JP2009156418A - 油圧緩衝器の減衰力調整構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 油圧緩衝器において、フリーピストンを移動限で減速させ、ピストンロッドのストロークに対する減衰力の立上りを滑らかにすること。
【解決手段】 油圧緩衝器１０の減衰力調整構造において、一方の油室１２Ａに連通する第１の圧力室３１Ａの油圧により摺動するフリーピストン３６のストローク端を規制するオイルロック手段４０を有してなるもの。
【選択図】 図２

Description

本発明は油圧緩衝器の減衰力調整構造に関する。

油圧緩衝器として、特許文献１に記載の如く、シリンダの油室に油液を収容し、シリンダに挿入されたピストンロッドの挿入端に設けたピストンをシリンダに摺動可能に嵌挿し、シリンダの油室をピストンにより２つの油室に区画し、それら２つの油室の内でピストンの摺動により加圧される一方の油室から他方の油室への油液の流れを減衰バルブにより制御して減衰力を発生させるものがある。この油圧緩衝器は、更に、ピストンロッドのシリンダへの挿入端にピストンケースを固定し、ピストンケースに設けた上下のバネ受により上下のバネのそれぞれを支持し、上下のバネにより挟み込まれるフリーピストンをピストンケースに摺動可能に嵌挿し、ピストンケースの内部を第１と第２の圧力室に区画し、第１の圧力室を一方の油室に連通し、第２の圧力室を他方の油室に連通している。

この油圧緩衝器では、ピストンロッドの高周波微小ストローク（ピストンロッドが微小ストローク、且つピストンロッド速度が高周波域）で、加圧された一方の油室の油圧が第１の圧力室を介してフリーピストンを押し動かす結果、一方の油室の油圧上昇が遅れ、減衰バルブによる減衰力が発生しない、又は低い。

また、ピストンロッドの通常ストローク（ピストンロッド速度は低周波域〜高周波域）では、フリーピストンが移動限まで押し動かされた後にストッパに当たって（又はバネの密着により）止まり、一方の油室の油圧が上昇する結果、減衰バルブにより通常の減衰力が発生する。
実開平7-19642

特許文献１に記載の油圧緩衝器では、ピストンロッドの高周波微小ストロークから通常ストロークへのつながり域で、フリーピストンが移動限のストッパに当たってから一方の油室の油圧が急激に上昇し、減衰力が急激に発生する。ピストンロッドのストロークに対する減衰力波形が不連続になり、異音、振動を生ずるゴツゴツした感じになり、乗心地が悪化する。

本発明の課題は、ピストンにより区画される２つの油室のそれぞれに連通する第１と第２の圧力室の間にフリーピストンを設けた油圧緩衝器において、フリーピストンを移動限で減速させ、ピストンロッドのストロークに対する減衰力の立上りを滑らかにすることにある。

請求項１の発明は、シリンダの油室に油液を収容し、シリンダに挿入されたピストンロッドの挿入端に設けたピストンをシリンダに摺動可能に嵌挿し、シリンダの油室をピストンにより２つの油室に区画し、それら２つの油室の内でピストンの摺動により加圧される一方の油室から他方の油室への油液の流れを減衰バルブにより制御して減衰力を発生させるものであり、ピストンロッドのシリンダへの挿入端にピストンケースを固定し、ピストンケースに設けた上下のバネ受により上下のバネのそれぞれを支持し、上下のバネにより挟み込まれるフリーピストンをピストンケースに摺動可能に嵌挿し、ピストンケースの内部を第１と第２の圧力室に区画し、第１の圧力室を一方の油室に連通し、第２の圧力室を他方の油室に連通してなる油圧緩衝器の減衰力調整構造において、一方の油室に連通する第１の圧力室の油圧により摺動するフリーピストンのストローク端を規制するオイルロック手段を有してなるようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記オイルロック手段が、ピストンケースとフリーピストンの一方に設けたオイルロックピースと、他方に設けたオイルロックカラーからなり、それらのオイルロックピースとオイルロックカラーの嵌合によりオイルロック室を形成するものであり、オイルロック解除時にオイルロック室内へ油液を流入するための逆止溝をオイルロックピースとオイルロックカラーのいずれかに設けたものである。

（請求項１）
(a)車両が路面の凹凸に乗る等のピストンロッドの高周波微小ストロークで、加圧された一方の油室の油圧が第１の圧力室を介してフリーピストンを押し動かし、路面起因の高周波振動を吸収する。フリーピストンが押し動かされるストロークの途中からオイルロック手段が働くと、フリーピストンは減速し、一方の油室の油圧が緩やかに上昇して減衰バルブを徐々に開き出し、減衰バルブによる減衰力が滑らかに立上る。ピストンロッドのストロークが一定以上になる通常ストロークに達すると、フリーピストンは減速状態でストッパに当たって（又はバネの密着により）ゆっくり止まり、一方の油室の油圧を一層上昇させる結果、減衰バルブは通常の減衰力を発生するに至る。

(b)上述(a)により、ピストンロッドの高周波微小ストロークから通常ストロークへのつながり域で、オイルロック手段の働きによって減衰バルブが徐々に開き出すようにしたから、減衰バルブによる減衰力の立上りが滑らかになり、異音、振動を生ずることがなく、乗心地を向上できる。

（請求項２）
(c)オイルロック手段が、オイルロック解除時にオイルロック室内へ油液を流入するための逆止溝をオイルロックピースとオイルロックカラーのいずれかに設けた。一方の油室が加圧される例えば伸側行程で、フリーピストンが下方へ移動すると、フリーピストンに設けたオイルロックピースはピストンケース側のオイルロックカラーに入り、該オイルロックピースはフリーピストンに張り付いて逆止溝を圧力室に対して塞ぎ、オイルロック室を閉鎖してオイルロックする。この伸側行程から他方の油室が加圧される圧側行程への反転時に、フリーピストンが上方へ移動すると、オイルロックピースはフリーピストンから一瞬置き去りにされ、フリーピストンから離れて逆止溝を開き、圧力室の油液をオイルロック室に導入し、オイルロック室の負圧を解放してオイルロック解除し、フリーピストンをスムースに上方へ移動させる。これにより、伸側行程と圧側行程の切り替わり時にオイルロック解除し、伸側行程と圧側行程をスムースに反転できる。

図１は油圧緩衝器を示す模式断面図、図２は伸側行程の微小ストローク初期段階を示す断面図、図３は伸側行程の微小ストローク中間段階を示す断面図、図４は伸側行程から圧側行程への反転段階を示す断面図である。

減衰力調整式油圧緩衝器１０は、図１に示す如く、ダンパチューブ１１にシリンダ１２を内蔵した二重管からなる複筒式であり、油液を収容したシリンダ１２にピストンロッド１３を挿入し、ダンパチューブ１１の下部に車軸側取付部を備えるとともに、ピストンロッド１３の上部に車体側取付部１４を備え、車両の懸架装置を構成する。

油圧緩衝器１０は、ダンパチューブ１１の外周の下スプリングシート１５と、ピストンロッド１３の上端部の車体側取付部１４に設けられた上スプリングシート（不図示）の間に懸架ばね１６を介装する。

油圧緩衝器１０は、シリンダ１２に挿入されるピストンロッド１３のためのロッドガイド１７、ブッシュ１８、オイルシール１９を、ダンパチューブ１１の上端加締部１１Ａとシリンダ１２の上端部の間に挟圧固定している。

減衰力調整式油圧緩衝器１０は、ピストンバルブ装置２０とボトムバルブ装置５０を有する。ピストンバルブ装置２０とボトムバルブ装置５０は、ピストンロッド１３のシリンダ１２への挿入端に設けた後述するピストン２３がシリンダ１２内を移動することによって生ずる油液の流れを制御して減衰力を発生させ、それらが発生する減衰力により、懸架ばね１６による衝撃力の吸収に伴うピストンロッド１３の伸縮振動を制振する。

（ピストンバルブ装置２０）
ピストンバルブ装置２０は、図２に示す如く、ピストンロッド１３のシリンダ１２への挿入端の外周に螺子部２１を設け、螺子部２１の外周にバルブストッパ２２、ピストン２３、バルブストッパ２４を挿着し、これらを螺子部２１に螺着されるピストンケース３１により螺子部２１の基端段差部との間に挟圧固定する。

ピストン２３は、シリンダ１２に摺動可能に嵌挿され、シリンダ１２の油室を２つの油室（ピストンロッド１３が収容されるロッド側油室１２Ａとピストンロッド１３が収容されないピストン側油室１２Ｂ）に区画する。ピストン２３は、ロッド側油室１２Ａとピストン側油室１２Ｂを連通する伸側流路２５と圧側流路２６を設け、伸側流路２５を開閉するディスクバルブ状の伸側減衰バルブ２７をピストン側油室１２Ｂに臨む端面に設け、圧側流路２６を開閉するディスクバルブ状の圧側減衰バルブ２８をロッド側油室１２Ａに臨む端面に設ける。これにより、伸長時のピストン２３の摺動により加圧されるロッド側油室１２Ａから伸側流路２５を通ってピストン側油室１２Ｂへ流れる油液の流れにより、伸側減衰バルブ２７を撓み変形させて開き、伸側減衰力を発生させる。また、圧縮時のピストン２３の摺動により加圧されるピストン側油室１２Ｂから圧側流路２６を通ってロッド側油室１２Ａへ流れる油液の流れにより、圧側減衰バルブ２８を撓み変形させて開き、圧側減衰力を発生させる。

ピストンバルブ装置２０は、ピストンロッド１３のシリンダ１２への挿入端（螺子部２１）にピストンケース３１を螺着して固定してある。ピストンケース３１は、有天筒状のカップ体をなし、天面部分をピストンロッド１３の螺子部２１に螺着し、天面部分を上バネ受３２とし、下端開口に下バネ受３３をかしめ止めしている。上下のバネ受３２、３３は上下のバネ３４、３５（本実施例ではコイルバネ）のそれぞれを支持し、上下のバネ３４、３５により挟み込まれるフリーピストン３６をピストンケース３１の内周にフローティング支持状態で摺動可能に嵌挿している。上下のバネ３４、３５のバネ定数は互いに異ならせることができる。

フリーピストン３６はピストンケース３１の内部を第１と第２の圧力室３１Ａ、３１Ｂに区画し、第１の圧力室３１Ａをピストンロッド１３に設けた連絡孔１３Ａを介してロッド側油室１２Ａに連通し、第２の圧力室３１Ｂを下バネ受３３に設けた連絡孔３３Ａを介してピストン側油室１２Ｂに連通している。本実施例では、連絡孔３３Ａをオリフィス孔としている。

ピストンバルブ装置２０は、ピストンロッド１３の伸長時には、加圧されるロッド側油室１２Ａの油圧が連絡孔１３Ａ、第１の圧力室３１Ａを介してフリーピストン３６に及び、フリーピストン３６が下バネ３５を縮めて下方へ押し動かされる。ピストンロッド１３の圧縮時には、加圧されるピストン側油室１２Ｂの油圧が連絡孔３３Ａ、第２の圧力室３１Ｂを介してフリーピストン３６に及び、フリーピストン３６が上バネ３４を縮めて上方へ押し動かされる。

ピストンバルブ装置２０は、ピストンケース３１に対するフリーピストン３６の摺動ストロークを規制する上下のストッパ３７、３８を設けてある。フリーピストン３６の図２に示す自由状態からの伸側ストロークＡは、フリーピストン３６の下端突部３６Ａに螺着してあるボルト３９の頭が下バネ受３３の上面たる下ストッパ３８に衝合して規制される。フリーピストン３６の図２に示す自由状態からの圧側ストロークＢは、フリーピストン３６の上端突部３６Ｂの端面がピストンロッド１３の下端面たる上ストッパ３７に衝合して規制される。

ピストンバルブ装置２０は、本実施例では、ロッド側油室１２Ａに連通する第１の圧力室３１Ａの油圧により摺動するフリーピストン３６の下方ストローク端を規制する伸側オイルロック手段４０を有する。オイルロック手段４０は、フリーピストン３６の下端突部３６Ａに設けたオイルロックピース４１と、ピストンケース３１の下バネ受３３に設けたオイルロックカラー４２からなり、オイルロックピース４１とオイルロックカラー４２の嵌合によりオイルロック室４３を形成する。オイルロックピース４１は、フリーピストン３６の下端突部３６Ａの外周に装填される筒状をなし、下端突部３６Ａの基端段差面とボルト３９の頭との間で、下端突部３６Ａの外周に沿う距離Ｌだけ空動可能にされる。オイルロックカラー４２は、下バネ受３３の中央から突設される環状をなし、オイルロックピース４１を微小隙間を介して受入れ、オイルロック室４３内の油液をオイルロック可能にする。

オイルロック手段４０は、オイルロックピース４１がオイルロックカラー４２から抜け出るオイルロック解除時に、オイルロック室４３内へ油液を流入するための逆止溝４４をオイルロックピース４１に設けてある。逆止溝４４は、オイルロックピース４１の内周の周方向複数位置に設けられ、該内周の軸方向の全長に渡る縦溝４４Ａと、それらの各縦溝に交差するように設けられ、ボルト３９の頭に当接する下端面の半径方向の全長に渡る横溝４４Ｂとからなる。これにより、伸側行程で、フリーピストン３６が下方へ移動すると、フリーピストン３６に設けたオイルロックピース４１はピストンケース３１側のオイルロックカラー４２に入り、該オイルロックピース４１の上端面はフリーピストン３６における下端突部３６Ａの基端段差面に張り付いて逆止溝４４を圧力室３１Ｂに対して塞ぎ、オイルロック室４３を閉鎖してオイルロックする。この伸側行程から圧側行程への反転時に、フリーピストン３６が上方へ移動すると、オイルロックピース４１はフリーピストン３６から一瞬置き去りにされ、オイルロックピース４１の上端面がフリーピストン３６における下端突部３６Ａの基端段差面から距離Ｌだけ離れて逆止溝４４を開き、圧力室３１Ｂの油液をオイルロック室４３に導入し、オイルロック室４３の負圧を解放してオイルロック解除し、フリーピストン３６をスムースに上方へ移動させる。

（ボトムバルブ装置５０）
油圧緩衝器１０は、ダンパチューブ１１とシリンダ１２の間隙をリザーバ室１２Ｃとし、このリザーバ室１２Ｃの内部を油室とガス室に区画している。そして、ボトムバルブ装置５０は、シリンダ１２の内部のピストン側室１２Ｂとリザーバ室１２Ｃとを仕切るボトムピース５１をシリンダ１２の下端部とダンパチューブ１１の底部との間に配置し、ダンパチューブ１１の底部とボトムピース５１の間の空間をボトムピース５１に設けた流路によりリザーバ室１２Ｃに連絡可能にする。

ボトムバルブ装置５０は、ボトムピース５１に設けた圧側流路５１Ａと伸側流路（不図示）をそれぞれ開閉するボトムバルブとしての、ディスクバルブ５２とチェックバルブ５３を備える。

そして、伸長時には、シリンダ１２から退出するピストンロッド１３の退出容積分の油が、チェックバルブ５３を押し開き、リザーバ室１２Ｃからボトムピース５１の伸側流路（不図示）経由でピストン側室１２Ｂに補給される。圧縮時には、シリンダ１２に進入するピストンロッド１３の進入容積分の油が、ピストン側室１２Ｂからボトムピース５１の圧側流路５１Ａを通ってディスクバルブ５２を撓み変形させて開き、リザーバ室１２Ｃへ押出され、圧側減衰力を得る。

尚、油圧緩衝器１０にあっては、シリンダ１２のロッド側室１２Ａに位置するピストンロッド１３まわりで、ピストンケース２２の側（下側）に固定されたリバウンドシート５６の上に、ピストンロッド１３の伸切り時（油圧緩衝器１０の最伸長状態）に圧縮変形せしめられるリバウンドラバー５７を備えている。

しかるに、油圧緩衝器１０は、ピストンバルブ装置２０を前述の如くに備えるから、伸側減衰力と圧側減衰力を以下の如くに制御する。

(1)伸側行程
(1-1)高周波微小ストローク
車両が路面の凹凸に乗る等により、ピストンロッド１３及びピストン２３が伸側方向へ移動する高周波微小ストローク（ピストンロッド１３が微小ストローク、且つピストンロッド１３の移動速度が高周波域）では、加圧されたロッド側室１２Ａの油圧が連絡孔１３Ａ、第１の圧力室３１Ａを介してフリーピストン３６を下方へ押し動かし（図２）、路面起因の高周波振動を吸収できる。

このフリーピストン３６が下方へ押し動かされるストロークの途中から、オイルロック手段４０のオイルロックピース４１がオイルロックカラー４２に入り、オイルロック室４３内の油液をオイルロックする（図３）。これにより、フリーピストン３６は減速し、ロッド側油室１２Ａの油圧が緩やかに上昇して伸側減衰バルブ２７を徐々に開き出し、伸側減衰バルブ２７による減衰力が滑らかに立上る。

(1-2)通常ストローク
ピストンロッド１３のストロークが一定以上になる通常ストロークに達すると、フリーピストン３６のボルト３９の頭が下バネ受３３の下ストッパ３８に当たってゆっくり止まり、ロッド側油室１２Ａの油圧を一層上昇できる。伸側減衰バルブ２７は通常の減衰力を発生するに至る。

上述(1-1)において、下バネ３５のバネ定数が小なるときには、フリーピストン３６がロッド側油室１２Ａの油圧の僅かな上昇により押し動かされ、路面起因の高周波振動の吸収性を向上できる。

上述(1-1)において、連絡孔１３Ａをオリフィス孔とすることにより、フリーピストン３６が下方へ押し動かされる間のロッド側油室１２Ａの油圧を上昇させ、伸側減衰バルブ２７による減衰力を上げることができる。

(2)圧側行程
(2-1)高周波微小ストローク
上述(1)の伸側行程から圧側行程への反転時には、加圧されたピストン側油室１２Ｂの油圧が連絡孔３３Ａ、第２の圧力室３１Ｂを介してフリーピストン３６を上方へ動かし、オイルロック手段４０のオイルロックピース４１がフリーピストン３６から一瞬置き去りにされて逆止溝４４を開き、第２の圧力室３１Ｂの油液をオイルロック室４３に導入し、オイルロック４３の負圧を解放してオイルロック解除し（図４）、フリーピストン３６をスムースに上方へ押し動かし、高周波振動を吸収できる。

ピストン側油室１２Ｂの油圧によりフリーピストン３６を上方へ押し動かしている間、ピストン側油室１２Ｂの油圧上昇が遅れ、ボトムバルブ装置５０のディスクバルブ５２による減衰力は発生しない、又は低い。但し、本実施例では、ピストン側油室１２Ｂの油液を第２の圧力室３１Ｂに導入する連絡孔３３Ａがオリフィス孔であること（フリーピストン３６の上端突部３６Ｂと上バネ受３２との間に伸側オイルロック手段４０と同様の圧側オイルロック手段を設けるものでも可）により、フリーピストン３６が上方へ押し動かされる間のピストン側油室１２Ｂの油圧を緩やかに上昇させ、ボトムバルブ装置５０のディスクバルブ５２を徐々に開き出し、ディスクバルブ５２による減衰力を滑らかに立上げることもできる。

(2-2)通常ストローク
ピストンロッド１３のストロークが一定以上になる通常ストロークに達すると、フリーピストン３６の上端突部３６Ｂがピストンロッド１３の上ストッパ３７に当たって止まり、ピストン側油室１２Ｂの油圧を上昇させる。ボトムバルブ装置５０のディスクバルブ５２は通常の減衰力を発生するに至る。

上述(2-1)において、上バネ３４のバネ定数が大なるときには、フリーピストン３６が上方へ押し動かされる間のピストン側油室１２Ｂの油圧を上昇させ、ボトムバルブ装置５０のディスクバルブ５２による減衰力を上げることができる。

上述(2-1)において、上バネ３４のバネ定数が小なるときには、フリーピストン３６がピストン側油室１２Ｂの油圧の僅かな上昇により押し動かされ、路面起因の高周波振動の吸収性を向上できる。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)ピストンロッド１３の高周波微小ストロークから通常ストロークへのつながり域で、オイルロック手段４０の働きによって減衰バルブ２７が徐々に開き出すようにしたから、減衰バルブ２７による減衰力の立上りが滑らかになり、異音、振動を生ずることがなく、乗心地を向上できる。

(b)オイルロック手段４０が、オイルロック解除時にオイルロック室４３内へ油液を流入するための逆止溝４４をオイルロックピース４１に設けた。これにより、伸側行程と圧側行程の切り替わり時にオイルロック解除し、伸側行程と圧側行程をスムースに反転できる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

図１は油圧緩衝器を示す模式断面図である。 図２は伸側行程の微小ストローク初期段階を示す断面図である。 図３は伸側行程の微小ストローク中間段階を示す断面図である。 図４は伸側行程から圧側行程への反転段階を示す断面図である。

符号の説明

１０ 油圧緩衝器
１２ シリンダ
１２Ａ ロッド側油室
１２Ｂ ピストン側油室
１３ ピストンロッド
２３ ピストン
２７、２８ 減衰バルブ
３１ ピストンケース
３１Ａ 第１の圧力室
３１Ｂ 第２の圧力室
３２ 上バネ受
３３ 下バネ受
３４ 上バネ
３５ 下バネ
３６ フリーピストン
４０ オイルロック手段
４１ オイルロックピース
４２ オイルロックカラー
４３ オイルロック室
４４ 逆止溝

Claims (2)

1. シリンダの油室に油液を収容し、シリンダに挿入されたピストンロッドの挿入端に設けたピストンをシリンダに摺動可能に嵌挿し、シリンダの油室をピストンにより２つの油室に区画し、それら２つの油室の内でピストンの摺動により加圧される一方の油室から他方の油室への油液の流れを減衰バルブにより制御して減衰力を発生させるものであり、
   ピストンロッドのシリンダへの挿入端にピストンケースを固定し、ピストンケースに設けた上下のバネ受により上下のバネのそれぞれを支持し、上下のバネにより挟み込まれるフリーピストンをピストンケースに摺動可能に嵌挿し、ピストンケースの内部を第１と第２の圧力室に区画し、第１の圧力室を一方の油室に連通し、第２の圧力室を他方の油室に連通してなる油圧緩衝器の減衰力調整構造において、
   一方の油室に連通する第１の圧力室の油圧により摺動するフリーピストンのストローク端を規制するオイルロック手段を有してなることを特徴とする油圧緩衝器の減衰力調整構造。
2. 前記オイルロック手段が、ピストンケースとフリーピストンの一方に設けたオイルロックピースと、他方に設けたオイルロックカラーからなり、それらのオイルロックピースとオイルロックカラーの嵌合によりオイルロック室を形成するものであり、オイルロック解除時にオイルロック室内へ油液を流入するための逆止溝をオイルロックピースとオイルロックカラーのいずれかに設けた請求項１に記載の油圧緩衝器の減衰力調整構造。

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