(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダンパと、ガスばねとからなり、上記ダンパがシリンダと、シリンダを収容する外筒と、シリンダと外筒との間に形成されたリザーバと、シリンダ内に上部油室と下部油室とを区画するピストンと、ピストンに一端を結合し他端を車体側に連結したピストンロッドと、ピストンに形成されて上部油室と下部油室とを連通させる伸側ポートおよび圧側ポートと、上記伸側ポートの出口端に開閉自在に設けた伸側ハードバルブと、上記圧側ポートの出口端に開閉自在に設けた圧側ハードバルブと、上記ピストンロッドに設けられて上記伸側ハードバルブと圧側ハードバルブとを迂回して上記上部油室と下部油室とを連通させるバイパス通路と、このバイパス通路の上部油室側出口端に開閉自在に設けたソフトバルブとからなり、上記ガスばねは一端が上記外筒に結合され他端が上記ピストンロッドに結合されて内部にガス室を備え、上記バイパス通路を開いているとき上記ソフトバルブでソフトな減衰力を発生させ、上記バイパス通路を閉じているとき上記伸側ハードバルブ又は圧側ハードバルブでハードな減衰力を発生させるエアサスペンション用油圧緩衝器において、上記ピストンロッドにピストンより上方のディスクとピストンを締結する中空なピストンナットを結合し、上記ピストンナットの下端部にキャップを繋止させ、上記ピストンロッドとディスクとピストンナットに上記バイパス通路を形成し、上記ピストンナットの外周と上記キャップの外周にそれぞれ内周側の上部孔と下部孔とを介して上記バイパス通路の出口端を開閉するスプールを上下移動自在に嵌合し、上記キャップの外周と上記下部孔とでスプール側のガス室を隔成し、上記スプールは上記バイパス通路を開く方向に附勢するスプリングと上記ガスばね内のガス室からガスを導入した上記スプール側のガス室のガス圧とでバランスして支持されていることを特徴とするエアサスペンション用油圧緩衝器
【請求項２】
スプールとピストンナットとの間にスプール側のガス室に対向する油室を形成し、スプール側のガス室とガスばね内のガス室とを連通する通路の途中に絞り孔を形成し、また上記油室とバイパス通路とをピストンナットに形成したダンピングオリフィス又はピストンナットの外面に形成した環状隙間を介して連通させて通路面積を絞り、車両走行時におけるガスばねの圧力の脈動に対応するガス室の圧力を平準化するとともにスプールの移動を緩やかにすることによって、走行時の乗り心地を安定させたことを特徴とする請求項１に記載のエアサスペンション用油圧緩衝器。
【請求項３】
ピストンロッドとピストンナット内にパイパス通路と同軸のガス導入管を挿入し、このガス導入管を利用してスプール側のガス室をガスばね内のガス室に連通させていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエアサスペンション用油圧緩衝器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車，産業用車両等に使用される油圧緩衝器に関し、特にエアサスペンション用油圧緩衝器に適する減衰力可変機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示すエアサスペンション用油圧緩衝器は、一端がダンパＡｏの外筒側に結合され他端がピストンロッドＰＲ側に結合されるガスばねＧを、ダンパＡｏに一体的にアッセンブリしたもので、ガスばねＧで車体重量を支えるとともに、ダンパＡｏで車両の振動を減衰する。エアサスペンションは、乗員や荷物等の積載荷重の増減等により、車体重量と積載荷重からなるばね上重量が変化した場合に、ガスばねＧのガス圧を変化させることにより車高調整が可能である。
【０００３】
この時、ガスばねＧのガス圧を上げるとばね定数も増大する。一方、ばね上重量及びばね定数が変化しても、ダンパＡｏの伸縮速度に対する発生減衰力の関係（以下、減衰力−速度特性と略称）が一定のままでは、車両の乗り心地が狙い値から外れ損なわれてしまう。これを防止するためには、減衰力−速度特性をガス圧に対応して変化させる必要がある。
【０００４】
減衰力−速度特性の具体的な変更は、車体の要所に配置された各種センサからの信号に基づくコントローラの出力により制御される減衰力調整用アクチュエータＡＪ（以下、アクチュエータＡＪと略称）で、コントロールロッドＣＲの下端に結合されたロータリーバルブＲＶを回動し、ピストンバルブＰＶと並列に設けたバイパス油路ＢＰを開閉することにより行われる。
【０００５】
バイパス油路ＢＰが連通しているときは、撓み剛性が小さく設定されソフトな伸長行程の伸側減衰力を発生するＳＶｅとソフトな収縮行程の圧側背面減衰力を発生するＳＶｃからなるソフトバルブＳＶ（以下、ソフトバルブＳＶと略称）が選択され、図３のＳで示すような低い減衰力を発生するソフトモードとなる。
逆にバイパス油路ＢＰが遮断されているときは、撓み剛性が大きく設定されハードな伸長行程の伸側減衰力を発生するＨＶｅとハードな収縮行程の圧側背面減衰力を発生する収縮側のＨＶｃからなるハードバルブＨＶ（以下、ハードバルブＨＶと略称）が選択され、図３のＨで示すような高い減衰力を発生するハードモードとなる。
【０００６】
ここで、ソフトバルブＳＶを選択しているときの収縮行程の圧側背面減衰力は、シリンダＣＹの下端に装着されたベースバルブＢＶにより発生する圧側ベース減衰力と合成されて、ソフトモードの圧側減衰力となる。
同様に、ハードバルブＨＶを選択しているときの収縮行程の圧側背面減衰力は、ベースバルブＢＶにより発生するベース減衰力と合成されて、ハードモードの圧側側減衰力となる。
【０００７】
上述したように、バイパス油路ＢＰの連通及び遮断は、車体の要所に配置された各種センサからの信号に基づくコントローラの出力により制御され、積載荷重に応じてソフトモード又はハードモードを自動的に選択することにより、乗り心地を良好に維持することが可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来品におけるアクチュエータＡＪは、図示を省略した各種センサからの信号をもとにコントローラで必要に応じて駆動されるため、前記各種センサ及びコントローラ等の付属機器が必要である。
また、減衰力−速度特性を変更するために、ソフトバルブＳＶ又はハードバルブＨＶを選択するアクチュエータＡＪが必要であることもあって、減衰力調整装置が大きく複雑になってしまうと言う問題があった。
【０００９】
更に、減衰力−速度特性を変更するために、ピストン部にバイパス油路ＢＰを設け、コントロールロッドＣＲを介して開閉するとなっていたため，ピストンロッドＰＲに中空孔を加工し、当該中空孔にコントロールロッドＣＲ及びロータリーバルブＲＶを装着しなければならないと言う問題もあった。
本発明は以上のような実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エアサスペンションの減衰力調整システム及びダンパの構造を簡素化したエアサスペンション用油圧緩衝器を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の手段は、ダンパと、ガスばねとからなり、上記ダンパがシリンダと、シリンダを収容する外筒と、シリンダと外筒との間に形成されたリザーバと、シリンダ内に上部油室と下部油室とを区画するピストンと、ピストンに一端を結合し他端を車体側に連結したピストンロッドと、ピストンに形成されて上部油室と下部油室とを連通させる伸側ポートおよび圧側ポートと、上記伸側ポートの出口端に開閉自在に設けた伸側ハードバルブと、上記圧側ポートの出口端に開閉自在に設けた圧側ハードバルブと、上記ピストンロッドに設けられて上記伸側ハードバルブと圧側ハードバルブとを迂回して上記上部油室と下部油室とを連通させるバイパス通路と、このバイパス通路の上部油室側出口端に開閉自在に設けたソフトバルブとからなり、上記ガスばねは一端が上記外筒に結合され他端が上記ピストンロッドに結合されて内部にガス室を備え、上記バイパス通路を開いているとき上記ソフトバルブでソフトな減衰力を発生させ、上記バイパス通路を閉じているとき上記伸側ハードバルブ又は圧側ハードバルブでハードな減衰力を発生させるエアサスペンション用油圧緩衝器において、上記ピストンロッドにピストンより上方のディスクとピストンを締結する中空なピストンナットを結合し、上記ピストンナットの下端部にキャップを繋止させ、上記ピストンロッドとディスクとピストンナットに上記バイパス通路を形成し、上記ピストンナットの外周と上記キャップの外周にそれぞれ内周側の上部孔と下部孔とを介して上記バイパス通路の出口端を開閉するスプールを上下移動自在に嵌合し、上記キャップの外周と上記下部孔とでスプール側のガス室を隔成し、上記スプールは上記バイパス通路を開く方向に附勢するスプリングと上記ガスばね内のガス室からガスを導入した上記スプール側のガス室のガス圧とでバランスして支持されていることを特徴とするものである。
【００１１】
この場合、スプールとピストンナットとの間にスプール側のガス室に対向する油室を形成し、スプール側のガス室とガスばね内のガス室とを連通する通路の途中に絞り孔を形成し、また上記油室とバイパス通路とをピストンナットに形成したダンピングオリフィス又はピストンナットの外面に形成した環状隙間を介して連通させて通路面積を絞り、車両走行時におけるガスばねの圧力の脈動に対応するガス室の圧力を平準化するとともにスプール６の移動を緩やかにすることによって、走行時の乗り心地を安定させたルのが好ましい。
【００１２】
同じく、ピストンロッドとピストンナット内にパイパス通路と同軸のガス導入管を挿入し、このガス導入管を利用してガス室をガスばね内のガス室に連通させても良い。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の一例を図に基づいて説明する。
本発明のサスペンション用油圧緩衝器の基本構造は図４の従来例と同じように、ダンパＡoと、ガスばねＧとからなる。  そして、上記ダンパＡoがシリンダ２と、シリンダ２を収容する外筒と、シリンダ２と外筒との間に形成されたリザーバと、シリンダ２内に上部油室Ａと下部油室Ｂとを区画するピストン４と、ピストン４に一端を結合し他端を車体側に連結したピストンロッド１と、ピストンに４形成されて上部油室Ａと下部油室Ｂとを連通させる伸側ポート４Ｃおよび圧側ポート４Ｄと、上記伸側ポート４Ｃの出口端に開閉自在に設けた伸側ハードバルブＵＶeと、上記圧側ポート４Ｄの出口端に開閉自在に設けた圧側ハードバルブＵＶcと、上記ピストンロッド１に設けられて上記伸側ハードバルブＵＶeと圧側ハードバルブＵＶｃとを迂回して上記上部油室Ａと下部油室Ｂとを連通させるバイパス通路と、このバイパス通路の上部油室側出口端に開閉自在に設けたソフトバルブＬＶとからなっている。
更に、上記ガスばねＧは一端が上記外筒に結合され他端が上記ピストンロッド１に結合されて内部にガス室Ｇｃを備えている。
このサスペンション用油圧緩衝器では、上記バイパス通路を開いているとき上記ソフトバルブＬＶでソフトな減衰力を発生させ、上記バイパス通路を閉じているとき上記伸側ハードバルブＵＶe又は圧側ハードバルブＵＶｃでハードな減衰力を発生させる。
そして、本発明では、図１、図２に示すように、上記ピストンロッド１にピストン４より上方のディスク３とピストンを締結する中空なピストンナット５を結合し、上記ピストンナット５の下端部にキャップ７を繋止させ、上記ピストンロッド１とディスクと３ピストンナット５に上記バイパス通路を形成している。
更に、上記ピストンナット５の外周と上記キャップ７の外周にそれぞれ内周側の上部孔６Ｄと下部孔６Ｃとを介して上記バイパス通路の出口端を開閉するスプール６を上下移動自在に嵌合し、上記キャップ７の外周と上記下部孔６Ｃとでスプール側のガス室６Ａを隔成している。
上記のバイパス通路は、図２に示すように、ディスク３に形成した連通孔３Ｂおよび環状溝３Ａと、ピストンロッド１に形成した通孔１Ａおよび中空通路１Ｂと、ピストンナット５内に形成した絞り孔５Ｂおよび通孔５Ａとで構成している。
更に、上記ピストンナット５の外周に上記バイパス通路の出口端たる通孔５Ａを開閉するスプール６を上下移動自在に挿入している。
当該スプール６はバイパス通路を開く方向に附勢する上部スプリング８と上記スプリング８に対向して上記ガスばねＧ内のガス室Ｇｃからガスを導入した下部ガス室６Ａのガス圧とでバランスして支持されている。
更に、スプール６とピストンナット５との間にガス室６Ａに対向する油室６Ｂを形成し、ガス室６ＡとガスばねＧ内のガス室Ｇｃとを連通する通路の途中に絞り孔５Ｂを形成し、また上記油室６Ｂとバイパス通路とをピストンナット５に形成したダンピングオリフィス５Ｄ又はピストンナット５の外面に形成した環状隙間を介して連通させて通路面積を絞っている。これにより、車両走行時におけるガスばねＧの圧力の脈動に対応するガス室６Ａの圧力を平準化するとともにスプール６の上下移動を緩やかにすることによって、走行時の乗り心地を安定させるようにしている。
ガス室６ＡをガスばねＧのガス室Ｇｃに接続する一つの例は図２に示すように、ピストンロッド１とピストンナット５内にパイパス通路ＢＰと同軸のガス導入管９を挿入し、このガス導入管９を利用してガス室６ＡをガスばねＧ内のガス室Ｇｃに連通させている。
以下詳細に説明する。
図２は、本発明のダンパＡｄのピストン部に設けられたピストンバルブ近傍の詳細図で、左半断面図は低い減衰力を発生するソフトモード状態を、右半断面図は高い減衰力を発生するハードモード状態を示す。
【００１４】
ピストンロッド１の下端インロー部１Ｅの上方には、ディスク３が組み付けられ、ディスクの背面環状窓３Ｃは、ディスクの連通孔３Ｂと環状溝３Ａからなるディスク通路を介して、ピストンロッドの通孔１Ａに連通している。
ディスクの背面環状窓３Ｃには、外周側を背面環状窓３Ｃの外枠に支持されるとともに、内周側をガイド１１に案内され且つ内周背面側を環座１２により支持されたソフトバルブＬＶが対向している。
【００１５】
ソフトモード状態においては、ソフトバルブＬＶの対向するディスクの背面環状窓３Ｃは、上記ディスク通路，ピストンロッドの通孔１Ａ，中空通路１Ｂ，ピストンナットの通孔５Ａからなるバイパス通路ＢＰを介して下部室Ｂに連通しているので、伸長行程では外周側が背面環状窓３Ｃの外枠に支持されて内周側が下方に撓み、収縮行程では内周側が環座１２により支持されて外周側が上方に撓むことにより低いソフトモードの減衰力を発生する。
【００１６】
下部室Ｂにポート４Ｄを介して連通するピストン４の上面環状窓４Ａには、収縮行程において高い圧側背面減衰力を発生する圧側ハードバルブＵＶｃ，上部室Ａにポート４Ｃを介して連通する下面環状窓４Ｂには、伸長行程において比較的高い伸側減衰力を発生する伸側ハードバルブＵＶｅからなるハードバルブＵＶがピストン４を挟んで対向し、ディスク３の下方に組み付けられている。これらソフトバルブＬＶ及びハードバルブＵＶがピストンナット５でピストンロッド下端のインロー部１Ｅに締結されている。
【００１７】
ピストンナット５の外面には、通孔５Ａを開閉するスプールの上部孔６Ｄが嵌合し、ピストンナット５の下端部に螺着されているキャップ７の外面には、スプールの下部孔６Ｃが嵌合してスプール６を上下動自在に案内している。スプール６は、スプリング８の騨発力によってピストンナットの通孔５Ａを開く方向に付勢されている。
【００１８】
ピストンロッド１には中空孔１Ｃが穿設され、その中にガス圧導入管９が配設されている。ガス圧導入管９は、ピストンロッドの通孔１Ｄと中空孔１Ｃを経て図１に示すガスばねのガス室Ｇｃに連通し、ピストンナット下端のガス室５ＣにはガスばねＧのガス圧が導かれている。ガス室５Ｃは、ピストンナット５に穿設された絞り孔５Ｂを介して、スプールの下部孔６Ｃとキャップ７の外周で形成されるガス室６Ａ（１次遅れ圧力室）に連通している。
【００１９】
一方、スプールの上部孔６Ｄとピストンナット５の外周の嵌合部に形成された油室６Ｂ（１次遅れ圧力室）とピストンナットの通孔５Ａとの間には、ダンピングオリフィス５Ｄが穿設され、通孔５Ａは前記バイパス通路ＢＰを介して上方のソフトバルブＬＶに連通している。
【００２０】
ばね上重量が小さいときは、車高を維持するためのガスばねＧの圧力は比較的低いため、ばね定数は小さくなる。この時、狙いとする乗り心地を得るための減衰力−速度特性は、図３のＳで示すようなソフトな特性が必要である。ガスばねＧの圧力が比較的低い状態では、ガス圧導入管９によってガスばねＧと連通するガス室６Ａのガス圧も低いため、スプール６を上方に押し上げる反発力が小さく、スプリング８の騨発力に打ち勝つことができない。
【００２１】
このため、スプール６は下方に押し下げられたままの状態、すなわち図２の左半断面に示すようにピストンナットの通孔５Ａが開放状態になる。上部室Ａの作動油は撓み剛性の大きいハードバルブＵＶを通らずに、撓み剛性の小さいソフトバルブＬＶを通り前記バイパス通路ＢＰを介して下部室Ｂに流出するので、図３のＳで示すソフトモードの減衰力特性となる。
【００２２】
車体重量と積載荷重からなるばね上重量が大きいときは、車高を維持するためにガスばねＧのガス圧を高くするので、ガスばねＧのばね定数も増大する。ばね上重量及びばね定数が変化しても、ダンパＡｄの減衰力−速度特性が一定のままでは、車両の乗り心地が狙い値から外れ損なわれてしまう。これを防止するためには、減衰力−速度特性をガス圧に対応して変化させる必要がある。
【００２３】
この減衰力−速度特性を変化させる方法を以下に説明する。
ガスばねＧの昇圧に伴い、ピストンロッドの通孔１Ｄ，中空孔１Ｃ，ガス圧導入管９によってピストンナットのガス室５Ｃへ導入されたガス圧も高くなる。
この圧力は絞り孔５Ｂを介してガス室６Ａ内の圧力を上昇させる。ガス圧が低い状態では、スプール６はスプリング８の騨発力によって下方へ押し下げられているが、ガス圧が高くなるとガス室６Ａの断面積にガス圧を乗じた反発力がスプリング８の騨発力に打ち勝ってスプール６を上方へ移動させる。
【００２４】
この結果、スプール６は図２の右半断面に示すようにピストンナットの通孔５Ａを閉塞するので、ソフトバルブＬＶと下部室Ｂ間のバイパス通路ＢＰが遮断され、上部室Ａと下部室Ｂの間はハードバルブＵＶを介してのみ連通する。ハードバルブＵＶの撓み剛性は、ソフトバルブＬＶの撓み剛性よりも大きく設定されているので、図３のＨで示すハードモードの減衰力特性となる。つまり、ガスばねＧのガス圧に感応して自動的に減衰力を切り替えることができる。
ここで、上記ピストンロッドの通孔１Ｄを設けることが軸線方向のスペース上困難な場合には、ガス圧導入管をピストンロッドの上端迄延長しガスばねＧと同一のガス圧供給源に並列に接続してもよい。
【００２５】
しかし、悪路走行による振動のようにガスばねＧの圧力が高周波で脈動する場合には、ガス圧導入管９によって導かれたガス室５Ｃの圧力も脈動する。走行中このガス圧に感応してスプール６が激しく上下動して減衰力が頻繁に切り替わると、乗り心地を損なうばかりか操縦安定性にも悪影響を与えてしまう。
これを防止するためには、ガスばねＧに連通するガス室５Ｃとスプールを上方に駆動するガス室６Ａの間を絞り孔５Ｂとして、絞り孔５Ｂの緩衝効果によりガス室６Ａの圧力を平準化して、スプール６の激しい上下動を抑制すればよい。
【００２６】
この結果、減衰力−速度特性は、車高調整時のようなゆっくりとしたガスばねＧの圧力変動に対してはそれに対応して変化するが、悪路走行による振動のような激しいガスばねＧの圧力変動に対しては変化しない。このため、走行時の乗り心地を安定させることができる。
【００２７】
同様に悪路走行等においては、ダンパＡｄが激しく伸縮しシリンダの上部室Ａと下部室Ｂの圧力が脈動する。特に下部室Ｂの圧力が伸長行程と収縮行程で大きく変動するが、この圧力が油室６Ｂを介してスプール６を下方へ押し下げる力として働くためスプール６が上方に移動し、ハードの状態にあるスプール６を収縮行程時の下部室Ｂの圧力上昇によって押し下げ、ソフトの状態に切り替えてしまう怖れがある。
【００２８】
これを防止するためには、油室６Ｂとピストンナットの通孔５Ａとの間をダンピングオリフィス５Ｄとして、このダンピング効果によりスプール６の上下動を緩やかにし、車両走行中ダンパＡｄの激しい伸縮によって減衰力が頻繁に切り替わらないようにする。
同様な効果は、ダンピングオリフィス５Ｄを穿設する替わりに、スプールの上部孔６Ｄとピストンナット５の外周の嵌合部に所定の環状隙間を設けることによっても得ることができる。
【００２９】
本発明においては、ダンパ内のスプールのガス室にガスばねのガス圧を導入し、その圧力に応動してスプールを上下動させることにより、ソフトバルブと下部室間のバイパス通路を開閉して減衰力をソフト又はハードに切り替えるため、車高調整によるガスばねの圧力を感知し、必要な減衰力−速度特性を自動的に得ることができる。このため、各種センサ，コントローラ，アクチュエータ等の付属機器が不要であることもあって、減衰力調整システムを簡素化することができるとともにサスペンション用油圧緩衝器の構造が簡単になる。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように、各請求項の発明によれば、ピストンナットの外周にバイパス通路の出口端を開閉するスプールを上下移動自在に挿入し、当該スプールをバイパス通路を開く方向に附勢するスプリングと上記スプリングに対向してガスばね内のガス室からガスを導入したガス室のガス圧とでバランスして支持させているから、ガスばねの圧力に応動してスプールを上下動させることにより、バイパス通路を開閉して減衰力をソフト又はハードに切り替えることが出来る。これにより、車高調整によるガスばねの圧力を感知し、必要な減衰力−速度特性を自動的に得ることができる。このため、各種センサ，コントローラ，アクチュエータ等の付属機器が不要であることもあって、減衰力調整システムを簡素化することができるとともにサスペンション用油圧緩衝器の構造が簡単になる。
更に、請求項２の発明によれば、スプールとピストンナットとの間にガス室に対向する油室を形成し、ガス室とガスばね内のガス室とを連通する通路の途中に絞り孔を形成し、また上記油室とバイパス通路とをピストンナットに形成したダンピングオリフィス又はピストンナットの外面に形成した環状隙間を介して連通させて通路面積を絞っていることにより、車両走行時におけるガスばねの圧力の脈動に対応するガス室の圧力を平準化するとともにスプールの上下移動を緩やかにすることによって、走行時の乗り心地を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るサスペンション用油圧緩衝器の全体図である。
【図２】本発明のダンパＡｄに係るピストン近傍の拡大断面図である。
【図３】ガスばねの圧力に応動して変化する減衰力を示す説明図である。
【図４】（Ａ）従来のガス圧サスペンション用ダンパＡｄの断面図である。
（Ｂ）ピストン３近傍の拡大図である。
【符号の説明】
Ａ  上部室
Ｂ  下部室
Ｐ  ピストン
Ｒ  リザーバ
Ｇ  ガスばね
Ａｄ  ダンパ
ＬＶ  ソフトバルブ
ＵＶ  ハードバルブ
ＢＰ  バイパス通路（３Ｂ〜３Ａ〜１Ａ〜１Ｂ〜５Ａ）
１  ピストンロッド
２  シリンダ
３  ディスク
４  ピストン
５  ピストンナット
５Ａ  通孔
５Ｂ  絞り孔
５Ｄ  ダンピングオリフィス
６  スプール
５Ｄ  ダンピングオリフィス
７  キャップ
６Ａ  スプールのガス室
６Ｂ  スプールの油室
６Ｃ  スプールの下部孔
６Ｄ  スプールの上部孔
９  ガス圧導入管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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