JP5588497B2 - ピストンおよび緩衝器 - Google Patents

Description

本発明は、ピストンおよび緩衝器に関する。

緩衝器におけるピストン部を構成するピストンとしては、たとえば、特許文献１に開示の提案がある。この文献に開示のピストンＰ１は、図８に示すように、シリンダＣ内に挿通のピストンロッドＲに保持される環状に形成のディスクＤと、このディスクＤの下端外周部から軸線方向、すなわち、図８中での下方向に突出する筒状に形成のスカート部Ｓとを有する。

それゆえ、このピストンＰ１にあっては、軸線方向の長さがディスクＤの長さにスカート部Ｓの長さを加えた長さになるから、ディスクＤの長さだけになる場合に比較して、ピストンＰ１が横力を受けたときのシリンダＣの内周に対する面圧を低くし得る。

そして、このピストンＰ１にあっては、スカート部Ｓの内側に環状バルブＶを装備するから、この環状バルブＶを定着させるピストンナットＮの突出長さを小さくでき、その分ピストンＰ１のシリンダＣ内における有効ストロークを保障し得る。

特開２００４−２０４８６３号公報

ところで、上記のピストンＰ１を装備する緩衝器におけるピストン部が伸側作動するときには、スカート部Ｓの内側にある環状バルブＶは、ディスクＤに形成の伸側の流路Ｄ１からの作動流体の圧力を受けて外周端部を撓ませ、弁座Ｄ２との間に隙間を出現させ、作動流体がこの隙間を通じてスカート部Ｓの内側に流出することで減衰作用をなす。

環状バルブＶの開放作動時に、弁座Ｄ２と環状バルブＶとの間を通過してスカート部Ｓの内側に流出する作動流体は、ほぼ横向きの状態で流出し、スカート部Ｓの内周面Ｓ１に衝突すると共に、スカート部Ｓの内周面Ｓ１がスカート部Ｓの軸線方向に沿うストレートに形成されているので、図中に矢印で示すように、直角に折れ曲がるようにしてシリンダＣ内に流れる。

このことから、弁座Ｄ２と環状バルブＶとの間を通過してシリンダＣ内に向かう作動流体は、スカート部Ｓの内側にあって滑らかに流れなくなり、この不具合から緩衝器に作動音を発生させる危惧がある。

本発明は、このような現状を鑑みて創案されたものであって、作動流体の流れを改善して、緩衝器に作動音を発生させないピストンおよび作動音を発生しない緩衝器を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明の緩衝器は、ピストンを搭載し、前記ピストンは、環状に形成され端面に弁座を有するディスクと、前記ディスクの前記弁座とは反対側の外周部から前記ディスクの軸線方向に突出して前記ディスクとは反対側の端部に環状端部を有するとともに内周面が前記ディスクとは反対側に向けて拡径する傾斜面である筒状のスカート部と、前記ディスクに形成され前記スカート部の内側に開口するとともに前記ディスクの前記スカート部側の端面に積層される環状バルブによって開放可能に閉塞され前記環状バルブが撓むことで開放される流路とを備え、前記環状端部の内径は、前記弁座の外径より大きく、軸線に直交する水平面と前記スカート部の内周面との間の角度は、前記水平面と前記弁座の外周面との間の角度より小さいことを特徴とする。また、上記した目的を達成するために、本発明のピストンは、環状に形成され端面に弁座を有するディスクと、前記ディスクの前記弁座とは反対側の外周部から前記ディスクの軸線方向に突出して前記ディスクとは反対側の端部に環状端部を有するとともに内周面が前記ディスクとが反対側に向けて拡径する傾斜面である筒状のスカート部と、前記ディスクに形成され前記スカート部の内側に開口するとともに前記ディスクの前記スカート部側の端面に積層される環状バルブによって開放可能に閉塞され前記環状バルブが撓むことで開放される流路とを備え、前記環状端部の内径は、前記弁座の外径より大きく、軸線に直交する水平面と前記スカート部の内周面との間の角度は、前記水平面と前記弁座の外周面との間の角度より小さいことを特徴とする。

本発明による緩衝器およびピストンにあっては、ディスクに連続するスカート部のディスク側の内周面を反ディスク方向に向けて拡径する傾斜面にするから、ディスクに形成の流路から流出してスカート部のディスク側の内周面に衝突した作動流体がスカート部のディスク側の内周面における傾斜に沿ってシリンダ内に流れる。

このことから、本発明による緩衝器およびピストンにあっては、スカート部の内側に流出する作動流体が直角に折れ曲がるようにしてシリンダ内に流れる従前のピストンに比較して、作動流体の流れが滑らかになる。

その結果、本発明による緩衝器によれば、作動流体の流れが改善されて作動音を発生しない。また、本発明によるピストンによれば、作動流体の流れが改善されて、緩衝器に作動音を発生させないことが可能になる。

一実施形態の緩衝器を一部破断して示す正面断面図である。 一実施形態の緩衝器におけるピストンを示す平面図である。 図２中のＸ−Ｘ線位置で示す一実施形態の緩衝器におけるピストンの断面図である。 一実施形態の緩衝器におけるピストンを積層した状態を示す断面図である。 複数個の一実施形態の緩衝器におけるピストンを串刺し状態にして横置きにした状態を示す図である。 一実施形態の緩衝器におけるピストンを積層した状態を示す部分半截断面図で、（Ａ）は、ピストンのスカート部と弁座の半径条件を示し、（Ｂ）は、ピストンのスカート部と弁座の角度条件を示す。 他の実施形態の緩衝器におけるピストンを積層した状態を示す部分半截断面図で、（Ａ）は、ピストンのスカート部と弁座の半径条件を示し、（Ｂ）は、ピストンのスカート部と弁座の角度条件を示す。 従来のピストンを利用する緩衝器を一部破断して示す正面断面図である。

以下に、図示した実施形態に基づいて、本発明を説明する。図１に示すように、本発明による緩衝器におけるピストンＰは、たとえば、緩衝器におけるピストン部を構成する。

すなわち、ピストンＰは、シリンダ１内に挿通してシリンダ１内に一方室Ｒ１および他方室Ｒ２を隔成すると共に、シリンダ１内に挿通されるピストンロッド２の先端部２ａに保持されて、ピストンロッド２のシリンダ１に対する出入りによってシリンダ１内で摺動する。

また、ピストンＰは、図３にも示すように、シリンダ１（図１参照）内に挿通する環状に形成のディスク３と、筒状であってディスク３の一端外周部からディスク３の軸線方向に、すなわち、図１および図３中の上下方向の下方に突出する筒状に形成のスカート部４とを有する。

そして、ピストンＰは、スカート部４の内側にあってディスク３に形成される流路としての伸側の流路３ａを有する。そしてまた、スカート部４の内周面４ａは、図１および図３中で下方向となる反ディスク方向に向けて拡径する傾斜面とされている。ちなみに、ピストンＰは、図示するところでは、伸側の流路３ａに並列する圧側ポート３ｂを有する。

さらに、ピストンＰは、ディスク３とスカート部４とを一体に有するように、たとえば、焼結で形成され、スカート部４の図１および図３中で下端部は、ディスク３の図１および図３中での下端となるスカート部側の端面、すなわち、他方室Ｒ２（図１参照）に対向する端面３ｃ（図２参照）に平行する環状端部４ｂとされている。

上記のように、ピストンＰは、図１および図３中で上下方向となる軸線方向の長さがディスク３の長さにスカート部４の長さを加えた長さになるので、ディスク３の長さだけの場合に比較して、ピストンＰが横力を受けたときのシリンダ１の内周に対する面圧を低くし得る。

ちなみに、ピストンＰは、ディスク３の外周とスカート部４の外周とに跨ってピストンリング５（図１参照）を嵌装し、このピストンリング５がシリンダ１の内周に摺接し、ピストンＰのシリンダ１に対する摺動性を保障する。

なお、ピストンリング５は、あらかじめ環状に形成されたものがピストンＰにおけるスカート部４の外周に嵌装され、その状態から加熱下に筒状に変形され、スカート部４およびディスク３の外周に嵌装される。

戻って、ピストンＰは、ディスク３における図１および図３中での上端面となる反スカート部側の端面、すなわち、一方室Ｒ１に対向する端面（符示せず）に弁座６を有し、この弁座６は、内側に開口する圧側ポート３ｂの下流側端を囲む。

また、ピストンＰは、ディスク３のスカート部側の端面３ｃに弁座７を有し、この弁座７は、内側に開口する伸側の流路３ａの下流側端を囲む。ちなみに、弁座７は、この実施形態では、図示しないが、伸側の流路３ａの下流側端が内側に開口する環状溝を有する。

そして、ピストンＰは、弁座６に圧側ポート３ｂの下流側端を開放可能に閉塞するチェックバルブ８（図１参照）を着座させ、弁座７に伸側の流路３ａの下流側端を開放可能に閉塞する環状バルブたる伸側バルブ９（図１参照）を着座させる。ちなみに、チェックバルブ８にあっては、伸側の流路３ａの上流側端に通じる開口８ａを有して、一方室Ｒ１からの作動流体の伸側の流路３ａへの流入を許容する。

また、チェックバルブ８は、外周端部が撓み作動するときに、弁座６との間に出現する隙間を作動流体が通過すること許容し、伸側バルブ９は、外周端部が撓み作動するときに、弁座７との間に出現する隙間を作動流体が通過すること許容し、その際に所定の減衰作用をなす。

なお、図示するところにあって、チェックバルブ８は、一枚の環状リーフバルブで構成され、伸側バルブ９は、複数枚の環状リーフバルブを積層して構成され、チェックバルブ８および伸側バルブ９は、ピストンＰを上下方向から挟む態勢にしてピストンロッド２における段部２ｂ（図１参照）とピストンナット１０（図１参照）との間に挟持される。

戻って、ピストンＰにおいて、スカート部４は、内周面４ａが反ディスク方向、すなわち、図１および図３中で下方向に向けて拡径する傾斜面になるが、これによって、ピストンＰがシリンダ１内を上昇する緩衝器の伸側作動時に、一方室Ｒ１からの作動流体が伸側の流路３ａを通過し、伸側バルブ９を撓み作動させて弁座７と伸側バルブ９との間を通過してスカート部４の内周面４ａに衝突すると共に、図３中に矢印ａで示すように、スカート部４の内周面４ａにおける傾斜に沿って下方に、すなわち、他方室Ｒ２に流れる。

このことから、内周面がスカート部の軸線方向に沿うストレートに形成され、前記した図８に示すようにスカート部の内側に流出する作動流体が直角に折れ曲がるようにしてシリンダ内に流れる従前のピストンＰ１に比較して、本発明によるピストンＰでは、作動流体の流れが滑らかになる。

そして、本発明によるピストンＰによれば、作動流体の流れが滑らかになって、作動流体の流れが改善されるので、ピストン部がシリンダ１内を上昇する伸側作動時の緩衝器に作動音を発生させないことが可能になる。したがって、このピストンＰを搭載した緩衝器によれば、伸側作動時に作動音を発生しないようにすることができる。

さらに、ピストンＰにおける作動流体の流れが滑らかになると、このピストンＰを有する緩衝器にあっては、今までよりも、より広い範囲の周波数領域、ピストン速度に対して設定通りの減衰力を発生できるようになり、車両における乗り心地をより一層良くし得ることになる。

ところで、本発明によるピストンＰにあって、一方室Ｒ１に対向する端面に形成される弁座６は、図２に示すように、周方向に適宜の間隔を有して独立する開口窓６ａを有し、この開口窓６ａは、底部（符示せず）に圧側ポート３ｂにおける下流側端を開口させる。ちなみに、周方向に相隣する開口窓６ａの間は、弁座６のいわゆる外であって、シート面６ｂより低くなる凹部３ｄとされ、この凹部３ｄには伸側の流路３ａの上流側端が開口する。ちなみに、前記した図３は、この図２中のＸ−Ｘ線位置で切った断面図である。

上記の開口窓６ａを有する弁座６は、図２中の拡大図にも示すように、外周面６ｃであってピストンＰの軸線に直交する水平面における外側部分に段部６ｄを有し、この段部６ｄには、図４に示すように、下方のピストンＰに同心に上方からピストンＰを重ねるとき、スカート部４における環状端部４ｂが当接する。

そして、本発明によるピストンＰは、これが保管されたり搬送されたりする際には、図５に示すように、複数個が並列されて軸Ａによって串刺し状態にして横置きされる。

ところで、図示しないが、スカート部のディスク側の内周面がいわゆるストレートに形成されている従前のピストンＰ１の場合には、上記の横置き状態のとき、スカート部４の環状端面４ｂが対向する弁座６のシート面６ｂに接触する場合がある。

このスカート部４の環状端面４ｂが弁座６のシート面６ｂに接触する状態で、串刺し状態にある全体が左右方向に揺れたり上下動したりすると、スカート部４の環状端部４ｂが弁座６のシート面６ｂに離着座を繰り返し、したがって、弁座６のシート面６ｂが変形するなどして、組立後の緩衝器にあって、たとえば、減衰特性がばらつく不具合に繋がる可能性が危惧されることになる。

それ対して、本発明によるピストンＰにあっては、図６（Ａ）に示すように、スカート部４の環状端部４ｂを対向する弁座６のシート面６ｂに干渉させないようにする上で、スカート部４における環状端部４ｂの内径Ｌ１を段部６ｄの内径Ｌ２より大きく段部６ｄの外径Ｌ３より小さくしている。

これによって、スカート部４の環状端部４ｂが弁座６の段部６ｄに着座すると共に、スカート部４の内周面４ａが弁座６の外周面６ｃとの間に隙間（符示せず）を有することが可能になり、スカート部４の弁座６への干渉を回避させることが可能になる。

また、図６（Ｂ）に示すように、ピストンＰの軸線方向の断面において、ピストンＰの軸線に直交する水平面ｂとスカート部４の内周面４ａとの間の角度θ１が、水平面ｂと弁座６の外周面６ｃとの間の角度θ２より小さいとする。

これによって、スカート部４の内周面４ａが弁座６のシート面６ｂに干渉しないのはもちろんのこと、スカート部４の内周面４ａが弁座６の外周面６ｃとの間に隙間（符示せず）を有することが可能になり、弁座６の外周面６ｃにも干渉せずして、スカート部４の弁座６への干渉を回避させる。

そして、スカート部４の環状端部４ｂが弁座６の段部６ｄに着座する状態のとき、上記した外径が、Ｌ２＜Ｌ１＜Ｌ３であり、上記した角度が、θ１＜θ２であるときに、スカート部４の内周面４ａの弁座６におけるシート面６ｂへの干渉を確実に回避でき、前記した図５に示す串刺し状態にして横置きされて保管されたり搬送されたりする際に、スカート部４の干渉による弁座６のシート面６ｂへの変形発生を完全に阻止できることになる。

図７（Ａ）は、本発明による他の実施形態の緩衝器におけるピストンＰを前記した図４に示すように同心に上下に積層した場合を図６（Ａ）と同様に示すもので、スカート部４の弁座６への干渉を回避するための条件を示す。

ちなみに、この実施形態の緩衝器におけるピストンＰにあっては、弁座６の外周面６ｃに段部６ｄ（図４参照）を有していない。したがって、このピストンＰを同心に積層する場合には、スカート部４の環状端部４ｂは、図７（Ａ）に示すように、前記した凹部３ｄ、すなわち、弁座６における開口窓６ａが相隣する場合の弁座６のいわゆる外に位置決めされる凹部３ｄに直接当接する状態になる。

この状態のとき、図７（Ａ）に示すように、スカート部４における環状端部４ｂの内径Ｌ４が弁座６の外径、すなわち、弁座６のシート面６ｂの外径より大きいのはもちろんのこと、さらには、弁座６の外周面６ｃにおける下端部の外径Ｌ５より大きいとしている。

これにより、スカート部４の内周面４ａが弁座６のシート面６ｂに干渉しないのはもちろんのこと、スカート部４の内周面４ａが弁座６の外周面６ｃとの間に隙間（符示せず）を有することが可能になり、弁座６の外周面６ｃにも干渉せずして、スカート部４の弁座６への干渉を回避させる。

そして、図７（Ｂ）は、前記した図６（Ｂ）と同様に、スカート部４と弁座６との間における角度条件を示すもので、ピストンＰの軸線方向の断面において、ピストンＰの軸線に直交する水平面ｂとスカート部４の内周面４ａとの間の角度θ３が、水平面ｂと弁座６の外周面６ｃとの間の角度θ４より小さいことを示す。

これによって、スカート部４の内周面４ａが弁座６のシート面６ｂに干渉しないのはもちろんのこと、スカート部４の内周面４ａが弁座６の外周面６ｃとの間に隙間（符示せず）を有することが可能になり、弁座６の外周面６ｃにも干渉せずして、スカート部４の弁座６への干渉を回避させる。

以上のように、本発明によるピストンＰにあっては、ディスク３の一端外周部に突出するスカート部４の内周面４ａを反ディスク方向に向けて拡開する傾斜面にするから、上下方向に同心に積層されるとき、上記した径の設定如何で、また、これに加えて、上記した角度の設定如何で、上方のピストンＰのスカート部４における環状端部４ｂが下方のピストンＰの弁座６におけるシート面６ｂに干渉することを回避できる。

そして、本発明によるピストンＰにあっては、上方のピストンＰにおけるスカート部４の環状端部４ｂが下方のピストンＰにおける弁座６の外周面６ｃに形成の段部６ｄに当接することで、スカート部４の弁座６に対する高さ位置をいわゆる嵩上げでき、このことから、スカート部４の内周面４ａと弁座６の外周面６ｃとの間における隙間を大きく取ることが可能になり、スカート部４における環状端部４ｂが弁座６におけるシート面６ｂに干渉することを確実に回避することを可能にする。

このことは、言い換えれば、スカート部４の内周面４ａと弁座６の外周面６ｃとの間における隙間を可能な限りに狭くすることで、その分、スカート部４の肉厚を大きくすることが可能なり、スカート部４の耐久性を向上できる。

一方、本発明によるピストンＰにあっては、上方のピストンＰにおけるスカート部４の環状端部４ｂが下方のピストンＰにおける弁座６の外の凹部３ｄに当接することで、同心に積層される複数個のピストンＰにあって全体長さを小さくでき、したがって、複数個のピストンＰを整列させて軸Ａで串刺し状態にして保管したり搬送したりする際に、収納性を向上させる。

そして、本発明によるピストンＰにあっては、同心に上下に積層するとき、下方のピストンＰの弁座６が上方のピストンＰのスカート部４で覆われるようになり、したがって、複数個のピストンＰを整列させて軸Ａで串刺し状態にして保管したり搬送したりする際に、弁座６のシート面６ｂがスカート部４で保護される態勢になる。

前記したところでは、ピストンＰが焼結形成されるとしたが、本発明が意図するところからすると、これに代えて、ダイカスト成形されたり、さらには、樹脂材で射出成形されたりするなど、自由な構成が採用されて良い。

また、前記したところでは、弁座６における外周面６ｃに形成の段部６ｄが外周面６ｃに沿う円弧状に形成されるとしたが、スカート部４における環状端部４ｂの着座を許容する限りには、これに代えて、図示しないが、上方に延びる軸状あるいは箱状に形成されて、外周面６ｃに言わば部分的に設けられても良い。

そして、前記したところでは、本発明によるピストンＰが緩衝器に具現化される場合を例にして説明したが、本発明によるピストンＰがガススプリングやシートダンパなどにおけるピストン部に具現化されることを妨げものではない。

３ ディスク
３ａ 伸側の流路（流路）
３ｃ 端面
４ スカート部
４ａ 内周面
４ｂ 環状端部
６ 弁座
６ａ 開口窓
６ｃ 外周面
６ｄ 段部
９ 伸側バルブ（環状バルブ）
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ，４，Ｌ５ 径
Ｐ ピストン
ｂ 水平面
θ１，θ２，θ３，θ４ 角度

Claims (4)

1. ピストンを搭載した緩衝器であって、
   前記ピストンは、
   環状に形成され端面に弁座を有するディスクと、
   前記ディスクの前記弁座とは反対側の外周部から前記ディスクの軸線方向に突出して前記ディスクとは反対側の端部に環状端部を有するとともに内周面が前記ディスクとは反対側に向けて拡径する傾斜面である筒状のスカート部と、
   前記ディスクに形成され前記スカート部の内側に開口するとともに前記ディスクの前記スカート部側の端面に積層される環状バルブによって開放可能に閉塞され前記環状バルブが撓むことで開放される流路と、
   を備え、
   前記環状端部の内径は、前記弁座の外径より大きく、
   軸線に直交する水平面と前記スカート部の内周面との間の角度は、前記水平面と前記弁座の外周面との間の角度より小さい、
   ことを特徴とする緩衝器。
2. 前記弁座は、外周面であって軸線に直交する水平面における外側部分に段部を有し、
   前記段部の内径は前記環状端部の内径より小さく、前記段部の外径は前記環状端部の内径より大きい
   ことを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
3. 前記弁座は、周方向に間隔を有して独立する開口窓を有し、
   前記段部は、前記開口窓の外周面であって軸線に直交する水平面における外側部分に設けられる
   ことを特徴とする請求項２に記載の緩衝器。
4. 環状に形成され端面に弁座を有するディスクと、
   前記ディスクの前記弁座とは反対側の外周部から前記ディスクの軸線方向に突出して前記ディスクとは反対側の端部に環状端部を有するとともに内周面が前記ディスクとは反対側に向けて拡径する傾斜面である筒状のスカート部と、
   前記ディスクに形成され前記スカート部の内側に開口するとともに前記ディスクの前記スカート部側の端面に積層される環状バルブによって開放可能に閉塞され前記環状バルブが撓むことで開放される流路と、
   を備え、
   前記環状端部の内径は、前記弁座の外径より大きく、
   軸線に直交する水平面と前記スカート部の内周面との間の角度は、前記水平面と前記弁座の外周面との間の角度より小さい
   ことを特徴とするピストン。

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