JP2010144786A - 緩衝装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動周波数に依存した減衰力を発揮しつつも乗り心地を損なうことが無い緩衝装置を提供することである。
【解決手段】本発明の緩衝装置Ｄは、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２つの作動室Ｒ１，Ｒ２を区画する隔壁部材２と、２つの作動室Ｒ１，Ｒ２を連通する通路２ａ，２ｂと、圧力室Ｒ３を形成するハウジング４と、上記ハウジング４内に摺動自在に挿入されて圧力室Ｒ３を一方側流路５を介して一方の作動室Ｒ２に連通される一方室７と他方側流路６を介して他方の作動室Ｒ１に連通される他方室８に区画するフリーピストン９と、フリーピストン９を附勢する一方側バネ要素１８および他方側バネ要素１９とを備え、一方側バネ要素１８をフリーピストン９が中立位置から一方室７側へ所定量変位するとバネ定数を大きくするように設定し、フリーピストン９が中立位置から一方室７側へ所定量以上変位するとバイパス路１７を開放して他方室８と一方の作動室Ｒ２とを連通するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、緩衝装置の改良に関する。

従来、この種緩衝装置にあっては、シリンダと、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通路と、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通路と、第二通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バネとを備えて構成されたものがある。すなわち、圧力室内の一方室は第一通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第二通路を介して上室に連通されるようになっている。

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と第一通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、他方室内の圧力をＰ１とし、この圧力Ｐ１と上室から他方室に流入する液体の流量Ｑ２との関係である係数をＣ２とし、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、コイルバネのバネ定数を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、図３のボード線図に示したように、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、図４に示したように、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路面の凹凸を乗り越え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１参照）。
特開２００６−３３６８１６号公報（図２）

上述した緩衝装置は、車両における乗り心地を向上することができる点で有用ではあるが、以下の問題がある。

上記緩衝装置では、上述したように、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あるが、低周波数であるもののピストン速度が高速となる振動の入力があった場合には、緩衝装置の発生減衰力が高すぎて却って車両における乗り心地を損なう可能性もある。

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、振動周波数に依存した減衰力を発揮しつつも乗り心地を損なうことが無い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、シリンダ内に摺動自在に挿入されシリンダ内を２つの作動室に区画する隔壁部材と、２つの作動室を連通する通路と、圧力室を形成するハウジングと、上記ハウジング内に摺動自在に挿入されて圧力室を一方側流路を介して一方の作動室に連通される一方室と他方側流路を介して他方の作動室に連通される他方室とに区画するフリーピストンとを備え、フリーピストンが一方室内に収容される一方側バネ要素と他方室内に収容される他方側バネ要素とで挟持されて中立位置に位置決められる緩衝装置において、一方の作動室と他方室とを連通するとともにフリーピストンによって開閉されるバイパス路をハウジングに設け、一方側バネ要素をフリーピストンが中立位置から一方室側へ所定量変位するとバネ定数を大きくするように設定し、フリーピストンが中立位置から一方室側へ所定量以上変位するとバイパス路を開放することを特徴とする。

本発明の緩衝装置によれば、伸長速度が高速域に達するような作動を呈すると一方室と他方室の差圧によってフリーピストンが所定量以上変位し、バイパス路を開放して、一方の作動室と他方の作動室とが通路のみならず他方室およびバイパス路を介して連通するので、緩衝装置の伸長速度上昇に対する発生減衰力の上昇を小さく抑え、伸長速度が高速となったときの緩衝装置の発生減衰力が過剰となることを回避することができ、車両における乗り心地を向上することができる。

また、一方側バネ要素のバネ定数は、フリーピストンが中立位置から所定量変位するまで、すなわち、バイパス路を開放するまでは、小さいままとしておくことができるので、バイパス路を開放するまでは、フリーピストンを変位し易い状態に維持でき、緩衝装置の周波数依存の減衰特性を損なうことがない。

したがって、本発明の緩衝装置では、周波数依存の減衰特性を損なうことがなく、伸長あるいは収縮速度が高速域に達する場合における発生減衰力が過剰となってしまうことを防止できるので、周波数に依存した減衰力を発揮と車両における乗り心地の向上とを両立することが可能となる。

以下、本発明の緩衝装置を各図に基づいて説明する。図１は、一実施の形態における緩衝装置の縦断面図である。図２は、一実施の形態における緩衝装置のピストン部の拡大縦断面図である。

一実施の形態における緩衝装置Ｄは、基本的には、図１および図２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２つの作動室である上室Ｒ１および下室Ｒ２に区画する隔壁部材たるピストン２と、一端がピストン２に連結されるピストンロッド１５と、ピストン２に形成された上室Ｒ１および下室Ｒ２を連通する通路２ａ，２ｂと、ピストンロッド１５の先端に固定されて圧力室Ｒ３を形成するハウジング４と、上記ハウジング４内に摺動自在に挿入されて圧力室Ｒ３を一方側流路５を介して一方の作動室たる下室Ｒ２に連通される一方室７と他方側流路６を介して他方の作動室たる上室Ｒ１に連通される他方室８とに区画するフリーピストン９と、一方室７内に収容されてフリーピストン９を図１中上方側へ附勢する一方側バネ要素１８と、他方室９内に収容されてフリーピストン９を図１中下方へ附勢する他方側バネ要素１９と、ハウジング４に設けられて一方の作動室たる下室Ｒ２と他方室８とを連通するとともにフリーピストン４によって開閉されるバイパス路１７とを備えて構成されており、フリーピストン９は、一方側バネ要素１８と他方側バネ要素１９とで挟持されてハウジング４に対して中立位置に位置決められている。

また、この緩衝装置Dにあっては、上室Ｒ１および下室Ｒ２さらには圧力室Ｒ３内には作動油等の液体が充満され、この緩衝装置Ｄの場合、シリンダ１内の図中下方には、シリンダ１の内周に摺接して下室Ｒ２と気体室Ｇとを区画する摺動隔壁３０が設けられている。

なお、シリンダ１の上端は、ピストンロッド１５を摺動自在に軸支する図示しないヘッド部材で封止され、シリンダ１の下端もまた図示しないボトム部材によって封止されている。

以下、各部について詳細に説明すると、ピストンロッド１５は、その図２中下端側に小径部１５ａが形成されるとともに、小径部１５ａの先端側には螺子部１５ｂが形成されている。

そして、ピストンロッド１５には、小径部１５ａの先端から開口しピストンロッド１５の側部に抜ける他方側流路６が形成されている。なお、図示したところでは、この他方側流路６の途中には、抵抗となる弁を設けていないが、絞り等の弁を設けるようにしてもよい。

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１５の小径部１５ａが挿入されている。また、このピストン２には、上室Ｒ１と下室Ｒ２とを連通する通路２ａ，２ｂが設けられ、通路２ａの図中上端は減衰力発生要素である積層リーフバルブＶ１にて閉塞され、他方の通路２ｂの図中下端も減衰力発生要素である積層リーフバルブＶ２によって閉塞されている。

この積層リーフバルブＶ１，Ｖ２は、共に環状に形成され、内周側にはピストンロッド１５の小径部１５ａが挿入され、積層リーフバルブＶ１の撓み量を規制する環状のバルブストッパ１６とともにピストン２に積層される。

そして、積層リーフバルブＶ１は、緩衝装置Ｄの収縮時に下室Ｒ２と上室Ｒ１の差圧によって撓んで開弁し通路２ａを開放して下室Ｒ２から上室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の伸長時には通路２ａを閉塞するようになっており、他方の積層リーフバルブＶ２は、積層リーフバルブＶ１とは反対に緩衝装置Ｄの伸長時に通路２ｂを開放し、収縮時には通路２ｂを閉塞する。すなわち、積層リーフバルブ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、他方の積層リーフバルブ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。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、通路２ａ，２ｂ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。

そして、ピストンロッド１５の螺子部１５ｂには、上記バルブストッパ１７の下方から圧力室Ｒ３を形成するハウジング４が螺着され、このハウジング４によって、上記したピストン２、積層リーフバルブＶ１，Ｖ２およびバルブストッパ１６がピストンロッド１５に固定されている。このように、ハウジング４は、内部に圧力室Ｒ３を形成するだけでなく、ピストン２をピストンロッド１５に固定する役割をも果たしている。

このハウジング４について説明すると、ハウジング４は、ピストンロッド１５の螺子部１５ｂに螺合される鍔２２付の内筒２１と、有底筒状の外筒２３とを備えて構成され、外筒２３の図２中上端開口部を上記鍔２２の外周へ向けて加締めて外筒２３と内筒２１とを一体化し、この内筒２１および外筒２３で下室Ｒ２内に圧力室Ｒ３を画成している。なお、内筒２１と外筒２３との一体化に際し、上記かしめ加工以外にも溶接等の他の方法を採用することも可能である。

また、内筒２１は、上述のように鍔２２を備え、その内周には螺子部２１ａが形成され、この螺子部２１ａをピストンロッド１５の螺子部１５ｂに螺着することによって、ハウジング４をピストンロッド１５の小径部１５ａに固定することが可能なようになっている。ゆえに、外筒２３の外周の断面形状を真円以外の形状、たとえば、一部を切欠いた形状や、六角形等の形状としておけば、ハウジング４をピストンロッド１５の先端に螺着する作業が容易となる。

さらに、外筒２３は、図１中下端が小径とされて筒部２３ａに段部２３ｂが形成されるとともに、また、その底部２３ｃには、一方側流路５の一部を構成する固定オリフィス１３が設けられている。

そして、上記した内筒２１および外筒２３で形成される圧力室Ｒ３内には、フリーピストン９が摺動自在に挿入され、このフリーピストン９によって圧力室Ｒ３内は、他方側流路６によって上室Ｒ１に連通される他方室８と、固定オリフィス１３によって下室Ｒ２に連通される一方室７とに区画されている。

このフリーピストン９は、有底筒状に形成されて、筒部９ａと、筒部９ａの一端を閉塞する底部９ｂと、底部９ｂの図１中下端に設けられて外筒２３の底部２３ｃへ向けて突出する凸部９ｃとを備えて構成され、内側を内筒２１に向け筒部９ａを外筒２３の内周に摺接させて圧力室Ｒ３内に挿入されて、圧力室Ｒ３を一方室７と他方室８とに区画している。

また、一方室７内には一方側バネ要素１８が収容され、他方室８内には他方側バネ要素１９が収容さえて、これらバネ要素１８，１９でフリーピストン９が挟持され、弾性支持された状態でフリーピストン９は圧力室Ｒ３内で所定の中立位置に位置決められている。中立位置は、必ずしもフリーピストン９の圧力室３内でのストローク中心に設定されずともよく、一方側バネ要素１８と他方側バネ要素１９との釣り合いによって決せされる。

詳しくは、一方側バネ要素１８は、一方室７内であって外筒２３の底部２３ｃとフリーピストン９の底部９ｂ外側との間に、他方側バネ要素１９は、他方室８内であって内筒２１の鍔２２とフリーピストン９の底部９ｂ内側との間に介装されている。

そして、一方側バネ要素１８は、この実施の形態の場合、バネ定数が小さいコイルバネ１８ａと、バネ定数がコイルバネ１８ａより大きいコイルバネ１８ｂを直列配置して構成されており、フリーピストン９が上記した中立位置から所定量一方室７側となる図２中下方へ変位すると、バネ定数が小さいコイルバネ１８ａが最圧縮状態となって、それ以上のフリーピストン９の一方室７側への変位に対してはバネ定数が大きいコイルバネ１８ｂのみが縮むのみとなる。すなわち、一方側バネ要素１８は、フリーピストン９が中立位置から所定量変位したところを境にして、それ以上の圧縮に対しては見掛け上のバネ定数が大きくなるようになっている。なお、コイルバネ１８ａ，１８ｂ間には、ワッシャ１８ｃが介装されており、コイルバネ１８ａ，１８ｂの端部同士が直接干渉することを阻止して、これらコイルバネ１８ａ，１８ｂの円滑な伸縮を実現している。

また、他方側バネ要素１９は図示したところではコイルバネとされているが、フリーピストン９を弾性支持できればよいので、コイルバネ以外のものを採用してもよく、たとえば、皿バネ等の弾性体を用いてフリーピストン９を弾性支持するようにしてもよい。このことは、一方側バネ要素１８におけるコイルバネ１８ａ，１８ｂについても同様で、上記の如く、フリーピストン９が中立位置から一方室７側へ所定量変位した際に、バネ定数が大きくなるように設定できれば、コイルバネ以外のものを採用することも可能である。

他方側バネ要素１９としてのコイルバネの図中下端は、フリーピストン９の筒部９ａの最深部内周に嵌合されて半径方向に位置決められ、また、一方側バネ要素１８におけるコイルバネ１８ａは、コイルバネ１８ａの内周にフリーピストン９の凸部９ｃが挿通されることによってセンタリングされて、フリーピストン９に対し位置ずれが防止されており、これによって安定的にフリーピストン９に附勢力を作用させることが可能となっている。

なお、フリーピストン９の筒部９ａの内周は、その最深部に比較して拡径されており、これにより、他方側バネ要素１９としてのコイルバネが圧縮されて巻線径が拡大した際にコイルバネの線材が筒部９ａの内周に擦れることが無く、コンタミネーションの発生を防止している。

また、上述したように、凸部９ｃはコイルバネ１８ａをセンタリングする機能を担っており、その高さ（図２中上下方向長さ）は、コイルバネ１８ａの乗り上げを充分に防止可能な高さに設定されている。

つづいて、上記したフリーピストン９は、この実施の形態の場合、上記した構成に加えて、筒部９ａの外周に設けた環状溝９ｄと、さらに、フリーピストン９の肉厚内部を通り環状溝９ｄと一方室７とを連通する孔９ｅとを備えている。

また、外筒２３の筒部２３ａには、下室Ｒ２と外筒２３内を連通する二つの可変オリフィス１１，１２が設けられており、この可変オリフィス１１，１２は、軸方向に対して偏心して設けられておりフリーピストン９がコイルバネ１８，１９によって弾性支持されて中立位置にあるときには必ず上記環状溝９ｄに対向して一方室７と下室Ｒ２とを連通している。そして、フリーピストン９が中立位置から一方室７側へストロークエンドまで変位する際には、すなわち、フリーピストン９が外筒２３の段部２３ｂに当接するまで変位する際には、可変オリフィス１１が最初に閉じられ続いて可変オリフィス１２も閉じられるようになっており、反対に、フリーピストン９が中立位置から他方室８側へストロークエンドまで変位する際には、すなわち、フリーピストン９が内筒２１の図２中下端に当接するまで変位する際には、可変オリフィス１２が最初に閉じられ続いて可変オリフィス１１も閉じられるようになっている。

そして、この実施の形態の緩衝装置Ｄの場合、一方側流路５は、環状溝９ｄ、可変オリフィス１１，１２、孔９ｅおよび固定オリフィス１３で構成されており、フリーピストン９の中立位置からの変位量が任意の変位量となるときに、可変オリフィス１１，１２の開口全てが環状溝９ｄに対向する状況から筒部９ａの外周に対向し始める状況に移行して徐々に可変オリフィス１１，１２の流路面積が減少し始め、一方側流路５における流路抵抗が徐々に増加する。したがって、上記任意の変位量は、環状溝９ｄの図中上下方向幅の設定および、可変オリフィス１１，１２の外筒２３内周側の開口位置によって設定される。そして、この実施の形態では、フリーピストン９の変位量の増加に伴って徐々に可変オリフィス１１，１２の流路面積が減少し、フリーピストン９がストロークエンドに達すると、可変オリフィス１１，１２が完全に筒部９ａに対向して閉塞され、一方側流路５における流路抵抗が最大となり一方室７が固定オリフィス１３のみによって下室Ｒ２に連通されるようになっている。

また、この緩衝装置Ｄにあっては、外筒２３の筒部２３ａに他方室８と一方の作動室たる下室Ｒ２とを連通するバイパス路１７が設けられており、このバイパス路１７は、フリーピストン９が圧力室Ｒ３内で中立位置にあるときにはその筒部９ａの外周が対向して遮断されて他方室８と下室Ｒ２との連通が断たれるようになっている。そして、フリーピストン９が中立位置から一方室７側へ所定量変位以上するとフリーピストン９の筒部９ａの図２中上端がバイパス路１７の図２中上端より下方に配置されることになって、バイパス路１７が開放され他方室８と下室Ｒ２とが通路２ａ，２ｂを迂回して連通するようになっている。

なお、摺動隔壁３０は、下室Ｒ２側に凹部を備えており、緩衝装置Ｄが最収縮した際には、上記ハウジング４の外筒２３の先端となる図１中下端が上記凹部に侵入することを許容しており、単筒型に構成される緩衝装置Ｄにピストンロッド１５の先端にハウジング４を設けることによるストローク長さのロスが、上記外筒２３の形状および摺動隔壁３０の凹部によって緩和されることになる。

緩衝装置Ｄは、以上のように構成されるが、続いて緩衝装置Ｄの作動について説明する。

まず、フリーピストン９における中立位置からの変位量が所定量以下である場合について説明する。この場合、緩衝装置Ｄが伸長行程にあっては、一方室７内の圧力を上回る他方室８内の圧力でフリーピストン９を一方室７側へ押圧するが、フリーピストン９を所定量以上変位するまでに到らないので、バイパス路１７は開放されず、一方側バネ要素１８におけるバネ定数は、小さいコイルバネ１８ａが最圧縮状態ではなくバネ定数は小さいまま維持され変化しない。

そして、車両の車体と車軸との間に組み込まれる緩衝装置Ｄでは、一方室７と他方室８の差圧が小さくなるのは、一般的には、緩衝装置Ｄの伸縮速度が低い場合であり、緩衝装置Ｄの伸縮振動の周波数も低くなる。これに対して、緩衝装置Ｄの伸縮振動の周波数が高い場合には、緩衝装置Ｄの伸縮速度が高くなって、一方室７と他方室８の差圧が大きくなることになる。

上記したところから、緩衝装置Ｄの伸縮振動の周波数が低い場合には、一方室７と他方室８の差圧が小さく、フリーピストン９がハウジング４に対してあまり変位せずに一方室７と他方室８の容積をあまり変化させないため、緩衝装置Ｄは、液体は主として通路２ａ，２ｂを通過して上室Ｒ１と下室Ｒ２とを行き来し、主として積層リーフバルブＶ１，Ｖ２がこの液体の流れに与える抵抗によって減衰力を発生することになる。

対して、緩衝装置Ｄの伸縮振動の周波数が高い場合には、緩衝装置Ｄの伸縮速度も少々高くなって中速域に達し、一方室７と他方室８の差圧が大きくなり、フリーピストン９が上記差圧に応じて変位して、一方室７と他方室８の容積を変化させることで通路２ａ，２ｂを通過する液体流量を減少させるので、緩衝装置Ｄの発生減衰力は小さくなる。

すなわち、一方室７と他方室８との差圧がある程度大きくなってフリーピストン９が動き出すまでは、緩衝装置Ｄにおける流量に対する差圧の周波数伝達関数の周波数に対するゲイン特性は、従来の緩衝装置と同様、図３に示すように、一定で落ち込むことが無く、したがって、振動周波数に対する減衰力のゲインを示す緩衝装置Ｄにおける減衰特性も図４に示すように一定して高止まることになる。なお、単位時間当たりの流量は緩衝装置Ｄの単位時間当たりの振動振幅に依存する量であることから、図３に示したゲイン特性とピストン２の受圧面積から図４の減衰特性の周波数特性を得ることができ、この減衰特性は、図３のゲイン特性と同様の軌跡をたどることになる。

そして、一方室７と他方室８との差圧がある程度大きくなってフリーピストン９が動き出すようになると、緩衝装置Ｄにおける流量に対する差圧の周波数伝達関数の周波数に対するゲイン特性は、図３に示すように、漸減して行き高周波数域で一定となり、図４に示すように、緩衝装置Ｄにおける減衰特性も同様に推移することになる。

このように、フリーピストン９における中立位置からの変位量が所定量以下である場合、緩衝装置Ｄの振動周波数に対して発生する減衰力の関係である減衰特性は、従来の緩衝装置と同様、低周波振動に対しては大きい減衰力を発揮し、高周波振動に対しては小さい減衰力を発揮するよう変化する。

つづいて、低周波振動であっても振幅が大きくなると、伸縮速度が高くなり低速を超えて中速域に達すると、上記した以上に一方室７と他方室８の差圧が大きくなり、フリーピストン９が可変オリフィス１１，１２を閉塞し始め、一方側流路５の流路抵抗が増加するようになり、フリーピストン９の同方向への変位速度が減少されて、フリーピストン９が中立位置からの変位量が所定量以下でバイパス路１７を開放しない限りにおいて、圧力室Ｒ３を介しての上室Ｒ１と下室Ｒ２との液体の移動量も減少し、その分通路２ａ，２ｂを通過する液体量が増加することになり、緩衝装置Ｄの発生減衰力は徐々に大きくなっていく。

このように、緩衝装置Ｄでは、低周波振動であっても伸縮速度がある程度高く振動振幅が大きい場合には、徐々に発生減衰力を大きくして、振動をしっかり減衰させることができる。

さらに振幅が大きくなり伸長速度が中速域を超えて高くなる場合には、そのまま、減衰力を大きくすると却って車両における乗り心地を損なう。そのため、この緩衝装置Ｄでは、伸長行程にあって伸長速度が高速域に達するような作動を呈すると一方室７と他方室８の差圧によってフリーピストン９が所定量以上変位し、バイパス路１７を開放して、上室Ｒ１と下室Ｒ２とが通路２ｂのみならず他方室８およびバイパス路１７を介して連通するようになっている。

すると、液体は、通路２ｂ以外にもバイパス路１７を通じて上室Ｒ１から下室Ｒ２へ移動するようになって、緩衝装置Ｄの伸長速度上昇に対する発生減衰力の上昇を小さく抑え、発生減衰力を頭打ちにする。

これによって、伸長速度が高速となったときの緩衝装置Ｄの発生減衰力が過剰となることを回避することができ、車両における乗り心地を向上することができる。なお、圧力室Ｒ３を上室Ｒ１内あるいはシリンダ１外に設置しておき、バイパス路を一方室７と上室Ｒ１とを連通するようにしておけば、緩衝装置Ｄが収縮作動した際の発生減衰力の上昇を抑制することができるようになる。

また、一方側バネ要素１８のバネ定数は、フリーピストン９が中立位置から所定量変位するまで、すなわち、バイパス路１７を開放するまでは、小さいままとしておくことができるので、バイパス路１７を開放するまでは、フリーピストン９を変位し易い状態に維持でき、緩衝装置Ｄの周波数依存の減衰特性を損なうことがない。

つまり、この緩衝装置Ｄでは、周波数依存の減衰特性を損なうことがなく、伸長あるいは収縮速度が高速域に達する場合における発生減衰力が過剰となってしまうことを防止できるので、周波数に依存した減衰力を発揮と車両における乗り心地の向上とを両立することが可能となる。

なお、本実施の形態においては、減衰特性の変化を説明するために、ピストン速度に低速、中速および高速でなる区分を設けているが、これらの区分の境の速度はそれぞれ任意に設定することができる。

また、上記した実施の形態にあっては、一方側流路５の流路抵抗を可変にする可変オリフィス１１，１２を設けるようにしているが、これを省略するようにしても本発明の作用効果を失うことはない。

さらに、一方側バネ要素１８は、バネ定数が小さな部位と、このバネ定数が小さな部位に直列されるバネ定数が大きな部位とを備えて構成されればよく、フリーピストン９が中立位置から一方室７側へ所定量変位するとバネ定数が小さい部位が最圧縮状態とされるように設定されれば、上記の如くの作用効果を得ることができることから、バネ定数の異なるバネや弾性体を直列配置すること以外にも、たとえば、一方側バネ要素１８をピッチが小さい部分と大きい部分を備えたコイルバネとしておき、ピストン９が中立位置から一方室７側へ所定量変位するときにピッチが小さい部分が最圧縮されるように構成してもよい。

また、この実施の形態では、一方側バネ要素１８のコイルバネ１８ａ，１８ｂ間にワッシャ１８ｃを介装しているが、これを省略してもよく、また、一方側流路５が一方室７を並列して一方の作動室たる下室Ｒ２へ連通する固定オリフィス１３と可変オリフィス１１，１２とで構成されているため、ワッシャ１８ｃを環状ではなく円盤として一方室７を円盤で分断するような構成を採用してもよい。

そしてさらに、本実施の形態における緩衝装置Ｄは、いわゆる単筒型の緩衝装置として構成されているが、これをシリンダ１の外方にシリンダ１を覆うように形成される環状のリザーバを備えた複筒型の緩衝装置として構成されてもよいし、また、シリンダ１の外方に全く別体のリザーバタンクを備えた緩衝装置として構成とされてもよい。加えて、圧力室Ｒ３がシリンダ１内に形成されているが、シリンダ１外に設けることも可能である。

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。

一実施の形態における緩衝装置の縦断面図である。 一実施の形態における緩衝装置のピストン部の拡大縦断面図である。 従来の緩衝装置の流量に対する圧力の周波数伝達関数のゲイン特性を示したボード線図である。 従来の緩衝装置の振動周波数に対する減衰特性を示した図である。

符号の説明

１ シリンダ
２ ピストン
２ａ，２ｂ 通路
４ ハウジング
５ 一方側流路
６ 他方側流路
７ 一方室
８ 他方室
９ フリーピストン
９ａ フリーピストンにおける筒部
９ｂ フリーピストンにおける底部
９ｃ フリーピストンにおける凸部
９ｄ フリーピストンにおける環状溝
９ｅ フリーピストンにおける孔
１１，１２ 可変オリフィス
１３ 固定オリフィス
１５ ピストンロッド
１５ａ ピストンロッドにおける小径部
１５ｂ ピストンロッドにおける螺子部
１６ バルブストッパ
１７ バイパス路
１８ 一方側バネ要素
１８ａ バネ定数の小さいコイルバネ
１８ｂ バネ定数の大きいコイルバネ
１８ｃ ワッシャ
１９ 他方側バネ要素
２１ ハウジングにおける内筒
２１ａ 内筒における螺子部
２２ 内筒における鍔
２３ ハウジングにおける外筒
２３ａ 外筒における筒部
２３ｃ 外筒における段部
２３ｃ 外筒における底部
３０ 摺動隔壁
Ｄ 緩衝装置
Ｇ 気体室
Ｒ１ 他方の作動室たる上室
Ｒ２ 一方の作動室たる下室
Ｒ３ 圧力室
Ｖ１，Ｖ２ 積層リーフバルブ

Claims (3)

1. 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２つの作動室に区画する隔壁部材と、２つの作動室を連通する通路と、圧力室を形成するハウジングと、上記ハウジング内に摺動自在に挿入されて圧力室を一方側流路を介して一方の作動室に連通される一方室と他方側流路を介して他方の作動室に連通される他方室とに区画するフリーピストンとを備え、フリーピストンが一方室内に収容される一方側バネ要素と他方室内に収容される他方側バネ要素とで挟持されて中立位置に位置決められる緩衝装置において、一方の作動室と他方室とを連通するとともにフリーピストンによって開閉されるバイパス路をハウジングに設け、一方側バネ要素をフリーピストンが中立位置から一方室側へ所定量変位するとバネ定数を大きくするように設定し、フリーピストンが中立位置から一方室側へ所定量以上変位するとバイパス路を開放することを特徴とする緩衝装置。
2. 一方側バネ要素は、バネ定数が小さな部位と、このバネ定数が小さな部位に直列されるバネ定数が大きな部位とを備えて構成され、フリーピストンが中立位置から一方室側へ所定量変位するとバネ定数が小さい部位が最圧縮状態とされることを特徴とする請求項１に記載の緩衝装置。
3. ハウジングは、ピストンロッドに螺合されてピストンロッドに嵌合される隔壁部材を該ピストンロッドに固定する鍔付のナットと、上記鍔の外周から延設される有底筒状の外筒とを備えて圧力室を形成し、外筒の内周に摺接するフリーピストンによって圧力室内を一方室と他方室とに区画してなることを特徴とする請求項１または２に記載の緩衝装置。

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