JP6462341B2

JP6462341B2 - 緩衝器

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Publication number: JP6462341B2
Application number: JP2014242800A
Authority: JP
Inventors: 和隆稲満; 崇志寺岡
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2014-12-01
Filing date: 2014-12-01
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2034-12-01
Also published as: WO2016088629A1; JP2016104997A

Description

この発明は、緩衝器に関するものである。

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、例えば、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て伸側室と圧側室を連通する第１通路と、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２通路と、第２通路の途中に接続される圧力室を備えてロッドの先端に取り付けられたハウジングと、圧力室内に摺動自在に挿入され圧力室を伸側圧力室と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。すなわち、伸側圧力室は第２通路を介して伸側室に連通されるとともに、圧側圧力室は第２通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とに区画されており、第２通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、見かけ上、伸側室と圧側室とが第２通路を介して連通されているが如くに振舞う。

ここで、圧側室の圧力を基準として、緩衝器の伸長作動時における伸側室と圧側室との差圧をＰとし、伸側室から流出する液体の流量をＱとし、上記差圧Ｐと第１通路を通過する液体の流量Ｑ１との関係である係数をＣ１とし、伸側室と伸側圧力室内の差圧をＰ１とし、差圧Ｐ１と伸側室から伸側圧力室内に流入する液体の流量Ｑ２との関係である係数をＣ２とし、圧側室と圧側圧力室の差圧をＰ２とし、この差圧Ｐ２と圧側圧力室から圧側室に流出する液体の流量Ｑ２との関係である係数をＣ３とし、フリーピストンの受圧面積である断面積をＡとし、フリーピストンの圧力室に対する変位をＸとし、コイルばねのばね定数をＫとして、流量Ｑに対する差圧Ｐの伝達関数を求めると、式（１）が得られる。なお、式（１）中、ｓはラプラス演算子を示している。

さらに、上記式（１）で示された伝達関数中のラプラス演算子ｓにｊωを代入して、周波数伝達関数Ｇ（ｊω）の絶対値を求めると、以下の式（２）が得られる。

上記各式から理解できるように、この緩衝器における流量Ｑに対する差圧Ｐの伝達関数の周波数特性は、Ｆａ＝Ｋ／｛２・π・Ａ^２・（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）｝とＦｂ＝Ｋ／｛２・π・Ａ^２・（Ｃ２＋Ｃ３）｝の２つの折れ点周波数を持ち、また、Ｆ＜Ｆａの領域においては、伝達ゲインは略Ｃ１となり、Ｆａ≦Ｆ≦Ｆｂの領域においてはＣ１からＣ１・（Ｃ２＋Ｃ３）／（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）まで漸減するように変化して、Ｆ＞Ｆｂの領域においては一定となる。すなわち、流量Ｑに対する差圧Ｐの伝達関数の周波数特性は、低周波数域では伝達ゲインが大きくなり、高周波数域では伝達ゲインが小さくなる。

したがって、この緩衝器では、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るので、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（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２００６−３３６８１６号公報特開２００８−２１５４５９号公報

ここで、特開２００６−３３６８１６号公報や、特開２００８−２１５４５９号公報に開示の緩衝器において、上記した減衰特性を得るための周波数感応部がフリーピストン、圧力室、第２通路及びコイルばねを備えて構成されており、当該周波数感応部がロッドの先端部に取り付けられている。そして、周波数感応部がピストンから軸方向圧側室側に突出した形状となり、当該緩衝器のストローク長を確保しようとすると、緩衝器を車体に取り付けるための車体側取付部から、緩衝器を車軸に取り付けるための車軸側取付部までの長さ（以下、基本長という）が長くなり、車両への搭載性が悪化する。

そこで、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、その目的とするところは、ストローク長を確保しながら基本長を短くして車両への搭載性を向上できる緩衝器を提供することである。

上記課題を解決するための手段は、シリンダと、上記シリンダ内に摺動自在に挿入されて上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、一端が上記ピストンに連結されるとともに他端が上記シリンダ外に延びるロッドと、上記シリンダの外側に取り付けられるタンクと、上記タンク内に形成されて上記ロッド出没体積分の上記シリンダ内容積変化を補償するリザーバと、上記リザーバと上記圧側室とを区画するベース部材と、上記伸側室と上記圧側室とを連通する第一主通路と、上記圧側室と上記リザーバとを連通する第二主通路と、上記タンク内に形成される圧力室と、上記圧力室内に移動自在に挿入されて上記圧力室を伸側圧力室と圧側圧力室とに区画するとともに上記伸側圧力室と上記圧側圧力室の連通を断つフリーピストンと、上記フリーピストンの上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、上記伸側圧力室と上記リザーバとを連通する伸側通路と、上記圧側圧力室と上記圧側室とを連通する圧側通路とを備えることである。

本発明によれば、ストローク長を確保しながら基本長を短くして車両への搭載性を向上できる。

本発明の一実施の形態に係る緩衝器を部分的に切欠いて示した正面図である。図１の主要部を拡大して示した図である。

以下に本発明の一実施の形態に係る緩衝器について、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、本実施の形態に係る緩衝器Ｄ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上記シリンダ１内を伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２とに区画するピストン２と、一端がこのピストン２に連結されるとともに他端が上記シリンダ１外に延びるロッド６と、上記シリンダ１の外側に取り付けられるタンク１０と、このタンク１０内に形成されて上記ロッド出没体積分の上記シリンダ内容積変化を補償するリザーバＴと、このリザーバＴと上記圧側室Ｌ２とを区画するベース部材３と、上記伸側室Ｌ１と上記圧側室Ｌ２とを連通する第一主通路Ｒ１と、上記圧側室Ｌ２と上記リザーバＴとを連通する第二主通路Ｒ２と、上記タンク１０内に形成される圧力室Ｌ４と、この圧力室Ｌ４内に移動自在に挿入されて上記圧力室Ｌ４を伸側圧力室Ｌ４０と圧側圧力室Ｌ４１とに区画するフリーピストン４と、このフリーピストン４の上記圧力室Ｌ４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、上記伸側圧力室Ｌ４０と上記リザーバＴとを連通する伸側通路Ｒ３と、上記圧側圧力室Ｌ４１と上記圧側室Ｌ２とを連通する圧側通路Ｒ４とを備えている。

以下、詳細に説明すると、本実施の形態に係る緩衝器Ｄ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、車体側に連結される車体側取付部（図示せず）と、車軸側に連結される車軸側取付部Ｊと、車体側取付部と車軸側取付部Ｊの間に介装される緩衝器本体Ｄ１とを備えている。

この緩衝器本体Ｄ１は、縦置きに配置される筒状のシリンダ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、図１中下端がピストン２に連結されるとともに図１中上端がシリンダ１外に延びるロッド６と、シリンダ１の図１中上側開口部を塞ぐとともにロッド６を摺動自在に軸支する環状のヘッド部材１１と、シリンダ１の図１中下側開口部を塞ぐ有底筒状のボトム部材１２と、シリンダ１外に設けられるタンク１０と、一端がボトム部材１２に接続されるとともに他端がタンク１０に接続されてシリンダ１内とタンク１０内とを連通するジョイントパイプ１３と、タンク１０内に摺動自在に挿入される摺動隔壁１４と、タンク１０内における摺動隔壁１４よりもジョイントパイプ１３側に設けられるベース部材３及びハウジング５と、これらベース部材３とハウジング５とを連結する固定ロッド８とを備えている。

そして、シリンダ１外に延びるロッド６の図１中上端部に車体側取付部（図示せず）が固定され、ボトム部材１２の底部に車軸側取付部Ｊが固定されているので、振動入力時にロッド６と共にピストン２がシリンダ１内を軸方向に移動して、緩衝器Ｄが伸縮作動する。なお、緩衝器本体Ｄ１の構成は上記の限りではなく、シリンダ１が車体側取付部材を介して車体側に連結されるとともに、ロッド６が車軸側取付部Ｊを介して車軸側に連結されて、緩衝器Ｄが倒立型に設定されるとしてもよい。

シリンダ１内には、ピストン２で区画されるロッド６側の伸側室Ｌ１と、ピストン２側の圧側室Ｌ２とが形成されており、これらは作動油等の液体で満たされている。また、タンク１０内には、ベース部材３で圧側室Ｌ２と区画されるリザーバＴが形成されており、このリザーバＴは、摺動隔壁１４でジョイントパイプ１３側のタンク内作用室Ｌ３と、反対側の気室Ｇとに区画され、タンク内作用室Ｌ３には上記液体が満たされる一方、上記気室Ｇには圧縮された気体が封入されている。

伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２とを区画するピストン２は、環状に形成されており、シリンダ１内に挿入されるロッド６の図１中下端部外周にナット７で保持されている。そして、このピストン２に、伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２とを連通する第一主通路Ｒ１が設けられている。この第一主通路Ｒ１は、伸側ピストン通路２ａと圧側ピストン通路２ｂからなり、伸側ピストン通路２ａの図１中下端はピストン２の図１中下方に積層されるリーフバルブからなる伸側バルブＶ１で開閉され、他方の圧側ピストン通路２ｂの図１中上端はピストン２の図１中上方に積層されるリーフバルブからなる圧側バルブＶ２で開閉される。これら伸側バルブＶ１及び圧側バルブＶ２は、共に環状に形成されて内周側にはロッド６の図１中下端部が挿入されており、内周側がロッド６に固定されるとともに外周側の撓みが許容された状態でピストン２に積層されている。

ピストン２に積層される伸側バルブＶ１は、緩衝器Ｄの伸長作動時に伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２の差圧によって撓んで開弁し、伸側ピストン通路２ａを開放して伸側室Ｌ１から圧側室Ｌ２へ移動する液体の流れに抵抗を与えるとともに、緩衝器Ｄの収縮作動時には伸側ピストン通路２ａを閉塞するようになっていて、伸側ピストン通路２ａを一方通行に設定している。また、ピストン２に積層される圧側バルブＶ２は、伸側バルブＶ１とは反対に、緩衝器Ｄの収縮作動時に圧側ピストン通路２ｂを開放して圧側室Ｌ２から伸側室Ｌ１に移動する液体の流れに抵抗を与えるとともに、緩衝器Ｄの伸長作動時には圧側ピストン通路２ｂを閉塞するようになっていて、圧側ピストン通路２ｂを一方通行に設定している。

さらに、本実施の形態において、ピストン２に積層される伸側バルブＶ１と圧側バルブＶ２は、異なる圧力流量特性（流量に対する圧力の特性）を持ち、緩衝器Ｄが伸縮作動する際のピストン速度が同じ場合、伸側バルブＶ１による抵抗が圧側バルブＶ２による抵抗よりも大きく設定され、これらピストン２に積層される伸側バルブＶ１と圧側バルブＶ２で緩衝器Ｄの基本的な減衰力を発生し、伸側減衰力が圧側減衰力よりも大きくなるようになっている。

なお、伸側バルブＶ１及び圧側バルブＶ２を構成するリーフバルブの積層枚数や厚みは、望む減衰特性に応じて任意に変更することができる。また、伸側バルブＶ１及び圧側バルブＶ２は、リーフバルブ以外のバルブとされてもよいが、リーフバルブは、薄い環状板であり、ロッド６に組み付けた際の軸方向長さを短くできるので、伸側バルブＶ１及び圧側バルブＶ２をリーフバルブとすることで、緩衝器Ｄのストローク長を確保し易くすることができる。

つづいて、リザーバＴのタンク内作用室Ｌ３とシリンダ１内の圧側室Ｌ２とを区画するベース部材３は、環状に形成されており、タンク１０内に配置される固定ロッド８の外周に鍔付ナット９で保持されている。具体的に説明すると、図２に示すように、固定ロッド８は、ベース部材３が外周に取り付けられる軸本体８ａと、この軸本体８ａの図２中下端部に連結されて軸本体８ａよりも外周側に張り出す鍔部８ｂと、軸本体８ａの図２中上端部に連結されて、外周に螺子溝が形成される螺子部８ｃとを備えて構成されており、軸本体８ａは螺子部８ｃ側からベース部材３の内周側に挿通され、ベース部材３から突出した螺子部８ｃの外周に鍔付ナット９を螺合することで、鍔部８ｂと鍔付ナット９との間にベース部材３を挟んで固定する。また、固定ロッド８には、当該固定ロッド８を軸方向に貫通する圧側通路Ｒ４が形成されており、この圧側通路Ｒ４は、ジョイントパイプ１３及びボトム部材１２の内側を介して、ハウジング５内に形成される後述の圧側圧力室Ｌ４１と圧側室Ｌ２とを連通する。なお、図示したところでは、この圧側通路Ｒ４には、抵抗となる弁要素が図示されていないが、絞り等の減衰力発生要素を設けるようにしてもよい。

固定ロッド８の軸本体８ａ外周に保持されるベース部材３には、ジョイントパイプ１３及びボトム部材１２の内側を介して、タンク内作用室Ｌ３と圧側室Ｌ２とを連通する第二主通路Ｒ２が設けられている。この第二主通路Ｒ２は、伸側ベース通路３ａと圧側ベース通路３ｂからなり、伸側ベース通路３ａの図２中下端はベース部材３の図２中下方に積層されるリーフバルブからなる伸側バルブＶ３で閉塞され、他方の圧側ベース通路３ｂの図２中上端はベース部材３の図２中上方に積層されるリーフバルブからなる圧側バルブＶ４で開閉される。これら伸側バルブＶ３及び圧側バルブＶ４は、共に環状に形成されて内周側には固定ロッド８の軸本体８ａが挿入されており、内周側が固定ロッド８に固定されるとともに外周側の撓みが許容された状態でベース部材３に積層されている。

ベース部材３に積層される伸側バルブＶ３は、緩衝器Ｄの伸長作動時に圧側室Ｌ２とタンク内作用室Ｌ３の差圧によって撓んで開弁し、伸側ベース通路３ａを開放してタンク内作用室Ｌ３から圧側室Ｌ２へ移動する液体の流れに抵抗を与えるとともに、緩衝器Ｄの収縮作動時には伸側ベース通路３ａを閉塞するようになっていて、伸側ベース通路３ａを一方通行に設定している。また、ベース部材３に積層される圧側バルブＶ４は、伸側バルブＶ３とは反対に、緩衝器Ｄの収縮作動時に圧側ベース通路３ｂを開放して圧側室Ｌ２からタンク内作用室Ｌ３に移動する液体の流れに抵抗を与えるとともに、緩衝器Ｄの伸長作動時には圧側ベース通路３ｂを閉塞するようになっていて、圧側ベース通路３ｂを一方通行に設定している。

さらに、本実施の形態において、ベース部材３に積層される伸側バルブＶ３と圧側バルブＶ４は、同じ圧力流量特性を持ち、ピストン速度が同じ場合、伸側バルブＶ３による抵抗と圧側バルブＶ４による抵抗が同じになるように設定されていて、緩衝器Ｄの伸縮作動時に付加的な減衰力を発生する。

なお、伸側バルブＶ３及び圧側バルブＶ４を構成するリーフバルブの積層枚数や厚みは、望む減衰特性に応じて任意に変更することができる。また、伸側バルブＶ３及び圧側バルブＶ４は、リーフバルブ以外のバルブとされてもよいが、リーフバルブは、薄い環状板であり、固定ロッド８に組み付けた際の軸方向長さを短くできるので、伸側バルブＶ３及び圧側バルブＶ４をリーフバルブとすることで、タンク１０の軸方向長さを短くできる。

戻って、固定ロッド８の螺子部８ｃに螺合される鍔付ナット９の鍔部９ａには、ベース部材３の反対側から有頂筒状のハウジング５の開口部５ａが加締めにより固定されており、このハウジング５でタンク内作用室Ｌ３内に圧力室Ｌ４が区画されている。そして、この圧力室Ｌ４内には、フリーピストン４が摺動自在に挿入されるとともに、ばね要素Ｓが設けられている。圧力室Ｌ４は、フリーピストン４で図２中上側の伸側圧力室Ｌ４０と、図２中下側の圧側圧力室Ｌ４１とに区画されている。また、ばね要素Ｓは、フリーピストン４の図２中上下に配置されるコイルばねＳ１，Ｓ２からなり、フリーピストン４の圧力室Ｌ４に対する変位量に比例してその変位を抑制する附勢力をフリーピストン４に作用させている。

内側に圧力室Ｌ４を区画するハウジング５は、鍔付ナット９の鍔部９ａに固定される開口部５ａと、この開口部５ａから図２中上側に延びる筒状の大内径部５ｂと、この大内径部５ｂよりも小さい内径を有し大内径部５ｂから図２中上側に延びる筒状の小内径部５ｃと、この小内径部５ｃの図２中上側開口を塞ぐ頂部５ｄとを備えている。なお、本実施の形態において、ハウジング５は、一つの部品からなるが、複数の部品を組み合わせて構成されるとしてもよい。また、ハウジング５がベース部材３のジョイントパイプ１３側に取り付けられるようになっていてもよい。

ハウジング５の頂部５ｄの中心部分は、ハウジング５の内側に向けて突出しており、上記中心部分には、タンク内作用室Ｌ３と伸側圧力室Ｌ４０とを連通する固定オリフィス５ｅが設けられている。さらに、大内径部５ｂには、タンク内作用室Ｌ３と伸側圧力室Ｌ４０とを連通し、フリーピストン４で開閉される可変オリフィス５ｆが設けられている。つまり、本実施の形態において、リザーバＴのタンク内作用室Ｌ３と伸側圧力室Ｌ４０とを連通する伸側通路Ｒ３は、固定オリフィス５ｅと可変オリフィス５ｆとを備えて構成される。また、上記したように、固定ロッド８に形成される圧側通路Ｒ４は、ジョイントパイプ１３及びボトム部材１２の内側を介して、圧側圧力室Ｌ４１と圧側室Ｌ２とを連通している。

このように、タンク内作用室Ｌ３と伸側圧力室Ｌ４０が伸側通路Ｒ３によって連通され、圧側室Ｌ２と圧側圧力室Ｌ４１が圧側通路Ｒ４によって連通され、伸側圧力室Ｌ４０と圧側圧力室Ｌ４１の容積は、フリーピストン４がハウジング５内で変位することによって変化するので、この緩衝器Ｄにおいては、伸側通路Ｒ３、伸側圧力室Ｌ４０、圧側圧力室Ｌ４１及び圧側通路Ｒ４からなる流路が、見かけ上、タンク内作用室Ｌ３と圧側室Ｌ２とを連通している。つまり、タンク内作用室Ｌ３と圧側室Ｌ２は、伸側ベース通路３ａと圧側ベース通路３ｂからなる第二主通路Ｒ２の他にも、上記した見かけ上の流路によっても連通されることになる。

伸側圧力室Ｌ４０と圧側圧力室Ｌ４１を区画するフリーピストン４は、頂部４ａと、この頂部４ａの外周部から図２中下方に延びる筒部４ｂとを備えて有頂筒状に形成されており、ハウジング５の大内径部５ｂ内に摺動自在に挿入されている。本実施の形態において、大内径部５ｂの軸心線とシリンダ１の軸心線が平行になっているので、緩衝器Ｄの図１中左右方向の幅を小さくできるが、シリンダ１の軸心線と大内径部５ｂの軸心線が交差するように設定し、緩衝器Ｄ全体が図１中上下に振動することによって、フリーピストン４のハウジング５に対する上下方向の振動が励起されることを避けるようにしてもよい。

また、フリーピストン４の外周には、周方向に沿う環状溝４ｃが形成されるとともに、フリーピストン４の頂部４ａから環状溝４ｃにかけて軸方向に貫通する孔４ｄが形成されている。そして、フリーピストン４の頂部４ａとハウジング５の頂部５ｄとの間と、フリーピストン４の頂部４ａと鍔付ナット９の鍔部９ａとの間には、コイルばねＳ１，Ｓ２がそれぞれ介装されており、これらコイルばねＳ１，Ｓ２からなるばね要素Ｓにより、フリーピストン４は圧力室Ｌ４内の所定の中立位置に位置決めされた上で弾性支持されている。

本実施の形態において、コイルばねＳ１の図２中上端部がハウジング５の小内径部５ｃ内に挿入されるとともに、コイルばねＳ１の図２中下端がフリーピストン４の頂部４ａの孔４ｄよりも内側に形成される環状の窪み４ｅに挿入され、コイルばねＳ２の図２中上端部がフリーピストン４の筒部４ｂ内に挿入されるとともに、コイルばねＳ２の図２中下端が鍔付ナット９の鍔部９ａに形成される環状の窪み９ｂに挿入されるようになっているので、コイルばねＳ１，Ｓ２の著しい位置ずれが防止されている。このため、これらコイルばねＳ１，Ｓ２で安定的にフリーピストン４に附勢力を作用させることが可能になるとともに、フリーピストン４がハウジング５に対して軸ぶれ等を起こして摺動抵抗が大きくなってしまうことがないようになっている。また、フリーピストン４は、筒部４ｂを備え、環状溝４ｃの図２中上下を大内径部５ｂの内周面へ摺接する摺動部としているので、当該摺動部の軸方向長さの確保が容易で、これによっても、フリーピストン４の軸ぶれが抑制される。

ここで、フリーピストン４が中立位置にある場合、フリーピストン４の環状溝４ｃと可変オリフィス５ｆが対向して可変オリフィス５ｆ、環状溝４ｃ及び孔４ｄを介しタンク内作用室Ｌ３と伸側圧力室Ｌ４０とが連通する。しかし、フリーピストン４がハウジング５における大内径部５ｂと小内径部５ｃの境界部分に形成される段差面５ｇ、あるいは、鍔付ナット９の鍔部９ａに当接するストロークエンドまで変位すると、フリーピストン４の摺動部と可変オリフィス５ｆが完全にオーバーラップして、タンク内作用室Ｌ３と伸側圧力室Ｌ４０の連通が遮断されるので、可変オリフィス５ｆが閉塞される。

つまり、この緩衝器Ｄの場合、フリーピストン４が中立位置から変位し、可変オリフィス５ｆの開口全てが環状溝４ｃに対向する状況から摺動部に対向する状況に移行すると、変位量の増加に伴い可変オリフィス５ｆの流路面積が徐々に減少し、液体が伸側通路Ｒ３を通過する際の抵抗が徐々に増加するようになっている。そして、フリーピストン４がストロークエンドに達する以前に、可変オリフィス５ｆが完全に摺動部に対向して閉塞され、タンク内作用室Ｌ３が固定オリフィス５ｅのみによって伸側圧力室Ｌ４０に連通する。このとき、液体が伸側通路Ｒ３を通過する際の抵抗が最大となる。

以下、本実施の形態に係る緩衝器Ｄの作動について説明する。

ロッド６がシリンダ１から退出する緩衝器Ｄの伸長作動時には、ピストン２で伸側室Ｌ１が圧縮されて圧側室Ｌ２が拡大し、ロッド退出体積分の液体がシリンダ１内で不足するので、伸側室Ｌ１の圧力が高まると同時に圧側室Ｌ２の圧力が低下して、伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２との間、及び、圧側室Ｌ２とタンク内作用室Ｌ３との間に差圧が生じる。そして、伸側室Ｌ１の液体がピストン２に積層される伸側バルブＶ１を開き、伸側ピストン通路２ａを通過して圧側室Ｌ２に移動する。さらに、タンク内作用室Ｌ３の液体がベース部材３に積層される伸側バルブＶ３を開き、伸側ベース通路３ａを通過して圧側室Ｌ２に移動するとともに、伸側通路Ｒ３、伸側圧力室Ｌ４０、圧側圧力室Ｌ４１及び圧側通路Ｒ４からなる見かけ上の流路を介して圧側室Ｌ２に移動する。このとき、ロッド退出体積分の液体がタンク内作用室Ｌ３から流出するので、摺動隔壁１４が図１中下側に押し下げられて気室Ｇが拡大し、当該気室Ｇでロッド退出体積分のシリンダ内容積変化を補償できる。

反対に、ロッド６がシリンダ１に進入する緩衝器Ｄの収縮作動時には、ピストン２で圧側室Ｌ２が圧縮されて伸側室Ｌ１が拡大し、ロッド進入体積分の液体がシリンダ１内で余剰となるので、圧側室Ｌ２の圧力が高まると同時に伸側室Ｌ１の圧力が低下して、伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２との間、及び、圧側室Ｌ２とタンク内作用室Ｌ３との間に差圧が生じる。そして、圧側室Ｌ２の液体がピストン２に積層される圧側バルブＶ２を開き、圧側ピストン通路２ｂを通過して伸側室Ｌ１に移動する。さらに、圧側室Ｌ２の液体がベース部材３に積層される圧側バルブＶ４を開き、圧側ベース通路３ｂを通過してタンク内作用室Ｌ３に移動するとともに、伸側通路Ｒ３、伸側圧力室Ｌ４０、圧側圧力室Ｌ４１及び圧側通路Ｒ４からなる見かけ上の流路を介してタンク内作用室Ｌ３に移動する。このとき、ロッド進入体積分の液体がタンク内作用室Ｌ３に流入するので、摺動隔壁１４が図１中上側に押し上げられて気室Ｇが圧縮され、当該気室Ｇでロッド進入体積分のシリンダ内容積変化を補償できる。

そして、伸縮作動時において緩衝器Ｄは、液体が第一主通路Ｒ１を構成する伸側ピストン通路２ａや圧側ピストン通路２ｂと、第二主通路Ｒ２を構成する伸側ベース通路３ａや圧側ベース通路３ｂを通過する際の抵抗に起因する減衰力を発生する。つまり、ピストン２やベース部材３に積層される伸側バルブＶ１，Ｖ３は、緩衝器Ｄの伸長作動時の伸側減衰力を発生する減衰力発生要素であり、圧側バルブＶ２，Ｖ４は、緩衝器Ｄの収縮作動時の圧側減衰力を発生する減衰力発生要素である。また、圧側室Ｌ２とタンク内作用室Ｌ３は、第二主通路Ｒ２の他に、伸側通路Ｒ３、伸側圧力室Ｌ４０、圧側圧力室Ｌ４１及び圧側通路Ｒ４からなる見かけ上の流路を介しても連通しており、第二主通路Ｒ２と当該見かけ上の流路を流れる液体の流量の合計がロッド出没体積分となる。このため、見かけ上の流路を通過する液体の流量が変化すると、第二主通路Ｒ２を通過する液体の流量が変化するので、見かけ上の流路を通過する液体の流量の変化により緩衝器Ｄの減衰力が変化する。

詳述すると、緩衝器Ｄの伸縮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Ｄの振幅は、高周波振動入力時の緩衝器Ｄの振幅よりも大きくなる。このように緩衝器Ｄ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、伸縮１周期で圧側室Ｌ２とタンク内作用室Ｌ３を行き交う液体の流量は大きくなる。この流量に略比例して、フリーピストン４が動く変位も大きくなるが、フリーピストン４はばね要素Ｓで附勢されているため、フリーピストン４の変位が大きくなると、フリーピストン４が受けるばね要素Ｓからの附勢力も大きくなり、その分、伸側圧力室Ｌ４０の圧力と圧側圧力室Ｌ４１の圧力に差圧が生じて、タンク内作用室Ｌ３と伸側圧力室Ｌ４０の差圧及び圧側室Ｌ２と圧側圧力室Ｌ４１の差圧が小さくなり、上記の見かけ上の流路を通過する流量が小さくなる。この見かけ上の流路を通過する流量が小さい分、第二主通路Ｒ２を通過する液体の流量が大きくなり、緩衝器Ｄの伸長作動時には圧側室Ｌ２が減圧され、圧縮作動時には圧側室Ｌ２が増圧される。よって、緩衝器Ｄが発生する減衰力が大きいまま維持される。

反対に、緩衝器Ｄに高周波振動が入力される場合、振幅が低周波振動入力時よりも小さいため、伸縮１周期で圧側室Ｌ２とタンク内作用室Ｌ３を行き交う液体の流量は小さく、フリーピストン４の動く変位も小さくなる。その分、伸側圧力室Ｌ４０の圧力と圧側圧力室Ｌ４１の圧力が略同圧となり、タンク内作用室Ｌ３と伸側圧力室Ｌ４０の差圧及び圧側室Ｌ２と圧側圧力室Ｌ４１の差圧は低周波振動入力時よりも大きくなって、上記の見かけ上の流路を通過する液体の流量が低周波振動入力時よりも増大する。この見かけ上の流路を通過する流量が増大した分は、第二主通路Ｒ２を通過する流体の流量が減少することになり、低周波振動入力時に比較して、緩衝器Ｄの伸長作動時では圧側室Ｌ２の減圧度合が小さくなり、圧縮作動時では圧側室Ｌ２の増圧度合が小さくなる。すると、緩衝器Ｄが発生する減衰力は低周波振動入力時の減衰力よりも小さくなる。

ここで、圧側室Ｌ２の圧力を基準として、緩衝器Ｄの伸長作動時におけるタンク内作用室Ｌ３と圧側室Ｌ２の差圧をＰとし、タンク内作用室Ｌ３から流出する液体の流量をＱとし、上記差圧Ｐと第二主通路Ｒ２を通過する液体の流量Ｑ１との関係である係数をＣ１とし、タンク内作用室Ｌ３と伸側圧力室Ｌ４０の差圧をＰ１とし、差圧Ｐ１とタンク内作用室Ｌ３から伸側圧力室Ｌ４０に流入する液体の流量Ｑ２との関係である係数をＣ２とし、圧側室Ｌ２と圧側圧力室Ｌ４１の差圧をＰ２とし、この差圧Ｐ２と圧側圧力室Ｌ４１から圧側室Ｌ２に流出する液体の流量Ｑ２との関係である係数をＣ３とし、フリーピストン４の受圧面積である断面積をＡとし、フリーピストン４の圧力室Ｌ４に対する変位をＸとし、ばね要素Ｓのばね定数をＫとすると、流量Ｑに対する差圧Ｐの周波数伝達関数の周波数に対するゲイン特性は、従来例と同じく式（２）で示される特性となり、緩衝器Ｄは、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することができ、緩衝器Ｄの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る。なお、緩衝器Ｄの圧縮作動時においても上述の伸長作動時と同様に、低周波数域の振動に対しては大きな減衰力を発生し、高周波数領域の振動に対しては減衰力を小さくすることができ、緩衝器Ｄの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る。また、緩衝器Ｄの減衰特性の設定は、従来の緩衝器と同様に係数Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、ばね要素Ｓのばね定数Ｋ、フリーピストン４の受圧面積Ａで設定されるが、各係数Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、ばね定数Ｋおよびフリーピストン４の受圧面積Ａの設定いかんで伸側通路Ｒ３や圧側通路Ｒ４に設けられる絞り（固定オリフィス５ｅや可変オリフィス５ｆ）の有無も任意である。

つまり、本実施の形態において、フリーピストン４、圧力室Ｌ４、伸側通路Ｒ３、圧側通路Ｒ４及びばね要素Ｓを備えて周波数感応部Ｆ１が構成されており、当該周波数感応部Ｆ１を備えることで、上記したように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る。そして、本実施の形態においては、周波数感応部Ｆ１がシリンダ１の外側に取り付けられるタンク１０内に配置されているので、周波数感応部Ｆ１を備える緩衝器Ｄにおいて、ストローク長を確保したとしていても、基本長（ストローク基準位置にあるときの車体側取付部から車軸側取付部までの長さ）Ｍを短くすることができ、車両への搭載性を向上させることができる。

また、本実施の形態に係る緩衝器Ｄでは、リザーバＴにおけるタンク内作用室Ｌ３と気室Ｇとを区画する摺動隔壁１４は、タンク内作用室Ｌ３側に凹部１４ａを備えており、緩衝器Ｄが最伸長した際には、ハウジング５の図１中上端が上記凹部１４ａに進入することを許容しており、タンク１０の軸方向長さが大きくなることを抑制している。

また、本実施の形態に係る緩衝器Ｄでは、ピストン２に積層される伸側バルブＶ１と圧側バルブＶ２の圧力流量特性を変えるとともに、ベース部材３に積層される伸側バルブＶ３と圧側バルブＶ４の圧力流量特性を同じにして、伸側減衰力を圧側減衰力よりも大きくしており、これにより車両の乗り心地を向上させいる。

ここで、例えば、特開２００６−３３６８１６号公報や、特開２００８−２１５４５９号公報に開示のように、周波数感応部を構成する圧力室を伸側室と圧側室に連通させた緩衝器において、ピストンに設けた伸側バルブと圧側バルブの圧力流量特性を変えることで伸側減衰力を圧側減衰力よりも大きくすると、周波数感応部による減衰力低減効果を充分に発揮できなくなる可能性がある。詳述すると、緩衝器が高周波で伸縮を繰り返した場合に、伸側室の圧力が圧側室の圧力よりも高くなる傾向がある。このため、伸側室の圧力が伝播する伸側圧力室の圧力の方が、圧側室の圧力が伝播する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。そして、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って、周波数感応部による減衰力低減効果を充分に発揮できなくなる可能性がある。

しかしながら、本実施の形態においては、車両の乗り心地を良好にするために伸側減衰力と圧側減衰力に差をつけたとしても、ベース部材３に積層される伸側バルブＶ３と圧側バルブＶ４の圧力流量特性を同じにすることで、フリーピストン４の変位が伸側圧力室Ｌ４０側や圧側圧力室Ｌ４１側の一方に偏ることを抑制できる。このため、本実施の形態においては、伸側減衰力が圧側減衰力よりも大きく設定され、高周波振動が継続して入力される状況下においても、フリーピストン４のストローク余裕を確保することができ、減衰力低減効果を失うことがない。

さらに、本実施の形態において、ロッド６が車体側に連結されるとともにシリンダ１が車軸側に連結されていて、緩衝器Ｄが正立型に設定されており、周波数感応部Ｆ１が車両のばね下に配置されている。このため、フリーピストン４がストロークエンドに達した時の打音がロッド６を介して車体側に伝播され難く、搭乗者が上記打音を知覚し難くなる。

以下、本実施の形態に係る緩衝器Ｄの作用効果について説明する。

本実施の形態において、緩衝器Ｄは、タンク１０内に摺動自在に挿入されてリザーバＴをタンク内作用室Ｌ３と気室Ｇとに区画する摺動隔壁１４を備えている。そして、上記タンク内作用室Ｌ３には、第二主通路Ｒ２が接続されており、上記気室Ｇには、圧縮された気体が封入されている。

上記構成によれば、タンク内作用室Ｌ３が摺動隔壁１４を介して気室Ｇで加圧されているので、第二主通路Ｒ２を通ってタンク内作用室Ｌ３から圧側室Ｌ２に向かう液体の流れに伸側バルブＶ３で抵抗を与えるようにしても、緩衝器Ｄの伸長作動時に圧側室Ｌ２が負圧となることを抑制できる。このため、上記したように、ベース部材３に積層される伸側バルブＶ３と圧側バルブＶ４の圧力流量特性を同じにし易い。

また、本実施の形態において、第二主通路Ｒ２は、リザーバＴと圧側室Ｌ２とを連通する伸側ベース通路３ａと圧側ベース通路３ｂとからなり、上記伸側ベース通路３ａの途中には、伸長作動時に開弁して上記リザーバＴから上記圧側室Ｌ２に向かう流体の流れを許容する伸側バルブＶ３が設けられており、上記圧側ベース通路３ｂの途中には、圧縮作動時に開弁して上記圧側室Ｌ２から上記リザーバＴに向かう流体の流れを許容する圧側バルブＶ４が設けられている。そして、上記伸側バルブＶ３と上記圧側バルブＶ４は、同じ圧力流量特性を持つ。

上記構成によれば、第二主通路Ｒ２を通って、リザーバＴから圧側室Ｌ２へ向かう液体の流れに与える抵抗と、圧側室Ｌ２からリザーバＴへ向かう液体の流れに与える抵抗を同じにできるので、フリーピストン４の偏りを抑制でき、減衰力低減効果を失うことを防ぐことができる。

また、本実施の形態において、緩衝器Ｄ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上記シリンダ１内を伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２とに区画するピストン２と、一端がこのピストン２に連結されるとともに他端が上記シリンダ１外に延びるロッド６と、上記シリンダ１の外側に取り付けられるタンク１０と、このタンク１０内に形成されて上記ロッド出没体積分の上記シリンダ内容積変化を補償するリザーバＴと、このリザーバＴと上記圧側室Ｌ２とを区画するベース部材３と、上記伸側室Ｌ１と上記圧側室Ｌ２とを連通する第一主通路Ｒ１と、上記圧側室Ｌ２と上記リザーバＲとを連通する第二主通路Ｒ２と、上記タンク１０内に形成される圧力室Ｌ４と、この圧力室Ｌ４内に移動自在に挿入されて上記圧力室Ｌ４を伸側圧力室Ｌ４０と圧側圧力室Ｌ４１とに区画するフリーピストン４と、このフリーピストン４の上記圧力室Ｌ４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、上記伸側圧力室Ｌ４０と上記リザーバＴとを連通する伸側通路Ｒ３と、上記圧側圧力室Ｌ４１と上記圧側室Ｌ２とを連通する圧側通路Ｒ４とを備えている。

上記構成によれば、フリーピストン４、圧力室Ｌ４、伸側通路Ｒ３、圧側通路Ｒ４及びばね要素Ｓを備えて構成される周波数感応部Ｆ１を、シリンダ１の外側に配置されるタンク１０内に設けているので、緩衝器Ｄのストローク長を確保したとしても緩衝器Ｄの基本長Ｍを短くすることができ、車両への搭載性を向上させることができる。

さらに、本実施の形態においては、第一主通路Ｒ１がピストン２に形成されており、このピストン２に第一主通路Ｒ１を開閉する伸側バルブＶ１や圧側バルブＶ２が積層されているが、第一主通路Ｒ１がシリンダ１の外側を通って伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２とを連通し、第一主通路Ｒ１を開閉する伸側バルブＶ１や圧側バルブＶ２をシリンダ１外に設けるようにしてもよい。このようにした場合、緩衝器Ｄの基本長Ｍを更に短くすることができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱することなく改造、変形及び変更を行うことができることは理解すべきである。

Ｄ緩衝器
Ｇ気室
Ｌ１伸側室
Ｌ２圧側室
Ｌ３タンク内作用室
Ｌ４圧力室
Ｌ４０伸側圧力室
Ｌ４１圧側圧力室
Ｒ１第一主通路
Ｒ２第二主通路
Ｒ３伸側通路
Ｒ４圧側通路
Ｓばね要素
Ｔリザーバ
Ｖ３伸側バルブ
Ｖ４圧側バルブ
１シリンダ
２ピストン
３ベース部材
３ａ伸側ベース通路
３ｂ圧側ベース通路
４フリーピストン
６ロッド
１０タンク
１４摺動隔壁

Claims

シリンダと、
上記シリンダ内に摺動自在に挿入されて上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、
一端が上記ピストンに連結されるとともに他端が上記シリンダ外に延びるロッドと、
上記シリンダの外側に取り付けられるタンクと、
上記タンク内に形成されて上記ロッド出没体積分の上記シリンダ内容積変化を補償するリザーバと、
上記リザーバと上記圧側室とを区画するベース部材と、
上記伸側室と上記圧側室とを連通する第一主通路と、
上記圧側室と上記リザーバとを連通する第二主通路と、
上記タンク内に形成される圧力室と、
上記圧力室内に移動自在に挿入されて上記圧力室を伸側圧力室と圧側圧力室とに区画するとともに上記伸側圧力室と上記圧側圧力室の連通を断つフリーピストンと、
上記フリーピストンの上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、
上記伸側圧力室と上記リザーバとを連通する伸側通路と、
上記圧側圧力室と上記圧側室とを連通する圧側通路とを備える
ことを特徴とする緩衝器。
上記第二主通路は、上記リザーバと上記圧側室とを連通する伸側ベース通路と圧側ベース通路とからなり、
上記伸側ベース通路の途中には、伸長作動時に開弁して上記リザーバから上記圧側室に向かう流体の流れを許容する伸側バルブが設けられており、
上記圧側ベース通路の途中には、圧縮作動時に開弁して上記圧側室から上記リザーバに向かう流体の流れを許容する圧側バルブが設けられており、
上記伸側バルブと上記圧側バルブは、同じ圧力流量特性を持つ
ことを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
上記タンク内に摺動自在に挿入されて上記リザーバをタンク内作用室と気室とに区画する摺動隔壁を備えており、
上記タンク内作用室には、上記第二主通路が接続されており、
上記気室には、圧縮された気体が封入されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の緩衝器。