特開 2020-139605 ピストン構造体、緩衝器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-139605(P2020-139605A)

(43)【公開日】2020年9月3日

(54)【発明の名称】ピストン構造体、緩衝器

(51)【国際特許分類】

   F16F 9/508 20060101AFI20200807BHJP

   F16F 9/32 20060101ALI20200807BHJP

   F16F 9/348 20060101ALI20200807BHJP

【ＦＩ】

   F16F9/508

   F16F9/32 L

   F16F9/348

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2019-37319(P2019-37319)

(22)【出願日】2019年3月1日

(71)【出願人】

【識別番号】000146010

【氏名又は名称】株式会社ショーワ

(72)【発明者】

【氏名】内藤 力

【テーマコード（参考）】

3J069

【Ｆターム（参考）】

3J069AA54

3J069CC13

3J069EE28

3J069EE64

(57)【要約】

【課題】ピストン速度の低速から高速に渡る全域で適正な減衰力となるピストン構造及び緩衝器を提供すること。
【解決手段】作動流体が封入されたシリンダ３と、前記シリンダに摺動可能に挿入されて該シリンダの内部を第１室７および第２室８に画成するピストンボディ５０とを備え、前記ピストンボディは、第１室と第２室を連通する流路５１，５２を備え、前記流路の出口側がピストンの外縁側に向いて開口しているピストン構造体５である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

作動流体が封入されたシリンダと、前記シリンダに摺動可能に挿入されて該シリンダの内部を第１室および第２室に画成するピストンボディとを備え、
前記ピストンボディは、前記第１室と前記第２室とを連通する流路を備え、
前記流路の出口側がピストンボディの外縁側に向いて開口している、ピストン構造体。

【請求項2】

前記ピストンボディの軸方向端面の前記流路の開口を囲むように突出した環状のシート部が、前記ピストンボディの周方向に配置され、
前記ピストンボディは、前記ピストンの半径方向内周側に、前記シート部と連接するボス部を備え、
前記ピストンボディの端面で、前記シート部と前記ボス部とに弁が着座し、
前記流路は、前記弁の半径方向外側に向いた開口を有している、請求項１に記載のピストン構造体。

【請求項3】

前記シート部は、互いに分離された複数の受圧部を有している、請求項１又は２に記載のピストン構造体。

【請求項4】

前記ボス部は、前記受圧部から前記ピストンボディの半径方向内側に向けて伸びた溝を有する、請求項３記載のピストン構造体。

【請求項5】

前記シート部に対し前記弁が前記シート部の半径方向外側に張り出している、請求項３記載のピストン構造体。

【請求項6】

前記シート部に複数の前記流路が開口し、複数の前記流路の開口向きが、前記ピストンボディの半径方向外側でそれぞれ異なっている、請求項５記載のピストン構造体。

【請求項7】

請求項１〜６記載のピストン構造体を備える、緩衝器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、本発明は、ピストン構造体及び緩衝器に関する。

【背景技術】

【0002】

ピストンに流路を設け、シート面を有するピストン構造体として例えば、特許文献１がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

特開平１０−２７４２７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されたピストン構造体を使用すると、ピストン速度の高速域で減衰力が高くなり過ぎる傾向にある。一方、従来知られたピストン円周に円環状をなすシート面のピストンを使用すると、ピストン速度の低速域で減衰力が低くなってしまう傾向にある。
本発明は、ピストン速度の低速から高速に渡る全域で適正な減衰力となるピストン構造体及び緩衝器を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明者は、鋭意検討の結果、独立したシート面のピストンで、流体の流路の向きを出口側に向けることにより流体がより流れ易くなり、その結果、ピストン速度の低速から高速に渡る全域で適正な減衰力となる最適なピストン構造体を提供できることを知見して、発明を完成させた。

【0006】

第1実施態様は、作動流体が封入されたシリンダ（２、３）と、前記シリンダに摺動可能に挿入されて該シリンダの内部を第１室（７）および第２室（８）に画成するピストンボディ（５０）とを備え、前記ピストンボディは、前記第１室と前記第２室とを連通する流路（５１，５２）を備え、前記流路の出口側がピストンボディの外縁側に向いて開口している、ピストン構造体（５）である。
また、前記ピストンボディの軸方向端面の前記流路（５１，５２）の開口を囲むように突出した環状のシート部（５３，５５）が、前記ピストンボディの周方向に配置され、前記ピストンボディは、前記ピストンの半径方向内周側に、前記シート部と連接するボス部（５４，５６）を備え、前記ピストンボディの端面で、前記シート部と前記ボス部（５４，５６）とに弁（５７，５８）が着座し、前記流路は、前記弁の半径方向外側に向いた開口が設けられていても良い。
前記シート部（５３，５５）は、互いに分離された複数の受圧部（５３１、５５１）を有していてもよい。
前記ボス部（５６）は、前記受圧部（５３１、５５１）から前記ピストンボディの半径方向内側に向けて伸びた溝（５６１）を有してもよい。
前記シート部（５３，５５）に対し前記弁（５７，５８）が前記シート部（５３，５５）の半径方向外側に張り出していてもよい。
前記シート部（５３、５５）に複数の前記流路が開口し、複数の前記流路の開口向きが、前記ピストンボディの半径方向外側でそれぞれ異なっていてもよい。
また、第２実施態様は、上記第１実施形態のピストン構造体（５）を備える、緩衝器（１）である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ピストン速度の低速から高速に渡る全域で適正な減衰力となるピストン構造体及び緩衝器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】緩衝器の全体構成を説明する図である。

【図2】第１実施形態のピストン構造体を示す縦断面図である。

【図3】（Ａ）は第１実施形態のピストン構造体を示す上面図であり、（Ｂ）は第１実施形態のピストン構造体を示すA−A断面図であり、（Ｃ）は第１実施形態のピストン構造体を示す下面図である。

【図4】第１実施形態のピストン構造体を拡大して示す断面図である。

【図5】（Ａ）は第２実施形態のピストン構造体を示す上面図であり、（Ｂ）は第２実施形態のピストン構造体を示すB−B断面図であり、（Ｃ）は第２実施形態のピストン構造体を示す下面図である。

【図6】減衰力特性を示す図である。

【図7】第２実施形態の油の流れを示す図である。

【図8】従来のピストン構造体を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
＜実施形態１＞
図１は、第1実施形態の緩衝器１の全体構成を説明する図である。
なお、以下の説明において、図１に示す緩衝器１の長手方向を軸方向と称する、また、軸方向において、緩衝器１の上側を第１方向と称し、緩衝器１の下側を第２方向と称して説明を行う、また、図１に示す緩衝器１の左右方向を半径方向と称し、中心軸側を内側、中心軸に対して離れる方向を外側と称する。

【0010】

第1実施形態の緩衝器１について説明する。
図１に示すように、第1実施形態の緩衝器１は、オイルを収容する第1シリンダ３及び第2シリンダ２と、一部が第１シリンダ３の内部に入り、軸方向に移動可能なピストンロッド４と、ピストンロッド４に固定され、第１シリンダ３の内側を摺動するピストン構造体５と、第1シリンダ３の第２方向側の底部に設けられたボトムバルブ６を有する。

【0011】

図１に示すように、緩衝器１は、半径方向に第1シリンダ３と第2シリンダ２を備える、二重管構造である。
第1シリンダ３には、内周を摺動するピストンロッド４が挿入され、第2方向側の底部にボトムバルブ６が配置される。有底の第2シリンダ２内に配置される第1シリンダ３の第1方向端には、ロッドガイド１１とシール１０によって、ピストンロッド４が摺動可能に封止され、ロッドガイド１１とシール１０は、第２シリンダ２の第1方向端部に加締めによって固定されている。また第1シリンダ３内には、流体（オイル）で満たされるとともに、第1シリンダ３と第2シリンダ２との間には、流体（オイル）とガスが収容されているリザーバ室９が形成される。

【0012】

[ピストンロッド４の構成]
ピストンロッド４は、第2方向側の端部にピストン構造体５が固定されている。ピストン構造体５が第１シリンダ３内を第1室７と第２室８に区画し、ピストン構造体５の移動に伴いピストンロッド４が第１シリンダ３の軸方向に移動可能に配置されている。

【0013】

図２はピストン構造体５の拡大図である。
図２に示すように、ピストン構造体５には、ピストンロッド４が挿入される貫通孔６１が設けられ、ナット６２等によりピストンロッド４にピストン構造体５が固定される。

【0014】

ピストン構造体５は、第１シリンダ３内に挿入され、第１シリンダ３内に第１室７及び第２室８を画成する。
ピストン構造体５は、ピストンボディ５０と、その第1方向側に配置される弁５８と、第2方向側に配置される弁５７とを備えている。ピストンボディ５０には、弁５８が着座するシート部５３が第1方向側の端面に、弁５７が着座するシート部５５が第2方向側の端面に、それぞれ設けられている。シート部５３は、弁５８を開弁させる受圧部５３１を形成し、シート部５５は、弁５７を開弁させる受圧部５５１を形成している。

【0015】

そして、ピストンボディ５０内部には、第１室７と第2室８とを連通する複数の流路５１、５２が備えられている。流路５１はシート部５３に、流路５２はシート部５５にそれぞれ連通しており、流路５１はピストンボディ５０の第2方向から第1方向への流体の流れを、流路５２は第1方向から第2方向への流体の流れを形成している。前記シート部５３に着座している弁５８を押し開いて流体が流れることで、減衰力を発生させる。また、シート部５５に着座している弁５７を押し開いて流体が流れることで、減衰力を発生させる。

【0016】

[ピストン部詳細]
図３（Ａ）は、ピストンボディ５０の上面図、図３（Ｂ）はピストンボディ５０の断面図、図３（Ｃ）はピストンボディ５０の下面図である。
図３（Ｂ）に示すように、ピストンボディ５０は、内部を連通する流路５１，５２の開口側がピストン径方向外側に向けて開口している。

【0017】

流路５１、５２の開口部の角度は、シート部５３、５５に着座する弁５７，５８の開口側に流体の噴流が作用するような角度に、設定されており、ドリル等を用いて形成されるものである。

【0018】

また、図３（Ａ）、図３（Ｃ）に示すようにピストンボディ５０の端面には、環状のシート部５３、５５が形成されている。シート部５３、５５は、扇形状であり、ボス部５４、５６から半径方向外側に連続して成形され、例えばシート部５３は、３つの受圧部５３１を有するように放射状に複数形成されている。

【0019】

環状のシート部５３には、流路５１が接続され、受圧部５３１が形成されている。また、環状のシート部５５には、流路５２が接続され、受圧部５５１が形成されている。

【産業上の利用可能性】

【0020】

図８に示す従来のピストン９には、扇形状の環状シート部９４が流路９１を囲むように形成され、弁９２が環状シート部９４に当接している構造である。流路９１は弁９２に対し直角に形成されているため、流路９１を流れる噴流が弁９２に直角に当たり乱流が発生し、流路抵抗となる恐れがある。

【0021】

図６に示す減衰力特性について説明する。
図８に示す従来構造のピストン９では、図６に破線で示すYのように、減衰力特性が、中・高速域で高くなる特性となる傾向にある。

【0022】

また、従来周知の円環形状シート部を有するピストン（図示無し）では、減衰力特性が図６に破線で示すZにように低速域で２乗孔特性となり、立ち上がりが遅い特性となる傾向にある。

【0023】

これに対し、本実施形態のピストン構造体５によれば、図６にXで示すように、低速域では従来のYで表される減衰力特性と同等となり、中・高速域では飽和特性の減衰力が得られる。

【0024】

このように、本実施形態によれば、低速からスムーズに立ち上がり、高速では飽和した減衰力特性が得られることで、低速域からしっかりした応答性と中・高速域での乗り心地の良さが得られ、その結果、最適な減衰力特性が得られる。

【0025】

＜第２実施形態＞
図５（Ａ）は、第２実施形態のピストンボディ１５０の上面図、図５（Ｂ）はピストンボディ１５０の断面図、図５（Ｃ）はピストンボディ１５０の下面図である。図５（Ａ）〜図５（Ｃ）において、図１〜４と同様の構成には、これらの図で使用した符号と同符号を付し、その説明を適宜省略する。

【0026】

図５（Ｂ）に示すように第２実施形態のピストンボディ１５０も、弁５７の開口側に向いて噴流が当たるため、弁５７の初期の受圧面積に対し、弁開口後は、弁５７のシート部５５に当接していた部分にも噴流が直接当たる。これにより、弁５７の受圧面積を実質拡大させることができ、弁５７が開きやすくなる。また、弁５７の開口へ流体が直接流れ込むので、従来よりも流体が流れ易くなる。

【0027】

また、図２に示すように、弁５７には、シート部５５より半径方向外側にせり出す張出部５７ａが設けられており、弁５８には、シート部５３より半径方向外側にせり出す張出部５８ａが設けられている。張出部５７ａ、５８ａにより弁５７、５８の開弁時に噴流があたる部分が増加し、受圧面積を実質広げることができるので、弁５７、５８がより開き易くなる。第１実施形態のピストンボディ５０及び第２実施形態のピストンボディ１５０の何れのピストンボディを弁５７、５８と共に用いた場合であっても、この効果を奏することができる。

【0028】

ピストンボディ５０のボス部５４、５６には、ピストン径方向内側に向けた溝５４１、５６１がそれぞれ設けられている。この溝５４１、５６１により、弁５７、５８の張付きを防止すると共に、弁５７、５８の受圧面積を拡大させることができるので、弁５７、５８の全体を開弁させる方向に作用させやすくなる。

【0029】

また、弁５７には、シート部５５より半径方向外側にせり出す張出部５７ａが設けられており、弁５８には、シート部５３より半径方向外側にせり出す張出部５８ａが設けられている。張出部５７ａ、５８ａにより弁５７、５８の開弁時に噴流があたる部分が増加し、受圧面積を実質広げることができるので、弁５７、５８がより開き易くなる。

【0030】

上記説明では、環状のシート部５３、５５が備えられる形態について説明したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明において、シート部５３、５５の形状は独立した扇形状とすることが好ましいが、従来周知の円環形状のシート部でも適用できる。

【0031】

[減衰力特性]
図６にYで示すように、従来構造である図８の扇形状シート部のピストンボディ９０では、減衰力の特性が、低速域から中・高速域までほぼ直線状となり、高速域では減衰力が高く硬い乗り心地となる。

【0032】

また、図６にZで示すように、従来周知の円環形状のシート部のピストンボディ（図示なし）では、減衰力特性が、低速域では急激に上がり、中・高速域では飽和特性となり屈曲点のあるブロー特性となるため、低速域での応答性が低下する。

【0033】

これに対し、図６にXで示すように、本案提供のピストン構造では、低速域から応答性が良く、高速域の減衰力を下げることが可能となり飽和特性に近づけることができる。

【0034】

また、開口側がピストン径方向外側に向けて開口している流路を内部に有するピストンに、従来周知の円環シート部形状を適用した場合であっても、弁５７、５８の開き出しを早くでき、減衰力の屈曲点が解消されるため、低速域から中高速域への繋がりがスムーズとなり、より乗り心地を良くすることができる。

【0035】

また、本案ピストンボディ５０は、弁５７、５８の積層構造（枚数）や、流路５１、５２の大きさ、ピストン径、シート部５３、５５の面積に応じて、大きさを適宜変化させることができるので、これを適宜選択することで車の仕様にあった設定が行える。

【0036】

また、本案ピストンボディ１５０も、弁５７、５８の積層構造（枚数）や、流路１５１、１５２の大きさ、ピストン径、シート部５３、５５の面積に応じて、大きさを適宜変化させることができるので、これを適宜選択することで車の仕様にあった設定が行える。

【0037】

また、上記第２の実施形態では、ピストンボディ１５０内の流路１５１，１５２を複数設ける。例えば流路１５２として、３つ流路１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃを設ける場合、図７に示すように、各流路１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃの開口向きを、流路１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃが開口している受圧部に臨む弁の円周方向にそれぞれ角度を付けて（広角度に）設けることが好ましく、ドリル等を用いて穴加工することで、任意の角度に穴向きを設定できる。

【0038】

これにより、流路１５２から流れ出た噴流を、受圧部５５１に臨む弁５７の全面に直接当てやすくなるので、弁５７がより一層開き易くなる。その結果、流体が更に流れ易くなるので、中・高域の減衰力を下げる効果が期待できる。

【0039】

また、流路１５１、１５２を複数設ける場合、流路１５１、１５２へと流体を導く導入口は１つでも良く、流路１５１、１５２の数と同数であっても良い。導入口が１つであっても、開口側を３つに分割することで、流路１５１、１５２を複数設けることによって得られる上記効果を奏することができる。

【0040】

なお、本発明において、シート部の形状や数は、上記形態に限定されない。本発明は、例えば第1実施形態のピストンボディ５０のシート部５３、５５、及び、弁５７、５８からなる群より選択された何れか１以上にスリットを設けても良く、シート部５３、５５の数を4以上とする変形を行うなど、シート部形状や数は、必要とされる仕様に応じて適宜変更することができる。

【0041】

例えば、３つのシート部５３、５５の大きさを、それぞれ大、中、小とすることにより、受圧面積が大、中、小の３つのシート部５３、５５を有する形態にしたり、各シート部５３、５５に連通する流路５１，５２の内径をそれぞれ変えたりすることも可能である。

【0042】

このほか、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせる等の変形は容易に行えるものであり、本発明の範囲は図示された又は説明された詳細そのものに限定されないことは勿論である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】