JP5822355B2 - 緩衝装置 - Google Patents

Description

本発明は、緩衝装置の改良に関する。

従来、この種の緩衝装置にあっては、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上室と下室に区画するピストンと、ピストンに設けられた上室と下室を連通する第一流路と、ピストンロッドの先端から側部に開通して上室と下室を連通する第二流路と、第二流路の途中に接続される圧力室を備えてピストンロッドの先端に取付けられたハウジングと、圧力室内に摺動自在に挿入され圧力室を一方室と他方室とに区画するフリーピストンと、フリーピストンを附勢するコイルばねとを備えて構成されている。すなわち、圧力室内の一方室は第二流路を介して下室内に連通されるとともに、圧力室内の他方室は同じく第二流路を介して上室に連通されるようになっている。

このように構成された緩衝装置は、圧力室がフリーピストンによって一方室と他方室とに区画されており、第二流路を介しては上室と下室とが直接的に連通されてはいないが、フリーピストンが移動すると一方室と他方室の容積比が変化し、フリーピストンの移動量に応じて圧力室内の液体が上室と下室へ出入りするため、見掛け上、上室と下室とが第二流路を介して連通されているが如くに振舞う。

ここで、緩衝装置の伸縮時における上室と下室との差圧をＰとし、上室から流出する液体の流量をＱとし、上記差圧Ｐと第一流路を通過する液体の流量Ｑ１との関係である係数をＣ１とし、圧力室の他方室内の圧力をＰ１とし、差圧Ｐと圧力Ｐ１との差と上室から圧力室の他方室内に流入する液体の流量Ｑ２との関係である係数をＣ２とし、圧力室の一方室内の圧力をＰ２とし、この圧力Ｐ２と一方室から下室内に流出する液体の流量Ｑ２との関係である係数をＣ３とし、フリーピストンの受圧面積である断面積をＡとし、フリーピストンの圧力室に対する変位をＸとし、コイルばねのばね定数をＫとして、流量Ｑに対する差圧Ｐの伝達関数を求めると、式（１）が得られる。なお、式（１）中、ｓはラプラス演算子を示している。

さらに、上記式（１）で示された伝達関数中のラプラス演算子ｓにｊωを代入して、周波数伝達関数Ｇ（ｊω）の絶対値を求めると、以下の式（２）が得られる。

上記各式から理解できるように、この緩衝装置における流量Ｑに対する差圧Ｐの伝達関数の周波数特性は、Ｆａ＝Ｋ／｛２・π・Ａ^２・（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）｝とＦｂ＝Ｋ／｛２・π・Ａ^２・（Ｃ２＋Ｃ３）｝の２つの折れ点周波数を持ち、また、Ｆ＜Ｆａの領域においては、伝達ゲインは略Ｃ１となり、Ｆａ≦Ｆ≦Ｆｂの領域においてはＣ１からＣ１・（Ｃ２＋Ｃ３）／（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）まで漸減するように変化して、Ｆ＞Ｆｂの領域においては一定となる。すなわち、流量Ｑに対する差圧Ｐの伝達関数の周波数特性は、低周波数域では伝達ゲインが大きくなり、高周波数域では伝達ゲインが小さくなる。

したがって、この緩衝装置では、低周波数の振動の入力に対しては大きな減衰力を発生し、他方、高周波数の振動の入力に対しては小さな減衰力を発生することができるので、車両が旋回中等の入力振動周波数が低い場面においては高い減衰力を確実に発生可能であるとともに、車両が凹凸路面を走行するような入力振動周波数が高い場面においては低い減衰力を確実に発生させて、車両における乗り心地を向上させることができる（たとえば、特許文献１，２参照）。

特開２００６−３３６８１６号公報 特開２００７−７８００４号公報

ところで、上記緩衝装置では、フリーピストンを収容するハウジングを、ピストンやリーフバルブなどと一緒にピストンロッドの先端に固定しているので、ピストンからハウジングまでの全長が長くなる。

そのため、このような緩衝装置の場合、ハウジングを持たない緩衝器に比較してハウジングを設置する分、ストローク長が短くなってしまい、ストローク長を確保しようとすると緩衝装置の全長が長くなり車両への搭載性が悪化し、車両への搭載性を確保しようとするとストローク長が足りなくなって、ストローク長と車両への搭載性の両立が難しい。

そこで、本発明は上記した不具合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、ストローク長との確保と車両への搭載性を両立することが可能な緩衝装置を提供することである。

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、当該シリンダ内に摺動自在に挿入され当該シリンダ内を伸側室と圧側室に区画するピストンと、上記伸側室と圧側室とを連通する減衰通路と、圧力室と、上記圧力室内に移動自在に挿入されて当該圧力室を伸側流路を介して伸側室に連通される伸側圧力室と圧側流路を介して圧側室に連通される圧側圧力室とに区画するフリーピストンと、当該フリーピストンの上記圧力室に対する変位を抑制する附勢力を発生するばね要素とを備えた緩衝装置において、上記圧力室は、上記シリンダの外周を覆う筒状に設けられることを特徴とする。

上述したように本発明の緩衝装置にあっては、圧力室がシリンダの外周を覆う筒状とされるので、圧力室をピストンロッドの先端に設ける必要が無いから緩衝装置のストローク長を犠牲にすることが無く、また、緩衝装置の全長も長くなることが無い。

本発明の緩衝装置によれば、ストローク長の確保と車両への搭載性を両立することが可能である。

一実施の形態における緩衝装置の縦断面図である。 他の実施の形態における緩衝装置の縦断面図である。 ピストン速度が高速域にあって緩衝装置が伸縮する場合において、緩衝装置が振動周波数に対して発生する減衰力の特性（周波数減衰力特性）を示す図である。 緩衝装置がある振動周波数で振動する場合において、緩衝装置のピストン速度に対して発生する減衰力の特性（速度減衰力特性）を示す図である。

以下、図に基づいて本発明を説明する。本発明の緩衝装置Ｄは、図１に示すように、シリンダ１と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されシリンダ１内を伸側室Ｒ１および圧側室Ｒ２に区画する隔壁部材たるピストン２と、上記した伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通する減衰通路３ａ，３ｂと、圧力室Ｒ３と、圧力室Ｒ３内に移動自在に挿入されて当該圧力室Ｒ３を伸側流路５を介して伸側室Ｒ１に連通される伸側圧力室７と圧側流路６を介して圧側室Ｒ２に連通される圧側圧力室８とに区画するフリーピストン９と、当該フリーピストン９の圧力室Ｒ３に対する変位を抑制する附勢力を発生するばね要素１０とを備えて構成され、車両における車体と車軸との間に介装されて減衰力を発生し車体の振動を抑制するものである。

また、緩衝装置Ｄは、シリンダ１内に移動自在に挿通されたピストンロッド４を備えており、ピストンロッド４の一端はピストン２に連結されるとともに、他端である上端は、シリンダ１の上端を封止する環状のヘッド部材１１によって摺動自在に軸支されている。なお、シリンダ１の下端は、ベースバルブ１２を備えたバルブケース１３が嵌合されている。

さらに、シリンダ１の外周には、シリンダ１を覆ってシリンダ１との間の環状隙間で圧力室Ｒ３を形成するハウジングパイプ１４が設けられる。このハウジングパイプ１４の外周には、当該ハウジングパイプ１４の外周を覆ってハウジングパイプ１４との間の環状隙間でリザーバＲを形成する外筒１５が設けられている。そして、ハウジングパイプ１４の上端は上記したヘッド部材１１が嵌合されていてハウジングパイプ１４の上端が閉塞され、ハウジングパイプ１４の下端はバルブケース１３が嵌合されていてハウジングパイプ１４の下端が閉塞されている。また、外筒１５の上端は上記したヘッド部材１１が嵌合されていて外筒１５の上端が閉塞され、外筒１５の下端はキャップ１６によって閉塞されている。なお、外筒１５とハウジングパイプ１４との間に形成されたリザーバＲはバルブケース１３に設けたポート１３ａ，１３ｂによってシリンダ１内の圧側室Ｒ２へ連通されている。そして、伸側室Ｒ１および圧側室Ｒ２さらには圧力室Ｒ３内には作動油等の液体が充満される。

この緩衝装置Ｄの場合、片ロッド型の緩衝装置であるので、伸長作動時にはピストンロッド４がシリンダ１から退出する体積分の液体がシリンダ１内で不足し、収縮作動時にはピストンロッド４がシリンダ１内に侵入する体積分の液体がシリンダ１内で過剰となるが、液体がシリンダ１内で過剰となる場合にはリザーバＲで吸収し、液体がシリンダ１内で不足する場合にはリザーバＲから液体がシリンダ１内に供給されて体積補償がなされることになる。なお、この実施の形態では、リザーバＲを設けて体積補償を行っているが、シリンダ１内に摺動自在に摺動隔壁を挿入してシリンダ１内に気体室を設け、当該気体室の容積変化によって体積補償するようにしてもよい。なお、上記した作動室たる伸側室Ｒ１、圧側室Ｒ２および圧力室Ｒ３内に充填される液体は、作動油以外にも、たとえば、水、水溶液といった液体を使用することもできる。

以下、各部について詳細に説明すると、シリンダ１には、図１中上端近傍に内外を連通する透孔でなる伸側流路５が設けられており、図１中下端近傍に内外を連通する透孔でなる圧側流路６が設けられている。そして、シリンダ１、ハウジングパイプ１４および外筒１５の図１中上端には、環状のヘッド部材１１が嵌合されており、ヘッド部材１１の上方には環状のシール部材１７が積層され、外筒１５の図１中上端を加締めることによって、ヘッド部材１１およびシール部材１７がシリンダ１、ハウジングパイプ１４および外筒１５に固定されている。また、シリンダ１およびハウジングパイプ１４の図１中下端には、バルブケース１３が嵌合され、外筒１５の図１中下端にはキャップ１６が装着されており、シリンダ１およびハウジングパイプ１４は、ヘッド部材１１とバルブケース１３によって挟持されて外筒１５に固定されている。なお、シール部材１７は、ヘッド部材１１に挿通されるピストンロッド４の外周と外筒１５との間をシールしている。

ピストンロッド４は、図１に示すように、その下端側に小径部４ａが形成されるとともに、小径部４ａの先端側には螺子部４ｂが形成されている。ピストン２は、環状に形成されるとともに、その内周側にピストンロッド４の小径部４ａが挿入されている。また、このピストン２には、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通する減衰通路３ａ，３ｂが設けられ、減衰通路３ａの図１中上端は減衰力発生要素である圧側リーフバルブＶ１にて閉塞され、他方の減衰通路３ｂの図１中下端も減衰力発生要素である伸側リーフバルブＶ２によって閉塞されている。

この圧側リーフバルブＶ１および伸側リーフバルブＶ２は、共に環状に形成され、内周側にはピストンロッド４の小径部４ａが挿入され、伸側リーフバルブＶ２の下方から螺子部４ｂに螺着されるピストンナット１８によって、ピストン２、圧側リーフバルブＶ１および伸側リーフバルブＶ２がピストンロッド４の小径部４ａに固定される。

そして、圧側リーフバルブＶ１は、緩衝装置Ｄの収縮時に圧側室Ｒ２と伸側室Ｒ１の差圧によって撓んで開弁し減衰通路３ａを開放して圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ移動する液体の流れに抵抗を与えるとともに、緩衝装置Ｄの伸長時には減衰通路３ａを閉塞するようになっており、他方の伸側リーフバルブＶ２は、圧側リーフバルブＶ１とは反対に緩衝装置Ｄの伸長時に減衰通路３ｂを開放し、収縮時には減衰通路３ｂを閉塞する。すなわち、圧側リーフバルブＶ１は、緩衝装置Ｄの収縮時における圧側減衰力を発生する減衰力発生要素であり、他方の伸側リーフバルブＶ２は、緩衝装置Ｄの伸長時における伸側減衰力を発生する減衰力発生要素である。また、圧側リーフバルブＶ１および伸側リーフバルブＶ２で減衰通路３ａ，３ｂを閉じた状態にあっても、図示はしない周知のオリフィスによって伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とが連通されるようになっており、オリフィスは、たとえば、圧側リーフバルブＶ１および伸側リーフバルブＶ２の外周に切欠を設けたり、圧側リーフバルブＶ１および伸側リーフバルブＶ２が着座する弁座に凹部を設けるなどして形成される。

このように、通路を一方通行とする場合には、緩衝装置Ｄのように、減衰通路３ａ，３ｂを設けてそれぞれを緩衝装置Ｄの伸長時あるいは収縮時のみ液体が通過するように構成してもよく、また、通路が双方向流れを許容する場合には一つのみを設けるようにしてもよい。さらに、減衰力発生要素は、オリフィスとリーフバルブを並列した構成以外にも、たとえば、チョークとリーフバルブを並列させる構成やその他の構成を採用することもできるのは当然である。

バルブケース１３は、圧側室Ｒ２とリザーバＲとを連通するポート１３ａ，１３ｂを備えており、このポート１３ａの下端には、圧側室Ｒ２からリザーバＲへ向かう液体の流れに抵抗を与えるベースバルブ１２が設けられ、ポート１３ｂの上端には、リザーバＲから圧側室Ｒ２へ向かう液体の流れを許容するチェックバルブ２３が設けられている。そして、ベースバルブ１２は、緩衝装置Ｄが収縮して圧側室Ｒ２を圧縮する際に、シリンダ１で過剰となる液体をリザーバＲへ排出する際に、液体の流れに抵抗を与えて圧側リーフバルブＶ１と協働して圧側の減衰力を発揮する。また、緩衝装置Ｄが伸長する際には、チェックバルブ２３がポート１３ｂを開放してシリンダ１内で不足する液体がリザーバＲから供給されることになる。

つづいて、圧力室Ｒ３内には、シリンダ１の外周およびハウジングパイプ１４の内周の双方に摺接する環状のフリーピストン９が挿入されており、圧力室Ｒ３は、フリーピストン９によって、伸側流路５を介して伸側室Ｒ１に連通される図１中上方の伸側圧力室７と、圧側流路６を介して圧側室Ｒ２に連通される図１中下方の圧側圧力室８とに区画されている。

フリーピストン９の内周には環状溝９ａが設けられており、この環状溝９ａ内にはシリンダ１の外周に摺接するシールリング１９が装着されている。また、フリーピストン９の外周にも環状溝９ｂが設けられており、この環状溝９ｂ内にはハウジングパイプ１４の内周に摺接するシールリング２０が装着されている。なお、環状溝９ａ，９ｂは、フリーピストン９に軸方向にずらして設けられているので、環状溝９ａ，９ｂをフリーピストン９の径方向へ並べて配置されるよりも、フリーピストン９の径方向の肉厚を薄くすることができ、シリンダ１とハウジングパイプ１４の狭いスペースへの挿入も無理なく行うことができる。

この場合、圧側流路６は、孔径を通過する液体に抵抗を与えることができるような径に設定しており絞り通路として機能するようなっているが、伸側流路５についても絞り通路として機能させるようにしてもよいし、実現したい減衰特性によって伸側流路５と圧側流路６の一方または両方を絞り通路として機能させるようにすればよい。

また、このフリーピストン９に、フリーピストン９の圧力室Ｒ３に対する変位を抑制する附勢力を作用させるためのばね要素として、伸側圧力室７内であってフリーピストン９とヘッド部材１１との間に伸側コイルばね２１を介装するとともに、圧側圧力室８内であってフリーピストン９とバルブケース１３との間に圧側コイルばね２２を介装してあり、フリーピストン９は、これら伸側コイルばね２１および圧側コイルばね２２でなるばね要素１０によって上下側から挟持されて、圧力室Ｒ３内の所定の中立位置に位置決められた上で弾性支持されている。なお、中立位置は、圧力室Ｒ３の軸方向の中央を指すものではなく、フリーピストン９がばね要素によって位置決められる位置のことである。

以上のように構成された緩衝装置Ｄの動作について説明する。まず、緩衝装置Ｄへの入力周波数が低い場合について説明すると、同じ入力速度であるという条件下で考えると入力周波数が低い場合、フリーピストン９の振幅が大きくなると、フリーピストン９が変位するので伸側コイルばね２１と圧側コイルばね２２の合力によってフリーピストン９を中立位置へ戻そうとする附勢力が働き、この伸側コイルばね２１と圧側コイルばね２２の附勢力に見合って伸側圧力室７と圧側圧力室８のうち容積が拡大する室と容積が減少する室の圧力に差が生じ、上記拡大側の室の方が減少側の室より圧力が高くなる。

すると、伸側圧力室７と伸側室Ｒ１との差圧、および、圧側圧力室８と圧側室Ｒ２との差圧が小さくなって、伸側流路５および圧側流路６を通過する流量は減少する。この伸側流路５および圧側流路６を通過する流量の減少にともなって、減衰通路３ａ，３ｂの流量が増えることになり、緩衝装置Ｄの発生減衰力は大きくなる。

逆に、高周波入力時には、入力振幅が小さいため、伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ、或いは、圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ移動する１周期の流量は小さく、フリーピストン９の動く変位も小さくなる。すると、フリーピストン９が受ける伸側コイルばね２１と圧側コイルばね２２の附勢力も小さくなる。その分、伸側圧力室７の圧力と圧側圧力室８の圧力との差は小さくなり、伸側圧力室７と伸側室Ｒ１との差圧および圧側圧力室８と圧側室Ｒ２との差圧は大きく維持されるため、伸側流路５および圧側流路６を通過する流量が低周波時よりも大きくなり、その分、減衰通路３ａ，３ｂの流量が減少し、緩衝装置Ｄが発生する減衰力も減少することになる。

このように、緩衝装置Ｄは、低周波数域の振動に対しては大きな減衰力を発生し、高周波数域の振動に対しては減衰力を小さくすることができ、入力振動周波数に依存して車両に適した減衰力を発生することができる。

そして、本発明の緩衝装置Ｄにあっては、圧力室Ｒ３がシリンダ１の外周を覆う筒状とされるので、圧力室Ｒ３をピストンロッド４の先端に設ける必要が無いから緩衝装置Ｄのストローク長を犠牲にすることが無く、また、緩衝装置Ｄの全長も長くなることが無い。したがって、本発明の緩衝装置Ｄによれば、ストローク長との確保と車両への搭載性を両立することが可能となる。

また、圧力室Ｒ３を筒状とすることは、シリンダ１とシリンダ１の外周を覆うハウジングパイプ１４との間で圧力室Ｒ３を形成することで、実現することができる。さらに、ハウジングパイプ１４の外周を覆う外筒１５を設けて、外筒１５とハウジングパイプ１４との間の環状隙間をリザーバＲを形成するようにすることで、リザーバＲも筒状とされてシリンダ１の外周に設けられるので、リザーバＲが緩衝装置Ｄのストローク長に影響を与えず、かつ、緩衝装置Ｄの全長も長くなることを回避することができる。なお、シリンダ１の外周に外筒１５を設けてシリンダ１と外筒１５との間にリザーバＲを設け、外筒１５の外周にハウジングパイプ１４を設けて外筒１５とハウジングパイプ１４との間に圧力室Ｒ３を設けることも可能である。但し、上記したように、シリンダ１とハウジングパイプ１４との間に圧力室Ｒ３を設けることで伸側圧力室７と伸側室Ｒ１との連通、圧側圧力室８と圧側室Ｒ２との連通、さらには、圧側室Ｒ２とリザーバＲとの連通が容易となる点で有利である。というのは、シリンダ１の外周に外筒１５を設けてシリンダ１と外筒１５との間にリザーバＲを設け、外筒１５の外周にハウジングパイプ１４を設けて外筒１５とハウジングパイプ１４との間に圧力室Ｒ３を設ける場合、伸側圧力室７と伸側室Ｒ１との連通および圧側圧力室８と圧側室Ｒ２との連通には、ヘッド部材１１およびバルブケース１３への加工が必要であり、また、圧側室Ｒ２とリザーバＲとを連通するポート、ポートに設けるべきベースバルブ１２およびチェックバルブ２３の配置や構造が複雑となる。

さらに、伸側コイルばね２１と圧側コイルばね２２とが所定量圧縮されるとばね定数が大きくなるように設定される場合には、フリーピストン９が図１中上方側のストロークエンド近傍或いは下方側のストロークエンド近傍まで変位する場合、伸側コイルばね２１或いは圧側コイルばね２２のばね定数が大きくなって、フリーピストン９のストロークエンド側への移動を抑制する力を大きくすることがで、フリーピストン９のそれ以上のストロークエンド側への移動速度を減速させつつ変位を抑制することができる。ここで、フリーピストン９がストロークエンドまで達するまでは、高周波数の振動の入力に対してフリーピストン９が圧力室Ｒ３内で移動することができ比較的低い減衰力を発生することができるが、フリーピストン９の変位が完全に停止させられると、減衰力低減効果がなくなって最大の減衰係数で減衰力を発生することになるが、伸側コイルばね２１と圧側コイルばね２２とが所定量圧縮されるとばね定数が大きくなるように設定される場合、上述のように、フリーピストン９がストロークエンドにまで達するような変位を呈するとフリーピストン９の移動速度を減速させつつ変位を抑制するので、緩衝装置Ｄは徐々に発生減衰力を大きくするので、低い減衰力から急激に高い減衰力に変化することが無くなって、低減衰力から高減衰力への減衰力変化がなだらかとなる。したがって、この場合、緩衝装置Ｄにあっては、振幅が大きい振動が入力されても、発生減衰力がなだらかに変化することになって、搭乗者に減衰力の変化によるショックを知覚させずに済む。特に、振動周波数が高周波である場合において、低い減衰力を発生しているので、発生減衰力の急激な変化を効果的に緩和することができる。なお、伸側コイルばね２１と圧側コイルばね２２のばね定数を所定量圧縮される大きくなるようするには、たとえば、伸側コイルばね２１と圧側コイルばね２２の一部にピッチが狭い部分を設けておき、所定量圧縮されるとピッチが狭い部分における線条を密着させることで、ピッチが広い部分のみがばねとして有効となるにしておくことで実現することができるし、また、ばね定数が大きい部分と小さい部分とを設けておき、所定量圧縮されるとばね定数が小さい部分の線条が密着するようにしておくことで実現してもよい。伸側コイルばね２１と圧側コイルばね２２にピッチが狭い部分と広い
部分を設けることには、ピッチが狭いばねとピッチが広いばねを積層して一つのばねとして機能させることも含まれ、また、伸側コイルばね２１と圧側コイルばね２２にばね定数が大きい部分と小さい部分を設けることには、ばね定数が大きいばねとばね定数が小さいばねを積層して一つのばねとして機能させることも含まれる。また、ばね定数が大きくなる圧縮量である上記所定量は、任意に設定することができるが、ばね定数が大きくなると高周波振動入力時において減衰力低減効果が減じられることから、フリーピストン９がストロークエンド近傍に達するまでは、ばね定数が変化しないようにした方が減衰力低減効果が減じられずに済むので好ましい。

次に、図２に示した他の実施の形態における緩衝装置Ｄ１について説明する。この他の実施の形態における緩衝装置Ｄ１は、上記した一実施の形態の緩衝装置Ｄの構成に、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを減衰通路３ａ，３ｂを迂回して連通するバイパス路３０と、バイパス路３０の途中に、伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ向かう液体の流れを許容する伸側リリーフ弁３１と、当該伸側リリーフ弁３１に並列されて圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう液体の流れを許容する圧側リリーフ弁３２を加えた構成なっている。なお、この緩衝装置Ｄ１の説明に当たり、一実施の形態の緩衝装置Ｄと同じ構成については説明が重複するので詳しい説明を省略する。

バイパス路３０は、ピストンロッド４の圧側室Ｒ２に面する図２中下端から開口してピストン２よりも図２中上方の伸側室Ｒ１へ通じるロッド内通路４ｃで形成される。また、ピストンロッド４は、中間部にヘッド部材１１に衝合することでピストン２のそれ以上の上方側への移動を規制する弾性体でなる伸切ストッパ４０を備えており、伸側リリーフ弁３１および圧側リリーフ弁３２はピストン２と伸切ストッパ４０との間に設けられている。緩衝装置Ｄ１は、ピストンロッド４をヘッド部材１１で軸支するとともに、ピストンロッド４の先端に設けたピストン２がシリンダ１に摺接することで、横方向からの力（横力）を受けた際に、ヘッド部材１１とピストン２とでこの横力を受ける構造となっているため、ヘッド部材１１とピストン２との嵌合長さをある程度確保する必要性から、伸切ストッパ４０でピストン２とヘッド部材１１の最低限必要な嵌合長さを確保するように伸び切り位置を規制しており、伸切ストッパ４０とピストン２までの間の長さは緩衝装置Ｄ１のストローク長に寄与しない。そのため、ピストン２と伸切ストッパ４０との間に伸側リリーフ弁３１および圧側リリーフ弁３２を設けても、緩衝装置Ｄ１のストローク長に全く影響を与えないので、ストローク長を犠牲にせず、緩衝装置Ｄ１の全長を長くしてしまうことが無い。

伸側リリーフ弁３１は、ピストンロッド４のピストン２よりも上方側である伸側室Ｒ１側に装着されて伸側室Ｒ１をロッド内通路４ｃに連通する伸側ポート３３ａを有する伸側バルブディスク３３と、当該伸側バルブディスク３３に積層されて伸側ポート３３ａを開閉する伸側弁体３４とを備えて構成されている。

また、圧側リリーフ弁３２は、ピストンロッド４のピストン２よりも上方側である伸側室側であって伸側バルブディスク３３よりも下方に装着されて伸側室Ｒ１をロッド内通路４ｃに連通する圧側ポート３５ａを有する圧側バルブディスク３５と、圧側バルブディスク３５に積層されて圧側ポート３５ａを開閉する圧側弁体３６とを備えて構成されている。

詳しくは、ピストン２の図２中上方に積層された圧側リーフバルブＶ１の上方に、圧側弁体３６、圧側バルブディスク３５、伸側弁体３４および伸側バルブディスク３３の順に積層してピストンロッド４の外周に組み付けられており、伸側バルブディスク３３と圧側バルブディスク３５の外周には、隔壁筒３７が嵌合されており、伸側バルブディスク３３と圧側バルブディスク３５との間の空間Ａが伸側室Ｒ１から区画されている。そして、ピストンロッド４に設けたロッド内通路４ｃの出口端は、圧側バルブディスク３５の内周に設けられて圧側ポート３５ａに通じる凹部３５ｂに対向させてあり、この凹部３５ｂおよび圧側ポート３５ａを介して上記した空間Ａに連通されている。したがって、空間Ａは、ロッド内通路４ｃを介して圧側室Ｒ２に連通されるとともに、伸側ポート３３ａおよび圧側ポート３５ａを介して伸側室Ｒ１にも通じている。すなわち、この場合、バイパス路３０は、ロッド内通路４ｃ、空間Ａ、伸側ポート３３ａ、凹部３５ｂおよび圧側ポート３５ａによって構成されている。

そして、伸側弁体３４は、伸側バルブディスク３３の空間Ａ側に積層されて伸側ポート３３ａを開閉する環状のリーフバルブとされており、伸側室Ｒ１の圧力が圧側室Ｒ２の圧力を上回り開弁圧に達すると開弁し、伸側リリーフ弁３１がバイパス路３０を開放するので、伸側室Ｒ１内の液体は減衰通路３ｂだけでなく、バイパス路３０をも通過して圧側室Ｒ２へ移動するようになる。

圧側弁体３６は、圧側バルブディスク３５の伸側室Ｒ１側に積層されて圧側ポート３５ａを開閉する環状のリーフバルブとされており、圧側室Ｒ２の圧力が伸側室Ｒ１の圧力を上回り開弁圧に達すると開弁し、圧側リリーフ弁３２がバイパス路３０を開放するので、圧側室Ｒ２内の液体は減衰通路３ａだけでなく、バイパス路３０をも通過して伸側室Ｒ１へ移動するようになる。

なお、伸側リリーフ弁３１および圧側リリーフ弁３２がピストン２と伸切ストッパ４０との間に設けられていれば、緩衝装置Ｄのストローク長を犠牲にせず、緩衝装置Ｄの全長を長くしてしまうことが無いので、伸側リリーフ弁３１および圧側リリーフ弁３２の構造は、上記した具体的な構造に限定されるものではない。

他の実施の形態における緩衝装置Ｄ１の作動について説明する。まず、伸側リリーフ弁３１および圧側リリーフ弁３２がバイパス路３０を開放しない場合、緩衝装置Ｄ１の作動は、上記した緩衝装置Ｄと同じ作動となり、緩衝装置Ｄ１は、低周波数域の振動に対しては大きな減衰力を発生し、高周波数域の振動に対しては減衰力を小さくすることができ、入力振動周波数に依存して車両に適した減衰力を発生することができる。

これに対して、緩衝装置Ｄ１に急激な大振幅の振動が入力される場面においては、入力振動周波数の如何によらずシリンダ１に対するピストン２の移動速度が高速域に達すると、伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ或いは圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ移動する流量が大きくなり、絞り通路として機能する圧側流路６の通過液体の流れに与える抵抗が伸側リーフバルブＶ１および圧側リーフバルブＶ２が液体の流れに与える抵抗よりも非常に大きくなり、液体は減衰通路３ａ，３ｂを優先的に流れて伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ或いは圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ移動しようとする。しかしながら、本実施の形態の緩衝装置Ｄ１の場合、ピストン速度が高速で図２中上方に移動して伸長作動を呈すると、高圧となった伸側室Ｒ１内の圧力が伸側リリーフ弁３１に作用し、伸側リリーフ弁３１が開弁動作してバイパス路３０を通じて伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とが連通するようになっており、また、ピストン速度が高速で図２中下方に移動して収縮作動を呈すると、高圧となった圧側室Ｒ２内の圧力が圧側リリーフ弁３２に作用し、圧側リリーフ弁３２が開弁動作してバイパス路３０を通じて圧側室Ｒ２と伸側室Ｒ１とが連通するようになっている。

したがって、緩衝装置Ｄ１が高速で伸縮作動を呈する場合には、液体は、減衰通路３ａ，３ｂのみならず、バイパス路３０を介して、伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ或いは圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ移動するようになり、緩衝装置Ｄ１の発生する減衰力を低減して、伸側リーフバルブＶ１および圧側リーフバルブＶ２の仕様で設定された値にまで高まることがない。

このように、本実施の形態の緩衝装置Ｄ１にあっては、ピストン速度が非常に高速となって圧力室Ｒ３を介しての液体の見掛け上の移動が難しくなっても、図３および図４の破線で示す従来の緩衝装置の周波数減衰力特性および速度減衰力特性（緩衝装置のピストン速度に対する減衰力の特性）に対して、図３および図４の実線に示すように、ピストン速度に対する減衰力の勾配を小さくさせて、減衰力を確実に低下させることができるので、従来の緩衝装置のように減衰力が高止まりしてしまって、車軸から車体への振動の伝達を絶縁する効果が消失してしまうといった不具合を解消でき、車両における乗り心地を向上することができる。

また、緩衝装置Ｄ１の伸長時には、伸側リリーフ弁３１のみが開放動作し、緩衝装置Ｄ１の収縮時には、圧側リリーフ弁３２のみが開放動作するので、緩衝装置Ｄ１の伸長時における速度減衰力特性を伸側弁体３４と伸側ポート３３ａの設定によって調節でき、緩衝装置Ｄ１の収縮時における速度減衰力特性を圧側弁体３６と圧側ポート３５ａの設定で調節することができる。つまり、緩衝装置Ｄ１の伸長時と収縮時のそれぞれの速度減衰力特性を別個独立に設定することができ、チューニングの自由度が格段に向上する。

つまり、図４に示すように、緩衝装置Ｄ１の伸長側の速度減衰力特性の伸長側の折れ点ａの位置、折れ点ａ以後の傾きと、緩衝装置Ｄ１の収縮側の速度減衰力特性の収縮側の折れ点ｂの位置、折れ点ｂ以後の傾きとを別個独立に設定することができ、折れ点ａの位置については伸側弁体３４の開弁圧で、折れ点ａ以後の傾きは伸側ポート３３ａの開口面積や通路抵抗によって、折れ点ｂの位置については圧側弁体３６の開弁圧で、折れ点ｂ以後の傾きは圧側ポート３５ａの開口面積や通路抵抗によって、それぞれ設計者の意図によって自由に設定することができる。

このように、緩衝装置Ｄ１の収縮行程における速度減衰力特性の勾配を小さくできるので、車輪が路面突起に乗り上げた際のインパクトショックの低減効果が高くなり、伸長行程における速度減衰力特性の勾配を小さくできるので沈み込んだ車体の揺返し時に生じる衝撃を緩和することが可能であって、伸縮の両側で速度減衰力特性を自由に設定することができるから、この緩衝装置Ｄ１にあっては、旋回時にはしっかりと車体を支えつつもインパクトショックを低減でき、しなやかでありつつもしっかりとした足回りを車両に提供することができる。

なお、図４に示した伸側および圧側の速度減衰力特性は、伸側リーフバルブＶ１および圧側リーフバルブＶ２にオリフィスを並列した構成とした場合のものである。図４で示すように、低周波数域の振動入力でピストン速度が極低速域にある際における減衰力特性は、液体がオリフィスを優先的に通過することによって立上る特性となり、ピストン速度が低速域において途中で減衰力特性に変曲点が表れるのは、伸側リーフバルブＶ１および圧側リーフバルブＶ２が開弁してリーフバルブによる特性が支配的になるからである。

なお、伸側リーフバルブＶ１および圧側リーフバルブＶ２における抵抗を小さくすることで、ピストン速度が高速となった際の減衰力を小さくすることも考えられるが、そうすると、ピストン速度が低速である場合であって低周波数域の振動に対して発生する減衰力も小さくなってしまい、減衰力不足を生じて車両旋回時に搭乗者に不安を感じさせる不具合があるが、本実施の形態の緩衝装置Ｄ１にあっては、伸側リーフバルブＶ１および圧側リーフバルブＶ２における抵抗を小さくすることなくピストン速度が高速時における減衰力を低くすることができるので、このような不具合を招くことも無い。

なお、本実施の形態においては、伸側リリーフ弁３１および圧側リリーフ弁３２の動作を説明するために、便宜上、ピストン速度に低速および高速でなる区分を設けており、これらの区分の境の境界速度は伸側リリーフ弁３１および圧側リリーフ弁３２がそれぞれ開弁する速度であり、伸長側と収縮側で低速と高速の境界速度を同じとせずともよい。したがって、伸側リリーフ弁３１および圧側リリーフ弁３２の開弁圧は任意に設定することが可能である。

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。

本発明の緩衝装置は、車両の制振用途に利用することができる。

１ シリンダ
２ ピストン
３ａ，３ｂ 減衰通路
４ ピストンロッド
４ｃ ロッド内通路
５ 伸側流路
７ 伸側圧力室
６ 圧側流路
８ 圧側圧力室
９ フリーピストン
１０ ばね要素
１４ ハウジングパイプ
１５ 外筒
２１ 伸側コイルばね
２２ 圧側コイルばね
３０ バイパス路
３１ 伸側リリーフ弁
３２ 圧側リリーフ弁
３３ 伸側バルブディスク
３３ａ 伸側ポート
３４ 伸側弁体
３５ 圧側バルブディスク
３５ａ 圧側ポート
３６ 圧側弁体
４０ 伸切ストッパ
Ｄ，Ｄ１ 緩衝装置
Ｒ リザーバ
Ｒ１ 伸側室
Ｒ２ 圧側室
Ｒ３ 圧力室

Claims (8)

1. シリンダと、当該シリンダ内に摺動自在に挿入され当該シリンダ内を伸側室と圧側室に区画するピストンと、上記伸側室と圧側室とを連通する減衰通路と、圧力室と、上記圧力室内に移動自在に挿入されて当該圧力室を伸側流路を介して伸側室に連通される伸側圧力室と圧側流路を介して圧側室に連通される圧側圧力室とに区画するフリーピストンと、当該フリーピストンの上記圧力室に対する変位を抑制する附勢力を発生するばね要素とを備えた緩衝装置において、上記圧力室は、上記シリンダの外周を覆う筒状に設けられることを特徴とする緩衝装置。
2. 上記圧力室は、上記シリンダと上記シリンダの外周を覆うハウジングパイプとの間に形成されることを特徴とする請求項１に記載の緩衝装置。
3. 上記ハウジングパイプの外周を覆う外筒を設け、当該外筒と上記ハウジングパイプとの間に上記圧側室に連通されるリザーバを設けたことを特徴とする請求項２に記載の緩衝装置。
4. 上記ばね要素は、上記伸側圧力室内に収容されて上記フリーピストンを上記圧側圧力室側へ向けて附勢する伸側コイルばねと、上記圧側圧力室内に収容されて上記フリーピストンを上記伸側圧力室側へ向けて附勢する圧側コイルばねとを備え、上記伸側コイルばねと上記圧側コイルばねで上記フリーピストンを挟持して中立位置に弾性支持する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緩衝装置。
5. 上記伸側コイルばねおよび上記圧側コイルばねは、所定量圧縮されるとばね定数が大きくなるように設定されることを特徴とする請求項４に記載の緩衝装置。
6. 上記伸側室と上記圧側室とを上記減衰通路を迂回して連通するバイパス路と、当該バイパス路の途中に、上記伸側室から上記圧側室へ向かう液体の流れを許容する伸側リリーフ弁と、当該伸側リリーフ弁に並列されて上記圧側室から上記伸側室へ向かう液体の流れを許容する圧側リリーフ弁とを備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の緩衝装置。
7. 一端が上記ピストンに連結されるとともに上記シリンダ内に移動自在に挿入されるピストンロッドを備え、
   上記ピストンロッドに圧側室に面する先端から開口して上記ピストンよりも伸側室側へ通じるロッド内通路を設けて上記バイパス路を形成し、
   上記伸側リリーフ弁および上記圧側リリーフ弁は、上記ピストンと上記ピストンロッドの途中に設けた伸切ストッパとの間に設けられることを特徴とする請求項５に記載の緩衝装置。
8. 上記伸側リリーフ弁は、上記ピストンロッドの上記ピストンよりも伸側室側に装着されて上記伸側室を上記ロッド内通路に連通する伸側ポートを有する伸側バルブディスクと、当該伸側バルブディスクに積層されて伸側ポートを開閉する伸側弁体とを備え、
   上記圧側リリーフ弁は、上記ピストンロッドの上記ピストンよりも伸側室側に装着されて上記伸側室を上記ロッド内通路に連通する圧側ポートを有する圧側バルブディスクと、当該圧側バルブディスクに積層されて圧側ポートを開閉する圧側弁体とを備えたことを特徴とする請求項７に記載の緩衝装置。

Images