(57)【要約】      （修正有）【課題】内圧が上昇してもピストンロッドが勝手に伸長し難い構造を備えた空圧緩衝器を提供する。【解決手段】シリンダ３の底部から当該シリンダ内に起立するインナーロッド４と、このインナーロッドの外周面およびシリンダの内周面に摺動自在に挿入された環状のピストン５と、インナーロッドの外周面を摺動しながら上記シリンダのヘッド側ロッドガイド１２を貫通する筒状のピストンロッド６と、上記ピストンに設けられて上記ロッド側室４０と反ロッド側室５０とを連通する空路２１，２２と、この空路の途中に設けた減衰力発生部２３，２５と、リザーバ室Ｒと反ロッド側室とを連通する連通路９と、同じく上記リザーバ室とロッド側室とを接続する接続路１９とを備え、上記シリンダ内にガスを封入すると共に、上記反ロッド側室とリザーバ室に潤滑油を注入する。【選択図】図１
2008095953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状のシリンダと、このシリンダの底部から当該シリンダ内に起立するインナーロッドと、このインナーロッドの外周面およびシリンダの内周面に摺動自在に挿入された環状のピストンと、上記シリンダ内に上記ピストンを介して区画したロッド側室および反ロッド側室と、上記ピストンから延びて上記インナーロッドの外周面を摺動しながら上記シリンダのヘッド側ロッドガイドを貫通する筒状のピストンロッドと、上記ピストンに設けられて上記ロッド側室と反ロッド側室とを連通する空路と、この空路の途中に設けた減衰力発生部とを備え、上記シリンダ内にガスを封入すると共に、上記反ロッド側室又はロッド側室の少なくとも一方に潤滑油を注入したことを特徴とする空圧緩衝器。
【請求項２】
有底筒状の外筒と、この外筒の内側に配置した同じく有底筒状のシリンダと、このシリンダと上記外筒との間に形成したリザーバ室と、上記のシリンダの底部から当該シリンダ内に起立するインナーロッドと、このインナーロッドの外周面およびシリンダの内周面に摺動自在に挿入された環状のピストンと、上記シリンダ内に上記ピストンを介して区画したロッド側室および反ロッド側室と、上記ピストンから延びて上記インナーロッドの外周面を摺動しながら上記シリンダのヘッド側ロッドガイドを貫通する筒状のピストンロッドと、上記ピストンに設けられて上記ロッド側室と反ロッド側室とを連通する空路と、この空路の途中に設けた減衰力発生部と、上記リザーバ室と反ロッド側室とを連通する連通路と、同じく上記リザーバ室とロッド側室とを接続する接続路とを備え、上記シリンダ内にガスを封入すると共に、上記反ロッド側室とリザーバ室に潤滑油を注入したことを特徴とする空圧緩衝器。
【請求項３】
インナーロッド内に外部と連通する冷却通路を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の空圧緩衝器。
【請求項４】
インナーロッドには一方がピストンロッド内に開放され、他方がシリンダの底部と外筒の底部とを介して外部に開放される冷却通路を設けると共に、この冷却通路の途中に外部からの気体の流入のみを許容する冷却側逆止弁を設け、上記ピストンロッドの上端には当該ピストンロッド内を外部へ連通するロッド側連通路を形成し、このロッド側連通路の途中に上記ピストンロッド内からの気体の流出のみを許容する連通路側逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空圧緩衝器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空圧緩衝器に関し、特に、自動車や産業車両等の車両のサスペンション装置に使用可能な空圧緩衝器の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の空圧緩衝器としては、種々の構造のものを例示することができるが、車両のサスペンション装置に使用される空圧緩衝器としては、特許文献１に示すものを例示することができる。
【０００３】
この空圧緩衝器は、いわゆる片ロッドタイプであり、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されたピストンと、このシリンダ内に上記ピストンを介して移動自在に挿入されたピストンロッドと、上記ピストンに設けた減衰力発生部とを備えており、上記ピストンによってシリンダ内をロッド側室と反ロッド側室に画成している。
【０００４】
そして、この空圧緩衝器では、入力される振動の周波数が高い場合に流路を開放するリリーフ弁を設けることで、高周波数領域での減衰力が増大するのを防止するようになっている。
【特許文献１】特開２０００‐１０４７７８号公報（第３頁右欄第４１行目〜第４頁左欄第２２行目、図２および図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように構成された空圧緩衝器は、作動媒体を気体としているので、同じく作動媒体として作動油を用いた油圧緩衝器に比較して軽量であると共に、作動油を使用しない分、環境にも優しい。
【０００６】
また、作動油を使用しないが故にエアレーションを招来しないので、予め定められた減衰力を正確に発生させることができ、緩衝器としては非常に有効であるが、この空圧緩衝器をそのまま車両のサスペンション装置に使用すると、以下に示す課題が発生する場合がある。
【０００７】
すなわち、上記気体は、作動油に比較し熱膨張率が高いので、高温の使用環境に置かれたり、連続使用されたりすると、内圧が上昇し易く、上記した片ロッドタイプの空圧緩衝器では、この内圧上昇によってピストンの受圧面積差、すなわち、ロッド側室に対するピストンの受圧面積と反ロッド側室に対するピストンの受圧面積との差に起因したピストンロッドのシリンダからの退出動作が行なわれる。
【０００８】
したがって、上記空圧緩衝器を車両のサスペンション装置に使用した場合、ピストンロッドのシリンダからの退出動作によって車両の車高が運転者の意思とは無関係に上昇することになるので、たとえば、乗員の乗降時の妨げとなる場合が考えられる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、内圧が上昇してもピストンロッドが勝手にシリンダから退出し難い構造を備えた空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】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明の一つの手段は、有底筒状のシリンダと、このシリンダの底部から当該シリンダ内に起立するインナーロッドと、このインナーロッドの外周面およびシリンダの内周面に摺動自在に挿入された環状のピストンと、上記シリンダ内に上記ピストンを介して区画したロッド側室および反ロッド側室と、上記ピストンから延びて上記インナーロッドの外周面を摺動しながら上記シリンダのヘッド側ロッドガイドを貫通する筒状のピストンロッドと、上記ピストンに設けられて上記ロッド側室と反ロッド側室とを連通する空路と、この空路の途中に設けた減衰力発生部とを備え、上記シリンダ内にガスを封入すると共に、上記反ロッド側室またはロッド側室の少なくとも一方に潤滑油を注入したことを特徴とするものである。
【００１１】
同じく、他の手段は、有底筒状の外筒と、この外筒の内側に配置した同じく有底筒状のシリンダと、このシリンダと上記外筒との間に形成したリザーバ室と、上記のシリンダの底部から当該シリンダ内に起立するインナーロッドと、このインナーロッドの外周面およびシリンダの内周面に摺動自在に挿入された環状のピストンと、上記シリンダ内に上記ピストンを介して区画したロッド側室および反ロッド側室と、上記ピストンから延びて上記インナーロッドの外周面を摺動しながら上記シリンダのヘッド側ロッドガイドを貫通する筒状のピストンロッドと、上記ピストンに設けられて上記ロッド側室と反ロッド側室とを連通する空路と、この空路の途中に設けた減衰力発生部と、上記リザーバ室と反ロッド側室とを連通する連通路と、同じく上記リザーバ室とロッド側室とを接続する接続路とを備え、上記シリンダ内にガスを封入すると共に、上記反ロッド側室とリザーバ室に潤滑油を注入したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
各請求項の発明によれば、インナーロッドの断面積をピストンロッドの断面積に近づけることで、ロッド側室に対するピストンの受圧面積と、反ロッド側室に対するピストンの受圧面積とを略等しくすることができるので、強度が十分確保される範囲で上記ピストンロッドを薄肉筒状に形成すれば、内圧が上昇しても受圧面積差に起因するピストンロッドのシリンダからの退出動作が発生し難くなる。
【００１３】
このため、たとえば、車両のサスペンション装置に本発明の空圧緩衝器が使用された作動状態において、高温の使用環境に置かれたり、連続使用されたりして内圧が上昇しても、上記受圧面積差に起因したピストンロッドのシリンダからの退出動作を出来る限り防止することができる。
【００１４】
したがって、上記ピストンロッドの退出動作によって車両の車高が運転者の意思とは無関係に上昇し、たとえば、乗員の乗降時の妨げとなることを確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明を自動車のサスペンション装置に使用する空圧緩衝器に具体化した一実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態の空圧緩衝器１は、有底筒状の外筒２と、この外筒２の内側に配置された同じく有底筒状のシリンダ３と、このシリンダ３および上記外筒２間に形成されたリザーバ室Ｒと、上記シリンダ３の底部３aから突出するインナーロッド４と、このインナーロッド４の外周面およびシリンダ３の内周面に摺動可能に挿入されると共に、上記シリンダ３内をロッド側室４０および反ロッド側室５０に画成する環状のピストン５と、このピストン５から筒状に延びると共に、内周面が上記インナーロッド４の外周面を摺動することでシリンダ３から突出可能としたピストンロッド６と、上記ロッド側室４０および反ロッド側室５０を連通するために上記ピストン５に設けた空路と、この空路に設けた減衰力発生部と、上記リザーバ室Ｒおよび反ロッド側室５０を連通する連通路９と、同じく上記リザーバ室Ｒおよびロッド側室４０を接続する接続路とを備え、上記シリンダ３内にガスＧが封入されると共に、上記反ロッド側室５０およびリザーバ室Ｒに潤滑油Ｏが注入されている。
【００１７】
以下、さらに詳述すると、外筒２の上端部内周となるシリンダ３の開口端部に上記ピストンロッド６を案内するロッドガイド１２が設けられ、このロッドガイド１２の上面にはオイルシール１３が載置されている。
【００１８】
そして、上記外筒２の上端を内側に折り曲げることでこの外筒２、オイルシール１３、ロッドガイド１２およびシリンダ３が一体的に加締め固定されている。
【００１９】
上記オイルシール１３は、環状のインサートメタル１４と、このインサートメタル１４の内周側に一体形成された環状の内周リップ１５とを備え、この内周リップ１５は、図示はしないが、ピストンロッド６の外周面に摺接して大気側からのダストの侵入を防止するダストリップと、同じくピストンロッド６の外周面に摺接して後述する貯留凹部１８からの潤滑油Ｏがシリンダ３内に封入されたガスＧと共に外部側へ漏れるのを防止するオイルリップとから構成されている。
【００２０】
上記ロッドガイド１２は、中心部に上記ピストンロッド６を案内する案内孔１７を備えた円柱状に形成されると共に、上面中央側には潤滑油Ｏを蓄えるための貯留凹部１８が形成されている。
【００２１】
上記貯留凹部１８には上記リザーバ室Ｒへ連通する接続路としてのリザーバ室側接続路１９と、上記ロッド側室４０へ連通する同じく接続路としてのロッド側室側接続路２０とが接続されており、リザーバ室Ｒの潤滑油Ｏが貯留凹部１８を介してロッド側室４０へ流出するようになっている。
【００２２】
また、上記貯留凹部１８内には上記内周リップ１５の下端が浸漬する位置まで潤滑油Ｏが蓄えられ、内周リップ１５とピストンロッド６との間の油膜切れを防止すると共に、内周リップ１５の下端よりも上方まで溜まった余剰な潤滑油Ｏがロッド側室４０へ流出するようロッド側室側接続路２０の貯留凹部１８に対する接続位置が決定されている。
【００２３】
上記ピストン５は、その外周面に外側取付溝５ａが形成されており、この外側取付溝５ａ内には外側シール部材１６ａが装着されると共に、ピストン５の内周面には同じく内側取付溝５ｂが形成されており、この内側取付溝５ｂ内には内側シール部材１６ｂが装着されている。
【００２４】
上記外側シール部材１６ａは、上記シリンダ３の内周面と摺接することで、上記ロッド側室４０内のガスＧや潤滑油Ｏが上記反ロッド側室５０内へ漏れたり、逆に上記反ロッド側室５０内のガスＧや潤滑油Ｏが上記ロッド側室４０内へ漏れたりするのを防止すると共に、上記内側シール部材１６ｂは上記インナーロッド４の外周面と摺接することで、上記反ロッド側室５０内のガスＧや潤滑油Ｏが後述する空気室６０を介して外部へ漏れるのを防止している。
【００２５】
上記ピストン５の上面の外周側にはロッド側室４０と、反ロッド側室５０とを連通する上記空路としての圧側連通路２１および伸側連通路２２が夫々下面に向かって穿設されている。
【００２６】
上記圧側連通路２１の途中には減衰力発生部としての圧側減衰弁２３と、その圧側減衰弁２３の上方に反ロッド側室５０からロッド側室４０へと向かうガスＧおよび潤滑油Ｏの流れのみを許容する圧側逆止弁２４とが設けられており、上記伸側連通路２２の途中には同じく減衰力発生部としての伸側減衰弁２５と、その伸側減衰弁２５の下方にロッド側室４０から反ロッド側室５０へと向かうガスＧおよび潤滑油Ｏの流れのみを許容する伸側逆止弁２６とが設けられている。
【００２７】
上記減衰力発生部としての伸側および圧側減衰弁２５、２３は、オリフィスやリーフバルブ等の種々の減衰力発生構造を採用することができる。
【００２８】
上記シリンダ３の下端にはその底部３ａを構成するバルブケース３１が設けられており、このバルブケース３１には上記リザーバ室Ｒと反ロッド側室５０とを連通する上記連通路９が形成されると共に、この連通路９の途中には反ロッド側室５０からリザーバ室Ｒへと向かうガスＯおよび潤滑油Ｇの流れのみを許容するケース側逆止弁３２が設けられている。
【００２９】
上記バルブケース３１の上面中央部には取付凹部３７が設けられており、この取付凹部３７には上記インナーロッド４の下端の取付部４ａが環状の弾性部材３８を介して取付固定されている。
【００３０】
上記弾性部材３８は、天然又は合成ゴム、合成樹脂等よりなる弾性体で形成されており、この弾性部材３８が弾性変形する範囲内で上記インナーロッド４がバルブケース３１の円周方向へ移動可能となっている。
【００３１】
上記インナーロッド４は、円筒状に形成されると共に、その先端（図１における上端を言う）外周にはテーパ部４ｂが形成されており、このインナーロッドに沿ってピストンロッド６が摺動する際、ピストンロッド６の内周面がインナーロッド４の先端に引っ掛かるのを防止して良好な摺動状態を確保できるようになっている。
【００３２】
また、インナーロッド４には一方が上記先端に開放され、他方が上記バルブケース３１および外筒２の底部２ａを介して外部に開放される冷却通路３３が設けられると共に、この冷却通路３３には外部からの気体の流入のみを許容する冷却側逆止弁３４が設けられている。
【００３３】
上記ピストンロッド６は、上記インナーロッド４が摺動可能な挿入孔６ａを備えた筒状に形成されると共に、この挿入孔６ａの上端には外部へ連通するロッド側連通路２９が形成されており、このロッド側連通路２９には上記挿入孔６ａ側からの気体の流入のみを許容する連通路側逆止弁３０が設けられている。
【００３４】
したがって、上記挿入孔６ａ内にインナーロッド４で画成された空気室６０が上記ピストンロッド６の進退動作に併せて膨張と収縮を繰り返すと、この空気室６０には冷却通路３３を介して気体が侵入し、その後、上記ロッド側連通路２９を通って外部へ放出されるようになっている。
【００３５】
なお、上記ピストンロッド６は、強度が十分確保される範囲で薄肉筒状に形成されており、インナーロッド４の断面積Ｓ１をピストンロッド６の断面積Ｓ２に近づけることで、ロッド側室４０に対するピストン５の受圧面積と、反ロッド側室５０に対するピストン５の受圧面積とを略等しくし、上記した受圧面積差に起因したピストンロッド６の退出動作が発生し難いようになっている。
【００３６】
このように構成された空圧緩衝器１は、たとえば、ピストンロッド６先端に設けられたロッド側アイ３５を車体側に取付けると共に、外筒の下端に設けられた外筒側アイ３６を車軸側に取付けることで自動車のサスペンション装置に組み込まれる。
【００３７】
続いて、その作用を説明すると、ピストンロッド６がシリンダ３内から退出する、すなわち、空圧緩衝器１の伸長行程では、ロッド側室４０内に封入されたガスＧおよび潤滑油Ｏがピストン５に設けた伸側連通路２２を通過して反ロッド側室５０に流入すると共に、この伸側連通路２２の途中に設けた伸側減衰弁２５によって伸側減衰力が発生する。
【００３８】
また、ピストンロッド５がシリンダ３内へ侵入する、すなわち、空圧緩衝器１の収縮行程では、反ロッド側室５０内に封入されたガスＧがピストン５に設けた圧側連通路２１を通過してロッド側室４０に流入すると共に、この圧側連通路２１の途中に設けた圧側減衰弁２３によって圧側減衰力が発生する。
【００３９】
このとき、貯留凹部１８内に溜まった余剰な潤滑油Ｏがロッド側室側接続路２０を介してロッド側室４０へ流出し、ピストン５とシリンダ３との摺接部分に付着して摺動性を向上させる。
【００４０】
また、反ロッド側室５０に注入された潤滑油Ｏはバルブケース３１に設けられた上記連通路９を通過してリザーバ室Ｒに流れ込み、その後、上記ロッドガイド１２に設けたリザーバ室側接続路１９を介して上記貯留凹部１８へ導かれる。
【００４１】
なお、空圧緩衝器１の収縮行程において、反ロッド側室５０内に封入されたガスＧがピストン５に設けた圧側連通路２１を通過してロッド側室４０に流入することから明らかなように、連通路９、リザーバ室Ｒ、リザーバ室側接続路１９およびロッド側室側接続路２０の少なくとも一つ以上は、ガスＧおよび潤滑油Ｏの流れに圧側減衰弁２３より大きな抵抗を与えるが、この抵抗はピストン側室５０からリザーバ室Ｒを介してロッド側室４０へ至る間に弁を設けて与えるようにしてもよいし、ピストン側室５０からリザーバ室Ｒを介してロッド側室４０へ至る間の管路抵抗で与えてもよく、具体的にはたとえば、ケース側逆止弁３２をリーフバルブとしたり、連通路９、リザーバ室側接続路１９およびロッド側室側接続路２０の流路面積を小さくしたり、リザーバ室Ｒの環状の断面積を極小さくするようにしてもよい。
【００４２】
そして、上記した空圧緩衝器１の伸縮行程では、ピストンロッド６内にインナーロッド４で画成された空気室６０が、上記ピストンロッド６の侵入退出動作に供なって収縮と膨張を繰り返すことになる。
【００４３】
すなわち、空圧緩衝器１の伸長行程では、上記空気室６０が膨張状態となり、この空気室６０内には、外部側からの気体が上記冷却通路３３に設けた冷却側逆止弁３４を押し開いて流入する。
【００４４】
この状態から上記した空圧緩衝器１が収縮行程となると、上記した空気室６０が収縮状態となると共に、この空気室６０内の気体はロッド側連通路２９に設けた連通路側逆止弁３０を押し開いて外部に放出される。
【００４５】
したがって、上記した空圧緩衝器１の伸縮行程では、冷却通路３３内に強制的に空気を侵入させると共に、侵入した空気は空気室６０およびロッド側連通路２９を介して必ず外部に放出されるので、この空気でインナーロッド４が冷されて上記反ロッド側室５０内およびロッド側室４０内の温度が上昇するのを確実に防止することができる。
【００４６】
また、上記空圧緩衝器１が高温の使用環境に置かれた場合、特に空圧緩衝器自体を作動させなくとも上記ロッド側室４０および反ロッド側室５０の内圧が上昇する。
【００４７】
ところが、本実施の形態では、上記ピストンロッド６を薄肉状とすることで、上記反ロッド側室５０に対する上記ピストン５の受圧面積と、上記ロッド側室４０に対する上記ピストン５の受圧面積とが略等しく設定されているので、従来例で示したような受圧面積差に起因したピストンロッド６のシリンダ３からの退出動作を防止することができる。
【００４８】
したがって、ピストンロッド６のシリンダ３からの退出動作によって車両の車高が運転者の意思とは無関係に上昇することで、たとえば、乗員の乗降時の妨げとなることを防止することができる。
【００４９】
そして、インナーロッド４の上端外周にテーパ部４ｂを設けたので、このインナーロッド４に沿ってピストンロッド６が摺動する際、ピストンロッド６の内周面がインナーロッド４の先端に引っ掛かるのを防止して良好な摺動状態を確保することができる。
【００５０】
また、上記インナーロッド４をバルブケース３１に対して弾性部材３８を介して取付けることで、この弾性部材３８が弾性変形する範囲内で上記インナーロッド４がバルブケース３１の円周方向へ移動可能としたので、ピストンロッド６の内周面とインナーロッド４の先端部との摺動摩擦を低減することが可能となり、たとえば、横力により空圧緩衝器１が曲がるような場合でも、上記した摺動摩擦が増加することで乗り心地を損ねることもない。
【００５１】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、たとえば、以下のように変更して具体化することも可能である。
【００５２】
１）本実施の形態では、インナーロッド４内に設けた冷却通路３３がピストンロッド６に設けたロッド側連通路２９に接続するよう構成することで、冷却通路３３内を通過した空気がピストンロッド６の外部側へ放出されるようにしたが、これに限定されるものではなく、上記冷却通路３３をインナーロッド６内だけを循環する構成としても良い。
【００５３】
２）本実施の形態では、冷却通路３３を一本としたが、これに限定されるものではなく、複数本の冷却通路３３を形成しても良く、また、冷却通路３３の径も常に一定とする必要はなく、冷却効率を上げたい部分を大径にしても良い。
【００５４】
３）本実施の形態では、ロッド側室４０には潤滑油Ｏを積極的には注入させていないが、これに限定されるものではなく、ピストン５の摺動性を向上させるために上記潤滑油Ｏをロッド側室４０に注入しても良い。
【００５５】
４）本実施の形態では、シリンダ３の外側に外筒２を有するいわゆる複筒型構造の空圧緩衝器１に具体化したが、これに限定されるものではなく、シリンダ３の外側に外筒２を有しないいわゆる単筒型の空圧緩衝器１に具体化しても良いことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  空圧緩衝器
２  外筒
２ａ  外筒の底部
３  シリンダ
４  インナーロッド
５  ピストン
６  ピストンロッド
６ａ  挿入孔
９  連通路
１９  リザーバ室側接続路（接続路）
２０  ロッド側室側接続路（接続路）
２１  圧側連通路（空路）
２２  伸側連通路（空路）
２３  圧側減衰弁（減衰力発生部）
２５  伸側減衰弁 （減衰力発生部）
２９  ロッド側連通路
３０  連通路側逆止弁
３１  バルブケース（シリンダの底部）
３３  冷却通路
３４  冷却側逆止弁
４０  ロッド側室
５０  反ロッド側室
Ｏ  潤滑油
Ｇ  ガス
Ｒ  リザーバ室
【図１】
2008095953.tif 000003