JP2017166572A - 緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】 気体ばねを構成する気室容積を確保したとしても、重量が増加するのを抑制できる緩衝器を提供する。
【解決手段】 内部に作動室Ｌが形成されるシリンダ１と、シリンダ１内に移動可能に挿入されて作動室Ｌを伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２に区画するピストン２と、ピストン２に連結されてシリンダ１の外方へ延びるロッド３とを有するダンパ本体Ｄと、ダンパ本体Ｄの伸縮に伴って拡縮する第一気室Ｇ１を有するメインばね（気体ばね）Ｓ１と、第一気室Ｇ１の外部に設けられ、作動室Ｌに連通する液室Ｌ３と、第一気室Ｇ１に連通する気室Ｇ３とを有するリザーバＲとを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、緩衝器に関する。

従来、二輪車又は三輪車等の鞍乗型車両に用いられる緩衝器の中には、軽量化を目的として、懸架ばねを金属製のコイルばねに代えて気体ばねにしたものがある。

このような気体ばねを利用する緩衝器は、例えば、シリンダと、シリンダ内に移動可能に挿入されるロッドと、シリンダから外方へ突出するロッドの端部に連結されて、ロッドとの間に気室を形成する管状部材とを備えている（例えば、特許文献１）。そして、当該緩衝器では、気室内に高圧の気体を封入しており、緩衝器が伸縮すると、気室容積が拡縮されて、緩衝器の伸縮度合いに応じた弾性力を得られる。

特表２００１−５０１１５５号公報、図９，１０

ここで、上記気体ばねを備えた緩衝器において、気体ばねを構成する気室の容積の圧縮比が過大になると、緩衝器の最収縮時に気室容積が小さくなり過ぎて、気室内の気体の流出を防ぐためのシールに大きな負荷がかかるので、気室容積を確保する必要がある。しかし、上記緩衝器で気体ばねの気室容積を確保しようとすると、管状部材を大きくするより他ない。そして、この管状部材は気室内の圧力に耐え得る強度を有する部材であり、管状部材を大きくすると重量が増加して気体ばねを利用したことによる軽量化の効果が減殺されてしまう。

そこで、本発明は、気体ばねを構成する気室容積を確保したとしても、重量が増加するのを抑制できる緩衝器の提供を目的とする。

上記課題を解決する請求項１に記載の発明は、内部に作動室が形成されるシリンダとロッドとを有するダンパ本体と、前記ダンパ本体の伸縮に伴って拡縮する第一気室を有する気体ばねと、前記第一気室の外部に設けられ、前記作動室に連通する液室と、前記第一気室に連通する気室とを有するリザーバとを備える。当該構成によれば、リザーバの気室も第一気室とともに気体ばねを構成するので、気体ばねを構成する気室容積を確保できる。また、リザーバは、シリンダに出入りするロッド体積分のシリンダ内容積変化、又はシリンダに収容される液体の温度変化による体積変化を補償するのに必要な部材であるので、このようなリザーバの気室を気体ばねとして利用したとしても、緩衝器の重量に対する影響は小さい。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の構成を備えるとともに、前記気体ばねは、前記シリンダが移動可能に挿入されるエアシリンダと、前記シリンダに取り付けられて前記エアシリンダ内に前記第一気室を形成するエアピストンとを有する。さらに、前記リザーバは、内部に前記液室と前記気室が形成されるタンクであり、前記エアシリンダに連結されている。当該構成によれば、第一気室と気室を連通するための通路の取り回しが容易であるとともに、エアピストンの受圧面積を大きくして、第一気室内の気体の流出を阻止するシールにかかる負荷を軽減できる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の構成を備えるとともに、前記ロッドは、前記第一気室内に挿通されており、前記ロッドに前記作動室と前記液室とを連通する通路が形成されている。当該構成によれば、ダンパ本体の外部に液室と作動室とを連通する通路を形成するための部材を追加せずに済むので、緩衝器の部品数を削減して緩衝器の構成を簡易にできる。

請求項４に記載の発明では、請求項２又は３に記載の構成を備えるとともに、前記エアシリンダ内に前記第一気室と前記エアピストンで区画される第二気室が形成されている。当該構成によれば、緩衝器が車両に搭載される場合に、車両の乗り心地を良好にできる。さらに、緩衝器の軽量化が可能になり、緩衝器のばね特性が温度変化による影響を受けにくくなる。

請求項５に記載の発明では、請求項２から４の何れか一項に記載の構成を備えるとともに、前記エアシリンダの反シリンダ側端部の外径がシリンダ側の外径よりも小さく形成されている。当該構成によれば、エアシリンダにおけるエアピストンが摺接する部分の外径を大きくし、第一気室又は第二気室内の気体の流出を阻止するシールにかかる負荷を軽減したとしても、緩衝器を車体に取り付ける場合に、エアシリンダが緩衝器の周辺部品に干渉するのを防止するとともに、取付容易になる。

本発明の緩衝器によれば、気体ばねを構成する気室容積を確保したとしても、重量が増加するのを抑制できる。

本発明の一実施の形態に係る緩衝器を示した縦断面図である。 図１の一部を拡大した図である。 本発明の一実施の形態に係る緩衝器の一部を部分的に切欠いて示した斜視図である。

以下に本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同じ部品を示す。

図１に示す本発明の一実施の形態に係る緩衝器Ａは、二輪車又は三輪車等の鞍乗型車両に搭載されて、車体の骨格となるフレームと、このフレームの後部に揺動自在に連結されて、後輪を支えるスイングアームとの間に介装されるリヤクッションユニットユニットである。

緩衝器Ａは、シリンダ１と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されるピストン２と、図１中下端がピストン２に連結されて上端がシリンダ１外へ延びるロッド３と、シリンダ１の図１中上側開口を塞ぎ、ロッド３が貫通する環状のロッドガイド１０と、シリンダ１の図１中下側開口を塞ぐボトムキャップ１１と、横並びに設けられた有底筒状のホルダ部４とハウジング部５とを有し、ホルダ部４の底部４ａにシリンダ１外へ突出するロッド３の図１中上端が連結されるホルダハウジング複合部材Ｈと、ハウジング部５内に収容される有底筒状のブラダ５０と、ブラダ５０及びハウジング部５の開口を塞ぐキャップ５１と、ホルダハウジング複合部材Ｈにおけるホルダ部４とハウジング部５との間に取り付けられるベースバルブアッセンブリ６と、ホルダ部４の筒部４ｂに連結されて筒部４ｂから図１中下方へ延び、内側にシリンダ１が出入りする外筒７と、外筒７に連結されて外筒７から図１中下方へ延びる環状の延長部材８とを備える。

そして、シリンダ１、ピストン２、及びロッド３を有してテレスコピック型のダンパ本体Ｄが構成される。また、ホルダハウジング複合部材Ｈのハウジング部５、ブラダ５０、及びキャップ５１を有してリザーバＲが構成され、リザーバＲ内はダンパ本体Ｄ内に通じている。そして、ダンパ本体Ｄと、ベースバルブアッセンブリ６と、リザーバＲとを備えてダンパが構成される。また、ホルダハウジング複合部材Ｈのホルダ部４、外筒７、延長部材８を有してエアシリンダＣが構成されており、エアシリンダＣとダンパ本体Ｄとの間に気体が封入されて、気体ばねが構成されている。

さらに、緩衝器Ａの軸方向の両端となるホルダ部４の図１中上部とボトムキャップ１１の図１中下部には、それぞれブラケット４ｃ，１１ａが設けられている。そして、ブラケット４ｃが車体に連結され、ブラケット１１ａがリンク等を介してスイングアームに連結される。このため、路面凹凸による衝撃が車輪に入力されると、ロッド３がシリンダ１に出入りしてダンパ本体Ｄが伸縮するとともに、シリンダ１がエアシリンダＣに出入りして気体ばねが伸縮し、その結果、緩衝器Ａが伸縮する。なお、本発明に係る緩衝器の用途はリヤクッションユニットに限られず、適宜変更できる。

以下、緩衝器Ａを構成する各部材について説明する。

シリンダ１は、筒状であり、図１中上下に延びて、その両端部内周に螺子溝が形成されている。そして、シリンダ１の図１中上端部にロッドガイド１０が螺合され、下端部にボトムキャップ１１が螺合される。そして、シリンダ１、ロッドガイド１０、及びボトムキャップ１１で囲われる空間が作動室Ｌであり、作動室Ｌは、ピストン２で二つの部屋に区画されている。これら二つの部屋のうち、緩衝器Ａの伸長時に圧縮されるロッド３側の部屋を伸側室Ｌ１とし、収縮時に圧縮されるピストン２側の部屋を圧側室Ｌ２とする。これら伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２には、それぞれ作動油等の液体が満たされている。

ロッドガイド１０は、図２に示すように、シリンダ１内に挿入される小径部１０ａと、小径部１０ａの図２中上側に連なり、外径が小径部１０ａの外径よりも大きいピストン部１０ｂとを有しており、ピストン部１０ｂがシリンダ１から径方向外方へ突出する。ピストン部１０ｂは、外筒７の内周に摺接し、エアシリンダＣの内部をロッド３側の第一気室Ｇ１と、シリンダ１側の第二気室Ｇ２に区画する。これらについては、後に詳細に説明する。

また、ロッドガイド１０の内周には、環状のブッシュ１２が設けられ、ロッドガイド１０は、ブッシュ１２を介してロッド３の外周に摺接し、ロッド３を軸方向移動自在に支える。また、ロッドガイド１０の内周であってブッシュ１２の上側には、ロッド３の外周に摺接し、第一気室Ｇ１の気体がシリンダ１内へ侵入するのを防ぐ環状の気体用シール１３が設けられ、ブッシュ１２の下側には、ロッド３の外周に摺接し、シリンダ１内の液体がシリンダ１外へ流出するのを防ぐ環状の液体用シール１４が設けられている。また、ロッドガイド１０の小径部１０ａとシリンダ１との間、及びボトムキャップ１１（図１）とシリンダ１との間が、それぞれ符示しないシールで塞がれている。よって、作動室Ｌが液密に維持される。

さらに、ロッドガイド１０の図２中下端部内周には、環状の閉塞部材１５と、環状のリバウンドクッション１６が設けられている。閉塞部材１５は、断面逆Ｌ字状に形成されていて、ロッド３の外周に摺接する。リバウンドクッション１６は、ゴム等のエラストマーで形成されて、弾性を有する。また、リバウンドクッション１６は、閉塞部材１５におけるロッド３の外周に摺接する部分の外周に設けられるとともに、ロッドガイド１０と閉塞部材１５で背面を支えられている。そして、ロッド３がシリンダ１から所定量退出すると、ロッド３の外周に固定されたバルブストッパ２３がリバウンドクッション１６に当接し、リバウンドクッション１６が弾性変形して緩衝器Ａの最伸長時の衝撃を緩和する。

ロッド３は、図１に示すように、ロッドガイド１０で支えられる本体部３ａと、本体部３ａの図１中下側に連なりシリンダ１内に配置されるとともに、外径が本体部３ａの外径よりも小さい取付部３ｂと、本体部３ａの図１中上側に連なりシリンダ１外に配置されるとともに、外周に螺子溝が形成される連結部３ｃとを有する。そして、連結部３ｃがホルダ部４に連結されるとともに、本体部３ａが外筒７とロッドガイド１０の内側を通り、取付部３ｂの外周に環状のピストン２が装着されている。より詳しくは、取付部３ｂの先端部外周には、螺子溝が形成されており、この先端部の外周に螺合するナット３０と、取付部３ｂの末端にできる段差との間にピストン２が挟まれて固定される。

また、ロッド３には、中心部を軸方向に貫通する縦孔３ｄと、本体部３ａにおける取付部３ｂ近くの側方に開口し、縦孔３ｄに通じる横孔３ｅが形成されている。横孔３ｅは、緩衝器Ａの最伸長時に閉塞部材１５で塞がれるようになっており、通常のストローク範囲では、伸側室Ｌ１に連通する。また、縦孔３ｄは、常に圧側室Ｌ２と連通するので、横孔３ｅが閉塞されていない通常のストローク範囲では、液体がロッド３内を通って伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２との間を移動できる。つまり、縦孔３ｄと横孔３ｅは、ピストン２に積層される後述の伸側バルブ２０及び圧側バルブ２１を迂回するバイパス路を構成し、このバイパス路は、緩衝器Ａの最伸長時に閉塞部材１５で遮断される。さらに、横孔３ｅは、絞りとして機能し、伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２との間を移動する液体の流れに抵抗を与える。

ピストン２には、伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２とを連通する伸側通路２ａと圧側通路２ｂが形成される。また、ピストン２の図１中下側に、伸側通路２ａの出口を開閉する上記伸側バルブ２０が積層され、ピストン２の図１中上側に、圧側通路２ｂの出口を開閉する上記圧側バルブ２１が積層されている。伸側バルブ２０及び圧側バルブ２１は、ともにリーフバルブであり、外周側の撓みが許容された状態で、内周部をピストン２とともにロッド３の外周にナット３０で固定される。よって、伸側バルブ２０は、伸側室Ｌ１の圧力を受けて撓むと伸側通路２ａを開放でき、圧側バルブ２１は、圧側室Ｌ２の圧力を受けて撓むと圧側通路２ｂを開放できる。なお、伸側バルブ２０及び圧側バルブ２１は、リーフバルブに限られず、ポペット弁又はオリフィス等、適宜変更できる。

また、伸側バルブ２０の図１中下側と、圧側バルブ２１の上側には、それぞれバルブストッパ２２，２３が積層されている。バルブストッパ２２，２３は、それぞれに対応する伸側バルブ２０又は圧側バルブ２１が所定量撓むとバルブの背面に当接し、それ以上バルブが撓むのを防止してバルブの開口量を制限する。また、バルブストッパ２３は、リバウンドストッパを兼ねており、前述のように、緩衝器Ａの最伸長時にリバウンドクッション１６に突き当たる。

つづいて、ロッド３の図１中上端に連結されるホルダハウジング複合部材Ｈは、有底筒状で、開口を図１中下方へ向けて配置されるホルダ部４と、このホルダ部４と横並びに設けられ、有底筒状で、開口を図１中下方へ向けて配置されるハウジング部５と、ホルダ部４とハウジング部５を繋ぐ接続部９とを有する。前述のように、ホルダ部４はエアシリンダＣの一部であり、ハウジング部５はリザーバＲの一部である。また、ホルダハウジング複合部材Ｈには、縦孔３ｄを通じて作動室ＬとリザーバＲ内を連通する液体用通路９０と、エアシリンダＣ内とリザーバＲ内を連通する気体用通路９１が形成されている。さらに、接続部９には、ベースバルブアッセンブリ６が取り付けられていて、液体用通路９０を流れる液体は、ベースバルブアッセンブリ６を介して作動室ＬとリザーバＲとの間を移動する。

また、ハウジング部５には、有底筒状で拡縮可能なブラダ５０が、底部をハウジング部５の底部へ向けて挿入されている。そして、ハウジング部５の筒部の開口端部にキャップ５１が装着されており、このキャップ５１でブラダ５０の開口端部をハウジング部５に固定するとともに、ブラダ５０の開口を塞ぐ。ハウジング部５の内部には、ブラダ５０とハウジング部５との間に液体が充填される液室Ｌ３が形成されるとともに、ブラダ５０の内側に気体が封入される気室Ｇ３が形成されている。このように、リザーバＲは、ダンパ本体Ｄの外部に設けた別置き型のタンクであり、ブラダ５０で区画される液室Ｌ３と気室Ｇ３を有する。なお、リザーバＲにおいて、液室Ｌ３と気室Ｇ３を区画する部材は、ブラダ５０に限らず、フリーピストン又はベローズ等であってもよい。

リザーバＲの液室Ｌ３は、液体用通路９０と、ロッド３の縦孔３ｄを通じて作動室Ｌに連通し、気室Ｇ３は、気体用通路９１を通じて第一気室Ｇ１に連通する。より詳しくは、キャップ５１は、有底筒状に形成されていて、底部５１ａをハウジング部５の開口側に向けるとともに、筒部５１ｂをハウジング部５の内方へ向けてハウジング部５内に挿入されている。そして、筒部５１ｂの先端部外周にブラダ５０が連結されている。また、キャップ５１の筒部５１ｂには、当該筒部５１ｂの肉厚を貫通する複数の貫通孔５１ｃが周方向に並んで形成されている。ハウジング部５の内周で、貫通孔５１ｃの開口に対向する部分には、周方向に沿う環状溝５ａが形成されており、この環状溝５ａの内側に気体用通路９１が開口する。また、ハウジング部５における環状溝５ａよりも外気側の外周が、シール５２で塞がれる。よって、第一気室Ｇ１内の気体は、気体用通路９１と、環状溝５ａによりハウジング部５とキャップ５１との間にできる隙間と、貫通孔５１ｃをこの順に通って気室Ｇ３内へ移動でき、気室Ｇ３内の気体も上記通路を逆に通って第一気室Ｇ１内へ移動できる。

また、接続部９に設けたベースバルブアッセンブリ６は、液体用通路９０の途中に設けられ、作動室Ｌと液室Ｌ３を区画する図示しない隔壁と、この隔壁に形成されて作動室Ｌと液室Ｌ３とを連通する吸込通路６ａ及び排出通路６ｂと、吸込通路６ａを液室Ｌ３から作動室Ｌへ向かう液体の流れのみを許容するチェックバルブ６０と、排出通路６ｂを作動室Ｌから液室Ｌ３へ向かう液体の流れに抵抗を与えるとともに、反対方向の流れを阻止する減衰バルブ６１とを備える。

また、ホルダ部４は、図１に示すように、底部４ａと、この底部４ａの外周部から一方へ延びる筒部４ｂとを有し、筒部４ｂの先端部内周に外筒７が螺合される。筒部４ｂは、底部４ａ側の外径が外筒７の外径よりも小さくなっている（図３）。そして、底部４ａの図１中上方に、ブラケット４ｃが設けられており、当該ブラケット４ｃが車体に連結される。筒部４ｂの小径な部分は、ロッドガイド１０が摺接しない部分であって、内径をロッドガイド１０が摺接する外筒７の内径よりも小さくできるので、外径を外筒７の外径よりも小さくできる。このように、エアシリンダＣにおいて、ロッドガイド１０が摺接しない部分の外径を摺接部の外径よりも小さくすると、摺動部、即ち、外筒７の外径を大きくしたとしても、緩衝器Ａを車体に取り付ける際、緩衝器Ａと車体との干渉を避けられるとともに、取付を容易にできる。

また、底部４ａの図１中下方には、筒部４ｂの内側へ突出する環状のナット部４ｄが設けられている。このナット部４ｄの内周にロッド３が螺合されており、ロッド３は、ロックナット３１の利用により緩み止めされている。さらに、ロッド３の外周には、ロックナット３１の下側にバンプクッション３２が取り付けられている。バンプクッション３２は、ゴム等のエラストマーで形成されて弾性を有し、ロッド３がシリンダ１に所定量進入すると、ロッドガイド１０に当接し、弾性変形して緩衝器Ａの最収縮時の衝撃を緩和する。

つづいて、外筒７は、図１中上下に延びており、上端部外周と、下端部外周に螺子溝が形成される。そして、外筒７は、図１中上端部がホルダ部４の内周に螺合され、図１中下端部が延長部材８の内周に螺合されており、外筒７の内周にロッドガイド１０のピストン部１０ｂが摺接する。ピストン部１０ｂの外周には、図２に示すように、環状のブッシュ１７が設けられ、ロッドガイド１０は、ブッシュ１７を介して外筒７の内周に摺接する。また、ピストン部１０ｂの外周にはブッシュ１７と縦並びに外筒７の内周に摺接する環状のシール１８が設けられ、ロッドガイド１０と外筒７との間がシール１８で塞がれるとともに、外筒７とホルダ部４との間がシール７０（図１）で塞がれる。そして、ロッド３の外周であって、ホルダ部４、外筒７、及びロッドガイド１０で囲われる空間にエア等の気体が封入されており、当該部分が第一気室Ｇ１となっていて、気密に維持されている。

緩衝器Ａが収縮する場合、エアシリンダＣ内にシリンダ１が進入し、ロッドガイド１０に対してエアシリンダＣが下降するので、ロッドガイド１０で第一気室Ｇ１内の気体が圧縮されて、第一気室Ｇ１内の圧力が高くなる。反対に、緩衝器Ａが伸長する場合、エアシリンダＣからシリンダ１が退出し、ロッドガイド１０に対してエアシリンダＣが上昇するので、第一気室Ｇ１の容積が拡大して第一気室Ｇ１内の圧力が低くなる。このように、ロッドガイド１０は第一気室Ｇ１内の気体を圧縮するエアピストンとして機能し、エアシリンダＣ、ロッドガイド１０、第一気室Ｇ１を有して気体ばねであるメインばねＳ１が構成される。メインばねＳ１の弾性力は、緩衝器Ａが収縮して第一気室Ｇ１内の圧力が上昇するほど大きくなり、メインばねＳ１は、ダンパ本体Ｄを伸長方向へ附勢して、車体を弾性支持する懸架ばねとして機能する。

前述のように、第一気室Ｇ１は、気体用通路９１を通じて気室Ｇ３に連通している。このため、第一気室Ｇ１内の圧力と気室Ｇ３内の圧力は等しく、当該気室Ｇ３も第一気室Ｇ１とともにメインばねＳ１を構成する。また、図３に示すように、気体用通路９１には、接続部９の外方へ開口する気体給排路９２が接続されており、この気体給排路９２の開口端にエアバルブ９３が取り付けられている。よって、エアバルブ９３を介して第一気室Ｇ１及び気室Ｇ３内に気体を給排し、これらの圧力を同時に変更できるとともに、メインばねＳ１の弾性力を調整できる。

エアバルブ９３はベースバルブアッセンブリ６とともにハウジング部５の上方に設けられている。さらに、エアバルブ９３及びベースバルブアッセンブリ６は、ハウジング部５の直径方向に延びて、図１中前後に横並びに設けられており、ホルダハウジング複合部材Ｈの外方から接続部９に取り付けられる。よって、エアバルブ９３及びベースバルブアッセンブリ６の組付性が良好である。また、ベースバルブアッセンブリ６には、減衰力調整用のアジャスタ（図示せず）が設けられているので、上記構成によれば、アジャスタの操作、及びエアバルブ９３へのホース等の接続作業が容易であり、操作性が良好である。

つづいて、延長部材８は、図２に示すように、シリンダ１の挿通を許容する環状の底部８ａと、底部８ａの外周部から図２中上方へ延びる筒部８ｂとを有し、筒部８ｂの先端部が外筒７の外周に螺合されている。底部８ａの内周には、環状のブッシュ８０が設けられ、延長部材８がブッシュ８０を介してシリンダ１の外周に摺接する。さらに、底部８ａの内周であってブッシュ８０の図２中下方にシリンダ１の外周に摺接する環状のシール８１，８２が設けられ、延長部材８とシリンダ１との間がシール８１，８２で塞がれるとともに、外筒７と延長部材８との間がシール８３で塞がれる。そして、シリンダ１の外周であって、外筒７、延長部材８、及びロッドガイド１０のピストン部１０ｂで囲われる空間にエア等の気体が封入されており、当該部分が第二気室Ｇ２となっていて、気密に維持されている。

緩衝器Ａが収縮する場合、エアシリンダＣ内にシリンダ１が進入し、ロッドガイド１０に対してエアシリンダＣが下降するので、第二気室Ｇ２の容積が拡大して第二気室Ｇ２内の圧力が低くなる。反対に、緩衝器Ａが伸長する場合、エアシリンダＣからシリンダ１が退出し、ロッドガイド１０に対してエアシリンダＣが上昇するので、ピストン部１０ｂで第二気室Ｇ２内の気体が圧縮されて、第二気室Ｇ２内の圧力が高くなる。このように、ロッドガイド１０のピストン部１０ｂは第二気室Ｇ２内の気体を圧縮するエアピストンとして機能し、エアシリンダＣ、ロッドガイド１０、第二気室Ｇ２を有して気体ばねであるバランスばねＳ２が構成される。このバランスばねＳ２の弾性力は、緩衝器Ａが伸長して第二気室Ｇ２内の圧力が上昇するほど大きくなり、バランスばねＳ２は、メインばねＳ１とは反対に、ダンパ本体Ｄを収縮方向へ附勢する。

また、延長部材８には、底部８ａを斜めに貫通する気体給排路８ｃ（図２）が形成されるとともに、気体給排路８ｃにエアバルブ８４が取り付けられている。よって、エアバルブ８４を介して第二気室Ｇ２に気体を給排し、第二気室Ｇ２内の圧力を変更できるとともに、バランスばねＳ２の弾性力を調整できる。

このように、緩衝器Ａは、ダンパ本体Ｄを附勢する方向が逆向きになるメインばねＳ１とバランスＳ２ばねを備えているので、緩衝器Ａを車両に搭載した場合、車両の乗り心地を良好にできる。より詳しくは、メインばねＳ１のみでも車体を弾性支持できるものの、このようにすると、緩衝器全体のばね特性がメインばねＳ１のみの特性となる。メインばねＳ１は気体ばねであるので、ばね特性は、非線形特性となる。そして、当該緩衝器のばね特性を最収縮側となるストローク後半の所望の特性に合わせて設定すると、ストローク前半の、特に、最伸長時近傍の弾性力が過剰となって、乗り心地を悪化させる虞がある。そこで、バランスばねＳ２を追加して、緩衝器Ａにおける最伸長時近傍の収縮を助けるようにすると、車両の乗り心地を良好にできる。特に、車両の乗り心地を良好にする上では、緩衝器Ａが最伸長時にあるときのメインばねＳ１の伸長方向に作用する弾性力をバランスばねＳ２で相殺し、メインばねＳ１のばね特性とバランスばねＳ２のばね特性の合成の特性を、ストローク量に対して比例する比例特性に近づけて、コイルばねの特性と近似させるのが好ましい。

以下、本実施の形態に係る緩衝器Ａの作動について説明する。

ロッド３がシリンダ１から退出するとともに、シリンダ１がエアシリンダＣから退出して緩衝器Ａが伸長する場合、ピストン２がシリンダ１内を図１中上方へ移動して伸側室Ｌ１が圧縮され、圧側室Ｌ２が拡大する。すると、圧縮される伸側室Ｌ１内の圧力が上昇し、伸側室Ｌ１の液体が伸側バルブ２０を押し開いて伸側通路２ａを通過し、圧側室Ｌ２へ移動する。シリンダ１内では、退出したロッド体積分の液体が不足するが、チェックバルブ６０が開いて不足分に見合った液体が吸込通路６ａを通って液室Ｌ３から圧側室Ｌ２へ供給される。伸側室Ｌ１から圧側室Ｌ２へ向かう液体の流れに対して伸側バルブ２０で抵抗が与えられるので、伸側室Ｌ１内の圧力は上昇する。これに対して、圧側室Ｌ２は、液室Ｌ３から液体の供給を受けるので、圧側室Ｌ２内の圧力がリザーバＲ内の圧力と略等しくなる。よって、伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２の圧力に差が生じ、この差圧がピストン２に作用してダンパが緩衝器Ａの伸長作動を妨げる減衰力を発揮する。

また、緩衝器Ａの伸長時には、エアシリンダＣがシリンダ１に対して上昇するので、第一気室Ｇ１の容積が拡大するとともに、第二気室Ｇ２の容積が縮小する。さらに、緩衝器Ａの伸長時には、シリンダ１から退出するロッド体積分の液体が液室Ｌ３から流出するので、その分、ブラダ５０が拡大して気室Ｇ３容積が拡大する。よって、緩衝器Ａが伸長すると、第一気室Ｇ１と気室Ｇ３を有して構成されるメインばねＳ１の弾性力は減少するとともに、第二気室Ｇ２を有して構成されるバランスばねＳ２の弾性力が増大し、緩衝器Ａ全体としての車体を押し上げる力が小さくなる。

反対に、ロッド３がシリンダ１に進入するとともに、シリンダ１がエアシリンダＣに進入して緩衝器Ａが収縮する場合、ピストン２がシリンダ１内を図１中下方へ移動して圧側室Ｌ２が圧縮され、伸側室Ｌ１が拡大する。すると、圧縮される圧側室Ｌ２内の圧力が上昇し、圧側室Ｌ２の液体が圧側バルブ２１を押し開いて圧側通路２ｂを通過し、伸側室Ｌ１へ移動する。シリンダ１内では、進入したロッド体積分の液体が余剰となるが、この余剰分の液体が減衰バルブ６１を押し開いて排出通路６ｂを通過し、液室Ｌ３へ移動する。圧側室Ｌ２から伸側室Ｌ１及び液室Ｌ３へ向かう液体の流れに対して圧側バルブ２１及び減衰バルブ６１で抵抗が与えられるので、圧側室Ｌ２内の圧力は上昇する。これに対して、拡大する伸側室Ｌ１内の圧力は低下する。よって、圧側室Ｌ２と伸側室Ｌ１の圧力に差が生じ、この差圧がピストン２に作用してダンパが緩衝器Ａの収縮作動を妨げる減衰力を発揮する。

また、緩衝器Ａの収縮時には、エアシリンダＣがシリンダ１に対して下降するので、第一気室Ｇ１の容積が縮小するとともに、第二気室Ｇ２の容積が拡大する。さらに、緩衝器Ａの収縮時には、シリンダ１に進入するロッド体積分の液体が液室Ｌ３に流入するので、その分、ブラダ５０が縮小して気室Ｇ３容積が縮小する。よって、緩衝器Ａが収縮すると、第一気室Ｇ１と気室Ｇ３を有して構成されるメインばねＳ１の弾性力が増大するとともに、第二気室Ｇ２を有して構成されるバランスばねＳ２の弾性力が減少し、緩衝器Ａ全体としての車体を押し上げる力が大きくなる。

また、緩衝器Ａが通常のストローク範囲で伸縮する場合、ロッド３に設けた横孔３ｅが伸側室Ｌ１と連通する。このため、緩衝器Ａの伸縮時に、伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２との間を移動する液体の一部が伸側通路２ａ及び圧側通路２ｂを迂回して、横孔３ｅと縦孔３ｄとで構成されるバイパス路を通る。しかし、緩衝器Ａが通常のストローク範囲を超えて伸長すると、ロッド３に設けた横孔３ｅが閉塞部材１５で塞がれるのでバイパス路が遮断される。すると、伸側バルブ２０を通過する液体の流量が増えるので減衰力が大きくなり、当該大きな減衰力で緩衝器Ａの伸長作動を抑制できる。

さらに、緩衝器Ａが通常のストローク範囲を超えて伸長すると、リバウンドクッション１６がバルブストッパ２３で圧縮されて弾性力を発揮し、緩衝器Ａの伸長作動を抑制する。このように、緩衝器Ａでは、緩衝器Ａが通常のストローク範囲を超えて伸長するのを閉塞部材１５によるバイパス路の遮断とリバウンドクッション１６の両方で抑制できるので、緩衝器Ａの最伸長時の衝撃を緩和する効果が高い。しかし、横孔３ｅ又はリバウンドクッション１６の一方を廃するとしてもよい。

反対に、緩衝器Ａが通常のストローク範囲を超えて収縮した場合には、バンプクッション３２がロッドガイド１０で圧縮されて弾性力を発揮し、緩衝器Ａの収縮作動を抑制する。

また、緩衝器Ａが最収縮すると、ロッドガイド１０がホルダ部４の底部４ａに接近し、第一気室Ｇ１の容積が非常に小さくなるものの、当該第一気室Ｇ１は気体用通路９１を通じてリザーバＲの気室Ｇ３につながっている。そして、第一気室Ｇ１と気室Ｇ３とを有してメインばねＳ１が構成されるので、メインばねＳ１を構成する気室の容積を確保して、圧縮比が過大になるのを防止できる。よって、緩衝器Ａが最収縮しても、メインばねＳ１を構成する気室容積が小さくなり過ぎず、第一気室Ｇ１内の圧力が過大になって、シール１３，１８，７０等に大きな負荷がかかるのを防止できる。

以下、本実施の形態に係る緩衝器Ａの作用効果について説明する。

本実施の形態において、エアシリンダＣの図１中上端部（反シリンダ側端部）の外径が下側（シリンダ１側）の外径よりも小さく形成されている。このため、エアシリンダＣにおいて、ロッドガイド１０が摺接する部分（外筒７）の外径を大きくしたとしても、緩衝器Ａを車体に取り付ける際、エアシリンダＣが緩衝器Ａの周辺部品に干渉するのを防止できるとともに、取付容易になる。また、エアシリンダＣにおいて、ロッドガイド１０が摺接する部分の外径を大きくすると、その分内径も大きくしてエアピストンであるロッドガイド１０の外径を大きくできる。このように、ロッドガイド１０の外径を大きくすると、ロッドガイド１０において第一気室Ｇ１の圧力を受ける受圧面の面積（受圧面積）と、第二気室Ｇ２の圧力を受ける受圧面の面積（受圧面積）を大きくできるので、第一気室Ｇ１内の圧力と第二気室Ｇ２内の圧力を小さくできる。よって、これら気室内に封入される気体の流出を阻止するシール（シール１３，１８，７０，８２，８１等）にかかる負荷を軽減できる。

なお、エアシリンダＣの形状は上記に限らず、適宜変更できる。例えば、エアシリンダＣの外径が軸方向に一定であってもよい。また、緩衝器Ａでは、エアシリンダＣが、別体形成されたホルダハウジング複合部材Ｈのホルダ部４と、外筒７と、延長部材８とを組み立てて構成されるが、ホルダ部４、外筒７、及び延長部材８の何れか、又は全てが一つの部品として一体形成されていてもよい。

また、本実施の形態では、エアシリンダＣ内に第一気室Ｇ１とロッドガイド（エアピストン）１０で区画される第二気室Ｇ２が形成されている。第二気室Ｇ２は、緩衝器Ａの最伸長時近傍の収縮を助けるバランスばねＳ２を構成するので、緩衝器Ａが車両に搭載される場合には、車両の乗り心地を良好にできる。また、メインばねＳ１とバランスばねＳ２の両方を気体ばねにすると、軽量化できるのは勿論、緩衝器Ａ全体としてのばね特性が温度変化による影響を受けにくくなる。

なぜなら、例えば、緩衝器Ａが熱せられると、第一気室Ｇ１及び第二気室Ｇ２内の温度が高くなって第一気室Ｇ１及び第二気室Ｇ２内の圧力が上昇し、メインばねＳ１及びバランスばねＳ２の弾性力が大きくなるが、前述のように、メインばねＳ１の弾性力はダンパ本体Ｄを伸長させる方向に作用するのに対し、バランスばねＳ２の弾性力はダンパ本体Ｄを収縮する方向に作用するので、メインばねＳ１の弾性力増加分とバランスばねＳ２の弾性力増加分が打ち消し合う関係となるためである。特に、緩衝器Ａが本実施の形態のようにリヤクッションユニットである場合には、エンジン付近に配置されてエンジンの熱で温められるので、メインばねＳ１とバランスばねＳ２の両方を気体ばねにするのが特に有効である。なお、バランスばねＳ２は、コイルばね等の金属製のばねでもよく、バランスばねＳ２自体を廃するとしてもよい。そして、当該変更は、エアシリンダＣの形状及び構成によらず可能である。

また、本実施の形態において、ロッド３は、第一気室Ｇ１内に挿通されており、ロッド３に作動室Ｌと液室Ｌ３とを連通する縦孔（通路）３ｄが形成されている。このため、ダンパ本体Ｄの外部に、液室Ｌ３と作動室Ｌとを連通する通路を形成するための部材を追加せずに済むので、緩衝器Ａの部品数を削減して緩衝器Ａの構成を簡易にできる。なお、液室Ｌ３と作動室Ｌとを連通する通路が、ダンパ本体Ｄ外に設けられるとしてもよく、液室Ｌ３と作動室Ｌとを連通するための通路の構成は適宜変更できる。そして、当該変更は、エアシリンダＣの形状及び構成、並びに、バランスばねＳ２の構成及び有無によらず可能である。

また、本実施の形態において、メインばね（気体ばね）Ｓ１は、シリンダ１が移動可能に挿入されるエアシリンダＣと、シリンダ１に取り付けられてエアシリンダＣ内に第一気室Ｇ１を形成するロッドガイド（エアピストン）１０とを有して構成される。そして、リザーバＲは、内部に液室Ｌ３と気室Ｇ３が形成されるタンクであり、エアシリンダＣに連結されている。当該構成によれば、エアシリンダＣとリザーバＲが相対移動しないので、第一気室Ｇ１と気室Ｇ３を連通するための通路の取り回しが容易である。

ここで、リザーバＲがシリンダ１のボトムキャップ１１側に連結される場合には、緩衝器の伸縮時にリザーバとエアシリンダが干渉しないように配慮する必要があり、エアシリンダの外径がリザーバにより制限されることがある。しかし、上記構成によれば、緩衝器Ａの伸縮によるリザーバＲとエアシリンダＣとの干渉の心配がなく、エアシリンダＣの外径を大きくできる。すると、エアシリンダＣの内径を大きくして、エアピストンであるロッドガイド１０の受圧面積を大きくできるので、第一気室Ｇ１内の圧力と第二気室Ｇ２内の圧力を小さくできる。よって、これら気室内に封入される気体の流出を阻止するシール（シール１３，１８，７０，８２，８１等）にかかる負荷を軽減できる。

さらに、上記構成によれば、リザーバＲがダンパ本体Ｄに外付けされるタンクとなっており、エアシリンダＣに連結されているので、リザーバＲを第一気室Ｇ１の外部に設けたとしても、リザーバＲが大型化せず、緩衝器Ａを軽量にできる。 また、図１に示すように、リザーバＲとエアシリンダＣが横並びに設けられる場合には、緩衝器Ａが軸方向に嵩張らず、車両への搭載性を良好にできる。ここでいう横並びとは、緩衝器Ａの取付状態において、リザーバＲとエアシリンダＣが車両の前後或いは左右に並べて配置された状態のことであり、リザーバＲがエアシリンダＣに対して何れの方向に傾いていてもよい。

なお、リザーバＲの配置は上記の限りではなく、適宜変更できる。例えば、外筒７の外周を覆うようにハウジングを設け、ハウジングと外筒７との間にできる筒状の隙間にリザーバＲの気室Ｇ３と液室Ｌ３を形成してもよい。また、前述のように、シリンダ１にリザーバＲを連結し、ホース等でリザーバＲの気室Ｇ３と第一気室Ｇ１とを接続してもよい。さらに、本実施の形態においては、ロッド３を摺動自在に支えるロッドガイド１０が第一気室Ｇ１及び第二気室Ｇ２内の気体を圧縮するエアピストンを兼ねているが、ロッドガイドとエアピストンを個別に設けてもよい。そして、これらの変更は、エアシリンダＣの形状及び構成、バランスばねＳ２の構成及び有無、並びに、液室Ｌ３と作動室Ｌとを連通する通路の構成によらず可能である。

また、本実施の形態において、緩衝器Ａは、内部に作動室Ｌが形成されるシリンダ１と、シリンダ１内に移動可能に挿入されて作動室Ｌを伸側室（部屋）Ｌ１と圧側室（部屋）Ｌ２に区画するピストン２と、ピストン２に連結されてシリンダ１の外方へ延びるロッド３とを有するダンパ本体Ｄと、ダンパ本体Ｄの伸縮に伴って拡縮（拡大・縮小）する第一気室Ｇ１を有するメインばね（気体ばね）Ｓ１と、第一気室Ｇ１の外部に設けられ、作動室Ｌに連通する液室Ｌ３と、第一気室Ｇ１に連通する気室Ｇ３とを有するリザーバＲとを備える。

上記構成によれば、第一気室Ｇ１の外部に設けたリザーバＲの気室Ｇ３も第一気室Ｇ１とともにメインばねＳ１を構成する。リザーバＲはシリンダ１に出入りするロッド体積分のシリンダ内容積変化、及びシリンダ１内に収容される液体の温度変化による体積変化を補償するのに必要な部材である。つまり、緩衝器Ａでは、このようなリザーバＲの気室Ｇ３を、メインばねＳ１を構成する気室としても利用しているので、メインばねＳ１を構成する気室容積を確保したとしても、緩衝器Ａの重量が増加するのを抑制できる。よって、気室容積を確保して、メインばねＳ１を構成する気室の圧縮比が大きくなり過ぎるのを抑制したとしても、緩衝器Ａの重量が重くなるのを抑制し、メインばねＳ１を気体ばねにしたことによる軽量化の効果を充分に得られる。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形および変更が可能である。

Ａ・・・緩衝器、Ｃ・・・エアシリンダ、Ｄ・・・ダンパ本体、Ｇ１・・・第一気室、Ｇ２・・・第二気室、Ｇ３・・・気室、Ｌ・・・作動室、Ｌ１・・・伸側室（部屋）、Ｌ２・・・圧側室（部屋）、Ｌ３・・・液室、Ｒ・・・リザーバ、Ｓ１・・・メインばね（気体ばね）、１・・・シリンダ、２・・・ピストン、３・・・ロッド、３ｄ・・・縦孔（通路）、１０・・・ロッドガイド（エアピストン）

Claims (5)

1. 内部に作動室が形成されるシリンダと、前記シリンダ内に移動可能に挿入されて前記作動室を二つの部屋に区画するピストンと、前記ピストンに連結されて前記シリンダの外方へ延びるロッドとを有するダンパ本体と、
   前記ダンパ本体の伸縮に伴って拡縮する第一気室を有する気体ばねと、
   前記第一気室の外部に設けられ、前記作動室に連通する液室と、前記第一気室に連通する気室とを有するリザーバとを備える
   ことを特徴とする緩衝器。
2. 前記気体ばねは、前記シリンダが移動可能に挿入されるエアシリンダと、前記シリンダに取り付けられて前記エアシリンダ内に前記第一気室を形成するエアピストンとを有し、
   前記リザーバは、内部に前記液室と前記気室が形成されるタンクであり、前記エアシリンダに連結されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
3. 前記ロッドは、前記第一気室内に挿通されており、
   前記ロッドに前記作動室と前記液室とを連通する通路が形成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の緩衝器。
4. 前記エアシリンダ内には、前記第一気室と前記エアピストンで区画される第二気室が形成されている
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の緩衝器。
5. 前記エアシリンダの反シリンダ側端部の外径がシリンダ側の外径よりも小さく形成されている
   ことを特徴とする請求項２から４の何れか一項に記載の緩衝器。
   

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