JP4636299B2

JP4636299B2 - 油圧緩衝器

Info

Publication number: JP4636299B2
Application number: JP2001261338A
Authority: JP
Inventors: 靖弘五十嵐
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2021-08-30
Also published as: JP2003074614A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用の油圧緩衝器に係り、特にピストンストロークに応じて減衰力を変化させるピストン位置依存型の油圧緩衝器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のピストン位置依存型油圧緩衝器は、図７に示すように、有底筒状のシリンダ１を有底筒状の外筒２内に納め、シリンダ１内に摺動可能に嵌装したピストン３から延ばしたピストンロッド４を、シリンダ１および外筒２の開口端部を共通に閉塞するロッドガイド５を摺動可能に挿通してシリンダ１の外部へ延出させ、シリンダ１内のロッド側室６と反ロッド側室７とに油液を封入すると共に、シリンダ１と外筒２との間のリザーバ８に油液およびガスを封入し、ピストン３には、伸び行程時、縮み行程時に減衰力を発生するリリーフ弁（主減衰力発生機構）９、１０を設け、さらにロッドガイド５およびシリンダ１の底部１ａには、それぞれリザーバ７からロッド側室６、反ロッド側室７への油液の流通のみを許容する逆止弁１１、１２をそれぞれ設けている。なお、外筒２の底部とピストンロッド４の先端部とには、車両への取付部となるブラケット１３ａ、１３ｂが固設されている。
【０００３】
上記した構成は、一般的な油圧緩衝器に見られるもので、ピストン位置依存型油圧緩衝器においては、上記した構成に加えて、シリンダ１の側壁の、ロッドガイド５に近接する部位とその底部１ａに近接する部位との２箇所に、伸び行程時、縮み行程時に減衰力を発生する固定オリフィス（第１副減衰力発生機構）１４、１５を設けると共に、シリンダ１の外壁の、長手方向中間位置よりもロッドガイド５側または底部１ａ側に偏った部位に、同じく伸び行程時、縮み行程時に減衰力を発生するリリーフ弁（第２副減衰力発生機構）１６、１７を設けている。第２副減衰力発生機構１６、１７は、前記ピストン３に設けた主減衰力発生機構９、１０よりも低圧で作動（開弁）するようにリリーフ圧が設定されている。なお、ロッドガイド５およびシリンダ１の底部１ａには、それぞれ逆止弁１１、１２と並列に非常用（安全用）の高圧リリーフ弁１８、１９が設けられている。
【０００４】
上記のように構成したピストン位置依存型油圧緩衝器においてはピストン３が２つの第２副減衰力発生機構１６と１７と間の区間で移動（伸縮）する場合は、その低速移動時には、第１副減衰力発生機構（固定オリフィス）１４、１５により低い減衰力が、その中速移動時には、主に第２副減衰力発生機構（リリーフ弁）１６、１７により比較的高い減衰力が、その高速移動時には、主に主減衰力発生機構（リリーフ弁）９、１０によって高い減衰力がそれぞれ発生する。一方、ピストン３が２つの第２副減衰力発生機構１６、１７よりもロッドガイド５側または底部１ａ側に位置する区間で移動（伸縮）する場合は、第２副減衰力発生機構１６、１７が非作動状態となるため、ピストン３の低速移動時には、第１副減衰力発生機構１４、１５により低い減衰力が、その中高速移動時には、主に主減衰力発生機構９、１０によって高い減衰力がそれぞれ発生する。すなわち、ピストン３のストローク（位置）並びに移動速度に応じて異なる特性の減衰力が発生し、車両揺れが効果的に減衰されるようになっている。なお、特開２０００−２８３２１０号公報には、同様のピストン位置依存型油圧緩衝器が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図示した従来のピストン位置依存型油圧緩衝器によれば、伸び側および縮み側で対をなす主減衰力発生機構９、１１並びに第２副減衰力発生機構１６、１７を、伸び側および縮み側に対応してそれぞれ２つ設けなければならないため、部品点数が増加し、それらの組付工数も増加することとなって、コスト負担が上昇する、という問題があった。
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、減衰力発生機構の選択幅を犠牲にすることなく部品点数を削減し、もって組付工数の削減並びにコスト低減に寄与するピストン位置依存型油圧緩衝器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
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、シリンダ内に摺動可能に嵌装されたピストンと、一端が該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、伸び行程で異なる特性の減衰力を発生する複数の伸び側減衰力発生機構と、縮み行程で異なる特性の減衰力を発生する複数の縮み側減衰力発生機構とを備え、前記ピストンのストロークに応じて前記特性の異なる減衰力発生機構を選択的に作動させる油圧緩衝器において、前記複数の減衰力発生機構のうち、伸び側および縮み側で対をなす少なくとも１組の減衰力発生機構を１つのユニットに集約して、該ユニットが、シリンダ内のロッド側室または反ロッド側室の油圧上昇に応じて開弁するリリーフ弁からなることを特徴とする。
このように構成した油圧緩衝器においては、伸び側および縮み側で対をなす減衰力発生機構の少なくとも１組をユニット化することで、部品点数の削減を達成できる。
【０００７】
上記したリリーフ弁は、シリンダ内のロッド側室および反ロッド側室に通じる２つのポートと、該２つのポートから共通に圧力を受ける１つのポペット弁と、該ポペット弁を閉弁方向へ付勢するばね手段とを備えている構造とし、あるいはシリンダ内のロッド側室および反ロッド側室に通じる２つのポートと、該２つのポートから独立に圧力を受ける、伸縮可能に連結された２つのポペット弁と、該２つのポペット弁を閉弁方向へ付勢するばね手段とを備えている構造とすることができる。前者のリリーフ弁は、汎用のリリーフ弁にポートを追加するだけでよいので構造が簡単となり、後者のリリーフ弁は、ポペット弁をシリンダの軸方向へ配列することができるので、径方向での小型化を達成できる。
本発明は、上記したユニットを、伸び側と縮み側とで異なる減衰力を発生する構成としてもよいものである。このような構成とするには、上記した各リリーフ弁において２つのポートの流路面積を変えるようにしても、あるいは上記した後者のリリーフ弁において、２つのポペット弁に対するばね手段のばね力を変えるようにしてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
図１〜図３は、本発明に係るピストン位置依存型油圧緩衝器の一つの実施の形態を示したものである。なお、本油圧緩衝器の基本構造は、前記図６に示したものと同じであるので、ここでは、同一部分に同一符号を付し、重複する説明は省略することとする。本実施の形態の特徴とするところは、前記図６に示したシリンダ１の外壁の２つのリリーフ弁（第２副減衰力発生機構）１６、１７を１つのリリーフ弁（ユニット）２０に集約した点にある。
【００１０】
すなわち、該リリーフ弁２０は、図２によく示されるように、底部に２つのポート２１、２２を有する有底筒状のバルブケース２３を備えている。２つのポート２１、２２は、一端が内底面に、他端が側壁の相反する部位にそれぞれ開口するようにバルブケース２３の底部にＬ字形に設けられている。２つのポート２１、２２はまた、異なる流路面積を有しており、その一方は小径ポート２１として、その他方は大径ポート２２として構成されている。ここで、２つのポート２１、２２を、それぞれ小径、大径として異なる流路面積としているが、これは、ピストン３の両側における受圧面積差による伸び行程時と縮み行程時との減衰力の相違を吸収し、伸び行程時および縮み行程時で、ピストン３の移動速度が同じ場合においてほぼ同一の減衰力を発生させるためである。バルブケース２３内には、前記２つのポート２１、２２から圧力を受けるポペット弁２４と、バルブケース２３の開口端部に螺合したばね受け２５に一端が支承され、ポペット弁２４を常時は２つのポート２１、２２を閉鎖する方向すなわち閉弁方向へ付勢する圧縮ばね（ばね手段）２６とを備えている。なお、ばね受け２５には複数の貫通孔２５ａが設けられている。
【００１１】
本リリーフ弁２０は、前記２つのポート２２、２３を設けたバルブケース２３の底部側をシリンダ１の外壁に設けた凸部２７に嵌合させた状態で該シリンダ１に一体化され、この状態で、そのバルブケース２３の内部がばね受け２５に設けられた貫通孔２５ａを通じて前記リザーバ８に連通するようになっている。しかして、シリンダ１の凸部２７には、前記リリーフ弁２０の２つのポート２１、２２をシリンダ１内にそれぞれ連通させる２つの油路２８、２９が形成されている。これら２つの油路のうち、一方の油路２８のシリンダ内面側開口部２８ａは、シリンダ１の長手方向中間位置よりもロッドガイド５側に偏った部位に、他方の油路２９のシリンダ内面側開口部２９ａは、シリンダ底部１ａ側に偏った部位にそれぞれ設定されている。したがって、ピストン３がシリンダ１の長手方向中間部分に位置している状態では、小径ポート２１はロッド側室６に、大径ポート２２は反ロッド側室７にそれぞれ連通する状態となる。なお、シリンダ１の外壁に設けた凸部２７は、図１ではシリンダ１の一部として示されているが、この凸部２７は、シリンダ１とは別体として、シリンダ１に接合一体化するようにしてもよいものである。また、この油路２８、２９は、前記シリンダ１から切離した配管内に設定してもよいものである。
ここで、油圧緩衝器に取付ける被取付部材側の寸法によっては、油圧緩衝器を、例えば、図１に示す用荷ピストン３がシリンダ１の長手方向中間部分に位置している状態からロッドガイド５側に偏らせた位置とした状態を基準長（ダンパセット長）とする場合もあるが、この場合、シリンダ内面側開口部２８ａ、２９ａを、ダンパセット長に応じてシリンダ１の長手方向に対して、それぞれをロッドガイド５側に偏らせて設ければよい。また、被取付部材の振動特性等に応じて、シリンダ内面側開口部２８ａ、２９ａを、例えば、図１に示す位置から互いに近接させたり、離間させたり、シリンダ内面側開口部２８ａのみをロッドガイド５側に位置するように設定することもできる。
【００１２】
ところで、ピストン３に設けられた主減衰力発生機構としてのリリーフ弁９、１０は、従来汎用のもので、図３に示すように、ピストン３１に設けられた油路３０に設定したポート３１から圧力を受けるポペット弁３２と、ピストン３に螺合したリング状ばね受け３３に一端が支承され、ポペット弁３２を常時閉弁方向へ付勢する圧縮ばね（ばね手段）３４とを備えている。なお、ポペット弁３２は、その先端に設けた扁平突起または溝付き突起３２ａをポート３１に嵌合させることにより、その円滑な動きが保証されている。ここで、図３には、伸び行程時に減衰力を発生する主減衰力発生機構９が示されているが、縮み行程時に減衰力を発生する主減衰力発生機構１０の場合は、ポペット弁３２の向きが図示の状態とは逆になる。また、ロッドガイド５およびシリンダ１の底部１ａに設けられた高圧リリーフ弁１８、１９も、この主減衰力発生機構としてのリリーフ弁９、１０とほぼ同一の構成になっているが、ポペット弁を常時閉弁方向へ付勢する圧縮ばねのばね力を異ならせている。
【００１３】
以下、上記のように構成した油圧緩衝器の作用を説明する。
[伸び行程時]
（１）ピストン３が、シリンダ１に設けた２つの油路２８、２９のシリンダ内面側開口部２８ａと２９ａとの間の区間に位置して、伸び側へ移動する場合は、その低速移動時には、第１副減衰力発生機構としての固定オリフィス１４を通じてロッド側室６の油液がリザーバ８へ流れ、低い減衰力が発生する。また、ピストン３の中速移動時には、ロッド側室６の油液が、主にシリンダ１に設けた一方の流路２８から第２副減衰力発生機構としてのリリーフ弁２０の小径ポート２１に流れ、リリーフ弁２０のポペット弁２４を開弁させてリザーバ８へ流れ、比較的高い減衰力が発生する。さらに、ピストン３の高速時には、ロッド側室６の油液が、主に主減衰力発生機構としてのリリーフ弁９を開弁させて反ロッド側室７へ流れ、より高い減衰力が発生する。
（２）一方、ピストン３が、上記シリンダ１に設けた２つの油路のうちの一方の油路２８のシリンダ内面側開口部２８ａよりもロッドガイド５側に位置する区間で伸び側へ移動する場合は、該開口部２８ａがピストン３により閉塞されるか、低圧の反ロッド側室７に開口するため、その低速移動時には、固定オリフィス１４を通じてロッド側室６の油液がリザーバ８へ流れ、低い減衰力が発生する。また、ピストン３中高速移動時には、ロッド側室６の油液が、主に主減衰力発生機構としてのリリーフ弁９を開弁させて反ロッド側室７へ流れ、高い減衰力が発生する。
なお、上記伸び行程時には、何れの場合においてもリザーバ８内の油液がシリンダ１の底部１ａの逆止弁１２を開いて反ロッド側室７に流入する。また、ピストン３が極端に早い速度で移動する場合は、ロッドガイド５に設けた高圧用リリーフ弁１８が開弁し、安全が保たれる。
【００１４】
[縮み行程時]
（１）ピストン３が、シリンダ１に設けた２つの油路２８、２９のシリンダ内面側開口部２８ａと２９ａとの間の区間に位置して、縮み側へ移動する場合は、その低速移動時には、第１副減衰力発生機構としての固定オリフィス１５を通じて反ロッド側室７の油液がリザーバ８へ流れ、低い減衰力が発生する。また、ピストン３の中速移動時には、反ロッド側室７の油液が、主にシリンダ１に設けた他方の流路２９から第２副減衰力発生機構としてのリリーフ弁２０の大径ポート２２に流れ、リリーフ弁２０のポペット弁２４を開弁させてリザーバ８へ流れ、比較的高い減衰力が発生する。さらに、ピストン３の高速移動時には、反ロッド側室７の油液が、主に主減衰力発生機構としてのリリーフ弁１０を開弁させてロッド側室６へ流れ、より高い減衰力が発生する。
（２）一方、ピストン３が、上記シリンダ１に設けた２つの油路のうちの一方の油路２９のシリンダ内面側開口部２９ａよりもシリンダ底部１ａ側に位置する区間で縮み側へ移動する場合は、該開口部２９ａがピストン３により閉塞されるか低圧のロッド側室６に開口するため、その低速移動時には、固定オリフィス１５を通じて反ロッド側室７の油液がリザーバ８へ流れ、低い減衰力が発生する。また、ピストン３の中高速移動時には、反ロッド側室７の油液が、主に主減衰力発生機構としてのリリーフ弁１０を開弁させてロッド側室６へ流れ、高い減衰力が発生する。
なお、上記縮み行程時には、何れの場合においてもリザーバ８内の油液がロッドガイド５に設けた逆止弁１１を開いてロッド側室６に流入する。また、ピストン３が極端に早い速度で移動する場合は、シリンダ底部１ａに設けた高圧リリーフ弁１９が開弁し、安全が保たれる。
【００１５】
このように、ピストン３のストローク（位置）並びに移動速度に応じて異なる特性の減衰力が発生し、従来と同様に車両揺れが効果的に減衰される。しかして、本実施の形態においては、第２副減衰力発生機構としてのリリーフ弁が一つのリリーフ弁２０に集約されているので、部品点数が削減するばかりか組付工数が削減し、その分、コスト低減を達成できる。本実施の形態においては特に、該リリーフ弁２０が、汎用のリリーフ弁（図３に示すものと実質同じ構造）にポートを１つ追加するだけとなっているので、その構造は簡単となり、部品点数のより一層の削減を達成できる。
【００１６】
ここで、上記第２副減衰力発生機構としてのリリーフ弁２０は、図４または図５に示すような構造に変更することができる。なお、図４および図５において、前記図２に示したものと同一構成要素には同一符号を付している。
【００１７】
図４に示したリリーフ弁２０´は、バルブケース２３をシリンダ１の軸方向へ横置きとして、前記シリンダ１に設けられた一方の油路２８に連通する小径ポート２１のみをこのバルブケース２３の底部に設け、シリンダ１に設けられた他方の油路２９に連通する大径ポート２２を前記ばね受け２５に設けている。また、バルブケース２３内には、相互に伸縮可能に雌雄嵌合（連結）させた２つのポペット弁４０、４１を配設し、一方のポペット弁４０は伸び行程用として前記小径ポート２１に、他方のポペット弁４１は縮み行程用として前記大径ポート２２にそれぞれ対向させている。また、前記圧縮ばね（ばね部材）２６は、両ポペット弁４０と４１との間に介装して、両者で共用するようにしている。なお、バルブケース２３の側壁には前記リザーバ８に連通する貫通孔２３ａが設けられている。
このリリーフ弁２０´の作用は、上記実施の形態におけるリリーフ弁２０と実質同じあり、伸び行程時には一方のポペット弁４０が、縮み行程時には他方のポペット弁４１がそれぞれ開弁して比較的高い減衰力が発生する。この場合、２つのポート２１と２２との流路面積の差により、伸び行程時と縮み行程時とでほぼ同一の減衰力が発生することも、上記実施の形態と同様である。しかして、本リリーフ弁２０´によれば、バルブケース２３を横置きとして、２つのポペット弁４０、４１をシリンダ１の軸方向に配列しているので、シリンダ１の半径方向にそれほどスペースをとらず、したがって、油圧緩衝器の全体を比較的小径に形成することが可能になる。
【００１８】
図５に示したリリーフ弁２０" は、上記図４に示したリリーフ弁２０´と実質同じ構造において、２つのポート２１、２２の流路面積を同一に設定し、２つのポペット弁４０、４１に共用したばね部材２６とは別に、伸び行程用のポペット弁４０を常時閉弁方向へ付勢する追加のばね部材４５を設けたことを特徴としている。
このリリーフ弁２０"の作用は、上記図４に示したリリーフ弁２０´と実施同じであるが、縮み行程用のポペット弁４１には共用のばね部材２６のばね力が作用しているのに対し、伸び行程用のポペット弁４０には、この共用のばね部材２６と追加のばね部材４５とのばね力が作用しているので、このばね力に差をもたせて設定することにより伸び行程時と縮み行程時とでほぼ同一の減衰力が発生する。
【００１９】
なお、上記リリーフ弁２０（図２）およびリリーフ弁２０´（図４）において、伸び行程時と縮み行程時とでほぼ同一の減衰力を得るために、伸び行程用のポート２１を小径、縮み行程用のポート２２を大径にしたが、伸び行程時と縮み行程時とで減衰力を異ならせる場合には、これらを逆の関係、すなわち伸び行程用のポート２１を大径、縮み行程用のポート２２を小径とし、また、これら２つのポート２１、２２を同一の流路面積を有する構成とすればよい。
また、上記リリーフ弁２０"（図５）において、２つのポート２１と２２とは同じ流路面積を有しているが、伸び行程時と縮み行程時とで減衰力を異ならせる場合には、異なる流路面積を有する構成としてもよく、またばね部材２６とばね部材４５とのばね力を同一にする構成としてもよい。
【００２０】
さらに、上記実施の形態においては、シリンダ１の外壁の２つのリリーフ弁（第２副減衰力発生機構）１６、１７を１つのリリーフ弁２０（２０´、２０"）に集約したが、本発明は、これに代えてまたはこれに加えて、図６に示すようにピストン３´に設ける２つの主減衰力発生機構（リリーフ弁）９´、１０´を１つのユニットに集約してもよいものである。ただし、この場合は、別途、伸び行程時と縮み行程時とで独立の油液流れを形成するためのチェック弁９ａ、１０ａが必要である。
【００２１】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明に係る油圧緩衝器によれば、伸び側および縮み側で対をなす減衰力発生機構の少なくとも１組をユニット化したので、部品点数並びに組付工数が削減し、減衰力発生機構の選択幅を犠牲にすることなく製造コストの低減を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るピストン位置依存型油圧緩衝器の全体構造を示す断面図である。
【図２】ユニット化したリリーフ弁の構造を示す断面図である。
【図３】ピストンに設けた主減衰力発生機構としてのリリーフ弁の構造を示す断面図である。
【図４】図２に示したリリーフ弁の変形構造を示す断面図である。
【図５】図４に示したリリーフ弁の変形構造を示す断面図である。
【図６】ピストンに設けるリリーフ弁をユニット化した構造を示す断面図である。
【図７】従来のピストン位置依存型油圧緩衝器の全体構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１シリンダ、２外筒、３ピストン
４ピストンロッド、５ロッドガイド
６ロッド側室、７反ロッド側室、８リザーバ
９、１０主減衰力発生機構（リリーフ弁）
１１、１２逆止弁
１４、１５第１副減衰力発生機構（固定オリフィス）
２０、２０´、２０" 第２副減衰力発生機構（リリーフ弁…ユニット）
２１、２２ポート
２４、４０、４１ポペット弁
２６圧縮ばね（ばね手段）
２８、２９シリンダに設けた油路
４５追加のばね

Claims

油液が封入されたシリンダと、シリンダ内に摺動可能に嵌装されたピストンと、一端が該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、伸び行程で異なる特性の減衰力を発生する複数の伸び側減衰力発生機構と、縮み行程で異なる特性の減衰力を発生する複数の縮み側減衰力発生機構とを備え、前記ピストンのストロークに応じて前記特性の異なる減衰力発生機構を選択的に作動させる油圧緩衝器において、
前記複数の減衰力発生機構のうち、伸び側および縮み側で対をなす少なくとも１組の減衰力発生機構を１つのユニットに集約して、該ユニットが、シリンダ内のロッド側室または反ロッド側室の油圧上昇に応じて開弁するリリーフ弁からなることを特徴とする油圧緩衝器。
リリーフ弁が、シリンダ内のロッド側室および反ロッド側室に通じる２つのポートと、該２つのポートから共通に圧力を受ける１つのポペット弁と、該ポペット弁を閉弁方向へ付勢するばね手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の油圧緩衝器。
２つのポートが、異なる流路面積を有していることを特徴とする請求項２に記載の油圧緩衝器。
リリーフ弁が、シリンダ内のロッド側室および反ロッド側室に通じる２つのポートと、該２つのポートから独立に圧力を受ける、伸縮可能に連結された２つのポペット弁と、該２つのポペット弁を閉弁方向へ付勢するばね手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の油圧緩衝器。
２つのポートが、異なる流路面積を有しており、ばね手段が、２つのポペット弁に共用されることを特徴とする請求項４に記載の油圧緩衝器。
２つのポートが、同じ流路面積を有しており、ばね手段が、前記２つのポペット弁の何れか一方を付勢する追加のばね部材を備えていることを特徴とする請求項４に記載の油圧緩衝器。