JP5769522B2

JP5769522B2 - 緩衝器

Info

Publication number: JP5769522B2
Application number: JP2011146728A
Authority: JP
Inventors: 西村　誠; 誠西村; 伸一香川; 徹北川
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2031-06-30
Also published as: JP2013015163A

Description

ピストンロッドのストロークに対して、シリンダ内の作動流体の流れを制御することにより減衰力を発生させる緩衝器に関するものである。

例えば特許文献１に記載されているように、自動車等の車両のサスペンション装置に装着される筒型の緩衝器において、シリンダの外周に円筒状部材を配置してこれらの間に環状の通路を形成し、さらに、円筒状部材の側壁を径方向外側に突出させて環状の通路に連通する円筒状の枝管を一体に形成するようにしたものがある。

特開平１１−１５９５６３号公報

上記特許文献１に記載されているように、円筒状部材の側壁に枝管を一体に形成して作動流体の通路とする緩衝器では、円筒状部材及び枝管は、高圧となる作動流体に対して充分な耐圧性を確保する必要があると共に、軽量化のために板厚を薄くすることが要求されている。

本発明は、シリンダの外周に設けられ、このシリンダの側壁との間に作動流体が流通する環状通路を形成する円筒状の側壁及びこの側壁から径方向外側に突出する枝管を有するセパレータチューブの耐圧性を高めて、その薄肉化を可能にする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、作動流体が封入されたシリンダと、該シリンダ内に挿入されたピストンと、該ピストンに連結されて前記シリンダの外部に延出されたピストンロッドと、前記シリンダの外周に設けられた外筒と、前記シリンダと前記外筒との間に設けられ、前記シリンダ内と連通する環状通路を形成する略円筒状の側壁を有するセパレータチューブと、前記シリンダと前記外筒との間の前記セパレータチューブの外側に形成されて作動流体及びガスが封入されたリザーバと、前記セパレータチューブの側壁に一体に形成されて径方向外側に突出して前記環状通路に連通する略円筒状の枝管と、前
記外筒の外部に配置されて前記枝管に接続される減衰力発生機構と、を備えた緩衝器において、前記セパレータチューブの側壁の前記枝管の一側には、内側から外側に膨出され、シール部材が装着される環状の内周溝が形成され、前記枝管の他側には、内側から外側又は外側から内側に膨出されて周方向に沿って延びる補強部が形成され、前記補強部は、前記減衰力発生機構から前記リザーバへの作動流体の流入口と、前記リザーバ内の作動流体の液面との間を仕切る仕切部材を形成することを特徴とする。

本発明に係る緩衝器によれば、枝管が一体に形成されたセパレータチューブの耐圧性を高めることができ、その薄肉化が可能になる。

本発明の第１実施形態に係る緩衝器の縦断面図である。図１の緩衝器のセパレータチューブの枝管部分を拡大して示す縦断面図である。図２のセパレータチューブの枝管部分を示す斜視図である。図１の緩衝器の変形例に係るセパレータチューブの枝管部分を拡大して示す縦断面図である。本発明の第２実施形態に係る緩衝器のセパレータチューブの枝管部分を拡大して示す縦断面図である。図５のセパレータチューブの枝管部分の正面図である。本発明の第２実施形態に係る緩衝器のセパレータチューブの枝管部分を拡大して示す縦断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。
なお、本実施形態は、上記「発明が解決しようとする課題」及び「発明の効果」の欄に記載した内容にとどまらず、その他の様々な課題を解決し、また、効果を奏するものである。本実施形態により、解決可能な主な課題ないし奏し得る主な効果について次に示す。

〔減衰力の増大〕
昨今、緩衝器には更なる減衰力の増大が求められている。これは、ロールやピッチングなど車体が一方側に傾くような挙動をしたとき、減衰力を大きくすることにより車体の挙動を抑制し、安定した走行を実現することができるためである。しかし、減衰力を増大させると、シリンダ内圧が高くなり、リザーバとシリンダ内との差圧が大きくなるため、円筒状部材と枝管との繋ぎ目に応力が集中し、耐圧性が低下するという課題がある。

〔特性改善〕
先に示した特許文献１に記載されているように、リザーバ内には油液およびガスが封入されており、減衰力発生機構からリザーバに流入する油液の噴流によってリザーバ内の油液の液面付近に渦や気泡が発生し、エアレーションが発生するという課題がある。エアレーションが発生すると安定した減衰力を得ることができないため、その課題を解決し、減衰特性を改善することが求められている。そこで、減衰力発生機構からリザーバに流入する流入口付近に、バッフルプレートを配置し、噴流の発生を抑制することが考えられるが、バッフルプレートの取り付けは、溶接によるコンタミの発生、部品点数及び組付工数といった問題を伴う。

〔軽量化〕
自動車に取付けられる部品は、燃費向上等のため、少しでも軽量化することが求められる。そこで、シリンダやセパレータチューブ、外筒は耐圧性を確保しつつ、肉厚を薄くする必要がある。肉厚が薄い部材に枝管を形成すると、枝管部分の肉厚はさらに薄くなり、耐圧性を確保するのが困難になる。肉厚を薄くしつつ、耐圧性を確保した枝管を形成するというトレードオフを解決することは大きな課題である。

本発明の第１実施形態について、図１乃至図３を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る緩衝器１は、筒型の減衰力調整式油圧緩衝器であって、シリンダ２の外側に外筒３を設けた複筒構造で、シリンダ２と外筒３との間に環状のリザーバ４が形成されている。シリンダ２内には、ピストン５が摺動可能に嵌装され、このピストン５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５には、ピストンロッド６の一端がナット７によって連結されており、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の上端部に装着されたロッドガイド８およびオイルシール９に挿通されて、シリンダ２の外部へ延出されている。シリンダ２の下端部には、シリンダ下室２Ｂとリザーバ４とを区画するベースバルブ１０が設けられている。

ピストン５には、シリンダ上下室２Ａ、２Ｂ間を連通させる通路１１、１２が設けられている。そして、通路１２には、シリンダ下室２Ｂ側からシリンダ上室２Ａ側への流体の流通のみを許容する逆止弁１３が設けられ、また、通路１１には、シリンダ上室２Ａ側の流体の圧力が所定圧力に達したとき開弁して、これをシリンダ下室２Ｂ側へリリーフするディスクバルブ１４が設けられている。

ベースバルブ１０には、シリンダ下室２Ｂとリザーバ４とを連通させる通路１５、１６が設けられている。そして、通路１５には、リザーバ４側からシリンダ下室２Ｂ側への流体の流通のみを許容する逆止弁１７が設けられ、また、通路１６には、シリンダ下室２Ｂ側の流体の圧力が所定圧力に達したとき開弁して、これをリザーバ４側へリリーフするディスクバルブ１８が設けられている。シリンダ２内には、作動流体として油液が封入され、リザーバ４内には油液及びガスが封入されている。

シリンダ２には、上下両端部にシール部材１９を介してセパレータチューブ２０が外嵌されており、シリンダ２の側壁とその外周に設けられたセパレータチューブ２０の円筒状の側壁との間に環状通路２１が形成されている。環状通路２１は、シリンダ２の上端部付近の側壁に設けられた通路２２によってシリンダ上室２Ａに連通されている。セパレータチューブ２０の側壁の下部には、環状通路２１に連通する接続口２３を有する小径の略円筒状の枝管４５が突出している。また、外筒３の側壁には、枝管４５と略同心に大径の流入口２４が開口され、外筒３の側壁の流入口２４に減衰力発生機構２５が取付けられている。

減衰力発生機構２５は、外筒の流入口２４に取付けられた円筒状のケース２６内に、パイロット型（背圧型）のメインバルブ２７及びメインバルブ２７の開弁圧力を制御するソレノイド駆動の圧力制御弁であるパイロットバルブ２８が設けられ、更に、パイロットバルブ２８の下流側に、フェイル時に作動するフェイルバルブ２９が設けられている。そして、枝管４５の接続口２３に入口通路を形成する連結管３０が液密的に挿入され、接続口２３から連結管３０に油液を導入し、メインバルブ２７、パイロットバルブ２８及びフェイルバルブ２９を通してケース２６で囲まれた室２６Ａへ流通させる。室２６Ａ内の油液は、ケース２６の端部の通路３１及び外筒３の流入口２４を通してリザーバ４へ流入する。

このとき、メインバルブ２７の開弁前には、パイロットバルブ２８によって油液の流れを制御して減衰力を発生し、メインバルブ２７の開弁時には、主にメインバルブ２７によって減衰力を発生する。また、パイロットバルブ２８の上流側の油液の一部をメインバルブ２７の背部の背圧室３２に導入し、その内圧をメインバルブ２７の閉弁方向に作用させる。リード線４１を介してソレノイド４０に通電する電流によってパイロットバルブ２８の制御圧力を調整することにより、減衰力を調整することができ、その結果、背圧室の内圧が変化してメインバルブ２７の開弁圧力及び開度を調整することができる。また、フェイルバルブ２９は、信号待ちで車を停止しているときや、万一ソレノイド４０への通電が遮断されたとき閉弁し、常時開となったパイロットバルブ２７の代りに油液の流れを制限することにより、減衰力の過度の低下を防止して適度な減衰力を維持するようになっている。

次にセパレータチューブ２０について更に詳細に説明する。
図２及び図３に示すように、セパレータチューブ２０は、両端部にシリンダ２の外周に嵌合するように縮径された縮径部４２が形成されている（図２及び図３には下端側のみを示す）。縮径部４２には、その軸方向の中間部が内側から外側に膨出されて、Ｏリング１９が嵌合される断面形状が略長方形の内周溝４３が形成されている。縮径部４２及び内周溝４３は、円筒状のセパレータチューブ２０に例えばビーディング加工することによって形成することができる。セパレータチューブ２０の側壁には、下端側の縮径部４２の近傍に、環状通路２１に連通する接続口２３となる略円筒状の枝管４５が径方向外側に突出するように一体に形成されている。枝管４５は、例えばバーリング加工、絞り加工等によってセパレータチューブ２０の側壁に一体に形成することができる。

また、セパレータチューブ２０の側壁には、枝管４５の上部の近傍に、内側から外側に膨出されて円周方向に沿って延びる補強部４６が形成されている。セパレータチューブ２０の下端側の縮径部４２と補強部４６とは、枝管４５から略等しい距離に配置されている。このようにセパレータチューブ２０の側壁の枝管４５の一側近傍に内周溝４３が形成され、他側近傍に補強部４６が形成されることにより、セパレータチューブ２０に内圧が作用したとき、枝管４５の基部の上部４５Ａ及び下部４５Ｂへの応力の集中が緩和されるようになっている。補強部４６は、内周溝４２と同様、例えばビーディング加工等によって形成することができる。

補強部４６は、図１乃至図３に示す例では、セパレータチューブ２０の円周方向の一部に設けられているが、全周にわたって形成してもよい。円周方向の一部に設ける場合には、図３に示すように、枝管４５の径方向長さを超える長さにする。補強部４６の突出高さは、外筒３と干渉しない高さとし、補強部４６をセパレータチューブ２０の全周にわたって形成する場合には、リザーバ４内の油液の流れを妨げないように、外筒３の内周面との間に必要な隙間を設けるようにする。また、補強部４６は、セパレータチューブ２０の円周方向に沿って複数配置してもよい。

さらに、減衰力発生機構２５からリザーバ４への流体の流路である流入口２４の上方に配置された補強部４６を外筒３の内周面に近づけて、または当接させて、補強部４６によって流入口２４とリザーバ４内の作動流体の液面Ｓとの間を仕切る仕切部材を形成してもよい。ここで、仕切部材を形成する場合にはリザーバ内の油液の液面から完全に隔離するもではなく、流入口２４からリザーバ４内に流入する油液が上方に向うのを抑制するように形成する。

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。
緩衝器１は、ピストンロッド６側を上方に、ベースバルブ１０側を下方に向けて車両のサスペンション装置のバネ上（車体側）、バネ下（車輪側）間等の相対移動可能な２部材間に装着され、リード線４１が制御装置に接続される。

ピストンロッド６の伸び行程時には、シリンダ２内のピストン５の移動によって、ピストン５の逆止弁１３が閉じ、ディスクバルブ１４の開弁前には、シリンダ上室２Ａ側の流体が加圧されて、通路２２及び環状通路２１を通り、セパレータチューブ２０の接続口２３から減衰力発生機構２５の入口通路３０へ流入する。そして、入口通路３０から流入した流体は、メインバルブ２７、パイロットバルブ２８及びフェイルバルブ２９を通ってケース２６で囲まれた室２６Ａへ流れ、更に、ケース２６の端部の通路３１及び外筒３の流入口２４を通ってリザーバ４へ流入する。

このとき、ピストン５が移動した分の流体がリザーバ４からベースバルブ１０の逆止弁１７を開いてシリンダ下室２Ｂへ流入する。なお、シリンダ上室２Ａの圧力がピストン５のディスクバルブ１４の開弁圧力に達すると、ディスクバルブ１４が開いて、シリンダ上室２Ａの圧力をシリンダ下室２Ｂへリリーフすることにより、シリンダ上室２Ａの過度の圧力の上昇を防止する。

ピストンロッド６の縮み行程時には、シリンダ２内のピストン５の移動によって、ピストン５の逆止弁１３が開き、ベースバルブ１０の通路１５の逆止弁１７が閉じて、ディスクバルブ１８の開弁前には、ピストン下室２Ｂの流体がシリンダ上室２Ａへ流入し、ピストンロッド６がシリンダ２内に侵入した分の流体がシリンダ上室２Ａから、上記伸び行程時と同様の経路を通ってリザーバ４へ流れる。なお、シリンダ下室２Ｂ内の圧力がベースバルブ１０のディスクバルブ１８の開弁圧力に達すると、ディスクバルブ１８が開いて、シリンダ下室２Ｂの圧力をリザーバ４へリリーフすることにより、シリンダ下室２Ｂの過度の圧力の上昇を防止する。

これにより、ピストンロッド６の伸縮行程時共に、減衰力発生機構２５において、メインバルブ２７の開弁前（ピストン速度低速域）においては、パイロットバルブ２８によって減衰力が発生し、メインバルブ２７の開弁後（ピストン速度高速域）においては、その開度に応じて減衰力が発生する。そして、ソレノイド４０への通電電流によってパイロットバルブ２８の制御圧力を調整することにより、減衰力を調整することができ、その結果、背圧室３２の内圧が変化してメインバルブ２７の開弁圧力及び開度を調整することができる。また、車が信号で停車したときや、万一、ソレノイド４０への通電が遮断された場合には、フェイルバルブ２９が閉弁し、常時開となったパイロットバルブの代りに油液の流れを制限することにより、減衰力の過度の低下を防止して適度な減衰力を維持することができる。

セパレータチューブ２０は、枝管４５の上下両側の近傍に内周溝４３と補強部４６とが形成されているので、内圧が作用したとき、枝管４５の基部の上部４５Ａ及び下部４５Ｂへの応力の集中を緩和することができ、耐圧性を高めることができる。その結果、セパレータチューブ２０は、必要な耐圧性を確保しつつ、薄肉化が可能になるので、減衰力を増大させつつ、軽量化を達成することができる。

また、補強部４６を流入口２４とリザーバ４の液面Ｓとの間を仕切る仕切部材とすることにより、減衰力発生機構２５から通路３１及び外筒３の流入口２４を通ってリザーバ４内に流入する油液が補強部４６によってリザーバ４内の油液の液面Ｓ側に向うのを抑制することができる。これにより、油圧緩衝器１の使用状態において、減衰力発生機構２５から通路３１及び外筒３の流入口２４を通ってリザーバ４内に流入する油液のうち、リザーバ４内上方への油液の流れが規制され、流入口２４を通ってリザーバ４内に流入する油液の噴流による液面Ｓの付近での渦及び気泡の発生が抑制される。その結果、リザーバ４内のガスの油液中への溶け込みを抑制し、エアレーション及びキャビテーションが発生し難くして、安定した減衰力を得ることができる。

さらに、補強部４６により、減衰力発生機構２５からリザーバ４内へ流入する油液の流路面積の急激な拡大が緩和されるので、リザーバ４への流入による油液の流速の急激な上昇を緩和して渦の発生を抑制することができる。その結果、渦の発生に伴う気泡の発生及び油液中へのガスの溶け込みを抑制し、エアレーション及びキャビテーションが発生し難くして、安定した減衰力を得ることができる。

次に上記第１実施形態のセパレータチューブ２０に形成された補強部４６の変形例について図４を参照して説明する。なお、以下の説明において上記第１実施形態に対して、同様の部分には同じ参照符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。

上記第１実施形態では、補強部４６は、セパレータチューブ２０の内側から外側へ膨出されているが、図４に示す変形例では、補強部５０は、外側から内側に膨出するものとなっている。この場合、図４に示す変形例では、補強部５０は、セパレータチューブ２０の全周にわたって形成されているが、枝管４５の径方向長さを超える長さに形成してもよく、また、円周方向に沿って複数配置してもよい。補強部５０は、図４に示すように、セパレータチューブ２０の全周にわたって形成する場合は、環状通路２１の油液の流れを阻害しないように、シリンダ２の外周面との間に隙間を形成するように突出高さを設定する。これにより、上記第１実施形態と同様、セパレータチューブ２０に内圧が作用したとき、枝管４５の基部の上部４５Ａ及び下部４５Ｂへの応力の集中を緩和して耐圧性を高めることができる。

次に、本発明の第２実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記第１実施形態に対して、同様の部分には同じ参照符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。

図５及び図６に示すように、本実施形態では、補強部６０は、バルジ加工によってセパレータチューブ２０の側壁を全周にわたって内側から外側に膨出させることにより形成されている。補強部６０は、枝管４５の上部は、図７に示すように、外筒３の内周面にほぼ当接するように突出されて、流入口２４とリザーバ４の液面Ｓ（図１参照）との間を仕切る仕切部材を形成している。補強部６０は、上端部がセパレータチューブ２０の外周面に沿った円周上にあるのに対して、下端部は、枝管４５の上部から両側部にかけて軸方向の寸法が徐々に大きくなり、枝管４５を覆う湾曲形状となっている。また、補強部６０の突出高さは、枝管４５が形成されたセパレータチューブ２０の正面では、外筒３の内周面にほぼ当接する高さであるのに対して、側部及び背部では外筒３の内周面との間に隙間を形成して環状通路２１の流路を確保するようになっている。

このように補強部６０を形成することにより、上記第１実施形態のものと同様、セパレータチューブ２０に内圧が作用した際の枝管４５の基部の上部４５Ａ及び下部４５Ｂへの応力の集中を緩和することができ、また、補強部６０が仕切部材として機能することにより、エアレーション及びキャビテーションの発生を抑制することができ、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

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、２０…セパレータチューブ、２１…環状通路、２５…減衰力発生機構、４３…内周溝、４５…枝管、４６…補強部

Claims

作動流体が封入されたシリンダと、該シリンダ内に挿入されたピストンと、
該ピストンに連結されて前記シリンダの外部に延出されたピストンロッドと、
前記シリンダの外周に設けられた外筒と、
前記シリンダと前記外筒との間に設けられ、前記シリンダ内と連通する環状通路を形成する略円筒状の側壁を有するセパレータチューブと、
前記シリンダと前記外筒との間の前記セパレータチューブの外側に形成されて作動流体及びガスが封入されたリザーバと、
前記セパレータチューブの側壁に一体に形成されて径方向外側に突出して前記環状通路に連通する略円筒状の枝管と、
前記外筒の外部に配置されて前記枝管に接続される減衰力発生機構と、を備えた緩衝器において、
前記セパレータチューブの側壁の前記枝管の一側には、内側から外側に膨出され、シール部材が装着される環状の内周溝が形成され、前記枝管の他側には、内側から外側又は外側から内側に膨出されて周方向に沿って延びる補強部が形成され、
前記補強部は、前記減衰力発生機構から前記リザーバへの作動流体の流入口と、前記リザーバ内の作動流体の液面との間を仕切る仕切部材を形成することを特徴とする緩衝器。