JP5000235B2 - シリンダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、シリンダ内にリバウンドスプリングが収納されたシリンダ装置であって、車両のショックアブソーバに好適なシリンダ装置に関する。

従来のショックアブソーバとしては、例えば特許文献１に記載の装置がある。この装置では、シリンダ内において、ピストンロッド外周にリバウンドスプリングが配置されている。このリバウンドスプリングの両端部は、それぞれ筒状のカラー部材からなる樹脂製の着座部材の着座部に圧入固定されている。上記各着座部材はそれぞれ、上記ピストンロッドに案内されて当該ピストンロッドに沿って上下に移動自在となっている。

また、着座部材の背面側（リバウンドスプリングとは反対側）には、弾性部材からなるリング状のストッパラバーが同軸に配置されている。このストッパラバーは、着座部材に取り付けられている。
これによって、車輪がリバウンドして上記リバウンドスプリングを圧縮する方向にストロークした際に、上記リバウンドスプリングの自由端に設けられた着座部材は、リバウンドシートやロッドガイドに対しストッパラバーを介して当接することとなり、樹脂製の着座部材がリバウンドシート等に直接当接することによる干渉音発生を回避している。

ここで、特許文献１に記載のショックアブソーバでは、上述のように、リバウンドスプリングの両端部がともに自由端である場合を例示しているが、上下端のうち一端部だけが自由端となり、他端部はピストンロッドなどに固定されているものもある。
実開平６−１２８４８号公報

上記従来技術では、ストローク方向に対する干渉音の発生を抑えることは出来る。しかし、ピストンロッドと着座部材との間の干渉音を回避することは出来ない。
すなわち、上記カラーからなる着座部材は、その中央の貫通穴をピストンロッドが貫通した状態になっており、その着座部材の内径面は、ピストンロッド外径面に案内されるように、当該ピストンロッド外径面との間に所定のクリアランスが設けられている。このため、リバウンドスプリング自身の振動が着座部材に伝達されて当該着座部材が横方向に変位するとピストンロッドに衝突して干渉音を発生することになる。
本発明は、このような点に着目して成されたもので、シリンダ装置に内在するリバウンドスプリングの自由端部に設けられた着座部材と、ピストロッドとの干渉音を低減することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、シリンダと、そのシリンダ内に摺動可能に配置されたピストンと、そのピストンに連結してシリンダの外部に延びるピストンロッドと、上記シリンダ内でピストンロッドの外周に配置されるリバウンドスプリングと、上記シリンダ内でピストンロッドに案内されると共に上記リバウンドスプリングの端部が着座する着座部を有する自由端側着座部材と、上記ピストンロッドの軸方向において、該自由端側着座部材を挟んで上記リバウンドスプリング側とは反対側のシリンダ内でピストンロッドに案内されるストッパラバーと、を備え、
上記自由端側着座部材は、上記ストッパラバー側の部分に、当該ストッパラバーが挿入可能なクリアランスを内径面側に持ってピストンロッド外径面と対向する立上り部と、上記リバウンドスプリング側の部分にピストンロッドの外径面と内径面側が直接対向し、上記立上り部よりもピストンロッド外径面とのクリアランスが小さい本体部とを有し、
上記立上り部とピストンロッドの外径面との間のクリアランスに上記ストッパラバーを差し込んで当該ストッパラバーを自由端側着座部材に支持すると共に、
ストッパラバーとピストンロッド外径面とのクリアランスを、自由端側着座部材の上記本体部とピストンロッド外径面とのクリアランスよりも小さくするものである。

本発明によれば、リバウンドスプリングの振動が伝達されて自由端側着座部材が、ピストンロッドの軸直方向に振動しても、当該自由端側着座部材がピストンロッドに衝突する前に弾性部材からなるストッパラバーがピストンロッドに当接することで振動を吸収する。この結果、自由端側着座部材とピストロッドとの干渉音が低減される。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係るシリンダ装置を構成するショックアブソーバの断面図である。
（構成）
図１に示すように、シリンダ１が、内筒１ａと外筒１ｂの二重管構造から構成され、その下端部がブラケット２を介して不図示のナックルやサスペンションアーム等の車輪側部材に連結する。そのシリンダ１の内筒１ａ内は、ピストン３によって上室と下室とに分けられている。そのピストン３に、ピストンロッド４の下端部が固定されている。ピストンロッド４は、上室内を上方に延び、シリンダ１の上端部（ロッドガイド９など）を貫通して外部に延出している。そのピストンロッド４の上端部は、不図示の車体側部材（車体フレーム等）に連結される。

上記シリンダ１の上室内には、軸を上下に向けてリバウンドスプリング５が収納されている。なお、リバウンドスプリング５の中央部を上記ピストンロッド４が貫通する。また、本実施形態では、リバウンドスプリング５の上端部側のみが自由端となっている場合を例に説明する。
上記リバウンドスプリング５の下端部は、ピストンロッド４に固定された固定側着座部材６に圧入固定されている。また、リバウンドスプリング５の上端部は、ピストンロッド４に案内可能に配置された自由端側着座部材７に圧入固定されている。

そのリバウンドスプリング５の自由端部である上端部側の取付け構造を、主に図２を参照して説明する。
上記自由端側着座部材７は、樹脂製の部材であって、筒状の本体部１０と、本体部１０の下端部に連続してスプリング内に差し込まれる差し込み部１１と、上記本体部１０の上端部に連続し、当該上端部外周側全周から上方に立ち上がった円筒状の立上り部１２と、から構成される。

上記本体部１０及び差し込み部１１の内径面は、同一の径方向寸法に設定されて、ピストンロッド４の外径面４ａに対して所定のクリアランスδＡに設定されている。また、立上り部１２の内径面側には、ピストンロッド４の外径面４ａとの間に円筒状の空間が形成されている。
また、上記立上り部１２の上端部（先端部）の内径面側の角部１２ａは、アール状に面取りされていて、上方に向かうにつれて径方向寸法が大きくなって案内面を形成している。

本実施形態では、上記立上り部１２内の空間に対し、環状のストッパラバー８が外周側で所定の締代をもって上側から圧入されている。ストッパラバー８は、弾性部材で作成されて、中空部を上記ピストンロッド４が貫通することで当該ピストンロッド４に案内されている。そのストッパラバー８の内径の径方向寸法は、上記自由端側着座部の本体部１０の内径よりも小さく設定されている。すなわち、本体部１０とピストンロッド４の外径面４ａとのクリアランスδＡに比べて、ストッパラバー８とピストンロッド４の外径面４ａとのクリアランスδＢは小さく設定されている。例えば本体部１０とピストンロッド４の外径面４ａとのクリアランスδＡを１．８ｍｍとし、本体部１０とピストンロッド４の外径面４ａとのクリアランスδＢを０．２ｍｍに設定する。

また、ストッパラバー８の外径側の外周面は、上下方向中央部が外径方向に突出して拡径部８ａを形成している。この拡径部８ａは周方向に沿って環状に形成されている。その拡径部８ａの径方向寸法は、上記立上り部１２の内径（径方向寸法）よりも若干大きく、例えば立上り部１２の内径に対して０．１〜０．７ｍｍの締代を持つように形成されている。なお、拡径部８ａの上下両側部分は、立上り部１２の内径よりも径方向寸法が小さく設定されていて、立上り部１２内面に接触していない。

また、ストッパラバー８の上面及び下面にはそれぞれ、図３のように、円周方向の三箇所に上下方向に突出した半円状の突起部８ｂ、８ｃを備えている。そして、下側の突起部８ｃを本体部１０の上面に当接させた状態では、上側の突起部８ｂは、立上り部１２の先端部よりも上方に突出するように設定されている。なお、図２のストッパラバー８の断面は、図３におけるＡ−Ａ断面を表している。
ここで、車両が停止して、車輪がストロークしていない状態では、図１のように、上記ストッパラバー８と上方のロッドガイド９との間に所定のクリアランスが設定されている。

（作用効果）
上記ショックアブソーバでは、車輪がリバウンドしてショックアブソーバが伸びることで、シリンダ１内をピストン３が上昇する。その上昇に伴い、上記自由端側着座部材７も上方に移動して、上記ストッパラバー８を介して当該自由端側着座部材７がロッドガイド９に当接し、さらに上記車輪がリバウンドするに伴って、つまりピストン３が上昇するにつれて上記リバウンドスプリング５が圧縮変形してバネ反力を発生する。
このように、リバウンドストローク時に、上記自由端側着座部材７はストッパラバー８を介してロッドガイド９に当接することで、ストローク方向（ピストンロッド４の軸方向）における衝突時の干渉音が低減される。

また、ショックアブソーバがストロークしていない定常状態やバウンド時は、リバウンドスプリング５の上端部は自由端となっている。このため、車輪側から入力された振動等によってリバウンドスプリング５が横方向に振動し、その振動でリバウンドスプリング５の上端部に取り付けられた自由端側着座部材７も横方向（ピストンロッド４の軸直方向）に揺動して、内径面（ガイド面）側がピストンロッド４に衝突しようとする。このとき、ピストンロッド４の外径面４ａを基準として、自由端側着座部材７のクリアランスδＡよりもストッパラバー８のクリアランスδＢの方が小さいために、自由端側着座部材７がピストンロッド４に衝突する前に、弾性部材からなるストッパラバー８が当接し弾性変形することで、上記振動を吸収する。これによって、上記リバウンドスプリング５の振動を低減すると共に、ピストンロッド４に自由端側着座部材７が衝突することによる干渉音の発生を回避出来る。たとえ、ピストンロッド４に自由端側着座部材７が衝突してもその干渉音を低減することが出来る。

ここで、樹脂製で所定の硬度を有する自由端側着座部材７が、所定の慣性力を持ってピストンロッド４に繰り返し衝突すると、その衝撃でピストンロッド４が振動し、その振動が、ピストンロッド４の上端取付け部及び車体を介して車室内に伝達され、異音（例えば、ビーンというような音）として乗員に認知される可能性がある。

また、上記自由端側着座部材７自体は、樹脂製であることから軽量であるので、自由端側着座部材７自体に着目した場合には、当該自由端側着座部材７がピストンロッド４に衝突する際の衝撃力は小さい。しかし、リバウンドスプリング５を含めて考えると、リバウンドスプリング５が長くなって上部の振動加速度が大きくなったり、リバウンドスプリング５の質量が増したりするほど、自由端側着座部材７がピストンロッド４に衝突する際の衝撃力は大きくなる。したがって、リバウンドスプリング５が重くなったりするほど、本件特許が問題としている課題が顕著となり、本件発明の適用による効果が有効に働く。

本実施形態で、自由端側着座部材７のストッパラバー８側に対しストッパラバー８側（上側）に立ち上がる筒状の立上り部１２を設け、上側からストッパラバー８を圧入（締代をもって差し込み）によって固定しているのは、次の理由による。
すなわち、自由端側着座部材７にストッパラバー８を接着によって固定する場合に比べて、差し込むだけであるので、組付け作業性が容易となる。

このとき、凸部状の拡径部８ａを設けて当該拡径部８ａだけを立上り部１２に接触するようにしているので、差し込み易くて、組付け性が更に良くなる。また、自由端側着座部材７との接触面積が小さいので、ストッパラバー８の容積を小さく出来るために、ストッパラバー８の質量の削減や材料削減に繋がる。本実施形態では、ストッパラバー８の下面にも上面と同様な突起部８ｃを設けることで、すなわち、上下対称な形状とすることで、天地の確認をすることなくストッパラバー８の組付けが出来ると共に、本体部１０の上面との接触も突起部８ｃだけとなって更に、ストッパラバー８の容積を小さく出来る。

また、ストッパラバー８外径面の上下方向中央部に上記凸部を設けることで、ストッパラバー８外径面における凸部よりも立上り部１２側の部分の径方向寸法は立上り部１２の内径面の寸法よりも小さくなって立上り部１２内に容易に挿入されてストッパラバー８が位置決めされる結果、ストッパラバー８を上側から立上り部１２内に差し込む際の挿入が容易となる。

本実施形態では、立上り部１２先端部の内径面側の角を面取り（図ではアールに面取りした場合）しているので、当該面取り部分が、立上り部１２内にストッパラバー８を挿入する際の案内面となって、更に容易に差し込み可能となる。
また、ショックアブソーバの使用中に、自由端側着座部材７の立上り部１２からストッパラバー８が脱落する場合も想定されるが、本実施形態では、上記のような圧入による組付けを採用することで、次のような効果も有する。すなわち、自由端側着座部材７の立上り部１２からストッパラバー８が何らかの理由で外れても、車輪がリバウンドしてショックアブソーバが伸展する際に、上記自由端側着座部材７が上方に移動して上記ストッパラバー８に当接することで、ストッパラバー８の下部が立上り部１２内に入り込んで位置決めされ、続けて、自由端側着座部材７によって上方に押し上げられたストッパラバー８がロッドガイド９に当接して、ストッパラバー８が自由端側着座部材７とロッドガイド９に上下から押圧されることで、そのときの反力である上下方向の外力によってストッパラバー８は立上り部１２内に押し込まれる。この結果、ストッパラバー８は再度、自由端側着座部材７に固定されることとなる。

ここで、上記実施形態では、自由端側着座部材７の本体部１０と円筒状の立上り部１２とが一体成形で構成される場合を例示しているが、本体部１０と立上り部１２とが別体であっても良い。例えば、円筒状の立上り部１２の下部に本体部１０を下側から圧入して固定することで構成しても良い。
ただし、上記実施形態のように本体部１０と立上り部１２とを一体成形で製造した方が、部品点数の増加が抑えられる。また、本体部１０と立上り部１２との組付け誤差を抑えて、ピストンロッド４への組付け性も容易となる。

また、上記実施形態では、リバウンドスプリング５の上端部側が自由端の場合を例示しているが、下端部側が自由端であっても良いし、上下両端部がともに自由端となっていても良い。その自由端に使用される自由端側着座部材７側に、本件発明を適用すればよい。なお、一端部だけが自由端となっている方が、リバウンドスプリング５の自由端側が大きく振動すると思われるため、一端部だけが自由端となっている場合の方が上記課題の干渉音が問題となると思われる。
また、上記実施形態では、対象となるシリンダ装置が車両のショックアブソーバを構成する場合で説明しているが、これに限定されない。他の装置に使用されるリバウンドスプリング５を備えたシリンダ装置であって、上述の干渉音が問題となるようなものに使用されていれば、本件発明は適用することが出来る。

本発明に基づく実施形態に係るショックアブソーバを示す断面図である。 本発明に基づく実施形態に係る要部拡大図である。 本発明に基づく実施形態に係るストッパラバーの平面図である。

符号の説明

１ シリンダ
３ ピストン
４ ピストンロッド
５ バウンドスプリング
７ 自由端側着座部材
８ ストッパラバー
８ａ 拡径部
８ｂ、８ｃ 突起部
９ ロッドガイド
１０ 本体部
１１ 差し込み部
１２ 立上り部
１２ａ 面取りされた角部
１３ 上室
１４ 下室
δＡ ピストンロッドと自由端側着座部材とのクリアランス
δＢ ピストンロッドとストッパラバーとのクリアランス

Claims (6)

1. シリンダと、そのシリンダ内に摺動可能に配置されたピストンと、そのピストンに連結してシリンダの外部に延びるピストンロッドと、上記シリンダ内でピストンロッドの外周に配置されるリバウンドスプリングと、上記シリンダ内でピストンロッドに案内されると共に上記リバウンドスプリングの端部が着座する着座部を有する自由端側着座部材と、上記ピストンロッドの軸方向において、該自由端側着座部材を挟んで上記リバウンドスプリング側とは反対側のシリンダ内でピストンロッドに案内されるストッパラバーと、を備え、
   上記自由端側着座部材は、上記ストッパラバー側の部分に、当該ストッパラバーが挿入可能なクリアランスを内径面側に持ってピストンロッド外径面と対向する立上り部と、上記リバウンドスプリング側の部分にピストンロッドの外径面と内径面側が直接対向し、上記立上り部よりもピストンロッド外径面とのクリアランスが小さい本体部とを有し、
   上記立上り部とピストンロッドの外径面との間のクリアランスに上記ストッパラバーを差し込んで当該ストッパラバーを自由端側着座部材に支持すると共に、
   ストッパラバーとピストンロッド外径面とのクリアランスを、自由端側着座部材の上記本体部とピストンロッド外径面とのクリアランスよりも小さくすることを特徴とするシリンダ装置。
2. ピストンロッドの軸直方向において、ストッパラバーの外周部に対し、上記立上り部内径面の径方向寸法よりも径方向寸法が大きい拡径部を備えることを特徴とする請求項１に記載したシリンダ装置。
3. 上記拡径部は、立上り部に向けて突出した凸部からなり、その凸部だけが立上り部に接触することを特徴とする請求項２に記載したシリンダ装置。
4. 上記立上り部は、上記自由端側着座部材の本体と一体成形で構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載したシリンダ装置。
5. 上記立上り部における、先端部内径面側の角部は面取りされていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載したシリンダ装置。
6. 上記シリンダ装置は、車両のショックアブソーバを構成し、上記ピストンロッドの端部が車体に連結されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載したシリンダ装置。

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