JP4667331B2 - 空圧緩衝器 - Google Patents

Description

本発明は、空圧緩衝器に関し、特に、自動車や産業車両等の車両のサスペンション装置に使用可能な空圧緩衝器の改良に関する。

従来、この種の空圧緩衝器としては、種々の構造のものを例示することができるが、車両のサスペンション装置に使用される空圧緩衝器としては特許文献１に示すものを例示することができる。

この空圧緩衝器は、いわゆる片ロッドタイプであり、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されたピストンと、このシリンダ内に上記ピストンを介して移動自在に挿入されたピストンロッドと、上記ピストンに設けた減衰力発生部とを備えている。

そして、この空圧緩衝器では、入力される振動の周波数が高い場合に流路を開放するリリーフ弁を設けることで、高周波数領域での減衰力が増大するのを防止するようになっている。
特開２０００‐１０４７７８号公報（第３頁右欄第４１行目〜第４頁左欄第２２行目、図２及び図３）

上記のように構成された空圧緩衝器は、作動媒体を気体としているので、同じく作動媒体として作動油を用いた油圧緩衝器に比較して軽量であると共に、作動油を使用しない分、環境にも優しい。

又、作動油を使用しないが故にエアレーションを招来しないので、予め定められた減衰力を正確に発生させることができ、緩衝器としては非常に有効であるが、この空圧緩衝器をそのまま車両のサスペンション装置に使用すると、以下に示す課題が発生する場合がある。

すなわち、上記気体は、作動油に比較し熱膨張率が高いので、高温の使用環境に置かれたり、連続使用されたりすると、内圧が上昇し易く、上記した片ロッドタイプの空圧緩衝器では、この内圧上昇によって受圧面積差に起因したピストンロッドのシリンダからの退出動作が行なわれる。

従って、上記空圧緩衝器を車両のサスペンション装置に使用した場合、ピストンロッドのシリンダからの退出動作によって車両の車高が運転者の意思とは無関係に上昇することになるので、例えば、乗員の乗降時の妨げとなる場合が考えられる。

そこで、本発明の目的は、内圧が上昇してもピストンロッドが勝手にシリンダから退出しない構造を備えた空圧緩衝器を提供することである。

上記の目的を達成するため、本発明は、有底筒状のシリンダチューブと、このシリンダチューブの底部から当該シリンダチューブ内に起立するインナーロッドと、上記シリンダチューブの内周面及びインナーロッドの外周面に摺動可能に挿入された環状のピストンと、上記シリンダチューブ内に上記ピストンで区画されたロッド側室及び反ロッド側室と、上記ピストンから延びて上記シリンダチューブのヘッド側ロッドガイドから突出するアウターロッドと、このアウターロッド内に画成された内側室と、これら内側室及びロッド側室を連通するために上記ピストンに設けた空路と、この空路の途中に設けた減衰力発生部と、上記反ロッド側室を大気側へ連通するためにシリンダチューブに設けた連通路とを備え、上記内側室及びロッド側室内にガスを封入すると共に、上記ロッド側室に対する上記ピストンの受圧面積と、上記内側室に対する上記インナーロッドの受圧面積とを等しく設定したことを特徴とするものである。

本発明によれば、アウターロッドの外側に画成されたロッド側室に対するピストンの受圧面積と、同じくアウターロッドの内側に画成された内側室に対するインナーロッドの受圧面積とを等しく設定したので、内圧が上昇しても受圧面積差に起因するピストンロッドのシリンダチューブからの退出動作は行なわれない。

このため、例えば、車両のサスペンション装置に本発明の空圧緩衝器が使用された作動状態において、高温の使用環境に置かれたり、連続使用されたりして内圧が上昇しても、上記受圧面積差に起因したアウターロッドのシリンダチューブからの退出動作は行なわれない。

従って、上記アウターロッドの退出動作によって車両の車高が運転者の意思とは無関係に上昇し、例えば、乗員の乗降時の妨げとなることを確実に防止することができる。

以下に、本発明を自動車のサスペンション装置に使用する空圧緩衝器に具体化した一実施の形態を図に基づいて説明する。

図１に示すように、本発明の空圧緩衝器は、有底筒状のシリンダチューブ２と、このシリンダチューブ２の底部２aから当該シリンダチューブ２内に起立するインナーロッド３と、上記シリンダチューブ２の内周面及びインナーロッド３の外周面に摺動可能に挿入された環状のピストン４と、上記シリンダチューブ２内に上記ピストン４で区画されたロッド側室８及び反ロッド側室９と、上記ピストン４から延びて上記シリンダチューブ２のヘッド側ロッドガイド１４から突出するアウターロッド５と、このアウターロッド５内に画成された内側室７と、これら内側室７及びロッド側室８を連通するために上記ピストン４に設けた空路２１，２２と、この空路２１，２２の途中に設けた減衰力発生部２３，２５と、上記反ロッド側室９を大気側へ連通するためにシリンダチューブに設けた連通路１１とを備えている。

以下、更に詳述すると、シリンダチューブ２の上端部内周には上記アウターロッド５を案内するロッドガイド部１４が設けられている。

上記ロッドガイド部１４はシリンダチューブ２の先端部を折曲加工等することで形成されると共に、その内周面には取付溝１４ａが形成されており、この取付溝内にはシール部材１５が装着されている。

上記シール部材１５は、上記アウターロッド５の外周面と摺接して上記ロッド側室８内に封入されたガスＧが大気側へ漏れるのを防止しており、上記ロッド側室８内に潤滑油が充填される場合には、この潤滑油が大気側へ漏れるのも防止するようになっている。

上記ピストン４は、その外周面に外側取付溝４ａが形成されており、この外側取付溝４ａ内には外側シール部材１６が装着されており、又、上記ピストン４の内周面には同じく内側取付溝４ｂが形成されており、この内側取付溝４ｂ内には内側シール部材１７が装着されている。

上記外側シール部材１６は、上記シリンダチューブ２の内周面と摺接することで上記ロッド側室８内のガスＧが上記反ロッド側室９側へ漏れるのを防止しており、上記ロッド側室８内に潤滑油が充填される場合には、この潤滑油が反ロッド側室９側へ漏れるのも防止するようになっている。

又、上記内側シール部材１７は、上記インナーロッド３の外周面と摺接することで上記内側室７内のガスＧが上記反ロッド側室９側へ漏れるのを防止しており、上記内側室７内に潤滑油が充填される場合には、この潤滑油が反ロッド側室９側へ漏れるのも防止するようになっている。

上記ピストン４には内側室７及びロッド側室８を連通するための空路としての圧側連通路２１及び伸側連通路２２が夫々穿設されている。

上記圧側連通路２１の途中には減衰力発生部としての圧側減衰弁２３と、その圧側減衰弁２３の上方に内側室７からロッド側室８へと向かうガスＧ及び潤滑油（充填されている場合には）の流れのみを許容する圧側逆止弁２４とが設けられている。

又、上記伸側連通路２２の途中には同じく減衰力発生部としての伸側減衰弁２５と、その伸側減衰弁２５の下方にロッド側室８から内側室７へと向かうガスＧ及び潤滑油（充填されている場合には）の流れのみを許容する伸側逆止弁２６とが設けられている。

上記減衰力発生部としての伸側及び圧側減衰弁２５、２３はオリフィスや、リーフバルブ等の種々の減衰力発生構造を採用することができる。

インナーロッド３内に設けられた冷却通路１２は、一方が上記反ロッド側室９に接続され、他方が上記底部２ａを介して大気側に開放されると共に、この冷却通路１２に反ロッド側室９からの気体の流入のみを許容する冷却側逆止弁２８が設けられている。

又、上記連通路１１はシリンダチューブ２の底部２ａに穿設されており、その連通路１１には大気側からの気体の流入のみを許容する連通路側逆止弁２９が設けられている。

従って、上記アウターロッド５の進退動作に併せて反ロッド側室９が膨張と収縮を繰り返すと、その反ロッド側室９内の気体が上記冷却通路１２を通って大気側へ放出されるようになっている。

このように構成された空圧緩衝器は、例えば、アウターロッド５先端に設けられたロッド側アイ３５を車体側に取り付けると共に、シリンダチューブ２の下端に設けられたシリンダ側アイ３６を車軸側に取り付けることで自動車のサスペンション装置に組み込まれる。

続いて、その作用を説明すると、アウターロッド５がシリンダチューブ２内から退出する、すなわち、空圧緩衝器の伸長行程では、ロッド側室８内に封入されたガスＧがピストン４に設けた伸側連通路２２を通過して内側室７に流入すると共に、この伸側連通路２２の途中に設けた伸側減衰弁２５によって伸側減衰力が発生する。

又、アウターロッド５がシリンダチューブ２内へ侵入する、すなわち、空圧緩衝器が収縮行程では、内側室７内に封入されたガスＧがピストン４に設けた圧側連通路２１を通過してロッド側室８に流入すると共に、この圧側連通路２１の途中に設けた圧側減衰弁２３によって圧側減衰力が発生する。

このとき、ピストン４とシリンダチューブ２の底部２ａとの間に画成された上記反ロッド側室９は上記アウターロッド５の上記侵入退出動作に供なって収縮と膨張を繰り返すことになる。

すなわち、空圧緩衝器の伸長行程では、上記反ロッド側室９が膨張状態となり、この反ロッド側室９内には、大気側からの気体が上記連通路１１に設けた連通路側逆止弁２９を押し開いて流入する。

この状態から上記空圧緩衝器が収縮行程となると、上記反ロッド側室９が収縮状態となると共に、この反ロッド側室９内の気体は冷却通路１２に設けた冷却路側逆止弁２８を押し開いて外部に放出される。

従って、上記空圧緩衝器の伸縮行程では、反ロッド側室９を介して冷却通路１２に気体が吸い込まれるので、この気体でインナーロッド３が冷却され、この冷却されたインナーロッド３で内側室７のガスが冷却されて内側室７内の温度が上昇するのを確実に防止することができる。

又、上記空圧緩衝器が高温の使用環境に置かれた場合、特に空圧緩衝器自体を作動させなくとも上記ロッド側室８及び内側室７の内圧が上昇する。

ところが、本実施の形態では、上記ロッド側室８に対する上記ピストン４の受圧面積Ｓ１と、上記内側室７に対する上記インナーロッド３の受圧面積Ｓ２とが等しく設定されているので、従来例で示したような受圧面積差に起因したピストンロッド（本実施の形態ではアウターロッド５を言う）のシリンダ（本実施の形態にではシリンダチューブ２を言う）からの退出動作を確実に防止することができる。

従って、アウターロッド５のシリンダチューブ２からの退出動作によって車両の車高が運転者の意思とは無関係に上昇することで、例えば、乗員の乗降時の妨げとなったり、走行時における車両の走安性を低下させる要因となったりすることを確実に防止することができる。

尚、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、以下のように変更することも可能である。

１）本実施の形態では、上記反ロッド側室９の気体をインナーロッド３内に設けた冷却通路１２を介して大気側へ放出したが、これに限定されるものではなく、上記冷却通路１２と、上記連通路１１に設けた連通路側逆止弁２９とを廃止し、反ロッド側室９内の気体が連通路１１を行き来することで大気側へ放出されるようにしても良い。

２）本実施の形態では、大気側の気体が上記反ロッド側室９に侵入した後、冷却通路１２を通過して大気側へ放出されるようにしたが、これに限定されるものではなく、冷却通路１２に侵入した後、反ロッド側室９を通って大気側へ放出されるように冷却側逆止弁２８及び連通路側逆止弁２９の設定を変更しても良い。

３）本実施の形態では、上記連通路１１をシリンダチューブ２の底部２ａに設けたが、これに限定されるものではなく、シリンダチューブ２の側面に設けても良い。又、連通路１１の個数や孔径も任意に設定することができる。

４）本実施の形態では、上記内側室７及びロッド側室８には潤滑油やグリスが積極的には充填されていないが、これに限定されるものではなく、ピストン４の摺動性を向上させるために上記潤滑油やグリスを充填しても良い。

本発明の一実施の形態を示す断面図である。

符号の説明

２ シリンダチューブ
２ａ 底部
３ インナーロッド
４ ピストン
５ アウターロッド
７ 内側室
８ ロッド側室
９ 反ロッド側室
１１ 連通路
１２ 冷却通路
２１ 圧側連通路（空路）
２２ 伸側連通路（空路）
２３ 圧側減衰弁（減衰力発生部）
２５ 伸側減衰弁 （減衰力発生部）
２８ 冷却路側逆止弁
２９ 挿通路側逆止弁
Ｓ１ 内側室に対するインナーロッドの受圧面積
Ｓ２ ロッド側室に対するピストンの受圧面積
Ｇ ガス

Claims (3)

1. 有底筒状のシリンダチューブと、このシリンダチューブの底部から当該シリンダチューブ内に起立するインナーロッドと、上記シリンダチューブの内周面及びインナーロッドの外周面に摺動可能に挿入された環状のピストンと、上記シリンダチューブ内に上記ピストンで区画されたロッド側室及び反ロッド側室と、上記ピストンから延びて上記シリンダチューブのヘッド側ロッドガイドから突出するアウターロッドと、このアウターロッド内に画成された内側室と、これら内側室及びロッド側室を連通するために上記ピストンに設けた空路と、この空路の途中に設けた減衰力発生部と、上記反ロッド側室を大気側へ連通するためにシリンダチューブに設けた連通路とを備え、上記内側室及びロッド側室内にガスを封入すると共に、上記ロッド側室に対する上記ピストンの受圧面積と、上記内側室に対する上記インナーロッドの受圧面積とを等しく設定したことを特徴とする空圧緩衝器。
2. インナーロッド内に大気側と連通する冷却通路を設けたことを特徴とする請求項１に記載の空圧緩衝器。
3. 上記冷却通路は一方が上記反ロッド側室に接続され、他方が上記底部を介して大気側に開放されると共に、この冷却通路に反ロッド側室からの気体の流入のみを許容する冷却側逆止弁を設け、上記連通路に大気側からの気体の流入のみを許容する連通路側逆止弁を設け、上記アウターロッドの進退動作に併せて反ロッド側室内の気体を上記冷却通路を介して大気側へ放出し、又は上記連通路を介して大気側の気体を吸い込むようにしたことを特徴とする請求項２に記載の空圧緩衝器。
   

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