WO2012102125A1

WO2012102125A1 - 車両用緩衝器

Info

Publication number: WO2012102125A1
Application number: PCT/JP2012/050793
Authority: WO
Inventors: 森田　雄二
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2011-01-26
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2012-08-02
Anticipated expiration: 2013-07-26

Abstract

　車両用緩衝器は、シリンダと、ピストンと、ピストンロッドと、リザーバと、伸側減衰通路と、圧側通路と、圧側減衰通路と、吸込通路と、圧側室に連通されて圧側室内の流体を吸収可能な緩和室と、緩和室内に摺動自在に挿入され緩和室を閉鎖する慣性弁と、を備える。慣性弁は、シリンダに軸方向であってピストンロッド側へ向かう方向の加速度が作用すると開弁方向への慣性力を受ける弁体を備え、開弁時に緩和室を圧側室に連通する。

Description

車両用緩衝器

　本発明は、車両用緩衝器の改良に関する。

　車両用緩衝器は、車両の車体と車輪との間に介装されて使用される。車両用緩衝器は、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されてシリンダ内を伸側室と圧側室とに区画するピストンと、一端がピストンに連結されシリンダ内に移動自在に挿通されるロッドと、を備える。

　車両用緩衝器はさらに、シリンダの端部に設けられて圧縮行程時にシリンダからリザーバへ排出される作動油の流れに抵抗を与えるベースバルブと、ピストンに設けられて伸長行程時に伸側室から圧側室へ向かう作動油の流れに抵抗を与えるピストンバルブと、を備え、圧縮行程時の減衰力と伸長行程時の減衰力とを別個の減衰弁で発揮している。

　特に、車両走行時において車輪が路面上の段差に乗り上げて通過する場合、車輪が路面から上方に突き上げられる。この時、圧側の減衰力（圧縮行程時の減衰力）を高く設定していると、車両用緩衝器が路面入力を吸収できず、車体に大きな衝撃（インパクトショック）が加わる場合がある。

　ＪＰ２００１－１１６０７７Ａは、圧側の減衰力の特性を、ピストン速度が高くなると減衰力の上昇が頭打ちとなる飽和特性とすることでインパクトショックを低減した車両用緩衝器を開示している。この緩衝器は、伸側減衰力を高めに設定し、圧縮行程時の振動減衰率の低下分を伸長行程時に補うことで振動を減衰させる。

　一般的に、インパクトショックが加わると、車両用緩衝器に入力される振動の周波数が高くなる傾向にある。そこで、ＪＰ１１－９４００５Ａは、高周波数の入力に感応して減衰弁を迂回するバイパスを開閉するスプールを備えた車両用緩衝器を開示している。この車両用緩衝器は、車輪を突き上げる振動の入力に対して伸側室と圧側室とを連通するバイパスを開放することで減衰力を低減させインパクトショックを低減させる。

　しかし、ＪＰ２００１－１１６０７７Ａに開示される車両用緩衝器は、圧側減衰力を飽和特性としているが、路面から突き上げるようなインパクトショックが入力される場合には、依然として減衰力が大きすぎて充分にインパクトショックを低減することができない。よって、車両における乗り心地の改善の余地がある。

　また、ＪＰ１１－９４００５Ａに開示される周波数感応型の車両用緩衝器は、バイパスが伸側室と圧側室とを連通する構造となっており、圧側減衰力の低減には限界がある。上記車両用緩衝器はさらに、周波数感応部が車軸側に振動を拾ってバイパスを開閉しているので、インパクトショックの入力に応答性よくバイパスを開くことができない。よって、上記車両用緩衝器は、インパクトショックを充分に低減することができず、車両における乗り心地を充分に改善することができない可能性がある。

　本発明は、上記した不具合を改善するために創案されたものであって、インパクトショックを効果的に低減でき車両における乗り心地を向上することができる車両用緩衝器を提供することを目的とする。

　本発明のある態様によれば、車両用緩衝器であって、車両のばね下部材に連結されるシリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入され、シリンダ内を伸側室と圧側室とに区画するピストンと、一端がピストンに連結され、他端が車両のばね上部材に連結され、シリンダ内に移動自在に挿入されるピストンロッドと、リザーバと、伸側室から圧側室へ向かう流体の流れに抵抗を与える伸側減衰通路と、圧側室から伸側室へ向かう流体の流れのみを許容する圧側通路と、圧側室からリザーバへ向かう流体の流れに抵抗を与える圧側減衰通路と、リザーバから圧側室へ向かう流体の流れのみを許容する吸込通路と、圧側室に連通されて圧側室内の流体を吸収可能な緩和室と、緩和室内に摺動自在に挿入され、緩和室を閉鎖する慣性弁と、を備え、慣性弁は、シリンダに軸方向であってピストンロッド側へ向かう方向の加速度が作用すると開弁方向への慣性力を受ける弁体を備え、開弁時に緩和室を圧側室に連通する車両用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、本発明の第１実施形態に係る車両用緩衝器の縦断面図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る車両用緩衝器の一部を拡大して示す縦断面図である。図３は、本発明の第２実施形態に係る車両用緩衝器の縦断面図である。図４は、本発明の第２実施形態に係る車両用緩衝器の一部を拡大して示す縦断面図である。

　以下、図を参照しながら実施形態について説明する。

　初めに、第１実施形態について説明する。

　図１および図２に示すように、本実施形態における車両用緩衝器Ｄは、シリンダ１と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されてシリンダ１内を伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに区画するピストン２と、一端がピストン２に連結されてシリンダ１内に移動自在に挿入されるピストンロッド３と、リザーバＲと、伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ向かう流体の流れに抵抗を与える伸側減衰通路４と、圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう流体の流れのみを許容する圧側通路５と、圧側室Ｒ２からリザーバＲへ向かう流体の流れに抵抗を与える圧側減衰通路６と、リザーバＲから圧側室Ｒ２へ向かう流体の流れのみを許容する吸込通路７と、圧側室Ｒ２に連通されて圧側室Ｒ２内の流体を吸収可能な緩和室Ａと、緩和室Ａ内に摺動自在に挿入されて緩和室Ａを閉鎖する慣性弁８とを備える。

　車両用緩衝器Ｄは、車両の車体側のばね上部材ヘピストンロッド３の他端が連結され、車両の車輪側のばね下部材ヘシリンダ１が連結され、ばね上部材とばね下部材との間に正立に介装される。

　以下、各部材について詳細に説明する。シリンダ１は、筒状であって内部にピストン２が摺動自在に挿入される。シリンダ１は、ピストン２の図１中上方側の伸側室Ｒ１と、図１中下方側の圧側室Ｒ２とに区画され、伸側室Ｒ１及び圧側室Ｒ２内には、流体として、たとえば、作動油が充填されている。なお、流体は、作動油以外の液体やＭＲ流体、ＥＲ流体、水、水溶液等であってもよい。

　シリンダ１は、外方に配置される有底筒状の外筒９内に収容され、外筒９との間の環状隙間によってリザーバＲを形成している。リザーバＲ内は、作動油と気体とが充填され、作動油の劣化を防止するため気体として窒素等の不活性ガスが充填される。

　シリンダ１の図１中下端には、仕切部材１０が嵌合され、圧側室Ｒ２とリザーバＲとが仕切られている。シリンダ１の図１中上端には、ピストンロッド３を摺動自在に軸支するロッドガイド１１が嵌合されている。ロッドガイド１１はさらに、外筒９の内周に嵌合され、ロッドガイド１１の図１中上方に積層されて外筒９、シリンダ１、及びピストンロッド３の間をシールするシール部材１２とともに外筒９の上端を加締めることで、外筒９に固定される。このようにロッドガイド１１を外筒９に固定することで、シリンダ１は、外筒９の底部に載置された仕切部材１０とロッドガイド１１とによって挟持され、仕切部材１０とともに外筒９に固定される。なお、外筒９の上端開口部を加締める代わりに、上端開口部にキャップを螺着して、キャップと外筒９の底部とで、シール部材１２、ロッドガイド１１、シリンダ１、及び仕切部材１０を挟持し、これら部材を外筒９に一体化するようにしてもよい。

　ピストン２は、ピストンロッド３の一端となる図１中下端に固定され、伸側減衰通路４と圧側通路５とを有する。伸側減衰通路４は、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通する通路４ａと、通路４ａの途中に設けた減衰弁４ｂと、を備える。伸側減衰通路４は、減衰弁４ｂが伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ向かう作動油の流れのみを許容し当該流れに抵抗を与える、一方通行の減衰通路である。

　圧側通路５は、圧側室Ｒ２と伸側室Ｒ１とを連通する通路５ａと、通路５ａの途中に設けたチェックバルブ５ｂとを備える。圧側通路５は、チェックバルブ５ｂが圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう作動油の流れのみを許容する、一方通行の通路である。

　仕切部材１０は、シリンダ１の下端に嵌合する小径な小径部１０ａと、下端外周に設けた筒状のスカート１０ｂと、スカート１０ｂに設けられてスカート１０ｂ内外を連通する切欠１０ｃと、圧側室Ｒ２に臨む図２中上端となる圧側室端からスカート１０ｂ内に臨む反圧側室端へと通じる圧側減衰ポート１０ｄ及び吸込ポート１０ｅと、圧側室端から反圧側室端へ軸心部を貫く貫通孔１０ｆと、を備える。圧側減衰ポート１０ｄは、仕切部材１０に同一円周上に複数設けられる。吸込ポート１０ｅは、仕切部材１０に圧側減衰ポート１０ｄが設けられる円より大径な円の円周上に複数設けられる。圧側減衰ポート１０ｄ及び吸込ポート１０ｅの設置数は任意であり単数であってもよい。

　仕切部材１０は、シリンダ１の端部に小径部１０ａを嵌合してスカート１０ｂの下端を外筒９の底部に当接させた状態で、外筒９とシリンダ１とによって挟持されて外筒９に固定され、圧側室Ｒ２とリザーバＲとを仕切っている。圧側減衰ポート１０ｄ及び吸込ポート１０ｅは、上端開口端が圧側室Ｒ２に臨んでおり、下端開口端がスカート１０ｂに設けた切欠１０ｃを介してリザーバＲに通じており、圧側室Ｒ２とリザーバＲとを連通している。

　仕切部材１０の圧側室側端となる図２中上端には、環状のチェックバルブ１３が積層され、仕切部材１０の反圧側室側端となる図２中下端には、環状のリーフバルブ１４が積層される。チェックバルブ１３及びリーフバルブ１４は、仕切部材１０とともに、仕切部材１０の貫通孔１０ｆに挿入されるガイドロッド１５の外周に装着され、緩和室Ａを形成するケース１６によって固定される。

　ガイドロッド１５は、貫通孔１０ｆ内に挿入される軸部１５ａと、軸部１５ａの図２中下端外周に設けたフランジ１５ｂと、軸部１５ａを上下に貫通する中空部１５ｃと、軸部１５ａの図２中上端外周に設けた螺子部１５ｄとを備える。ケース１６を螺子部１５ｄに螺着させることで、フランジ１５ｂとケース１６とによってチェックバルブ１３、仕切部材１０、及びリーフバルブ１４を挟持してこれらを一体化する。

　チェックバルブ１３は、ガイドロッド１５によって内周側が固定されて外周側の撓みが許容され、吸込ポート１０ｅの圧側室側の開口を開閉する。チェックバルブ１３と吸込ポート１０ｅとで吸込通路７が形成される。チェックバルブ１３は、リザーバＲから圧側室Ｒ２へ向かう作動油の流れのみを許容する。これにより、吸込通路７は、リザーバＲから圧側室Ｒ２へ向かう作動油の流れのみを許容する一方通行の通路に設定される。チェックバルブ１３は、透孔１３ａを備えるので、圧側減衰ポート１０ｄの圧側室側の開口端は閉塞されない。

　リーフバルブ１４は、複数の環状板を重ねて構成されており、ガイドロッド１５によって内周側が固定されて外周側の撓みが許容され、圧側減衰ポート１０ｄの反圧側室側の開口を開閉する。リーフバルブ１４と圧側減衰ポート１０ｄとで圧側減衰通路６が形成される。リーフバルブ１４は、圧側室Ｒ２からリザーバＲへ向かう作動油の流れのみを許容して当該流れに抵抗を与える。これにより、圧側減衰ポート１０ｄは、圧側減衰通路６を圧側室Ｒ２からリザーバＲへ向かう作動油の流れのみを許容する一方通行の減衰通路に設定される。リーフバルブ１４の外径は、吸込ポート１０ｅを閉塞しない外径に設定され、吸込ポート１０ｅに影響を与えない。

　なお、仕切部材１０の形状および構造は、上記したところに限定されるものではなく、適宜設計変更することができ、圧側減衰通路６及び吸込通路７を仕切部材１０にではなく他所に設けることも可能である。

　上記のように、車両用緩衝器Ｄは、片ロッド型の緩衝器である。伸長行程時には、ピストン２がシリンダ１に対して図１中上方側へ移動し、伸側室Ｒ１が圧縮されるので伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ作動油が伸側減衰通路４を介して移動する。この時、伸側減衰通路４が作動油の流れに抵抗を与えるので伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２との圧力に差が生じ、この差圧に応じて伸長作動を抑制する減衰力が発生する。伸長行程時には、シリンダ１から退出するピストンロッド３の体積分の作動油がシリンダ１内で不足するが、この不足分の作動油は、吸込通路７を介してリザーバＲから圧側室Ｒ２へ吸い込むことで補償される。

　反対に、圧縮行程時には、ピストン２がシリンダ１に対して図１中下方側へ移動し、圧側室Ｒ２が縮小して伸側室Ｒ１が拡大されるので圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ作動油が圧側通路５を介して移動する。シリンダ１内ヘピストンロッド３が侵入することによってシリンダ１内で過剰となる作動油は圧側減衰通路６を介してリザーバＲへ排出される。このとき、圧側減衰通路６が作動油の流れに抵抗を加えるのでシリンダ１内の圧力が上昇し、この圧力上昇に応じて圧縮作動を抑制する減衰力が発生する。

　つづいて緩和室Ａおよび慣性弁８について説明する。車両用緩衝器Ｄは、圧側室Ｒ２に連通されて圧側室Ｒ２内の流体である作動油を吸収可能な緩和室Ａと、緩和室Ａ内に摺動自在に挿入されて緩和室Ａを閉鎖する慣性弁８と、を備える。慣性弁８は、圧側室Ｒ２の圧力を開弁方向に受けるとともに、シリンダ１に軸方向であってピストンロッド３側へ向かう方向の加速度が作用すると開弁方向への慣性力を受ける弁体２０を備える。慣性弁８は、開弁時に緩和室Ａを圧側室Ｒ２に連通する。シリンダ１に車輪が路面突起に乗り上げるような突き上げ入力が作用すると、弁体２０が開弁方向へ移動して慣性弁８が開弁する。これにより、緩和室Ａは圧側室Ｒ２と連通し、圧側室Ｒ２からの作動油を吸収する。

　慣性弁８が開弁する際の加速度は、圧側室Ｒ２の圧力を無視すれば、車両走行中に路面の突起に乗り上げるときに作用する程度の大きさに設定される。具体的には、たとえば、９８ｍ／ｓ^２（１０Ｇ（重力加速度））程度に設定される。この加速度以上の加速度がシリンダ１に作用すると慣性弁８が開弁して、緩和室Ａが圧側室Ｒ２へ通じる。シリンダ１に作用する加速度が上記値に到達しない場合でも、圧側室Ｒ２内の圧力の作用によって弁体２０が開弁方向へ押圧され、圧側室Ｒ２の圧力の助成を受けるので、車両用緩衝器Ｄが圧縮行程にあって圧側室Ｒ２の圧力が高い場合には、上記加速度に到達しなくても弁体２０が開弁する。他方、シリンダ１に作用する加速度が小さく、圧側室Ｒ２の圧力の助成を受けても弁体２０が開弁方向へ移動しない場合、緩和室Ａは慣性弁８によって閉鎖されて圧側室Ｒ２との連通は断たれる。

　なお、弁体２０が圧側室Ｒ２の圧力とは無関係に開弁する加速度の値は、上記した値に限定されるものではないが、インパクトショックの入力時にシリンダ１に作用する加速度の値に設定されることが好ましい。

　車両用緩衝器Ｄが圧縮行程にある場合、シリンダ１内でピストンロッド３の侵入体積分の作動油が過剰となるが、慣性弁８が開弁して緩和室Ａが圧側室Ｒ２に連通されると、この過剰分の作動油の一部または全部が緩和室Ａに吸収される。よって、圧側減衰通路６を通過する作動油の流量が減少し、圧側減衰力を低下させることができる。

　慣性弁８が開弁するのは、車両のばね下部材に連結されるシリンダ１にピストンロッド３側へ向かう方向の大きな加速度が作用する場合であるから、車両走行中に車輪が路面上の突起に乗り上げる等して大きな加速度がシリンダ１に作用すると慣性弁８が開弁して圧側減衰力が低下する。よって、車両用緩衝器Ｄは、車輪に作用する突き上げ入力をいなして、車体に衝撃的な振動が伝達されるのを抑制することができる。つまり、インパクトショックを低減することができる。

　このような衝撃的な加速度は、ばね下部材に入力されるとシリンダ１に伝達され、作動油を介してピストンロッド３へ伝達される。この時、当該加速度は、車両用緩衝器Ｄの減衰力や懸架ばねの付勢力により、すぐにはピストンロッド３へ伝達しない。したがって、ピストンロッド３に作用する加速度を拾って減衰力を低下させる構造の車両用緩衝器では、減衰力の低減に時間がかかりインパクトショックを充分に低減できない。

　これに対して、本実施形態の車両用緩衝器Ｄは、上記したようにばね下部材に連結されるシリンダ１に作用する加速度によって慣性弁８が開く構造であるので、減衰力低減効果がインパクトショックの入力に遅れることなく発現され、インパクトショックを充分に低減することができる。

　他方、車両が旋回したり、良路を走行する場合、大きな加速度がシリンダ１に作用せず、慣性弁８は開弁しないので、緩和室Ａは圧側室Ｒ２に連通しない。この場合、車両用緩衝器Ｄは、シリンダ１からリザーバＲへ向かう作動油の全流量が圧側減衰通路６を通過して圧側減衰力を発生するので、圧側減衰力を低下させることなく、旋回中にあっては車体のロールを抑制して車体姿勢を安定させることができる。

　また、車両用緩衝器Ｄが伸長行程にある場合、慣性弁８が開弁して緩和室Ａが圧側室Ｒ２に連通されると、ピストン２によって圧縮される伸側室Ｒ１から伸側減衰通路４を介して圧側室Ｒ２へ作動油が移動し、伸側減衰通路４が作動油の流れに抵抗を与えて伸側減衰力を発揮する。つまり、伸長行程にある場合には、緩和室Ａが圧側室Ｒ２へ連通されていても、車両用緩衝器Ｄは伸側減衰力を発揮するので、減衰力は低減しない。緩和室Ａと圧側室Ｒ２とが連通しない遮断状態であっても同様である。つまり、緩和室Ａは、車両用緩衝器Ｄの伸側減衰力には影響を与えない。

　したがって、車両用緩衝器Ｄは、減衰力の発揮を期待される場面では十分に減衰力を発揮しつつも、インパクトショックの入力時には圧側減衰力を低下させて車両における乗り心地を向上することができる。

　慣性弁８の弁体２０は、シリンダ１に作用する加速度による慣性力に加えて、圧側室Ｒ２の圧力の助成を受けて開弁するので、弁体２０の開弁動作を促すことができ、慣性弁８を確実に開弁させてインパクトショックを確実に低減することができる。

　また、車両用緩衝器Ｄの伸長側では、減衰力低減効果が発揮されないので、圧縮行程で減衰力を低減して突き上げ入力をいなした後に、伸縮方向が切り替わって車両用緩衝器Ｄが伸長に転じた場合には伸側減衰力が低減されることなく発揮される。よって、インパクトショックを低減した後に、ばね上部材及びばね下部材の振動を素早く収束させることができる。

　緩和室Ａ及び慣性弁８の具体的な構造について説明する。緩和室Ａは、ガイドロッド１５の図２中上端に設けた螺子部１５ｄに螺着される中空なケース１６で形成される。慣性弁８は、ケース１６内にシリンダ１の軸方向に一致する方向へ摺動自在に挿入される弁体２０と、弁体２０を附勢するばね要素２１と、を備える。

　ケース１６は、有頂筒状のケース本体１７と、ケース本体１７の開口端に螺着されガイドロッド１５の図２中上端に設けた螺子部１５ｄに螺着されるナット部１８と、を備える。ケース本体１７の頂部に設けたポート１９によって、ケース１６の内外が連通されている。ケース１６は圧側室Ｒ２内に配置され、ポート１９を設けることでケース１６内が圧側室Ｒ２へ連通している。なお、ケース本体１７とナット部１８とは、溶接して一体化してもよいし、ケース本体１７内にナット部１８を圧入して一体化してもよいし、その他の手段によって一体化してもよい。

　ケース本体１７内には、慣性弁８の弁体２０が摺動自在に挿入される。弁体２０は、ケース１６内を緩和室Ａと反緩和室側となる背圧室Ｂとに区画している。弁体２０は、頂部２０ａと頂部２０ａの外周から図２中下方へ垂設される筒部２０ｂとを備える有頂筒状である。頂部２０ａは、上端に凸部２０ｃを備え、下端に突起２０ｄを備えている。

　弁体２０とケース１６のナット部１８との間には、コイルばねで成るばね要素２１が圧縮された状態で介装される。弁体２０は、ばね要素２１によって附勢され、無負荷状態では、凸部２０ｃがケース本体１７の頂部に当接する最上方に位置決められている。

　突起２０ｄは、ばね要素２１を径方向に位置決めする機能を備える。さらに、弁体２０がケース１６内でばね要素２１の附勢力に抗して図２中下方へ移動すると、突起２０ｄは、ガイドロッド１５の図２中上端となる先端に接近し、中空部１５ｃと背圧室Ｂとの連通を徐々に遮断する。突起２０ｄがガイドロッド１５の上端に当接する寸前にまで弁体２０が移動すると、突起２０ｄとガイドロッド１５の上端とが絞り弁として機能する。よって、弁体２０が最下方位置へ移動することが抑制され、弁体２０の突起２０ｄがガイドロッド１５へ当接する際に発生する音を低減することができる。

　弁体２０は、上記最上方位置に位置決めされた状態では、ポート１９に緩和室Ａ側の摺動方向端である凸部２０ｃの図２中上端を対向させて、ポート１９を閉塞している。この状態では、ポート１９を介して圧側室Ｒ２の圧力が弁体２０を開弁する方向に作用し、弁体２０がケース１６内で背圧室Ｂ側へ押圧される。このように、ポート１９を弁体２０で閉塞するので、圧側室Ｒ２の圧力によって弁体２０を開弁する方向へ押圧する力を、凸部２０ｃ内側の受圧面積によって調節することができる。

　弁体２０が最上方位置からケース１６内を図２中下方となる緩和室Ａを拡大する方向へ移動すると、緩和室Ａが圧側室Ｒ２に連通する。弁体２０がポート１９を開放すると、緩和室Ａ内に圧側室Ｒ２内の圧力が伝搬し、弁体２０は図２中上面全体を受圧面積として圧側室Ｒ２の圧力を受けるので、弁体２０は大きく押し下げられる。このように、弁体２０は、開弁後は慣性力に加えて圧側室Ｒ２の圧力の作用によって大きく押し下げられるので、ばね要素２１の附勢力に抗して慣性弁８の閉弁を遅らせることができ、減衰力低減効果がインパクトショックを充分に低減しない状態で消失してしまうことを防止することができる。

　ばね要素２１は、初期荷重を与えられた圧縮状態で、弁体２０とナット部１８との間に介装されている。このばね要素２１に与えられた初期荷重は、上記所定の加速度がシリンダ１に作用した際に、弁体２０に作用する慣性力に基づいて決定される。ばね要素２１の初期荷重は、弁体２０の開弁する際の移動距離とばね定数との関係に基づいて、弁体２０に上記慣性力が作用するとばね要素２１が押し縮められて弁体２０がポート１９を開放して開弁するように決定される。弁体２０がケース１６に対して最上方位置からどの程度移動するとポート１９を開放するかは、ばね要素２１のばね定数、初期荷重とともに車両用緩衝器Ｄが適用される車両に最適となるように定められ、この移動距離を経験的に或いは実験的に求めてもよい。

　弁体２０の質量とばね要素２１のばね定数とは、弁体２０及びばね要素２１の系の共振周波数がばね下部材の共振周波数に一致しないように設定される。ばね下部材は、ばね下共振周波数で振動すると共振してしまうので、車両用緩衝器Ｄは、このような振動に対して減衰力を発揮して共振を抑制するのが好ましい。弁体２０及びばね要素２１の系の共振周波数がばね下部材の共振周波数に一致していると、弁体２０も共振して開弁してしまい緩和室Ａを圧側室Ｒ２に連通して減衰力低減効果を発揮してしまい、共振を効果的に抑制できなくなる場合がある。したがって、弁体２０及びばね要素２１の系の共振周波数がばね下部材の共振周波数に一致しないように設定することで、インパクトショックの低減効果を享受しつつもばね下部材の共振やバタつきを効果的に抑制することができる。

　慣性弁８および緩和室Ａは、弁体２０の摺動方向がシリンダ１の軸方向と一致しており、ケース１６が仕切部材１０およびガイドロッド１５を介してシリンダ１に連結されているので、シリンダ１に軸方向であってピストンロッド３側へ向かう方向の加速度が作用し、弁体２０にケース１６内でばね要素２１を押し縮めて図２中下方へ後退するだけの慣性力が作用するか、この慣性力に加えて弁体２０を後退させるだけの圧側室Ｒ２内の圧力が作用すると、慣性弁８が開弁してポート１９が開放され、緩和室Ａが圧側室Ｒ２に連通して、圧側室Ｒ２からの作動油を吸収することができる。

　したがって、車両用緩衝器Ｄが圧縮行程にある際に、シリンダ１にピストンロッド３側となる図１中上方へ向かう所定の加速度以上の加速度が作用すると、弁体２０が慣性力によってケース１６内を移動して慣性弁８が開弁するので、圧側減衰力が低下し、インパクトショックを低減することができる。

　また、この減衰力低減は車両用緩衝器Ｄの伸長行程では発現しないので、圧縮行程で減衰力を低減して突き上げ入力をいなした後に、伸縮方向が切り替わって車両用緩衝器Ｄが伸長に転じた場合には伸側減衰力が低減されることなく発揮される。よって、インパクトショックを低減した後は、ばね上部材及びばね下部材の振動を素早く収束させることができる。

　したがって、減衰力の発揮を期待される場面ではしっかり減衰力を発揮しつつも、インパクトショックの入力に際しては圧側減衰力を低下させて車両における乗り心地を向上することができる。また、慣性弁８における弁体２０は、シリンダ１に作用する加速度による慣性力のみで開弁することも可能であるが、この慣性力のみならず圧側室Ｒ２の圧力の助成を受けて開弁するので、弁体２０の開弁動作が促され、慣性弁８を確実に開弁させてインパクトショックを確実に低減することができる。

　次に、第２実施形態について説明する。

　本実施形態の車両用緩衝器Ｄは、図３及び図４に示すように、基本的な構成は第１実施形態と同一であり、緩和室Ａ及び慣性弁８の構成が第１実施形態と異なる。

　本実施形態の車両用緩衝器Ｄは、第１実施形態と同様に、圧側室Ｒ２に連通されて圧側室Ｒ２内の流体である作動油を吸収可能な緩和室Ａと、緩和室Ａ内に摺動自在に挿入されて緩和室Ａを閉鎖する慣性弁８とを備える。

　緩和室Ａは、圧側室Ｒ２の圧力によっては開弁せず、シリンダ１に軸方向であってピストンロッド３側へ向かう方向の所定の加速度以上の加速度が作用すると開弁する。慣性弁８は、開弁すると緩和室Ａを圧側室Ｒ２に連通して、圧側室Ｒ２からの作動油を吸収する。

　所定の加速度は、車両走行中に路面の突起に乗り上げたときに作用する程度の大きさに設定される。具体的には、たとえば、９８ｍ／ｓ^２（１０Ｇ（重力加速度））程度に設定される。所定の加速度以上の加速度がシリンダ１に作用すると慣性弁８が開弁して、緩和室Ａが圧側室Ｒ２へ通じる。シリンダ１に作用する加速度が所定の加速度未満である場合、緩和室Ａは慣性弁８によって閉鎖されて圧側室Ｒ２との連通は断たれる。

　なお、所定の加速度の値は、上記した値に限定されるものではないが、インパクトショックの入力時にシリンダ１に作用する加速度の値に設定されることが好ましい。

　慣性弁８が開弁するのは、車両のばね下部材に連結されるシリンダ１にピストンロッド３側へ向かう方向の大きな加速度が作用する場合であるから、車両走行中に車輪が路面上の突起に乗り上げる等して大きな加速度がシリンダ１に作用すると慣性弁８が開弁して圧側減衰力が低下する。よって、車両用緩衝器Ｄは、車輪に作用する突き上げ入力をいなして、インパクトショックを低減することができる。

　緩和室Ａ及び慣性弁８の具体的な構造について説明する。緩和室Ａは、ガイドロッド１５の図４中上端に設けた螺子部１５ｄに螺着される中空なケース１６で形成される。慣性弁８は、ケース１６内にシリンダ１の軸方向に一致する方向へ摺動自在に挿入される弁体２０と、弁体２０を附勢するばね要素２１と、を備える。

　ケース１６は、有頂筒状のケース本体１７と、ケース本体１７の開口端に螺着されガイドロッド１５の図４中上端に設けた螺子部１５ｄに螺着されるナット部１８と、を備える。ケース本体１７の側部に設けたポート１９によって、ケース１６の内外が連通されている。ケース１６は圧側室Ｒ２内に配置され、ポート１９を設けることでケース１６内が圧側室Ｒ２へ連通している。なお、ケース本体１７とナット部１８とは、溶接して一体化してもよいし、ケース本体１７内にナット部１８を圧入して一体化してもよいし、その他の手段によって一体化してもよい。

　ケース本体１７内には、慣性弁８の弁体２０が摺動自在に挿入される。弁体２０は、ケース１６内を緩和室Ａと反緩和室側となる背圧室Ｂとに区画している。弁体２０は、頂部２０ａと頂部２０ａの外周から図４中下方へ垂設される筒部２０ｂとを備える有頂筒状である。頂部２０ａは、上端に凸部２０ｃを備え、下端に突起２０ｄを備えている。

　突起２０ｄは、ばね要素２１を径方向に位置決めする機能を備える。さらに、弁体２０がケース１６内でばね要素２１の附勢力に抗して図４中下方へ移動すると、突起２０ｄは、ガイドロッド１５の図４中上端となる先端に接近し、中空部１５ｃと背圧室Ｂとの連通を徐々に遮断する。突起２０ｄがガイドロッド１５の上端に当接する寸前にまで弁体２０が移動すると、突起２０ｄとガイドロッド１５の上端とが絞り弁として機能する。よって、弁体２０が最下方位置へ移動することが抑制され、弁体２０の突起２０ｄがガイドロッド１５へ当接する際に発生する音を低減することができる。

　弁体２０は、最上方位置に位置決めされた状態では、摺動方向端以外の部位である筒部２０ｂをポート１９に対向させてポート１９を閉塞する。弁体２０が、ケース１６内を図４中下方となる緩和室Ａを拡大する方向へ移動し続けると、やがて筒部２０ｂがポート１９を完全には閉塞できなくなり、緩和室Ａが圧側室Ｒ２に連通する。

　弁体２０が摺動方向端以外の部位をポート１９に対向させてポート１９を閉塞するので、弁体２０がポート１９を閉塞している状態では、弁体２０には、ポート１９を介して摺動方向となる移動方向へ圧側室Ｒ２の圧力が作用しない。つまり、弁体２０は、開弁に際して圧側室Ｒ２の圧力の影響を受けない。

　本実施形態では、弁体２０の摺動方向端以外の部位の一つである外周をポート１９に対向させているが、これに代えてケース１６に内筒を設けて内筒にポートを設け、弁体２０を筒状として弁体２０の内周でポートを開閉する構造としてもよい。また、シリンダ１にリザーバＲに連通するポートを設け、シリンダ１に作用する加速度の作用でシリンダ１に対して上下動する筒状の弁体を設け、弁体の摺動方向端以外の部位となる内周をシリンダ１のポートに対向させてポートを開閉する構造としてもよい。

　弁体２０がポート１９を開放すると緩和室Ａ内に圧側室Ｒ２内の圧力が伝搬し、弁体２０は図４中上面全体を受圧面積として圧側室Ｒ２内の圧力を受けるので、弁体２０は大きく押し下げられる。このように、弁体２０は、開弁後は慣性力に加えて圧側室Ｒ２の圧力の作用によって大きく押し下げられるので、ばね要素２１の附勢力に抗して慣性弁８の閉弁を遅らせることができ、減衰力低減効果がインパクトショックを充分に低減しない状態で消失してしまうことを防止することができる。

　慣性弁８は、開弁する際には圧側室Ｒ２の圧力を受けないが、開弁後は圧側室Ｒ２の圧力を利用して弁体２０をケース１６内で後退させる。

　慣性弁８および緩和室Ａは、弁体２０の摺動方向がシリンダ１の軸方向と一致しており、ケース１６が仕切部材１０およびガイドロッド１５を介してシリンダ１に連結されているので、シリンダ１に軸方向であってピストンロッド３側へ向かう方向の所定の加速度以上の加速度が作用すると、弁体２０がケース１６内でばね要素２１を押し縮めて図４中下方へ後退してポート１９が開放されるので、緩和室Ａが圧側室Ｒ２に連通して、圧側室Ｒ２からの作動油を吸収することができる。

　したがって、車両用緩衝器Ｄが圧縮行程にある際に、シリンダ１にピストンロッド３側となる図３中上方へ向かう所定の加速度以上の加速度が作用すると、弁体２０が慣性力によってケース１６内を移動して慣性弁８が開弁するので、圧側減衰力が低下し、インパクトショックを低減することができる。

　したがって、減衰力の発揮を期待される場面ではしっかり減衰力を発揮しつつも、インパクトショックの入力に際しては圧側減衰力を低下させて車両における乗り心地を向上することができる。

　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。

　上記実施形態では、背圧室Ｂが閉鎖空間でなくガイドロッド１５の中空部１５ｃを介してリザーバＲへ連通されるので、弁体２０の開弁および閉弁動作が妨げられることがなく、減衰力低減効果の発現と解消とが緩慢となることを防止して、インパクトショックのみを効果的に低減することができる。

　上記実施形態に加えて、弁体２０の頂部２０ａを貫く透孔を設けることで、緩和室Ａを圧側室Ｒ２に連通した後は、圧側室Ｒ２を緩和室Ａおよび背圧室Ｂを経由してリザーバＲへ連通させて、シリンダ１内の作動油をリザーバＲへ逃がすことも可能である。

　さらに、背圧室ＢをリザーバＲに連通する通路の途中、たとえば、ガイドロッド１５の中空部１５ｃの途中等に絞り弁を設けることで、弁体２０の振動がばね下共振周波数以上となると弁体２０の動きを抑制し、減衰力低減効果を減殺させてばね下部材のバタつきを抑制することも可能である。

　さらに、背圧室ＢはリザーバＲへ連通しなくても、インパクトショックを低減することができるので、背圧室Ｂを閉空間としてもよいし、大気開放するようにしてもよい。ばね要素２１は、コイルばね以外の弾性体で構成されてもよい。背圧室Ｂを閉空間とする場合には、ばね要素２１を気体バネで構成することもできる。

　さらに、緩和室Ａを形成するケース１６を圧側室Ｒ２内に収容しているが、シリンダ１に作用するばね下部材の加速度が伝達されるようにシリンダ１に連結されていればよく、シリンダ１の側方や外筒９の外方に設置することも可能である。本実施形態では、ケース１６を、仕切部材１０にチェックバルブ１３及びリーフバルブ１４を固定するナットとして機能させるので、部品点数の削減と車両用緩衝器Ｄの大型化の回避が可能である。

　さらに、圧側減衰通路６は、リーフバルブ１４を備えるが、これ以外の弁要素を用いることも可能である。

　本願は２０１１年１月２６日に日本国特許庁に出願された特願２０１１－０１３５７７及び特願２０１１－０１３５７８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。

　本発明の車両用緩衝器は、車両の制振用途に利用することができる。

Claims

　車両用緩衝器であって、
　車両のばね下部材に連結されるシリンダと、
　前記シリンダ内に摺動自在に挿入され、前記シリンダ内を伸側室と圧側室とに区画するピストンと、
　一端が前記ピストンに連結され、他端が前記車両のばね上部材に連結され、前記シリンダ内に移動自在に挿入されるピストンロッドと、
　リザーバと、
　前記伸側室から前記圧側室へ向かう流体の流れに抵抗を与える伸側減衰通路と、
　前記圧側室から前記伸側室へ向かう流体の流れのみを許容する圧側通路と、
　前記圧側室から前記リザーバへ向かう流体の流れに抵抗を与える圧側減衰通路と、
　前記リザーバから前記圧側室へ向かう流体の流れのみを許容する吸込通路と、
　前記圧側室に連通されて前記圧側室内の流体を吸収可能な緩和室と、
　前記緩和室内に摺動自在に挿入され、前記緩和室を閉鎖する慣性弁と、
を備え、
　前記慣性弁は、前記シリンダに軸方向であって前記ピストンロッド側へ向かう方向の加速度が作用すると開弁方向への慣性力を受ける弁体を備え、開弁時に前記緩和室を前記圧側室に連通する車両用緩衝器。
　請求項１に記載の車両用緩衝器であって、
　前記弁体は、前記圧側室の圧力を開弁方向に受ける車両用緩衝器。
　請求項２に記載の車両用緩衝器であって、
　中空であって内外を連通するポートを通じて内部が前記圧側室に連通されるケースを設け、
　前記慣性弁は、前記ケース内に前記シリンダの軸方向に一致する方向へ摺動自在に挿入されて前記ケース内に前記ポートに連通される前記緩和室を区画する前記弁体と、前記弁体を附勢するばね要素と、を備え、
　前記弁体は、前記弁体の緩和室に面する摺動方向端を前記ポートに対向させることで前記ポートを遮断し、前記ばね要素の附勢力に抗して前記ケース内を前記緩和室を拡大する方向へ移動することで前記ポートを開放する車両用緩衝器。
　請求項３に記載の車両用緩衝器であって、
　前記弁体は、前記ケース内であって前記緩和室の反対側に前記リザーバに連通される背圧室を区画する車両用緩衝器。
　請求項３に記載の車両用緩衝器であって、
　前記シリンダの端部に前記圧側室と前記リザーバとを仕切る仕切部材を備え、
　前記圧側減衰通路が、前記仕切部材を貫通して前記圧側室と前記リザーバとを連通する圧側減衰ポートと、前記仕切部材のリザーバ側に積層されて前記圧側減衰ポートを開閉する環状のリーフバルブと、を備え、
　前記吸込通路が、前記仕切部材を貫通して前記リザーバと前記圧側室とを連通する吸込ポートと、前記仕切部材の前記圧側室側に積層されて前記吸込ポートを開閉する環状のチェックバルブと、を備え、
　前記リーフバルブと前記チェックバルブとを前記仕切部材を貫通するガイドロッドの外周に装着して前記ケースを前記ガイドロッドの先端に螺着することで、前記仕切部材、前記リーフバルブ、及び前記チェックバルブが一体化される車両用緩衝器。
　請求項５に記載の車両用緩衝器であって、
　前記ガイドロッドは中空部を備え、
　前記ケース内に設けられる前記背圧室は、前記ガイドロッドの前記中空部を介して前記リザーバへ連通される車両用緩衝器。
　請求項３に記載の車両用緩衝器であって、
　前記弁体及び前記ばね要素の系の共振周波数を、前記ばね下部材の共振周波数に一致させない車両用緩衝器。
　請求項１に記載の車両用緩衝器であって、
　前記弁体は、前記シリンダに軸方向であって前記ピストンロッド側へ向かう方向の所定の加速度以上の加速度が作用すると開弁する車両用緩衝器。
　請求項８に記載の車両用緩衝器であって、
　前記緩和室は、中空なケースによって形成され、前記ケース内外を連通するポートを通じて前記圧側室に連通され、
　前記慣性弁は、前記ケース内に前記シリンダの軸方向に一致する方向へ摺動自在に挿入される弁体と、前記弁体を附勢するばね要素と、を備え、
　前記弁体は、前記弁体の摺動方向端以外の部位を前記ポートに対向させることで前記ポートを遮断し、前記ばね要素の附勢力に抗して前記ケース内を前記緩和室を拡大する方向へ移動することで前記ポートを開放する車両用緩衝器。
　請求項９に記載の車両用緩衝器であって、
　前記弁体は、前記ケース内を前記緩和室と前記リザーバに連通される背圧室とに区画する車両用緩衝器。
　請求項９に記載の車両用緩衝器であって、
　前記シリンダの端部に前記圧側室と前記リザーバとを仕切る仕切部材を備え、
　前記圧側減衰通路が、前記仕切部材を貫通して前記圧側室と前記リザーバとを連通する圧側減衰ポートと、前記仕切部材のリザーバ側に積層されて前記圧側減衰ポートを開閉する環状のリーフバルブと、を備え、
　前記吸込通路が、前記仕切部材を貫通して前記リザーバと前記圧側室とを連通する吸込ポートと、前記仕切部材の前記圧側室側に積層されて前記吸込ポートを開閉する環状のチェックバルブと、を備え、
　前記リーフバルブと前記チェックバルブとを前記仕切部材を貫通するガイドロッドの外周に装着して前記ケースを前記ガイドロッドの先端に螺着することで、前記仕切部材、前記リーフバルブ、及び前記チェックバルブが一体化される車両用緩衝器。
　請求項１１に記載の車両用緩衝器であって、
　前記ガイドロッドは中空部を備え、
　前記ケース内に設けられる前記背圧室は、前記ガイドロッドの前記中空部を介して前記リザーバへ連通される車両用緩衝器。
　請求項９に記載の車両用緩衝器であって、
　前記弁体及び前記ばね要素の系の共振周波数を、前記ばね下部材の共振周波数に一致させない車両用緩衝器。