JP4356016B2 - 油圧緩衝器 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両のサスペンション装置に装着される油圧緩衝器に関し、特に、減衰力を発生させるメインバルブの開弁圧力を制御するパイロット室を有する油圧緩衝器に関するものである。

一般的に、自動車等の車両の懸架装置に装着される筒型の油圧緩衝器は、油液が封入されたシリンダ内にピストンロッドが連結されたピストンを摺動可能に嵌装され、ピストン部に油液油路、オリフィス及びディスクバルブ等からなる減衰力発生機構が設けられた構造となっている。これにより、ピストンロッドのストロークに伴うシリンダ内のピストンの摺動によって油液油路に生じる油液の流れをオリフィス及びディスクバルブによって制御して減衰力を発生させる。そして、ピストン速度の低速域においては、オリフィスによってオリフィス特性の減衰力を発生させ、ピストン速度の高速域においては、ディスクバルブが撓んで開弁することにより、バルブ特性の減衰力を発生させるようにしている。

ところが、上記従来の油圧緩衝器では、ピストン速度の低速域の減衰力は、オリフィスの流路面積に依存し、高速域の減衰力は、予め設定されたディスクバルブの開弁圧力に依存することになるため、減衰力特性の設定の自由度が低く、ピストン速度の低速域において小さい減衰力を得ようとすると、高速域の減衰力が不足し、高速域において、大きい減衰力を得ようとすると、低速域の減衰力が過大となってしまうという問題がある。

そこで、例えば特許文献１に示されるように、ディスクバルブの背面側にパイロット室を設け、油液の一部をパイロット室に導入し、パイロット室の圧力をディスクバルブに対して閉弁方向に作用させて、ディスクバルブの開弁圧力を制御することにより、減衰力特性の設定の自由度を高めるようにした油圧緩衝器が提案されている。
特開２００３−２７８８１９号公報

特許文献１に記載の油圧緩衝器では、ディスクバルブの背面側に、パイロット室側に固定した弾性シール部材を直接当接させることによってパイロット室をシールしている。このほか、ディスクバルブ側に固着したシール部材をパイロット室側に液密的に摺動嵌合することによってパイロット室をシールすることも考えられるが、このようにした場合、シール部材の摺動抵抗が大きく、かつ、不安定になりやすいため、ディスクバルブの開閉圧力及びリフト量が不安定となって安定した減衰力を得ることが困難である。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、パイロット室のシール性を確保すると共に、安定した減衰力を得ることができる油圧緩衝器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、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装されたピストンと、一端が前記ピストンに連結され他端が前記シリンダの外部へ延出されたピストンロッドと、前記ピストンの摺動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メインバルブと、該メインバルブの閉弁方向に圧力を作用させるパイロット室とを備え、前記油液の流れの一部を前記パイロット室に導入して前記パイロット室の圧力によって前記メインバルブの開弁を制御する油圧緩衝器において、
前記メインバルブの背面側外周部に環状のシール部材を固着して設け、該シール部材を円筒状のパイロットケースに摺動可能かつ液密的に嵌合して前記パイロット室を形成し、前記メインバルブは、内周側がクランプされ外周側が開くバルブとし、前記シール部材の外周部は、前記メインバルブ側から前記パイロットケース側に向けて大径となるテーパ状のリップ部を形成することを特徴とする。

本発明に係る油圧緩衝器によれば、ピストンロッドのストロークによる油液の流れをメインバルブによって制御して減衰力を発生させ、パイロット室の圧力によってメインバルブの開弁を制御することにより、減衰力特性の設定の自由度を高めることができる。メインバルブの背面側外周部に固着したテーパ状のリップ部を有するシール部材によってパイロット室のシール性を確保すると共に、シール部材の摺動抵抗を低減して、安定した減衰力を得ることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図３に示すように、本実施形態に係る油圧緩衝器１は、油液が封入されるシリンダ２の外周部に外筒３を設けた二重筒構造となっており、シリンダ２と外筒３との間に環状油路４が形成されている。シリンダ２の下端部には、ガス室ユニット５が接続されており、ガス室６内に封入された高圧ガスによって、フリーピストン７を介して、シリンダ２内の油液が常時加圧されている。シリンダ２、外筒３及びガス室ユニット５を備えた油圧緩衝器本体の側部には減衰力発生機構８が取付けられている。

シリンダ２内には、ピストン９が摺動可能に嵌装され、このピストン９によってシリンダ２内がシリンダ上室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９には、ピストンロッド１０の一端部がナット１１によって連結されており、ピストンロッド１０の他端側は、シリンダ２及び外筒３の上端部に装着されたロッドガイド１２及びオイルシール１３に挿通されてシリンダ２の外部へ延出されている。

ピストン９には、シリンダ上下室２Ａ、２Ｂ間を連通させる伸び側油路１４及び縮み側油路１５が設けられている。伸び側油路１４には、シリンダ上室２Ａの圧力が所定圧力に達したとき、開弁してその圧力をシリンダ下室２Ｂへリリーフする常閉のリリーフ弁１６（ディスクバルブ）が設けられ、また、縮み側油路１５には、シリンダ下室２Ａの圧力が所定圧力に達したとき、開弁してその圧力をシリンダ上室２Ａへリリーフする常閉のリリーフ弁１７（ディスクバルブ）が設けられている。

減衰力発生機構８は、有底円筒状のケース１８内にバルブ部材１９が嵌合、固定され、このバルブ部材１９によって、ケース１８内が上室１８Ａ及び下室１８Ｂの２室に画成されている。上室１８Ａは、ケース１８の側壁に設けられた油路２０、環状油路４及びシリンダ２の上端部側壁に設けられた油路２１を介してシリンダ上室２Ａに連通されている。下室１８Ｂは、ケース１８の側壁に設けられた油路２２を介してシリンダ下室２Ｂに連通されている。バルブ部材１９には、上室１８Ａと下室１８Ｂとを連通させるための伸び側油路２３及び縮み側油路２４が設けられており、伸び側油路２３には、伸び側減衰力発生機構２５が設けられ、縮み側油路２４には、縮み側減衰力発生機構２６が設けられている。

伸び側減衰力発生機構２５と縮み側減衰力発生機構２６とは、同様の構造であるから、以下、伸び側減衰力発生機構２５を例にとって図１を参照して説明し、縮み側減衰力発生機構２６の詳しい説明は省略する。
図１に示すように、伸び側減衰力発生機構２５は、伸び側油路２３からの油液の圧力を受けて開弁して減衰力を発生するメインバルブ２７（ディスクバルブ）と、メインバルブ２７の背面側に設けられ、その圧力をメインバルブ２７の閉弁方向に作用させるパイロット室２８とを備えている。パイロット室２８は、オリフィス油路２９及びポート３１を介して上流側の伸び側油路２３に連通されており、また、スプール弁３０（流量制御弁）の切欠３０ａは、ポート３１と３２とを連通し、逆止弁３３を介して、下流側の下室１８Ｂにパイロット室２８を連通するようにしている。

そして、ソレノイドアクチュエータ３４（図３参照）によってスプール弁３０を移動させ、ポート３１、３２間の流路面積を変化させることにより、上下室１８Ａ、１８Ｂ間の流路面積を直接調整すると共に、これによってパイロット室２８の圧力を調整してメインバルブ２７の開弁圧力を制御するようになっている。

縮み側減衰力発生機構２６は、上述の伸び側減衰力発生機構２５と同様、スプール弁３０の切欠３０ａの重複具合によってポート３５、３６間の流路面積を変化させることにより、上下室１８Ａ、１８Ｂ間の流路面積を直接調整すると共に、これによってパイロット室３７の圧力を調整して、縮み側油路２４の圧力を受けて開弁するメインバルブ３８の開弁圧力を制御するようになっている。

次に、パイロット室２８のシール構造について図１、図２及び図４を参照して説明する。
図１に示すように、パイロット室２８は、バルブ部材１９に隣接して配置された略有底円筒状のパイロットケース３９と、メインバルブ２７の背面側に積層された可撓性のシールディスク４０によって形成されている。シールディスク４０の背面側外周部には、環状のシール部材４１が固着されている。シールディスク４０は、シール部材４１がパイロットケース３９の円筒部３９Ａの内周面に摺動可能かつ液密的に嵌合され、また、シールディスク４０は、内周部が、パイロットケース３９の底部中央に突出された内側円筒部３９Ｂとバルブ部材１９との間で、メインバルブ２７と共にクランプされて、撓むことによって外周側をシール部材４１と共に移動可能として、パイロット室を２８シールしている。

シール部材４１は、フッ素ゴム等の粘弾性を有するゴム、合成樹脂等とすることができ、シールディスク４０に接着又は焼付等によって固着されている。図２及び図４に示すように、シール部材４１の外周部は、テーパ状のリップ部４２が形成され、さらに、リップ部４２には、その周方向に沿って複数の環状突起４３が平行に形成されている。図２及び図４に示す例では、環状突起４３は、断面形状が半径Ｒの円形で、間隔Ｌ（等間隔）で４つ配置されて、高さＨだけ突出されている。シール部材４１の一端部には、パイロットケース３９との組付性を考慮して逆テーパ面４４が形成されている。本実施形態では、一例としてリップ部４２の小径側の端部の直径ｄ＝２３．２ｍｍ、大径側の端部（環状突起４３の先端）の直径Ｄ＝２４．７ｍｍに対して、環状突起の断面の半径Ｒ＝０．２ｍｍ、高さＨ＝０．０７ｍｍ、間隔Ｌ＝０．４ｍｍとなっている。

以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
ピストンロッド１０の伸び行程時には、シリンダ２内のピストン９の摺動にともない、シリンダ上室２Ａ側の油液が油路２１、環状油路４及び油路２０を通って減衰力発生機構８の上室１８Ａへ流れ、上室１８Ａから伸び側油路２３等を介して下室１８Ｂへ流れ、更に、下室１８Ａから油路２２を通ってシリンダ下室２Ｂへ流れて、伸び側減衰力発生機構２５によって減衰力が発生する。このとき、ピストンロッド１０がシリンダ２から退出した分だけガス室６内の高圧ガスが膨張してシリンダ２内の容積変化を補償する。

伸び側減衰力発生機構２５では、ピストン速度の低速域においては、オリフィス油路２９及びスプール弁３０によって調整されるポート３１、３２間の流路面積により、オリフィス特性の減衰力が発生し、ピストン速度が上昇すると、メインバルブ２７が開いてバルブ特性の減衰力が発生する。そして、ソレノイドアクチュエータ３４によってスプール弁３０を移動させ、ポート３１、３２間の流路面積を調整することにより、オリフィス特性を調整すると共に、パイロット室２８の圧力を調整してバルブ特性を調整することができる。なお、シリンダ上室２Ａの圧力が所定圧力に達すると、ピストン９のリリーフ弁１６が開弁し、シリンダ上室２Ａの圧力をシリンダ下室２Ｂへリリーフして、減衰力の過度の上昇を防止する。

ピストンロッド１０の縮み行程時には、シリンダ２内のピストン９の摺動にともない、シリンダ下室２Ｂ側の油液が油路２２を通って減衰力発生機構８の下室１８Ｂへ流れ、下室１８Ｂから縮み側油路２４等を介して上室１８Ａへ流れ、さらに、上室１８Ａから油路２０、環状油路４及び油路２１を通ってシリンダ上室２Ａへ流れて、縮み側減衰力発生機構２６によって減衰力が発生する。このとき、ピストンロッド１０がシリンダ２内へ侵入した分だけガス室６内の高圧ガスが圧縮されてシリンダ２内の容積変化を補償する。

縮み側減衰力発生機構２６では、ピストン速度の低速域においては、オリフィス油路（図示せず）、スプール弁３０によって調整されるポート３５、３６間の流路面積により、オリフィス特性の減衰力が発生し、ピストン速度が上昇すると、メインバルブ３８が開いてバルブ特性の減衰力が発生する。そして、ソレノイドアクチュエータ３４によってスプール弁３０を移動させ、ポート３５、３６間の流路面積を調整することにより、オリフィス特性を調整すると共に、パイロット室３７の圧力を調整してバルブ特性を調整することができる。なお、シリンダ下室２Ｂの圧力が所定圧力に達すると、ピストン９のリリーフ弁１７が開弁し、シリンダ下室２Ｂの圧力をシリンダ上室２Ａへリリーフして、減衰力の過度の上昇を防止する。

パイロット室２８をシールするシール部材４１は、そのリップ部４２に複数の環状突起４３を形成したことにより、パイロットケース３９の円筒部３９Ａの内周面との間に多段シールを形成することができ、これらの間を確実にシールすると共に、これらの間の摺動抵抗を低減及び安定化することができる。これにより、パイロット室２８の漏れを防止すると共に、メインバルブ２７を円滑に開弁させることができ、安定した減衰力を得ることができる。また、パイロットケース３９にシールディスク４０を組付ける際、逆テーパ面４４によって摺動抵抗が小さくなるので、組付作業性が向上すると共に、シール部材４１が損傷しにくくなり、製造品質を向上させることができる。

次に、上記実施形態のシール部材４１の変形例について、図５乃至図７を参照して説明する。なお、図２に示すシール部材４１に対して、同様の部分には同一の符号を付して、異なる部分についてのみ詳細に説明する。

図５に示す第１変形例では、シール部材４１のリップ部４２には、環状突起４３の代りに、複数の環状溝４５が形成されている。これにより、パイロットケース３９の円筒部３９Ａとの間に多段シールを形成することができ、図２のものと同様の作用、効果を奏することができる。

図６に示す第２変形例では、シール部材４１のリップ部４２は、第１リップ部４６及び第２リップ部４７の２段構造となっており、第１リップ部４６及び第２リップ部４７の両方に環状突起４３が形成されている。また、図７に示す第３変形例では、上記第２変形例と同様、シール部材４１のリップ部４２は、第１リップ部４６及び第２リップ部４７の２段構造となっているが、断面形状が円形の環状突起４３は、第１リップ部４６のみに形成されている。このように、リップ部４２に複数段のリップ部を形成して、これらのリップ部の全部又は一部に環状突起４３を形成することができる。また、第２及び第３変形例において、環状突起４３の代りに環状溝４５を形成してもよい。

なお、上記実施形態では、減衰力発生機構を油圧緩衝器本体の側部に配置したものについて説明しているが、本発明は、これに限らず、減衰力発生機構をピストン部に配置したものにも同様に適用することができる。

本発明の一実施形態に係る油圧緩衝器の伸び側減衰力発生機構を拡大して示す縦断面図である。 図１に示す減衰力発生機構のパイロット室をシールするシールディスク及びシール部材を拡大して示す縦断面図である。 図１に示す伸び側減衰力発生機構を有する油圧緩衝器の全体の縦断面図である。 図２に示すシール部材の外周部を拡大して示す図である。 シール部材の第１変形例を示す縦断面図である。 シール部材の第２変形例を示す縦断面図である。 シール部材の第３変形例を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 油圧緩衝器、２ シリンダ、９ ピストン、１０ ピストンロッド、２７、３８ メインバルブ、２８、３７ パイロット室、４１ シール部材、４３ 環状突起、４５ 環状溝

Claims (3)

1. 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装されたピストンと、一端が前記ピストンに連結され他端が前記シリンダの外部へ延出されたピストンロッドと、前記ピストンの摺動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メインバルブと、該メインバルブの閉弁方向に圧力を作用させるパイロット室とを備え、前記油液の流れの一部を前記パイロット室に導入して前記パイロット室の圧力によって前記メインバルブの開弁を制御する油圧緩衝器において、
   前記メインバルブの背面側外周部に環状のシール部材を固着して設け、該シール部材を円筒状のパイロットケースに摺動可能かつ液密的に嵌合して前記パイロット室を形成し、前記メインバルブは、内周側がクランプされ外周側が開くバルブとし、前記シール部材の外周部は、前記メインバルブ側から前記パイロットケース側に向けて大径となるテーパ状のリップ部を形成することを特徴とする油圧緩衝器。
2. 前記リップ部に、複数の環状突起又は環状溝を形成したことを特徴とする請求項１に記載の油圧緩衝器。
3. 前記リップ部の大径側の端部に、逆テーパ面を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の油圧緩衝器。

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