(57)【要約】【課題】衝撃荷重が入力されても吸収できる緩衝用油圧シリンダを提供することを目的とする。【解決手段】油室２５の油を給排してピストンロッド１１を作動させる緩衝用油圧シリンダ６に関する。前記ピストンロッド１１が固定されたピストン２１と、前記ピストン２１を摺動自在に収容するピストン収容部２２を有したフリーピストン２３と、前記ピストン２１を前記ピストン収容部２２の中立位置に弾性的に保持する弾性部材２４と、前記フリーピストン２３と摺動自在に嵌合し、前記油室２５を前記フリーピストン２３とで区画するシリンダ２６と、を備えたことを特徴としている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油室の油を給排してピストンロッドを作動させる緩衝用油圧シリンダであって、
前記ピストンロッドが固定されたピストンと、
前記ピストンを摺動自在に収容するピストン収容部を有したフリーピストンと、
前記ピストンを前記ピストン収容部の中立位置に弾性的に保持する弾性部材と、
前記フリーピストンと摺動自在に嵌合し、前記油室を前記フリーピストンとで区画するシリンダと、を備えたことを特徴とする緩衝用油圧シリンダ。
【請求項２】
前記ピストン収容部は、密封されるとともに前記フリーピストンを収容することによりヘッド側とキャップ側とに区画され、
前記ピストンは、ヘッド側とキャップ側とを連通させる流路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の緩衝用油圧シリンダ。
【請求項３】
前記ピストン収容部は、油で満たされたことを特徴とする請求項２に記載の緩衝用油圧シリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緩衝用油圧シリンダに関する。さらに、詳しく述べれば、例えば、ハイドロニューマチック・サスペンションに用いられる緩衝用油圧シリンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイドロニューマチック・サスペンション（以下、ハイドロサスと略称する）は、スプリングと油圧シリンダ及び油圧ポンプを組み合わせた自動車用サスペンション機構である。このハイドロサスは、一般的な金属スプリングのサスペンションにおけるスプリングの機能とショックアブソーバーの機能を兼ね備えている。ハイドロサスは、アキュムレータの窒素がガスばねとしてばね機能を担い、油圧シリンダの油がショックアブソーバーの減衰機能を担うようになっている。
【０００３】
油圧シリンダは、例えば、ピストンロッドが車体フレームに連結され、ピストンロッドの進退に伴い、非圧縮性流体の油が満たされた油室の容積が変化するようになっている。油は、油室の容積の変化に伴い高圧用配管を介してアキュムレータに導かれるようになっている。ここで、油圧シリンダとアキュムレータを接続する高圧用配管は、大きな推力を小さな出力で出せるように管径が小さく設計されている。
【０００４】
アキュムレータは、窒素ガスが封入されており、その圧縮に伴う弾性復元力によってスプリング機能を発揮する。また、高圧用配管に油の流動が発生すると減衰力が発生し、ショックアブソーバーとしての機能を発揮するようになっている。
【０００５】
よって、ハイドロサスは、車輪に荷重が入力されると、油圧シリンダのピストンロッドの進退により油室の容積が変化し、油が高圧用配管を通る際にエネルギーが吸収されて荷重が減衰されるようになっている。ハイドロサスの先行技術文献としては、例えば、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−２７９９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、高圧用配管を流れる油は、油の粘性により、速度が大きくなればなるほど抵抗が大きくなる。したがって、車両が突起、段差を通るときなど瞬間的に大きな荷重、すなわち衝撃荷重が車輪に入力された場合、油は高圧用配管を流れにくくなる。このため、油は、アキュムレータまで油が流れずばね機能が発揮できず乗り心地に悪影響を与えていた。
【０００８】
そこで、衝撃荷重が入力されても吸収できる緩衝用油圧シリンダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、油室の油を給排してピストンロッドを作動させる緩衝用油圧シリンダに関する。前記ピストンロッドが固定されたピストンと、前記ピストンを摺動自在に収容するピストン収容部を有したフリーピストンと、前記ピストンを前記ピストン収容部の中立位置に弾性的に保持する弾性部材と、前記フリーピストンと摺動自在に嵌合し、前記油室を前記フリーピストンとで区画するシリンダと、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
前記ピストン収容部は、密封されるとともに前記フリーピストンを収容することによりヘッド側とキャップ側とに区画されている。そして、前記ピストンは、ヘッド側とキャップ側とを連通させる流路が形成されていることが好ましい。
【００１１】
前記ピストン収容部は、油で満たすことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の緩衝用油圧シリンダによれば、衝撃荷重を吸収できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の緩衝用油圧シリンダが用いられたハイドロニューマチック・サスペンションの概略構成を模式的に示した構成図である。
【図２】緩衝用油圧シリンダを軸方向に沿って断面した様子を示す断面図である。
【図３】（Ａ）は、コイルばねが撓んで荷重を吸収した様子を示す断面図である。（Ｂ）は、コイルばねで吸収し切れない大きな荷重が入力され、油により荷重を減衰させる様子を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態の例（以下、実施例）を図１，２を参照しながら説明する。図１は、本発明の緩衝用油圧シリンダが用いられたハイドロニューマチック・サスペンション（以下、ハイドロサスと略称する）の概略構成を模式的に示した構成図である。
【００１５】
実施例のハイドロサスは、油が貯蔵されたタンク１と、高圧の油が流れる高圧用配管２と、動力源３により駆動されることによりタンク１から油を汲み上げるポンプ４と、高圧用配管２に接続され窒素ガスが封入されたアキュムレータ５と、アキュムレータ５と高圧用配管２で接続された緩衝用油圧シリンダ６と、を備えている。
【００１６】
高圧用配管２には、高圧用配管２が所定の圧力以上となった際に油をタンク１へ戻す逃がし弁７と、タンク１側から緩衝用油圧シリンダ６側へは油を通し緩衝用油圧シリンダ６側からタンク１側へは油を通さない逆止弁８と、必要に応じて弁を切り替えることにより緩衝用油圧シリンダ６側からタンク１側へ油を通す切換弁１０と、を備えている。
【００１７】
また、緩衝用油圧シリンダ６は、ピストンロッド１１がブラケット１２を介してフレーム１３に取り付けられ、キャップ側が車輪１４の車軸に取り付けられる。車輪１４から荷重が入力されると、緩衝用油圧シリンダ６は、キャップ側から荷重が入力されてピストンロッド１１を進退させて荷重を受けるようになっている。
【００１８】
以上に説明したハイドロサスにおいて、車高を上げる制御を説明する。油は、ポンプ４によりタンク１から汲み上げられて高圧用配管２に送られ、逆止弁８が配設されたルートを通って緩衝用油圧シリンダ６へ送られる。これにより、緩衝用油圧シリンダ６は、ピストンロッド１１が伸びフレーム１３を押し上げて車高を上げる。
【００１９】
次に、車高を下げる制御を説明する。この場合は、切換弁１０が閉弁状態から開弁状態に切替えられて油を緩衝用油圧シリンダ６からポンプ４を介してタンク１へ導く。油が緩衝用油圧シリンダ６からタンク１へ導かれると、緩衝用油圧シリンダ６は、ピストンロッド１１が縮むことでフレーム１３が下がって車高が下がることとなる。
【００２０】
ポンプ４に油が導かれると、ポンプ４は、油によって回転させられて、動力源３を駆動する。動力源３は、ポンプ４の回転に制動をかけるように所定の回転数で発電機として動作して、電力を回生する。
【００２１】
図２を参照して、緩衝用油圧シリンダ６を説明する。図２は、緩衝用油圧シリンダ６を軸方向に沿って断面した様子を示す断面図である。この緩衝用油圧シリンダ６は、油室２５の油を給排してピストンロッド１１を作動させることができる。
【００２２】
緩衝用油圧シリンダ６は、ピストンロッド１１が固定されたピストン２１と、ピストン２１を摺動自在に収容するピストン収容部２２を有したフリーピストン２３と、ピストン２１をピストン収容部２２の中立位置に弾性的に保持するコイルばね（弾性部材）２４と、フリーピストン２３と摺動自在に嵌合し、油室２５をフリーピストン２３とで区画するシリンダ２６と、を備えている。
【００２３】
ピストンロッド１１は、一端側が細径となっておりブラケット１２（図１参照）に固定され、他端側がピストン２１に固定される棒状の部材である。ピストン２１は、中心部に、軸方向に沿ってピストンロッド１１が通されて固定される固定孔と、この固定孔のまわりに、軸方向に沿って複数の流路２７が形成されている。
【００２４】
フリーピストン２３は、内部空間を有した円柱形状で中心部にピストンロッド１１を通す挿通孔２８が形成されている。この挿通孔２８には、シール部材３０が配される。シール部材３０は、挿通孔２８とピストンロッド１１をシールする。また、内部空間は、ピストン２１を摺動自在に収容するピストン収容部２２と、コイルばね２４を収容する一対のばね収容部３１と、が一体に形成されている。
【００２５】
ピストン収容部２２は、円柱形状をくり貫いたあとにできた形状をしている。そして、ピストン収容部２２は、内周壁の内径がピストン２１の外径と同径となっており、ピストン２１をフリーピストン２３の軸方向に沿って摺動自在に収容する。
【００２６】
ピストン２１の外周面には、シール部材３２が配されている。シール部材３２は、ピストン２１の外周面とフリーピストン２３の内周面をシールする。これにより、ピストン収容部２２は、密封される。
【００２７】
また、ピストン収容部２２は、ピストン２１により、ヘッド側の空間とキャップ側の空間とに区画される。ピストン２１に形成された流路２７は、ヘッド側の空間とキャップ側の空間とを連通させる。このヘッド側の空間とキャップ側の空間は、空気、窒素又は油が充填される。
【００２８】
ばね収容部３１は、円柱形状をくり貫いたあとにできた形状をしている。ばね収容部３１は、内径がピストン収容部２２の内径よりも小さくなっており、ピストン収容部２２をその軸方向から挟み込む位置に一対、ピストン収容部２２と一体に形成されている。このばね収容部３１には、それぞれコイルばね２４が配設される。
【００２９】
一対のコイルばね２４は、ピストン２１をピストン収容部２２の中立位置に、軸方向の両側から弾性的に保持する。ここで、中立位置とは、ピストン２１がピストン収容部２２における軸方向の中央部に配置される位置をいう。
【００３０】
シリンダ２６は、内部空間を有した中空の円柱形状である。シリンダ２６は、一方側の中心部にピストンロッド１１を挿通させる挿通孔３３が形成され、他方側に油を外部の高圧用配管２へ導く絞り油路３４が形成されている。挿通孔３３の内周には、軸受部材３５が配される。この軸受部材３５は、ピストンロッド１１を軸受する。
【００３１】
シリンダ２６の内部空間は、円柱形状をくり貫いたあとにできた形状をしており、内径がフリーピストン２１の外径と同径となっている。そして、シリンダ２６の内周面は、フリーピストン２３の外周面と摺動自在に嵌合する。また、フリーピストン２３の外周面には、シール部材３６が配されている。
【００３２】
シール部材３６は、フリーピストン２３の外周面とシリンダ２６の内周面をシールする。そして、シリンダ２６の内部空間は、フリーピストン２３によりキャップ側に油室２５が区画される。この油室２５は、油で満たされ、先に述べた絞り油路３４とつながっている。
【００３３】
図３を参照して、緩衝用油圧シリンダ６に入力される荷重を吸収する様子を説明する。図３（Ａ）は、コイルばね２４が撓んで荷重を吸収した様子を示す断面図である。図３（Ｂ）は、コイルばね２４で吸収し切れない大きな荷重が入力され、油により荷重を減衰させる様子を示した断面図である。
【００３４】
緩衝用油圧シリンダ６は、荷重が入力されると先ずコイルばね２４が撓むことにより荷重を吸収する。そして、コイルばね２４で吸収し切れない荷重が発生した場合、図３（Ａ）で示すようにピストン２１がフリーピストン２３におけるピストン収容部２２のキャップ側に当接して、フリーピストン２３を押し下げる。
【００３５】
そして、図３（Ｂ）に示すとおり、フリーピストン２３が押し下げられると、油室２５の容積が減少して油室２５の油が絞り油路３４を通って高圧用配管２に流される。油は、絞り油路３４と高圧用配管２を通る際に流体抵抗を受けて荷重を減衰させるようになっている。このとき、油には、速度に比例する抵抗力が発生し、油は速度が大きくなればなるほど流れにくくなる。
【００３６】
従来の油圧シリンダは、瞬間的に大きな荷重すなわち衝撃荷重が入力されると、その油が流れる速度に比例した大きな抵抗力が発生し、衝撃を吸収する点において改善の余地を残していた。
【００３７】
これに対し本発明に係る緩衝用油圧シリンダ６は、衝撃荷重が入力されると、ピストン２１がピストン収容部２２のキャップ側に当接するまでフリーピストン２３の移動がほとんどないため、油の流動に伴う抵抗力がほとんど発生しない。そして、ピストン２１がピストン収容部２２のキャップ側に当接するまでは、コイルばね２４が撓むことにより衝撃荷重を吸収するようになっている。
【００３８】
よって、緩衝用油圧シリンダ６は、従来の油圧シリンダが吸収できていなかった衝撃荷重をコイルばね２４で吸収することができる。これによりこの緩衝用油圧シリンダ６を用いたハイドロサスは、車両が突起、段差を通るときなどに入力される衝撃荷重を吸収することができ車両の乗り心地を高めることができる。
【００３９】
なお、本発明の緩衝用油圧シリンダは、上述の実施例にのみ限定されるものではない。例えば、ピストン収容部２２の内部を油で満たした構成にすることができる。この場合は、ピストン２１がコイルばね２４によりピストン収容部２２の内部で振動することを抑制することができる。
【００４０】
また、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更できる。
【符号の説明】
【００４１】
６  緩衝用油圧シリンダ
１１  ピストンロッド
２１  ピストン
２２  ピストン収容部
２３  フリーピストン
２４  コイルばね（弾性部材）
２５  油室
２６  シリンダ
２７  流路
３４  絞り油路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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