JP5809489B2 - 緩衝装置 - Google Patents

Description

本発明は、緩衝装置の改良に関する。

従来、この種の緩衝装置にあっては、シリンダと、当該シリンダ内に摺動自在に挿入され当該シリンダ内を伸側室と圧側室に区画する環状のピストンと、シリンダ内に移動自在に挿入されて外周にピストンに連結されるピストンロッドと、ピストンに設けた伸側ポートと圧側ポートと、ピストンの上下に積層されて伸側ポートと圧側ポートを開閉するリーフバルブと、伸側ポートと圧側ポートを迂回して伸側室と圧側室とを連通するバイパス路と、バイパス路を開閉する可動マスと、可動マスを附勢して中立位置へ位置決めする一対のコイルばねとを備えて構成されるものがある。

この緩衝装置は、可動マスと上記コイルばねとでなるばねマス系における共振周波数を車両のばね上共振周波数とばね下共振周波数との間になるように設定していて、緩衝装置に入力される振動の周波数が上記共振周波数となると可動マスの変位が大きくなり、バイパス路を開放するようになっている。

このようにすることで、ばね上共振周波数帯とばね下共振周波数帯の振動に対しては、バイパス路が閉じられて上記したリーフバルブで大きな減衰力を発揮し、ばね上共振周波数帯とばね下共振周波数帯の間の周波数帯ではバイパス路が開放されて小さな減衰力を発揮するようにして、緩衝装置に入力される振動の周波数に応じた減衰力を発揮して、車体の振動を抑制するようになっている。つまり、この緩衝装置は、周波数感応して減衰力を可変にする周波数感応型の緩衝装置となっている（たとえば、特許文献１参照）。

特開平８−１０５４８５号公報

上記した緩衝装置にあっては、ピストンロッドの先端のピストン部に周波数に感応した減衰力を発揮するための構造を集約するようにしており、具体的には、ピストンとピストンの上下に積層される各リーフバルブの他に、圧側のバイパス路を形成する圧側バルブディスクと、これに積層される圧側チェックバルブと、伸側のバイパス路を形成する伸側バルブディスクと、これに積層される伸側チェックバルブをピストンロッドの先端小径部の外周に装着して、これらの各部材をピストンナットで固定するようになっている。

また、ピストンナットには、可動マスを収容するとともに伸側室からも圧側室からも隔絶される部屋を形成するハウジングが一体化されている。可動マスは、軸方向に伸びるスプールを一体に備えており、このスプールをピストンロッドの先端から開口する袋孔内に摺動自在に挿入している。

そして、緩衝装置に振動が入力されると、可動マスは、伸側室からも圧側室からも干渉を受けることなく、慣性力によってハウジングに対して上下動し、スプールがピストンロッドに穿設されて各バイパス路に連通されるポートを開閉することで、周波数に応じた減衰力を発揮する。

このように従来の緩衝装置は構成されるが、ピストンナットにハウジングが一体化されているため、リーフバルブの積層枚数や伸側および圧側のチェックバルブの積層枚数を変更しようとする場合、ハウジングのピストンロッドに対する位置が変わってしまう。ハウジングのピストンロッドに対する位置が変わると、可動マスの中立位置が変更前と変更後で変わってしまうため、スプールが各バイパス路を開放するタイミングが狂ってしまったり、バイパス路が開放されなくなってしまったりという問題が生じる。そのため、ハウジングのピストンロッドの位置を変更前と変更後で変わらないように管理する必要がある。

すなわち、従来の緩衝装置では、リーフバルブで発生する減衰力の調節や、各チェックバルブの開弁圧を調節する場合、ハウジングのピストンロッドの位置を変更前と変更後で変わらないように環状のシム等を都度介装する等して寸法管理をしなくてはならず、組立が煩雑となる問題がある。

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、簡単に組立てることができる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、当該シリンダ内に摺動自在に挿入され当該シリンダ内を伸側室と圧側室に区画する環状のピストンと、上記シリンダ内に移動自在に挿入されて外周に上記ピストンが装着されるピストンロッドと、圧力室と、上記圧力室内に軸方向へ移動自在に挿入されて当該圧力室を上記伸側室に連通される伸側圧力室と上記圧側室に連通される圧側圧力室とに区画するフリーピストンと、当該フリーピストンを上記圧力室内で中立位置に位置決めて当該フリーピストンの中立位置からの変位を抑制する附勢力を発生するばね要素と、上記ピストンに設けられ上記伸側室と上記圧側室とを連通する伸側ポートおよび圧側ポートと、上記ピストンの圧側室側に積層されて上記伸側ポートを開閉する環状の伸側バルブと、上記ピストンの伸側室側に積層されて上記圧側ポートを開閉する環状の圧側バルブとを備えた緩衝装置において、上記ピストンロッドは、内部に上記圧力室を形成するハウジング部と、当該ハウジング部よりも先端側に設けられて外周に上記ピストン、上記伸側バルブおよび上記圧側バルブが装着される筒状の装着筒部とを備え、上記装着筒部の外周であって伸側バルブより圧側室側に装着される環状の伸側バルブディスクと、当該伸側バルブディスクの圧側室に面する端部から開口して上記装着筒部内を介して上記伸側室へ連通される伸側サブポートと、上記装着筒部の外周に装着されるとともに上記伸側バルブディスクに積層されて上記伸側サブポートを開閉する環状の伸側サブバルブと、上記装着筒部の外周であって圧側バルブより伸側室側に装着される環状の圧側バルブディスクと、当該圧側バルブディスクの伸側室に面する端部から開口して上記装着筒部内を介して上記圧側室へ連通される圧側サブポートと、上記装着筒部の外周に装着されるとともに上記圧側バルブディスクに積層されて上記圧側サブポートを開閉する環状の圧側サブバルブと、上記装着筒部内に摺動自在に挿入されて上記フリーピストンに連動し、上記伸側サブポートの上記伸側室との連通と遮断を切換えるとともに上記圧側サブポートの上記圧側室との連通と遮断を切換える切換スプールとを設けたことを特徴とする。

本発明の緩衝装置によれば、伸側バルブ、圧側バルブ、伸側サブバルブおよび圧側サブバルブの軸方向の厚みを変更しても、フリーピストンと切換スプールの中立位置に全く影響がなく、シム等を用いてフリーピストンと切換スプールの中立位置の調整を行う必要がないので、煩わしい中立位置調整から解放され、緩衝装置の組立が非常に簡単となる。

一実施の形態における緩衝装置の縦断面図である。 フリーピストンが伸側圧力室を圧縮する方向へ変位した状態における切換スプールの作動を説明する図である。 フリーピストンが圧側圧力室を圧縮する方向へ変位した状態における切換スプールの作動を説明する図である。

以下、図に基づいて本発明を説明する。本発明の緩衝装置Ｄは、図１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内を伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２に区画する環状のピストン２と、シリンダ１内に移動自在に挿入されて外周にピストン２に連結されるピストンロッド３と、ピストンロッド３内に設けた圧力室Ｒ３と、圧力室Ｒ３内に軸方向へ移動自在に挿入されて圧力室Ｒ３を伸側室Ｒ１に連通される伸側圧力室６と圧側室Ｒ２に連通される圧側圧力室７とに区画するフリーピストン８と、フリーピストン８を圧力室Ｒ３内で中立位置に位置決めてフリーピストン８の中立位置からの変位を抑制する附勢力を発生するばね要素としてのコイルばね９，１０と、ピストン２に設けられ伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通する伸側ポート４および圧側ポート５と、ピストン２の圧側室側に積層されて伸側ポート４を開閉する環状の伸側バルブ１１と、ピストン２の伸側室側に積層されて圧側ポート５を開閉する環状の圧側バルブ１２と、環状の伸側バルブディスク１３と、当該伸側バルブディスク１３に設けた伸側サブポート１４と、伸側バルブディスク１３に積層されて伸側サブポート１４を開閉する環状の伸側サブバルブ１５と、環状の圧側バルブディスク１６と、当該圧側バルブディスク１６に設けた圧側サブポート１７と、圧側バルブディスク１６に積層されて圧側サブポート１７を開閉する環状の圧側サブバルブ１８と、上記フリーピストンに連動して伸側サブポート１４の伸側室Ｒ１との連通と遮断を切換えるとともに圧側サブポート１７の圧側室Ｒ２との連通と遮断を切換える切換スプール１９とを備えて構成されている。

この緩衝装置Ｄは、車両における車体と車軸との間に介装されて減衰力を発生し車体の振動を抑制するものである。なお、伸側室Ｒ１とは、車体と車軸が離間して緩衝装置Ｄが伸長作動する際に圧縮される室のことであり、圧側室Ｒ２とは、車体と車軸が接近して緩衝装置Ｄが収縮作動する際に圧縮される室のことである。

そして、伸側室Ｒ１および圧側室Ｒ２さらには圧力室Ｒ３内には作動油等の流体が充満され、また、シリンダ１内の図中下方には、図示はしないが、シリンダ１の内周に摺接して圧側室Ｒ２の下方に気体室を区画する摺動隔壁が設けられている。なお、上記した伸側室Ｒ１、圧側室Ｒ２および圧力室Ｒ３内に充填される流体は、作動油以外にも、たとえば、水、水溶液といった流体を使用することもできる。

以下、各部について詳細に説明すると、ピストンロッド３は、図１中下端にフランジ３ｂを備えたピストンロッド本体３ａと、当該フランジ３ｂの外周に固定される筒状のハウジング部３ｃと、このハウジング部３ｃの下方に連なるハウジング部３ｃの外径より小外径の筒状の装着筒部３ｄとを備えて構成されている。そして、上記ハウジング部３ｃの内部は、圧力室Ｒ３とされており、このように圧力室Ｒ３はハウジング部３ｃによって形成されている。

ピストンロッド本体３ａは、図１中下端には、コイルばね９を収容する収容凹部３ｅと、伸側室Ｒ１に臨む側方から開口して収容凹部３ｅに通じる絞り通路３ｆとを備えている。また、装着筒部３ｄには、側方から内部へ通じる穿孔３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊが上から順に軸方向にずらして設けられている。また、ハウジング部３ｃには、内方を伸側室Ｒ１へ連通するオリフィス３ｋが設けられている。そして、装着筒部３ｄ内は、一端側となる図１中下端側開口端が圧側室Ｒ２に臨んでいて圧側室Ｒ２に連通され、他端側が圧力室Ｒ３へ通じている。さらに、ハウジング部３ｃと装着筒部３ｄとの境には段部３ｍが設けられ、装着筒部３ｄの先端となる図１中下端の外周には螺子部３ｎが設けられている。なお、収容凹部３ｅと伸側室Ｒ１とを絞りとして機能しない通路によって連通することも可能である。

この場合、ハウジング部３ｃと装着筒部３ｄとが一つの部品として形成されて、ピストンロッド本体３ａのフランジ３ｂに固定されているが、ハウジング部３ｃとピストンロッド本体３ａを一部品で構成して、装着筒部３ｄをこれに一体化することも可能である。また、上記の一体化に際しては、加締め加工や溶接、螺子締結等の方法を採用すればよい。

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３の装着筒部３ｄが挿入されている。また、このピストン２には、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通する伸側ポート４と圧側ポート５が設けられ、伸側ポート４の図１中下端はピストン２の図１中下方に積層されるリーフバルブでなる伸側バルブ１１にて開閉され、他方の圧側ポート５の図１中上端もピストン２の図１中上方に積層されるリーフバルブでなる圧側バルブ１２によって開閉される。この伸側バルブ１１および圧側バルブ１２は、この場合、共に環状に形成されたリーフバルブとされており、内周側にはピストンロッド３の装着筒部３ｄが挿入され、内周側がピストンロッド３に固定されて外周側の撓みが許容され、ピストン２に積層されている。なお、伸側バルブ１１および圧側バルブ１２を構成するリーフバルブの積層枚数や厚みは、望む減衰特性に応じて任意に変更することができる。

そして、伸側バルブ１１は、緩衝装置Ｄの伸長作動時に伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２の差圧によって撓んで開弁し伸側ポート４を開放して伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ移動する流体の流れに抵抗を与えるとともに、緩衝装置Ｄの収縮作動時には伸側ポート４を閉塞するようになっていて伸側ポート４を一方通行に設定している。他方の圧側バルブ１２は、伸側バルブ１１とは反対に緩衝装置Ｄの収縮作動時に圧側ポート５を開放し、伸長作動時には圧側ポート５を閉塞するようになっていて圧側ポート５を一方通行に設定している。すなわち、伸側バルブ１１は、緩衝装置Ｄの伸長作動時における伸側減衰力を発生する減衰力発生要素であり、他方の圧側バルブ１２は、緩衝装置Ｄの収縮作動時における圧側減衰力を発生する減衰力発生要素である。

なお、伸側ポート４の圧側室側の開口端には、窓４ａが設けられており、当該窓４ａは、ピストン２の内周へ連通されている。また、この窓４ａは、上記ピストンロッド３の装着筒部３ｄに設けた穿孔３ｉを介して装着筒部３ｄ内に通じている。

他方、圧側ポート５の伸側室側の開口端にも窓５ａが設けられており、この窓５ａもピストン２の内周へ連通されている。窓５ａもまた上記ピストンロッド３の装着筒部３ｄに設けた穿孔３ｈを介して装着筒部３ｄ内に通じている。

つづいて、ピストン２の図１中下方であって、伸側バルブ１１の図１中下側となる圧側室側には、環状の伸側バルブディスク１３が積層され、さらに、伸側バルブディスク１３の図１中下側となる圧側室側には、リーフバルブでなる伸側サブバルブ１５が積層され、これらは、共にピストンロッド３の装着筒部３ｄの外周に装着されている。さらに、ピストン２の図１中上方であって、圧側バルブ１２の図１中上側となる伸側室側には、圧側バルブディスク１６が積層され、さらに、圧側バルブディスク１６の図１中上側となる伸側室側には、リーフバルブでなる環状の圧側サブバルブ１８が積層され、これらは、共にピストンロッド３の装着筒部３ｄの外周に装着されている。

そして、伸側バルブディスク１３は、環状であって、圧側室側端から内周へ通じる伸側サブポート１４を備えており、この伸側サブポート１４の出口端が上記した伸側サブバルブ１５によって開閉されるようになっている。伸側サブポート１４は、上記したピストンロッド３の装着筒部３ｄに設けた穿孔３ｊを介して装着筒部３ｄ内へと通じている。また、圧側バルブディスク１６は、環状であって、伸側室側端から内周へ通じる圧側サブポート１７を備えており、この圧側サブポート１７の出口端が上記した圧側サブバルブ１８によって開閉されるようになっている。圧側サブポート１７は、上記したピストンロッド３の装着筒部３ｄに設けた穿孔３ｇを介して装着筒部３ｄ内へと通じている。

つまり、この場合、伸側サブバルブ１５は、圧側室Ｒ２側からの圧力によっては開かずに伸側サブポート１４側からの圧力を受けて撓むと伸側サブポート１４を開放するようになっていて、伸側サブポート１４を通過する流体の流れに抵抗を与えると共に、伸側サブポート１４を一方通行に設定している。また、圧側サブバルブ１８は、伸側室Ｒ１側からの圧力によっては開かずに圧側サブポート１７側からの圧力を受けて撓むと圧側サブポート１７を開放するようになっていて、圧側サブポート１７を通過する流体の流れに抵抗を与えると共に、圧側サブポート１７を一方通行に設定している。なお、伸側サブバルブ１５および圧側サブバルブ１８を構成するリーフバルブの積層枚数や厚みは、望む減衰特性に応じて任意に変更することができる。

伸側バルブ１１と伸側バルブディスク１３との間には、環状のシム２０が介装され、圧側バルブ１２と圧側バルブディスク１６との間には、環状のシム２１が介装されている。さらに、伸側サブバルブ１５よりも図１中下方には、環状のシム２２と伸側サブバルブ１５の撓み量を規制する環状のバルブストッパ２４が積層され、圧側サブバルブ１８よりも図１中上方には、環状のシム２３が積層されている。シム２０は、環状であって外径が伸側バルブ１１の外径よりも小径であり、シム２１は、環状であって外径が圧側バルブ１２の外径よりも小径であり、シム２２は、環状であって外径が伸側サブバルブ１５の外径よりも小径であり、シム２３は、環状であって外径が圧側サブバルブ１８の外径よりも小径であり、これらシム２０，２１，２２，２３は、複数枚の環状板を積層して構成してもよい。

上記したシム２３、圧側サブバルブ１８、圧側バルブディスク１６、シム２１、圧側バルブ１２、ピストン２、伸側バルブ１１、シム２０、伸側バルブディスク１３、伸側サブバルブ１５、シム２２およびバルブストッパ２４は、順に上記したピストンロッド３の装着筒部３ｄに組み付けられ、バルブストッパ２４の図１中下方から、上記螺子部３ｎにピストンナット２６が螺着される。このピストンナット２６によって、上記したシム２３、圧側サブバルブ１８、圧側バルブディスク１６、シム２１、圧側バルブ１２、ピストン２、伸側バルブ１１、シム２０、伸側バルブディスク１３、伸側サブバルブ１５、シム２２およびバルブストッパ２４がピストンロッド３に固定される。

上記したように、ピストン２、圧側バルブディスク１６および伸側バルブディスク１３をピストンロッド３の装着筒部３ｄの外周に装着すると、ピストン２の伸側ポート４は、窓４ａと装着筒部３ｄに設けた穿孔３ｉを通じて装着筒部３ｄ内へ連通され、ピストン２の圧側ポート５は、窓５ａと装着筒部３ｄに設けた穿孔３ｈを通じて装着筒部３ｄ内へ連通される。また、伸側バルブディスク１３に設けた伸側サブポート１４も穿孔３ｊを通じて装着筒部３ｄ内へ連通され、圧側バルブディスク１６に設けた圧側サブポート１７も穿孔３ｇを通じて装着筒部３ｄ内へ連通される。

つづいて、ピストンロッド３に設けたハウジング部３ｃ内には、フリーピストン８が図１中上下方向となる軸方向へ摺動自在に挿入されており、ハウジング部３ｃ内を図１中上方の伸側圧力室６と図１中下方の圧側圧力室７とに区画している。

フリーピストン８は、有底筒状とされており、底部８ａを図１中上方へ向けて筒部８ｂの外周をハウジング部３ｃの内周に摺接させてハウジング部３ｃ内に挿入されている。なお、フリーピストン８が有底筒状とされることで、ハウジング部３ｃの内周との摺接長さ（図１中摺接部分の軸方向長さ）を確保して、フリーピストン８の傾きを防止して滑らかな摺動を保証することができる。

また、フリーピストン８は、この実施の形態の場合、筒部８ｂの外周に環状溝８ｃと、フリーピストン８の底部８ａの伸側圧力室６側から開口して環状溝８ｃへ通じる孔８ｄを備えている。

また、このフリーピストン８に、フリーピストン８の圧力室Ｒ３に対する変位量に応じてその変位を抑制する附勢力を作用させるばね要素が設けられており、このばね要素は、伸側圧力室６内であって収容凹部３ｅの底部とフリーピストン８の底部８ａとの間に介装されるコイルばね９と、装着筒部３ｄの内周に設けたＣ型のストップリング２７と詳しくは後述する切換スプール１９との間に介装されるコイルばね１０とで構成されている。切換スプール１９は、装着筒部３ｄ内に摺動自在に挿入されており、図１中上端をフリーピストン８の底部８ａに当接させていて、フリーピストン８は、切換スプール１９を介してコイルばね９，１０に挟持されて圧力室Ｒ３内で中立位置に位置決められた上で弾性支持されている。

上記した中立位置は、フリーピストン８が圧力室Ｒ３に対してばね要素によって位置決められる位置であって、必ずしもハウジング部３ｃの上下方向における中間点に設定されなくともよい。

なお、ばね要素としては、フリーピストン８を弾性支持できればよいので、コイルばね９，１０以外のものを採用してもよく、たとえば、皿ばね等の弾性体を用いてフリーピストン８を弾性支持するようにしてもよい。また、切換スプール１９がフリーピストン８に一体化される場合、コイルばね１０を廃止してコイルばねを圧側圧力室７内に収容してフリーピストン８と段部３ｍとの間に介装するようにしてもよいし、コイルばね１０をそのままにして別のコイルばねを圧側圧力室７内に収容してコイルばね９，１０と当該別のコイルばねでばね要素を構成することも可能である。なお、底部８ａを図１中下方へ向けてフリーピストン８をハウジング部３ｃ内に収容することで、コイルばね９の全長を短くすることができる利点がある。

そして、上記環状溝８ｃは、フリーピストン８がばね要素としてのコイルばね９，１０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オリフィス３ｋに対向して伸側圧力室６と伸側室Ｒ１とを連通するとともに、フリーピストン８がストロークエンドまで変位する、すなわち、フリーピストン８がフランジ３ｂ或いは段部３ｍに当接するまで変位するとフリーピストン８の外周で完全にラップされて閉塞されるようになっている。また、収容凹部３ｅは、伸側圧力室６の一部を形成しており、絞り通路３ｆによって伸側室Ｒ１へ通じているので、伸側圧力室６は、上記した環状溝８ｃ、孔８ｄ、オリフィス３ｋおよび絞り通路３ｆによって、伸側室Ｒ１へ通じている。なお、オリフィス３ｋは、図示したところでは、二つ設けているが、所望する減衰特性に応じて、その設置数は任意であり、絞り通路３ｆについても同様に設置数は任意である。

つまり、この緩衝装置Ｄの場合、フリーピストン８の中立位置からの変位量が増加していくと、オリフィス３ｋの開口全てが環状溝８ｃに対向する状況からフリーピストン８の外周に対向し始める状況に移行して徐々にオリフィス３ｋの流路面積が減少し始め、流路抵抗が徐々に増加する。そして、この実施の形態では、フリーピストン８の変位量の増加に伴って徐々にオリフィス３ｋの流路面積が減少し、フリーピストン８がストロークエンドに達すると、オリフィス３ｋが完全にフリーピストン８の外周で閉塞されて流路抵抗が最大となり、伸側圧力室６は絞り通路３ｆのみによって伸側室Ｒ１に連通されるようになっている。

つづいて、切換スプール１９は、ピストンロッド３の先端に設けた装着筒部３ｄ内に摺動自在に挿入されてフリーピストン８に接しており、上記したようにコイルばね９，１０によって挟持されて装着筒部３ｄ内でスプール中立位置に位置決めされている。そして、切換スプール１９は、フリーピストン８の圧力室Ｒ３に対する図１中上下方向となる軸方向への変位によって、ピストンロッド３に対して図１中上下方向となる軸方向へ変位するようになっている。なお、切換スプール１９は、上記した収容凹部３ｅにおける底部と切換スプール１９の図１中上端との間に介装されたコイルばね９によって、常時、フリーピストン８へ向けて附勢されており、フリーピストン８から離間することはなく、フリーピストン８の上記変位に追随することができる。

また、切換スプール１９は、外周に周方向に沿って設けた二つの環状凹部１９ａ，１９ｂと備え、その一端となる図１中上端は球状とされて、この上端をフリーピストン８の底部８ａに当接させている。切換スプール１９のフリーピストン８への当接面を球状としているので、フリーピストン８の底部８ａを傷めることがない。このように、フリーピストン８と切換スプール１９とが分離状態とされているので、圧力室Ｒ３内で軸方向へ摺動するフリーピストン８と、装着筒部３ｄ内で軸方向へ摺動する切換スプール１９が偏心していても容易に組み立てることができ、フリーピストン８と切換スプール１９とが互いに相手の変位を妨げる摩擦力を発生することもない。

さらに、切換スプール１９は、他端となる図１中下端から開口して、一端側の外周へ通じるスプール内通路１９ｃを備えている。スプール内通路１９ｃは、常時圧側圧力室７内に通じており、また、装着筒部３ｄの下端開口端が圧側室Ｒ２へ臨んでいることから、圧側室Ｒ２にも通じている。したがって、圧側圧力室７は、スプール内通路１９ｃを介して圧側室Ｒ２に連通されている。このようにすることで、伸側室Ｒ１側に配置される圧側圧力室７を圧側室Ｒ２に連通するための通路をピストンロッド３に設けずに済み、ピストンロッド３の装着筒部３ｄの外径を小径とすることができ、ピストン２や伸側バルブディスク１３、圧側バルブディスク１６といった装着筒部３ｄへ装着する部材の大型化を回避することができる。なお、装着筒部３ｄ内であってコイルばね１０の図１中下方側に絞り弁を設けて、圧側圧力室７と圧側室Ｒ２に差圧を生じさせるようにすることもできる。

そして、上記したように伸側圧力室６は、伸側室Ｒ１に連通され、圧側圧力室７は、圧側室Ｒ２に連通されており、フリーピストン８が圧力室Ｒ３内で図１中上下方向へ変位すると、当該変位によって伸側圧力室６の容積が増える場合には、それに見合って圧側圧力室７の容積が減少し、反対に、伸側圧力室６の容積が減少する場合には、それに見合って圧側圧力室７の容積が増加する。このようにフリーピストン８が変位することで、圧力室Ｒ３が見掛け上の流路として伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通するがごとく振る舞って、液体が圧力室Ｒ３を介して伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを行き来することになる。

戻って、切換スプール１９は、フリーピストン８の中立位置からの変位が所定の伸側変位および圧側変位に達しない位置にある際には、ピストン２の伸側ポート４に連通する穿孔３ｉと伸側サブポート１４に連通する穿孔３ｊの双方に環状凹部１９ａを対向させて伸側サブポート１４を伸側室Ｒ１へ連通し、圧側ポート５に連通する穿孔３ｈと圧側サブポート１７に連通する穿孔３ｇの双方に環状凹部１９ｂを対向させて圧側サブポート１７を圧側室Ｒ２へ連通するようになっている。

したがって、フリーピストン８の中立位置からの変位が上記した伸側変位および圧側変位に達しない位置にある際には、緩衝装置Ｄが伸縮作動を呈すると、流体は、伸側ポート４と伸側サブポート１４を共に通過するか、或いは圧側ポート５と圧側サブポート１７を共に通過して伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２を行き来することになる。

他方、フリーピストン８が図２に示すように、上方へ移動して中立位置から所定の伸側変位以上に変位する際には、切換スプール１９もフリーピストン８によって図１の状態から図２のように上方へ押し上げられて、環状凹部１９ａを穿孔３ｉ，３ｊに対向させて、穿孔３ｉ，３ｊを環状凹部１９ａで連通するようになっている。なお、この状態では、切換スプール１９は、外周であって環状凹部１９ａ，１９ｂ間を穿孔３ｈに対向させて穿孔３ｈを遮断する。つまり、伸側ポート４に通じる穿孔３ｉと伸側サブポート１４に通じる穿孔３ｊが切換スプール１９によって連通され、圧側ポート５に通じる穿孔３ｈが切換スプール１９によって遮断される。したがって、フリーピストン８が中立位置から所定の伸側変位以上に変位する際には、伸側サブポート１４が開放状態とされて伸側室Ｒ１に連通され、圧側サブポート１７は遮断されて圧側室Ｒ２との連通が断たれた状態となる。この場合、穿孔３ｈを切換スプール１９で閉塞することに代えて、穿孔３ｇに切換スプール１９の環状凹部１９ａ，１９ｂ以外の部位を対向させて、これを遮断するようにしてもよい。

また、フリーピストン８が図３に示すように、下方へ移動して中立位置から所定の圧側変位以上に変位する際には、切換スプール１９もフリーピストン８の変位でコイルばね９によって図１の状態から図３のように下方へ押し下げられて、環状凹部１９ｂを穿孔３ｇ，３ｈに対向させて、穿孔３ｇ，３ｈを環状凹部１９ｂで連通するようになっている。なお、この状態では、切換スプール１９は、外周であって環状凹部１９ａ，１９ｂ間を穿孔３ｉに対向させて穿孔３ｉを遮断する。つまり、圧側ポート５に通じる穿孔３ｈと圧側サブポート１７に通じる穿孔３ｇが切換スプール１９によって連通され、伸側ポート４に通じる穿孔３ｉが切換スプール１９によって遮断される。したがって、フリーピストン８が中立位置から所定の圧側変位以上に変位する際には、圧側サブポート１７が開放状態とされて圧側室Ｒ２に連通され、伸側サブポート１４は遮断されて伸側室Ｒ２との連通が断たれた状態となる。この場合、穿孔３ｉを切換スプール１９で閉塞することに代えて、穿孔３ｊに切換スプール１９の環状凹部１９ａ，１９ｂ以外の部位を対向させて、これを遮断するようにしてもよい。

なお、伸側バルブ１１、圧側バルブ１２、伸側サブバルブ１５および圧側サブバルブ１８が通過流体に与える抵抗は、リーフバルブの積層枚数や厚みを変更することで行うことができる。また、伸側バルブ１１、圧側バルブ１２、伸側サブバルブ１５および圧側サブバルブ１８にリーフバルブを用いているので、減衰特性の設定が容易であり、また、リーフバルブを採用することで、バルブ自体の軸方向の全長が短くて済むので、緩衝装置Ｄのストローク長を確保でき、緩衝装置Ｄの車両への搭載性も向上するという利点がある。

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。まず、フリーピストン８の中立位置からの変位が上記した所定の伸側変位および圧側変位に達しない状態での緩衝装置Ｄの作動について説明する。

この場合、切換スプール１９は、伸側サブポート１４を伸側室Ｒ１に連通させるとともに圧側サブポート１７を圧側室Ｒ２に連通させる。この状態では、緩衝装置Ｄがシリンダ１に対してピストン２が図１中上下動する伸縮作動を呈すると、ピストン２によって伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２の一方が圧縮され、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２の他方が拡張されるので、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２のうち圧縮される方の圧力が高まると同時に、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２のうち容積拡大される方の圧力が低下して両者に差圧が生じて、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２のうち圧縮側の流体は伸側ポート４と伸側サブポート１４、或いは、圧側ポート５と圧側サブポート１７のいずれかと、これに加えて、上記した見掛け上の流路を介して伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２のうち拡大側に移動する。

ここで、フリーピストン８の中立位置からの変位の振幅が小さくなるのは、緩衝装置Ｄの振幅が小さく圧力室Ｒ３内に流入する流体量が少ない場合であり、伸縮一周期で伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２を行き交う流体の流量が小さくなるのは、緩衝装置Ｄに入力される振動の周波数、すなわち、緩衝装置Ｄの伸縮方向の振動の周波数が高周波である場合である。このように高周波の振動が緩衝装置Ｄに入力される場合、フリーピストン８の中立位置からの変位量が少なく、伸側サブポート１４および圧側サブポート１７が開放され、緩衝装置Ｄが発生する減衰力は低くなる。そして、特に、緩衝装置Ｄの伸縮速度が非常に高くなる場面にあってフリーピストン８が中立位置近傍で変位しづらくなっても、フリーピストン８が中立位置近傍にある場合には、切換スプール１９が伸側サブポート１４および圧側サブポート１７を開放するので、このような場面でも減衰力低減効果が減殺されず、確実に緩衝装置Ｄの減衰力を低減することができる。

次に、フリーピストン８の中立位置からの変位が上記した所定の伸側変位および圧側変位に達する状態での緩衝装置Ｄの作動について説明する。この場合は、緩衝装置Ｄの振幅も大きく、伸側圧力室６或いは圧側圧力室７に大流量が流入して、フリーピストン８が中立位置から大きく変位し、ストロークエンドまでのストローク余裕が少なくなる状況であり、ストロークエンドまで達すると、見掛け上の流路を介して伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２の流体の交流が少なくなるので、高周波振動の入力に対して減衰力を低減する効果が少なくなる。

しかしながら、このようにフリーピストン８が変位すると、切換スプール１９は、フリーピストン８が中立位置から伸側圧力室６を圧縮する方向へ変位している場合、伸側サブポート１４を開放して圧側サブポート１７を遮断し、他方、フリーピストン８が中立位置から圧側圧力室７を圧縮する方向へ変位している場合、圧側サブポート１７を開放して伸側サブポート１４を遮断する。

そして、切換スプール１９が伸側サブポート１４を開放して圧側サブポート１７を遮断している状態では、緩衝装置Ｄが伸長作動をすると、伸側室Ｒ１の流体は伸側ポート４のみならず伸側サブポート１４をも介して圧側室Ｒ２へ移動するので、緩衝装置Ｄは、低い減衰力を発生する。この状態で、緩衝装置Ｄが収縮作動をすると、圧側サブポート１７が遮断されているので、圧側室Ｒ２の流体は圧側ポート５のみを介して伸側室Ｒ１へ移動するので、緩衝装置Ｄは、高い減衰力を発生する。

フリーピストン８が中立位置から伸側圧力室６を圧縮する方向へ変位しているということは、緩衝装置Ｄは、大振幅で収縮作動を呈していた状況であるから、さらに収縮作動を呈する場合には、高減衰力を発揮し、反対に、収縮作動を終えて伸長作動に転じる場合には低い減衰力を発揮することになる。

つまり、この状況では、車体が車輪に対して大きく沈み込む場合に緩衝装置Ｄは高い減衰力を発揮してこれを抑制し、反対に、車体が車輪から離間する、すなわち、緩衝装置Ｄが伸びようとすると、減衰力を低減させて当該車体の動きを極力抑制しないようにして、車体振動を低減する。

逆に、切換スプール１９が伸側サブポート１４を遮断して圧側サブポート１７を開放している状態では、緩衝装置Ｄが伸長作動をすると、伸側サブポート１４が遮断されているので、伸側室Ｒ１の流体は伸側ポート４のみを介して圧側室Ｒ２へ移動するので、緩衝装置Ｄは、高い減衰力を発生する。この状態で、緩衝装置Ｄが収縮作動をすると、圧側室Ｒ２の液体は圧側ポート５のみならず圧側サブポート１７をも介して伸側室Ｒ１へ移動するので、緩衝装置Ｄは、低い減衰力を発生する。

フリーピストン８が中立位置から圧側圧力室７を圧縮する方向へ変位しているということは、緩衝装置Ｄは、大振幅で伸長作動を呈していた状況であるから、さらに伸長作動を呈する場合には、高減衰力を発揮し、反対に、伸長作動を終えて収縮作動に転じる場合には低い減衰力を発揮することになる。

つまり、この状況では、車体が車輪から大きく離間する場合に緩衝装置Ｄは高い減衰力を発揮してこれを抑制し、反対に、車体が車輪へ沈み込む方向へ変位する、すなわち、緩衝装置Ｄが縮もうとする際には、減衰力を低減させて当該車体の動きを極力抑制しないようにして、車体振動を低減する。

以上をまとめると、緩衝装置Ｄが大振幅の収縮作動を呈してフリーピストン８が中立位置から所定の伸側変位以上変位する場合、それ以上の収縮作動に対して緩衝装置Ｄは高い減衰力を発揮し、伸長作動に転じると緩衝装置Ｄは低い減衰力を発揮し、緩衝装置Ｄが大振幅の伸長作動を呈してフリーピストン８が中立位置から所定の圧側変位以上変位する場合、それ以上の伸長作動に対して緩衝装置Ｄは高い減衰力を発揮し、収縮作動に転じると緩衝装置Ｄは低い減衰力を発揮する。そのため、この緩衝装置Ｄでは、車体振動を効果的に抑制して車両における乗り心地を向上することができる。

また、緩衝装置Ｄは、大振幅で伸縮作動を呈する状況以外では、入力される振動周波数が高くなると減衰力を低減することができるので、入力振動周波数に依存した減衰力を発揮して、車軸側の振動の車体側への伝達を絶縁して、車両における乗り心地を良好なものとすることができる。

すなわち、この緩衝装置Ｄによれば、伸縮速度が非常に高くなる場面にあってフリーピストン８が中立位置近傍で変位しづらくなっても、フリーピストン８が中立位置近傍にある場合には、切換スプール１９が伸側サブポート１４および圧側サブポート１７を開放するので、高周波振動の入力時に減衰力低減効果が減少されず、確実に緩衝装置Ｄの減衰力を低減することができる。

また、この緩衝装置Ｄにあっては、フリーピストン８が中立位置から伸側圧力室６を圧縮する方向へ変位している場合には、切換スプール１９は、伸側サブポート１４を開放して圧側サブポート１７を遮断し、他方、フリーピストン８が中立位置から圧側圧力室７を圧縮する方向へ変位している場合には、圧側サブポート１７を開放して伸側サブポート１４を遮断するので、緩衝装置Ｄの伸縮方向の切換時に高い減衰力が発生されてしまうことがなく、車軸側から車体への振動伝達を効果的に絶縁することができる。

そして、フリーピストン８における中立位置からの変位量がオリフィス３ｋを閉塞し始める変位を可変変位とすると、フリーピストン８の中立位置からの変位量が上記可変変位に達すると、この可変変位に達してからはその変位量に応じて、徐々に流路面積を小さくする。つまり、フリーピストン８が可変オリフィス３ｋを閉塞し始めた後は変位量に応じて可変オリフィス３ｋにおける流路抵抗が徐々に大きくなる。なお、可変変位は、フリーピストン８の伸側圧力室６を圧縮する方向と圧側圧力室７を圧縮する方向とで異なるように設定されてもよく、伸側変位および圧側変位に対して独立に設定することができる。

したがって、フリーピストン８が可変オリフィス３ｋを閉塞し始める位置を超えて変位するようになると、徐々に可変オリフィス３ｋの流路抵抗が徐々に大きくなって、フリーピストン８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、フリーピストン８とピストンロッド３との軸方向で勢いよく衝突することが防止されて、大きな打音の発生を抑制することができる。なお、フリーピストン８とピストンロッド３のいずれかにこれらの衝突音の発生を防止するクッションを設けるようにしてもよい。

また、フリーピストン８が可変変位に達するまで変位し、伸側変位および圧側変位を超えて変位する場合には、フリーピストン８の中立位置方向への変位も抑制されるので、減衰力の高低の切り換わりが振動的になってしまうことが抑制され、安定した減衰力を発揮することができる。また、フリーピストン８の変位速度が緩慢となって切換スプール１９が伸側サブポート１４と圧側サブポート１７の開閉を徐々に行うので、減衰特性の急変が回避されて乗心地のより一層の向上が望める。

そして、この緩衝装置Ｄにあっては、ピストンロッド３が圧力室Ｒ３を形成してフリーピストン８が収容されるハウジング部３ｃよりも先端側に装着筒部３ｄを備えており、この装着筒部３ｄの外周にピストン２、伸側バルブ１１、圧側バルブ１２、伸側バルブディスク１３、伸側サブバルブ１５、圧側バルブディスク１６および圧側サブバルブ１８が装着され、内周に切換スプール１９を摺動自在に挿入されるようになっているので、伸側バルブ１１、圧側バルブ１２、伸側サブバルブ１５および圧側サブバルブ１８の厚みを変更しても、フリーピストン８と切換スプール１９の位置に影響しない。

したがって、本発明の緩衝装置Ｄによれば、減衰特性をチューニングするために伸側バルブ１１、圧側バルブ１２、伸側サブバルブ１５および圧側サブバルブ１８を構成するリーフバルブの積層枚数を変更しても、フリーピストン８と切換スプール１９の中立位置に全く影響がなく、シム２０，２１，２２，２３等を用いたフリーピストン８と切換スプール１９の中立位置の調整を行う必要がないので、煩わしい中立位置調整から解放され、緩衝装置Ｄの組立が非常に簡単となる。

また、ピストンロッド３の外周には、ピストン２、伸側バルブ１１、圧側バルブ１２、伸側バルブディスク１３、伸側サブバルブ１５、圧側バルブディスク１６および圧側サブバルブ１８といった多くの各部材が装着され、これら部材全部の軸方向長さには、各部材の寸法誤差が重畳されるが、寸法誤差によってピストンナット２６の取付位置が製品毎に異なっても、フリーピストン８と切換スプール１９の中立位置には影響を与えることもない。したがって、高精度の寸法管理も不要となり、緩衝装置Ｄの加工コストも低減することができる。

また、緩衝装置Ｄは、伸側サブポート１４を開閉する伸側サブバルブ１５と、圧側サブポート１７を開閉する圧側サブバルブ１７とを備えているので、伸側サブポート１４と圧側サブポート１７の開放の際において、伸長作動時と収縮作動時における減衰力を異ならしめることができる。

さらに、この緩衝装置Ｄにあっては、切換スプール１９が圧側室Ｒ２と圧側圧力室７とを連通するスプール内通路１９ｃを備え、スプール内通路１９ｃの途中に絞り弁等を設けておらず、切換スプール１９の図１中上下端となる両端には等しい圧力が作用して切換スプール１９が上下方向に附勢されないので、フリーピストン８の変位に影響を与えることがない。

加えて、緩衝装置Ｄにあっては、伸側バルブディスク１３は、伸側バルブ１１の圧側室Ｒ２側に積層され、伸側サブバルブ１５は、伸側バルブディスク１３の圧側室Ｒ２側に積層され、圧側バルブディスク１６は、圧側バルブ１２の伸側室Ｒ１側に積層され、圧側サブバルブ１８は、圧側バルブディスク１６の伸側室Ｒ１側に積層されているので、伸側バルブ１１と伸側サブバルブ１５が互いに対面せず、圧側バルブ１２と圧側サブバルブ１８が互いに対面しないので、各々の撓みが阻害されることがないので、安定した減衰力を発揮することができる。

なお、上記したところでは、ハウジング部３ｃにオリフィス３ｋを設けて、フリーピストン８の変位によって流路面積を可変にしているが、オリフィス３ｋ、環状溝８ｃおよび孔８ｄを廃止することもできる。

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。

本発明の緩衝装置は、車両の制振用途に利用することができる。

１ シリンダ
２ ピストン
３ ピストンロッド
３ｃ ハウジング部
３ｄ 装着筒部
４ 伸側ポート
５ 圧側ポート
６ 伸側圧力室
７ 圧側圧力室
８ フリーピストン
９，１０ ばね要素としてのコイルばね
１１ 伸側バルブ
１２ 圧側バルブ
１３ 伸側バルブディスク
１４ 伸側サブポート
１５ 伸側サブバルブ
１６ 圧側バルブディスク
１７ 圧側サブポート
１８ 圧側サブバルブ
１９ 切換スプール
１９ｃ スプール内通路
Ｄ 緩衝装置
Ｒ１ 伸側室
Ｒ２ 圧側室
Ｒ３ 圧力室

Claims (4)

1. シリンダと、当該シリンダ内に摺動自在に挿入され当該シリンダ内を伸側室と圧側室に区画する環状のピストンと、上記シリンダ内に移動自在に挿入されて外周に上記ピストンが装着されるピストンロッドと、圧力室と、上記圧力室内に軸方向へ移動自在に挿入されて当該圧力室を上記伸側室に連通される伸側圧力室と上記圧側室に連通される圧側圧力室とに区画するフリーピストンと、当該フリーピストンを上記圧力室内で中立位置に位置決めて当該フリーピストンの中立位置からの変位を抑制する附勢力を発生するばね要素と、上記ピストンに設けられ上記伸側室と上記圧側室とを連通する伸側ポートおよび圧側ポートと、上記ピストンの圧側室側に積層されて上記伸側ポートを開閉する環状の伸側バルブと、上記ピストンの伸側室側に積層されて上記圧側ポートを開閉する環状の圧側バルブとを備えた緩衝装置において、
   上記ピストンロッドは、内部に上記圧力室を形成するハウジング部と、当該ハウジング部よりも先端側に設けられて外周に上記ピストン、上記伸側バルブおよび上記圧側バルブが装着される筒状の装着筒部とを備え、
   上記装着筒部の外周であって伸側バルブより圧側室側に装着される環状の伸側バルブディスクと、当該伸側バルブディスクの圧側室に面する端部から開口して上記装着筒部内を介して上記伸側室へ連通される伸側サブポートと、上記装着筒部の外周に装着されるとともに上記伸側バルブディスクに積層されて上記伸側サブポートを開閉する環状の伸側サブバルブと、
   上記装着筒部の外周であって圧側バルブより伸側室側に装着される環状の圧側バルブディスクと、当該圧側バルブディスクの伸側室に面する端部から開口して上記装着筒部内を介して上記圧側室へ連通される圧側サブポートと、上記装着筒部の外周に装着されるとともに上記圧側バルブディスクに積層されて上記圧側サブポートを開閉する環状の圧側サブバルブと、
   上記装着筒部内に摺動自在に挿入されて上記フリーピストンに連動し、上記伸側サブポートの上記伸側室との連通と遮断を切換えるとともに上記圧側サブポートの上記圧側室との連通と遮断を切換える切換スプールとを設けたことを特徴とする緩衝装置。
2. 上記装着筒部は、その内部が上記圧側室とハウジング部内とに連通され、上記切換スプールは、軸方向に貫通するスプール内通路を備え、上記圧側圧力室が当該スプール内通路を介して上記圧側室へ連通されることを特徴とする請求項１に記載の緩衝装置。
3. 上記切換スプールは、上記フリーピストンが中立位置から上記伸側圧力室を圧縮する方向へ所定の伸側変位以上変位すると上記伸側サブポートを上記伸側室へ連通させるとともに上記圧側サブポートと上記圧側室の連通を断ち、上記フリーピストンが中立位置から上記圧側圧力室を圧縮する方向へ所定の圧側変位以上変位すると上記伸側サブポートと上記伸側室の連通を断つとともに上記圧側サブポートを上記圧側室へ連通することを特徴とする請求項１または２に記載の緩衝装置。
4. 上記切換スプールは、上記フリーピストンが中立位置にある場合に、上記伸側サブポートを上記伸側室へ連通するとともに上記圧側サブポートを上記圧側室へ連通することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の緩衝装置。

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