JP6688899B2 - 緩衝器 - Google Patents

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Description

本発明は、緩衝器に関する。
本願は、2016年9月27日に、日本に出願された特願2016−188037号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来、背圧室の内圧によってディスクバルブの開弁圧力を調整する緩衝器がある(例えば、特許文献1参照)。
日本国特開2005−344911号公報
緩衝器において、バルブ開弁時の過渡特性を滑らかにすることが求められている。
したがって、本発明は、バルブ開弁時の過渡特性を滑らかにすることができる緩衝器の提供を目的とする。
本発明の第1の態様によれば、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、前記シリンダ内を第1の室と第2の室との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、前記ピストンに設けられ、ピストンの移動によりシリンダ内の前記第1の室から前記作動流体が流れ出す第1通路と、前記第1通路に設けられて前記ピストンの摺動によって生じる前記作動流体の流れを抑制して減衰力を発生させる減衰バルブおよび前記減衰バルブに閉弁方向に内圧を作用させる背圧室を備えた減衰力発生機構と、前記第1通路から前記背圧室に前記作動流体を導入する背圧室流入通路と、を備え、前記減衰バルブは、前記ピストンに形成された前記第1通路の開口を開閉し、前記ピストンに当接する第1バルブと、前記第1バルブよりも外径が小径で、前記第1バルブの開弁側に設けられた第2バルブと、外周部に環状のシール部材を有し、円筒状部を含むパイロットケースの前記円筒状部に前記シール部材を摺動可能かつ密に嵌合させて前記背圧室を形成するパイロットバルブと、を有し、前記第1通路から前記背圧室までのいずれかの箇所から分岐した第2通路と、前記第2通路に設けられ、内側に前記ピストンロッドが配置されたハウジングと、内周側または外周側が支持され、非支持側に前記ハウジングとの間または前記ピストンロッドとの間をシールする環状の弾性シール部材が設けられ、撓み可能な環状の第3バルブと、前記第3バルブにより画成されて設けられた前記ハウジング内の2つの室と、を有し、前記第3バルブが前記第2通路の前記第1の室側への流通および前記第2の室側への流通の少なくとも一方向の流通を遮断する。
本発明の第の態様によれば、第1の態様に係る緩衝器では、前記第2バルブは、前記第1バルブと外径が同径の同径部と、前記同径部よりも外径が小径の小径部とからなり、前記第2バルブの前記同径部と前記小径部とにより、前記第1バルブは段階的に開弁してもよい。
本発明の第の態様によれば、第1または第2の態様に係る緩衝器では、前記背圧室流入通路は、前記ピストンロッドの外周部に、通路溝の一部を切り欠いて形成される切欠部を用いてもよい。
本発明によれば、緩衝器におけるバルブ開弁時の過渡特性を滑らかにすることができる。
本発明の第1実施形態に係る緩衝器を示す断面図である。 本発明の係る第1実施形態に係る緩衝器のピストン周辺を示す部分断面図である。 本発明の係る第1実施形態に係る緩衝器のピストン、減衰力発生機構および減衰力可変機構周辺を示す部分断面図である。 本発明の第1実施形態に係る緩衝器の減衰バルブ周辺を示す部分断面図である。 本発明の第1実施形態に係る緩衝器の第2バルブとしてのディスクを示す平面図である。 本発明の第1実施形態に係る緩衝器のピストン速度に対する減衰力の関係を示す特性線図である。 圧力制御式の減衰力可変機構を備えた緩衝器と流量制御式の減衰力可変機構を備えた緩衝器のピストン速度に対する減衰力の関係を示す特性線図である。 本発明の第2実施形態に係る緩衝器のピストンおよび減衰力発生機構周辺を示す部分断面図である。 本発明の第3実施形態に係る緩衝器のピストン、減衰力発生機構および減衰力可変機構周辺を示す部分断面図である。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態を図1から図7に基づいて説明する。なお、以下の説明においては、説明の便宜上、図面における上側を「上」とし、図面における下側を「下」として説明する。
第1実施形態に係る緩衝器1は、図1に示すように、いわゆる複筒型の油圧緩衝器であり、作動流体としての油液(図示略)が封入されたシリンダ2を備えている。シリンダ2は、円筒状の内筒3と、有底円筒状の外筒4と、カバー5とを有しており、内筒3と外筒4との間にリザーバ室6が形成されている。外筒4は、内筒3よりも大径で内筒3を覆うように同心状に設けられている。カバー5は、外筒4の上部開口側を覆って設けられている。
外筒4は、円筒状の胴部材11と、底部材12とからなっている。底部材12は、胴部材11の下部側に嵌合固定されて胴部材11の下部を閉塞する。底部材12には、胴部材11とは反対の外側に取付アイ13が固定されている。
カバー5は、筒状部15と内フランジ部16とを有している。内フランジ部16は、筒状部15の上端側から径方向内方に延出する。カバー5は、胴部材11の上端開口部を内フランジ部16で覆い、胴部材11の外周面を筒状部15で覆うように胴部材11に被せられている。この状態で、カバー5と筒状部15の一部とが径方向内方に加締められて、カバー5が胴部材11に固定されている。
緩衝器1は、シリンダ2の内筒3内に摺動可能に嵌装されたピストン18を備えている。このピストン18は、内筒3内を一方の上室19(第1の室)と他方の下室20(第2の室)との2室に区画している。内筒3内の上室19および下室20内には作動流体としての油液が封入されている。内筒3と外筒4との間のリザーバ室6内には作動流体としての油液とガスとが封入されている。
緩衝器1は、ピストンロッド21を備えている。ピストンロッド21は、一端側がシリンダ2の内筒3内に配置されてピストン18に連結されると共に他端側がシリンダ2の外部に延出されている。ピストン18およびピストンロッド21は一体に移動する。ピストンロッド21がシリンダ2からの突出量を増やす伸び行程において、ピストン18は上室19側へ移動する。ピストンロッド21がシリンダ2からの突出量を減らす縮み行程において、ピストン18は下室20側へ移動する。
内筒3および外筒4の上端開口側には、ロッドガイド22が嵌合されている。外筒4にはロッドガイド22よりもシリンダ2の外部側である上側にシール部材23が装着されている。ロッドガイド22とシール部材23との間には摩擦部材24が設けられている。ロッドガイド22、シール部材23および摩擦部材24は、いずれも環形状を有している。ピストンロッド21は、これらロッドガイド22、摩擦部材24およびシール部材23のそれぞれの内側に摺動可能に挿通されてシリンダ2の内部から外部に延出されている。
ロッドガイド22は、ピストンロッド21を、その径方向移動を規制しつつ軸方向移動可能に支持して、このピストンロッド21の移動を案内する。シール部材23の外周部は外筒4に密着し、シール部材23の内周部が、軸方向に移動するピストンロッド21の外周部に摺接して、内筒3内の油液と、外筒4内のリザーバ室6の高圧ガスおよび油液とが外部に漏洩するのを防止する。摩擦部材24の内周部がピストンロッド21の外周部に摺接して、摩擦部材24はピストンロッド21に摩擦抵抗を発生させる。なお、摩擦部材24は、シールを目的とする部材ではない。
ロッドガイド22の外周部は、下部よりも上部が大径となる段差状に形成されている。ロッドガイド22は、小径の下部において内筒3の上端の内周部に嵌合し、大径の上部において外筒4の上部の内周部に嵌合する。外筒4の底部材12上には、下室20とリザーバ室6とを画成するベースバルブ25が設置されている。このベースバルブ25に内筒3の下端の内周部が嵌合されている。外筒4の上端部は、一部が径方向内方に加締められており(不図示)、この加締め部分とロッドガイド22とがシール部材23を挟持している。
ピストンロッド21は、主軸部27と、これより小径の取付軸部28とを有している。取付軸部28はシリンダ2内に配置されてピストン18等が取り付けられている。主軸部27の取付軸部28側の端部は、軸直交方向に広がる軸段部29となっている。取付軸部28の外周部には、通路溝30及び雄ネジ31が形成されている。通路溝30は、軸方向の中間位置に軸方向に切り欠いて延在するように形成されている。雄ネジ31は、取付軸部28の外周部における軸方向の主軸部27とは反対側の先端位置に形成されている。通路溝30は、ピストンロッド21の中心軸線に直交する面における断面の形状が、長方形、正方形、D字状のいずれかをなすように形成されている。
ピストンロッド21には、主軸部27のピストン18とロッドガイド22との間の部分に、いずれも円環状のストッパ部材32および緩衝体33が設けられている。ストッパ部材32は、内周側にピストンロッド21が挿通され、主軸部27の径方向内方に凹む固定溝34に加締められて固定されている。緩衝体33も、内側にピストンロッド21が挿通されており、ストッパ部材32とロッドガイド22との間に配置されている。
緩衝器1は、例えばピストンロッド21のシリンダ2からの突出部分が上部に配置されて車体により支持され、シリンダ2側の取付アイ13が下部に配置されて車輪側に連結される。これとは逆に、シリンダ2側が車体により支持され、ピストンロッド21が車輪側に連結されるように構成しても良い。車輪が走行に伴って振動すると、その振動に伴ってシリンダ2とピストンロッド21との位置が相対的に変化する。上記変化はピストン18およびピストンロッド21の少なくともいずれか一方に形成された流路の流体抵抗により抑制される。以下で詳述するように、ピストン18およびピストンロッド21の少なくともいずれか一方に形成された流路は、流路の流体抵抗が振動の速度や振幅により異なるように作られており、振動を抑制することにより、車体の乗り心地が改善される。上記シリンダ2とピストンロッド21との間には、車輪で発生する振動の他に、車両の走行に伴って車体に発生する慣性力や遠心力も作用する。例えばハンドル操作により走行方向が変化することにより車体に遠心力が発生し、この遠心力に基づく力が上記シリンダ2とピストンロッド21との間に作用する。以下で説明するとおり、緩衝器1は、車両の走行に伴って車体に発生する力に基づく振動に対して良好な特性を有しており、車両走行における高い安定性が得られる。
図2に示すように、ピストン18は、ピストン本体35と、摺動部材36とによって構成されている。ピストン本体35は、ピストンロッド21に支持される金属製の部材である。摺動部材36は、ピストン本体35の外周面に一体に装着されて内筒3内を摺動する円環状の合成樹脂製の部材である。
ピストン本体35には、上室19と下室20とを連通させる複数(図2では断面とした関係上一カ所のみ図示)の第1通路穴37と、上室19と下室20とを連通させる複数(図2では断面とした関係上一カ所のみ図示)の第2通路穴39とが設けられている。複数の第1通路穴37は、円周方向において、各第1挿通穴37間に一カ所の第2通路穴39を挟んで等ピッチで形成されており、通路穴37,39の総数のうちの半数を構成する。複数の第1通路穴37は、ピストン18の軸方向の第1側(図2の上側)が径方向外側に開口し、軸方向の第2側(図2の下側)が径方向内側に開口している。
これら第1通路穴37に、図3に示すように、減衰力発生機構41が設けられている。減衰力発生機構41は、各第1通路穴37内の通路38(第1通路)を開閉して減衰力を発生させるように構成されている。減衰力発生機構41は、ピストン18の軸方向の一端側である軸方向の下室20側に配置されて、ピストンロッド21に取り付けられている。減衰力発生機構41が下室20側に配置されることで、複数の第1通路穴37のそれぞれの内側に形成された通路38は、ピストン18の上室19側への移動、つまり伸び行程において一方の上室19から他方の下室20に向けて作動流体としての油液が流れ出す通路となる。各通路38に対して設けられた減衰力発生機構41は、伸び側の通路38の油液の流動を抑制して減衰力を発生させる伸び側の減衰力発生機構となっている。ピストンロッド21の取付軸部28には、ピストン18とは軸方向反対側において減衰力発生機構41に隣接するように減衰力可変機構43が取り付けられている。減衰力可変機構43は、ピストン18の往復動の周波数(以下、「ピストン周波数」と称する。)に感応して減衰力を可変とする機構である。
図2に示す複数の通路穴37,39のうちの残りの半数を構成する第2通路穴39は、円周方向において、各第2挿通穴39間に一カ所の第1通路穴37を挟んで等ピッチで形成されている。第2通路穴39は、ピストン18の軸方向の第2側(図2の下側)が径方向外側に開口し、軸方向の第1側(図2の上側)が径方向内側に開口している。
各第2通路穴39に、減衰力発生機構42が設けられている。減衰力発生機構42は、各第2通路穴39内の通路40を開閉して減衰力を発生させるように構成されている。減衰力発生機構42は、ピストン18の軸方向の第1側である軸方向の上室19側に配置されて、ピストンロッド21に取り付けられている。減衰力発生機構42が上室19側に配置されることで、複数の第2通路穴39のそれぞれの内側に形成された通路40は、ピストン18の下室20側への移動、つまり縮み行程において下室20から上室19に向けて油液が流れ出す通路となる。これらの通路40に対して設けられた減衰力発生機構42は、縮み側の通路40の油液の流動を抑制して減衰力を発生させる縮み側の減衰力発生機構となっている。
以上の構成により、複数の第1通路穴37内の通路38及び複数の第2通路穴39内の通路40が、ピストン18の移動により上室19と下室20との間を作動流体である油液が流れるように上室19と下室20とが連通する。この結果、通路38は、ピストンロッド21およびピストン18が伸び側(図2の上側)に移動するときに油液が通過し、通路40は、ピストンロッド21およびピストン18が縮み側(図2の下側)に移動するときに油液が通過する。
ピストン本体35は、略円板形状を有している。ピストン本体35の径方向の中央には、軸方向に貫通して、ピストンロッド21の取付軸部28を嵌合させるための嵌合穴45が形成されている。ピストン本体35の軸方向の下室20側の端部における嵌合穴45と第1通路穴37との間の部分が減衰力発生機構41の内周側を支持している。ピストン本体35の軸方向の上室19側の端部における嵌合穴45と第2通路穴39との間の部分が減衰力発生機構42の内周側を支持している。
ピストン本体35の軸方向の下室20側の端部には、第1通路穴37の下室20側の開口よりも径方向外側に、減衰力発生機構41の一部である環状のバルブシート部47が形成されている。ピストン本体35の軸方向の上室19側の端部には、第2通路穴39の上室19側の開口よりも径方向外側に、減衰力発生機構42の一部である環状のバルブシート部49が形成されている。ピストン本体35の嵌合穴45は、軸方向のバルブシート部49側に位置する小径穴部201と、小径穴部201よりも大径で小径穴部201よりも軸方向のバルブシート部47側に位置する大径穴部202とを有している。小径孔部201にはピストンロッド21の取付軸部28が嵌合される。
ピストン本体35は、バルブシート部47における嵌合穴45とは反対側(バルブシート部47の径方向外方)において、バルブシート部47よりも軸方向高さが低い段差状に形成されており、この段差状の部分に縮み側の第2通路穴39内の通路40の下室20側の開口が配置されている。また、同様に、ピストン本体35は、バルブシート部49における嵌合穴45とは反対側(バルブシート部49の径方向外方)において、バルブシート部49よりも軸方向高さが低い段差状に形成されており、この段差状の部分に伸び側の第1通路穴37内の通路38の上室19側の開口が配置されている。
図3に示すように、伸び側の減衰力発生機構41は、圧力制御型のバルブ機構である。伸び側の減衰力発生機構41は、軸方向のピストン18側から順に、一枚のディスク51と、一枚のディスク211と、一枚のディスク212と、一枚のディスク213(第2バルブ)と、一枚のパイロットバルブ52と、一枚のディスク53と、一枚のディスク54と、一つのパイロットケース55と、一枚のディスク56と、一枚のディスク57と、一枚のディスク58と、一枚のディスク59と、一枚のディスク60と、一枚のディスク61と、一枚のディスク62とを有している。ディスク51,53,54,56〜62,211,212,213およびパイロットケース55は、金属製である。ディスク51,53,54,56〜62,211,212,213は、いずれも内側にピストンロッド21の取付軸部28を嵌合可能な一定厚さの有孔平板形状を有している。パイロットバルブ52およびパイロットケース55は、いずれも内側にピストンロッド21の取付軸部28を嵌合可能な円環形状を有している。ディスク213以外のディスク51,53,54,56〜62,211,212は、円板形状を有している。
パイロットケース55は、有孔円板状の底部71と、底部71の内周側に形成され、底部71の厚さ方向に沿う円筒状の内側円筒状部72と、底部71の外周側に形成され、底部71の厚さ方向に沿う円筒状の外側円筒状部73(円筒状部)とを有している。底部71は、内側円筒状部72および外側円筒状部73に対し軸方向の第2側にずれている。底部71には、軸方向に貫通する貫通穴74が形成されている。内側円筒状部72の内周には、軸方向の底部71側に小径穴部75が形成されており、軸方向の底部71とは反対側に小径穴部75よりも大径の大径穴部76が形成されている。小径穴部75にはピストンロッド21の取付軸部28が嵌合される。
内側円筒状部72の軸方向の底部71とは反対側におけるパイロットケース55の端部は、ディスク54の内周側を支持しており、内側円筒状部72の軸方向の底部71側の端部は、ディスク56の内周側を支持している。外側円筒状部73の軸方向の底部71側におけるパイロットケース55の端部は、環状のバルブシート部79となっている。パイロットケース55の内側円筒状部72と外側円筒状部73との間は、貫通穴74を含んで、パイロットバルブ52にピストン18の方向に圧力を加える背圧室80を構成している。
図4に示すように、ディスク51は、バルブシート部47の内径よりも小径の外径を有している。ディスク51には、ピストンロッド21の取付軸部28に嵌合する内周縁部から径方向外側に延在する切欠87が形成されている。切欠87内の通路は、ピストン18の通路38に常時連通している。通路38は、切欠87内の通路を介して、ピストン18の大径穴部202と取付軸部28との間の通路とピストンロッド21の通路溝30内の通路とに常時連通している。
ディスク211は、ピストン18のバルブシート部47の外径よりも大径の外径を有している。ディスク211は、バルブシート部47に当接しており、バルブシート部47に対し離間および当接することでピストン18に形成された第1通路穴37内の通路38の開口を開閉する。ディスク211には、外周側に切欠215が形成されており、切欠215は、バルブシート部47を径方向に横断している。よって、切欠215の内側が、通路38を下室20に常時連通させる固定オリフィス216を構成している。ディスク212は、外周部が円形であり、ディスク211の外径と同径の外径を有している。ディスク211,212は、ピストン18のバルブシート部47に当接し、バルブシート部47に対し離間および当接することでピストン18に形成された通路38の開口を開閉する当接バルブ221(第1バルブ)を構成している。
ディスク213は、図5に示すように、中央に厚さ方向に貫通する貫通穴225が形成されており、この貫通穴225の一の径方向に長い帯板形状を有している。ディスク213は、互いに平行な一対の直線状の外縁部226と、互いに反対方向に膨出する円弧形状を有する一対の外縁部227とを有している。円弧形状の一対の外縁部227は、貫通穴225の中心を中心とする同一円上に配置されており、この円の直径がディスク213の外径を有している。ディスク213は、図4に示すように、貫通穴225にピストンロッド21の取付軸部28が嵌合される。ディスク213は、同じ外径を有するディスク211,212からなる当接バルブ221よりも外径が小径である。ディスク213は、当接バルブ221におけるバルブシート部47とは反対側、つまり開弁側に設けられている。ディスク213(第2バルブ)は、当接バルブ221(第1バルブ)と同径部となる外縁部227と、当接バルブ221よりも小径な小径部となる外縁部226とを有し、ディスク213の同径部と小径部とにより、当接バルブ221は段階的に開弁することが可能となる。
パイロットバルブ52は、金属製のディスク85と、ディスク85に固着されるゴム製のシール部材86とからなっている。ディスク85は、内側にピストンロッド21の取付軸部28を嵌合可能な一定厚さの有孔円形平板形状を有している。ディスク85は、ディスク211,212からなる当接バルブ221の外径よりも若干大径の外径を有する。シール部材86は、ディスク85におけるピストン18とは反対側の外周側に固着されており、円環形状を有している。言い換えれば、パイロットバルブ52は、その外周部に環状のシール部材86を有している。
シール部材86は、パイロットケース55の外側円筒状部73の内周面に全周にわたり摺動可能かつ液密的に嵌合しており、パイロットバルブ52と外側円筒状部73との隙間を常時シールする。言い換えれば、パイロットバルブ52は、シール部材86をパイロットケース55の外側円筒状部73に摺動可能かつ密に嵌合させている。その結果、パイロットバルブ52とパイロットケース55とが、互いの間に背圧室80を形成している。
当接バルブ221では、ディスク211が、上述したように、ピストン18のバルブシート部47に着座可能である。当接バルブ221、ディスク213およびパイロットバルブ52が、ピストン18に形成された第1通路穴37内の通路38に設けられて減衰バルブ231を構成している。減衰バルブ231は、ピストン18の伸び側(図4の上側)への摺動によって生じる油液の流れを抑制して減衰力を発生させるように構成されている。パイロットバルブ52とパイロットケース55との間の背圧室80は、減衰バルブ231に対して、ピストン18の方向、つまり当接バルブ221をバルブシート部47に着座させる閉弁方向に内圧を作用させる。減衰バルブ231は、背圧室80を有するパイロットタイプの減衰バルブである。減衰バルブ231および背圧室80は、減衰力発生機構41の一部を構成している。言い換えれば、減衰力発生機構41は、減衰バルブ231および背圧室80を備えている。
ディスク53の外径は、パイロットケース55の内側円筒状部72のディスク53側の端部の外径と同径で、大径穴部76の内径よりも大径である。ディスク54の外径は、内側円筒状部72のこれに接触する部分の外径よりも大径である。ディスク54には、ピストンロッド21の取付軸部28に嵌合する内周縁部から径方向外側に延在する切欠91が形成されている。切欠91内の通路は、背圧室80に常時連通している。背圧室80は、この切欠91内の通路を介して、パイロットケース55の大径穴部76と取付軸部28との間の通路とピストンロッド21の通路溝30内の通路とに常時連通している。
ディスク51の切欠87内の通路、ピストン18の大径穴部202と取付軸部28との間の通路、ピストンロッド21の通路溝30内の通路、ディスク54の切欠91内の通路、及びパイロットケース55の大径穴部76と取付軸部28との間の通路が、背圧室流入通路235となっている。背圧室流入通路235は、ピストン18の通路38と背圧室80とを常時連通させて通路38から背圧室80に油液を導入する。減衰バルブ231は、ディスク211がピストン18のバルブシート部47から離座して開くと、通路38からの油液をピストン18とパイロットケース55の外側円筒状部73との間で径方向に広がる通路88を介して下室20に流す。伸び側の減衰力発生機構41は、背圧室流入通路235を介して油液の流れの一部を背圧室80に導入し、背圧室80の圧力によって減衰バルブ231の開弁を制御する。
図3に示すように、ディスク56は、パイロットケース55のバルブシート部79の内径よりも小径の外径を有する。ディスク57は、バルブシート部79の外径よりも若干大径の外径を有し、バルブシート部79に着座可能である。ディスク57には、外周側に切欠93が形成されている。切欠93は、バルブシート部79を径方向に横断している。
ディスク58、ディスク59およびディスク60は、ディスク57の外径と同径の外径を有している。ディスク61の外径は、ディスク60の外径よりも小径である。ディスク62の外径は、ディスク61の外径よりも大径且つディスク60の外径よりも小径である。
ディスク57〜60は、バルブシート部79に離着座可能であって、ディスクバルブ99を構成している。ディスク57〜60がバルブシート部79から離座することで、背圧室80と下室20とを連通させるとともにこれらの間の油液の流れを抑制する。背圧室80は、パイロットバルブ52とパイロットケース55とディスクバルブ99とで囲まれて形成されている。ディスク57の切欠93の内側は、ディスク57がバルブシート部79に当接状態にあっても背圧室80を下室20に連通させる固定オリフィス100を構成している。ディスク62は、ディスクバルブ99の開方向への変形時にディスク60に当接してディスクバルブ99の変形を抑制する。
図2に示すように、縮み側の減衰力発生機構42は、軸方向のピストン18側から順に、一枚のディスク111と、一枚のディスク112と、複数枚のディスク113と、複数枚のディスク114と、一枚のディスク115と、一枚のディスク116と、一枚の環状部材117とを有している。ディスク111〜116および環状部材117は、金属製であり、いずれも内側にピストンロッド21の取付軸部28を嵌合可能な一定厚さの有孔円形平板形状を有する。
ディスク111の外径は、ピストン18のバルブシート部49の内径よりも小径である。ディスク112は、ピストン18のバルブシート部49の外径よりも若干大径の外径を有し、バルブシート部49に着座可能に構成されている。ディスク112には、外周側に切欠121が形成されている。切欠121はバルブシート部49を径方向に横断している。
複数枚のディスク113は、同材質且つ同形状の共通部品であり、ディスク112の外径と同径の外径を有している。複数枚のディスク114は、同材質且つ同形状の共通部品であり、ディスク113の外径よりも小径の外径を有している。ディスク115の外径は、ディスク114の外径よりも小径である。ディスク116の外径は、ディスク114の外径よりも大径且つディスク113の外径よりも小径である。環状部材117は、ディスク116の外径よりも小径の外径を有しており、ディスク111〜116よりも厚く高剛性である。環状部材117は、ピストンロッド21の軸段部29に当接している。
ディスク112〜114が、バルブシート部49に離着座可能であり、ディスクバルブ122を構成している。ディスク112〜114が、バルブシート部49から離座することで第2通路穴39内の通路40を上室19に開放可能であって、上室19と下室20との間の油液の流れを抑制する。ディスク112の切欠121は、ディスク112がバルブシート部49に当接状態にあっても上室19と下室20とを連通させる固定オリフィス123を構成している。ディスク116はディスクバルブ122の開方向への規定以上の変形を規制する。
本実施形態では、図3に示す伸び側のディスクバルブ99、縮み側のディスクバルブ122がいずれも内周クランプのディスクバルブである例を示したが、これに限らず、伸び側及び縮み側のディスクバルブは減衰力を発生する機構であればよい。伸び側及び縮み側のディスクバルブは、例えば、ディスクバルブをコイルバネで付勢するリフトタイプのバルブとしてもよく、また、ポペット弁であってもよい。
減衰力可変機構43は、軸方向の減衰力発生機構41側から順に、一つのハウジング本体131と、一枚のディスク132と、二枚のディスク133および一枚の区画ディスク134(第3バルブ)と、複数枚のディスク135と、蓋部材139とを有している。ハウジング本体131、ディスク132,133,135および蓋部材139は、金属製である。ディスク132,133,135は、いずれも内側にピストンロッド21の取付軸部28を嵌合可能な一定厚さの有孔円形平板形状を有している。ハウジング本体131および蓋部材139は、いずれも内側にピストンロッド21の取付軸部28を嵌合可能な円環形状を有しており、ハウジング140を構成している。言い換えれば、ハウジング140には、内側にピストンロッド21が配置されている。
ハウジング本体131は、有孔円板状の基部141と、内側円筒状部142と、シート部143と、筒状部166とを有している。内側円筒状部142は、基部141の内周側に形成された基部141の厚さ方向に沿う円筒形状の部材である。シート部143は、基部141の内側円筒状部142よりも外周側に形成され、基部141の厚さ方向に沿う円筒状の部材である。筒状部166は、基部141のシート部143よりも外周側に形成され、基部141の厚さ方向に沿う円筒状の部材である。内側円筒状部142は、基部141から軸方向両側に突出している。シート部143は、基部141から軸方向片側のみに突出している。筒状部166は、基部141からシート部143と同側のみに突出している。内側円筒状部142の内側には、軸方向におけるシート部143の突出方向とは反対側にピストンロッド21の取付軸部28を嵌合させる小径穴部145が形成されており、軸方向のシート部143側に小径穴部145より大径の大径穴部146が形成されている。蓋部材139は、ハウジング本体131の筒状部166に嵌合されており、蓋部材139と、ハウジング本体131とで筒状のハウジング140を構成する。
ハウジング本体131の内側円筒状部142は、その軸方向の小径穴部145側の端部でディスク62の内周側を支持しており、その軸方向の大径穴部146側の端部でディスク132の内周側を支持している。ハウジング本体131のシート部143は、その突出先端側の端部で、環状の区画ディスク134の外周側を支持している。シート部143には、周方向部分的に切欠203が形成され、ハウジング本体131におけるシート部143の径方向内側と径方向外側とが常時連通している。
ディスク132の外径は、内側円筒状部142のこれに接触する部分よりも大径且つシート部143の内径よりも小径である。ディスク132には、ピストンロッド21の取付軸部28に嵌合する内周縁部から径方向外側に延在する切欠151が形成されている。切欠151は、内側円筒状部142のディスク132への接触部分を径方向に横断している。二枚のディスク133の外径は、ディスク132の外径よりも小径である。
区画ディスク134は、金属製の一定厚さの有孔円形平板状のディスク155と、ディスク155の外周側に固着されるゴム製の弾性シール部材156とからなる。区画ディスク134は、全体として円環状で、弾性変形可能つまり撓み可能に構成されている。ディスク155は、内側にディスク133を径方向に隙間をもって配置可能な内径を有しており、ディスク133の二枚分の厚さよりも厚さが薄い。ディスク155は、ハウジング本体131のシート部143の外径よりも大径の外径を有している。
弾性シール部材156は、ディスク155の外周側に円環状をなして固着されている。弾性シール部材156は、シール本体部158と、複数の突出部159とを有している。シール本体部158は、ディスク155から軸方向の蓋部材139とは反対側に突出する円環状の部材である。突出部159は、ディスク155から軸方向の蓋部材139側に円環状に複数箇所で突出している。ディスク155と、ハウジング本体131との間には、環状の隙間が設けられ、弾性シール部材156は、その隙間を介してディスク155の両面にシール本体部158と複数の突出部159とを固着している。このような構成により、ディスク155への弾性シール部材156の固着を容易にしている。
シール本体部158において、ディスク155側の端部の内径、つまり最小内径がシート部143の外径よりも大径である。これにより、区画ディスク134では、ディスク155がハウジング本体131のシート部143に着座可能である。複数の突出部159は周方向に間隔をあけて配置されている。隣り合う突出部159の間の隙間によって、複数の突出部159が蓋部材139に当接する状態から、下室20の圧力が後述する可変室171よりも高圧になったときに、区画ディスク134のディスク155がシート部143に着座する状態となる。なお、シート部143に切欠203が設けられているため、ディスク155のシール本体部158が設けられる側と、突出部159が設けられる側の受圧面積とは同じ程度となる。
ディスク135の外径は、区画ディスク134のディスク155の内径よりも大径である。これにより、区画ディスク134の内周側が、ディスク132とディスク135との間に配置され、ディスク135に当接して支持されている。区画ディスク134は、ディスク132とディスク135との間において内周側が、二枚のディスク133の軸方向長の範囲で移動可能に構成されている。また、区画ディスク134は、非支持側である外周側に、ハウジング140との間をシールする環状の弾性シール部材156が設けられている。区画ディスク134では、弾性シール部材156がハウジング140に接触してハウジング140に対し芯出しされる。言い換えれば、区画ディスク134は、その内周側が、両面側からクランプされずに片面側のみディスク135に支持される単純支持構造を備える。
蓋部材139は、内側にピストンロッド21の取付軸部28を嵌合可能な有孔円板状であり、ハウジング本体131の筒状部166内に嵌合される。蓋部材139には、径方向の中間部に軸方向に貫通する貫通穴167が形成されている。貫通穴167は、蓋部材139におけるディスク135よりも径方向外側に形成されている。貫通孔167は、ディスク155が撓むことで蓋部材139に接触する弾性シール部材156の接触部分よりも径方向内側に形成されている。
区画ディスク134のシール本体部158は、ハウジング本体131の筒状部166の内周面に全周にわたり接触して、区画ディスク134と筒状部166との隙間をシールする。つまり、区画ディスク134はパッキンバルブである。シール本体部158は、区画ディスク134がハウジング140内で許容される範囲で変形しても、区画ディスク134と筒状部166との隙間を常時シールする。区画ディスク134は、そのシール本体部158が筒状部166に全周にわたり接触することで上記のようにハウジング140に対し芯出しされる。区画ディスク134は、ハウジング140内を、ハウジング本体131の基部141側の容量可変な可変室171と、蓋部材139側の容量可変な可変室172とに区画する。言い換えれば、2つの可変室171,172は、区画ディスク134により画成されてハウジング140内に設けられている。可変室171は、ディスク132の切欠151内の通路を介してハウジング本体131の大径穴部146と取付軸部28との間の通路に連通している。可変室172は、蓋部材139の貫通穴167内の通路を介して下室20に連通している。
ピストンロッド21の通路溝30は、ピストンロッド21の径方向において、ピストン18の大径穴部202、ディスク51の切欠87、ディスク54の切欠91、パイロットケース55の大径穴部76、ハウジング本体131の大径穴部146およびディスク132の切欠151に対向する。よって、ディスク51の切欠87内の通路、ピストン18の大径穴部202と取付軸部28との間の通路、ピストンロッド21の通路溝30内の通路、ディスク54の切欠91内の通路、伸び側の減衰力発生機構41のパイロットケース55の大径穴部76と取付軸部28との間の通路、減衰力可変機構43のハウジング本体131の大径穴部146と取付軸部28との間の通路、およびディスク132の切欠151内の通路を介して、ピストン18の通路38と、背圧室80と、可変室171とが常時連通する。
上述したように、ディスク51の切欠87の通路、ピストン18の大径穴部202と取付軸部28との間の通路、ピストンロッド21の通路溝30内の通路、ディスク54の切欠91内の通路、およびパイロットケース55の大径穴部76と取付軸部28との間の通路が、ピストン18の通路38と背圧室80とを常時連通させる背圧室流入通路235を構成している。ピストンロッド21の通路溝30内の通路は、背圧室流入通路235からピストン18とは反対側に延びている。通路溝30内のこの部分、ハウジング本体131の大径穴部146と取付軸部28との間の通路、ディスク132の切欠151内の通路、ハウジング140内の可変室171,172、および蓋部材139の貫通穴167内の通路が、分岐通路241(第2通路)となっている。分岐通路241は、通路38から背圧室80までの背圧室流入通路235から分岐して下室20に連通する。
言い換えれば、この分岐通路241の一部、背圧室流入通路235の一部であるディスク54の切欠91内の通路、パイロットケース55の大径穴部76と取付軸部28との間の通路、およびピストンロッド21の通路溝30内の通路の一部を介して、背圧室80が、減衰力可変機構43の可変室171に常時連通している。減衰力可変機構43の可変室172は、蓋部材139の貫通穴167を介して下室20に常時連通している。
減衰力可変機構43のハウジング140は、分岐通路241に設けられている。よって、ハウジング140には、その内部に、分岐通路241の一部である2つの可変室171,172が区画ディスク134により画成されて設けられている。ここで、分岐通路241は、通路38から背圧室80までのいずれかの箇所から分岐していれば良い。
区画ディスク134は、内周側がディスク132とディスク135との間で移動し外周側がシート部143と蓋部材139との間で移動する範囲で、変形可能となっている。ここで、区画ディスク134のディスク155の外周側を軸方向の第1側から支持するシート部143とディスク155の内周側を軸方向の第2側から支持するディスク135との間の軸方向の最短距離は、ディスク155の軸方向の厚さよりも小さい。よって、可変室171,172が同圧のとき、ディスク155は、若干変形した状態でシート部143とディスク135とに自身の弾性力で全周にわたって圧接している。
区画ディスク134は、その内周側が全周にわたってディスク135に接触する状態では、分岐通路241の可変室171,172間の油液の流通を遮断する。また、区画ディスク134は、その内周側がディスク135から離間する状態では、可変室171と可変室172、つまり下室20との間の油液の流通を許容する。よって、区画ディスク134の内周側とディスク135とは、分岐通路241において、可変室171から下室20への油液の流れを規制する一方、下室20から可変室171への油液の流れを許容するチェック弁245を構成している。
チェック弁245は、上室19側の圧力が下室20の圧力より高くなる伸び行程では、ピストン18の通路38および背圧室流入通路235を介して上室19と下室20とを連通可能な分岐通路241を遮断する。一方、チェック弁245は、上室19側の圧力が下室20の圧力より低くなる縮み行程では、ピストン18の通路38および背圧室流入通路235を介して上室19と下室20とを連通可能な分岐通路241を連通状態とする。
チェック弁245は、その弁体である区画ディスク134の全体が軸方向に移動可能なフリーバルブである。なお、区画ディスク134が、可変室171,172の圧力状態にかかわらず、その内周の全周を常にディスク135に接触させるように設定し、分岐通路241の可変室171,172間の流通を常時遮断するように構成しても良い。つまり、区画ディスク134は、分岐通路241の少なくとも一方への流通を遮断すれば良い。
ピストンロッド21には、取付軸部28をそれぞれの内側に挿通させた状態で、環状部材117、ディスク116、ディスク115、複数枚のディスク114、複数枚のディスク113、ディスク112、ディスク111、ピストン18、ディスク51、ディスク211、ディスク212、ディスク213、パイロットバルブ52、ディスク53、ディスク54、パイロットケース55、ディスク56、ディスク57、ディスク58、ディスク59、ディスク60、ディスク61、ディスク62、ハウジング本体131、ディスク132、および複数枚のディスク133が、この順に、軸段部29に重ねられている。このとき、パイロットケース55は、パイロットバルブ52のシール部材86を外側円筒状部73に嵌合させている。
また、ディスク133を内側に挿通させた状態で、区画ディスク134がハウジング本体131のシート部143に重ねられている。このとき、区画ディスク134の弾性シール部材156は、ハウジング本体131の筒状部166に嵌合されている。さらに、取付軸部28をそれぞれの内側に挿通させた状態で、複数枚のディスク135、および蓋部材139が、この順に、ディスク133および区画ディスク134のディスク155に重ねられている。加えて、複数枚のディスク248、および環状部材117と共通部品である環状部材175が取付軸部28を内側に挿通させて蓋部材139に重ねられている。
このように部品が配置された状態で、環状部材175よりも突出する取付軸部28の雄ネジ31にナット176が螺合されている。これにより、環状部材117、ディスク116、ディスク115、複数枚のディスク114、複数枚のディスク113、ディスク112,111、ピストン18、ディスク51、ディスク211、ディスク212、ディスク213、パイロットバルブ52、ディスク53,54、パイロットケース55、ディスク56〜62、ハウジング本体131、ディスク132、複数枚のディスク133、複数枚のディスク135、蓋部材139、複数枚のディスク248および環状部材175は、それぞれ内周側または全部がピストンロッド21の軸段部29とナット176とに挟持されて軸方向にクランプされている。その際に、区画ディスク134は、内周側が軸方向にクランプされることはない。ナット176は、例えば、汎用の六角ナットである。
以上により、縮み側の減衰力発生機構42と、ピストン18と、伸び側の減衰力発生機構41と、伸び側の減衰力可変機構43とが、それぞれの内周側にピストンロッド21が挿通された状態で、ピストンロッド21に対してナット176により締結されている。言い換えれば、減衰力可変機構43を構成するハウジング本体131、ディスク132、複数枚のディスク133、複数枚のディスク135および蓋部材139と、ピストン18とが、内周側にピストンロッド21が挿通された状態で、ピストンロッド21に対してナット176により締結されている。なお、減衰力可変機構43を予め組み立てた状態で、ピストンロッド21に組み付けることも可能である。その場合、ピストンロッド21の代わりにダミーのロッドを挿通させておき、このダミーのロッドを抜きつつピストンロッド21の取付軸部28を減衰力可変機構43の内周側に挿通させる。減衰力可変機構43を予め組み立てた状態とする場合、ハウジング本体131の筒状部166に蓋部材139を圧入して固定することが可能である。
図1に示すように、外筒4の底部材12と内筒3との間には、上記したベースバルブ25が設けられている。このベースバルブ25は、ベースバルブ部材191と、ディスク192と、ディスク193と、取付ピン194とを有している。ベースバルブ部材191は、下室20とリザーバ室6とを仕切る部材である。ディスク192は、このベースバルブ部材191の下側、つまりリザーバ室6側に設けられる。ディスク193は、ディスク192と、ベースバルブ部材191の上側、つまり下室20側に設けられる。取付けピン194は、ベースバルブ部材191にディスク192およびディスク193を取り付ける。
ベースバルブ部材191は、径方向の中央に取付ピン194が挿通される円環形状を有している。ベースバルブ部材191には、複数の通路穴195,196が形成されている。複数の通路穴195は、下室20とリザーバ室6との間で油液を流通させる。複数の通路穴196は、これら通路穴195の径方向の外側において、下室20とリザーバ室6との間で油液を流通させる。リザーバ室6側のディスク192は、下室20から通路穴195を介するリザーバ室6への油液の流れを許容する一方でリザーバ室6から下室20への通路穴195を介する油液の流れを抑制する。ディスク193は、リザーバ室6から通路穴196を介する下室20への油液の流れを許容する一方で下室20からリザーバ室6への通路穴196を介する油液の流れを抑制する。
ディスク192と、ベースバルブ部材191とは縮み側の減衰バルブ197を構成している。減衰バルブ197によって、緩衝器1の縮み行程において開弁して下室20からリザーバ室6に油液を流すとともに減衰力を発生する。ディスク193と、ベースバルブ部材191とは、サクションバルブ198を構成している。サクションバルブ198によって、緩衝器1の伸び行程において開弁してリザーバ室6から下室20内に油液を流す。なお、サクションバルブ198は、主としてピストンロッド21のシリンダ2からの伸び出しにより生じる液の不足分を補うように、リザーバ室6から下室20に実質的に減衰力を発生させることなく液を流す機能を果たす。
ピストンロッド21が伸び側に移動する伸び行程で、伸び側の減衰力発生機構41のみが作用する場合には、ピストン18の移動速度(以下、「ピストン速度」と称す。)が遅い時、上室19からの油液は、図3に示す第1通路穴37内の通路38から、減衰バルブ231の固定オリフィス216と、ピストン18とパイロットケース55の外側円筒状部73との間の通路88とを介して下室20に流れるとともに、ディスク51の切欠87内の通路を含む背圧室流入通路235、背圧室80、およびディスクバルブ99の固定オリフィス100を介して下室20に流れ、オリフィス特性(減衰力がピストン速度の2乗にほぼ比例する)の減衰力が発生する。このため、ピストン速度に対する減衰力の特性は、ピストン速度の上昇に対して減衰力の上昇率が比較的高くなる。
ピストン速度が速くなると、上室19からの油液は、第1通路穴37内の通路38から、背圧室流入通路235と、背圧室80と、ディスクバルブ99の固定オリフィス100とを介する下室20側への流れに加えて、減衰バルブ231の当接バルブ221を、ディスク213の径方向外側の隙間分、パイロットバルブ52側に開きながら、当接バルブ221とピストン18のバルブシート部47と隙間から、通路88を介して下室20に流れる。この結果、バルブ特性(減衰力がピストン速度にほぼ比例する)の減衰力が発生する。このため、ピストン速度に対する減衰力の特性は、ピストン速度の上昇に対して減衰力の上昇率が下がる。
ピストン速度がさらに速くなると、上室19からの油液は、第1通路穴37内の通路38から、当接バルブ221とバルブシート部47と隙間を介する下室20への流れに加えて、背圧室流入通路235と、背圧室80とから、ディスクバルブ99を開きながら、ディスクバルブ99とバルブシート部79との間を通って、下室20に流れる。この結果、減衰力の上昇をさらに抑える。このため、ピストン速度に対する減衰力の特性は、ピストン速度の上昇に対して減衰力の上昇率がさらに下がる。
ピストン速度がさらに速くなると、パイロットバルブ52に作用する力(油圧)の関係は、通路38から加わる開方向の力が背圧室80から加わる閉方向の力よりも大きくなる。よって、この領域では、ピストン速度の増加に伴い減衰バルブ231の当接バルブ221がディスク213とパイロットバルブ52とを変形させながら、ピストン18のバルブシート部47から上記よりも離れて開く。この結果、第1通路穴37内の通路38と、背圧室流入通路235と、背圧室80とから、ディスクバルブ99とバルブシート部79との間を通る下室20への油液の流れに加え、通路88を介して下室20に油液をより多く流すため、減衰力の上昇を一層抑えられる。このため、ピストン速度に対する減衰力の特性は、ピストン速度の上昇に対して減衰力の上昇率がさらに下がる。
図6に、特許文献1に示すパイロットバルブがピストンの通路を直接開閉する構造での開弁時の特性の変化(オリフィス特性からバルブ特性への変化)を破線X10で示す。本実施形態に係る緩衝器1の減衰力特性を図6に実線X11で示す。破線X10では、開弁時の特性の変化は、範囲Y1に示すように急激である。これに対して、本実施形態の緩衝器1は、当接バルブ221とパイロットバルブ52との間にこれらよりも小径のディスク213を設けた構造の減衰バルブ231でピストン18の通路38を開閉することで、段階的に開弁する。その結果、図6に実線X11で示すように、本実施形態に係る緩衝器1の減衰力特性は、減衰バルブ231の開弁時の特性変化(オリフィス特性からバルブ特性への変化)が、範囲Y1に示すように円滑になる。
ピストンロッド21が縮み側に移動する縮み行程では、ピストン速度が遅い時、下室20からの油液は、図2に示す縮み側の第2通路穴39内の通路40及びディスクバルブ122の固定オリフィス123を介して上室19に流れ、オリフィス特性(減衰力がピストン速度の2乗にほぼ比例する)の減衰力が発生する。このため、ピストン速度に対する減衰力の特性は、ピストン速度の上昇に対して比較的減衰力の上昇率が高くなる。また、ピストン速度が速くなると、下室20から縮み側の第2通路穴39内の通路40に導入された油液が、基本的にディスクバルブ122を開きながらディスクバルブ122とバルブシート部49との間を通って上室19に流れることになり、バルブ特性(減衰力がピストン速度にほぼ比例する)の減衰力が発生する。このため、ピストン速度に対する減衰力の特性は、ピストン速度の上昇に対して減衰力の上昇率が下がる。
ここで、縮み行程については、本実施形態の緩衝器1の減衰力発生機構42が従来構造と同様であるため、図6に実線X12で示す本実施形態の減衰力特性が、図6に破線X13で示す従来構造の緩衝器の減衰力特性と同様になる。
以上が、減衰力発生機構41,42のみが作用する場合であるが、第1実施形態では、減衰力可変機構43が、ピストン速度が同じ場合でも、ピストン周波数に応じて減衰力を可変とする。
つまり、ピストン周波数が高いときの伸び行程では、上室19の圧力が高くなって、図3に示す第1通路穴37内の通路38と、背圧室流入通路235と、背圧室流入通路235から分岐する分岐通路241の可変室171よりも背圧室流入通路235側の部分とを介して、減衰力可変機構43の可変室171に上室19から油液を導入させる。これに応じて、それまでシート部143とディスク135とに当接していた区画ディスク134が、突出部159を蓋部材139に近づくように変形しつつ、分岐通路241の下室20側の部分である減衰力可変機構43の可変室172から、蓋部材139の貫通穴167内の通路を介して下室20に油液を排出させる。
このように区画ディスク134が変形することにより、可変室171に上室19から油液が導入され、上室19から第1通路穴37内の通路38を通り、減衰力発生機構41を開きながら、下室20に流れる油液の流量が減少する。加えて、可変室171に上室19から油液を導入することによって、可変室171が無い場合と比べて背圧室80の圧力上昇が抑えられ、減衰力発生機構41の減衰バルブ231が開弁しやすくなる。これらによって伸び側の減衰力がソフトになる。ここで、区画ディスク134の内周側は、ディスク132から離間してディスク135に片面側からのみ支持されているため、区画ディスク134の内周側がディスク132に近づくように変形し易い。よって、外周側の突出部159が蓋部材139に近づくように容易に変形する。
他方で、ピストン周波数が低いときの伸び行程では、区画ディスク134の変形の周波数も追従して低くなる。このため、伸び行程の初期に、上記と同様にして上室19から可変室171に油液が流れるものの、その後は区画ディスク134が蓋部材139に当接して停止し、上室19から可変室171に油液が流れなくなる。これにより、上室19から第1通路穴37内の通路38を通り、減衰力発生機構41を開きながら、下室20に流れる油液の流量が減らない状態となる。また、このように可変室171に上室19から油液が流れなくなることから、背圧室80の圧力が上昇し、減衰力発生機構41の減衰バルブ231が開弁し難くなる。これらによって伸び側の減衰力がハードになる。
縮み行程では、下室20の圧力が高くなるが、減衰力可変機構43の区画ディスク134が、ハウジング本体131のシート部143に当接して可変室172の拡大を抑制している。このため、下室20から蓋部材139の貫通穴167内の通路を介して可変室172に導入される油液の量は抑制される。その結果、下室20から第2通路穴39内の通路40に導入され減衰力発生機構42を通過して上室19に流れる油液の流量が減らない状態となり、減衰力がハードになる。また、区画ディスク134の内周側がディスク135から離れるため、差圧が発生しない。この結果、区画ディスク134がそれ以上撓むこともない。
上記した特許文献1に記載の緩衝器は、背圧室の内圧を受けるバルブで通路を直接開閉する構成であるため、開弁時に特性が急激に変化する。
これに対して、第1実施形態では、減衰バルブ231が、ピストン18に形成された通路38の開口を開閉する当接バルブ221と、当接バルブ221よりも外径が小径で当接バルブ221の開弁側に設けられたディスク213と、ディスク213よりも外径が大径で、ディスク213における当接バルブ221とは反対側に設けられて背圧室80を形成するパイロットバルブ52とを有している。このため、当接バルブ221は、ディスク213により形成される隙間分、パイロットバルブ52に当接せずに(つまり背圧室80の内圧の影響を受けずに)微小に開く。この結果、当接バルブ221がパイロットバルブ52に当接すると、パイロットバルブ52でそれ以上の開弁が規制される。そして、背圧室80の圧力よりも通路38の圧力が十分に高くなると、当接バルブ221は、ディスク213およびパイロットバルブ52を変形させながら大きく開く。よって、減衰バルブ231の開弁時の過渡特性(開弁前から開弁後への特性変化)が滑らかになる。その結果、緩衝器1が車体に伝える伝達力がより自然になり、伝達力の急変による無駄な振動が抑制され、乗り心地が改善される。
また、減衰力可変機構43が、分岐通路241に設けられたハウジング140を有し、ハウジング140との間をシールする環状の弾性シール部材156が設けられた環状の撓み可能な区画ディスク134で、ハウジング140内に可変室171,172を画成する。このため、軸方向長を短縮可能であり、緩衝器1の全体の基本長を短く小型化することが可能となる。
また、減衰力可変機構43の軸方向長を短縮可能である。このため、縮み側の減衰力発生機構42、ピストン18、伸び側の減衰力発生機構41および減衰力可変機構43のそれぞれの内周側を、ピストンロッド21が挿通された状態で汎用のナット176でピストンロッド21に締結することができる。よって、縮み側の減衰力発生機構42、ピストン18、伸び側の減衰力発生機構41および減衰力可変機構43をピストンロッド21に締結することが容易にでき、組み立て性が飛躍的に向上する。
また、区画ディスク134は、内周側が、両面側からクランプされずに片面側のみ支持されている。このため、変形が容易となり、可変室171,172の容積を容易に変更できる。よって、減衰力可変機構43の応答性を向上させることができる。
また、伸び側の減衰力発生機構41は、ピストン18の摺動によって生じる油液の流れを抑制して減衰力を発生させる減衰バルブ231と、減衰バルブ231に閉弁方向に圧力を作用させる背圧室80と、を備えており、油液の流れの一部を背圧室80に導入して背圧室80の圧力によって減衰バルブ231の開弁を制御する圧力制御型である。このため、減衰力可変機構43の容積の可変幅が小さくても、上室19から下室20への油液の流れが低流量であるピストン18の低速域から、高流量となるピストン18の高速域まで、減衰力を可変にできる。よって、例えば、ピストン速度が高速で高周波数のインパクトショックをソフトな乗り心地に改善できる。
また、分岐通路241のピストンロッド21に形成される部分を、ピストンロッド21の取付軸部28の外周部に形成された通路溝30で形成するため、加工が容易となる。
また、伸び行程において機能する減衰力可変機構43が設けられており、縮み行程において機能する減衰力可変機構が設けられていない。このため、コスト増を抑制しつつ、例えば伸び行程でピストン周波数に感応して減衰力を可変とすることにより効果的な路面状態等に対して、乗り心地の向上が図れる。また、縮み行程においてピストン周波数に感応して減衰力を可変とする減衰力可変機構を有する緩衝器では姿勢制御が難しい場合でも、伸び行程においてピストン周波数に感応して減衰力を可変とする減衰力可変機構43を有する緩衝器で効果的に姿勢制御が可能な車両に用いると好適である。
ここで、減衰力可変機構43は減衰力発生機構41の開弁圧力を変える圧力制御式であるが、これに代えて、オリフィス域可変の流量制御式の減衰力可変機構(例えば、日本国特開2011−202800号公報参照)を設けても良い。図7において、流量制御式の減衰可変機構を用いた緩衝器の減衰力特性を一点鎖線X21で示し、パイロットバルブがピストンの通路を直接開閉する構造を備える特許文献1の緩衝器の減衰力特性を実線X10で示し、圧力制御式の減衰力可変機構を用いた緩衝器の緩衝器の減衰力特性を破線X22で示す。図7の実線X13は、減衰力可変機構を持たない縮み側の減衰力特性である。図7に一点鎖線X21で示すように、流量制御式の減衰力可変機構を用いると、減衰力がソフトになる高周波領域では、オリフィス領域の傾きが、図7に実線X10で示す特許文献1の減衰力特性に対して小さくなり、開弁の過渡特性が範囲Y2に示すようにやや滑らかになるため、効果は小さい。これに対して、圧力制御式の減衰力可変機構を用いると、図7に破線X22で示すように減衰力がソフトになる高周波領域でも開弁の過渡特性が範囲Y3に示すように滑らかにはならない。このことから、第1実施形態の減衰バルブ231を用いる効果が大きい。
(第2実施形態)
次に、本発明の緩衝器の第2実施形態を、主に図8に基づいて第1実施形態との相違部分を中心に説明する。なお、第1実施形態と共通する部位については、同一称呼、同一の符号で表す。
第2実施形態においては、第1実施形態の減衰力可変機構43が設けられていない。このため、本実施形態で用いるピストンロッド21Aは、第1実施形態のピストンロッド21に対し、第1実施形態の取付軸部28よりも軸方向に短い取付軸部28Aと通路溝30よりも長さが短い通路溝30Aとを有する点が相違する。そして、本実施形態ではディスク62に環状部材175が当接している。
背圧室流入通路235Aは、ピストン18の通路38と背圧室80とを連通させて通路38から背圧室80に油液を導入する。ピストンロッド21Aの通路溝30Aは、ピストンロッド21Aの径方向において、ピストン18の大径穴部202、ディスク51の切欠87、ディスク54の切欠91、およびパイロットケース55の大径穴部76に対向している。よって、背圧室流入通路235Aが、ディスク51の切欠87内の通路、ピストン18の大径穴部202と取付軸部28Aとの間の通路、ピストンロッド21の通路溝30A内の通路、ディスク54の切欠91内の通路、およびパイロットケース55の大径穴部76と取付軸部28Aとの間の通路からなっている。
このような第2実施形態においても、第1実施形態と同様、伸び側の減衰力発生機構41の減衰バルブ231の開弁時の特性変化が円滑になる。
(第3実施形態)
次に、本発明の緩衝器の第3実施形態を、主に図9に基づいて第1実施形態との相違部分を中心に説明する。なお、第1実施形態と共通する部位については、同一称呼、同一の符号で表す。
第3実施形態に係る緩衝器には、第1実施形態の伸び側の減衰力可変機構43とは一部異なる減衰力可変機構43Bが設けられている。
減衰力可変機構43Bには、軸方向の減衰力発生機構41側に蓋部材131Bが設けられている。蓋部材131Bは、ほぼ第1実施形態のハウジング本体131の筒状部166をなくした形状を有する。蓋部材131Bは、基部141、シート部143、小径穴部145、大径穴部146および切欠203を有している。蓋部材131Bには、第1実施形態の内側円筒状部142は設けられていない。
また、減衰力可変機構43Bには、軸方向の減衰力発生機構41とは反対側に、ハウジング本体139Bが設けられている。ハウジング本体139Bは、第1実施形態の蓋部材139と同様の底部401に筒状部402を形成した形状を有する。ハウジング本体139Bは、底部401に貫通穴167を有している。蓋部材131Bが、ハウジング本体139Bの筒状部402に嵌合され、これにより、蓋部材131Bとハウジング本体139Bとがハウジング140Bを形成している。
蓋部材131Bのシート部143は、区画ディスク134Bを支持している。区画ディスク134Bは、金属製の有孔円板状のディスク155Bと、ディスク155Bの内周側に固着されたゴム製の弾性シール部材156Bとからなる。区画ディスク134Bは、全体として円環状で、弾性変形可能、つまり撓み可能に構成されている。弾性シール部材156Bは、ピストンロッド21側に位置する区画ディスク134Bの内周部に設けられている。
ハウジング本体139Bの筒状部402の内周側には、軸方向における底部401とは反対側に大径部405が設けられ、底部401側に、大径部405よりも内径が小径の小径部406が設けられ、これら大径部405と小径部406との間に軸直交方向に広がる段部407が形成されている。段部407が、区画ディスク134Bの外周側であるディスク155Bの外径側を支持している。なお、段部407とシート部143との間の軸方向の寸法はディスク155Bの厚さよりも小さく設定されている。これにより、区画ディスク134Bにセット荷重を与えることができる。
弾性シール部材156Bは、円環状のシール本体部158Bと、円環状の突出部159Bとを有している。シール本体部158Bは、ディスク155Bから軸方向の蓋部材131B側に突出している。突出部159Bは、ディスク155Bから軸方向の蓋部材131Bとは反対側に突出している。区画ディスク134Bは、非支持側となる弾性シール部材156Bのシール本体部158Bが、ピストンロッド21との間をシールする。
区画ディスク134Bは、ハウジング140B内を、蓋部材131B側の容量可変な可変室171Bと、ハウジング本体139Bの底部401側の容量可変な可変室172Bとに区画する。可変室171Bは、蓋部材131Bの大径穴部146と取付軸部28との間の通路に連通する。可変室172Bは、ハウジング本体139Bの貫通穴167内の通路を介して下室20に連通する。
ピストンロッド21の通路溝30内の通路におけるピストン18とは軸方向反対側の一部、減衰力可変機構43Bの大径穴部146と取付軸部28との間の通路、ハウジング140B内の可変室171B,172B、およびハウジング本体139Bの貫通穴167内の通路が、分岐通路241B(第2通路)となっている。分岐通路241Bは、ピストン18の通路38から背圧室80までの背圧室流入通路235から分岐して下室20に連通する。減衰力可変機構43Bのハウジング140Bは、分岐通路241Bに設けられている。そして、ハウジング140Bの内部には、分岐通路241Bの一部である2つの可変室171B,172Bが区画ディスク134Bにより画成されて設けられている。
区画ディスク134Bの外周側が全周にわたって段部407に接触する状態では、区画ディスク134Bは、分岐通路241Bの可変室171B,172B間の油液の流通を遮断する。また、区画ディスク134Bの外周側が段部407から離間する状態では、区画ディスク134Bは、可変室171Bと可変室172B、つまり下室20との間の油液の流通を許容する。よって、区画ディスク134Bの外周側とハウジング140Bの段部407とは、分岐通路241Bにおいて、可変室171Bから下室20への油液の流れを規制する一方、下室20から可変室171Bへの油液の流れを許容するチェック弁245Bを構成している。チェック弁245Bは、分岐通路241Bを伸び行程では遮断するが、縮み行程では連通させるように構成されている。チェック弁245Bは、その弁体である区画ディスク134Bの全体が軸方向に移動可能なフリーバルブである。なお、区画ディスク134Bが、可変室171B,172Bの圧力状態にかかわらず、その全周を常に段部407に接触させるように設定し、分岐通路241Bの可変室171B,172B間の流通を常時遮断するように構成しても良い。
第3実施形態においては、ピストン周波数が高いときの伸び行程では、上室19の圧力が高くなって、第1通路穴37内の通路38と、背圧室流入通路235と、背圧室流入通路235から分岐する分岐通路241Bにおける可変室171Bよりも背圧室流入通路235側の部分とを介して、減衰力可変機構43Bの可変室171Bに上室19から油液を導入させる。これに応じて、それまでシート部143と段部407とに当接していた区画ディスク134Bが、突出部159Bをハウジング本体139Bの底部401に近づけるように変形しつつ、分岐通路241Bの下室20側の部分である減衰力可変機構43Bの可変室172Bから、ハウジング本体139Bの貫通穴167内の通路を介して下室20に油液を排出させる。
このように区画ディスク134Bが変形することにより、可変室171Bに上室19から油液を導入することになり、上室19から第1通路穴37内の通路38を通り、減衰力発生機構41を開きながら、下室20に流れる油液の流量が減る。加えて、可変室171Bに上室19から油液を導入することによって、可変室171Bがない場合と比べて、背圧室80の圧力上昇が抑えられ、減衰力発生機構41が開弁しやすくなる。これらによって伸び側の減衰力がソフトになる。ここで、区画ディスク134の外周側は、段部407に片面側からのみ支持されているため、内周側の突出部159Bが底部401に近づくように容易に変形する。
他方で、ピストン周波数が低いときの伸び行程では、区画ディスク134Bの変形の周波数も追従して低くなる。このため、伸び行程の初期に、上室19から可変室171Bに油液が流れるものの、その後は区画ディスク134Bが底部401に当接して停止し、上室19から可変室171Bに油液が流れなくなる。これにより、上室19から第1通路穴37内の通路38を通り、減衰力発生機構41を開きながら、下室20に流れる油液の流量が減らない状態となる。加えて、可変室171Bに上室19から油液が流れなくなることから、背圧室80の圧力が上昇し、減衰力発生機構41の減衰バルブ231が開弁し難くなる。これらによって伸び側の減衰力がハードになる。
第3実施形態によれば、緩衝器1の全体の基本長をさらに短く小型化することが可能となる。また、部品点数が減るため、組み立てが一層容易となり、部品コストおよび組み立てコストの両方を一層低減可能となる。
上記実施形態は、複筒式の油圧緩衝器に本発明を用いた例を示したが、これに限らず、外筒を備えずシリンダ2内の下室20における上室19とは反対側に摺動可能な区画体でガス室を形成するモノチューブ式の油圧緩衝器に用いてもよい。この場合、ディスクにシール部材を設けた構造のパッキンバルブを使用した圧力制御バルブを含むあらゆる緩衝器に用いることができる。勿論、上記した縮み側の減衰力発生機構42に本発明を適用したり、上記したベースバルブ25に本発明を適用することも可能である。また、シリンダ2の外部にシリンダ2内と連通する油通路を設け、この油通路に減衰力発生機構を設ける場合にも適用可能である。また、上記実施形態では、油圧緩衝器を例に示したが、流体として水や空気を用いることもできる。
以上に述べた実施形態は、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、前記シリンダ内を第1の室と第2の室との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、前記ピストンに設けられ、前記ピストンの移動により前記第1の室から作動流体が流れ出す第1通路と、前記第1通路に設けられて前記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バルブおよび前記減衰バルブに閉弁方向に内圧を作用させる背圧室を備えた減衰力発生機構と、前記第1通路から前記背圧室に作動流体を導入する背圧室流入通路と、を備え、前記減衰バルブは、前記ピストンに形成された前記第1通路の開口を開閉し、前記ピストンに当接する第1バルブと、前記第1バルブよりも外径が小径で、前記第1バルブの開弁側に設けられた第2バルブと、外周部に環状のシール部材を有し、前記シール部材を円筒状部を含むパイロットケースの前記円筒状部に摺動可能かつ密に嵌合させて前記背圧室を形成するパイロットバルブと、を有する。このように、減衰バルブが、ピストンに形成された第1通路の開口を開閉する第1バルブと、第1バルブよりも外径が小径で第1バルブの開弁側に設けられた第2バルブと、背圧室を形成するパイロットバルブとを有している。このため、第1バルブは、背圧室を形成するパイロットバルブを変形させて開く前に、第2バルブにより形成される隙間分容易に開く。よって、減衰バルブの開弁時の過渡特性が滑らかになる。
また、前記第1通路から前記背圧室までのいずれかの箇所から分岐した第2通路と、前記第2通路に設けられ、内側に前記ピストンロッドが配置されたハウジングと、内周側または外周側が支持され、非支持側に前記ハウジングとの間または前記ピストンロッドとの間をシールする環状の弾性シール部材が設けられ、撓み可能な環状の第3バルブと、前記第3バルブにより画成されて設けられた前記ハウジング内の2つの室と、を有し、前記第3バルブが前記第2通路の少なくとも一方への流通を遮断する。これにより、ハウジングとの間をシールする環状の弾性シール部材が設けられた環状の第3バルブでハウジング内に2つの室を画成する。この結果、軸方向長を短縮可能であり、全体の基本長を短くして小型化することが可能となる。
また、前記第2バルブは、前記第1バルブと外径が同径の同径部と、前記同径部よりも外径が小径の小径部とからなり、前記第2バルブの前記同径部と前記小径部とにより、前記第1バルブは段階的に開弁する。
また、前記背圧室流入通路は、前記ピストンロッドの外周部に、通路溝の一部を切り欠いて形成される切欠部を用いる。
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各実施形態における構成要素の組み合わせを変えたり、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
上記緩衝器によれば、バルブ開弁時の過渡特性を滑らかにすることができる緩衝器を提供できる。
1 緩衝器
2 シリンダ
18 ピストン
19 上室(第1の室)
20 下室(第2の室)
21,21A ピストンロッド
38 通路(第1通路)
41 減衰力発生機構
52 パイロットバルブ
55 パイロットケース
73 外側円筒状部(円筒状部)
80 背圧室
86 シール部材
134,134B 区画ディスク(第3バルブ)
140,140B ハウジング
156,156B 弾性シール部材
171,171B,172,172B 可変室
213 ディスク(第2バルブ)
221 当接バルブ(第1バルブ)
231 減衰バルブ
235,235A 背圧室流入通路
241,241B 分岐通路(第2通路)

Claims (3)

  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、前記シリンダ内を第1の室と第2の室との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、
    前記ピストンに設けられ、前記ピストンの移動により前記第1の室から前記作動流体が流れ出す第1通路と、
    前記第1通路に設けられて前記ピストンの摺動によって生じる前記作動流体の流れを抑制して減衰力を発生させる減衰バルブおよび前記減衰バルブに閉弁方向に内圧を作用させる背圧室を備えた減衰力発生機構と、
    前記第1通路から前記背圧室に前記作動流体を導入する背圧室流入通路と、
    を備え、
    前記減衰バルブは、
    前記ピストンに形成された前記第1通路の開口を開閉し、前記ピストンに当接する第1バルブと、
    前記第1バルブよりも外径が小径で、前記第1バルブの開弁側に設けられた第2バルブと、
    外周部に環状のシール部材を有し、円筒状部を含むパイロットケースの前記円筒状部に前記シール部材を摺動可能かつ密に嵌合させて前記背圧室を形成するパイロットバルブと、を有し、
    前記第1通路から前記背圧室までのいずれかの箇所から分岐した第2通路と、
    前記第2通路に設けられ、内側に前記ピストンロッドが配置されたハウジングと、
    内周側または外周側が支持され、非支持側に前記ハウジングとの間または前記ピストンロッドとの間をシールする環状の弾性シール部材が設けられ、撓み可能な環状の第3バルブと、
    前記第3バルブにより画成されて設けられた前記ハウジング内の2つの室と、を有し、
    前記第3バルブが前記第2通路の前記第1の室側への流通および前記第2の室側への流通の少なくとも一方向の流通を遮断する緩衝器。
  2. 前記第2バルブは、前記第1バルブと外径が同径の同径部と、前記同径部よりも外径が小径の小径部とからなり、前記第2バルブの前記同径部と前記小径部とにより、前記第1
    バルブは段階的に開弁する請求項1に記載の緩衝器。
  3. 前記背圧室流入通路は、前記ピストンロッドの外周部に、通路溝の一部を切り欠いて形成される切欠部を用いる請求項1または請求項2に記載の緩衝器。
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