JP4909765B2 - 緩衝装置 - Google Patents

Description

本発明は、緩衝装置の改良に関する。

従来、この種緩衝装置にあっては、シリンダと、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通路と、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通路と、第二通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バネ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通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第二通路を介して上室に連通されるようになっている。

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と第一通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、他方室内の圧力をＰ１とし、この圧力Ｐ１と上室から他方室に流入する液体の流量Ｑ２との関係である係数をＣ２とし、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、コイルバネのバネ定数を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、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路面の凹凸を乗り越え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。

すなわち、この緩衝装置にあっては、周波数に感応した減衰力を発生するために、緩衝装置内にフリーピストンが挿入された圧力室を形成することが必須であり、圧力室は、ピストンロッドの先端に設けたハウジングによって形成されている。

上述のように、圧力室をピストンロッドの先端に取付けたハウジングで形成しているため、ハウジングが緩衝装置のストローク長を無駄に短くしてしまうことを阻止するため、ハウジングは、具体的には、図５に示すように、ピストンロッドの先端に螺合される鍔５１付の内筒５０と、上記鍔５１の外周から延設される外筒５２と、外筒５２の開口部を閉塞するキャップ５３とを備えて下室内に圧力室５４を区画しており、フリーピストン５５は有底筒状に形成されるとともに内側を内筒５０に向け筒部５６を外筒５２の内周に摺接させて圧力室５４内に挿入されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００６−３３６８１６号公報（図２）

上述した緩衝装置は、車両における乗り心地を向上することができる点で有用ではあるが、以下の問題がある。

上記緩衝装置では、圧力室５４を形成するハウジングの内筒５０の軸方向長さがフリーピストン５５における筒部５６より長く設定されており、フリーピストン５５が内筒５０に接近する方向（図中上方）へ移動する場合、その移動限界であるストロークエンドでは、内筒５０の下端面にフリーピストン５５の底部５７の内面が当接して、それ以上の上方への移動が規制されることになる。他方、下方への移動は、フリーピストン５５の肩がキャップ５３に当接することで規制される。

そして、このようにフリーピストン５５のストローク量を規制する場合、そのストローク量は、内筒５０の軸部の軸方向長さＬ１、フリーピストン５５の底部５７の軸方向長さ（厚み）Ｌ２、および、内筒５０の鍔５１の下面からキャップ５３の上面までの長さＬ３の寸法公差の影響を受けることになる。

ここで、フリーピストン５５がストロークエンドまで到達すると圧力室５４を経由しての上室と下室との作動油の移動が断たれて、第一通路のみを介して上室と下室とを作動油が交流するようになるため、緩衝装置は、高周波振動の入力に対して低い減衰力の発生を維持できずに、大きな減衰力を発生するようになり、特に、フリーピストンがストロークエンドに達したときに急激に減衰力が変化して乗り心地を悪化させてしまう虞がある。

したがって、製品毎にストローク量がバラつくと減衰特性も必然的にバラつきができしまうため、長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３の寸法管理を厳密に行わなくてはならないが、寸法管理を厳密にすると今度は加工コストが上昇して経済性が低下することになる。

たとえば、内筒５０は、低コスト化の観点からこれを鍛造にて製造することが望まれるが、鍛造にて製造すると要求される寸法精度を満足できないため、鍛造後に切削加工によって寸法管理を行う必要が生じてその分加工コストが高くなってしまう。加工コストを低下させるため、切削加工を行わないと、製品毎にストローク量がまちまちとなって均一な製品を製造できなくなってしまう。いわゆる、加工コストの低減と均一な製品の製造とは二律背反の関係にあって、従来の緩衝装置では、その両立を満足することができなかったのである。

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、加工コストの低減と均一な製品の製造の両方を満足させ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、上記シリンダ内に摺動自在に挿入され当該シリンダ内を２つの作動室に区画するとともに当該シリンダ内に挿通されるピストンロッドに連結される隔壁部材と、上記の２つの作動室を連通する通路と、上記ピストンロッドに固定されて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上記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、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バネ要素とを備えた緩衝装置において、上記ハウジングは、上記ピストンロッドの先端に螺合される鍔付の内筒と、上記鍔の外周から延設される外筒と、外筒の開口部を閉塞するキャップとを備えて上記圧力室を形成し、上記フリーピストンは有底筒状に形成されるとともに筒部の軸方向長さを上記内筒の軸部の軸方向長さより長く設定し、内側を上記内筒に向け上記筒部を上記外筒の内周に摺接させて上記圧力室内に挿入されてなることを特徴とする。

本発明の緩衝装置によれば、フリーピストンおよび外筒の加工について、寸法公差が生じにくい加工を採用するができ、寸法出しの後加工が不必要となるので、寸法管理における加工コストが嵩む事が無く、製品毎にフリーピストンのストローク量がまちまちとなってしまうことも無い。

したがって、緩衝装置の加工コストを低減可能であり、かつ、緩衝装置の減衰特性が製品毎にばらつくような事態の発生が防止されるので、加工コストの低減と均一な製品の製造の両方を満足させることが可能となる。

以下、本発明の緩衝装置を各図に基づいて説明する。図１は、一実施の形態における緩衝装置の縦断面図である。図２は、一実施の形態における緩衝装置のピストン部の拡大縦断面図である。図３は、流量に対する圧力の周波数伝達関数のゲイン特性を示したボード線図である。図４は、減衰係数、位相と周波数との関係を示した図である。

一実施の形態における緩衝装置Ｄは、基本的には、図１および図２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、一端がピストン２に連結されるピストンロッド１５と、ピストン２に形成された上室Ｒ１および下室Ｒ２を連通する通路２ａ，２ｂと、ピストンロッド１５の先端に固定されて圧力室Ｒ３を形成するハウジング４と、上記ハウジング４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バネ要素１０とを備えて構成されており、また、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、この緩衝装置Ｄの場合、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３０が設けられている。

なお、シリンダ１の上端は、ピストンロッド１５を摺動自在に軸支する図示しないヘッド部材で封止され、シリンダ１の下端もまた図示しないボトム部材によって封止されている。

以下、各部について詳細に説明すると、ピストンロッド１５は、その図２中下端側に小径部１５ａが形成されるとともに、小径部１５ａの先端側には螺子部１５ｂが形成されている。

そして、ピストンロッド１５には、小径部１５ａの先端から開口しピストンロッド１５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、抵抗となる弁要素を図示していないが、絞り等の減衰力発生要素を設けるようにしてもよい。

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１５の小径部１５ａ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２ａ，２ｂが設けられ、通路２ａの図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２ｂの図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。

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１５の小径部１５ａが挿入され、積層リーフバルブＶ１，Ｖ２の撓み量をそれぞれ規制する環状のバルブストッパ１６，１７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の収縮時に下室Ｒ２と上室Ｒ１の差圧によって撓んで開弁し通路２ａ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、緩衝装置Ｄの伸長時には通路２ａ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２ｂを開放し、収縮時には通路２ｂ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要素である。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２ａ，２ｂ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。

そして、ピストンロッド１５の螺子部１５ｂには、上記バルブストッパ１７の下方から圧力室Ｒ３を形成するハウジング４が螺着され、このハウジング４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１６，１７がピストンロッド１５に固定されている。このように、ハウジング４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１５に固定する役割をも果たしている。

このハウジング４について説明すると、ハウジング４は、ピストンロッド１５の螺子部１５ｂに螺合される鍔２１ｂ付の内筒２１と、上記鍔２１ｂの外周から延設される外筒２３と、外筒２３の開口部を閉塞するキャップ２４とからなり、この内筒２１、外筒２３およびキャップ２４で下室Ｒ２内に圧力室Ｒ３を画成している。

内筒２１は、筒状の軸部２１ａと、軸部２１ａの上端から外周へ向けて突出する鍔２１ｂを備え、その内周には螺子部２１ｃが形成され、この螺子部２１ｃをピストンロッド１５の螺子部１５ｂに螺着することによって、ハウジング４をピストンロッド１５の小径部１５ａに固定することが可能なようになっている。

そして、外筒２３は、内筒２１の鍔２１ｂの外周側から加締め加工によって内筒２１と一体とされている。また、外筒２３の外周の断面形状を真円以外の形状、たとえば、一部を切欠いた形状や、六角形等の形状としておけば、ハウジング４をピストンロッド１５の先端に螺着する作業が容易となる。

キャップ２４は、鍔付有底筒状に形成され、外筒２３の図中下端が鍔部分を加締めることによって外筒２３の下端に固定され、また、その底部には、一方側流路５の一部を構成する固定オリフィス１３が設けられている。

そして、上記した内筒２１、外筒２３およびキャップ２４で形成される圧力室Ｒ３内には、フリーピストン９が摺動自在に挿入され、このフリーピストン９によって圧力室Ｒ３内は、他方側流路６によって上室Ｒ１に連通される他方室８と、固定オリフィス１３によって下室Ｒ２に連通される一方室７とに連通されている。

このフリーピストン９は、有底筒状に形成されて、内側を内筒２１に向け筒部９ａを外筒２３の内周に摺接させて圧力室Ｒ３内に挿入されており、また、底部９ｂにはキャップ２４の方向に突出する凸部９ｃを備えている。

さらに、このフリーピストン９に、フリーピストン９の圧力室Ｒ３に対する変位量に比例してその変位を抑制する附勢力を作用させるバネ要素１０として、内筒２１の鍔２１ｂとフリーピストン９の底部９ｂ内側との間、および、キャップ２４とフリーピストン９の底部９ｂ外側との間にそれぞれ、コイルバネ１８，１９を介装してあり、これらコイルバネ１８，１９によってフリーピストン９は圧力室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。

コイルバネ１８の図中下端は、フリーピストン９の筒部９ａの最深部内周に嵌合されて半径方向に位置決められ、また、コイルバネ１９の内周にフリーピストン９の凸部９ｃが挿通されることによって、著しい位置ずれが防止されており、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り、また、フリーピストン９が外筒２３に対し軸ぶれ等を起こして摺動抵抗が大きくなってしまうことが無いようになっている。

なお、フリーピストン９の筒部９ａの内周は、その最深部に比較して拡径されており、これにより、コイルバネ１８が圧縮されて巻線径が拡大した際にコイルバネ１８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。

また、フリーピストン９は、筒部９ａを外筒２３の内周への摺接部としていることから、摺動部の軸方向長さの確保が容易で、これによっても、フリーピストン９の軸ぶれが抑制される。

そして、フリーピストン９の筒部９ａの軸方向長さａは、内筒２１の軸部２１ａにおける軸方向長さｂより長くなっており、フリーピストン９が内筒２１へ接近する方向となる図２中上方へ移動して、ストロークエンドまで到達すると、筒部９ａの上端が内筒２１の鍔２１ｂの下面に当接して、それ以上の上方への移動が規制されるようになっている。つまり、フリーピストン９の底部９ｂは、内筒２１の軸部２１ａの下面へ当接することなく、軸部２１ａによってフリーピストン９のストローク量が決せられることが無いようになっている。

他方、フリーピストン９が内筒２１から遠ざかる方向となる図２中下方へ移動する場合、フリーピストン９の底部９ｂの下端外周の肩がキャップ２４の図２中上面に当接して、それ以上の下方への移動が規制されるようになっている。なお、キャップ２４は図２中下方へ凸となる形状とされているため、フリーピストン９の凸部９ｃがキャップ２４の底部に干渉することが無く、凸部９ｃとキャップ２４の底部によってフリーピストン９のストローク量が決せられることが無いようになっている。

上述したところから、このフリーピストン９におけるストローク量は、内筒２１の鍔２１ｂの下面からキャップ２４の上面までの長さＬ４からフリーピストン９の凸部９ｃを除いた軸方向長さＬ５を減算して得られるので、当該ストローク量は長さＬ４，Ｌ５のみで決せられることになる。

したがって、フリーピストン９におけるストローク量を均一なものとするためには、上記長さＬ４，Ｌ５の寸法管理のみで実現できることになる。ここで、外筒２３、内筒２１およびキャップ２４の一体化に際しては、外筒２３を切削加工して段部２３ａ，２３ｂを設けておいて、この段部２３ａ，２３ｂにそれぞれ内筒２１の鍔２１ｂとキャップ２４を嵌合して、外筒２３の両端を加締めることによって行われ、もともと寸法精度の高い切削加工によって長さＬ４が決定されるので、長さＬ４の寸法出しの後加工をわざわざ行う必要が無い。

さらに、フリーピストン９の製造については、焼結加工を採用することができ、焼結加工は金型で成形する加工であるため寸法精度の高い加工であるので、長さＬ５についても寸法出しの後加工をわざわざ行う必要が無い。

このように、フリーピストン９および外筒２３の加工について、寸法公差が生じにくい加工を採用するができ、長さＬ４，Ｌ５についての寸法出しの後加工が不必要となるので、寸法管理における加工コストが嵩む事が無い。さらに、フリーピストン９および外筒２３の加工を行えば、長さＬ４，Ｌ５の寸法が狙い通りに設定されるので、製品毎にフリーピストン９のストローク量がまちまちとなってしまうことも無い。

したがって、緩衝装置Ｄの加工コストを低減可能であり、かつ、緩衝装置Ｄの減衰特性が製品毎にばらつくような事態の発生が防止されるので、この緩衝装置Ｄによれば、加工コストの低減と均一な製品の製造の両方を満足させることが可能となる。

また、内筒２１の軸部２１ａについては、フリーピストン９のストローク量を規制する機能を持っていないため、ピストンロッド１５にハウジング４を固定するために螺子部１５ｂに螺着されるナットとしての機能を失わない程度の長さを確保できればよいため、その分軸部２１ａの長さを短く設定でき材料費を削減することも可能となる。

そして、フリーピストン９には、その筒部９ａ外周に円周に沿って形成される環状溝９ｄが設けられ、さらに、フリーピストン９の肉厚内部を通り環状溝９ｄと一方室７とを連通する孔９ｅが設けられている。

また、外筒２３の側部には、下室Ｒ２と外筒２３内を連通する二つの可変オリフィス１１，１２が設けられており、この可変オリフィス１１，１２は、フリーピストン９がバネ要素１０によって弾性支持されて中立位置にあるときには必ず上記環状溝９ｄに対向して一方室７と下室Ｒ２とを連通するとともに、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、内筒２１の下端あるいはキャップ２４の鍔部に当接するまで変位するとフリーピストン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、この場合、一方側流路５は、環状溝９ｄ、可変オリフィス１１，１２、孔９ｅおよび固定オリフィス１３で構成されている。なお、可変オリフィス１１，１２を二つ設けているが、その数は任意である。

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任意の変位量となるときに、可変オリフィス１１，１２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１１，１２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の図中上下方向幅の設定および、可変オリフィス１１，１２の外筒２３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１１，１２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、可変オリフィス１１，１２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１３のみによって下室Ｒ２に連通されるようになっている。

なお、摺動隔壁３０は、下室Ｒ２側に凹部を備えており、緩衝装置Ｄが最収縮した際には、上記ハウジング４のキャップ２４の先端が上記凹部に侵入することを許容しており、単筒型に構成される緩衝装置Ｄにピストンロッド１５の先端にハウジング４を設けることによるストローク長さのロスが、上記キャップ２４の形状および摺動隔壁３０の凹部によって緩和されることになる。

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。

（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１１，１２を閉塞し始めない範囲内である場合
この場合、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ので、緩衝装置Ｄの減衰特性は、通路２ａ，２ｂの積層リーフバルブＶ１，Ｖ２が液体の流れに与える抵抗Ｃ１、他方側流路６が液体の流れに与える抵抗Ｃ２、一方側流路５における固定オリフィス１３および可変オリフィス１１，１２が液体の流れに与える抵抗Ｃ３、フリーピストン９の受圧面積Ａおよびバネ要素１０のバネ定数Ｋ（この場合、コイルバネ１８，１９によって合成されるバネ定数）によって設定される。

すなわち、上記式（１）および式（２）における係数Ｃ１が通路２ａ，２ｂの積層リーフバルブＶ１，Ｖ２が液体の流れに与える抵抗で、係数Ｃ２が、他方側流路６が液体の流れに与える抵抗で、係数Ｃ３が一方側流路５における固定オリフィス１３および可変オリフィス１１，１２が液体の流れに与える抵抗で決定されることになる。なお、この実施の形態の場合、式（１）、（２）において、差圧Ｐは上室Ｒ１と下室Ｒ２との差圧を示し、流量Ｑは上室Ｒ１から下室Ｒ２へ移動する流量を示し、流量Ｑ１は通路２ａ，２ｂを通過する液体の流量を示し、流量Ｑ２は上室Ｒ１から他方室８へ移動する液体の流量を示している。

そして、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１１，１２を閉塞し始めない範囲内である場合、緩衝装置Ｄの周波数伝達関数Ｇ（ｊω）の周波数Ｆに対するゲイン特性は、図３のボード線図に示したように、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、Ｆ＞Ｆｂの領域においてはＣ１・（Ｃ２＋Ｃ３）／（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）となる。

そして、上記から得られた周波数伝達関数Ｇ（ｊω）のゲイン特性を減衰係数ζに換算するために、｜Ｇ（ｊω）｜にピストン２の受圧面積Ｂを２乗したものを乗じると、周波数Ｆに対する減衰力の変化である減衰特性、位相Φと周波数Ｆとの関係は、図４に示すがごとくとなる。なお、減衰特性は図４中実線で示し、位相Φは図４中破線で示してある。

この図４から明らかなように、この緩衝装置Ｄは、周波数Ｆが折れ点周波数Ｆａより低いときには、高い減衰力を発生し、周波数Ｆが折れ点周波数Ｆｂより高いときには、低い減衰力を発生し、周波数Ｆが折れ点周波数Ｆａ以上折れ点周波数Ｆｂ以下のときには、徐々に減衰力が漸減するような減衰特性を持つことが理解できよう。

したがって、折れ点周波数Ｆａ，Ｆｂは、上記したところから、係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３と、フリーピストン９の受圧面積である断面積Ａと、バネ要素１０のバネ定数Ｋによって設定でき、また、減衰係数ζは、上記係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３とピストン２の受圧面積Ｂによって設定することができるのであり、この緩衝装置Ｄにあっては、上記各関係の係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３、フリーピストン９の受圧面積Ａおよびバネ要素１０のバネ定数Ｋによって減衰特性が設定されることになる。

そして、この係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、上述の各流路の抵抗によって決まる値であることから、周波数Ｆに対する減衰係数ζの変化量の調整、および、折れ点周波数Ｆａ，Ｆｂの調整も容易となる。

すなわち、この緩衝装置Ｄの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、また、その調整も非常に容易となるのであり、この緩衝装置Ｄにあっては、従来緩衝装置のように振幅の大小にて減衰特性を調整するのではなく、入力振動周波数に依存した減衰特性を出力するので、車両が路面の凹凸を乗り越え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ることができ、また、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できる。

また、その減衰特性の調整が容易であることから、規格の異なる種々車両へ緩衝装置Ｄを適用する際、手探りでその車両にマッチした減衰特性を実現するような煩雑な調整作業の必要が無く、その設計、チューニングも容易となる。

さらに、複数の折れ点周波数Ｆａ，Ｆｂのうち最小値を採る折れ点周波数Ｆａ以外の折れ点周波数Ｆｂ値を車両のバネ下共振周波数の値以下に設定する場合には、緩衝装置Ｄは、バネ下共振周波数の振動が入力されると、必ず、低い減衰力を発生することになるので、車両における乗り心地を損なうことが無い。

そして、入力振動周波数Ｆが折れ点周波数Ｆｂを超える領域では、減衰係数ζの位相遅れが無くなる傾向となり、振動入力に対して減衰力の発生が遅れることなく追随するので、この点でも車両における乗り心地を損なうことがない。

また、最小値の折れ点周波数Ｆａの値を車両のバネ上共振周波数の値以上であってバネ下共振周波数の値以下に設定されるようにすることで、緩衝装置Ｄは、バネ上共振周波数の振動の入力に対して、確実に高い減衰力を発生することができ、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、また、折れ点周波数Ｆａより低い周波数領域では減衰係数ζの位相遅れが無くなる傾向となり、振動入力に対して減衰力の発生が遅れることなく追随するので、この点でも、搭乗者に違和感や不安を与えることがない。

（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１１，１２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。この場合、可変オリフィス１１，１２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完全に閉塞されて流路面積を固定オリフィス１３の流路面積と同じくして最小とする。

つまり、フリーピストン９が可変オリフィス１１，１２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。

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。

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１１，１２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１１，１２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２ａ，２ｂ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、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２ａ，２ｂ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内と下室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。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。

また、この緩衝装置Ｄにあっては、フリーピストン９がバネ要素１０によって、フリーピストン５を中立位置に戻す附勢力が作用しているので、必要な時に減衰力の急激な変化を抑制する機能を発揮できないという事態を回避することができる。

さらに、この緩衝装置Ｄにあっては、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、徐々に一方側流路５の流路抵抗を変化させて大きくするので、緩衝装置が伸縮するたびに減衰力の急激な変化を抑制する機能が変動してしまうことがなく、搭乗者に違和感を与えることもない。

なお、各実施の形態における緩衝装置は、いわゆる単筒型の緩衝器として構成されているが、これをシリンダの外方にシリンダを覆うように形成される環状のリザーバを備えた複筒型の緩衝器として構成されてもよいし、また、シリンダの外方に全く別体のリザーバタンクを備えた緩衝器として構成とされてもよい。

また、各実施の形態では、圧力室がシリンダ内に形成されているが、シリンダ外に設けることも可能である。

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。

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ピストン部の拡大縦断面図である。 流量に対する圧力の周波数伝達関数のゲイン特性を示したボード線図である。 減衰係数、位相と周波数との関係を示した図である。 従来の緩衝装置の縦断面図である。

符号の説明

１ シリンダ
２ ピストン
２ａ，２ｂ 通路
４ ハウジング
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 バネ要素
１１，１２ 可変オリフィス
１３ 固定オリフィス
１５ ピストンロッド
１５ａ ピストンロッドにおける小径部
１５ｂ ピストンロッドにおける螺子部
１６，１７ バルブストッパ
１８，１９ バネ要素たるコイルバネ
２１ ハウジングにおける内筒
２１ａ 内筒における軸部
２１ｂ 内筒における鍔
２１ｃ 内筒における螺子部
２３ ハウジングにおける外筒
２３ａ，２３ｂ 外筒における段部
２４ ハウジングにおけるキャップ
３０ 摺動隔壁
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

Claims (2)

1. シリンダと、上記シリンダ内に摺動自在に挿入され当該シリンダ内を２つの作動室に区画するとともに当該シリンダ内に挿通されるピストンロッドに連結される隔壁部材と、上記の２つの作動室を連通する通路と、上記ピストンロッドに固定されて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上記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、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バネ要素とを備えた緩衝装置において、上記ハウジングは、上記ピストンロッドの先端に螺合される鍔付の内筒と、上記鍔の外周から延設される外筒と、外筒の開口部を閉塞するキャップとを備えて上記圧力室を形成し、上記フリーピストンは有底筒状に形成されるとともに筒部の軸方向長さを上記内筒の軸部の軸方向長さより長く設定し、内側を上記内筒に向け上記筒部を上記外筒の内周に摺接させて上記圧力室内に挿入されてなることを特徴とする緩衝装置。
2. 上記一方側流路は、上記フリーピストンの外周に形成されて上記一方室へ連通される環状溝と、上記外筒に形成されて上記フリーピストンが中立位置にあるときに当該フリーピストンの上記環状溝に対向し当該環状溝を介して一方の作動室を一方室へ連通する複数の可変オリフィスと、上記キャップに形成されて一方の作動室と一方室とを連通する固定オリフィスとを有してなることを特徴とする請求項１に記載の緩衝装置。

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