本発明の一実施形態に係る緩衝器を図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る緩衝器1は、作動流体として油液が用いられる油圧緩衝器である。緩衝器1は、図1に示すように、内筒2と外筒3とを有する複筒式のシリンダ4を有している。外筒3は、内筒2より大径であり、内筒2を覆うように内筒2と同軸状に配置されている。内筒2と外筒3との間にリザーバ室5が設けられている。なお、本実施形態は、複筒式に限らず単筒式の緩衝器にも用いることができる。
緩衝器1は、ピストンロッド8とピストン9とを有している。ピストン9は、ピストンロッド8の軸方向の一端部に連結されている。よって、ピストン9は、ピストンロッド8と一体的に移動する。ピストンロッド8は、内筒2および外筒3の中心軸線上に配置されており、その軸方向一端から中央部が内筒2および外筒3(つまりシリンダ4)の内部に挿入され、その軸方向他端が内筒2および外筒3(つまりシリンダ4)から外部に延出されている。ピストン9は、シリンダ4の内筒2内に摺動可能に嵌装されており、内筒2内を二つの室11,12に区画している。言い換えれば、ピストン9は、シリンダ4内に摺動可能に設けられ、一端がシリンダ4の外部へ延出されたピストンロッド8に連結されている。ピストンロッド8は、室11,12のうち室11を貫通するように配置されており、よって、室11は、緩衝器1においてピストンロッド8が配置されるロッド側の室である。
シリンダ4の内筒2内には、作動流体としての油液が封入されることになり、シリンダ4内の内筒2と外筒3との間のリザーバ室5には、作動流体としての油液および高圧(20〜30気圧程度)のガスが封入される。つまり、内筒2と外筒3とを有するシリンダ4には作動流体が封入されている。なお、リザーバ室5内には、高圧ガスにかえて大気圧の空気を封入してもよい。
緩衝器1は、ロッドガイド15とシール部材16と摩擦部材17とを有している。また、緩衝器1は、ベースバルブ18を有している。ロッドガイド15は、シリンダ4におけるピストンロッド8の外部突出側の端部位置に配置されており、段付き形状を有している。ロッドガイド15の大径側が外筒3の内側に嵌合されると共にロッドガイド15の小径側が内筒2の内側に嵌合されている。シール部材16は、シリンダ4の端部であってシリンダ4の軸方向におけるロッドガイド15よりも外側に配置されている。摩擦部材17は、シール部材16とロッドガイド15との間に配置されている。ベースバルブ18は、シリンダ4内の軸方向のロッドガイド15、シール部材16および摩擦部材17とは反対側の端部に配置されている。
ロッドガイド15、シール部材16および摩擦部材17は、いずれも環状の形状である。ロッドガイド15、シール部材16および摩擦部材17のそれぞれの内側にピストンロッド8が摺動可能に挿通される。ロッドガイド15は、ピストンロッド8を、その径方向移動を規制しつつ軸方向への移動を可能に支持して、このピストンロッド8の移動を案内する。
シール部材16は、その内周部で、軸方向に移動するピストンロッド8の外周部に摺接して、内筒2内の油液と外筒3内のリザーバ室5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17は、その内周部でピストンロッド8の外周部に摺接して、ピストンロッド8に摩擦抵抗を発生させる。なお、摩擦部材17は、シールを目的とする部材ではない。
シリンダ4の外筒3は、円筒状の胴部材21と底蓋部材22とから構成されており、胴部材21の軸方向の一端に底蓋部材22が嵌合している。底蓋部材22は、底蓋部23と棒状部24とを有している。底蓋部23の外周部が胴部材21の内周部に嵌合している。棒状部24は、底蓋部23の径方向の中央から胴部材21とは反対側に伸びている。底蓋部材22は、底蓋部23が胴部材21に嵌合した状態で胴部材21に溶接により密閉状態となるように固定されている。棒状部24の、底蓋部23が配置されている側と反対側には、取付部材25が溶接により棒状部24に固定されている。室11,12のうち、シリンダ4の底蓋部23側の室12は、シリンダ4内のボトム側の室である。
胴部材21の、底蓋部材22が配置されている側と反対側に、開口部27が形成されており、この開口部27に係止部28を有している。上記したシール部材16およびロッドガイド15は、胴部材21の開口部27側に嵌合されている。係止部28は、胴部材21における開口部27の端部位置から径方向内方に突出しており、シール部材16をロッドガイド15との間に挟持する。
外筒3の底蓋部23のシリンダ4の軸方向の内側にはベースバルブ18のベースボディ30が配置されている。ベースボディ30は、シリンダ4内の室12と上記したリザーバ室5とを画成する。ベースボディ30は、軸方向一側の外径が他側の外径よりも小さくなる段差状に形成されている。ベースボディ30は、大径側において底蓋部23に載置される。
シリンダ4の内筒2は円筒状の形状を有する。内筒2は、軸方向の一端側がベースバルブ18のベースボディ30の小径側に嵌合状態で支持され、軸方向の他端側が外筒3の開口部27の内側にあるロッドガイド15の小径側に嵌合状態で支持されている。
ベースバルブ18のベースボディ30には、その軸方向に貫通する挿通孔29が径方向の中央に形成されており、この挿通孔29の周囲にはベースボディ30を軸方向に貫通する流通路31a,31bが形成されている。これら流通路31a,31bは、内筒2内の室12と、外筒3と内筒2との間のリザーバ室5とを連通可能となるように構成されている。また、ベースボディ30には、底蓋部23とは反対側にディスクバルブ33aが配置され、底蓋部23側にディスクバルブ33bが配置されている。ディスクバルブ33aは、チェックバルブであり、外側の流通路31aを開閉可能に構成されている。ディスクバルブ33bは、減衰バルブであり、内側の流通路31bを開閉可能に構成されている。ベースボディ30には、その挿通孔29に底蓋部23側からリベット35が挿入されており、ディスクバルブ33a,33bは、このリベット35の一端の頭部36と他端の加締部37とで径方向の内側部分がクランプされてベースボディ30に取り付けられている。
ディスクバルブ33bは、ディスクバルブ33aの図示略の通路穴およびベースボディ30の流通路31bを介して室12からリザーバ室5側への油液の流れを許容して減衰力を発生する一方で逆方向の油液の流れを規制する。これとは反対に、ディスクバルブ33aはベースボディ30の流通路31aを介してリザーバ室5から室12側への油液の流れを抵抗無く許容する一方で逆方向の油液の流れを規制する。ディスクバルブ33bは、ピストンロッド8がシリンダ4への進入量を増大させる縮み側に移動しピストン9が室12側に移動して室12の圧力が上昇すると流通路31bを開くことになり、その際に減衰力を発生する縮み側の減衰バルブである。また、ディスクバルブ33aは、ピストンロッド8がシリンダ4からの突出量を増大させる伸び側に移動しピストン9が室11側に移動して室12の圧力が下降すると流通路31aを開くことになるが、その際にリザーバ室5から室12内に実質的に減衰力を発生せずに油液を流すサクションバルブである。
ピストンロッド8が伸び側に移動してシリンダ4からの突出量が増大すると、その分の油液が、リザーバ室5からディスクバルブ33aを開きつつ流通路31aを介して室12に流れる。逆にピストンロッド8が縮み側に移動してシリンダ4への挿入量が増大すると、その分の油液が室12からディスクバルブ33bを開きつつ流通路31bを介してリザーバ室5に流れる。
なお、チェックバルブとしてのディスクバルブ33aで伸び側の減衰力を積極的に発生させてもよい。また、これらのディスクバルブ33a,33bを廃止してオリフィスとしてもよい。
ピストンロッド8は、取付軸部40と主軸部41とを有している。取付軸部40は、ピストン9が取り付けられる部分であり、ピストンロッド8のシリンダ4内への挿入先端側に形成されている。主軸部41は、ピストンロッド8の取付軸部40以外の部分であり、主軸部41の外径は、取付軸部40の外径よりも大きい。主軸部41には、径方向外側に広がるリテーナ42が固定されており、リテーナ42の取付軸部40とは反対には円環状の弾性材料からなる緩衝体43が設けられている。
図2に示すように、ピストン9には、複数(図2では断面とした関係上一カ所のみ図示)の流通路50aと、複数(図2では断面とした関係上一カ所のみ図示)の流通路50bとが設けられている。これら流通路50aおよび流通路50bは、室11と室12とを連通させる。ピストン9の室11側への移動時、つまりピストンロッド8がシリンダ4から伸び出る伸び行程においては、流通路50bに対して設けられた後述の減衰力発生機構51bが流通路50bを閉塞する。このため、ピストン9の移動によって油液が、流通路50aを通って、室11および室12の一方である室11から他方である室12に向けて流れ出す。他方、ピストン9の室12側への移動時、つまりピストンロッド8がシリンダ4内に進入する縮み行程においては、流通路50aに対して設けられた後述の減衰力発生機構51aが流通路50aを閉塞する。このため、ピストン9の移動によって油液が、流通路50bを通って、室11および室12の他方である室12から一方である室11に向けて流れ出す。ピストン9には、流通路50aと流通路50bとが同数ずつ形成されている。
流通路50aは、円周方向において、隣り合う流通路50a同士の間に一カ所の流通路50bを挟むようにして等ピッチで形成されている。流通路50aは、ピストン9の軸方向一側(室11側)が径方向外側に開口し、軸方向他側(室12側)が径方向内側に開口している。そして、これらの流通路50aに、減衰力を発生させる減衰力発生機構51aが設けられている。減衰力発生機構51aは、ピストン9の軸方向の室12側に配置されている。流通路50aは、上記したように伸び行程時に油液が室11から流れ出す伸び側の流通路を構成している。流通路50aに対して設けられた減衰力発生機構51aは、伸び側の流通路50a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。
流通路50bは、円周方向において、隣り合う流通路50b同士の間に一カ所の流通路50aを挟むようにして等ピッチで形成されている。流通路50bは、ピストン9の軸方向他側(室12側)が径方向外側に、軸方向一側(室11側)が径方向内側に開口している。そして、これらの流通路50bに、減衰力を発生させる減衰力発生機構51bが設けられている。減衰力発生機構51bは、ピストン9の軸方向の室11側に配置されている。流通路50bは、上記した縮み行程時に油液が室12から流れ出す縮み側の流通路を構成している。流通路50bに対して設けられた減衰力発生機構51bは、縮み側の流通路50b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である。
ピストンロッド8には、取付軸部40の位置に取付軸部40を径方向に貫通する通路穴55が形成されている。また、ピストンロッド8には、通路穴55より大径の通路穴56が軸方向に沿って主軸部41とは反対側に向けて形成されている。通路穴56は、通路穴55に連通し取付軸部40の先端部に開口している。これら通路穴55,56が、ピストンロッド8に設けられるロッド内通路57(第3の通路)を構成している。
ピストンロッド8には、取付軸部40のピストン9に対し主軸部41とは反対側に、減衰力可変機構58が取り付けられている。減衰力可変機構58は、ロッド内通路57の通路穴56を覆うように取り付けられており、減衰力可変機構58の内部がロッド内通路57に連通している。
上述の緩衝器1は、車両の各車輪それぞれに対して設けられる。その際に、例えば緩衝器1の一方側は車体により支持され、他方側が車輪側に固定される。具体的には、ピストンロッド8にて車体側に連結され、シリンダ4のピストンロッド8の突出側とは反対側の取付部材25が車輪側に連結される。なお、上記とは逆に、緩衝器1の他方側が車体により支持され緩衝器1の一方側が車輪側に固定されるようにしてもよい。
車輪が走行に伴って振動するとこの振動に伴ってシリンダ4とピストンロッド8との位置が相対的に変化するが、上記変化はピストン9に形成された通路の流体抵抗により抑制される。以下で詳述するごとくピストン9に形成された通路の流体抵抗は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、乗り心地が改善される。
上記シリンダ4とピストンロッド8との間には、車輪が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4とピストンロッド8との間に作用する。以下で説明する通り、本実施形態の緩衝器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、車両の走行時における高い安定性が得られる。
ピストン9は、略円板状のピストン本体61と、ピストン本体61の外周面に装着される摺接部材62とを有している。ピストン9は、摺接部材62においてシリンダ4の内筒2の内周面に摺接する。ピストン本体61には、径方向の中央に軸方向に貫通するように挿通穴63が形成されており、この挿通穴63にピストンロッド8の取付軸部40が挿通されている。このピストン本体61に、挿通穴63を囲むようにして上記した流通路50a,50bが形成されている。
ピストン本体61の軸方向の室12側の端部には弁座71aが形成されている。弁座71aは、伸び側の流通路50aの一端開口位置の外側に円環状に形成されている。ピストン本体61の軸方向の室11側の端部には弁座71bが形成されている。弁座71bは、縮み側の流通路50bの一端の開口位置の外側に円環状に形成されている。弁座71aは減衰力発生機構51aを構成しており、弁座71bは減衰力発生機構51bを構成している。
ピストン本体61において、弁座71aの挿通穴63とは反対側は、弁座71aよりも軸線方向高さが低い環状の段差部72bである。この段差部72bの位置に縮み側の流通路50bの他端が開口している。また、同様に、ピストン本体61において、弁座71bの挿通穴63とは反対側は、弁座71bよりも軸線方向高さが低い環状の段差部72aである。この段差部72aの位置に伸び側の流通路50aの他端が開口している。
減衰力発生機構51aは、上記した弁座71aと、弁座71aに着座可能な環状のディスクバルブ75aとから構成されている。ディスクバルブ75aは複数枚の環状の単体ディスク74aが重ね合わせられることで構成されている。ディスクバルブ75aのピストン本体61側には、ディスクバルブ75aの外径よりも小さい外径を有する板状部材76aが配置されている。ディスクバルブ75aのピストン本体61とは反対側には、ディスクバルブ75aの外径よりも小さい外径を有する環状のバルブ規制部材77aが配置されている。板状部材76aは複数枚の環状の単体ディスク79aが重ね合わせられることで構成されている。
減衰力発生機構51aは、弁座71aとディスクバルブ75aとの間に、これらが当接状態にあっても流通路50aを室12に連通させる固定オリフィス78aを有している。
固定オリフィス78aは、弁座71aに形成された溝あるいはディスクバルブ75aに形成された開口によって形成されている。ディスクバルブ75aは、弁座71aから離座することで流通路50aを開放する。その際に、バルブ規制部材77aがディスクバルブ75aの開方向への規定以上の変形を規制する。減衰力発生機構51aは、流通路50aに設けられ、ピストン9の室11側への摺動によって流通路50aに生じる油液の流れを抑制して減衰力を発生させる。
同様に、減衰力発生機構51bは、上記した弁座71bと、弁座71bに着座可能な環状のディスクバルブ75bとから構成されている。ディスクバルブ75bも複数枚の環状の単体ディスク74bが重ね合わせられることで構成されている。ディスクバルブ75bのピストン本体61側には、ディスクバルブ75bよりも小径の板状部材76bが配置されており、ディスクバルブ75bのピストン本体61とは反対側には、ディスクバルブ75bよりも小径の環状のバルブ規制部材77bが配置されている。バルブ規制部材77bは、ピストンロッド8の主軸部41の取付軸部40側の端面に当接している。
減衰力発生機構51bは、弁座71bとディスクバルブ75bとの間に、これらが当接状態にあっても流通路50bを室11に連通させる固定オリフィス78bを有している。
固定オリフィス78bは、弁座71bに形成された溝あるいはディスクバルブ75bに形成された開口によって形成されている。ディスクバルブ75bは、弁座71bから離座することで流通路50bを開放する。その際に、バルブ規制部材77bがディスクバルブ75bの開方向への規定以上の変形を規制する。減衰力発生機構51bは、流通路50bに設けられ、ピストン9の室12側への摺動によって流通路50bに生じる油液の流れを抑制して減衰力を発生させる。
板状部材76aを構成する単体ディスク79aのうち、最もピストン本体61側の単体ディスク79aは、内周側が切り欠かれて、挿通穴63と流通路50aとを常時連通する板状部材内通路70(第2の通路)が形成されている。ピストンロッド8のロッド内通路57を構成する通路穴55は、ピストン本体61の挿通穴63の内周面に対向して開口している。
ピストン本体61は、2つのピストン体201,202から構成されており、よって、ピストン9は2つのピストン体201,202を有している。室12側の一方のピストン体201は、その結合面210において室11側の他方のピストン体202に当接して結合される。
ピストン体201には、上記した挿通穴63の一部を構成する貫通穴211が径方向の中央にて軸方向に貫通して形成されている。ピストン体201には、その径方向の貫通穴211よりも外側に、複数の伸び側の流通路50aの一部をそれぞれ構成する複数の伸び側の連通路212と、複数の縮み側の流通路50bの一部をそれぞれ構成する複数の縮み側の連通路213とが設けられている。ピストン体201には、結合面210とは反対側の非結合面215に、上記した環状の弁座71aおよび段差部72bが形成されており、この非結合面215に、弁座71aに当接するディスクバルブ75aが設けられている。
また、この非結合面215に、板状部材76aが当接して設けられている。板状部材76aの一側面がピストン体201の非結合面215と当接し、板状部材76aの他側面がディスクバルブ75aと当接する。板状部材76aの外径が弁座71aの外径よりも小さい。この板状部材76aに形成された板状部材内通路70は、貫通穴211と連通路212とを連通する。
以上により、ピストン体201にはピストンロッド8が挿入される貫通穴211と複数の伸び側の連通路212および縮み側の連通路213とがそれぞれ設けられている。ピストン体201の非結合面215には、伸び側の連通路212が内周側となり、前記縮み側の連通路213が外周側となるように環状の弁座71aが設けられている。連通路212は、ピストン体201の円周方向において、隣り合うもの同士の間に一カ所の連通路213を挟むようにして等ピッチで形成されている。
図3,図4に示すように、ピストン体201の結合面210には、貫通穴211と連通路213との間に、連通路213とピストン体201の周方向における位置を合わせて、ピストン体201の軸方向に突出する凸部221が形成されている。凸部221は連通路213と同数(具体的には5つ)形成されている。ピストン体201の結合面210には、貫通穴211と連通路212との間に、連通路212とピストン体201の周方向における位置を合わせて、ピストン体201の径方向に延びる溝部222が形成されている。
溝部222は連通路212と同数(具体的には5つ)形成されている。
図2に示すように、他方のピストン体202は、その結合面230において一方のピストン体201に、その結合面210に当接して結合される。
ピストン体202には、上記した挿通穴63の一部を構成する貫通穴231が径方向の中央にて軸方向に貫通して形成されている。貫通穴231の内径は、貫通穴211の内径よりも小さく、ピストンロッド8の取付軸部40は、この貫通穴231に嵌合する。ピストン体202には、その径方向の貫通穴231よりも外側に、複数の伸び側の流通路50aの一部をそれぞれ構成する複数の伸び側の連通路232と、複数の縮み側の流通路50bの一部をそれぞれ構成する複数の縮み側の連通路233とが設けられている。ピストン体202には、結合面230とは反対側の非結合面235に、上記した環状の弁座71bおよび段差部72aが形成されており、この非結合面235に、弁座71bに当接するディスクバルブ75bが設けられている。また、この非結合面235に、板状部材76bが当接して設けられている。板状部材76bの一側面がピストン体202の非結合面235と当接し、板状部材76bの他側面がディスクバルブ75bと当接する。板状部材76bの外径が弁座71bの外径よりも小さい。
以上により、ピストン体202にはピストンロッド8が挿入される貫通穴231と複数の伸び側の連通路232および縮み側の連通路233とがそれぞれ設けられている。ピストン体202の非結合面235には、縮み側の連通路233が内周側となり、伸び側の連通路232が外周側となるように環状の弁座71bが設けられている。連通路232は、ピストン体202の円周方向において、隣り合う連通路232同士の間に一カ所の連通路233を挟むようにして等ピッチで形成されている。
図5,図6に示すように、ピストン体202の結合面230には、貫通穴231と連通路233との間に、連通路233とピストン体202の周方向における位置を合わせて、ピストン体202の軸方向に凹む凹部241が形成されている。凹部241は連通路233と同数(具体的には5つ)形成されている。ピストン体201とピストン体202とは結合面210と結合面230とを突き合わせて結合されることになるが、その際に、複数の凸部221が複数の凹部241に一カ所ずつ嵌合されることで、ピストン体201とピストン体202とが径方向および周方向に位置決めされる。つまり、すべての連通路212がそれぞれ対応する連通路232と位置を合わせて連通し、すべての連通路213がそれぞれ対応する連通路233と位置を合わせて連通する。互いに係合する凸部221と凹部241とが、各ピストン体201,202の相対回転を規制する係合部251(回転規制手段)であり、ピストン本体61には、この係合部251が複数(具体的には5つ)設けられている。
図2に示すように、ピストン体201とピストン体202とが結合面210と結合面230とを突き合わせて上記のように結合されると、ピストン体201の結合面210に設けられた溝部222とピストン体202の結合面230とで、貫通穴211と連通路212とを連通するピストン内通路261(第1の通路)が形成される。言い換えれば、ピストン体201の結合面210には、貫通穴211と連通路212とを連通するピストン内通路261が形成されている。図3に示すように溝部222は隣り合う複数の係合部251の間に設けられており、よって、ピストン内通路261も隣り合う複数の係合部251の間に設けられている。図2に示すように、ピストン体201の貫通穴211と、貫通穴211の内径より小さい外径を有するピストンロッド8の取付軸部40との間に軸方向通路265(第4の通路)を形成しており、この軸方向通路265を介して、ピストンロッド8に設けられたロッド内通路57が板状部材内通路70およびピストン内通路261と常時連通している。言い換えれば、軸方向通路265は、ピストン体201の内周側に設けられてピストン内通路261と板状部材内通路70とロッド内通路57とを連通する。板状部材内通路70とピストン内通路261と軸方向通路265とロッド内通路57とは、流通路50aを介して室11に常時連通している。
ピストンロッド8の取付軸部40の先端には、オネジ80が形成されており、このオネジ80に上記した減衰力可変機構58が螺合されている。減衰力可変機構58は、周波数(振動状態)により外部から制御されることなく減衰力を可変とする周波数感応部である。減衰力可変機構58は、オネジ80に螺合された状態で、上記したバルブ規制部材77a、ディスクバルブ75a、板状部材76a、ピストン9、板状部材76b、ディスクバルブ75bおよびバルブ規制部材77bをピストンロッド8の主軸部41の端面との間に挟持することになり、ナットを兼用している。
減衰力可変機構58は、蓋部材82とハウジング本体83とから構成されるハウジング85と、フリーピストン87と、ゴム部材であるOリング88と、ゴム部材であるOリング89とで構成されている。蓋部材82には、ピストンロッド8の一端側のオネジ80に螺合されるメネジ81が形成されている。ハウジング本体83は、略円筒状に形成されており、蓋部材82にハウジング本体83の一端開口側が閉塞されるように取り付けられる。フリーピストン87は、このハウジング85内に摺動自在に挿入されている。Oリング88は、フリーピストン87とハウジング85の蓋部材82との間に介装されてフリーピストン87がハウジング85に対し軸方向の蓋部材82側へ移動したときに圧縮変形する縮み側の弾性体として機能する。Oリング89は、フリーピストン87とハウジング85のハウジング本体83との間に介装されてフリーピストン87がハウジング85に対し上記とは反対側へ移動したときに圧縮変形する伸び側の弾性体として機能する。なお、図2においては便宜上自然状態のOリング88,89を図示している。特にOリング89は、シールとしても機能するので、取り付けられた状態で常時、断面非円形に変形しているように配置されることが望ましい。
上記したOリング88はフリーピストン87が一方向へ移動したときに圧縮変形してフリーピストン87の変位に対し抵抗力を発生する抵抗要素として機能し、Oリング89はフリーピストン87が他方向へ移動したときに圧縮変形してフリーピストン87の変位に対し抵抗力を発生する抵抗要素として機能する。
蓋部材82は、切削加工を主体として形成される。蓋部材82は、蓋内筒部91と蓋基板部92と蓋外筒部93と嵌合凸部94とを有している。蓋内筒部91は略円筒状に形成されており、その内周部に、上記したメネジ81が形成されている。蓋基板部92は、この蓋内筒部91の軸方向の一端部から径方向外側に延出する有孔円板状に形成されている。蓋外筒部93は、蓋基板部92の外周側から蓋内筒部91と同方向に延出している。嵌合凸部94は、蓋外筒部93の軸方向の蓋基板部92と同側から径方向外側に突出する環状に形成されている。
蓋外筒部93の内周面は、蓋基板部92側から順に、円筒面部96および傾斜面部97を有している。円筒面部96は一定径を有している。傾斜面部97は円筒面部96に繋がっており、傾斜面部97の外径は、円筒面部96から軸方向に離れるほど大きくなる円環状に形成されている。蓋部材82の中心軸線を含む傾斜面部97の断面が略円弧状に形成されている。
ハウジング本体83は、切削加工を主体として形成されており、略円筒状に形成されている。ハウジング本体83の軸方向一側に径方向内方に突出する内側環状突起100が形成されている。ハウジング本体83の内周面には、軸方向一側から順に、小径円筒面部101、傾斜面部102、大径円筒面部103および嵌合円筒面部104が形成されている。小径円筒面部101は一定径を有している。傾斜面部102は、小径円筒面部101に繋がっており、傾斜面部102の内径は小径円筒面部101から離れるほど大きくなる円環状に形成されている。大径円筒面部103は、傾斜面部102に繋がっており、大径円筒面部103の内径は、小径円筒面部101より大きく一定の外径を有している。ハウジング本体83の中心軸線を含む傾斜面部102の断面が略円弧状に形成されている。小径円筒面部101と傾斜面部102とは、内側環状突起100に形成されている。なお、ハウジング本体83を円筒状と記述しているが、ハウジング本体83の内周面は断面円形となることが望ましいが、ハウジング本体83の外周面は、多角形等断面非円形であってもよい。
このようなハウジング本体83において、嵌合円筒面部104が軸方向の内側環状突起100とは反対側の端部まで延在する状態で、嵌合円筒面部104に、蓋部材82の嵌合凸部94が嵌合される。その後、ハウジング本体83の嵌合凸部94よりも軸方向の内側環状突起100とは反対側の部分が径方向内側に折り曲げられることで、ハウジング本体83および蓋部材82が一体化されてハウジング85となる。蓋部材82の蓋外筒部93は、ハウジング85において大径円筒面部103よりも径方向内側に突出する円環状の小径部を構成しており、この部分に傾斜面部97が形成されている。また、ハウジング本体83の内側環状突起100は、ハウジング85において大径円筒面部103よりも径方向内側に突出する円環状の小径部を構成しており、この部分に傾斜面部102が形成されている。
これら傾斜面部97と傾斜面部102とが軸方向に対向するように配置されている。
フリーピストン87は、切削加工を主体として形成される。フリーピストン87は、略円筒状のピストン筒部108と板状のピストン閉板部109とを有している。ピストン閉板部109は、ピストン筒部108の軸方向の一端部を閉塞するように形成されている。
ピストン筒部108には、軸方向の中間位置に外側環状突起110が形成されている。外側環状突起110の外径は、ピストン筒部108の他の部分より大きく、外側環状突起110は径方向外方に突出する円環状に形成されている。
ピストン筒部108の外周面には、軸方向のピストン閉板部109側から順に、テーパ面部112、小径円筒面部113、傾斜面部114、大径円筒面部115、傾斜面部116、小径円筒面部117およびテーパ面部118が形成されている。傾斜面部114、大径円筒面部115および傾斜面部116は、外側環状突起110に形成されている。
テーパ面部112の外径は、軸方向の小径円筒面部113とは反対側に向かって小さく、テーパ面部112は、テーパ状に形成されている。小径円筒面部113はテーパ面部112の大径側に繋がっており、一定径を有している。傾斜面部114は小径円筒面部113に繋がっており、傾斜面部114の外径は、小径円筒面部113から軸方向に離れるほど大きく、傾斜面部114は円環状に形成されている。大径円筒面部115は、傾斜面部114の大径側に繋がっており、大径円筒面部115の外径は、小径円筒面部113より大きく、一定径を有している。フリーピストン87の中心軸線を含む傾斜面部114の断面が略円弧状に形成されている。
傾斜面部116は、大径円筒面部115に繋がっており、傾斜面部116の外径は、大径円筒面部115から離れるほど小さくなる円環状に形成されている。傾斜面部116の小径側には、小径円筒面部117が繋がっている。小径円筒面部117は、小径円筒面部113と同径の一定径を有している。テーパ面部118は、小径円筒面部117に繋がっており、軸方向の小径円筒面部117とは反対側に向かって小さくなるテーパ状に形成されている。フリーピストン87の中心軸線を含む傾斜面部116の断面が略円弧状に形成されている。外側環状突起110はその軸線方向の中央位置を通る平面に対して対称形状に形成されている。フリーピストン87には、通路穴119がフリーピストン87の周方向に間隔をあけて複数箇所に形成されている。通路穴119は、外側環状突起110の軸方向の中央位置に形成されており、ピストン筒部108の外側環状突起110の位置を径方向に貫通している。
フリーピストン87は、ピストン閉板部109を軸方向の内側環状突起100側に配置するようにして、ハウジング85内に配置される。フリーピストン87は、ハウジング85内に配置された状態で、大径円筒面部115がハウジング本体83の大径円筒面部103の位置を軸方向に移動する。また、フリーピストン87は、ハウジング85内に配置された状態で、一側のテーパ面部112および小径円筒面部113がハウジング本体83の小径円筒面部101の位置を軸方向に移動する。また、フリーピストン87は、ハウジング85内に配置された状態で、他側の小径円筒面部117およびテーパ面部118が蓋部材82の蓋外筒部93の円筒面部96の位置を軸方向に移動する。
フリーピストン87がハウジング85内に配置された状態で、ハウジング本体83の傾斜面部102とフリーピストン87の傾斜面部114とがこれらの径方向において位置を重ね合わせる。よって、ハウジング本体83の傾斜面部102と、フリーピストン87の傾斜面部114とがフリーピストン87の移動方向で対向する。加えて、蓋部材82の蓋外筒部93の傾斜面部97とフリーピストン87の傾斜面部116とがこれらの径方向において位置を重ね合わせる。よって、蓋部材82の傾斜面部97と、フリーピストン87の傾斜面部116とがフリーピストン87の移動方向で対向する。
そして、フリーピストン87の小径円筒面部113および傾斜面部114と、ハウジング本体83の傾斜面部102および大径円筒面部103との間に、Oリング89(図2において自然状態を図示)が配置されている。言い換えれば、フリーピストン87の外側環状突起110とハウジング85の内側環状突起100との間に、Oリング89が配置されている。このOリング89は、自然状態にあるとき、中心軸線を含むOリング89の断面が円形状に形成されている。Oリング89は、自然状態にあるとき、Oリング89の内径がフリーピストン87の小径円筒面部113の外径よりも小さく、Oリング89の外径がハウジング本体83の大径円筒面部103の内径よりも大きい。つまり、Oリング89は、フリーピストン87およびハウジング85の両方に対してこれらの径方向に締め代をもって嵌合される。
また、ハウジング85の大径円筒面部103および傾斜面部97と、フリーピストン87の傾斜面部116および小径円筒面部117との間に、Oリング88(図2において自然状態を図示)が配置されている。言い換えれば、フリーピストン87の外側環状突起110とハウジング85の蓋外筒部93との間に、Oリング88が配置されている。このOリング88は、自然状態にあるとき、中心軸線を含むOリング88の断面が円形状に形成されている。Oリング88は、自然状態にあるとき、Oリング88の内径がフリーピストン87の小径円筒面部117の外径よりも小さく、Oリング88の外径がハウジング85の大径円筒面部103の内径よりも大きい。つまり、Oリング88も、フリーピストン87およびハウジング85の両方に対してこれらの径方向に締め代をもって嵌合される。
両方のOリング88,89は、同じ大きさの共通部品であり、フリーピストン87をハウジング85内でハウジング85に対して軸方向の所定の中立位置に保持するように付勢する。それとともに、Oリング88,89は、弾性変形することによって、フリーピストン87のハウジング85に対する軸方向両側の移動を許容する。
フリーピストン87においては、Oリング88が小径円筒面部117、傾斜面部116に接触する。これら小径円筒面部117および傾斜面部116のうち傾斜面部116は、フリーピストン87の移動方向に対し傾斜している。また、ハウジング85においては、Oリング88がハウジング85の大径円筒面部103および傾斜面部97に接触する。これら大径円筒面部103および傾斜面部97のうち傾斜面部97は、フリーピストン8
7の移動方向に対し傾斜している。
言い換えれば、フリーピストン87の外周部に外側環状突起110を設け、この外側環状突起110の軸方向両面は、傾斜面部114と傾斜面部116とを構成している。また、ハウジング85の内周における、外側環状突起110の両側の位置に、傾斜面部102を有する内側環状突起100と、傾斜面部97を有する蓋外筒部93とを設けている。また、外側環状突起110と、内側環状突起100および蓋外筒部93との間にそれぞれOリング89およびOリング88を設けている。
なお、減衰力可変機構58を組み立てる場合には、例えば、ハウジング本体83内に傾斜面部102の位置までOリング89を挿入する。そして、これらハウジング本体83およびOリング89の内側にフリーピストン87を嵌合する。その際に、フリーピストン87の大径円筒面部115が、ハウジング本体83の大径円筒面部103に案内され、その後、テーパ面部112が小径側から、Oリング89およびハウジング本体83の小径円筒面部101に挿入される。次に、ハウジング本体83とフリーピストン87との間に傾斜面部116の位置までOリング88を挿入する。そして、蓋部材82をハウジング本体83に嵌合させてハウジング本体83を加締める。このように予め組み立てられた減衰力可変機構58が、ピストンロッド8の取付軸部40のオネジ80にメネジ81を螺合させて取り付けられる。その際に、ハウジング85の蓋基板部92がバルブ規制部材77aに当接する。減衰力可変機構58の外径つまりハウジング85の外径は、内筒2の内径よりも流路抵抗とならない程度に小さく設定されている。
ピストンロッド8およびピストン9には、ロッド内通路57と軸方向通路265と板状部材内通路70とピストン内通路261とから構成され流通路50aおよび室11に常時連通する流通路270が形成されている。ハウジング85内には、流通路270に常時連通するハウジング内通路121が形成されている。これら流通路270およびハウジング内通路121がロッド側通路122を構成している。よって、ハウジング85には、内部にロッド側通路122の一部の通路としてのハウジング内通路121が形成されている。ロッド内通路57と軸方向通路265と板状部材内通路70とピストン内通路261と流通路50aとから構成される流通路270においては、並列する板状部材内通路70およびピストン内通路261がオリフィスである。ロッド側通路122は、内筒2内の室11および室12のうちの一方である室11に連通されている。ロッド側通路122は、ピストン9の室11側への移動により室11の圧力が上昇すると室11から油液が流れ出す。つまり、ピストン9の室11側への移動により、室11から、上記した流通路50aと、これから分岐して別系統となるロッド側通路122とに油液が流れ出す。
ハウジング内通路121は、Oリング89とフリーピストン87とハウジング85とによって、ピストンロッド8側の室11に連通するロッド室側通路部123と、ボトム側の室12に連通するボトム室側通路部124とに画成されている。ロッド室側通路部123は、室125と通路穴119と室126とから構成されている。室125は、蓋部材82とフリーピストン87とOリング88とで囲まれており、ロッド内通路57が開口する。
通路穴119は、フリーピストン87に形成されており、この室125に通路穴119の一端が開口する。室126は、ハウジング本体83とOリング88とOリング89とフリーピストン87とで囲まれており、この通路穴119の他端が開口する。ボトム室側通路部124は、ハウジング本体83の内側環状突起100側とOリング89とフリーピストン87とで囲まれた部分から構成されている。
伸び行程でピストン9が室11側へ移動すると、室11の油液が流通路270およびロッド室側通路部123に流れる。すると、フリーピストン87がボトム室側通路部124の油液を室12に排出しながらハウジング85に対して軸方向の蓋部材82とは反対側へ移動する。その際に、フリーピストン87とハウジング85との間に設けられた一方のOリング89が、フリーピストン87の外周部のOリング88,89間に位置する外側環状突起110の傾斜面部114と、ハウジング85の内周部の内側環状突起100の傾斜面部102とに当接し、これらで挟まれて弾性変形させられる。つまり、この一方のOリング89は、伸び行程でのフリーピストン87の一方への移動に対し弾性力を発生する。
縮み行程でピストン9が室12側へ移動すると、室12の油液がフリーピストン87を押圧する。すると、フリーピストン87がボトム室側通路部124へ油液を注入しながらハウジング85に対して軸方向の蓋部材82側へ移動する。その際に、フリーピストン87とハウジング85との間に設けられた他方のOリング88が、フリーピストン87の外周部の外側環状突起110の傾斜面部116と、ハウジング85の内周部の蓋外筒部93の傾斜面部97とに当接し、これらで挟まれて弾性変形させられる。つまり、この他方のOリング88は、縮み行程でのフリーピストン87の他方への移動に対し弾性力を発生する。
次に、以上に述べた緩衝器1の作動について説明する。
ピストンロッド8が伸び側に移動する伸び行程では、室11から流通路50aを介して室12に油液が流れる。ピストン速度が微低速域の場合は、室11から流通路50aに導入された油液が、基本的に、弁座71aと弁座71aに当接するディスクバルブ75aとの間に形成された常時開口の固定オリフィス78aを介して室12に流れ、その際オリフィス特性(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。また、ピストン速度が上昇して低速域に達すると、室11から流通路50aに導入された油液が、基本的にディスクバルブ75aを開きながらディスクバルブ75aと弁座71aとの間を通って室12に流れることになる。このため、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。
ピストンロッド8が縮み側に移動する縮み行程では、室12から流通路50bを介して室11に油液が流れる。ピストン速度が微低速域の場合は、室12から流通路50bに導入された油液が、基本的に、弁座71bと弁座71bに当接するディスクバルブ75bとの間に形成された常時開口の固定オリフィス78bを介して室11に流れ、その際オリフィス特性(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。また、ピストン速度が上昇して低速域に達すると、室12から流通路50bに導入された油液が、基本的にディスクバルブ75bを開きながらディスクバルブ75bと弁座71bとの間を通って室11に流れる。このため、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。
ここで、ピストン速度が遅いとき、つまり微低速域(例えば0.05m/s)の周波数が比較的高い領域(例えば7Hz以上)は、例えば路面の細かな表面の凹凸から生じる振動であり、このような状況では減衰力を下げるのが好ましい。また、同じくピストン速度が遅いときであっても、上記とは逆に周波数が比較的低い領域(例えば2Hz以下)は、いわゆる車体のロールによるぐらつき等の振動であり、このような状況では減衰力を上げるのが好ましい。
これに対応して、上記した減衰力可変機構58が、ピストン速度が同じように遅い場合でも、周波数に応じて減衰力を可変とする。つまり、ピストン速度が遅い時、ピストン9の往復動の周波数が高くなると、その伸び行程では、室11の圧力が高くなって、流通路50aと、ピストン内通路261と板状部材内通路70と軸方向通路265とロッド内通路57とから構成される流通路270とを介して減衰力可変機構58のハウジング内通路121のロッド室側通路部123に室11から油液を導入させながら、フリーピストン87が軸方向の室12側にあるOリング89の付勢力に抗してハウジング85に対して軸方向の室12側に移動する。このようにフリーピストン87が軸方向の室12側に移動することにより、ハウジング内通路121に室11から油液を導入し、室11から流通路50aに導入され減衰力発生機構51aを通過して室12に流れる油液の流量が減る。これにより、減衰力が下がる。その際に、流通路270の並列する板状部材内通路70とピストン内通路261との合算の絞り効果により減衰力可変機構58に流入する油液の量がコントロールされる。
次に、縮み行程では、室12の圧力が高くなるため、ピストンロッド8のロッド内通路57と軸方向通路265と板状部材内通路70とピストン内通路261とから構成される流通路270と、流通路50aとを介して減衰力可変機構58のハウジング内通路121のロッド室側通路部123から室11に油液を排出させながら、それまで軸方向の室12側に移動していたフリーピストン87が軸方向の室11側にあるOリング88の付勢力に抗してハウジング85に対して軸方向の室11側に移動する。このようにフリーピストン87が軸方向の室11側に移動することにより、室12の容積を拡大し、室12から流通路50bに導入され減衰力発生機構51bを通過して室11に流れる油液の流量が減る。これにより、減衰力が下がる。その際にも、流通路270の並列する板状部材内通路70とピストン内通路261との合算の絞り効果により減衰力可変機構58から排出される油液の量がコントロールされる。
ピストン9の周波数が高い領域では、フリーピストン87の移動の周波数も追従して高くなる。その結果、上記した伸び行程の都度、室11からハウジング内通路121のロッド室側通路部123に油液が流れ、縮み行程の都度、室12の容積がフリーピストン87の移動の分拡大することになって、減衰力が下がった状態に維持される。
他方で、ピストン速度が遅い時、ピストン9の周波数が低くなると、フリーピストン87の移動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、室11からハウジング内通路121のロッド室側通路部123に油液が流れるものの、その後はフリーピストン87がOリング89を圧縮してハウジング85に対して軸方向の室12側で停止し、室11からハウジング内通路121のロッド室側通路部123に油液が流れなくなるため、室11から流通路50aに導入され減衰力発生機構51aを通過して室12に流れる油液の流量が減らない状態となり、減衰力が高くなる。
次に、縮み行程でも、その初期に、室12の容積がハウジング85に対するフリーピストン87の移動の分拡大することになるものの、その後はフリーピストン87がOリング88を圧縮してハウジング85に対し軸方向の室11側で停止し、室12の容積に影響しなくなるため、室12から流通路50bに導入され減衰力発生機構51bを通過して室11に流れる油液の流量が減らない状態となり、減衰力が高くなる。
特許文献1に記載の緩衝器は、減衰力可変機構と上室とを連通路で連通させる構成である。この緩衝器においては、連通路の通路面積を変えることでチューニングを行うことができるが、その自由度を高めたいという要求がある。
これに対して、本実施形態は、2つのピストン体201,202のうち一方のピストン体201の結合面210に、貫通穴211と連通路212とを連通するピストン内通路261が形成され、一方のピストン体201の非結合面215と当接して設けられる板状部材76aに、貫通穴211と連通路212とを連通する板状部材内通路70が形成される構成とした。このようにピストン内通路261と板状部材内通路70とを並列に有するため、チューニングの自由度を高めることができる。
例えば、板状部材76aに板状部材内通路70を設け、この板状部材内通路70のみでピストン体201の貫通穴211と連通路212とを連通させている緩衝器を、より大型の車両に搭載するために大型化した場合、板状部材内通路70の流量を増やすチューニングを行うことがあるが、板状部材76aのプレス成形性を含む量産性の点から流量増の自由度は低い。これに対して、ピストン体201の結合面210に、貫通穴211と連通路212とを連通するピストン内通路261を板状部材内通路70と並列に設けることで、流量増の自由度を高めることができる。この場合、ピストン内通路261の流路面積を固定とし、板状部材76aの交換で板状部材内通路70の流路面積を変更すれば、比較的安価に多彩なバリエーションに対応可能となり、量産性も高くなる。加えて、板状部材内通路70の流路面積拡大を抑制することができるため、板状部材76aのクランプ時のピストン側面圧を下げることが可能となり、座屈等に起因する減衰力のバラツキを抑制することができる。
相対回転を規制するために各ピストン体201,202の互いの結合面210,230には凹部241および凸部221を有する複数の係合部251が設けられているが、ピストン内通路261は隣り合う複数の係合部251の間に設けられるため、これらを効率良く配置することができる。
ピストンロッド8にピストン内通路261と連通するロッド内通路57が設けられるため、ロッド内通路57を効率良く配置することができる。
ピストン内通路261と板状部材内通路70とを連通する軸方向通路265がピストン体201の内周側に設けられているため、軸方向通路265を効率良く配置することができる。
板状部材76aの一側面がピストン体201の非結合面215と当接し、板状部材76aの他側面がディスクバルブ75aと当接し、板状部材76aの外径が弁座71aの外径よりも小さいため、板状部材内通路70を効率良く配置することができる。
以上の第1実施形態においては、ピストン体201の結合面210に、貫通穴211と連通路212とを連通するピストン内通路261を形成する場合を例にとり説明したが、ピストン体202の結合面230に、貫通穴231と連通路232とを連通するピストン内連通路を形成してもよく、ピストン体201,202の両方の結合面210,230にピストン内連通路を形成してもよい。すなわち、ピストン体201,202の少なくとも一方の結合面に、貫通穴と連通路とを連通するピストン内連通路が形成されていれば良い。
また、以上の第1実施形態においては、ピストン体201の非結合面215と当接して設けられる板状部材76aに、貫通穴211と連通路212とを連通する板状部材内通路70を設ける場合を例にとり説明したが、ピストン体201の非結合面215に溝を形成して貫通穴211と連通路212とを連通する連通路を設けてもよく、ピストン体201の非結合面215とディスクバルブ75aとを当接させて、このディスクバルブ75aに貫通穴211と連通路212とを連通する連通路を設けてもよい。同様に、ピストン体202の非結合面235と当接して設けられる板状部材76bに、貫通穴231と連通路232とを連通する板状部材内連通路を設けてもよく、ピストン体202の非結合面235に溝を形成して貫通穴231と連通路232とを連通する連通路を設けてもよく、ピストン体202の非結合面235とディスクバルブ75bとを当接させて、このディスクバルブ75bに貫通穴231と連通路232とを連通する連通路を設けてもよい。
また、以上の第1実施形態においては、ピストンロッド8にロッド内通路57を通路穴55,56で形成したが、ピストンロッド8の外周部に軸方向に延びる溝を形成してロッド内通路としてもよい。
また、以上の第1実施形態においては、周波数(振動状態)により外部から制御されることなく減衰力を可変とする周波数感応部と組み合わせた例を示したが、それに限らず、位置により外部から制御されることなく減衰力を可変とする位置感応部との組み合わせや、外部から制御することにより減衰力を可変とする減衰力調整機構と組み合わせてもよい。
以上の実施形態の第1の態様は、流体が封入されたシリンダ内に摺動可能に設けられ、一端が前記シリンダの外部へ延出されたピストンロッドに連結されたピストンを備え、前記ピストンは2つのピストン体を有し、前記各ピストン体には前記ピストンロッドが挿入される貫通穴と複数の伸び側および縮み側の連通路とがそれぞれ設けられ、前記ピストン体のうち一方のピストン体の非結合面には前記伸び側の連通路が内周側となり、前記縮み側の連通路が外周側となるように環状の弁座が形成され、他方のピストン体の非結合面には前記縮み側の連通路が内周側となり、前記伸び側の連通路が外周側となるように環状の弁座が形成され、前記一方および他方のピストン体の非結合面には前記弁座に当接するディスクバルブが設けられ、少なくとも前記一方のピストン体の結合面には、前記貫通穴と前記連通路とを連通する第1の通路が形成され、前記一方のピストン体の非結合面または前記非結合面と当接して設けられる板状部材または前記ディスクバルブには、前記貫通穴と前記連通路とを連通する第2の通路が形成されている。このように第1の通路と第2の通路とを有するため、チューニングの自由度を高めることができる。
また、第2の態様は、第1の態様において、前記各ピストン体の相対回転を規制する回転規制手段が設けられ、前記回転規制手段は、前記各ピストン体の互いの結合面に設けられた凹部および凸部を有する複数の係合部であって、前記第1の通路は隣り合う前記複数の係合部の間に設けられる。第1の通路が隣り合う複数の係合部の間に設けられるため、これらを効率良く配置することができる。
また、第3の態様は、第1または第2の態様において、前記ピストンロッドには、前記第1の通路と連通する第3の通路が設けられるため、第3の通路を効率良く配置することができる。
また、第4の態様は、第1から第3のいずれか一態様において、前記一方のピストン体の内周側には、前記第1の通路と前記第2の通路とを連通する第4の通路が設けられるため、第4の通路を効率良く配置することができる。
また、第5の態様は、第1から第4のいずれか一態様において、前記板状部材は、一側面が前記一方のピストン体の非結合面と当接し、他側面が前記ディスクバルブと当接し、外径が前記弁座よりも小径であるため、第2の通路を効率良く配置することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態及びその変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の請求の範囲によってのみ限定される。