JP2013190011A - 緩衝装置 - Google Patents

Abstract

【課題】伸縮速度が中高速となっても車両における乗り心地を良好に保つことが可能な緩衝装置を提供することである。
【解決手段】本発明における課題解決手段は、シリンダ１と、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、圧力室Ｒ３と、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を附勢するばね要素１０を備えた緩衝装置Ｄにおいて、ピストン２に積層されるバルブディスク１２を設け、バルブディスク１２に伸側ポート４を圧側室Ｒ２に連通する連通ポート１２ｅと、連通ポート１２ｅの外周を囲う環状弁座１２ｄを設け、このバルブディスク１２の環状弁座１２ｄに伸側リーフバルブＥＶを離着座させ、環状弁座１２ｄの内径を圧側ポート３の内縁に接する仮想円径よりも大径に設定した。
【選択図】図１

Description

本発明は、緩衝装置の改良に関する。

従来、この種の緩衝装置にあっては、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ており、たとえば、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ピストンロッド側の伸側室とピストン側の圧側室に区画するピストンと、ピストンに設けられた伸側室と圧側室を連通する伸側ポートおよび圧側ポートと、伸側ポートを開閉する伸側の環状リーフバルブと、圧側ポートを開閉する圧側の環状リーフバルブと、圧力室と、圧力室を伸側室へ連通する伸側流路と、圧力室を圧側室へ連通する圧側流路と、圧力室内に摺動自在に挿入され圧力室を伸側室に連通される伸側圧力室と圧側室に連通される圧側圧力室と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いる。

このように構成された緩衝装置は、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とに区画されており、伸側流路および圧側流路を介して伸側室と圧側室とが直接的には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流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伸側流路および圧側流路を介して連通されているが如くに振舞う。

そのため、この緩衝装置では、低周波数の振動の入力に対しては大きな減衰力を発生し、他方、高周波数の振動の入力に対しては小さな減衰力を発生することができ、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低い減衰力を確実に発生させて、車両における乗り心地を向上させることができる（たとえば、特許文献１参照）。

また、上記した緩衝装置にあっては、圧力室を形成するハウジングをピストンナット代わりに利用してハウジングをピストンロッドの先端に螺着させることでピストン、および伸側と圧側の環状のリーフバルブをピストンロッドの先端に固定するようにしている。このように、ピストンロッドの先端に大きなハウジングを取り付けるために、その分、緩衝装置のストローク長が短くなる。

そのため、ピストンは、伸側と圧側のポートが設けられる底部と、底部の外周に設けられてシリンダの内周に摺接するピストンリングが装着される筒部とを備えていて、底部を薄くしても筒部の軸方向長を長くして、ピストンリングのシリンダに対する摺動長さを充分に確保でき、シリンダに対するピストンのガタつきや傾ぎを防止しつつも、筒部内に伸側の環状リーフバルブを収容することでハウジングを含めたピストン部の全長を短くすることができ、緩衝装置のストローク長の短縮を最小限に留めるようにしている。

特開２０１１−１２２６７６号公報

上記した緩衝装置は、圧側通路にオリフィスを設けてフリーピストンの動きを制御することで、上記のような周波数に感応した減衰力を発揮することができる、つまり、低周波振動の入力に対して大きな減衰力を発揮し、高周波振動の入力に対して小さな減衰力を発揮することができるが、緩衝装置の伸縮速度がある程度高くなるとリーフバルブが開弁するため、伸縮速度が中高速域にある場合には、リーフバルブの特性が顕著に現れるようになって周波数感応の効きが相対的には表れなくなる。

このような状況では、上記したようにリーフバルブの特性が支配的になるのであるが、特に、緩衝装置のストローク長の確保という観点から、伸側の環状リーフバルブをピストンの筒部内に収容するため、環状リーフバルブ径も小さく、また、伸側ポートの外周を囲って伸側の環状リーフバルブが離着座する環状弁座の内径も小さいことから、当該環状リーフバルブの撓み剛性が大きくなって、図５中の破線に示すように、緩衝装置の伸縮速度が中高速域にある際の減衰力が大きくなってしまう。

すると、緩衝装置の伸縮速度が低速域にある際には、周波数感応の効きが良く車両における乗り心地が非常に良い半面、緩衝装置の伸縮速度が中高速域にある際には減衰力過多となって、これがゴツゴツ感に繋がって車両における乗り心地が低速域に比較して相対的に悪くなって、却って、搭乗者に乗り心地が悪いことを印象付けてしまうという問題がある。

そこで、本発明は上記した問題を解決するために創案されたものであって、その目的とするところは、伸縮速度が中高速となっても車両における乗り心地を良好に保つことが可能な緩衝装置を提供することである。

上記した目的を解決するために、本発明における課題解決手段は、シリンダと、当該シリンダ内に摺動自在に挿入され当該シリンダ内を伸側室と圧側室に区画するピストンと、当該ピストンに同一円上に設けられて上記伸側室と上記圧側室とに連通される複数の圧側ポートと、上記ピストンに同一円上であって上記圧側ポートよりも内周側に設けられて上記伸側室と上記圧側室とに連通される複数の伸側ポートと、上記圧側ポートを開閉する圧側バルブと、上記伸側ポートを開閉する伸側リーフバルブと、圧力室と、上記圧力室内に軸方向へ移動自在に挿入されて当該圧力室を伸側流路を介して上記伸側室に連通される伸側圧力室と圧側流路を介して上記圧側室に連通される圧側圧力室とに区画するフリーピストンと、当該フリーピストンの中立位置からの変位を抑制する附勢力を発生するばね要素とを備えた緩衝装置において、上記ピストンに積層されるバルブディスクを設け、当該バルブディスクが上記伸側ポートの下流出口を連通される連通ポートと、当該連通ポートの下流出口を上記圧側室へ連通する環状窓と、当該環状窓の外周を囲う環状弁座とを備え、上記伸側リーフバルブが上記環状弁座に離着座可能に上記バルブディスクに積層されてなり、上記環状弁座の内径は、上記各圧側ポートの内縁に接する仮想円径よりも大径に設定されることを特徴とする。

このように本発明の緩衝装置を構成することで、従来よりも外径が大径な伸側リーフバルブを使用することができ、かつ、伸側リーフバルブが伸側室からの圧力を受ける作用点を従来よりも外周側へシフトでき、伸側リーフバルブの撓み剛性を見かけ上の低くすることができる。

本発明の緩衝装置では、伸縮速度が中高速域にある際の減衰力を低くすることができ減衰力過多を解消して乗り心地を向上できるから、周波数感応が効く低速域における乗り心地の良さと中高速域における乗り心地の良さの差異が少なくなる。

よって、本発明の緩衝装置によれば、伸縮速度が中高速となっても車両における乗り心地を良好に保つことが可能となる。

一実施の形態における緩衝装置の縦断面図である。 一実施の形態における緩衝装置のピストンの平面図である。 一実施の形態における緩衝装置のバルブディスクの平面図である。 一実施の形態における緩衝装置の振動周波数に対する減衰力の変化を説明する図である。 一実施の形態における緩衝装置の減衰特性（減衰力速度特性）を説明する図である。

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、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、ピストン２に同一円上に設けられて伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに連通される複数の圧側ポート３と、ピストン２に同一円上であって圧側ポート３よりも内周側に設けられて伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに連通される複数の伸側ポート４と、圧側ポート３を開閉する圧側バルブＰＶと、伸側ポート４を開閉する伸側リーフバルブＥＶと、圧力室Ｒ３と、圧力室Ｒ３内に軸方向へ移動自在に挿入されて圧力室Ｒ３を伸側流路５を介して伸側室Ｒ１に連通される伸側圧力室７と圧側流路６を介して圧側室Ｒ２に連通される圧側圧力室８とに区画するフリーピストン９と、フリーピストン９を中立位置からの変位を抑制する附勢力を発生するばね要素１０と、ピストン２に積層されるバルブディスク１２とを備えて構成されている。この緩衝装置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ものである。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のことであり、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のことである。そして、伸側室Ｒ１および圧側室Ｒ２さらには圧力室Ｒ３内には作動油等の流体が充満されていて、この流体には、作動油以外にも、たとえば、水、水溶液といった流体を使用することもできる。

ピストン２は、底部２ａと、この底部２ａの外周に設けられた筒部２ｂと、当該筒部２ｂの外周に装着されてシリンダ１の内周に摺接する環帯状のピストンリング２ｃと備えている。そして、ピストン２の底部２ａは、ピストンロッド１３が挿通可能なように環状とされていて、底部２ａを貫くように圧側ポート３と伸側ポート４とがピストン２の軸方向に沿って設けられている。圧側ポート３は、複数設けられており、全てが同一円上に配置されて設けられ、全ての圧側ポート３が底部２ａの伸側室側端に設けた環状窓２ｄに通じている。また、伸側ポート４も同様に複数設けられており、全てが同一円上に配置されて設けられ、全ての伸側ポート４の下流出口が底部２ａの圧側室側端に設けた環状窓２ｅに通じている。そして、ピストン２の底部２ａの圧側室側端には、環状窓２ｅの外周を覆う環状の座２ｆが設けられている。したがって、圧側ポート３は、ピストン２の上記の環状の座２ｆよりも外側に設けられ、他方の伸側ポート４は、ピストン２の上記の環状の座２ｆよりも内側に設けられている。

また、ピストン２の図１中上方となる伸側室側には、圧側ポート３を開閉する環状のリーフバルブでなる圧側バルブＰＶが積層されている。圧側バルブＰＶは、外周の撓みが許容されていて、外周がピストン２に着座した状態では圧側ポート３を閉塞し、圧側ポート３介して作用する圧側室Ｒ２の圧力が開弁圧に達して撓んで外周がピストン２から離座すると圧側ポート３を開放するようになっている。したがって、圧側バルブＰＶは、逆止弁としても機能しており、圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう流体の流れのみを許容して圧側ポート３を一方通行の通路に設定するとともに、圧側室Ｒ２の圧力を受けて圧側ポート３を開放する際に、通過する流体の流れに抵抗を与えるようになっている。

他方、ピストン２における底部２ａの図１中下方となる圧側室側には、バルブディスク１２が積層されている。バルブディスク１２は、筒状であって外径がピストン２の筒部２ｂの内径より小さい本体１２ａと、本体１２ａの図１中下端となる圧側室側端に設けた本体１２ａよりも外径が大径な大径部１２ｂと、当該大径部１２ｂの圧側室側端に設けた環状窓１２ｃと、同じく大径部１２ｂの圧側室側端であって環状窓１２ｃの外周に設けた環状弁座１２ｄと、当該環状窓１２ｃから本体１２ａ図１中上端となる伸側室側端へ通じてバルブディスク１２の軸方向に沿って設けた連通ポート１２ｅとを備えて構成されている。この連通ポート１２ｅは、バルブディスク１２に対して同一円状に設けられており、全てがピストン２の底部２ａに設けた環状窓２ｅに対向可能とされている。

バルブディスク１２の環状弁座１２ｄの内径は、図２および図３に示すように、上記したピストン２に設けた全部の圧側ポート３の内縁を通る仮想円Ｃの直径よりも大径に設定されている。また、連通ポート１２ｅは、一つ以上をバルブディスク１２に設ければよいが、この実施の形態の場合、全ての伸側ポート４の流路面積の総和よりも全ての連通ポート１２ｅの流路面積の方が大きくなるよう設定してある。

そして、このように構成されたバルブディスク１２は、本体１２ａの外径がピストン２の筒部２ｂの内径よりも小さいので、本体１２ａをピストン２の筒部２ｂ内へ進入させてピストン２の底部２ａへ積層することができ、このようにバルブディスク１２をピストン２の底部２ａに積層すると、全ての連通ポート１２ｅが環状窓２ｅに対向し、伸側ポート４の下流出口に通じるとともに、バルブディスク１２における連通ポート１２ｅよりも外周がピストン２に設けた座２ｆに当接して、ピストン２とバルブディスク１２との間の隙間を介して伸側ポート４が圧側室Ｒ２に通じないようになっている。また、連通ポート１２ｅの下流出口は、環状窓１２ｃによって圧側室Ｒ２に通じている。

また、ピストン２の筒部２ｂとバルブディスク１２の外周との間には、環状隙間が形成されるので、圧側ポート３の上流側を閉塞しないようになっている。したがって、バルブディスク１２をピストン２の底部２ａに積層することで、伸側ポート４と連通ポート１２ｅとが連通され、これらによって、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とが連通されるようになっている。なお、連通ポート１２ｅと伸側ポート４との連通に際し、ピストン２とバルブディスク１２の周方向の位置決めを行うことができるのであれば、環状窓２ｅを省略することもできるし、ピストン２側ではなくバルブディスク１２の伸側室側端に全ての連通ポート１２ｅに連通されるとともに全ての伸側ポート４に対向可能な環状窓を設けるようにしてもよいし、ピストン２とバルブディスク１２の対向端にそれぞれ環状窓を設けるようにしてもよい。

また、上記したバルブディスク１２には、環状窓１２ｃを開閉する環状のリーフバルブでなる伸側リーフバルブＥＶが積層されている。この伸側リーフバルブＥＶは、外周の撓みが許容されていて環状弁座１２ｄに離着座可能とされ、環状弁座１２ｄに着座した状態では伸側ポート４および連通ポート１２ｅでなる通路を閉塞し、伸側ポート４および連通ポート１２ｅを介して作用する伸側室Ｒ１の圧力が開弁圧に達して撓んで環状弁座１２ｄから離座すると伸側ポート４および連通ポート１２ｅでなる通路を開放するようになっている。したがって、伸側リーフバルブＥＶは、逆止弁としても機能しており、伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ向かう流体の流れのみを許容して伸側ポート４を一方通行の通路に設定するとともに、伸側室Ｒ１の圧力を受けて伸側ポート４を開放する際に、通過する流体の流れに抵抗を与えるようになっている。

ピストンロッド１３は、シリンダ１の図中上端部から外方へ突出されていて、ピストンロッド１３とシリンダ１との間は図示しないシールでシリンダ１内が液密状態とされている。図示したところでは、また、この緩衝装置Ｄの場合、ピストンロッド１３の先端にピストン２、バルブディスク１２および圧力室Ｒ３を形成するハウジング１７が固定されていて、いわゆる片ロッド型の緩衝器として構成されており、図示はしないが、シリンダ１内に出入りするピストンロッド１３の体積を補償する気室或いはリザーバが設けられる。また、緩衝装置Ｄは、片ロッド型ではなく、両ロッド型に設定されてもよく、その場合には、体積補償用ではなく流体の温度変化による体積変化を補償するアキュムレータ等を設けるようにすればよい。

そして、ピストンロッド１３の先端の小径部１３ａの外周に、上述した圧側バルブＰＶ、ピストン２、バルブディスク１２および伸側リーフバルブＥＶに組付けた後に、圧力室Ｒ３を形成するハウジング１７を上記小径部１３ａに螺着することで、ピストン２およびバルブディスク１２がピストンロッド１３に固定されるとともに、圧側バルブＰＶおよび伸側リーフバルブＥＶが外周側の撓みが許容された状態でのピストンロッド１３に固定される。

ハウジング１７は、ピストンロッド１３の螺子部１３ｂに螺合される鍔１９付のナット部１８と、ナット部１８における鍔１９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筒部２０とを備えて構成されている。そして、ナット部１８および筒部２０で圧側室Ｒ２内に圧力室Ｒ３を画成している。なお、ナット部１８と筒部２０との一体化に際し、上記加締め加工以外にも溶接等の他の方法を採用することも可能である。また、この実施の形態の緩衝装置Ｄにあっては、ハウジング１７の筒部２０の下端における外周の断面形状が円形以外の形状とされていて、当該筒部２０を工具で把持して筒部２０を回転させることでナット部１８をピストンロッド１３の螺子部１３ｂへ容易に螺着することができるようになっている。

そして、上記のように形成される圧力室Ｒ３内には、フリーピストン９が摺動自在に挿入されて、圧力室Ｒ３は、図１中上方側の伸側圧力室７と下方側の圧側圧力室８に区画されている。

また、ナット部１８は、上述のように側方に鍔１９を備え、その内周には筒状の螺子部１８ａが形成され、この螺子部１８ａをピストンロッド１３の螺子部１３ｂに螺着することによって、ハウジング１７をピストンロッド１３の小径部１３ａに固定することが可能なようになっている。なお、筒部２０の外周の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ことで、当該外周に係合する工具を用いてハウジング１７をピストンロッド１３に螺着する作業を容易とすることができる。

筒部２０は、有底筒状であって、底部には、圧側流路６の一部を構成する固定オリフィス２１が設けられ、筒部２０の側部には圧側室Ｒ２をハウジング１７内へ連通する二つの可変オリフィス２２，２３が設けられている。

他方、フリーピストン９は、有底筒状とされており、底部９ａを図１中下方へ向けて筒部９ｂの外周を筒部２０の内周に摺接させてハウジング１７内に挿入されている。フリーピストン９は、上記のようにハウジング１７内に摺動自在に挿入されると圧力室Ｒ３内を伸側圧力室７と圧側圧力室８とに区画する。なお、フリーピストン９の底部９ａを図１中下方へ向けてハウジング１７内に収容することで、フリーピストン９のナット部１８における螺子部１８ａへの干渉を避けることができる。さらに、フリーピストン９は、この実施の形態の場合、筒部９ｂの外周に環状溝９ｃと、フリーピストン９の底部９ａから環状溝９ｃへ通じる孔９ｄを備えている。

また、このフリーピストン９に、フリーピストン９のハウジング１７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が設けられており、このばね要素１０は、伸側圧力室７内であってナット部１８の鍔１９とフリーピストン９の底部９ａの図１中上端との間、および、圧側圧力室８内であって筒部２０の底部とフリーピストン９の底部９ａの図１中下端との間に、それぞれ、コイルバネ２４，２５を介装してある。これらコイルバネ２４，２５によってフリーピストン９は、圧力室Ｒ３内の所定の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、上記中立位置は、フリーピストン９のハウジング１７内でのストローク中心に一致した位置に限られない。

コイルバネ２４は、フリーピストン９の筒部９ｂ内の内周によって半径方向への著しい位置ずれが防止され、また、コイルバネ２５は、その内周にフリーピストン９の凸部９ｅが挿通されることによって、著しい位置ずれが防止されており、これによって安定的にフリーピストン９に附勢力を作用させることが可能となる。また、フリーピストン９は、有底筒状となっているので、コイルバネ２４を収容しつつハウジング１７の筒部２０との軸方向の摺動長を確保することができ、ハウジング１７の軸方向の全長の長大化を招くことなく筒部２０に対しての軸ぶれを防止することができ、摺動抵抗が過大とならないようになっている。なお、バネ要素１０としては、フリーピストン９を弾性支持できればよいので、コイルバネ２４，２５以外のものを採用してもよく、たとえば、ゴムや皿バネ等の弾性体を用いてフリーピストン９を弾性支持するようにしてもよい。また、一端がフリーピストン９に連結される単一のバネ要素を用いる場合には、ナット部１８あるいは筒部２０に他端を固定するようにしてもよい。

さらに、フリーピストン９は、筒部９ｂの上端がハウジング１７におけるナット部１８の鍔１９に当接するとそれ以上の図１中上方側への移動が規制され、反対に、底部９ａの外周が筒部２０の内周に設けた段部２０ａに当接するとそれ以上の図１中下方側への移動が規制されるようになっている。

そして、フリーピストン９には、その筒部９ｂの外周に円周に沿って形成される環状溝９ｃが設けられ、さらに、フリーピストン９の肉厚内部を通り環状溝９ｃと圧側圧力室８とを連通する孔９ｄが設けられている。また、筒部２０における圧側室Ｒ２とハウジング１７内を連通する可変オリフィス２２，２３が設けられており、この可変オリフィス２２，２３は、フリーピストン９がバネ要素１０によって弾性支持されて中立位置にあるときには必ず上記環状溝９ｃに対向して圧側圧力室８と圧側室Ｒ２とを連通するとともに、フリーピストン９がストロークエンドまで変位する、すなわち、ナット部１８の鍔１９あるいは筒部２０の段部２０ａに当接するまで変位するとフリーピストン９の筒部９ｂの外周に完全にオーバーラップされて閉塞されるようになっている。すなわち、この場合、圧側流路６は、環状溝９ｃ、可変オリフィス２２，２３、孔９ｄおよび固定オリフィス２１で構成されている。なお、図中では、可変オリフィス２２，２３を二つ設けているが、その数は任意である。

つまり、この緩衝装置Ｄの場合、フリーピストン９の中立位置からの変位量が任意の変位量となるときに、可変オリフィス２２，２３の開口全てが環状溝９ｃに対向する状況から筒部９ｂの外周に対向し始める状況に移行して徐々に可変オリフィス２２，２３の流路面積が減少し始め、圧側流路６における流路抵抗が徐々に増加する。したがって、上記任意の変位量は、環状溝９ｃの図中上下方向幅の設定および、可変オリフィス２２，２３の筒部２０の内周側の開口位置によって設定される。そして、この実施の形態では、フリーピストン９の変位量の増加に伴って徐々に可変オリフィス２２，２３の流路面積が減少し、フリーピストン９がストロークエンドに達すると、可変オリフィス２２，２３が完全に筒部９ｂに対向して閉塞され、圧側流路６における流路抵抗が最大となり圧側圧力室８が固定オリフィス２１のみによって圧側室Ｒ２に連通されるようになっている。

緩衝装置Ｄは、以上のように構成されるが、続いて緩衝装置Ｄの作動について説明する。

まず、フリーピストン９が圧力室Ｒ３内で移動することで実現される周波数感応特性について説明する。

フリーピストン９における中立位置からの変位量が可変オリフィス２２，２３を閉塞し始めない範囲内にある場合、フリーピストン９は、圧側流路６の抵抗を変化させることなく変位することが可能である。そして、緩衝装置Ｄへ入力される振動周波数が低い場合と高い場合で、ピストン速度が同じであるという条件下で考えると、まず、入力周波数が低い場合、入力される振動の振幅が大きくなり、フリーピストン９の振幅も、可変オリフィス２２，２３を閉塞し始めない範囲内で大きくなる。

フリーピストン９の振幅が上記の範囲で大きくなると、フリーピストン９がコイルバネ２４，２５から受ける附勢力が大きくなり、緩衝装置Ｄが伸長する場合、圧側圧力室８内の圧力は、伸側圧力室７内の圧力よりもコイルバネ２４，２５の附勢力分だけ小さくなり、逆に、緩衝装置Ｄが収縮する場合には、伸側圧力室７内の圧力は、圧側圧力室８内の圧力よりもコイルバネ２４，２５の附勢力分だけ小さくなる。

このように、緩衝装置Ｄが低周波振動を呈すると伸側圧力室７と圧側圧力室８にコイルバネ２４，２５の附勢力に見合った差圧が生じるので、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、伸側流路５、圧側流路６、伸側圧力室７および圧側圧力室８でなる見掛け上の流路を通過する流量は小さい。この見掛け上の流路を通過する流量が小さい分、圧側ポート３および伸側ポート４の流量は大きくなるので、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への入力周波数が高い場合、入力される振動の振幅が小さくなり、フリーピストン９の振幅はより小さくなる。フリーピストン９の振幅が小さくなると、フリーピストン９がコイルバネ２４，２５から受ける附勢力が小さくなり、緩衝装置Ｄが伸長行程にあっても収縮行程にあっても、伸側圧力室７内の圧力と圧側圧力室８内の圧力とが略等しくなる。すると、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の差圧は大きくなるので、伸側流路５および圧側流路６を通過する流量も多くなる。

緩衝装置Ｄへ入力される振動の周波数が低い場合には、見掛け上の流路を通過する流量は小さく、入力周波数が高い場合には、見掛け上の流路を通過する流量は大きくなり、入力速度が同じであれば、伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２或いは圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ流れる流量は、入力周波数によらず等しくならなければならないため、圧側ポート３を開閉する圧側バルブＰＶおよび伸側ポート４を開閉する伸側リーフバルブＥＶを通過する流量は、入力周波数が低い場合には多くなって減衰力が高く、反対に、入力周波数が高い場合には少なくなって減衰力は低くなる。したがって、緩衝装置Ｄの伸縮速度が比較的低く、圧側バルブＰＶおよび伸側リーフバルブＥＶの特性が顕著に表れない状況では、緩衝装置Ｄの減衰力は、周波数に感応して図４に示すように推移することになる。

したがって、この緩衝装置Ｄにあっては、減衰力の変化を入力振動周波数に依存させることができ、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すること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こと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させ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なものとすることができる。

次に、フリーピストン９の中立位置からの変位量が圧側流路６の流路抵抗を増加させる範囲内となる場合の緩衝装置Ｄにおける作動について説明する。

可変オリフィス２２，２３は、緩衝装置Ｄが伸長しても収縮しても、フリーピストン９が中立位置から変位して、その変位量に応じて、徐々に流路面積を小さくし、フリーピストン９が上下のいずれかストロークエンドに到達すると完全に閉塞されて流路面積を固定オリフィス２１の流路面積と同じくして最小とする状況となる。

つまり、フリーピストン９が可変オリフィス２２，２３を閉塞し始めた後は変位量に応じて圧側流路６の流路抵抗を徐々に大きくし、フリーピストン９がストロークエンドに到達すると流路抵抗が最大となる。

ここで、フリーピストン９がストロークエンドまで変位するのは、伸側圧力室７もしくは圧側圧力室８への液体の流出入量が多い場合であり、具体的には、緩衝装置Ｄの伸縮の振幅が大きい場合である。

緩衝装置Ｄに入力される振動周波数が比較的高い場合、緩衝装置Ｄは、フリーピストン９が可変オリフィス２２，２３を閉塞し始める位置へ変位するまでは、比較的低い減衰力を発生しているが、フリーピストン９が可変オリフィス２２，２３を閉塞し始める位置を越えて変位するようになると、徐々に圧側流路６の流路抵抗が徐々に大きくなっていくので、フリーピストン９のそれ以上のストロークエンド側への移動速度が減少されて、見掛け上の流路を介しての液体の移動量も減少し、その分圧側ポート３および伸側ポート４を通過する液体量が増加することになり、緩衝装置Ｄの発生減衰力は徐々に大きくなっていく。

そして、フリーピストン９がストロークエンドに達すると、それ以上、見掛け上の流路を介しての液体の移動はなくなり、緩衝装置Ｄの伸縮方向を転ずるまでは液体は圧側ポート３および伸側ポート４のみを通過することになり、周波数に感応した特性が発揮されなくなり、緩衝装置Ｄは、大きな減衰力を発生することになる。

また、緩衝装置Ｄの伸縮速度が中高速域に達する場合には、固定オリフィス２１、可変オリフィス２２，２３を液体が通過しづらくなって、フリーピストン９が圧力室Ｒ３内で移動しがたくなるため、フリーピストン９がストロークエンドに達した場合と同様に、フリーピストン９が移動することによる周波数に感応した特性が発揮されづらくなり、液体は、圧側ポート３および伸側ポート４を優先的に通過することになり、周波数に感応した特性が発揮されづらくなる。

このような状況、つまり、フリーピストン９がストロークエンドまで変位する場合や緩衝装置Ｄの伸縮速度が中高速に達する場合では、圧側バルブＰＶおよび伸側リーフバルブＥＶによる特性が顕著に表れるようになる。したがって、緩衝装置Ｄの減衰特性（減衰力速度特性）は、緩衝装置Ｄの伸縮速度が低速域にある場合には、速度が同じであっても緩衝装置Ｄの振動周波数によって図５中の斜線範囲内で減衰力が高低することになるが、緩衝装置Ｄの伸縮速度が中高速域にある場合には、図５に示すように、圧側バルブＰＶおよび伸側リーフバルブＥＶによる特性が支配的になって周波数に感応する特性がほとんど表れなくなる。

しかしながら、本発明の緩衝装置Ｄにあっては、ピストン２にバルブディスク１２を積層してあって、バルブディスク１２が伸側ポート４の下流出口に連通される連通ポート１２ｅと、連通ポート１２ｅの下流出口を上記圧側室へ連通する環状窓１２ｃと、当該環状窓１２ｃの外周を囲う環状弁座１２ｄとを備え、伸側リーフバルブＥＶが環状弁座１２ｄに離着座可にバルブディスク１２に積層され、環状弁座１２ｄの内径は、各圧側ポート３の内縁に接する仮想円径よりも大径に設定されているので、伸側リーフバルブＥＶの環状弁座１２ｄへのシート径（環状弁座１２ｄの内径）は、従来の緩衝装置のようにピストン２へ伸側ポート４の外周を囲う環状弁座を設けて伸側リーフバルブを積層させた場合のシート径よりも大径となるため、従来よりも外径が大径な伸側リーフバルブＥＶを使用することができ、かつ、伸側リーフバルブＥＶが伸側室Ｒ１からの圧力を受ける作用点を従来よりも外周側へシフトでき、伸側リーフバルブＥＶの撓み剛性を見かけ上の低くすることができる。

したがって、従来の緩衝装置における伸縮速度が中高速域にある場合の減衰特性は、図５中破線で示すように、減衰係数が高くなるが、本発明の緩衝装置Ｄによれば、図５中実線で示すように、従来の緩衝装置より低い減衰係数で減衰力を発揮することができる。

このように、本発明の緩衝装置Ｄでは、伸縮速度が中高速域にある際の減衰力を低くすることができ減衰力過多を解消して乗り心地を向上できるから、周波数感応が効く低速域における乗り心地の良さと中高速域における乗り心地の良さの差異が少なくなる。よって、本発明の緩衝装置Ｄによれば、伸縮速度が中高速となっても車両における乗り心地を良好に保つことが可能となる。

なお、この緩衝装置Ｄにあっては、フリーピストン９がストロークエンドまで変位してしまうような高周波数で大振幅の振動が緩衝装置Ｄに対し入力されても、フリーピストン９の中立位置からの変位量が任意の変位量を超えるとフリーピストン９がストロークエンドに達するまでに緩衝装置Ｄは徐々に発生減衰力を大きくするので、低い減衰力から急激に高い減衰力に変化することが無くなる。つまり、フリーピストン９がストロークエンドに達して圧力室Ｒ３内を介して伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２の液体の交流ができなくなるときに急激に減衰力の大きさが変化してしまうことがなくなり、低減衰力から高減衰力への減衰力変化がなだらかとなる。さらに、フリーピストン９が圧力室Ｒ３における両端側のストロークエンドまで到る際に、徐々に発生減衰力を大きくするので、減衰力の急激な変化を抑制する機能は、緩衝装置Ｄの伸圧の両行程で発揮される。

したがって、この緩衝装置Ｄにあっては、高周波数で振幅が大きい振動が入力されても、発生減衰力がなだらかに変化することになって、搭乗者に減衰力の変化によるショックを知覚させずにすみ、車両における乗り心地を向上することができ、特に、急激な減衰力変化によって車体が振動しボンネットが共振して異音が発生してしまう事態も防止でき、この点でも車両における乗り心地を向上することができる。

また、本実施の形態における緩衝装置Ｄにあっては、伸側ポート４の全部の流路面積よりも連通ポート１２ｅの全部の流路面積を大きくしたので、伸側リーフバルブＥＶが伸側ポート４を開いた際の減衰特性は伸側ポート４の流路面積で決定されるので、ピストン２を交換することで、緩衝装置Ｄの伸縮速度が中高速域にある際の減衰特性を変更することができる。したがって、バルブディスク１２を用いる緩衝装置Ｄ以外で汎用されるピストン２を利用することが可能となり、特別なピストン２を利用する必要がないので、実用性が向上し、コストも低減される。なお、上記は、伸側ポート４の全部の流路面積よりも連通ポート１２ｅの全部の流路面積を小さくすることを妨げるものではなく、このような構成を採用することも可能である。

また、伸側ポート４は、ピストン２に対して軸方向に沿って設けられ、連通ポート１２ｅは、バルブディスク１２に対して軸方向に沿って設けられているので、ピストン２やバルブディスク１２に斜めにポートを開ける加工をせずに済み、焼結などの型を用いる加工方法を採用することも可能で、緩衝装置Ｄの加工コストを低減することができる。

さらに、ピストン２は、伸側ポート４と圧側ポート３とが設けられる底部２ａと、底部２ａの外周に設けられてシリンダ１の内周に摺接するピストンリング２ｃが装着される筒部２ｂとを備えているので、バルブディスク１２を筒部２ｂ内に挿入することができるだけでなく、シリンダ１との嵌合長(ピストンリング２ｃの軸方向長さ)を確保することができ、シリンダ１に対するガタつきを防止しつつも、ピストン２とバルブディスク１２の全体の軸方向長さを短くして緩衝装置Ｄのストローク長も確保することができる。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

本発明の緩衝装置は、車両の制振用途に利用することができる。

１ シリンダ
２ ピストン
２ａ ピストンの底部
２ｂ ピストンの筒部
２ｃ ピストンリング
３ 圧側ポート
４ 伸側ポート
５ 伸側流路
７ 伸側圧力室
６ 圧側流路
８ 圧側圧力室
９ フリーピストン
１０ ばね要素
１２ バルブディスク
１２ｅ 連通ポート
１２ｃ 環状窓
１２ｄ 環状弁座
Ｄ 緩衝装置
ＥＶ 伸側リーフバルブ
ＰＶ 圧側バルブ
Ｒ１ 伸側室
Ｒ２ 圧側室
Ｒ３ 圧力室

Claims (4)

1. シリンダと、当該シリンダ内に摺動自在に挿入され当該シリンダ内を伸側室と圧側室に区画するピストンと、当該ピストンに同一円上に設けられて上記伸側室と上記圧側室とに連通される複数の圧側ポートと、上記ピストンに同一円上であって上記圧側ポートよりも内周側に設けられて上記伸側室と上記圧側室とに連通される複数の伸側ポートと、上記圧側ポートを開閉する圧側バルブと、上記伸側ポートを開閉する伸側リーフバルブと、圧力室と、上記圧力室内に軸方向へ移動自在に挿入されて当該圧力室を伸側流路を介して上記伸側室に連通される伸側圧力室と圧側流路を介して上記圧側室に連通される圧側圧力室とに区画するフリーピストンと、当該フリーピストンの中立位置からの変位を抑制する附勢力を発生するばね要素とを備えた緩衝装置において、
   上記ピストンに積層されるバルブディスクを設け、当該バルブディスクが上記伸側ポートの下流出口に連通される連通ポートと、当該連通ポートの下流出口を上記圧側室へ連通する環状窓と、当該環状窓の外周を囲う環状弁座とを備え、上記伸側リーフバルブが上記環状弁座に離着座可能に上記バルブディスクに積層されてなり、上記環状弁座の内径は、上記各圧側ポートの内縁に接する仮想円径よりも大径に設定されることを特徴とする緩衝装置。
2. 上記伸側ポートの全部の流路面積よりも上記連通ポートの全部の流路面積を大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の緩衝装置。
3. 上記伸側ポートは、上記ピストンに対して軸方向に沿って設けられ、上記連通ポートは、上記バルブディスクに対して軸方向に沿って設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の緩衝装置。
4. 上記ピストンは、上記伸側ポートと上記圧側ポートとが設けられる底部と、当該底部の外周に設けられて上記シリンダの内周に摺接するピストンリングが装着される筒部とを備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の緩衝装置。

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