JP2005003036A - 空圧緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】特に車両のサスペンションとして使用可能であって、作動媒体である気体の発生するバネ力の上昇を抑制することを可能とする空圧緩衝器を提供する。
【解決手段】補償室Ｒと第１室Ｒ１とを第１通路３０，３１および第２通路３２を介して連通するとともに、第１通路３０，３１の途中に補償室Ｒから第１室Ｒ１へ向う気体の流れのみを許容する第１逆止弁Ｎ１を設けるとともに、第２通路３２の途中に第１室から補償室へ向う気体の流れのみを許容する第１リリーフ弁Ｖ１を設け、補償室Ｒと第２室Ｒ２とを第３通路３３および第４通路３４を介して連通するとともに、第３通路３３の途中に補償室Ｒから第２室Ｒ２へ向う気体の流れのみを許容する第２逆止弁Ｎ２を設けるとともに、第４通路３４の途中に第２室Ｒ２から補償室Ｒへ向う気体の流れのみを許容する第２リリーフ弁Ｖ２を設けた。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空圧緩衝器に関し、特に車両のサスペンションとして使用可能な空圧緩衝器の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用の空圧緩衝器としては、たとえば、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、シリンダ内にピストンを介して移動自在に挿入されるピストンロッドと、ピストンに設けた減衰力発生要素を備えたものが提案されている。
【０００３】
そして、この提案では、空圧緩衝器に入力される振動の周波数が高さに応じて大きな減衰力を発生する減衰力特性を、振動周波数が高い場合に流路を開放するリリーフ弁を設けて、減衰力が増大することを防止する機構が示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１０４７７８号公報（第３頁右欄第４１行目から第４頁左欄第２２行目まで、図２および図３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
さて、上述のような従来の空圧緩衝器は、作動媒体を気体としているので、軽量でありエアレーションも招来しないので非常に有用であるが、そのまま車両のサスペンション等として利用するには、以下の問題がある。
【０００６】
すなわち、空圧緩衝器は、作動媒体に気体を用いているが、気体は油と比較して圧縮性高く、また、流路を流れる流速に限界があるので流速が高くなる高周波数域では気体はバネとして作用するようになり、空圧緩衝器が発生する減衰力も頭打ちとなる。
【０００７】
そして、気体が発生するバネとしての反力も、作用面積の変化を招いて指数的に上昇し、空圧緩衝器全体としてのバネ定数が懸架バネ定数をしのぐ場合もある。
【０００８】
このことは、緩衝器として蓄え得るエネルギーが増大することとなるので、利点として考えることもできるが、振動周波数が高い場合には、特に車両用のサスペンション全体として、懸架バネ定数およびバネ反力が上昇することとなり、サスペンション振幅の減少、すなわち、サスペンションとしての変位が少なくなるので、車両の乗り心地を悪化させる原因になりかねない。
【０００９】
そして、従来の空圧緩衝器では、この車両の乗り心地の悪化に対して配慮されていない。
【００１０】
そこで、本発明は上記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、特に車両のサスペンションとして使用可能であって、作動媒体である気体の発生するバネ力の上昇を抑制することを可能とする空圧緩衝器を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の課題解決手段の空圧緩衝器は、隔壁部材で区画された第１室と第２室と、第１室と第２室とを連通する流路と、流路の途中に設けた減衰力発生要素と、補償室とを備え、車両の車体と車軸との間に介装される空圧緩衝器において、補償室と第１室とを第１通路および第２通路を介して連通するとともに、第１通路の途中に補償室から第１室へ向う気体の流れのみを許容する第１逆止弁を設けるとともに、第２通路の途中に第１室から補償室へ向う気体の流れのみを許容する第１リリーフ弁を設け、補償室と第２室とを第３通路および第４通路を介して連通するとともに、第３通路の途中に補償室から第２室へ向う気体の流れのみを許容する第２逆止弁を設けるとともに、第４通路の途中に第２室から補償室へ向う気体の流れのみを許容する第２リリーフ弁を設けたこと特徴とする。
【００１２】
第１の課題解決手段によれば、空圧緩衝器が所定の周波数以上の周波数領域で伸縮しても第１室内および第２室内の圧力上昇が抑制されるので、気体の圧縮性に起因するバネ反力の上昇を効果的に抑制する事ができる。
【００１３】
したがって、この空圧緩衝器では、伸長時および収縮時のどちらでも気体の圧縮性に起因するバネ反力の上昇を抑制でき、このことは同時に懸架バネ定数の上昇を抑制することを意味するので、車両における乗り心地を飛躍的に向上することができるのである。
【００１４】
また、上述の第２および第４の通路を開放して、過剰なバネ反力を抑制することと同時に、この空圧緩衝器が、たとえば、伸長する場合にあっては、補償室から拡大する第２室に気体が供給されるので、第２室内の圧力低下を抑制することとなり、この空圧緩衝器がその状態から収縮すると、第２室内の圧力上昇が早期に達成されるから、より大きな減衰力が早期に得られることとなり、逆に、空圧緩衝器が収縮してから伸長する場合においても、同様の結果を得ることができる。この現象を換言すれば、減衰力の応答性を高めることができるということであり、サスペンションとしての機能を向上させることができる。そして、補償室を設けずに第１室と第２室とを連通しただけの従来の空圧緩衝器に比較して、本発明の空圧緩衝器のほうが、補償室の気体容積が多いので、この拡大する部屋（第１室もしくは第２室）の圧力低下抑制効果が高くなる。したがって、従来の空圧緩衝器に比較して減衰力の応答性を高める効果も優れている。
【００１５】
そして、この空圧緩衝器にあっては、補償室から拡大する部屋（第１室もしくは第２室）に気体が供給されるので、伸縮を繰り返すと、徐々に第１室および第２室内の圧力は第１および第２リリーフ弁の開弁圧の設定に依存するが高まっていく。したがって、この空圧緩衝器では、伸縮により第１室および第２室内が蓄圧されて減衰力を発生するために必要な圧力を確保することができる、すなわち、伸縮により自動的に必要圧力を確保可能であり、製造段階で当初から気体の封入圧力を高いものとする必要はないので、製造段階における封入作業が容易となるばかりでなく、封入作業者が安全に作業を行えることとなる。さらに、大容量のコンプレッサーを備えていない封入装置でも封入作業を行えるようになるので、装置自体安価なものを使用できるとともに、封入気体に高価な気体を使用する場合には気体費用を低減することが可能となる。
【００１６】
また、補償室内の気体は、拡大する低圧となる第１室もしくは第２室内に流入するから、補償室内の気体圧は温度上昇を除き封入圧力を超えることはない。したがって、外筒の強度は気体の封入圧力を目安に設計すればよく、圧力が変動する従来の空圧緩衝器に比較して強度確保が確実となる。
【００１７】
また、本発明の空圧緩衝器にあっては、その振動周波数が所定の周波数以下の場合では第２および第４の通路が遮断状態となるので、振動周波数が低い場合であっても、充分な減衰力を発生できる。すなわち、本発明の空圧緩衝器を車両に適用した際には、車両のサスペンションの動作し始めの振動抑制も可能であるから、車両における姿勢変化を抑制しえることとなる。
【００１８】
本発明の第２の課題解決手段は、第１の課題解決手段において、第１室と第２室がシリンダとシリンダ内に摺動自在に挿入したピストンにより隔成されるとともに、補償室がシリンダとシリンダを覆う外筒との隙間で形成され、当該ピストンに接続され当該ピストンを介してシリンダ内に移動自在に挿入されるピストンロッドを設け、ピストンもしくはピストンロッドに第１室と第２室とを連通する流路と減衰力発生要素とを設け、シリンダ端部をそれぞれ第１封止部材と第２封止部材で封止するとともに、第１封止部材に、第１通路と、第２通路と、第１逆止弁と、第１リリーフ弁とを設け、第２封止部材に、第３通路と第４通路と、第２逆止弁と、第２リリーフ弁とを設けたことを特徴とする。
【００１９】
第２の課題解決手段によれば、外筒とシリンダの間に補償室を形成したので、空圧緩衝器がコンパクトとなるので有利である。
【００２０】
第３の課題解決手段は、第２の課題解決手段において、第１封止部材および第２封止部材の一方又は両方は有底筒状に形成され、その外周を外筒内周に嵌合し、その底部でシリンダ端部を封止するとともに、その内方に挿入されるシール部材で第１封止部材の内方に補償室に接続される空間を隔成したことを特徴とする。
【００２１】
第３の課題解決手段によれば、補償室のシールについて、第１封止部材および第２封止部材の一方又は両方の内方に隔成した空間によりシール部材に作用する作用圧力は気体の封入圧力以下に限定されるので、シール部材の耐久性、信頼性が確保されることとなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の空圧緩衝器を図１に基づいて説明する。図１は、一実施の形態における空圧緩衝器を原理的に示す概略断面図である。
【００２３】
以下、詳細に説明すると、本実施の形態における空圧緩衝器は、図１に示すように、円筒状のシリンダ３と、第１室Ｒ１および第２室Ｒ２とに区画する隔壁部材たるピストン１と、シリンダ３内にピストン１を介して移動自在に挿入されたピストンロッド２と、シリンダ３を覆う外筒１０と、シリンダ３と外筒１０との間に形成した補償室Ｒと、上記第１室Ｒ１と第２室Ｒ２とを連通する流路Ｌ１，Ｌ２と、第１室Ｒ１と補償室Ｒとを連通する第１通路３０，３１および第２通路３２と、第１通路３０，３１の途中に設けた補償室Ｒから第１室Ｒ１へ向う気体の流れのみを許容する第１逆止弁Ｎ１と、第２通路３２の途中に第１室Ｒ１から補償室Ｒへ向う気体の流れのみを許容する第１リリーフ弁Ｖ１と、補償室Ｒと第２室Ｒ２とを連通する第３通路３３および第４通路３４と、第３通路３３の途中に設けた補償室Ｒから第２室Ｒ２へ向う気体の流れのみを許容する第２逆止弁Ｎ２と、第４通路３４の途中に設けた第２室Ｒ２から補償室Ｒへ向う気体の流れのみを許容する第２リリーフ弁Ｖ２とで構成され、第１室Ｒ１および第２室Ｒ２および補償室Ｒには気体が封入されている。なお、空圧緩衝器に封入される気体圧についてであるが、具体的には、この空圧緩衝器が適用される車種に応じて、その車両に最適となる減衰力を発揮するように設定すればよいが、後述するように、この空圧緩衝器にあっては、伸縮時に第１室Ｒ１および第２室Ｒ２内は蓄圧されるので、あらかじめ、低め気体圧で封入されるとしてもよい。また、本実施の形態においては、補償室Ｒを外筒１０とシリンダ２との間に隙間で形成しているが、別途補償室として容器をシリンダ３の外方に設けてもよいが、外筒１０とシリンダ３の間に補償室を形成するほうが、空圧緩衝器がコンパクトとなるので有利である。
【００２４】
以下、各部材について詳細に説明すると、シリンダ３内には、摺動自在にピストン１が挿入され、ピストン１の図１中上端には、ピストンロッド２の先端が接続されている。そして、ピストン１には各流路Ｌ１，Ｌ２が設けられ、流路Ｌ１，Ｌ２にはそれぞれ減衰力発生要素１１，１２が設けられている。詳しくは、流路Ｌ１は、減衰力発生要素１１が第２室Ｒ２から第１室Ｒ１への気体の流れのみを許容するように設定されているので、空圧緩衝器の圧縮行程時にのみ気体が通過するようになっており、他方、流路Ｌ２は、減衰力発生要素１２が第１室Ｒ１から第２室Ｒ２への気体の流れのみを許容するように設定されているので、空圧緩衝器の伸長行程時にのみ気体が通過するようになっている。そして、減衰力発生要素としては、たとえば、リーフバルブが用いられ、具体的には、図示はしないが、ピストン１に流路Ｌ１，Ｌ２たるポートをそれぞれ設けて、流路Ｌ１たるポートの第１室Ｒ１側の開口部にリーフバルブを当接するとともに、流路Ｌ２たるポートの第２室Ｒ２側の開口部にリーフバルブを当接させるとすればよい。なお、減衰力発生要素としては、上述のように、リーフバルブが使用されるが、他に公知の減衰力発生要素を適用してもよい。そして、シリンダ３の図１中上端は、ピストンロッド２を摺動自在に支持する第１封止部材たるロッドガイド２０が嵌合されるとともに、その下端は第２封止部材たるボトム部材２１が嵌合されている。そして、シリンダ３内はピストン１で第１室Ｒ１と第２室Ｒ２とに区画され、また、シリンダ３は円筒状の外筒１０に覆われており、この外筒１０とシリンダ３との間の隙間で補償室Ｒが形成されている。さらに、外筒１０の図１中上端部内周には、上述のロッドガイド２０およびストップリング７が挿入されており、当該外筒１０の図１中上端の管端をカシメることにより、ロッドガイド６およびストップリング７が外筒１０内から開放へ脱落することが防止されている。図１中下端部内周には、外筒１０内を封止するキャップＣが圧入や溶接等により固定されている。そして、このキャップＣは有底筒状に形成されており、その内周側に上述のボトム部材２１が嵌合している。また、ロッドガイド２０は有底筒状となっており、その外周が外筒１０の内周に嵌合し、当該ロッドガイド２０の外周と外筒１０の内周はＯリング５０でシールされるとともに、
その内周にはシールＳを溶着したシール部材６が嵌合しており、このシール部材６はストップリング７に当接しており、このシール部材６もストップリング７によって外筒１０の外方に脱落することが防止されている。したがって、ロッドガイド２０およびシリンダ３およびボトム部材２１は外筒１０の図１中上端のカシメられた部分とキャップＣとにより挟持されているので、外筒１０に対して、これら部材が固定されている。さらに、外筒１０内は上述のキャップＣおよびシール部材６およびロッドガイド２０により密封状態とされている。なお、外筒１０を円筒としているが、キャップＣを廃して有底筒状に形成してもよい。
【００２５】
そして、第１封止部材たるロッドガイド２０は、有底筒状に形成され、その図１中下端側に小径部２０ａが設けられ、この小径部２０ａがシリンダ３の内周に嵌合している。また、ロッドガイド２０は内周側に上述のようにシール部材６が空間Ａが形成されるように嵌合し、軸心部にはピストンロッド２が摺動自在に貫通しているが、ピストンロッド２の摺動性を確保するために、軸受（図示せず）が設けられている。さらに、このロッドガイド２０には、小径部２０ａの図１中下面と補償室Ｒとを連通する第１通路３０，３１が設けられるとともに、小径部２０ａの図１中下面と空間Ａとを連通する第２通路３２が設けられている。上記第１通路３０，３１のうち第１通路３０は、小径部２０ａの図１中下面と空間Ａとを連通し、第１通路３１は、第１通路３０の途中と補償室Ｒとを連通しているので、ロッドガイド２０の内周、すなわち、空間Ａは、補償室Ｒと連通している。したがって、第２通路３１も補償室Ｒと連通していることとなる。また、ロッドガイド２０の小径部２０ａの図１中下面は、第１室Ｒに面しているので、結果的に、第１室Ｒ１と補償室Ｒとは、この第１通路３０，３１と第２通路３２とで連通されていることとなる。なお、空間Ａを設けず、第１通路および第２通路を直接的に補償室Ｒに連通させても良いことは無論である。
【００２６】
さらに、第１通路３０の途中であって、第１通路３１が接続されている位置より第１室Ｒ１側には、補償室Ｒから第１室Ｒ１へ向う気体の流れのみを許容する第１逆止弁Ｎ１が設けられ、第２通路３２の途中に第１室Ｒ１から補償室Ｒへ向う気体の流れのみを許容する第１リリーフ弁Ｖ１が設けられている。
【００２７】
他方、第２封止部材たるボトム部材２１は、小径部２１ｂと拡径部２１ｃとを有する段付円柱状に形成され、この小径部２１ｂがシリンダ３の内周に嵌合している。また、拡径部２１ｃの外周に切欠２１ａが設けられ、さらに、ボトム部材２１の図１中下面とキャップＣとの間には、空間Ｂが設けられている。
【００２８】
なお、第１リリーフ弁Ｖ１は、附勢バネ３９で附勢され、第１室Ｒ１から補償室Ｒへと向う気体の流れのみを許容し、かつ、第２通路３２を常時遮断する常閉型に設定されるとともに、第１室Ｒ１内の圧力が、空圧緩衝器が所定の周波数で伸長したときに発生する開弁圧となると第２通路３２を開放するようになっている。したがって、気体は、この空圧緩衝器が伸長する場合であって、第１室Ｒ１内の圧力が開弁圧に達するときに第２通路３２を通過することができるが、それ以外の状態では第２通路３２を通過することができないようになっている。
【００２９】
そして、図示したところでは、空圧緩衝器の伸長時に気体が通過しうる第２通路を１つ設けているが、複数設けるとしてもよい。
【００３０】
また、さらに、このボトム部材２１には、小径部２１ｂの図１中上面と空間Ｂとを連通する第３通路３３が設けられるとともに、小径部２１ｂの図１中上面と空間Ｂとを連通する第４通路３４が設けられている。そして、空間Ｂは、上述の切欠２１ａを介して補償室Ｒに連通しており、他方、小径部２１ｂの図１中上面は第２室Ｒ２に面しているので、結果的に、第２室Ｒ２と補償室Ｒとは、この第３通路３３と第４通路３４とで連通されていることとなる。なお、空間Ｂを設けず、第３通路および第４通路を直接的に補償室Ｒに連通させても良いことは無論である。ちなみに、本実施の形態においては、第２封止部材を上記形状としているが、第２封止部材を、ピストンロッド２が貫通する孔（付示せず）を廃した第１封止部材と同様の構成としてもよいし、いわゆる両ロッド型の緩衝器に設定される場合にあっては、第２封止部材を第１封止部材と同様の構成としてもよい。特に、両ロッド型の緩衝器に設定される場合には、シール部材を適宜設ければ良い。
【００３１】
さらに、第３通路３３の途中には、補償室Ｒから第２室Ｒ２へ向う気体の流れのみを許容する第２逆止弁Ｎ２が設けられ、第４通路３４の途中に第２室Ｒ２から補償室Ｒへ向う気体の流れのみを許容する第２リリーフ弁Ｖ２が設けられている。
【００３２】
そして、第２リリーフ弁Ｖ２は、附勢バネ４０で附勢され、第２室Ｒ２から補償室Ｒへと向う気体の流れのみを許容し、かつ、第４通路３４を常時遮断する常閉型に設定されるとともに、第２室Ｒ２内の圧力が、空圧緩衝器が所定の周波数で収縮したときに発生する開弁圧となると第４通路３４を開放するようになっている。したがって、この空圧緩衝器が収縮する場合であって、第２室Ｒ２内の圧力が開弁圧に達するときに第４通路３４を通過することができるが、それ以外の状態では第４通路３４を通過することはできないようになっている。
【００３３】
なお、上述のように第１リリーフ弁Ｖ１および第２リリーフ弁Ｖ２は、空圧緩衝器の伸縮の振動周波数が所定の周波数以上となったときに、それぞれ第２通路３２，第４通路３４を開放するようになっているが、詳しくは、所定の周波数となったときの第１室Ｒ１内および第２室Ｒ２内生じる圧力で各リリーフ弁Ｖ１，Ｖ２が開弁する。そして、この開弁圧は附勢バネ３９，４０のバネ定数により決定され、当該開弁圧を生じさせる所定の周波数の値は、気体の圧縮性に起因して高周波数域で発生するバネ反力を考慮して、この空圧緩衝器が搭載されるであろう車両における乗り心地を悪化させることがないように、その車両の車重等から適切な値が選択される。
【００３４】
ちなみに、この第１および第２リリーフ弁Ｖ１，Ｖ２としては、たとえば、リーフバルブやポペット等の公知のリリーフ弁が使用されうる。
【００３５】
さて、上述のように構成された空圧緩衝器の作用について図１に基づいて説明する。ピストンロッド２がシリンダ３内から退出する、すなわち、空圧緩衝器が伸長する場合には、第１室Ｒ１が収縮するので第１室Ｒ１内の空圧が高まり、第１室Ｒ１内の気体はピストン１に設けた流路Ｌ２および第１通路３０，３１および第２通路３２を通過して第２室Ｒ２もしくは補償室Ｒに流入しようとする。そして、流路Ｌ２に設けた減衰力発生要素１２で減衰力が発生されるが、このとき、ピストン１のシリンダ３に対する移動速度が遅く、空圧緩衝器の振動周波数が所定の周波数より低い場合には、第２通路３２の途中に設けられた第１リリーフ弁Ｖ１は、第１室Ｒ１内の圧力が開弁圧に達しないので、第２通路３２を遮断したままとなり、他方、第１通路３０，３１も第１逆止弁Ｎ１にて遮断されているので、気体は、第１通路３０，３２および第２通路３２を通過することはできない。反対に、拡大する第２室Ｒ２内では、圧力が減少するので、気体が流路Ｌ２を介して第１室Ｒ１から流入するとともに、気体が補償室Ｒから第３通路３３を介して第２室Ｒ２内に流入するので、拡大する第２室Ｒ２内の圧力低下を抑制する事ができる。したがって、空圧緩衝器の伸長時の振動周波数が所定の値以下の場合には、減衰力発生要素１２にて減衰力が発生されることとなる。
【００３６】
さらに、ピストン１のシリンダ３に対する移動速度が速くなり、空圧緩衝器の伸長時の振動周波数が所定の値以上に高くなると、今度は、第１室Ｒ１内の圧力が第１リリーフ弁Ｖ１の開弁圧に達し、第１リリーフ弁Ｖ１は、空圧によって押圧され附勢バネ３９のバネ力に抗して、第２通路３２を開放することとなる。したがって、第１室Ｒ１内の気体は流路Ｌ２だけでなく第２通路３２をも通過することとなるので、空圧緩衝器の伸長時の振動周波数が所定の値以上の場合には、減衰力発生要素１２のみならず第１リリーフ弁Ｖ１の圧力損失によっても減衰力が発生されるが、このとき、第２通路３２も開放されるので、空圧緩衝器の伸長時の振動周波数が所定の値以下のときのゲインの高い減衰力に比較して、振動周波数が所定の値以上となったときの方が、気体の流路面積は第２通路３２が開放される分大きくなるので、その発生減衰力は、低ゲインとなる。ここで、ゲインとは、発生減衰力を振動数で除したものを指し、振動数に対する減衰力の変化割合を示す。このとき、第２室Ｒ２側では、第２室Ｒ２が拡大し圧力が減少するので、気体が流路Ｌ２を介して第１室Ｒ１から流入するとともに、第２通路３２の開放で補償室Ｒへの気体流入分を含めて気体が補償室Ｒから第３通路３３を介して第２室Ｒ２内に流入するので、拡大する第２室Ｒ２内の圧力低下を抑制する事ができる。
【００３７】
逆に、ピストンロッド２がシリンダ３内に侵入する、すなわち、空圧緩衝器が収縮する場合には、第２室Ｒ２が収縮するので第２室Ｒ２内の空圧が高まり、第２室Ｒ２内の気体はピストン１に設けた流路Ｌ１および第３通路３３および第４通路３４を通過して第１室Ｒ１もしくは補償室Ｒに流入しようとする。そして、流路Ｌ１に設けた減衰力発生要素１１で減衰力が発生されるが、このとき、ピストン１のシリンダ３に対する移動速度が遅く、空圧緩衝器の振動周波数が所定の周波数より低い場合には、第４通路３４の途中に設けられた第２リリーフ弁Ｖ２は、第２室Ｒ２内の圧力が開弁圧に達しないので、第４通路３４を遮断したままとなり、他方、第３通路３３も第２逆止弁Ｎ２にて遮断されているので、気体は、第３通路３３および第４通路３４を通過することはできない。反対に、拡大する第１室Ｒ１内では、圧力が減少するので、気体が流路Ｌ１を介して第２室Ｒ２から流入するとともに、気体が補償室Ｒから第１通路３０，３１を介して第１室Ｒ１内に流入するので、拡大する第１室Ｒ１内の圧力低下を抑制する事ができる。したがって、空圧緩衝器の収縮時の振動周波数が所定の値以下の場合には、減衰力発生要素１１にて減衰力が発生されることとなる。
【００３８】
さらに、ピストン１のシリンダ３に対する移動速度が速くなり、空圧緩衝器の収縮時の振動周波数が所定の値以上に高くなると、今度は、第２室Ｒ２内の圧力が第２リリーフ弁Ｖ２の開弁圧に達し、第２リリーフ弁Ｖ２は、空圧によって押圧され附勢バネ４０のバネ力に抗して、第４通路３４を開放することとなる。したがって、第２室Ｒ２内の気体は流路Ｌ１だけでなく第４通路３４をも通過することとなるので、空圧緩衝器の収縮時の振動周波数が所定の値以上の場合には、減衰力発生要素１１のみならず第２リリーフ弁Ｖ２の圧力損失によっても減衰力が発生されるが、このとき、第４通路３４も開放されるので、空圧緩衝器の収縮時の振動周波数が所定の値以下のときのゲインの高い減衰力に比較して、振動周波数が所定の値以上となったときの方が、気体の流路面積は第４通路３４が開放される分大きくなるので、その発生減衰力は、低ゲインとなる。このとき、第１室Ｒ１側では、第１室Ｒ１が拡大し圧力が減少するので、気体が流路Ｌ１を介して第２室Ｒ２から流入するとともに、第４通路３４を介して補償室Ｒへの気体流入分を含めて気体が補償室Ｒから第１通路３０，３１を介して第１室Ｒ１内に流入するので、拡大する第１室Ｒ１内の圧力低下を抑制する事ができる。
【００３９】
上記したように、空圧緩衝器の伸縮時の振動周波数が低い場合には、第２および第４の通路３２，３４は遮断され、振動の周波数が所定の周波数以上となる場合には第２および第４の通路３２，３４のいずれか一方は開放される。ここで、作動媒体は気体であるので、油等の液体に比較して圧縮性が極めて高いので、前述のごとく空圧緩衝器の伸縮時の振動周波数が高くなればなるほどバネとしての反力も指数的に上昇するが、この空圧緩衝器にあっては、所定の周波数以上の周波数で伸長する場合、すなわち、車両における乗り心地を悪化するようなバネ反力を気体が発生してしまうような周波数領域では、第２通路３２が開放されるので、例えば、収縮する側の第１室Ｒ１内の気体は流路Ｌ２を通過して第２室Ｒ２内に流入するだけでなく、第２通路３２をも通過して補償室Ｒ内へ流入することとなり、第１室Ｒ１内の圧力上昇を抑制する事ができる。逆に、空圧緩衝器が収縮する場合においても、気体の流れが上記とは反対となるが、同じように、第２室Ｒ２内の圧力上昇を抑制する。
【００４０】
すると、空圧緩衝器が所定の周波数以上の周波数領域で伸縮しても第１室Ｒ１内および第２室Ｒ２内の圧力上昇が抑制されるので、気体の圧縮性に起因するバネ反力の上昇を効果的に抑制する事ができる。
【００４１】
したがって、この空圧緩衝器では、伸長時および収縮時のどちらでも気体の圧縮性に起因するバネ反力の上昇を抑制でき、このことは同時に懸架バネ定数の上昇を抑制することを意味するので、車両における乗り心地を飛躍的に向上することができるのである。
【００４２】
また、上述の第２および第４の通路３２，３４を開放して、過剰なバネ反力を抑制することと同時に、この空圧緩衝器が、たとえば、伸長する場合にあっては、第２通路３２を経て第１室Ｒ１から補償室Ｒに、さらに補償室Ｒから拡大する第２室Ｒ２に気体が供給されるので、第２室Ｒ２内の圧力低下を抑制することとなり、この空圧緩衝器がその状態から収縮すると、第２室Ｒ２内の圧力上昇が早期に達成されるから、より大きな減衰力が早期に得られることとなり、逆に、空圧緩衝器が収縮してから伸長する場合においても、同様の結果を得ることができる。この現象を換言すれば、減衰力の応答性を高めることができるということであり、サスペンションとしての機能を向上させることができる。そして、補償室Ｒを設けずに第１室Ｒ１と第２室Ｒ２とを連通しただけの従来の空圧緩衝器に比較して、本発明の空圧緩衝器のほうが、補償室Ｒの気体容積が多いので、この拡大する部屋（第１室もしくは第２室）の圧力低下抑制効果が高くなる。したがって、従来の空圧緩衝器に比較して減衰力の応答性を高める効果も優れている。
【００４３】
そして、この空圧緩衝器にあっては、補償室Ｒから拡大する部屋（第１室もしくは第２室）に気体が供給されるので、伸縮を繰り返すと、徐々に第１室Ｒ１および第２室Ｒ２内の圧力は第１および第２リリーフ弁Ｖ１，Ｖ２の開弁圧の設定に依存するが高まっていく。したがって、この空圧緩衝器では、伸縮により第１室Ｒ１および第２室Ｒ２内が蓄圧されて減衰力を発生するために必要な圧力を確保することができる、すなわち、伸縮により自動的に必要圧力を確保可能であり、製造段階で当初から気体の封入圧力を高いものとする必要はないので、製造段階における封入作業が容易となるばかりでなく、封入作業者が安全に作業を行えることとなる。さらに、大容量のコンプレッサーを備えていない封入装置でも封入作業を行えるようになるので、装置自体安価なものを使用できるとともに、封入気体に高価な気体を使用する場合には気体費用を低減することが可能となる。
【００４４】
なお、上述したところから明らかなように、この空圧緩衝器にあっては、伸縮時に徐々に第１室Ｒ１および第２室Ｒ２内の圧力は高まっていくので、第１室Ｒ１および第２室Ｒ２の容積が拡大しても補償室Ｒ内の圧力より高くなる場合には、補償室Ｒから第１室Ｒ１および第２室Ｒ２へは気体供給が行われなくなる。しかし、この場合にあっても、第１室Ｒ１および第２室Ｒ２内の圧力は高まっているので、高い減衰力を発生可能であるとともに、空圧緩衝器が所定の周波数以上の周波数領域で伸縮しても第１および第２のリリーフ弁Ｖ１，Ｖ２により第１室Ｒ１内および第２室Ｒ２内の圧力上昇が抑制されるので、気体の圧縮性に起因するバネ反力の上昇を効果的に抑制する事ができる。
【００４５】
また、補償室Ｒ内の気体は、拡大する低圧となる第１室Ｒ１もしくは第２室Ｒ２内に流入するから、補償室Ｒ内の気体圧は温度上昇を除き封入圧力を超えることはない。したがって、外筒の強度は気体の封入圧力を目安に設計すればよく、圧力が変動する従来の空圧緩衝器に比較して強度確保が確実となる。さらに、補償室Ｒのシールについても、第１封止部材たるロッドガイド２０の内方に隔成した空間Ａによりシール部材に作用する作用圧力は気体の封入圧力以下に限定されるので、シール部材の耐久性、信頼性が確保されることとなる。
【００４６】
また、本発明の空圧緩衝器にあっては、その振動周波数が所定の周波数以下の場合では第２および第４の通路３２，３４が遮断状態となるので、振動周波数が低い場合であっても、充分な減衰力を発生できる。すなわち、本発明の空圧緩衝器を車両に適用した際には、車両のサスペンションの動作し始めの振動抑制も可能であるから、車両における姿勢変化を抑制しえることとなる。
【００４７】
なお、本実施の形態においては、空圧緩衝器をいわゆる片ロッド型緩衝器として説明してきたが、いわゆる両ロッド型としてもよい。
【００４８】
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。
【００４９】
【発明の効果】
各請求項の発明によれば、空圧緩衝器が所定の周波数以上の周波数領域で伸縮しても第１室内および第２室内の圧力上昇が抑制されるので、気体の圧縮性に起因するバネ反力の上昇を効果的に抑制する事ができる。
【００５０】
したがって、この空圧緩衝器では、伸長時および収縮時のどちらでも気体の圧縮性に起因するバネ反力の上昇を抑制でき、このことは同時に懸架バネ定数の上昇を抑制することを意味するので、車両における乗り心地を飛躍的に向上することができるのである。
【００５１】
また、上述の第２および第４の通路を開放して、過剰なバネ反力を抑制することと同時に、この空圧緩衝器が、たとえば、伸長する場合にあっては、第２通路を経て第１室から補償室に、さらに補償室から拡大する第２室に気体が供給されるので、第２室内の圧力低下を抑制することとなり、この空圧緩衝器がその状態から収縮すると、第２室内の圧力上昇が早期に達成されるから、より大きな減衰力が早期に得られることとなり、逆に、空圧緩衝器が収縮してから伸長する場合においても、同様の結果を得ることができる。この現象を換言すれば、減衰力の応答性を高めることができるということであり、サスペンションとしての機能を向上させることができる。そして、補償室を設けずに第１室と第２室とを連通しただけの従来の空圧緩衝器に比較して、本発明の空圧緩衝器のほうが、補償室の気体容積が多いので、この拡大する部屋（第１室もしくは第２室）の圧力低下抑制効果が高くなる。したがって、従来の空圧緩衝器に比較して減衰力の応答性を高める効果も優れている。
【００５２】
そして、この空圧緩衝器にあっては、補償室から拡大する部屋（第１室もしくは第２室）に気体が供給されるので、伸縮を繰り返すと、徐々に第１室および第２室内の圧力は第１および第２リリーフ弁の開弁圧の設定に依存するが高まっていく。したがって、この空圧緩衝器では、伸縮により第１室および第２室内が蓄圧されて減衰力を発生するために必要な圧力を確保することができる、すなわち、伸縮により自動的に必要圧力を確保可能であり、製造段階で当初から気体の封入圧力を高いものとする必要はないので、製造段階における封入作業が容易となるばかりでなく、封入作業者が安全に作業を行えることとなる。さらに、大容量のコンプレッサーを備えていない封入装置でも封入作業を行えるようになるので、装置自体安価なものを使用できるとともに、封入気体に高価な気体を使用する場合には気体費用を低減することが可能となる。
【００５３】
また、補償室内の気体は、拡大する低圧となる第１室もしくは第２室内に流入するから、補償室内の気体圧は温度上昇を除き封入圧力を超えることはない。したがって、外筒の強度は気体の封入圧力を目安に設計すればよく、圧力が変動する従来の空圧緩衝器に比較して強度確保が確実となる。
【００５４】
また、本発明の空圧緩衝器にあっては、その振動周波数が所定の周波数以下の場合では第２および第４の通路が遮断状態となるので、振動周波数が低い場合であっても、充分な減衰力を発生できる。すなわち、本発明の空圧緩衝器を車両に適用した際には、車両のサスペンションの動作し始めの振動抑制も可能であるから、車両における姿勢変化を抑制しえることとなる。
【００５５】
請求項２の発明によれば、外筒とシリンダの間に補償室を形成したので、空圧緩衝器がコンパクトとなるので有利である。
【００５６】
請求項３の発明によれば、補償室のシールについて、第１封止部材および第２封止部材の一方又は両方の内方に隔成した空間によりシール部材に作用する作用圧力は気体の封入圧力以下に限定されるので、シール部材の耐久性、信頼性が確保されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態における空圧緩衝器を原理的に示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ ピストン
２ ピストンロッド
３ シリンダ
６ シール部材
１０ 外筒
１１，１２ 減衰力発生要素
２０ 第１封止部材たるロッドガイド
２１ 第２封止部材たるボトム部材
３０，３１ 第１通路
３２ 第２通路
３３ 第３通路
３４ 第４通路
３９，４０ 附勢バネ
Ａ，Ｂ 空間
Ｌ１，Ｌ２ 流路
Ｎ１ 第１逆止弁
Ｎ２ 第２逆止弁
Ｒ１ 第１室
Ｒ２ 第２室
Ｒ 補償室
Ｖ１ 第１リリーフ弁
Ｖ２ 第２リリーフ弁
Ｓ シール

Claims (3)

1. 隔壁部材で区画された第１室と第２室と、第１室と第２室とを連通する流路と、流路の途中に設けた減衰力発生要素と、補償室とを備え、車両の車体と車軸との間に介装される空圧緩衝器において、補償室と第１室とを第１通路および第２通路を介して連通するとともに、第１通路の途中に補償室から第１室へ向う気体の流れのみを許容する第１逆止弁を設けるとともに、第２通路の途中に第１室から補償室へ向う気体の流れのみを許容する第１リリーフ弁を設け、補償室と第２室とを第３通路および第４通路を介して連通するとともに、第３通路の途中に補償室から第２室へ向う気体の流れのみを許容する第２逆止弁を設けるとともに、第４通路の途中に第２室から補償室へ向う気体の流れのみを許容する第２リリーフ弁を設けたこと特徴とする空圧緩衝器。
2. 第１室と第２室がシリンダとシリンダ内に摺動自在に挿入したピストンにより隔成されるとともに、補償室がシリンダとシリンダを覆う外筒との隙間で形成され、当該ピストンに接続され当該ピストンを介してシリンダ内に移動自在に挿入されるピストンロッドを設け、ピストンもしくはピストンロッドに第１室と第２室とを連通する流路と減衰力発生要素とを設け、シリンダ端部をそれぞれ第１封止部材と第２封止部材で封止するとともに、第１封止部材に、第１通路と、第２通路と、第１逆止弁と、第１リリーフ弁とを設け、第２封止部材に、第３通路と第４通路と、第２逆止弁と、第２リリーフ弁とを設けたことを特徴とする請求項１に記載の空圧緩衝器。
3. 第１封止部材および第２封止部材の一方又は両方は有底筒状に形成され、その外周を外筒内周に嵌合し、その底部でシリンダ端部を封止するとともに、その内方に挿入されるシール部材で第１封止部材の内方に補償室に接続される空間を隔成したことを特徴とする請求項２に記載の空圧緩衝器。

Images