(57)【要約】【課題】フリーピストンの滑らかな変位を実現することができ、減衰力の急変を緩和することができる単筒型液圧緩衝器を提供することである。【解決手段】上記した目的を解決するために、本発明における課題解決手段は、シリンダ１と、シリンダ１内を作動液体が充填される液室Ｌと気体が充填される気体室Ｇとに区画するフリーピストン２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に区画するピストン３と、フリーピストン２の外周に設けた環状溝２ａ内に装着されてシリンダ１とフリーピストン２との間をシールするシールリング４とを備えた単筒型液圧緩衝器Ｄにおいて、気体室内に注入されるシールリング４とシリンダ１との間を潤滑する潤滑油Ｊを備える。【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、上記シリンダ内を作動液体が充填される液室と気体が充填される気体室とに区画するフリーピストンと、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に区画するピストンと、上記フリーピストンの外周に設けられて上記シリンダと上記フリーピストンとの間をシールするシールリングとを備えた単筒型液圧緩衝器において、上記気体室内に注入されて上記シールリングとシリンダとの間を潤滑する潤滑油を備えたことを特徴とする単筒型液圧緩衝器。
【請求項２】
上記フリーピストンは、外周に環状溝を設け、上記シールリングは、上記環状溝内に装着され、上記フリーピストンの外周であって上記環状溝より気体室側の外径を上記環状溝の液室側の外径よりも小さくしたことを特徴とする請求項１に記載の単筒型液圧緩衝器。
【請求項３】
上記フリーピストンの外周であって上記環状溝より気体室側を気体室側端へ向かうほどの外径が小さくなるテーパ状としたことを特徴とする請求項１または２に記載の単筒型液圧緩衝器。
【請求項４】
上記潤滑油は、上記作動液体よりも潤滑性が高いことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の単筒型液圧緩衝器。
【請求項５】
上記気体室は、上記液室よりも上方に配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の単筒型液圧緩衝器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単筒型液圧緩衝器の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
単筒型液圧緩衝器にあっては、一般的に、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液室と気体室とに区画するフリーピストンと、シリンダ内に摺動自在に挿入されて液室を伸側室と圧側室とに区画するピストンと、一端がピストンに連結されてシリンダ内に移動自在に挿入されるピストンロッドとを備えて構成されており、たとえば、自動車の車体と車軸との間に介装されて使用される。
【０００３】
そして、このような単筒型液圧緩衝器は、伸縮時にシリンダ内にピストンロッドが出入りするため、フリーピストンがシリンダ内で変位して気体室の容積を変化させることで、ピストンロッドがシリンダ内に出入りする体積を補償するようになっている。
【０００４】
また、フリーピストンの外周には環状溝が形成されており、この環状溝に装着されたＯリングによって、シリンダとフリーピストンとの間をシールすることで、気体室内の気体が液室内へ漏洩することを防止するようになっている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１５２０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の単筒型液圧緩衝器の場合、フリーピストンの外周に設けたＯリングがシリンダに対して密着して摩擦を発生してフリーピストンだけシリンダに対して動く際に、Ｏリングに対してフリーピストンが軸方向に平行に移動することができるように、フリーピストンの液室側外周に環状溝に連通する給排路を設けるようにしている。
【０００７】
しかしながら、従来の単筒型液圧緩衝器にあっては、Ｏリングとシリンダとの間で発生する摩擦力は依然として大きいことから、特に、圧縮作動時においてフリーピストンがシリンダに対して滑らかに変位することができず、発生減衰力が急激に変化してしまう問題がある。たとえば、単筒型液圧緩衝器を車両の車体と車軸との間に介装して使用する場合、減衰力が急変すると車両における乗り心地が悪化してしまう。
【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、フリーピストンの滑らかな変位を実現することができ、減衰力の急変を緩和することができる単筒型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】
上記した目的を解決するために、本発明における課題解決手段は、シリンダと、上記シリンダ内を作動液体が充填される液室と気体が充填される気体室とに区画するフリーピストンと、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に区画するピストンと、上記フリーピストンの外周に設けた環状溝内に装着されて上記シリンダと上記フリーピストンとの間をシールするシールリングとを備えた単筒型液圧緩衝器において、上記気体室内に注入されて上記シールリングとシリンダとの間を潤滑する潤滑油を備えたことを特徴とする。
【００１０】
このように構成された単筒型液圧緩衝器にあっては、気体室内の潤滑油がシリンダの内周面に付着するために、シリンダにおける気体室内の内周面に油膜を形成し、気体室内に面するシリンダとシールリングとの間を潤滑することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の単筒型液圧緩衝器によれば、フリーピストンの滑らかな変位を実現することができ、減衰力の急変を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施の形態における単筒型液圧緩衝器の断面図である。
【図２】一実施の形態の一変形例における単筒型液圧緩衝器のフリーピストンの拡大断面図である。
【図３】一実施の形態の他の変形例における単筒型液圧緩衝器のフリーピストンの拡大断面図である。
【図４】一実施の形態の別の変形例における単筒型液圧緩衝器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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液圧緩衝器Ｄは、図１に示すように、シリンダ１と、シリンダ１内を液室Ｌと気体室Ｇとに区画するフリーピストン２と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されて液室Ｌを二つの作動室としての伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに区画するピストン３と、フリーピストン２の外周に設けた環状溝２ａ内に装着されてシリンダ１とフリーピストン２との間をシールするシールリングとしてのＯリング４と、気体室Ｇ内に注入した潤滑油Ｊとを備えて構成されている。
【００１４】
そして、伸側室Ｒ１および圧側室Ｒ２には、作動油等の作動液体が充填され、気体室Ｇ内には、たとえば、窒素等といった不活性ガスが所定圧で充填されている。
【００１５】
また、この単筒型液圧緩衝器Ｄにあっては、一端がピストン３に連結されるとともにシリンダ１内に移動自在に挿入されるピストンロッド５を備えており、このピストンロッド５は、シリンダ１の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６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６の上端とシリンダ１の下端に設けられる図示しない取付部を介して単筒型液圧緩衝器Ｄを車両における車体と車軸との間に介装することができるようになっている。
【００１６】
ピストン３には、上記伸側室Ｒ１と圧側室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、伸側室Ｒ１から圧側室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圧側室Ｒ２から伸側室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、それぞれに減衰力発生要素を設けるようにしてもよい。
【００１７】
フリーピストン２は、この実施の形態では、有底筒状であって外周に周方向に沿う環状溝２ａを備えており、この環状溝２ａ内には、シールリングとしてのＯリング４が装着されている。
【００１８】
このＯリング４は、シリンダ１の内周とフリーピストン２との間をシールしており、液室Ｌと気体室Ｇとを密にシールしている。このＯリング４によって、気体室Ｇ内の気体の液室Ｌへの漏洩および液室Ｌ側からの作動液体の気体室Ｇ内への漏洩を防止している。なお、シールリングは、Ｏリング４以外にも環状のシール部材、たとえば、環状のパッキン等を使用することもできる。
【００１９】
そして、この単筒型液圧緩衝器Ｄにあっては、シリンダ１に対してピストン５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伸側室Ｒ１（圧側室Ｒ２）から容積が増大する圧側室Ｒ２（伸側室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によって抵抗を与えて圧力損失を生じせしめ、伸側室Ｒ１と圧側室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おり、ピストンロッド５がシリンダ１内に出入りすることによるシリンダ１内における容積変化を、フリーピストン２がシリンダ１内で軸方向へ変位することによる気体室Ｇの容積変化によって補償するようになっている。
【００２０】
また、気体室Ｇ内には、気体とともに潤滑油Ｊを注入してある。潤滑油Ｊの量は、単筒型液圧緩衝器Ｄが最大圧縮される場合に、圧縮作動に影響を与えないように制限される。つまり、単筒型液圧緩衝器Ｄは、伸縮する際に、シリンダ１内に出入りするピストンロッド５の体積を気体室Ｇの気体の体積変化によって補償するようになっているが、単筒型液圧緩衝器Ｄが最大限に圧縮される際に、容積減少する気体室Ｇの容積全てが潤滑油Ｊで満たされることが無いようになっている。というのは、単筒型液圧緩衝器Ｄが最大限に圧縮されるまえに、気体室Ｇの容積全てが圧縮性に乏しい潤滑油Ｊで満たされてしまうと、それ以上の単筒型液圧緩衝器Ｄの圧縮が困難になってしまうからである。
【００２１】
このように構成された単筒型液圧緩衝器Ｄにあっては、たとえば、車両の車体と車軸との間に介装されて使用され、車体および車輪からの振動の入力に対して伸縮することで減衰力を発揮して車体および車輪の振動を抑制する。
【００２２】
このように単筒型液圧緩衝器Ｄは、振動を抑制するために使用されるものであるから、外部から振動が入力される。単筒型液圧緩衝器Ｄに外部から振動が入力されると、気体室Ｇ内の潤滑油Ｊは、気体室Ｇ内で揺さぶられて、シリンダ１の内周面であって気体室Ｇ内に面する面に付着するために、シリンダ１における気体室Ｇ内の内周面を潤滑することができる。すると、単筒型液圧緩衝器Ｄが特に圧縮される際には、シリンダ１内にピストンロッド５が侵入するので、その分、フリーピストン２がシリンダ１に対して図１中下方となる気体室Ｇを圧縮する方向へ変位するが、気体室Ｇ内のシリンダ１の内周面は潤滑油Ｊによって油膜が形成されている状況となっているため、Ｏリング４とシリンダ１との間が潤滑油Ｊによって潤滑され、フリーピストン２はシリンダ１に対して滑らかに気体室Ｇを圧縮する方向へ変位することができる。
【００２３】
よって、本発明の単筒型液圧緩衝器Ｄによれば、シールリングとしてのＯリング４とシリンダ１との間が潤滑油Ｊによって潤滑されて、フリーピストン２が滑らかに移動することができるようになるので、減衰力の急変を緩和することができる。したがって、単筒型液圧緩衝器Ｄを車両の車体と車軸との間に介装して車両のサスペンションに組み込んで使用する場合には、車両における乗り心地を向上させることができる。
【００２４】
また、図２に示すように、フリーピストン２の外周であって環状溝２ａよりも気体室側の外径を小さくして、シリンダ１とフリーピストン２の外周との間のクリアランスを大きくしておくことにより、潤滑油ＪをＯリング４のシリンダ１への摺接部へ届かせることができる。対して、フリーピストン２とシリンダ１との間のクリアランスを小さくする方がフリーピストン２のシリンダ１に対する傾きを抑制できフリーピストン２のシリンダ１に対する変位する作動が安定となる。そこで、フリーピストン２の外周であって環状溝２ａよりも気体室側の外周２ｂにおける外径を環状溝２ａよりも液室側の外周２ｃの外径よりも小さくして、潤滑油ＪをＯリング４まで届かせ易くさせるとともに、環状溝２ａよりも液室側の外周とシリンダ１との間のクリアランスを小さくしてフリーピストン２の安定動作を実現させることができる。
【００２５】
さらに、この場合、フリーピストン２の液室側端から環状溝２ａまでの軸方向距離より気体室側端から環状溝２ａまでの軸方向距離を短くしているので、シリンダ１とフリーピストン２との間のクリアランスが小さくなる部位を長くすることができるとともに、潤滑油ＪがＯリング４へ到達するまでにシリンダ１とフリーピストン２の間を通過する長さを短くすることができ、より一層、潤滑効果とフリーピストン２の動作安定性が向上する。
【００２６】
さらに、図３に示すように、フリーピストン２の外周であって環状溝２ａより気体室側の外周２ｃを気体室側端へ向かうほどの外径が小さくなるテーパ状とすると、より、潤滑油ＪがＯリング４まで届きやすくなるので、高い潤滑効果を得ることができる。
【００２７】
なお、上記したところでは、フリーピストン２は、有底筒状とされていて、フリーピストン２の内方を気体室側へ向けているが、逆向きに、つまり、内方を液室側へ向けて配置してもよい。
【００２８】
また、さらに、図４に示すように、単筒型液圧緩衝器Ｄを倒立に、つまり、気体室Ｇが液室Ｌよりも上方側に配置すると、潤滑油Ｊは、必ず、フリーピストン２の直上に溜まるので、Ｏリング４が常に潤滑油Ｊに触れるようになって、常時、Ｏリング４とシリンダ１との間を潤滑することができるので、フリーピストン２のシリンダ１に対する変位動作がより一層滑らかになって、単筒型液圧緩衝器Ｄの発生減衰力の急変をより一層緩和することができる。なお、この場合において、フリーピストン２を有底筒状とする場合、内部を液室側へ向け底部を気体室側へ向けておくことにより、潤滑油Ｊの注入量が少なくてもＯリング４とシリンダ１との間を常時潤滑することができる。逆に、内方を気体室側へ向けると、フリーピストン２内に潤滑油Ｊが溜まってしまうので、常時潤滑を図る上では、潤滑油Ｊの注入量をフリーピストン２の内法の容積よりも多くしなければならないので、上記したように、フリーピストン２の内方を液室側へ向けて配置する方が潤滑油量を少なくすることができる。
【００２９】
また、潤滑油Ｊでシリンダ１とＯリング４を潤滑した場合の摩擦係数が、作動室である伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２内に充填される作動液体でシリンダ１とＯリング４を潤滑した場合の摩擦係数よりも低い方が好ましい。つまり、潤滑油Ｊが作動液体よりも高い潤滑性を備えている方が好ましい。このようにしておくことで、作動液体が潤滑性に乏しい場合にあっても、Ｏリング４とシリンダ１との間を潤滑油Ｊで潤滑することで、フリーピストン２をシリンダ１に対してスムーズに変位させることが可能となる。ここで、潤滑性とは、油圧ポンプを使用した評価方法（ＡＳＴＭ  Ｄ２２８２）や四球試験（ＪＩＳ  Ｋ２５１９、ＡＳＴＭ  Ｄ２５９６−８７）、ＦＺＧギヤ試験（ＤＩＮ  ５１３５４）等の評価により測定することができる。よって、上記評価試験により、潤滑油Ｊの潤滑性を作動液体の潤滑性よりも高くしておけばよい。
【００３０】
なお、フリーピストン２は、有底筒状とされているが、その他の形状とされてもよい。また、作動液体には、電気粘性流体や磁気粘性流体を利用することも可能であり、その場合には、ピストン３に設けた減衰力発生要素３ｂには通路３ａに使用する液体に対応して電界或いは磁界を作用させるものであってもよい。さらに、通路３ａは、ピストン３を上下に貫通する孔ではなく、シリンダ１とピストン３との間に隙間を形成して当該隙間で構成されてもよい。
【００３１】
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】
【００３２】
１  シリンダ
２  フリーピストン
２ａ  環状溝
３  ピストン
４  シールリングとしてのＯリング
Ｄ  単筒型液圧緩衝器
Ｇ  気体室
Ｊ  潤滑油
Ｌ  液室
Ｒ１  作動室としての伸側室
Ｒ２  作動室としての圧側室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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