JP2015017697A - 緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】 伸び切り時の衝撃緩和のために緩衝部材を設けても流路面積を犠牲にしない緩衝器の提供。
【解決手段】 伸び切り時に緩衝部材３１と当接する受座２９の流路面２９Ｃに、ピストンロッド６の伸縮時にピストン５を通過する作動流体Ｓの流路となる切欠部２９Ｆを設けた。
切欠部２９Ｆをピストン５の径方向外周側かつ受座２９の軸方向に貫通しないように設けたことにより、受け面２９Ｂにバルブ機構１５の流路が形成されないので、受け面２９Ｂに緩衝部材３２が当接しても流路が変化することはなく、十分な流路面積を確保できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車等に用いられる緩衝器に関する。

緩衝器として、特許文献１にあるように、シリンダ内に挿入されるピストンロッドにピストンと、ピストンバルブを設けた構造が開示されている。

特開平２−２７１１２３号公報

ところで、特許文献１の緩衝器に、伸び切り時の衝撃を緩和する緩衝部材をピストンロッド外周に設けた場合、伸び切り時に緩衝部材が当接するワッシャにピストンロッドの軸方向に延びる通路が設けられているため、緩衝部材の当接時にピストンの移動に伴う作動流体の移動に必要な流路面積が確保できない課題があった。

上記目的を達成するために、本発明は、作動流体が封入され、少なくとも一端が開口するシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に設けられ前記シリンダを２室に画成するピストンと、該ピストンに一端側が連結されると共に他端側が前記シリンダの外部に延出されたピストンロッドと、前記ピストンをピストンロッドに連結する締結部材と、前記ピストンに設けられ前記シリンダ内の２室を連通させる前記作動流体の流路と、前記シリンダ内の２室のうち前記ピストンロッドの延出側の前記ピストンロッドの外周に設けられる緩衝部材と、前記シリンダ内の前記ピストンロッドの延出側に設けられ前記ピストンロッドの延出時に該緩衝部材と当接する規制部材と、前記ピストンの前記ピストンロッドの延出側に配置され、前記締結部材により前記ピストンロッドに前記ピストンと共に連結されるバルブ機構と、を備え、前記流路は、前記ピストンロッドの一行程時に前記作動流体が流通する一側流路と、前記ピストンロッドの他行程時に前記作動流体が流通する他側流路と、からなり、前記一側流路と前記他側流路は前記ピストンの周方向の内側と外側に独立して設けられ、前記バルブ機構は、少なくとも前記ピストンロッドの延出時に前記ピストンと当接し、前記外側の流路を閉じるとともに内側の流路に前記作動流体の前記ピストンへの流通を許す連通路を有する弁体と、該弁体と前記緩衝部材の間に設けられ、前記緩衝部材の移動を規制する受座と、該受座の前記弁体側の面に設けられ、前記受座の外周囲まで延びる切欠部と、からなることを特徴とする。

本発明によれば、伸び切り時の衝撃を緩和する緩衝部材をピストンロッドの外周に設けた場合であっても、作動流体の移動に必要な流路面積を確保できる。

本発明の第１実施形態に係る緩衝器の要部の断面図である。 本発明の第１実施形態に係る図１の要部の拡大図である。 本発明の第１実施形態に係る受座のピストン側からの正面図及び断面図である。 本発明の第２実施形態に係る受座のピストン側からの正面図及び断面図である。

以下、本発明の第１実施形態を、図１乃至図３に示し説明する。
図１に示す緩衝器１は、車両の車体（図示なし）と車軸（図示なし）との間に装着される。
緩衝器１は、円筒状のシリンダ２と、その外周にシリンダ２と同心状に設けられた外筒３と、からなる複筒構造である。シリンダ２内には、油液からなる作動流体Ｓが封入されて満たされており、シリンダ２と外筒３との間に形成されたリザーバ４内には作動流体Ｓ及び窒素や空気等のガスが封入されている。
シリンダ２内には、円環状のピストン５が摺動可能に嵌装されており、このピストン５によってシリンダ２内はシリンダ上室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、一端側（図中下側端部）の径が小さい小径部６Ａ、他端側（図中上側端部）の径が小径部６Ａよりも大きい大径部６Ｂとなっている棒状のピストンロッド６の小径部６Ａが貫通され、締結部材であるロッドナット７により締結されている。
ピストンロッド６の他端側は、シリンダ上室２Ａを通り、シリンダ２及び外筒３のシリンダ上室２Ａ側開口端部に設けられた規制部材であるロッドガイド８と、オイルシール９に挿通されて、シリンダ２及び外筒３の外部へ延出されている。

オイルシール９は、円環状の芯金９Ａの内周及び外周にゴムなどの弾性部材からなるシールが焼き付けられており、外周側は外筒３のシリンダ上室２Ａ側開口端部を閉塞し、内周側はピストンロッド６と液密的で摺動可能に嵌合している。
シリンダ２のシリンダ下室２Ｂ側開口端部には、シリンダ下室２Ｂとリザーバ４とを画成するベースバルブ本体（図示なし）が設けられ、シリンダ２を閉塞している。
ベースバルブ本体には、ピストンロッド６の伸び行程時にリザーバ４からシリンダ下室２Ｂへの一方だけの流通を許す伸び側ベースチェック弁（図示なし）とシリンダ下室２Ｂからリザーバ４への一方だけの流通を許し、ピストンロッド６の縮み行程時に減衰力を発生する縮み側ベースバルブ（図示なし）が設けられている。
なお、本発明の各実施形態に用いる作動流体Ｓは液体である油であるが、流体であればよく、同じく液体である水や気体である空気を使用してもよい。

図２に示すように、ピストン５は、ピストン本体１０とピストン本体１０のシリンダ下室２Ｂ側に取付けられているピストンリテーナ１１とから構成されており、ピストン５には、シリンダ２の上下室内を連通させる本発明の内側流路としての伸び側流路１２と、本発明の外側流路としての縮み側流路１３が交わることなく設けられている。
伸び側流路１２のシリンダ下室２Ｂ側端部（図中下側端部）には、伸び行程時に減衰力を発生する伸び側減衰力発生機構１４が設けられ、縮み側流路１３のシリンダ上室２Ａ側端部（図中上側端部）にはバルブ機構１５が設けられている。

ピストン本体１０のシリンダ下室２Ｂ側は、内周部が窪んで、外周部が筒部１０Ａとなっており、筒部１０Ａ内には、ピストンリテーナ１１が収納されている。
ピストン本体１０のシリンダ上室２Ａ側には、ピストン本体１０の周方向に沿って同心状に２つの環状溝が隣接して切られており、径方向内側から順に、伸び側環状溝１６、縮み側環状溝１７が設けられている。
各環状溝には、バルブ機構１５を構成する逆止弁１８が着座する内側シート１０Ｂ、中間シート１０Ｃ、外側シート１０Ｄによって形成されている。
伸び側環状溝１６には、伸び側流路１２を構成する伸び側連通路１９の一端が開口し、また、縮み側環状溝１７には、縮み側流路１３を構成する縮み側連通路２０の一端が開口している。

ピストンリテーナ１１は、略円環状でシリンダ上室２側がピストン本体１０に当接しており、他側には周方向に沿って環状の圧力室２１が設けられている。圧力室２１の外周囲は、伸び側減衰力発生機構１４の伸び側バルブ２２が着座する外周シート部１１Ａとなっている。
ピストンリテーナ１１の外周囲は筒部１０Ａと径方向において離間して、実質的に流路抵抗のない（減衰力に影響しない）離間通路２３を形成しており、縮み側連通路２０と接続している。
ピストンリテーナ１１には、圧力室２１と伸び側連通路１９を接続するリテーナ流路２４が設けられている。

伸び側減衰力発生機構１４は、外周シート部１１Ａに着座し、シリンダ下室２Ｂへの流通を常に許すオリフィス通路２５が設けられた円環形状のディスクからなる伸び側バルブ２２と、伸び側バルブ２２に当接して設けられる開弁圧力を調整する複数枚に積層されたディスクバルブ２６からなる。
オリフィス通路２５は、伸び側バルブ２２の外周に周方向複数に設けられる切欠からなり、圧力室２１とシリンダ下室２Ｂを常時連通させている。

バルブ機構１５は、本発明の弁体である逆止弁１８と、スペーサ２７と、ディスクスプリング２８と、受座２９から構成される。
逆止弁１８は、内周部にピストンロッド６が挿通され内側シート１０Ａにクランプ固定されたディスク形状であり、その外周側は中間シート１０Ｃ、外側シート１０Ｄに着座して設けられている。

逆止弁１８には、複数の円弧状に延びる長穴の連通路３０が設けられており、連通路３０は伸び側環状溝１６とシリンダ上室２Ａを連通している。このように構成されることで、縮み行程時は、逆止弁１８が開弁して、縮み側連通路２０を介してシリンダ下室２Ｂからシリンダ上室２Ａへの作動流体Ｓの移動を許容し、伸び行程時は、逆止弁１８が閉弁して、縮み側連通路２０の流れを規制し、連通路３０、伸び側連通路１９を介した流れを許容する。

スペーサ２７は円環形状であり、逆止弁１８とディスクスプリング２８との間に、逆止弁１８と同様に設けられている。受座２９と逆止弁１８はスペーサ２７によって離間しており、スペーサ通路２７Ａを形成している。

ディスクスプリング２８は、円盤形状の円盤部２８Ａとその外周側から放射状かつ先端側が逆止弁１８に向かって伸びている複数の放射部２８Ｂからなり、円盤部２８Ａが受座２９とスペーサ２７によって固定されている。
放射部２８Ｂは逆止弁１８と当接しており、逆止弁１８をピストン５に向かって付勢する弾性力を有している。また、各々の放射部２８Ｂ間には隙間が設けて形成されている。

図２及び図３に示すように、受座２９は、円盤形状で、その中央にピストンロッド６が挿通する挿通穴２９Ａが形成されている。また、受座２９とシリンダ２の間には径方向隙間が設けられ、実質的に抵抗無く作動流体Ｓが流通する離間部３１が形成されている。
受座２９のシリンダ上室２Ａ側である受け面２９Ｂは、平面であり、ピストンロッド６の伸び切り時にロッドガイド８と当接する緩衝部材３２と当接している。
受座２９のピストン５側の流路面２９Ｃには、突出部２９Ｄと、凹み部２９Ｅ、切欠部２９Ｆが形成されている。

突出部２９Ｄは、受座２９の外周囲がピストン５に向かって突出することで形成され、突出部２９Ｄの内径は逆止弁１８の外径より小さく、縮み行程時に逆止弁１８が開弁したときに当接し、その開弁量を規制する。
凹み部２９Ｅは、突出部２９Ａの径方向内側にあり、その径方向の大きさは、ディスクスプリング２８の外形寸法よりも大きく、その深さは、ディスクスプリング２８の厚さより若干大きい寸法となっており、逆止弁１８の開弁時においてディスクスプリング２８が完全に伸されることなく、収まる大きさとなっている。

受座２９の流路面２９Ｃの外周側には、外周まで延びる切欠部２９Ｆが放射状に複数形成されている。
切欠部２９Ｆは軸方向に貫通しないように、流路面２９Ｃ側のみに形成されており、径方向の最内方向位置は、中間シート１０Ｃに掛からない位置まで延びている。

受座２９とロッドガイド８間のピストンロッド６の外周には、エラストマーやゴムのような弾性部材からなる環状の緩衝部材３２がピストンロッド６に締代を持って挿通され、受座２９と接するように設けられている。

以上のように構成した第１実施形態の作用について次に説明する。
緩衝器１は、車両の車体と車輪の間に設けられ、車体の振動に対しピストンロッド６が伸縮することでピストン５がシリンダ２内を移動し減衰力を発生させる。
ピストンロッド６の伸び行程において、ピストン５の動作速度が遅いときには、シリンダ上室２Ａ内の作動流体Ｓが離間部３１からスペーサ通路２７Ａと切欠部２９Ｆへ流れ、切欠部２９Ｆから凹み部２９Ｅへ流れる。スペーサ通路２７Ａと凹み部２９Ｅに流れ込んだ作動流体Ｓは、連通路３０、伸び側流路１２、圧力室２１からオリフィス通路２５へと通過する。オリフィス通路２５を通過する際に作動流体Ｓの移動量が絞られることで、減衰力を発生させる。
さらにピストン５の動作速度が速くなると、圧力室２１内の圧力が高まり、伸び側バルブ２２の外周側がシリンダ下室２Ｂ側に撓んで開弁し、圧力を開放する。
ピストンロッド６がシリンダ２内から延出した容積分の作動流体Ｓは、ベースバルブ本体に設けられているリザーバ４からシリンダ下室２Ｂへの一方だけの流通を許す伸び側ベースチェック弁（図示なし）が開くことで、リザーバ４からシリンダ２内に補充される。

縮み行程において、車両の走行時などピストン５が動作した場合、逆止弁１８の外周が撓んで、中間シート１０Ｃ及び外側シートＤから離間し受座２９側に開弁し、ほとんど抵抗無く、シリンダ下室２Ｂの作動流体Ｓはシリンダ上室２Ａに流れ、シリンダ下室２Ｂとシリンダ上室２Ａは、同圧となる。また、ベースバルブ本体に設けられているシリンダ下室２Ｂからリザーバ４への一方だけの流通を許す縮み側ベースバルブ（図示なし）が開弁し、シリンダ２内からリザーバ４に吐出し、この流れに対し抵抗力を与えることで、減衰力を発生させる。

次に逆止弁１８開弁時の逆止弁１８周りの作動流体Ｓの流れについて詳細に説明する。
逆止弁１８の開弁時は、シリンダ下室２Ｂにある作動流体Ｓが縮み側流路１３を通過し、主に縮み側流路１３の端部にある縮み側環状溝１７から離間部３１を通ることでシリンダ上室２Ａに移動する。
このとき、逆止弁１８が中間シート１０Ｃから離間しているので、作動流体Ｓは、縮み側環状溝１７から、連通路３０を通り、スペーサ通路２７Ａ、切欠部２９Ｆ、離間部３１へ流れシリンダ上室２Ａ側に至る。
このとき、もしも、切欠部２９Ｆがないとすると、逆止弁１８が受座２９と接して、連通路３０を介した流れは生じない。しかし、本実施の形態では、切欠部２９Ｆを設けたため、この連通路３０を介した流れが可能で、十分な流路面積が確保できる。

ピストンロッド６の伸び切り時は、ロッドガイド８に緩衝部材３２が当接することで、ピストンロッド６の延出量を規制し、また、その際の衝撃も和らげることが出来る。

上記第１実施形態において、受座２９が逆止弁１８の外周側と当接することによる、その開弁量を規制し、際限なく開弁することによる逆止弁１８の曲がりなどの破損を防止することが出来る。

上記第１実施形態において、流路面２９Ｃに突出部２９Ｄの高さを調整することで、逆止弁１８の最大開弁量を設定することが可能となる。そして、この突出部２９Ｄの高さを高くすると、逆止弁１８と突出部２９Ｄの離間距離が小さくなり、伸び行程における伸び側流路１２への作動流体Ｓの流入量が制限されてしまう。これに対し、上記第１実施形態においては、切欠部２９Ｆ及び凹み部２９Ｅを設けることで十分な流路面積を確保することが出来る。さらに、切欠部２９Ｆが連通路３０の近傍まで延びているので、より流路抵抗を無くすことができる。
なお、上記第１実施形態において、凹み部２９Ｅはディスクスプリング２８の外形より大きいとしたが、伸されない程度であれば良い。

上記第１実施形態において、切欠部２９Ｆは径方向の最内方向位置は、中間シート１０Ｃに掛からない位置までしか延びていないので、連通路３０と切欠部２９Ｆは、径方向に重ならないので、作動流体Ｓの流路が絞られている。この重ならない長さが僅かであるので、その絞りによる流路の制限は無視できる。しかし、連通路３０と切欠部２９Ｆを径方向に重なるようにしてもよい。この場合、伸び行程時に伸び側流路１２に流入する作動流体Ｓの流路を大きく確保することが出来るが、伸び切り時に受ける荷重に対して強度が不足しないように設ける必要がある。

また、逆止弁１８をディスクスプリング２８によりピストン５に押し付けることで、振動発生時など、逆止弁１８が僅かに中間シート１０Ｄと離間して、音を発生させることを防ぐことが出来る。
なお、ディスクスプリング２８を廃止してもよく、廃止する場合、部品点数を減らすことが出来るが、音の問題などが発生する場合がある。

次に、第２実施形態について、主に図４を参照して説明する。図４は第２実施形態の受座１２９を示している。なお、上記の第１実施形態と、同様の部分には同じ符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。

第２実施形態は、第１実施形態の受座２９の形状を変更し、第１実施形態のディスクスプリング２８を廃止し、更にスペーサ２７を受座２９と一体で成型出来るようにした実施例である。
図４に示すように、第２実施形態では、受座１２９の挿通穴１２９Ａの内周縁を逆止弁１８に向かって伸ばした環状突部である伸張部１２９Ｇが設けられている。言い換えると、スペーサ２７を受座２９に一体化したものである。

次に第２実施形態の作用について説明する。伸張部１２９Ｇが逆止弁１８と受座１２９を離間させ、伸縮行程時の作動流体Ｓの流通を妨げないので、第１実施形態と同様の効果が発揮できる。

上記第２実施形態においては、第１実施形態のスペーサ２７と受座２９を一体に成型することが可能になり、また、ディスクスプリング２８を廃止しているので、第１実施形態よりも部品点数を削減出来る。さらに、ディスクスプリング２８を伸してしまうことがないため、突出部２９Ｄと凹み部２９Ｅを設けなくともよい。この場合、スペーサ通路２７Ａと切欠部２９Ｆを大きくするなど、流量を確保する必要と逆止弁１８が変形しない距離に受座１２９を設ける必要がある。しかし、加工工数や組立工数を減らすことが出来るので、作業性を向上させることが出来る。

なお、上記各実施形態において、伸び側流路を内側、縮み側流路を外側にした例を示したが、これに限らず、伸び側流路を外側、縮み側流路を内側にしてもよい。この場合、逆止弁１８が伸び側流路を開閉可能な小径のディスクとなり、縮み側流路は、常時解放された状態となる。

上記各実施形態において、受座２９の流路面２９Ｃに、切欠部２９Ｆをピストン５の径方向外周側かつ受座２９の軸方向に貫通しないように設けており、受け面２９Ｂにバルブ機構１５の流路が形成されないので、受け面２９Ｂに緩衝部材３２が当接しても流路が変化することはなく、十分な流路面積を確保できる。

上記各実施形態において、受座２９及び１２９のピストン５への流路を、軸方向に貫通させるのではなく、一側面に貫通しないように設けたことで、流路を軸方向に貫通するように設けた場合と比較して、緩衝部材３２から受座２９に伝わる伸び切り時の荷重に耐える剛性を得ることが出来る。
また、受座２９とバルブ機構１５への流路を一体で形成したことで、材料や加工費を低減することが出来、更に部品点数が少なくなるため、作業性が向上する。

上記各実施形態において、緩衝部材３２は常時受け面２９Ｂに当接し固定されているが、遊嵌させてもよく、ロッドガイド８側に固定してもよい。しかし、遊嵌している場合、受座２９と当接する度に音が発生する可能性があるので、受け面２９Ｂもしくはロッドガイド８に当接し固定しているほうが好ましい。
なお、緩衝部材３２は荷重を緩和し、受け止めることが出来れば材質は何でもよく、硬い弾性部材やシリコンなどでもよい。

上記各実施形態において、受座２９は金属であるが、伸び切り時に衝撃が加えられても破損しない程度に充分な剛性強度があればよく、硬い樹脂などでもよい。
また、受座２９を焼結などで成型した部品として製作することも可能であり、切削加工と比較して部品成型時に不要となる材料が発生しないため、材料を削減することが出来る。

上記各実施形態において、連通路３０を複数も受けたが、一箇所でもよく、必要な流量に応じて設けられていればよい。

なお、上記各実施形態において、受座２９の受け面２９Ｂは平面でなくてもよく、例えば緩衝部材３２がピストンロッド６の径方向に移動しないように溝や窪みを設けてもよい。または、中央部に対し、その外周側をシリンダ上室２Ａ側に僅かに突出させ緩く傾斜をつけてもよく、この場合、緩衝部材が中央部に寄せられるので弛緩による劣化を防ぐことが出来る。

なお、上記各実施形態において、規制部材の一例としてロッドガイド８を上げたが、緩衝器１の閉塞部材でもあるロッドガイド８とは別体で設けてもよい。しかし、部品点数が多くなるため、閉塞部材と規制部材は一体として設けるほうが好ましい。

なお、上記各実施形態において、一例として複筒式緩衝器を上げたが、伸び切り緩衝機構とピストン等減衰力発生機構が隣接する緩衝器であればなんでも良い。

１ 緩衝器、２ シリンダ、３ 外筒、４ リザーバ、５ ピストン、６ ピストンロッド、７ ロッドナット、８ ロッドガイド、９ オイルシール、１０ ピストン本体、１１ ピストンリテーナ、１２ 伸び側流路、１３ 縮み側流路、１４ 伸び側減衰力発生機構、１５ バルブ機構、１６ 伸び側環状溝、１７ 縮み側環状溝、１８ 逆止弁、１９ ピストン伸び側連通路、２０ ピストン縮み側連通路、２１ 圧力室、２２ 伸び側バルブ、２３ 離間通路、２４ リテーナ流路、２５ オリフィス通路、２６ ディスクバルブ、２７ スペーサ、２８ ディスクスプリング、２９ 受座、３０ 連通路、３１ 離間部、３２ 緩衝部材、Ｓ 作動流体

Claims (4)

1. 作動流体が封入され、少なくとも一端が開口するシリンダと、
   該シリンダ内に摺動可能に設けられ前記シリンダを２室に画成するピストンと、
   該ピストンに一端側が連結されると共に他端側が前記シリンダの外部に延出されたピストンロッドと、
   前記ピストンをピストンロッドに連結する締結部材と、
   前記ピストンに設けられ前記シリンダ内の２室を連通させる前記作動流体の流路と、
   前記シリンダ内の２室のうち前記ピストンロッドの延出側の前記ピストンロッドの外周に設けられる緩衝部材と、
   前記シリンダ内の前記ピストンロッドの延出側に設けられ前記ピストンロッドの延出時に該緩衝部材と当接する規制部材と、
   前記ピストンの前記ピストンロッドの延出側に配置され、前記締結部材により前記ピストンロッドに前記ピストンと共に連結されるバルブ機構と、を備え、
   前記流路は、
   前記ピストンロッドの一行程時に前記作動流体が流通する一側流路と、
   前記ピストンロッドの他行程時に前記作動流体が流通する他側流路と、
   からなり、
   前記一側流路と前記他側流路は前記ピストンの周方向の内側と外側に独立して設けられ、
   前記バルブ機構は、
   少なくとも前記ピストンロッドの延出時に前記ピストンと当接し、前記外側の流路を閉じるとともに内側の流路に前記作動流体の前記ピストンへの流通を許す連通路を有する弁体と、
   該弁体と前記緩衝部材の間に設けられ、前記緩衝部材の移動を規制する受座と、
   該受座の前記弁体側の面に設けられ、前記受座の外周囲まで延びる切欠部と、
   からなることを特徴とする緩衝器。
2. 前記受座の前記ピストン側の面の外周側には、前記ピストンに向かって伸び、前記弁体の開弁時に当接可能な突出部を設けたことを特徴とする請求項１に記載する緩衝器。
3. 前記受座の前記ピストン側の面の内周側には、前記弁体の内周を挟持する環状突部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載する緩衝器。
4. 前記受座の前記緩衝部材側の面は平面または該受座の中央部に向かって前記緩衝部材から離間する傾斜面となっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載する緩衝器。

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