JPH01172006A - 緩衝装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば車両の懸架機構部などに使用される緩
衝装置に関する。

［従来の技術］ 車両の懸架機構部に使われている従来の単シリンダ形緩
衝装置は、第３図に例示されるように、内部に液室１を
もつシリンダ２と、このシリンダ２の軸方向に相対往復
動自在に設けられたロッド３と、ピストン部分４に設け
られた減衰力発生部５などからなる。このものにおいて
、ロッド３がシリンダ２に対して軸方向に移動すると、
減衰力発生部５に油が流れることによって減衰力が発生
する。このようにロッド３が軸方向に動くと、シリンダ
２内に入り込むロッド３の体積が変化するから、この変
化分を吸収させるために気室６が設けられている。また
、気室６内のガスが液室１内の油に溶は込むことを防ぐ
ために、通常はフリーピストン７が使われている。気室
６には液室１におけるキャビテーションの発生を防ぐた
めに高圧ガスが封入され、液室１内の油を予圧している
。

この種の装置において、ロッド３が縮み側（矢印六方向
）に移動する時には、図示下側の液室１ａの圧力が高ま
るとともに図示上側の液室１ｂの圧力が低くなることに
より、減衰力発生部５を通じて下側の液室１ａ内の油が
上側の液室１ｂに流入する。この時、シリンダ２内に押
込まれるロッド３の体積が増大するから、フリーピスト
ン７が降下しつつ気室６の容積が減少する。逆に、ロッ
ド３が伸び側（矢印Ｂ方向）に移動する時には、図示上
側の液室１ｂの圧力が高まるとともに図示下側の液室１
ａの圧力が低くなり、減衰力発生部５を通じて上側の液
室１ｂ内の油が下側の液室１ａに流入する。この時、シ
リンダ２から抜は出たロッド３の体積分だけフリーピス
トン７が上昇しつつ気ｖ６の容積が増大する。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述した従来装置においては、シリンダ２に対してピス
トン部分４が移動する際に、液室１ａ。

１ｂ間の差圧が大きいほど減衰力も大きい。換言すると
、減衰力を大きくしようとすると必然的に液室１ａ、１
ｂ間に生じる差圧も大きくなる。ところが差圧があまり
大きくなると、ロッド３が縮み側に移動する際に図示上
側の液室１ｂ内の油の圧力が負圧になり、キャビテーシ
ョンを生じやすくなる。キャビテーションを防止するに
は、気室６内に予めかなり高い圧力でガスを封入してお
く必要があり、従来は例えば２０ないし３０Ｋｇｆ　／
　ｃｉの圧力でガスを封入していた。

ところがガスの封入圧力を高くすると、気室６内のガス
がフリーピストン７の摺動部を通って液室１側に漏れや
すくなったり、気室６の反発力が大きくなり過ぎてばね
定数が所望値を越えてしまうなどの問題が出てくる。フ
リーピストン７の摺動部からのガス漏れを防ぐには、シ
ール性の高い０リングを使用しなければならないから、
フリーピストン７の摺動抵抗が増大する。そればかりで
なく、フリーピストン７自身がかなりの慣性質量をもっ
ているため、微小振幅入力に対する追従性と減衰力特性
に問題があり、車両用懸架装置の場合には乗り心地が悪
化する原因となるわ従って本発明の目的は、ガスの封入
圧力を下げてもキャビチルジョンを生じないようにする
とともに、フリーピストンのような摺動抵抗を生じるこ
とのない緩衝装置を得ることにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を果たすために本発明の緩衝装置は、シリンダ
と、このシリンダの軸方向に相対往復動自在に挿入され
たロッドと、このロッドに設けられてシリンダの内部を
第１液室と第２液室に仕切るピストン部分と、シリンダ
の内部にこのシリンダの軸方向に伸縮自在に設けられか
つ内面側に第３液室を有するとともに外周面側に気室を
規定するベローズ状仕切り部材と、上記第１液室と第２
液室との間に設けられた第１の減衰力発生部と、第２液
室とＭ３液苗との間にあって上記ベローズ状仕切り部材
の内側に収容された第２の減衰力発生部とを設けたもの
である。

［作用コ 上記構成の本発明装置において、ロッドが縮み方向に移
動する際には、ピストン部分の移動に伴ってＭ２液室の
圧力が増大し、第１液室の圧力が下がる。このため、第
２液室内の作動液が第１の減衰力発生部を通って第１液
室に流れ込むとともに、シリンダ内へのロッドの押込み
体積に相当する量の作動液が、第２の減衰力発生部を通
って第２液室から第３液室に流れ込む。このためベロー
ズ状仕切り部材が伸長するとともに、気室の容積が減少
する。

ロッドが伸び方向に移動する際には、ピストン部分の移
動に伴って第１液室の圧力が増大し、第２液室の圧力が
下がる。このため、第１液室内の作動液が第１の減衰力
発生部を通って第２液空に流れ込むとともに、シリンダ
内から抜は出たロッドの体積相当分の作動液が、第２の
減衰力発生部を通って第３液室から第２液室に流れ込む
。このためベローズ状仕切り部材が縮むとともに、気室
の容積が増大する。

［実施例］ 以下に本発明の一実施例につぎ、第１図と第２図を参照
して説明する。

図示例は車両の懸架機構部に用いられる緩衝装置１０を
示している。この緩衝装置１０は、円筒状のシリンダ１
１と、このシリンダ１１に挿入されたロッド１２を備え
ている。シリンダ１１の図示下端には、例えば車輪側の
部材に連結するための部品の一例としてアイリング１３
が設けられているとともに、ガス封入口１４が設けられ
ている。

シリンダ１１の軸方向中間部位には、図示しない懸架用
ばねの下端を受けるためのばね座１６が固定されている
。シリンダ１１の図示上端側（開口端側）にシールハウ
ジング１７やロッドガイド１８が設（プられており、シ
ールハウジング１７の内周部にオイルシール等のシール
材１９が収容されＣいる。シールハウジング１７は作動
油の供給口２０を有している。

ロッド１２は、ロッドガイド１８とシールハウジング１
７を貫通した状態で設けられている。このロッド１２は
、シリンダ１１に対して軸方向に往復移動自在である。

ロッド１２の上端側は、例えば車体のフレーム等に取付
けられる。シリンダ１１の内部におけるロッド１２の先
端にはピストン部分２２が設けられている。このピスト
ン部分２２は、シリンダ１１の内部を第１液室２３と第
２液室２４とに仕切っている。これらの液室２３゜２４
には、作動液としての油が満たされる。第７液室２３と
第２液室２４との間、すなわちピストン部分２２には第
１の減衰力発生部２６が設けられている。この減衰力発
生部２６は、第１液室２３と第２液室２４に常時連通す
るコンスタントオリフィス２７と、周知のバルブプレー
ト２８゜２９を用いた常閉のプレート弁３０とからなる
。

更にシリンダ１１の内部には、ピストン部分２２の下方
にベローズユニット３３が設けられている。このベロー
ズユニット３３は、シリンダ１１と同心状をなす両端が
開口した円筒体３４と、ベローズ蓋３５をもつ金属製の
ベローズ状仕切り部材３６を備えている。この仕切り部
材３６の一端３７は円筒体３４の基部３８に固定されて
いる。

円筒体３４の大部分は仕切り部材３６の内側に収まって
いる。この仕切り部材３６は、シリンダ１１と同心状に
設けられているとともに、シリンダ１１の軸方向に伸縮
自在であり、仕切り部材３６がいっばいに縮むとベロー
ズ蓋３５が円筒体３４の開口端３９に密接するようにな
っている。

ベローズ状仕切り部材３６の内周面側には第３の液室４
１がある。ベローズ状仕切り部材３６の外周面側には気
室４２が規定されている。気室４２には窒素ガス等の不
活性ガスまたは空気が５ないし１５に９　ｆ　／　ｃ！
の圧力で封入されている。気室４２内のガスと第３液室
４１内の油はベローズ状仕切り部材３６によって互いに
完全に遮断されるから、ガスが油に溶は込むような不具
合は生じない。

そして円筒体３４の内側に第２の減衰力発生部４４が設
けられている。この減衰力発生部４４は、円筒体３４に
固定されたバルブボディ４５と、このバルブボディ４５
に設けられたオリフィスボルト４６およびナツト４７と
、プレート弁４８を構成するバルブプレート４９．５０
などを備えている。オリフィスボルト４６には、軸方向
に貫通するコンスタントオリフィス５１が設けられてお
り、このコンスタントオリフィス５１は第２液室２４と
第３液室４１とに常時連通している。プレート弁４８は
、ロッド１２が縮み側に移動する時の方が伸び側に移動
する時よりも減衰力が小さくなるように構成されている
。

次に上記−実施個装＠１０の作用について説明する。

第２図に示されるように、シリンダ１１に対してロッド
１２が縮み側（図示矢印へ方向）に移動した場合、ピス
トン部分２２の移動速度が小さいうちは、第１の減衰力
発生部２６におけるプレート弁３０は開弁ぜずにコンス
タントオリフィス２７のみを通じて第２液室２４内の油
が第１液室２３へと流れる。ロッド１２が高速で移動す
るようになると、一方のバルブプレート２８が開弁する
ことにより、第２液室２４の油がプレート弁３０とコン
スタントオリフィス２７の双方を通って第２液室２４か
ら第１液室２３へと流れる。第１の減衰力発生部２６に
流れる油の流量Ｑ１は、ピストン部分２２の面積を８１
．ロッド１２の面積をｓ２．移動ストロークをρとする
と、ピストン速度にかかわりなく、 Ｑｌ　＝　　（Ｓｔ　　−５２）Ｘ℃ で表わされる。こうしてロッド１２が縮み方向に移動す
る時には、シリンダ１１の内部に占めるロッド１２の押
込み量が増加するため、その増加分に相当する最の油が
、第２の減衰力発生部４４のコンスタントオリフィス５
１と、ピストン速度が速い時にはバルブプレート５０も
開弁することにより、第２液室２４から第３液室４１へ
と油が流れ込む。このため気室４２が圧縮されると同時
にベローズ状仕切り部材３６が伸長する。この時に第２
の減衰力発生部４４に流れる油の情Ｑ２は、Ｑ２＝ロッ
ド面積ｓ２ｘストローク党 で表わされる。縮み側の減衰力は、第１の減衰力発生部
２６にお（プる流路抵抗と、第２の減衰力発生部４４に
おける流路抵抗で決まる。

上記とは逆にロッド１２が伸び側（矢印Ｂ方向）に移動
する場合、ピストン部分２２の移動速度が遅いうちは、
第１の減衰力発生部２６のコンスタントオリフィス２７
を通じて第１液室２３内の油が第２液室２４へと流れる
。ロッド１２が伸び側に高速で移動する時には、バルブ
プレート２９が開弁することにより、第１液室２３の油
がプレート弁３０とコンスタントオリフィス２７を通っ
て第２液室２４へと流れる。この場合に第１の減衰力発
生部２６に流れる油の流量Ｑ１は、ロッド１２が縮み側
に移動する時と同様に、 Ｑ１＝　（ｓｔ　−５２）　ｘｆｆｉ で表わされる。こうしてロッド１２が伸び側に移動する
時には、シリンダ１１内へのロッド１２の押込み量が減
少するため、その減少分に相当する最の油が、第２の減
衰力発生部４４のコンスタントオリフィス５１と、ピス
トン速度が速い場合にはバルブプレート４つが開弁する
ことによって、第３液室４１から第２液室２４へと油が
流れ込む。

このため気室４２の容積が増大すると同時にベローズ状
仕切り部材３６が縮む。この時に第２の減衰力発生部４
４に流れる油の量Ｑ２は、ロッド１２が縮み側に移動す
る時と同様に、 Ｑ２＝ロッド面積ｓ２ｘストロークｇ で表わされる。伸び側減衰力の大部分は第１の減衰力発
生部２６の流路抵抗で決まる。

以上の説明から判るように上記緩衝装置１ｏにおいては
、シリンダ１１に対してロッド１２が移動する際に、第
１の減衰力発生部２６と第２の減衰力発生部４４との合
計２箇所で減衰力が生じることになる。すなわちロッド
１２が縮み側に移動する時には、第２液室２４の圧力が
高くなるとともに、第１液室２３と第３液室４１の圧力
は相対的に低くなる。しかしながらこの場合には、第２
液室２４の圧力が第２の減衰力発生部４４を経て第３液
室４１に伝わるから、第２液室２４に生じた高い圧力が
気室４２すなわちベローズ状仕切り部材３６に直接加わ
ることがないし、第１液室２３と第２液室２４との間に
過大な差圧が発生することもない。このため、従来の高
圧ガス入り緩衝装置に比べてガスの封入圧力を低くして
も、第１液室２３が負圧になることが抑制され、キャビ
テーションを生じることな〈従来と同等以上の減衰力が
得られる。

ロッド１２が伸び側に移動する時には、第１液空２３の
圧力が高くなるとともに、第２液室２４と第３液室４１
の圧力が相対的に下がるが、第１の減衰力発生部２６と
第２の減衰力発生部４４において２段階的に差圧が生じ
るから、各液室２３゜２４．４１間に過大な差圧が発生
することはない。

しかも第２液室２４と第３液室４１には気室４２の圧力
が常に加わっているから負圧になることもない。このた
め伸び側においてもキャビテーションを生じることなく
所望の減衰力が得られる。

このように上記緩衝装置１０においては、従来の高圧ガ
ス入り緩！ｌｉ装置（第２の減衰力発生部４４をもたな
いもの）に比較して気室４２のガス封入圧を低くするこ
とができるので、気室４２の反力、すなわちガスばね定
数が小さく、ばね定数の変化も小さなものとなる。そし
てガスの封入圧が低い分だけシリンダ１１の管壁厚を薄
くすることができ、ガスのシール部分の信頼性も改善さ
れる。また、ベローズ状仕切り部材３６を使用している
から、従来のフリーピストンのように摺動部において大
きな摩擦抵抗が生じたり、気室内のガスが摺動部を通じ
て液室内に溶は込むなどの不具合も生じない。また、ベ
ローズ状仕切り部材３６が伸縮する際の慣性質量はフリ
ーピストンに比べて充分小さくすることができるから、
摺動抵抗が実質的にゼロであることとあいまって、微小
入力に対する追従性と振動吸収特性が良好であり、乗り
心地の良いものとなる。そしてシリンダ１１の取付（プ
方向に制限を受りない。

第２の減衰力発生部４４はベローズ状仕切り部材３６の
内側に収容されており、仕切り部材３６のデッドスペー
スが有効に利用されるから、第２の減衰力発生部４４を
内蔵しているにもがかわらずシリンダ１１の軸方向の寸
法をコンパクトに構成できる。このため、上記したよう
にシリンダ１１の管壁厚を薄くできることとあいまって
、軽量化を図る上できわめて有利である。

なお、ベローズ状仕切り部材３６は金属製に限ることは
ない。例えば耐油性のエラストマボディにガスバリヤフ
ィルムを重ね合わせた樹脂製のベローズ状仕切り部材を
用いてもよい。また、減衰力発生部２６．４４は要する
に作動流体に流路抵抗を与えるものであればよいから、
単なる小孔等の絞り部を設（プたコンスタント副リフイ
スであってもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、ガスの封入圧力を下げることができる
とともに、フリーピストンを使用したものに比べて微小
入力に対する追従性に優れる。しかもベローズ状仕切り
部材の内部空間を利用して第２の減衰力発生部を収容し
ているから、シリンダのコンパクト化を図る上でも有利
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す緩衝装置の縦断面図、
第２図は第１図に示された緩衝装置のロッドが移動した
状態の縦断面図、第３図は従来の緩衝装置の縦断面図で
ある。 １０・・・緩衝装置、１１・・・シリンダ、１２・・・
ロッド、２２・・・ピストン部分、２３・・・第１液室
、２４・・・第２液室、２６・・・第１の減衰力発生部
、３６・・・ベローズ状仕切り部材、４１・・・第３液
室、４２・・・気室、４４・・・第２の減衰力発生部。 １７一

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリンダと、このシリンダの軸方向に相対往復動自在に
   挿入されたロッドと、このロッドに設けられて上記シリ
   ンダの内部を第１液室と第２液室に仕切るピストン部分
   と、上記シリンダの内部にこのシリンダの軸方向に伸縮
   自在に設けられかつ内面側に第３液室を有するとともに
   外周面側に気室を規定するベローズ状仕切り部材と、上
   記第１液室と第２液室との間に設けられた第１の減衰力
   発生部と、上記第２液室と第３液室との間にあつて上記
   ベローズ状仕切り部材の内側に収容された第２の減衰力
   発生部とを具備したことを特徴とする緩衝装置。