JP2014031852A

JP2014031852A - 緩衝装置

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Publication number: JP2014031852A
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Authority: JP
Inventors: Takashi Teraoka; 崇志寺岡
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Priority date: 2012-08-06
Filing date: 2012-08-06
Publication date: 2014-02-20
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Abstract

【課題】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。
【解決手段】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とを備えた緩衝装置Ｄにおいて、圧力室Ｒ３は、ピストンロッド４に設けられる筒状のハウジング１４と、ピストン２が装着されるとともにハウジング１４の開口部を閉塞するピストンホルダ１５とで形成されて伸側室Ｒ２側に配置される。
【選択図】図１

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２００８−２１５４５９号公報特開２００８−２１５４６０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をピストンロッドの先端に固定するピストンナットとして利用してピストンロッドの先端に螺着しているので、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、上記シリンダ内に移動自在に挿通されるとともに上記ピストンに連結されるピストンロッドと、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、上記ピストンロッドに設けられて上記フリーピストンが摺動自在に挿入される筒状のハウジングと、上記ピストンが装着されるとともに上記ハウジングの開口部を閉塞するピストンホルダとで形成されて伸側室側に配置さ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、ピストンとピストンロッドを軸支するヘッド部材の最低限必要な嵌合長さの範囲内にハウジングとピストンホルダを収めることで、緩衝装置のストローク長の影響を与えることなく、圧力室を設けることができる。

本発明の緩衝装置によれば、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振動周波数に対する減衰特性を示した図である。一実施の形態の一変形例における緩衝装置の縦断面図である。

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と圧側室Ｒ２に区画するピストン２と、シリンダ１内に移動自在に挿通されるとともにピストン２に連結されるピストンロッド４と、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、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。なお、伸側室Ｒ１とは、車体と車軸が離間して緩衝装置Ｄが伸長作動する際に圧縮される室のことであり、圧側室Ｒ２とは、車体と車軸が接近して緩衝装置Ｄが収縮作動する際に圧縮される室のことである。

また、この緩衝装置Ｄにあっては、シリンダ１の上端には環状のヘッド部材１１が装着され、シリンダ１の下端はキャップ１２によって閉塞されている。そして、ピストンロッド４の上端は、ヘッド部材１１によって摺動自在に軸支されてシリンダ１外へ突出され、緩衝装置Ｄは、所謂、片ロッド型の緩衝装置とされている。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、また、緩衝装置Ｄは、伸側室Ｒ１にのみピストンロッド４が挿通される片ロッド型であるので、ピストンロッド４がシリンダ１内に出入りする体積を補償するため、シリンダ１内の下方にシリンダ１の内周に摺接して圧側室Ｒ２の下方に気体室Ｇを区画する摺動隔壁１３が設けられており、単筒型の緩衝装置に設定されている。なお、ピストンロッド４がシリンダ１に進退する体積の補償については、シリンダ１内に気体室Ｇを設けるほか、シリンダ１外にリザーバが設けるようにしてもよく、リザーバをシリンダ１外に設ける場合、シリンダ１の外周を覆う外筒を設けてシリンダ１と外筒との間にリザーバを形成する複筒型緩衝装置とするほか、シリンダ１とは別個にタンクを設けて当該タンクでリザーバを形成するようにしてもよい。なお、緩衝装置Ｄの収縮作動時に圧側室Ｒ２の圧力を高めるために圧側室Ｒ２とリザーバとの間を仕切る仕切部材と、仕切部材に設けられて圧側室Ｒ２からリザーバへ向かう液体の流れに抵抗を与えるベースバルブとを設け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。また、緩衝装置Ｄが片ロッド型ではなく、両ロッド型に設定されてもよい。

以下、各部について詳細に説明する。ピストン２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の図１中下端に圧力室Ｒ３を形成するハウジング１４およびピストンホルダ１５を介して連結され、シリンダ１の内周に摺接して、シリンダ１内を伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに区画している。

ピストンロッド４の上端は、シリンダ１の図中上端部に取り付けられたヘッド部材１１内に挿入されて外方へ突出されている。なお、ピストンロッド４とシリンダ１との間はヘッド部材１１に積層された環状のシール部材５０でシールされており、シリンダ１内が液密状態とされている。図示したところでは、緩衝装置Ｄがいわゆる片ロッド型に設定されているため、緩衝装置Ｄの伸縮に伴ってシリンダ１内に出入りするピストンロッド４の体積は、上記したように気体室Ｇ内の気体の体積が膨張あるいは収縮し摺動隔壁１３が図１中上下方向に移動することによって補償されるようになっている。

ピストンロッド４は、ピストンロッド本体１６と、ピストンロッド本体１６の図１中下端に設けた筒状であって大径のハウジング１４とを備えて構成されており、ハウジング１４の図１中下端の開口部には、ピストン２を保持するピストンホルダ１５が嵌合されている。このピストンホルダ１５は、ハウジング１４の下端開口端を内側へ向けて加締めることでハウジング１４の開口端に固定されている。なお、ハウジング１４は、この実施の形態の場合、ピストンロッド４の先端に形成されていて、ピストンロッド４とで一部品を構成しているが、ピストンロッド４とは別部品として構成してピストンロッド４に取り付けて一体化するようにしてもよい。

ハウジング１４は、この実施の形態の場合、ピストンロッド本体１６の下端に設けたフランジ部１４ａと、フランジ部１４ａから垂下される筒部１４ｂと、筒部１４ｂの上方側の内径を小径とすることで設けた段部１４ｃと、筒部１４ｂの外周から筒部１４ｂの内周であって段部１４ｃよりも上方側に開口して伸側室Ｒ１と圧力室Ｒ３とを連通する通孔１４ｄと、筒部１４ｂの外周から筒部１４ｂの内周であって段部１４ｃよりも下方側に開口して伸側室Ｒ１と圧力室Ｒ３とを連通する透孔１４ｅとを備えて構成されている。ハウジング１４のフランジ部１４ａの上端であるハウジング１４の肩には、ピストンロッド本体１６の外周に装着される弾性体でなる環状の伸切ストッパ２２が積層されている。

また、ピストンホルダ１５は、円盤部１５ａと、円盤部１５ａの下端に垂下される軸部１５ｂと、円盤部１５ａの外周から立ち上がって上記ハウジング１４の筒部１４ｂの図１中下端に嵌合する筒状のソケット１５ｃと、軸部１５ｂの先端から圧力室Ｒ３へ開口する圧側流路６とを備えて構成されている。そして、このピストンホルダ１５は、円盤部１５ａをハウジング１４の筒部１４ｂの下端内周に嵌合され、筒部１４ｂの下端を内周側へ加締めることでハウジング１４に固定される。このように、ハウジング１４にピストンホルダ１５を固定すると、ハウジング１４内が伸側室Ｒ１から区画されて圧力室Ｒ３が形成される。

そして、このように構成される圧力室Ｒ３は、ハウジング１４内に摺動自在に挿入されるフリーピストン９によって伸側圧力室７および圧側圧力室８に区画される。フリーピストン９は、有底筒状とされており、底部９ａを図１中下方へ向けて筒部９ｂの外周をハウジング１４における筒部１４ｂの内周に摺接させてハウジング１４内に挿入されている。フリーピストン９は、上記のようにハウジング１４内に摺動自在に挿入されると圧力室Ｒ３内を伸側圧力室７と圧側圧力室８とに区画する。なお、フリーピストン９の底部９ａを図１中下方へ向けてハウジング１４内に収容することで、伸側圧力室７内で気泡が生じたり、緩衝装置Ｄの組立の際に伸側圧力室７内に気泡が取り残されたりしても、フリーピストン９内に気泡が溜まって外部へ気泡を排出することができなくなってしまうことが防止されている。このようにフリーピストン９内に気泡が溜まることが無いので、後述する緩衝装置Ｄの減衰力の特性が安定することになる。底部９ａを下方へ向けてハウジング１４内にフリーピストン９を収容することで上記の利点を享受することができるが、底部９ａを図１中上方側へ向けてフリーピストン９をハウジング１４内に収容することもできる。

また、フリーピストン９は、この実施の形態の場合、筒部９ｂの外周に設けた環状溝９ｃと、フリーピストン９の筒部９ｂの内周から環状溝９ｃへ通じる孔９ｄと、筒部９ｂの環状溝９ｃよりも図１中下方側に設けた環状のシール装着溝９ｅとを備えており、シール装着溝９ｅには、ハウジング１４の筒部１４ｂの内周に摺接してフリーピストン９とハウジング１４との間をシールするシールリング１７が装着される。

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に対する変位量に応じてその変位を抑制する附勢力を作用させるばね要素１０が設けられており、このばね要素１０は、伸側圧力室７内であってフランジ部１４ａとフリーピストン９の底部９ａの図１中上端との間に介装された伸側コイルばね１８と、圧側圧力室８内であってピストンホルダ１５の円盤部１５ａとフリーピストン９の底部９ａとの間に介装された圧側コイルばね１９とで構成されている。したがって、フリーピストン９は、これら伸側コイルばね１８および圧側コイルばね１９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１０によって位置決められる位置のことである。なお、ばね要素１０としては、フリーピストン９を弾性支持できればよいので、コイルばね以外のものを採用してもよく、たとえば、皿ばね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。また、一端がフリーピストン９に連結される単一の弾性体を用いてばね要素１０としてもよい。

そして、フリーピストン９が上記中立位置にあるときには、必ず環状溝９ｃがハウジング１４の筒部１４ｂに設けた透孔１４ｅに対向するようになっており、環状溝９ｃが孔９ｄを介して伸側圧力室７に連通されているので、フリーピストン９が中立位置にあると、伸側室Ｒ１と伸側圧力室７とが、通孔１４ｄの他、透孔１４ｅ、環状溝９ｃおよび孔９ｄを介して連通される。そして、フリーピストン９がストロークエンドまで変位すると、すなわち、フリーピストン９の筒部９ｂの図１中上端がハウジング１４の内周に設けられた段部１４ｃに当接するか、フリーピストン９の底部９ａの図１中下端がピストンホルダ１５のソケット１５ｃの上端に当接するまで変位すると、透孔１４ｅがフリーピストン９の外周で完全にラップされて閉塞されるようになっている。すなわち、伸側流路５は、通孔１４ｄ、透孔１４ｅ、環状溝９ｃおよび孔９ｄで構成されており、この伸側流路５の一部を構成する通孔１４ｄはフリーピストン９のハウジング１４に対する変位で流路面積が変化するオリフィス流路を形成している。なお、通孔１４ｄは、この実施の形態の場合、これを通過する液体の流れに抵抗を与えることができるような流路面積に設定されており、固定オリフィスとして機能するようになっている。

つまり、この緩衝装置Ｄの場合、フリーピストン９の中立位置からの変位量が所定の変位量となるときに、オリフィス流路である透孔１４ｅの開口端全てが環状溝９ｃに対向する状況からフリーピストン９の外周に対向し始める状況に移行して徐々に透孔１４ｅの流路面積が減少し始め、伸側流路５における流路抵抗が徐々に増加する。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透孔１４ｅ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、透孔１４ｅが完全にフリーピストン９の外周で閉塞されて、伸側流路５における流路抵抗が最大となり伸側圧力室７が通孔１４ｄのみによって伸側室Ｒ１に連通されるようになっている。なお、フリーピストン９の筒部９ｂの内外を連通する透孔を設けるとともに、ハウジング１４の内周に環状溝と当該環状溝を伸側室Ｒ１へ連通する孔を設けて、フリーピストン９がストロークエンドまで変位するとフリーピストン９に設けた透孔がハウジング１４の筒部１４ｂによって閉塞されるようにしておき、この透孔をオリフィス流路としてもよい。

また、上記のように構成されたフリーピストン９をハウジング１４内に挿入する場合、フリーピストン９を筒部９ｂ側からハウジング１４に挿入するが、シールリング１７は、ハウジング１４に設けた透孔１４ｅを跨ぐことが無く、フリーピストン９がハウジング１４内でストロークしてもシールリング１７に透孔１４ｅが干渉することが無いようになっている。すなわち、シールリング１７のフリーピストン９における装着位置は、フリーピストン９をハウジング１４内へ挿入する際に透孔１４ｅを跨がない位置に設けられるので、シールリング１７が透孔１４ｅに干渉して傷んでしまうことがなく、良好なシール性を発揮することができるようになっている。これに対し、ピストンホルダ１５に設けた圧側流路６には、図示したところでは、抵抗となる絞りや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。

また、この実施の形態の場合、フリーピストン９が伸側圧力室７を最圧縮する際に、ハウジング１４の段部１４ｃによって移動が規制されるようになっているので、通孔１４ｄがフリーピストン９によって閉塞されないようになっており、伸側流路５が遮断されることが無いようにしてあるが、段部１４ｃを設けずにフリーピストン９が図１中上方側のストロークエンドにまで達すると通孔１４ｄがフリーピストン９で閉塞されるようにして、完全に伸側流路５を遮断することで伸側圧力室７を閉鎖して液圧ロックを効かせてフリーピストン９とハウジング１４との衝突を防止し、衝突音を生じさせないようにすることもできる。

つづいて、ピストン２は、環状に形成されるとともに、ピストンホルダ１５に設けた軸部１５ｂの外周に装着されている。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中上端はピストン２の図１中上方に積層される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、他方の減衰通路３ｂの図１中下端もピストン２の図１中下方に積層される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、内周側には上記した軸部１５ｂ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２０とともにピストン２に積層されている。

そして、積層リーフバルブＶ１は、緩衝装置Ｄの収縮作動時に圧側室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の伸長作動時には減衰通路３ａ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の伸長作動時に減衰通路３ｂを開放し、収縮作動時には減衰通路３ｂを閉塞する。すなわち、積層リーフバルブＶ１は、緩衝装置Ｄの収縮作動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の伸長作動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、積層リーフバルブＶ１，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、積層リーフバルブＶ１，Ｖ２の外周に切欠を設けたり、積層リーフバルブＶ１，Ｖ２が着座する弁座に凹部を設けたりするなどして形成される。なお、減衰力発生要素としては、上記した積層リーフバルブＶ１，Ｖ２の他にも、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。

そして、ピストンホルダ１５の軸部１５ｂには、バルブストッパ２０、積層リーフバルブＶ１、ピストン２および積層リーフバルブＶ２が順に組み付けられ、この積層リーフバルブＶ２の下方からピストンナット２１が螺着される。このピストンナット２１によって、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２０がピストンホルダ１５に固定される。

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オリフィス流路である透孔１４ｅを閉塞し始めない範囲内にある場合の緩衝装置Ｄにおける動作について説明すると、この場合、フリーピストン９は、伸側流路５の抵抗を変化させることなく変位することが可能である。そして、緩衝装置Ｄへ入力される振動周波数が低い場合と高い場合で、ピストン速度が同じであるという条件下で考えると、まず、入力周波数が低い場合、入力される振動の振幅が大きくなり、フリーピストン９の振幅も、透孔１４ｅを閉塞し始めない範囲内で大きくなる。

フリーピストン９の振幅が上記の範囲で大きくなると、フリーピストン９が伸側コイルばね１８および圧側コイルばね１９でなるばね要素１０から受ける附勢力が大きくなり、緩衝装置Ｄが伸長する場合、圧側圧力室８内の圧力は、伸側圧力室７内の圧力よりもばね要素１０の附勢力分だけ小さくなり、逆に、緩衝装置Ｄが収縮する場合には、伸側圧力室８内の圧力は、圧側圧力室７内の圧力よりもばね要素１０の附勢力分だけ小さくなる。

このように、緩衝装置Ｄが低周波振動を呈すると伸側圧力室７と圧側圧力室８にばね要素１０の附勢力に見合った差圧が生じるので、伸側室Ｒ１と伸側圧力室７の差圧および圧側室Ｒ２と圧側圧力室８の差圧が小さくなり、伸側流路５、圧側流路６、伸側圧力室７および圧側圧力室８でなる見掛け上の流路を通過する流量は小さい。この見掛け上の流路を通過する流量が小さい分、減衰通路３ａ，３ｂの流量は大きくなるので、緩衝装置Ｄが発生する減衰力が大きいまま維持される。

逆に、緩衝装置Ｄへの入力周波数が高い場合、入力される振動の振幅が小さくなり、フリーピストン９の振幅はより小さくなる。フリーピストン９の振幅が小さくなると、フリーピストン９がばね要素１０から受ける附勢力が小さくなり、緩衝装置Ｄが伸長行程にあっても収縮行程にあっても、伸側圧力室７内の圧力と圧側圧力室８内の圧力とが略等しくなる。すると、伸側室Ｒ１と伸側圧力室７の差圧および圧側室Ｒ２と圧側圧力室８の差圧は大きくなるので、伸側流路５および圧側流路６を通過する流量も多くなる。

緩衝装置Ｄへ入力される振動の周波数が低い場合には、見掛け上の流路を通過する流量は小さく、入力周波数が高い場合には、見掛け上の流路を通過する流量は大きくなり、入力速度が同じであれば、伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２或いは圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ流れる流量は、入力周波数によらず等しくならなければならないため、減衰通路３ａ，３ｂの積層リーフバルブＶ１，Ｖ２を通過する流量は、入力周波数が低い場合には多くなって減衰力が高く、反対に、入力周波数が高い場合には少なくなって減衰力は低くなる。したがって、緩衝装置Ｄの減衰特性は、図２に示すように、推移することになる。

そのため、この緩衝装置Ｄにあっては、減衰力の変化を入力振動周波数に依存させることができ、ばね上共振周波数の振動の入力に対しては高い減衰力を発生することで車両の姿勢を安定させて、車両旋回時に搭乗者に不安を感じさせることを防止できるとともに、ばね下共振周波数の振動が入力されると必ず低い減衰力を発生させて車軸側の振動の車体側への伝達を絶縁して、車両における乗り心地を良好なものとすることができる。

つづいて、フリーピストン９の中立位置からの変位量が伸側流路５の流路抵抗を増加させる範囲内となる場合の緩衝装置Ｄにおける動作について説明する。この場合、緩衝装置Ｄが伸長しても収縮しても、フリーピストン９が中立位置からの変位量の増加に伴って透孔１４ｅの閉塞量を増加させるため、徐々に伸側流路５の流路面積が小さくなり、フリーピストン９が上下のいずれかストロークエンドに到達すると完全に透孔１４ｅが閉塞され、伸側流路５の流路面積が固定オリフィスとして機能する通孔１４ｄの流路面積にまで制限されて最小となる。

つまり、フリーピストン９が透孔１４ｅを閉塞し始めた後は変位量に応じて伸側流路５の流路抵抗を徐々に大きくし、フリーピストン９がストロークエンドに到達すると流路抵抗が最大となる。

ここで、フリーピストン９がストロークエンドまで変位するのは、伸側圧力室７もしくは圧側圧力室８への液体の流出入量が多い場合であり、具体的には、緩衝装置Ｄの伸縮の振幅が大きい場合である。

緩衝装置Ｄに入力される振動周波数が比較的高い場合、緩衝装置Ｄは、フリーピストン９が透孔１４ｅを閉塞し始める位置へ変位するまでは、比較的低い減衰力を発生しているが、フリーピストン９が透孔１４ｅを閉塞し始める位置を越えて変位するようになると、徐々に伸側流路５の流路抵抗が徐々に大きくなっていくので、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が減少されて、見掛け上の流路を介しての液体の移動量も減少し、その分減衰通路３ａ，３ｂ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。

そして、フリーピストン９がストロークエンドに達すると、それ以上、見掛け上の流路を介しての液体の移動はなくなり、緩衝装置Ｄの伸縮方向を転ずるまでは液体は減衰通路３ａ，３ｂのみを通過することになり、緩衝装置Ｄは、最大の減衰係数で減衰力を発生することになる。

すなわち、フリーピストン９がストロークエンドまで変位してしまうような高周波数で大振幅の振動が緩衝装置Ｄに対し入力されても、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を超えるとフリーピストン９がストロークエンドに達するまでに緩衝装置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る。つまり、フリーピストン９がストロークエンドに達して圧力室Ｒ３内を介して伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２の液体の交流ができなくなるときに急激に減衰力の大きさが変化してしまうことがなくなり、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。さらに、フリーピストン９が圧力室Ｒ３における両端側のストロークエンドまで到る際に、徐々に発生減衰力を大きくするので、減衰力の急激な変化を抑制する機能は、緩衝装置Ｄの伸圧の両行程で発揮される。

したがって、この緩衝装置Ｄにあっては、高周波数で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すみ、車両における乗り心地を向上することができ、特に、急激な減衰力変化によって車体が振動しボンネットが共振して異音が発生してしまう事態も防止でき、この点でも車両における乗り心地を向上することができる。

緩衝装置Ｄは、上述のように動作する。ところで、緩衝装置Ｄ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の先端に連結されるピストン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２２がヘッド部材１１に当接してそれ以上の緩衝装置Ｄの伸長を規制することでピストン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伸切位置を規制しており、伸切ストッパ２２とピストン２までの間の長さは緩衝装置Ｄのストローク長に寄与しない。

ここで、この緩衝装置Ｄにあっては、圧力室Ｒ３がピストンロッド４に設けられてフリーピストン９が摺動自在に挿入される筒状のハウジング１４と、ピストン２が装着されるとともにハウジング１４の開口部を閉塞するピストンホルダ１５とで形成されて伸側室Ｒ１側に配置されており、ハウジング１４とピストンホルダ１５をピストン２とヘッド部材１１の最低限必要な嵌合長さの範囲内に収めることで、緩衝装置Ｄのストローク長の影響を与えることなく、圧力室Ｒ３を設けることができる。よって、本発明の緩衝装置Ｄにあっては、圧力室Ｒ３を緩衝装置Ｄのストローク長を犠牲にすることが無く設けることができ、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、伸切ストッパ２２とピストン２との間に、圧力室Ｒ３を形成するハウジング１４が収まるようにすれば、緩衝装置Ｄのストローク長を全く犠牲にすることなく、圧力室Ｒ３をシリンダ１内に形成することができ、緩衝装置Ｄの全長にも影響を全く与えることが無い。

さらに、伸切ストッパ２２がハウジング１４の肩に積層されるようにすることで、伸切ストッパ２２をピストンロッド４の外周に固定するためのフランジを設けずに済み、部品点数とコストの削減と緩衝装置Ｄを軽量化することができる。

ピストンホルダ１５が外周にピストン２が装着される軸部１５ｂを備え、圧側流路６が軸部１５ｂに設けられているので、圧側流路６を無理なく設けることができる。

なお、上記したところでは、ピストンロッド４がピストンロッド本体１６の先端にハウジング１４を一体に形成しているが、図３に示すように、ピストンロッド２３の下端外周に螺子部２３ａを設けて、この螺子部２３ａに筒状のハウジング２４を螺着することでピストンロッド２３にハウジング２４を設けるようにしてもよい。なお、ピストンロッド２３とハウジング２４の固定方法としては螺子締結以外の方法を採用してもよく、たとえば、溶接することによってこれらを一体化するようにしてもよい。このことは、ハウジング１４，２４とピストンホルダ１５の一体化に際しても同様であり、図１および図３に示したところでは、ハウジング１４，２４の下端開口端を加締めることでピストンホルダ１５を一体化するようにしているが、これに限らず、たとえば、溶接や螺子締結によって一体化を図ることも可能である。また、伸側流路５は、図３に示したところでは、ピストンロッド２３の先端から側方へ抜けるロッド内通路２３ｂによって形成されており、ピストンホルダ１５に設けた圧側流路６の途中に絞り６ａを設置するようにしている。このように、圧側流路６に絞り６ａを設けて伸側流路５に絞りを設けないようにすることで、伸側圧力室７からの気泡の抜けがよくなるメリットがあるが、伸側流路５に絞りを設けるようにしてもよく、この図３に示したところでは、フリーピストン９のハウジング２４に対する変位によって流路面積を可変にするオリフィス流路を設けているが、オリフィス流路の設置は任意であるので、設けないようにしてもよい。

また、ハウジング１４，２４およびピストンホルダ１５の形状および構造は、適宜設計変更が可能であり、上記に説明し図示した形状および構造に限定されるものではない。

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。

１シリンダ
２ピストン
３ａ，３ｂ減衰通路
４ピストンロッド
５伸側流路
６圧側流路
７伸側圧力室
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
１４ｅオリフィス流路としての透孔
１５ピストンホルダ
１５ｂ軸部
１７シールリング
２２伸切ストッパ
Ｄ緩衝装置
Ｒ１伸側室
Ｒ２圧側室
Ｒ３圧力室

Claims

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、上記シリンダ内に移動自在に挿通されるとともに上記ピストンに連結されるピストンロッドと、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、上記ピストンロッドに設けられて上記フリーピストンが摺動自在に挿入される筒状のハウジングと、上記ピストンが装着されるとともに上記ハウジングの開口部を閉塞するピストンホルダとで形成されて伸側室側に配置されることを特徴とする緩衝装置。
上記ピストンロッドの外周に上記シリンダに対する当該ピストンロッドの退出を規制する伸切ストッパを設け、上記ハウジングが上記伸切ストッパよりピストンロッドの先端側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の緩衝装置。
上記伸切ストッパが上記ハウジングの肩に積層され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。
上記フリーピストンは有底筒状とされて開口部を上方へ向けて上記ハウジング内に挿入され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。
上記ピストンホルダは、外周に上記ピストンが装着される軸部を備え、上記圧側流路が上記軸部を貫通してハウジング内に通じることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の緩衝装置。
上記伸側流路は、上記フリーピストンが上記ハウジングに対する変位によって流路面積が変化するオリフィス流路を備える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。
上記オリフィス流路は、上記ハウジングの側方から開口して当該ハウジング内に通じる透孔を備え、上記フリーピストンの外周に上記ハウジングの内周に摺接して当該フリーピストンと当該ハウジングとの間をシールするシールリングを設け、上記シールリングの装着位置は、上記フリーピストンを上記ハウジング内へ挿入する際に上記透孔を跨がない位置に設けられることを特徴とする請求項６に記載の緩衝装置。