JP4453000B2 - 油圧緩衝器 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両の懸架装置等に装着される油圧緩衝器に関し、特に、減衰力特性の設定の自由度が高く、かつ、応答に性に優れた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、ピストン部に油液通路、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通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、減衰力の過度の上昇を防止するようにしている。

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背圧室を設け、油液の一部をサブディスクバルブを介して背圧室に導入して、背圧室の内圧をディスクバルブに閉弁方向に作用させることにより、サブディスクバルブによって背圧室の内圧を調整して、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。
特開平２−２７８０２６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたものでは、次のような問題がある。背圧室に油液を導入する通路は、サブディスクバルブを配置するため、通路長が長くなっており、これにより、流通抵抗が増大して、その分、背圧室の内圧の上昇の応答性が低下することになり、迅速に適切な減衰力を得ることが困難となっている。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、減衰力特性の設定の自由度が高く、かつ、応答性に優れた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、請求項１に係るの発明は、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ディスクバルブと、該メインディスクバルブの閉弁方向に内圧を作用させる背圧室とを備え、油液の一部を前記背圧室に導入して、前記メインディスクバルブの開弁を制御する油圧緩衝器において、
前記メインディスクバルブに、前記背圧室に油液を導入するパイロット油路を穿設し、前記メインディスクバルブの背面側に前記パイロット油路を直接開閉するサブバルブを設け、
前記メインディスクバルブと前記サブバルブとは、ピストン速度が低速域においては、前記サブバルブによって前記パイロット油路を閉じた状態で前記メインディスクバルブが開弁し、ピストン速度の上昇にともなって、前記サブバルブが開き前記パイロット油路を通して前記背圧室に油液を導入する構成であることを特徴とする。
請求項２の発明に係る油圧緩衝器は、上記請求項１の構成において、前記メインディスクバルブ及びサブバルブは、弁体の撓みを生じることなく開閉するバルブであることを特徴とする。
請求項３の発明に係る油圧緩衝器は、上記請求項１又は２の構成において、前記メインディスクバルブとサブバルブとは、両者のいずれか一方に突出して設けられたシート部がいずれか他方に離着座することによって前記パイロット油路を開閉することを特徴とする。

請求項１の発明に係る油圧緩衝器によれば、ピストン速度低速域のサブバルブの閉弁時には、背圧室に油液が導入されず、背圧室の内圧が上昇しないので、メインディスクバルブの開弁圧力が低くなって小さな減衰力が発生し、ピストン速度上昇によるサブバルブの開弁時には、パイロット通路を通して背圧室に油液が導入されて、背圧室の内圧が上昇し、メインディスクバルブの開弁圧力が上昇して減衰力が増大する。メインディスクバルブにパイロット通路を穿設し、メインディスクバルブの背面側にパイロット通路を直接開閉するサブバルブを設けたことにより、背圧室に連通するパイロット通路の通路長を充分短くすることができ、背圧室の内圧上昇の応答性を高めることができる。
請求項２の発明に係る油圧緩衝器によれば、メインディスクバルブ及びサブバルブの弁体の撓みに依存することなく減衰力を発生させることができるので、弁体の撓みの増大によって、減衰力が過度に上昇するのを防止することができる。
請求項３の発明に係る油圧緩衝器によれば、突出されたシート部によってメインディスクバルブとサブバルブとのはり付きを防止することができ、サブバルブを円滑に開弁させることができる。

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。
本発明の第１実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態に係る油圧緩衝器１は、自動車等の車両の懸架装置に装着される筒型油圧緩衝器であって、油液が封入されたシリンダ２（側壁の一部のみ図示する）内に、ピストン３が摺動可能に嵌装され、このピストン３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３には、ピストンロッド４の一端がナット５によって連結されており、ピストンロッド４の他端側は、シリンダ２および外筒３の上端部に装着されたロッドガイド（図示せず）およびオイルシール（図示せず）に挿通されて外部へ延出されている。シリンダ下室２Ｂは、適度な流通抵抗を有するベースバルブ（図示せず）を介して、リザーバ（図示せず）に接続されており、リザーバ内には、油液及びガスが封入されている。

ピストン３には、シリンダ上下室２Ａ，２Ｂ間を連通させるための伸び側油路６及び縮み側油路７が設けられている。ピストン３のシリンダ下室２Ｂ側の端部には、伸び側油路６の油液の流動を制御して減衰力を発生させる伸び側減衰力発生機構８が設けられ、シリンダ上室２Ａ側の端部には、縮み側油路７の油液流動を制御して減衰力を発生させる縮み側減衰力発生機構９が設けられている。

伸び側減衰力発生機構８について説明する。
ピストン３のシリンダ下室２Ｂ側の端部には、略有底円筒状のバルブ部材１０が取付けられている。バルブ部材１０は、その底部の内側に立設された円筒状の案内部１１をピストン３に当接させ、この案内部１１にピストンロッド４が挿通されて、ナット５によってピストン３に固定されている。ピストン３のシリンダ下室２Ｂ側の端面には、内周側及び外周側に、それぞれ環状のシート部１２、１３が突出されており、シート部１２、１３の間に伸び側油路６が開口されている。シート部１２、１３には、メインディスクバルブ１４が着座されている。

メインディスクバルブ１４は、内周部がバルブ部材１０の案内部１１によって軸方向に沿って移動可能に案内されて、撓みを生じることなく、シート部１２、１３に離着座することができる。また、メインディスクバルブ１４の背面側外周部には、略円筒状のシール部材１５が焼付けられており、このシール部材１５がバルブ部材１０の円筒部内周面に気密的に摺接して、バルブ部材１０の内部に背圧室１６が形成され、背圧室１６の内圧がメインディスクバルブ１４の閉弁方向に作用するようになっている。なお、シール部材１５は、メインディスクバルブ１４と一体の芯材（図示せず）を設けて必要な剛性を確保するとよい。そして、伸び側油路６の圧力を受けてメインディスクバルブ１４がシート部１２、１３からリフトすると、伸び側油路６がシリンダ下室２Ｂに直接連通する。

メインディスクバルブ１４には、伸び側油路６と背圧室１６とを連通させるパイロット通路１７が穿設されている。メインディスクバルブ１４の背面側には、パイロット通路１７を直接開閉するサブディスクバルブ１８（サブバルブ）が重ねられている。サブディスクバルブ１８は、内周部がバルブ部材１０の案内部１１によって軸方向に沿って移動可能に案内されて、撓みを生じることなく、メインディスクバルブ１４の背面に離着座して、パイロット通路１７を開閉する。サブディスクバルブ１８の背面側内周部には、略円筒状のシール部材１９が焼付けられており、このシール部材１９が円筒部１１に気密的に摺接して背圧室１６をシールしている。なお、シール部材１９は、サブディスクバルブ１４と一体の芯材（図示せず）を設けて必要な剛性を確保するとよい。メインディスクバルブ１４及びサブディスクバルブ１８は、背圧室１６内に設けられたコイルばね２０、２１によって、それぞれ閉弁位置へ付勢されており、サブディスクバルブ１８の初期開弁圧力がメインディスクバルブ１４の初期開弁圧力よりも高く設定されている。

バルブ部材１０の底部には、背圧室１８をシリンダ下室２Ｂに連通させる油路２２が設けられ、油路２２には、所定圧力に達した背圧室１６内の油液をシリンダ下室２Ｂへリリーフする常閉のディスクバルブ２３（リリーフバルブ）が設けられ、ディスクバブル２３の外周部には、背圧室１６をシリンダ下室２Ｂに常時連通させるオリフィス２４（切欠）が設けられている。

次に、縮み側減衰力発生機構９について説明する。
上記伸び側減衰力発生機構８と同様、ピストン３のシリンダ上室２Ａ側の端部にバルブ部材２５が取付けられ、バルブ部材２５の案内部２６がピストン３に当接している。ピストン３のシリンダ上室２Ａ側の端部に突出されたシート部２７、２８の間には、縮み側油路７が開口されている。シート部２７、２８には、案内部２６によって案内されたメインディスクバルブ２９が着座され、メインディスクバルブ２９に焼付けられたシール部材３０がバルブ部材２５の円筒部の内周面に気密的に摺接して、バルブ部材２５の内部のメインディスクバルブ２９の背面側に背圧室３１が形成されている。

メインディスクバルブ２９には、縮み側油路７と背圧室３１とを連通させるパイロット通路３２が穿設され、メインディスクバルブ２９の背面側に、パイロット通路３２を直接開閉するサブディスクバルブ３３（サブバルブ）が重ねられている。サブディスクバルブ３３に焼付けられたシール部材３４が案内部２６に摺接して背圧室３１をシールしている。背圧室３１内に設けられたコイルばね３５、３６によって、メインディスクバルブ２９及びサブディスクバルブ３３が、それぞれ閉弁位置へ付勢されており、サブディスクバルブ３３の初期開弁圧力がメインディスクバルブ２９の初期開弁圧力よりも高く設定されている。

バルブ部材２６の底部には、背圧室３１をシリンダ上室２Ａに連通させる油路３７が設けられ、油路３７には、所定圧力に達した背圧室３１内の油液をシリンダ上室２Ａへリリーフする常閉のディスクバルブ３８（リリーフバルブ）が設けられ、ディスクバブル３８の外周部には、背圧室３１をシリンダ上室２Ａに常時連通させるオリフィス３９（切欠）が設けられている。

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４の伸び行程時には、シリンダ２内のピストン３の摺動にともない、シリンダ上室２Ａ側の油液がピストン３の伸び側油路６を通ってシリンダ下室２Ｂ側へ流れ、伸び側減衰力発生機構８によって減衰力が発生する。このとき、ピストンロッド４がシリンダ２から退出した分の油液がリザーバからベースバルブを介してシリンダ下室２Ｂへ流れ、リザーバ４内のガスが膨張することによって、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８では、伸び側油路６の油液の圧力を受けてメインディスクバルブ１４が開弁し、その開度に応じて減衰力を発生する。このとき、ピストン速度の低速域においては、サブディスクバルブ１８によってパイロット通路１７が閉じられているため、背圧室１６の内圧は上昇しないので、メインディスクバルブ１４の開弁圧力が低くなり、小さな減衰力が発生する。これにより、コイルばね２０のばね力を充分小さく設定することにより、メインディスクバルブ１４の初期開弁圧力を小さくすることができ、ピストン速度の極低速域（ピストンロッド４の初期ストローク域）において、充分小さな減衰力を発生させることができる。

ピストン速度が上昇して、伸び側油路６側の圧力が高まると、サブディスクバルブ１８が開き、パイロット通路１７を通して伸び側油路６側の圧力が背圧室１６に導入されて、背圧室１６の内圧が上昇する。これにより、ピストン速度の上昇にともなって、メインディスクバルブ１４の開弁圧力が上昇して、減衰力が大きくなる。そして、背圧室１６の圧力が所定圧力に達すると、ディスクバルブ２３が開弁して背圧室１６の圧力をシリンダ下室２Ｂ側へリリーフして、メインディスクバルブ１４の開弁圧力、すなわち伸び側の減衰力の過度の上昇を防止する。

なお、後述するピストンロッド４の縮み行程時には、シリンダ下室２Ｂ側の圧力がオリフィス２４を介して背圧室１６に導入され、その圧力によってメインディスクバルブ１４及びサブディスクバルブ１８が閉弁状態で維持される。

ピストンロッド４の縮み行程時には、シリンダ２内のピストン３の摺動にともない、シリンダ下室２Ｂの油液がピストン３の縮み側油路７を通ってシリンダ上室２Ａへ流れ、縮み側減衰力発生機構９によって減衰力が発生し、このとき、ピストンロッド４がシリンダ２内に侵入した分の油液がベースバルブを介してリザーバへ流れ、リザーバ内のガスを圧縮することによって、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９では、上記伸び側減衰力発生機構８の場合と同様、メインディスクバルブ２９が、縮み側油路７の油液の圧力を受けて開弁し、その開度に応じて減衰力を発生する。このとき、ピストン速度の低速域においては、サブディスクバルブ３３によってパイロット通路３２が閉じられているため、背圧室３１の内圧は上昇しないので、メインディスクバルブ２９の開弁圧力が低くなり、小さな減衰力が発生する。これにより、コイルばね３５のばね力を充分小さく設定することにより、メインディスクバルブ２９の初期開弁圧力を小さくすることができ、ピストン速度の極低速域（ピストンロッド４の初期ストローク域）において、充分小さな減衰力を発生させることができる。

ピストン速度が上昇して、縮み側油路７側の圧力が高まると、サブディスクバルブ３３が開き、パイロット通路３２を通して縮み側油路７側の圧力が背圧室３１に導入されて、背圧室３１の内圧が上昇する。これにより、ピストン速度の上昇にともなって、メインディスクバルブ２９の開弁圧力が上昇して、減衰力が大きくなる。そして、背圧室３１の圧力が所定圧力に達すると、ディスクバルブ３８が開弁して背圧室３１の圧力をシリンダ上室２Ａ側へリリーフして、メインディスクバルブ２９の開弁圧力、すなわち伸び側の減衰力の過度の上昇を防止する。

なお、前述のピストンロッド４の伸び行程時には、シリンダ上室２Ａ側の圧力がオリフィス３９を介して背圧室３０に導入され、その圧力によってメインディスクバルブ２９が閉弁状態で維持される。

これにより、メインディスクバルブ１４、２９、パイロット通路１７、３２、サブディスクバルブ１８、３３、背圧室１６、３１及びディスクバルブ２３、３８の特性を適宜設定することによって、各ピストン速度域に対して適切な減衰力を発生させることができ、理想的な減衰力特性を得ることが可能となる。

メインディスクバルブ１４、２９にパイロット通路１７、３２を穿設し、メインディスクバルブ１４、２９に直接重ねたサブディスクバルブ１８、３３によってパイロット通路１７、３２を直接開閉するようにしたので、背圧室１６、３１に連通するパイロット通路１７、３２の通路長を充分短くすることができ、背圧室１６、３１の内圧の上昇の応答性を高めて、迅速に適切な減衰力を得ることができる。また、特許文献１に記載された従来例に対して、構造が簡単で部品点数も少なく、製造コストもかからない。

次に、本発明の第２乃至第４実施形態について、図３乃至図５を参照して説明する。なお、上記第１実施形態に対して、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図示して詳細に説明する。また、伸び側減衰力発生機構８と縮み側減衰力発生機構９とは、ほぼ同様の構造であるから、伸び側減衰力発生機構８についてのみ説明する。

本発明の第２実施形態では、図３に示すように、サブディスクバルブ１８に、メインディスクバルブ１４に離着座してパイロット通路１７を開閉するシート部１８Ａが突出されている。これにより、サブディスクバルブ１８とメインディスクバルブ１４とのはり付きを防止して、サブディスクバルブ１８を円滑に開弁させることができる。また、シート部１８Ａの形状及び配置によって、サブディスクバルブ１８の受圧面積を調整することができる。なお、サブディスクバルブ１８のシール部材１９は省略されている。

本発明の第３実施形態では、図４に示すように、バルブ部材１０の案内部１１とピストン３のシート部１３との間にリング状のリテーナ４０が介装され、メインディスクバルブ１４の内周部がリテーナ４０によって案内されている。サブディスクバルブ１８は、リテーナ４０によって内周部がクランプされており、外周部に突出されたシート部１８Ａがメインディスクバルブ１４に当接して、そのばね力によってセット荷重をもってメインディスクバルブ１４に当接し、また、メインディスクバルブ１４を閉弁方向に押圧している。これにより、上記第１実施形態のコイルばね２０、２１を省略することができ、また、シート部１８Ａによってサブディスクバルブ１８のメインディスクバルブ１４へのはり付きを防止して、サブディスクバルブ１８を円滑に開弁させることができる。

なお、上記第３実施形態において、シート部１８Ａは、サブディスクバルブ１８を突出させて形成しているが、これに代えて、メインディスクバルブ１４を突出させてシート部とすることよっても同様の作用、効果を奏することができる。

本発明の第４実施形態では、図５に示すように、ピストン３の外周部から円筒部４１を延出させ、この円筒部４１に、円板状としたバルブ部材１０が取付けられており、メインディスクバルブ１４のシール部材１５を円筒部４１に摺接させ、サブディスクバルブ１８のシール部材１９をピストンロッド４に直接摺接させて背圧室１６をシールしている。円筒部４１には、伸び側油路６をシリンダ下室２Ｂに連通させるための油路４２が設けられている。コイルばね２１は、メインディスクバルブ１４及びサブディスクバルブ１８の兼用とされ、コイルばね２０が省略されている。このように構成したことにより、バルブ部材１０の案内部１１を省略することができ、メインディスクバルブ１４及び背圧室１６の受圧面積を大きくすることができる。

本発明の第１実施形態に係る油圧緩衝器の要部の縦断面図である。 図１の装置の伸び側減衰力発生機構を拡大して示す図である。 本発明の第２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。 本発明の第３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。 本発明の第４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。

符号の説明

１ 油圧緩衝器、２ シリンダ、３ ピストン、４ ピストンロッド、１４ メインディスクバルブ、１７ パイロット通路、１８ サブディスクバルブ（サブバルブ）、１８Ａ シート部

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ディスクバルブと、該メインディスクバルブの閉弁方向に内圧を作用させる背圧室とを備え、油液の一部を前記背圧室に導入して、前記メインディスクバルブの開弁を制御する油圧緩衝器において、
   前記メインディスクバルブに、前記背圧室に油液を導入するパイロット油路を穿設し、前記メインディスクバルブの背面側に前記パイロット油路を直接開閉するサブバルブを設け、
   前記メインディスクバルブと前記サブバルブとは、ピストン速度が低速域においては、前記サブバルブによって前記パイロット油路を閉じた状態で前記メインディスクバルブが開弁し、ピストン速度の上昇にともなって、前記サブバルブが開き前記パイロット油路を通して前記背圧室に油液を導入する構成であることを特徴とする油圧緩衝器。
2. 前記メインディスクバルブ及びサブバルブは、弁体の撓みを生じることなく開閉するバルブであることを特徴とする請求項１に記載の油圧緩衝器。
3. 前記メインディスクバルブとサブバルブとは、両者のいずれか一方に突出して設けられたシート部がいずれか他方に離着座することによって前記パイロット油路を開閉する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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