JP2020067173A - ハイドロストッパ付ショックアブソーバ - Google Patents

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Abstract

【課題】ハイドロストッパによる減衰力の急激な増大に起因するショックが生じる虞を低減しつつ、ピストンの相対速度が高い状況においてもピストンを効果的に減速させること。【解決手段】ハイドロストッパ（４０）は、ロッド部に沿って相対変位可能であり上室と下室とに区画するストッパピストン（４２）と、下室内にてロッド部に固定されたストッパディスクに対しストッパピストン（４２）を付勢する圧縮コイルスプリング（４６）と、を含み、ストッパピストン（４２）は上室及び下室を接続するオリフィス通路を有し、ハイドロストッパ（４０）は、上室内の圧力が下室内の圧力よりも高く且つそれらの圧力の差が大きいほど、弾性変形量が大きくなって実効通路断面積の低減量を大きくする弾性変形部材としての弾性ディスクを含む。【選択図】図２

Description

本発明は、ハイドロストッパ付ショックアブソーバに係る。
自動車などの車両に搭載されるショックアブソーバとして、シリンダに対するピストンの伸び方向への相対変位量が大きい領域において、ピストンの伸び方向への相対変位を制限するハイドロストッパを備えたショックアブソーバが知られている。ショックアブソーバは、シリンダと、シリンダに嵌合しシリンダと共働して容積可変のシリンダ上室及びシリンダ下室を形成するピストンと、を有し、ハイドロストッパは、ピストンのロッド部を受け入れるシリンダ上室内に設けられている。ハイドロストッパを備えたショックアブソーバの一例が、例えば下記の特許文献１に記載されている。
ハイドロストッパは、ストッパピストン及び係合部材と、ストッパピストンを係合部材に対し付勢する付勢部材と、を含んでいる。ストッパピストンは、ピストンのロッド部に沿って相対変位可能にロッド部に嵌合しシリンダ上室を二つのストッパ室に区画しており、二つのストッパ室を接続するオリフィス通路を有している。係合部材は、ストッパピストンに対しシリンダ下室の側に位置するストッパ室内にてロッド部に固定されている。
シリンダに対するピストンの伸び方向への相対変位量が基準値以上になると、係合部材がストッパピストンに当接し、付勢部材の付勢力に抗してストッパピストンをピストンの伸び方向へ移動させる。その結果、二つのストッパ室の間に差圧が発生するので、圧力が高い方のストッパ室内のオイルがオリフィス通路を経て圧力が低い方のストッパ室へ流動し、これによりピストンの伸び方向への相対変位に抗する減衰力が発生され、伸び方向への相対変位が制限される。
減衰力は、シリンダに対するピストンの相対速度が高く、二つのストッパ室内の圧力の間の差圧が大きいほど大きくなるので、シリンダに対するピストンの相対速度が高いほど伸び方向への相対変位を制限する効果が自動的に高くなる。
米国特許第７１５６２１３号明細書
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のハイドロストッパ付ショックアブソーバにおけるオリフィス通路のオリフィスは、実効通路断面積が一定の固定オリフィスである。オリフィスの実効通路断面積が小さく設定されると、減衰力が大きくなるので、ピストンの伸び方向への相対変位を効果的に制限することができる。しかし、オイルがオリフィスを通過することにより発生される減衰力はピストンの相対速度が低くても高いので、減衰力の発生開始後早期にピストンを急激に減速させるように作用する。そのため、ショックアブソーバが車両に適用される場合には、乗員がショックを覚える虞がある。
逆に、オリフィスの実効通路断面積が大きく設定されると、オイルがオリフィスを通過することにより発生される減衰力が低いので、ピストンの相対速度が高くなっても伸び方向へ変位するピストンを効果的に減速させる減衰力が発生しない。そのためリバウンドストッパ当りが生じ易く、これに起因するショック及び音が生じ易い。
本発明の主要な課題は、ハイドロストッパによる減衰力の急激な増大に起因するショックが生じる虞を低減しつつ、ピストンの相対速度が高い状況においてもピストンを効果的に減速させることができるよう改良されたショックアブソーバを提供することである。
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
本発明によれば、シリンダ（１４）と、シリンダに嵌合しシリンダと共働して容積可変の第一及び第二のシリンダ室（２２Ｕ、２２Ｌ）を形成するピストン（３０）と、ピストンのロッド部（３０Ｂ）を受け入れる第一のシリンダ室内に設けられ、シリンダに対するピストンの伸び方向への相対変位を制限するハイドロストッパ（４０）と、を有し、ハイドロストッパは、ロッド部に沿って相対変位可能にロッド部に嵌合し第一のシリンダ室を第一及び第二のストッパ室（ストッパ上室４８Ｕ及びストッパ下室４８Ｌ）に区画するストッパピストン（４２）と、ストッパピストンに対し第二のシリンダ室の側に位置する第二のストッパ室内にてロッド部に固定された係合部材（ストッパディスク４４）と、ストッパピストンを係合部材に対し付勢する付勢部材（圧縮コイルスプリング４６）と、を含み、ストッパピストンは第一及び第二のストッパ室を接続するオリフィス通路（長手方向溝５６及び径方向溝５８；長手方向溝６２、径方向溝６４及び環状溝６６；貫通孔８０、連通孔８２など）を有する、ハイドロストッパ付ショックアブソーバ（１０）が提供される。
ハイドロストッパ（４０）は、弾性変形によってオリフィス通路の実効通路断面積を低減するよう構成された弾性変形部材（弾性ディスク５２、Ｏリングシール５０、リード弁７８）を含み、弾性変形部材は、第一のストッパ室（４８Ｕ）内の圧力が第二のストッパ室（４８Ｌ）内の圧力よりも高く且つ第一及び第二のストッパ室内の圧力の差が大きいほど、弾性変形量が大きくなって実効通路断面積の低減量を大きくするよう構成される。
上記の構成によれば、ハイドロストッパに含まれる弾性変形部材は、弾性変形によってオリフィス通路の実効通路断面積を低減する。弾性変形部材の弾性変形量は、第一のストッパ室内の圧力が第二のストッパ室内の圧力よりも高く且つ第一及び第二のストッパ室内の圧力の差が大きいほど、大きくなり、実効通路断面積の低減量が大きくなる。
よって、ピストンの相対速度が低い状況において、ハイドロストッパによる減衰力の急激な増大に起因するショックが生じる虞を低減することができ。逆に、ピストンの相対速度が高い状況においては、大きい減衰力が発生され、相対速度の増大に伴う減衰力の増大率は相対速度が増大するにつれて大きくなるので、ピストンを効果的に減速させてピストンの伸び方向への相対変位を効果的に制限することができる。
〔発明の態様〕
本発明の一つの態様においては、弾性変形部材（弾性ディスク５２、Ｏリングシール５０、リード弁７８）は、ストッパピストン（４２）と共働してオリフィス通路の一部を形成し、弾性変形によって一部の断面積を低減することにより、オリフィス通路の実効通路断面積を低減するよう構成される。
上記態様によれば、弾性変形部材及びストッパピストンの共働によりオリフィス通路の一部が形成されており、弾性変形部材の弾性変形によって該一部の断面積が低減されることにより、オリフィス通路の実効通路断面積が低減される。よって、弾性変形部材の弾性変形量が増大するにつれてオリフィス通路の実効通路断面積が小さくなるので、第一及び第二のストッパ室内の圧力の差が大きいほど、実効通路断面積の低減量を大きくすることができる。
本発明の他の一つの態様においては、弾性変形部材（弾性ディスク５２）は、ゴム状弾性材にて形成され、ストッパピストン（４２）と係合部材（ストッパディスク４４）との間にて圧縮されることによって圧縮変形し一部に入り込むことにより、一部の断面積を低減するよう構成される。
上記態様によれば、ゴム状弾性材にて形成された弾性変形部材が、ストッパピストンと係合部材との間にて圧縮されることによって圧縮変形し、オリフィス通路の一部に入り込むことにより、該一部の断面積が減少する。よって、弾性変形部材の弾性変形量が増大し一部に入り込む量が大きくなるにつれて、オリフィス通路の一部の断面積の減少量が大きくなるので、第一及び第二のストッパ室内の圧力の差が大きいほど、実効通路断面積の低減量を大きくすることができる。
なお、本願における「ゴム状弾性材」は、液体不透過性を有し、圧縮されることにより弾性的に圧縮変形可能な当技術分野において公知の任意の材料であってよく、例えばゴム、弾性を有する熱可塑性樹脂又は弾性を有する熱硬化性樹脂であってよい。
更に、本発明の他の一つの態様においては、弾性変形部材（Ｏリングシール５０）は、ゴム状弾性材にて形成され、第一及び第二のストッパ室内の圧力の差によってストッパピストンに対し押圧されることによって圧縮変形し一部の断面形状を変化させることにより、一部の断面積を低減するよう構成される。
上記態様によれば、ゴム状弾性材にて形成された弾性変形部材が、第一及び第二のストッパ室内の圧力の差によってストッパピストンに対し押圧されることによって圧縮変形し、オリフィス通路の一部の断面形状が変化することにより、該一部の断面積が減少する。よって、弾性変形部材の弾性変形量が増大するにつれて、オリフィス通路の一部の断面積の減少量が大きくなるので、第一及び第二のストッパ室内の圧力の差が大きいほど、実効通路断面積の低減量を大きくすることができる。
更に、本発明の他の一つの態様においては、弾性変形部材は、ストッパピストンに設けられた弁座（リム部７６Ａ）と共働して一部を形成する湾曲変形可能な弁部材（リード弁７８）であり、弁部材は、第一及び第二のストッパ室（ストッパ上室４８Ｕ及びストッパ下室４８Ｌ）内の圧力の差によって弁座に対し押圧されて湾曲変形することにより、弁座と共働して一部の断面積を低減するよう構成される。
上記態様によれば、湾曲変形可能な弁部材がストッパピストンに設けられた弁座と共働することにより、オリフィス通路の一部が形成されている。第一及び第二のストッパ室内の圧力の差によって弁部材が弁座に対し押圧されて湾曲変形することにより、オリフィス通路の一部の断面積が低減される。よって、弁部材の湾曲変形量が増大するにつれて、オリフィス通路の一部の断面積の減少量が大きくなるので、第一及び第二のストッパ室内の圧力の差が大きいほど、実効通路断面積の低減量を大きくすることができる。
上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いられる名称及び／又は符号が括弧書きで添えられている。しかし、本発明の各構成要素は、括弧書きで添えられた名称及び／又は符号に対応する実施形態の構成要素に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
ツインチューブ式のショックアブソーバとして構成された本発明によるショックアブソーバの第一の実施形態を示す縦断面図である。 第一の実施形態のストッパピストン及び圧縮コイルスプリングを斜め下方から見て示す斜視図である。 ストッパ上室内の圧力及びストッパ下室内の圧力の間に差圧がない状況について、第一の実施形態のストッパピストン、弾性ディスク及びストッパディスクを示す拡大部分図である。 ストッパ上室内の圧力がストッパ下室内の圧力よりも高い状況について、第一の実施形態のストッパピストン、弾性ディスク及びストッパディスクを示す拡大部分図である。 第一の実施形態（実線）及び従来のショックアブソーバ（破線及び一点鎖線）について、ピストンの相対速度Ｖre及びピストンの相対変位量Ｌreとピストンの伸び方向への相対変位を抑制する力Ｆreとの関係を示すグラフである。 ピストンを伸び方向へ駆動する力及びピストンの相対速度Ｖreが高い場合について、ピストンの相対変位量Ｌreとハイドロストッパの減衰力によるショックアブソーバの伸びストロークを抑制する荷重Ｐsuとの関係の例を示すグラフである。 ピストンを伸び方向へ駆動する力及びピストンの相対速度Ｖreが低い場合について、ピストンの相対変位量Ｌreとハイドロストッパの減衰力によるショックアブソーバの伸びストロークを抑制する荷重Ｐsuとの関係の例を示すグラフである。 本発明によるショックアブソーバの第二の実施形態によるハイドロストッパを示す断面図である。 ストッパ上室内の圧力及びストッパ下室内の圧力の間に差圧がない状況について、第二の実施形態のストッパピストン及びＯリングシールを示す拡大部分図である。 ストッパ上室内の圧力がストッパ下室内の圧力よりも高い状況について、第二の実施形態のストッパピストン及びＯリングシールを示す拡大部分図である。 本発明によるショックアブソーバの第三の実施形態によるハイドロストッパのストッパピストンを示す分解斜視図である。 ピストンの相対速度Ｖreが低い場合について、第三の実施形態によるハイドロストッパの要部を示す拡大部分断面図である。 ピストンの相対速度Ｖreが中程度である場合について、第三の実施形態によるハイドロストッパの要部を示す拡大部分断面図である。 ピストンの相対速度Ｖreが高い場合について、第三の実施形態によるハイドロストッパの要部を示す拡大部分断面図である。
以下に添付の図を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
［第一の実施形態］
図１において、第一の実施形態にかかるショックアブソーバ１０は、ツインチューブ式のショックアブソーバであり、軸線１２に沿って同心に延在するシリンダ１４とアウタシェル１６とを含んでいる。シリンダ１４及びアウタシェル１６の図にて上端及び下端には、それぞれアッパキャップ１８及びロアキャップ２０が固定されている。アッパキャップ１８及びロアキャップ２０は、シリンダ１４と共働してシリンダ室２２を郭定しており、シリンダ１４及びアウタシェル１６と共働して環状室２４を郭定している。シリンダ室２２及び環状室２４にはオイル２６が封入されており、環状室２４の上方部には窒素ガスのような不活性のガス２８が封入されている。なお、図には示されていないが、アッパキャップ１８の下面には、シリンダ１４に対するピストン３０の伸び方向への相対変位量が基準値以上になることを防止するリバウンドストッパが取り付けられている。
ピストン３０は、軸線１２に沿って往復動可能にシリンダ室２２に配置されている。ピストン３０は、シリンダ１４に嵌合する本体部３０Ａと、本体部３０Ａと一体的に連結され軸線１２に沿って延在するロッド部３０Ｂとを有している。図１には示されていないが、ピストン３０の本体部３０Ａには、伸び行程用及び縮み行程用の減衰力発生弁が設けられている。これらの減衰力発生弁は、当技術分野において公知の任意の構造を有していてよい。
本体部３０Ａは、シリンダ１４に嵌合し、シリンダ室２２を第一のシリンダ室としてのシリンダ上室２２Ｕと第二のシリンダ室としてのシリンダ下室２２Ｌとに区画している。ロッド部３０Ｂの主要部はシリンダ上室２２Ｕ内に配置され、アッパキャップ１８を貫通してアッパキャップの上方へ延在している。アッパキャップ１８は、軸線１２に沿って往復動可能にロッド部３０Ｂを支持するロッドガイドとして機能し、アッパキャップとロッド部３０Ｂとの間を密封するオイルシール（図示せず）を内蔵している。なお、ショックアブソーバ１０が自動車などの車両に適用される場合には、ロッド部３０Ｂの上端がばね上部材に連結され、アウタシェル１６がばね下部材に連結される。
シリンダ１４の下端近傍には、仕切壁３２がロアキャップ２０から隔置されて固定されており、仕切壁３２はシリンダ１４及びロアキャップ２０と共働して連通室３４を形成している。連通室３４はシリンダ１４に設けられた連通孔３６により環状室２４と接続されている。図１には示されていないが、仕切壁３２には、伸び行程用及び縮み行程用の減衰力発生弁（ベースバルブ）が設けられている。これらの減衰力発生弁も、当技術分野において公知の任意の構造を有していてよい。
ロッド部３０Ｂを受け入れるシリンダ上室２２Ｕ内には、シリンダ１４に対するピストン３０の伸び方向（図１で見て上方）への相対変位を制限するハイドロストッパ４０が設けられている。ハイドロストッパ４０は、ストッパピストン４２と、係合部材として機能するストッパディスク４４と、ストッパピストン４２とストッパディスク４４との間に配置され付勢部材として機能する圧縮コイルスプリング４６と、を含んでいる。
なお、ストッパディスク４４は金属にて形成されることが好ましいが、ストッパピストン４２は金属又は樹脂にて形成されていてよい。ストッパディスク４４がストッパピストン４２に当接していない状況におけるストッパピストンの位置は、ストッパピストンに作用する重力による下向きの力と圧縮コイルスプリング４６の伸び変形による上向きの力とが釣り合う位置である。
図３及び図４に示されているように、ストッパピストン４２は、ロッド部３０Ｂに沿って相対変位可能にロッド部に嵌合し、シリンダ１４の内径よりも小さい外径を有している。ストッパピストン４２は、円筒状の外面に実質的の断面矩形の凹溝４２Ａを有し、凹溝４２ＡにはＯリングシール５０が実質的の密に嵌合する状態にて配置されている。Ｏリングシール５０は、ゴム状弾性材にて形成され、実質的に円筒状なしている。なお、Ｏリングシール５０は、弾性的に拡径変形されることにより凹溝４２Ａに嵌め込まれてよく、ストッパピストン４２が二つ部品にて構成され、二つ部品の間にＯリングシールが配置された状態で二つ部品が例えば圧入により一体的に連結されてもよい。
Ｏリングシール５０は、円筒状の外周面にてシリンダ１４の内面と密に当接し、ストッパピストン４２とシリンダ１４との間を経てオイル２６がストッパ上室４８Ｕとストッパ下室４８Ｌとの間に流通することを阻止する。よって、ストッパピストン４２は、Ｏリングシール５０と共働して、シリンダ上室２２Ｕを第一及び第二のストッパ室としてのストッパ上室及びストッパ下室４８Ｕ及び４８Ｌに区画している。第一の実施形態においては、ストッパピストン４２は、ロッド部３０Ｂに嵌合し図にて上方へ突出する円筒部４２Ｂを有している。
ストッパディスク４４は、ストッパピストン４２とピストン３０の本体部３０Ａとの間にて、換言すればストッパピストン４２に対しシリンダ下室２２Ｌの側に位置するストッパ下室４８内にてロッド部３０Ｂに固定されている。第一の実施形態においては、ストッパディスク４４の上面には、ゴム状弾性材にて形成され弾性変形部材として機能する弾性ディスク５２が固定されており、弾性ディスク５２はロッド部３０Ｂの周りに環状に延在している。ストッパディスク４４及び弾性ディスク５２の外径は、シリンダ１４の内径よりも小さい。よって、オイル２６は、ストッパディスク４４及び弾性ディスク５２の周囲を経てそれらの上下に自由に流通することができる。
図２に示されているように、圧縮コイルスプリング４６の上端は、アッパキャップ１８の下面に固定されたアッパスプリングシート５４により支持されており、これによりアッパスプリングシート５４を介してアッパキャップ１８と一体的に連結されている。コイルスプリング４６の下端は、ストッパピストン４２の円筒部４２Ｂに密に嵌合することによって円筒部により支持され、ストッパピストン４２の上面に当接しており、これによりストッパピストン４２と一体的に連結されている。圧縮コイルスプリング４６の長さは、シリンダ１４に対するピストン３０の伸び方向への相対変位量が基準値未満であるときには、ストッパピストン４２が弾性ディスク５２から図にて上方へ隔置される長さに設定されている。
図２乃至図４に示されているように、ストッパピストン４２の円筒状の内面には、四つの長手方向溝５６が設けられている。長手方向溝５６は、軸線１２の周りに均等に隔置され且つ軸線１２に沿って延在し、矩形又は径方向内方へ開いたＵ形の断面形状を有している。ストッパピストン４２の平面状の下面には、四つの径方向溝５８が設けられている。径方向溝５８は、径方向内端にて対応する長手方向溝５６と接続され且つ径方向に延在しし、円弧状の断面形状を有している。弾性ディスク５２がストッパピストン４２の下面に当接していても、径方向溝５８はストッパ下室４８と連通するので、長手方向溝５６及び径方向溝５８は、互いに共働してストッパ上室４８Ｕとストッパ下室４８とを接続するオリフィス通路を形成している。
長手方向溝５６の断面積は、実質的に絞り効果を発揮することなくオイル２６が流通することを許す大きさに設定されている。これに対し、径方向溝５８の断面積は、長手方向溝５６の断面積以下に設定されており、よって弾性ディスク５２がストッパピストン４２の下面に当接しているときには、径方向溝５８はそれに流れるオイル２６に対し絞り効果を発揮するので、弾性ディスク５２と共働してオリフィス（オリフィス通路の一部）として機能する。
ショックアブソーバ１０の伸び行程においては、ピストン３０がシリンダ１４に対し図１で見て上方へ相対変位し、シリンダ上室２２Ｕの容積が減少すると共にシリンダ下室２２Ｌの容積が増大する。そのため、シリンダ上室２２Ｕ内のオイル２６がシリンダ下室２２へ流動すると共に、環状室２４内のオイル２６がシリンダ下室２２へ流動する。よって、ピストン３０の本体部３０Ａ及び仕切壁３２に設けられた伸び行程用の減衰力発生弁により減衰力が発生される。なお、ショックアブソーバ１０全体としての減衰力は、主として本体部３０Ａに設けられた伸び行程用の減衰力発生弁により発生される減衰力により決定される。
これに対し、ショックアブソーバ１０の縮み行程においては、ピストン３０がシリンダ１４に対し図１で見て下方へ相対変位し、シリンダ上室２２Ｕの容積が増大すると共にシリンダ下室２２Ｌの容積が減少する。そのため、シリンダ下室２２内のオイル２６がシリンダ上室２２Ｕへ流動すると共に、シリンダ下室２２内のオイル２６が環状室２４へ流動する。よって、ピストン３０の本体部３０Ａ及び仕切壁３２に設けられた縮み行程用の減衰力発生弁により減衰力が発生される。なお、ショックアブソーバ１０全体としての減衰力は、主として仕切壁３２に設けられた縮み行程用の減衰力発生弁により発生される減衰力により決定される。
特に、ショックアブソーバ１０の伸び行程において、シリンダ１４に対するピストン３０の伸び方向への相対変位量が基準値以上になると、弾性ディスク５２がストッパピストン４２に当接し、径方向溝５８がオリフィスとして機能するようになる。よって、ストッパ上室４８Ｕ内の圧力がストッパ下室４８内の圧力よりも高くなるので、弾性ディスク５２はストッパピストン４２及びストッパディスク４４から二つの圧力の差である差圧に起因する圧縮荷重を受ける。この圧縮荷重は、シリンダ１４に対するピストン３０の相対速度が高いほど大きくなる。
また、ストッパピストン４２が弾性ディスク５２を介してストッパディスク４４によって図１で見て上方へ押圧される。よって、圧縮コイルスプリング４６は圧縮変形し、ストッパピストン４２をストッパディスク４４に対し付勢するので、弾性ディスク５２はストッパピストン４２及びストッパディスク４４から圧縮コイルスプリング４６のばね力に起因する圧縮荷重を受ける。この圧縮荷重は、シリンダ１４に対するピストン３０の相対変位量が大きいほど大きくなる。
図４に示されているように、弾性ディスク５２は、圧縮荷重を受けると圧縮変形し、径方向外方へ膨出すると共に径方向溝５８に対向する部位が径方向溝内に部分的に入り込み、オリフィス通路の一部である径方向溝５８の実効通路断面積を低減する。よって、オイル２６がオリフィス通路を通過することにより発生される減衰力、即ちシリンダ１４に対するピストン３０の伸び方向への相対変位を抑制する力Ｆreは、図５において実線にて示されているように、ピストン３０の相対速度Ｖreが高いほど大きくなり、ピストン３０の相対変位量Ｌreが大きいほど大きくなる。
図５において、破線及び一点鎖線は、それぞれオリフィス通路の実効通路断面積が一定である従来のショックアブソーバにおいて、実効通路断面積が小さく設定された場合及び大きく設定された場合の例を示している。実効通路断面積が小さく設定された場合には、オイル２６がオリフィス通路を通過することにより発生される減衰力は相対速度Ｖreが低くても高いので、減衰力の発生開始後早期にピストン３０を急激に減速させるように作用する。そのため、ショックアブソーバが車両に適用される場合には、乗員がショックを覚える虞がある。逆に、実効通路断面積が大きく設定された場合には、オイル２６がオリフィス通路を通過することにより発生される減衰力が低いので、相対速度Ｖreが高くなっても伸び方向へ変位するピストン３０を効果的に減速させる減衰力が発生しない。そのためリバウンドストッパ当りが生じ易く、これに起因するショック及び音が生じ易い。
これに対し、第一の実施形態によれば、相対速度Ｖreが低い領域における減衰力を低くしつつ、相対速度Ｖreが高い領域における減衰力を高くすることができる。更に、従来のショックアブソーバにおいて実効通路断面積が大きく設定された場合(一点鎖線)に比して、相対速度Ｖreが高くなるにつれて減衰力の増大率が増大する度合（図５の曲線の傾きの増大率）を大きくすることができる。よって、減衰力の発生開始時に乗員がショックを覚える虞を低減しつつ、相対速度Ｖreが高い状況においてもピストン３０を効果的に減速させ停止させることができる。従って、リバウンドストッパ当り及びこれに起因するショック及び音が発生する虞を低減することができる。
図６及び図７は、それぞれピストンの相対速度Ｖreが高い場合及び低い場合について、ピストン３０の相対変位量Ｌreとハイドロストッパ４０の減衰力によるショックアブソーバ１０の伸びストロークを抑制する荷重Ｐsuとの関係の例を示す図である。図６及び図７において、実線は第一の実施形態の例を示し、破線及び一点鎖線はそれぞれオリフィス通路の実効通路断面積が一定である従来のショックアブソーバにおいて、実効通路断面積が小さく設定された場合及び大きく設定された場合の例を示している。Ｌremaxはショックアブソーバのフルリバウンドに対応するピストンの相対変位量を示している。
図６に示されているように、相対速度Ｖreが高い場合には、従来のショックアブソーバにおいて、実効通路断面積が小さく設定されると、ピストン３０の相対変位量Ｌreが比較的小さい領域において相対変位量Ｌreの増大に伴って減衰力が比較的急激に増大する。そのため、相対変位量Ｌreが更に増加する過程においてピストン３０の相対速度Ｖreが急激に低下するので、これに起因してショックが発生することがある。更に、減衰力及び荷重Ｐsuも急激に低下するので、相対変位量Ｌreがフルリバウンドに対応する相対変位量に到達する前に荷重Ｐsuがゼロになる。換言すれば、ショックアブソーバ１０の伸びストロークの荷重がゼロになるので、ショックアブソーバのリバウンドストロークがフルリバウンドになる前に終了する。
また、従来のショックアブソーバにおいて、実効通路断面積が大きく設定されると、発生する減衰力も小さく、ピストン３０の相対変位量Ｌreの増大に伴う減衰力の増大率も小さいので、荷重Ｐsuの増大率も小さい。そのため、ピストン３０の相対速度Ｖreの低下量も小さいので、荷重Ｐsuの減少が遅くなり、ピストン３０の伸び方向への相対変位を効果的に抑制することができない。よって、ピストンの相対変位量ＬreがＬremaxになっても、荷重Ｐsuはゼロにならない。換言すれば、ショックアブソーバ１０の伸びストロークの荷重がゼロにならないので、ストッパピストンがリバウンドストッパに衝当することに起因する衝撃及び音が発生することがある。
これに対し、第一の実施形態の場合には、ピストンの相対変位量Ｌreが小さい領域における減衰力及びその増大率は小さいので、荷重Ｐsu及びその増大率も小さい。よって、荷重Ｐsu及びその増大率が高くピストン３０の相対速度Ｖreが急激に低下することに起因してショックが発生することを回避することができる。更に、ピストンの相対変位量Ｌreの増大に伴って減衰力及びその増大率が累積的に増大するので、荷重Ｐsu及びその増大率も累積的に増大する。よって、ピストン３０の伸び方向への相対変位を効果的に抑制することができるので、ショックアブソーバのリバウンドストロークがフルリバウンドのストロークよりも過剰に小さくなることを防止しつつ、ストッパピストンがリバウンドストッパに衝当することに起因する衝撃及び音の発生を防止することができる。
特に、第一の実施形態によれば、圧縮コイルスプリング４６はストッパピストン４２を下方へ付勢するだけでなく、弾性ディスク５２に圧縮荷重を付与することにより、その圧出変形に寄与する。よって、ストッパ上室４８Ｕ及びストッパ下室４８内の圧力の間の差圧のみにより弾性変形部材（Ｏリングシール）が圧縮される後述の第二の実施形態に比して、弾性変形部材を効率的に圧縮変形させることができる。更に、圧縮コイルスプリング４６による圧縮荷重は、ピストン３０の伸び方向への相対変位が増大するにつれて増大するので、オイルが径方向溝５８を通過することにより発生される減衰力を相対変位が増大するにつれて増大させることができる。
［第二の実施形態］
図８は、本発明によるショックアブソーバの第二の実施形態におけるハイドロストッパを示す断面図、図９及び図１０は、ストッパピストン及びＯリングシールを示す拡大部分図である。なお、これらの図において、図１乃至図４に示された部材と同一の部材又は対応する部材には図１乃至図４において付された符号と同一の符号が付されている。このことは後述の第三の実施形態を示す図１１乃至図１４についても同様である。
第二の実施形態においても、ストッパピストン４２の凹溝４２Ａには、ゴム状弾性材にて形成され実質的に円筒状なすＯリングシール５０が配置されている。Ｏリングシール５０は、円筒状の外周面にてシリンダ１４の内面と密に当接し、ストッパピストン４２とシリンダ１４との間を経てオイル２６がストッパ上室４８Ｕとストッパ下室４８Ｌとの間に流通することを阻止する。しかし、第二の実施形態においては、Ｏリングシール５０の上下方向の寸法は、凹溝４２Ａの上下幅、即ちストッパピストン４２の上側環状ディスク部４２Ｃの下面と下側環状ディスク部４２Ｄとの間隔よりも小さい。また、Ｏリングシール５０の内径は、凹溝４２Ａの円筒面の直径よりも大きく、よってＯリングシール５０は軸線１２に沿ってストッパピストン４２に対し変位可能である。また、図８乃至図１０においては、ストッパピストン４２の円筒部４２Ｂの図示は省略されている。
図８乃至図１０に示されているように、ストッパピストン４２の円筒部４２Ｅの外面には、四つの長手方向溝６２が設けられている。長手方向溝６２は、軸線１２の周りに均等に隔置され且つ軸線１２に沿って延在し、矩形又は径方向外方へ開いたＵ形の断面形状を有している。上側環状ディスク部４２Ｃの下面には、長手方向溝６２に整合して四つの径方向溝６４が設けられている。円筒部４２Ｅの下端には、環状溝６６が設けられている。更に、下側環状ディスク部４２Ｄの上面に対向するＯリングシール５０の下面には、円弧状の断面形状を有する四つの径方向溝６８が実質的に長手方向溝６２に整合して設けられている。なお、キーとキー溝との組合せなどによりＯリングシール５０がストッパピストン４２に対し軸線１２の周りに回転することが阻止される場合には、環状溝６６は省略されてよい。
第一の実施形態における長手方向溝５６とは異なり、長手方向溝６２の断面積は絞り効果を発揮する大きさに設定されている。よって、長手方向溝６２は、ショックアブソーバ１０の伸び行程においてストッパピストン４２がストッパディスク４４によって図にて上方へ移動される状況において、オリフィスとして機能する。従って、長手方向溝６２は、径方向溝６４、環状溝６６など共働してストッパ上室４８Ｕとストッパ下室４８とを接続するオリフィス通路を形成している。
後に説明するように、Ｏリングシール５０は弾性変形部材としても機能する。よって、図８に示されているように、第一の実施形態における弾性ディスク５２に対応する部材は設けられていない。しかし、ショックアブソーバ１０の伸び行程においてストッパディスク４４がストッパピストン４２に衝当することを防止するクッション材がストッパディスクの上面に固定されていてもよい。
なお、ストッパピストン４２の内径は、ストッパピストンがピストン３０のロッド部３０Ｂに対し軸線１２に沿って変位可能であるが、ストッパピストンとロッド部との間を経て実質的にオイルが流通しない寸法に設定されていることが好ましい。更に、オイルがストッパピストンとロッド部との間を経て流通することが効果的に阻止されるよう、必要ならばストッパピストンとロッド部との間を密封するＯリングシールが配置されてもよい。これらのことは、後述の第三の実施形態についても同様である。
第二の実施形態においては、ショックアブソーバ１０の伸び行程において、シリンダ１４に対するピストン３０の伸び方向への相対変位量が基準値以上になると、ストッパディスク４４がストッパピストン４２に当接し、ストッパピストンがストッパディスクによって上方へ移動せしめられる。ストッパピストン４２が上方へ移動すると、Ｏリングシール５０は下側環状ディスク部４２Ｄに当接して上方へ移動するので、長手方向溝６２がオリフィスとして機能し、ストッパ上室４８Ｕ内の圧力がストッパ下室４８内の圧力よりも高くなる。
その結果、Ｏリングシール５０は、ストッパ上室及びストッパ下室内の圧力の間の差圧により、下側環状ディスク部４２Ｄに対し押圧されて圧縮変形するので、図１０に示されているように、径方向溝６８はその深さが減少するように変形し、断面積が減少する。よって、径方向溝６８は下側環状ディスク部４２Ｄと共働してオリフィス（オリフィス通路の一部）として機能するようになる。上記差圧及び径方向溝６８の断面積の減少量は、ストッパピストン４２及びＯリングシール５０の上方への移動速度が高いほど大きくなる。よって、これらの移動速度が高いほど、径方向溝６８を流れるオイルに与えられる絞り効果により発生される減衰力が高くなる。
第二の実施形態においては、圧縮コイルスプリング４６のばね力は、弾性変形部材であるＯリングシール５０の圧縮変形に関与しない。しかし、圧縮コイルスプリング４６のばね力は、ストッパピストン４２を下方へ付勢するので、ストッパピストン及びストッパディスク４４を介してピストン３０をシリンダ１４に対し縮み方向へ付勢する。よって、第一の実施形態と同様に、圧縮コイルスプリング４６のばね力は、ピストン３０の伸び方向への相対変位を抑制することに寄与する。
従って、ピストン３０の伸び方向への相対変位を抑制する力Ｆreは、図には示されていないが、図５の実線と同様に、ピストン３０の相対速度Ｖreが高いほど大きくなり、ピストン３０の相対変位量Ｌreが大きいほど大きくなる。更に、相対速度Ｖreの増大に伴う力Ｆreの増大率は、相対速度Ｖreが高いほど大きくなる。よって、第二の実施形態によれば、第一の実施形態と同様に、ハイドロストッパ４０における減衰力の発生開始時に乗員がショックを覚える虞を低減しつつ、相対速度Ｖreが高い状況においてもピストン３０を効果的に減速させ停止させることができる。従って、リバウンドストッパ当り及びこれに起因するショック及び音が発生する虞を低減することができる。
特に、第二の実施形態によれば、Ｏリングシール５０は、シリンダ上室２２Ｕをストッパ上室４８Ｕ及びストッパ下室４８Ｕ及び４８Ｌに区画するシール部材として機能するだけでなく、オリフィス通路の実効通路断面積を変化させる弾性変形部材としても機能する。よって、例えば第一の実施形態のようにＯリングシール５０とは別の弾性変形部材（弾性ディスク５２）が設けられる場合に比して、部品点数を低減し、ハイドロストッパ４０の構造を簡素化することができる。
更に、図示の第二の実施形態によれば、ストッパピストン４２には、オリフィス通路の一部として機能する環状溝６６が設けられている。Ｏリングシール５０がストッパピストン４２に対し軸線１２の周りに回転し、径方向溝６８が長手方向溝６２と整合しなくなっても、環状溝は径方向溝と常時連通するので、径方向溝を介して長手方向溝と連通する状態を維持する。即ち、キーとキー溝との組合せなどのようにＯリングシール５０がストッパピストン４２に対し軸線１２の周りに回転することを阻止する構成を要することなく、オリフィス通路によってストッパ上室及びストッパ下室が常時互いに接続された状況を確保することができる。
［第三の実施形態］
図１１は、本発明によるショックアブソーバの第三の実施形態におけるハイドロストッパのストッパピストンを示す分解斜視図である。
第三の実施形態においては、ストッパピストン４２は、上側ピストン部材４２Ｕ及び下側ピストン部材４２Ｌよりなっている。上側ピストン部材４２Ｕ及び下側ピストン部材４２Ｌも、金属又は樹脂にて形成されていてよい。図１２乃至図１４に示されているように、上側ピストン部材４２Ｕは、円筒状の内周面から径方向外側へ隔置された位置において軸線１２に沿って図にて下方へ突出する円筒状の凸部７０を有している。下側ピストン部材４２Ｌは、軸線１２に沿って延在する小径部７２及び大径部７４と、軸線１２に垂直に延在する円板部７６とを有し、円板部７６は厚さが他の部位よりも大きいリム部７６Ａを有している。図１１乃至図１４には示されていないが、シリンダ１４とストッパピストン４２との間を密封するＯリングシールがリム部７６Ａの外周部に配置されていてもよい。
上側ピストン部材４２Ｕ及び下側ピストン部材４２Ｌは、凸部７０及び小径部７２が互いに圧入されることにより一体化されている。弾性変形部材として機能する円環板状のリード弁７８が、内周部において凸部７０と大径部７４との間に挾持されることにより、上側ピストン部材４２Ｕ及び下側ピストン部材４２Ｌから上下方向に隔置された状態にて保持されている。リード弁７８は、図１３及び図１４に示されているように弾性的に湾曲変形可能であるよう、金属又は樹脂のような弾性材にて形成されている。
なお、図１２乃至図１４においては、ストッパディスク４４の上面にはゴム製のクッション部材４４Ａが固定されており、クッション部材４４Ａが下側ピストン部材４２Ｌの下面に当接した状態にて図示されている。しかし、第一及び第二の実施形態と同様に、シリンダ１４に対するピストン３０の伸び方向への相対変位量が基準値未満であるときには、ストッパディスク４４及びクッション部材４４Ａは下側ピストン部材４２Ｌから下方へ隔置される。
円板部７６には、リム部７６Ａに近接して軸線１２に沿って延在する四つの貫通孔８０が設けられており、貫通孔８０は軸線１２の周りに均等に隔置されている。リード弁７８には、貫通孔８０に整合する位置にて軸線１２の周りの周方向に円弧状に延在する四つの連通孔８２が設けられている。よって、図１２乃至図１４に示されているように、貫通孔８０、連通孔８２及びリード弁７８の外周部とリム部７６Ａとの間の空間は、ストッパ上室４８Ｕとストッパ下室４８とを接続するオリフィス通路を形成している。
第三の実施形態においては、ショックアブソーバ１０の伸び行程において、シリンダ１４に対するピストン３０の伸び方向への相対変位量が基準値以上になると、ストッパディスク４４がストッパピストン４２によって上方へ移動せしめられる。ストッパピストン４２が上方へ移動すると、ストッパ上室４８Ｕの容積が減少すると共にストッパ下室４８Ｌの容積が増大するので、ストッパ上室４８Ｕ内のオイル２６がオリフィス通路を経てストッパ下室４８Ｌへ流動する。よって、ストッパ上室４８Ｕ内の圧力がストッパ下室４８Ｌ内の圧力よりも高くなる。
ピストン３０の相対速度Ｖreが低い場合には、オリフィス通路により発揮される絞り効果は低いので、ストッパ上室４８Ｕ及びストッパ下室４８Ｌ内の圧力の間の差圧は小さい。よって、図１２に示されているように、差圧によるリード弁７８の湾曲変形量は非常に小さい。従って、オリフィス通路の実効通路断面積の減少量も非常に小さく、オリフィス通路の絞り効果により発生される減衰力も非常に小さい。
ピストン３０の相対速度Ｖreが中程度である場合には、ストッパ上室４８Ｕ及びストッパ下室４８Ｌ内の圧力の間の差圧が大きくなり、図１３に示されているように、その差圧によってリード弁７８が湾曲変形せしめられ、リード弁７８の外周縁とリム部７６Ａとの間の空間（オリフィス通路の一部）の断面積が減少する。差圧が更に大きくなると、リード弁の外周縁がリム部７６Ａに当接する。よって、リム部７６Ａは弁座として機能し、オイル２６はリード弁７８の外周部とリム部７６Ａとの間の空間を経て流動することができなくなる。従って、貫通孔８０がオリフィス（オリフィス通路の一部）として機能し、オリフィス通路の実効通路断面積の減少量が大きくなり、オリフィス通路の絞り効果により発生される減衰力も大きくなる。
更に、ピストン３０の相対速度Ｖreが高い場合には、ストッパ上室４８Ｕ及びストッパ下室４８Ｌ内の圧力の間の差圧が更に大きくなり、図１４に示されているように、その差圧によってリード弁７８が大きく湾曲変形せしめられ、リム部７６Ａに当接するリード弁の外周部の範囲が増大する。その結果、オイル２６は、リード弁７８の外周部とリム部７６Ａとの間の空間を経て流動することができないだけでなく、連通孔８２のうちリム部７６Ａによって塞がれていない部分しか通過できなくなる。従って、オリフィス通路の一部の実効通路断面積の減少量が非常に大きくなり、オリフィス通路の絞り効果が高くなるので、発生される減衰力は更に大きくなる。
なお、ピストン３０の相対速度Ｖreが上記三つの何れである場合にも、減衰力はピストン３０の相対速度が高いほど大きくなる。また、圧縮コイルスプリング４６のばね力は、ピストン３０の相対変位量Ｌreが大きいほど大きくなる。従って、ピストン３０の伸び方向への相対変位を抑制する力Ｆreは、図には示されていないが、図５の実線と同様に、ピストン３０の相対速度Ｖreが高いほど大きくなり、ピストン３０の相対変位量Ｌreが大きいほど大きくなる。更に、相対速度Ｖreの増大に伴う力Ｆreの増大率は、相対速度Ｖreが高いほど大きくなる。よって、第三の実施形態によれば、第一及び第二の実施形態と同様に、ハイドロストッパ４０における減衰力の発生開始時に乗員がショックを覚える虞を低減しつつ、相対速度Ｖreが高い状況においてもピストン３０を効果的に減速させ停止させることができる。
特に、第三の実施形態によれば、弾性変形部材として機能するリード弁７８は円環板状の部材であってよいので、弾性変形部材が弾性ディスク部材である第一及び第二の実施形態に比して、ストッパピストン４２などの軸線１２に沿う方向の寸法を小さくすることができる。
以上においては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
例えば、上述の第一及び第二の実施形態においては、オリフィス通路の一部を構成する径方向溝５８及び６４の断面形状は、円弧状であるが、三角形、四角形などの多角形、部分楕円形、Ｕ形であってもよい。
また、上述の第二の実施形態においては、Ｏリングシール５０は、標準状態においてストッパピストン４２の上側環状ディスク部４２Ｃ及び下側環状ディスク部４２Ｄより上下方向に隔置されるようになっている。しかし、Ｏリングシール５０は、標準状態において下側環状ディスク部４２Ｄの上面に当接していてもよい。
更に、上述の第二の実施形態においては、Ｏリングシール５０は、ストッパ上室４８Ｕ及びストッパ下室４８Ｌ内の圧力の間の差圧により、下側環状ディスク部４２Ｄに対し押圧されて圧縮変形し、径方向溝６８が変形してその深さが減少し、断面積が減少する。よって、Ｏリングシール５０の下方部分が他の部分よりも弾性変形し易い材料にて形成されてもよい。
更に、上述の第二の実施形態においては、径方向溝６８の少なくとも一部がＯリングシール５０内に延在する内部通路であり、Ｏリングシールが圧縮されることにより断面形状が変形し、実効通路断面積が減少するよう修正されてもよい。
更に、上述の第一乃至第三の実施形態においては、ショックアブソーバ１０はツインチューブ式のショックアブソーバとして構成されているが、本発明のショックアブソーバはモノチューブ式のショックアブソーバとして構成されてもよい。
１０…ショックアブソーバ、１４…シリンダ、２２…シリンダ室、２２Ｕ…シリンダ上室、２２Ｌ…シリンダ下室、２６…オイル、３０…ピストン、３０Ｂ…ロッド部、４０…ハイドロストッパ、４２…ストッパピストン、４４…ストッパディスク、４６…圧縮コイルスプリング、４８Ｕ…ストッパ上室、４８Ｌ…ストッパ下室、５２…弾性ディスク、５０…Ｏリングシール、７８…リード弁

Claims (5)

  1. シリンダと、前記シリンダに嵌合し前記シリンダと共働して容積可変の第一及び第二のシリンダ室を形成するピストンと、前記ピストンのロッド部を受け入れる前記第一のシリンダ室内に設けられ、前記シリンダに対する前記ピストンの伸び方向への相対変位を制限するハイドロストッパと、を有し、前記ハイドロストッパは、前記ロッド部に沿って相対変位可能に前記ロッド部に嵌合し前記第一のシリンダ室を第一及び第二のストッパ室に区画するストッパピストンと、前記ストッパピストンに対し前記第二のシリンダ室の側に位置する前記第二のストッパ室内にて前記ロッド部に固定された係合部材と、前記ストッパピストンを前記係合部材に対し付勢する付勢部材と、を含み、前記ストッパピストンは前記第一及び第二のストッパ室を接続するオリフィス通路を有する、ハイドロストッパ付ショックアブソーバにおいて、
    前記ハイドロストッパは、弾性変形によって前記オリフィス通路の実効通路断面積を低減するよう構成された弾性変形部材を含み、前記弾性変形部材は、前記第一のストッパ室内の圧力が前記第二のストッパ室内の圧力よりも高く且つ前記第一及び第二のストッパ室内の圧力の差が大きいほど、弾性変形量が大きくなって前記実効通路断面積の低減量を大きくするよう構成された、ハイドロストッパ付ショックアブソーバ。
  2. 請求項１に記載のハイドロストッパ付ショックアブソーバにおいて、前記弾性変形部材は、前記ストッパピストンと共働して前記オリフィス通路の一部を形成し、弾性変形によって前記一部の断面積を低減することにより、前記オリフィス通路の実効通路断面積を低減するよう構成された、ハイドロストッパ付ショックアブソーバ。
  3. 請求項２に記載のハイドロストッパ付ショックアブソーバにおいて、前記弾性変形部材は、ゴム状弾性材にて形成され、前記ストッパピストンと前記係合部材との間にて圧縮されることによって圧縮変形し前記一部に入り込むことにより、前記一部の断面積を低減するよう構成された、ハイドロストッパ付ショックアブソーバ。
  4. 請求項２に記載のハイドロストッパ付ショックアブソーバにおいて、前記弾性変形部材は、ゴム状弾性材にて形成され、前記第一及び第二のストッパ室内の圧力の差によって前記ストッパピストンに対し押圧されることによって圧縮変形し前記一部の断面形状を変化させることにより、前記一部の断面積を低減するよう構成された、ハイドロストッパ付ショックアブソーバ。
  5. 請求項２に記載のハイドロストッパ付ショックアブソーバにおいて、前記弾性変形部材は、前記ストッパピストンに設けられた弁座と共働して前記一部を形成する湾曲変形可能な弁部材であり、前記弁部材は、前記第一及び第二のストッパ室内の圧力の差によって前記弁座に対し押圧されて湾曲変形することにより、前記弁座と共働して前記一部の断面積を低減するよう構成された、ハイドロストッパ付ショックアブソーバ。

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