JPH07253136A - ハイドロニューマチックシリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は車輪のリバウンド動作により低圧側
の作動流体を高圧側に圧送して車高調整を行うようにし
たハイドロニューマチックシリンダを提供することを目
的とする。 【構成】 ハイドロニューマチックシリンダ１は、シリ
ンダ本体２と、内部シリンダ３と、ピストン４と、中空
ピストンロッド５と、中空ポンプロッド６と、ポンプ部
７と、連通機構８とよりなる。ポンプ部７は、ピストン
４が伸び方向に移動する際、ポンプ室７ａに吸い込まれ
た低圧室２２の作動流体を高圧作動流体室１４に吐出す
る。低圧室２２には、フリーピストン４１が摺動自在に
設けられ、フリーピストン４１は大気圧室４２に設けら
れはコイルバネ４５の押圧力により低圧室２２の作動流
体を加圧する。低圧室２２の圧力が急激に低下すると、
フリーピストン４１はスプール４８に当接して上動させ
て、ポンプ室７ａと中空ポンプロッド６の連通路２３と
を連通させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はハイドロニューマチック
シリンダに係り、特に車両の積載荷重の変動に拘わらず
車高を一定に保つように構成したハイドロニューマチッ
クシリンダに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車においては、各車輪が夫
々サスペンションにより支持されており、各車輪にかか
る荷重に応じてサスペンションのショックアブソーバが
伸縮して衝撃を吸収するようになっている。従って、凹
凸のある路面を走行する際は、ショックアブソーバが伸
縮するとともにシリンダ内に充填された作動流体の抵抗
を利用して減衰力が発生するため、路面の凹凸による衝
撃が緩和される。

【０００３】ところが、例えば車両の乗車人数又は積載
物の重量によってもショックアブソーバが伸縮して車高
が変動するため、各車輪にかかる重量が増加してショッ
クアブソーバが圧縮された状態になると、路面の凹凸に
よる衝撃を良好に吸収できなくなるばかりか操縦安定性
も影響されることがあるので、車両の乗車人数又は積載
物の重量が変動しても車高を一定に保つように作動する
ハイドロニューマチックシリンダが開発されつつある。

【０００４】この種のハイドロニューマチックシリンダ
としては、例えば米国学会誌ＳＡＥ（Society of Autom
otive Enginieers,INC. ）780052に記載されたものが知
られている。

【０００５】このハイドロニューマチックシリンダは、
シリンダ本体内に高圧ガスが封入された高圧作動流体室
と低圧作動流体室とが設けられており、車両の乗車人数
又は積載物の重量増大により車高が低下すると、ハイド
ロニューマチックシリンダの伸縮に際して、ピストンの
摺動動作によるポンプ作用により低圧作動流体室の作動
流体が高圧作動流体室へ圧送され、高圧作動流体室の圧
力を高めることにより車高を一定に保つようになってい
る。又、車両の乗車人数又は積載物の重量が減少した場
合、ピストンが下がるとともに、高圧作動流体室の作動
流体が低圧作動流体室へ戻されて車高を一定に保つよう
になっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記ハイド
ロニューマチックシリンダにおいて、高圧ガスがダイヤ
フラムにより作成された高圧室に封入されているため、
高圧ガスと高圧作動流体室の作動流体とは、筒状に成形
されたダイヤフラムにより互いにシールされている。こ
のダイヤフラムの両端部分は、高圧作動流体室とシリン
ダ内壁との間に形成された溝に嵌合しているが、経年変
化あるいは組立工程等でダイヤフラムが損傷した場合、
高圧作動流体室の作動流体、あるいは高圧室の高圧ガス
が外部に漏れたりすることがある。

【０００７】このように、ハイドロニューマチックシリ
ンダでは、高圧作動流体室の作動流体を高圧ガスにより
加圧して車重を支えているため、高圧作動流体室の作動
流体又は高圧ガスの漏れが発生すると、車重を支え圧力
が不足することになり、その分車高が低下してしまう。
そして、走行中に高圧作動流体室の圧力が急激に低下す
ると、車高が急激に低下するため、運転者及び乗員に不
安感を与えることになる。

【０００８】そこで、本発明は上記課題に鑑み、高圧作
動流体室の圧力が低下した際の車高低下速度を緩和した
ハイドロニューマチックシリンダを提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記請求項１の発明は、
作動流体が充填された作動流体室を有するシリンダと、
該作動流体室と連通する高圧作動流体室と、前記シリン
ダ内の作動流体室に摺動自在に設けられた第１のピスト
ンと、該第１のピストンが一端に設けられ、内部に作動
流体が充填された低圧室を有する中空ピストンロッド
と、該低圧室と連通する低圧作動流体室と、一端が前記
中空ピストンロッド内に挿入され、他端が前記シリンダ
に固定され、内部に前記低圧室と前記低圧作動流体室と
を連通する連通路を有する中空ポンプロッドと、該中空
ポンプロッド内部を前記低圧室とポンプ室とに画定する
とともに、該中空ポンプロッドの一端に設けられた第２
のピストンと、前記ピストンが圧縮方向に移動する過程
で前記低圧作動流体室内の作動流体を前記中空ポンプロ
ッドの連通路及び前記中空ピストンロッドの低圧室を介
して前記ポンプ室に吸い込むように開弁するインレット
バルブと、前記ピストンが伸び方向に移動する過程で前
記ポンプ室に吸い込まれた作動流体を前記高圧作動流体
室に吐出させるように開弁するアウトレットバルブと、
前記低圧室の圧力変化に応じて前記低圧室を摺動するよ
うに設けられたフリーピストンと、よりなることを特徴
とする。

【００１０】又、請求項２の発明は、前記中空ポンプロ
ッドの連通路に、前記高圧作動流体室で圧力低下が発生
したとき、前記フリーピストンに当接して前記連通路と
前記ポンプ室とを連通する位置に変位する弁部材を設け
てなることを特徴とする。

【００１１】又、請求項３の発明は、作動流体が充填さ
れた作動流体室を有するシリンダと、該作動流体室と連
通する高圧作動流体室と、前記シリンダ内の作動流体室
に摺動自在に設けられたピストンと、該ピストンが一端
に設けられ、内部に作動流体が充填された低圧室を有す
る中空ピストンロッドと、該低圧室と連通する低圧作動
流体室と、一端が前記中空ピストンロッド内に挿入さ
れ、他端が前記シリンダに固定され、内部に前記低圧室
と前記低圧作動流体室とを連通する連通路を有する中空
ポンプロッドと、前記中空ピストンロッドと前記中空ポ
ンプロッドとの相対的な伸縮動作に伴って前記低圧作動
流体室の作動流体を前記高圧作動流体室へ吐出させるポ
ンプ手段と、前記高圧作動流体室の圧力が低下に応じて
前記高圧作動流体室と前記作動流体室との間の流路面積
を縮小又は遮断する弁手段と、よりなることを特徴とす
る。

【００１２】又、請求項４の発明は、前記中空ピストン
ロッドが摺動する前記シリンダの摺動部分に、前記中空
ピストンロッドと前記シリンダの摺動部分との間をシー
ルする一対のシール部材を所定間隔離間させて設け、該
一対のシール部材間に、前記作動流体室から漏れた前記
作動流体を前記低圧室に還流させる還流通路が開口する
ように設けてなることを特徴とする。

【００１３】

【作用】上記請求項１によれば、低圧室の圧力変化に応
じて低圧室を摺動するフリーピストンが高圧作動流体室
で圧力低下が発生したとき、低圧室を縮小する方向に摺
動することにより、車高低下速度を緩和して運転車及び
乗員に不安感を与えることを防止する。

【００１４】又、請求項２によれば、中空ポンプロッド
の連通路に弁部材を設けて、高圧作動流体室で極端な圧
力低下が発生したとき、弁部材がフリーピストンに当接
して連通路とポンプ室とを連通する位置に変位すること
により、ポンプ動作を停止して高圧作動流体室の圧力が
過大に上昇することを防止する。

【００１５】又、請求項３によれば、高圧作動流体室の
圧力低下に応じて高圧作動流体室と作動流体室との間の
流路面積を縮小又は遮断することにより、ピストン及び
中空ピストンロッドが摺動しにくくなり、車高低下速度
を緩和して運転車及び乗員に不安感を与えることを防止
する。

【００１６】又、請求項４によれば、中空ピストンロッ
ドとシリンダの摺動部分との間をシールする一対のシー
ル部材間に、作動流体室から漏れた作動流体を低圧室に
還流させる還流通路が開口することにより、シール部材
の摩耗等により作動流体室から作動流体が漏れても低圧
室に回収することができるので、シール部材の圧縮代を
小さくしてにシール部材よる抵抗を軽減しうる。

【００１７】

【実施例】図１乃至図３に本発明になるハイドロニュー
マチックシリンダの第１実施例を示す。

【００１８】各図中、ハイドロニューマチックシリンダ
１は、例えば自動車の後輪を支持するサスペンションの
ショックアブソーバとして組み込まれている。

【００１９】ハイドロニューマチックシリンダ１は、シ
リンダ本体２と、内部シリンダ３と、ピストン４と、中
空ピストンロッド５と、中空ポンプロッド６と、ポンプ
部（ポンプ手段）７と、連通機構８とよりなる。シリン
ダ本体２は、ハイドロニューマチックシリンダ１の外筒
として機能し、上端に車体（図示せず）に連結される連
結部９を有し、下端開口には中空ピストンロッド５を摺
動自在にガイドする軸受部材１０が嵌合している。

【００２０】上記ポンプ部７は、後述するようにピスト
ン４が圧縮方向に移動する過程で低圧室２２内の作動流
体が吸引されるポンプ室７ａを有し、ピストン４が伸び
方向に移動する過程でポンプ室７ａに吸い込まれた作動
流体を高圧室としての高圧作動流体室１４に吐出する。

【００２１】さらに、シリンダ本体２の下端開口には、
軸受部材１０が脱落しないように固定する環状の固定部
材１１が嵌合している。中空ピストンロッド５が貫通す
る軸受部材１０の内周面には、一対のＯリング溝１０
ａ，１０ｂが所定間隔離間させて設けられている。この
Ｏリング溝１０ａ，１０ｂには、中空ピストンロッド５
の外周との間をシールするＯリング５２ａ，５２ｂが挿
入されている。従って、ピストン４の往復動とともに中
空ピストンロッド５が軸受部材１０を摺動してもＯリン
グ５２ａ，５２ｂの２重シールにより作動流体の漏れが
防止される。

【００２２】又、シリンダ本体２の内部は、筒状のイン
ナチューブ１２により低圧作動流体室１３と高圧作動流
体室１４とに画成されており、低圧作動流体室１３及び
高圧作動流体室１４内には抵抗力を発生させる作動流体
が充填されている。しかも、インナチューブ１２と内部
シリンダ３との間には全周に隙間が形成されており、こ
の隙間は高圧作動流体室１４と内部シリンダ３内とを連
通する通路４０として機能する。

【００２３】尚、作動流体としては、一般に「粘性を有
する作動油」が使用され、粘性の異なる作動油を選択す
ることにより減衰特性（ピストンのストロークに対する
抵抗力）が設定される。

【００２４】又、上記シリンダ本体２の内壁と高圧作動
流体室１４との間には、筒状のダイヤフラム１５が挿入
されており、ダイヤフラム１５は上，下端部が上記イン
ナチューブ１２，軸受部材１０により係止されている。
そして、ダイヤフラム１５とシリンダ本体２の内壁との
間が高圧ガス室１７となっている。この高圧ガス室１７
には、例えば窒素ガス等の高圧ガス（図１及び図２中、
ナシ地模様で示す）が封入される。

【００２５】そのため、高圧作動流体室１４内に充填さ
れた作動流体は、ダイヤフラム１５を介して高圧ガス室
１７のガス圧により加圧されている。又、低圧作動流体
室１３には、低圧のためダイヤフラムが設けられていな
いが、上部に低圧ガス（図１及び図２中、ナシ地模様で
示す）が充填された低圧ガス室１６が形成され、下部に
作動流体が充填されている。

【００２６】上記シリンダ本体２内に挿入された内部シ
リンダ３の内部は作動流体室となっており、この作動流
体室は摺動自在に嵌合したピストン４により上室１８と
下室１９とに画成されている。この上室１８及び下室１
９には、高圧ガス室１７のガス圧により加圧された作動
流体が充填されている。

【００２７】又、ピストン４には、下動するとき下室１
９の作動流体を上室１８に導く小孔４ａと、上動すると
き上室１８の作動流体を下室１９に導く小孔４ｂと、が
穿設されている。従って、ピストン４が車輪（図示せ
ず）から入力された振動により内部シリンダ３内を摺動
すると、作動流体が減衰力発生部としての小孔４ａ又は
小孔４ｂを通過して抵抗力を発生させる。

【００２８】ピストン４は、下面側に小孔４ｂを開閉す
るリーフバルブ４ｃが設けられ、上面側に小孔４ａを開
閉するリーフバルブ４ｄが設けられている。従って、ピ
ストン４が圧縮方向に摺動する際は、下面側のリーフバ
ルブ４ｃが開弁し、ピストン４が伸び方向に摺動する際
は、上面側のリーフバルブ４ｄが開弁する。

【００２９】又、中空ピストンロッド５は、上端にピス
トン４が設けられ、下端開口に車輪を支持する支持アー
ム（図示せず）に連結される連結部２１の軸２１ａが嵌
合している。中空ピストンロッド５の内部には、軸方向
に貫通する低圧室２２を有する。この低圧室２２は上記
連結部２１の軸２１ａにより閉塞されており、低圧室２
２には上記低圧ガスに付勢された作動流体が充填されて
いる。

【００３０】中空ポンプロッド６は、一端が中空ピスト
ンロッド５内に挿入され、他端が上記シリンダ本体２の
上部内面に固定され、内部に軸方向に貫通する連通路２
３を有する。この連通路２３は、上端が低圧作動流体室
１３に挿入されたパイプ２４に連通され、下端が中空ピ
ストンロッド５の低圧室２２に挿入されている。従っ
て、低圧作動流体室１３内の作動流体は、パイプ２４及
び連通路２３を通過して低圧室２２に供給される。

【００３１】ポンプ部７は、中空ポンプロッド６と中空
ピストンロッド５との間に形成されたポンプ室７ａ内に
設けられている。このポンプ部７は、中空ポンプロッド
６の下端に設けられたポンプピストン２５と、このポン
プピストン２５に穿設され低圧室２２とポンプ室７ａと
を連通する吸込通路２６と、低圧室２２の作動流体をポ
ンプ室７ａに吸い込む際に吸込通路２６を開くインレッ
トバルブ２７と、中空ピストンロッド５の上端部２８に
穿設され、ポンプ室７ａと内部シリンダ３の上室１８と
を連通する吐出通路２９と、ポンプ室７ａの作動流体を
内部シリンダ３の上室１８に吐出する際に吐出通路２９
を開くアウトレットバルブ３０と、よりなる。

【００３２】インレットバルブ２７及びアウトレットバ
ルブ３０は、ピストン４の往復動作に伴って生ずる圧力
差により吸込通路２６，吐出通路２９を開又は閉とする
ようになっている。従って、上記ピストン４が上動（圧
縮方向）してポンプ室７ａが拡張される吸込行程では、
インレットバルブ２７が開弁して低圧室２２の作動流体
をポンプ室７ａに吸い込み、ピストン４が下動（伸び方
向）してポンプ室７ａが縮小される吐出行程では、アウ
トレットバルブ３０が開弁してポンプ室７ａの作動流体
を内部シリンダ３の上室１８に吐出する。

【００３３】さらに、インレットバルブ２７は、中空ポ
ンプロッド６に固定されたバネ受け部材３２の下端との
間に介装されたコイルバネ３３のバネ力により閉弁方向
に付勢されている。バネ受け部材３２は中空ポンプロッ
ド６の凹部に嵌合固定された嵌合部３２ａを有し、軸方
向の位置が規制されている。

【００３４】図３に示すように、連通機構８は、中空ポ
ンプロッド６の連通路２３と内部シリンダ３の上室１８
とを連通する連通孔６ａと、中空ピストンロッド５の伸
び動作により中空ポンプロッド６に沿って摺動して連通
孔６ａを開閉する開閉弁３１と、よりなる。

【００３５】中空ポンプロッド６に穿設された連通孔６
ａは、後述するようにピストン４が伸び方向（下方）に
変位して所定の下限位置に至ると、開とされて中空ポン
プロッド６の連通路２３と内部シリンダ３の上室１８と
を連通する位置に穿設されている。

【００３６】即ち、開閉弁３１が連通孔６ａよりも下方
に移動すると、連通孔６ａが全開状態となる。このよう
に、開閉弁３１が下方に摺動することにより中空ポンプ
ロッド６の連通路２３と内部シリンダ３の上室１８とが
連通され、内部シリンダ３の上室１８の作動流体は、低
圧作動流体室１３に戻される。

【００３７】従って、連通機構８は、連通孔６ａと開閉
弁３１とよりなる簡単な構成であり、車輪への荷重が軽
減されたときは、連通孔６ａを介して連通路２３と上室
１８とが連通状態に切り換わり、自動的に車高調整を行
う。

【００３８】又、開閉弁３１は、中空ポンプロッド６に
嵌合して連通孔６ａを開閉する円筒状の摺動部３１ａ
と、摺動部３１ａの下端より半径方向に突出する鍔部３
１ｂとよりなる。後述するようにピストン４が下方に移
動するのに伴って中空ピストンロッド５の上端部２８は
摺動部３１ａの上端に当接し、開閉弁３１を下方に押圧
する。

【００３９】通常、開閉弁３１は、バネ受け部材３２の
上端との間に介装されたコイルバネ３４により中空ポン
プロッド６の連通孔６ａを閉弁する位置に保持されてい
る。

【００４０】尚、上記開閉弁３１の鍔部３１ｂ及びバネ
受け部材３２は、複数の切欠又は小孔（図示せず）が設
けられている。そのため、インレットバルブ２７の開弁
によりポンプ室７ａに流入した作動流体は、開閉弁３１
の鍔部３１ｂ及びバネ受け部材３２に穿設された切欠又
は小孔を通過し、その後アウトレットバルブ３０の開弁
により内部シリンダ３の上室１８へ吐出される。

【００４１】又、中空ピストンロッド５の内部には、フ
リーピストン４１が摺動自在に挿入されている。即ち、
中空ピストンロッド５の内部は、フリーピストン４１に
より低圧室２２と、大気圧室４２とに画成されている。

【００４２】そして、大気圧室４２には、中空ピストン
ロッド５の下部に穿設された大気導入孔４３を介して空
気が供給されている。フリーピストン４１の外周に形成
された溝４１ａには、低圧室２２と大気圧室４２との間
をシールするＯリング４４が設けられており、低圧室２
２の作動流体が大気圧室４２に漏れることが防止され
る。

【００４３】大気圧室４２には、フリーピストン４１を
上方（低圧室２２側）に付勢するコイルバネ４５が介在
している。そのため、フリーピストン４１は、低圧室２
２の圧力とコイルバネ４５のバネ力とがバランスする位
置に保持される。従って、後述するように低圧室２２の
圧力が低下すると、フリーピストン４１はコイルバネ４
５のバネ力により上動して低圧室２２の圧力が低下しな
いように加圧し、低圧室２２の圧力が一定値となるよう
に動作する。

【００４４】又、中空ポンプロッド６の連通路２３の下
端には、フリーピストン４１に当接して閉弁状態から開
弁状態に切り換わる弁機構４６が設けられている。この
弁機構４６は、中空ポンプロッド６に穿設され連通路２
３とポンプ室７ａとを連通する小孔４７と、連通路２３
の下端開口２３ａ内に摺動自在に挿入された円筒状のス
プール（弁部材）４８と、スプール４７に穿設された小
孔４９と、スプール４８と下端開口２３ａの段部との間
に介在しスプール４８を下方に付勢するコイルバネ５０
と、よりなる。

【００４５】コイルバネ５０は上端部が連通路２３の下
端開口２３ａに圧入されており、下端部がスプール４８
の上端内周に係合している。そのため、スプール４８は
コイルバネ５０により下方に付勢されているとともに、
連通路２３の下端開口２３ａからの脱落が防止されてい
る。

【００４６】スプール４８は、内部に連通路２３と低圧
室２２とを連通する通路４８ａを有する中空パイプより
なり、通常、コイルバネ５０により下方に摺動して小孔
４６を遮断している。そして、後述するように、低圧室
２２の圧力が急激に低下してフリーピストン４１が急激
に上動した場合、フリーピストン４１がスプール４８の
下端に当接してスプール４８を上方に押し上げる。

【００４７】よって、スプール４８は小孔４９が小孔４
７と連通する位置に摺動して連通路２３とポンプ室７ａ
とを連通状態に切り換える。これにより、走行中の車輪
のバウンド・リバウンドに伴うポンプ動作が停止して高
圧作動流体室１４の圧力が過大に上昇することを防止で
きる。

【００４８】ここで、上記構成になるハイドロニューマ
チックシリンダ１の動作につき説明する。

【００４９】例えば、車輪が路面の凹凸を通過する際に
上下動すると、その振動が連結部２１を介して中空ピス
トンロッド５に伝達される。中空ピストンロッド５の上
端に設けられたピストン４は、上記車輪の上下動ととも
に内部シリンダ３内を往復動する。

【００５０】このようにピストン４が上動するとき、上
室１８の作動流体はピストン４の小孔４ｂを通過して下
室１９に流れ、ピストン４が下動するとき下室１９の作
動流体は小孔４ａを通過して上室１８に流れる。その
際、小孔４ａ，４ｂにおいて、粘性抵抗が発生し、これ
が車輪の上下動を減衰させる抵抗力となる。

【００５１】又、車輪の上下動に伴うピストン４の動作
は、上記ダイヤフラム１５により画成された高圧ガス室
１７のガス圧が空気ばねと同じ作用をするため、高圧ガ
ス室１７のガス圧により吸収される。

【００５２】次に車高を一定に保つ車高調整動作につい
て説明する。

【００５３】車輪の上下動に伴ってピストン４が上方
（圧縮方向）に移動すると、相対的にポンプピストン２
５が中空ピストンロッド５内を下方に移動することにな
る。そして、上記内部シリンダ３内の上室１８及び下室
１９には、高圧ガス室１７のガス圧により加圧された作
動流体が充填され、中空ピストンロッド５の低圧室２２
には低圧ガスに付勢された作動流体が充填されている。

【００５４】さらに、ピストン４が上方に移動して相対
的にポンプピストン２５が下方に移動すると、ポンプ室
７ａの容積が拡張され、且つ低圧室２２の容積が縮小さ
れる。そのため、低圧室２２の容積が減少するととも
に、インレットバルブ２７が開弁動作し、低圧室２２の
作動流体はポンプピストン２５の吸込通路２６を通過し
てポンプ室７ａに流入する。

【００５５】次に、ピストン４が下方（伸び方向）に移
動して相対的にポンプピストン２５が上方に移動する
と、ポンプ室７ａの容積が縮小され、且つ低圧室２２の
容積が拡張される。そのため、ポンプ室７ａの容積が減
少するとともに、アウトレットバルブ３０が開弁してイ
ンレットバルブ２７が閉弁動作する。よって、ポンプ室
７ａの作動流体は、ポンプ室７ａの容積が減少するにつ
れて吐出通路２９を通過して内部シリンダ３の上室１８
に吐出される。

【００５６】上室１８は、通路４０を介して高圧作動流
体室１４と連通しているため、上記ポンプ部７の動作に
より低圧室２２の作動流体が内部シリンダ３内に供給さ
れると、その分高圧作動流体室１４の作動流体が増大
し、高圧ガス室１７のガス圧が上昇する。この高圧ガス
室１７のガス圧により、車輪から伝達された衝撃が吸収
される。

【００５７】ところで、前述の従来のハイドロニューマ
チックシリンダでは、シリンダ内に充填された作動流体
は、車輪が路面の凹凸を通過する際にバウンド（ピスト
ンが圧縮方向に移動）すると、ポンプ作用により低圧作
動流体室の作動流体が高圧作動流体室に圧送されるよう
になっているいため、バウンド時のピストン摺動動作の
抵抗力が大きくなってしまう。このため、路面から車輪
に作用する上方への衝撃が車体に伝達して乗り心地が悪
化するといった問題があった。

【００５８】これに対して、上記実施例では、上述のよ
うに、ポンプ室７ａの作動流体は、ピストン４が下方に
移動する伸び動作の過程で上室１８に吐出されるため、
例えば車輪が路面の凹凸を通過する際にバウンド（ピス
トンが圧縮方向に移動）しても、ポンプ作用により低圧
作動流体室１３の作動流体が高圧作動流体室１４へ圧送
されないため、バウンド時のピストン摺動動作による抵
抗力が増大しない。

【００５９】従って、このようにピストン４が圧縮方向
に移動する過程ではポンプ室７ａの作動流体を高圧作動
流体室１４に吐出しないので、路面から車輪に作用する
上方への衝撃及び、車両の荷重が車輪に作用する下方へ
の衝撃を良好に吸収することができ、乗り心地を向上さ
せることができる。

【００６０】又、乗車人数又は積載物の重量が増大する
と、上端の連結部９に作用する荷重増大によりピストン
４が上方に移動して相対的にポンプピストン２５が下方
に移動する。そのため、上記ポンプ動作が繰り返される
と、低圧室２２の作動流体が徐々に内部シリンダ３の上
室１８へ供給されるため、やがて高圧ガス室１７のガス
圧が上昇して車高が上昇する。

【００６１】上記ポンプ動作により高圧ガス室１７のガ
ス圧が上昇すると、あるいは乗車人数又は積載物の重量
が減少すると、ピストン４は上室１８と下室１９との受
圧面積の差により下動する。さらに、ピストン４が下動
すると、図４に示すように、中空ピストンロッド５の上
端部２８が開閉弁３１に当接し、これを下方に摺動させ
る。そのため、開閉弁３１は中空ポンプロッド６に沿っ
て下動して連通孔６ａを開とする。

【００６２】さらに、ピストン４が下動すると、連通孔
６ａがピストン４より上方に位置して上室１８に開口す
る。よって、上室１８の作動流体は、連通孔６ａを介し
て中空ポンプロッド６内の連通路２３へ流入し、上室１
８の圧力が減圧される。

【００６３】このように、高圧作動流体室１４に供給さ
れた作動流体は、低圧作動流体室１３に戻されて高圧ガ
ス室１７のガス圧が低下して車高が一定となる。よっ
て、車高が一定に調整されるため、路面から車輪に作用
する上方への衝撃及び、車両の荷重が車輪に作用する下
方への衝撃を良好に吸収することができ、乗り心地を向
上させることができる。

【００６４】次に、上記構成のハイドロニューマチック
シリンダ１において、高圧ガスがダイヤフラム１５によ
り作成された高圧室１７に封入されているため、高圧ガ
スと高圧作動流体室１４の作動流体とは、筒状に成形さ
れたダイヤフラム１５により互いに漏れないようにシー
ルされている。このダイヤフラム１５の両端部分は、高
圧作動流体室１４とシリンダ本体２の内壁との間に形成
された溝に嵌合しているが、経年変化あるいは組立工程
等でダイヤフラム１５が損傷した場合、高圧作動流体室
１４の作動流体、あるいは高圧室１７の高圧ガスが外部
に漏れたりすることがある。

【００６５】その場合、上記ポンプ動作により低圧作動
流体室１３及び低圧室２２内の作動流体が多量に高圧作
動流体室１４に供給されることになる。このため、低圧
室２２の圧力が極端に低下して、車高が急激に低下す
る。

【００６６】このような場合、図５に示すように、上記
ポンプ動作により低圧室２２の圧力が低下するため、低
圧室２２の圧力低下に応じてフリーピストン４１がバネ
４５に押圧されて上動する。これにより、低圧室２２の
容積が縮小されるとともに、低圧室２２の圧力がフリー
ピストン４１に加圧されてコイルバネ４５の付勢力によ
って決まる所定圧力に保持される。従って、フリーピス
トン４１の上動によって低圧室２２の圧力低下が徐々に
行われるため、車高が急激に低下することを緩和でき
る。

【００６７】又、低圧室２２からポンプ室７ａに作動流
体が吸い込まれる際、流路面積の小さい吸込通路２６を
通過して流路面積の大きいポンプ室７ａに流入するため
に発生しやすかったキャビテーションをフリーピストン
４１の加圧動作により防止することができる。

【００６８】さらに、低圧室２２の圧力が低下すると、
図６に示すように、フリーピストン４１がスプール４８
の下端に当接する。これにより、スプール４８の通路４
８ａが、フリーピストン４１により閉塞されて連通路２
３と低圧室２２との間が遮断される。従って、作動流体
の流れが遮断されるため、低圧側の作動流体が高圧側に
送られず、ピストン４がロック状態となる。

【００６９】よって、高圧作動流体室１４の液漏れによ
り低圧室２２の圧力が低下しても、車高が所定高さに保
持され、車高の低下を防止できる。又、ポンプ動作によ
り作動流体がポンプ室７ａに吸い込まれることが阻止さ
れるため、作動流体がポンプ室７ａに吸い込まれる際に
発生しやすいキャビテーションの発生も防止できる。

【００７０】さらに、図６に示す状態で、スプール４８
とフリーピストン４１の接触部、あるいはスプール４８
と中空ポンプロッド６との接触部等から作動流体の洩れ
によって、フリーピストン４１は、図７に示すように、
スプール４８の下端に当接してスプール４８を上方に押
し上げる。これにより、スプール４８は小孔４９が小孔
４７と連通する位置に摺動して連通路２３とポンプ室７
ａとを連通状態に切り換える。

【００７１】従って、連通路２３とポンプ室７ａと連通
することによりピストン４が摺動可能な状態となり、且
つ作動流体は開口面積の小さい小孔４７，４９を通過す
るため、ピストン４の摺動速度はかなり遅い。そのた
め、ピストン４が徐々に圧縮方向に移動することにな
り、車高の低下速度が緩慢となる。よって、車高低下速
度が緩和されるため、運転車及び乗員に不安感を与える
ことが防止される。

【００７２】又、ポンプ室７ａの作動流体が上記小孔４
７，４９を通過して低圧側に流れるため、走行中の車輪
のバウンド・リバウンドに伴うポンプ動作が停止して高
圧作動流体室１４の圧力が過大に上昇することを防止で
きる。

【００７３】尚、上記第１実施例では、フリーピストン
４１を上方に押圧するバネ４５を大気圧室４２に設けた
が、必ずしもバネ４５を設ける必要はない。即ち、大気
圧室４２に大気が導入されていれば、フリーピストン４
１は低圧室２２の圧力と大気圧室４２の圧力とが釣り合
う位置に移動する。

【００７４】図８及び図９に本発明の第２実施例を示
す。

【００７５】両図中、ハイドロニューマチックシリンダ
５１では、中空ピストンロッド５が貫通する軸受部材１
０の内周面に設けられた一対のＯリング溝１０ａ，１０
ｂを有する。このＯリング溝１０ａ，１０ｂには、中空
ピストンロッド５の外周との間をシールするＯリング５
２ａ，５２ｂが挿入されている。本実施例において、上
方のＯリング５２ａは低圧に耐えることができるように
圧縮代が小さくなるように設定され、下方のＯリング５
２ｂは高圧に耐えることができるように圧縮代が大きく
設定されている。

【００７６】従って、上方のＯリング５２ａは通常より
も中空ピストンロッド５に対する抵抗が減少している。
その分、中空ピストンロッド５の摺動抵抗が緩和されて
いる。又、乗車人数又は積載物の増加により荷重が増大
した場合、上方のＯリング５２ａにかかる作動流体の圧
力が増大するが、中空ピストンロッド５に対するＯリン
グ５２ａの押圧力が作動流体の漏れにより緩和されて抵
抗が減少する。そのため、荷重が増大したときの乗り心
地の悪化を防止できる。

【００７７】上記一対のＯリング溝１０ａと１０ｂとの
間には、Ｏリング５２ａから漏れた作動流体を回収する
ための回収通路５３の一端５３ａが開口している。この
回収通路５３はＬ字状に形成されており、他端５３ｂが
軸受部材１０の下面に開口している。

【００７８】５４は回収チューブで、一端に設けられた
継手５４ａが回収通路５３の他端５３ｂに接続され、他
端に設けられた継手５４ｂが中空ピストンロッド５の下
部外周に穿設された接続口５５に接続されている。

【００７９】この回収チューブ５４が中空ピストンロッ
ド５がピストン４とともに軸方向に摺動するため、この
往復動を妨げないように中空ピストンロッド５の外周に
螺旋状に巻回されている。

【００８０】従って、上方のＯリング５２ａで作動流体
が漏れた場合、作動流体は回収通路５３及び回収チュー
ブ５４を通過して低圧室２２に回収され、外部に流出す
ることが防止される。

【００８１】図１０及び図１１に本発明の第３実施例を
示す。

【００８２】両図中、ハイドロニューマチックシリンダ
６１は、上記第２実施例と同様、上方のＯリング５２ａ
は低圧に耐えることができるように圧縮代が小さくなる
ように設定され、下方のＯリング５２ｂは高圧に耐える
ことができるように圧縮代が大きく設定されている。

【００８３】従って、上方のＯリング５２ａは通常より
も中空ピストンロッド５に対する抵抗が減少している。
その分、中空ピストンロッド５の摺動抵抗が緩和されて
いる。又、乗車人数又は積載物の増加により荷重が増大
した場合、上方のＯリング５２ａにかかる作動流体の圧
力が増大するが、中空ピストンロッド５に対するＯリン
グ５２ａの押圧力が作動流体の漏れにより緩和されて抵
抗が減少する。そのため、荷重が増大したときの乗り心
地の悪化を防止できる。

【００８４】このハイドロニューマチックシリンダ６１
では、回収チューブ６２の一端に設けられた継手６２ａ
が回収通路５３の他端５３ｂに接続され、他端に設けら
れた継手６２ｂがシリンダ本体２の上部外周に穿設され
た接続口６３に接続されている。

【００８５】従って、回収チューブ６２はシリンダ本体
２に沿って上方に延在し、低圧作動流体室１３に連通し
ている。上方のＯリング５２ａで作動流体が漏れた場
合、作動流体は回収通路５３及び回収チューブ６２を通
過して低圧作動流体室１３に回収されて外部に流出する
ことが防止される。

【００８６】図１２及び図１３に本発明の第４実施例を
示す。

【００８７】同図中、ハイドロニューマチックシリンダ
８１では、インナチューブ１２と内部シリンダ３との間
に形成された通路４０の上端より逆Ｕ字状に曲げられた
通路８２の途中に開閉機構（弁手段）８３が設けられて
いる。このリリーフ弁８３は、通路８２と交差するパイ
ロット室８４と、パイロット室８４に摺動自在に挿入さ
れたスプール８５と、スプール８５を閉弁位置に付勢す
るコイルバネ８６と、よりなる。又、通路８２の途中に
は、パイロット室８４のパイロット圧を保持するため絞
り８２ａが設けられている。

【００８８】スプール８５は、通路８２を閉とする大径
部８５ａと、通路８２を開にする小径部８５ｂと、通路
４０から導入されたパイロット圧を受圧する受圧部８５
ｃとよりなる。尚、パイロット室８４は小孔８４ａを介
して通路４０と連通しており、常に高圧作動流体室１４
の圧力がスプール８５に作用している。

【００８９】図１２に示すように、通常、スプール８５
はパイロット室８４に供給されたパイロット圧により、
左方に摺動した開弁位置の保持されている。即ち、スプ
ール８５は小径部８５ｂが通路８２を開にする位置にあ
り、通路４０及び通路８２を介して高圧作動流体室１４
と上室１８とを連通状態に保つ。

【００９０】これにより、前述したピストン４の往復動
に伴うポンプ動作が行われた場合、低圧側の作動流体が
開閉機構８３を通過して高圧作動流体室１４に供給され
る。

【００９１】しかし、ダイヤフラム１５が破損して高圧
作動流体室１４の圧力が急激に低下した場合、パイロッ
ト圧も急激に減少するため、図１２に示すように、スプ
ール８５は右方に摺動する。従って、高圧作動流体室１
４の圧力が低下すると、スプール８５がコイルバネ８６
に押圧されて徐々に右方に摺動し、やがて大径部８５ａ
が通路８２を遮断する。これにより、上室１８と高圧作
動流体室１４との間が遮断されるため、ピストン４が摺
動不可状態にロックされる。

【００９２】なお、スプール８５が右方に摺動した場
合、通路８２を遮断するのではなく、通路８２の連通面
積を縮小するようスプール８５を構成するようにして
も、同様な作用効果が得られる。よって、ピストン４及
び中空ピストンロッド５が摺動しにくくなり、急激な車
高の低下を防止でき、車高低下速度を緩和して運転車及
び乗員に不安感を与えることを防止することができる。

【００９３】尚、上記実施例では、自動車を一例として
挙げたが、これ以外の車両にも適用できるのは勿論であ
る。

【００９４】

【発明の効果】上述の如く、上記請求項１によれば、低
圧室の圧力変化に応じて低圧室を摺動するフリーピスト
ンが高圧作動流体室で圧力低下が発生したとき、低圧室
を縮小する方向に摺動するため、車高低下速度を緩和し
て運転車及び乗員に不安感を与えることを防止すること
ができる。又、ポンプ動作により作動流体がポンプ室に
吸い込まれることが阻止されるため、作動流体がポンプ
室に吸い込まれる際に発生しやすいキャビテーションの
発生も防止できる。

【００９５】又、請求項２によれば、中空ポンプロッド
の連通路に弁部材を設けて、高圧作動流体室で極端な圧
力低下が発生したとき、弁部材がフリーピストンに当接
して連通路とポンプ室とを連通する位置に変位するた
め、ポンプ動作を停止して高圧作動流体室の圧力が過大
に上昇することを防止することができる。

【００９６】又、請求項３によれば、高圧作動流体室の
圧力低下に応じて高圧作動流体室と作動流体室との間の
流路面積を縮小又は遮断するため、ピストン及び中空ピ
ストンロッドが摺動しにくくなり、車高低下速度を緩和
して運転車及び乗員に不安感を与えることを防止するこ
とができる。

【００９７】又、請求項４によれば、中空ピストンロッ
ドとシリンダの摺動部分との間をシールする一対のシー
ル部材間に、作動流体室から漏れた作動流体を低圧室に
還流させる還流通路が開口することにより、シール部材
の摩耗等により作動流体室から作動流体が漏れても低圧
室に回収することができるので、シール部材の圧縮代を
小さくしてにシール部材よる抵抗を軽減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になるハイドロニューマチックシリンダ
の第１実施例の縦断面図である。

【図２】シリンダ本体の内部を拡大した縦断面図であ
る。

【図３】連通機構を拡大して示す縦断面図である。

【図４】ピストンの摺動動作を説明するための縦断面図
である。

【図５】フリーピストンの動作を説明するための縦断面
図である。

【図６】フリーピストンがスプールに当接した状態を説
明するための縦断面図である。

【図７】フリーピストンがスプールを押圧して上動させ
た状態を説明するための縦断面図である。

【図８】本発明の第２実施例の縦断面図である。

【図９】第２実施例の要部を拡大して示す縦断面図であ
る。

【図１０】本発明の第３実施例の縦断面図である。

【図１１】本発明の第３実施例の要部を拡大して示す縦
断面図である。

【図１２】本発明の第４実施例の縦断面図である。

【図１３】第４実施例の動作を説明するための縦断面図
である。

【符号の説明】

１，５１，６１，８１ ハイドロニューマチックシリン
ダ ２ シリンダ本体 ３ 内部シリンダ ４ ピストン ５ 中空ピストンロッド ６ 中空ポンプロッド ７ ポンプ部 ８ 連通機構 １２ インナチューブ １３ 低圧作動流体室 １４ 高圧作動流体室 １５ ダイヤフラム １６ 低圧ガス室 １７ 高圧ガス室 １８ 上室 １９ 下室 ２２ 低圧室 ２３ 連通路 ２５ ポンプピストン ２７ インレットバルブ ３０ アウトレットバルブ ３１ 開閉弁 ４１ フリーピストン ４２ 大気圧室 ４６ 弁機構 ４８ スプール ５３ 回収通路 ５４，６２ 回収チューブ ８３ 開閉機構 ８４ パイロット室 ８５ スプール

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作動流体が充填された作動流体室を有す
   るシリンダと、 該作動流体室と連通する高圧作動流体室と、 前記シリンダ内の作動流体室に摺動自在に設けられた第
   １のピストンと、 該第１のピストンが一端に設けられ、内部に作動流体が
   充填された低圧室を有する中空ピストンロッドと、 該低圧室と連通する低圧作動流体室と、 一端が前記中空ピストンロッド内に挿入され、他端が前
   記シリンダに固定され、内部に前記低圧室と前記低圧作
   動流体室とを連通する連通路を有する中空ポンプロッド
   と、 該中空ポンプロッド内部を前記低圧室とポンプ室とに画
   定するとともに、該中空ポンプロッドの一端に設けられ
   た第２のピストンと、 前記ピストンが圧縮方向に移動する過程で前記低圧作動
   流体室内の作動流体を前記中空ポンプロッドの連通路及
   び前記中空ピストンロッドの低圧室を介して前記ポンプ
   室に吸い込むように開弁するインレットバルブと、 前記ピストンが伸び方向に移動する過程で前記ポンプ室
   に吸い込まれた作動流体を前記高圧作動流体室に吐出さ
   せるように開弁するアウトレットバルブと、 前記低圧室の圧力変化に応じて前記低圧室を摺動するよ
   うに設けられたフリーピストンと、 よりなることを特徴とするハイドロニューマチックシリ
   ンダ。
2. 【請求項２】 前記中空ポンプロッドの連通路には、前
   記高圧作動流体室で圧力低下が発生したとき、前記フリ
   ーピストンに当接して前記連通路と前記ポンプ室とを連
   通する位置に変位する弁部材を設けてなることを特徴と
   する請求項１のハイドロニューマチックシリンダ。
3. 【請求項３】 作動流体が充填された作動流体室を有す
   るシリンダと、 該作動流体室と連通する高圧作動流体室と、 前記シリンダ内の作動流体室に摺動自在に設けられたピ
   ストンと、 該ピストンが一端に設けられ、内部に作動流体が充填さ
   れた低圧室を有する中空ピストンロッドと、 該低圧室と連通する低圧作動流体室と、 一端が前記中空ピストンロッド内に挿入され、他端が前
   記シリンダに固定され、内部に前記低圧室と前記低圧作
   動流体室とを連通する連通路を有する中空ポンプロッド
   と、 前記中空ピストンロッドと前記中空ポンプロッドとの相
   対的な伸縮動作に伴って前記低圧作動流体室の作動流体
   を前記高圧作動流体室へ吐出させるポンプ手段と、 前記高圧作動流体室の圧力が低下に応じて前記高圧作動
   流体室と前記作動流体室との間の流路面積を縮小又は遮
   断する弁手段と、 よりなることを特徴とするハイドロニューマチックシリ
   ンダ。
4. 【請求項４】 前記中空ピストンロッドが摺動する前記
   シリンダの摺動部分には、前記中空ピストンロッドと前
   記シリンダの摺動部分との間をシールする一対のシール
   部材を所定間隔離間させて設け、 該一対のシール部材間には、前記作動流体室から漏れた
   前記作動流体を前記低圧室に還流させる還流通路が開口
   するように設けてなることを特徴とする請求項１又は３
   のハイドロニューマチックシリンダ。