JP2013204792A - 緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】筒型の緩衝器において、簡単な構造で、ピストンロッドのシール部の高圧に対するシール性を確保しつつ、シリンダ内に混入したエアを円滑に排出する。
【解決手段】ピストンロッド6を案内するロッドガイド8にシール溝40を形成する。シール溝40内に弾性体のシールリング41を設け、ピストンロッド6に密着させ、シール溝40との間に隙間C1を形成する。シールリング41をウエーブスプリング42のバネ力でシール溝40の端部に押圧する。シール溝41の端部に通気溝43を形成する。通常はシリンダ内の圧力及びウエーブスプリング42のバネ力によりシールリング41をシール溝40の端部に押圧して通気溝43を遮断してシール性を確保する。ピストンロッドが伸びから縮み行程に移行した直後でシリンダ内が低圧のとき、ピストンロッド6に引きずられてシールリング41が移動し通気溝43が開いてシリンダ内に混入したエアが少量の油液と共に排出される。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車、鉄道車両等のサスペンション装置に装着される緩衝器に関するものである。

自動車、鉄道車両等の車両のサスペンション装置に装着される筒型の緩衝器は、一般的に、作動流体として油液が封入されたシリンダ内に、ピストンロッドが連結されたピストンが摺動可能に挿入され、ピストン部にオリフィス及びディスクバルブ等からなる減衰力発生機構が設けられた構造となっている。これにより、ピストンロッドのストロークに対してシリンダ内のピストンが摺動し、生じる油液の流れをオリフィス及びディスクバルブによって制御して減衰力を発生させる。

このような緩衝器においては、シリンダ内にエアが混入すると、減衰力発生機構による流通抵抗の変動、及び、エアの圧縮、膨張により、減衰力が不安定になる。そこで、緩衝器のピストンロッドのシール部は、油液に対するシール性、及び、ピストンロッドの潤滑性を確保しつつ、シリンダ内に混入したエアを排出する機能が要求されている。

従来、例えば特許文献１に記載された油圧緩衝器では、ピストンロッドのシール部に、シリンダ内からリザーバへ少量の油液の流通を許容する逆止弁を設けることにより、シリンダ内に混入したエアを少量の油液と共にリザーバへ排出するようにしている。

特開２００３−１４０２９号公報

近年、減衰力特性の安定化、シリンダ内の油液の圧力を高圧化する要求がある。このため、ピストンロッドのシール部には、高圧に対するシール性を確保しつつ、エアを円滑に排出する機能が要求されると共に、構造の簡単化による生産性の向上が望まれている。

本発明は、簡単な構造で、ピストンロッドのシール部の高圧に対するシール性を確保しつつ、シリンダ内に混入したエアを円滑に排出できるようにした緩衝器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、油液が封入されたシリンダと、シリンダ内に摺動可能に挿入されたピストンと、ピストンに連結されて前記シリンダの外部に延出されたピストンロッドと、前記シリンダの端部に取付けられて前記ピストンロッドを案内するロッドガイドと、前記シリンダの端部の前記ロッドガイドよりも外側に取付けられ、前記ピストンロッドとの間をシールして前記ロッドガイドとの間に油溜め室を形成するオイルシールとを備えた緩衝器において、
前記ロッドガイドの内周面に環状のシール溝を形成し、該シール溝内に前記ピストンロッドの外周面に密着し、前記シール溝の内周面との間に隙間を形成する環状のシール部材を設け、前記シール溝の前記シール部材に当接する端部、又は、前記シール溝の端部に当接する前記シール部材の端部に通気溝を形成して、該通気溝を介して前記シリンダ内と前油溜め室とを接続し、前記シール溝内に前記シール部材を前記シール溝の端部に押圧するバネ手段を設け、前記シール部材を前記シール溝の端部に押圧することによって前記通気溝を遮断可能としたことを特徴とする。

本発明の緩衝器によれば、簡単な構造で、ピストンロッドのシール部の高圧に対するシール性を確保しつつ、シリンダ内に混入したエアを円滑に排出することができる。

本発明の一実施形態に係る緩衝器を一部破断して示す縦断面図である。 図１の緩衝器の要部であるピストンロッドのシール部を拡大して示す縦断面図である。 図２に示すピストンロッドのシール部を更に拡大して示す縦断面図である。

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に示すように、本実施形態に係る緩衝器１は、筒型の減衰力調整式油圧緩衝器であって、シリンダ２の外側に外筒３を設けた複筒構造で、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（ロッド側室）とシリンダ下室２Ｂ（ボトム側室）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、シリンダ上室２Ａを通り、シリンダ２及び外筒３の上端部に装着されたロッドガイド８及びオイルシール９に挿通されて、シリンダ２の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が設けられている。

ピストン５には、シリンダ上下室２Ａ、２Ｂ間を連通させる通路１１、１２が設けられている。通路１１には、シリンダ下室２Ｂ側からシリンダ上室２Ａ側への流体の流通のみを許容する逆止弁（図示せず）が設けられ、また、通路１２には、シリンダ上室２Ａ側の流体の圧力が所定圧力に達したとき開弁して、これをシリンダ下室２Ｂ側へリリーフするディスクバルブ１４が設けられている。

ベースバルブ１０には、シリンダ下室２Ｂとリザーバ４とを連通させる通路１５、１６が設けられている。そして、通路１５には、リザーバ４側からシリンダ下室２Ｂ側への流体の流通のみを許容する逆止弁１７が設けられ、また、通路１６には、シリンダ下室２Ｂ側の流体の圧力が所定圧力に達したとき開弁して、これをリザーバ４側へリリーフするディスクバルブ１８が設けられている。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。

シリンダ２には、上下両端部にシール部材１９を介してセパレータチューブ２０が外嵌されており、シリンダ２の側壁とその外周に設けられたセパレータチューブ２０の円筒状の側壁との間に環状通路２１が形成されている。環状通路２１は、シリンダ２の上端部付近の側壁に設けられた通路２２によってシリンダ上室２Ａに連通されている。環状通路２１の下端部は、外筒３の側壁の下部に取付けられた減衰力発生機構２５に接続されている。

減衰力発生機構２５は、パイロット型（背圧型）のメインバルブと、メインバルブの開弁圧力を制御するソレノイド駆動の圧力制御弁であるパイロットバルブと、パイロットバルブの下流側に配置されてフェイル時に作動するフェイルバルブとを備えている。そして、環状通路２１から導入した油液をメインバルブ、パイロットバルブ及びフェイルバルブ通してリザーバへ流通させて減衰力を発生させる。また、リード線２６によりソレノイドに通電してパイロットバルブの制御圧力及びメインバルブの開弁圧力を調整することにより、減衰力を調整する。

次に、ピストンロッド６のシール部について、図２及び図３を参照して説明する。
図２に示すように、シリンダ２及び外筒３の上端部には、小径部８Ａ及び大径部８Ｂを有する段付円筒状のロッドガイド８が取付けられており、小径部８Ａがシリンダ２内に嵌合され、大径部８Ｂが外筒３内に嵌合されている。ロッドガイド８の小径部８Ａ側に形成されたガイドボア２８には、ガイドブッシュ２９が圧入され、ガイドブッシュ２９にピストンロッド６が挿通されて摺動可能に案内されている。ガイドブッシュ２９とピストンロッド６との間には、所定の隙間が設けられて、少量の油液の流通が可能となっている。ロッドガイド７の大径部８Ｂ側には、ガイドボア２８よりも大径の大径ボア３０が形成されている。ロッドガイド８の大径部８Ｂの端面には、環状の当接部３１が突出されている。ロッドガイド８の大径部８Ｂには、軸方向に沿って還流通路３２が貫通されている。

外筒３の上端部には、ロッドガイド８の当接部３１に当接し、ピストンロッド６が挿通されるオイルシール９が取付けられており、オイルシール９により、大径ボア３０内に油溜め室３３が形成されている。油溜め室３３は、還流通路３２を介してリザーバ４に接続されている。オイルシール９は、金属製の環状の保持部材３４の内周部に、メインシール３５、ダストシール３６及びシールリップ３７を一体に形成して加硫接着した構造となっている。オイルシール９は、保持部材３４が外筒３内に嵌合され、ロッドガイド８の当接部３１に当接した状態で、外筒３の端部がカシメられて固定されている。

メインシール３５は、保持部材３４の内側に配置され、ピストンロッド６に密着して油液をシールする。ダストシール３６は、保持部材３４の外側に配置され、ピストンロッド６に密着して油溜め室３３への異物の侵入を防止すると共にピストンロッド６の表面に付着した油液を掻き落す。また、シールリップ３７は、ロッドガイド７の段部に弾性的に密着して、油溜め室３３からリザーバ４への油液の流通のみを許容する逆止弁として機能する。ロッドガイド８の大径部８Ｂ及びオイルシール９の保持部材３４と外筒３との間は、シール部材３８によってシールされている。外筒３の端部には、更に、キャップ３９が外嵌されて、オイルシール９を保護している。

図３に示すように、ガイドブッシュ２９は、ガイドボア２８の端部との間に軸方向の隙間をもって圧入されており、この隙間により、ピストンロッド６が挿通されるガイドロッド８の内周面に、環状のシール溝４０が形成されている。シール溝４０内には、弾性体からなる環状のシール部材であるシールリング４１が挿入されている。シールリング４１は、内周部がピストンロッド６の外周面に密着し、外径がガイドボア２８の内径よりも小径で、その外周部とガイドボア２８の内周面との間に隙間Ｃ１が形成されている。シールリング４１は、軸方向の寸法がシール溝４０よりも小さく、シールリング４１の端部とシール溝４０のガイドブッシュ２９側の端部との間にバネ手段である環状のウエーブスプリング４２が挿入されている。そして、シールリング４１は、ウエーブスプリング４２のバネ力によってシール溝４０の油溜め室３３側の端部に押圧されている。シール溝４０のシールリング４１に当接する端部、すなわち、油溜め室３３側の端部には、径方向に沿って通気溝４３が形成されている。通気溝４３は、１つ又は円周方向に沿って複数配置することができる。そして、シールリング４１がシール溝４０の端部に当接したとき、シール溝４０の内部と油溜め室３３とが通気溝４３、及び、ロッドガイド８の内周面とピストンロッド６との隙間Ｃ２を介して接続される。また、ウエーブスプリング４２のバネ力及びシリンダ上室２Ａ内の油液の圧力により、シールリング４１がシール溝４０の端部に押圧され、弾性変形して通気溝４３に密着することにより、通気溝４３を遮断できるようになっている。

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５の移動によって、ピストン５の通路１１の逆止弁が閉じ、通路１２のディスクバルブ１４の開弁前には、シリンダ上室２Ａ側の流体が加圧されて、通路２２及び環状通路２１を通り、減衰力発生機構２５を介してリザーバ４へ流れる。

このとき、ピストン５が移動した分の流体がリザーバ４からベースバルブ１０の逆止弁１７を開いてシリンダ下室２Ｂへ流入する。なお、シリンダ上室２Ａの圧力がピストン５のディスクバルブ１４の開弁圧力に達すると、ディスクバルブ１４が開いて、シリンダ上室２Ａの圧力をシリンダ下室２Ｂへリリーフすることにより、シリンダ上室２Ａの過度の圧力の上昇を防止する。

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の移動によって、ピストン５の通路１１の逆止弁が開き、ベースバルブ１０の通路１５の逆止弁１７が閉じて、ディスクバルブ１８の開弁前には、ピストン下室２Ｂの流体がシリンダ上室２Ａへ流入し、ピストンロッド６がシリンダ２内に侵入した分の流体がシリンダ上室２Ａから、上記伸び行程時と同様の経路を通ってリザーバ４へ流れる。なお、シリンダ下室２Ｂ内の圧力がベースバルブ１０のディスクバルブ１８の開弁圧力に達すると、ディスクバルブ１８が開いて、シリンダ下室２Ｂの圧力をリザーバ４へリリーフすることにより、シリンダ下室２Ｂの過度の圧力の上昇を防止する。

これにより、ピストンロッド６の伸縮行程時共に、減衰力発生機構２５において、メインバルブの開弁前（ピストン速度低速域）においては、パイロットバルブによって減衰力が発生し、メインバルブの開弁後（ピストン速度高速域）においては、その開度に応じて減衰力が発生する。そして、ソレノイドへの通電電流によってパイロットバルブの制御圧力を調整する。その結果、背圧室の内圧が変化してメインバルブの開弁圧力及び開度が調整され、減衰力を調整することができる。また、ソレノイドへの通電が遮断された場合には、フェイルバルブにより、油液の流れを制限することにより、減衰力の過度の低下を防止して適度な減衰力を維持することができる。

ピストンロッド６のシール部では、シリンダ室２Ａから少量の油液がガイドブッシュ２９とピストンロッド６との隙間を通ってシール溝４０に入り、シールリング４１とシール溝４０の内周面との隙間Ｃ１、通気溝４３、及び、ピストンロッド６とロッドガイド８の内周面との隙間Ｃ２を通して油溜め室３３に流れる。そして、油溜め室３３の油液がメインシール３５及びダストシール３６を潤滑し、余剰の油液は、シールリップ３７によって形成された逆止弁及び還流通路３２を通ってリザーバ４へ還流される。同様に、シリンダ室２Ａに混入したエアが油溜め室１３を介してリザーバ４へ戻される。

このとき、ピストンロッド６の伸び及び縮み行程時において、シリンダ室２Ａ内が加圧されて高圧になっている場合、シリンダ室２Ａ内の圧力及びウエーブスプリング４２のバネ力により、シールリング４１がシール溝４０の端部に押圧され、弾性変形して通気溝４３に密着して通気溝４３を遮断するので、シリンダ上室２Ａから油溜め室３３への油液の漏れを抑えて高圧に対するシール性を確保する。また、ピストンロッド６が伸び行程から縮み行程に移行した直後においては、ピストン速度が低く、シリンダ上室２Ａ内の圧力が比較的低圧となっているので、シールリング４１は、ピストンロッド６の縮み側の移動に引きずられて、シリンダ上室２Ａ側の圧力及びウエーブスプリング４２のバネ力に抗して通気溝４３から離れる方向に僅かに移動する。これにより、通気溝４３が開かれて、シリンダ上室２Ａ内に混入したエアが通気溝４３を介して油溜め室３３側へ排出される。このとき、シリンダ上室２Ａ内の圧力が比較的低いので、通気溝４３を通って漏れる油液の量は、最小限に抑えられる。このようにして、ピストンロッド６のシール部の高圧に対するシール性を確保しつつ、シリンダ２内に混入したエアを円滑に排出することができる。これによりシリンダ２内にエアが混入していることで起こる減衰力特性のばらつき、特に、減衰力特性をハード側に調整したときのピストン速度低速時に顕著に起こるばらつきを低減することができる。

その後、縮み行程でピストン速度が速くなると、また、シリンダ上室２Ａ内の圧力及びウエーブスプリング４２のバネ力により、シールリング４１がシール溝４０の端部に押圧され、弾性変形して通気溝４３に密着して通気溝４３を遮断する。

このように、本実施の形態では、伸び行程及び縮み行程の両行程において、シリンダ上室２Ａ（ロッド側室）が加圧される所謂、ワンウエーの油圧緩衝器に本願発明を適用したので、減衰力が発生するピストン速度領域では、常にシリンダ上室２Ａが加圧され通気溝４３が遮断されるので、減衰力がばらつきにくい。

ピストン部に縮み側の減衰バルブを有する油圧緩衝器では、縮み側でロッド側室が負圧に近い圧力となるので、縮み行程で通気溝４３は常時連通状態となる。この場合、縮み側の減衰力が低い場合はよいが、高い場合は、減衰力特性にばらつきが生じる可能性があり望ましくはない。

なお、上記実施形態において、ウエーブスプリング４２の代りに他のバネ手段を用いてもよい。あるいは、バネ手段をシールリング４１と一体化して、シールリング４１自体の弾性力により、シールリング４１をシール溝４０の端部に押圧するようにしてもよい。通気溝４１は、シールリング４１側に形成してもよい。すなわち、通気溝４１は、シールリング４１が当接するシール溝４０の端部、又は、シール溝４０の端部に当接するシールリング４１の端部に形成することができる。また、上記実施形態では、一例として本発明を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、単筒式の緩衝器にも同様に適用することができる。

１…緩衝器、２…シリンダ、５…ピストン、６…ピストンロッド、８…ロッドガイド、９…オイルシール、３３…油溜め室、４０…シール溝、４１…シールリング（シール部材）、４２…ウエーブスプリング（バネ手段）、４３…通気溝、Ｃ１…隙間

Claims (1)

1. 油液が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に挿入されたピストンと、該ピストンに連結されて前記シリンダの外部に延出されたピストンロッドと、前記シリンダの端部に取付けられて前記ピストンロッドを案内するロッドガイドと、前記シリンダの端部の前記ロッドガイドよりも外側に取付けられ、前記ピストンロッドとの間をシールして前記ロッドガイドとの間に油溜め室を形成するオイルシールとを備えた緩衝器において、
   前記ロッドガイドの内周面に環状のシール溝を形成し、該シール溝内に前記ピストンロッドの外周面に密着し、前記シール溝の内周面との間に隙間を形成する環状のシール部材を設け、前記シール溝の前記シール部材に当接する端部、又は、前記シール溝の端部に当接する前記シール部材の端部に通気溝を形成して、該通気溝を介して前記シリンダ内と前油溜め室とを接続し、前記シール溝内に前記シール部材を前記シール溝の端部に押圧するバネ手段を設け、前記シール部材を前記シール溝の端部に押圧することによって前記通気溝を遮断可能としたことを特徴とする緩衝器。

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