JP2017180563A - 緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数枚のディスクバルブを用いることなく、減衰力特性を調節することができる緩衝器を提供する。【解決手段】 油圧緩衝器１は、内筒６と、ピストン９と、ピストンロッド８と、作動流体が流通する油路１０，１２と、減衰力を発生させる減衰力発生機構１７と、を備えている。減衰力発生機構１７は、ピストン９内に移動可能に設けられ油路１０，１２を介した作動流体の流れを制限するフリーピストン１８と、該フリーピストン１８を中立位置に保持するばね部材１９Ａ，１９Ｂと、ピストン９の内周面から径方向の内向きに突出する凸部２０と、を有している。減衰力発生機構１７は、凸部２０とフリーピストン１８との間で減衰力を発生させる。【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば４輪自動車等の車両に搭載され、車両の振動を緩衝するのに好適に用いられる緩衝器に関する。

一般に、４輪自動車等の車両には、各車輪（車軸側）と車体との間にシリンダ装置としての油圧緩衝器が設けられ、車両の振動を緩衝するようにしている（例えば、特許文献１，２，３参照）。この種の従来技術による油圧緩衝器は、作動流体が封入されたシリンダと、シリンダ内に摺動可能に嵌装されたピストンと、シリンダ内のピストンの摺動によって生じる作動流体の流れを抑制して減衰力を発生させる減衰力発生機構とを備えている。

特開２００８−２４０７６４号公報 特開２０１０−１０７００３号公報 特開２０１２−１３７１６８号公報

ところで、従来技術による油圧緩衝器は、ピストンロッドの速度が増すにつれて減衰力特性を滑らかにするため、減衰力発生機構として複数枚のディスクバルブを積層している。しかし、従来技術の油圧緩衝器では、複数枚のディスクバルブを備える構成としているので、部品点数が多くなり、部品の管理が難しくなるという問題がある。

本発明は、上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、複数枚のディスクバルブを用いることなく、減衰力特性を調整することができる緩衝器を提供することにある。

上述した課題を解決するために本発明による緩衝器は、作動流体が封入されたシリンダと、前記シリンダ内に摺動可能に嵌装され、該シリンダ内を２室に区画するピストンと、前記ピストンに連結されると共に前記シリンダの外部に延出されたピストンロッドと、前記ピストンの移動により前記シリンダ内の一方の室から他方の室に向けて作動流体が流通する通路と、前記ピストンに設けられ減衰力を発生させる減衰力発生機構と、を備えた緩衝器において、前記減衰力発生機構は、前記ピストン内に移動可能に設けられ前記通路を介した作動流体の流れを制限するフリーピストンと、該フリーピストンを中立位置に保持するばね部材と、前記ピストンの内周面から径方向の内向きに突出する凸部と、を有し、前記凸部と前記フリーピストンとの間で減衰力を発生させる構成としている。

本発明によれば、複数枚のディスクバルブを用いることなく、減衰力特性を調整することができる。

第１の実施の形態による緩衝器を示す縦断面図である。 図１中の減衰力発生機構等を拡大して示す断面図である。 減衰力発生機構を図２中の矢示III−III方向からみた断面図である。 図２中のフリーピストンを単体で示す斜視図である。 ピストンロッドの伸長行程における減衰力発生機構等を拡大して示す断面図である。 ピストンロッドの縮小行程における減衰力発生機構等を拡大して示す断面図である。 第１の実施の形態の緩衝器によるピストン速度と減衰力との関係を示す特性線図である。 第２の実施の形態による減衰力発生機構等を示す拡大図である。 第２の実施の形態の緩衝器によるピストン速度と減衰力との関係を示す特性線図である。

以下、本発明の実施の形態に係る緩衝器を、車両用の油圧緩衝器に適用した場合を例に挙げて、添付図面に従って詳細に説明する。

ここで、図１ないし図７は第１の実施の形態を示している。図１において、油圧緩衝器１は、外筒２、内筒６、ピストンロッド８、ピストン９、減衰力発生機構１７を含んで構成されている。

外筒２は、油圧緩衝器１の外殻をなし、円筒体として形成されている。この外筒２は、その一端側としての基端側（図１中の下端）がボトムキャップ３によって閉塞された閉塞端となり、他端側としての先端側（図１中の上端）は開口端となっている。外筒２の開口端（先端）側には、径方向内側に屈曲して形成されたかしめ部２Ａが設けられ、該かしめ部２Ａは、外筒２の開口端側を閉塞する蓋体４を抜止め状態で保持している。

蓋体４は、外筒２の開口端側に位置して、環状円板により形成されている。この蓋体４は、外筒２の開口端（先端）側を閉塞するため後述のロッドガイド１４に当接した状態で、その外周側が外筒２のかしめ部２Ａにより固定されている。蓋体４の内周側には、弾性材料からなるロッドシール５が取付けられ、該ロッドシール５は、後述のピストンロッド８と蓋体４との間をシールしている。このロッドシール５には逆止弁５Ａが設けられている。この逆止弁５Ａは、後述の油溜め室１４Ｃ内に漏出油が増えて溢れた場合に、この溢れた油液（特に、油液中に混入したガス）が後述の連通路１４Ｄ（リザーバＡ）側に向けて流れるのを許し、逆向きの流れを阻止する弁である。

内筒６は、外筒２内に同軸をなして設けられ、シリンダを構成している。この内筒６の一端（基端）側は、ボトムキャップ３側にボトムバルブ７を介して嵌合、固定されている。一方、内筒６の他端（先端）側である開口端側内周には、後述のロッドガイド１４が嵌合して取付けられている。内筒６内には、油液を含んだ作動流体が封入されている。この作動流体には、油液（オイル）に限らず、例えば添加剤を混在させた水等の流体を用いることができる。

内筒６と外筒２との間には環状のリザーバ室Ａが形成され、このリザーバ室Ａ内には、前記油液と共にガスが封入されている。このガスは、大気圧状態の空気であってもよく、また圧縮された窒素ガス等の気体を用いてもよい。リザーバ室Ａ内のガスは、ピストンロッド８の縮小時（縮み行程）に当該ピストンロッド８の進入体積分を補償すべく圧縮される。

ピストンロッド８は、基端側が内筒６内に挿入され、先端側が後述のロッドガイド１４、蓋体４等を介して内筒６の外部へと伸縮可能に延出している。ピストンロッド８の基端側には、後述のピストン９が連結されている。また、ピストンロッド８には、ピストン９の取付位置から予め決められた寸法だけ上方に離間した位置に環状溝８Ａが設けられている。この環状溝８Ａには、後述のストッパ１６が嵌合して固定されている。

ピストン９は、ピストンロッド８の基端側に設けられ、内筒６内に摺動可能に嵌装されている。このピストン９は、内筒６内を下側のボトム側室Ｂと上側のロッド側室Ｃとの２室に画成している。ピストン９は、上端側が閉塞部９Ａとなり下端側が開口端９Ｂとなった有蓋円筒状のカップ部材として形成されている。この場合、ピストン９内には、後述の減衰力発生機構１７が収容されて設けられ、該減衰力発生機構１７のフリーピストン１８によりピストン内部上室９Ｃとピストン内部下室９Ｄとに画成されている。

ここで、閉塞部９Ａの径方向中央には、軸方向に貫通する貫通孔９Ａ１が設けられている。この貫通孔９Ａ１の内周面にはねじ溝が切られており、これにより、ピストン９の閉塞部９Ａはピストンロッド８の基端側（下端側）に螺着されている。また、閉塞部９Ａの内周面は段付状に形成され、後述の上側ばね部材１９Ａを支承する環状の段差部９Ａ２が設けられている。一方、ピストン９の開口端９Ｂの内周面にはねじ溝が切られており、これにより、ピストン９の開口端９Ｂには後述のピストン蓋１１が螺着されて設けられている。

上側油路１０は、ピストン９の閉塞部９Ａに位置して複数設けられている。上側油路１０は、閉塞部９Ａを軸方向斜めに貫通して、ロッド側室Ｃとピストン内部上室９Ｃとを常時連通している。即ち、上側油路１０は、ピストン９の移動により、内筒６内のロッド側室Ｃからピストン内部上室９Ｃに向けて、または、ピストン内部上室９Ｃからロッド側室Ｃに向けて作動流体が流れ出す通路を構成している。

ピストン蓋１１は、ピストン９の開口端９Ｂ側に位置して設けられている。このピストン蓋１１は、ピストン９の下端側内周面に螺着され、開口端９Ｂ側を閉塞するものである。この場合、ピストン蓋１１をピストン内部下室９Ｄに向けて押し込むことにより、後述のばね部材１９Ａ，１９Ｂのたわみ量を調節して、油圧緩衝器１の減衰力特性を変化させることができる。ピストン蓋１１の上端面には、後述の下側ばね部材１９Ｂが径方向にガタ付くのを規制する環状のばね受溝１１Ａが設けられている。また、ピストン蓋１１の径方向中央には、ピストン蓋１１の上端面と下端面とを連通する下側油路１２が設けられている。

下側油路１２は、ピストン蓋１１の径方向中央部に位置して、ピストン蓋１１の上端面と下端面とを軸方向に貫通する六角孔として形成されている。即ち、下側油路１２は、ボトム側室Ｂとピストン内部下室９Ｄとを常時連通し、ピストン９の移動により、内筒６内のボトム側室Ｂからピストン内部下室９Ｄに向けて、または、ピストン内部下室９Ｄからボトム側室Ｂに向けて作動流体が流れ出す通路を構成している。この場合、下側油路１２にレンチ等の工具を差し込み、ピストン蓋１１を押し込むことにより、トルク管理をすることができる。

シール部材１３は、ピストン９の外周面に嵌着されて設けられている。このシール部材１３は、例えばフッ素系樹脂材料を用いて円筒状に形成されている。シール部材１３は、ロッド側室Ｃとボトム側室Ｂとの間を液密にシールしている。また、シール部材１３は、ピストン９が内筒６内を摺動するときに、摩擦を抑制するためのものである。

ロッドガイド１４は、外筒２の開口端側に嵌合されると共に、内筒６の開口端側にも固定して設けられている。これにより、ロッドガイド１４は、内筒６の開口端側を外筒２と同軸となるように位置決めすると共に、その内周側でピストンロッド８を軸方向へと摺動可能に案内（ガイド）するものである。また、ロッドガイド１４は、蓋体４を外筒２のかしめ部２Ａにより外側からかしめ固定するときに、該蓋体４を内側（軸方向下側）から支持する支持構造物を構成している。

ロッドガイド１４は、例えば焼結金属材料等を用いて段付筒状体として形成されている。即ち、ロッドガイド１４は、図１に示すように、上側に位置して外筒２の内周側に挿嵌される大径部１４Ａと、該大径部１４Ａの下側に位置して内筒６の内周側に挿嵌される小径部１４Ｂとにより段付円筒状に形成されている。この小径部１４Ｂの内周側には、ピストンロッド８を軸方向に摺動可能に案内するガイド部１５が設けられている。

また、大径部１４Ａの上面側には、環状の油溜め室１４Ｃが設けられている。この油溜め室１４Ｃは、ロッドシール５及びピストンロッド８を径方向外側から取囲む環状の空間部として形成されている。そして、油溜め室１４Ｃは、ロッド側室Ｃ内の油液（または、この油液中に混入したガス）がピストンロッド８とガイド部１５との僅かな隙間等を介して漏出したときに、この漏出した油液等を一時的に溜めるための空間を提供するものである。

さらに、大径部１４Ａには、外筒２側のリザーバ室Ａに常時連通した連通路１４Ｄが設けられ、この連通路１４Ｄは、前記油溜め室１４Ｃに溜められた油液（ガスを含む）を外筒２側のリザーバ室Ａへと導くものである。

ストッパ１６は、ピストン９とロッドガイド１４との間に位置して、ピストンロッド８の外周側に設けられている。このストッパ１６は、ピストンロッド８が外筒２及び内筒６から大きく突出するように伸長して伸び切り位置に達したときに、クッション作用を発揮してピストンロッド８の伸長動作を停止させ、所謂伸び切り防止を行うものである。即ち、ストッパ１６は、ピストンロッド８の伸び切り時に、ロッドガイド１４及びピストンロッド８に発生する衝撃を緩和する。

減衰力発生機構１７は、ピストン９の内周側に位置して、ピストン９の閉塞部９Ａとピストン蓋１１との間に設けられている。この減衰力発生機構１７は、フリーピストン１８と、ばね部材１９Ａ，１９Ｂと、凸部２０とを備えて構成されている。この減衰力発生機構１７は、ピストンロッド８が内筒６内を縮小方向および伸長方向に摺動変位するときに、フリーピストン１８と凸部２０との間を流通する油液に抵抗力を与えて所定の減衰力を発生させるものである。

フリーピストン１８は、ピストン９内に位置して、閉塞部９Ａとピストン蓋１１との間に変位可能に設けられている。フリーピストン１８は、全体として断面Ｈ字状に形成され、外周筒１８Ａと、中実な環状部１８Ｂと、鍔部１８Ｃとにより大略構成されている。このフリーピストン１８は、ピストン９内に上下方向（軸方向）に移動可能に設けられ、上側油路１０および下側油路１２を介した作動流体の流れを制限するものである。この場合、フリーピストン１８は、ピストン９の閉塞部９Ａの下端面とピストン蓋１１の上端面とに当接することにより、上下方向の移動が制限される。また、フリーピストン１８は、ピストン９内をピストン内部上室９Ｃとピストン内部下室９Ｄとに区画している。

ここで、外周筒１８Ａは、中実な環状部１８Ｂの外周側に位置して設けられている。外周筒１８Ａの上下方向寸法は、環状部１８Ｂの上下方向寸法よりも長く形成されている。図４に示すように、外周筒１８Ａの上端側には、作動流体の流れを絞るための上側切欠き１８Ａ１が複数（例えば、２個）設けられ、外周筒１８Ａの下端側には、作動流体の流れを絞るための下側切欠き１８Ａ２が複数（例えば、２個）設けられている。この外周筒１８Ａの上下両端は、ピストンロッド８の伸縮時にフリーピストン１８の最大変位量（ストローク）を規制するストッパとなっている。

環状部１８Ｂは、外周筒１８Ａの内周側に位置して、外周筒１８Ａの内周側を閉塞する円柱体として形成されている。環状部１８Ｂの上端面には、上側ばね部材１９Ａが径方向にガタ付くのを規制する環状のばね受溝１８Ｂ１が設けられている。一方、環状部１８Ｂの下端面には、下側ばね部材１９Ｂが径方向にガタ付くのを規制する環状のばね受溝１８Ｂ２が設けられている。

鍔部１８Ｃは、外周筒１８Ａの外周面に位置して、外周筒１８Ａの軸方向略中央部位に設けられている。この鍔部１８Ｃは、外周筒１８Ａの外周面から径方向外向きに突出し、外周筒１８Ａよりも大きな外径寸法をもって形成されている。鍔部１８Ｃの外周側には、鍔部１８Ｃの外周面を部分的に僅かに切欠いて形成されたオリフィス１８Ｃ１が設けられている。具体的には、鍔部１８Ｃの径方向の両側には、半円形状のオリフィス１８Ｃ１がそれぞれ設けられている（図３参照）。各オリフィス１８Ｃ１は、作動流体の流れを絞る絞り通路を構成し、ピストンロッド８の伸縮時に作動流体の流れを抑制して減衰力を発生させるものである。

上側ばね部材１９Ａは、ピストン９の閉塞部９Ａとフリーピストン１８の環状部１８Ｂの上端面との間に位置して、外周筒１８Ａの内周に設けられている。具体的には、上側ばね部材１９Ａの上端側は閉塞部９Ａの段差部９Ａ２に支承され、上側ばね部材１９Ａの下端側は環状部１８Ｂのばね受溝１８Ｂ１に支承されている。この上側ばね部材１９Ａは、例えばコイルばねにより構成され、フリーピストン１８をピストン内部下室９Ｄ側に向けて常時付勢している。即ち、上側ばね部材１９Ａは、フリーピストン１８をピストン９の閉塞部９Ａからピストン蓋１１側に離間する方向に付勢している。

一方、下側ばね部材１９Ｂは、フリーピストン１８の環状部１８Ｂの下端面とピストン蓋１１の上端面との間に位置して、外周筒１８Ａの内周に設けられている。具体的には、下側ばね部材１９Ｂの上端側は環状部１８Ｂのばね受溝１８Ｂ２に支承され、下側ばね部材１９Ｂの下端側は、ピストン蓋１１のばね受溝１１Ａに支承されている。この下側ばね部材１９Ｂは、例えばコイルばねにより構成され、フリーピストン１８をピストン内部上室９Ｃ側に向けて常時付勢している。即ち、下側ばね部材１９Ｂは、フリーピストン１８をピストン蓋１１から閉塞部９Ａ側に離間する方向に付勢している。

ここで、上側ばね部材１９Ａと下側ばね部材１９Ｂとは、フリーピストン１８をピストン９内で所定の中立位置に向けて付勢している。この所定の中立位置とは、鍔部１８Ｃと後述の凸部２０のオーバラップ部２０Ｃとが径方向で対向する位置のことをいう。ピストンロッド８が伸長行程にある場合、ロッド側室Ｃ内の作動流体がピストン９内を介してボトム側室Ｂに向けて流通するので、下側ばね部材１９Ｂは、フリーピストン１８がピストン蓋１１に向けて変位するのを許す（図５参照）。一方、ピストンロッド８が縮小行程にある場合、ボトム側室Ｂ内の作動流体がピストン９内を介してロッド側室Ｃに向けて流通するので、上側ばね部材１９Ａは、フリーピストン１８が閉塞部９Ａに向けて変位するのを許す（図６参照）。

凸部２０は、ピストン９の内周側に位置して、ピストン９の軸方向略中央部位に全周にわたって設けられている。凸部２０は、ピストン９の内周面から径方向内向きに突出し、フリーピストン１８の鍔部１８Ｃよりも僅かに大きな径方向寸法（内径）をもって形成されている。この凸部２０は、上側テーパ面２０Ａと、下側テーパ面２０Ｂと、オーバラップ部２０Ｃとにより、断面山形状に形成されている。凸部２０は、フリーピストン１８の鍔部１８Ｃの外周面とピストン９の内周面との隙間の面積を狭めて小さくし、ピストンロッド８の伸縮時に作動流体の流れを抑制して減衰力を発生させるものである。

上側テーパ面２０Ａは、凸部２０の上端側に位置し、ピストン９の内周面から径方向内側へ斜め下向きに漸次縮径する環状の傾斜面として形成されている。一方、下側テーパ面２０Ｂは、凸部２０の下端側に位置し、ピストン９の内周面から径方向内側へ斜め上向きに漸次縮径する環状の傾斜面として形成されている。この場合、上側テーパ面２０Ａは、下側テーパ面２０Ｂよりも軸方向寸法が短く、大なる傾斜角（テーパ角）をもって形成されている。

オーバラップ部２０Ｃは、上側テーパ面２０Ａと下側テーパ面２０Ｂとの間に位置して設けられている。具体的には、このオ―バラップ部２０Ｃは、上側テーパ面２０Ａの下端と下側テーパ面２０Ｂの上端との間で均一な内径寸法をもって軸方向に延びる内壁面（内周面）として形成されている。この場合、オーバラップ部２０Ｃは、フリーピストン１８が中立位置にある場合に、鍔部１８Ｃと対向する位置に設けられている。また、オーバラップ部２０Ｃの軸方向寸法は、鍔部１８Ｃの軸方向寸法よりも大きく形成されている。これにより、オーバラップ部２０Ｃは、鍔部１８Ｃがオーバラップ部２０Ｃの軸方向寸法内で上下動する場合に、比較的大きな減衰力を発生させ、これをほぼ一定に保つ機能を有している。

本実施の形態による油圧緩衝器１は、上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。

油圧緩衝器１は、ピストンロッド８の先端側を自動車の車体側に取付け、外筒２の基端側を車軸（いずれも図示せず）側に取付ける。そして、自動車の走行時に振動が発生した場合には、ピストンロッド８が外筒２、内筒６から軸方向に縮小，伸長するときに、通路としてのフリーピストン１８の鍔部１８Ｃの外周面と凸部２０の内周面との間の隙間を作動流体が通過する。これにより、伸長側，縮小側の減衰力が特性線５１，５２の如く発生し、車両の上下方向の振動を減衰するように緩衝することができる。この場合、減衰力発生機構１７は、中立位置からのフリーピストン１８の変位量に応じて、鍔部１８Ｃの外周面と凸部２０の内周面との間の隙間の面積を変化させることにより、減衰力特性を変化させる。

即ち、図５に示すように、ピストンロッド８が伸長行程にある場合には、ロッド側室Ｃ内が高圧状態となるから、ロッド側室Ｃ内の油液が上側油路１０を介してピストン９内のピストン内部上室９Ｃへと流入し、上側ばね部材１９Ａの径方向内側から外側を通じてピストン内部下室９Ｄに向けて流通する。そして、ピストン内部下室９Ｄに流入した油液は、下側ばね部材１９Ｂの径方向外側から内側を通じて、下側油路１２に向けて流通し、ボトム側室Ｂへと流出する。

この場合、ピストン内部上室９Ｃ内の油液がピストン内部下室９Ｄに流通する際に、通路としての鍔部１８Ｃの外周面と凸部２０の内周面との間の隙間により絞り作用が与えられて、伸長側の減衰力が特性線５１の如く発生する（図７参照）。これにより、減衰力発生機構１７は、ピストンロッド８の伸長動作を抑えるように減衰力を発生することができる。また、ピストンロッド８の伸長行程では、内筒６から進出したピストンロッド８の進出体積分に相当する分量の油液が、リザーバ室Ａ内からボトムバルブ７を介してボトム側室Ｂ内に流入する。

ここで、ピストン速度（ピストンロッド８が伸長するときの速度）の低速域では、フリーピストン１８は、ロッド側室Ｃから流入する油液の圧力によりピストン蓋１１に向けて押圧される。この場合、鍔部１８Ｃの外周面は、凸部２０のオーバラップ部２０Ｃと径方向に対向している。そして、ピストン内部上室９Ｃ内の油液は、鍔部１８Ｃのオリフィス１８Ｃ１と凸部２０のオーバラップ部２０Ｃとの間の隙間を介して、ピストン内部下室９Ｄに流通する。この場合、オリフィス１８Ｃ１とオーバラップ部２０Ｃとの間の隙間は小さいため、ピストン内部上室９Ｃとピストン内部下室９Ｄとの間で差圧が発生し、特性線５１Ａで示すように、オリフィス域の減衰力が得られる。

次に、ピストン速度中速域では、フリーピストン１８は、ロッド側室Ｃから流入する油液の流量が増加することにより、ピストン速度低速域よりもピストン蓋１１に向けて押圧される。この場合、鍔部１８Ｃの外周面は、凸部２０の下側テーパ面２０Ｂと径方向に対向している。そして、ピストン内部上室９Ｃ内の油液は、鍔部１８Ｃのオリフィス１８Ｃ１と凸部２０の下側テーパ面２０Ｂとの間の隙間を介して、ピストン内部下室９Ｄに流通する。この場合、鍔部１８Ｃの上端面がオーバラップ部２０Ｃの下端（下側テーパ面２０Ｂの上端）を通過するときに、減衰力は特性線５１の如く開弁点α1となる（図７参照）。また、開弁点α1後の減衰力は、特性線５１Ｂで示すように、下側テーパ面２０Ｂの傾斜角に依存して、ピストン速度が増すにつれて減衰力も増加するバルブ特性となる。

次に、ピストン速度高速域では、フリーピストン１８は、ロッド側室Ｃから流入する油液の流量がさらに増加することによりピストン蓋１１に向けて最大ストローク位置にまで押圧される。この場合、鍔部１８Ｃの外周面は、凸部２０の下側テーパ面２０Ｂと径方向に対向している。また、外周筒１８Ａの下側切欠き１８Ａ２は、ピストン内部上室９Ｃから下側油路１２に向けて流出する油液の流れを抑制して、フリーピストン１８がピストン蓋１１に当接する衝撃を緩和する。しかも、下側ばね部材１９Ｂは最大撓み状態となり、フリーピストン１８を上向きに大きな力で付勢している。

さらに、ピストン内部上室９Ｃ内の油液は、鍔部１８Ｃの外周面と凸部２０の下側テーパ面２０Ｂとの間の隙間を介して、ピストン内部下室９Ｄに流通する。また、ピストン内部下室９Ｄ内の油液は、外周筒１８Ａの下側切欠き１８Ａ２を介して、下側油路１２およびボトム側室Ｂに向けて流出する。この場合、図５、図７に示すように、フリーピストン１８の外周筒１８Ａの下端がピストン蓋１１の上端面と当接するとき、減衰力は特性線５１の如く開弁点α2となる。また、開弁点α2後の減衰力は、特性線５１Ｃで示すように、上側油路１０および下側切欠き１８Ａ２により油液の流量を絞ることにより、ポート域の減衰力となる。

なお、ピストンロッド８が伸長行程にある場合では、ロッド側室Ｃ内が高圧状態となるから、ロッド側室Ｃ内の油液は、例えばピストンロッド８とガイド部１５との僅かな隙間等を介して油溜め室１４Ｃ内に漏出することがある。また、油溜め室１４Ｃ内に漏出油が増えると、溢れた油液は、蓋体４とロッドガイド１４との間に設けた逆止弁５Ａを介してロッドガイド１４の連通路１４Ｄ側に導かれ、徐々にリザーバ室Ａ内に還流される。

一方、図６に示すように、ピストンロッド８の縮小行程では、ピストン９の下側に位置するボトム側室Ｂ内がロッド側室Ｃよりも高圧になるから、ボトム側室Ｂ内の油液が下側油路１２を介してピストン９内のピストン内部上室９Ｃへと流入し、下側ばね部材１９Ｂの径方向内側から外側を通じてピストン内部上室９Ｃに向けて流通する。そして、ピストン内部上室９Ｃに流入した油液は、上側ばね部材１９Ａの径方向外側から内側を通じて、上側油路１０に向けて流通し、ロッド側室Ｃへと流出する。

この場合、ピストン内部下室９Ｄ内の油液がピストン内部上室９Ｃに流通する際に、通路としての鍔部１８Ｃの外周面と凸部２０の内周面との間の隙間により絞り作用が与えられて、縮小側の減衰力が特性線５２の如く発生する（図７参照）。これにより、減衰力発生機構１７は、ピストンロッド８の縮小動作を抑えるように減衰力を発生することができる。また、内筒６内へのピストンロッド８の進入体積分に相当する分量の油液が、ボトム側室Ｂからボトムバルブ７を介してリザーバ室Ａ内に流入し、リザーバ室Ａは内部のガスが圧縮されることにより、ピストンロッド８の進入体積分を吸収する。

ここで、ピストン速度（ピストンロッド８が縮小するときの速度）の低速域では、フリーピストン１８は、ボトム側室Ｂから流入する油液の圧力により閉塞部９Ａに向けて押圧される。この場合、鍔部１８Ｃの外周面は、凸部２０のオーバラップ部２０Ｃと径方向に対向している。そして、ピストン内部下室９Ｄ内の油液は、鍔部１８Ｃのオリフィス１８Ｃ１と凸部２０のオーバラップ部２０Ｃとの間の隙間を介して、ピストン内部上室９Ｃに流通する。この場合、ピストンロッド８の伸長行程と同様に、ピストン内部上室９Ｃとピストン内部下室９Ｄとの間で差圧が発生し、特性線５２Ａで示すように、オリフィス域の減衰力が得られる。

次に、ピストン速度中速域では、フリーピストン１８は、ボトム側室Ｂから流入する油液の流量が増加することにより、ピストン速度低速域よりも閉塞部９Ａに向けて押圧される。この場合、鍔部１８Ｃの外周面は、凸部２０の上側テーパ面２０Ａと径方向に対向している。そして、ピストン内部下室９Ｄ内の油液は、鍔部１８Ｃのオリフィス１８Ｃ１と凸部２０の上側テーパ面２０Ａとの間の隙間を介して、ピストン内部上室９Ｃに流通する。この場合、鍔部１８Ｃの下端面がオーバラップ部２０Ｃの上端（上側テーパ面２０Ａの下端）を通過するとき、減衰力は特性線５２の如く開弁点β1となる。また、開弁点β1後の減衰力は、特性線５２Ｂで示すように、上側テーパ面２０Ａの傾斜角に依存して、ピストン速度が増すにつれて減衰力も増加するバルブ特性となる（図７参照）。なお、上側テーパ面２０Ａは、下側テーパ面２０Ｂよりも大なる傾斜角をもっているので、ピストン速度中速域では、縮小側の減衰力（特性線５２Ｂ）は伸び側の減衰力（特性線５１Ｂ）よりも小さくなる。

次に、ピストン速度高速域では、フリーピストン１８は、ボトム側室Ｂから流入する油液の流量がさらに増加することにより閉塞部９Ａに向けて最大ストローク位置にまで押圧される。この場合、鍔部１８Ｃの外周面は、凸部２０の上側テーパ面２０Ａと径方向に対向している。また、外周筒１８Ａの上側切欠き１８Ａ１は、ピストン内部下室９Ｄから上側油路１０に向けて流出する油液の流れを抑制して、フリーピストン１８が閉塞部９Ａに当接する衝撃を緩和する。しかも、上側ばね部材１９Ａは最大撓み状態となり、フリーピストン１８を下向きに大きな力で付勢している。なお、フリーピストン１８が閉塞部９Ａに当接する衝撃を緩和するため、閉塞部９Ａの当接部にゴムなどを焼き付けるようにしてもよい。

さらに、ピストン内部下室９Ｄ内の油液は、鍔部１８Ｃの外周面と凸部２０の上側テーパ面２０Ａとの間の隙間を介して、ピストン内部上室９Ｃに流通する。また、ピストン内部上室９Ｃ内の油液は、外周筒１８Ａの上側切欠き１８Ａ１を介して、上側油路１０およびロッド側室Ｃに向けて流出する。この場合、図６、図７に示すように、フリーピストン１８の外周筒１８Ａの上端が閉塞部９Ａの下端面と当接するとき、減衰力は特性線５２の如く開弁点β2となる。また、開弁点β2後の減衰力は、特性線５２Ｃで示すように、上側油路１０および上側切欠き１８Ａ１により油液の流量を絞ることにより、ポート域の減衰力となる。

このようにして、減衰力発生機構１７は、鍔部１８Ｃのオリフィス１８Ｃ１と凸部２０との間の隙間を介して油液を流通させることにより、伸び側および縮み側の減衰力を特性線５１，５２の如く発生させている。この場合、凸部２０の上側テーパ面２０Ａは下側テーパ面２０Ｂよりも大なる傾斜角をもって形成され、凸部２０の内周面の形状は、全体として断面山形状に形成されている。これにより、減衰力発生機構１７は、凸部２０の形状に基づいて、縮小側の減衰力（特性線５２）よりも伸長側の減衰力（特性線５１）を大きくしている。また、減衰力発生機構１７は、フリーピストン１８の鍔部１８Ｃにオリフィス１８Ｃ１を設けることにより、開弁点α1，α2，β1，β2を調整して、所望の減衰力を特性線５１，５２の如く発生させている。

かくして、第１の実施の形態によれば、減衰力発生機構１７は、フリーピストン１８の外周側に鍔部１８Ｃを設け、ピストン９の内周面に凸部２０を設ける構成としている。これにより、減衰力発生機構１７は、凸部２０の内周面と鍔部１８Ｃの外周面との間の隙間を介して作動流体を流通させ、作動流体の流通を絞ることにより減衰力を発生させることができる。この結果、減衰力発生機構１７は、複数枚のディスクバルブを用いることなく、所望の減衰力特性を発生することができるので、油圧緩衝器１全体の部品点数が少なくなり、部品の管理コストを抑制することができる。

また、減衰力発生機構１７は、フリーピストン１８を中立位置から変位させることにより、凸部２０の内周面とフリーピストン１８の鍔部１８Ｃの外周面との間の隙間の面積を変化させている。これにより、減衰力発生機構１７は、隙間の面積を変化させることにより、減衰力特性を変化させることができる。即ち、減衰力発生機構１７は、隙間の面積を小さくすることにより、作動流体の流通量を減らして減衰力を大きくすることができる。また、減衰力発生機構１７は、隙間の面積を大きくすることにより、作動流体の流通量を増やして減衰力を小さくできる。この結果、ピストン速度の変化に応じて、滑らかな減衰力特性を発生させることができる。

また、減衰力発生機構１７は、凸部２０の内周面の形状を全体として断面山形状に形成している。具体的には、減衰力発生機構１７は、凸部２０の上側テーパ面２０Ａを下側テーパ面２０Ｂよりも大なる傾斜角をもって形成している。これにより、減衰力発生機構１７は、凸部２０の形状に基づいて、縮小側の減衰力よりも伸長側の減衰力を大きくすることができる。

また、減衰力発生機構１７は、フリーピストン１８の鍔部１８Ｃにオリフィス１８Ｃ１を設けると共に、凸部２０に上側テーパ面２０Ａと下側テーパ面２０Ｂとを設けることにより、開弁点α1，α2，β1，β2を調整して、所望の減衰力特性を発生させている。これにより、減衰力発生機構１７は、フリーピストン１８の形状と凸部２０の形状とに基づいて、所望の減衰力を発生させることができる。

次に、図８、図９は本発明の第２の実施の形態を示している。第２の実施の形態の特徴は、フリーピストンの鍔部にオリフィスを設けずに単純な形状とし、また、凸部にテーパ面を設けない単純な形状としたことにある。なお、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。

ここで、油圧緩衝器３１は、前記第１の実施の形態で述べた油圧緩衝器１とほぼ同様に構成され、外筒２、内筒６、ピストンロッド８、ピストン９、減衰力発生機構３２を含んで構成されている。

減衰力発生機構３２は、ピストン９の内周側に位置して、ピストン９の閉塞部９Ａとピストン蓋１１との間に設けられている。この減衰力発生機構３２は、第１の実施の形態の減衰力発生機構１７と同様に、フリーピストン３３と、ばね部材１９Ａ，１９Ｂと、凸部３４とを備えて構成されている。この減衰力発生機構３２は、ピストンロッド８が内筒６内を縮小方向および伸長方向に摺動変位するときに、フリーピストン３３と凸部３４との間を流通する油液に抵抗力を与えて所定の減衰力を発生させるものである。

フリーピストン３３は、ピストン９内に位置して、閉塞部９Ａとピストン蓋１１との間に変位可能に設けられている。フリーピストン３３は、全体として断面Ｈ字状に形成され、第１の実施の形態のフリーピストン１８と同様に、外周筒３３Ａと、環状部３３Ｂと、鍔部３３Ｃとにより大略構成されている。このフリーピストン３３は、ピストン９内に上下方向に移動可能に設けられ、上側油路１０および下側油路１２を介した作動流体の流れを制限するものである。

ここで、外周筒３３Ａの上端側には、作動流体の流れを絞るための上側切欠き３３Ａ１が複数設けられ、外周筒３３Ａの下端側には、作動流体の流れを絞るための下側切欠き３３Ａ２が複数設けられている。

また、環状部３３Ｂの上端面には、上側ばね部材１９Ａが径方向にガタ付くのを規制する環状のばね受溝３３Ｂ１が設けられている。一方、環状部３３Ｂの下端面には、下側ばね部材１９Ｂが径方向にガタ付くのを規制する環状のばね受溝３３Ｂ２が設けられている。

鍔部３３Ｃは、外周筒３３Ａの外周面に位置して、外周筒３３Ａの軸方向略中央部位に設けられている。この鍔部３３Ｃは、外周筒３３Ａの外周面から径方向外向きに突出し、外周筒３３Ａよりも大きな外径寸法をもって形成されている。ここで、鍔部３３Ｃは、鍔部３３Ｃの外周面を部分的に僅かに切欠いたオリフィスを形成しない点で、第１の実施の形態のフリーピストン１８の鍔部１８Ｃと異なっている。

凸部３４は、ピストン９の内周側に位置して、ピストン９の軸方向略中央部位に全周にわたって設けられている。凸部３４は、ピストン９の内周面から径方向内向きに突出し、フリーピストン３３の鍔部３３Ｃよりも僅かに大きな径方向寸法（内径）をもって形成されている。この凸部３４は、上端面３４Ａと、下端面３４Ｂと、オーバラップ部３４Ｃとにより、断面矩形状に形成されている。凸部３４は、フリーピストン３３の鍔部３３Ｃの外周面とピストン９の内周面との隙間の面積を狭めて、ピストンロッド８の伸縮時に作動流体の流れを抑制して減衰力を発生させるものである。

上端面３４Ａは、凸部３４の上端側に位置し、ピストン９の内周面から径方向内側へ突出して形成されている。一方、下端面３４Ｂは、凸部３４の下端側に位置し、ピストン９の内周面から径方向内側へ突出して形成されている。この場合、凸部３４は、上端面３４Ａと下端面３４Ｂとが傾斜面ではなく平坦面として形成されている点で、第１の実施の形態の凸部２０とは異なっている。

第２の実施の形態による油圧緩衝器３１は、上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。

自動車の走行時に振動が発生した場合には、ピストンロッド８が外筒２、内筒６から軸方向に縮小，伸長するときに、通路としてのフリーピストン３３の鍔部３３Ｃの外周面と凸部３４の内周面との間の隙間を作動流体が通過する。これにより、伸長側，縮小側の減衰力が特性線１０１，１０２の如く発生し、車両の上，下方向の振動を減衰するように緩衝することができる。この場合、減衰力発生機構３２は、中立位置からのフリーピストン３３の変位量に応じて、鍔部３３Ｃの外周面と凸部３４の内周面との間の隙間の面積を変化させることにより、減衰力特性を変化させる。

具体的には、減衰力発生機構３２は、フリーピストン３３の鍔部３３Ｃにオリフィスとしての切欠きを形成していないので、第１の実施の形態の減衰力発生機構１７に比べて、鍔部３３Ｃの外周面と凸部３４の内周面との間の隙間の面積を狭くしている。これにより、減衰力発生機構３２は、ピストン内部上室９Ｃとピストン内部下室９Ｄとの間を流通する作動流体を絞ることにより、所望の減衰力を発生させている。

また、減衰力発生機構３２は、凸部３４を、上端面３４Ａと、下端面３４Ｂと、オーバラップ部３４Ｃとにより、断面矩形状に形成している。これにより、図９に示すように、伸長側の減衰力（特性線１０１）と縮小側の減衰力（特性線１０２）において、同程度の減衰力を発生させている。また、上端面３４Ａと下端面３４Ｂとを傾斜面ではなく平坦面として形成しているので、傾斜面を用いた場合に比べて、減衰力を小さくすることができる。即ち、減衰力発生機構３２は、凸部に傾斜面を用いた場合に比べて、減衰力の変化を抑えることができる。このように、凸部３４の形状により、減衰力可変幅の調整をすることができる。

かくして、第２の実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。第２の実施の形態によれば、フリーピストン３３の鍔部３３Ｃにオリフィスとしての切欠きを形成せず、単純な形状としているので、鍔部３３Ｃの外周面と凸部３４の内周面との間の隙間の面積を狭くしている。これにより、減衰力発生機構３２は、フリーピストン３３の鍔部３３Ｃの形状に基づいて、ピストン内部上室９Ｃとピストン内部下室９Ｄとの間を流通する作動流体を絞ることにより、所望の減衰力を発生させている。

また、減衰力発生機構３２は、凸部３４の上端面３４Ａと下端面３４Ｂとを傾斜面ではなく平坦面として形成している。これにより、減衰力発生機構３２は、傾斜面を用いた場合に比べて減衰力を小さくすることができ、凸部３４の内周面の形状に基づいて、減衰力を調整（調節）することができる。

なお、前記第１の実施の形態では、フリーピストン１８の外周筒１８Ａの上端側に上側切欠き１８Ａ１を２個設け、外周筒１８Ａの下端側に下側切欠き１８Ａ２を２個設ける場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、ピストンの閉塞部に上側切欠きを設けて、ピストン蓋に下側切欠きを設ける構成としてもよい。また、上側切欠きおよび下側切欠きを１個ずつ設けてもよいし、３個以上それぞれ設ける構成としてもよい。また、上側切欠きおよび下側切欠きを設けない構成としてもよい。これらのことは、第２の実施の形態についても同様である。

また、前記第１の実施の形態では、フリーピストン１８の鍔部１８Ｃに２個のオリフィス１８Ｃ１を設ける場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、オリフィスを１個設けてもよいし、３個以上設ける構成としてもよい。また、オリフィスを設けない構成としてもよい。

また、前記第１の実施の形態では、オーバラップ部２０Ｃを均一な内径寸法をもって軸方向に延びる内壁面として形成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、オーバラップ部は、均一な内径寸法を有さず、僅かに凹凸を有する内壁面として形成してもよい。このことは、第２の実施の形態についても同様である。

また、前記第１の実施の形態では、上側ばね部材１９Ａと下側ばね部材１９Ｂとをコイルばねを用いて構成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、上側ばね部材と下側ばね部材とを、コイルばねに限らず、例えばガスばね、またはゴム等の弾性体を用いて構成してもよい。このことは、第２の実施の形態についても同様である。

また、前記第１の実施の形態では、外筒２と内筒６とを備えた複筒式の油圧緩衝器１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば単一のシリンダ内にピストンを摺動可能に挿嵌して設ける単筒式の油圧緩衝器に適用してもよい。このことは、第２の実施の形態についても同様である。

また、車両の車重に応じて緩衝器が受ける振動周波数は異なるので、該振動周波数に応じてフリーピストンの質量を変えることにより、減衰力を調整する構成としてもよい。

さらに、前記第１の実施の形態では、４輪自動車の各車輪側に取付ける油圧緩衝器１を緩衝器の代表例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば２輪車に用いる油圧緩衝器であってもよく、車両以外の種々の機械、建築物等に用いる油圧緩衝器に用いてもよいものである。このことは、第２の実施の形態についても同様である。

次に、前記各実施の形態に含まれる発明について記載する。本発明の減衰力発生機構は、凸部の内周面とフリーピストンの外周面との間の隙間の面積にて、減衰力特性を変化させる構成としている。また、隙間の面積は、中立位置からのフリーピストンの変位量に応じて変化する構成としている。これにより、減衰力発生機構は、フリーピストンを中立位置から変位させて隙間の面積を変化させることにより、減衰力特性を変化させることができる。

また、減衰力発生機構は、凸部の内周面の形状に基づいて、減衰力を発生させる構成としている。これにより、減衰力発生機構は、凸部の形状に基づいて、所望の減衰力を発生させることができる。

また、減衰力発生機構は、フリーピストンの形状に基づいて、減衰力を発生させる構成としている。これにより、減衰力発生機構は、フリーピストンの形状に基づいて、所望の減衰力を発生させることができる。

以上説明した実施形態に基づく緩衝器として、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。

緩衝器の第１の態様としては、作動流体が封入されたシリンダと、前記シリンダ内に摺動可能に嵌装され、該シリンダ内を２室に区画するピストンと、前記ピストンに連結されると共に前記シリンダの外部に延出されたピストンロッドと、前記ピストンの移動により前記シリンダ内の一方の室から他方の室に向けて作動流体が流通する通路と、前記ピストンに設けられ減衰力を発生させる減衰力発生機構と、を備えた緩衝器において、前記減衰力発生機構は、前記ピストン内に移動可能に設けられ前記通路を介した作動流体の流れを制限するフリーピストンと、該フリーピストンを中立位置に保持するばね部材と、前記ピストンの内周面から径方向の内向きに突出する凸部と、を有し、前記凸部と前記フリーピストンとの間で減衰力を発生させる。

第２の態様としては、第１の態様において、前記減衰力発生機構は、前記凸部の内周面と前記フリーピストンの外周面との間の隙間の面積にて、減衰力特性を変化させる。

第３の態様としては、第２の態様において、前記隙間の面積は、前記中立位置からの前記フリーピストンの変位量に応じて変化する。

第４の態様としては、第１の態様ないし第３の態様のいずれかにおいて、前記減衰力発生機構は、前記凸部の内周面の形状に基づいて、減衰力を発生させる。

第５の態様としては、第１の態様ないし第４の態様のいずれかにおいて、前記減衰力発生機構は、前記フリーピストンの形状に基づいて、減衰力を発生させる。

１，３１ 油圧緩衝器（緩衝器）
６ 内筒（シリンダ）
８ ピストンロッド
９ ピストン
１０ 上側油路（通路）
１２ 下側油路（通路）
１７，３２ 減衰力発生機構
１８，３３ フリーピストン
１９Ａ 上側ばね部材（ばね部材）
１９Ｂ 下側ばね部材（ばね部材）
２０，３４ 凸部

Claims (5)

1. 作動流体が封入されたシリンダと、
   前記シリンダ内に摺動可能に嵌装され、該シリンダ内を２室に区画するピストンと、
   前記ピストンに連結されると共に前記シリンダの外部に延出されたピストンロッドと、
   前記ピストンの移動により前記シリンダ内の一方の室から他方の室に向けて作動流体が流通する通路と、
   前記ピストンに設けられ減衰力を発生させる減衰力発生機構と、を備えた緩衝器において、
   前記減衰力発生機構は、
   前記ピストン内に移動可能に設けられ前記通路を介した作動流体の流れを制限するフリーピストンと、
   該フリーピストンを中立位置に保持するばね部材と、
   前記ピストンの内周面から径方向の内向きに突出する凸部と、を有し、
   前記凸部と前記フリーピストンとの間で減衰力を発生させることを特徴とする緩衝器。
2. 前記減衰力発生機構は、前記凸部の内周面と前記フリーピストンの外周面との間の隙間の面積にて、減衰力特性を変化させる請求項１に記載の緩衝器。
3. 前記隙間の面積は、前記中立位置からの前記フリーピストンの変位量に応じて変化する請求項２に記載の緩衝器。
4. 前記減衰力発生機構は、前記凸部の内周面の形状に基づいて、減衰力を発生させる請求項１ないし３のいずれかに記載の緩衝器。
5. 前記減衰力発生機構は、前記フリーピストンの形状に基づいて、減衰力を発生させる請求項１ないし４のいずれかに記載の緩衝器。

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