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、当該シリンダ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に区画するピストン2と、シリンダ1に移動自在に挿入されるとともに一端がピストン2に連結されるピストンロッド4と、伸側室R1と圧側室R2とを連通する減衰通路3と、圧力室R3と、圧力室R3内に移動自在に挿入されて圧力室R3を伸側圧力室7と圧側圧力室8とに区画するフリーピストン9と、フリーピストン9の圧力室R3に対する変位を抑制する附勢力を発生するばね要素10と、伸側室R1と伸側圧力室7とを連通する伸側流路5と、圧側室R2と圧側圧力室8とを連通する圧側流路6と、フリーピストン9に対向してフリーピストン9の変位を規制するクッションゴムとしての伸側クッションゴム40および圧側クッションゴム41と、フリーピストン9の伸側クッションゴム40および圧側クッションゴム41に対向する対向面Se,Spを覆う接触部材としての伸側接触部材51および圧側接触部材52とを備えて構成されている。そして、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。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を指し、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を指す。
以下、緩衝装置Dの各部について詳細に説明する。シリンダ1の上端は、ピストンロッド4が内周側に挿通される環状のロッドガイド11が嵌合されて閉塞されており、シリンダ1の下端はボトムキャップ12によって閉塞されている。また、シリンダ1内には、ピストンロッド4に連結されるピストン2が摺動自在に挿入されており、シリンダ1内が伸側室R1と圧側室R2との区画されている。さらに、シリンダ1内であってピストン2よりも下方には、摺動隔壁13が摺動自在に挿入されていて、シリンダ1内の圧側室R2より下方に気体室Gが区画されている。そして、シリンダ1内であって摺動隔壁13よりも上方の伸側室R1、圧側室R2および圧力室R3には作動油等の液体が充填されており、気体室G内には気体が充填されている。なお、前記した伸側室R1、圧側室R2および圧力室R3内に充填される液体は、作動油以外にも、たとえば、水、水溶液といった液体を使用できる。
ピストンロッド4とロッドガイド11との間は符示しないシールが設けられていて、シリンダ1内が液密状態とされている。図示したところでは、緩衝装置Dが所謂、片ロッド型に設定されている。そのため、緩衝装置Dの伸縮に伴ってシリンダ1内に出入りするピストンロッド4の体積は、気体室G内の気体の体積が膨張あるいは収縮し摺動隔壁13が図1中上下方向に移動して補償される。このように緩衝装置Dは、単筒型に設定されているが、摺動隔壁13および気体室Gの設置に変えて、シリンダ1の外周や外部にリザーバを設けて当該リザーバによって前記ピストンロッド4の体積補償を行ってもよい。また、緩衝装置Dが片ロッド型ではなく、両ロッド型に設定されてもよい。
ピストンロッド4は、その図1中下端側に小径部4aが形成され、小径部4aの先端側には螺子部4bが形成されている。また、ピストンロッド4の下端を小径にしたことによって段部4cが設けられている。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4の小径部4aが挿入されている。
そして、ピストンロッド4には、小径部4aの先端から開口する縦孔4dと、当該小径部4aのピストン2が装着された位置よりも上方側の側部から開口し縦孔4dに通じる横孔4eが形成されている。
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3aと圧側ポート3cが設けられ、伸側ポート3a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3bにて開閉され、他方の圧側ポート3c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3dによって開閉される。
この伸側バルブ3bおよび圧側バルブ3dは、共に環状に形成され、内周側にはピストンロッド4の小径部4aが挿入され、内周側がピストンロッド4に固定されて外周側の撓みが許容されてピストン2に積層されている。なお、伸側バルブ3bおよび圧側バルブ3d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できる。また、伸側バルブ3bおよび圧側バルブ3dは、リーフバルブ以外のバルブとされてもよい。
そして、伸側バルブ3b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3a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。また、伸側バルブ3bは、緩衝装置Dの収縮作動時には伸側ポート3aを閉塞するようになっていて伸側ポート3aを一方通行に設定している。他方の圧側バルブ3dは、伸側バルブ3bとは反対に緩衝装置Dの収縮作動時に圧側ポート3cを開放し、圧側室R2から伸側室R1へ移動する流体の流れに抵抗を与える。また、圧側バルブ3dは、緩衝装置Dの伸長作動時には圧側ポート3cを閉塞するようになっていて圧側ポート3cを一方通行に設定している。
よって、本例の緩衝装置Dにあっては、減衰通路3は、伸側ポート3a、伸側バルブ3b、圧側ポート3cおよび圧側バルブ3dとで構成されている。また、伸側バルブ3bは、伸側ポート3aを閉じた状態にあっても、図示はしない周知のオリフィスによって伸側室R1と圧側室R2とが連通されるようになっている。オリフィスは、たとえば、伸側バルブ3bの外周に切欠を設けたり、ピストン2に設けられて伸側バルブ3bが着座する符示しない弁座に凹部を設けたりするなどして形成される。圧側バルブ3dも同様に切欠等によってオリフィスが形成される。なお、緩衝装置Dのピストン速度が同じ場合、圧側バルブ3dよりも伸側バルブ3bの方が液体の流れに与える抵抗を大きくしてある。
つづいて、ピストン2の図1中上方であって、圧側バルブ3dの図1中上方となる伸側室側には、環状のバルブストッパ14が重ねられて、ピストンロッド4の小径部4aの外周に装着されている。
なお、本例では、バルブストッパ14の図1中上方であって、ピストンロッド4の小径部4aには、順に、有底筒状のカップ15と、カップ15内に収容されるとともにカップ15の底部15aに配置される筒状のスペーサ16と、環状のリーフバルブで構成される伸側バイパスバルブ17と、バイパスバルブディスク18と、環状のリーフバルブで構成される圧側バイパスバルブ19と、圧側バイパスバルブ19の撓み上限を規制するバイパスバルブストッパ20とが組みつけられる。
また、ピストン2の図1中下方には、伸側バルブ3bが積層され、伸側バルブ3bは、ピストン2とともにピストンロッド4の小径部4aの外周に装着される。そして、伸側バルブ3bの図1中下方から圧力室R3を形成するハウジング21がピストンロッド4の螺子部4bに螺着される。このハウジング21によって、ピストンロッド4の外周に装着される前記した各部材は、ピストンロッド4の段部4cとハウジング21によって挟持されてピストンロッド4に固定される。このように、ハウジング21は、内部に圧力室R3を形成するだけでなく、ピストン2や前記したバルブ類をピストンロッド4に固定するピストンナットとしての役割を果たしている。
ピストン2の図1中上方側である伸側室側に配置されるカップ15は、前記したように有底筒状であって、底部15aと筒部15bとを備え、底部15aにはピストンロッド4の挿通を許容する孔(符示せず)が設けてある。
スペーサ16は、筒状であって内径がピストンロッド4の小径部4aの外形よりも大径とされており、上端内周に設けたピストンロッド4の外周に嵌合する内周フランジ16aと、下端に設けた切欠16bとを備えている。そして、このスペーサ16をカップ15の底部15aに重ねてピストンロッド4の小径部4aに組み付けると、スペーサ16がピストンロッド4に設けた横孔4eに対向し、スペーサ16内が縦孔4dに連通される。
バイパスバルブディスク18は、伸側室R1へ通じる伸側バイパスポート18aと圧側バイパスポート18bと、図1中下端に設けた伸側バイパスポート18aを囲む弁座18dと、図1中上端に設けた圧側バイパスポート18bを囲む弁座18cとを備えている。さらに、バイパスバルブディスク18は、ピストンロッド4が挿通される孔(符示せず)を備える。そして、バイパスバルブディスク18は、外周がカップ15の内周に嵌合されて、ピストンロッド4の小径部4aの外周に装着されている。このように、バイパスバルブディスク18をカップ15に嵌合すると、カップ15内に伸側室R1から区画された部屋Cが形成される。
この部屋Cは、前記したスペーサ16に設けた切欠16bを通じてスペーサ16内に通じ、さらには、横孔4eおよび縦孔4dに通じている。よって、伸側バイパスポート18aおよび圧側バイパスポート18bは、縦孔4dに通じている。
伸側バイパスバルブ17は、バイパスバルブディスク18の図1中下方に重ねられて弁座18dに着座して、伸側バイパスポート18aの図1中下端を閉塞している。そして、伸側バイパスバルブ17は、伸側室R1側からの圧力を受けて撓むと、伸側バイパスポート18aを開放する。なお、伸側バイパスポート18aの図1中上端開口部は、圧側バイパスバルブ19によって閉塞されず、常時、伸側室R1に連通されている。
圧側バイパスバルブ19は、バイパスバルブディスク18の図1中上方に積層されて弁座18cに着座して、圧側バイパスポート18bの図1中上端を閉塞している。そして、圧側バイパスバルブ19は、部屋C側からの圧力を受けて撓むと、圧側バイパスポート18bを開放する。なお、圧側バイパスポート18bの図1中下端開口部は、伸側バイパスバルブ17によって閉塞されず、常時、部屋Cに連通されている。
このように、伸側バイパスバルブ17および圧側バイパスバルブ19をピストン2よりも上方の伸側室R1内に配置することで、バイパスバルブディスク18の外径を大きく確保でき、伸側バイパスバルブ17および圧側バイパスバルブ19の外径も同様に大きく確保できる。よって、伸側バイパスバルブ17および圧側バイパスバルブ19における弁座18c,18dに着座するシート径(中心から弁座に当接する部位までの最大半径)を大きく確保しやすくなる。このようにすれば、伸側バイパスバルブ17および圧側バイパスバルブ19が通過する液体の流れに与える抵抗の設計自由度が向上する。なお、伸側バイパスバルブ17および圧側バイパスバルブ19に並列して絞りを設ける場合、バイパスバルブディスク18の弁座18c,18dに切欠を設けるか、伸側バイパスバルブ17および圧側バイパスバルブ19の外周側に切欠を設けるなどとすればよい。また、伸側バイパスバルブ17と圧側バイパスバルブ19は、環状で一方側からの流れに対しては外周側を撓ませて流路を開き、他方側からの流れに対しては内周側を撓ませて流路を開く、内外両開きの一つのリーフバルブ(ドカルボンバルブ)で構成されてもよい。
つづいて、ハウジング21は、図1および図2に示すように、ピストンロッド4の螺子部4bに螺合される筒状のナット部21aと、ナット部21aの外周に設けたフランジ部21bと、フランジ部21bの外周下方に設けた筒部21cとを備えて構成されている。ハウジング21は、ピストン2の圧側室R2側に圧力室R3を形成している。
そして、ハウジング21の筒部21c内には、フリーピストン9が摺動自在に挿入されており、圧力室R3がフリーピストン9によって、図2中上方側の伸側圧力室7と下方側の圧側圧力室8とに区画されている。また、筒部21cの下方には、圧側圧力室8と圧側室R2とを連通する孔21dが設けられている。
ナット部21aは、内周にピストンロッド4の螺子部4bに螺着できるように螺子溝を備えており、ハウジング21をピストンロッド4の小径部4aに固定できるようになっている。ハウジング21の筒部21cの外周の一部断面形状を真円以外の形状、たとえば、一部を切欠いた形状や、六角形等の形状としておくと、この外周に係合する工具を用いてハウジング21をピストンロッド4に容易に螺着できる。
また、圧力室R3における伸側圧力室7は、ピストンロッド4に設けた縦孔4dを介して、前記したカップ15とバイパスバルブディスク18とで形成される部屋Cへ連通される。部屋Cが伸側バイパスポート18aおよび圧側バイパスポート18bを通じて伸側室R1に連通されているので、伸側圧力室7は、伸側室R1に通じている。このように、伸側流路5は、本例では、縦孔4d、横孔4e、スペーサ16内、切欠16b、部屋C、伸側バイパスポート18aおよび圧側バイパスポート18bによって形成されている。よって、伸側バイパスバルブ17および圧側バイパスバルブ19は、伸側流路5に並列に設けられている。また、圧側流路6は、本例では、圧側圧力室8と圧側室R2とを連通する孔21dで形成されている。なお、圧側流路6には絞りを設けて、これを通過する液体の流れに抵抗を与えるようにしてもよく、絞りには、固定オリフィスやチョーク等といった種々の構造を採用できる。
フリーピストン9は、ハウジング21の筒部21cに摺動自在に挿入される筒状の摺接部9aと、摺接部9aの図2中下端を閉塞する底部9bとを備えて有底筒状とされていて、圧力室R3内を図2中上下方向となる軸方向へ移動できる。フリーピストン9は、摺接部9aを備えているので、ハウジング21に対して軸方向へ軸ぶれなく変位できる。また、このフリーピストン9に、フリーピストン9の圧力室R3に対する変位量に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10が設けられている。ばね要素10は、本例では、伸側圧力室7内に収容される伸側コイルばね10aと圧側圧力室8内に収容される圧側コイルばね10bとで構成されている。よって、フリーピストン9は、伸側コイルばね10aと圧側コイルばね10b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。なお、フリーピストン9の中立位置は、フリーピストン9の圧力室R3内での図2中上下方向へのストローク中心に設定されているが、これに限られない。
このように、伸側室R1と伸側圧力室7とが伸側流路5によって連通され、圧側室R2と圧側圧力室8とが圧側流路6によって連通され、伸側圧力室7と圧側圧力室8の容積はフリーピストン9がハウジング21内で変位すると変化する。よって、この緩衝装置Dにあっては、前記した伸側流路5、伸側圧力室7、圧側圧力室8および圧側流路6で形成される流路が、見掛け上、伸側室R1と圧側室R2を連通している。このように、緩衝装置Dにおける伸側室R1と圧側室R2は、減衰通路3で連通されるほか、前記した見掛け上の流路によっても連通される。よって、緩衝装置Dは、フリーピストン9が変位する際に、前記の見掛け上の流路を液体が通過して伸側室R1と圧側室R2とを交流するが如くの作動を呈する。
なお、伸側流路5の途中に伸側バイパスバルブ17と圧側バイパスバルブ19に並列して絞りを設けると、伸側室R1と伸側圧力室7の差圧が小さい場合にも伸側室R1と伸側圧力室7の差圧が調整されてフリーピストン9の移動が可能となる。よって、前記絞りを設けると、伸側バイパスバルブ17および圧側バイパスバルブ19が開弁しない緩衝装置Dの伸縮速度が低い領域においても、フリーピストン9をばね要素10の弾発力によって中立位置へ復元させ得る。
戻って、伸側圧力室7内には、伸側クッションゴム40を保持する伸側クッション保持部材22が設けられている。伸側クッション保持部材22は、鍔付円筒状の台座22aと、台座22aの頂部を閉塞するとともに伸側クッションゴム40が取り付けられる鏡部22bとを備え、台座22aには内外を連通する孔22cが設けられている。そして、伸側クッションゴム40は、鍔側を図2中上方にして伸側圧力室7内に収容されており、フリーピストン9における底部9bと台座22aにおける鍔との間に介装される伸側コイルばね10aでハウジング21のフランジ部21bに押付けられて固定される。伸側クッション保持部材22は、孔22cを備えているので、伸側圧力室7を分断せず、伸側圧力室7の全体が部屋Cに連通されている。また、伸側クッション保持部材22における台座22aの軸方向長さは、フリーピストン9のストローク長と伸側クッションゴム40の圧縮量に応じて決定されている。なお、伸側クッション保持部材22の形状及び構造は、フリーピストン9のストロークエンドでの移動を伸側クッションゴム40で規制できる限りにおいて設計変更でき、図示したところに限られない。ただし、前述のように台座22aの構造を鍔付とすると伸側コイルばね10aを利用して伸側クッション保持部材22のハウジング21への固定が可能となる利点を享受できる。
伸側クッションゴム40は、基端が伸側クッション保持部材22に取り付けられて先端側が先細りとなっており、先端に向かうほど徐々に断面積が小さくなるようになっている。そして、伸側クッションゴム40は、図2に示すように、中立位置にあるフリーピストン9の底部9bにおける伸側圧力室7側面に所定の距離を空けて対向している。よって、フリーピストン9における伸側クッションゴム40に対向する対向面Seは前記底部9bの図2中上面となっている。
また、フリーピストン9の底部9bの図2中上方となる伸側圧力室7側には、円盤状の伸側接触部材51が載置されており、対向面Seが伸側接触部材51によって覆われている。そして、フリーピストン9が中立位置から伸側圧力室7を圧縮する方向へ所定の距離以上変位すると、伸側接触部材51が伸側クッションゴム40に当接する。伸側接触部材51の伸側クッションゴム40と対向する表面は、フリーピストン9の底部9bの対向面Seより滑らかな面としてある。
伸側クッションゴム40が前記表面に接触する際の摩耗の程度が、伸側クッションゴム40が前記対向面Seに接触する際の摩耗の程度よりも低くなるように、伸側接触部材51の伸側クッションゴム40と対向する表面を対向面Seより滑らかにすればよい。よって、たとえば、底部9bにおける対向面Seに比較して伸側接触部材51の表面の粗さが小さくなっているか、あるいは、対向面Seに比較して伸側接触部材51の表面にツールマークのように表面に角張ったエッジを持つような凸部がない状態であればよい。このようにすると、伸側クッションゴム40が前記表面に接触する際の摩耗の程度が、伸側クッションゴム40が前記対向面Seに接触する際の摩耗の程度よりも低くなる。したがって、伸側接触部材51の表面に、凸部があっても、凸部が角張っておらず丸みを帯びていて、対向面Seに比較して伸側クッションゴム40との接触時に伸側クッションゴム40の摩耗を低減できるようになっていればよく、粗度が大きくとも摩耗が低減できるような表面の状態であればよい。
伸側接触部材51の外径は、フリーピストン9の摺接部9a内に挿入可能であって、前記伸側コイルばね10aの内径より大径となっている。そして、伸側接触部材51は、伸側コイルばね10aとフリーピストン9の底部9bとの間で挟持されて、フリーピストン9の底部9bに当接した状態に保持される。よって、伸側接触部材51は、本例では、伸側コイルばね10aによってフリーピストン9に固定されている。なお、伸側接触部材51の形状は、円盤状とされているが、これに限られない。このように、ばね要素10である伸側コイルばね10aとフリーピストン9とで伸側接触部材51を固定すれば、伸側接触部材51を固定するための特別な部品や構造を設ける必要もなく、フリーピストン9への伸側接触部材51の装着作業も容易となる。
そして、この伸側クッションゴム40は、フリーピストン9が中立位置から図2中上方へ所定距離以上変位すると、伸側接触部材51に接触し、それ以上のフリーピストン9の上方側への移動によって圧縮されて弾発力を増しつつ、フリーピストン9の上方側への移動を抑制する。最終的には、伸側クッションゴム40は、フリーピストン9の速度を減速させてフリーピストン9を伸側圧力室7側のストロークエンドで停止させる。
つづいて、圧側圧力室8内には、圧側クッションゴム41を保持する圧側クッション保持部材23が設けられている。圧側クッション保持部材23は、鍔付円筒状の台座23aと、台座23aの頂部を閉塞するとともに圧側クッションゴム41が取り付けられる鏡部23bとを備えている。そして、圧側クッションゴム41は、鍔側を図2中下方にして圧側圧力室8内に収容されており、ハウジング21の筒部21cの端部を加締めて、ハウジング21に固定されている。また、フリーピストン9における底部9bと台座23aにおける鍔との間には、圧側コイルばね10bが介装されている。本例では、圧側クッション保持部材23がハウジング21の筒部21cの図2中下端開口部を閉塞しており、圧側圧力室8と圧側室R2を仕切っている。なお、前述のように、圧側圧力室8は、ハウジング21の孔21dによって圧側室R2に連通されている。圧側クッション保持部材23における台座23aの軸方向長さは、フリーピストン9のストローク長と圧側クッションゴム41の圧縮量に応じて決定されている。なお、ハウジング21の筒部21cが有底筒状とされて図2中下端が閉塞された形状である場合、圧側クッション保持部材23を利用して圧側圧力室8と圧側室R2とを仕切らずとも良いが、前述の構造を採用すると、圧力室R3を形成する部材として圧側クッション保持部材23を利用できる。よって、緩衝装置Dの部品形状の簡素化や軽量化を図れる。また、圧側クッション保持部材23とハウジング21とを一体化して一部品として製造してもよい。さらに、圧側クッション保持部材23の形状は、フリーピストン9のストロークエンドでの移動を圧側クッションゴム41で規制できる限りにおいて設計変更できる。
また、フリーピストン9の底部9bの圧側圧力室8側である図2中下端側には、環状凸部9cが設けられており、環状凸部9c内で凹部9dが形成されている。この凹部9dは、開口側より底側の内径が大きくなっており、開口側の方が狭くなっている。圧側クッションゴム41は、基端が圧側クッション保持部材23に取り付けられていて、先端側が先細りとなっており、先端に向かうほど徐々に断面積が小さくなるようになっている。そして、圧側クッションゴム41は、図2に示すように、中立位置にあるフリーピストン9の底部9bに設けた凹部9dの底面に所定の距離を空けて対向している。よって、フリーピストン9における圧側クッションゴム41に対向する対向面Spは前記凹部9dの底面となっている。なお、凹部9dの形成に当たり環状凸部9cを設けているが、単に底部9bに窪みを設けて凹部9dを設けるようにしてもよい。
また、フリーピストン9の底部9bの凹部9dには、円盤状の圧側接触部材52が嵌合されており、対向面Spが圧側接触部材52によって覆われている。この圧側接触部材52は、図2および図3に示すように、円盤状の本体52aと、本体52aの外周から湾曲して延びる弾性を備えた複数の爪52bとを備えている。爪52bは、本体52aの外周に周方向に等間隔に六つ設けられているが、設置数は複数であれば任意である。なお、本例では、凹部9dを円形状の窪みとして、圧側接触部材52の本体52aも円盤状としているが、凹部9dと圧側接触部材52の本体52aの形状は、これに限られない。
圧側接触部材52の爪52bの先端外周を通る仮想円V1の直径A1は、凹部9dの底側の内径L1よりも大きくなっており、この圧側接触部材52を凹部9dの底まで挿入すると、凹部9dの開口側で爪52bが一旦内側へ撓んで凹部9dの底側で爪52bが弾発力を発揮して元に戻ろうとする。よって、爪52dが自身の弾発力で凹部9dの底側の側壁に押し付けられて、圧側接触部材52が強固にフリーピストン9に固定される。なお、凹部9dの内径が底側よりも開口側の方が狭く、開口側の内径が前記仮想円V1の直径A1より小さければ、前記底側の内径L1が前記仮想円V1の直径A1よりも大きくとも圧側接触部材52がフリーピストン9から脱落しないのでそのようにしてもよい。
そして、フリーピストン9が中立位置から圧側圧力室8を圧縮する方向へ所定の距離以上変位すると、圧側接触部材52の本体52aが圧側クッションゴム41に当接する。圧側接触部材52の圧側クッションゴム41と対向する表面は、フリーピストン9の凹部9dの底面である対向面Spより滑らかな面としてある。
圧側クッションゴム41が前記表面に接触する際の摩耗の程度が、圧側クッションゴム41が前記対向面Spに接触する際の摩耗の程度よりも低くなるように、圧側接触部材52の圧側クッションゴム41と対向する表面を対向面Spより滑らかにすればよい。よって、たとえば、凹部9dにおける対向面Spに比較して圧側接触部材52の表面の粗さが小さくなっているか、あるいは、対向面Spに比較して圧側接触部材52の表面にツールマークのように表面に角張ったエッジを持つような凸部がない状態であればよい。このようにすると、圧側クッションゴム41が前記表面に接触する際の摩耗の程度が、圧側クッションゴム41が前記対向面Spに接触する際の摩耗の程度よりも低くなる。したがって、圧側接触部材52の表面に、凸部があっても、凸部が角張っておらず丸みを帯びていて、対向面Spに比較して圧側クッションゴム41との接触時に圧側クッションゴム41の摩耗を低減できるようになっていればよく、粗度が大きくとも摩耗が低減できるような表面の状態であればよい。
そして、この圧側クッションゴム41は、フリーピストン9が中立位置から図2中下方へ所定距離以上変位すると、圧側接触部材52に接触し、それ以上のフリーピストン9の下方側への移動によって圧縮されて弾発力を増しつつ、フリーピストン9の下方側への移動を抑制する。そして、最終的には、圧側クッションゴム41は、フリーピストン9の速度を減速させてフリーピストン9を圧側圧力室8側のストロークエンドで停止させる。
このように、伸側クッションゴム40および圧側クッションゴム41は、フリーピストン9による圧縮が進むことで徐々に弾発力を増しつつフリーピストン9を停止させるため、フリーピストン9は、徐々に減速されて停止する。
また、伸側クッションゴム40および圧側クッションゴム41の先端の形状を先細りする形状とすると、この先端側からフリーピストン9に取付けられた伸側接触部材51および圧側接触部材52に接触させ得る。このようにすれば、フリーピストン9による圧縮が進んで、伸側接触部材51および圧側接触部材52への接触面積が増加して弾発力が徐々に増加させる特性が得られ、弾発力の増加割合の設定も容易となる。なお、伸側クッションゴム40および圧側クッションゴム41の先端形状は、たとえば、球状のほか、円錐、四角錐などといった錐状、凸状、段付き形状などの先端が先細りする形状とされれば、フリーピストン9による圧縮が進むとフリーピストン9との接触面積を増加させ得る。なお、伸側クッションゴム40および圧側クッションゴム41の形状は、円柱形や円筒形といった形状とされてもよく、先端が先細りする形状以外の形状とされてもよい。
つづいて、緩衝装置Dの基本的な動作について説明する。緩衝装置Dがシリンダ1に対してピストン2が図1中上方向へ移動する伸長作動を呈すると、ピストン2によって伸側室R1が圧縮され、圧側室R2が拡大される。すると、伸側室R1の圧力が高まると同時に、圧側室R2の圧力が低下して両者に差圧が生じて、伸側室R1の液体は、伸側バルブ3bを押し開いて伸側ポート3aを通じて圧側室R2へ移動する。また、伸側室R1の液体は、伸側バイパスバルブ17が開弁して、伸側流路5、伸側圧力室7、圧側圧力室8および圧側流路6からなる見掛け上の流路を介して圧側室R2に移動する。
反対に、緩衝装置Dがシリンダ1に対してピストン2が図1中下方向へ移動する収縮作動を呈すると、ピストン2によって圧側室R2が圧縮され、伸側室R1が拡大される。すると、圧側室R2の圧力が高まると同時に、伸側室R1の圧力が低下して両者に差圧が生じて、圧側室R2の液体は、圧側バルブ3dを開いて圧側ポート3cを通じて伸側室R1へ移動する。また、圧側バイパスバルブ19が開弁して、伸側流路5、伸側圧力室7、圧側圧力室8および圧側流路6からなる見掛け上の流路を介して伸側室R1に移動する。
ここで、緩衝装置Dが伸縮する際のピストン速度が同じ場合、緩衝装置Dが低周波数で振動する際の振幅は高周波で振動する際の振幅よりも大きくなる。このように緩衝装置Dに入力される振動の周波数が低い場合、振幅が大きいため、伸縮の一周期で伸側室R1と圧側室R2を行き交う液体の流量は大きくなる。この流量に略比例して、フリーピストン9が動く変位も大きくなるが、フリーピストン9はばね要素10で附勢されているため、フリーピストン9の変位が大きくなると、フリーピストン9が受けるばね要素10からの附勢力も大きくなる。その分、伸側圧力室7の圧力と圧側圧力室8の圧力に差圧が生じ、伸側室R1と伸側圧力室7の差圧および圧側室R2と圧側圧力室8の差圧が小さくなり、前記の見掛け上の流路を通過する流量は少なくなる。この見掛け上の流路を通過する流量が少ない分、伸側バルブ3bあるいは圧側バルブ3dの通過流量は多いので、緩衝装置Dが発生する減衰力が大きいまま維持される。
逆に、緩衝装置Dに高周波振動が入力される場合、振幅が低周波振動入力時よりも小さいため、伸縮1周期で伸側室R1と圧側室R2を行き交う液体の流量は小さく、フリーピストン9の動く変位も小さくなる。すると、フリーピストン9が受けるばね要素10からの附勢力も小さくなる。その分、伸側圧力室7の圧力と圧側圧力室8の圧力がほぼ同等圧となり、伸側室R1と伸側圧力室7の差圧および圧側室R2と圧側圧力室8の差圧は低周波振動入力時よりも大きくなって、前記の見掛け上の流路を通過する流量が低周波振動入力時よりも増大する。この見掛け上の流路を通過する流量が増大した分、伸側バルブ3bあるいは圧側バルブ3dの通過流量が減少し、緩衝装置Dが発生する減衰力は低周波振動入力時の減衰力よりも小さくなる。
よって、この緩衝装置Dは、入力振動周波数に依存して減衰力を低減する減衰力低減効果を得られ、入力される振動の周波数が低いと大きな減衰力を発揮し、入力される振動の周波数が高いと小さな減衰力を発揮する。したがって、緩衝装置Dは、低いばね上共振周波数帯の振動の入力に対しては高い減衰力を発生して、車両の姿勢を安定させて、車両旋回時に、搭乗者に不安を感じさせることを防止できる。さらに、緩衝装置Dは、高いばね下共振周波数帯の振動が入力されると必ず低い減衰力を発生して、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にできる。
そして、伸側バイパスバルブ17および圧側バイパスバルブ19は、流量が大きい場合、オリフィスといった絞りに比較して圧力損失が小さい。そのため、高周波数の振動が緩衝装置Dに継続的に入力されフリーピストン9が中立位置から伸側圧力室側あるいは圧側圧力室側へ偏っても、フリーピストン9の移動を抑制する液圧ロックを生じさせない。したがって、本例の緩衝装置Dでは、フリーピストン9が円滑に変位できるため、減衰力低減効果を十分に発揮できる。また、フリーピストン9がストロークエンドにまで達する場合には、伸側クッションゴム40あるいは圧側クッションゴム41がフリーピストン9の移動を減速させて停止させる。このように、フリーピストン9の急停止が防止されるので、緩衝装置Dは、減衰力低減効果を急激に失わず、減衰力の急変を緩和できる。さらに、フリーピストン9とハウジング21との衝突による打音の発生も防止できる。
そして、本発明の緩衝装置Dにあっては、伸側クッションゴム40がフリーピストン9の変位を規制する際、伸側クッションゴム40は、フリーピストン9の伸側クッションゴム40に対向する対向面Seより滑らかな表面を持つ伸側接触部材51にのみ当接する。他方、圧側クッションゴム41がフリーピストン9の変位を規制する際、圧側クッションゴム41は、フリーピストン9の圧側クッションゴム41に対向する対向面Spより滑らかな表面を持つ圧側接触部材52にのみ当接する。
よって、緩衝装置Dによれば、フリーピストン9の対向面Se,Spを伸側接触部材51および圧側接触部材52で覆うため、伸側クッションゴム40も圧側クッションゴム41もフリーピストン9の表面粗さが荒い対向面Se,Spに接触せずに済む。そのため、本発明の緩衝装置Dによれば、伸側クッションゴム40も圧側クッションゴム41の摩耗を防止できる。
また、伸側クッションゴム40も圧側クッションゴム41の摩耗が抑制されるため、コンタミナントとなる摩耗カスの発生も抑制されるので、緩衝装置Dは、長期間に亘り、狙い通りの減衰力を発揮できる。さらに、フリーピストン9の対向面Se,Spを伸側接触部材51および圧側接触部材52で覆うので、フリーピストン9の対向面Se,Spの表面加工を施す必要もなく、緩衝装置Dが高コストになる問題も生じない。
また、本例の緩衝装置Dでは、フリーピストン9が圧側クッションゴム41に対向する部位に底が対向面Spとなり、開口側より底側の内径が大きな凹部9dを有し、圧側接触部材52が凹部9d内に嵌合されている。このように、凹部9d内に圧側接触部材52を嵌合すれば、凹部9dの開口側が狭くなっているので、圧側接触部材52のフリーピストン9からの脱落も防止される。
なお、圧側接触部材(接触部材)52が円盤状の本体52aと、本体52aの外周から湾曲して延びる弾性を備えた複数の爪52bとを備え、前記仮想円V1の直径A1がフリーピストン9の凹部9dの底側の内径L1より大きい場合、爪52bが弾発力を発揮して凹部9dの底側の側壁に自身を押し付けて圧側接触部材(接触部材)52を強固にフリーピストン9に固定できる。したがって、この場合には、接触部材がフリーピストン9に対して離間したりずれたりするのを防止でき、クッションゴムの摩耗をより効果的に防止できる。なお、凹部9dの内径が底側よりも開口側の方が狭く、開口側の内周径が前記仮想円V1の直径A1より小さければ、前記底側の内径L1が前記仮想円V1の直径A1よりも大きくとも圧側接触部材52がフリーピストン9から脱落しないのでそのようにしてもよい。
なお、フリーピストン9に接触部材を装着するには、図4から図6に示すようにしてもよい。フリーピストン9には、図4に示したように、図2に示した凹部9dの底の外周に環状溝9eを設けてある。そして、この凹部9dの接触部材として圧側接触部材53を嵌合してある。フリーピストン9に嵌合する接触部材としての圧側接触部材53は、図5に示すように、円盤状である。この場合、圧側接触部材53の直径A2は、図4に示した凹部9dの開口側の内径L2よりも大きく、底側の内径L1よりも小さい。よって、圧側接触部材53は、凹部9dの底側まで挿入されると凹部9dから抜け出せなくなり、凹部9dに遊嵌された状態に維持される。凹部9dに環状溝9eを設けてあるので、圧側接触部材53は、凹部9dの底面に当接し、底面から浮き上がらずに済む。フリーピストン9に凹部9dを形成する場合、切削加工ではどうしても底と側壁と境に曲面が形成されてしまうため、圧側接触部材53が前記曲面に乗り上げると凹部9dの底から浮き上がってしまう。そこで、凹部9dの底の外周を掘り下げるように環状溝9eを形成すると、環状溝9eの切削加工時に曲面が削り取られるために、圧側接触部材53の底からの浮き上がりが阻止されるのである。すると、圧側接触部材53が圧側クッションゴム41と接触するたびに変形するのを防止できる。また、本来設定した圧側クッションゴム41の変形量が変化してしまうのを防止できる。その結果、圧側クッションゴム41と圧側接触部材54の劣化を防止できる。
また、圧側接触部材54は、図6に示すように、円盤状の本体54aと、本体54aの外周から径方向に突出する複数の突起部54bとを備えていてもよい。本例では、突起部54bは、本体54aの外周に周方向に等間隔に八つ設けられているが、設置数は複数であればよい。そして、突起部53bの先端を通る仮想円V2の直径A3は、図4に示した凹部9dの開口側の内径L2よりも大きく、底側の内径L1よりも小さい。このように構成された圧側接触部材54を凹部9dに嵌合する場合、凹部9dの開口側で突起部54bが一旦内側へ撓んで凹部9dの底側で突起部54bが弾発力を発揮して元の状態に復帰する。突起部54bが凹部9dの底側に侵入して元の状態に復帰すると、突起部54bの先端を通る仮想円V2の直径A2が凹部9dの開口側の内径L2より大径であるので、圧側接触部材53は、凹部9dから抜け出せなくなり、凹部9dに遊嵌された状態に維持される。突起部54bは凹部9dの開口側の側壁で内側に撓む際に撓みやすいので、突起部54bがない場合よりもフリーピストン9へ圧側接触部材54を装着する作業も容易である。なお、この場合も、フリーピストン9に環状溝9eが設けられているので、圧側接触部材54の凹部9dの底からの浮き上がりが防止される。すると、圧側接触部材54が圧側クッションゴム41と接触するたびに変形するのを防止できる。また、本来設定した圧側クッションゴム41の変形量が変化してしまうのを防止できる。その結果、圧側クッションゴム41と圧側接触部材54の劣化を防止できる。
さらに、フリーピストン9に接触部材を装着するには、図7および図8に示すようにしてもよい。フリーピストン9には、図7および図8に示したように、図2に示した環状凸部9cに軸方向全長に亘る四つの溝9fを設けてある。接触部材としての圧側接触部材55は、図7および図8に示すように、円盤状の本体55aと、本体55aの外周から径方向へ突出して前記溝9f内に挿入されて環状凸部9cより外周側へ突出する四つの腕55bとを備えている。また、本例では、フリーピストン9の底部には、前記した圧側接触部材55と形状が符合する窪み9gが設けられている。よって、各溝9fに各腕55bを挿入して圧側接触部材55を窪み9gに挿入すると、圧側接触部材55の図7中下面がフリーピストン9における底部9bの図7中下面と面一となる。このように、圧側接触部材55がフリーピストン9の窪み9gに埋め込まれた状態で、ばね要素10における圧側コイルばね10bをフリーピストン9へ当接させる。すると、圧側コイルばね10bの端部が圧側接触部材55に対向し、圧側接触部材55が圧側コイルばね10bとフリーピストン9で挟持されて、圧側接触部材55のフリーピストン9からの脱落が防止される。このようにすると、フリーピストン9へ圧側接触部材55を装着する際に力を要せず、簡単に装着できる。また、フリーピストン9に圧側接触部材55が固定されるので、圧側接触部材(接触部材)55がフリーピストン9に対して離間したりずれたりするのを防止でき、圧側クッションゴム(クッションゴム)41の摩耗をより効果的に防止できる。なお、圧側接触部材55の厚さは、窪み9gの深さと同じか、或いは、若干薄くしておくとよい。また、圧側接触部材55の厚さを窪み9gの深さより大きくするか、または、窪み9gを設けずに、圧側接触部材55を底部9bに重ねることも可能ではあるが、窪み9gを設ける方が圧側コイルばね10bの座りが良くなり、附勢力をフリーピストン9に偏らずに作用させ得る。
またさらに、図9に示したように、フリーピストン9の底部9bの圧側圧力室8に環状凸部9cを設けずに、底部9bの圧側圧力室側面をフラットな面として、この面に円盤状の圧側接触部材56と、環状のばね受57を順に積層してばね要素10における圧側コイルばね10bで圧側接触部材56を附勢してフリーピストン9と圧側接触部材56を積層状態に維持してもよい。ばね受57は、圧側コイルばね10bの端部に当接する環状の受部57aと、受部57aの内周から延びて圧側コイルばね10bの端部内周に嵌合される筒状の嵌合部57bとを備えている。よって、ばね受57は、圧側コイルばね10bによって径方向に位置決めされる。このように構成されても、フリーピストン9へ圧側接触部材56を装着する際に力を要せず、簡単に装着でき、圧側クッションゴム(クッションゴム)41の摩耗を防止できる。なお、フリーピストン9の向きを図9から天地逆として伸側クッションゴム40に対向する伸側接触部材の固定に同様の構成を用いてもよい。なお、嵌合部57bは、筒状以外にも受部57aの内周の複数個所から立ち上がる爪で構成されてもよく、また、受部57aについても嵌合部57bが筒状であれば、嵌合部57bの外周の複数個所から外周に向けて設けられる複数の片で構成されてもよく、ばね要素10に対して径方向に位置決めでき接触部材を固定できれば形状は任意である。
なお、接触部材としての伸側接触部材51および圧側接触部材52,53,54,55,56は、クッションゴムとしての伸側クッションゴム40と圧側クッションゴム41に対応する表面がフリーピストン9の対向面Se,Spの表面より滑らかであればよい。したがって、接触部材としての伸側接触部材51および圧側接触部材53,54,55,56の前記表面の裏側は、対向面Se,Spの表面より滑らかでなくともよいが、両面が滑らかであれば、フリーピストン9への取付方向の配慮が不要で誤組を防止できる。
また、本例では、伸側流路5に伸側バイパスバルブ17と圧側バイパスバルブ19を並列に設けているが、これらを廃止して、伸側流路5と圧側流路6の一方または両方に絞りを設けてもよい。このようにしても、緩衝装置Dの高周波振動入力時において減衰力低減効果を享受できる。
以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。