JP5536600B2 - 周波数応答型液圧緩衝装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両のサスペンション用ダンパとして用いられる周波数応答型液圧緩衝装置に係り、特に、ピストン作動の初期領域における減衰力の立ち上がりを良好にしたものに関する。

車両のサスペンション用ダンパとして、ピストン速度が低周波大ストローク領域のとき減衰バルブで減衰力を発生することにより、減衰力を高くしてサスペンション用ダンパを硬くすることにより操縦安定性を確保し、高周波小ストローク領域のとき減衰力を低くしてサスペンション用ダンパを柔らかくすることにより乗り心地を良くするようにした周波数応答型液圧緩衝装置を用いることは公知である。この周波数応答部として、ピストン上室とピストン下室を連通するバイパス通路を設け、このバイパス通路とピストン下室を連通する開口を減衰力可変バルブで開閉するとともに、この減衰力可変バルブの背面に臨む背圧室を設けて、バイパス通路と背圧オリフィスを介して連通させ、さらに、減衰力可変バルブの背面と反対の面にバイパス通路の液圧を及ぼすとともに、背圧室と連通する背圧調整室を設け、この中に弾性変形等して容積を可変にする容積可変部材を設けて背圧室の液圧上昇を遅らせるようにしたものがある（特許文献１参照）。

特開２００９−１３３３４８

さらに、容積可変部材を撓み変形自在のディスクバルブ状をなすフロートバルブで構成し、ピストンストロークに伴うピストン上室の液圧上昇によってフロートバルブが背圧調整室の底部へ着座するまで撓み変形を許容して背圧室の背圧上昇を遅らせるようにすることも知られている。

このフロートバルブを設けた例を参考例として図９に示す。この図は参考例における周波数応答部を原理的に示したものである。
この図において、周波数応答部３０は伸び側の減衰力を調整するものであり、減衰バルブの伸び側を構成する伸び側減衰バルブ２１をバイパスしてピストン上室１６とピストン下室１７を連通するバイパス通路５０と、このバイパス通路５０と連通する吐出通路４４と、このピストン下室１７側開口を開閉する減衰力可変バルブ５１と、バイパス通路５０を絞る背圧オリフィス５２と、この背圧オリフィス５２を介して連通するとともに減衰力可変バルブ５１の背面に臨む背圧室５５と、この背圧室５５と連絡通路５６を介して連通する背圧調整室７０と、この背圧調整室７０に設けられたフロートバルブ７２を備える。

フロートバルブ７２より下方の空間は下室連通口６２でピストン下室１７と連通している。なお、上記参考例のフロートバルブはディスク状バルブからなる撓み変形するものであるが、便宜的にリフトバネ７９に抗して下方へ押し込まれるフリーピストン状のものとして表現してある。フロートバルブ７２がディスク状バルブであれば、リフトバネ７９はフロートバルブ７２自体の弾性を意味する。

この周波数応答部３０は、伸び側行程において、ピストンの移動が所定の低周波大ストローク領域にあるとき、ピストン１５が図の上方へ移動することにより、ピストン上室１６の液圧が上昇し、やがて伸び側減衰バルブ２１が開く所定の減衰力発生圧になると、伸び側減衰バルブ２１が開いて、作動液がピストン上室１６からピストン下室１７へ移動し、同時に伸び側減衰バルブ２１にて所定の減衰力を発生して、サスペンション用ダンパを硬い状態にする。

なお、この低周波大ストローク領域では、ピストン上室１６の液圧は背圧オリフィス５２で絞られることなく、速やかに背圧室５５へ伝達されるため、背圧室５５の液圧はピストン上室１６と同圧であって、減衰力可変バルブ５１は閉じたままである。また、背圧調整室７０が連絡通路５６を介して背圧室５５と連通しているため、フロートバルブ７２は押し込まれて着座することにより、背圧調整室７０も背圧室５５と同圧になって、背圧室５５の液圧低下を生じさせない。

ピストンの移動が所定の高周波微小ストローク域になると、ピストン上室１６の液圧はバイパス通路５０の背圧オリフィス５２で絞られて背圧室５５へ遅れて伝達されるようになるため、背圧室５５の液圧はピストン上室１６の液圧より低くなり、背圧室５５とピストン上室１６の液圧間に差圧が発生する。この差圧により減衰力可変バルブ５１が押されて開き、バイパス通路５０を介してピストン上室１６の作動液をピストン下室１７へ逃がす。

その結果、ピストン上室１６の液圧をピストン下室１７へ逃がし、伸び側減衰バルブ２１に加えて、バイパス通路５０及び減衰力可変バルブ５１を介する、計２つの液移動経路により、減衰力が小さくなり、サスペンション用ダンパは柔らかい状態になる。

背圧オリフィス５２による圧力伝達の遅れによって低下していた背圧室５５の液圧は、その後上昇しようとすると、背圧調整室７０のフロートバルブ７２が背圧室５５の液圧を維持するべく押し下げられて実質的に背圧室５５の容積を拡大するため、背圧室５５の液圧上昇を遅らせることができる。

この液圧上昇遅れは、フロートバルブ７２が背圧調整室７０の底部へ着座するまで持続する。フロートバルブ７２が着座すると、急速に背圧室５５の液圧が上昇し、ピストン上室１６側との差圧が解消されると、減衰力可変バルブ５１が閉じ、以後、伸び側減衰バルブ２１を介する作動液の移動経路のみとなり、減衰力が高く、サスペンション用ダンパは硬い状態になる。

ところで、ピストン作動の初期領域では、フロートバルブ７２が背圧調整室７０の底部へ着座していないため、高周波微小ストローク域と同様に背圧室５５の液圧がピストン上室１６の液圧よりも低くなる。このため、ピストン作動の初期領域では減衰力可変バルブ５１を開くことになる。

ここでピストン移動の波形とは、振動入力によりピストンが移動するとき、ピストンストロークと時間の相関曲線として描かれる波形であって、振動入力波形に対応している。
このように、まだあまりピストン上室１６の液圧が上がっていないピストン作動の初期領域において減衰力可変バルブ５１が開くと、ピストン上室１６の液圧を伸び側減衰バルブ２１の減衰力発生圧まで上昇させるための時間が長くなる。すなわち減衰力の立ち上がりが遅れることになり、この間は周波数応答部３０によってサスペンション用ダンパは柔らかくなる。

しかし、車両の仕様によっては、レーンチェンジなどでゆっくりとハンドルを切り始めたときのような、ピストン作動の初期領域において迅速に減衰力を立ち上げてサスペンション用ダンパを硬くすることを望む場合があるが、このような要望を充足できない。
そこで、本願発明は、周波数応答特性を備えつつも、ピストン作動の初期領域における迅速な減衰力の立ち上がりを実現させることを目的とする。

請求項１に記載した発明は、ピストンロッド（１３）の挿入端側に設けたピストン（１５）を作動液が充填されたシリンダ（１２）内へ摺動自在に挿入してピストン上室（１６）とピストン下室（１７）に区画し、ピストン（１５）に設けた減衰バルブ（２０）に減衰力を発生させるとともに、ピストン（１５）に隣接して所定の高周波入力時にバイパス通路（５０）を介して作動液をピストン上室（１６）又はピストン下室（１７）のいずれか一方側から他方側へ逃がす周波数応答部（３０）を設けた周波数応答型液圧緩衝装置において、
前記周波数応答部（３０）は、
前記バイパス通路（５０）と前記ピストン上室（１６）又はピストン下室（１７）とを連通する吐出通路（４４）と、
この吐出通路（４４）の前記ピストン上室（１６）又はピストン下室（１７）側開口を開閉する減衰力可変バルブ（５１）と、
この減衰力可変バルブ（５１）の背面に臨み背圧オリフィス（５２）を介して前記バイパス通路（５０）と連通する背圧室（５５）と、
この背圧室（５５）と連通する背圧調整室（７０）と、
この背圧調整室（７０）内に設けられて前記背圧室（５５）の液圧に応じて変形もしくは変位することにより前記背圧調整室（７０）内の容積を可変にする容積可変部材（７２）とを備えるとともに、
前記背圧調整室（７０）を前記背圧室（５５）と連通するために開き又は遮断するために閉じるブローバルブ（７１）を設け、
このブローバルブ（７１）をピストン作動の初期領域で閉じることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は上記請求項１において、前記ブローバルブ（７１）は、前記背圧室（５５）の液圧が、前記ピストン作動の初期領域における必要な減衰力発生圧力未満のとき閉じていることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は上記請求項１又は２において、前記ブローバルブ（７１）は、ディスクバルブ状をなし、下方をリフトバネ（７３ｂ）にて弾力支持されるとともに、このリフトバネ（７３ｂ）のバネの強さを前記減衰バルブ（２０）のピストン作動初期領域における必要な減衰力発生圧力と同等としたことを特徴とする。

請求項４に記載した発明は上記請求項３において、前記容積可変部材（７２）は、ディスクバルブ状をなすフロートバルブであり、中央部を撓み変形自在にしたものであることを特徴とする。

請求項５に記載した発明は上記請求項４において、前記ブローバルブ（７１）と前記フロートバルブ（７２）は共通の弾性部材（７３）で弾性支持されるとともに、この弾性部材（７３）は前記リフトバネ（７３ｂ）をなす部分と、前記フロートバルブ（７２）の外周部を押しつけ固定する固定部（７３ａ）とを一体に備えることを特徴とする。

請求項１に記載した発明は、背圧調整室（７０）内に容積可変部材（７２）を備えるとともに、
背圧調整室（７０）と背圧室（５５）とを連通又は遮断するためのブローバルブ（７１）を設けたので、ピストン作動の初期領域において、このブローバルブ（７１）を閉じておけば、背圧室（５５）の液圧上昇遅れが発生しないため、減衰力可変バルブ（５１）による減衰力低下を阻止するので、ピストン上室（１６）の液圧上昇を迅速にして減衰力の立ち上がりを速くすることができる。このため、周波数応答型の液圧緩衝装置であるにもかかわらず、ピストン作動の初期領域における迅速な減衰力の立ち上げにより減衰力を高くして緩衝装置を硬くすることができる。そのうえ、ピストン作動の初期領域以外では、通常の周波数応答特性を発揮させることができる。

請求項２に記載した発明によれば、背圧室（５５）の液圧がピストン作動の初期領域における必要な減衰力発生圧以下のときブローバルブ（７１）を閉じているようにしたので、ピストン作動の初期領域において、減衰バルブ（２０）が開弁して減衰力を発生する前にはブローバルブ（７１）を開かせないようにすることができる。このため、フロートバルブ（７２）による液圧上昇が阻害されないため、減衰力の迅速な立ち上がりを確実にすることができる。

請求項３に記載した発明によれば、ディスクバルブ状をなすブローバルブ（７１）を下方からリフトバネ（７３ｂ）で弾力支持するとともに、このリフトバネ（７３ｂ）のバネの強さをピストン作動の初期領域における必要な減衰力発生圧力と同等としたので、減衰バルブ（２０）の開弁まで確実にブローバルブ（７１）を閉じておくことができるとともに、リフトバネ（７３ｂ）のバネの強さは簡単に調節することができるので、ブローバルブ（７１）の開くタイミングを容易にチューニングできる。

請求項４に記載した発明によれば、容積可変部材（７２）をディスクバルブ状をなすフロートバルブとし、中央部を撓み変形自在にしたので、フロートバルブ（７２）を軽量小型化でき、さらに伸び側行程と圧縮側行程との切換時における応答性を向上させることができる。

請求項５に記載した発明によれば、ブローバルブ（７１）とフロートバルブ（７２）を共通の弾性部材（７３）で弾性支持するととともに、この弾性部材（７３）にリフトバネ（７３ｂ）をなす部分と、フロートバルブ（７２）の外周部を押しつけ固定する固定部（７３ａ）とを一体に備えるようにしたので、１つの弾性部材（７３）でブローバルブ（７１）とフロートバルブ（７２）を同時に弾性支持できることになり、部品点数を削減でき、背圧調整室（７０）の構成を簡単かつコンパクト化できるとともに、組立性も向上する。

本願発明に係るサスペンション用ダンパの軸方向断面図 減衰バルブ及び減衰力調整手段部分の拡大断面図 図２における減衰力調整手段部分の拡大半断面図 背圧オリフィスの平面図 支持バネの平面図 作動説明図 同上 ピストン上室と背圧室の液圧変化を示すグラフ 参考例の原理図

以下、車両のサスペンション用ダンパに本願発明の周波数応答型液圧緩衝装置を適用した実施形態について図面に基づいて説明する。なお、図９の参考例と共通する部分については同一符号を用いるものとする。また、本願において、上下方向及び左右方向は図１の図示状態を基準とする。

図１において、このサスペンション用ダンパ１０は、アウターチューブ１１にシリンダ１２を収容した複筒式であり、アウターチューブ１１の下端部を車輪側の揺動アーム(図示省略)へ取付け、シリンダ１２に対して伸縮自在であって上方へ延出するピストンロッド１３の上端を車体(図示省略)側へ取付け、さらにアウターチューブ１１の外周に取付けられた下スプリングシート１１ａと、ピストンロッド１３上端の車体側に設けられた上スプリングシート（不図示）間にダンパスプリング１４を介装してある。
これらサスペンション用ダンパ１０の減衰力とダンパスプリング１４のバネ弾性によって車輪の振動を吸収するようになっている。

シリンダ１２内にはオイル等の非圧縮性作動液が充填されるとともに、ピストンロッド１３の下端に取付けられて摺動自在のピストン１５により、シリンダ１２内をピストン上室１６とピストン下室１７に区画する。ピストン上室１６は伸び側行程における加圧縮側の液室であり、ピストン下室１７は圧縮側行程における加圧縮側の液室である。

アウターチューブ１１とシリンダ１２の間隙はリザーバ室１８をなし、下部には作動液が充填され、上部にはガスが充填されている。シリンダ１２とリザーバ室１８上端はトップキャップ１９ａで閉じられ、アウターチューブ１１の下端も閉じられている。
シリンダ１２の下端部とリザーバ室１８下端部間にはボトムバルブ１９ｂが設けられ、このボトムバルブ１９ｂを通して、伸び側行程にはリザーバ室１８からピストン下室１７に作動液が補給され、圧縮側行程にはピストン下室１７からリザーバ室１８へ作動液を押し出し、このとき圧縮側減衰力の一部を発生するようになっている。

ピストン１５には減衰バルブ２０が設けられ、この減衰バルブ２０を介してピストン上室１６とピストン下室１７が連通されるとともに、ピストン１５の移動によって減衰力を発生する。さらに、ピストン１５の下方には所定の高周波入力時に減衰力を低くするように調整するための周波数応答部３０が設けられている。

したがって、入力振動が低周波大ストローク領域のときは、ピストン１５が上下動することによって伸び側及び圧縮側の減衰力を発生し、所定の高周波微小ストローク領域になると周波数応答部３０により減衰力が低くなる。
そのうえ、本実施形態では、ピストン作動の初期領域において周波数応答部３０を機能させないようになっている。

ここで、ピストン作動の初期領域とは、ピストンの作動開始後微小時間までの領域であって、具体的にはピストン速度が０〜０．０５ｍ／ｓ程度の領域をいうものとする。さらに、本実施形態では高周波大ストローク入力となる設定周波数は６Ｈｚとし、この６Ｈｚを境としてこれ以下を低周波大ストローク領域、これより高いものを高周波微小ストローク領域ということにする。但し、この設定周波数は仕様によって種々に定まるものであるが、概ね、５〜６Ｈｚ程度である。

＜減衰バルブの構造＞
図２に示すように、減衰バルブ２０は、ピストン１５に設けられた伸び側減衰バルブ２１と圧縮側減衰バルブ２５を有する。ピストン１５の外周部はシリンダ１２の内周面へ液密に密接している。
伸び側減衰バルブ２１は１又は複数枚のディスクバルブで構成され、ピストン１５を軸方向へ貫通する伸び側通路２２におけるピストン下室１７側の開口端部に設けられた伸び側出口ポート２３ａを開閉している。伸び側減衰バルブ２１は伸び側行程に開き、液圧の上昇したピストン上室１６の作動液を、伸び側入口ポート２３ｂ→伸び側通路２２→伸び側出口ポート２３ａ→ピストン下室１７へと流し、このとき伸び側減衰バルブ２１部分にて所定の伸び側減衰力を発生させる。

圧縮側減衰バルブ２５は１又は複数枚のディスクバルブで構成され、ピストン１５を軸方向へ貫通する圧縮側通路２６におけるピストン上室１６側の開口端部に設けられた圧縮側出口ポート２７ａを開閉している。圧縮側減衰バルブ２５は圧縮側行程に開き、液圧の上昇したピストン下室１７の作動液を、圧縮側入口ポート２７ｂ→圧縮側通路２６→圧縮側出口ポート２７ａ→ピストン上室１６へと流し、このとき圧縮側減衰バルブ２５部分にて所定の圧縮側減衰力を発生させる。

ピストン１５はピストンロッド１３の下端部へ一体化されている。ピストンロッド１３は、ピストン１５より上方部分となる大径部１３ａと、ピストン１５及び周波数応答部３０が取付けられる小径部１３ｂを有し、大径部１３ａと小径部１３ｂの境界部は、段差をなす肩部１３ｃとなっている。

ピストンロッド１３の小径部１３ｂの外周に、上方から順に、ストッパピース４０・４１、圧縮側減衰バルブ２５、ピストン１５、伸び側減衰バルブ２１、バルブストッパ４３を外嵌し、さらに周波数応答部３０を小径部１３ｂの下端部へネジ止めすることにより、ピストン１５及び減衰バルブ２０を肩部１３ｃと周波数応答部３０との間に挟圧固定して一体化する。
このとき、環状をなす圧縮側減衰バルブ２５はその中央部が、ピストン１５とストッパピース４１の間に挟持され、環状をなす伸び側減衰バルブ２１はその中央部をピストン１５とバルブストッパ４３の間に挟持される。

ピストンロッド１３は、小径部１３ｂの外周部に軸方向へ沿って溝１３ｄが形成され、この溝１３ｄにより周波数応答部３０を介してピストン上室１６とピストン下室１７を連通するバイパス通路５０が形成されている。
このバイパス通路５０の上端部はストッパピース４０の軸方向中間部に位置し、ストッパピース４０の中心部に形成された軸方向の貫通穴４０ａに連通し、この貫通穴４０ａを介してピストン上室１６へ連通している。

＜周波数応答部＞
図３に示すように、周波数応答部３０は、減衰力可変バルブ５１、背圧オリフィス５２、バルブハウジング５３を備え、バルブストッパ４３が取付けられた小径部１３ｂの周囲へ、減衰力可変バルブ５１、背圧オリフィス５２を外嵌し、さらにバルブハウジング５３の軸心部に形成されたナット部５４を小径部１３ｂのネジ部１３ｅへ締結することにより、バルブストッパ４３とバルブハウジング５３の間に減衰力可変バルブ５１と背圧オリフィス５２を挟持して一体化している。

小径部１３ｂの下端部にはネジ部１３ｅが設けられ、溝１３ｄの下端はネジ部１３ｅの上端部近傍に達し、バルブストッパ４３よりも下方まで延びている。
バルブストッパ４３には下方に向かって開放された凹部４３ａが設けられ、ここにバイパス通路５０と連通する吐出通路４４が形成されている。吐出通路４４とバイパス通路５０さらにはピストン上室１６の各液圧は同圧である。
バルブストッパ４３の外周部下面は下方へ突出する環状のバルブシート４３ｂをなしている。

バイパス通路５０は、伸び側減衰バルブ２１をバイパスして吐出通路４４とピストン下室１７を連通するように設けられ（図２参照）、バイパス通路５０の一端をピストン上室１６に開口するとともに、バイパス通路５０の他端側は、吐出通路４４にて減衰力可変バルブ５１を介してピストン下室１７と連通する。

減衰力可変バルブ５１は外周部をバルブシート４３ｂへ着座した状態で、吐出通路４４の開口部を閉じている。減衰力可変バルブ５１が開くと、バイパス通路５０及び吐出通路４４を通してピストン上室１６の作動液をピストン下室１７へ流してピストン上室１６の液圧を減少させる。すなわち、バイパス通路５０はピストン上室１６の液圧に対する逃がし通路として機能し、減衰力可変バルブ５１は液圧逃がし弁として機能する。
なお、伸び側減衰バルブ２１のバルブ剛性は減衰力可変バルブ５１よりも著しく大きく設定される。逆に言えば、減衰力可変バルブ５１のバルブ剛性は伸び側減衰バルブ２１よりも著しく小さく設定され、開いたとき微小減衰力を発生するが、この減衰力は無視でき得る程度であるように設定されている。

バルブハウジング５３の上部には、減衰力可変バルブ５１の吐出通路４４に臨む面と反対側の面である背面に臨む背圧室５５が設けられる。この背圧室５５は連絡通路５６を介してバルブハウジング５３の下部に設けられた背圧調整室７０に連通している。なお、減衰力可変バルブ５１の両面のうち、吐出通路４４に臨む面を表面（上面）、背圧室５５に臨む面を背面（下面）ということにする。

連絡通路５６は、バルブハウジング５３の周方向へ複数設けられている。
背圧調整室７０は連絡通路５６を介して背圧室５５と連通し、背圧室５５とは離れて設けられているが、背圧オリフィス５２の下流側に位置する同圧部であるから、この意味では、背圧調整室７０と連絡通路５６は背圧室５５と共に大きな一つの背圧室を構成している。また、背圧室５５を第１背圧室、背圧調整室７０を第２背圧室とも表現できる。

周波数応答部３０は、所定の入力周波数に応じて減衰力可変バルブ５１を開閉することでサスペンション用ダンパの減衰力を調整する減衰力調整部と、減衰力可変バルブ５１が開いた状態をある程度の時間持続させるため後述する背圧室の圧力上昇を遅らせる圧力調整部を備える。

＜減衰力調整部＞
図２及び図３に示すように、減衰力可変バルブ５１は、一枚又は複数枚を積層したディスクバルブからなり、背圧室５５の上方を閉じている。背圧室５５は背圧オリフィス５２のスリット５２ａを介してピストン上室１６に連通する。
なお、減衰力可変バルブ５１は必ずしもディスクバルブでなくてもよい。例えば、後述するスプール５７と一体化したものでもよい。

図２に示すように、背圧オリフィス５２は、減衰力可変バルブ５１の背面に添設され、減衰力可変バルブ５１と共に、バルブストッパ４３の下端中央に形成された環状突出部４３ｃと、バルブハウジング５３の上端中央に形成された環状突出部５３ｂとの間に挟持される。

図４に示すように、背圧オリフィス５２は、ディスクバルブ状をなし、中心部は小径部１３ｂが貫通する穴５２ｂをなし、この穴５２ｂを囲む環状部５２ｃの内周面より径方向外方へ外周寄り位置まで切り込まれたスリット５２ａを備える。
スリット５２ａは周方向に１〜数ケ所設けられている。但し、スリット５２ａの数、長さ、スリット幅等は仕様に応じて適宜設定できる。

環状部５２ｃの同心円でスリット５２ａの先端を通る仮想円５２ｄとしたとき、これよりも小径の同心円５３ａが環状突出部５３ｂの外周を示している。この同心円５３ａより内周側部分が固定部５２ｅをなす。
同心円５３ａは仮想円５２ｄよりも内周側にあるので、スリット５２ａの先端側は環状突出部５３ｂを越えてその径方向外方へ延出して背圧室５５へ連通している。スリット５２ａの基端側はバイパス通路５０の下端部へ連通している。

図２及び図３に示すように、スリット５２ａはバイパス通路５０と背圧室５５を連通するオリフィス通路をなし、バイパス通路５０から背圧室５５へ流れる作動液を絞る。このため、バイパス通路５０を介して背圧室５５へ伝達されるピストン上室１６の液圧は、入力周波数が予め設定された所定の設定周波数より大きくなると、背圧オリフィス５２（スリット５２ａ）で絞られて伝達遅れを生じ、背圧室５５の液圧がピストン上室１６の液圧よりも低くなり、ピストン上室１６の液圧との間に差圧を形成する。設定周波数は、スリット５２ａを調整することにより車両の仕様によって自由にチューニングでき、本実施形態では５〜６Ｈｚ程度である。

背圧室５５にこの差圧が生じると、減衰力可変バルブ５１の表面側がバイパス通路５０と同圧の吐出通路４４に臨み、背面が差圧分だけ低くなった液圧の背圧室５５に臨むため、この差圧が減衰力可変バルブ５１の開弁圧及び後述する支持バネ５９のバネ力よりも大きくなれば、自動的に減衰力可変バルブ５１が開くことになる。したがって、減衰力可変バルブ５１を設定周波数にてパッシブに開かせることができる。

なお、背圧オリフィス５２は必ずしもスリットバルブでなくてもよい。別体又は一体で一般的な筒状の絞り通路を設けることができる。但し、スリットバルブを用いれば、軸方向に寸法をとらないので全体をコンパクトにでき、しかもサスペンション用ダンパを組立てるとき、積み上げ式に組立できるので、組立性に優れたものになる。
スリットバルブ形式でない背圧オリフィス５２を採用する場合は、バイパス通路５０内に設けることもできる。この場合は吐出通路４４よりも下流側で、バイパス通路５０と背圧室５５との連通部よりも上流側に設ける。

バルブハウジング５３の上部外周にはスプール５７がＯ−リング５８を介してシールされた状態で上下動自在に外嵌され、ディスクバルブからなる支持バネ５９により上方へ付勢されて減衰力可変バルブ５１をバルブシート４３ｂへ着座させている。
このように、スプール５７がバルブハウジング５３の外周へ摺動可能に設けられるので、バルブハウジング５３のスプール５７が外嵌される部分における外周サイズを小さくして、減衰力調整構造のコンパクト化を図ることができる。

図３に明らかなように、スプール５７の上端部は中心方向へ折れ曲がった内向きフランジ状の上端縁部５７ａをなし、その上端部が減衰力可変バルブ５１の背面外周部へ押し当てられ、下端部に支持バネ５９の先端部が当接している。
減衰力可変バルブ５１が開くときは、その外周部がスプール５７の上端縁部５７ａを下方へ押すことにより支持バネ５９に抗してスプール５７が押し下げられる。
減衰力可変バルブ５１が閉じるときは支持バネ５９の復元力と背圧室圧力によりスプール５７が上方へ押し上げられる。

この間、スプール５７の上端縁部５７ａは常に減衰力可変バルブ５１の背面における外周縁部に密接し、吐出通路４４及び背圧室５５をピストン下室１７に対して閉じている。
上端縁部５７ａが減衰力可変バルブ５１の背面に当接する位置は、バルブストッパ４３のバルブシート４３ｂが減衰力可変バルブ５１の表面に当接する位置よりも０．２〜１．０ｍｍ程度、減衰力可変バルブ５１の内周側に配置する。
このため、減衰力可変バルブ５１にせん断荷重がかかるようになり、吐出通路４４と背圧室５５の圧力を確実にシールすることができ、減衰力を安定させることができる。

また、減衰力可変バルブ５１の吐出通路４４に臨む表面側の受圧面積よりも、背圧室５５に臨む背面側の受圧面積の方が大きくなっており、背面側の受圧面積／表面側の受圧面積の比を、好ましくは１．１倍から１．５倍程度にしている。
このようにすると、ピストン速度の低周波大ストローク領域で、吐出通路４４と背圧室５５の各液圧はほぼ同圧であるから、受圧面積の大きな背圧室５５側からの押し上げにより減衰力可変バルブ５１を確実に閉じることができる。

支持バネ５９は図５に示すように、リング状をなし、外周部に径方向外方へ突出する突部５９ａが、例えば十文字状に複数突出形成され、この突部５９ａをスプール５７における上端縁部５７ａの下面へ当接することにより、スプール５７を上下動自在に支持している（図３参照）。
支持バネ５９の内周部はバルブハウジング５３の環状突出部５３ｂに遊嵌され、バルブハウジング５３に連続してそれよりも大径の肩部５３ｃ上に支持されている。

減衰力可変バルブ５１自体及び支持バネ５９のバネ弾性は減衰力可変バルブ５１の開弁圧をなす。但し、減衰力調整の応答性を良くするためには、減衰力可変バルブ５１が僅かな差圧で開弁することが好ましいから、この開弁圧は極力小さくすることが好ましい。このためには支持バネ５９のバネ弾性はスプール５７を支持するための最小限程度で足り、支持バネ５９のバネ弾性は極力小さなものとされている。

このように支持バネ５９のバネ弾性を小さくすれば、小さな差圧でも減衰力可変バルブ５１が開弁するので、周波数応答性を鋭敏にすることができる。
また、背圧室５５の液圧が上昇して吐出通路４４と同圧になれば、支持バネ５９の復元及び背圧室５５の液圧によりスプール５７が上動し、弾性変形していた減衰力可変バルブ５１も当初状態へ復元して吐出通路４４を閉じる。

＜圧力調整部＞
図３に示すように、バルブハウジング５３は下方に開放された凹部６０を備え、バルブハウジング５３の下端部で凹部６０を囲む周壁６１の内面へエンドキャップ６２の外周部をネジ止めすることにより凹部６０を閉じて背圧調整室７０をなしている。
エンドキャップ６２には下室連通口６３が設けられ、背圧調整室７０とピストン下室１７を連通している。

背圧調整室７０内には、ディスクバルブからなるブローバルブ７１及びフロートバルブ７２が間隔をもって収容され、それぞれは背圧調整室スプリング７３により上下へ分かれて押し当てられるように付勢されている。

ブローバルブ７１は、凹部６０の頂面における外周部へ設けられたシート部６４へ外周を押しつけられて着座するようになっている。シート部６４は下方へ段差状をなして突出するように設けられており、このシート部６４より内周側部分は、シート部６４よりも一段高く上方へ入り込んだ環状凹部６５をなし、その頂部表面はブローバルブ７１の中央部分に所定の間隔をもって対面するようになっている。

環状凹部６５に連絡通路５６の下端開口５６ａが開口し、ブローバルブ７１が上下して外周部がシート部６４へ接離することによって下端開口５６ａを開閉する。
ブローバルブ７１の開弁圧は、ピストン作動の初期における伸び側減衰バルブ２１の開弁圧である減衰力発生圧力と同程度になっている。

伸び側行程において、ブローバルブ７１は、連絡通路５６を介して連通する背圧室５５の液圧が所定未満のとき、連絡通路５６から背圧調整室７０への流入を遮断する。このためフロートバルブ７２による液圧吸収が生じず、ピストン上室１６の液圧を低下させず、その結果、伸び側減衰バルブ２１による減衰力を所定通りに発生させる。

連絡通路５６の液圧が所定以上になると、ブローバルブ７１がシート部６４から離座して、連絡通路５６から作動液を背圧調整室７０へ流入させ、フロートバルブ７２を弾性変形させる。このフロートバルブ７２の弾性変形により液圧を吸収するので、連絡通路５６−背圧室５５−バイパス通路５０を介してピストン上室１６の液圧を減少させ、減衰力を低くする。

フロートバルブ７２が撓んでシート部６６へ着座すると、撓み変形が生じなくなり、その結果、フロートバルブ７２の液圧吸収が終了し、ピストン上室１６の液圧低下がなくなるので、ピストン上室１６の液圧は、フロートバルブ７２による液圧吸収がない本来の液圧に上昇する。

フロートバルブ７２は本願発明における容積可変部材の一例であり、ディスク状をなして外周部がエンドキャップ６２のシート部６６へ背圧調整室スプリング７３固定部７３ａにより押しつけられている。このため、伸び側行程時には、フロートバルブ７２により下室連通口６３は閉じられ背圧調整室７０とピストン下室１７とが遮断されている。

そのうえ、フロートバルブ７２の外周部はシート部６６へ滑り自在に支持され、フロートバルブ７２のバネ定数を低く設定できている。
また、ブローバルブ７１もバルブハウジング５３のシート部６４上に滑り移動自由に支持され、同様にバネ定数を低く設定できている。

エンドキャップ６２は、背圧調整室７０の底面をなし、その上面外周部にシート部６６が環状に形成されている。エンドキャップ６２の上面のうちシート部６６よりも内周側部分は、シート部６６よりも下方へ一段低くなった段差状の環状凹部からなる変形規制部６７をなし、その表面がフロートバルブ７２の撓み変形を規制し、中立状態（図示状態）にあるフロートバルブ７２の中央部分との間に、フロートバルブ７２の撓み変形を所定範囲で許容するための間隔を形成している。

フロートバルブ７２は背圧調整室７０の液圧が上昇すると、液圧の程度に応じて中央部が下方へ撓み変形して液圧上昇分を吸収する。但し、フロートバルブ７２が段差相当分だけ大きく撓み変形すると、変形規制部６７に当接して着座し、それ以上の撓みを規制され、フロートバルブ７２による液圧吸収が終了する。この意味で、変形規制部６７の表面はフロートバルブ７２の変形規制面をなし、変形規制部６７の段差量によりフロートバルブ７２の最大押し込みストロークを規制できる。

変形規制部６７の外周側へ偏在した位置には下室連通口６３が形成されている。下室連通口６３の通路断面積は、背圧オリフィス５２の通路断面積より大きくなっており、伸び側行程におけるフロートバルブ７２の撓み変形時には、フロートバルブ７２と変形規制部６７間にある作動液を速やかにピストン下室１７へ押し出す。
圧縮側行程時には、フロートバルブ７２及び背圧調整室スプリング７３を弾性変形させてピストン下室１７の作動液を速やかに背圧調整室７０へ流入させるようになっている。

このように、フロートバルブ７２の外周を背圧調整室スプリング７３の固定部７３ａによりエンドキャップ６２のシート部６６上に押しつけて固定するので、バルブハウジング５３の加工ばらつきがあっても、背圧調整室スプリング７３の調整によって支持できる。また、フロートバルブ７２の中央部と変形規制部６７との間隔を一定に維持でき、撓み変形量が変化しないから、背圧室５５における液圧の立ち上がり遅れが変化しなくなり、減衰力の周波数応答特性のばらつきを生じない。

さらに、フロートバルブ７２の剛性を低くすることができるので、フロートバルブ７２の中央部における撓み変形を容易にする。このため、ピストン速度の低周波大ストローク域では、伸び側行程にフロートバルブ７２が速やかに変形規制部６７へ着座し、圧縮側行程には速やかに離座するので、伸び側行程と圧縮側行程との切換わり時における応答速度が速く違和感がなくなる。

ディスクバルブ状のフロートバルブ７２を用いることによって、押し込みストロークを0.3〜2mm程度の微小ストロークにすることができ、フロートバルブ７２の占有スペースが小さくなるため小型軽量化できる。
なお、フロートバルブ７２は必ずしもディスクバルブ状でなくてもよく、例えば、蛇腹状等の部材でもよい。要は、背圧調整室７０における容積可変部材であって、背圧室５５等の液圧上昇遅れ形成手段として機能できるものであればどのようなものでも足りる。

背圧調整室スプリング７３は、外周部に固定部７３ａ及びリフトバネ７３ｂが形成されている。これらの固定部７３ａ及びリフトバネ７３ｂは、ディスク状をなす本体部７３ｃの外周部を上下に切り起こして形成され、それぞれは周方向へ交互に適当間隔で設けられている。
固定部７３ａは先端側を本体部７３ｃから斜め下方に延ばした腕状をなし、フロートバルブ７２の外周をシート部６６へ押しつけている。

リフトバネ７３ｂは、本体部７３ｃから斜め上方に延出する腕状をなす。このリフトバネ７３ｂはブローバルブ７１の開弁圧を与えるものであり、バネの強さは、ピストン作動の初期における伸び側減衰バルブ２１の開弁圧である減衰力発生圧力と同程度（もしくはそれよりも若干高くなる程度）に設定されている。
このようにブローバルブ７１の開く条件をリフトバネ７３ｂによって設定すると、リフトバネ７３ｂのバネの強さは簡単に調節することができるので、ブローバルブ７１の開くタイミングを容易にチューニングできる。

そのうえ、背圧調整室スプリング７３はフロートバルブ７２の外周をシート部６６へ押しつけている外周の固定部７３ａと、ブローバルブ７１を弾性支持してその開弁圧を与えるリフトバネ７３ｂとを本体部７３ｃの外周部へ同時に備えるので、１つの弾性部材である背圧調整室スプリング７３でブローバルブ７１とフロートバルブ７２を同時に弾性支持できることになり、部品点数を削減でき、背圧調整室７０の構成を簡単かつコンパクト化できるとともに、組立性も向上する。
また、背圧調整室スプリング７３を薄板からなる本体部７３ｃの外周部を上下へ交互に切り起こして腕状にすることで、背圧調整室スプリング７３を簡単化かつ小型化できる。

この周波数応答部３０を組立てるとき、図２において、ピストンロッドの小径部１３ｂにピストン１５や減衰バルブ２０等を外嵌し、バルブハウジング５３をネジ止めしてから、凹部６０内へブローバルブ７１、背圧調整室スプリング７３、フロートバルブ７２をこの順に入れ、さらにエンドキャップ６２をねじ込むだけで組立できる。

なお、背圧調整室スプリング７３も種々なものが可能であり、例えば、平面視円環状のウエーブワッシャをなす皿バネ状やゴムとしてもよい。
また、背圧調整室スプリング７３を、固定部７３ａ及びリフトバネ７３ｂが別体である２部材として形成することもできる。

＜実施形態の作用＞
以下、伸び側行程における作動を説明する。図３はピストン作動の初期状態を示し、この領域ではピストン速度は極めて低速でありストロークも微小であるから、ピストン上室１６の液圧上昇は僅かである。したがって、ピストン上室１６の液圧はバイパス通路５０より背圧室５５へ伝達されるが、背圧オリフィス５２によって絞られないので、背圧室５５並びに連絡通路５６へ遅れを伴わずに伝達され、それぞれピストン上室１６と同圧になる。

さらに、背圧室５５の液圧は、連絡通路５６からブローバルブ７１へも加わるが、ブローバルブ７１の開弁圧は減衰力発生圧と同程度になっているので、ピストン上室１６の液圧が減衰力発生圧になるまではブローバルブ７１が閉じたままである。

この状態において、ブローバルブ７１が閉じているため、フロートバルブ７２による液圧吸収が生じないので、ピストン上室１６の液圧を減衰力発生圧まで迅速に上昇させることができる。その結果、伸び側減衰バルブ２１を開いて減衰力を発生させ、サスペンション用ダンパを硬くすることができる。

次に、ピストン作動の初期領域後における低周波大ストローク領域及び高周波微小ストローク領域について説明する。
まず、図６は低周波大ストローク領域における図３と同様部位を示す。この場合、減衰力発生圧を超えているピストン上室１６の液圧がバイパス通路５０から背圧室５５へ加わる。このとき、バイパス通路５０の液圧は、低周波であるから背圧オリフィス５２で絞られずに背圧室５５へ伝達され、背圧室５５の液圧はピストン上室１６の液圧と同圧になる。

また、連絡通路５６の下端開口５６ａを閉じているブローバルブ７１は、背圧室５５の液圧がピストン上室１６と同圧で、減衰力発生圧を超えているため、連絡通路５６の液圧で開く。すると、作動液が背圧室５５から背圧調整室７０へ流入し、仮想線で示すようにフロートバルブ７２を下方へ撓み変形させ、フロートバルブ７２とエンドキャップ６２間における容積を減少させ、容積減少相当分の作動液を下室連通口６３より速やかにピストン下室１７へ流出させる。

しかし、この場合のフロートバルブ７２は直ちに着座し、それ以後の撓み変形が規制されるので、背圧調整室７０及び背圧室５５の液圧は急速に上昇して差圧を解消し、減衰力可変バルブ５１を閉じる。これにより、伸び側減衰バルブ２１による減衰力を発生させて、減衰力の高い状態にする。

図７はピストン速度が高周波微小ストローク領域にある場合における図３と同じ部位を示す。このとき、ピストン上室１６からバイパス通路５０へ加えられた液圧は、背圧オリフィス５２により絞られるため、背圧室５５へ圧力伝達が遅れ、背圧室５５の液圧はピストン上室１６よりも低くなって差圧を生じる。

このため、減衰力可変バルブ５１を挟んで、吐出通路４４と背圧室５５の間に差圧が発生し、減衰力可変バルブ５１が下方へ弾性変形してスプール５７を支持バネ５９に抗して下降させる。その結果、減衰力可変バルブ５１が開き、吐出通路４４及びバイパス通路５０を介してピストン上室１６の作動液をピストン下室１７へ流すので、ピストン上室１６の液圧を逃がして低くする。

また、背圧室５５の作動液は、ブローバルブ７１が開いているので、背圧調整室７０へ流入し、フロートバルブ７２を下方へ撓み変形させる。フロートバルブ７２の押し込みストロークは、背圧室５５の液圧が上昇しようとするとこの上昇分を吸収するように増大し、背圧室５５の液圧上昇を遅らせ、減衰力可変バルブ５１の開弁を持続させる。

この周波数応答して減衰力可変バルブ５１を開く減衰力調整により、ピストン上室１６からピストン下室１７へ向かう作動液の経路が、伸び側減衰バルブ２１を通過するものと、減衰力可変バルブ５１を通過するものの２系統になるため、減衰力が低くなって、サスペンション用ダンパが柔らかくなるため、乗り心地を良好にすることができる。

このように、ブローバルブ７１を設けることによって、周波数応答機能を有するにもかかわらず、ピストン作動の初期領域において減衰力の立ち上がりを迅速化して、この領域においてサスペンション用ダンパを硬くすることができる。
しかも、ピストン作動の初期領域後における周波数応答特性は、ブローバルブ７１の存在にかかわらず、優れた周波数応答特性を従前通りに維持することができる。

図８は、伸び側行程側のピストン作動の初期における減衰力の立ち上がりを説明するグラフであり、縦軸に液圧、横軸に時間をとってある。曲線ａはピストン上室１６の液圧を示し、曲線ｂは本実施形態におけるブローバルブ７１を備えた背圧室５５の液圧、曲線ｃは図９に示した参考例におけるブローバルブ７１を備えない背圧室５５における液圧をそれぞれ示す。

この図において、時間０〜Ｔ１までは、ピストン作動の初期領域であり、一般的に、曲線ａに示すように、ピストン上室１６の液圧は時間とともに上昇し、背圧室５５の液圧がピストン上室１６と同圧であれば、背圧室５５の液圧も同様に上昇する。点Ａは減衰力発生圧である。

ここで、ピストン作動の初期領域におけるピストン移動の波形が不安定であることにより、高周波微小ストローク領域時と同様になって背圧室５５の液圧が低下する場合、本実施形態では、ブローバルブ７１が閉じているため、背圧室５５の液圧はピストン上室１６の液圧と同圧であって、点０→Ａまで時間Ｔ１にて迅速に上昇し、Ａ点にて伸び側減衰バルブ２１が減衰力を発生させる。その後、ブローバルブ７１が開くと背圧室５５の液圧は低下して減衰力可変バルブ５１が開く。

一方、図９の参考例ではブローバルブが存在しないため、曲線ｃで示すように、減衰力可変バルブ５１が当初から開き、かつこの背圧室５５の液圧はフロートバルブ７２の押し込みストロークにより点０→Ｂへと緩慢に上昇する。点Ｂは点Ａと同じ液圧であるが、この点Ｂになるまでより長い時間Ｔ２（Ｔ１＜Ｔ２）をなす。しかもこの時点でもまだ背圧室５５の液圧はピストン上室１６の液圧よりも低く、減衰力可変バルブ５１が開いて、ピストン上室１６の液圧を逃がすため、ピストン上室１６の液圧上昇が遅れ、減衰力発生圧になるまでに時間がかかるから、減衰力の立ち上がりが遅くなる。
したがって、時間０→Ｔ１なるピストン作動の初期領域においては、本実施形態は迅速に減衰力の立ち上がりを図ることができるが、図９の参考例ではこのようなことが期待できない。

なお、本願発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々に変形等が可能である。例えば、容積可変部材は上記実施形態のフロートバルブ７２に限定されず、背圧室の液圧上昇遅延機能を有するものであればどのようなものでもよい。
さらに、本願発明の減衰力調整手段は、伸び側の減衰力調整に適用されるばかりではなく、圧縮側の減衰力調整もしくは伸び側及び圧縮側双方の減衰力調整に適用してもよい。

本願発明は、車両用サスペンション用ダンパ等に用いられる減衰力調整手段を設けた周波数応答型液圧緩衝装置において、この減衰力調整手段は、バイパス通路とピストン上室又はピストン下室とを連通する吐出通路と、この吐出通路の前記ピストン上室又はピストン下室側開口を開閉する減衰力可変バルブと、
この減衰力可変バルブの背面に臨み背圧オリフィスを介して前記バイパス通路と連通する背圧室５５と、この背圧室と連通する背圧調整室と、この背圧調整室内に設けられて前記背圧室の液圧に応じて変形もしくは変位することにより前記背圧調整室内の容積を可変にする容積可変部材とを備えるとともに、前記背圧調整室を前記背圧室と連通するために開き又は遮断するために閉じるブローバルブを設け、このブローバルブをピストン作動の初期領域で閉じるようにした。これにより、周波数応答型液圧緩衝装置において、周波数感応特性を保持しつつも、ピストン作動の初期領域における迅速な減衰力の立ち上げを可能にする。

１０：サスペンション用ダンパ、１２：シリンダ、１３：ピストンロッド、１５：ピストン、１６：ピストン上室、１７：ピストン下室、２０：減衰バルブ、２１：伸び側減衰バルブ、２５：圧縮側減衰バルブ、３０：周波数応答部、４３：バルブストッパ、４４：吐出通路、５０：バイパス通路、５１：減衰力可変バルブ、５２：背圧オリフィス、５３：バルブハウジング、５５：背圧室、５７：スプール、６０：凹部、６７：変形規制部、７０：背圧調整室、７１：ブローバルブ、７２：フロートバルブ、７３：背圧調整室スプリング

Claims (5)

1. ピストンロッド（１３）の挿入端に設けたピストン（１５）を作動液を充填したシリンダ（１２）内へ摺動自在に挿入してピストン上室（１６）とピストン下室（１７）に区画し、ピストン（１５）に設けた減衰バルブ（２０）に減衰力を発生させるとともに、ピストン（１５）に隣接して所定の高周波入力時にバイパス通路（５０）を介して作動液をピストン上室（１６）又はピストン下室（１７）のいずれか一方上側から他方側へ逃がす周波数応答部（３０）を設けた周波数応答型液圧緩衝装置において、
   前記周波数応答部（３０）は、
   前記バイパス通路（５０）と前記ピストン上室（１６）又はピストン下室（１７）とを連通する吐出通路（４４）と、
   この吐出通路（４４）の前記ピストン上室（１６）又はピストン下室（１７）側開口を開閉する減衰力可変バルブ（５１）と、
   この減衰力可変バルブ（５１）の背面に臨み背圧オリフィス（５２）を介して前記バイパス通路（５０）と連通する背圧室（５５）と、
   この背圧室（５５）と連通する背圧調整室（７０）と、
   この背圧調整室（７０）内に設けられて前記背圧室（５５）の液圧に応じて変形もしくは変位することにより前記背圧調整室（７０）内の容積を可変にする容積可変部材（７２）とを備えるとともに、
   前記背圧調整室（７０）を前記背圧室（５５）と連通するために開き又は遮断するために閉じるブローバルブ（７１）を設け、
   このブローバルブ（７１）をピストン作動の初期領域で閉じることを特徴とする周波数応答型液圧緩衝装置。
2. 前記ブローバルブ（７１）は、前記背圧室（５５）の液圧が、前記ピストン作動の初期領域における必要な減衰力発生圧以下のとき閉じていることを特徴とする請求項１に記載した周波数応答型液圧緩衝装置。
3. 前記ブローバルブ（７１）は、ディスクバルブ状をなし、下方をリフトバネ（７３ｂ）にて弾力支持されるとともに、このリフトバネ（７３ｂ）のバネの強さを前記減衰バルブ（２０）の必要な減衰力発生圧と同等にしたことを特徴とする請求項１又は２に記載した周波数応答型液圧緩衝装置。
4. 前記容積可変部材（７２）は、ディスクバルブ状をなすフロートバルブであり、中央部を撓み変形自在にしたものであることを特徴とする請求項３に記載した周波数応答型液圧緩衝装置。
5. 前記ブローバルブ（７１）と前記フロートバルブ（７２）は共通の弾性部材（７３）で弾性支持されるとともに、この弾性部材（７３）は前記リフトバネ（７３ｂ）をなす部分と、前記フロートバルブ（７２）の外周部を押しつけ固定する部分である固定部（７３ａ）とを一体に備えることを特徴とする請求項４に記載した周波数応答型液圧緩衝装置。

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