JP2014037891A - Shock absorber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、緩衝装置の改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a shock absorber.
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。 Conventionally, in this type of shock absorber, a cylinder, a piston that is slidably inserted into the cylinder and divides the inside of the cylinder into an upper chamber and a lower chamber, and an upper chamber and a lower chamber provided in the piston communicate with each other. A first flow path, a second flow path that opens from the tip of the piston rod to the side to communicate the upper chamber and the lower chamber, and a pressure chamber that is connected in the middle of the second flow path, , A free piston that is slidably inserted into the pressure chamber and partitions the pressure chamber into one chamber and the other chamber, and a coil spring that biases the free piston. That is, one chamber in the pressure chamber communicates with the lower chamber through the second flow path, and the other chamber in the pressure chamber communicates with the upper chamber through the second flow path.
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。 In the shock absorber configured in this manner, the pressure chamber is divided into one chamber and the other chamber by a free piston, and the upper chamber and the lower chamber are not directly communicated with each other via the second flow path. However, when the free piston moves, the volume ratio of the one chamber and the other chamber changes, and the liquid in the pressure chamber enters and exits the upper and lower chambers according to the amount of movement of the free piston. It behaves as if the chamber is in communication with the second flow path.
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。 Here, the differential pressure between the upper chamber and the lower chamber when the shock absorber is expanded and contracted is P, the flow rate of the liquid flowing out from the upper chamber is Q, the differential pressure P and the flow rate Q1 of the liquid passing through the first flow path are Is a relationship between the difference between the pressure difference P and the pressure P1, and the flow rate Q2 of the liquid flowing from the upper chamber into the other chamber of the pressure chamber. The coefficient is C2, the pressure in one chamber of the pressure chamber is P2, the coefficient that is the relationship between the pressure P2 and the flow rate Q2 of the liquid flowing out from the one chamber into the lower chamber is C3, and the pressure receiving area of the free piston When the area is A, the displacement of the free piston with respect to the pressure chamber is X, the spring constant of the coil spring is K, and the transfer function of the differential pressure P with respect to the flow rate Q is obtained, Equation (1) is obtained. In equation (1), s represents a Laplace operator.
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。 Furthermore, substituting jω for the Laplace operator s in the transfer function shown in the above equation (1) to obtain the absolute value of the frequency transfer function G (jω) yields the following equation (2).
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・A2・(C1+C2+C3)}とFb=K/{2・π・A2・(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。 As can be understood from the above equations, the frequency characteristics of the transfer function of the differential pressure P with respect to the flow rate Q in this buffer device are Fa = K / {2 · π · A 2 · (C1 + C2 + C3)} and Fb = K / {2 Π · A 2 · (C2 + C3)} has two breakpoint frequencies, and in the region of F <Fa, the transfer gain is substantially C1, and in the region of Fa ≦ F ≦ Fb, C1 to C1 · ( C2 + C3) / (C1 + C2 + C3), and changes so as to decrease gradually, and becomes constant in the region of F> Fb. That is, in the frequency characteristic of the transfer function of the differential pressure P with respect to the flow rate Q, the transfer gain increases in the low frequency range, and the transfer gain decreases in the high frequency range.
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)。
Therefore, this shock absorber can generate a large damping force for low-frequency vibration input, and can generate a small damping force for high-frequency vibration input. The vehicle can reliably generate a high damping force in a scene where the input vibration frequency is low, such as a medium, and can reliably generate a low damping force in a scene where the input vibration frequency is high such that the vehicle travels on an uneven road surface. The riding comfort can be improved (see, for example,
ところで、上記緩衝装置では、ハウジングの内周に段部を設けており、フリーピストンが一方室を圧縮する下方に変位して移動限界にまで達すると、上記段部がフリーピストンの一方室側の端部外周に衝合して、フリーピストンのハウジングに対するそれ以上の下方への変位を規制するようになっている。 By the way, in the said shock absorber, the step part is provided in the inner periphery of the housing, and when the free piston is displaced downward to compress the one chamber and reaches the movement limit, the step part is located on the one chamber side of the free piston. Abutting on the outer periphery of the end, the further downward displacement of the free piston with respect to the housing is restricted.
したがって、たとえば、振幅が大きな振動が入力される場合にあっては、フリーピストンがストロークエンドで変位が規制されて、圧力室を介して液体の行き来がなくなり、緩衝装置は大きな減衰力を発揮して伸び切りや底付きを抑制することができるようになっている。 Therefore, for example, when vibration with a large amplitude is input, the displacement of the free piston is restricted at the stroke end, so that liquid does not pass through the pressure chamber, and the shock absorber exerts a large damping force. It is possible to suppress the stretch and bottoming.
このように、フリーピストンの変位を規制することで、伸び切りや底付きを抑制することができるのであるが、フリーピストンが段部に衝突する際に打音が生じて車両搭乗者に違和感や不安感を与えることになって、車両における乗り心地を損なう可能性がある。 In this way, by restricting the displacement of the free piston, it is possible to suppress expansion and bottoming, but when the free piston collides with the stepped portion, a sound is generated and the vehicle occupant feels uncomfortable. This may give a sense of anxiety and may impair the riding comfort of the vehicle.
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、打音の音量を小さく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可能な緩衝装置を提供することである。 Therefore, the present invention was devised to improve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a buffer capable of reducing the volume of the hitting sound and improving the riding comfort in the vehicle. Is to provide a device.
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、シリンダ内に移動自在に挿通されたピストンロッドと、ピストンロッドに連結されてシリンダ内を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、フリーピストンのハウジング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、上記ハウジングの一方室内に収容されて当該ハウジングの内周に嵌合すると共に樹脂製であって筒状のストッパを設け、当該ストッパでフリーピストンがハウジングに対して一方側の移動限界まで変位するとフリーピストンに衝合してフリーピストンの変位を規制することを特徴とすることを特徴とする。 In order to solve the above-described object, the problem-solving means in the present invention includes a cylinder, a piston rod movably inserted into the cylinder, and a partition wall that is connected to the piston rod and divides the inside of the cylinder into two working chambers. A member, a passage communicating the two working chambers, a housing forming a pressure chamber, and a slidably inserted into the housing to communicate the pressure chamber to one working chamber via a one-side channel. A shock absorber provided with a free piston that partitions into one chamber and the other chamber communicated with the other working chamber via the other-side flow path, and a spring element that generates a biasing force that suppresses displacement of the free piston with respect to the housing The housing is accommodated in one chamber of the housing and is fitted to the inner periphery of the housing, and is made of resin and provided with a cylindrical stopper, and the stopper is a free piston. When displaced to move the limit on one side relative to the housing and abuts against the free piston, characterized in that characterized in that to regulate the displacement of the free piston.
本発明の緩衝装置によれば、フリーピストンが移動限界であるストロークエンドに達した際に、フリーピストンが樹脂製のストッパに衝合して、それ以上の変位が規制されるようになっているので、衝合時の打音の音量を小さくすることができる。それゆえ、この緩衝装置にあっては、車両搭乗者に当該打音を知覚させずに済み、搭乗者に不安感や違和感を抱かせることがなく、車両における乗り心地を向上させることができる。 According to the shock absorber of the present invention, when the free piston reaches the stroke end which is the movement limit, the free piston collides with the resin stopper, and further displacement is regulated. Therefore, the volume of the hitting sound at the time of collision can be reduced. Therefore, in this shock absorber, it is not necessary for the vehicle occupant to perceive the hit sound, and the rider does not feel uneasy or uncomfortable, and the ride comfort in the vehicle can be improved.
また、ストッパは、ハウジングの内周に嵌合されているので、ハウジング内で遊んでしまうことがなく、ばね要素に干渉してばね要素の伸縮を阻害することが無い。 Further, since the stopper is fitted to the inner periphery of the housing, the stopper does not play in the housing, and does not interfere with the spring element and hinder expansion and contraction of the spring element.
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、上記した上室R1と下室R2とを連通する通路3a,3bと、圧力室R3を形成するハウジング15と、上記ハウジング15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、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、ハウジング15に装着されてフリーピストン9がハウジング15に対して下方側の移動限界まで変位するとフリーピストン9に衝合してフリーピストン9の変位を規制する樹脂製のストッパ16と備えて構成され、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。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a shock absorber D of the present invention includes a
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、図示はしないが、シリンダ1の上端を封止する環状のヘッド部材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、図外のボトム部材によって封止されている。
The shock absorber D includes a piston rod 4 that is movably inserted into the
そして、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、また、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13が設けられている。
The upper chamber R1, the lower chamber R2, and the pressure chamber R3 are filled with a liquid such as hydraulic oil. The lower chamber R2 is slidably contacted with the inner periphery of the
なお、上記した作動室たる上室R1、下室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。 Note that the liquid filled in the upper chamber R1, the lower chamber R2, and the pressure chamber R3, which are the working chambers, may be liquids such as water and an aqueous solution in addition to the working oil.
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、気体室G内の気体の体積が膨張あるいは収縮して摺動隔壁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。このように緩衝装置Dは、単筒型に設定されているが、摺動隔壁13および気体室Gの設置に変えて、シリンダ1の外周や外部にリザーバを設けて当該リザーバによって上記ピストンロッド4の体積補償を行ってもよい。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。
Since the shock absorber D is set to a so-called single rod type, the volume of the piston rod 4 that enters and exits the
以下、各部について詳細に説明すると、ピストンロッド4は、図2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。
In the following, each part will be described in detail. As shown in FIG. 2, the piston rod 4 has a
そして、ピストンロッド4には、小径部4aの先端から開口しピストンロッド4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。
The piston rod 4 is formed with the other-
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、上室R1と下室R2とを連通する通路3a,3bが設けられ、通路3aの図1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3bの図1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。
The
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4の小径部4aが挿入され、積層リーフバルブV1,V2の撓み量を規制する環状のバルブストッパ21,22とともにピストン2に積層されている。
The laminated leaf valves V1 and V2 are both formed in an annular shape, and the
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3a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の伸長時に通路3bを開放し、収縮時には通路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。また、積層リーフバルブV1,V2で通路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上室R1と下室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るなどして形成される。
Then, the laminated leaf valve V1 is bent by the pressure difference between the lower chamber R2 and the upper chamber R1 when the shock absorber D contracts, opens the
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。
As described above, when the passage is one-way, the
そして、ピストンロッド4の螺子部4bには、上記積層リーフバルブV2の下方から圧力室R3を形成するハウジング15が螺着され、このハウジング15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22がピストンロッド4に固定されている。このように、ハウジング15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4に固定する役割をも果たしている。
A
つづいて、ハウジング15について説明する。ハウジング15は、図2に示すように、ピストンロッド4の螺子部4bに螺合される筒状であって外周に鍔31を備えたナット部30と、有底筒状のハウジング本体32とを備えて構成され、ハウジング本体32の図2中上端開口部が上記鍔31の外周へ向けて加締められて鍔31の外周に装着され、ハウジング本体32とナット部30とを一体化し、このナット部30およびハウジング本体32で下室R2内に圧力室R3を画成している。なお、ナット部30とハウジング本体32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。
Next, the
そして、上記のように形成される圧力室R3内には、フリーピストン9が摺動自在に挿入されて、圧力室R3は、図2中上方側の他方室8と下方側の一方室7に区画されている。
A
また、ナット部30は、上述のように鍔31を備え、その内周には螺子部30aが形成され、この螺子部30aをピストンロッド4の螺子部4bに螺着することによって、ハウジング15をピストンロッド4の小径部4aに固定することが可能なようになっている。
Further, the
ハウジング本体32は、図2中下端の外径が小径とされる筒部32aと、底部32bとを備えて有底筒状とされ、底部32bには、一方側流路5の一部を構成する固定オリフィス33が設けられている。また、ハウジング本体32の筒部32aには、下室R2とハウジング本体32内を連通する二つの可変オリフィス34,35が設けられている。なお、筒部32aの小径な下端における外周の断面形状が真円以外の形状、たとえば、一部を切欠いた形状や、六角形等の形状とされており、当該筒部32aの下端に工具を係合させてハウジング15をピストンロッド4の先端に螺着することができるようになっている。
The housing
さらに、ハウジング本体32内となる一方室7内には、筒状のストッパ16が収容されており、このストッパ16は、樹脂製であって、ハウジング本体32の筒部32aの内周に嵌合してハウジング本体32に固定されている。なお、ストッパ16の材質は、天然樹脂でも合成樹脂でもよいが、この場合、軟質であることが好ましい。このストッパ16は、フリーピストン9がハウジング本体32に対して図2中下方側となる一方側へ移動限界まで変位すると、フリーピストン9に衝合してそれ以上のフリーピストン9の下方側への変位を規制するようになっている。また、ストッパ16は、ハウジング本体32の内周に嵌合されているので、ハウジング15内で遊んでしまうことがなく、コイルばね24に干渉してコイルばね24の伸縮を阻害することが無い。
Further, a
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2中下端に設けられてハウジング本体32の底部32bへ向けて突出する凸部9cと、筒部9aの外周に形成した環状溝9dと、環状溝9dと一方室7とを連通する孔9eとを備えて構成され、内側をナット部30に向け筒部9aをハウジング本体32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。このようにフリーピストン9が有底筒状とすることで筒部9aにおける軸方向長さを確保でき、ハウジング15に対する摺動性を損なうことなくフリーピストン9の軽量化を図ることができるとともに、後述するコイルばね23,24のばね長とストローク長の確保が容易となり、ハウジング15の全長の長大化を抑制することができる。
The
また、このフリーピストン9に、フリーピストン9のハウジング15に対する変位量に比例してその変位を抑制する附勢力を作用させるため、他方室8内であってナット部30の鍔31とフリーピストン9の底部9bにおける内側との間、および、一方室7内であってハウジング本体32の底部32bとフリーピストン9の底部9bにおける外側との間に、それぞれ、ばね要素10としてコイルばね23,24を介装してあり、フリーピストン9は、これらコイルばね23,24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、ハウジング本体32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。
Further, in order to apply an urging force that suppresses the displacement of the
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23,24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ばね要素10を用いる場合には、ナット部30或いはハウジング本体32に他端を固定するようにしてもよい。
As the
コイルばね23は、フリーピストン9の筒部9a内に収容されており、また、コイルばね24は、フリーピストン9の凸部9cに嵌合されることによって、双方のコイルばね23,24が調芯されてフリーピストン9に対する位置ずれが防止され、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。
The
なお、フリーピストン9の筒部9aの内周とコイルばね23との間には、若干の隙間が設けられており、コイルばね23が圧縮されて巻線径が拡大した際にコイルばね23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。
A slight gap is provided between the inner periphery of the
また、上述したように、凸部9cはコイルばね24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、コイルばね24の乗り上げを充分に防止可能な高さに設定されている。
Further, as described above, the
そして、フリーピストン9が上述のようにコイルばね23,29によって弾性支持されて中立位置にあるときには、ハウジング本体32の筒部32aに設けた可変オリフィス34,35がフリーピストン9の環状溝9dに対向して一方室7と下室R2とを連通するようになっている。また、フリーピストン9がストロークエンドまで変位する、すなわち、ナット部30の図2中下端あるいはストッパ16の図2中上端に当接するまで変位すると、可変オリフィス34,35は、フリーピストン9の筒部9aの外周に完全にオーバーラップされて閉塞されるようになっている。すなわち、一方側流路5は、環状溝9d、可変オリフィス34,35、孔9eおよび固定オリフィス33とで構成されている。なお、可変オリフィス34,35を二つ設けているが、その数は任意である。
When the
つまり、この具体的な緩衝装置Dの場合、フリーピストン9の中立位置からの変位量が任意の変位量となるときに、可変オリフィス34,35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34,35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2中上下方向幅の設定および、可変オリフィス34,35のハウジング本体32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34,35の流路面積が減少し、フリーピストン9が上下両側のストロークエンドに達すると、可変オリフィス34,35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33のみによって下室R2に連通されるようになっている。
That is, in the case of this specific shock absorber D, when the amount of displacement from the neutral position of the
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の動作について説明する。 The shock absorber D is configured as described above. Next, the operation of the shock absorber D will be described.
(A)フリーピストン9における中立位置からの変位量が可変オリフィス34,35を閉塞し始めない範囲内である場合の緩衝装置Dにおける動作
この場合、ピストン速度が低く、フリーピストン9は、一方側流路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。
(A) Operation in the shock absorber D when the amount of displacement from the neutral position in the
そして、緩衝装置Dへの入力周波数が低い場合と高い場合で、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、入力振幅が大きくなり、フリーピストン9の振幅も、可変オリフィス34,35を閉塞し始めない範囲内で大きくなる。
When the input frequency to the shock absorber D is low and high, and the input speed is low, the input amplitude increases when the input frequency is low, and the amplitude of the
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が変位するのでコイルばね23,24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、このコイルばね23,24の附勢力に見合って一方室7と他方室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。
When the amplitude of the
すると、一方室7と下室R2との差圧、および、他方室8と上室R1との差圧が小さくなって、一方側流路5および他方側流路6を通過する流量は減少する。この一方側流路5および他方側流路6を通過する流量の減少にともなって、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。
Then, the differential pressure between the one
逆に、高周波入力時には、入力振幅が小さいため、上室R1から下室R2へ、或いは、下室R2から上室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が受けるコイルばね23,24の附勢力も小さくなる。その分、一方室7の圧力と他方室8の圧力との差は小さくなり、一方室7と下室R2との差圧および他方室8と上室R1との差圧は大きく維持されるため、一方側流路5および他方側流路6を通過する流量が低周波時よりも大きくなり、その分、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。
On the contrary, since the input amplitude is small at the time of high frequency input, the flow rate of one cycle moving from the upper chamber R1 to the lower chamber R2 or from the lower chamber R2 to the upper chamber R1 is small, and the movement displacement of the
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。 Thus, the shock absorber D can generate a large damping force for vibrations in the low frequency range, and can reduce the damping force for vibrations in the high frequency range, depending on the input vibration frequency. A damping force suitable for the vehicle can be generated.
(B)フリーピストン9の中立位置からの変位量が一方側流路5の流路抵抗を増加させる範囲内である場合の緩衝装置Dにおける動作
転じて、フリーピストン9の中立位置からの変位量が可変オリフィス34,35の両方を閉塞し始めて一方側流路5の流路抵抗を増加させる場合における緩衝装置Dの動作について説明する。
(B) When the displacement amount from the neutral position of the
この場合は、フリーピストン9の変位量に応じて可変オリフィス34,35の閉塞度合が進むので、一方側流路5は、フリーピストン9の変位量に応じて徐々に流路面積を小さくし、フリーピストン9がストロークエンドに到達すると可変オリフィス34,35が完全に閉塞されて流路面積を固定オリフィス33の流路面積と同じくして最小とする。
In this case, since the degree of blockage of the
つまり、フリーピストン9が可変オリフィス38,39を閉塞し始めた後は変位量に応じて一方側流路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。
That is, after the
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、一方室7もしくは他方室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の振動の振幅が大きい場合である。
Here, the
上述したように、フリーピストン9が可変オリフィス34,35を閉塞し始める位置を越えて変位するようになると、徐々に一方側流路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、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の発生減衰力は振動周波数の高低によらず徐々に大きくなっていく。
As described above, when the
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、圧力室R3を介して上室R1と下室R2と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通路3a,3bのみを通過することになり、緩衝装置Dは、振動周波数の高低によらず、最大の減衰係数で減衰力を発生することになる。
When the
なお、緩衝装置Dの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が可変オリフィス34,35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が可変オリフィス34,35を閉塞し始める位置を越えて変位するようになると、徐々に減衰力が高まって、フリーピストン9がストロークエンドに達すると最大の減衰係数で減衰力を発生する。
When the vibration frequency of the shock absorber D is relatively high, the shock absorber D generates a relatively low damping force until the
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大振幅の振動の入力に対して、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てフリーピストン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内と上室R1、下室R2と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。
That is, in response to an input of a large amplitude vibration that causes the
したがって、この緩衝装置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。 Therefore, in this shock absorber D, even if a vibration with a large amplitude is input, the generated damping force changes gently, and it is not necessary for the passenger to perceive a shock due to the change in the damping force. In particular, when the vibration frequency is high, since a low damping force is generated, a sudden change in the generated damping force can be effectively mitigated.
そして、緩衝装置Dに大振幅の振動が入力があり、フリーピストン9が図2中下方側の移動限界であるストロークエンドに達した際に、フリーピストン9が樹脂製のストッパ16に衝合して、それ以上の下方への変位が規制されるようになっているので、衝合時の打音の音量を小さくすることができる。それゆえ、この緩衝装置Dにあっては、車両搭乗者に当該打音を知覚させずに済み、搭乗者に不安感や違和感を抱かせることがなく、車両における乗り心地を向上させることができる。
Then, when a large amplitude vibration is input to the shock absorber D and the
なお、参考例に係る緩衝装置にように、ストッパ40は、図3に示すように、フリーピストン9側に設けてもよい。この参考例の緩衝装置にあっては、ハウジング本体32の筒部32aの内周に段部32cを設けてあり、フリーピストン9が図3中下方側となる一方側の移動限界にまで変位すると、この段部32cにフリーピストン9に固定されるストッパ40を衝合させるようにしてある。その他については、上記した一実施の形態の緩衝装置Dと同じ構成とされているので、説明が重複するので、その詳しい説明を省略することとして異なる部分のみについて説明する。
Note that, as in the shock absorber according to the reference example, the
ストッパ40は、フリーピストン9とコイルばね24との間に介装されてフリーピストン9に固定される環状の固定部41と、固定部41より外周側に設けられてハウジング15の内周に設けた段部32cに衝合する衝合部42とを備えている。
The
より詳しくは、固定部41は、フリーピストン9の凸部9cの外周に装着されており、その内周41aを凸部9cが挿入される挿入部とし、フリーピストン9に径方向に位置決められている。また、固定部41は、上述のように、コイルばね24によってフリーピストン9へ向けて附勢されているので、特に、他の固定手段や部品の追加を要することなくフリーピストン9に固定することができるようになっている。
More specifically, the fixed
そして、衝合部42は、段部32cに対向する環状の対向部42aと、固定部41の外周から一方室7側へ向けて傾斜して対向部42aに接続する環状の傾斜部42bとを備えて構成されていて、この場合、対向部42aに切欠42cが設けてあって、段部32cに衝合しても孔9eと一方室7との連通を保つことができるようになっており、可変オリフィス34,35が閉塞された際にストッパ40とハウジング本体32とでフリーピストン9の下端外周に形成される空隙の密閉されないようにしてあり、フリーピストン9の変位を妨げないようになっている。なお、対向部42aに切欠42cを設ける代わりに傾斜部42bに孔を設けるか、傾斜部42b或いは対向部42aを環状としないこととして上記空隙の密閉を回避してもよい。
The abutting
このように構成されたストッパ40も樹脂製とされており、段部32cへ衝合した際に、打音の音量が小さくなるので、一変形例における緩衝装置にあっても、上記した一実施の形態の緩衝装置Dと同様に、車両搭乗者に当該打音を知覚させずに済み、搭乗者に不安感や違和感を抱かせることがなく、車両における乗り心地を向上させることができる。
The
なお、上記したところでは、一方室7側にストッパ16,40を設けているが、フリーピストン9の筒部9aの図2、図3における上端に、樹脂製のストッパを設けて、フリーピストン9が上方側の移動限界に達した際に、当該ストッパをナット部30の鍔31へ衝合させるようにしてもよいし、ハウジング本体32の内周にナット部30の鍔31の他方室8側の端部に樹脂製の環状のストッパを積層しておき、フリーピストンの筒部9aの上端にこれを衝合させるようにしてもよい。このように、フリーピストン9の図中上下側となる両側の移動限界において樹脂製のストッパとフリーピストン9或いはハウジング15とを衝合させるよういにして、フリーピストン9の図中上下両側における打音の音量を小さくするようにしてもよい。
Although the
また、ハウジング15は、上記の実施の形態と参考例では、シリンダ1内に設けられているが、シリンダ1外へ設けることも可能である。
Further, the
なお、上記した実施の形態と参考例とにおける説明の都合上、一方室7を緩衝装置Dの下室R2に接続し、他方室8を上室R2に連通しているが、一方室7を上室R1へ接続するとともに他方室8を下室R2に連通する構成とされてもよい。
For convenience of explanation in the embodiment and the reference example described above, the one
以上で、本発明の実施の形態と参考例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。 This is the end of the description of the embodiment and the reference example of the present invention, but it is needless to say that the scope of the present invention is not limited to the details shown or described.
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。 The shock absorber of the present invention can be used for vehicle vibration control.
1 シリンダ
2 ピストン
3a,3b 通路
4 ピストンロッド
4a ピストンロッドにおける小径部
4b ピストンロッドにおける螺子部
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
10 ばね要素
13 摺動隔壁
15 ハウジング
16,40 ストッパ
22 バルブストッパ
23,24 ばね要素たるコイルばね
30 ナット部
30a ナット部における螺子部
31 鍔
32 ハウジング本体
32a ハウジング本体における筒部
32b ハウジング本体における底部
32c ハウジング本体における段部
33 固定オリフィス
34,35 可変オリフィス
41 ストッパにおける固定部
42 ストッパにおける衝合部
42a 衝合部における対向部
42b 衝合部における傾斜部
42c 対向部における切欠
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
DESCRIPTION OF
Claims (4)
4. The shock absorber according to claim 1, comprising a variable orifice communicating with the one working chamber and the one chamber, wherein the variable orifice is closed when displaced until the free piston abuts against the stopper.
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