JP4712703B2 - 衝撃吸収器アセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、一般に、衝撃吸収器に関するが、具体的には、自動車のサスペンションシステム（特に、耐久力のある用途（例えば、トラックおよび産業用自動車、ならびにオフロード競走自動車））における衝撃吸収器アセンブリのために有用である。本発明は、主として、本明細書中において、この文脈で記載されるが、本発明は、一般的な衝撃吸収器に広範に適用可能であることが、理解される。他の用途としては、オートバイ、産業用機械、産業用切り替え歯車システム、および座席（特に、自動車の座席）のためのサスペンションシステム、トラックの運転台のサスペンションなどが挙げられる。

自動車のサスペンションシステムは、運動が緩衝および平滑化される機構に従って、種々の広範なサブクラスに分類される。１つのこのようなサブクラスは、流体システムに依存し、ここで、適切な、代表的には実質的に非圧縮性の流体が、１つ以上の所定の制御された速度で１つ以上の弁デバイスに強制的に通され、これによって、２つの構成要素の間の相対的な移動（代表的に、往復の入れ子式の移動）を緩衝する。これらの弁デバイスは、代表的に、二重作用型であり、従って、比較的複雑であり、各流れ方向に対して、別個の配管および別個の一方向弁作動を必要とする。弾性的に変形可能であるかまたは軸方向に可動であるシムパックが、一方向弁作動の代表的な形態であるが、２つの流れ方向のための流路が、通常、単一の弁体に収容される。

本発明の目的は、流体緩衝機構を有する型の、改良された衝撃吸収器アセンブリを提供することである。

（発明の要旨）
本発明は、運動緩衝手段を備える衝撃緩衝器アセンブリを提供する。この運動緩衝手段は、作動の間、流体で満たされ、そして相対的に可動である１対の部品、および弁手段を有し、この弁手段は、これらの部品の間での流体の流れを可能にし、これらの部品は、第一の部品および第二の部品を備え、この第二の部品の中に、この第一の部品が受容可能であり、これによって、これらの部品は、相対的な収縮移動および相対的な拡張移動のために配置され、これらの移動の間に、流体は、それぞれの所定の制御された流量で、この弁手段に強制的に通され、これにより、これらの移動を緩衝する。

これらの相対的に可動である部品は、流体のためのそれぞれの主要チャンバを備え、そして上記第一の部品は、断面が上記第二の部品よりかなり小さく、この第二の部品内で、この第一の部品の周りに中間チャンバを規定する。この中間チャンバとこの第一の部品の主要チャンバを連絡させる側方ポート手段が、さらに備えられる。それぞれの所定の制御された流量での上記流れは、（ｉ）この第一の部品の主要チャンバから、この第二の部品の主要チャンバへと直接、ならびに（ｉｉ）この中間チャンバおよび側方ポート手段を介して、この第二の部品の主要チャンバからこの第一の部品の主要チャンバへと、それぞれの流れに制限される。

好ましくは、これらの第一の部品および第二の部品は、それぞれ比較的小さい直径および比較的大きい直径の、入れ子式に相互係合される管を備える。有利には、上記弁手段は、この第一の部品を構成する管の内側端部に固定された、弁体に提供される。この場合、側方ポート手段は、好都合には、この第一の部品を構成する管において、間隔を空けた複数の個々のポートを備える。

好ましくは、この側方ポート手段は、拡張移動の間、この側方ポート手段がこの移動の終了近くに覆われ、これによって、中間チャンバ内の流体がさらなる拡張移動を緩和するように、位置決めされる。

このアセンブリは、シムのそれぞれのセットをさらに備え得、これらのシムは、それぞれの所定の制御された流量を部分的に決定し、そしてさらに、流れのそれぞれの方向を決定する。

このアセンブリは、好ましくは、加圧気体緩和手段をさらに備え、この加圧気体緩和手段は、加圧気体を貯蔵するための第一の空洞および流体を加圧下で貯蔵するための第二の空洞を規定する構造体、ならびに浮動ピストンを備え、この浮動ピストンは、これらの空洞を密封して分離し、この第二の空洞は、上記運動緩衝手段と流体流れ連絡する。さらに好ましくは、この移動は、上記部品が相対的に拡張する場合、流体が、この加圧気体緩和手段の第二の空洞から緩衝手段へと流され、これによって、第一の空洞内の気体の圧力がこの浮動ピストンを移動させて、この第一の空洞内の気体の圧力を低下させ、そしてこれらの部品が相対的に収縮する場合、流体が、この緩衝手段から第二の空洞へと流され、これによって、この浮動ピストンを移動させて、この第一の空洞内の気体の気体圧力を増加させるような移動である。

１つの実施形態において、この運動緩衝手段の第一の部品と、加圧気体緩和手段の上記構造体は、一体的であり、これによって、第二の空洞と、第一の部品の主要チャンバとが、単一のチャンバを構成する。例えば、この運動緩衝手段の第一の部品と、この加圧気体緩和手段の構造体とは、単一の管によって提供される。

代替の実施形態において、この加圧気体緩和手段とこの運動緩衝手段とは、実質的に別個のユニットであり、そしてこの運動緩衝手段と第二の空洞との間の流体流れ連絡のために、導管が提供される。１つの配置において、この導管は、この運動緩衝手段の第一の部品の主要チャンバと、この第二の空洞との間にある。あるいは、この導管は、この運動緩衝手段の第二の部品の主要チャンバと、この第二の空洞との間にあり得る。

上記弁手段は、それぞれの方向でのそれぞれの所定の制御された流量が異なり、これによって、上記移動が相対的な収縮移動であるか相対的な拡張移動であるかに従って、緩衝特徴を変化させるような弁手段であり得る。

このアセンブリは、作動の間にこのアセンブリの温度を低下させるための、冷却手段をさらに備え得る。

本発明は、ここで例示のみによって、添付の図面を参照して記載される。

（発明の実施形態の説明）
図１に図示される衝撃吸収器アセンブリは、一体化された衝撃吸収器ユニット１０であり、このユニットは、加圧気体緩和手段１１を備え、そして代表的に、自動車におけるサスペンションシステムの補助構成要素を形成する多数のこのようなユニットのうちの１つである。これらのユニットは、個々に作用し得るか、または流体回路内に連結されて、管理された釣り合いの取られたサスペンション応答を提供し得る。

衝撃吸収器ユニット１０は、第二の円筒形の管１４の内部に受容される第一の円筒形の管１２を有し、その結果、これらの２つの管は、互いに往復的に可動である部品を構成する。管１２は、管１４のヘッド１３を通して、管１４に接続され、このヘッドは、管１２の周りに密封構成１７を備える。

管１２は、気体緩和手段１１を組み込み、そしてこの目的で、この場合には、その外側寄りの端部または近位端に、充填弁１８を備える。この充填弁は、気体（例えば、窒素など）を、加圧下で管１２に導入して、管１２の近位端またはその近くに位置する第一の空洞またはチャンバ２０を充填するためのものである。この第一の空洞またはチャンバは、気体を加圧下で貯蔵するためのものである。両面浮動ピストン２２または他の適切な分離要素（例えば、ダイアフラムなど）が、管１２の２つの端部の中間に提供される。第一のチャンバ２０は、充填弁１８とピストン２２との間に形成される。第二のチャンバ２４は、ピストン２２と、管１２の内側寄りの端部または遠位端との間に形成される。液圧流体が、管１２の第二のチャンバ２４を充填する。

二重作動弁配置２６が、弁体２５に、管１２の内側寄りの端部または遠位端あるいはその近くで提供される。弁体２５は、管１４の円筒形の内面１５とスライド可能に係合し、そしてチャンバ２４を、管１４内で弁体２５と管１４の端部キャップ２７との間に規定される、より大きいチャンバ２９から分離する。本明細書中の他の箇所において、チャンバ２４、２９は、管１２、１４の主要チャンバと称される。

弁配置２６、および管１２、１４は、作動の際に液圧流体で満たされる、運動緩衝手段を形成する。管１２の対応する移動に従って、弁体２５が固定されているか自由に移動するかに依存して、弁体２５が、この液圧流体を通して移動するか、またはこの液圧流体が、弁体を通って移動する。好ましくは、この弁配置は、横断する固定ねじ２７によって、管１２の端部の周りに固定される。

管１２は、断面が管１４よりかなり小さく（およそ１：１２の内部断面積の比）、その結果、中間の可変体積の環状チャンバ５２が、管１４内で、管１２の周りで、ヘッド１３と弁体２５との間に提供される。チャンバ２４とチャンバ５２との間の流体連絡は、弁体２５から軸方向に移動される、管１２内の排出ポート５６のリングによって提供される。

弁配置２６の個々の弁作動は、管１２が第一の軸方向に移動する場合、流体が、１つの速度で一方向に流れ、そして管１２が反対方向に移動する場合、流体が、第二の速度で逆方向に流れることを可能にするような弁作動である。この弁作動を介する流体の移動速度は、開口部分、ポートまたは配管４０、５０の数、大きさおよび配置、ならびに弁配置２６において実際の弁作動を形成する流体制御要素（この場合、シムパック５４、５５）に依存する。

より具体的には、管１２、１４が相対的に収縮する場合（すなわち、圧縮の間）、流体は、環状の戻り止めシムパック５４に対抗して、この弁体内の、この弁体の外周に隣接する弁体２５の軸に対して平行な、外側配管５０のリングを介して、チャンバ５２に押し込まれる。シムパック５４は、管１２の戻された端部１２ａの周りに、弁体２５とこの管の外周肩部５３との間で保持される。チャンバ５２から、流体が、ポート５６を介してチャンバ２４に流入する。拡張または跳ね戻りの際に、シムパック５４は、配管５０を閉じ、そして流体が、ディスク様の戻り止めシムパック５５により制御されて、チャンバ２４からチャンバ２９内へと、弁配置２６の斜めのポート４０のリングを介して流入する。シムパック５５は、軸方向に位置するボルト５１によって、弁体２５の外面に保持される。他の実施形態において、シムパック５４、５５は、他の形態の一方向弁または戻り止め弁（例えば、ばね付勢された玉弁）で置き換えられ得る。

ヘッド１３がポート５６を通過する場合、チャンバ５２内の残留流体は、管１２、１４のさらなる相対的な移動を緩和し、これによって、液圧トップアウト（ｔｏｐ−ｏｕｔ）を提供する。

一体化されたユニット１０の両端は、適切な取付具（例えば、アイ４５）を備えて、このユニットが、自動車のサスペンションシステムの一部分として適所に位置することを可能にする。任意の適切な取付具が、この形態のユニットのいずれかの端部または両端に提供され得ることが、注目されるべきである。必要または所望である場合、管１２、１４の一方または両方は、所望されるように、使用の際に構成要素１０を冷却するための冷却フィンを備え得るか、または構成要素１０を冷却するための再循環される冷剤を受容するための外部冷却ジャケットを備え得る。さらに、または代替的に、緩衝管１４の外側表面（特に、チャンバ５２の周囲）は、必要とされる場合に冷却を増加させるために、管１４の外部壁の外側の周りに配置可能な、取り外し可能な、交換可能な、そして／または相互交換可能な、空冷フィンを備える。

この形態の衝撃吸収器ユニットの作動において、緩衝管１４の外側寄りの端部は、自動車の車輪のサスペンション構成要素、または自動車の道路用車輪に直接的にかもしくは間接的にかのいずれかで接続される別の構成要素に、固定されて配置され、これによって、このサスペンション構成要素のための衝撃吸収器として働く。従って、管１４は、でこぼこであるかまたは粗い地形などの上でのこの車輪の、実質的に垂直な移動に従って移動する。管１２の外側寄りの端部は、自動車の車体または他の固定された構成要素に接続され、これによって、適所に固定される。

作動において、道路用の車輪が、頂上または***などの形態のでこぼこに遭遇する場合、緩衝管１４は、この車輪のサスペンションによって、管１２の方へと押し付けられ、その結果、組み合わせられた構成要素１０の長さが減少する。次に、管１２の内側寄りの端部が管１４の本体の内部にさらに押し込まれ、これによって、液圧流体を、管１４の内部から、配管５０を介して弁配置を通して、チャンバ５２内へとポンプ輸送し、次いで、ポート５６を介してチャンバ２４内へとポンプ輸送する。チャンバ２４内に押し込まれる流体の体積が増加するにつれて、ピストン２２は、管１２の内部壁に沿って軸方向に、この管の外側寄りの端部または近位端の方へと移動し、これによって、チャンバ２０内の気体をさらに圧縮し、そして構成要素１０の内圧を増加させる。これは次に、管１４のさらなる移動に対して、次第に増加する抵抗を与え、これによって、管１４の移動の量を制限し、これが次に、この道路用の車輪の、実質的に垂直に上向きの方向での移動の量を制限する。

この道路用の車輪がその通常の位置に戻る場合、例えば、跳ね戻る場合、または道路の谷もしくは頂点に遭遇する場合、一体化されたユニット１０の長さが、管１２と１４とが互いに対して入れ子式に伸張することによって増加し、これによって、流体が、チャンバ２４から配管４０を介して管１４内へと移動することを可能にする。これによって、チャンバ２４内の流体の量が減少し、ピストン２２が、チャンバ２０内に貯蔵された圧縮気体の増加した気体圧力の下で移動することを可能にし、これが次に、チャンバ２０内の気体の圧縮または気体圧力を低下させる。さらなる流体が、全ての圧力が平衡になるまで、管１４内にポンプ輸送される。流体が弁配置２６を通って流れ得る速度は、この道路用の車輪の、実質的に垂直方向に下向きの方向での移動の量を制限する。

流体が、チャンバ２４と２９との間で直接両方向にではなく、環状の中間チャンバ５２を介してチャンバ２４と２９との間で一方向に流れるような弁体２５の配置は、この弁体のより明瞭かつ単純な構成を可能にする。複数の角度が付いた形状の配管４０、５０の２つのセットは、通常の円形ゾーンに巻き付けられるよりむしろ、半径方向に分離され得、このことは、構成を単純化し、かつ流れラインを改良する。さらなる単純化は、各配管セットの吸入ポートが、半径方向の間隔に起因して、他の配管セットのためのシムパックを自動的に超えるので、生じる。得られる改善された流体流れラインは、弁作動における熱の蓄積を減少させ、これは、オフロードの自動車競走のような耐久力を要する用途において、重要な利点である。

図示される構成のさらなる利点は、配管およびシムパックの、二方向の流体流れのための明白な分離が、半径方向に異なる流れ位置に起因して、よりよい跳ね戻り制御を可能にすること、およびさらに、すでに記載された様式で、拡張行程に対して、緩和液圧トップアウトの組み込みを可能にすることである。

高圧気体緩和特徴の存在は、気体の圧力を適切なレベルに調節し、そしてこれにより、このサスペンションシステムの「ボトムアウト（ｂｏｔｔｏｍｉｎｇ ｏｕｔ）」の発生を減少させる能力を提供する。作動パラメータはまた、シムパックを改変すること、あるいは配管４０、５０およびポート５６の断面サイズおよび／または数を変化させることによって、調節され得る。

図２は、気体緩和手段がハウジング１００内で別個のユニット１１１として提供される、第二の実施形態１１０を図示する。この実施形態の、第一の実施形態における対応物を有する要素は、前に「１」が付いた同じ参照番号によって示される。第一の実施形態の管１２は、頑丈なシャフト１０５によって置き換えられており、このシャフトは、一端において、軸方向に穴が開いており、管状セグメント１１２およびチャンバ１２４を規定する。ポート１５６は、この管状セグメント１１２内に提供される。

気体緩和ユニット１１１は、ほぼ円筒形のハウジング１００を備え、このハウジングは、閉じた端部１０１、１０２を有し、このハウジングは、浮動ピストン１２２によって、液圧流体または油のチャンバ１０４と、加圧気体チャンバ１２０とに、内部で分割される。チャンバ１２０のための気体充填弁１１８は、円筒形の端部１０１内に提供される。チャンバ１０４は、配管１０６を介して、主要流体チャンバ１２９と開放流れ連絡しており、これは、弁体１２５の反対側のその軸方向端部において、チャンバ１２９内に開口している。

もちろん、図２は、管１１４に近く接近したハウジング１００を示すが、このことはまったく必須ではないことが理解される。ハウジング１００は、代替的に、遠隔位置に位置し得、そしてこの場合、配管１０６は、２つのチャンバ１０４、１２９を連結する可撓性ラインであり得る。

この実施形態は、第一の実施形態と類似の様式で機能する。しかし、より大きい直径の補助チャンバ内での高圧気体緩和の提供は、特に、従来の衝撃吸収器（ピストンが非常に小さく動き、従って、上昇速度にほとんど変化がない）と比較して、作動の間、より効果的な上昇速度を可能にする。

第二の実施形態１１０において、跳ね戻り圧縮調節は、シムパック１５４、１５５を改変することによって達成され得るか、または圧縮は、充填弁１１８を使用して、チャンバ１２０内の気体圧力を変化させることによって、増加され得る。圧縮は、調節器制限器１６０を使用して、配管１０６を通る流れを変化させることによって、調節され得る。跳ね戻りは、棒１７２を利用するチャンバ１２４内での内側端部キャップ１７０の軸方向移動により、ポート１５６を通る流れを制限することによって、調節される。

図１は、本発明の第一の実施形態による衝撃吸収器アセンブリの部分断面図であり、一体化された入れ子式構造の加圧気体緩和手段を組み込む。 図２は、加圧気体緩和手段が別個のハウジング内に提供されている、本発明の第二の実施形態の類似の図である。

Claims (15)

1. 衝撃吸収器アセンブリであって、以下：
   運動緩衝手段であって、該運動緩衝手段は、作動の際に、流体で満たされ、そして相対的に可動である１対の部品、および弁手段を有し、該弁手段は、該部品の間での該流体の流れを可能にし、該部品は、第一の部品および第二の部品を備え、該第二の部品内に、該第一の部品が受容可能であり、これにより、該部品は、相対的な収縮移動および拡張移動のために配置され、該移動の間に、該流体は、それぞれの所定の制御された流量で、該弁手段に強制的に通され、これにより、該移動を緩衝する、運動緩衝手段、を備え；
   該相対的に可動である部品は、該流体のためのそれぞれの主要チャンバを備え、そして該第一の部品は、断面が、該第二の部品よりかなり小さく、該第二の部品の内部で、該第一の部品の周りに中間チャンバを規定し；そして
   さらに、該中間チャンバと、該第一の部品の該主要チャンバとを連絡させる、側方ポート手段を備え；そして
   該それぞれの所定の制御された流量での該流れは、（ｉ）第二の部品の主要チャンバから中間チャンバへ外側にリング状に配置された圧縮ポートを介して直接流れ、かつ（ｉｉ）中間チャンバから側方ポート手段、第一の部品の主要チャンバ、およびリング状に配置された圧縮ポートに対して半径方向内側に配置された少なくとも一つの開口部分を介して第二の部品の主要チャンバへ流れる、
   衝撃吸収器アセンブリ。
2. 前記第一の部品および第二の部品が、それぞれ相対的に小さい直径および相対的に大きい直径の、入れ子式に相互係合される管を備える、請求項１に記載の衝撃吸収器アセンブリ。
3. 前記弁手段が、前記第一の部品を構成する前記管の内側の端部に固定された弁体に提供される、請求項２に記載の衝撃吸収器アセンブリ。
4. 前記側方ポート手段が、前記第一の部品を構成する前記管における間隔を空けた複数の個々のポートを備える、請求項２または３に記載の衝撃吸収器アセンブリ。
5. 前記側方ポート手段が、前記拡張移動の間に、該側方ポート手段が該移動の終了近くに覆われ、これによって、前記中間チャンバ内の流体が、さらなる拡張移動を緩和するように位置決めされている、請求項２、３または４に記載の衝撃吸収器アセンブリ。
6. それぞれのシムパックを備え、該シムパックは、部分的に、前記それぞれの所定の制御された流量を決定し、そしてさらに、流れのそれぞれの方向を決定する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の衝撃吸収器アセンブリ。
7. 加圧気体緩和手段をさらに備え、該加圧気体緩和手段は、加圧気体を貯蔵するための第一の空洞および圧力下で流体を貯蔵するための第二の空洞を規定する構造体、ならびに浮動ピストンを備え、該浮動ピストンは、該空洞を密封して分離し、該第二の空洞は、前記運動緩衝手段と流体流れ連絡している、請求項１〜６のいずれか１項に記載の衝撃吸収器アセンブリ。
8. 前記移動は、前記部品が相対的に拡張する場合、流体が、前記加圧気体緩和手段の前記第二の空洞から、前記緩衝手段へと流され、これによって、前記第一の空洞内の気体圧力が、前記浮動ピストンを移動させて、該第一の空洞内の気体圧力を低下させ、そして前記部品が相対的に収縮する場合、流体が、該緩衝手段から該第二の空洞へと流され、これによって、該浮動ピストンを移動させて、該第一の空洞内の気体の気体圧力を増加させるような移動である、請求項７に記載の衝撃吸収器アセンブリ。
9. 前記移動緩衝手段の前記第一の部品と、前記加圧気体緩和手段の前記構造体とが、一体的であり、これによって、前記第二の空洞と、該第一の部品の前記主要チャンバとが、単一のチャンバを構成する、請求項７または８に記載の衝撃吸収器アセンブリ。
10. 前記移動緩衝手段の前記第一の部品と、前記加圧気体緩和手段の前記構造体とが、単一の管によって提供される、請求項９に記載の衝撃吸収器アセンブリ。
11. 前記加圧気体緩和手段と、前記移動緩衝手段とが、実質的に別個のユニットであり、そして該移動緩衝手段と前記第二の空洞との間の前記流体流れ連絡のために、導管が提供されている、請求項７または８に記載の衝撃吸収器アセンブリ。
12. 前記導管が、前記移動緩衝手段の前記第一の部品の前記主要チャンバと、前記第二の空洞との間にある、請求項１１に記載の衝撃吸収器アセンブリ。
13. 前記導管が、前記移動緩衝手段の前記第二の部品の前記主要チャンバと、前記第二の空洞との間にある、請求項１１に記載の衝撃吸収器アセンブリ。
14. 前記弁手段は、それぞれの方向での前記それぞれの所定の制御された流量が異なり、これによって、該移動が相対的な収縮移動であるか相対的な拡張移動であるかに従って、緩衝特徴を変化させるような弁手段である、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の衝撃吸収器アセンブリ。
15. 作動の間に前記アセンブリの温度を低下させるための、冷却手段をさらに備える、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の衝撃吸収器アセンブリ。

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