WO2019221098A1

WO2019221098A1 - シリンダ装置

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Publication number: WO2019221098A1
Application number: PCT/JP2019/019046
Authority: WO
Inventors: 俊宏犬塚; ウルバンアンタカルロス; 篤前田; 幸司南野; アカァシュパトワ
Original assignee: 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date: 2018-05-16
Filing date: 2019-05-14
Publication date: 2019-11-21
Also published as: US11898615B2; KR102471852B1; US20210246961A1; JP7042336B2; CN112135988A; JPWO2019221098A1; KR20200132936A; DE112019002456T5; CN112135988B

Abstract

ピストンロッドが伸びて内筒内の上端部に向けて移動するときに作動するストッパ機構が設けられている。このストッパ機構は、ピストンロッドに対して移動可能に設けられ、内筒の上端側の底部と底部１ら下端側に延びる筒部とを有する第２シリンダと、ピストンロッドの移動に伴って移動し第２シリンダに嵌装可能に設けられる第２ピストンとからなる。この上で、第２シリンダとロッドガイドとの間には、ばね部材２１を設ける構成としている。

Description

シリンダ装置

　本発明は、例えば４輪自動車等の車両に搭載され、車両の振動を緩衝するのに好適に用いられるシリンダ装置に関する。

　一般に、４輪自動車等の車両には、各車輪（車軸側）と車体との間にそれぞれ油圧緩衝器としてのシリンダ装置が設けられ、シリンダに対してピストンロッドが伸縮することにより、車両の振動を緩衝するようにしている（例えば、特許文献１参照）。この種のシリンダ装置には、ピストンロッドが大きく伸長したときに、作動油の流れを制限することにより、ピストンロッドの伸び切り限界を超えないように構成した油圧式のストッパ機構が設けられている。

米国特許第８４１８８２０号明細書

　ところで、前記ストッパ機構は、リバウンドスプリングの先端に設けたフリーピストンに連通路を設け、ピストンロッドが大きく伸びたときに、ピストンロッドに設けたストッパによりフリーピストンの連通路を閉塞する構成としている。この構成では、ストッパによりフリーピストンの連通路が閉塞されたときに作動油の流れが絶たれるから、ピストンロッドの伸びに対する抵抗力が急激に立ち上がってしまう。また、ピストンロッドが伸び切り状態から縮むときには、ストッパがフリーピストンから離れるまで作動油の流れを制限した状態を維持することになる。これらのことから、前記シリンダ装置は、ピストンロッドの伸縮動作時に発生する抵抗力によって減衰力が安定せず、乗り心地が悪くなるという問題がある。

　本発明は、上述した問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、ピストンロッドの伸び切り、伸び切りからの縮み動作時の抵抗力を制御することにより良好な乗り心地を得ることができるようにしたシリンダ装置を提供することにある。

　上述した課題を解決するために本発明の一実施形態に係るシリンダ装置は、作動流体が封入された第１シリンダと、前記第１シリンダ内に摺動可能に嵌装され、該第１シリンダ内をロッド側室とボトム側室に区画する第１ピストンと、前記第１ピストンに連結されるピストンロッドと、前記第１シリンダの一端側に設けられて前記ピストンロッドを挿通させて閉塞する閉塞部材と、前記ピストンロッドが伸びて前記第１シリンダ内の端部に向けて移動するときに作動するストッパ機構と、からなるシリンダ装置において、前記ストッパ機構は、前記ピストンロッドに対して移動可能に設けられ、前記第１シリンダの一端側の底部と該底部から他端側に延びる筒部とを有する第２シリンダと、前記ピストンロッドの移動に伴って移動し前記第２シリンダに嵌装可能に設けられる第２ピストンと、からなり、前記第２シリンダと前記閉塞部材との間にばね部材を設けたことを特徴としている。

　本発明の一実施形態によれば、ピストンロッドの伸び切り、伸び切りからの縮み動作時の抵抗力を制御することができ、良好な乗り心地を得ることができる。

本発明の実施の形態によるシリンダ装置としての油圧緩衝器を示す縦断面図である。図１中の第２シリンダを拡大して示す縦断面図である。図２に示す第２シリンダを上側から見た平面図である。図２に示す第２シリンダを下側から見た底面図である。図１中の環状弁体を拡大して示す縦断面図である。図５に示す環状弁体を上側から見た平面図である。図５に示す環状弁体を下側から見た底面図である。ピストンロッドの縮み行程における第１連通路と第２連通路の作動油の流れを拡大して示す断面図である。ピストンロッドの伸び行程のうち、第２シリンダと第２ピストンとが離間しているときの作動油の流れを拡大して示す断面図である。ピストンロッドの伸び行程のうち、第２シリンダに第２ピストンが挿入されているときの作動油の流れを拡大して示す断面図である。ピストンロッドの伸び切り状態での作動油の流れを拡大して示す断面図である。

　以下、本発明の実施の形態に係るシリンダ装置を、油圧緩衝器に適用した場合を例に挙げて、図１ないし図１１に従って詳細に説明する。なお、各図面では、各種通路の形状、作動油の流れが明瞭になるように、各種通路を実際のものよりも大きく記載している。

　図１において、油圧緩衝器１は、その外殻をなす筒状の外筒２と、後述の内筒５、第１ピストン６、ピストンロッド７、ロッドガイド９およびストッパ機構１１とを含んで、複筒式の緩衝器として構成されている。

　油圧緩衝器１の外筒２は、その一端（図１中の上端）側が開口端となり、他端側としての下端側がボトムキャップ２Ｂによって閉塞された閉塞端となっている。外筒２の開口端（上端）側には、径方向内側に屈曲したかしめ部２Ａが設けられ、該かしめ部２Ａは、外筒２の開口端側を閉塞する蓋体３を抜止め状態で保持している。

　環状円板からなる蓋体３は、外筒２の開口端（上端）側を閉塞するため後述のロッドガイド９に当接した状態で、その外周側が外筒２のかしめ部２Ａにより固定されている。蓋体３の内周側には、弾性材料からなるロッドシール４が取付けられ、該ロッドシール４は、後述のピストンロッド７と蓋体３との間をシールしている。

　第１シリンダとしての内筒５は、外筒２内に同軸をなして設けられ、該内筒５の他端（下端）側は、前記ボトムキャップ２Ｂ側にボトムバルブ５Ａを介して嵌合状態で固定されている。内筒５の一端（上端）側の内周には、ロッドガイド９が嵌合して取付けられている。内筒５内には、作動流体としての作動油（油液）が封入されている。作動流体としては、油液に限らず、例えば添加剤を混在させた水等を用いることもできる。

　内筒５と外筒２との間には、環状のリザーバ室Ａが形成され、このリザーバ室Ａ内には、前述した作動油と共にガスが封入されている。このガスは、大気圧状態の空気であってもよく、また圧縮された窒素ガス等の気体を用いてもよい。リザーバ室Ａ内のガスは、ピストンロッド７の縮小時（縮み行程時）に当該ピストンロッド７の進入体積分を補償すべく圧縮される。

　第１ピストン６は、内筒５内に摺動可能に嵌装されている。この第１ピストン６は、内筒５（第１シリンダ）内をボトム側室Ｂとロッド側室Ｃとの２室に区画している。また、第１ピストン６には、ボトム側室Ｂとロッド側室Ｃとを連通可能な油路６Ａ，６Ｂが形成されている。さらに、第１ピストン６の上端面には、ピストンロッド７の縮小によって第１ピストン６が下向きに摺動変位するときに、油路６Ａを流通する作動油に抵抗力を与えて所定の減衰力を発生する縮小側のディスクバルブ６Ｃが配設されている。一方、第１ピストン６の下端面には、ピストンロッド７の伸長によって第１ピストン６が上向きに摺動変位するときに、油路６Ｂを流通する作動油に抵抗力を与えて所定の減衰力を発生する伸長側のディスクバルブ６Ｄが配設されている。

　ピストンロッド７は、その他端（下端）側が第１ピストン６に連結されている。即ち、ピストンロッド７は、下端側が内筒５内に挿入され、ナット８等によって第１ピストン６の内周側に取付けられている。また、ピストンロッド７の上端側は、ロッドガイド９、蓋体３等を介して外部へと伸縮可能に突出している。ピストンロッド７には、第１ピストン６の取付位置から予め決められた寸法だけ離間した位置に環状溝７Ａが設けられている。この環状溝７Ａには、後述の止め輪１９が外嵌状態で固定される。

　ロッドガイド９は、内筒５（第１シリンダ）の一端側となる上端側に設けられ、ピストンロッド７を挿通させて閉塞する閉塞部材を構成している。ロッドガイド９は、段付円筒状に形成され、外筒２の上端側および内筒５の上端側に挿嵌して固定されている。これにより、ロッドガイド９は、内筒５の上側部分を外筒２の中央に位置決めすると共に、内周側でピストンロッド７を挿通させて軸方向へと摺動可能にガイド（案内）するものである。また、ロッドガイド９は、蓋体３を外筒２のかしめ部２Ａにより外側からかしめ固定するときに、該蓋体３を内側から支持する支持構造物を構成している。

　ロッドガイド９は、上側に位置して外筒２の内周側に挿嵌される大径部９Ａと、該大径部９Ａの下側に位置して内筒５の内周側に挿嵌される小径部９Ｂとにより段付円筒状に形成されている。小径部９Ｂの内周側には、内筒５内に挿通されたピストンロッド７を軸方向に摺動可能にガイドする円筒状のガイド部１０が設けられている。また、ロッドガイド９の小径部９Ｂには、後述するばね部材２１の上端側が当接されている。なお、ばね部材２１は、ロッドガイド９の小径部９Ｂに嵌合させて取付けてもよいし、内筒５内に圧入嵌合させて取付けてもよい。

　一方、ロッドガイド９の大径部９Ａには、蓋体３と対向する大径部９Ａの上面側にピストンロッド７を取囲む環状の油溜め室９Ｃが設けられている。この油溜め室９Ｃは、ロッド側室Ｃ内の作動油（または、この作動油中に混入したガス）がピストンロッド７とガイド部１０との僅かな隙間等を介して漏出したときに、この漏出した作動油等を一時的に溜めるための空間を提供するものである。

　また、ロッドガイド９の大径部９Ａには、外筒２側のリザーバ室Ａに常時連通した連通路（図示せず）が設けられ、この連通路は、油溜め室９Ｃに溜められた作動油（ガスを含む）を外筒２側のリザーバ室Ａへと導くものである。なお、油溜め室９Ｃには逆止弁（図示せず）が設けられている。この逆止弁は、油溜め室９Ｃ内に漏出油が増えて溢れた場合に、この溢れた作動油がロッドガイド９の連通路（リザーバ室Ａ）側に向けて流れるのを許し、逆向きの流れを阻止するものである。

　次に、本実施の形態の特徴部分となるストッパ機構１１の構成について説明する。

　ストッパ機構１１は、ピストンロッド７が伸びて内筒５内の一端部に向けて移動するときに作動するものである。即ち、ストッパ機構１１は、内筒５内に設けられ、ピストンロッド７が外筒２および内筒５から外側へと伸長して、内筒５内の端部（伸び切り位置）に向けて移動するときに後述の如く作動し、この伸長動作に対して段階的な制動（油圧抵抗）を与えつつ、ピストンロッド７の伸長動作を停止させ、伸び切り限界を超えないようにするものである。

　ストッパ機構１１は、ピストンロッド７に対して移動可能に設けられた第２シリンダ１２と、第１ピストン６よりもロッドガイド９側に位置してピストンロッド７の外周側に設けられた第２ピストン１８と、第２シリンダ１２とロッドガイド９との間に設けられたばね部材２１（リバウンドスプリング）と、第１連通路１３の通路面積を変化させる通路面積可変機構２２とにより構成されている。

　第２シリンダ１２は、ピストンロッド７に対して移動可能に設けられている。一方で、第２シリンダ１２は、ばね部材２１の下端部に取付けられ、ばね部材２１の伸び、縮みに応じて内筒５内を上，下方向に移動することができる。また、第２シリンダ１２は、ロッド側室Ｃを第１ピストン６側の室Ｃ１と、閉塞部材側の室としてのロッドガイド９側の室Ｃ２とに区画している。第２シリンダ１２は、例えば、耐油性、耐摩耗性および弾性を有する樹脂材で形成されている。なお、第２シリンダ１２は、樹脂材に限らず、金属材で形成してもよい。但し、金属材で形成する場合には、内筒５との間に樹脂ピストンリングなどを設ける必要がある。

　図２ないし図４、図８等に示すように、第２シリンダ１２は、内筒５の上端側（一端側）に位置する円環状の底部１２Ａと、該底部１２Ａの周囲から下端側（他端側）に延びる円筒状の筒部１２Ｂとを有している。底部１２Ａの内径側には、上端側に延びて嵌合部１２Ｃが設けられている。

　底部１２Ａは、内筒５よりも僅かに小さな外径寸法とピストンロッド７よりも僅かに大きな内径寸法とをもった円環状体として形成されている。底部１２Ａの内周部には、後述する第１連通路１３の一部をなす内側通路１２Ａ１が周方向に間隔をもって３箇所に設けられている（図３、図４参照）。一方、底部１２Ａの外周部には、後述の第２連通路１４が周方向に間隔をもって３箇所に設けられている。また、底部１２Ａの下面は、後述する環状弁体１７の上面１７Ａが開弁、閉弁可能に当接する環状弁座１２Ａ２となっている。

　筒部１２Ｂは、内筒５よりも僅かに小さな外径寸法を有した円筒体として形成されている。また、筒部１２Ｂの内周面は、上端部に配置された小径部１２Ｂ１と、該小径部１２Ｂ１よりも下端側に配置され、小径部１２Ｂ１よりも大径に形成された大径部１２Ｂ２と、小径部１２Ｂ１と大径部１２Ｂ２との間に位置して大径部１２Ｂ２よりも大径に形成された取付溝部１２Ｂ３とを備えている。小径部１２Ｂ１の内周側には、環状弁体１７が配置されている。取付溝部１２Ｂ３の内周側には、後述の環状部材１６が嵌合されている。

　一方、大径部１２Ｂ２の内周側には、後述の絞り油溝１５が周方向に間隔をもって３箇所に設けられている。また、大径部１２Ｂ２の下端部は、徐々に拡開したテーパ面部１２Ｂ４となっている。このテーパ面部１２Ｂ４は、ピストンロッド７が伸びたときに該ピストンロッド７と一緒に上側に移動される第２ピストン１８を、大径部１２Ｂ２内に円滑に案内するものである。

　嵌合部１２Ｃは、底部１２Ａの内径側から上端側に延びた円筒体を、大きな隙間をもって周方向で複数、例えば３個に分割して形成されている。従って、嵌合部１２Ｃは、径方向に弾性変形することができる。また、嵌合部１２Ｃの上端部には、ばね部材２１の他端部に内周側から係合する係合部１２Ｃ１が径方向の外向きに突出して設けられている。これにより、第２シリンダ１２は、ばね部材２１の下端部（自由端）と一緒に内筒５内を軸方向に移動することができる。

　ここで、第２シリンダ１２には、第１連通路１３、第２連通路１４および絞り油溝１５が設けられている。これらの通路について述べる。

　図８、図９に示すように、第１連通路１３は、第２シリンダ１２内とロッドガイド９側の室Ｃ２とを連通するものである。第１連通路１３は、第２シリンダ１２の底部１２Ａに設けられた各内側通路１２Ａ１、筒部１２Ｂの小径部１２Ｂ１、大径部１２Ｂ２および後述する環状部材１６の内周面１６Ａとピストンロッド７の外周面との間を通る通路として形成されている。第１連通路１３は、後述する通路面積可変機構２２によって作動油の通路面積が制御（調整）される。また、第１連通路１３は、後述する第２ピストン１８が環状部材１６の下面１６Ｃに当接したときに遮断される（図１１参照）。

　第２連通路１４は、内筒５内のロッドガイド９側となるロッド側室Ｃのロッドガイド９側の室Ｃ２と第１ピストン６側の室Ｃ１とを常時連通するものである。第２連通路１４は、内筒５の内周と第２シリンダ１２の外周との間で形成されている。具体的には、第２連通路１４は、第２シリンダ１２の底部１２Ａおよび筒部１２Ｂの外周面に軸方向に延びて設けられた複数個、例えば３個の凹溝からなり、内筒５の内周面との間に形成されている。

　第２連通路１４は、ロッドガイド９側の室Ｃ２と第１ピストン６側の室Ｃ１との間で作動油が流通するときに、作動油の流通量を少量に制限する絞りとして機能するものである。これにより、第１連通路１３が遮断された状態（図１１の状態）では、第２シリンダ１２の移動を小さなものに制限することができる。一方で、第２連通路１４は、第１連通路１３が遮断された状態でも、第２シリンダ１２を第１ピストン６側に移動できるように、作動油の流れを確保している。

　絞り油溝１５は、後述する通路面積可変機構２２の一部をなすもので、第１連通路１３の途中に設けられている。具体的には、絞り油溝１５は、第２シリンダ１２を構成する筒部１２Ｂの大径部１２Ｂ２に周方向に間隔をもって複数箇所、例えば３箇所に配設されている。図２に示すように、各絞り油溝１５は、下側のテーパ面部１２Ｂ４側で広幅かつ深溝な大流路１５Ａとなり、大径部１２Ｂ２の上部側で狭幅かつ浅溝な小流路１５Ｂとなっている。即ち、各絞り油溝１５は、下側から上側に向け、溝幅および溝深さが漸次小さくなるように形成されている。この構成により、各絞り油溝１５は、後述する第２ピストン１８が筒部１２Ｂの大径部１２Ｂ２に挿入し、大流路１５Ａから小流路１５Ｂに向けて移動することにより、作動油の流れを徐々に絞ることができる。

　なお、各絞り油溝１５は、大流路１５Ａに第２ピストン１８が達して該第２ピストン１８の外周面との間に通路が形成される。この大流路１５Ａの通路面積を３箇所で合計した値は、環状弁体１７の絞り通路１７Ｃの通路面積よりも大きな値に設定されている。これにより、図１０に示すように、第２ピストン１８が大流路１５Ａに達したときに形成される第２シリンダ１２内と第２ピストン１８とで形成される室Ｃ３の流体は、大流路１５Ａを介して第１ピストン６側の室Ｃ１に流れるので、抵抗力の過度の上昇を抑えることができる。従って、伸び行程のピストンロッド７に対して環状弁体１７の絞り通路１７Ｃと一緒に抵抗力を発生することができる。

　環状部材１６は、第２シリンダ１２を構成する筒部１２Ｂの取付溝部１２Ｂ３に嵌合状態で取付けられている。環状部材１６は、断面が長方形状の環状体からなり、その内径寸法は、ピストンロッド７の外径寸法よりも大きく設定されている。これにより、環状部材１６は、内周面１６Ａとピストンロッド７の外周面との間に第１連通路１３の一部を形成している。この場合、環状部材１６の内周面１６Ａの径寸法は、第１ピストン６側の室Ｃ１とロッドガイド９側の室Ｃ２との間で作動油が円滑に流れるように（大きな流通抵抗を発生しないように）、ピストンロッド７の外径寸法よりも十分に大きな寸法に設定されている。

　また、図８に示すように、環状部材１６の上面１６Ｂは、後述する環状弁体１７の下面１７Ｂが当接、離間する。一方、図１１に示すように、環状部材１６の下面１６Ｃは、第２ピストン１８の上面１８Ａが開弁、閉弁可能に当接する弁座を構成している。環状部材１６の下面１６Ｃに第２ピストン１８の上面１８Ａが当接した遮断状態（閉弁状態）では、第１連通路１３が遮断される。

　環状弁体１７は、ピストンロッド７と第２シリンダ１２を構成する筒部１２Ｂの小径部１２Ｂ１との間に配置され、ピストンロッド７と環状弁体１７内周との間に作動流体の流れが生じないよう隙間なく設けられる。一方、ピストンロッド７の移動により第２シリンダ１２の底部１２Ａまたは環状弁座１６の上面１６Ｂと当接することにより、環状弁体１７は、ピストンロッド７に対して移動可能となっている。図５ないし図７に示すように、環状弁体１７は、断面が長方形状の環状体からなり、上面１７Ａ、下面１７Ｂを有している。また、環状弁体１７の上面１７Ａには、小さな通路面積で径方向に延びた絞り通路１７Ｃが設けられている。下面１７Ｂ側には、作動油を抵抗なく流通させるための大通路１７Ｄが複数箇所、例えば周方向に間隔をもって４箇所に設けられている。

　環状弁体１７の内径寸法は、ピストンロッド７の外径寸法よりも僅かに大きな寸法に設定されている。これにより、環状弁体１７は、ピストンロッド７の縮み行程では、図８に示すように、ピストンロッド７に追従して矢示ａ方向（下方向）に移動し、下面１７Ｂを環状部材１６の上面１６Ｂに当接させる。一方、環状弁体１７は、ピストンロッド７の伸び行程では、図９に示すように、ピストンロッド７に追従して矢示ｂ方向（上方向）に移動して上面１７Ａを底部１２Ａの環状弁座１２Ａ２に当接させる。

　一方、環状弁体１７の外径寸法は、小径部１２Ｂ１の内径寸法よりも小さな寸法に設定されている。これにより、環状弁体１７と小径部１２Ｂ１との間には、環状の通路が形成されるから、大きな抵抗を与えることなく作動油を流通させることができる。

　環状弁体１７の下面１７Ｂは、環状部材１６の上面１６Ｂに当接、離間することができる。図９に示すように、環状弁体１７は、ピストンロッド７が矢示ｂ方向に伸びたときに、上面１７Ａを底部１２Ａの環状弁座１２Ａ２に当接させることにより、絞り通路１７Ｃによって第１連通路１３での作動油の流通抵抗を高めることができる。また、図８に示すように、ピストンロッド７が矢示ａ方向に縮んだときには、環状弁体１７の上面１７Ａは、底部１２Ａの環状弁座１２Ａ２から離間するから、各大通路１７Ｄによって第１連通路１３で作動油を低抵抗で流通させることができる。

　このように、図８に矢示Ｄで示すように、環状弁体１７は、第１ピストン６側の室Ｃ１からロッドガイド９側の室Ｃ２に向けて作動油が流れるのを、各大通路１７Ｄによって許すことができる。一方、図９に矢示Ｆで、図１０に矢示Ｈで示すように、ロッドガイド９側の室Ｃ２から第１ピストン６側の室Ｃ１に向けて作動油が流れるときには、油圧的なロックが生じないように最低限の通路面積を確保するための絞り通路１７Ｃだけを通じて作動油が流れるだけなので、実質的に遮断状態となっている。これにより、環状弁体１７は、環状弁座１２Ａ２と共に、第１ピストン６側の室Ｃ１からロッドガイド９側の室Ｃ２に向けて作動油が流れるのを許し、逆向きの流れを規制する逆止弁を構成している。

　第２ピストン１８は、第１ピストン６と第２シリンダ１２との間に位置してピストンロッド７の外周側に設けられている。第２ピストン１８は、ピストンロッド７の移動に伴って移動し、第２シリンダ１２の筒部１２Ｂ内に嵌装可能に設けられている。第２ピストン１８は、ピストンロッド７の環状溝７Ａに嵌合された止め輪１９によって該ピストンロッド７の外周側に一体的に取付けられている。

　第２ピストン１８は、断面形状が上，下方向に延びる長方形状をなし、その上面１８Ａは、環状部材１６の下面１６Ｃに当接、離間（着座、離座）する弁体を構成している。即ち、第２ピストン１８は、ピストンロッド７が予め設定された寸法以上に伸び方向に移動したときに、第２シリンダ１２の筒部１２Ｂの大径部１２Ｂ２に挿入される。ピストンロッド７がさらに伸びると、第２ピストン１８は、上面１８Ａを環状部材１６の下面１６Ｃに当接させて第１連通路１３を遮断する。

　また、上面１８Ａの周囲には、上側に向けて徐々に縮径した面取り部１８Ｂが設けられている。この面取り部１８Ｂは、筒部１２Ｂのテーパ面部１２Ｂ４と協働して、ピストンロッド７が伸びたときに第２ピストン１８を、筒部１２Ｂの大径部１２Ｂ２内に円滑に案内するものである。

　さらに、第２ピストン１８の外周側には、円環状のピストンリング２０が外嵌して設けられている。このピストンリング２０は、第２ピストン１８が筒部１２Ｂの大径部１２Ｂ２内へと進入したときに、外周面を大径部１２Ｂ２の内周面に摺接させることにより、大径部１２Ｂ２と第２ピストン１８との間をシールし、作動油の流通を制限するものである。

　ばね部材２１は、リバウンドスプリングを構成するもので、内筒５内でピストンロッド７の外周側に設けられている。また、ばね部材２１は、ロッド側室Ｃ、即ち、第２シリンダ１２とロッドガイド９との間に配置されている。さらに、ばね部材２１は、上，下方向に伸長、縮小する圧縮コイルばねからなり、上端部が例えばロッドガイド９に取付けられている。一方、ばね部材２１の下端部には、第２シリンダ１２の嵌合部１２Ｃが一体的に挿嵌されている。これにより、ばね部材２１は、ピストンロッド７が大きく伸びたとき以外は、ロッド側室Ｃで第２シリンダ１２を軸方向に位置決めすることができる。リバウンドスプリングをなすばね部材２１は、ピストンロッド７の伸びを抑えることにより、例えば車両がコーナリングするときの車体のロールを抑えるものである。なお、ばね部材２１は、上端部を内筒５に対して取付ける構成としてもよい。

　通路面積可変機構２２は、第２シリンダ１２の第１連通路１３に設けられている。通路面積可変機構２２は、ピストンロッド７の伸び行程では第１連通路１３の通路面積を小さくし、ピストンロッド７の縮み行程では第１連通路１３の通路面積を大きくするものである。通路面積可変機構２２は、第２シリンダ１２の底部１２Ａと環状弁体１７とによる弁構造、環状部材１６と第２ピストン１８とによる弁構造および各絞り油溝１５と第２ピストン１８とによる弁構造によって構成されている。また、第２シリンダ１２の底部１２Ａ（環状弁座１２Ａ２）に対して環状弁体１７を離座、着座させたり、第２シリンダ１２に対して第２ピストン１８を挿入、離脱させたりするために、通路面積可変機構２２は、ばね部材２１によって第２シリンダ１２を位置決めしている。これにより、ばね部材２１は、通路面積可変機構２２の一部を構成している。

　本実施の形態による油圧緩衝器１は、上述の如く構成されている。そして、油圧緩衝器１は、ピストンロッド７の上端側を自動車の車体側に取付け、外筒２のボトムキャップ２Ｂ側（下端側）を車軸（いずれも図示せず）側に取付ける。これにより、自動車の走行時に振動が発生した場合には、ピストンロッド７が内筒５、外筒２から軸方向に縮小、伸長するときに、第１ピストン６のディスクバルブ６Ｃ，６Ｄ等によって縮小側、伸長側の減衰力が発生され、車両の上，下振動を減衰するように緩衝することができる。

　ここで、油圧緩衝器１は、ピストンロッド７の伸び切りの抑制および伸び切りから縮み動作への切換え動作の制御が難しく、安定した抵抗力が得られず、乗り心地が悪くなる原因となっている。しかし、本実施の形態では、ピストンロッド７の伸び切り、伸び切りからの縮み動作時の抵抗力を安定的に制御することができる。

　即ち、本実施の形態による油圧緩衝器１において、ピストンロッド７が縮んだ場合の抵抗力の制御、ピストンロッド７が伸び切り位置に向けて伸びる場合の抵抗力の制御と、伸び切り位置から縮み動作に切換える動作の制御とについて、図８ないし図１１を参照して説明する。

　まず、図８は、ピストンロッド７の伸び切りとは関係なく、通常のピストンロッド７の縮み行程を示している。縮み行程では、ピストンロッド７は矢示ａ方向に移動する。このときには、ピストンロッド７と一緒に矢示ａ方向（下方向）に移動して下面１７Ｂが環状部材１６の上面１６Ｂに当接する。

　これにより、第１連通路１３は、矢示Ｄで示すように、第２シリンダ１２を構成する筒部１２Ｂの大径部１２Ｂ２とピストンロッド７の外周面との間の隙間通路、環状部材１６の内周面１６Ａとピストンロッド７の外周面との間の隙間通路、環状弁体１７の各大通路１７Ｄ、小径部１２Ｂ１と環状弁体１７との間の隙間通路および底部１２Ａの各内側通路１２Ａ１を通じて、第１ピストン６側の室Ｃ１からロッドガイド９側の室Ｃ２に作動油を流通させることができる。

　この場合、環状弁体１７が底部１２Ａの環状弁座１２Ａ２から離間し、大径部１２Ｂ２に第２ピストン１８が進入していないから、第１連通路１３は、流通する作動油に与える抵抗が最小となる全開状態となっている。この第１連通路１３の全開状態では、大きな通路面積をもった通路として作動油を流通させることができる。しかも、僅かではあるが、矢示Ｅで示すように、各第２連通路１４を通じても第１ピストン６側の室Ｃ１からロッドガイド９側の室Ｃ２に作動油を流通させることができる。また、通常のピストンロッド７の伸び行程（図示せず）でも、全開状態の第１連通路１３と各第２連通路１４を通じて作動油を流通させることができる。

　従って、ピストンロッド７の伸び切りとは関係のない通常時の縮み行程および伸び行程では、油圧緩衝器１は、第１ピストン６のディスクバルブ６Ｃ，６Ｄおよびボトムバルブ５Ａによって安定した減衰力を発生することができ、乗り心地を良好にすることができる。

　図９ないし図１１は、ピストンロッド７が伸び切り位置に向けて大きく伸長したときの伸び行程を示している。この伸び行程では、ピストンロッド７が上側に向け矢示ｂ方向に移動し、第１連通路１３、各第２連通路１４を通じ、ロッドガイド９側の室Ｃ２から第１ピストン６側の室Ｃ１に作動油が流通する。

　図９は、ピストンロッド７の伸び行程のうち、ピストンロッド７が大きく伸びたときの第１段階の行程を示している。この第１段階の伸び行程では、ピストンロッド７は矢示ｂ方向に移動する。このときには、環状弁体１７がピストンロッド７と一緒に矢示ｂ方向（上方向）に移動して上面１７Ａが第２シリンダ１２の底部１２Ａの環状弁座１２Ａ２に当接する。環状弁体１７の上面１７Ａが底部１２Ａの環状弁座１２Ａ２に当接した状態では、絞り通路１７Ｃによって作動油の流通抵抗を高めることができる。

　即ち、図９中に矢示Ｆで示すように、第１連通路１３を流れる作動油は、絞り通路１７Ｃで流量が制限された状態で流通する。また、僅かではあるが、矢示Ｇで示すように、各第２連通路１４を通じても第１ピストン６側の室Ｃ１からロッドガイド９側の室Ｃ２に作動油を流通させることができる。これにより、ピストンロッド７の伸び動作に対して第１段階の抵抗力を付与することができる。

　図１０は、ピストンロッド７の伸び行程のうち、第１連通路１３を流れる作動油に対する抵抗を徐々に高める場合の伸び行程を示している。この第２段階の伸び行程では、第２シリンダ１２を構成する筒部１２Ｂの大径部１２Ｂ２に第２ピストン１８が挿入される。この第２ピストン１８の挿入時には、筒部１２Ｂの開口側にテーパ面部１２Ｂ４が形成され、第２ピストン１８に面取り部１８Ｂが形成されている。このため、このテーパ面部１２Ｂ４と面取り部１８Ｂとが接触して案内することで、第２ピストン１８と筒部１２Ｂの大径部１２Ｂ２とが位置ずれしている場合でも、第２ピストン１８を大径部１２Ｂ２内に円滑に挿入することができる。

　第２ピストン１８が筒部１２Ｂの大径部１２Ｂ２に挿入されると、この第２ピストン１８が各絞り油溝１５を内周側から覆うから、第１連通路１３は、３箇所の絞り油溝１５によって通路面積が絞られる。即ち、矢示Ｈで示すように、第１連通路１３を流れる作動油は、各絞り油溝１５を通って第１ピストン６側の室Ｃ１に流出する。この場合、ピストンロッド７の矢示ｂ方向への移動に伴い、第２ピストン１８は、各絞り油溝１５の大流路１５Ａから小流路１５Ｂに向けて移動する。これにより、第１連通路１３を徐々に絞ることができ、スムーズに抵抗力を高めることができる。

　図１１は、ピストンロッド７の伸び行程のうち、ピストンロッド７の伸び切り限界を超えるのを防止するために、第１連通路１３を遮断する場合の伸び行程を示している。この第３段階の伸び行程では、第２シリンダ１２を構成する筒部１２Ｂの大径部１２Ｂ２に挿入された第２ピストン１８が、ピストンロッド７と一緒に矢示ｂ方向に移動し、ピストンロッド７の伸び切り位置で環状部材１６に当接する。従って、第２ピストン１８の上面１８Ａが環状部材１６の下面１６Ｃに当接し、環状部材１６の内周面１６Ａとピストンロッド７との間の通路を閉塞する。これにより、第１連通路１３を遮断することができるから、第２シリンダ１２の移動、即ち、ピストンロッド７の伸びを、各第２連通路１４による僅かなものに制限することができる。

　さらに、ピストンロッド７の伸び切り位置から縮み動作に切換えられた場合には、第２連通路１４で作動油を流通させることにより、第２ピストン１８を第２シリンダ１２の開口側に移動させることができる。これにより、ピストンロッド７が伸び切り状態から縮むときには、第１連通路１３と第２連通路１４で作動油を流通させることにより、ピストンロッド７の移動に対する抵抗力を低く制御することができる。

　かくして、本実施の形態によれば、ピストンロッド７が伸びて内筒５内の上端部に向けて移動するときに作動するストッパ機構１１は、ピストンロッド７に対して移動可能に設けられ、内筒５の上端側の底部１２Ａと該底部１２Ａから下端側に延びる筒部１２Ｂとを有する第２シリンダ１２と、ピストンロッド７の移動に伴って移動し第２シリンダ１２に嵌装可能に設けられる第２ピストン１８とからなる。また、第２シリンダ１２とロッドガイド９との間には、ばね部材２１が設けられている。

　従って、ばね部材２１の下端側に設けられた第２シリンダ１２と第２ピストン１８とにより、ピストンロッド７が伸び切り限界を超えないように制御することができる。この結果、ピストンロッド７が伸びるときの抵抗力を安定させることができ、良好な乗り心地を得ることができる。

　第２シリンダ１２には、第２シリンダ１２内とロッドガイド９側の室Ｃ２とを連通する第１連通路１３が設けられている。この第１連通路１３には、ピストンロッド７の伸び行程では第１連通路１３の通路面積を小さくし、ピストンロッド７の縮み行程では第１連通路１３の通路面積を大きくする通路面積可変機構２２が設けられている。これにより、ピストンロッド７の伸び行程では、大きな抵抗力によってピストンロッド７が伸び切り限界を超えるのを防止することができる。一方、ピストンロッド７の縮み行程では、第１ピストン６側の減衰力を優先させて制御を安定化することができ、この点においても良好な乗り心地を得ることができる。

　通路面積可変機構２２は、逆止弁として構成されている。これにより、通路面積可変機構２２は、第１ピストン６側の室Ｃ１からロッドガイド９側の室Ｃ２に向けて作動油が流れるのを許し、逆向きの流れを規制することができる。

　第２シリンダ１２には、内筒５内のロッドガイド９側（室Ｃ２）と第１ピストン６側（室Ｃ１）とを常時連通する第２連通路１４が設けられている。これにより、ピストンロッド７が伸び切り位置で第１連通路１３が遮断されている状態でも、縮み動作に切換わったときには、第２連通路１４を通じて内筒５内のロッドガイド９側と第１ピストン６側とで作動油を流通させることができる。この結果、ピストンロッド７が伸び切り状態から縮むときには抵抗力を低く抑えることができる。

　第２連通路１４は、内筒５の内周と第２シリンダ１２の外周との間で形成されている。これにより、第２連通路１４は、第２シリンダ１２の外周に溝を形成するだけで容易に設けることができる。

　第２シリンダ１２は、樹脂材で形成されているから、容易に製造できる上に、重量を軽減することができる。

　なお、実施の形態では、第２シリンダ１２を構成する底部１２Ａの内側通路１２Ａ１、第２連通路１４および絞り油溝１５をそれぞれ３箇所に設けた場合を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、内側通路１２Ａ１、第２連通路１４および絞り油溝１５を１箇所、２箇所または４箇所以上に設ける構成としてもよい。

　また、実施の形態では、第２ピストン１８を止め輪１９を介してピストンロッド７に取付けた場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、第２ピストンに径方向の内側に突出した環状の嵌合部を設け、この嵌合部をピストンロッド７の環状溝７Ａに嵌合させることにより、第２ピストンをピストンロッド７に取付ける構成としてもよい。

　実施の形態では、第２シリンダ１２の全体を樹脂材を用いて形成した場合を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えば第２シリンダの大部分を金属材を用いて形成し、金属製の第２シリンダの外周側に樹脂製のリング部材を取付ける構成としてもよい。

　一方、第２シリンダ１２を構成する筒部１２Ｂの大径部１２Ｂ２には、下側から上側に向け、溝幅および溝深さが漸次小さくなる絞り油溝１５を設けた場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、筒部の大径部が下側（開口側）から上側（奥側）に向けて径寸法が小さくなるようにテーパ状に形成されている場合には、絞り油溝１５を廃止することができる。即ち、テーパ面と第２ピストンとの間で絞り通路を形成することができる。

　また、実施の形態では、外筒２と内筒５とを含んだ複筒式の緩衝器を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、単一のシリンダ内にピストンを摺動可能に挿嵌して設ける単筒式の緩衝器にも適用することができる。

　さらに、実施の形態では、４輪自動車の各車輪側に取付ける油圧緩衝器１をシリンダ装置の代表例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば２輪車に用いる油圧緩衝器であってもよく、車以外の種々の機械、建築物等に用いるシリンダ装置に用いてもよいものである。

　以上説明した実施形態に基づくシリンダ装置として、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。

　シリンダ装置の第１の態様としては、作動流体が封入された第１シリンダと、前記第１シリンダ内に摺動可能に嵌装され、該第１シリンダ内をロッド側室とボトム側室に区画する第１ピストンと、前記第１ピストンに連結されるピストンロッドと、前記第１シリンダの一端側に設けられて前記ピストンロッドを挿通させて閉塞する閉塞部材と、前記ピストンロッドが伸びて前記第１シリンダ内の端部に向けて移動するときに作動するストッパ機構と、からなるシリンダ装置において、前記ストッパ機構は、前記ピストンロッドに対して移動可能に設けられ、前記第１シリンダの一端側の底部と該底部から他端側に延びる筒部とを有する第２シリンダと、前記ピストンロッドの移動に伴って移動し前記第２シリンダに嵌装可能に設けられる第２ピストンと、からなり、前記第２シリンダと前記閉塞部材との間にばね部材を設けたことを特徴としている。

　シリンダ装置の第２の態様としては、第１の態様において、前記第２シリンダには、前記第２シリンダ内と前記閉塞部材側の室とを連通する第１連通路が設けられ、該第１連通路には、前記ピストンロッドの伸び行程では前記第１連通路の通路面積を小さくし、前記ピストンロッドの縮み行程では前記第１連通路の通路面積を大きくする通路面積可変機構が設けられていることを特徴としている。

　シリンダ装置の第３の態様としては、第２の態様において、前記通路面積可変機構は、逆止弁であることを特徴としている。

　シリンダ装置の第４の態様としては、第１または第２の態様において、前記第２シリンダには、前記第１シリンダ内の前記閉塞部材側と前記第１ピストン側とを常時連通する第２連通路が設けられていることを特徴としている。

　シリンダ装置の第５の態様としては、第３の態様において、前記第２連通路は、前記第１シリンダの内周と前記第２シリンダの外周との間で形成されていることを特徴としている。

　シリンダ装置の第６の態様としては、第１ないし第４の態様において、前記第２シリンダは、樹脂材で形成されていることを特徴としている。

　尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

　本願は、２０１８年５月１６日付出願の日本国特許出願第２０１８－０９４５１３号に基づく優先権を主張する。２０１８年５月１６日付出願の日本国特許出願第２０１８－０９４５１３号の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書を含む全開示内容は、参照により本願に全体として組み込まれる。

　１　油圧緩衝器（シリンダ装置）　５　内筒（第１シリンダ）　６　第１ピストン　７　ピストンロッド　９　ロッドガイド（閉塞部材）　１１　ストッパ機構　１２　第２シリンダ　１２Ａ　底部　１２Ｂ　筒部　１３　第１連通路　１４　第２連通路　１８　第２ピストン　２１　ばね部材　２２　通路面積可変機構　Ｂ　ボトム側室　Ｃ　ロッド側室　Ｃ１　第１ピストン側の室　Ｃ２　ロッドガイド側の室（閉塞部材側の室）

Claims

　シリンダ装置であって、該シリンダ装置は、
　作動流体が封入された第１シリンダと、
　前記第１シリンダ内に摺動可能に嵌装され、該第１シリンダ内をロッド側室とボトム側室に区画する第１ピストンと、
　前記第１ピストンに連結されるピストンロッドと、
　前記第１シリンダの一端側に設けられて前記ピストンロッドを挿通させて閉塞する閉塞部材と、
　前記ピストンロッドが伸びて前記第１シリンダ内の端部に向けて移動するときに作動するストッパ機構と、を備えており、
　前記ストッパ機構は、
　前記ピストンロッドに対して移動可能に設けられた第２シリンダであって、前記第１シリンダの一端側の底部と、該底部から前記第１シリンダの他端側に延びる筒部とを有する前記第２シリンダと、
　前記ピストンロッドの移動に伴って移動し前記第２シリンダに嵌装可能に設けられる第２ピストンと、を備えており、
　前記第２シリンダと前記閉塞部材との間に、ばね部材を設けたことを特徴とするシリンダ装置。
　請求項１に記載のシリンダ装置において、
　前記第２シリンダには、前記第２シリンダ内と前記閉塞部材側の室とを連通する第１連通路が設けられ、
　該第１連通路には、前記ピストンロッドの伸び行程では前記第１連通路の通路面積を小さくし、前記ピストンロッドの縮み行程では前記第１連通路の通路面積を大きくする通路面積可変機構が設けられていることを特徴とするシリンダ装置。
　請求項２に記載のシリンダ装置において、
　前記通路面積可変機構は、逆止弁であることを特徴とするシリンダ装置。
　請求項１ないし３の何れか１項に記載のシリンダ装置において、
　前記第２シリンダには、前記第１シリンダ内の前記閉塞部材側と前記第１ピストン側とを常時連通する第２連通路が設けられていることを特徴とするシリンダ装置。
　請求項４に記載のシリンダ装置において、
　前記第２連通路は、前記第１シリンダの内周と前記第２シリンダの外周との間で形成されていることを特徴とするシリンダ装置。
　請求項１ないし５の何れか１項に記載のシリンダ装置において、
　前記第２シリンダは、樹脂材で形成されていることを特徴とするシリンダ装置。