説明

単筒型緩衝器

【課題】車両への搭載性を損なうことがなく、摺動抵抗による影響を受けず、車両における乗り心地を向上することができる単筒型緩衝器を提供することである。
【解決手段】上記した課題を解決するために、本発明の単筒型緩衝器Dは、シリンダ1と、シリンダ1内に収容されてシリンダ1内を液室Lと気室Gとに区画する気液分離部材6と、シリンダ1内に摺動自在に挿入されて液室Lを二つの作動室R1,R2とに区画するピストン2とを備え、気液分離部材6が筒状であって中間で折り返した状態で一端7aがシリンダ1の内周に固定されるローリングダイヤフラム7と、ローリングダイヤフラム7の他端を閉塞する蓋8とを備えた。ローリングダイヤフラム7および蓋8はシリンダとの間で摩擦力を生じさせず、気室の容積を大きく変化させたい場合にも気液分離部材の大型化を回避できる。そのため、車両への搭載性を損なうことがなく、摺動抵抗による影響を受けず、車両における乗り心地を向上することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、単筒型緩衝器の改良に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、単筒型緩衝器にあっては、伸縮する際にシリンダ内に侵入もしくはシリンダ内から退出するピストンロッドの体積分の体積を補償するため、シリンダ内に気室を備えている。このような単筒型緩衝器では、油室と気室との分離する必要があるため、シリンダ内にいわゆるフリーピストンを設けている(特許文献1参照)。
【0003】
フリーピストンは、フリーピストン本体と、本体の外周側に形成した環状溝内に装着したOリングとで構成されている。該Oリングは、シリンダの内周に摺接して油室と気室とを密にシールする必要から、圧縮された状態でシリンダ内周に摺接している。
【0004】
また、油室と気室との分離をフリーピストンに換えて、単筒型緩衝器のボトム部材に周縁部を連結したブラダを使用して分離する提案もある(特許文献2参照)。この単筒型緩衝器では、ブラダは、セパレータに保持され、このセパレータがシリンダ外周からかしめられてシリンダに固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平8−152037号公報
【特許文献2】特開2005−321021号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
そして、フリーピストンを備えた単筒型緩衝器では、ピストンロッドがシリンダへ出入りする際の体積補償は、フリーピストンがシリンダ内を摺動して移動することで行われるが、上述のように、シールとして機能するOリングは圧縮された状態でシリンダ内周に摺接しているため、フリーピストンの移動には少なからずシリンダとの間で摺動抵抗が生じることとなる。
【0007】
この摺動抵抗は、単筒型緩衝器の伸縮を妨げるように作用し、該単筒型緩衝器が車両に搭載された場合には、単筒型緩衝器が備えているバルブで発生する減衰力に上記摺動抵抗分の力が重畳することとなり、この単筒型緩衝器を車両のサスペンションに用いる場合、車両における乗り心地を悪化させてしまうことになりかねない。
【0008】
他方、ブラダで油室と気室とを分離する単筒型緩衝器の場合、ブラダは膨張や収縮することで伸縮時の体積補償を行うことから、上記摺動抵抗の問題を解決することができるものの、大型のブラダを用いる必要があって、大型のブラダをシリンダ内に収める関係上、単筒型緩衝器の基本長が長くなって、車両への搭載性が損なわれる可能性がある。
【0009】
そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、車両への搭載性を損なうことがなく、摺動抵抗による影響を受けず、車両における乗り心地を向上することができる単筒型緩衝器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記した課題を解決するために、本発明の課題解決手段は、シリンダと、当該シリンダ内に収容されて当該シリンダ内を液室と気室とに区画する気液分離部材と、上記シリンダ内に摺動自在に挿入されて上記液室を二つの作動室とに区画するピストンとを備えた単筒型緩衝器において、上記気液分離部材は、筒状であって中間で折り返した状態で一端が上記シリンダ内周に固定されるローリングダイヤフラムと、当該ローリングダイヤフラムの他端を閉塞する蓋とを備えたことを特徴とする。
【0011】
単筒型緩衝器が気室の容積を変化させる際には、ローリングダイヤフラムの姿勢変化と蓋のシリンダに対する軸方向移動によって行われ、ローリングダイヤフラムおよび蓋はシリンダとの間で摩擦力を生じさせない。
【0012】
また、単筒型緩衝器にあっては、ローリングダイヤフラムを採用することで蓋のシリンダの軸方向変位量を大きく確保することができ、気室の容積を大きく変化させたい場合にも気液分離部材の大型化を回避でき、ピストンが下方へ移動する際にローリングダイヤフラム7が下方へ逃げてこれに干渉することがない。
【発明の効果】
【0013】
以上より、本発明の単筒型緩衝器によれば、車両への搭載性を損なうことがなく、摺動抵抗による影響を受けず、車両における乗り心地を向上することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】一実施の形態における単筒型緩衝器の縦断面図である。
【図2】一実施の形態の一変形例における単筒型緩衝器の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図に示した一実施の形態に基づいて本発明について説明する。一実施の形態における単筒型緩衝器Dは、図1に示すように、シリンダ1と、当該シリンダ1内に収容されてシリンダ1内を液室Lと気室Gとに区画する気液分離部材6と、シリンダ1内に摺動自在に挿入されて液室Lを二つの作動室であるロッド側室R1とピストン側室R2とに区画するピストン2とを備えて構成されている。
【0016】
また、本実施の形態では、単筒型緩衝器Dは、図1に示すように、上記構成に加えて、一端がピストン2に連結されてシリンダ1内に移動自在に挿入されるピストンロッド3を備えている。このピストンロッド3は、シリンダ1の図1中上端に設けられてシリンダ1内を封止する環状のロッドガイド4に軸支されて、シリンダ1外へ突出させてあり、このピストンロッド3の上端とシリンダ1の下端をそれぞれ車両における車体と車軸とに取り付けることで単筒型緩衝器Dを車体と車軸の間に介装することができるようになっている。
【0017】
さらに、シリンダ1内のロッド側室R1とピストン側室R2には、作動油等の液体が充填され、気室Gには気体が所定圧にて充填されている。なお、上記の液体としては、作動油のほか水や水溶液等を用いてもよい。また、気室G内に充填される気体は、液体が作動油とされる場合、作動油の性状を変化させにくい窒素等の不活性ガスとされるとよい。
【0018】
なお、ロッドガイド4の図1中上方には、ピストンロッド3の外周およびシリンダ1の内周をシールするシール部材5が設けられており、このシール部材5によって、シリンダ1内からの液体の漏洩が防止されている。
【0019】
シリンダ1は、他端が閉塞されて有底筒状とされており、上端は、上記したピストンロッド3を軸支するロッドガイド4によって閉塞されている。なお、シリンダ1の下端をキャップといった別部材で蓋するようにしてもよい。
【0020】
ピストン2には、上記ロッド側室R1とピストン側室R2とを連通する流路11が設けられており、該流路11の途中には、減衰力発生要素12が設けられている。減衰力発生要素12は、上記流路11を液体が通過する際に液体の流れに抵抗を与え、所定の圧力損失を生じさせるものであればよく、具体的にはたとえば、オリフィス、チョークやリーフバルブといった減衰バルブを採用することができる。なお、流路11は、図示したところでは、一つのみ設けられるようになっているが、複数設けるようにしてもよく、さらに、ロッド側室R1からピストン側室R2へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の流路とピストン側室R2からロッド側室R1へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の流路を並列させて設けるようにしてもよい。
【0021】
気液分離部材6は、筒状であって中間で折り返した状態で一端7aがシリンダ1の内周に固定されるローリングダイヤフラム7と、ローリングダイヤフラム7の他端7bを閉塞する蓋8とを備えて構成されている。
【0022】
ローリングダイヤフラム7は、この実施の形態では、中間で折り返した部位である折り返し部7cを液室L側に凸となるようにしてシリンダ1内に収容されており、一端7aの内周には当該一端7aをシリンダ1の内周へ固定する環状の止輪9が装着されている。この止輪9は、この例では、筒状であってローリングダイヤフラム7の一端7aの内周に装着される装着部9aと、装着部9aの図1中下端に設けたフランジ9bとを備えて構成されている。また、ローリングダイヤフラム7の一端7aは、他部よりも厚肉とされている。そして、この単筒型緩衝器Dの場合、ローリングダイヤフラム7の一端7aの内周に止輪9を装着したものをシリンダ1内に挿入し、シリンダ1の外周の二箇所をロール加締めすることで、ローリングダイヤフラム7の一端7aをシリンダ1に固定するようになっている。つまり、上記のようにシリンダ1の外周からロール加締めするとシリンダ1の二箇所でシリンダ1の内周側へ突出する環状の加締部1a,1bが形成され、これら加締部1a,1b間でローリングダイヤフラム7の一端7aと止輪9のフランジ9bとが軸方向となる上下方向で挟持され、ローリングダイヤフラム7が止輪9とともにシリンダ1に固定される。シリンダ1の二箇所を内周にロール加締めしても、止輪9がシリンダ1の内側からロール加締めの際の径方向の荷重を支えるので、シリンダ1の歪みを防止することができ、ピストン2の円滑な摺動性を補償することができる。なお、ローリングダイヤフラム7のシリンダ1への固定は、これ以外の方法、たとえば、接着する等によってもよい。
【0023】
また、ローリングダイヤフラム7の他端7bの内周には、円盤状の蓋8が装着されていて、当該他端7bを閉塞している。蓋8は、液室Lから圧力を受けても変形し難い材料、たとえば、金属や樹脂などで形成されている。そして、ローリングダイヤフラム7は、蓋8が図1中軸方向となる上下方向へ移動すると、これにつれられて折り返し部7cが位置を変えつつ他端7bも上下方向へ移動する。より詳細には、蓋8が下方へ移動する場合、他端7bが下方へ移動するために、折り返し部7cを境にして他端7b側が長くなるように折り返し部7cが一端7a側へ移動し、蓋8が上方へ移動する場合、他端7bも上方へ移動するために、折り返し部7cを境にして一端7a側が長くなるように折り返し部7cが他端7b側へ移動する。このように折り返し部7cは、ローリングダイヤフラム7の折り返しの頂部であって蓋8の上下動によって位置が変化するので、常にローリングダイヤフラム7の定まった部位ではない。
【0024】
さらに、この実施の形態では、気液分離部材6は、上記蓋8に連結され、気室G内に配置されるとともにシリンダ1の内周に摺接し、蓋8のシリンダ1の軸方向の移動を案内するガイド部材10を備えている。
【0025】
ガイド部材10は、この実施の形態の場合、上記した蓋8に連結される連結ロッド10aと、連結ロッド10aの先端に設けられたスライダ10bとを備え、蓋8のシリンダ1の軸方向の移動を案内するようになっている。
【0026】
スライダ10bは、この場合、基端が上記連結ロッド10aの先端に設けられた複数の腕10cと、腕10cの先端に設けられてシリンダ1の内周に対向する対向部10dと備えており、蓋8のシリンダ1の軸方向の移動を案内するようになっている。
【0027】
対向部10dは、シリンダ1の内周への対向面がシリンダ1の内周に沿う彎曲面とされており、シリンダ1の内周との間で大きな摩擦が生じないように配慮されている。対向部10dは、彎曲面以外の形状とされてもよく、たとえば、球面とされてもよい。また、このガイド部材10は、上記偏芯を抑制しつつ蓋8の軸方向への移動を案内するために設けられている。そのため、対向部10dは、終始、シリンダ1に密着して摺動するように設定されてもよいが、若干のクリアランスを持ってシリンダ1の内周に対向していてもよい。さらに、腕10cの先端を球面状として、これを対向部10dとしてもよい。対向部10dのシリンダ対向面の形状をシリンダ1の内周の曲率半径よりも小さい曲率半径を持つ球面としておくと、対向部10dとシリンダ1の内周との接触が点接触となるため、スライダ10bとシリンダ1との間の摺動抵抗を非常に小さくすることができる。
【0028】
本発明にあってはガイド部材10を省略することもできるが、上述のように、ガイド部材10を設けることで、蓋8がシリンダ1に対して大きく偏心してしまって、ローリングダイヤフラム7の折り返し部7cを境にして一端7a側と他端7b側とが干渉して、これらが擦れ合ったり、円滑な蓋8の軸方向(図1中上下方向)への移動が妨げられたりといったことが防止される。
【0029】
なお、スライダ10bにおける腕10cの設置数は、任意であり、対向部10dがシリンダ1の周方向において半周以上に摺接する場合には一つでも蓋8のシリンダ1に対する偏心を抑制できるし、二つ以上の任意の数とすることもできる。
【0030】
また、スライダ10bは上記した構成に限定されるものではなく、たとえば、スライダを円盤状として、その外周を、シリンダ1の内周に摺接させたり、蓋8のシリンダ1の偏心を抑制できる態様にて対向させるようにしてもよい。この場合には、スライダで気室Gを二つの部屋に仕切ってしまうため、スライダにこれらの部屋を連通する通路を設けるようにしておけばよい。
【0031】
このように構成された単筒型緩衝器Dにあっては、伸縮に伴ってピストンロッド3がシリンダ1に出入りするため、シリンダ1内のピストンロッド3がシリンダ1内へ出入りする体積がシリンダ1内の容積を変化させることになる。液室L内の液体の体積変化は少ないため、ピストンロッド3がシリンダ1に進入していくと気室Gの容積を減少させ、反対に、ピストンロッド3がシリンダ1から退くと気室Gの容積を拡大させることで、ピストンロッド3がシリンダ1に出入りする体積の補償を行う。
【0032】
より詳しくは、単筒型緩衝器Dが収縮して、ピストンロッド3がシリンダ1内に進入する場合、気液分離部材6における蓋8が液体によって押し下げられて図1中下方へ移動し、これに伴って、ローリングダイヤフラム7の他端7bも蓋8とともに下方へ移動し、折り返し部7cが一端7a側へ移動しつつ図1中下方へ移動する。このローリングダイヤフラム7の姿勢変化と蓋8の下方への移動によって、気室Gの容積を減少させる。反対に単筒型緩衝器Dが伸長して、ピストンロッド3がシリンダ1内から退く場合、気液分離部材6における蓋8が気室G内の気体によって押し上げられて図1中上方へ移動し、これに伴って、ローリングダイヤフラム7の他端7bも蓋8とともに上方へ移動し、折り返し部7cが他端7b側へ移動しつつ図1中上方へ移動する。このローリングダイヤフラム7の姿勢変化と蓋8の上方への移動によって、気室Gの容積を拡大させる。
【0033】
このように単筒型緩衝器Dが気室Gの容積を変化させる際には、ローリングダイヤフラム7の姿勢変化と蓋8のシリンダ1に対する軸方向移動(図1中上下移動)によって行われ、ローリングダイヤフラム7および蓋8はシリンダ1との間で摩擦力を生じさせないから、発生する減衰力に摩擦力といった摺動抵抗が重畳されない。
【0034】
また、単筒型緩衝器Dにあっては、ローリングダイヤフラム7を採用することで蓋8のシリンダ1の軸方向変位量を大きく確保することができ、気室Gの容積を大きく変化させたい場合にも気液分離部材6の大型化を回避でき、ピストン2が下方へ移動する際にローリングダイヤフラム7が下方へ逃げてこれに干渉することがない。よって、本発明では、単筒型緩衝器Dの基本長が長くなってしまうという問題も解消することができる。
【0035】
以上より、本発明の単筒型緩衝器Dによれば、車両への搭載性を損なうことがなく、摺動抵抗による影響を受けず、車両における乗り心地を向上することができるのである。
【0036】
図2に示すように、図1に示した気液分離部材6の天地を逆にしてシリンダ1内に収容することも可能である。この場合も、上記した本発明の作用効果を発揮することができる。なお、図2に示した単筒型緩衝器Dにあっては、気液分離部材6のガイド部材10の対向部10dを球面状としている。但し、図1に示すように、ローリングダイヤフラム7を折り返し部7cが液室L側に凸となるようにしてシリンダ1内に収容することで、図2に示すように、ローリングダイヤフラム7を折り返し部7cが気室G側に凸となるようにしてシリンダ1内に収容する場合よりも、シリンダ1内の液体量を少なくすることができ、液体の温度変化による体積変化が少なくなり、気室Gの体積変化量を低く抑えることができより気液分離部材6の小型化が図れるとともに、単筒型緩衝器Dの重量を軽量化することができる点で有利である。
【0037】
さらに、気液分離部材6が蓋8に連結されて、シリンダ1に対する蓋8の偏心を抑制して蓋8のシリンダ1の軸方向への移動を案内するガイド部材10を備えることで、ローリングダイヤフラム7の折り返し部7cを境にして一端7a側と他端7b側とが干渉して、これらが擦れ合ったり、円滑な蓋8の軸方向への移動が妨げられたりといったことが防止される。
【0038】
気液分離部材6がローリングダイヤフラム7の一端7aの内周に装着されるとともに一端7aをシリンダ1の内周に固定する環状の止輪9を備えたことで、ローリングダイヤフラム7の一端7aをシリンダ1の外周からロール加締めによって固定しても、シリンダ1が内周から止輪9で支えられる状態となるから、シリンダ1の変形や歪みが防止され、ピストン2の円滑な移動が保証される。
【0039】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【符号の説明】
【0040】
1 シリンダ
2 ピストン
6 気液分離部材
7 ローリングダイヤフラム
7a ローリングダイヤフラムの一端
7b ローリングダイヤフラムの他端
7c ローリングダイヤフラムの折り返し部
8 蓋
9 止輪
10 ガイド部材
D 単筒型緩衝器
G 気室
L 液室
R1 作動室としてのロッド側室
R2 作動室としてのピストン側室

【特許請求の範囲】
【請求項1】
シリンダと、当該シリンダ内に収容されて当該シリンダ内を液室と気室とに区画する気液分離部材と、上記シリンダ内に摺動自在に挿入されて上記液室を二つの作動室とに区画するピストンとを備えた単筒型緩衝器において、上記気液分離部材は、筒状であって中間で折り返した状態で一端が上記シリンダ内周に固定されるローリングダイヤフラムと、当該ローリングダイヤフラムの他端を閉塞する蓋とを備えたことを特徴とする単筒型緩衝器。
【請求項2】
上記ローリングダイヤフラムは、折り返し部を上記液室側に凸となるようにして上記シリンダ内に収容されることを特徴とする請求項1に記載の単筒型緩衝器。
【請求項3】
上記気液分離部材は、上記蓋に連結され、上記シリンダに対する上記蓋の偏心を抑制して当該蓋の上記シリンダの軸方向への移動を案内するガイド部材を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の単筒型緩衝器。
【請求項4】
上記気液分離部材は、上記ローリングダイヤフラムの一端内周に装着されるとともに当該一端を上記シリンダの内周に固定する環状の止輪を備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の単筒型緩衝器。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2013−36594(P2013−36594A)
【公開日】平成25年2月21日(2013.2.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−175565(P2011−175565)
【出願日】平成23年8月11日(2011.8.11)
【出願人】(000000929)カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Fターム(参考)】