JP4909766B2 - 緩衝装置 - Google Patents

Description

本発明は、緩衝装置の改良に関する。

従来、この種緩衝装置にあっては、シリンダと、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上室と下室に区画するピストンと、ピストンに設けられた上室と下室を連通する第一通路と、ピストンロッドの先端から側部に開通して上室と下室を連通する第二通路と、第二通路の途中に接続される圧力室を備えてピストンロッドの先端に取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一方室と他方室とに区画するフリーピストンと、フリーピストンを上下から挟持して附勢する一対のコイルバネとを備えて構成されている。すなわち、圧力室内の一方室は第二通路を介して下室内に連通されるとともに、圧力室内の他方室は第二通路を介して上室に連通されるようになっている。

ここで、緩衝装置の伸縮時における上室と下室との差圧をＰとし、上室から流出する液体の流量をＱとし、上記差圧Ｐと第一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、他方室内の圧力をＰ１とし、この圧力Ｐ１と上室から他方室に流入する液体の流量Ｑ２との関係である係数をＣ２とし、一方室内の圧力をＰ２とし、この圧力Ｐ２と一方室から下室内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、コイルバネのバネ定数を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、この緩衝装置における流量Ｑに対する差圧Ｐの伝達関数の周波数特性は、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乗り越え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。

すなわち、この緩衝装置にあっては、周波数に感応した減衰力を発生するために、緩衝装置内にフリーピストンが挿入された圧力室を形成することが必須であり、圧力室は、ピストンロッドの先端に設けたハウジングによって形成されている。

上述のように、圧力室をピストンロッドの先端に取付けたハウジングで形成しているため、ハウジングが緩衝装置のストローク長を無駄に短くしてしまうことを阻止するため、ハウジングは、具体的には、図５に示すように、ピストンロッドの先端に螺合される鍔５１付の内筒５０と、上記鍔５１の外周から延設される外筒５２と、外筒５２の開口部を閉塞するキャップ５３とを備えて下室内に圧力室５４を区画しており、フリーピストン５５は有底筒状に形成されるとともに内側を内筒５０に向け筒部５６を外筒５２の内周に摺接させて圧力室５４内に挿入され、上下のコイルバネ５７，５８によって中立位置に位置決められて弾性支持されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００６−３３６８１６号公報（図２）

上述した緩衝装置は、車両における乗り心地を向上することができる点で有用ではあるが、以下の問題がある。

上記緩衝装置では、フリーピストン５５は、バネ要素によって支持されることが必須であり、これを実現するために、上述したように、フリーピストン５５をコイルバネ５７，５８で弾性支持しているのであり、特に、下方側に設けられるコイルバネ５８をフリーピストン５５に対してセンタリングするためフリーピストン５５の下端にはセンタリング用の凸部５９が設けられている。

この凸部５９の存在によって、コイルバネ５８はフリーピストン５５に対して附勢力を偏心することなく作用させることができ、フリーピストン５５は外筒５２に傾ぐことなく滑らかに変位することができるようになっている。

このように凸部５９は、フリーピストン５５の安定した変位に重要な機能を発揮しているのであるが、凸部５９の高さ（図中上下方向長さ）が低い場合には、コイルバネ５８が凸部５９に乗り上げる危険があり、コイルバネ５８が凸部５９に乗り上げると、上下のコイルバネ５７，５８が設定より圧縮される傾向となってフリーピストン５５の変位を抑制しすぎて緩衝装置に狙った減衰特性を発生させることができなくなり、乗り心地を阻害してしまう虞がある。

これを防止しようとする場合には、凸部５９の高さを高くしておくことが考えられる。ここで、一般的には、緩衝装置におけるピストンやフリーピストンは、焼結加工によって製造される場合が多く、フリーピストン５５の製造についても焼結加工を採用することが考えられるが、焼結加工を採用しつつ凸部５９の高さをコイルバネ５８の乗り上げを防止可能な程度にまで高くしようとすると、フリーピストン５５における凸部５９および凸部５９が設けられる底部６０における焼結密度が低下する傾向となって、緩衝装置内の高い圧力が作用するフリーピストン５５に要求される強度の維持が難しくなる。

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、コイルバネのフリーピストンの凸部への乗り上げを防止しつつフリーピストンの強度の確保を可能とする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、上記シリンダ内に摺動自在に挿入され当該シリンダ内を２つの作動室に区画するとともに当該シリンダ内に挿通されるピストンロッドに連結される隔壁部材と、上記の２つの作動室を連通する通路と、上記ピストンロッドに固定されて圧力室を形成するハウジングと、上記ハウジング内に摺動自在に挿入されて上記圧力室を一方側流路を介して一方の作動室に連通される一方室と他方側流路を介して他方の作動室に連通される他方室とに区画するフリーピストンと、上記一方室内と上記他方室内にそれぞれ収容されて上記フリーピストンを両側から弾性支持する一対のコイルバネとを備えた緩衝装置において、上記フリーピストンは、上記ハウジングの内周に摺接する筒部と、当該筒部の一端を閉塞する底部と、当該底部から突出して一方のコイルバネ内に挿入されてコイルバネをセンタリングするとともに中心部に先端から上記底部へ向けて窪む凹部を備えてソケット形状に形成される凸部とを備え、焼結加工よって製造されることを特徴とする。

本発明の緩衝装置によれば、フリーピストンの凸部をコイルバネの乗り上げを防止できる高さにまで高くしても凹部の存在によって、底部の厚みと凹部から底部にかけての厚みとに大きな差が生じないようにすることができるため、凸部の全体を高くせざるを得ない構造を回避する事ができ、これによってフリーピストンを焼結加工によって製造する際に、凸部周辺の底部における焼結密度が低下してしまう事態が防止され、フリーピストンに要求される強度が確保される。

さらに、凸部の高さを充分にコイルバネの乗り上げの防止可能な高さとすることができるので、緩衝装置に狙った減衰特性を確実に発生させることができ、乗り心地を阻害してしまう虞もない。

したがって、この緩衝装置にあっては、コイルバネのフリーピストンの凸部への乗り上げを防止しつつフリーピストンの強度の確保が可能となる。

以下、本発明の緩衝装置を各図に基づいて説明する。図１は、一実施の形態における緩衝装置の縦断面図である。図２は、一実施の形態における緩衝装置のピストン部の拡大縦断面図である。図３は、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。図４は、減衰係数、位相と周波数との関係を示した図である。

一実施の形態における緩衝装置Ｄは、基本的には、図１および図２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２つの作動室である上室Ｒ１および下室Ｒ２に区画する隔壁部材たるピストン２と、一端がピストン２に連結されるピストンロッド１５と、ピストン２に形成された上室Ｒ１および下室Ｒ２を連通する通路２ａ，２ｂと、ピストンロッド１５の先端に固定されて圧力室Ｒ３を形成するハウジング４と、上記ハウジング４内に摺動自在に挿入されて圧力室Ｒ３を一方側流路５を介して一方の作動室たる下室Ｒ２に連通される一方室７と他方側流路６を介して他方の作動室たる上室Ｒ１に連通される他方室８とに区画するフリーピストン９と、一方室７内と他方室８内にそれぞれ収容されてフリーピストン９を両側から弾性支持する一対のコイルバネ１８，１９とを備えて構成されており、また、上室Ｒ１および下室Ｒ２さらには圧力室Ｒ３内には作動油等の液体が充満され、この緩衝装置Ｄの場合、シリンダ１内の図中下方には、シリンダ１の内周に摺接して下室Ｒ２と気体室Ｇとを区画する摺動隔壁３０が設けられている。

なお、シリンダ１の上端は、ピストンロッド１５を摺動自在に軸支する図示しないヘッド部材で封止され、シリンダ１の下端もまた図示しないボトム部材によって封止されている。

以下、各部について詳細に説明すると、ピストンロッド１５は、その図２中下端側に小径部１５ａが形成されるとともに、小径部１５ａの先端側には螺子部１５ｂが形成されている。

そして、ピストンロッド１５には、小径部１５ａの先端から開口しピストンロッド１５の側部に抜ける他方側流路６が形成されている。なお、図示したところでは、この他方側流路６の途中には、抵抗となる弁要素を図示していないが、絞り等の減衰力発生要素を設けるようにしてもよい。

ピストン２は、環状に形成されるとともに、その内周側にピストンロッド１５の小径部１５ａが挿入されている。また、このピストン２には、上室Ｒ１と下室Ｒ２とを連通する通路２ａ，２ｂが設けられ、通路２ａの図中上端は減衰力発生要素である積層リーフバルブＶ１にて閉塞され、他方の通路２ｂの図中下端も減衰力発生要素である積層リーフバルブＶ２によって閉塞されている。

この積層リーフバルブＶ１，Ｖ２は、共に環状に形成され、内周側にはピストンロッド１５の小径部１５ａが挿入され、積層リーフバルブＶ１，Ｖ２の撓み量をそれぞれ規制する環状のバルブストッパ１６，１７とともにピストン２に積層されている。

そして、積層リーフバルブＶ１は、緩衝装置Ｄの収縮時に下室Ｒ２と上室Ｒ１の差圧によって撓んで開弁し通路２ａを開放して下室Ｒ２から上室Ｒ１へ移動する液体の流れに抵抗を与え、緩衝装置Ｄの伸長時には通路２ａを閉塞するようになっており、他方の積層リーフバルブＶ２は、積層リーフバルブＶ１とは反対に緩衝装置Ｄの伸長時に通路２ｂを開放し、収縮時には通路２ｂを閉塞する。すなわち、積層リーフバルブＶ１は、緩衝装置Ｄの収縮時における圧側減衰力を発生する要素であり、他方の積層リーフバルブＶ２は、緩衝装置Ｄの伸長時における伸側減衰力を発生する要素である。このように、通路を一方通行とする場合には、緩衝装置Ｄのように、通路２ａ，２ｂを設けてそれぞれを緩衝装置Ｄの伸長時あるいは収縮時のみ液体が通過するように構成してもよく、また、通路が双方向流れを許容する場合には一つのみを設けるようにしてもよい。

そして、ピストンロッド１５の螺子部１５ｂには、上記バルブストッパ１７の下方から圧力室Ｒ３を形成するハウジング４が螺着され、このハウジング４によって、上記したピストン２、積層リーフバルブＶ１，Ｖ２およびバルブストッパ１６，１７がピストンロッド１５に固定されている。このように、ハウジング４は、内部に圧力室Ｒ３を形成するだけでなく、ピストン２をピストンロッド１５に固定する役割をも果たしている。

このハウジング４について説明すると、ハウジング４は、ピストンロッド１５の螺子部１５ｂに螺合される鍔２２付の内筒２１と、上記鍔２２の外周から延設される外筒２３と、外筒２３の開口部を閉塞するキャップ２４とからなり、この内筒２１、外筒２３およびキャップ２４で下室Ｒ２内に圧力室Ｒ３を画成している。

内筒２１は、上述のように鍔２２を備え、その内周には螺子部２１ａが形成され、この螺子部２１ａをピストンロッド１５の螺子部１５ｂに螺着することによって、ハウジング４をピストンロッド１５の小径部１５ａに固定することが可能なようになっている。

そして、外筒２３は、内筒２１の鍔２２の外周側から加締め加工によって内筒２１と一体とされている。なお、内筒２１と外筒２３との一体化に際し、上記かし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、外筒２３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けば、ハウジング４をピストンロッド１５の先端に螺着する作業が容易となる。

キャップ２４は、鍔付有底筒状に形成され、外筒２３の図中下端が鍔部分を加締めることによって外筒２３の下端に固定され、また、その底部には、一方側流路５の一部を構成する固定オリフィス１３が設けられている。なお、キャップ２４は、製造容易のため、外筒２３とは分離された部材とされているが、キャップ２４と外筒２３を一体の部材として構成してもよい。

そして、上記した内筒２１、外筒２３およびキャップ２４で形成される圧力室Ｒ３内には、フリーピストン９が摺動自在に挿入され、このフリーピストン９によって圧力室Ｒ３内は、他方側流路６によって上室Ｒ１に連通される他方室８と、固定オリフィス１３によって下室Ｒ２に連通される一方室７とに連通されている。

このフリーピストン９は、有底筒状に形成されて、筒部９ａと筒部９ａの一端を閉塞する底部９ｂとを備えて、内側を内筒２１に向け筒部９ａを外筒２３の内周に摺接させて圧力室Ｒ３内に挿入されており、また、底部９ｂにはキャップ２４の方向に突出する凸部９ｃを備えている。そして、この凸部９ｃは、中心部に凹部１０を備えており、凸部９ｃはソケット形状に形成されている。

さらに、このフリーピストン９に、フリーピストン９の圧力室Ｒ３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作用させるため、他方室８内であって内筒２１の鍔２２とフリーピストン９の底部９ｂ内側との間、および、一方室７内であってキャップ２４とフリーピストン９の底部９ｂ外側との間に、それぞれ、コイルバネ１８，１９を介装してあり、フリーピストン９は、これらコイルバネ１８，１９によって上下側から挟持されて、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。

コイルバネ１８の図中下端は、フリーピストン９の筒部９ａの最深部内周に嵌合されて半径方向に位置決められ、また、コイルバネ１９は、コイルバネ１９の内周にフリーピストン９の凸部９ｃが挿通されることによってセンタリングされて、フリーピストン９に対し位置ずれを防止しており、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り、また、フリーピストン９が外筒２３に対し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無いようになっている。

上述したように、凸部９ｃはコイルバネ１９をセンタリングする機能を担っており、その高さ（図２中上下方向長さ）は、コイルバネ１９の乗り上げを充分に防止可能な高さに設定されている。

このように、フリーピストン９の底部９ｂに凹部１０を備えた凸部９ｃを設けて凸部９ｃの高さＬ３をコイルバネ１９の乗り上げを防止しうる高さに設定しているので、底部９ｂの厚み（図２中上下方向長さ）Ｌ１と、凹部１０における底部から底部９ｂの図２中上面まで厚み、すなわち、凹部１０から底部９ｂにかけての厚み（図２中上下方向長さ）Ｌ２とに大きな差を生じさせずに凸部９ｃの高さＬ３を高くすることが可能となる。

すなわち、凸部９ｃを高くしても凹部１０の存在によって、底部９ｂの厚みＬ１と凹部１０における底部から底部９ｂの図２中上面まで厚みＬ２とに大きな差が生じないようにすることができるため、凸部９ｃの全体を高くせざるを得ない構造を回避する事ができ、これによってフリーピストン９を焼結加工によって製造する際に、凸部９ｃ周辺の底部９ｂにおける焼結密度が低下してしまう事態が防止され、フリーピストン９に要求される強度が確保される。さらに、凸部９ｃの高さＬ３を充分にコイルバネ１９の乗り上げの防止が可能な高さとすることができるので、緩衝装置Ｄに狙った減衰特性を確実に発生させることができ、乗り心地を阻害してしまう虞もない。

したがって、この緩衝装置Ｄにあっては、コイルバネ１９のフリーピストン９の凸部９ｃへの乗り上げを防止しつつフリーピストン９の強度の確保が可能となる。

なお、フリーピストン９の筒部９ａの内周は、その最深部に比較して拡径されており、これにより、コイルバネ１８が圧縮されて巻線径が拡大した際にコイルバネ１８の線材が筒部９ａの内周に擦れることが無く、コンタミネーションの発生を防止している。

また、フリーピストン９は、筒部９ａを外筒２３の内周への摺接部としていることから、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９の軸ぶれが抑制される。

そして、フリーピストン９には、その筒部９ａ外周に円周に沿って形成される環状溝９ｄ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９ｄと一方室７とを連通する孔９ｅが設けられている。

また、外筒２３の側部には、下室Ｒ２と外筒２３内を連通する二つの可変オリフィス１１，１２が設けられており、この可変オリフィス１１，１２は、フリーピストン９がコイルバネ１８，１９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９ｄに対向して一方室７と下室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、内筒２１の下端あるいはキャップ２４の鍔部に当接するまで変位するとフリーピストン９の筒部９ａ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、一方側流路５は、環状溝９ｄ、可変オリフィス１１，１２、孔９ｅおよび固定オリフィス１３で構成されている。なお、可変オリフィス１１，１２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１１，１２の開口全てが環状溝９ｄに対向する状況から筒部９ａ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１１，１２の流路面積が減少し始め、一方側流路５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９ｄの図中上下方向幅の設定および、可変オリフィス１１，１２の外筒２３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１１，１２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１１，１２が完全に筒部９ａに対向して閉塞され、一方側流路５における流路抵抗が最大となり一方室７が固定オリフィス１３のみによって下室Ｒ２に連通されるようになっている。

なお、摺動隔壁３０は、下室Ｒ２側に凹部を備えており、緩衝装置Ｄが最収縮した際には、上記ハウジング４のキャップ２４の先端が上記凹部に侵入することを許容しており、単筒型に構成される緩衝装置Ｄにピストンロッド１５の先端にハウジング４を設けることによるストローク長さのロスが、上記キャップ２４の形状および摺動隔壁３０の凹部によって緩和されることになる。

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。

（Ａ）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１１，１２を閉塞し始めない範囲内である場合
この場合、フリーピストン９は一方側流路５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ので、緩衝装置Ｄの減衰特性は、通路２ａ，２ｂの積層リーフバルブＶ１，Ｖ２が液体の流れに与える抵抗Ｃ１、他方側流路６が液体の流れに与える抵抗Ｃ２、一方側流路５における固定オリフィス１３および可変オリフィス１１，１２が液体の流れに与える抵抗Ｃ３、フリーピストン９の受圧面積Ａおよびコイルバネ１８，１９の合成バネ定数Ｋによって設定される。

すなわち、上記式（１）および式（２）における係数Ｃ１が通路２ａ，２ｂの積層リーフバルブＶ１，Ｖ２が液体の流れに与える抵抗で、係数Ｃ２が、他方側流路６が液体の流れに与える抵抗で、係数Ｃ３が一方側流路５における固定オリフィス１３および可変オリフィス１１，１２が液体の流れに与える抵抗で決定されることになる。なお、この実施の形態の場合、式（１）、（２）において、差圧Ｐは上室Ｒ１と下室Ｒ２との差圧を示し、流量Ｑは上室Ｒ１から下室Ｒ２へ移動する流量を示し、流量Ｑ１は通路２ａ，２ｂを通過する液体の流量を示し、流量Ｑ２は上室Ｒ１から他方室８へ移動する液体の流量を示している。

そして、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１１，１２を閉塞し始めない範囲内である場合、緩衝装置Ｄの周波数伝達関数Ｇ（ｊω）の周波数Ｆに対するゲイン特性は、図３のボード線図に示したように、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、Ｆ＞Ｆｂの領域においてはＣ１・（Ｃ２＋Ｃ３）／（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）となる。

そして、上記から得られた周波数伝達関数Ｇ（ｊω）のゲイン特性を減衰係数ζに換算するために、｜Ｇ（ｊω）｜にピストン２の受圧面積Ｂを２乗したものを乗じると、周波数Ｆに対する減衰力の変化である減衰特性、位相Φと周波数Ｆとの関係は、図４に示すがごとくとなる。なお、減衰特性は図４中実線で示し、位相Φは図４中破線で示してある。

この図４から明らかなように、この緩衝装置Ｄは、周波数Ｆが折れ点周波数Ｆａより低いときには、高い減衰力を発生し、周波数Ｆが折れ点周波数Ｆｂより高いときには、低い減衰力を発生し、周波数Ｆが折れ点周波数Ｆａ以上折れ点周波数Ｆｂ以下のときには、徐々に減衰力が漸減するような減衰特性を持つことが理解できよう。

したがって、折れ点周波数Ｆａ，Ｆｂは、上記したところから、係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３と、フリーピストン９の受圧面積である断面積Ａと、コイルバネ１８，１９の合成バネ定数Ｋによって設定でき、また、減衰係数ζは、上記係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３とピストン２の受圧面積Ｂによって設定することができるのであり、この緩衝装置Ｄにあっては、上記各関係の係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３、フリーピストン９の受圧面積Ａおよびコイルバネ１８，１９の合成バネ定数Ｋによって減衰特性が設定されることになる。

そして、この係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、上述の各流路の抵抗によって決まる値であることから、周波数Ｆに対する減衰係数ζの変化量の調整、および、折れ点周波数Ｆａ，Ｆｂの調整も容易となる。

すなわち、この緩衝装置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、また、その調整も非常に容易となるのであり、この緩衝装置Ｄにあっては、従来緩衝装置のように振幅の大小にて減衰特性を調整するのではなく、入力振動周波数に依存した減衰特性を出力するので、車両が路面の凹凸を乗り越え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ることができ、また、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できる。

また、その減衰特性の調整が容易であることから、規格の異なる種々車両へ緩衝装置Ｄを適用する際、手探りでその車両にマッチした減衰特性を実現するような煩雑な調整作業の必要が無く、その設計、チューニングも容易となる。

さらに、複数の折れ点周波数Ｆａ，Ｆｂのうち最小値を採る折れ点周波数Ｆａ以外の折れ点周波数Ｆｂ値を車両のバネ下共振周波数の値以下に設定する場合には、緩衝装置Ｄは、バネ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ことになるので、車両における乗り心地を損なうことが無い。

そして、入力振動周波数Ｆが折れ点周波数Ｆｂを超える領域では、減衰係数ζの位相遅れが無くなる傾向となり、振動入力に対して減衰力の発生が遅れることなく追随するので、この点でも車両における乗り心地を損なうことがない。

また、最小値の折れ点周波数Ｆａの値を車両のバネ上共振周波数の値以上であってバネ下共振周波数の値以下に設定されるようにすることで、緩衝装置Ｄは、バネ上共振周波数の振動の入力に対して、確実に高い減衰力を発生することができ、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、また、折れ点周波数Ｆａより低い周波数領域では減衰係数ζの位相遅れが無くなる傾向となり、振動入力に対して減衰力の発生が遅れることなく追随するので、この点でも、搭乗者に違和感や不安を与えることがない。

（Ｂ）フリーピストン９の中立位置からの変位量が一方側流路５の流路抵抗を増加させる範囲内である場合の動作
転じて、フリーピストン９の中立位置からの変位量が可変オリフィス１１，１２の両方を閉塞し始めて一方側流路５の流路抵抗を増加させる場合における緩衝装置Ｄの動作について説明する。この場合、可変オリフィス１１，１２は、フリーピストン９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１３の流路面積と同じくして最小とする。

つまり、フリーピストン９が可変オリフィス１１，１２を閉塞し始めた後は変位量に応じて一方側流路５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、一方室７もしくは他方室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の振動の振幅が大きい場合である。

緩衝装置Ｄの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１１，１２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１１，１２を閉塞し始める位置を越えて変位するようになると、徐々に一方側流路５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、圧力室Ｒ３を介しての上室Ｒ１と下室Ｒ２との液体の移動量も減少し、その分通路２ａ，２ｂ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、圧力室Ｒ３を介して上室Ｒ１と下室Ｒ２と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通路２ａ，２ｂのみを通過することになり、緩衝装置Ｄは、最大の減衰係数で減衰力を発生することになる。

すなわち、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内と下室Ｒ２と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、この緩衝装置Ｄにあっては、フリーピストン９がコイルバネ１８，１９によって、フリーピストン５を中立位置に戻す附勢力が作用しているので、必要な時に減衰力の急激な変化を抑制する機能を発揮できないという事態を回避することができる。

さらに、この緩衝装置Ｄにあっては、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、徐々に一方側流路５の流路抵抗を変化させて大きくするので、緩衝装置が伸縮するたびに減衰力の急激な変化を抑制する機能が変動してしまうことがなく、搭乗者に違和感を与えることもない。

なお、各実施の形態における緩衝装置は、いわゆる単筒型の緩衝器として構成されているが、これをシリンダの外方にシリンダを覆うように形成される環状のリザーバを備えた複筒型の緩衝器として構成されてもよいし、また、シリンダの外方に全く別体のリザーバタンクを備えた緩衝器として構成とされてもよい。

また、各実施の形態では、圧力室がシリンダ内に形成されているが、シリンダ外に設けることも可能である。

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。

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部の拡大縦断面図である。 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。 減衰係数、位相と周波数との関係を示した図である。 従来の緩衝装置の縦断面図である。

符号の説明

１ シリンダ
２ ピストン
２ａ，２ｂ 通路
４ ハウジング
５ 一方側流路
６ 他方側流路
７ 一方室
８ 他方室
９ フリーピストン
９ａ フリーピストンにおける筒部
９ｂ フリーピストンにおける底部
９ｃ フリーピストンにおける凸部
９ｄ フリーピストンにおける環状溝
９ｅ フリーピストンにおける孔
１０ 凸部における凹部
１１，１２ 可変オリフィス
１３ 固定オリフィス
１５ ピストンロッド
１５ａ ピストンロッドにおける小径部
１５ｂ ピストンロッドにおける螺子部
１６，１７ バルブストッパ
１８，１９ コイルバネ
２１ ハウジングにおける内筒
２１ａ 内筒における螺子部
２２ 内筒における鍔
２３ ハウジングにおける外筒
２４ ハウジングにおけるキャップ
３０ 摺動隔壁
Ｄ 緩衝装置
Ｇ 気体室
Ｒ１ 他方の作動室たる上室
Ｒ２ 一方の作動室たる下室
Ｒ３ 圧力室
Ｖ１，Ｖ２ 積層リーフバルブ

Claims (2)

1. シリンダと、上記シリンダ内に摺動自在に挿入され当該シリンダ内を２つの作動室に区画するとともに当該シリンダ内に挿通されるピストンロッドに連結される隔壁部材と、上記の２つの作動室を連通する通路と、上記ピストンロッドに固定されて圧力室を形成するハウジングと、上記ハウジング内に摺動自在に挿入されて上記圧力室を一方側流路を介して一方の作動室に連通される一方室と他方側流路を介して他方の作動室に連通される他方室とに区画するフリーピストンと、上記一方室内と上記他方室内にそれぞれ収容されて上記フリーピストンを両側から弾性支持する一対のコイルバネとを備えた緩衝装置において、上記フリーピストンは、上記ハウジングの内周に摺接する筒部と、当該筒部の一端を閉塞する底部と、当該底部から突出して一方のコイルバネ内に挿入されて当該コイルバネをセンタリングするとともに中心部に先端から上記底部へ向けて窪む凹部を備えてソケット形状に形成される凸部とを備え、焼結加工よって製造されることを特徴とする緩衝装置。
2. 上記ハウジングは、上記ピストンロッドの先端に螺合される鍔付の内筒と、上記鍔の外周から延設される外筒と、当該外筒の開口部を閉塞するキャップとを備えて上記圧力室を形成し、上記フリーピストンは内側を上記内筒に向け上記筒部を上記外筒の内周に摺接させて上記圧力室内に挿入されてなることを特徴とする請求項１に記載の緩衝装置。

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