JPH09177864A - 油圧緩衝器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧緩衝器において、車両が路面の大き段差
や陥没などを通過したときなど、非常にピストン速度が
大きい場合に、ピストン速度の増加にともない、発生す
る減衰力が大きくなってしまい、緩衝器がほとんど伸縮
せず、衝撃が車体に伝わって乗員の乗り心地を損なう。 【解決手段】 ピストンロッド６内にバイパス通路１１
と、ピストン速度が１．０未満のときにはバイパス通路
１１を遮断し、ピストン速度が１．０ｍ／ｓ以上のとき
にバイパス通路１１を連通するスプリングバルブ１２を
設けたことで、ピストン速度が１．０ｍ／ｓ以上のとき
に油液をバイパス通路１１を介して流通させて、発生す
る減衰力を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の懸架装置
等に装着される油圧緩衝器の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に自動車の懸架装置に装着される油
圧緩衝器は、油液を封入したシリンダ内にピストンロッ
ドを連結したピストンを摺動可能に嵌装し、このピスト
ンによって画成されたシリンダ内の２室を主油液通路に
よって互いに連通させ、さらに主油液通路に直列に配置
したオリフィスおよびディスクバルブからなる減衰力発
生機構を設けた構成となっている。この油圧緩衝器にお
いては、ピストンロッドの伸縮に伴うシリンダ内のピス
トンの摺動によって主油液通路内に生じる油液の流動を
オリフィスとディスクバルブとからなる減衰力発生機構
によって制御して減衰力を発生させる。

【０００３】ここで、図３の減衰力線図を用いて従来の
油圧緩衝器の減衰力特性について説明する。たとえば、
旋回時に発生するロール等の車両姿勢変化など、ピスト
ン速度が小さい領域（図３中、ｖＡ以下の領域）では、
オリフィスによって減衰力を発生し、その減衰力特性は
ピストン速度の増加にともない減衰力が二次曲線的に増
加する特性（オリフィス特性）となるように設定されて
いる。また、路面の凹凸の上を通過するときなど、ピス
トン速度が大きい領域（図３中、ｖＡ〜ｖＢ’の領域）
では、ディスクバルブが開いて油液の流路面積を拡大す
ることにより減衰力を発生し、その減衰力特性はピスト
ン速度の増加にともない減衰力が直線的に増加する特性
（バルブ特性）となるように設定されている。

【０００４】上記オリフィス特性はオリフィスの面積に
より設定され、また、上記バルブ特性はディスクバルブ
のばね定数と主油液通路の通路面積とにより設定され
る。このオリフィス特性とバルブ特性とを車種ごとに所
望の特性に設定することで、車両の操縦安定性及び乗り
心地を向上させるようにしている。

【０００５】しかし、上記従来のオリフィスおよびディ
スクバルブを備えた油圧緩衝器において、車両が大きな
段差や陥没を通過したときなど、非常にピストン速度が
大きい領域（図３中、ｖＢ’以上の領域）では、ディス
クバルブが全開となり、主油液通路がオリフィスとして
作用するため、ピストン速度の増加にともない発生する
減衰力が二次曲線的に大きくなってしまう。このため、
ピストン速度が極端に速い場合（図３中、ｖＢ以上の領
域）、減衰力が大きくなり過ぎて緩衝器がほとんど伸縮
せず、衝撃が車体に伝わって乗員の乗り心地を損なうと
いう問題がある。

【０００６】このような問題点を解決するために、特開
昭５５−２７５５２号公報に記載される油圧緩衝器があ
る。該油圧緩衝器は、ピストンロッドに通路面積の大き
な主油液通路が設けられたピストンを連結し、該ピスト
ンに、主油液通路の通路面積よりも小さな貫通孔が設け
られた円環部材と、この貫通孔を閉塞するディスクバル
ブとが順に組付けられている。

【０００７】このような構成により、ピストン速度がｖ
Ａ以上の領域では主油液通路および貫通孔を介してディ
スクバルブを撓ませることにより油液の流路を確保す
る。ピストン速度がｖＢ以上の場合には、貫通孔の流路
抵抗が大きくなり、ディスクバルブに加え円環部材も撓
むことにより油液の通路面積が大きく確保され、過度の
減衰力が発生するのを防止している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５５−２７５５２号公報にみられるような油圧緩衝器に
おいては、主油液通路はピストンに穿設されるため、通
路面積を大きく確保するにも限界があり、結局は主油液
通路がオリフィスとして作用してしまうため、十分に減
衰力を低減することができない。

【０００９】さらに、円環部材とディスクバルブとが隣
接して組み付けられているために、それぞれが撓むとき
に摩擦が起き、この影響で減衰力にバラツキがでてしま
い、所望の減衰力が得られないという問題が生じる。ま
た、ピストンに組み付ける際に、誤組の生じる虞れがあ
る。

【００１０】よって、ピストン部を加工し、ディスクバ
ルブ等を用いてピストン速度が大きいときの減衰力を低
減する構造は望ましくない。

【００１１】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、非常にピストン速度が大きい領域での減衰力の
過度の上昇を効果的に押え、安定して減衰力を発生させ
ることができる油圧緩衝器を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明の油圧緩衝器は、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嵌装され、該シリン
ダ内を２室に画成するピストンと、一端が前記ピストン
を貫通して連結され、他端が前記シリンダの外部まで延
ばされたピストンロッドと、前記シリンダ内の２室を連
通させる主油液通路と、該主油液通路の油液の流動を制
御して減衰力を発生させる減衰力発生機構とを備えてな
る油圧緩衝器において、前記ピストンロッド内に軸方向
に穿設され、前記シリンダ内の２室を連通するバイパス
通路と、該バイパス通路内に設けられた小径部と、該小
径部の両側に設けられた大径部と、前記バイパス通路内
を軸方向に移動可能に設けられ、前記小径部に嵌入して
いるときには前記バイパス通路を遮断し、前記大径部に
移動したときには前記バイパス通路を連通する弁体と、
前記ピストンの移動速度が所定未満のときには前記弁体
を前記小径部に保持し、前記ピストンの移動速度が所定
以上のときには前記弁体を前記大径部のうち、油液の圧
力が低い側の大径部に移動を許す少なくとも一つのばね
とを設けたことを特徴とする。

【００１３】上記構成のようにしたことによって、ピス
トン速度が所定以上の場合に、バイパス通路内の弁体が
大径部に移動してバイパス通路を連通し、油液の流動を
促進して発生する減衰力を低減させる。

【００１４】

【発明の実施の形態】

【００１５】以下、本発明の実施の一形態を図面に基づ
いて詳細に説明する。なお、図１、２において、右側は
ピストンロッドの伸び行程時の状態を示し、左側は縮み
行程時の状態を示す。

【００１６】図１に示すように、本実施の形態にかかる
油圧緩衝器１は、油液が封入されたシリンダ２内に、ピ
ストン３が摺動可能に嵌装されており、このピストン３
によってシリンダ２内がシリンダ上室４とシリンダ下室
５との２室に画成されている。ピストン３は、ピストン
ロッド６の一端が貫通して連結されており、ピストンロ
ッド６の他端側は、シリンダ２の端部に装着されたロッ
ドガイドおよびオイルシール（ともに図示せず）を挿通
してシリンダ２の外部まで延ばされている。ピストンロ
ッド６はロッドガイドを摺動するロッド部６ａとピスト
ン３を貫通連結する連結部６ｂとからなり、ピストンロ
ッド６内には、後述のバイパス通路１１と、スプリング
バルブ１２とが設けられている。

【００１７】シリンダ２の外周には外筒（図示せず）が
設けられ、シリンダ２と外筒との間にリザーバ室（図示
せず）が形成されており、シリンダ下室５とリザーバ室
とがシリンダ２の底部に設けられたベースバルブ（図示
せず）を介して適度な流通抵抗を持って連通されてい
る。そして、リザーバ室には、油液およびガスが封入さ
れており、ピストンロッド６の侵入、退出によるシリン
ダ２内の容積変化をガスの圧縮、膨張によって補償する
ようになっている。

【００１８】ピストン３は、シリンダ２に摺動可能に嵌
合し、ピストン２には上室４と下室５とを連通する第１
の連通路７と第２の連通路８とが穿設されている。第１
の連通路７と第２の連通路８とは互いに交わることがな
いようになっており、この第１の連通路７と第２の連通
路８とから主油液通路が構成される。

【００１９】また、ピストン３の上室４側、下室５側に
それぞれディスクバルブ９、１０が設けられており、デ
ィスクバルブ９、１０とピストン３との間は外周部に切
欠きの設けられた薄いディスク９ａ、１０ａが設けてあ
り、これによってオリフィス９ｂ、１０ｂが形成されて
いる。このディスクバルブ９、１０と、オリフィス９
ｂ、１０ｂとで減衰力発生機構を構成している。

【００２０】バイパス通路１１は、上室４に開口する開
口部１１ｂと、下室５に開口する開口部１１ｃと、ピス
トンロッド６内に軸方向に穿設され、開口部１１ｂと開
口部１１ｃとを連通する連通部１１ｄとからなってい
る。連通部１１ｄには、小径部１１ａおよびその両側に
位置する大径部１１ｅ、１１ｆが設けられている。

【００２１】球形の弁体１２ａは小径部１１ａ内で移動
可能に嵌入され、その直径は小径部１１ａの内径とほぼ
等しくしてある。また、弁体１２ａは、上室側スプリン
グ１２ｂと下室側スプリング１２ｃとにより小径部１１
ａ内に保持されている。そして、弁体１２ａが小径部１
１ａに嵌入しているときには、バイパス通路１１は遮断
され、油液を流通することがないようになっている。ま
た、弁体１２ａが大径部１１ｅ、１１ｆに移動したとき
には、バイパス通路１１は連通され、油液の流通を可能
にしている。

【００２２】スプリングバルブ１２は、弁体１２ａと上
室側スプリング１２ｂと下室側スプリング１２ｃと小径
部１１ａとから構成される。スプリングバルブ１２の縮
み行程時の開弁圧（弁体１２ａが大径部１１ｅに移動す
るときの下室５と上室４との圧力差）は、ディスクバル
ブ９の開弁圧よりも大きく、伸び行程時の開弁圧（弁体
１２ａが大径部１１ｆに移動するときの上室４と下室５
との圧力差）はディスクバルブ１０の開弁圧よりも大き
く設定されている。

【００２３】ここでは、一般に乗用車での通常の走行時
にはピストン速度が０．９ｍ／ｓ以上になることがない
ので、ディスクバルブの特性で、１．０ｍ／ｓまで所望
の減衰力を得られるようになっている。しかし、１．０
ｍ／ｓ以上になると減衰力が所望の減衰力より大きくな
り過ぎるので、ここでは１．０ｍ／ｓ（所定の移動速
度）のときに上室４と下室５との間に生じる圧力差でス
プリングバルブ１２が開弁するように設定した。

【００２４】次に、以上のように構成した本実施の形態
の作用について、図３を用いて説明する。車両が旋回し
てロールが発生し、車両の姿勢変化が起きたときなど、
油圧緩衝器１のピストン速度が０．１５ｍ／ｓ以下の小
さい領域（図３中、ｖｏ〜ｖＡの領域）では、図１に示
すように、伸び行程時では上室４側の油液が第１の連通
路７を通ってオリフィス１０ｂを介して下室５側に流入
する第１の流れA₁と、オリフィス９ｂを介して第２の連
通路８を通って下室５側に流入する第２の流れB₁とが生
じる。このとき、オリフィス１０ｂ、９ｂによってオリ
フィス特性の減衰力が発生し、減衰力は図３中Ｏ−Ａの
ように、ピストン速度に応じて二次曲線的に変化する。

【００２５】同様に、縮み行程時では下室側５の油液が
第２の連通路８を通ってオリフィス９ｂを介して上室４
側に流入する第１の流れA₂と、オリフィス１０ｂを介し
て第１の連通路７を通って上室４側に流入する第２の流
れB₂とが生じる。このとき、オリフィス９ｂ、１０ｂに
よってオリフィス特性の減衰力が発生し、減衰力は図３
中Ｏ−Ｄのように、ピストン速度に応じて二次曲線的に
変化する。

【００２６】また、車両が凹凸のある路面を走行してい
るときなど、油圧緩衝器１のピストン速度が０．１５〜
０．７ｍ／ｓと大きい領域（図３中、ｖＡ〜ｖＢ’の領
域）では、伸び行程時では上室４側の圧力上昇によりデ
ィスクバルブ１０が開弁し、第１の流れA₁は第１の連通
路７と通ってディスクバルブ１０を介した流れとなり、
バルブ特性の減衰力が発生する。このときにはディスク
バルブ１０が全開に達していない状態であり、減衰力は
図３中Ａ−Ｂ’のようにピストン速度に応じて直線的に
変化する。

【００２７】同様に、縮み行程時では下室５側の圧力上
昇によりディスクバルブ９が開弁し、第１の流れA₂は第
２の連通路８と通ってディスクバルブ９を介した流れと
なり、バルブ特性の減衰力が発生する。このときにはデ
ィスクバルブ９が全開に達していない状態であり、減衰
力は図３中Ｄ−Ｅ’のようにピストン速度に応じて直線
的に変化する。

【００２８】次に、走行中に車両が大きな断差や陥没を
通過したときなど、油圧緩衝器１のピストン速度が非常
に大きい領域（図３中、ｖＢ’以上の領域）では、伸び
行程時では油液の流れはピストン速度がｖＡからｖＢ’
のときと同じであるが、ディスクバルブ１０が全開とな
り、第１の連通路７がオリフィスとして作用して、減衰
力はＢ’−Ｃ’に示されるようにピストン速度に応じて
二次曲線的に変化する。

【００２９】同様に、縮み行程時ではディスクバルブ９
が全開となり、第２の連通路８がオリフィスとして作用
して、減衰力はＥ’−Ｆ’に示されるようにピストン速
度に応じて二次曲線的に変化する。

【００３０】しかし、ピストン速度が所定の移動速度
１．０ｍ／ｓ（図３中ｖＢ）以上になったときには、伸
び行程時では図２右側に示すように、シリンダ上室４側
の圧力により、バイパス通路１１内の弁体１２ａが下室
５側に押動されて小径部１１ａから大径部１１ｆに移動
し、バイパス通路１１が連通され上室４側の油液が下室
５側に流入する第３の流れC₁が生じる。このときの減衰
力は図３中Ｂ−Ｃのようになり、Ｂ−Ｃ’に比べて減衰
力がカット（低減）される。

【００３１】同様に、縮み行程時では図２左側に示すよ
うに、シリンダ下室５側の圧力が上昇し、この圧力によ
ってバイパス通路１１内の弁体１２ａが上室４側に押動
されて小径部１１ａから大径部１１ｅに移動し、バイパ
ス通路１１が連通され下室５側の油液が上室４側に流入
する第３の流れC₂が生じる。このときの減衰力は図３中
Ｅ−Ｆのようになり、Ｅ−Ｆ’に比べて減衰力がカット
される。

【００３２】このように、ピストン速度がｖＢ以上の場
合には、スプリングバルブ１２が開弁してバイパス通路
１１を介して高圧室側の油液を低圧室側に逃がすこと
で、減衰力の過度の上昇を抑えることができ、車両が路
面の大きな段差や陥没を通過するときなどに緩衝器が伸
縮しないで車両に衝撃が伝播することを防止し、車両の
乗り心地を向上させることができる。

【００３３】また、バイパス通路１１をピストンロッド
６内に設けるため、加工が容易である。さらに、大きな
通路を設けることができるのでピストン速度が非常に大
きくなった場合でも十分に減衰力をカットすることがで
きる。

【００３４】さらに、弁体１２ａは上下方向に移動可能
であるので、１つの弁によって伸び行程、縮み行程のバ
イパス通路１１の連通を行うことができるため、複数の
バイパス通路およびバルブを設ける必要がない。また、
伸び行程、縮み行程で兼用なため、部品点数が少なくて
すみ、誤組等の虞れを低減できる。

【００３５】本実施の形態では、弁体１２ａが球形であ
るので、小径部１１ａへの嵌入が円滑にでき、また、弁
体１２ａに合わせてバイパス通路１１の連通部１１ｄを
円管状にすればいいため、ピストンロッド６の加工が容
易にできる。

【００３６】なお、弁体１２ａは上記のように球形であ
ることが望ましいが、小径部１１ａに嵌入したときにバ
イパス通路１１を遮断し、大径部１１ｅ、１１ｆに移動
したときにバイパス通路１１を連通すればよく、柱体や
錐体などでも構わず、この場合、バイパス通路の形状は
弁体の形状に合わせて加工されていればよい。

【００３７】また、弁体を柱体とし、小径部との当接部
分をシール材等で覆うことにより、バイパス通路の遮断
性を向上することも可能である。

【００３８】また、弁体１２ａが小径部１１ａに嵌入し
ているときに積極的にわずかなクリアランスができるよ
うにしてバイパス通路１１の連通を遮断させてもよく、
この場合には、クリアランス部分がオリフィス９ｂ、１
０ｂの代わりとして作用する。

【００３９】また、スプリングバルブ１２は上室側スプ
リング１２ｂまたは下室側スプリング１２ｃのどちらか
一方だけでもよく、上室側スプリング１２ｂのみを用い
る場合にはバイパス通路上端部（図１中１１ｇ）に上室
側スプリング１２ｂの一端を固定し、他端を弁体１２ａ
に固定する。このときの上室側スプリング１２ｂは自然
長のときに弁体１２ａが小径部１１ａに嵌入して保持さ
れ、油圧緩衝器１の伸び行程時には上室側スプリング１
２ｂが伸びて弁体１２ａが小径部１１ａから大径部１１
ｆに移動し、縮み行程時には上室側スプリング１２ｂが
縮んで弁体１２ａが小径部１１ａから大径部１１ｅに移
動する。

【００４０】同様に、下室側スプリング１２ｃのみを用
いる場合にはナット６ｃに下室側スプリング１２ｃの一
端を固定し、他端を弁体１２ａに固定する。このときの
下室側スプリング１２ｃは自然長のときに弁体１２ａが
小径部１１ａに嵌入して保持され、油圧緩衝器１の伸び
行程時には下室側スプリング１２ｂが縮んで弁体１２ａ
が小径部１１ａから大径部１１ｆに移動し、縮み行程時
には下室側スプリング１２ｃが伸びて弁体１２ａが小径
部１１ａから大径部１１ｅに移動する。

【００４１】上記の実施の形態においては、所定のピス
トンの移動速度を減衰力が大きく変化し始める１．０ｍ
／ｓとしたが、これに限ることではなく、乗用車に本発
明の油圧緩衝器を用いる場合には、通常の走行ではピス
トン速度が０．９ｍ／ｓ以上で、減衰力が大きくなり過
ぎるピストン速度に設定すればよい。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、本発明の油圧緩衝器は、
ピストンロッドにシリンダ内の２室を連通し、小径部お
よびその両側に位置する大径部とを有するバイパス通路
と、バイパス通路内に設けられた弁体と、弁体をバイパ
ス通路の小径部に保持するばねとを設けたことにより、
ピストン速度が所定以上になったときには、弁体がバイ
パス通路内の小径部から大径部に移動してバイパス通路
を介してシリンダ内の２室を連通させ、油液の流通を促
進するため、減衰力の過度の上昇を抑制する。これによ
って、車両が路面の大きな段差や陥没を通過するときな
どに緩衝器が伸縮せず、衝撃が車両に伝播することを防
止し、車両の乗り心地を向上させることができる。

【００４３】また、本発明の油圧緩衝器は、バイパス通
路をピストンロッド内に設けるため、大きな通路を設け
ることができ、減衰力の上昇を十分に抑制することがで
きる。

【００４４】また、ピストンロッド内にバイパス通路や
弁体が設けられるのでピストン部に加工をして減衰力を
低減するものとは異なり、安定した減衰力を得られ、さ
らに、弁体は両方向に移動可能であるので、１つの弁に
よって伸び行程、縮み行程のバイパス通路の連通を行う
ことができるため、複数のバイパス通路およびバルブを
設ける必要がない。このため、部品点数が少なくてす
み、誤組等の虞れが低減する。

【００４５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の油圧緩衝器１の通常の作
動状態を示す要部の縦断面図を示す。

【図２】図１の装置において、ピストン速度が非常に大
きい場合（１．０ｍ／ｓ以上）の作動状態を示す要部の
縦断面図を示す。

【図３】従来の油圧緩衝器と本発明の実施の形態の油圧
緩衝器１のそれぞれの減衰力線図を示す。

【符号の説明】

A₁ 伸び行程時の第１の流れ A₂ 伸び行程時の第２の流れ B₁ 伸び行程時の第３の流れ B₂ 縮み行程時の第１の流れ C₁ 縮み行程時の第２の流れ C₂ 縮み行程時の第３の流れ １ 油圧緩衝器 ２ シリンダ ３ ピストン ４ 上室 ５ 下室 ６ ピストンロッド ６ａ ロッド部 ６ｂ 連結部 ６ｃ ナット ７ 第１の連通路（主油液通路） ８ 第２の連通路（主油液通路） ９ ディスクバルブ（減衰力発生機構） ９ａ ディスク ９ｂ オリフィス（減衰力発生機構） １０ ディスクバルブ（減衰力発生機構） １０ａ ディスク １０ｂ オリフィス（減衰力発生機構） １１ バイパス通路 １１ａ 小径部 １１ｂ 開口部 １１ｃ 開口部 １１ｄ 連通部 １１ｅ 大径部 １１ｆ 大径部 １１ｇ バイパス通路上端部 １２ スプリングバルブ １２ａ 弁体 １２ｂ 上室側スプリング（ばね） １２ｃ 下室側スプリング（ばね）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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嵌装され、該シリンダ内を２
   室に画成するピストンと、 一端が前記ピストンを貫通して連結され、他端が前記シ
   リンダの外部まで延ばされたピストンロッドと、 前記シリンダ内の２室を連通させる主油液通路と、 該主油液通路の油液の流動を制御して減衰力を発生させ
   る減衰力発生機構とを備えてなる油圧緩衝器において、 前記ピストンロッド内に軸方向に穿設され、前記シリン
   ダ内の２室を連通するバイパス通路と、 該バイパス通路内に設けられた小径部と、 該小径部の両側に設けられた大径部と、 前記バイパス通路内を軸方向に移動可能に設けられ、前
   記小径部に嵌入しているときには前記バイパス通路を遮
   断し、前記大径部に移動したときには前記バイパス通路
   を連通する弁体と、 前記ピストンの移動速度が所定未満のときには前記弁体
   を前記小径部に保持し、前記ピストンの移動速度が所定
   以上のときには前記弁体を前記大径部のうち、油液の圧
   力が低い側の大径部に移動を許す少なくとも一つのばね
   とを設けたことを特徴とする油圧緩衝器。