JP2006097880A

JP2006097880A - 油圧ダンパ

Info

Publication number: JP2006097880A
Application number: JP2004288089A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ishimoto; 篤史石本; Yohei Katayama; 洋平片山; Takahide Kobayashi; 隆英小林; Koji Fukui; 宏治福井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2006-04-13

Abstract

【課題】振動を吸収する油圧ダンパにおいて、振動の吸収能を低下させることなく固定部材にかかる引抜力を低減する。
【解決手段】シリンダ１１内にピストンロッド１４と一体のピストン１２とフリーピストン１３とを摺動可能に配設し、ピストン１２の両側に油液を、フリーピストン１３より底部側にガスをそれぞれ封入する。シリンダ１１の長手方向の中間位置に設けたオリフィスポート２３に通じるオリフィス通路２６に、オリフィス３５を有する低圧リリーフ弁３６を配設し、ピストン１２がストローク端側から中立位置付近に向ってストロークしている時には、オリフィス３５を通じて油液を流動させて大きな減衰力を発生させ、ピストン１２が中立位置付近からストローク端側へ向ってストロークしている時には、オリフィス通路２６から独立したリリーフ通路３１、３４を通じて油液を流動させて小さな減衰力を発生させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のサスペンションや建築物等の構造物の振動を吸収するための油圧ダンパに関する。

この種の油圧ダンパは、一般に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挿されたピストンと、一端部が前記ピストンに連結され、他端部が前記シリンダの外部へ延出されたピストンロッドとを備え、前記ピストンのストローク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構造となっている（例えば、特許文献１参照）。なお、鉄道車両用の油圧ダンパではあるが、ピストンが中立位置から離れたストローク端付近で大きな減衰力を発生させるようにしたものもある（例えば、特許文献２）。
特開昭５２−１１３４７５号公報特開２００３−４２２１６号公報

ところで、従来の一般的な油圧ダンパは、ストローク位置には依存せず、ピストン速度に依存して減衰力を発生させる構造となっている。このため、自動車用等のサスペンションに用いた場合は、中立位置付近からストローク端側へ向ってストロークしている時には、ばね力と減衰力が同方向となり、また、ストローク端側から中立位置付近に向ってストロークしている時には、ばね力と減衰力が逆方向になり、中立位置付近から離れる場合と近づく場合とで、振動を停止させる力の差が大きく、車両の要求仕様によっては、問題となる場合があった。
また、構造物などの変形を抑えるために用いた場合、中立位置付近から離れる方向では、構造物が変形方向にあり、この際の減衰力を大きくすると、ダンパの取り付け部にも大きな力が発生し、構造物へのダメージが大きくなるという課題があった。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、中立位置付近に向かう際の減衰力を大きくし、中立位置付近から離れる方向では減衰力を小さくした油圧ダンパを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、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挿されたピストンと、一端部が前記ピストンに連結され、他端部が前記シリンダの外部へ延出されたピストンロッドとを備え、前記ピストンのストローク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油圧ダンパにおいて、前記ピストンのストロークに応じて、ストローク端側から中立位置付近に向ってストロークしている時には大きな減衰力を発生し、中立位置付近からストローク端側へ向ってストロークしている時には小さな減衰力を発生することを特徴とする。

本発明は、上記ピストンが中立位置付近から伸び側および縮み側のいずれにストロークしている時にも、前記と同様の特性の減衰力を発生するようにしてもよい。

本発明に係る油圧ダンパによれば、自動車用等のサスペンションに用いた場合は、中立位置付近から離れる場合と、近づく場合での振動を停止させる力の差を小さくすることができる。

また、構造物などの変形を抑えるために用いた場合、中立位置付近から離れる方向すなわち構造物が変形方向にあるときの減衰力を小さくでき、構造物へのダメージが小さくできる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１および図２は、本発明の１つの実施形態としての油圧ダンパを示したものである。本油圧ダンパ１０は、単筒式ガス入り構造となっており、有底筒状のシリンダ１１内には、ピストン１２とフリーピストン１３とが摺動可能に嵌挿されている。ピストン１２には、ピストンロッド１４の一端部がナット１５を用いて連結されており、ピストンロッド１４の他端部は、シリンダ１１の開口端部内に装着したロッドガイド１６およびガイドシール１７を摺動可能に挿通して外部へ延ばされている。本油圧ダンパ１０のピストンロッド１４の先端およびシリンダ１１の底部には、取付アイ１８、１９が一体に設けられている。

上記シリンダ１１の内部は、ピストン１２によってロッド側油室２０とボトム側油室２１とに区画されており、これら油室２０，２１には油液が封入されている。一方、シリンダ１１の底部側はフリーピストン１３によってガス室２２として区画されており、このガス室２２にはガス（窒素ガス等）が封入されている。

シリンダ１１の側壁には、その長手方向の中間に位置してオリフィスポート２３が設けられると共に、その開口端部側（ロッドガイド１６側）に位置して第１リリーフ出口ポート２４が、その底部側（フリーピストン１３側）に位置して第２リリーフ出口ポート２５がそれぞれ設けられている。第１、第２リリーフ出口ポート２４、２５と前記オリフィスポート２３とは、該オリフィスポート２３側のオリフィス通路２６を共用する第１リリーフ通路２７、第２リリーフ通路２８によりそれぞれ連通されている。また、シリンダ１１の側壁には、第２リリーフ出口ポート２５よりもわずか開口端部側に位置して第１リリーフ入口ポート２９が、前記オリフィスポート２３よりもわずか開口端部側に位置して第３リリーフ出口ポート３０がそれぞれ設けられており、両ポート２９と３０とは第３リリーフ通路３１により連通されている。さらに、シリンダ１１の側壁には、第１リリーフ出口ポート２４よりもわずか底部側に位置して第２リリーフ入口ポート３２が、オリフィスポート２３よりもわずか底部側に位置して第４リリーフ出口ポート３３がそれぞれ設けられており、両ポート３２と３３とは第４リリーフ通路３４により連通されている。

上記オリフィス通路２６には、オリフィス３５を有するオリフィス付き低圧リリーフ弁３６が、シリンダ１内の油液をリリーフするように配設されている。また、前記オリフィス通路２６と連通する第１リリーフ通路２７にはロッド側油室２０へ油液をリリーフする第１低圧リリーフ弁３７が配設されると共に、第２リリーフ通路２８にはロッド側油室２０へ油液をリリーフする第２低圧リリーフ弁３８が配設されている。さらに、第３リリーフ通路３１にはボトム側油室２１からロッド側油室２０へ油液をリリーフする第３低圧リリーフ弁３９が、第４リリーフ通路３４にはロッド側油室２０からボトム側油室２１へ油液をリリーフする第４低圧リリーフ弁４０がそれぞれ配設されている。各低圧リリーフ弁３６〜４０の構造は、前記オリフィス３５を除けば実質同じであり、ケーシング４１内に弁体４２と、該弁体４２を摺動可能に案内するガイド４３と、弁体４２を常時は閉弁方向へ付勢する弁ばね４４とを納めてなっている。オリフィス付き低圧リリーフ弁３６は、その弁体４２の軸部に形成した縦溝を前記オリフィス３５として提供している。

本実施形態において、上記ピストン１２の両端部には、図３にも示されるように２つの切欠４５、４６が形成されている。ロッド側油室２０に臨む端部に形成された一方の切欠４５は、ピストン１２が第３リリーフ出口ポート３０を通過する際、該出口ポート３０を実質的に拡大する役割をなす。一方、ボトム側油室２１に臨む端部に形成された他方の切欠４６は、ピストン１２が第４リリーフ出口ポート３３を通過する際、該出口ポート３３を実質的に拡大する役割をなす。これら切欠４５と４６は円周方向へ位置を変えて形成されており、これに対応して、第３リリーフ出口ポート３０、第４リリーフ出口ポート３３はシリンダ１１に対して円周方向に位置を変えて設定される。なお、図１中、４７は、ピストンロッド１４の短縮端を規制するロッドストッパ、４８は、ピストンロッド１４の伸長端を規制するロッドストッパである。

以下、上記のように構成した油圧ダンパ１０の作用を、図４乃至図６も参照して説明する。

ピストン１２が、図４（１）に示すピストンロッド１４の伸長端から縮み方向Ａへストロークすると、ボトム側油室２１内の油液が主にオリフィスポート２３からオリフィス通路２６内に流出し、該オリフィス通路２６内のオリフィス付きリリーフ弁３６および第１リリーフ通路２７内の第１リリーフ弁３７を開いて、第１リリーフ出口ポート２４からロッド側油室２０内に流れ込む。そして、この間、主にオリフィス通路２６内（リリーフ弁３６内）のオリフィス２５により大きな減衰力Ｆ１（図６）が発生する。

ピストン１２がさらに縮み方向Ａへストロークすると、先ず、第３リリーフ出口ポート３０が閉じられ、続いてオリフィスポート２３が閉じられる。しかして、オリフィスポート２３が閉じ始めると同時に、第３リリーフ出口ポート３０がピストン１２の一方の切欠４５を通してロッド側油室２０に徐々に開かれる。これにより、図４（２）に示すように、ボトム側油室２１内の油液が、第１リリーフ入口ポート２９から第３リリーフ通路３１内に流出し、第３リリーフ弁３９を開いて第３リリーフ出口ポート３０からロッド側油室２０内へ流れ込み始める。そして、同図（２）に示すように、オリフィスポート２３がピストン１２により完全に閉じられると、ボトム側油室２１内の油液が、主に第３リリーフ通路３１を通してロッド側油室２０内へ流れ込み、以降、ピストン１２のストロークに応じて低い減衰力Ｆ２が発生する。ピストン１２は、その後、第１リリーフ入口ポート２９を閉じる直前位置まで到達し、この段階で、シリンダ１１の外部のロッドストッパ４７によって縮み方向Ａへの移動が停止され、ピストロン１２はストローク端に達する。なお、このピストンロッド１４の縮み時には、ピストンロッド１４のシリンダ１１内への侵入に応じて、フリーピストン１３がガス室２２内のガスを圧縮して底部側へ移動し、これによってピストンロッド１４の侵入分の油液がガス室２２側へ逃がされる。

次に、ピストン１２が、図５（１）に示すピストンロッド１４の短縮端から伸び方向Ｂへストロークすると、ロッド側油室２０内の油液が主にオリフィスポート２３からオリフィス通路２６内に流出し、該オリフィス通路２６内のオリフィス付きリリーフ弁３６および第２リリーフ通路２８内の第２リリーフ弁３８を開いて、第２リリーフ出口ポート２５からボトム側油室２１内に流れ込む。そして、この間、主にオリフィス通路２６内（リリーフ弁３６内）のオリフィス２５により大きな減衰力Ｆ４（図６）が発生する。

ピストン１２がさらに伸び方向Ｂへストロークすると、先ず、第４リリーフ出口ポート３３が閉じられ、続いてオリフィスポート２３が閉じられる。しかして、オリフィスポート２３が閉じ始めると同時に、第４リリーフ出口ポート３３がピストン１２の他方の切欠４６を通してボトム側油室２１に徐々に開かれる。これにより、図５（２）に示すように、ロッド側油室２０内の油液が、第２リリーフ入口ポート３２から第４リリーフ通路３４内に流出し、第４リリーフ弁４０を開いて第４リリーフ出口ポート３３からボトム側油室２１内へ流れ込み始める。そして、同図（２）に示すようにオリフィスポート２３がピストン１２により完全に閉じられると、ロッド側油室２０内の油液が、主に第４リリーフ通路３４を通してボトム側油室２１内へ流れ込み、以降、ピストン１２のストロークに応じて低い減衰力Ｆ３（図６）が発生する。ピストン１２は、その後、第２リリーフ入口ポート３２を閉じる直前位置まで到達し、この段階で、シリンダ１１の内部のロッドストッパ４７によって伸び方向Ｂへの移動が停止され、ピストロン１２はストローク端に達する。なお、このピストンロッド１４の伸び時には、ピストンロッド１４のシリンダ１１から退出に応じて、ガス室２２内のガスが膨張してフリーピストン１３が開口端部側へ移動し、これによってピストンロッド１４の退出分の油液が補償される。

すなわち、本油圧ダンパ１０は、ピストン１２のストロークに応じて、ストローク端側から中立位置付近に向ってストロークしている時には大きな減衰力Ｆ１，Ｆ４を発生し、中立位置付近からストローク端側へ向ってストロークしている時には小さな減衰力Ｆ２，Ｆ３を発生するようになっている。

よって、本発明の油圧ダンパを自動車用等のサスペンションに用いた場合は、ストローク端側から中立位置付近に向ってストロークしている時には、大きな減衰力Ｆ１，Ｆ４が発生しているが、ばね力は逆方向に働く。また、中立位置付近からストローク端側へ向ってストロークしている時には、小さな減衰力Ｆ２，Ｆ３が発生しているが、ばね力は同方向に働く。よって、中立位置付近近づく方向と離れる方向とで、振動を停止させる力の差を小さくすることができる。
また、特開２００２−７０３５７号に示すような住宅等の構造物に本発明の油圧ダンパを用いた場合には、建物の変形量が大きくなるとき、すなわち、中立位置付近からストローク端側へ向ってストロークしている時には、油圧ダンパの取り付け部に働く引き抜く力が大きくなるが、このときの減衰力が小さいので、建物へのダメージを小さくすることができ、ストローク端側から中立位置付近に向ってストロークしている時には、大きな減衰力Ｆ１，Ｆ４が発生するので、十分な制振効果が得られる。

本発明の１つの実施形態としての油圧ダンパの全体構造を概略的に示す断面図である。本油圧ダンパの全体構造を油圧回路を簡略化して示す断面図である。本油圧ダンパで用いるピストンの形状を示す斜視図である。本油圧ダンパの短縮動作時における減衰力発生状態を示す模式図である。本油圧ダンパの伸長動作時における減衰力発生状態を示す模式図である。本油圧ダンパの減衰力特性を示すグラフである。

符号の説明

１０油圧ダンパ
１１シリンダ
１２ピストン
１３フリーピストン
１４ピストンロッド
１６ロッドガイド
１７ガイドシール
１８副ピストンロッド部材
１９中間ピストンロッド部材
２０ロッド側油室
２１ボトム側油室
２３オリフィスポート
２４，２５，３０，３３リリーフ出口ポート
２９，３２リリーフ入口ポート
３６オリフィス付き低圧リリーフ弁
３７，３８，３９，４０低圧リリーフ弁
４５，４６ピストンの切欠

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挿されたピストンと、一端部が前記ピストンに連結され、他端部が前記シリンダの外部へ延出されたピストンロッドとを備え、前記ピストンのストローク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油圧ダンパにおいて、前記ピストンのストロークに応じて、ストローク端側から中立位置付近に向ってストロークしている時には大きな減衰力を発生し、中立位置付近からストローク端側へ向ってストロークしている時には小さな減衰力を発生することを特徴とする油圧ダンパ。
前記ピストンが中立位置付近から伸び側および縮み側のいずれにストロークしている時にも、前記と同様の特性の減衰力を発生することを特徴とする請求項１に記載の油圧ダンパ。