JP5685592B2 - 自動車のショックアブソーバ - Google Patents

Description

本発明は、自動車のホイールサスペンション用ショックアブソーバに関する。本発明のショックアブソーバは、とりわけ切換弁を含み、この切換弁により、ショックアブソーバの減衰力特性をソフト（柔らかい）とハード（硬い）とに相互に切り換えることができる。より詳細には、本発明は、径の小さいダンパーチューブに適した、そのような互いに硬さの異なる２つの減衰レベルの切換えができるショックアブソーバに関する。

減衰力（ダンピングフォース）を変更することができる自動車のホイールサスペンション用ショックアブソーバは、以前からあった。このため、従来技術により多様な課題の解決策が知られている。一方で、従来技術においては、連続的に調整可能なバルブを装備し、そのようなバルブによってショックアブソーバの減衰力を連続的に変更することができるショックアブソーバが提案されている。そのような連続的に調整可能なバルブを用いるには技術的困難を伴うので、そのようなショックアブソーバは製造費用が比較的高い。

減衰力を連続的に調整可能なショックアブソーバのほかにも、切換弁（スイッチングバルブ）に関連する特定の構造のパッシブな減衰弁（ダンピングバルブ）によって、多様な減衰力特性をセッティングすることができるショックアブソーバが知られている。具体的には、伸び（リバウンド）行程と縮み（コンプレッション）行程とで異なる減衰力特性をセッティングすることができる。減衰力を変えることができるこの類の自動車ショックアブソーバの一例が、ドイツ特許第３８０３８８８Ｃ２号明細書（特許文献１）に記載されている。

ドイツ特許出願公開第３５１８３２７Ａ１号明細書（特許文献２）には、独立請求項１の前文の構成要件を備えた調整可能な油圧式ショックアブソーバが記載されている。特許文献２のショックアブソーバには減衰ピストンが設けられており、減衰ピストンは、ピストンロッドにねじによって結合されているハウジングのピン部分に取り付けられている。このハウジングは、特許文献２では「中間スリーブ」と呼ばれている。

減衰ピストンは減衰弁を有し、減衰弁は減衰ピストンの本体内に設けられた流路と協働する。この減衰弁は、ハードな減衰力特性を有するように、すなわち、減衰流体が流路を流れるときに高い減衰力を生じさせるように、設計されている。この減衰ピストンに油圧的に並列に、バイパスが設けられている。バイパスには、バイパス弁（バイパスバルブ）が配置されている。このバイパス弁は、ソフトな減衰力特性を有している。すなわち、バイパス弁は、減衰流体が通過するとき、減衰ピストンに比べて相対的に小さな減衰力しか発生しない。

バイパス弁は、ハウジングすなわち「中間スリーブ」の外周部に設けられた横方向の孔と、減衰ピストンを支持するハウジングのピン部分内に設けられた縦方向の孔とによって形成される流路に配置されている。ハウジングの内部には、切換弁が設けられている。切換弁は、コイルと、磁気アーマチュアとして構成された弁体とを含む。コイルに通電しない状態では、側断面がＨ字型の部品（特許文献２では符号が付されていない）の弁座シート面（同じく符号が付されていない）上に弁体が着座している。この状態では、切換弁は閉じている（「常時閉」）。コイルに通電した状態では、伸縮ばねの力に抗して弁体がシート面から上昇する。このとき、減衰媒体はバイパスを通ってショックアブソーバの下室から上室に、またはその逆方向に流れることができる。ここで、減衰流体はソフトな減衰力特性を有するバイパス弁を通過するので、ショックアブソーバには比較的小さな減衰力しか発生しない。

しかし、切換弁が閉じているときには、減衰流体がバイパス弁を通過しないようにバイパスは閉鎖されている。このとき、減衰流体は減衰ピストンの流路を流れ、減衰ピストンに設けられたハードな減衰力特性を有する減衰弁と協働する。このような構造により、いわゆる「フェイルセーフ機能」に基づく安全性に関連した要求事項が考慮される。「フェイルセーフ」とは、ショックアブソーバの電力供給が突然停止した場合、高速で例えば安全なコーナリング安定性を保証するために、ダンパーによってハードな減衰力特性を発生させることを意味する。

特許文献２に開示されているバルブ構造は、ダンパーチューブ径の小さいショックアブソーバには限定的な範囲でしか適さないという欠点がある。ソフトな減衰力特性を有する減衰弁を用いることによって、快適な減衰が達成され、車に乗る者に快適な乗り心地を提供する。したがって、この弁は、当業者には「コンフォートバルブ（Ｋｏｍｆｏｒｔｖｅｎｔｉｌ）」としても知られている。コンフォートバルブのソフトアクチュエーションのおかげで、減衰流体の受ける抵抗はより小さくなり、それゆえに発生する減衰力はより小さくなる。ピストン速度が高速域にあるときでも、ソフトな減衰力特性のための十分に大きな流れ断面積を提供できるように、コンフォートバルブ及びそのバルブディスクの径をできるだけ大きくすることが求められる。しかしながら、特許文献２に記載のショックアブソーバにおいて、コンフォートバルブは、設計上の理由で比較的小さい径しか有していない。したがって、少なくともダンパーチューブの径が小さいときには、ピストン速度が高速域にあるときに十分に快適な乗り心地及びハードな減衰力特性とソフトな減衰力特性との間の十分な開きを提供できる程度にこのコンフォートバルブを十分に大きく設計することができない。しかも、比較的小径のバルブディスクは、比較的大径のバルブディスクよりも寿命がかなり短い。これに加えて、特許文献２に記載のバルブ構造は、磁気アーマチュア／切換弁の弁体が密着して着座するＨ字型の側断面を有する部材があるせいで、軸方向の全長が長い。

特許文献２の発明の別の欠点は、ショックアブソーバがマクファーソン・ストラット式で用いられるのであれば、減衰ピストンが軸方向に見て或る程度の長さ（最小全高）を有していなければならないことである。このようなストラットでは、車両のステアリング運動がショックアブソーバのピストンロッドを介して伝達されることから、対応する横力が減衰ピストンを介してダンパーチューブに伝達される。このことは、減衰ピストンが最小全高に満たない場合には保証できない。それゆえ、特許文献２においては、ハードな減衰力特性のために用いられる減衰ピストンの軸方向の全高を減少させる可能性は、かなり限られている。

ドイツ特許第４００８３２６Ｃ１号明細書（特許文献３）には、電磁的に作動する弁によって少なくとも３つの異なる減衰力レベルをセッティングすることができる油圧式の調整可能な振動ダンパが記載されている。流路は、電磁弁によって制御される。３つの異なる減衰力特性曲線を生成するために、２つの終端位置間で弁体を変位させることができ、弁体は、少なくとも２つのスプリング上に支持されるとともに、ストッパ及びストッパ面により２つの終端位置間の少なくとも１つの中間位置に配置されることができる。それぞれの位置において、弁体は対応するバイパスを有し、弁体の位置に応じて、ハードな減衰力特性、ソフトな減衰力特性及びその中間の減衰力特性がセッティングされるように、バイパスが切り換えられる。２つのスプリングは磁力と向きが反対であるので、電磁石に通電しない状態では、２つのスプリングによって弁体が通常位置に付勢されている。電磁石に最初に通電した後、弁体は第１のスプリングに抗してストッパまで変位し、それによってこの位置でバイパスが切り換えられる。続いてさらに大きな電流を電磁石に流すと、第２のスプリングが付勢され、それによって弁体を終端位置に変位させることができ、この端部位置で第２のバイパスが開放される。

特許文献３に記載の解決策では、初期位置を含めて少なくとも３つの位置に弁体を切り換えることができるように電磁弁に様々に異なる強さで通電する必要がある。したがって、電磁弁通電時の電流強さを制御する必要があるか、または電磁石が（特許文献３の従属請求項８に記載されているように）少なくとも２つの異なる磁気コイルを有していなくてはならない。上記２つの選択肢は、低コストなショックアブソーバの設計に反するものである。

さらに、特許文献３に記載の切換弁の構造設計は、弁体を支持するためのスプリングと、ストッパ及びストッパ面とを必要とするので、複雑かつ高コストである。

さらに、特許文献３に開示されている解決策では、ハードな減衰力特性をもつ単一の減衰弁によってハードな減衰力特性を容易に提供することができず、振動ダンパのスポーティでハードなセッティングは、「板ばね１６、１７」と呼ばれる２つのバルブディスクの複雑な油圧直列接続によって実現される。特許文献３の図１及び図２並びにカラム３の１１〜１４行目を参照されたい。

最後に、特許文献３に開示されている解決策の欠点は、ピストンロッド速度（ｖ）に対する減衰力（Ｆ）の特性を示す線図（Ｆ−ｖ線図）において、ピストンロッド速度が低速域にあるときには減衰力特性曲線の上昇すなわち勾配が固定的にセッティングされることである。そのために、この解決策は、ピストンロッド速度が低速域にあるときには、多様な顧客要求に合わせて減衰力特性曲線を柔軟に調整可能であるという要件を満たしていない。

ドイツ特許第３８０３８８８Ｃ２号明細書 ドイツ特許出願公開第３５１８３２７Ａ１号明細書 ドイツ特許第４００８３２６Ｃ１号明細書

本発明の第１の課題は、２つの減衰力レベルに相互に切換可能な減衰力を有し、ダンパーチューブの径が小さい場合でも全ピストンロッド速度において十分にソフトな減衰力特性を発生させ、かつ減衰弁構造に必要な軸方向全長が小さい、自動車のホイールサスペンション用ショックアブソーバを提供することにある。

特に、ダンパーチューブの径が小さいにもかかわらず、ハードな減衰力特性とソフトな減衰力特性との間で相互に切換可能な、ダンパーチューブの径が小さい自動車のホイールサスペンションのための、低コストなショックアブソーバを提供することが意図される。

上記第１の課題は、本発明の請求項１に記載の構成要件を備えたショックアブソーバによって解決される。本発明によるショックアブソーバの有利な発展形態は、従属請求項に記載されている。

本発明によれば、ハウジングの内部には、ソフトな減衰力特性を有する第１の減衰弁のみならず、ハードな減衰力特性を有する第２の減衰弁も配置されており、ハウジングは、ダンパーチューブの内部空間をピストンロッド側の室（ピストンロッド寄りの室）と反ピストンロッド側の室（ピストンロッドから遠い室）とに区画する構成要素をなす。それにより、従来の減衰ピストン（多くの場合に「動作ピストン」と呼ばれ、従来のショックアブソーバで用いられ、ダンパーチューブをピストンロッド側の室と反ピストンロッド側の室とに区画するピストン）は省略される。ハードな減衰力特性を提供する従来の減衰ピストンの減衰機能は、本発明では第２の減衰弁をハウジング内に配置したことにより、いわばハウジング内で発揮される。それにより、第２の減衰弁はもはや横力を伝達する必要がないので、設計者は第２の減衰弁の軸方向の全高を最小限に抑えることができる。横力は、本発明による設計では、ダンパーチューブに隣接するハウジングによって伝達される。特に、自動車に頻繁に採用されるマクファーソン・ストラットで用いるのに、本発明の解決策はよく適している。

本発明による設計では、設計者はハウジングの内外径を最小限に抑えることができるので、特にダンパーチューブ径の小さいショックアブソーバに関して、ソフトな減衰力特性を有する最大径の減衰弁を格納することができる。それにより、ショックアブソーバのダンパーチューブ径が小さい（例えば３２ｍｍ）場合でも、ハードな減衰力特性とソフトな減衰力特性との間の十分な開きが実現されるとともに、全ピストンロッド速度においてソフトな減衰による満足のいく乗り心地が実現される。さらには、バルブディスクの寿命も著しく向上する。

第１及び第２の減衰弁は、パッシブな圧力逃し弁（プレッシャーリリーフバルブ）として構成されることが好ましい。これらの減衰弁は、スプリングワッシャ弁として構成されることが特に好ましい。

本発明によれば、第１及び第２の減衰弁は、互いに油圧的に並列に連結されている。

本発明によれば、一方の室から他方の室へ減衰流体を通過させるソフトな減衰力特性を有する第１の減衰弁の切換えを行う弁は、閉止位置と開放位置とを相互に切換可能な切換弁として構成される。この切換弁は、電磁式または圧電式の切換弁として構成されることが好ましい。

本発明の１つの好適実施形態では、第１と第２の減衰弁の間に、逆止弁（チェックバルブ）を少なくとも１つ備えた部材が配置される。この部材は、ピストンロッドが一方向に変位するときにのみ減衰流体を通過させることができる逆止弁を有することができる。つまりその場合、逆止弁は、ピストンロッドが伸び方向に変位するときにのみ、または縮み方向に変位するときにのみ、減衰流体を通過させることができる。そのようにして、ピストンロッドが対応する変位方向に変位するときにのみ、減衰流体のための追加のバイパス通路を利用できるようにすることができる。この追加のバイパス通路により、ソフトな減衰力特性を持つ減衰弁及びハードな減衰力特性を持つ減衰弁の周囲で減衰流体の部分流が案内される。それにより、ピストンロッドのこの変位方向におけるＦ−ｖ線図中の減衰力曲線が、ピストンロッド速度が低速域にあるときに、ピストンロッドの変位方向が他方向であるとき得られる減衰力曲線よりも少ない上昇すなわち低い勾配になることが確保される。というのも、ピストンロッドが他方向に変位するときには、上記部材の逆止弁により追加のバイパス通路が閉鎖されるので、全ての減衰流体は、ソフトな減衰力特性を持つ減衰弁及びハードな減衰力特性を持つ減衰弁を通って流れるからである。

上記部材の逆止弁により提供される追加のバイパス通路によっても、逆止弁が減衰流体を通過させることができるピストンロッド変位方向において、Ｆ−ｖ線図中の減衰力曲線が、ピストンロッド速度が低速域にあるときに、部材に逆止弁がないとすれば同じピストンロッド変位方向において生じるであろう減衰力曲線よりも少ない上昇すなわち低い勾配になるようにすることができる。

逆止弁を備えた部材はまた、ピストンロッドの変位方向に応じて、すなわち伸び行程と縮み行程について別々に、ピストンロッド速度が低速域にあるときの減衰力特性曲線の所望の勾配を的確に実現することができる。というのも、一方のピストンロッド変位方向においては、追加のバイパス通路が利用可能でありかつ機能しているが、他方のピストン変位方向においては、追加のバイパス通路は、逆止弁の閉止により減衰流体を通過させることができず、機能していないからである。

ピストンロッド速度が高速域にあるときでも、逆止弁を備えた部材は、部材に逆止弁がない場合の減衰力曲線とは異なる減衰力曲線をもたらす。この点については、後述の具体的な実施形態の説明の項においてさらに詳述する。

本発明の別の実施形態では、第１と第２の減衰弁の間に配置された部材は、２つの逆止弁を有する。一方の逆止弁はピストンロッドが一方向に変位するときに、他方の逆止弁はピストンロッドが他方向に変位するときに、それぞれ減衰流体を通過させることができる。これらの逆止弁は、それぞれ流れ断面積の異なるバイパス通路と協働する。この実施形態では、部材のバイパス通路の寸法決めによって、縮み行程及び伸び行程における減衰力特性曲線が互いに独立して的確に調整されるので、ダンパーの減衰力特性を顧客の要望に合わせて非常に柔軟に調整することができる。

本発明の一実施形態によれば、切換弁は、電磁式または圧電式の切換弁として構成される。切換弁は弁体を操作し、弁体は、切換弁が閉止状態のときには弁座上に密着して着座している。切換弁が例えばコイルと磁心とを備える電磁式の切換弁として構成されるとき、弁体は切換弁の可動磁気アーマチュアを構成することが好ましい。ソフトな減衰力特性を有する第１の減衰弁は、切換弁の弁体のための弁座を構成する環状縁部を有することが好ましい。このように、弁体のための弁座を提供するために別体をなす部品を必要とせずに、密着して支持することができる。むしろ弁座は、ソフトな減衰力特性を有する減衰弁と一体化される。またこれは、バルブ構造に必要な軸方向空間を減少させるかまたは最小にする。例えば、側断面がＨ字型の部品が弁座を構成する特許文献２に記載の既知の解決策と比較すると、軸方向の空間を大幅に減らすことができる。

次に、実施例を示す図面を参照しながら、本発明について詳しく説明する。

バルブ構造を備える本発明によるショックアブソーバを示す軸方向の半断面図である。 第１の動作状態で示す図１のバルブ構造である。 第２の動作状態で示す図１のバルブ構造である。 第３の動作状態で示す図１のバルブ構造である。 図１から図４に基づいて製作されたショックアブソーバの伸び行程及び縮み行程の減衰力特性曲線を示すＦ−ｖ線図である。 逆止弁を備えた部材が減衰力特性曲線に及ぼす影響を説明するための、伸び行程及び縮み行程の減衰力特性曲線を示すＦ−ｖ線図である。

図１は、本発明のショックアブソーバの一部を軸方向の片側断面図で示している。ショックアブソーバのピストンロッド２には、ハウジング５が取り付けられている。ハウジング５の外周面には、ダンパーチューブ１の内壁に気密に係合するいわゆるピストンバンド１４を有している。ハウジング５に設けられたピストンバンド１４により、ダンパーチューブ１の内部空間がピストンロッド側の室３と反ピストンロッド側の室４とに区画される。

ハウジング５の内部には、第１の減衰弁７及び第２の減衰弁８が配置されている。第１の減衰弁７はソフトな減衰力特性を有しているが、第２の減衰弁８はハードな減衰力特性を有している。ハウジング５において、ピストンロッド２と相反する側の端部は開放されている。第２の減衰弁８と第１の減衰弁７の間には、部材９が配置されている。第２の減衰弁８及び部材９は各々、中央通路２０を有している。部材９は、逆止弁１０を有している。逆止弁１０は、図の実施形態では、ショックアブソーバの縮み行程でのみ作用する逆止弁として構成されている。このことは、逆止弁が開くのはピストンロッド２が縮み方向（すなわち図１では下方）に変位するときのみであることを意味している。ピストンロッド２が伸び方向（すなわち図１では上方）に変位するときには、逆止弁１０は閉じたままである。

同様に、本発明の範囲内において、逆止弁１０を伸び行程でのみ作用する逆止弁として構成することも可能である。ただし、この特定の例示的実施形態においては、縮み行程でのみ流体が通過可能な逆止弁を想定する。というのも、それが最もよく見られる事例だからである。上述したとおり、部材９に２つの逆止弁１０を設け、一方の逆止弁は伸び行程で、他方の逆止弁は縮み行程でそれぞれ一方向に流体を通過させるようにすることもできる。各逆止弁は、それぞれに関連するバイパス通路３５と協働する。伸び側と縮み側（圧側）とで減衰力特性曲線を変えるために、２つのバイパス通路の寸法を互いに異なるものにすることが妥当である。

さらに、ハウジング５内に配置されるバルブ構造には、切換弁６が含まれる。切換弁６は、図の実施形態では電磁式の切換弁として構成されている。切換弁６は、電磁コイル２１と、磁心２２と、磁気アーマチュア２３とを含む。磁気アーマチュア２３は、図の実施形態では弁体１１によって構成されている。磁心２２と弁体１１との間には、圧縮コイルばね２４が配置されている。圧縮コイルばね２４は、伸縮ばねとして作用し、その圧縮力に抗して電磁石の磁力により弁体１１を持ち上げることができる。電磁式切換弁６に通電しない状態では、圧縮コイルばね２４が弁体１１を閉止位置に押し付けるので、弁体１１は弁座１３に密着して着座している。このようにして、いわゆるフェイルセーフ機能が保証される。すなわち、突然停電が起きたときでも切換弁は閉止状態にあるので、ソフトな減衰力特性を有する第１の減衰弁７は減衰流体を通過させず、ハードな減衰力特性を有する第２の減衰弁８のみが減衰力特性を発生させる。

次に、バルブ構造の動作について、選択された３つの動作状態を参照しながら詳しく説明する。

図２に、バルブ構造の第１の動作状態を示す。より明瞭に、かつよりよく理解できるように、バルブ構造を拡大図として示し、ピストンロッド及びショックアブソーバのダンパーチューブを省略している。

図２に示す動作状態では、切換弁６は閉じている。圧縮コイルばね２４が弁体１１を弁座１３に押し付けているので、弁体１１が弁座１３に密着して着座している。弁体１１がこの位置にあるとき、ソフトな減衰力特性を有する第１の減衰弁７は減衰流体を通過させることができない。

破線、実線及び矢印で示しているように、切換弁６が閉じているときは、ハードな減衰力特性を有する第２の減衰弁８のみが減衰流体を通過させることができる。図２において、破線は、ハウジング５が伸び方向（すなわち図面で見て上方）に変位するときの減衰流体の流れを示す流路を表している。実線で示す流路は、ハウジング５が縮み方向（すなわち図面で見て下方）に変位するときに減衰流体が辿る流路である。ハウジング５が縮み方向に変位するときにのみ、第２の減衰弁８に加えて、部材９に設けられた逆止弁１０にも減衰流体を通過させることができる。

図２に示すハウジングが伸び方向（すなわち図２で見て上方）に変位すると、減衰流体の大部分（太破線で図示）は、第２の減衰弁に設けられたパッシブな圧力逃し弁３０を通って流れる。これと並列に、減衰流体の一部が、第２の減衰弁８に形成された常開バイパス３１を通って流れる。このように、切換弁６が閉じた状態でハウジング５が伸び方向に変位するときには、ショックアブソーバの減衰力は、圧力逃し弁３０と、第２の減衰弁８の常開バイパス３１とによって決定される。

ハウジング５が縮み方向（すなわち図２で見て下方）に変位すると、減衰流体は、縮み方向において作用する圧力逃し弁３３（太実線で図示）を通過し、減衰流体の一部は常開バイパス３１を通過する。これに加えて、減衰流体は、ハウジングがこの縮み方向に変位するときには、部材９の逆止弁１０に画定される別のバイパス通路３５を通過することができる。このように、ハウジング５が縮み方向に変位するときには、減衰流体の体積流れは、２つだけではなく全部で３つの流路に分かれる。これは縮み行程におけるものであり、伸び行程では別の減衰力曲線が得られる。逆止弁１０への流れは、第２の減衰弁８及び部材９に設けられた中央通路２０により起こる。

ハウジング５の側周面には開口部４０が設けられており、減衰流体は開口部４０を通ってハウジング５内に流入（伸び行程）またはハウジングから流出（伸び・縮み行程）し得る。

図３には、本発明のショックアブソーバの第２の動作状態が示されている。この動作状態は、切換弁６が開いていることと、ピストンロッド速度が低速であることが特徴である。このことは、図３に破線及び実線でそれぞれ示されている減衰流体の流れは、ハウジング５の変位速度が比較的低速であるときにのみ発生することを意味している。

図２と同様に、破線は、ハウジング５が伸び方向（すなわち図３で見て上方）に変位するときの減衰流体の流路を示す。実線は、ハウジング５が縮み方向（すなわち図３で見て上方）に変位するときの減衰流体の流路を示す。

図３に示すように、ハウジング５が伸び方向に変位し、切換弁６が開くと、減衰流体の大部分は、第１の減衰弁７の圧力逃し弁５３を通って流れる。減衰流体の一部は、同じく第１の減衰弁７に設けられた常開バイパス開口部５２を通って流れる。減衰流体の体積流れの第３の部分は、常開の第２の減衰弁８のバイパス通路３１を通って流れる。このように、減衰流体の体積流れは、３つの部分体積流れに分かれる。

ピストンロッド速度が低速のときには圧力逃し弁３０の開放圧力を超える圧力が発生しないので、ハードな減衰力特性を有する第２の減衰弁８は閉じたままである。

それに対して、ハウジング５が縮み方向に変位するときには、減衰流体の体積流れは全部で４つの部分体積流れに分かれる。大部分の体積流れは、第１の減衰弁７に設けられた圧力逃し弁５１を通って流れる。一部の部分体積流れは、第１の減衰弁７の常開バイパス通路５２を通って流れる。さらに別の部分体積流れは、第２の減衰弁８に設けられた常開バイパス通路３１を通って流れる。第４の部分体積流れは、部材９に設けられかつハウジング５が縮み方向に変位するときにのみ開く逆止弁１０を通って流れる。このように、ハウジング５が縮み方向に変位するときには、部材９に設けられた追加のバイパス通路のおかげで、減衰流体は、ハウジング５が伸び方向に変位するときよりも大きな流れ面積を利用することができる。したがって、本発明によるショックアブソーバの縮み行程については、伸び行程とは異なる減衰力特性曲線が得られる。具体的には、ハウジング速度が同じ場合、縮み行程では伸び行程よりも小さな減衰力が得られる。

図３に示す動作状態では、縮み行程についても、ピストンロッド速度が低速であるために、ハードな減衰力特性を有する第２の減衰弁８が閉じたままであるので、ソフトな減衰力特性を有する第１の減衰弁７のみが、上述したバイパス通路とともに、減衰力特性を決定する。

図４には、本発明のショックアブソーバの第３の動作状態が示されている。図３に示した第２の動作状態と同様に、切換弁６は開いている。しかし第２の動作状態とは対照的に、図４に示す第３の動作状態では、ピストンロッド速度が比較的高速であるときに生じる流れ状態が示されている。

この場合もやはり、破線は、ハウジング５が伸び方向すなわち図４で見て上方に変位するときの流れ状態を示している。

図面から分かるように、減衰弁７及び８は互いに油圧的に並列に配置されている。

図４に示す第３の動作状態では、ハウジング５が伸び方向に変位するときに、減衰流体の体積流れは全部で４つの部分体積流れに分かれる。第１の部分体積流れは、ソフトな減衰力特性を持つ第１の減衰弁７に形成された圧力逃し弁５３を通って流れる。これよりも多い第２の部分体積流れは、ハードな減衰力特性を持つ第２の減衰弁８に形成された圧力逃し弁３０を通って流れる。すなわち、ピストンロッド速度が高速であるために、圧力逃し弁３０の開放圧力を超える圧力が発生するので、図３に示した第２の動作状態と比較すると、第２の減衰弁８を通過するこの追加の部分体積流れが生じる。残り２つの、より少ない部分体積流れは、図３に示した第２の動作状態に関連して上述したバイパス通路３１及び５２を通る部分体積流れにそれぞれ相当する。

ハウジング５が縮み方向すなわち図４で見て下方に変位するとき、減衰流体の体積流れは、全部で５つの異なる部分体積流れに分かれる。第１の部分体積流れは、第１の減衰弁７に設けられた圧力逃し弁５１を通って流れる。図４に示す第３の動作状態でのピストンロッド速度は比較的高速であり、圧力逃し弁３３の開放圧力を超える圧力が発生するので、第１の部分体積流れよりも多い第２の部分体積流れが、第２の減衰弁８に設けられた圧力逃し弁３３を通って流れる。残り３つの、より少ない部分体積流れは、図３に示した第２の動作状態に関連して上述した部分体積流れにそれぞれ相当する（バイパス通路３１、３５、５２）。

このように、第３の動作状態においてでさえも、ハウジング５が縮み方向に変位する際に、部材９に設けられた逆止弁１０のおかげで、減衰流体は、ハウジング５が伸び方向に変位するときよりも大きな流れ面積を利用することができる。したがって、これはこの場合もやはり縮み行程におけるものであり、伸び行程では別の減衰力曲線が得られる。

図５には、例として、ピストンロッド速度に対する減衰力の特性を示すグラフ（Ｆ−ｖ線図）に４つの異なる減衰力特性曲線が示されており、これらの特性曲線は、図１ないし図４に基づいて構成されるショックアブソーバによって調整することができる。符号Ｚｈは、伸び側のハードな減衰力特性を示す特性曲線を表している。符号Ｄｈは、縮み側のハードな減衰力特性を示す特性曲線を表している。符号ＺｗないしＤｗは、それぞれ伸び側、縮み側のソフトな減衰力特性を表している。図面から分かるように、ピストンロッド速度が高速のときであっても、ソフトな減衰力特性が快適な乗り心地を保証する。また、図５に示す特性曲線は、ハードな減衰力特性とソフトな減衰力特性との間に所望の明瞭な開きがあることを示している。本発明は、簡単な方法で、例えばバイパス通路３１、３５及び５２の径を調整することによって、特性曲線を顧客の要望に合わせて適合させることができるという利点を提供する。それゆえ、ダンパーチューブ径の小さい小型ショックアブソーバであっても、様々な減衰力特性を有するようにフレキシブルに設計することができる。

図６は、図１ないし図４に示した逆止弁１０を備えた部材９が伸び及び縮み行程の減衰力特性曲線に及ぼす影響を示すＦ−ｖ線図である。伸び行程の減衰力曲線を特性曲線Ａで示す。本発明に従うショックアブソーバの縮み行程の減衰力特性曲線を特性曲線Ｂで示す。図からはっきりと分かるように、ピストンロッド速度が低速域にあるとき、縮み行程特性曲線は、伸び行程特性曲線Ａと傾きが全く異なり（小さい）、形状が全く異なる。これは、一般的に自動車メーカーが求める伸び行程と縮み行程で非対称な特性曲線構造に合致する。

符号Ｃを付した減衰力特性曲線は、部材９に逆止弁がなくかつ縮み行程で作用する追加のバイパス断面３５がない場合に得られるであろう減衰力特性曲線である。図からはっきりと分かるように、この場合には、ピストンロッド速度が低速域にあるとき、減衰力特性曲線Ｃの傾きは伸び行程特性曲線Ａの傾きと同じである。

特性曲線推移Ｂ及びＣの比較から明らかなように、部材９の逆止弁１０によって追加のバイパス断面３５が提供されることにより、所与のピストンロッド速度において、部材９に逆止弁がない場合に得られるであろう減衰力よりも小さな減衰力を実現することができる。

図６のグラフは、流体が通過可能な、部材９に形成された追加の逆止弁１０により、きわめて良好に、簡単かつ費用効率性のよい方法で、伸び行程と縮み行程とで異なる減衰力特性を実現できることを非常にはっきりと示している。このように、バルブ構造は、様々に異なる顧客要求に非常によく適合するショックアブソーバを可能にする。

本発明による減衰弁構造では、いくつかの異なる方策により、バルブ構造に必要な軸方向の空間が最小限に抑えられる。

一方では、バルブ構造の軸方向の空間が最小限に抑えられるのは、ハードな減衰力特性を有する減衰弁８がハウジング５の内部空間に組み込まれると同時に、ハウジング５が、その径に関して、ハウジング５に配置されたピストンバンド１４がダンパーチューブ内部空間をピストンロッド側の室３と反ピストンロッド側の室４とに区画するように設計されているためである。このようにして、特にマクファーソン・ストラット式の場合、ハウジング５を介して、ピストンロッド２からダンパーチューブ１に必要な力を伝達することができる。この機能は通常、従来式のショックアブソーバでは動作ピストンが行い、動作ピストンはこの目的のために所定の最小高さを下回ってはならなかった。従来式のショックアブソーバでは、動作ピストンは通常、ハードな減衰力特性を有していた。そのため、従来式のショックアブソーバでは、ハードな減衰力特性に関与する減衰要素（すなわち動作ピストン）の軸方向高さを所定のレベル以下に小さくすることができなかった。それに対して、バルブ構造は、ハードな減衰力特性に関与する第２の減衰弁８の軸方向高さを最小限に抑えることができる。その理由は、ピストンロッドからダンパーチューブに力を伝達するために、動作ピストンを利用する必要がないからである。前述したとおり、この力の伝達はハウジング５を介してのみ行われる。

他方では、本発明においてバルブ構造の軸方向の空間を減少させることができるのは、閉止状態のときに弁体１１が密着して着座する弁座１３が、別体をなす部品で構成されるのではなく、第１の減衰弁７と一体化されているためである。そのために、第１の減衰弁７は、その端面に弁体１１のための弁座１３を形成する環状縁部１２を有する。従って、弁体１１のための弁座１３を提供するために、ハウジング５と結合された別体をなす部品や、ハウジング５の半径方向の突起などを必要としない。このこともまた、軸方向の空間を減少させる。特に、本明細書の冒頭で引用した特許文献２に記載の解決策と比べて、軸方向の空間が大幅に減少する。その理由は、特許文献２で知られている断面がＨ字型の部品はかなりの軸方向空間を必要とするのに対して、バルブ構造は軸方向において非常にコンパクトだからである。

バルブ構造においては、部材９はハウジング５にしっかりと結合されている。このようにして、第１の減衰弁７は、部材９とハウジング５の半径方向の突起７２との間にしっかりと固定される。

本発明の減衰要素により、ピストンロッドに取り付けられた従来式の減衰ピストンを有する従来式のショックアブソーバは、２つの異なる減衰力特性（ハードな減衰／ソフトな減衰）間で相互に切換可能なショックアブソーバに簡単に改変される。そのためには、従来の減衰ピストンをピストンロッドから取り外して、バルブ構造のハウジング５をピストンロッドに取り付けるだけでよい。電磁式の切換弁６を操作するのに必要な電力供給は、中空ピストンロッド空洞に必要なケーブルを通したものによって行われる。

バルブ構造によれば、減衰弁７及び８が最大径を有するように、ダンパーチューブの内径に対するハウジング５の内径を最大にすることができる。このことは、ソフトな減衰力特性を有する第１の減衰弁７を設計するために特に重要である。全てのピストンロッド速度において乗り心地を高める減衰効果を実現し、かつハードな減衰力特性とソフトな減衰力特性との間の開きを最大にするために、特に、ダンパーチューブ径の小さいショックアブソーバにおいて、ソフトな減衰力特性を有する減衰弁の径が最大径にされる。このことは、バルブ構造において例示的に実現されている。

１ ダンパーチューブ
２ ピストンロッド
３ ピストンロッド側の室
４ 反ピストンロッド側の室
５ ハウジング
６ 切換弁
７ 第１の減衰弁
８ 第２の減衰弁
９ 部材
１０ 逆止弁
１１ 弁体
１２ 環状縁部
１３ 弁座
１４ ピストンバンド
２０ 中央通路
２１ コイル
２２ 磁心
２３ 磁気アーマチュア
２４ 圧縮コイルばね
３０、３３、５１、５３ 圧力逃し弁
３１ バイパス
３５ バイパス通路
４０ 開口部
５２ バイパス開口部
７０、７３ 雄ねじ
７１、７４ 雌ねじ
７２ 突起
Ａ 特性曲線、伸び行程特性曲線
Ｂ 特性曲線、縮み行程特性曲線
Ｃ 特性曲線

Claims (5)

1. ａ）減衰流体が少なくとも部分的に充填されたダンパーチューブ（１）と、
   ｂ）前記ダンパーチューブ（１）内に往復運動可能に配置されたピストンロッド（２）と、
   ｃ）前記ダンパーチューブ（１）内で案内され、前記ダンパーチューブ（１）の内部空間をピストンロッド側の室（３）と反ピストンロッド側の室（４）とに区画する構成要素と、
   ｄ）前記ピストンロッド（２）に結合されたハウジング（５）と、
   ｅ）前記ハウジング（５）の内部に配置され、前記ピストンロッド側の室（３）及び前記反ピストンロッド側の室（４）を前記ハウジング（５）を介して油圧的に相互連通する連通路内にて閉止位置及び開放位置の切換えが可能な切換弁（６）並びに、前記ハウジング（５）の内部に配置され、両方向に減衰流体を通過させることが可能であり、かつ前記切換弁（６）によって、前記両室の一方から他方に至る減衰流体の前記連通路に切換え可能に設けられたソフトな減衰力特性を持つ第１の減衰弁（７）と、
   ｆ）前記両方向に減衰流体を通過させることが可能なハードな減衰力特性を持つ第２の減衰弁（８）とを含む、自動車のホイールサスペンション用ショックアブソーバであって、
   ｇ）前記第２の減衰弁（８）が、前記ハウジング（５）の内部に配置され、前記第１の減衰弁（７）及び前記第２の減衰弁（８）が、パッシブな圧力逃し弁として形成されているとともに、前記ハウジングの内部において油圧的に並列に接続されており、
   ｈ）前記ハウジング（５）が、前記ダンパーチューブ（１）の前記内部空間を前記ピストンロッド側の室（３）と前記反ピストンロッド側の室（４）とに区画する前記構成要素をなし、前記ハウジングの外周面には、前記ダンパーチューブ（１）の内壁に気密に係合するピストンバンド（１４）を有していることを特徴とするショックアブソーバ。
2. 前記切換弁（６）が、弁体（１１）を操作する電磁式または圧電式の切換弁として構成され、前記第１の減衰弁（７）が、前記弁体（１１）のための弁座（１３）を構成する環状縁部（１２）を有することを特徴とする請求項１に記載のショックアブソーバ。
3. 前記第１の減衰弁（７）と前記第２の減衰弁（８）との間に部材（９）が配置され、該部材（９）が少なくとも１つの逆止弁（１０）を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のショックアブソーバ。
4. 前記部材（９）が１つの逆止弁（１０）を有し、該逆止弁（１０）が、前記ピストンロッド（２）が一方向に変位するときにのみ減衰流体を通過させることができるようにしたことを特徴とする請求項３に記載のショックアブソーバ。
5. 前記部材（９）が２つの逆止弁（１０）を有し、その一方は前記ピストンロッド（２）が一方向に変位するときに、他方は前記ピストンロッド（２）が他方向に変位するときに、それぞれ減衰流体を通過させることができ、前記両逆止弁（１０）が、それぞれ流れ断面積の異なるバイパス通路と協働するようにしたことを特徴とする請求項３に記載のショックアブソーバ。

Images