WO2017013960A1

WO2017013960A1 - 緩衝器

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Publication number: WO2017013960A1
Application number: PCT/JP2016/067056
Authority: WO
Inventors: 泰徳小林; 貴夫村田
Original assignee: Ｋｙｂ株式会社
Priority date: 2015-07-23
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2017-01-26
Also published as: DE112016003321T5; JP2017026040A; CN107850170A; US20180135718A1

Abstract

【課題】　高周波振動が継続的に入力されても減衰力低減効果を失うことがない片効きの緩衝器を提供する。【解決手段】　緩衝器（Ａ）が、シリンダ１内を伸側室（Ｌ１）と圧側室（Ｌ２）に区画するピストン（２）と、圧力室（Ｐ）と、圧力室（Ｐ）内に摺動自在に挿入されて、圧力室（Ｐ）を伸側圧力室（Ｐ１）と圧側圧力室（Ｐ２）に区画するフリーピストン（５）と、フリーピストン（５）の圧力室（Ｐ）に対する変位を抑制する附勢力を発生するばね要素（Ｓ）と、伸側圧力室（Ｐ１）を伸側室（Ｌ１）に連通する伸側室側通路（６）と、圧側圧力室（Ｐ２）を圧側室（Ｌ２）に連通する圧側室側通路（７）と、伸側室側通路（６）に設けられ、伸側室（Ｌ１）側から圧側室（Ｌ２）側へ向かう流れに抵抗を与えるバルブ（Ｖ３）と、バルブ（Ｖ３）と並列に設けられ、圧側室（Ｌ２）側から伸側室（Ｌ１）側へ向かう流れのみを許容するチェックバルブ（Ｖ４）とを備え、伸長作動時にのみ減衰力を発生する。

Description

緩衝器

　本発明は、緩衝器に関する。

　従来、この種の緩衝器にあっては、車両の車体と車軸との間に介装されて車体振動を抑制する目的で使用される。例えば、ＪＰ２００８－２１５４５９Ａに記載の緩衝器は、シリンダと、シリンダ内に挿入されるピストンロッドと、シリンダ内に摺動自在に挿入されてピストンロッドの外周に装着されるピストンと、シリンダ内に形成されてピストンで区画されるピストンロッド側の伸側室及びピストン側の圧側室と、ピストンに設けられて伸側室と圧側室を連通する第一流路と、ピストンロッドの先端から側部に開通して伸側室と圧側室を連通する第二流路と、第二流路の途中に接続される圧力室と、この圧力室内に摺動自在に挿入されて圧力室を伸側圧力室と圧側圧力室に区画するフリーピストンと、フリーピストンを附勢するコイルばねとを備えて構成されており、伸側圧力室が第二流路を介して伸側室に連通されるとともに、圧側圧力室が同じく第二流路を介して圧側室に連通されるようになっている。

　このように構成された緩衝器は、圧力室がフリーピストンによって伸側圧力室と圧側圧力室に区画されており、第二流路を介しては伸側室と圧側室とが直接的に連通されてはいないが、フリーピストンが移動すると伸側圧力室と圧側圧力室の容積比が変化し、フリーピストンの移動量に応じて圧力室内の液体が伸側室と圧側室へ出入りするため、見掛け上、伸側室と圧側室とが第二流路を介して連通されているが如くに振舞う。そして、この緩衝器では、低周波振動の入力に対しては、第一流路を通過する流量に対する第二流路を通過する流量の割合が少ないものの、高周波振動の入力に対しては、第一流路を通過する流量に対する第二流路を通過する流量の割合が多くなる。

　したがって、上記緩衝器は、低周波数の振動の入力に対しては大きな減衰力を発生する一方、高周波数の振動の入力に対しては減衰力低減効果を発揮して小さな減衰力を発生できる。よって、車両が旋回中等の入力振動周波数が低い場面においては緩衝器が高い減衰力を確実に発生可能であるとともに、車両が路面の凹凸を通過するような入力振動周波数が高い場面においては緩衝器に低い減衰力を

　ここで、例えば、緩衝器が大型車両に搭載される場合等には、伸長作動時にのみ減衰力を発生するようにして、緩衝器を片効きにする場合がある。このような伸側減衰力のみを発生する片効きの緩衝器においては、伸長作動時に圧縮される伸側室の圧力が収縮作動時に圧縮される圧側室の圧力よりも格段に高くなる。そして、伸側圧力室には伸側室の圧力が伝搬し、圧側圧力室には圧側室の圧力が伝搬する。よって、緩衝器が高周波で伸縮を繰り返すと、伸側圧力室の圧力の方が圧側圧力室の圧力よりも高くなって、フリーピストンが圧側圧力室側へ偏って変位した状態となる。

　このようにフリーピストンの変位に偏りが生じると、フリーピストンの圧側圧力室側へのストローク余裕が小さくなり、フリーピストンがハウジングに当接して圧側圧力室への変位ができなくなる場合がある。また、特に、特開２００８－２１５４５９号公報に開示された緩衝器では、フリーピストンがストロークエンドまで達した際に急に変位が妨げられると減衰特性が急変するので、これを回避するために、フリーピストンの中立位置からのストローク量が大きくなると徐々に圧側室と圧側圧力室とを連通している流路の面積を減少させるようにして、フリーピストンを変位させづらくさせる配慮をしている。よって、この緩衝器において、フリーピストンの変位に偏りが生じると、常に上記流路の面積が減少した状態に置かれるので、フリーピストンは、動きづらい状況下で変位をしなくてはならない。

　つまり、従来の緩衝器をそのまま片効きにした場合、高周波振動が継続して入力される状況下では、フリーピストンの変位に偏りが生じて、フリーピストンが変位しづらくなるかストロークエンドにまで達してしまう場合があり、減衰力低減効果を充分に発生できなくなる可能性がある。

　そこで、本発明は、上記した不具合を改善し、高周波振動が継続的に入力されても減衰力低減効果を失うことがない片効きの緩衝器の提供を目的とする。

　上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段における緩衝器は、ピストンで区画される伸側室及び圧側室と、圧力室と、前記圧力室内に摺動自在に挿入されて、前記圧力室を伸側圧力室と圧側圧力室に区画するフリーピストンと、前記フリーピストンの前記圧力室に対する変位を抑制する附勢力を発生するばね要素と、前記伸側圧力室を前記伸側室に連通する伸側室側通路と、前記圧側圧力室を前記圧側室に連通する圧側室側通路と、前記伸側室側通路又は前記圧側室側通路に設けられ、前記伸側室側から前記圧側室側へ向かう流れに抵抗を与えるバルブと、前記バルブと並列に設けられ、前記圧側室側から前記伸側室側へ向かう流れのみを許容するチェックバルブとを備え、伸長作動時にのみ減衰力を発生する。

本発明の一実施の形態に係る緩衝器を概念的に示した縦断面図である。本発明の一実施の形態に係る緩衝器の一部を具体的に示した縦断面図である。本発明の一実施の形態に係る緩衝器の流量に対する圧力の周波数伝達関数のゲイン特性を示したボード線図である。本発明の一実施の形態に係る緩衝器の周波数に対する減衰特性を示した図である。

　以下に本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同じ部品を示す。

　図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る緩衝器Ａは、例えば、大型車両の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。より詳しくは、緩衝器Ａは、筒状のシリンダ１と、このシリンダ１内に摺動自在に挿入されるピストン２と、一端がピストン２に連結されて他端がシリンダ１外に延びるピストンロッド３と、シリンダ１内における反ピストンロッド側に摺動自在に挿入される摺動隔壁１２と、ピストンロッド３の挿通を許容しつつシリンダ１の一端開口を塞ぐヘッド部材１０と、シリンダ１の他端開口を塞ぐボトムキャップ１１とを備える。

　また、図示しないが、シリンダ１から突出するピストンロッド３の図１中上端部と、ボトムキャップ１１には、それぞれ取付部材が固定される。そして、ピストンロッド３に固定した取付部材が車体と車軸の一方に連結され、ボトムキャップ１１に固定した取付部材が車体と車軸の他方に連結される。よって、車体と車軸が離間すると、ピストンロッド３がシリンダ１から退出して緩衝器Ａが伸長作動し、反対に、車体と車軸が接近すると、ピストンロッド３がシリンダ１内に進入して緩衝器Ａが収縮作動する。

　シリンダ１内には、ピストン２で区画される伸側室Ｌ１及び圧側室Ｌ２と、この圧側室Ｌ２と摺動隔壁１２によって区画される気室Ｇが形成されている。伸側室Ｌ１とは、緩衝器Ａの伸長作動時に圧縮される部屋のことであり、上記緩衝器Ａではピストン２の図１中上側に形成されている。他方の圧側室Ｌ２とは、緩衝器Ａの収縮作動時に圧縮される部屋のことであり、上記緩衝器Ａではピストン２の図１中下側に形成されている。これら伸側室Ｌ１及び圧側室Ｌ２は、作動油等の液体で満たされており、気室Ｇには気体が封入されている。

　上記緩衝器Ａは、伸側室Ｌ１にのみピストンロッド３が挿通する片ロッド型の緩衝器であり、気室Ｇでシリンダ１内に出没するピストンロッド出没体積分のシリンダ内容積変化を補償する。具体的には、緩衝器Ａが伸長作動する場合、シリンダ１から退出したピストンロッド体積分シリンダ内容積が増加するが、摺動隔壁１２が図１中上方へ移動して気室Ｇが拡大し、シリンダ内容積増加分を補償する。反対に、緩衝器Ａが収縮作動する場合、シリンダ１内に進入したピストンロッド体積分シリンダ内容積が減少するが、摺動隔壁１２が図１中下方へ移動して気室Ｇが縮小し、シリンダ内容積減少分を補償する。

　つづいて、ピストン２には、伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２とを連通する伸側ピストン通路２ａ及び圧側ピストン通路２ｂが設けられる。伸側ピストン通路２ａには、当該伸側ピストン通路２ａを伸側室Ｌ１から圧側室Ｌ２へ向かう液体の流れに抵抗を与える減衰バルブＶ１が設けられる。また、圧側ピストン通路２ｂには、当該圧側ピストン通路２ｂを圧側室Ｌ２から伸側室Ｌ１へ向かう液体の流れのみを許容する圧側チェックバルブＶ２が設けられる。

　また、ピストン２の図１中下方には、内部に圧力室Ｐが形成されるハウジング４が連結されており、圧力室Ｐにフリーピストン５とばね要素Ｓが設けられる。フリーピストン５は、ハウジング４内に摺動自在に挿入されており、ハウジング４に対して図1中上下に変位する。ばね要素Ｓは、フリーピストン５を挟んで図１中上下に配置される一対のコイルばねＳ１，Ｓ２を有し、フリーピストン５がハウジング４内の所定位置（以下、単に「フリーピストン中立位置」という）から変位すると、その変位を抑制する附勢力を発生する。このばね要素Ｓの附勢力はフリーピストン５の変位する大きさに比例する。前述のフリーピストン５の中立位置は、フリーピストン５が圧力室Ｐに対してばね要素Ｓによって位置決めされる位置であって、フリーピストン５のストローク領域の中央に限定されるものではない。

　ハウジング４内に形成される圧力室Ｐは、フリーピストン５で図１中上側の伸側圧力室Ｐ１と、図１中下側の圧側圧力室Ｐ２に区画される。伸側圧力室Ｐ１は、伸側室側通路６を介して伸側室Ｌ１に連通され、圧側圧力室Ｐ２は、圧側室側通路７を介して圧側室Ｌ２に連通される。このように、伸側室Ｌ１と伸側圧力室Ｐ１が伸側室側通路６によって連通され、圧側室Ｌ２と圧側圧力室Ｐ２が圧側室側通路７によって連通され、伸側圧力室Ｐ１と圧側圧力室Ｐ２の容積がフリーピストン５のハウジング４内での変位によって変化する。よって、この緩衝器Ａでは、前述の伸側室側通路６、伸側圧力室Ｐ１、圧側圧力室Ｐ２及び圧側室側通路７からなる通路が、見掛け上、伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２を連通し、伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２が伸側ピストン通路２ａ及び圧側ピストン通路２ｂの他にも、上記見掛け上の流路によっても連通されたようになる。

　伸側室側通路６の途中には、伸側室Ｌ１から伸側圧力室Ｐ１へ向かう液体の流れに抵抗を与えるバルブＶ３と、伸側室Ｌ１と伸側圧力室Ｐ１との間を移動する液体の流れに抵抗を与えるオリフィスＯと、伸側圧力室Ｐ１から伸側室Ｌ１へ向かう液体の流れのみを許容するチェックバルブＶ４が並列に設けられている。

　図２には、上記ピストン２部分の具体的な構造の一例を示している。図２に示すように、本実施の形態に係るピストン２及びバルブ類は、ピストンロッド３の先端部外周に装着されている。ピストンロッド３は、その先端部に他の部分よりも外径が小さい取付軸３ａを有し、ピストンロッド３の外周には、取付軸３ａと他の部分との境界に環状の段部３ｂが形成されている。取付軸３ａは、その先端部に螺子部３ｃを有するとともに、末端部に拡径部３ｄを有している。ピストン２及びバルブ類は、ともに、中心部を貫通する中心孔を有しており、これら中心孔にピストンロッド３の取付軸３ａを挿通してから螺子部３ｃにハウジング４を螺合すると、ハウジング４と段部３ｂとの間に挟まれて固定される。つまり、ハウジング４は、ピストン２及びバルブ類をピストンロッド３に装着するためのピストンナットとしても利用されている。

　ピストン２に設けた伸側ピストン通路２ａ及び圧側ピストン通路２ｂは、ピストン２を軸方向に貫通し、伸側ピストン通路２ａの出口に減衰バルブＶ１が設けられ、圧側ピストン通路２ｂの出口に圧側チェックバルブＶ２が設けられる。減衰バルブＶ１は、リーフバルブであり、ピストン２の図２中下側に外周側の撓みが許容された状態で積層されて、伸側ピストン通路２ａの出口端を開閉する。そして、減衰バルブＶ１は、伸側ピストン通路２ａを伸側室Ｌ１から圧側室Ｌ２へ向かう液体の流れに抵抗を与える。また、減衰バルブＶ１は伸側室Ｌ１から圧側室Ｌ２へ向かう液体の流れのみを許容して伸側ピストン通路２ａを一方通行にする。圧側チェックバルブＶ２もリーフバルブであり、ピストン２の図２中上側に外周側の撓みが許容された状態で積層されて、圧側ピストン通路２ｂの出口端を開閉する。そして、圧側チェックバルブＶ２は、圧側ピストン通路２ｂを圧側室Ｌ２から伸側室Ｌ１へ向かう液体の流れのみを許容して圧側ピストン通路２ｂを一方通行にする。減衰バルブＶ１は伸側ピストン通路２ａを通過する液体の流れに抵抗を与えるため、リーフバルブの積層枚数が多いが、圧側チェックバルブＶ２は圧側ピストン通路２ｂを一方通行にすれば足りるので、リーフバルブの積層枚数は少ない。

　また、上記圧側チェックバルブＶ２の図２中上側と、減衰バルブＶ１の図２中下側には、それぞれバルブストッパ２０，２１が積層されており、バルブストッパ２１の図２中下側にハウジング４が設けられ、バルブストッパ２０の図２中上側であって、伸側室Ｌ１内にハウジング４の内部に連通する部屋Ｒを形成するケース８及びサブピストン９が設けられる。

　ハウジング４は、ピストンロッド３の螺子部３ｃに螺合される筒状の螺子筒４０ａと、螺子筒４０ａの外周に設けた環状の鍔４０ｂとを有するナット部４０と、鍔４０ｂの外周に開口部が加締められて一体化される有底筒状の外筒４１とを備えて構成される。そして、ナット部４０と外筒４１で囲われる空間が圧力室Ｐであり、当該圧力室Ｐがハウジング４内に摺動自在に挿入されるフリーピストン５で図２中上側の伸側圧力室Ｐ１と図２中下側の圧側圧力室Ｐ２に区画される。また、ハウジング４の内部には、フリーピストン５を附勢するばね要素Ｓとしての一対のコイルばねＳ１，Ｓ２が収容される。

　伸側圧力室Ｐ１は、ピストンロッド３の先端から側部にかけて形成される通孔３ｅと、上記部屋Ｒを介して伸側室Ｌ１に連通される。また、圧側圧力室Ｐ２は外筒４１の底部４１ａを軸方向に貫通する孔４１ｃにより圧側室Ｌ２と連通される。つまり、本実施の形態において、伸側室Ｌ１と伸側圧力室Ｐ１とを連通する伸側室側通路６は、上記通孔３ｅ及び部屋Ｒを備えて構成され、圧側室Ｌ２と圧側圧力室Ｐ２とを連通する圧側室側通路７は上記孔４１ｃを備えて構成される。伸側室側通路６については後に更に詳細に説明する。孔４１ｃは、圧側室Ｌ２と圧側圧力室Ｐ２との間を移動する液体の流れを絞らないように配慮されている。

　また、ハウジング４の外周に二面幅部を設けたり、孔４１ｃの断面形状を六角形状にしたりすると、上記二面幅部又は孔４１ｃに工具を引っ掛けたとき、工具とハウジング４との共回りを防止できる。よって、このようにすると、工具を利用してハウジング４を回転し、ピストンロッド３の螺子部３ｃをハウジング４の螺子筒４０ａ内に捻じ込み、ハウジング４をピストンロッド３に螺合する際に便利である。

　ハウジング４内に挿入されるフリーピストン５は、有底筒状とされており、底部５ａを図２中下方へ向けるとともに、底部５ａの外周から図２中上方へ起立する筒部５ｂを外筒４１の筒部４１ｂの内周に摺接させている。そして、フリーピストン５の筒部５ｂの内径が鍔４０ｂから図２中下方へ突出する螺子筒４０ａの外径よりも大きく、筒部５ｂの軸方向長さが鍔４０ｂから図２中下方へ突出する螺子筒４０ａの軸方向長さと、この螺子筒４０ａから図２中下方へ突出する螺子部３ｃの軸方向長さを合わせた長さよりも長い。よって、フリーピストン５が図２中上方へ移動し、筒部５ｂの先端が鍔４０ｂに当接しても、フリーピストン５が螺子筒４０ａ及び螺子部３ｃに干渉せず、フリーピストン５の底部５ａで通孔３ｅの圧力室Ｐ側の開口を塞がないようになっている。

　フリーピストン５を附勢する一対のコイルばねＳ１，Ｓ２のうち、一方のコイルばねＳ１は、フリーピストン５の底部５ａとハウジング４の鍔４０ｂとの間に介装されており、他方のコイルばねＳ２は、フリーピストン５の底部５ａとハウジング４の底部４１ａとの間に介装される。このように、フリーピストン５は、一対のコイルばねＳ１，Ｓ２により挟まれた状態で支えられており、圧力室Ｐ内で中立位置に位置決められた上で弾性支持される。

　つづいて、伸側室Ｌ１内にサブピストン９とともに部屋Ｒを形成するケース８は、有底筒状とされており、底部８ａを図２中下方へ向けるとともに、筒部８ｂが底部８ａの外周から図２中上方へ延びるように配置される。ケース８の内側となる底部８ａの図２中上側には、スペーサ８０、バルブＶ３及びサブピストン９がこの順に積層されている。また、ケース８の外側となる底部８ａの図２中下側に、チェックバルブＶ４及び間座８１がこの順に積層される。サブピストン９の外径はスペーサ８０の外径よりも大きく、スペーサ８０とケース８の筒部８ｂとの間に環状の隙間ができるとともに、ケース８の開口がサブピストン９で覆われる。そして、ケース８とサブピストン９で囲われるとともに、スペーサ８０の外周にできる空間が部屋Ｒである。

　スペーサ８０は、ピストンロッド３の側部に開口する通孔３ｅの一端を囲うとともに、当該通孔３ｅの一端開口に対向する部分の内径が拡径されて、ピストンロッド３との間に周方向に沿う環状の隙間を形成している。また、スペーサ８０には、当該スペーサ８０を径方向に貫通し、上記隙間と部屋Ｒとを連通する孔８０ａが形成される。よって、通孔３ｅの一端開口と孔８０ａが周方向にずれたとしても、通孔３ｅと部屋Ｒが上記隙間及び孔８０ａを介して常に連通されて、ピストンロッド３とスペーサ８０の周方向の位置合わせが不要になるので、緩衝器Ａの組立作業を容易にできる。

　また、サブピストン９には、当該サブピストン９を軸方向に貫通する伸側ポート９ａが設けられ、ケース８の底部８ａには、当該底部８ａを軸方向に貫通する圧側ポート８ｃが設けられている。そして、伸側室Ｌ１と部屋Ｒが伸側ポート９ａ及び圧側ポート８ｃを介して連通される。前述のように、一端が孔８０ａを介して部屋Ｒに連通される通孔３ｅの他端は、伸側圧力室Ｐ１に開口するので、伸側圧力室Ｐ１と伸側室Ｌ１が、通孔３ｅ、孔８０ａ、部屋Ｒ、伸側ポート９ａ及び圧側ポート８ｃを介して連通される。つまり、上記緩衝器Ａでは、伸側室Ｌ１と伸側圧力室Ｐ１とを連通する伸側室側通路６が通孔３ｅ、孔８０ａ、部屋Ｒ、伸側ポート９ａ及び圧側ポート８ｃを備えて構成される。また、この伸側室側通路６は、当該伸側室側通路６の途中の部屋Ｒから二股に分かれて伸側室Ｌ１に連通しており、二股に分かれた一方の分岐部分が伸側ポート９ａ、他方の分岐部分が圧側ポート８ｃである。

　つづいて、上記伸側ポート９ａはケース８内に設けたバルブＶ３で開閉される。このバルブＶ３はリーフバルブであり、外周側の撓みが許容された状態で内周側をサブピストン９とスペーサ８０で挟まれて固定され、伸側ポート９ａの出口端を開閉する。そして、バルブＶ３は、伸側ポート９ａを伸側室Ｌ１から伸側圧力室Ｐ１へ向かう液体の流れに抵抗を与える。また、バルブＶ３は、伸側室Ｌ１から伸側圧力室Ｐ１へ向かう液体の流れのみを許容して伸側ポート９ａを一方通行にする。さらに、上記バルブＶ３を構成する一枚目のリーフバルブは、切欠を有する切欠リーフバルブであり、バルブＶ３が伸側ポート９ａを閉じた状態であっても、上記切欠により伸側室Ｌ１と部屋Ｒとを連通するオリフィスＯを形成する。そして、当該オリフィスＯは、伸側室Ｌ１と部屋Ｒの双方向流れを許容しつつ、当該流れに抵抗を与える。

　また、上記圧側ポート８ｃは、ケース８外に設けたチェックバルブＶ４で開閉される。このチェックバルブＶ４もリーフバルブであり、外周側の撓みが許容された状態で内周側を間座８１とケース８の底部８ａで挟まれて固定され、圧側ポート８ｃの出口端を開閉する。そして、チェックバルブＶ４は、圧側ポート８ｃを部屋Ｒから伸側室Ｌ１へ向かう流れのみを許容して圧側ポート８ｃを一方通行にする。

　以下、本実施の形態の緩衝器Ａの作動を説明する。

　緩衝器Ａの伸長作動時には、シリンダ１に対してピストン２が図２中上方へ移動して伸側室Ｌ１を圧縮するとともに圧側室Ｌ２を拡大し、伸側室Ｌ１の液体が減衰バルブＶ１を開いて伸側ピストン通路２ａを通り、圧側室Ｌ２へ移動する。このように、伸側ピストン通路２ａを伸側室Ｌ１から圧側室Ｌ２へ向かう液体の流れに対しては、減衰バルブＶ１によって抵抗が与えられるため、伸側室Ｌ１内の圧力が圧側室Ｌ２内の圧力よりも高くなる。よって、伸側室Ｌ１の圧力と圧側室Ｌ２の圧力に差圧が生じ、この差圧がピストン２に作用して、緩衝器Ａが伸長作動を妨げる減衰力を発揮する。

　また、伸側室Ｌ１の圧力が高まると、伸側室Ｌ１の液体が伸側流路６を伸側ポート９ａ、部屋Ｒ、孔８０ａ、通孔３ｅの順に進んで伸側圧力室Ｐ１に流入する。上記緩衝器Ａでは、バルブＶ３の開弁圧に達するまでの間は、伸側室Ｌ１の液体がオリフィスＯを通って部屋Ｒに流入するが、バルブＶ３が開弁した後はバルブＶ３の外周部とサブピストン９との間を通って、伸側室Ｌ１の液体が部屋Ｒに流入する。このように、伸側室Ｌ１の液体が伸側室側通路６を通って伸側圧力室Ｐ１に流入すると、フリーピストン５がハウジング４内を図２中下方へ移動して伸側圧力室Ｐ１の容積が拡大し、その分、圧側圧力室Ｐ２の容積が縮小されて、圧側圧力室Ｐ２の液体が圧側室側通路７である孔４２ｃを通って圧側室Ｌ２へ押し出される。つまり、緩衝器Ａの伸長作動時において液体は、伸側ピストン通路２ａの他にも、見掛け上、伸側室側通路６、伸側圧力室Ｐ１、圧側圧力室Ｐ２、及び圧側室側通路７からなる見掛け上の流路を介して、伸側室Ｌ１から圧側室Ｌ２へ移動したようになる。

　ここで、緩衝器Ａに入力される振動の周波数、即ち、緩衝器Ａの伸縮の周波数が低周波であっても高周波であっても、緩衝器Ａの伸長作動時におけるピストン速度が同じである場合、低周波振動入力時の緩衝器Ａの振幅は、高周波振動入力時の緩衝器Ａの振幅よりも大きくなる。このように緩衝器Ａ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側室Ｌ１から圧側室Ｌ２へ向かう液体の流量が大きくなる。すると、この流量に略比例してフリーピストン５の変位も大きくなって、フリーピストン５が受けるばね要素Ｓからの附勢力も大きくなる。その分、伸側圧力室Ｐ１の圧力と圧側圧力室Ｐ２の圧力に差圧が生じて、伸側室Ｌ１と伸側圧力室Ｐ１の差圧、及び圧側室Ｌ２と圧側圧力室Ｐ２の差圧が小さくなり、上記見掛け上の流路を通過する流量が小さくなる。この見掛け上の流路を通過する流量が小さい分、伸側ピストン通路２ａの流量が大きくなるので、緩衝器Ａが発生する減衰力が大きいまま維持される。

　また、緩衝器Ａに高周波振動が入力される場合、低周波振動入力時よりも振幅が小さいので、伸側室Ｌ１から圧側室Ｌ２へ向かう液体の流量が小さく、フリーピストン５の変位も小さくなる。すると、フリーピストン５が受けるばね要素Ｓからの附勢力も小さくなって、その分、伸側圧力室Ｐ１の圧力と圧側圧力室Ｐ２の圧力がほぼ同等圧となり、伸側室Ｌ１と伸側圧力室Ｐ１の差圧、及び圧側室Ｌ２と圧側圧力室Ｐ２の差圧が低周波振動入力時よりも大きくなり、上記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。この見掛け上の流量が増大した分、伸側ピストン通路２ａの流量が減少するので、緩衝器Ａが発生する減衰力が低周波振動入力時の減衰力よりも低くなる。

　このように、流量に対する差圧の周波数伝達関数の周波数に対するゲイン特性は、図３に示すが如く、低周波振動に対しては高く、高周波振動に対しては低くなる特性となる。また、振動周波数の入力に対する減衰力のゲインを示す緩衝器Ａにおける減衰力の特性は、図４に示すように、低周波数域の振動に対しては大きな減衰力を発生し、高周波数域の振動に対しては減衰力を小さくでき、緩衝器Ａの減衰力の変化を入力振動周波数に依存させられる。そして、図４の減衰特性における小さい値を採る折れ点周波数Ｆａの値を車両のばね上共振周波数の値以上であって車両のばね下共振周波数の値以下に設定し、大きい値を採る折れ点周波数Ｆｂを車両のばね下共振周波数以下に設定すると、緩衝器Ａは、ばね上共振周波数の振動の入力に対しては高い減衰力を発生できるので、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のを防止できるとともに、ばね下共振周波数の振動が入力されると必ず低い減衰力を発生するので、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なものにできる。

　さらに、上記緩衝器Ａでは、上記見掛け上の流路を移動する液体の流量が増えると、バルブＶ３が開弁する。流量が大きい場合、バルブＶ３による圧力損失はオリフィスＯによる圧力損失と比較して小さいので、フリーピストン５が円滑に移動でき、高周波振動入力時における減衰力低減効果が充分に発揮される。

　つづいて、緩衝器Ａの収縮作動時には、シリンダ１に対してピストン２が図２中下方へ移動して圧側室Ｌ２を圧縮するとともに伸側室Ｌ１を拡大し、圧側室Ｌ２の液体が圧側チェックバルブＶ２を開いて圧側ピストン通路２ｂを通り、伸側室Ｌ１へ移動する。このように、圧側ピストン通路２ｂを圧側室Ｌ１から伸側室Ｌ２へ向かう液体の流れは、圧側チェックバルブＶ２により許容されるので、伸側室Ｌ１内の圧力と圧側室Ｌ２内の圧力が略同圧になる。よって、上記緩衝器Ａによれば、圧縮作動を妨げる減衰力が略発揮されない。つまり、この緩衝器Ａは、伸長作動時にのみ減衰力を発揮する片効きの緩衝器である。

　また、前述のように、緩衝器Ａが伸長作動を呈し、フリーピストン５が図２中下方へ変位している状態から収縮作動に切り替わると、フリーピストン５がばね要素Ｓの附勢力を受けて図２中上方へ移動する。すると、圧側圧力室Ｐ２の容積が増加した分、圧側室Ｌ１の液体が圧側室側通路７である孔４１ｃを通って圧側圧力室Ｐ２へ流入するとともに、伸側圧力室Ｐ１の容積が減少した分、伸側圧力室Ｐ１の液体が伸側室側通路６を通孔３ｅ、孔８０ａ、部屋Ｒ、オリフィスＯ及び圧側ポート８ｃの順に通って伸側室Ｌ１へ押し出される。このように、緩衝器Ａが収縮作動を呈する場合、チェックバルブＶ４が開弁し、圧側ポート８ｃを液体が通過するので、伸側圧力室Ｐ１の液体が伸側室Ｌ１へ速やかに排出される。よって、緩衝器Ａの収縮作動時において、フリーピストン５はばね要素Ｓの附勢力により中立位置に速やかに戻る。

　以下、本実施の形態に係る緩衝器Ａの作用効果について説明する。

　本実施の形態において、減衰バルブＶ１、圧側チェックバルブＶ２、バルブＶ３及びチェックバルブＶ４は、リーフバルブである。当該リーフバルブは、薄い環状板であり、ピストンロッド３に組み付けた際に軸方向長さが短くて済むので、緩衝器Ａが軸方向に嵩張らず、緩衝器Ａのストローク長を確保できる。なお、伸側バルブＶ１、圧側チェックバルブＶ２、バルブＶ３及びチェックバルブＶ４を構成するリーフバルブの積層枚数、及びこれらの種類は適宜変更できる。例えば、上記バルブの何れかが傘型の弁体とこの弁体を附勢するばねとを有するポペットバルブ等であってもよい。

　また、本実施の形態において、ばね要素Ｓは、フリーピストン５の摺動方向の両側に設けた一対のコイルばねＳ１，Ｓ２を有して構成される。当該構成によれば、緩衝器Ａが伸縮作動時と圧縮作動時の両方で減衰力を発揮する両効きの緩衝器であって、高周波振動入力時の減衰力を軽減する場合と共通のばね要素、フリーピストン及びハウジングを利用できる。しかし、上記緩衝器Ａは、伸側減衰力のみを発揮する片効きの緩衝器であるので、伸側圧力室Ｐ１内のコイルばねＳ１を廃し、圧側圧力室Ｐ２内にのみばね要素ＳとしてのコイルばねＳ２を設けてもよい。この場合、緩衝器Ａを構成する部品数を削減し、組立工数を削減できる。また、ばね要素Ｓが圧側圧力室Ｐ２にのみ設けられる場合には、フリーピストン５が鍔４０ｂに接触したときの異音を防止するため、相対向するフリーピストン５の筒部５ｂと鍔４０ｂの一方にゴム等の緩衝部材を設けるのが好ましい。さらに、上記緩衝器Ａでは、ばね要素ＳがコイルばねＳ１，Ｓ１であるが、コイルばね以外のばねであってもよく、ゴム等のエラストマーであってもよい。

　また、本実施の形態において、ピストン２には、伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２とを連通する伸側ピストン通路２ａ及び圧側ピストン通路２ｂが設けられるとともに、伸側ピストン通路２ａを伸側室Ｌ１から圧側室Ｌ２へ向かう流れに抵抗を与える減衰バルブＶ１と、圧側ピストン通路２ｂを圧側室Ｌ２から伸側室Ｌ１へ向かう流れのみを許容する圧側チェックバルブＶ２が取り付けられる。当該構成によれば、緩衝器Ａが伸長作動を呈する場合には、伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２の圧力に差圧が生じ、伸長作動を抑制する減衰力を発揮するが、緩衝器Ａが収縮作動を呈する場合には、伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２の圧力が略同圧になって減衰力を発揮しないので、緩衝器Ａが片効きになる。

　しかし、緩衝器Ａを片効きにするための構成は適宜変更できる。例えば、圧側ピストン通路２ａに圧側チェックバルブＶ２設けていれば、伸側ピストン通路２ａの減衰バルブＶ１をリーフバルブからオリフィス又はチョークに替えて、これらで伸側ピストン通路２ａを絞るとともに伸側ピストン通路２ａの双方向流れを許容するようにしてもよい。また、ピストン２に設けた伸側ピストン通路２ａ及び圧側ピストン通路２ｂを廃し、シリンダ１外に設けられて伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２とを連通する通路の途中に、減衰バルブＶ１及び圧側チェックバルブＶ２を設けてもよい。そして、このような変更は、伸側バルブＶ１、圧側チェックバルブＶ２、バルブＶ３及びチェックバルブＶ４の種類、ばね要素Ｓの種類及び配置によらず可能である。

　また、本実施の形態において、緩衝器Ａは、ケース８と、このケース８内に圧力室Ｐと連通する部屋Ｒを形成するサブピストン９と、このサブピストン９に設けられ、部屋Ｒと伸側室Ｌ１とを連通する伸側ポート９ａと、ケース８に設けられ、部屋Ｒと伸側室Ｌ１とを連通する圧側ポート８ｃとを備える。そして、伸側室側通路６は、部屋Ｒと、伸側ポート９ａと、圧側ポート８ｃとを有して構成される。また、バルブＶ３は、サブピストン９に積層されて伸側ポート９ａを開閉し、チェックバルブＶ４は、ケース８に積層されて圧側ポート５ｃを開閉する。上記構成によれば、バルブＶ３とチェックバルブＶ４を並列に設けるのが容易である。

　また、上記緩衝器Ａでは、バルブＶ３及びチェックバルブＶ４がピストン２よりも図２中上方の伸側室Ｌ１内に配置されている。このようにすると、バルブＶ３及びチェックバルブＶ４がリーフバルブである場合には、これらの外径を大きくできるとともに、これらが離着座する弁座（符示せず）の径を大きくできる。よって、チェックバルブＶ４を撓ませ易くするとともに、バルブＶ３が通過する液体の流れに与える抵抗の自由度が向上する。しかし、バルブＶ３及びチェックバルブＶ４の配置は適宜変更できる。そして、このような変更は、ばね要素Ｓの種類、その配置、減衰バルブＶ１、圧側チェックバルブＶ２、バルブＶ３及びチェックバルブＶ４の種類によらず可能である。

　また、本実施の形態において、緩衝器Ａは、シリンダ１と、このシリンダ１内に摺動自在に挿入されてシリンダ１内を伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２に区画するピストン２と、伸側室Ｌ１から圧側室Ｌ２へ向かう流れに抵抗を与える減衰バルブＶ１と、圧力室Ｐと、この圧力室Ｐ内に摺動自在に挿入されて、圧力室Ｐを伸側圧力室Ｐ１と圧側圧力室Ｐ２に区画するフリーピストン５と、フリーピストン５の圧力室Ｐに対する変位を抑制する附勢力を発生するばね要素Ｓと、伸側圧力室Ｐ１を伸側室Ｌ１に連通する伸側室側通路６と、圧側圧力室Ｐ２を圧側室Ｌ２に連通する圧側室側通路７と、伸側室側通路６に設けられ、伸側室Ｌ１（伸側室Ｌ１側）から伸側圧力室Ｐ１（圧側室Ｌ２側）へ向かう流れに抵抗を与えるバルブＶ３と、このバルブＶ３と並列に設けられ、伸側圧力室Ｐ１（圧側室Ｌ２側）から伸側室Ｌ１（伸側室Ｌ１側）へ向かう流れのみを許容するチェックバルブＶ４とを備え、伸長作動時にのみ減衰力を発生する。

　上記構成によれば、緩衝器Ａの伸長作動時には、伸側室Ｌ１の液体がバルブＶ３を通って伸側圧力室Ｐ１に流入する。伸側圧力室Ｐ１へ流入する液体の流量が多い場合、オリフィスＯと比較してバルブの圧力損失は小さいので、フリーピストン５が円滑に移動して高周波振動入力時の圧力低減効果を充分に発揮できる。さらに、緩衝器Ａが伸長作動を呈し、伸側室Ｌ１の圧力が伸側室側通路６を介して伸側圧力室Ｐ１に伝搬されて、フリーピストン５が図２中下方へ変位した状態から、緩衝器Ａが収縮作動に切り替わると、伸側圧力室Ｌ１の液体がチェックバルブＶ４を開いて速やかに伸側室Ｌ１へ逃げる。よって、緩衝器Ａが片効きであっても、収縮作動時にフリーピストン５が速やかに中立位置に戻るので、フリーピストン５の偏りを防ぎ、減衰力低減効果が失われるのを防止できる。

　なお、上記緩衝器Ａでは、バルブＶ３が伸側室側通路６に設けられ、伸側室Ｌ１を伸側室Ｌ１側、伸側圧力室Ｐ１を圧側室Ｌ２側として伸側室Ｌ１から伸側圧力室Ｐ１へ向かう流れのみを許容するが、バルブＶ３は伸側室側通路６の双方向流れを許容するとともに、双方向の流れに抵抗を与えるオリフィス又はチョークであってもよい。さらに、上記バルブＶ３は、圧側室側通路７に設けられ、圧側室側通路７を通過する液体の流れに抵抗を与えるとしてもよい。このように、バルブＶ３が圧側室側通路７に設けられる場合には、当該バルブＶ３に並列されるチェックバルブＶ４は、圧側室Ｌ２を圧側室Ｌ２側、圧側圧力室Ｐ２を伸側室Ｌ１側として、圧側室Ｌ２から圧側圧力室Ｐ２へ向かう流れのみを許容するように設定される。

　また、上記緩衝器Ａは、片ロッド型であるが、ピストンロッド３が伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２の両方に挿通されて両ロッド型になっていてもよい。

　また、上記緩衝器Ａは、単筒型であって、気室Ｇでシリンダ１に出入りするピストンロッド出没体積分のシリンダ内容積変化と、温度変化による液体の体積変化を補償するが、シリンダ１の外周に外筒を設けて複筒型に設定されるとしてもよい。この場合、シリンダ１と外筒との間に液体と気体が封入されるリザーバを設け、当該リザーバでシリンダ内容積変化及び液体の体積変化を補償するようにしてもよい。

　そして、前述のような変更は、減衰バルブＶ１、圧側チェックバルブＶ２、バルブＶ３及びチェックバルブＶ４の種類、及びその配置によらず可能である。

　本願は、２０１５年７月２３日に日本国特許庁に出願された特願２０１５－１４５４２１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。

Claims

シリンダと、
前記シリンダ内に摺動自在に挿入されて前記シリンダ内を伸側室と圧側室に区画するピストンと、
前記伸側室から前記圧側室へ向かう流れに抵抗を与える減衰バルブと、
圧力室と、
前記圧力室内に摺動自在に挿入されて、前記圧力室を伸側圧力室と圧側圧力室に区画するフリーピストンと、
前記フリーピストンの前記圧力室に対する変位を抑制する附勢力を発生するばね要素と、
前記伸側圧力室を前記伸側室に連通する伸側室側通路と、
前記圧側圧力室を前記圧側室に連通する圧側室側通路と、
前記伸側室側通路又は前記圧側室側通路に設けられ、前記伸側室側から前記圧側室側へ向かう流れに抵抗を与えるバルブと、
前記バルブと並列に設けられ、前記圧側室側から前記伸側室側へ向かう流れのみを許容するチェックバルブとを備え、
伸長作動時にのみ減衰力を発生する
ことを特徴とする緩衝器。
ケースと、
前記ケース内に前記圧力室と連通する部屋を形成するサブピストンと、
前記サブピストンに設けられ、前記部屋と前記伸側室とを連通する伸側ポートと、
前記ケースに設けられ、前記部屋と前記伸側室とを連通する圧側ポートとを備え、
前記伸側室側通路は、前記部屋と、前記伸側ポートと、前記圧側ポートとを有して構成され、
前記バルブは、前記サブピストンに積層されて前記伸側ポートを開閉し、
前記チェックバルブは、前記ケースに積層されて前記圧側ポートを開閉する
ことを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
前記ピストンには、
前記伸側室と前記圧側室とを連通する伸側ピストン通路及び圧側ピストン通路が設けられ、
前記伸側ピストン通路を前記伸側室から前記圧側室へ向かう流れに抵抗を与える前記減衰バルブと、
前記圧側ピストン通路を前記圧側室から前記伸側室へ向かう流れのみを許容する圧側チェックバルブが取り付けられる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の緩衝器。
前記ばね要素は、前記圧側圧力室にのみに設けられる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の緩衝器。