WO2012077452A1

WO2012077452A1 - 車両用液圧緩衝器

Info

Publication number: WO2012077452A1
Application number: PCT/JP2011/075846
Authority: WO
Inventors: 森田　雄二
Original assignee: カヤバ工業株式会社
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2011-11-09
Publication date: 2012-06-14
Also published as: JP2012122575A; JP5639870B2

Abstract

　車両用液圧緩衝器は、容器と、容器内を作動室と補償室とに区画する仕切部材と、作動室を伸側室と圧側室とに区画するピストンと、ピストンロッドと、補償室を液室と気室とに区画するフリーピストンと、圧側室と液室とを連通する絞り弁と、圧側室と液室とを連通して圧側室から液室へ向かう流れに抵抗を与える弁要素と、液室から圧側室へ向かう液体の流れのみを許容するチェック弁と、絞り弁の開口面積と弁要素における抵抗とを同時に変化させる調整機構と、を備える。

Description

車両用液圧緩衝器

　本発明は、車両用液圧緩衝器の改良に関する。

　ＪＰ１９９６－１５９１９９Ａは、車両用液圧緩衝器を開示している。この車両用液圧緩衝器は、シリンダと、フリーピストンと、ピストンと、ピストンロッドと、を備え、車体の振動を抑制する。フリーピストンは、シリンダ内に摺動自在に挿入されシリンダ内を液室と気室とに区画する。ピストンは、シリンダ内に摺動自在に挿入され液室を気室に面する圧側室と気室に面しない伸側室とに区画する。ピストンロッドは、ピストンに一端が連結される。

　ピストンがシリンダに対して軸方向に移動する伸縮行程時、ロッドがシリンダ内に出入りすることでシリンダ内の容積が変化する。車両用液圧緩衝器は、この容積変化を気室の容積を拡大あるいは減少させることによって補償している。

　伸長行程時、ピストンが気室に面していない伸側室を圧縮し、反対の圧側室の容積を拡大させるので、液体が圧縮側の伸側室から拡大側の圧側室へ流れる。車両用液圧緩衝器は、この液体の流れに抵抗を与えて圧縮側の伸側室の圧力上昇を促し、伸側室と圧側室との圧力に差を生じさせ、この差圧をピストンに作用させることによって伸長を妨げる減衰力を発揮する。

　これに対して、圧縮行程時、ピストンが気室に面している圧側室を圧縮し、反対の伸側室の容積を拡大させるので、液体が圧縮側の圧側室から拡大側の伸側室へ流れる。車両用液圧緩衝器は、この液体の流れに抵抗を与えて圧側室と伸側室との圧力に差を生じさせ、この差圧をピストンに作用させることによって圧縮を妨げる減衰力を発揮する。

　車両用液圧緩衝器は、伸長行程時、気室に面していない伸側室を圧縮するので、ロッド周りのシールの耐久性が許容する限り、伸側室の圧力を幾らでも増大させることができる。

　反対に、圧縮行程時、気室に面している圧側室を圧縮するので、気室自体も圧縮される。気体の体積弾性係数は液体の体積弾性係数より小さいので、気室の圧力上昇は小さく圧側室内の圧力上昇も小さくなる。さらに、気室に面していない伸側室内は減圧されるので、シリンダ内の圧力場（伸側室圧力と圧側室圧力との平均圧力）が低下する。

　すると、液体中に溶け込んだ気体の影響により液柱剛性が低くなり、圧縮行程時の減衰力の立上りが遅くなる。特に、伸長行程から圧縮行程に切換わる初期において、減衰力の立上りが遅くなり、減衰力発生応答性が低下する。

　そこで、車両用液圧緩衝器は、気室内に加圧されたガスを封入して、シリンダ内の液体を常時加圧状態に維持し、圧縮行程時の減衰力発生応答性を高めている。

　しかし、気室の圧力を高くすると、シリンダ内の液室内圧力が高くなり、ロッド周りをシールするオイルシールに作用する圧力も高くなる。オイルシールのシール性を維持するため、オイルシールがロッドを締付ける緊迫力も大きくなり、ロッドの摺動抵抗が過大となる。よって、単筒型液圧緩衝器の円滑な伸縮が妨げられ、特に、車両用途で使用する場合、車両搭乗者にゴツゴツ感を知覚させ、車両における乗り心地を悪化させる可能性がある。

　そこで、ＪＰ２０１０－６００８３Ａは、シリンダ内に補償室と弁要素とを設けた車両用液圧緩衝器を開示している。補償室は、気室と、圧側室に連通される液室と、を備える。弁要素は、圧側室から液室へ向かう液体の流れに抵抗を与える。これにより、車両用液圧緩衝器は、圧縮行程時の圧側室の圧力上昇を補償し、圧縮行程時における減衰力発生応答性の向上を図っている。

　しかし、上記文献ＪＰ２０１０－６００８３Ａに開示された車両用液圧緩衝器は、圧縮行程時における圧側室の圧力上昇の程度を調節することができないので、減衰力および減衰力発生応答性の調整を行うことができない。

　液圧緩衝器に搭載される減衰バルブには、ピストン速度が低速時に主として減衰力を発揮するオリフィスやチョークといった絞りと、ピストン速度が高速となると開弁して減衰力を発揮する開弁型のバルブと、を並列させているものがある。しかし、減衰力を調整する方法としては、絞りの開口面積のみを調節するもの、後者のバルブの開弁圧のみを調節するもの、の何れかしかなく、圧縮行程時における圧側室の圧力上昇の程度を直感的且つ簡易に調節することはできない。

　この発明の目的は、圧縮行程時における圧側室の圧力上昇の程度を直感的且つ簡易に調節して、減衰力発生応答性を調節することができる車両用液圧緩衝器を提供することである。

　本発明のある態様によれば、車両用液圧緩衝器であって、容器と、容器内を作動室と補償室とに区画する仕切部材と、容器内に摺動自在に挿入され、作動室を液体が充填される伸側室と圧側室とに区画するピストンと、容器内に移動自在に挿入され、ピストンに連結されるピストンロッドと、補償室内を液体が充填される液室と気体が充填される気室とに区画するフリーピストンと、圧側室と液室とを連通し、通過する液体の流れに抵抗を与える絞り弁と、絞り弁に並列して圧側室と液室とを連通し、圧側室の圧力を受けて開弁して圧側室から液室へ向かう液体の流れに抵抗を与える弁要素と、絞り弁と弁要素とに並列し、液室から圧側室へ向かう液体の流れのみを許容するチェック弁と、絞り弁の開口面積と弁要素における抵抗とを同時に変化させる調整機構と、を備えた車両用液圧緩衝器が提供される。

　本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用液圧緩衝器の縦断面図である。図２は、本発明の実施形態に係る車両用液圧緩衝器の一部拡大縦断面図である。図３は、本発明の実施形態に係る車両用液圧緩衝器の一部をさらに拡大した縦断面図である。図４は、本発明の実施形態に係る車両用液圧緩衝器の圧側減衰特性を説明する図である。図５は、本発明の実施形態に係る車両用液圧緩衝器の調整機構による圧側室の圧力上昇特性の変化を説明する図である。図６は、本発明の実施形態に係る車両用液圧緩衝器の調整機構による圧側減衰特性の変化を説明する図である。

　図１から図３に示すように、本実施形態における車両用液圧緩衝器Ｄは、容器１と、仕切部材２と、ピストン５と、ピストンロッド６と、フリーピストン７と、オリフィス８と、弁要素９と、チェック弁１０と、調整機構Ａと、を備え、車両の車体と車軸との間に介装されて車体の振動を抑制する。

　仕切部材２は、容器１内を作動室Ｏと補償室Ｒとに区画する。ピストン５は、容器１内に摺動自在に挿入され、作動室Ｏを液体が充填される伸側室３と圧側室４とに区画する。ピストンロッド６は、容器１内に移動自在に挿入されてピストン５に連結される。フリーピストン７は、補償室Ｒ内を液体が充填される液室Ｌと、気体が充填される気室Ｇと、に区画する。オリフィス８は、圧側室４と液室Ｌとを連通し、通過する液体の流れに抵抗を与える絞り弁として機能する。弁要素９は、オリフィス８に並列して圧側室４と液室Ｌとを連通し、圧側室４の圧力を受けて開弁して圧側室４から液室Ｌへ向かう液体の流れに抵抗を与える。チェック弁１０は、オリフィス８と弁要素９とに並列し液室Ｌから圧側室４へ向かう液体の流れのみを許容する。調整機構Ａは、オリフィス８の開口面積と弁要素９における抵抗とを同時に変化させる。

　各部材について詳細に説明する。容器１は、ピストン５が摺動自在に挿入されるシリンダ１１と、シリンダ１１の側方に一体化されフリーピストン７が摺動自在に挿入され仕切部材２が収容されるサブシリンダ１２と、を備える。

　具体的には、シリンダ１１は、筒状であって下端が閉塞され、図１中上端には、ピストンロッド６を摺動自在に軸支するロッドガイド１３が嵌合される。ロッドガイド１３の上方には、シール部材１４が積層される。シール部材１４は、シリンダ１１の図１中上端外周に螺着されるキャップ１５によってロッドガイド１３とともにシリンダ１１へ締め付け固定される。シール部材１４は、ピストンロッド６の外周に摺接するリップ部１４ａと、ロッドガイド１３に密着する外周シール部１４ｂと、を備える。ピストンロッド６とロッドガイド１３との間は、シール部材１４によって密にシールされる。

　シリンダ１１内にはピストンロッド６の先端に固定されるピストン５が摺動自在に挿入される。シリンダ１１内は、ピストン５によって図１中上方の伸側室３と、図１中下方の圧側室４と、に区画される。伸側室３および圧側室４内には、作動油等の液体が充填され、ピストン５に設けた減衰通路１６によって伸側室３と圧側室４とが互いに連通される。

　減衰通路１６は、減衰弁１７を備え、通過する液体の流れに抵抗を与える。減衰通路１６は、車両用液圧緩衝器Ｄの伸縮時に伸側室３から圧側室４へ、あるいは、圧側室４から伸側室３へ移動する液体の流れに抵抗を与え、伸側室３と圧側室４との間に圧力差を生じさせる。車両用液圧緩衝器Ｄは、この差圧に見合った減衰力を発生する。

　減衰弁１７は、液体が通過する際に液体の流れに抵抗を与え、所定の圧力損失を生じさせるものであればよく、たとえば、オリフィスやリーフバルブのような減衰バルブを採用することができる。伸側室３から圧側室４へ向かう流れのみを許容する減衰通路と、圧側室４から伸側室３へ向かう流れのみを許容する減衰通路と、の両方を設け、それぞれに減衰弁を設ける構成を採用してもよい。減衰通路は、ピストン５以外にも、ピストンロッド６に設けたり、シリンダ１１外に設けたりしてもよい。

　本実施形態の車両用液圧緩衝器Ｄは、片ロッド型の緩衝器であり、圧縮行程時にピストンロッド６がシリンダ１１へ侵入する体積分の液体がシリンダ１１内で余剰となり、圧側室４から補償室Ｒへ排出される。この排出される液体の流れにオリフィス８および弁要素９で抵抗を与えて減衰力を発生させるので、上述のように、伸側室３から圧側室４へ向かう流れのみを許容する減衰通路を設ける場合、減衰通路には圧側室４から伸側室３へ向かう流れのみを許容する逆止弁のみを設け、流れに殆ど抵抗を与えないように構成してもよい。

　図１から図３に示すように、サブシリンダ１２は、筒状であり、シリンダ１１の側方に一体化される。サブシリンダ１２は、図中上方側であってフリーピストン７が挿入される筒状の挿入部１２ａと、挿入部１２ａの下端に連設され仕切部材２が収容される筒状の収容部１２ｂと、を備える。挿入部１２ａの図中上端は、蓋１８によって閉塞される。収容部１２ｂの図中下端は、環状のアジャスタ保持部材１９と、アジャスタ保持部材１９の内周に回転自在に保持されたアジャスタ２０と、で閉塞される。

　アジャスタ保持部材１９は、収容部１２ｂの内周に螺着され、外周にはシールリング２３が装着される。アジャスタ保持部材１９とサブシリンダ１２との間は密にシールされ、アジャスタ保持部材１９とアジャスタ２０との間は、アジャスタ２０の外周に装着されたシールリング２４によって密にシールされる。

　アジャスタ２０の端部であってサブシリンダ１２内側の端部には外周に向けて突出する鍔２０ａが設けられる。鍔２０ａは、アジャスタ保持部材１９の内周であってサブシリンダ１２側の内周に設けた環状凹部１９ａに嵌合し、アジャスタ２０のアジャスタ保持部材１９からの抜けが防止される。

　アジャスタ２０は、サブシリンダ１２の内側端部から開口する螺子孔２０ｂと、サブシリンダ１２の外側端部から開口する工具差込孔２０ｃと、を備える。工具差込孔２０ｃ内に工具を差し込んで工具を回転させることで、アジャスタ２０を外部操作によって周方向に回転させることができる。アジャスタ２０をモータ等の駆動源によって回転させてもよい。

　サブシリンダ１２内は、サブシリンダ１２とシリンダ１１との肉を貫く連通孔２１によってシリンダ１１の圧側室４へ連通する。サブシリンダ１２内の図１中下端内周であって、連通孔２１の開口部よりも図中上方には仕切部材２が設けられ、サブシリンダ１２内の仕切部材２より図中上方側は補償室Ｒが設けられる。仕切部材２は、補償室Ｒとシリンダ１１内の作動室Ｏとを仕切っている。

　サブシリンダ１２内には、フリーピストン７が摺動自在に挿入され、補償室Ｒ内に収容される。フリーピストン７は、補償室Ｒ内を図中上方側の気室Ｇと図中下方側の液室Ｌとに区画する。気室Ｇ内には気体が、液室Ｌ内には液体が、それぞれ充填される。気室Ｇ内には、たとえば、窒素等の不活性ガスが所定圧で充填される。

　車両用液圧緩衝器Ｄの伸縮に応じてフリーピストン７がサブシリンダ１２に対し図中上下方向に移動する場合、気室Ｇは、容積を膨縮させることで、ピストンロッド６がシリンダ１１内へ出入りすることによるシリンダ１１内の容積変化を補償する。

　サブシリンダ１２の上端を閉塞する蓋１８には、気体注入口１８ａが設けられ、気体注入口１８ａから気室Ｇへ気体を給排して、気室Ｇ内の圧力を調節することができる。気室Ｇの圧力を調整した後は、気体注入口１８ａに螺着されるプラグ２２によって気体注入口１８ａを閉塞することができる。

　上述したように、圧側室４と液室Ｌとは、通過する液体の流れに抵抗を与える絞り弁としてのオリフィス８によって連通される。オリフィス８に並列して設けられる弁要素９は、圧側室４と液室Ｌとを連通し、圧側室４の圧力を受けて開弁して圧側室４から液室Ｌへ向かう液体の流れに抵抗を与える。オリフィス８と弁要素９に並列して設けられるチェック弁１０は、液室Ｌから圧側室４へ向かう液体の流れのみを許容する。

　車両用液圧緩衝器Ｄが伸長作動し、ピストン５がシリンダ１１に対して図１中上方へ移動する場合、ピストン５が伸側室３を圧縮し、圧側室４を拡大させるので、伸側室３内の液体は、減衰通路１６を介して圧側室４へ移動する。減衰通路１６を通過する液体の流れは減衰弁１７によって抵抗を与えられ、車両用液圧緩衝器Ｄは伸側の減衰力を発生する。シリンダ１１内からピストンロッド６が退出するので、退出するピストンロッド６の体積分の液体がシリンダ１１内で不足する。シリンダ１１内で不足する液体は、チェック弁１０を介して液室Ｌからシリンダ１１内へ供給される。フリーピストン７は、液室Ｌから流出する液体の体積に応じて図１中下方へ移動し、気室Ｇの体積が増加してシリンダ１１内の容積変化が補償される。

　反対に、車両用液圧緩衝器Ｄが圧縮作動し、ピストン５がシリンダ１１に対して図１中下方へ移動する場合、ピストン５が圧側室４を圧縮し、伸側室３を拡大させるので、圧側室４内の液体は、減衰通路１６を介して伸側室３へ移動する。シリンダ１１内ヘピストンロッド６が侵入するので、侵入するピストンロッド６の体積分の液体がシリンダ１１内で余剰となる。シリンダ１１内で余剰となる液体は、オリフィス８および弁要素９を介して補償室Ｒの液室Ｌ内へ排出される。フリーピストン７は、液室Ｌ内へ流入する液体の体積に応じて図１中上方へ移動し、気室Ｇの体積が減少してシリンダ１１内の容積変化が補償される。

　シリンダ１１内の余剰の液体がオリフィス８および弁要素９を介して補償室Ｒの液室Ｌ内へ排出されるため、シリンダ１１内の圧力場（伸側室圧力と圧側室圧力との平均圧力）の低下が抑制される。減衰通路１６を通過する液体の流れは、減衰弁１７で抵抗を与えられ、圧側室４と伸側室３との間に圧力差が生じるので、車両用液圧緩衝器Ｄは、圧側の減衰力を発生する。

　車両用液圧緩衝器Ｄが、圧側室４から伸側室３への流れを許容する逆止弁を備え、液体が圧側室４から伸側室３へ移動する流れに殆ど抵抗を与えない構成である場合であっても、オリフィス８および弁要素９によって圧側室４内の圧力を上昇させることができるので、車両用液圧緩衝器Ｄは圧側の減衰力を充分に発生することができる。

　サブシリンダ１２の図１中下方側の仕切部材２が収容される収容部１２ｂの外径は、サブシリンダ１２の図１中上方側のフリーピストン７が挿入される挿入部１２ａの外径以下である。さらに、仕切部材２の収容部１２ｂにおける軸線ｙは、フリーピストン７の挿入部１２ａにおける軸線ｘに対して、シリンダ１１側となる図１中右方にオフセットしている。これにより、サブシリンダ１２の下端を小型化でき、車両用液圧緩衝器Ｄの車軸側への取付に際してサブシリンダ１２が邪魔にならず、他部材と干渉しにくくなる。

　フリーピストン７は、サブシリンダ１２の挿入部１２ａに挿入され、収容部１２ｂの内周と挿入部１２ａの内周との間に形成されるフランジ１２ｃに当接することで、図１中下方へ移動することが規制される。これにより、液室Ｌはフリーピストン７がフランジ１２ｃに当接した状態以上には圧縮されない。フリーピストン７は、仕切部材２への干渉を避けるため、液室Ｌ側に凹部７ａを有する。

　図１から図３に示すように、仕切部材２は環状であり、ポート３０と、環状弁座３１と、凹部２ａと、溝２ｂと、内周凹部２ｃと、を備える。ポート３０は、図中上下方向となる軸方向に貫通する。環状弁座３１は、液室Ｌ側となる上端に設けられ、ポート３０の外周に形成される。凹部２ａは、ポート３０の外周に設けられる。溝２ｂは、アジャスタ保持部材１９側となる図２中下端の外周から内周へ向けて設けられ、ポート３０の下端に通じる。内周凹部２ｃは、アジャスタ保持部材１９側となる図２中下端の内周径を拡径して設けられ、溝２ｂに連通される。

　ポート３０は、開口面積を確保できれば、設置数は任意である。溝２ｂも、ポート３０の設置数に対応して設ければよい。ポート３０の図２中下端は、溝２ｂおよび連通孔２１を通じてシリンダ１１内の圧側室４へ連通され、ポート３０の図２中上端は、補償室Ｒ内の液室Ｌに連通している。仕切部材２の図２中下端外周には、面取部２ｄが設けられる。これは、ポート３０から連通孔２１へ、連通孔２１からポート３０へ、抜けていく液体の流れを、仕切部材２とサブシリンダ１２との間の環状隙間で絞って妨げることを防止するためである。面取部２ｄを設けることで、流路面積の確保が容易となるので、サブシリンダ１２の全長を短縮化することができる。

　仕切部材２は、サブシリンダ１２の下端内周に螺着されて固定される環状のアジャスタ保持部材１９、の図２中上端に載置される。仕切部材２の外周は、サブシリンダ１２の内周に設けたフランジ１２ｃに図２中上方への移動が規制されるようにサブシリンダ１２に嵌合される筒状のケース４０、の下端に当接される。仕切部材２は、アジャスタ保持部材１９とケース４０とで挟持され、サブシリンダ１２の収容部１２ｂ内に収容固定される。

　ケース４０は、具体的には、筒状の当接部４０ａと、環状の嵌合部４０ｂと、筒部４０ｃと、二つの切欠４０ｄと、複数の突起４０ｅと、複数の孔４０ｆと、を備える。筒状の当接部４０ａは、仕切部材２の外周に当接し、サブシリンダ１２のフランジ１２ｃにおける仕切部材側面に当接する。環状の嵌合部４０ｂは、当接部４０ａに連設され、外周径が当接部４０ａより小径で、サブシリンダ１２のフランジ１２ｃの内周に嵌合する。筒部４０ｃは、嵌合部４０ｂの内周から仕切部材とは反対側となる図２中上方へ立ち上がる。二つの切欠４０ｄは、筒部４０ｃの図２中上端となる仕切部材とは反対側端部から仕切部材側へ向けて設けられる。複数の突起４０ｅは、当接部４０ａの仕切部材側端に周方向に適宜の間隔をあけて設けられ、仕切部材側へ突出する。複数の孔４０ｆは、嵌合部４０ｂを貫いてケース４０の内外を連通する。

　突起４０ｅが仕切部材２の外周に形成した凹部２ａに嵌合することで、ケース４０と仕切部材２との周方向の相対回転が規制される。突起４０ｅと凹部２ａとの嵌合によって、ケース４０に対して仕切部材２が径方向にも位置決めされる。ケース４０をサブシリンダ１２の内周に挿入すると、当接部４０ａの上端外周がフランジ１２ｃの下端に当接し、ケース４０のそれ以上のサブシリンダ１２内への移動が規制される。孔４０ｆの設置数は、開口面積を確保できる任意の数である。

　仕切部材２の内周には、内周に摺接して軸方向移動自在および周方向回転自在に摺動自在に有底筒状の中空軸３２が挿入される。中空軸３２は、先端の外周に設けた螺子部３２ａと、螺子部３２ａより上方外周に設けた環状溝３２ｂと、内部を環状溝３２ｂへ連通する透孔３２ｃと、環状溝３２ｂより上方に設けられる長孔からなるオリフィス８と、底部となる図２中上端の外周に設けられて径方向へ突出する二つの規制部３２ｄと、を備える。

　中空軸３２の螺子部３２ａは、仕切部材２の内周を通してアジャスタ２０の螺子孔２０ｂ内に螺合される。中空軸３２の二つの規制部３２ｄは、それぞれケース４０の切欠４０ｄ内へ挿入され、中空軸３２はケース４０によって周方向への回転が規制される。アジャスタ２０は、鍔２０ａが仕切部材２とアジャスタ保持部材１９とで挟まれ、軸方向に位置決めされる。よって、アジャスタ２０は、周方向への回転が許容され、サブシリンダ１２に抜け止めされ、サブシリンダ１２に取り付けられる。

　アジャスタ２０を回転操作した場合、中空軸３２は、ケース４０によって周方向回転が規制されているので、螺子部３２ａと螺子孔２０ｂとから構成される送り螺子の作用によって、図２中上下方向となる軸方向に移動し、仕切部材２に対して遠近することができる。

　中空軸３２の環状溝３２ｂにおける軸方向幅は、中空軸３２がアジャスタ２０によって上下方向へ移動しても仕切部材２の溝２ｂに対向することができるように設定される。中空軸３２内は、透孔３２ｃ、環状溝３２ｂ、内周凹部２ｃ、溝２ｂ、および連通孔２１を介してシリンダ１１内の圧側室４へ連通し、オリフィス８を介して液室Ｌへ連通する。つまり、オリフィス８によって圧側室４と液室Ｌとが連通される。オリフィス８は、これを通過する液体の流れを絞って抵抗を与える。

　中空軸３２の外周には、仕切部材２のサブシリンダ１２内側の内周に着座する筒状のシャッタ３３が摺動自在に装着される。シャッタ３３は、中空軸３２の外周に摺接する筒部３３ａと、筒部３３ａの外周に設けたフランジ状のバルブ支持部３３ｂと、を備える。

　シャッタ３３の筒部３３ａの外周には、仕切部材２の液室Ｌ側である上端に形成された環状弁座３１に離着座する環状の弁体３４と、弁体３４の仕切部材側に積層される環状のチェック弁１０と、弁体３４の仕切部材とは反対側に積層されるバルブ抑え部材３５と、が摺動自在に装着される。

　中空軸３２の外周であって、シャッタ３３よりも仕切部材とは反対側には、シャッタ３３と対向する筒状のばね受３６が摺動自在に装着される。ばね受３６は、中空軸３２の外周に摺動自在に装着された筒部３６ａと、筒部３６ａの外周に設けられたフランジ状のばね受部３６ｂと、を備える。ばね受３６とバルブ抑え部材３５との間には、ばね要素としてのコイルばね３７が圧縮状態で介装される。ばね受３６とバルブ抑え部材３５とは、コイルばね３７によって常に離間するように附勢される。ばね受３６は、中空軸３２の規制部３２ｄに当接すると、規制部３２ｄによって中空軸３２に対する上方側への移動が規制される。コイルばね３７は、バルブ抑え部材３５を介してシャッタ３３を仕切部材２側へ向けて附勢する。

　図２および図３に示すように、シャッタ３３と仕切部材２との間には、チェック弁１０を弁体３４側へ附勢するばね部材３８が介装される。ばね部材３８は、環状部材３８ａと、複数の腕３８ｂと、を備える。環状部材３８ａは、シャッタ３３と仕切部材２との間で挟持される。複数の腕３８ｂは、環状部材３８ａの外周から延びてチェック弁１０の仕切部材側を弾性支持し、チェック弁１０を弁体３４側へ附勢する。

　図２および図３に示すように、弁体３４は、環状のリーフバルブで構成され、同一円周上に複数の透孔３４ａを備える。透孔３４ａは、チェック弁１０が弁体３４に当接している状態では、チェック弁１０によって遮断される。透孔３４ａの設置数は、チェック弁１０の機能上必要とされる開口面積を確保できる任意の数である。

　上述のように、中空軸３２の外周には、ばね部材３８、シャッタ３３、弁体３４、バルブ抑え部材３５、コイルばね３７、およびばね受３６、が装着される。中空軸３２を仕切部材２に組み付けると、チェック弁１０がばね部材３８によって弁体３４へ向けて附勢されて透孔３４ａを遮断し、コイルばね３７がバルブ抑え部材３５を介して弁体３４を仕切部材２側へ附勢する。

　弁要素９は、弁体３４と、環状のばね受３６と、コイルばね３７と、から構成される。弁体３４は、仕切部材２の液室Ｌ側に配置され、仕切部材２に形成された圧側室と液室とを連通するポート３０の出口を開閉する。環状のばね受３６は、弁体３４の仕切部材２とは反対側に配置される。コイルばね３７は、弁体３４とばね受３６との間に介装され、弁体３４を仕切部材２側へ向けて附勢するばね要素として機能する。

　つまり、弁体３４は、バルブ抑え部材３５を介してコイルばね３７の附勢力で環状弁座３１へ向けて附勢されて撓んでいる。圧側室４の圧力が液室Ｌの圧力よりも高くなり、ポート３０を介して作用する圧側室４の圧力と、仕切部材２とは反対側となる背面側に作用する液室Ｌの圧力と、の差圧が開弁圧に達した場合、弁体３４の外周が図２中上方側へ撓んでポート３０を開放し、圧側室４を液室Ｌへ連通させ、通過する液体の流れに抵抗を与える。

　弁要素９は、圧側室４の圧力が液室Ｌの圧力よりも高くなっても、圧側室４と液室Ｌとの差圧が開弁圧に達しない場合には、弁体３４が環状弁座３１へ着座したままとなり、液室Ｌと圧側室４とが連通することはない。

　チェック弁１０は、弁体３４に積層され、弁体３４の透孔３４ａを介して液室Ｌの圧力を受け、ポート３０を介して仕切部材２とは反対側である背面側には圧側室４の圧力を受ける。液室Ｌの圧力が圧側室４の圧力よりも高くなり、チェック弁１０を図２中下方向に押し下げる力がばね部材３８の附勢力より大きくなった場合、チェック弁１０は、弁体３４から離れて液室Ｌを圧側室４へ連通させる。反対に、圧側室４の圧力が液室Ｌの圧力よりも高い場合には、チェック弁１０は弁体３４へ押しつけられるので透孔３４ａを遮断したまま保持され、圧側室４と液室Ｌとを連通させることはない。

　上記のように、圧側室４から液室Ｌへ向かう液体の流れのみを許容する弁要素９と、液室Ｌから圧側室４へ向かう液体の流れのみを許容するチェック弁１０とは、ポート３０に対して並列して設けられる。本実施形態では、チェック弁１０が弁要素９の弁体３４に設けた透孔３４ａを利用するので、チェック弁１０と弁要素９とは一体不可分である。しかし、チェック弁１０と弁要素９とを全く別個に設ける構成としてもよい。

　本実施形態では、弁要素９における弁体３４に透孔３４ａを設け、透孔３４ａを開閉する環状のチェック弁１０を設けてチェック弁１０と弁要素９とを一体としたので、チェック弁１０をコンパクトに構成することができる。弁要素９におけるばね要素およびチェック弁１０におけるばね部材は、附勢力を発揮できればよく、金属製のばねやその他の弾性体を用いてもよい。

　シャッタ３３の筒部３３ａの図２中上端が、中空軸３２に設けた長孔であるオリフィス８の下端に対向し、オリフィス８の下端側の一部を閉塞する。ばね受３６の筒部３６ａの図２中下端が、中空軸３２に設けた長孔であるオリフィス８の上端に対向し、オリフィス８の上端の一部を閉塞する。

　アジャスタ２０の回動操作で中空軸３２を図２中下方側へ引き込んで仕切部材２に対して近づけた場合、中空軸３２の規制部３２ｄがばね受３６を下方へ押圧するので、ばね受３６が図中下方へ移動する。シャッタ３３は、仕切部材２に当接して下方への移動が規制されているので、アジャスタ２０の操作によって中空軸３２が仕切部材２へ接近すると、シャッタ３３とばね受３６とが接近して、シャッタ３３の筒部３３ａの上端とばね受３６の筒部３６ａの下端との間の間隔が狭くなる。よって、シャッタ３３とばね受３６とで閉塞されるオリフィス８の面積が小さくなる。

　つまり、中空軸３２が仕切部材２へ向けて移動した場合、シャッタ３３とばね受３６とで閉塞されないオリフィス８の面積である開口面積が減少し、通過する液体の流れにオリフィス８が与える抵抗が大きくなる。

　中空軸３２とばね受３６との軸方向の位置関係は、中空軸３２の移動によっても不変であるので、ばね受３６とオリフィス８とのラップ面積、つまり、ばね受３６がオリフィス８の一部を閉塞する面積も変わらない。したがって、ばね受３６がオリフィス８の一部を閉塞しない構成としてもよい。

　弁体３４は、バルブ抑え部材３５を介してコイルばね３７の附勢力で環状弁座３１へ向けて附勢されて撓んでいる。ポート３０を介して作用する圧側室４の圧力と、仕切部材２とは反対側となる背面側に作用する液室Ｌの圧力と、の差圧が開弁圧に達した場合、弁体３４の外周が図２中上方側へ撓んでポート３０を開放する。この場合、差圧が大きくなるほど、弁体３４の撓み量が大きくなり環状弁座３１と弁体３４との間に形成される環状隙間が大きくなる。

　コイルばね３７が差圧に負けて縮むと、弁体３４がバルブ抑え部材３５とともに仕切部材２から図２中上方へ後退し、環状弁座３１と弁体３４との間に形成される環状隙間はさらに大きくなる。

　中空軸３２が仕切部材２に接近する場合、ばね受３６とシャッタ３３の外周に装着されたバルブ抑え部材３５との間の、図２中上下方向となる軸方向距離が短くなるので、コイルばね３７の圧縮量（初期荷重）が大きくなり、増大した圧縮量に応じてコイルばね３７が弁体３４を附勢する附勢力が大きくなる。中空軸３２を仕切部材２へ接近させてコイルばね３７の弁体３４を附勢する力が大きくなればなるほど、差圧に応じて生じる弁体３４と環状弁座３１との間の環状隙間の大きさは小さくなり、弁要素９を通過する液体に与える抵抗を増大させることができる。

　アジャスタ２０の回動操作によって、中空軸３２を図２中上方側へ押し上げて仕切部材２から遠ざけた場合、ばね受３６がコイルばね３７によって押し上げられ、中空軸３２の規制部３２ｄによって規制された状態で図中上方へ移動する。シャッタ３３は、コイルばね３７によって仕切部材２へ押しつけられているので、アジャスタ２０の操作によって中空軸３２が仕切部材２から遠ざかると、シャッタ３３とばね受３６とが遠ざかり、シャッタ３３の筒部３３ａの上端とばね受３６の筒部３６ａの下端との間の間隔が広くなる。よって、シャッタ３３とばね受３６とで閉塞されるオリフィス８の面積が大きくなる。

　つまり、中空軸３２が仕切部材２から軸方向へ向けて離間した場合、シャッタ３３とばね受３６で閉塞されないオリフィス８の面積である開口面積が拡大し、通過する液体の流れにオリフィス８が与える抵抗が小さくなる。

　中空軸３２が仕切部材２から離間する場合、ばね受３６とシャッタ３３の外周に装着されたバルブ抑え部材３５との間の、図２中上下方向となる軸方向距離が長くなるので、コイルばね３７の圧縮量（初期荷重）が小さくなり、減少した圧縮量に応じてコイルばね３７が弁体３４を附勢する附勢力が小さくなる。中空軸３２を仕切部材２から軸方向へ離間させてコイルばね３７の弁体３４を附勢する力が小さくなればなるほど、差圧に応じて生じる弁体３４と環状弁座３１との間の環状隙間の大きさは大きくなり、弁要素９を通過する液体に与える抵抗を低減させることができる。

　上記のように、アジャスタ２０を回動操作することで、中空軸３２を軸方向へ移動させて仕切部材２に対して遠近させ、オリフィス８の開口面積と弁要素９を通過する液体の流れに与える抵抗とを同時に調節することができる。具体的には、アジャスタ２０を一方向へ回転操作すると、オリフィス８の開口面積を減少させてオリフィス８における抵抗を大きくさせ、弁要素９の抵抗を増大させることができる。反対に、アジャスタ２０を他方向へ回転操作すると、オリフィス８の開口面積を増大させてオリフィス８における抵抗を小さくさせ、弁要素９の抵抗を低減させることができる。

　したがって、調整機構Ａは、規制部３２ｄと、送り螺子と、シャッタ３３と、を備える。規制部３２ｄは、ばね受３６を外周に装着した中空軸３２に設けられ、ばね受３６の仕切部材２とは反対側に当接してばね受３６の仕切部材２とは反対側への移動を規制する。送り螺子は、中空軸３２を仕切部材２に対して軸方向に遠近させる駆動機構である外部操作可能なアジャスタ２０と、螺子部３２ａと、から構成される。シャッタ３３は、中空軸３２の駆動に対して不動であり、中空軸３２の駆動に対して長孔であるオリフィス８とのラップ面積を増減させる。

　次に、車両用液圧緩衝器Ｄの作用について説明する。車両用液圧緩衝器Ｄが伸長して、図１中でピストン５が上方へ移動する場合、ピストン５の上昇によって伸側室３が圧縮されて伸側室３の液体が減衰弁１７を介して下方の圧側室４へ流入する。ピストンロッド６がシリンダ１１から退出し、退出したピストンロッド６の体積分の液体が不足する。不足分の液体は、チェック弁１０が開くことで補償室Ｒにおける液室Ｌから圧側室４へ供給され、フリーピストン７が気室Ｇを膨張させる方向へ移動してシリンダ１１内の容積変動が補償される。

　チェック弁１０を附勢しているばね部材３８の附勢力は極弱く設定されており、液体は殆ど抵抗を受けずにチェック弁１０を通過し、液室Ｌから圧側室４へ移動する。

　したがって、伸長行程時には、車両用液圧緩衝器Ｄは、液体がピストン５に設けた減衰弁１７を通過する際に生じる、伸側室３と圧側室４との圧力差に応じた伸側減衰力を発揮する。

　他方、車両用液圧緩衝器Ｄが圧縮して、図１中でピストン５が下方へ移動する場合、ピストン５の下降によって圧側室４が圧縮されて圧側室４の液体が減衰弁１７を介して上方の伸側室３へ流入する。ピストンロッド６がシリンダ１１内へ侵入し、浸入したピストンロッド６の体積分の液体が過剰となる。過剰分の液体は、弁要素９がポート３０を開放することで圧側室４から液室Ｌへ排出され、フリーピストン７が気室Ｇを収縮させる方向へ移動してシリンダ１１内の容積変動が補償される。

　弁要素９は、車両用液圧緩衝器Ｄが圧縮行程であってピストン速度が所定速度以下の場合、圧側室４と液室Ｌとの差圧が小さいので開弁しない。液体は、絞り弁としてのオリフィス８のみを介して圧側室４から液室Ｌへ移動する。車両用液圧緩衝器Ｄは、図４の実線ａに示すように、オリフィス特有の減衰特性（ピストン速度に対する減衰力の特性）を持って減衰力を発揮する。

　車両用液圧緩衝器Ｄが圧縮行程であってピストン速度が所定速度以上の場合、圧側室４と液室Ｌとの差圧が開弁圧に達すると、弁要素９が開弁してオリフィス８に並列されるポート３０が開放される。弁要素９が開弁すると、車両用液圧緩衝器Ｄの減衰特性は、図４の破線ｂに示すように、ピストン速度に対して減衰係数が小さくなる。

　ピストン速度がさらに高速となると、圧縮される圧側室４内の圧力の作用によって弁体３４を押す力が、ばね要素としてのコイルばね３７が弁体３４を仕切部材２へ向けて附勢する附勢力より大きくなり、コイルばね３７が圧縮して弁体３４がバルブ抑え部材３５とともに仕切部材２から後退する。弁体３４と環状弁座３１との間に形成される環状隙間の大きさがより大きくなり、車両用液圧緩衝器Ｄの減衰特性は、図４の一点鎖線ｃに示すように、ピストン速度に対してさらに減衰係数が小さくなる。

　弁要素９は、車両用液圧緩衝器Ｄが圧縮行程であってピストン速度が所定速度以下では、流路面積を小さく制限するので、圧側室４内の液体は液室Ｌへ移動し難く、圧側室４内の圧力は速やかに増圧される。

　車両用液圧緩衝器Ｄは、圧側室４内の圧力を速やかに増圧させて、伸側室３と圧側室４とにおける圧力場の低下を抑制し、圧縮側の減衰力を発揮することができる。よって、伸長行程から圧縮行程に切換わった直後や圧縮行程時であって、ピストン速度が低速時である場合、減衰力の立上りが遅れることを解消でき、減衰力発生応答性を向上させることができる。

　上記したように、絞り弁としてのオリフィス８における抵抗を大きくしながら弁要素９の抵抗を増大させることができる。さらに、オリフィス８における抵抗を小さくしながら弁要素９の抵抗を低減させることができる。すなわち、オリフィス８の特性による傾きを変更させながら、弁要素９の特性による傾きも変更させることができる。

　したがって、アジャスタ２０を回転させることで、圧側室４の圧力上昇の特性（ピストン速度に対する圧側室の圧力上昇の特性）を、図５に示すように図中の矢印が示す範囲で、擬似的に原点回りに回転させるように変化させることができる。絞り弁としてのオリフィス８における抵抗を大きくしながら弁要素９の抵抗を増大させると、圧力上昇特性線を擬似的に原点を中心として反時計回りに回転させることができる。反対に、オリフィス８における抵抗を小さくしながら弁要素９の抵抗を低減させると、圧力上昇特性線を擬似的に原点を中心として時計回りに回転させることができる。

　圧側室４の圧力上昇が上記のように補償されるので、アジャスタ２０を回転させることで、車両用液圧緩衝器Ｄの減衰特性も、図６に示すように、図中の矢印に示す範囲で、原点回りに回転させるように変化させることができる。

　絞り弁と弁要素９との両方を同時に調整可能であるから、絞り弁のみ、あるいは、弁要素９のみの調整が可能である緩衝器や、双方の調整が可能であっても独立して調整しなければならない緩衝器と比較して、圧側室４の圧力上昇の特性をより簡単に且つ、より直感的に調節することができ、圧側の減衰力応答性の調節も同様に簡単に行うことができる。

　気室内の圧力を高める必要が無いので、車両用液圧緩衝器Ｄの容器１内の圧力が過剰に高くなることが無く、ピストンロッド６の周りをシールするシール部材１４の緊迫力を増大させる必要がなく、車両搭乗者にゴツゴツ感を知覚させ車両における乗り心地を阻害することを防止することができる。

　車両用液圧緩衝器Ｄによれば、車両における乗り心地を損なうことなく圧縮行程初期であっても応答性良く必要十分な減衰力を発揮することができる。弁要素９の流路面積が大きくなる所定速度は、車両に適するように任意に決定することができる。

　他方、ピストン速度が所定速度を超えると、流路面積が大きくなり、抵抗が小さくなり、液体は圧側室４から液室Ｌへほとんど制限されずに移動できるので、この場合、従来の単筒型液圧緩衝器と同等の減衰力を発揮できる。

　本実施形態では、絞り弁をオリフィス８として説明したが、オリフィス以外にもチョークやその他の絞り弁を設けてもよい。たとえば、環状絞りを設ける場合、中空軸３２の上端を閉塞せず、中空軸３２内に環状弁座を設け、中空軸３２内に、中空軸３２に対して軸方向不動であって環状弁座と対向して環状弁座との間に環状絞りを形成するニードル状などの弁体を設けてもよい。この場合、中空軸３２を仕切部材２に接近させると弁体と環状弁座との間の距離も接近し、反対に、中空軸３２を仕切部材２から遠ざけると弁体と環状弁座との間の距離も遠ざかる。

　絞り弁にチョークを採用する場合には、中空軸３２内に小径部を設け、中空軸３２に対して軸方向不動の軸を小径部内に摺動自在に挿入し、中空軸３２の小径部の内周或いは軸の外周にチョークを形成する溝を設けてもよい。この場合、中空軸３２を軸方向へ移動させることによって小径部と軸の嵌合長を変更してチョーク長さを変更する。

　本実施形態では、弁要素９として弁体３４に環状のリーフバルブを採用しているが、ばね要素で附勢される弁体であれば、ポペット弁やその他の弁体を用いてもよい。

　本実施形態では、サブシリンダ１２は、シリンダ１１と軸方向を同一方向に向けて横置きに一体化されており、車両用液圧緩衝器Ｄのストロークを確保しながら長手方向寸法の長大化を回避できる。これに限らず、サブシリンダ１２をシリンダ１１の直下に軸方向を図１中左右方向に向けて一体化してもよいし、シリンダ１１とサブシリンダ１２とをホースにて接続する構成を採用してもよい。容器１は、シリンダ１１とサブシリンダ１２とで構成される以外にも他の構成で実現してもよい。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

　本願は２０１０年１２月１０日に日本国特許庁に出願された特願２０１０－２７５２７５に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

　本発明は、車両用緩衝器等の車両の制振用途に利用することができる。

Claims

　車両用液圧緩衝器であって、
　容器と、
　前記容器内を作動室と補償室とに区画する仕切部材と、
　前記容器内に摺動自在に挿入され、前記作動室を液体が充填される伸側室と圧側室とに区画するピストンと、
　前記容器内に移動自在に挿入され、前記ピストンに連結されるピストンロッドと、
　前記補償室内を液体が充填される液室と気体が充填される気室とに区画するフリーピストンと、
　前記圧側室と前記液室とを連通し、通過する液体の流れに抵抗を与える絞り弁と、
　前記絞り弁に並列して前記圧側室と前記液室とを連通し、前記圧側室の圧力を受けて開弁して前記圧側室から前記液室へ向かう液体の流れに抵抗を与える弁要素と、
　前記絞り弁と前記弁要素とに並列し、前記液室から前記圧側室へ向かう液体の流れのみを許容するチェック弁と、
　前記絞り弁の開口面積と前記弁要素における抵抗とを同時に変化させる調整機構と、を備えた車両用液圧緩衝器。
　請求項１に記載の車両用液圧緩衝器であって、
　前記弁要素は、前記仕切部材の前記液室側に配置されて前記仕切部材に形成された前記圧側室と前記液室とを連通するポートの出口を開閉する弁体と、前記弁体の前記仕切部材とは反対側に配置される環状のばね受と、前記弁体と前記ばね受けとの間に介装されて前記弁体を前記仕切部材側へ向けて附勢するばね要素と、を備え、
　前記絞り弁は、有底筒状であって内部が前記圧側室に連通される中空軸の側部に開口して内部を前記液室へ連通する長孔で形成され、
　前記調節機構は、前記ばね受を外周に装着した前記中空軸に設けた前記ばね受の前記仕切部材とは反対側に当接して前記ばね受の前記仕切部材とは反対側への移動を規制する規制部と、前記中空軸を前記仕切部材に対して軸方向に遠近させる駆動部と、前記中空軸の駆動に対し不動であり前記中空軸の駆動に応じて前記長孔とのラップ面積を増減させるシャッタと、を備え、
　前記駆動部の駆動によって、前記絞り弁の開口面積と前記ばね要素の初期荷重とを同時に変化させる車両用液圧緩衝器。
　請求項２に記載の車両用液圧緩衝器であって、
　前記容器は、前記ピストンが摺動自在に挿入されるシリンダと、前記シリンダに一体化され、前記フリーピストンが摺動自在に挿入され、前記仕切部材が収容されるサブシリンダと、を備え、
　前記駆動部は、前記中空軸の先端に設けた螺子部と、前記サブシリンダを貫通して前記サブシリンダに回転自在に設けられ前記中空軸の前記螺子部に螺合する螺子部を有するアジャスタと、を備え、
　前記アジャスタを外部操作可能とした車両用液圧緩衝器。
　請求項２に記載の車両用液圧緩衝器であって、
　前記チェック弁は、前記弁体に設けた透孔と、前記弁体の前記仕切部材側に積層されて前記透孔を開閉する環状のチェック弁体と、前記チェック弁体を前記弁体へ向けて附勢するばね部材と、を備えた車両用液圧緩衝器。