JP2010216601A - ショックアブソーバのオリフィス機構 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃を、その作用の瞬間から好適に吸収して緩和するとともに、圧縮動作と伸長動作のいずれにおいても近似的な減衰特性を発揮するショックアブソーバのオリフィス機構を、簡素な構造によって提供する。
【解決手段】シリンダ２内に挿入されるピストン４には、該ピストン４によって画成された２室間のオイルを連通させる液路５が形成される。その液路５は、両端近傍部分が筒孔状の等径部５１、５２となされ、該等径部５１、５２の間に、両端から中央部に向かってテーパ状に拡径するボール弁室５３が設けられて、該ボール弁室５３内には等径部５１、５２よりも大径の鋼球５５が移動自在に収装され、この鋼球５５の移動により液路が開閉する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば車両の車軸上に車体を支持するサスペンション等に設けられて、路面からの衝撃を緩和するとともに振動を減衰させるオイル式のショックアブソーバに関し、特に、衝撃の緩和作用を好適化することに配慮したショックアブソーバのオリフィス機構に関する。

従来一般のオイル式ショックアブソーバは、オイルを満たしたシリンダ内に、先端にピストン（ピストンバルブ或いはピストンヘッドとも称される。）を取り付けたロッドを挿入してストロークさせる、という基本構造を有するものである。いわゆる単筒式のショックアブソーバにおいては、ピストンに、オリフィスやポートと称される、オイルが流通可能な狭い液路を形成しておき、ピストンのストローク時に、該液路を通過するオイルの粘性抵抗を利用して減衰力を作用させる。また、いわゆる複筒式のショックアブソーバにおいては、シリンダを内筒と外筒とからなる二重構造とし、内筒に複数個のオリフィスを形成しておいて、ピストンのストローク時に該オリフィスを通じて内筒と外筒との間を移動するオイルの粘性抵抗を利用して減衰力を作用させる。

いずれにしても、オイルを通過させる液路の断面形状や配置等を変化させると減衰特性も様々に変化し、それがショックアブソーバの性能を特徴づけて、車両の挙動や乗り心地を大きく左右する。特に自動車用のショックアブソーバにあっては、中高速域での短周期振動と微低速域での長周期振動の双方に対して、バランスの良い減衰性能が求められる。しかも、その減衰特性は、部分的に突出することなく、連続的に変化しなければならない。しかしながら、減衰特性をそのように好適化するのは非常に困難な課題である。

基本的には、減衰力が大きめのショックアブソーバは微低速域でも比較的硬めであり、逆に、減衰力が小さめのショックアブソーバは中高速域でも比較的柔らかい。そのため、操縦安定性を重視して減衰力の大きい（硬い）ショックアブソーバを採用すると、例えば悪路走行時や段差に乗り上げたときに、路面から突き上げる衝撃がダイレクトに伝わって車体が大きく揺れ、乗り心地がゴツゴツしたものになるとともに、車体や部品が損傷するおそれも増す。

かかる観点から、ショックアブソーバの減衰特性をきめ細かく調整する技術が種々、提案されている。例えば、特許文献１、２には、ピストンに設けるオイルの液路に鋼球を利用した弁装置（ボール弁）を組み込んで減衰力を調整する技術思想が開示されている。

特許文献１に開示された技術は、オイルが充填されたシリンダ内を２室に画成する摺動自在なピストンに、オリフィスが形成された弁座と、該弁座に当接してオイルの流れを一方向に規制するボール弁と、連通孔を有して前記ボール弁の移動量を規制するストッパ部材とを具備する前記２室間の連通手段を設けるというものである。

また、特許文献２に開示された技術は、ピストンに相当するバルブシート部材に上下２室間の連通を許容する外側ポートを設け、該外側ポートの下流側端を、鋼球と、該鋼球を背後側から付勢するばねとからなるボール弁状の減衰バルブ構造を介して開閉可能に閉塞するというものである。鋼球は、バルブシート部材に設けたガイド部材における横断面Ｃ字状の内側空間に収装されて、離着座時の横方向への抜け出しが阻止されるように構成されている。

実開平６−８４０４０号公報 特開２００２−１６１９３６号公報

ボール弁を利用した前記２例のショックアブソーバはいずれも、ショックアブソーバを圧縮する方向の衝撃に対しては、ボール弁が液路を開き、ピストンの移動抵抗を小さくして、衝撃を柔らかく吸収する。一方、ショックアブソーバが伸長する際には、ボール弁が液路を閉じるので、ピストンの移動抵抗は大きくなる。つまり、圧縮動作に対しては減衰力が小さく、その減衰特性はピストンのストローク長に依存した直線的なものとなるのに対し、伸長動作に対しては、その動作の初期段階から短時間で大きい減衰力が発揮される。

このように、ボール弁を利用して減衰特性を調整する前記従来の機構は、圧縮時と伸長時の減衰特性が大きく相違するので、用途によっては好ましくないことがある。そこで、本発明は、微低速域及び中高速域のいずれにおいても、車両走行時の強い衝撃を、その衝撃が作用した瞬間から好適に吸収して緩和するとともに、圧縮動作と伸長動作のいずれにおいても近似的な減衰特性を発揮するようなショックアブソーバのオリフィス機構を、できるだけ簡素な構造によって提供することを解決課題とする。

上記した目的を達成するため、本発明のショックアブソーバのオリフィス機構は、オイルが充填されたシリンダ内に、該シリンダ内を２室に画成するピストンが摺動自在に挿入され、該ピストンには前記２室間のオイルを連通させる液路が形成されるショックアブソーバのオリフィス機構において、前記２室にそれぞれ開口する前記液路の両端近傍部分が筒孔状の等径部となされ、該等径部の間に、両端から中央部に向かってテーパ状に拡径するボール弁室が設けられて、該ボール弁室内には前記等径部よりも大径の鋼球が、該ボール弁室内で移動自在に収装されたことを特徴とする。

本発明のショックアブソーバのオリフィス機構は、ピストンに設けられる液路の両端近傍部分が筒孔状の等径部となされ、その等径部の間にボール弁室が設けられて、そのボール弁室内に鋼球が収装されるので、この鋼球がボール弁として好適に作用し、衝撃の初期のショックを好適に緩和する。ボール弁室は、両端から中央部に向かってテーパ状に拡径するように形成され、鋼球はボール弁の一端側から他端側へと等しい条件で可逆的に移動するので、圧縮動作と伸長動作のいずれにおいても、近似的な減衰特性を得ることができる。

加えて、かかるオリフィス機構は、ピストンに設けたボール弁室内に鋼球を収装するだけの簡素な構造によるものであり、バネその他の細かい部品等の組み付けをほとんど必要としないので、経済的に提供することができる。

本発明のショックアブソーバのオリフィス機構の構成及び作用を模式的に示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、図を参照しつつ説明する。

図１は、ショックアブソーバ１の構成及び作用を模式的に示す。オイル（網点箇所）が充填されたシリンダ２内には、ピストンロッド３に連結されたピストン４が摺動自在に挿入され、これによってシリンダ２内が、ピストン４側のＡ室及びピストンロッド３側のＢ室の２室に画成される。ピストン４には、Ａ室及びＢ室のオイルを連通させる複数箇所（図示の例では４箇所）の液路５が、シリンダ２の軸方向と平行にピストン４を貫通して形成される。

液路５のうち、シリンダ２内のＡ室又はＢ室にそれぞれ開口する両端近傍部分は直円筒孔状の等径部５１、５２となされ、それら両等径部５１、５２の間に、本発明の要部をなすボール弁室５３が設けられる。ボール弁室５３は、その両端が各等径部５１、５２にそれぞれ同径で連続し、両端から中央部に向かってテーパ状（円錐状）に拡径して、中央部が最大径となるような、略菱形の断面形状を有している。そして、このボール弁室５３内に、等径部５１、５２よりも大径の鋼球５５が、ボール弁室５３内で自由に移動しうるように収装される。

（ａ）図に示すように、鋼球５５がボール弁室５３内の下方位置にあって、Ａ室側の等径部５１との連通口を塞いだ状態を初期状態とする。この状態でショックアブソーバ１に圧縮方向の衝撃が作用すると、ピストン４は図示下向きに移動しようとして、オイルがＡ室からＢ室へと流れる。このオイルの液圧によって、鋼球５５がＡ室側の等径部５１との連通口から離れ、（ｂ）図に示すように液路５が開く。すると、ピストン４の移動抵抗が小さくなり、ピストン４が下向きに移動しながら衝撃を吸収する。このときのオイルの流れに伴って鋼球５５が上方へと移動するが、その移動中はオイルの液路５が確保されるので、衝撃に対する初期減衰力が低いレベルに保持される。

なお、鋼球５５の移動量はボール弁室５３の軸方向の長さによって規定されるため、例えばボール弁室５３の軸長を伸ばすと、低いレベルの初期減衰力の作用時間を延ばすことができる。また、ピストン４に設ける液路５の個数を増やせば、初期減衰力をさらに低下させることができる。

上方に移動する鋼球５５がＢ室側の等径部５２との連通口に接近するに従って液路５が狭くなり、ピストン４の移動抵抗が大きくなって、減衰力が次第に増大する。そして、（ｃ）図に示すように、鋼球５５がＢ室側の等径部５２との連通口を塞ぐと、減衰力が最大になる。なお、（ｃ）図の状態でも、若干のオイル連通を許容する場合は、鋼球５５と連通口との当接面に、例えば細溝状のオイル流路を形成することもできる。

ショックアブソーバ１に伸長方向の力が作用する場合は、上記とは反対にピストン４が図示上向きに移動しようとする。この場合、鋼球５５は、（ｃ）図に示すようにＢ室側の等径部５２との連通口を塞いだ初期状態から、オイルの流れによって（ｂ）図に示すように下方に移動し、（ａ）図に示すようにＡ室側の等径部５１との連通口に達する。この場合も、初期段階では液路５が開いて減衰力が小さくなり、後期段階で液路５が閉じて減衰力が増大する。

なお、ボール弁室５３の断面形状を図示のように上下対称とした場合は、鋼球５５はボール弁室５３内の一端側から他端側へと等しい条件で可逆的に移動するから、圧縮動作と伸長動作における減衰特性は概ね近似する。ただし、用途や期待性能によっては、上下のテーパ形状を多少相違させて、圧縮動作と伸長動作における減衰特性に変化を与えることも可能である。

こうして、衝撃の初期段階ではボール弁室５３内の液路５を開いて減衰力を低下させ、
ピストン４の移動を容易にして衝撃を柔らかく吸収し、後期段階ではボール弁室５３内の液路５を閉じて減衰力を増大させることにより、緩衝性能と制振性能とをバランスよく得ることができる。さらに、その緩衝性能及び制振性能は、圧縮動作と伸長動作の双方において近似的に発揮される。これにより、微低速域及び中高速域のいずれにおいても、操縦安定性を損なわずに緩衝・制振性能を好適化することができる。

１ ショックアブソーバ
２ シリンダ
３ ピストンロッド３
４ ピストン４
５ 液路５
５１、５２ 等径部
５３ ボール弁室
５５ 鋼球

Claims (1)

1. オイルが充填されたシリンダ内に、該シリンダ内を２室に画成するピストンが摺動自在に挿入され、該ピストンには前記２室間のオイルを連通させる液路が形成されるショックアブソーバのオリフィス機構において、
   前記２室にそれぞれ開口する前記液路の両端近傍部分が筒孔状の等径部となされ、該等径部の間に、両端から中央部に向かってテーパ状に拡径するボール弁室が設けられて、該ボール弁室内には前記等径部よりも大径の鋼球が、該ボール弁室内で移動自在に収装されたことを特徴とするショックアブソーバのオリフィス機構。

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