(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0016】
<第一の実施の形態>
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。第一の実施の形態のサスペンション装置S1は、
図1に示すように、シリンダ1内にピストン2で仕切られる伸側室R1と圧側室R2とを有して伸縮時に液体が出入りして減衰力を発揮する緩衝器本体Dと、緩衝器本体Dを伸長方向へ附勢する懸架ばね8と、圧側室R2に連通されて懸架ばね8から附勢力を受けてシリンダ1内を加圧する加圧室R3とを備えて構成されている。
【0017】
このサスペンション装置S1にあっては、緩衝器本体Dは、シリンダ1内に移動自在に挿入されてピストン2に連結されるピストンロッド3を備えている。ピストンロッド3の他端は、シリンダ1外に突出しており、ピストンロッド3は、伸側室R1内のみに挿通されていて、緩衝器本体Dは、所謂、片ロッド型の緩衝器本体とされている。また、ピストンロッド3の先端には、環状の固定ばねシート7がピストンロッド3に対して軸方向不動に取り付けられるほか、図示しない車両の車体への装着を可能とする取付軸9が設けられている。なお、固定ばねシート7の形状は環状に限定されず、他の形状とされてもよい。
【0018】
そして、シリンダ1には、ピストン2が摺動自在に挿入されており、シリンダ1内がピストン2によって伸側室R1と圧側室R2とに区画されている。ピストン2には、伸側室R1と圧側室R2とを連通する減衰通路4が設けられており、伸側室R1と圧側室R2に充填された液体は減衰通路4を介して伸側室R1と圧側室R2とを行き来できるようになっている。減衰通路4は、図示した例では、双方向の液体の流れを許容し、途中に設けた減衰弁4aにて通過する液体の流れに抵抗を与えるようになっており、液体の通過時に圧力損失を生じせしめて伸側室R1と圧側室R2の圧力に差を生じさせるようになっている。なお、減衰弁4aは、絞りやチョークといった双方向の流れを許容する弁とされてもよいし、一方通行の減衰弁を採用する場合、伸側室R1から圧側室R2へ向かう流れのみを許容する減衰弁と反対の流れのみを許容する減衰弁を減衰通路4に並列に設けてもよい。なお、伸側室R1および圧側室R2内に充填される液体は、作動油のほか、たとえば、水、水溶液といった液体を使用することもできる。また、液体に、電気粘性流体を利用する場合、減衰弁4aに代えて減衰通路4に電界を作用させる電界発生装置を設けてもよく、液体に、磁気粘性流体を利用する場合、減衰弁4aの代りに減衰通路4に磁界を作用させる磁界発生装置を設けてもよい。
【0019】
シリンダ1の
図1中下端外周には、筒状のハウジング5が設けられており、シリンダ1とハウジング5との間には環状隙間が形成されている。また、ハウジング5は、シリンダ1に対してシリンダ1の下端外周に設けたフランジ1aに当接した状態で取り付けられていて、ハウジング5の下端開口部は閉塞されている。
【0020】
さらに、シリンダ1の外周には、筒状の可動ばねシート6が摺動自在に装着されている。この可動ばねシート6は、シリンダ1の外周に摺接する筒部6aと、筒部6aの上端外周に設けた環状のシート部6bとを備えており、筒部6aは、シリンダ1の外周とハウジング5の内周に摺接している。よって、ハウジング5とシリンダ1との間の環状隙間に可動ばねシート6の筒部6aが挿入されており、ハウジング5内に加圧室R3が形成されている。この加圧室R3は、シリンダ1の下方側に設けた通孔1bによって圧側室R2に連通されており、加圧室R3にはシリンダ1内に充填される液体と同様の液体が充填されている。なお、シート部6bの形状は環状に限定されず、他の形状とされてもよい。
【0021】
また、可動ばねシート6の筒部6aの内周には、シリンダ1の外周に摺接するシールリング6cが設けられ、ハウジング5の内周には、可動ばねシート6の筒部6aの外周に摺接するシールリング5aが設けられている。さらに、ハウジング5の下端には、シリンダ1のフランジ1aに密着するシールリング5bが設けられている。これらシールリング5a,5b,6cによって、加圧室R3は液密に保たれている。なお、シリンダ1の外周にフランジ1aを設ける代りに、ハウジング5の下端の内周に環状の底部を設けて、この底部をシリンダ1に溶接等により固定する等としてもよく、シリンダ1に対するハウジング5の固定構造については図示したものに限られない。また、シールリング5aを設ける代りに、可動ばねシート6の筒部6aの外周にハウジング5の内周に摺接するシールリングを設けてもよい。
【0022】
そして、可動ばねシート6と固定ばねシート7との間であって緩衝器本体Dの外周には、コイル状の懸架ばね8が介装されており、緩衝器本体Dがこの懸架ばね8によって伸長方向に附勢されている。また、シリンダ1の下端には、前述した車両の車軸へ装着を可能とするブラケット10が設けられている。よって、サスペンション装置S1は、ピストンロッド3の上端に設けた取付軸9とシリンダ1の下端に設けたブラケット10を利用して車両の車体と車軸との間に取り付けできるようになっている。そして、このようにサスペンション装置S1を車両の車体と車軸との間に介装すると、懸架ばね8は、車体の重量により圧縮されて、この車体を支えて弾性支持するようになっている。
【0023】
そして、懸架ばね8は、車体からの荷重を受けて可動ばねシート6を図中下方へ附勢しており、可動ばねシート6を介して懸架ばね8の附勢力が加圧室R3に伝達されて加圧室R3が加圧される。加圧室R3は、シリンダ1に設けた通孔1bによって圧側室R2に連通されているので、懸架ばね8の附勢力によってシリンダ1内の伸側室R1および圧側室R2も同様に加圧されている。
【0024】
以上のように、サスペンション装置S1は構成されており、以下、サスペンション装置S1の作動について説明する。前述したように、懸架ばね8の附勢力F
Sによって、加圧室R3が加圧されている。加圧室R3の受圧面積(この場合、可動ばねシート6の筒部6aの断面積に等しい)をA
Sとすると、加圧室R3内の圧力Pは、P=F
S/A
Sとなっている。前述の通り、加圧室R3の圧力Pは、通孔1bを通じてシリンダ1内に伝達されるので、伸側室R1および圧側室R2の圧力も加圧室R3の圧力Pに等しい。よって、ピストンロッド3の断面積をA
Rとすると、車両における車体は、懸架ばね8が発生する附勢力F
Sと圧力Pにより発生するピストンロッド3を押し上げる反発力A
R・Pの合力によって支えられる。
【0025】
サスペンション装置S1が伸長する行程にある場合、ピストン2の
図1中上方側への移動により、圧縮される伸側室R1内の液体は、減衰通路4および減衰弁4aを通過して拡大される圧側室R2へ流れる。液体が減衰弁4aを通過する際の圧力損失により、伸側室R1の圧力は圧側室R2の圧力より高くなって圧力差が生じ、サスペンション装置S1は、この圧力差に応じて伸長を抑制する伸側減衰力を発揮する。また、サスペンション装置S1の伸長によりシリンダ1から退出するピストンロッド3の体積分の液体が圧側室R2で不足する。これに対して、懸架ばね8の附勢力F
Sによって可動ばねシート6が
図1中下方へ押されて移動して加圧室R3が圧縮され、加圧室R3から圧側室R2へ前記不足分に見合った液体が補充される。
【0026】
サスペンション装置S1が収縮する行程にある場合、ピストン2の
図1中下方側への移動により、圧縮される圧側室R2内の作動油は、減衰通路4および減衰弁4aを通過して拡大される伸側室R1へ流れる。液体が減衰弁4aを通過する際の圧力損失により、圧側室R2の圧力より伸側室R1の圧力が低くなって圧力差が生じ、サスペンション装置S1は、この圧力差に応じて収縮を抑制する圧側減衰力を発揮する。また、サスペンション装置S1の収縮によりシリンダ1内へ侵入するピストンロッド3の体積分の液体がシリンダ1内から加圧室R3へ押し出される。加圧室R3への液体の流入により、可動ばねシート6が
図1中上方へ押し上げられて懸架ばね8が圧縮され、加圧室R3の容積が拡大されて前述の液体が加圧室R3によって吸収される。
【0027】
このように懸架ばね8の伸縮量は、サスペンション装置S1のストローク量だけでなく、ピストンロッド3のシリンダ1に対する変位により生じるピストンロッド3のシリンダ1内での押しのけ体積の変化による可動ばねシート6の移動量も付加される。したがって、懸架ばね8の単体のばね定数をK
Sとすると、サスペンション装置S1の全体を車体にばね力を作用させるばねとしてみた場合、このばねのばね定数K
Eは、K
E=K
S(1+A
R/A
S)となる。つまり、サスペンション装置S1の全体は、ばね定数K
Eを持つばねとして機能する。
【0028】
よって、サスペンション装置S1は、シリンダ1内に気室を設けなくとも懸架ばね8と加圧室R3によってシリンダ1内を加圧できるので、気室を伸側室と圧側室に直列に設けなくてはならないサスペンション装置に比較して、取付長を短くでき、車両への搭載性も向上する。
【0029】
また、本発明のサスペンション装置S1では、気室でシリンダ1内を加圧するのではなく、懸架ばね8と加圧室R3によってシリンダ1内を加圧する。気体によってシリンダ1内を加圧するサスペンション装置では、気体の温度変化によって圧力変動が生じて、車高が変動する問題があるが、本発明のサスペンション装置S1では、そのような圧力変動が生じないので、車高が変わってしまう問題も生じない。
【0030】
さらに、気体によってシリンダ1内を加圧するサスペンション装置では、長期間に亘る使用で気室内の圧力低下が生じうるが、本発明では緩衝器本体D内に気体を封入していないので、長期間に亘る使用でも車高が変動する問題は生じず減衰力特性も変化せず高い信頼性を確保できる。
【0031】
また、サスペンション装置S1は、シリンダ1内に気室を設けなくとも懸架ばね8と加圧室R3によってシリンダ1内を加圧できるので、液体の体積弾性係数を確保でき、応答性よく減衰力を発揮できる。さらに、緩衝器本体内に気室を設けて気体ばねが形成されるサスペンション装置の場合、緩衝器本体の圧縮量が増加すると気体ばね反力が著しく増加するので、サスペンション装置全体のばね定数が変位に対して非線形となる。これに対して、本例の緩衝器本体D内には気体ばねが形成されないので、サスペンション装置S1全体をばねとしてみた場合にばね定数が変位に対して非線形とならず車両における乗り心地も向上する。
【0032】
また、本例のサスペンション装置S1では、加圧室R3が中空なハウジング5とハウジング5内に移動自在に挿入されて懸架ばね8によって附勢される可動ばねシート6とによって区画形成されるので、緩衝器本体Dへの加圧室R3の設置が容易である。
【0033】
さらに、本例のサスペンション装置S1では、ハウジング5がシリンダ1の外周に装着され、可動ばねシート6がシリンダ1の外周とハウジング5の内周の双方に摺動自在に装着される。このようにサスペンション装置S1を構成すると、シリンダ1を加圧室R3の形成部品として利用でき、最小限の部品でシリンダ1の外周に加圧室R3を形成でき、外径もリザーバをシリンダ外周に持つ複筒型緩衝器程度で済み、車両へも無理なく搭載できる。
【0034】
<第二の実施の形態>
第二の実施の形態のサスペンション装置S2は、
図2に示すように、第一の実施の形態のサスペンション装置S1で加圧室R3をシリンダ1の外周に設けているのに対して、ピストンロッド3の外周に加圧室R3を設けた点で異なっている。
【0035】
よって、第一の実施の形態のサスペンション装置S1では、シリンダ1の外周にハウジング5を設けていたが、第二の実施の形態のサスペンション装置S2では、ピストンロッド3の上方外周に筒状のハウジング11を設けている。
【0036】
また、第一の実施の形態のサスペンション装置S1では、シリンダ1の外周に可動ばねシート6を装着していたが、第二の実施の形態のサスペンション装置S2では、ピストンロッド3の上方外周に可動ばねシート12を装着している。
【0037】
以下、第二の実施の形態のサスペンション装置S2が第一の実施の形態のサスペンション装置S1と異なる部分について詳細に説明し、説明の重複を避けるため、同じ部材については同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【0038】
ハウジング11は、筒状であって、本例では、ピストンロッド3の上端外周に取り付けられている。具体的には、ハウジング11は、上端内周に環状の取付部11aを備えており、この取付部11aがピストンロッド3の外周に取り付けられている。このように、ハウジング11をピストンロッド3に取り付けると、ハウジング11とピストンロッド3との間に環状隙間が形成される。
【0039】
可動ばねシート12は、ピストンロッド3の外周に摺動自在に装着されている。可動ばねシート12は、ピストンロッド3の外周に摺接する内筒12aと、内筒12aの外周に設けた外筒12bと、内筒12aの下端と外筒12bの下端と接続するフランジ部12cと、外筒12bの上端外周に設けた環状のシート部12dとを備えている。なお、シート部12dの形状は環状に限定されず、他の形状とされてもよい。
【0040】
そして、内筒12aをピストンロッド3の外周とハウジング11の内周にそれぞれ摺接させて前記環状隙間に挿入して、環状隙間を閉鎖し、ピストンロッド3とハウジング11の間に加圧室R3を形成している。また、内筒12aの内周には、ピストンロッド3の外周に摺接するシールリング12eが設けられ、内筒12aの外周には、ハウジング11の内周に摺接するシールリング12fが設けられている。さらに、ハウジング11の取付部11aの内周には、ピストンロッド3の外周に密着するシールリング11bが設けられている。そして、これらシールリング11b,12e,12fによって加圧室R3が液密状態に維持されている。また、加圧室R3は、ピストンロッド3内に設けた通路3aを介して圧側室R2に連通されている。
【0041】
なお、第二の実施の形態のサスペンション装置S2における緩衝器本体Dの構成は、ピストンロッド3に通路3aが設けられて、シリンダ1にあった通孔1bが廃止されている点を除き、第一のサスペンション装置S1における緩衝器本体Dと同様である。
【0042】
第二の実施の形態のサスペンション装置S2におけるシリンダ1の外周には、ハウジング5および可動ばねシート6の代りに、環状の固定ばねシート13が取り付けられている。固定ばねシート13の形状は環状に限定されず、他の形状とされてもよい。
【0043】
そして、可動ばねシート12と固定ばねシート13との間であって緩衝器本体Dの外周には、コイル状の懸架ばね8が介装されており、緩衝器本体Dがこの懸架ばね8によって伸長方向に附勢されている。よって、サスペンション装置S2を車両の車体と車軸との間に介装すると、懸架ばね8は、車体の重量により圧縮されて、この車体を支えて弾性支持するようになっている。
【0044】
そして、懸架ばね8は、車体からの荷重を受けて可動ばねシート12を図中上方へ附勢しており、可動ばねシート12を介して懸架ばね8の附勢力が加圧室R3に伝達されて加圧室R3が加圧される。加圧室R3は、ピストンロッド3に設けた通路3aによって圧側室R2に連通されているので、懸架ばね8の附勢力によってシリンダ1内の伸側室R1および圧側室R2も同様に加圧されている。よって、第二の実施の形態のサスペンション装置S2にあっても、第一の実施の形態のサスペンション装置S1と同様に、気室を設けずして、懸架ばね8と加圧室R3によってシリンダ1内を加圧できるようになっている。
【0045】
以上のように、サスペンション装置S2は構成されており、加圧室R3が圧側室R2に連通されているので、第一の実施の形態のサスペンション装置S1と同様に、シリンダ1内の圧力は、加圧室R3の圧力Pに等しくなる。よって、ピストンロッド3の断面積をA
Rとすると、サスペンション装置S2は、第一の実施の形態のサスペンション装置S1と同様に、懸架ばね8の附勢力F
Sと圧力Pにより発生するピストンロッド3を押し上げる反発力A
R・Pの合力によって車体を支える。
【0046】
サスペンション装置S2が伸長する行程にある場合、ピストン2の
図2中上方側への移動により、圧縮される伸側室R1内の液体は、減衰通路4および減衰弁4aを通過して拡大される圧側室R2へ流れる。液体が減衰弁4aを通過する際の圧力損失により、伸側室R1の圧力は圧側室R2の圧力より高くなって圧力差が生じ、サスペンション装置S2は、この圧力差に応じて伸長を抑制する伸側減衰力を発揮する。また、サスペンション装置S2の伸長によりシリンダ1から退出するピストンロッド3の体積分の液体が圧側室R2で不足する。これに対して、懸架ばね8の附勢力F
Sによって可動ばねシート12が
図2中上方へ押されて移動して加圧室R3が圧縮され、加圧室R3から圧側室R2へ前記不足分に見合った液体を補充する。
【0047】
サスペンション装置S2が収縮する行程にある場合、ピストン2の
図2中下方側への移動により、圧縮される圧側室R2内の作動油は、減衰通路4および減衰弁4aを通過して拡大される伸側室R1へ流れる。液体が減衰弁4aを通過する際の圧力損失により、圧側室R2の圧力より伸側室R1の圧力が低くなって圧力差が生じ、サスペンション装置S2は、この圧力差に応じて収縮を抑制する圧側減衰力を発揮する。また、サスペンション装置S2の収縮によりシリンダ1内へ侵入するピストンロッド3の体積分の液体がシリンダ1内から加圧室R3へ押し出される。加圧室R3への液体の流入により、可動ばねシート12が
図2中下方へ押し下げられて懸架ばね8が圧縮され、加圧室R3の容積が拡大されて前述の液体が加圧室R3によって吸収される。
【0048】
このように懸架ばね8の伸縮量は、サスペンション装置S2のストローク量だけでなく、ピストンロッド3のシリンダ1に対する変位により生じるピストンロッド3のシリンダ1内での押しのけ体積の変化による可動ばねシート12の移動量も付加される。したがって、加圧室R3の受圧面積をA
S、懸架ばね8の単体のばね定数をK
Sとすると、サスペンション装置S1の全体を車体にばね力を作用させるばねとしてみた場合、このばねのばね定数K
Eは、K
E=K
S(1+A
R/A
S)となる。つまり、サスペンション装置S2の全体は、第一の実施の形態のサスペンション装置S1と同様に、ばね定数K
Eを持つばねとして機能する。
【0049】
よって、サスペンション装置S2は、気室を設けなくとも懸架ばね8と加圧室R3によってシリンダ1内を加圧できるので、気室を伸側室と圧側室に直列に設けなくてはならないサスペンション装置に比較して、取付長を短くでき、車両への搭載性も向上する。
【0050】
また、本発明のサスペンション装置S2では、気室でシリンダ1内を加圧するのではなく、懸架ばね8と加圧室R3によってシリンダ1内を加圧する。よって、第二の実施の形態のサスペンション装置S2は、第一の実施の形態のサスペンション装置S1と同様に、車高が変わってしまう問題も生じず、長期間に亘る使用でも減衰力特性が変化せず高い信頼性を確保できる。また、サスペンション装置S2は、液体の体積弾性係数を確保でき、応答性よく減衰力を発揮でき、サスペンション装置S2全体をばねとしてみた場合にばね定数が変位に対して非線形とならず車両における乗り心地も向上させる。
【0051】
また、本例のサスペンション装置S2では、緩衝器本体Dにおけるピストンロッド3にハウジング11が取り付けられ、可動ばねシート12がピストンロッド3の外周とハウジング11の内周の双方に摺動自在に装着される。このようにサスペンション装置S2を構成すると、ピストンロッド3を加圧室R3の形成部品として利用でき、最小限の部品でピストンロッド3の上端に加圧室R3を形成できる。また、車体側に加圧室R3を設けられるので、取付スペースの関係で車軸側に加圧室R3を設けたサスペンション装置S1の搭載が難しい場合、サスペンション装置S2の構造を採用して車両に搭載できる。反対に、取付スペースの関係で車体側に加圧室R3を設けたサスペンション装置S2の搭載が難しい場合、サスペンション装置S1の構造を採用して車両へ搭載すればよい。
【0052】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されない。