(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1及び
図2に示すように、本実施形態に係る緩衝器1は、いわゆる複筒式の油圧緩衝器であって、シリンダ2の外周に外筒3が設けられてシリンダ2と外筒3との間に環状のリザーバ4が形成された二重筒構造となっている。シリンダ2内には、ピストン5が摺動可能に挿入され、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の一端の小径部6A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2及び外筒3の上端部に設けられたロッドガイド8及びオイルシール9を摺動可能かつ液密的に貫通して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が設けられており、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。
【0011】
ピストン5には、シリンダ上下室2A、2B間を連通する伸び側通路11及び縮み側通路12が設けられている。また、ピストン5には、ピストンロッド6の伸び行程時に伸び側通路11の上流側の室となるシリンダ上室2A側から下流側の室となるシリンダ下室2B側への作動流体の流れを制御して減衰力を発生させる伸び側減衰力発生機構13及びピストンロッド6の縮み行程時に縮み側通路12の上流側の室となるシリンダ下室2B側から下流側の室となるシリンダ上室2A側への油液の流れを制御して減衰力を発生させる縮み側減衰力発生機構14が設けられている。
【0012】
ベースバルブ10には、シリンダ下室2Bとリザーバ4とを連通させる伸び側通路15及び縮み側通路16が設けられている。伸び側通路15には、リザーバ4側からシリンダ下室2B側への作動流体の流れのみを許容する逆止弁17が設けられ、縮み側通路16には、シリンダ下室2B側からリザーバ4側への作動流体の流れを制御して減衰力を発生させる縮み側ディスクバルブ18が設けられている。
【0013】
伸び側減衰力発生機構13について、主に
図2乃至
図4を参照して説明する。
ピストン5のシリンダ下室2B側の端部には、バルブ部材19が取付けられている。バルブ部材19は、円筒状の側壁19A及び底部19Bを有する有底円筒状で、底部19Bの内側に、側壁19Aと同心の円筒部19Cが一体に形成されている。バルブ部材19は、開口側をピストン5に対向させ、円筒部19Cにピストンロッド6の先端の小径部6Aが挿通されて、ナット7の締め付けによってピストン5及びピストンロッド6に固定されている。
【0014】
ピストン5のシリンダ下室2B側の端面には、外周側に環状のシート部20が突出し、内周側に環状のクランプ部21が突出しており、シート部20とクランプ部21との間の環状空間に伸び側通路11が開口している。円筒部19Cの先端部とクランプ部13との間にリリーフバルブである可撓性のリリーフディスクバルブ22の内周部がクランプされ、リリーフディスクバルブ22の外周部がシート部20に着座している。リリーフディスクバルブ20の背面側外周部には、環状の弾性シール部材23が固着されており、弾性シール部材23の外周部がバルブ部材19の側壁19Aの内周面に摺動可能かつ気密的に当接して、バルブ部材19の内部に背圧室24が形成されている。リリーフディスクバルブ22は、伸び側通路11側の圧力を受けてシート部20からリフトして開弁し、また、背圧室24の内圧が閉弁方向に作用する。
【0015】
リリーフディスクバルブ22の内周部には、開口部25が設けられ、この開口部25に対向する部位に切欠26Aを有する切欠ディスク部材26及びディスク部材27が積層されてリリーフディスクバルブ22と共にクランプされている。そして、開口部25及び切欠26Aによって伸び側通路11と背圧室24とを常時連通させる背圧導入通路27が形成されている。そして、リリーフディスクバルブ22は、撓んでシート部20からリフトすると、同時に、切欠ディスク部材26からもリフトすることになり、これにより、背圧導入通路27の流路面積が増大する。
【0016】
バルブ部材19の底部19Bには、背圧室24とシリンダ下室2Bとを連通させるための下流側通路28が設けられ、下流側通路28には、背圧室24からシリンダ下室2Bへの油液の流れを規制する減衰バルブ29が設けられている。
【0017】
減衰バルブ29について、主に
図3及び
図4を参照して説明する。
バルブ部材19の底部19Bの外側の端面には、外周側に環状の外側シート部30が突出し、ピストンロッド6の小径部6Aが挿通される内周部に環状のクランプ部31が突出し、外側シート部30とクランプ部31との中間部に、これらと同心の環状の内側シート部32が突出している。クランプ部31と内側シート部32との間の環状空間に下流側通路28が開口している。本実施形態では、下流側通路28は、円周方向に沿って等間隔で6箇所に配置されている(
図4参照)。内側シート部32には、クランプ部31との間に形成される環状空間と、外側シート部との間に形成される環状空間とを常時連通させるオリフィスを形成する切欠32Aが形成されている。本実施形態では、切欠32Aは、円周方向に沿って等間隔で4箇所に配置されている(
図4参照)。
【0018】
クランプ31と環状のリテーナ33との間に複数積層された可撓性の減衰ディスクバルブ34の内周部がクランプされ、減衰ディスクバルブ34は、外側シート部30及び内側シート部32に着座している。更に、減衰ディスクバルブ34に、外径が内側シート部32と略同径の可撓性のディスク部材35が複数積層されて、減衰ディスクバルブ34と共にクランプされている。外側シート部30に着座する減衰ディスクバルブ34の外周縁部には、外側シート部30と内側シート部32との間に形成される環状空間をシリンダ下室2Bに常時連通させるオリフィスを形成する切欠34Aが形成されている。
【0019】
次に、縮み側減衰力発生機構14について主に
図2を参照して説明する。なお、縮み側減衰力発生機構14は、上述の伸び側減衰力発生機構13と同様の構成であるから、同様の部分の説明は適宜省略する。
【0020】
ピストン5のシリンダ上室2A側の端部には、バルブ部材35
0が取付けられている。バルブ部材35
0は、側壁35A、底部35B及び円筒部35Cを有する有底円筒状で、開口側をピストン5に対向させ、ナット7の締め付けによってピストン5及びピストンロッド6に固定されている。
【0021】
ピストン5のシリンダ下室2B側の端面に突出するシート部36とクランプ部37との間の環状空間に縮み側通路12が開口している。リリーフバルブであるリリーフディスクバルブ38は、円筒部35Cの先端部とクランプ部37との間にクランプされてシート部36に着座している。リリーフディスクバルブ38に固着された弾性シール部材39がバルブ部材35
0の側壁35Aに摺動可能かつ気密的に当接して、バルブ部材35
0の内部に背圧室40が形成されている。
【0022】
リリーフディスクバルブ38の開口部41に対向する部位に切欠42Aを有する切欠ディスク部材42及びディスク部材43が積層されてリリーフディスクバルブ38と共にクランプされており、開口部41及び切欠42Aによって縮み側通路12と背圧室40とを常時連通させる背圧導入通路60が形成されている。そして、リリーフディスクバルブ38は、撓んでシート部36からリフトすると、同時に、切欠ディスク部材42からもリフトすることになり、これにより、背圧導入通路60の流路面積が増大する。
【0023】
バルブ部材35
0の底部35Bには、下流側通路44が設けられ、下流側通路44には、
減衰バルブ45が設けられている。バルブ部材35
0の底部35Bの外側の端面には、外側シート部46、クランプ部47及び内側シート部48が突出し、クランプ部47と内側シート部48との間の環状空間に下流側通路44が開口している。内側シート部48には、クランプ部47との間に形成される環状空間と、外側シート部46との間に形成され
る環状空間とを常時連通させるオリフィスとなる切欠48Aが形成されている。
【0024】
クランプ部47と環状のリテーナ49との間に減衰ディスクバルブ50がクランプされ、減衰ディスクバルブ50は、外側シート部46及び内側シート部48に着座している。更に、減衰ディスクバルブ34に、外径が内側シート部48と略同径のディスク部材51が積層されて、減衰ディスクバルブ50と共にクランプされている。外側シート部46に着座する減衰ディスクバルブ50の外周縁部には、外側シート部46と内側シート部48との間に形成される環状空間をシリンダ上室2Aに常時連通させるオリフィスとなる切欠50Aが形成されている。
【0025】
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6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側の油液が加圧されて、ピストン5の伸び側通路11を通ってシリンダ下室2B側へ流れ、主に伸び側減衰力発生機構13によって減衰力が発生する。このとき、ピストンロッド6がシリンダ2から退出した分の油液がリザーバ4からベースバルブ10の伸び側通路15の逆止弁17を開いてシリンダ下室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内の油液の体積補償を行なう。
【0026】
伸び側減衰力発生機構13では、油液は、リリーフバルブ22の開弁前においては、伸び側通路11から背圧導入通路27、背圧室24、下流側通路28
及び減衰バルブ29を通ってシリンダ下室2B側へ流れ、また、リリーフバルブ22の開弁によって伸び側通路11からシリンダ下室2Bへ直接流れる。
【0027】
ピストン速度の微低速域においては、
減衰バルブ29では、減衰ディスクバルブ34が開弁せず、すなわち、外側シート部30及び内側シート部32からリフトせず、油液は、下流側通路28からオリフィスとして作用する内側シート部32の切欠32A及び減衰ディスクバルブ34の切欠34Aを通ってシリンダ下室2Bへ流れ、これらの直列に配置されたオリフィスによって安定したオリフィス特性(減衰力がピストン速度の2乗にほぼ比例する)の減衰力が発生する。
【0028】
ピストン速度が上昇すると、先ず、減衰ディスクバルブ34の外周部が撓んで外側シート部30からリフトし、流路面積が拡大することにより、バルブ特性(減衰力がピストン速度にほぼ比例する)の減衰力が発生する(
図5の第1開弁点S1参照)。このとき、減衰ディスクバルブ34は、内側シート部32と略同径のディスク部材35によって内周側の撓み剛性が高くなっているため、内側シート部32に着座した状態で、先に外周部が撓んで外側シート部30からリフトする。
【0029】
このとき、背圧室24とシリンダ下室2Bとの間には切欠32Aが存在するため、従来のように背圧室24の圧力が減衰ディスクバルブ34の開弁と同時に大きく低下することが防止され、リリーフディスクバルブ22が開弁してしまうことを防ぐので、大きな減衰力特性の変化が生じることは防止される。
【0030】
ピストン速度が更に上昇すると、減衰ディスクバルブ34の内周部がディスク部材35と共に撓んで内側シート部32からリフトして、流路面積が更に拡大することにより、バルブ特性の傾きが小さくなる(
図5の第2開弁点S2参照)。このとき、背圧室24の上流側の背圧導入通路27と下流側の
減衰バルブ29との流路面積差によって背圧室24の圧力が上昇し、その圧力がリリーフディスクバルブ22の閉弁方向に作用することにより、リリーフディスクバルブ22の閉弁状態が維持されている。
【0031】
ピストン速度が更に上昇すると、背圧導入通路27の絞りにより、伸び側通路11側の圧力が背圧室27の圧力よりも上昇することになり、これらの差圧が開弁圧力に達してリリーフディスクバルブ22が開弁し、バルブ特性の傾きが更に小さくなる(
図5の第3開弁点S3参照)。
【0032】
これにより、ピストン速度の微低速域において、減衰バルブ29の直列に配置されたオリフィスとして作用する切欠32A及び34Aにより、必要な減衰力を立上げることができる。その後、ピストン速度の上昇に伴い、減衰ディスクバルブ34が、先ず、外側シート部30からリフトしてバルブ特性の減衰力を発生し(
図5の第1開弁点S1参照)、次いで、内側シート部32からリフトしてバルブ特性の傾きを小さくし(
図5の第2開弁点S2参照)、更に、リリーフディスクバルブ22が開弁して、バルブ特性の傾きを更に小さくする(
図5の第3開弁点S3参照)。緩衝器1の伸び側の減衰力特性を
図5に示す。
図5において、実線は、減衰バルブ29の切欠32A(オリフィス)の流路面積が小さい場合の特性を示し、破線は、切欠32A(オリフィス)の流路面積が大きい場合の特性を示す。
【0033】
ここで、切欠32Aの数を
図4に示す4箇所から例えば8箇所に増やして流路面積を大きくし、あるいは、数はそのままで1つの切欠の流路面積を大きくするなどのチューニング手段をとることができる。これにより、切欠34Aの流路面積を変更することなく、切欠32Aの流路面積を変えることにより特性を変えることができる。切欠34Aの流路面積を変更すると、背圧導入通路27の面積も変更する必要があるが、切欠32Aの流路面積を変えるだけで、特性を変えることができるので、チューニングが容易になる。
【0034】
このように、ピストン速度の微低速域において、オリフィス特性により必要な減衰力を得ると共に、ピストン速度の上昇に伴い、バルブ特性の傾きを段階的に小さくして、過度の減衰力の上昇を抑制することができる。そして、オリフィスとして作用する切欠32A、34Aの流路面積、減衰ディスバルブ34の外側シート部30及び内側シート部32に対する開弁特性、並びに、リリーフディスクバルブ22の開弁特性を調整することにより、ピストン速度全域にわたって減衰力特性を調整することができ、減衰力特性の設定の自由度を高めて、車両の操縦安定性及び乗り心地の向上に適した減衰力特性を得ることができる。
【0035】
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の摺動にともない、シリンダ下室2B側の油液が加圧されて、ピストン5の縮み側通路12を通ってシリンダ上室2A側へ流れ、主に縮み側減衰力発生機構14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内に侵入した分の油液がベースバルブ10の縮み側通路16のディスクバルブ18を開いてリザーバ4へ流れ、リザーバ4内のガスを圧縮することによってシリンダ2内の油液の体積補償を行なう。
【0036】
縮み側減衰力発生機構14では、油液は、リリーフバルブ38の開弁前においては、縮み側通路12から背圧導入通路60、背圧室40、下流側通路44、減衰バルブ45を通ってシリンダ上室2A側へ流れ、また、リリーフバルブ38の開弁によって縮み側通路12からシリンダ上室2Aへ直接流れる。
【0037】
ピストン速度の微低速域においては、減衰バルブ45では、減衰ディスクバルブ50が開弁せず、すなわち、外側シート部46及び内側シート部48からリフトせず、油液は、下流側通路44からオリフィスとして作用する内側シート部48の切欠48A及び減衰ディスクバルブ50の切欠50Aを通ってシリンダ上室2Aへ流れ、これらの直列に配置されたオリフィスによって安定したオリフィス特性の減衰力が発生する。
【0038】
ピストン速度が上昇すると、先ず、減衰ディスクバルブ50の外周部が撓んで外側シート部46からリフトし、流路面積が拡大することにより、バルブ特性の減衰力が発生する(
図5の第1開弁点T1参照)。このとき、減衰ディスクバルブ50は、内側シート部48と略同径のディスク部材51によって内周側の撓み剛性が高くなっているため、内側シート部48に着座した状態で、先に外周部が撓んで外側シート部46からリフトする。
【0039】
ピストン速度が更に上昇すると、減衰ディスクバルブ50の内周部がディスク部材51と共に撓んで内側シート部48からリフトして、流路面積が更に拡大することにより、バルブ特性の傾きが小さくなる(
図5の第2開弁点T2参照)。このとき、背圧室40の上流側の背圧導入通路60と下流側の減衰バルブ45との流路面積差によって背圧室40の圧力が上昇し、その圧力がリリーフディスクバルブ38の閉弁方向に作用することにより、リリーフディスクバルブ38の閉弁状態が維持される。
【0040】
ピストン速度が更に上昇すると、背圧導入通路60の絞りにより、縮み側通路12側の圧力が背圧室40の圧力よりも上昇することになり、これらの差圧が開弁圧力に達してリリーフディスクバルブ38が開弁し、バルブ特性の傾きが更に小さくなる(
図5の開弁点T3参照)。
【0041】
これにより、ピストン速度の微低速域において減衰バルブ45の直列に配置されたオリフィスとして作用する切欠48A及び50Aにより、必要な減衰力を立上げる。その後、ピストン速度の上昇に伴い、減衰ディスクバルブ50が、先ず、外側シート部46からリフトして、バルブ特性の減衰力を発生し(
図5の第1開弁点T1参照)、次いで、内側シート部48からリフトしてバルブ特性の傾きを小さくし(
図5の第1開弁点T2参照)、更に、リリーフディスクバルブ38が開弁して、バルブ特性の傾きを更に小さくする(
図5の第3開弁点T3参照)。緩衝器1の縮み側の減衰力特性を
図5に示す。
図5において、実線は、減衰バルブ29の切欠48A及び50A(オリフィス)の流路面積が小さい場合の特性を示し、破線は、切欠48A及び50A(オリフィス)の流路面積が大きい場合の特性を示す。
【0042】
このようにして、上述のピストンロッド6の伸び行程の場合と同様、ピストン速度の微低速域において、オリフィス特性により必要な減衰力を得ると共に、ピストン速度の上昇に伴い、バルブ特性の傾きを段階的に小さくして、過度の減衰力の上昇を抑制することができる。そして、オリフィスとして作用する切欠48A、50Aの流路面積、減衰ディスバルブ50の外側シート部43及び内側シート部48に対する開弁特性、並びに、リリーフディスクバルブ38の開弁特性を調整することにより、ピストン速度全域にわたって減衰力特性を調整することができ、減衰力特性の設定の自由度が高まり、車両の操縦安定性及び乗り心地の向上に適した減衰力特性を得ることができる。
【0043】
よって、ピストン速度の微低速領域において、適度な減衰力を発生させることにより、バネ上の微小な動きに対する制振、バネ上共振振動の減衰、バネ下共振及び高周波振動のバネ上への伝達の遮断等を効果的に行なうことができ、フラット感の向上、バネ上挙動のダンピング、フワフワ感の抑制、高周波振動の減衰により、乗心地を向上させることができる。また、転舵時のヨーの立上がり、保舵時及び転舵開始時の手ごたえ、高速直進時の舵の修正及びロール頻度、ヨーの収束性、ロールの収束性等を改善して操縦安定性を向上させることができる。
【0044】
なお、特許文献1に記載されているように、バルブ部材が内側シートを有さない構成でオリフィス特性により必要な減衰力を立上げようとする場合、オリフィス通路面積を絞ることが考えられる。しかし、単にオリフィス通路面積を絞ると、オリフィス特性域は所望の減衰力が得られるものの、減衰バルブが開弁すると、急速に背圧室の圧力が低下するため、すぐにリリーフバルブが開弁してしまい、リリーフバルブにより発生する減衰力が過度に低下してしまう。
【0045】
本実施形態の減衰バルブ、バルブ部材の構成、すなわち、バルブ部材に内側シートを設け、下流側通路を内側シートよりも内側とすることにより、減衰バルブの受圧面積を小さくすることができるので、減衰バルブを段階的に開弁させることができる。その結果、オリフィス特性を立上げ、その後、減衰バルブによりリニアに変化するバルブ特性とすることが可能になり、微低速領域において所望の減衰力特性とすることができ、さらに、リリーフバルブにより発生する減衰力の過度の低下を抑えることができる。
【0046】
なお、本実施形態では、伸び側及び縮み側の双方に背圧室を有する減衰力発生機構が設けられているが、いずれか一方に設けるようにしてもよい。また、本実施形態では、本リザーバ4を有する複筒式の緩衝器に適用した場合について説明しているが、本発明は、これに限らず、シリンダ内にフリーピストンによってガス室を形成した単筒式の緩衝器に適用してもよい。減衰力発生機構は、ピストン部に限らず、ピストンロッドのストロークによって作動流体の流れが生じる通路があれば、シリンダの外部等の他の部位に設けることもできる。さらに、作動流体は、油液に限らず、水等の他の液体を用いてもよい。あるいは、液体を用いず、空気、窒素ガスなどの気体のみを用いてもよく、この場合はリザーバ4、ベースバルブ10及びフリーピストン等は不要となる。
【0047】
また、本実施形態では、減衰バルブをクランプすることにより減衰バルブに閉弁方向の力を付与する構成としたが、コイルスプリングなどのバネ手段を用いて減衰バルブをバルブ部材に向けて押圧することにより、減衰バルブに閉弁方向の力を付与するようにしてもよい。
更に、本発明は、背圧室の圧力を電磁制御弁等によって制御する所謂、減衰力調整式緩衝器にも適用することが可能である。