速でシリンダ内を作動すると、チェック弁がバイパス通路を閉じたまま減衰バルブのみが作動することとなる。したがって、このとき減衰バルブとメイン通路による高減衰力特性が得られるようになる。ピストンが高速でシリンダ内を作動するときには、減衰バルブがメイン通路を開くと共にチェック弁がバイパス通路を開くようになる。このときには、メイン通路以外にバイパス通路が開くため、バイパス通路の開く分だけ発生減衰力の急激な上昇が抑制される。また、減衰力特性のチューニングについては、今、減衰バルブとメイン通路による減衰力特性を基本減衰力特性と呼ぶとすると、この基本減衰力特性に対する減衰力抑制の開始点（ピストン速度）はチェック弁の開弁圧の設定によってチューニングすることができ、減衰力抑制代はバイパス通路の実質開口面積の設定によってチューニングすることができる。

また、前記チェック弁は、請求項２に記載のように、バイパス通路中に設けられ、一端に弁座を有する弁孔と、流通孔を有する板材から成り、前記弁孔内に摺動自在に収容され、弁孔内の弁座に対して離接することで前記流通孔を開閉するチェックプレートと、このチェックプレートを弁座方向に付勢するスプリングと、を備えた構成とすることが望ましい。

この場合、スプリングのセット荷重の設定によって基本減衰力特性に対する減衰力抑制の開始点（ピストン速度）を調整することができると共に、チェックプレートに形成する流通孔の開口面積の設定によって基本減衰力特性に対する減衰力抑制代を調整することができる。したがって、チェック弁の部品の変更のみによって減衰力特性を容易に変更することができる。

この出願の発明は、バイパス通路に介装したチェック弁の開弁圧を減衰バルブの作動開始圧よりも大きく設定することにより、ピストン作動速度が設定速度に達しない領域では減衰バルブとメイン通路による高減衰力特性が得られ、ピストン作動速度が設定速度を超える領域ではチェック弁がバイパス通路を開いて発生減衰力の上昇が抑制されるようにしたため、極めて簡単な構造でありながら、所望の減衰力特性を確実に得ることができる。

また、この出願の発明は、基本減衰力特性に対する減衰力抑制の開始点と減衰力抑制代を、チェック弁の開弁圧と実質開口面積の調整によってチューニングすることができるため、所望通りの減衰力特性を容易に得ることができる。

次に、この出願の発明の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。

この実施形態の液圧緩衝器は、ピストン１を収容するシリンダ２の外周側にアウタチューブ３が配置された所謂ツインチューブ構造とされ、シリンダ２とアウタチューブ３の上端部がロッドガイド４とパッキン５を介して密閉されると共に、ピストン１に連結されたピストンロッド６がロッドガイド４とパッキン５を貫通してシリンダ２の一端側から外部に突出している。

シリンダ２とアウタチューブ３は両者の底部側のベースバルブ７を通して相互に連通し、両者の内部には液体が充填されている。ベースバルブ７は周知の構造のものであるため、ここでは詳細に説明しないが、ベースバルブ７には減衰バルブとチェック弁が設けられている。また、アウタチューブ３にはベースバルブ７を通した液体の入出を許容するための所定量のガスが封入されている。

一方、ピストン１はシリンダ２内においてその内部を上部室８と下部室９とに隔成するが、そのピストン１には、図１に拡大して示すように上部室８と下部室９を連通する圧側通路１０と伸び側通路１１が形成され、各通路１０，１１の端部にはディスクバルブ１２，１３が取り付けられている。この実施形態の場合、伸び側通路１１がこの発明におけるメイン通路を構成し、その通路１１の端部に配置されるディスクバルブ１３がこの発明における減衰バルブを構成している。
尚、伸び側のディスクバルブ１３はピストン１の伸び側作動時に高減衰力を発生する必要からばね力が大きく設定されている。

また、ピストンロッド６の端部はピストン１の中心部を貫通し、そのピストン１を貫通した先端部にロックナット１４が螺着されることによってピストン１が挟持固定されている。ロックナット１４には、ピストンロッド６が螺合されるねじ孔１４ａに対して段差状に拡径するように弁孔１５が形成され、その弁孔１５には後述するチェック弁１６が設けられている。また、ピストンロッド６には、ピストン１をバイパスして上部室８と下部室９を連通するバイパス通路１７が形成されている。このバイパス通路１７の一端側は直接上部室８に連通し、他端側は弁孔１５を介して下部室９に連通している。

前記チェック弁１６は、弁孔１５のねじ孔１４ａ側の段差面が弁座１５ａとされると共に、弁孔１５内に、円板状のチェックプレート１８と、このチェックプレート１８を弁座１５ａ方向に付勢するスプリング１９とが収容されている。チェックプレート１８は、弁孔１５内に摺動自在に収容されると共に、図３に示すように板厚方向に貫通する円弧状の一対の流通孔２０，２０が形成されている。この流通孔２０，２０は、弁座１６ａに対するチェックプレート１８の離接によって開閉され、その開閉によってバイパス通路１７の連通と遮断を行うようになっている。したがって、このチェック弁１６はバイパス通路１７を通した上部室８から下部室９方向の作動液の流通のみを許容し、そのときのバイパス通路１７の実質開口面積は流通孔２０，２０の開口面積の総和となる。

また、弁孔１５の下部室９側の端部には厚肉のリング部材２１が嵌装され、このリング部材２１がロックナット１４の端部にかしめ固定されている。このリング部材２１は弁孔１６と下部室９の間の作動液の流通を許容すると共に、スプリング１９の端部を支持するようになっている。

以下、この液圧緩衝器の減衰力特性（ピストン作動速度に対する発生減衰力の変化特性）について詳細に説明する。ただし、ピストン１の圧側作動時における減衰力特性については周知の液圧緩衝器と同様であるため、以下ではピストン１の伸び側作動時における減衰力特性についてのみ説明するものとする。また、図５中の破線は、バイパス通路１７やチェック弁１６を設けない場合の（ディスクバルブ１３と伸び側通路１１による）伸び側作動時における減衰力特性を示すものであり、以下ではこの減衰力特性を基本減衰力特性と呼ぶものとする。

前記チェック弁１６の開弁圧はスプリング１９のセット荷重によって決定されるが、このセット荷重は伸び側のディスクバルブ１３（減衰バルブ）の作動開始圧よりも大きく、かつ、発生減衰力の上昇を抑制しようとする対称のピストン作動速度で発生減衰力が基本減衰力特性よりも低減されるように設定されている。

図５中の実線はこの液圧緩衝器の減衰力特性を示すものであり、チェック弁１６による減衰力抑制の開始点は同図中のＰ点に設定されている。したがって、ピストン１の作動速度がＰ点に達するまではチェック弁１６がバイパス通路１７を閉じており、減衰力特性は同図中の破線で示す基本減衰力特性と同様となっている。そして、ピストン１の作動速度がＰ点を越えると、チェック弁１６がバイパス通路１７を開くため、バイパス通路１７の実質開口面積の増大分だけ発生減衰力は基本減衰力特性に対して抑制されることとなる。図５中の斜線を入れた領域は基本減衰力特性に対する減衰力抑制代であり、この抑制代はチェック弁１６の作動に伴なうバイパス通路１７の実質的な開口面積の大きさによって決定される。

尚、図５に示すこの実施形態の特性図ではピストン速度が０から増大するときに発生減衰力も０から立ち上がっているが、これは伸び側通路１１の孔縁に設けられた図示しないコンスタントオリフィスがこの領域で減衰力を発生することによるものであり、実際のディスクバルブ１３の作動開始圧は０よりも大きい値に設定されている。

この液圧緩衝器は、以上のような構成であるため、車両のコーナリング時等にピストン１が低速で作動する場合には、チェック弁１６がバイパス通路１７を閉じたままディスクバルブ１３と伸び側通路１１で基本減衰力特性に沿った高減衰力を発生する。

そして、路面からの急激な振動の入力等によってピストン１が図５中のＰ点を越える速度で作動する場合には、チェック弁１６がバイパス通路１７を開いて基本減衰力特性に対して充分に抑制された減衰力が得られるようになる。したがって、急激な振動入力がそのまま車両ボディに入力されにくくなり、乗り心地の低下が防止される。特に、この液圧緩衝器においては、発生減衰力を全体的に高めに設定する所謂スポーツタイプの車両において有効となる。

また、この液圧緩衝器の場合、チェック弁１６のスプリング１９のセット荷重の設定によって減衰力抑制の開始点Ｐをチューニングし、かつ、バイパス通路１７の実質開口面積の設定によってその減衰力抑制代をチューニングすることができるため、ピストン１の作動速度が低い領域での減衰力に悪影響を与えることなく、所望通りの減衰力特性を容易にかつ正確に得ることができる。

特に、この実施形態の緩衝器にあっては、流通孔２０を有するチェックプレート１８を弁孔１５内に摺動自在に収容し、そのチェックプレート１８をスプリング１９によって弁座５ａ方向に付勢すると共に、弁座１５ａに対するチェックプレート１８の離接によって流通孔２０を開閉するチェック弁１６の構造を採用したため、スプリング１９の設定によって減衰力抑制の開始点Ｐ、流通孔２０の総開口面積によって減衰力抑制代を夫々チューニングすることができ、したがって、これらの部品の交換のみによって発生減衰力を容易に変更することができる。

尚、この発明の実施形態は以上で説明したものに限るものでなく、例えば、チェックプレート１８に形成する流通孔２０は円弧形状ではなく図６に示すような円形の小孔によって構成するようにしても良い。また、チェック弁１６はチェックプレート１８を用いるものに限らず、ボールやポペットが弁座の孔を単純に開閉するものであっても良い。

また、以上説明した実施形態は、ピストン１の伸び側通路１１に減衰バルブとして機能するディスクバルブ１３を配置し、バイパス通路１７をピストン１の伸び作動時にチェック弁１６で開くようにしているが、図７に示す実施形態のようにピストン１の圧側通路１０に減衰バルブとして機能するディスクバルブ１１２を配置し、バイパス通路１７に配置するチェック弁１１６を、ピストン１の圧作動時に開くようにしても良い。尚、この実施形態において第１の実施形態と同一部分には同一符号を付してある。

この図７に示す実施形態の場合、第１の実施形態のチェックプレート１８をリング部材２１側に配置し、そのチェックプレート１８をスプリング１９によってリング部材２１方向に付勢すると共に、リング部材２１の端面を弁座２１ａとして機能させるようにしている。したがって、この実施形態においては、チェックプレート１８の配置を代えるだけで第１の実施形態のものと同一部品を共用することができる。

次に上述した実施形態の記載内容から把握し得る前記請求項に記載された発明以外の発明について、以下にその効果と共に記載する。

（イ） 前記チェック弁の開弁圧を、減衰バルブの作動開始圧よりも大きく、かつ、発生減衰力の上昇を抑制しようとする対象のピストン作動速度でチェック弁を開くように設定したことを特徴とする請求項１または２に記載の液圧緩衝器。

この場合、ピストン作動速度が対象の速度になると、チェック弁がバイパス通路を開いて発生減衰力の上昇を確実に抑制することが可能となる。

この発明の第１の実施形態を示す図２のＡ部に対応した拡大断面図。 同実施形態を示す液圧緩衝器の縦断面図。 同実施形態の部品の正面図（Ａ）と断面図（Ｂ）を併せて記載した図。 同実施形態の部品の正面図（Ａ）と断面図（Ｂ）を併せて記載した図。 同実施形態の減衰力−ピストン速度特性を比較例と共に示した図。 この発明の第２の実施形態を示すものであり、部品の正面図（Ａ）と断面図（Ｂ）を併せて記載した図。 この発明の第３の実施形態を示す図２のＡ部に対応した拡大断面図。

符号の説明

１…ピストン
２…シリンダ
８…上部室
９…下部室
１１…伸び側メイン通路（メイン通路）
１３…ディスクバルブ（減衰バルブ）
１５…弁孔
１５ａ…弁座
１６，１１６…チェック弁
１７…バイパス通路
１８…チェックプレート
１９…スプリング
２０…流通孔
１１２…ディスクバルブ（減衰バルブ）

Claims (2)

1. シリンダ内に摺動自在に収容されてシリンダの内部を上部室と下部室とに隔成するピストンと、
   前記上部室と下部室を連通するようにピストンに設けられたメイン通路と、
   このメイン通路に臨んで配置され、ピストンの伸び側または圧側の作動時に前記メイン通路を流れる作動液に流通抵抗を付与する減衰バルブと、
   を備えた液圧緩衝器において、
   前記メイン通路とは別に前記上部室と下部室とを連通するバイパス通路を設け、
   そのバイパス通路に、前記減衰バルブの開弁する側と同側のピストン作動時に開弁するチェック弁を介装すると共に、そのチェック弁の開弁圧を前記減衰バルブの作動開始圧よりも大きく設定したことを特徴とする液圧緩衝器。
2. 前記チェック弁を、
   前記バイパス通路中に設けられ、一端に弁座を有する弁孔と、
   流通孔を有する板材から成り、前記弁孔内に摺動自在に収容され、弁孔内の弁座に対して離接することで前記流通孔を開閉するチェックプレートと、
   このチェックプレートを弁座方向に付勢するスプリングと、
   を備えた構成としたことを特徴とする請求項１に記載の液圧緩衝器。
   

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