(57)【要約】【課題】ストローク長を確保しつつ全長の短縮化および外径の小径化を実現することができる液圧緩衝器を提供することである。【解決手段】本発明の課題解決手段における液圧緩衝器Ｄは、シリンダ２と、シリンダ２内に摺動自在に挿入されてシリンダ２内を二つの作動室Ｒ１，Ｒ２に区画するピストン３と、シリンダ２内に移動自在に挿入されてピストン３に連結されるロッド４とを備えた緩衝器本体１と、緩衝器本体１のシリンダ２とロッド４との間に介装されるエアバネ５と、緩衝器本体１のロッド４内に設けた中空部４ａとを備え、中空部４ａ内に図１中下方側の作動室Ｒ２に連通される液室Ｌとエアバネ５内に連通される気室Ｇとを形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されてシリンダ内を二つの作動室に区画するピストンと、シリンダ内に移動自在に挿入されてピストンに連結されるロッドとを備えた緩衝器本体と、緩衝器本体のシリンダとロッドとの間に介装されるエアバネとを備えた液圧緩衝器において、緩衝器本体のロッド内に中空部を設け、中空部内に上記作動室のうち一方に連通される液室とエアバネ内に連通される気室を形成したことを特徴とする液圧緩衝器。
【請求項２】
中空部内に摺動自在に挿入されて中空部内を上記作動室のうち一方に連通される液室と気室とを区画するフリーピストンを設けたことを特徴とする請求項１に記載の液圧緩衝器。
【請求項３】
エアバネは、ロッドに連結される筒状のエアチャンバと、シリンダに連結され筒状であってエアチャンバより小径のエアピストンと、エアチャンバとエアピストンとの間に介装されるダイヤフラムとを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の液圧緩衝器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液圧緩衝器の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液圧緩衝器にあっては、たとえば、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されシリンダ内を二つの作動室に区画するピストンと、ピストンに一端が連結されるロッドとを備えて構成され、制振対象の振動を抑制している。
【０００３】
また、ピストンの両側にロッドを備えた両ロッド型に比較してピストンの一方側のみにロッドを備えた片ロッド型のほうがストローク長を確保しやすいことから、車両の車体と車軸との間に介装されてサスペンション用途に使用される液圧緩衝器にあっては、多くの場合、片ロッド型の構造を採用している。
【０００４】
このような片ロッド型の液圧緩衝器にあっては、ピストンがシリンダに対して軸方向に移動する際に、ロッドがシリンダ内に出入りし、このシリンダ内に出入りするロッド体積によってシリンダ内の作動室の容積が変化してシリンダ内の液体量に過不足が生じるため、これを補償すべくシリンダ内にフリーピストンで仕切った気室を設ける（たとえば、特許文献１参照）か、シリンダ外に気室と液室を備えたリザーバを設けている（たとえば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平０８−１５９１９９号公報（図１）
【特許文献２】特開平０８−２００４２８号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、片ロッド型の液圧緩衝器にあっては、気室あるいはリザーバの設置が必須であるが、気室をシリンダ内に設ける構造を採用する場合には、シリンダ全長に対して気室部分がストローク長に寄与しないため、液圧緩衝器の全長が長くなる傾向に有る。これを嫌って気室の容積を小さくすると、液圧緩衝器が収縮した際に気室内の圧力が過剰となってシリンダ内圧を高めることになる。シリンダ内圧は、ロッドの外周をシールするシール部材にも作用するため、シリンダ内圧が過剰となるとシール部材のロッドを締め付ける緊迫力が大きくなりすぎ、ロッドの摺動抵抗が増して液圧緩衝器の円滑な伸縮を妨げる恐れがあることから、気室の容積はある程度確保しなくてはならず、液圧緩衝器の全長を短縮するにも限界がある。
【０００６】
これに対して、リザーバを設ける構造を採用する場合にはシリンダの外周にリザーバを形成する外筒を設ける必要があって液圧緩衝器の外径が太くなる。これを嫌って、液圧緩衝器の外径を小さくしようとすると、外筒内のシリンダ径も小さくなってピストンの受圧面積も小さくなり、液圧緩衝器の減衰力が不足する事態を招く恐れがあるため、液圧緩衝器の外径の小径化にも限界がある。
【０００７】
なお、特開平０８−２００４２８号公報に開示された液圧緩衝器にあっては、ロッド内にアキュムレータを備えているが、シリンダ内に出入りするロッド体積を補償するものではなく、そのため、リザーバをシリンダ外周に設けており、ロッド内のアキュムレータは液圧緩衝器の外径の小径化に寄与していない。
【０００８】
そこで、本発明は上記した点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、ストローク長を確保しつつ全長の短縮化および外径の小径化を実現することができる液圧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】
【０００９】
本発明の課題解決手段は、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されてシリンダ内を二つの作動室に区画するピストンと、シリンダ内に移動自在に挿入されてピストンに連結されるロッドとを備えた緩衝器本体と、緩衝器本体のシリンダとロッドとの間に介装されるエアバネとを備えた液圧緩衝器において、緩衝器本体のロッド内に中空部を設け、中空部内に上記作動室のうち一方に連通される液室とエアバネ内に連通される気室を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の液圧緩衝器によれば、シリンダ内に直接フリーピストンを摺動自在に挿入して気室を区画したり、複筒型としてリザーバを設けたりしなくとも、充分にストローク長を確保することができ、液圧緩衝器の全長を短縮化と外径の小径化を実現することができ、車両への搭載性も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。図１は、本発明の一実施の形態における液圧緩衝器の縦断面図である。
【００１２】
一実施の形態における液圧緩衝器Ｄは、図１に示すように、シリンダ２と、シリンダ２内に摺動自在に挿入されてシリンダ２内を二つの作動室Ｒ１，Ｒ２に区画するピストン３と、シリンダ２内に移動自在に挿入されてピストン３に連結されるロッド４とを備えた緩衝器本体１と、緩衝器本体１のシリンダ２とロッド４との間に介装されるエアバネ５と、緩衝器本体１のロッド４内に設けた中空部４ａとを備えて構成され、中空部４ａ内に図１中下方側の作動室Ｒ２に連通される液室Ｌとエアバネ５内に連通される気室Ｇとが形成されている。
【００１３】
そして、作動室Ｒ１，Ｒ２および液室Ｌ内には、作動油等の液体が充填され、エアバネ５および気室Ｇ内にはともに、気体が充填されている。
【００１４】
また、ロッド４は、シリンダ２の上端に設けられてシリンダ２の図１中上端を封止する環状のロッドガイド７の内周に筒状のベアリング８を介して軸支されて、シリンダ２外へ突出させてあり、このロッド４の上端とシリンダ２の図１中下端を閉塞するキャップ９に設けられる図示しない取付部を介して液圧緩衝器Ｄを車両における車体と車軸との間といった制振対象に取付けることができるようになっている。
【００１５】
さらに、ロッド４は、この実施の形態の場合、先端となる下端から開口される中空部４ａを備えており、先端外周に環状のピストン３が装着されて、先端開口端を作動室Ｒ２に臨ませて中空部４ａを図１中下方配置される作動室Ｒ２へ連通させている。
【００１６】
また、本実施の形態では、ロッド４内には、摺動自在にフリーピストン６が挿入されており、このフリーピストン６にて中空部４ａ内を図１中下方側の作動室Ｒ２に連通される液室Ｌとエアバネ５内に連通される気室Ｇとに区画している。
【００１７】
すなわち、中空部４ａのフリーピストン６より図１中下方を作動室Ｒ２に連通される液室Ｌとし、中空部４ａのフリーピストン６より図１中上方をロッド４の側部から開口する透孔４ｂを介してエアバネ５内に連通される気室Ｇとしている。
【００１８】
このように、フリーピストン６で液室Ｌと気室Ｇとを区画することにより、液室Ｌへの気体混入の阻止と液室Ｌ内の液体のエアバネ５内への漏洩の阻止とを確実に行うことができるという利点があるが、フリーピストン６を設けなくとも気体と液体とは基本的には分離状態にあるのでフリーピストン６を省略することも可能である。
【００１９】
なお、ロッド４を完全に筒状として上端開口をエアバネ５に配管等を介して接続するようにしてもよいし、また、この場合、エアバネ５と緩衝器本体１とが一体化されているが、エアバネ５と緩衝器本体１とを別体として中空部４ａをエアバネ５に連通する構成を採用することも可能である。
【００２０】
ピストン３には、上記作動室Ｒ１と作動室Ｒ２とを連通する通路３ａが設けられており、該通路３ａの途中には、減衰力発生要素３ｂが設けられている。減衰力発生要素３ｂは、上記通路３ａ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、通路３ａ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、作動室Ｒ１から作動室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路と作動室Ｒ２から作動室Ｒ１へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路を並列させて設けるようにしてもよい。
【００２１】
そして、この液圧緩衝器Ｄにあっては、シリンダ２に対してピストン３が図１中上下方向へ移動すると、ピストン３の移動に伴って容積が減少する作動室Ｒ１（Ｒ２）から容積が増大する作動室Ｒ２（Ｒ１）へ通路３ａを介して移動する液体の流れに減衰力発生要素３ｂで抵抗を与えて圧力損失を生じせしめ、作動室Ｒ１と作動室Ｒ２に差圧を所持せしめて減衰力を発揮するようになっている。また、ロッド４がシリンダ２内から退出する場合、ロッド４がシリンダ２から退出する体積分の液体が作動室Ｒ１，Ｒ２内で不足することになるが、フリーピストン６がロッド４に対して下方へ移動して気室Ｇの容積を拡大するとともに液室Ｌから上記不足分の液体が作動室Ｒ１，Ｒ２内に供給されて体積補償が行われる。反対に、ロッド４がシリンダ２内へ侵入する場合、ロッド４がシリンダ２内へ侵入する体積分の液体が作動室Ｒ１，Ｒ２内で過剰となるが、フリーピストン６がロッド４に対して上方へ移動して気室Ｇの容積を減少せしめるとともに作動室Ｒ１，Ｒ２内から排出される上記過剰分の液体を液室Ｌの容積拡大によって吸収することによって体積補償が行われる。すなわち、ロッド４に設けた中空部４ａがリザーバとして機能することになる。
【００２２】
他方、エアバネ５は、ロッド４の上端に取付けた有頂筒状のエアチャンバ１０と、シリンダ２の外周に取付けた筒状であってエアチャンバ１０より小径のエアピストン１１と、エアチャンバ１０とエアピストン１１との間に介装される筒状のダイヤフラム１２とを備えて構成され、エアチャンバ１０とエアピストン１１とダイヤフラム１２とで区画される空間内には圧縮状態で気体が充填され、エアバネ５は、液圧緩衝器Ｄを伸長させる方向に弾発力を発揮している。
【００２３】
そして、エアバネ５が上記した透孔４ｂを介して気室Ｇに連通されており、この気室Ｇを介してシリンダ２内の作動室Ｒ１，Ｒ２はエアバネ５内の圧力によって附勢されている。
【００２４】
このように本発明の液圧緩衝器Ｄにあっては、シリンダ２内にロッド４が出入りする際の体積補償をロッド４内に設けたリザーバとして機能する中空部４ａで行うので、シリンダ内にフリーピストンを摺動自在に挿入して気室を区画したり、複筒型としてリザーバを設けたりする必要がなくなる。
【００２５】
また、ロッド４内に体積補償を行うリザーバを設けるだけでは、リザーバ内に気室容積を確保しなければならないことも手伝って、ロッド４がシリンダ２内に進退する体積を補償するだけの液体量を確保することができず、液圧緩衝器Ｄのストローク量を充分に確保することができないが、本発明によれば、気室Ｇをエアバネ５に連通することで、気室Ｇの容積を中空部４ａ内のみで確保する必要が無く、液圧緩衝器Ｄの最収縮時に中空部４ａの容積の大部分を液室Ｌに割り当てることができるので、液圧緩衝器Ｄのストロークを充分に確保することができる。
【００２６】
よって、本発明の液圧緩衝器Ｄにあっては、シリンダ内に直接フリーピストンを摺動自在に挿入して気室を区画したり、複筒型としてリザーバを設けたりしなくとも、充分にストローク長を確保することができ、液圧緩衝器の全長を短縮化と外径の小径化を実現することができ、車両への搭載性も向上する。
【００２７】
加えて、フリーピストン６によって気液分離されているので、作動室Ｒ１，Ｒ２内に気体が混入することを防止することができ、油柱剛性が向上するので減衰力発生の応答性も損なわれない。
【００２８】
また、液圧緩衝器Ｄが伸縮する際には、エアチャンバ１０とエアピストン１１とが遠近して、上記エアバネ５の容積を拡縮することになり、エアバネ５内の圧力が変動するようになっており、車両に搭載される重量が大きくなると、シリンダ２内の作動室Ｒ１，Ｒ２の圧力を上昇させることになる。
【００２９】
ゆえに、積載物を含めた車両重量が大きくなる場合には、液圧緩衝器Ｄが発生する減衰力も大きくなり、車両重量の増加に応じて車両に適する減衰力を発揮することができ、車両重量増加時の減衰力不足を解消する。
【００３０】
反対に、積載物を含めた車両重量が小さくなるとエアバネ５内の圧力が減少するので、上記したところとは反対に、液圧緩衝器Ｄの減衰力は小さくなって、車両重量の減少に応じて車両に適する減衰力を発揮することができ、車両重量減少時に減衰力過剰となってしまう事態を招くことも無い。
【００３１】
さらに、液圧緩衝器Ｄの場合、エアバネ５内の圧力を変化させることで、発生減衰力が変化する構造となっているので、エアバネ５内の圧力を制御することによって、減衰力可変型の緩衝器としても使用することができる。
【００３２】
なお、上記したところでは、液圧緩衝器Ｄを車両へ適用する場合、それぞれ単独で車両の車体と車軸との間に介装して使用することを想定して説明しているが、たとえば、この液圧緩衝器Ｄにアクチュエータを直列接続して車両の車体と車軸との間に介装して使用することもでき、このような場合には、アクチュエータを介してエアバネ５のエアチャンバ１０をロッド４に連結するようにしてもよい。
【００３３】
また、中空部４ａに形成する液室Ｌは、上方側の作動室Ｒ１へ連通するようにしてもよい。
【００３４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施の形態における液圧緩衝器の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  緩衝器本体
２  シリンダ
３  ピストン
３ａ  通路
３ｂ  減衰力発生要素
４  ロッド
４ａ  中空部
４ｂ  透孔
５  エアバネ
６  フリーピストン
７  ロッドガイド
８  ベアリング
９  キャップ
１０  エアチャンバ
１１  エアピストン
１２  ダイヤフラム
Ｄ  液圧緩衝器
Ｇ  気室
Ｒ１，Ｒ２  作動室
【図１】
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