JPH0518507Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、自動車や附随車等のサスペンシヨン
に使用される車両用懸架装置に関する。

［従来の技術］ 従来のシヨツクアブソーバは、内部に液室をも
つシリンダと、このシリンダの軸方向に移動自在
に挿入されたロツドと、上記シリンダ内部に設け
られた減衰力発生部などを備えて構成されてい
る。この種の装置は、シリンダとロツドが軸方向
に相対移動した時、減衰力発生部のオリフイスを
通つて作動液が流れることにより所望の減衰力が
得られる。またシリンダに対するロツドの押し込
み量に応じてシリンダ内の容積が変化するため、
シリンダ内に容積可変の気室を設けることも行な
われている。更には、シリンダ内の油量を調整可
能な油圧ユニツトを備えた懸架装置も提案されて
いる。この懸架装置は、油圧ポンプ等によつてシ
リンダ内に油を送り込んだりシリンダから油を排
出することによつて、シリンダに対するロツドの
軸方向相対位置すなわち車高を調整できるもので
ある。

上記いずれの場合もシリンダとロツドの摺動部
分にシール手段が必要があり、シール性能を向上
させる目的から各種の工夫がなされている。例え
ば実開昭62−176536号公報に見られるように高圧
シールとブツシユと低圧シールを組合わせたシー
ル手段が提案されている。

通常のシヨツクアブソーバはコイルばね等の懸
架用ばねと組合わせて使用され、車体の荷重支持
を懸架用ばねに分担させているため、シリンダの
内圧は小さくてよかつた。ところが本考案者らが
提案しているようなガスばね兼用の気液圧式懸架
装置（いわゆる油空圧サスペンシヨン）は、従来
の懸架用ばねに代る機能をガスの反発力でまかな
うために封入ガス圧をきわめて高くする必要があ
り、その圧力は100Kgｆ／cm²前後にも達する。

［考案が解決しようとする課題］ 封入ガス圧が高くなるとロツドの摺動部におい
て油漏れを生じやすくなる。また、第６図に例示
したようにシール材（ｏリング）に作用する圧力
が大きくなればなるほど摺動抵抗力が増大する傾
向がある。そして油漏れを減らすためにシール材
の締付け力を強くするとロツドの摺動抵抗がます
ます大きくなつてしまう。このような問題に関し
ては、前述した先行技術（実開昭62−176536号）
では充分な対策になりえない。すなわちこの場
合、シリンダ内部の油圧が高圧シールに直接作用
するためピストンロツドとの間に生じる摩擦抵抗
がきわめて大きく、しかも高圧シールによつて油
が遮断されてしまうために低圧側に位置するブツ
シユや低圧シールを油で潤滑することができず、
摩擦抵抗が大となる。従つてロツドの動きが円滑
でなくなり、懸架装置としては乗り心地の悪化に
つながる。しかも摩擦熱の発生も大きく、シール
材等の耐久性が悪化する原因になる。また、シリ
ンダ内に油を出し入れ可能とした車高調整機能付
きの懸架装置においては、ロツドの摺動抵抗が大
きいと車高調整を行なう際の制御性の悪化につな
がる。そしてシール部から油が外部に漏れた場合
に回収が不可能であつた。

従つて本考案の目的は、シリンダの内圧が高く
てもシール部の摩擦抵抗が小さくロツドを円滑に
摺動させることができるとともに、作動液を外部
に漏洩させずにすむような車両用懸架装置を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を果たすために本考案者が考案した懸
架装置は、内部に作動液が満たされる液室を備え
たシリンダと、このシリンダの軸方向に移動自在
に挿入され一端側が上記シリンダ内に位置し他端
側がシリンダ外に位置するロツドと、上記液室に
接続された液圧ユニツトと、上記シリンダとロツ
ドが移動し合う部分に設けられてシリンダの内部
と外部をシールするシール手段とを備えたものに
おいて、上記シール手段は、上記ロツドの周面と
対向する側に周方向のラビリンス溝を有しかつロ
ツドの周面との間に作動液が流通可能な３〜
20μm軸受隙間のある軸受部材と、上記軸受隙間
よりも低圧側に設けられて内周面が全周にわたつ
て上記ロツドの周面と密接する弾性シール材と、
この弾性シール材と上記軸受部材との間に連通す
るドレン回収用流通部とを有し、上記弾性シール
材は、ロツドに摺接する内周側部分およびこの内
周側部分の外側に位置する外周側部分およびこれ
ら両部分の間に位置しかつ上記軸受隙間側を向い
て開口するスプリング収容溝を有する合成樹脂製
シールボデイと、上記スプリング収容溝に収容さ
れ上記内周側部分と外周側部分を押広げる方向に
付勢するスプリングとを有しており、上記内周側
部分と対向する位置に軸受隙間の端を開口させる
とともに、上記外周側部分の近傍に上記ドレン回
収用流通部の端を開口させたことを特徴とするも
のである。

［作用］ 上記構成の本考案装置において、シリンダ内部
の液室には常時高い圧力が作用するため、液室の
作動液の一部が軸受部材とロツドとの間の軸受隙
間を通つて僅かずつ低圧側（弾性シール材側）に
流れる。そしてドレン回収用流通部を経て回収さ
れる。ラビリンス溝を有する軸受部材の内周側に
は軸受隙間を流れる作動液によつて円周方向に均
一な潤滑液膜が形成されるため、ロツドの摩擦抵
抗がきわめて小さい。しかも軸受隙間を流れる作
動液はラビリンス溝による流路の拡大・縮小およ
び流れ方向の変化等によつて圧力損失を生じ、圧
力の下がつた作動液は弾性シール材によつて完全
にシールされる。ロツドが伸び出し側に移動する
際には、ロツドの外周面に付着している作動液の
膜が軸受隙間から外側にかき出されるようになる
が、この場合、軸受隙間から弾性シール材側に流
れ出た液が弾性シール材のスプリング収容溝の方
向に流れつつ、ドレン回収用流通部に円滑に取り
込まれる。このため、弾性シール材に過度の液圧
が作用することが避けられるとともに、液圧の一
部が弾性シール材の内周側部分をロツドに密接さ
せる方向に作用する。これらの理由から、弾性シ
ール材によつて作動液が完全にシールされ、外部
への液漏れが避けられる。

［実施例］ 以下に本考案の一実施例について図面を参照し
て説明する。

第２図に示された気液圧式懸架装置１は、シリ
ンダ２と、このシリンダ２の軸方向に移動自在に
挿入されたロツド３を備えている。ロツド３の一
端側はシリンダ２の内部に位置し、ロツド３の他
端側はシリンダ２の外部に位置している。

シリンダ２は、外筒５と、この外筒５の内側に
同心状に配置された内筒６と、環状の軸受ハウジ
ング７と蓋８などを備えて構成される。外筒５と
内筒６との間はｏリング等のシール材９によつて
シールされる。外筒５の下部に取着された連結用
部品１０は、図示しない車輪側の部材に固定され
る。

シリンダ２の内側は、金属ベローズ１５とベロ
ーズキヤツプ１６とからなる仕切り部材１７によ
つて、図示下側の気室２０と図示上側の液室２１
ａ，２１ｂとに仕切られている。液室２１ａ，２
１ｂには作動液としてのオイルが満たされる。気
室２０に封入される窒素ガス等の不活性ガスの圧
力は、仕切り部材１７が中立位置まで撓んだ状態
で例えば100Kgｆ／cm²前後である。気室２０内の
ガスの圧力は、仕切り部材１７を介して液室２１
ａ，２１ｂに作用するから、気室２０の内圧はロ
ツド３をシリンダ２から押出す方向に作用する。
ベローズキヤツプ１６は内筒６の開口端と接離可
能である。ベローズ１５の固定端側は、シール材
２２を備えたベローズ固定部材２３によつてシリ
ンダ２に固定される。シリンダ２とロツド３とが
摺動する部位は後述するシール手段２５によつて
シールされる。ロツド３の図示上端側には、図示
しない車体側の部材に連結される連結部２６や、
ラバーバンパ２７およびダストカバー２８などが
設けられている。

シリンダ２の内部におけるロツド３の端部に減
衰力発生部３０が設けられている。減衰力発生部
３０は、シリンダ２とロツド３が軸方向に相対移
動する際に作動液が流動する部位、すなわち第１
液室２１ａと第２液室２１ｂとの間に設けられて
いる。減衰力発生部３０は、第１液室２１ａと第
２液室２１ｂを仕切るピストン状部分３１と、ア
クチユエータ３２を備えた可変オリフイス機構３
３と、コンスタントオリフイス３４とからなる。
可変オリフイス機構３３のオリフイスケース３５
はロツド３の下部に固定されており、オリフイス
ケース３５に回転スプール３６が設けられてい
る。このスプール３６はアクチユエータ３２によ
つて軸回りに回転させられる。可変オリフイス機
構３３のオリフイスは、スプール３６が所定の回
転位置にある時に、第１液室２１ａと第２液室２
１ｂの双方に連通する。言い換えると、スプール
３６の回転位置を所定の角度ずつ変化させること
によつて流路面積を変化させ、減衰力を切換える
ことができるような構成である。アクチユエータ
３２はステツピングモータが好適であるが、DC
モータやロータリソレノイドが使える場合もあ
る。アクチユエータ３２のリード線３７はロツド
３内を通つて外部に出る。

ロツド３の内部に設けられた液路４０に送液口
４１が設けられており、この送液口４１に液圧ユ
ニツト４２が接続される。液圧ユニツト４２は、
液圧ポンプや作動液を収容するタンクおよび電磁
開閉弁（いずれも図示せず）等を備えて構成さ
れ、送液口４１および液路４０を介して液室２１
ａに所望量の作動液を出し入れできるようになつ
ている。

シール手段２５は以下のように構成されてい
る。第１図に拡大して示すように、軸受ハウジン
グ７の内周面側すなわちロツド３と対向する側
に、軸受部材４５が設けられている。軸受ハウジ
ング７と外筒５との間はシール材４７によつてシ
ールされている。軸受部材４５の材料としては、
ロツド３の摺動面に傷をつけずかつ耐摩耗性に優
れた素材としてアルミブロンズが望ましい。

軸受部材４５の内周面に、周方向に沿う複数の
ラビリンス溝５０が設けられている。第３図にラ
ビリンス溝５０の形状と寸法の一例を示す。軸受
部材４５の内径はロツド３の外径よりも大きく、
従つてロツド３の周面と軸受部材４５との間に所
定の軸受隙間５１が確保されている。隙間５１の
寸法ｂは一例として３〜20μm位であり、要する
にこの隙間５１を通る作動液が圧力損失を生じる
径差があればよい。軸受部材４５の長さＬは、軸
受隙間５１の圧力損失を充分に得るためと、仮に
軸受部材４５がロツド３と接触してもその面圧を
少なくするために、ロツド３の外径Ｄの１〜２倍
程度あることが望ましい。

軸受隙間５１の低圧側に、弾性シール材５３が
設けられている。この弾性シール材５３は、第４
図に拡大して示すように、断面形状が略Ｕ状（図
面上は逆Ｕ状）をなす合成樹脂製シールボデイ５
４と、断面形状が略ｖ状（図面上は逆ｖ状）をな
す金属スプリング５５とからなる。シールボデイ
５４は、ロツド３の周面に摺接する内周側部分５
６と、この内周側部分５６の外側に位置する外周
側部分５７と、これら両部分５６，５７をつなぐ
部分５８と、内周側部分５６と外周側部分５７と
の間に位置するスプリング収容溝５９などを備え
て構成される。スプリング５５は例えばステンレ
ス鋼からなり、多数のｖ状セグメントを周方向に
連ねたものである。このスプリング５５の各セグ
メントは、シールボデイ５４の内周側部分５６と
外周側部分５７を押広げる方向に付勢するため、
内周側部分５６が周方向に均一にロツド３に密接
する。この弾性シール材５３は、シールボデイ５
４の溝５９にスプリング５５を挿入し、スプリン
グ５５の荷重で充分な弾性を与えることができる
から、一般のｏリングやＵ形パツキンに比べてボ
デイ５４の弾性が小さくてよく、ロツド３と接す
る部位の摩擦抵抗も小さくすることができる。

更に軸受部材４５と弾性シール材５３との間の
隙間６１に、ドレン回収用流通部６２の一端側が
連通している。この流通部６２の他端側は液圧ユ
ニツト４２のタンク（図示せず）に接続される。
蓋８に設けられたダストシール６３の内周面はロ
ツド３に摺接する。蓋８はボルト６４によつてシ
リンダ２に固定される。

次に上記構成の一実施例装置の作用について説
明する。

ロツド３が中立位置からシリンダ２内の押込ま
れる方向に相対移動すると、第１液室２１ａ内の
作動液の一部が減衰力発生部３０を通つて第２液
室２１ｂ側に流れ込み、この時に生じる流体摩擦
によつてロツド３の動きが減衰させられる。こう
してロツド３が押込み方向に移動する時には、シ
リンダ２内へのロツド３の押込み量の増加に伴つ
て気室２０が圧縮され、ガスの反発力が増加す
る。

逆に、ロツド３がシリンダ２から出る方向に相
対移動する時には、第２液室２１ｂ内の作動液の
一部が減衰力発生部３０を通つて第１液室２１ａ
側に流れ込むことによつてロツド３の動きが減衰
させられるとともに、シリンダ２内におけるロツ
ド３の体積減少に伴つて気室２０が膨張する。気
室２０に封入されているガスの圧力は通常のシヨ
ツクアブソーバに比べてきわめて高いから、別途
に懸架用ばねを用いずとも気室２０内のガスの反
発力だけで車体に加わる荷重を支えることができ
る。

気室２０のガス圧は液室２１ａ，２１ｂに作用
する。しかもロツド３がシリンダ２から出る方向
に移動する時に液室２１ｂの圧力が高まる。この
ように液室２１ｂには高い圧力が作用するため、
液室２１ｂの作動液の一部が軸受隙間５１を通つ
て僅かずつ弾性シール材５３側に流れる。この隙
間５１を通る作動液はラビリンス溝５０による流
路の拡大と縮小の繰返しと流れ方向の変化によつ
て圧力損失を生じつつ低圧側すなわち弾性シール
材５３側に流れ、最終的にドレン回収用流通部６
２を経て回収される。回収された作動液は油圧ユ
ニツト４２によつて適宜液室２１ａに戻される。

軸受隙間５１を流れる作動液は、ラビリンス溝
５０の存在によつてロツド３の周方向に回り込む
とともに、第５図に模式的に表わしたように軸受
部材４５とロツド３との間に均一な液圧を作用さ
せるため、軸受部材４５とロツド３とが同軸化さ
れることによつてロツド３の回りに均一な潤滑液
膜が形成され、金属同志の接触が回避されると同
時に、同軸化されていない場合に比べてドレン流
量（粘性のある流体がすきまを流れる層流の量）
が理論的に１／2.5も少なくなるから、液圧ユニ
ツト４２を使つて車高調整する頻度が少なくてす
む。軸受隙間５１を通つて弾性シール材５３に達
した作動液は充分に圧力が下がつているため、弾
性シール材５３に作用する圧力は小さい。第７図
に示されるように、ロツド３が伸び側に移動する
際には、ロツド３の外周面に付着している作動液
の膜が軸受隙間５１から外側にかき出されるよう
になるが、この場合、軸受隙間５１から弾性シー
ル材５３側に出た液が弾性シール材５３のスプリ
ング収容溝５９の方向に流れつつドレン回収用流
通部６２に円滑に取り込まれる。このため、弾性
シール材５３に過度の液圧が作用することが避け
られるとともに、液圧の一部が内周側部分５６を
ロツド３に密接させる方向に作用する。これらの
理由により、弾性シール材５３によつて作動液が
完全にシールされ、外部への液漏れが避けられる
ととに、ロツド３が移動する際に生じる摩擦抵抗
がきわめて小さくてすむ。なお、ラビリンス溝５
０が設けられていない場合には、第５図に２点鎖
線で示したようにロツド３と軸受部材４５とが片
当りすることによつて摺動抵抗と摩耗が増大す
る。

軸受隙間５１による圧力損失ΔP₁は、 ΔP₁＝12μLQ／b³πDで表わされる。

（μ：絶対粘度 Ｌ：軸受長さ Ｑ：流量
ｂ；軸受隙間 Ｄ：ロツド直径） また、軸受隙間５１とラビリンス溝５０による
流路の拡大および縮小にもとづく圧力損失ΔP₂お
よびΔP₃は、 ΔP₂＝ζ₂（v₁ ²／2g） ΔP₃＝ζ₃（v₁ ²／2g）で表わされる。

（ζ：損失係数 v₁：拡大の平均速度v₂：縮小
の平均速度） このように弾性シール材５３に作用する圧力の
低圧化を図ることができるから、弾性シール材５
３とロツド３との摺動抵抗が大幅に減少するばか
りでなく、弾性シール材５３の低圧化に伴う簡素
化と摩擦抵抗および摩擦熱の低減化そして摺動部
の耐久性向上を図る上できわめて効果的である。

また、ダストシール６３を設けたことにより、
外部からの固形異物の侵入を阻止できる。何らか
の原因により作動液に混入した微小固形異物が軸
受部材４５とロツド３間に入り込んでも、この異
物はラビリンス溝５０に入り込むため、異物のか
じり込みによる動作不良を防止できる。

［考案の効果］ 本考案によれば、内圧の高い懸架装置において
も、ロツドの軸封部分の潤滑が良好になされ、ロ
ツドのシール部の摩擦抵抗が低減するため、懸架
装置として好ましい特性が得られるとともに、作
動液が外部に漏洩することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す懸架装置のシ
ール部の縦断面図、第２図は第１図に示されたシ
ール部を内蔵する懸架装置の縦断面図、第３図は
第１図中の軸受部材におけるラビリンス溝の拡大
断面図、第４図は第１図中の弾性シール材の断面
図、第５図は第１図中の軸受部材とロツドとの関
係を概念的に示す正面図、第６図はｏリングの圧
力と摩擦抵抗の関係を示す図、第７図は第１図に
示された懸架装置における弾性シール材付近の拡
大図である。 １……気液圧式懸架装置、２……シリンダ、３
……ロツド、２０……気室、２１ａ，２１ｂ……
液室、２５……シール手段、３０……減衰力発生
部、４２……液圧ユニツト、４５……軸受部材、
５０……ラビリンス溝、５１……軸受隙間、５３
……弾性シール材、５４……シールボデイ、５６
……内周側部分、５７……外周側部分、５９……
スプリング収容溝、６２……ドレン回収用流通
部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 内部に作動液が満たされる液室を備えたシリ
   ンダと、このシリンダの軸方向に移動自在に挿
   入され一端側が上記シリンダ内に位置し他端側
   がシリンダ外に位置するロツドと、上記液室に
   接続されこの液室に作動液を送給可能な液圧ユ
   ニツトと、上記シリンダとロツドが移動し合う
   部分に設けられてシリンダの内部と外部をシー
   ルするシール手段とを備えた車両用懸架装置に
   おいて、 上記シール手段は、上記ロツドの周面と対向
   する側に周方向のラビリンス溝を有しかつロツ
   ドの周面との間に作動液が流通可能な３〜
   20μmの軸受隙間を形成する軸受部材と、上記
   軸受隙間よりも低圧側に設けられて内周面が全
   周にわたつて上記ロツドの周面と密接する弾性
   シール材と、この弾性シール材と上記軸受部材
   との間に連通するドレン回収用流通部とを有
   し、 上記弾性シール材は、上記ロツドに摺接する
   内周側部分およびこの内周側部分の外側に位置
   する外周側部分およびこれら両部分の間に位置
   しかつ上記軸受隙間側を向いて開口するスプリ
   ング収容溝を有する合成樹脂製シールボデイ
   と、上記スプリング収容溝に収容され上記内周
   側部分と外周側部分を押広げる方向に付勢する
   スプリングとを有しており、上記内周側部分と
   対向する位置に上記軸受隙間の端を開口させる
   とともに、上記外周側部分の近傍に上記ドレン
   回収用流通部の端を開口させたことを特徴とす
   る車両用懸架装置。 (2) 上記ラビリンス溝を有する軸受部材がアルミ
   ブロンズ製である請求項１記載の車両用懸架装
   置。