緩衝装置
【課題】打音の音量を小さくすることができ車両における乗り心地を向上することが可能な緩衝装置を提供する。
【解決手段】圧力室を形成するハウジング１５と、上記ハウジング１５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Ｒ１に連通される他方室とに区画するフリーピストン９と、フリーピストン９のハウジング１５に対する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、フリーピストン９或いはハウジング１５のいずれか一方に装着されてフリーピストン９がハウジング１５に対して一方側或いは他方側或いは両方側の移動限界まで変位するとフリーピストン９或いはハウジング１５の他方に衝合してフリーピストン９の変位を規制する樹脂製のストッパ１６を設けた。
【解決手段】圧力室を形成するハウジング１５と、上記ハウジング１５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Ｒ１に連通される他方室とに区画するフリーピストン９と、フリーピストン９のハウジング１５に対する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、フリーピストン９或いはハウジング１５のいずれか一方に装着されてフリーピストン９がハウジング１５に対して一方側或いは他方側或いは両方側の移動限界まで変位するとフリーピストン９或いはハウジング１５の他方に衝合してフリーピストン９の変位を規制する樹脂製のストッパ１６を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緩衝装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の緩衝装置にあっては、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流路と、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流路と、第二流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、圧力室内の一方室は第二流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同じく第二流路を介して上室に連通されるようになっている。
【０００３】
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一方室と他方室とに区画されており、第二流路を介しては上室と下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一方室と他方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上室と下室へ出入りするため、見掛け上、上室と下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。
【０００４】
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と第一流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、圧力室の他方室内の圧力をＰ１とし、差圧Ｐと圧力Ｐ１との差と上室から圧力室の他方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、圧力室の一方室内の圧力を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。
【数１】
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。
【数２】
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、Ｆａ＝Ｋ／｛２・π・Ａ２・（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）｝とＦｂ＝Ｋ／｛２・π・Ａ２・（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。
【０００５】
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、車両が凹凸路面を走行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１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３３６８１６号公報
【特許文献２】特開２００７−７８００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記緩衝装置では、ハウジングの内周に段部を設けており、フリーピストンが一方室を圧縮する下方に変位して移動限界にまで達すると、上記段部がフリーピストンの一方室側の端部外周に衝合して、フリーピストンのハウジングに対するそれ以上の下方への変位を規制するようになっている。
【０００８】
したがって、たとえば、振幅が大きな振動が入力される場合にあっては、フリーピストンがストロークエンドで変位が規制されて、圧力室を介して液体の行き来がなくなり、緩衝装置は大きな減衰力を発揮して伸び切りや底付きを抑制することができるようになっている。
【０００９】
このように、フリーピストンの変位を規制することで、伸び切りや底付きを抑制することができるのであるが、フリーピストンが段部に衝突する際に打音が生じて車両搭乗者に違和感や不安感を与えることになって、車両における乗り心地を損なう可能性がある。
【００１０】
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、打音の音量を小さくすることができ車両における乗り心地を向上することが可能な緩衝装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、シリンダ内に摺動自在に挿入されシリンダ内を２つの作動室に区画する隔壁部材と、２つの作動室を連通する通路と、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、フリーピストンのハウジングに対する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、フリーピストン或いはハウジングのいずれか一方に装着されてフリーピストンがハウジングに対して一方側或いは他方側或いは両方側の移動限界まで変位するとフリーピストン或いはハウジングの他方に衝合してフリーピストンの変位を規制する樹脂製のストッパを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の緩衝装置によれば、フリーピストンが移動限界であるストロークエンドに達した際に、フリーピストンが樹脂製のストッパに衝合して、それ以上の変位が規制されるようになっているので、衝合時の打音の音量を小さくすることができる。それゆえ、この緩衝装置にあっては、車両搭乗者に当該打音を知覚させずに済み、搭乗者に不安感や違和感を抱かせることがなく、車両における乗り心地を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施の形態における緩衝装置の縦断面図である。
【図２】一実施の形態における緩衝装置の一部拡大縦断面図である。
【図３】一実施の形態の一変形例における緩衝装置の一部拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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、上記した上室Ｒ１と下室Ｒ２とを連通する通路３ａ，３ｂと、圧力室Ｒ３を形成するハウジング１５と、上記ハウジング１５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、フリーピストン９の圧力室Ｒ３に対する変位を抑制する附勢力を発生するばね要素１０と、ハウジング１５に装着されてフリーピストン９がハウジング１５に対して下方側の移動限界まで変位するとフリーピストン９に衝合してフリーピストン９の変位を規制する樹脂製のストッパ１６と備えて構成され、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。
【００１５】
また、緩衝装置Ｄは、シリンダ１内に移動自在に挿通されたピストンロッド４を備えており、ピストンロッド４の一端はピストン２に連結されるとともに、他端である上端は、図示はしないが、シリンダ１の上端を封止する環状のヘッド部材によって摺動自在に軸支されている。なお、シリンダ１の下端は、図外のボトム部材によって封止されている。
【００１６】
そして、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、また、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１３が設けられている。
【００１７】
なお、上記した作動室たる上室Ｒ１、下室Ｒ２および圧力室Ｒ３内に充填される液体は、作動油以外にも、たとえば、水、水溶液といった液体を使用することもできる。
【００１８】
図示したところでは、緩衝装置Ｄがいわゆる片ロッド型に設定されているため、緩衝装置Ｄの伸縮に伴ってシリンダ１内に出入りするピストンロッド４の体積は、気体室Ｇ内の気体の体積が膨張あるいは収縮して摺動隔壁１３が図１中上下方向に移動することによって補償されるようになっている。このように緩衝装置Ｄは、単筒型に設定されているが、摺動隔壁１３および気体室Ｇの設置に変えて、シリンダ１の外周や外部にリザーバを設けて当該リザーバによって上記ピストンロッド４の体積補償を行ってもよい。また、緩衝装置Ｄが片ロッド型ではなく、両ロッド型に設定されてもよい。
【００１９】
以下、各部について詳細に説明すると、ピストンロッド４は、図２に示すように、その下端側に小径部４ａが形成されるとともに、小径部４ａの先端側には螺子部４ｂが形成されている。
【００２０】
そして、ピストンロッド４には、小径部４ａの先端から開口しピストンロッド４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、抵抗となる弁を設けていないが、絞り等の弁を設けるようにしてもよい。
【００２１】
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４の小径部４ａ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３ａ，３ｂが設けられ、通路３ａの図１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３ｂの図１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。
【００２２】
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４の小径部４ａが挿入され、積層リーフバルブＶ１，Ｖ２の撓み量を規制する環状のバルブストッパ２１，２２とともにピストン２に積層されている。
【００２３】
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３ａ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るとともに、緩衝装置Ｄの伸長時には通路３ａ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３ｂを開放し、収縮時には通路３ｂ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減衰力発生要素であり、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減衰力発生要素である。また、積層リーフバルブＶ１，Ｖ２で通路３ａ，３ｂを閉じた状態にあっても、図示はしない周知のオリフィスによって上室Ｒ１と下室Ｒ２とが連通されるようになっており、オリフィスは、たとえば、積層リーフバルブＶ１，Ｖ２の外周に切欠を設けたり、積層リーフバルブＶ１，Ｖ２が着座する弁座に凹部を設けるなどして形成される。
【００２４】
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３ａ，３ｂ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。さらに、減衰力発生要素は、オリフィスとリーフバルブを並列した構成以外にも、たとえば、チョークとリーフバルブを並列させる構成やその他の構成を採用することもできるのは当然である。
【００２５】
そして、ピストンロッド４の螺子部４ｂには、上記積層リーフバルブＶ２の下方から圧力室Ｒ３を形成するハウジング１５が螺着され、このハウジング１５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２２がピストンロッド４に固定されている。このように、ハウジング１５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４に固定する役割をも果たしている。
【００２６】
つづいて、ハウジング１５について説明する。ハウジング１５は、図２に示すように、ピストンロッド４の螺子部４ｂに螺合される筒状であって外周に鍔３１を備えたナット部３０と、有底筒状のハウジング本体３２とを備えて構成され、ハウジング本体３２の図２中上端開口部が上記鍔３１の外周へ向けて加締められて鍔３１の外周に装着され、ハウジング本体３２とナット部３０とを一体化し、このナット部３０およびハウジング本体３２で下室Ｒ２内に圧力室Ｒ３を画成している。なお、ナット部３０とハウジング本体３２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。
【００２７】
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２中上方側の他方室８と下方側の一方室７に区画されている。
【００２８】
また、ナット部３０は、上述のように鍔３１を備え、その内周には螺子部３０ａが形成され、この螺子部３０ａをピストンロッド４の螺子部４ｂに螺着することによって、ハウジング１５をピストンロッド４の小径部４ａに固定することが可能なようになっている。
【００２９】
ハウジング本体３２は、図２中下端の外径が小径とされる筒部３２ａと、底部３２ｂとを備えて有底筒状とされ、底部３２ｂには、一方側流路５の一部を構成する固定オリフィス３３が設けられている。また、ハウジング本体３２の筒部３２ａには、下室Ｒ２とハウジング本体３２内を連通する二つの可変オリフィス３４，３５が設けられている。なお、筒部３２ａの小径な下端における外周の断面形状が真円以外の形状、たとえば、一部を切欠いた形状や、六角形等の形状とされており、当該筒部３２ａの下端に工具を係合させてハウジング１５をピストンロッド４の先端に螺着することができるようになっている。
【００３０】
さらに、ハウジング本体３２内となる一方室７内には、筒状のストッパ１６が収容されており、このストッパ１６は、樹脂製であって、ハウジング本体３２の筒部３２ａの内周に嵌合してハウジング本体３２に固定されている。なお、ストッパ１６の材質は、天然樹脂でも合成樹脂でもよいが、この場合、軟質であることが好ましい。このストッパ１６は、フリーピストン９がハウジング本体３２に対して図２中下方側となる一方側へ移動限界まで変位すると、フリーピストン９に衝合してそれ以上のフリーピストン９の下方側への変位を規制するようになっている。また、ストッパ１６は、ハウジング本体３２の内周に嵌合されているので、ハウジング１５内で遊んでしまうことがなく、コイルばね２４に干渉してコイルばね２４の伸縮を阻害することが無い。
【００３１】
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、底部９ｂの図２中下端に設けられてハウジング本体３２の底部３２ｂへ向けて突出する凸部９ｃと、筒部９ａの外周に形成した環状溝９ｄと、環状溝９ｄと一方室７とを連通する孔９ｅとを備えて構成され、内側をナット部３０に向け筒部９ａをハウジング本体３２の内周に摺接させて圧力室Ｒ３内に挿入されて、圧力室Ｒ３を一方室７と他方室８とに区画している。このようにフリーピストン９が有底筒状とすることで筒部９ａにおける軸方向長さを確保でき、ハウジング１５に対する摺動性を損なうことなくフリーピストン９の軽量化を図ることができるとともに、後述するコイルばね２３，２４のばね長とストローク長の確保が容易となり、ハウジング１５の全長の長大化を抑制することができる。
【００３２】
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１５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内であってナット部３０の鍔３１とフリーピストン９の底部９ｂにおける内側との間、および、一方室７内であってハウジング本体３２の底部３２ｂとフリーピストン９の底部９ｂにおける外側との間に、それぞれ、ばね要素１０としてコイルばね２３，２４を介装してあり、フリーピストン９は、これらコイルばね２３，２４でなるばね要素１０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。なお、中立位置は、ハウジング本体３２の軸方向の中央を指すものではなく、フリーピストン９がばね要素１０によって位置決められる位置のことである。
【００３３】
なお、ばね要素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、コイルばね２３，２４以外のものを採用してもよく、たとえば、皿ばね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ばね要素１０を用いる場合には、ナット部３０或いはハウジング本体３２に他端を固定するようにしてもよい。
【００３４】
コイルばね２３は、フリーピストン９の筒部９ａ内に収容されており、また、コイルばね２４は、フリーピストン９の凸部９ｃに嵌合されることによって、双方のコイルばね２３，２４が調芯されてフリーピストン９に対する位置ずれが防止され、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っている。
【００３５】
なお、フリーピストン９の筒部９ａの内周とコイルばね２３との間には、若干の隙間が設けられており、コイルばね２３が圧縮されて巻線径が拡大した際にコイルばね２３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。
【００３６】
また、上述したように、凸部９ｃはコイルばね２４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、コイルばね２４の乗り上げを充分に防止可能な高さに設定されている。
【００３７】
そして、フリーピストン９が上述のようにコイルばね２３，２９によって弾性支持されて中立位置にあるときには、ハウジング本体３２の筒部３２ａに設けた可変オリフィス３４，３５がフリーピストン９の環状溝９ｄに対向して一方室７と下室Ｒ２とを連通するようになっている。また、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３０の図２中下端あるいはストッパ１６の図２中上端に当接するまで変位すると、可変オリフィス３４，３５は、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、一方側流路５は、環状溝９ｄ、可変オリフィス３４，３５、孔９ｅおよび固定オリフィス３３とで構成されている。なお、可変オリフィス３４，３５を二つ設けているが、その数は任意である。
【００３８】
つまり、この具体的な緩衝装置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３４，３５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３４，３５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２中上下方向幅の設定および、可変オリフィス３４，３５のハウジング本体３２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３４，３５の流路面積が減少し、フリーピストン９が上下両側のストロークエンドに達すると、可変オリフィス３４，３５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３３のみによって下室Ｒ２に連通されるようになっている。
【００３９】
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の動作について説明する。
【００４０】
（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３４，３５を閉塞し始めない範囲内である場合の緩衝装置Ｄにおける動作
この場合、ピストン速度が低く、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。
【００４１】
そして、緩衝装置Ｄへの入力周波数が低い場合と高い場合で、同じ入力速度であるという条件下で考えると入力周波数が低い場合、入力振幅が大きくなり、フリーピストン９の振幅も、可変オリフィス３４，３５を閉塞し始めない範囲内で大きくなる。
【００４２】
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が変位するのでコイルばね２３，２４によってフリーピストン９を中立位置へ戻そうとする附勢力が働き、このコイルばね２３，２４の附勢力に見合って一方室７と他方室８のうち容積が拡大する室と容積が減少する室の圧力に差が生じ、上記拡大側の室の方が減少側の室より圧力が高くなる。
【００４３】
すると、一方室７と下室Ｒ２との差圧、および、他方室８と上室Ｒ１との差圧が小さくなって、一方側流路５および他方側流路６を通過する流量は減少する。この一方側流路５および他方側流路６を通過する流量の減少にともなって、通路３ａ，３ｂの流量が増えることになり、緩衝装置Ｄの発生減衰力は大きくなる。
【００４４】
逆に、高周波入力時には、入力振幅が小さいため、上室Ｒ１から下室Ｒ２へ、或いは、下室Ｒ２から上室Ｒ１へ移動する１周期の流量は小さく、フリーピストン９の動く変位も小さくなる。すると、フリーピストン９が受けるコイルばね２３，２４の附勢力も小さくなる。その分、一方室７の圧力と他方室８の圧力との差は小さくなり、一方室７と下室Ｒ２との差圧および他方室８と上室Ｒ１との差圧は大きく維持されるため、一方側流路５および他方側流路６を通過する流量が低周波時よりも大きくなり、その分、通路３ａ，３ｂの流量が減少し、緩衝装置Ｄが発生する減衰力も減少することになる。
【００４５】
このように、緩衝装置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、入力振動周波数に依存して車両に適した減衰力を発生することができる。
【００４６】
（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緩衝装置Ｄにおける動作
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３４，３５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。
【００４７】
この場合は、フリーピストン９の変位量に応じて可変オリフィス３４，３５の閉塞度合が進むので、一方側流路５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可変オリフィス３４，３５が完全に閉塞されて流路面積を固定オリフィス３３の流路面積と同じくして最小とする。
【００４８】
つまり、フリーピストン９が可変オリフィス３８，３９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。
【００４９】
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。
【００５０】
上述したように、フリーピストン９が可変オリフィス３４，３５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３ａ，３ｂを通過する液体量が増加することになり、緩衝装置Ｄの発生減衰力は振動周波数の高低によらず徐々に大きくなっていく。
【００５１】
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３ａ，３ｂのみを通過することになり、緩衝装置Ｄは、振動周波数の高低によらず、最大の減衰係数で減衰力を発生することになる。
【００５２】
なお、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３４，３５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３４，３５を閉塞し始める位置を越えて変位するようになると、徐々に減衰力が高まって、フリーピストン９がストロークエンドに達すると最大の減衰係数で減衰力を発生する。
【００５３】
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大振幅の振動の入力に対して、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てフリーピストン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内と上室Ｒ１、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。
【００５４】
したがって、この緩衝装置Ｄにあっては、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済む。特に、振動周波数が高周波である場合において、低い減衰力を発生しているので、発生減衰力の急激な変化を効果的に緩和することができる。
【００５５】
そして、緩衝装置Ｄに大振幅の振動が入力があり、フリーピストン９が図２中下方側の移動限界であるストロークエンドに達した際に、フリーピストン９が樹脂製のストッパ１６に衝合して、それ以上の下方への変位が規制されるようになっているので、衝合時の打音の音量を小さくすることができる。それゆえ、この緩衝装置Ｄにあっては、車両搭乗者に当該打音を知覚させずに済み、搭乗者に不安感や違和感を抱かせることがなく、車両における乗り心地を向上させることができる。
【００５６】
なお、一実施の形態の一変形例における緩衝装置にように、ストッパ４０は、図３に示すように、フリーピストン９側に設けてもよい。この一変形例の緩衝装置にあっては、ハウジング本体３２の筒部３２ａの内周に段部３２ｃを設けてあり、フリーピストン９が図３中下方側となる一方側の移動限界にまで変位すると、この段部３２ｃにフリーピストン９に固定されるストッパ４０を衝合させるようにしてある。その他については、上記した一実施の形態の緩衝装置Ｄと同じ構成とされているので、説明が重複するので、その詳しい説明を省略することとして異なる部分のみについて説明する。
【００５７】
ストッパ４０は、フリーピストン９とコイルばね２４との間に介装されてフリーピストン９に固定される環状の固定部４１と、固定部４１より外周側に設けられてハウジング１５の内周に設けた段部３２ｃに衝合する衝合部４２とを備えている。
【００５８】
より詳しくは、固定部４１は、フリーピストン９の凸部９ｃの外周に装着されており、その内周４１ａを凸部９ｃが挿入される挿入部とし、フリーピストン９に径方向に位置決められている。また、固定部４１は、上述のように、コイルばね２４によってフリーピストン９へ向けて附勢されているので、特に、他の固定手段や部品の追加を要することなくフリーピストン９に固定することができるようになっている。
【００５９】
そして、衝合部４２は、段部３２ｃに対向する環状の対向部４２ａと、固定部４１の外周から一方室７側へ向けて傾斜して対向部４２ａに接続する環状の傾斜部４２ｂとを備えて構成されていて、この場合、対向部４２ａに切欠４２ｃが設けてあって、段部３２ｃに衝合しても孔９ｅと一方室７との連通を保つことができるようになっており、可変オリフィス３４，３５が閉塞された際にストッパ４０とハウジング本体３２とでフリーピストン９の下端外周に形成される空隙の密閉されないようにしてあり、フリーピストン９の変位を妨げないようになっている。なお、対向部４２ａに切欠４２ｃを設ける代わりに傾斜部４２ｂに孔を設けるか、傾斜部４２ｂ或いは対向部４２ａを環状としないこととして上記空隙の密閉を回避してもよい。
【００６０】
このように構成されたストッパ４０も樹脂製とされており、段部３２ｃへ衝合した際に、打音の音量が小さくなるので、一変形例における緩衝装置にあっても、上記した一実施の形態の緩衝装置Ｄと同様に、車両搭乗者に当該打音を知覚させずに済み、搭乗者に不安感や違和感を抱かせることがなく、車両における乗り心地を向上させることができる。
【００６１】
なお、上記したところでは、一方室７側にストッパ１６，４０を設けているが、フリーピストン９の筒部９ａの図２、図３における上端に、樹脂製のストッパを設けて、フリーピストン９が上方側の移動限界に達した際に、当該ストッパをナット部３０の鍔３１へ衝合させるようにしてもよいし、ハウジング本体３２の内周にナット部３０の鍔３１の他方室８側の端部に樹脂製の環状のストッパを積層しておき、フリーピストンの筒部９ａの上端にこれを衝合させるようにしてもよい。このように、フリーピストン９の図中上下側となる両側の移動限界において樹脂製のストッパとフリーピストン９或いはハウジング１５とを衝合させるよういにして、フリーピストン９の図中上下両側における打音の音量を小さくするようにしてもよい。
【００６２】
また、ハウジング１５は、上記の実施の形態では、シリンダ１内に設けられているが、シリンダ１外へ設けることも可能である。
【００６３】
なお、上記した実施の形態における説明の都合上、一方室７を緩衝装置Ｄの下室Ｒ２に接続し、他方室８を上室Ｒ２に連通しているが、一方室７を上室Ｒ１へ接続するとともに他方室８を下室Ｒ２に連通する構成とされてもよい。
【００６４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
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。
【符号の説明】
【００６６】
１ シリンダ
２ ピストン
３ａ，３ｂ 通路
４ ピストンロッド
４ａ ピストンロッドにおける小径部
４ｂ ピストンロッドにおける螺子部
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 ばね要素
１３ 摺動隔壁
１５ ハウジング
１６，４０ ストッパ
２２ バルブストッパ
２３，２４ ばね要素たるコイルばね
３０ ナット部
３０ａ ナット部における螺子部
３１ 鍔
３２ ハウジング本体
３２ａ ハウジング本体における筒部
３２ｂ ハウジング本体における底部
３２ｃ ハウジング本体における段部
３３ 固定オリフィス
３４，３５ 可変オリフィス
４１ ストッパにおける固定部
４２ ストッパにおける衝合部
４２ａ 衝合部における対向部
４２ｂ 衝合部における傾斜部
４２ｃ 対向部における切欠
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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緩衝装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の緩衝装置にあっては、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流路と、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流路と、第二流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、圧力室内の一方室は第二流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同じく第二流路を介して上室に連通されるようになっている。
【０００３】
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一方室と他方室とに区画されており、第二流路を介しては上室と下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一方室と他方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上室と下室へ出入りするため、見掛け上、上室と下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。
【０００４】
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と第一流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、圧力室の他方室内の圧力をＰ１とし、差圧Ｐと圧力Ｐ１との差と上室から圧力室の他方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、圧力室の一方室内の圧力を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。
【数１】
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。
【数２】
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、Ｆａ＝Ｋ／｛２・π・Ａ２・（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）｝とＦｂ＝Ｋ／｛２・π・Ａ２・（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。
【０００５】
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、車両が凹凸路面を走行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１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３３６８１６号公報
【特許文献２】特開２００７−７８００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記緩衝装置では、ハウジングの内周に段部を設けており、フリーピストンが一方室を圧縮する下方に変位して移動限界にまで達すると、上記段部がフリーピストンの一方室側の端部外周に衝合して、フリーピストンのハウジングに対するそれ以上の下方への変位を規制するようになっている。
【０００８】
したがって、たとえば、振幅が大きな振動が入力される場合にあっては、フリーピストンがストロークエンドで変位が規制されて、圧力室を介して液体の行き来がなくなり、緩衝装置は大きな減衰力を発揮して伸び切りや底付きを抑制することができるようになっている。
【０００９】
このように、フリーピストンの変位を規制することで、伸び切りや底付きを抑制することができるのであるが、フリーピストンが段部に衝突する際に打音が生じて車両搭乗者に違和感や不安感を与えることになって、車両における乗り心地を損なう可能性がある。
【００１０】
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、打音の音量を小さくすることができ車両における乗り心地を向上することが可能な緩衝装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、シリンダ内に摺動自在に挿入されシリンダ内を２つの作動室に区画する隔壁部材と、２つの作動室を連通する通路と、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、フリーピストンのハウジングに対する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、フリーピストン或いはハウジングのいずれか一方に装着されてフリーピストンがハウジングに対して一方側或いは他方側或いは両方側の移動限界まで変位するとフリーピストン或いはハウジングの他方に衝合してフリーピストンの変位を規制する樹脂製のストッパを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の緩衝装置によれば、フリーピストンが移動限界であるストロークエンドに達した際に、フリーピストンが樹脂製のストッパに衝合して、それ以上の変位が規制されるようになっているので、衝合時の打音の音量を小さくすることができる。それゆえ、この緩衝装置にあっては、車両搭乗者に当該打音を知覚させずに済み、搭乗者に不安感や違和感を抱かせることがなく、車両における乗り心地を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施の形態における緩衝装置の縦断面図である。
【図２】一実施の形態における緩衝装置の一部拡大縦断面図である。
【図３】一実施の形態の一変形例における緩衝装置の一部拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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、上記した上室Ｒ１と下室Ｒ２とを連通する通路３ａ，３ｂと、圧力室Ｒ３を形成するハウジング１５と、上記ハウジング１５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、フリーピストン９の圧力室Ｒ３に対する変位を抑制する附勢力を発生するばね要素１０と、ハウジング１５に装着されてフリーピストン９がハウジング１５に対して下方側の移動限界まで変位するとフリーピストン９に衝合してフリーピストン９の変位を規制する樹脂製のストッパ１６と備えて構成され、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。
【００１５】
また、緩衝装置Ｄは、シリンダ１内に移動自在に挿通されたピストンロッド４を備えており、ピストンロッド４の一端はピストン２に連結されるとともに、他端である上端は、図示はしないが、シリンダ１の上端を封止する環状のヘッド部材によって摺動自在に軸支されている。なお、シリンダ１の下端は、図外のボトム部材によって封止されている。
【００１６】
そして、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、また、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１３が設けられている。
【００１７】
なお、上記した作動室たる上室Ｒ１、下室Ｒ２および圧力室Ｒ３内に充填される液体は、作動油以外にも、たとえば、水、水溶液といった液体を使用することもできる。
【００１８】
図示したところでは、緩衝装置Ｄがいわゆる片ロッド型に設定されているため、緩衝装置Ｄの伸縮に伴ってシリンダ１内に出入りするピストンロッド４の体積は、気体室Ｇ内の気体の体積が膨張あるいは収縮して摺動隔壁１３が図１中上下方向に移動することによって補償されるようになっている。このように緩衝装置Ｄは、単筒型に設定されているが、摺動隔壁１３および気体室Ｇの設置に変えて、シリンダ１の外周や外部にリザーバを設けて当該リザーバによって上記ピストンロッド４の体積補償を行ってもよい。また、緩衝装置Ｄが片ロッド型ではなく、両ロッド型に設定されてもよい。
【００１９】
以下、各部について詳細に説明すると、ピストンロッド４は、図２に示すように、その下端側に小径部４ａが形成されるとともに、小径部４ａの先端側には螺子部４ｂが形成されている。
【００２０】
そして、ピストンロッド４には、小径部４ａの先端から開口しピストンロッド４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、抵抗となる弁を設けていないが、絞り等の弁を設けるようにしてもよい。
【００２１】
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４の小径部４ａ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３ａ，３ｂが設けられ、通路３ａの図１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３ｂの図１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。
【００２２】
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４の小径部４ａが挿入され、積層リーフバルブＶ１，Ｖ２の撓み量を規制する環状のバルブストッパ２１，２２とともにピストン２に積層されている。
【００２３】
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３ａ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るとともに、緩衝装置Ｄの伸長時には通路３ａ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３ｂを開放し、収縮時には通路３ｂ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減衰力発生要素であり、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減衰力発生要素である。また、積層リーフバルブＶ１，Ｖ２で通路３ａ，３ｂを閉じた状態にあっても、図示はしない周知のオリフィスによって上室Ｒ１と下室Ｒ２とが連通されるようになっており、オリフィスは、たとえば、積層リーフバルブＶ１，Ｖ２の外周に切欠を設けたり、積層リーフバルブＶ１，Ｖ２が着座する弁座に凹部を設けるなどして形成される。
【００２４】
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３ａ，３ｂ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。さらに、減衰力発生要素は、オリフィスとリーフバルブを並列した構成以外にも、たとえば、チョークとリーフバルブを並列させる構成やその他の構成を採用することもできるのは当然である。
【００２５】
そして、ピストンロッド４の螺子部４ｂには、上記積層リーフバルブＶ２の下方から圧力室Ｒ３を形成するハウジング１５が螺着され、このハウジング１５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２２がピストンロッド４に固定されている。このように、ハウジング１５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４に固定する役割をも果たしている。
【００２６】
つづいて、ハウジング１５について説明する。ハウジング１５は、図２に示すように、ピストンロッド４の螺子部４ｂに螺合される筒状であって外周に鍔３１を備えたナット部３０と、有底筒状のハウジング本体３２とを備えて構成され、ハウジング本体３２の図２中上端開口部が上記鍔３１の外周へ向けて加締められて鍔３１の外周に装着され、ハウジング本体３２とナット部３０とを一体化し、このナット部３０およびハウジング本体３２で下室Ｒ２内に圧力室Ｒ３を画成している。なお、ナット部３０とハウジング本体３２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。
【００２７】
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２中上方側の他方室８と下方側の一方室７に区画されている。
【００２８】
また、ナット部３０は、上述のように鍔３１を備え、その内周には螺子部３０ａが形成され、この螺子部３０ａをピストンロッド４の螺子部４ｂに螺着することによって、ハウジング１５をピストンロッド４の小径部４ａに固定することが可能なようになっている。
【００２９】
ハウジング本体３２は、図２中下端の外径が小径とされる筒部３２ａと、底部３２ｂとを備えて有底筒状とされ、底部３２ｂには、一方側流路５の一部を構成する固定オリフィス３３が設けられている。また、ハウジング本体３２の筒部３２ａには、下室Ｒ２とハウジング本体３２内を連通する二つの可変オリフィス３４，３５が設けられている。なお、筒部３２ａの小径な下端における外周の断面形状が真円以外の形状、たとえば、一部を切欠いた形状や、六角形等の形状とされており、当該筒部３２ａの下端に工具を係合させてハウジング１５をピストンロッド４の先端に螺着することができるようになっている。
【００３０】
さらに、ハウジング本体３２内となる一方室７内には、筒状のストッパ１６が収容されており、このストッパ１６は、樹脂製であって、ハウジング本体３２の筒部３２ａの内周に嵌合してハウジング本体３２に固定されている。なお、ストッパ１６の材質は、天然樹脂でも合成樹脂でもよいが、この場合、軟質であることが好ましい。このストッパ１６は、フリーピストン９がハウジング本体３２に対して図２中下方側となる一方側へ移動限界まで変位すると、フリーピストン９に衝合してそれ以上のフリーピストン９の下方側への変位を規制するようになっている。また、ストッパ１６は、ハウジング本体３２の内周に嵌合されているので、ハウジング１５内で遊んでしまうことがなく、コイルばね２４に干渉してコイルばね２４の伸縮を阻害することが無い。
【００３１】
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、底部９ｂの図２中下端に設けられてハウジング本体３２の底部３２ｂへ向けて突出する凸部９ｃと、筒部９ａの外周に形成した環状溝９ｄと、環状溝９ｄと一方室７とを連通する孔９ｅとを備えて構成され、内側をナット部３０に向け筒部９ａをハウジング本体３２の内周に摺接させて圧力室Ｒ３内に挿入されて、圧力室Ｒ３を一方室７と他方室８とに区画している。このようにフリーピストン９が有底筒状とすることで筒部９ａにおける軸方向長さを確保でき、ハウジング１５に対する摺動性を損なうことなくフリーピストン９の軽量化を図ることができるとともに、後述するコイルばね２３，２４のばね長とストローク長の確保が容易となり、ハウジング１５の全長の長大化を抑制することができる。
【００３２】
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１５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内であってナット部３０の鍔３１とフリーピストン９の底部９ｂにおける内側との間、および、一方室７内であってハウジング本体３２の底部３２ｂとフリーピストン９の底部９ｂにおける外側との間に、それぞれ、ばね要素１０としてコイルばね２３，２４を介装してあり、フリーピストン９は、これらコイルばね２３，２４でなるばね要素１０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。なお、中立位置は、ハウジング本体３２の軸方向の中央を指すものではなく、フリーピストン９がばね要素１０によって位置決められる位置のことである。
【００３３】
なお、ばね要素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、コイルばね２３，２４以外のものを採用してもよく、たとえば、皿ばね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ばね要素１０を用いる場合には、ナット部３０或いはハウジング本体３２に他端を固定するようにしてもよい。
【００３４】
コイルばね２３は、フリーピストン９の筒部９ａ内に収容されており、また、コイルばね２４は、フリーピストン９の凸部９ｃに嵌合されることによって、双方のコイルばね２３，２４が調芯されてフリーピストン９に対する位置ずれが防止され、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っている。
【００３５】
なお、フリーピストン９の筒部９ａの内周とコイルばね２３との間には、若干の隙間が設けられており、コイルばね２３が圧縮されて巻線径が拡大した際にコイルばね２３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。
【００３６】
また、上述したように、凸部９ｃはコイルばね２４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、コイルばね２４の乗り上げを充分に防止可能な高さに設定されている。
【００３７】
そして、フリーピストン９が上述のようにコイルばね２３，２９によって弾性支持されて中立位置にあるときには、ハウジング本体３２の筒部３２ａに設けた可変オリフィス３４，３５がフリーピストン９の環状溝９ｄに対向して一方室７と下室Ｒ２とを連通するようになっている。また、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３０の図２中下端あるいはストッパ１６の図２中上端に当接するまで変位すると、可変オリフィス３４，３５は、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、一方側流路５は、環状溝９ｄ、可変オリフィス３４，３５、孔９ｅおよび固定オリフィス３３とで構成されている。なお、可変オリフィス３４，３５を二つ設けているが、その数は任意である。
【００３８】
つまり、この具体的な緩衝装置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３４，３５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３４，３５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２中上下方向幅の設定および、可変オリフィス３４，３５のハウジング本体３２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３４，３５の流路面積が減少し、フリーピストン９が上下両側のストロークエンドに達すると、可変オリフィス３４，３５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３３のみによって下室Ｒ２に連通されるようになっている。
【００３９】
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の動作について説明する。
【００４０】
（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３４，３５を閉塞し始めない範囲内である場合の緩衝装置Ｄにおける動作
この場合、ピストン速度が低く、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。
【００４１】
そして、緩衝装置Ｄへの入力周波数が低い場合と高い場合で、同じ入力速度であるという条件下で考えると入力周波数が低い場合、入力振幅が大きくなり、フリーピストン９の振幅も、可変オリフィス３４，３５を閉塞し始めない範囲内で大きくなる。
【００４２】
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が変位するのでコイルばね２３，２４によってフリーピストン９を中立位置へ戻そうとする附勢力が働き、このコイルばね２３，２４の附勢力に見合って一方室７と他方室８のうち容積が拡大する室と容積が減少する室の圧力に差が生じ、上記拡大側の室の方が減少側の室より圧力が高くなる。
【００４３】
すると、一方室７と下室Ｒ２との差圧、および、他方室８と上室Ｒ１との差圧が小さくなって、一方側流路５および他方側流路６を通過する流量は減少する。この一方側流路５および他方側流路６を通過する流量の減少にともなって、通路３ａ，３ｂの流量が増えることになり、緩衝装置Ｄの発生減衰力は大きくなる。
【００４４】
逆に、高周波入力時には、入力振幅が小さいため、上室Ｒ１から下室Ｒ２へ、或いは、下室Ｒ２から上室Ｒ１へ移動する１周期の流量は小さく、フリーピストン９の動く変位も小さくなる。すると、フリーピストン９が受けるコイルばね２３，２４の附勢力も小さくなる。その分、一方室７の圧力と他方室８の圧力との差は小さくなり、一方室７と下室Ｒ２との差圧および他方室８と上室Ｒ１との差圧は大きく維持されるため、一方側流路５および他方側流路６を通過する流量が低周波時よりも大きくなり、その分、通路３ａ，３ｂの流量が減少し、緩衝装置Ｄが発生する減衰力も減少することになる。
【００４５】
このように、緩衝装置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、入力振動周波数に依存して車両に適した減衰力を発生することができる。
【００４６】
（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緩衝装置Ｄにおける動作
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３４，３５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。
【００４７】
この場合は、フリーピストン９の変位量に応じて可変オリフィス３４，３５の閉塞度合が進むので、一方側流路５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可変オリフィス３４，３５が完全に閉塞されて流路面積を固定オリフィス３３の流路面積と同じくして最小とする。
【００４８】
つまり、フリーピストン９が可変オリフィス３８，３９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。
【００４９】
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。
【００５０】
上述したように、フリーピストン９が可変オリフィス３４，３５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３ａ，３ｂを通過する液体量が増加することになり、緩衝装置Ｄの発生減衰力は振動周波数の高低によらず徐々に大きくなっていく。
【００５１】
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３ａ，３ｂのみを通過することになり、緩衝装置Ｄは、振動周波数の高低によらず、最大の減衰係数で減衰力を発生することになる。
【００５２】
なお、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３４，３５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３４，３５を閉塞し始める位置を越えて変位するようになると、徐々に減衰力が高まって、フリーピストン９がストロークエンドに達すると最大の減衰係数で減衰力を発生する。
【００５３】
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大振幅の振動の入力に対して、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てフリーピストン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内と上室Ｒ１、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。
【００５４】
したがって、この緩衝装置Ｄにあっては、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済む。特に、振動周波数が高周波である場合において、低い減衰力を発生しているので、発生減衰力の急激な変化を効果的に緩和することができる。
【００５５】
そして、緩衝装置Ｄに大振幅の振動が入力があり、フリーピストン９が図２中下方側の移動限界であるストロークエンドに達した際に、フリーピストン９が樹脂製のストッパ１６に衝合して、それ以上の下方への変位が規制されるようになっているので、衝合時の打音の音量を小さくすることができる。それゆえ、この緩衝装置Ｄにあっては、車両搭乗者に当該打音を知覚させずに済み、搭乗者に不安感や違和感を抱かせることがなく、車両における乗り心地を向上させることができる。
【００５６】
なお、一実施の形態の一変形例における緩衝装置にように、ストッパ４０は、図３に示すように、フリーピストン９側に設けてもよい。この一変形例の緩衝装置にあっては、ハウジング本体３２の筒部３２ａの内周に段部３２ｃを設けてあり、フリーピストン９が図３中下方側となる一方側の移動限界にまで変位すると、この段部３２ｃにフリーピストン９に固定されるストッパ４０を衝合させるようにしてある。その他については、上記した一実施の形態の緩衝装置Ｄと同じ構成とされているので、説明が重複するので、その詳しい説明を省略することとして異なる部分のみについて説明する。
【００５７】
ストッパ４０は、フリーピストン９とコイルばね２４との間に介装されてフリーピストン９に固定される環状の固定部４１と、固定部４１より外周側に設けられてハウジング１５の内周に設けた段部３２ｃに衝合する衝合部４２とを備えている。
【００５８】
より詳しくは、固定部４１は、フリーピストン９の凸部９ｃの外周に装着されており、その内周４１ａを凸部９ｃが挿入される挿入部とし、フリーピストン９に径方向に位置決められている。また、固定部４１は、上述のように、コイルばね２４によってフリーピストン９へ向けて附勢されているので、特に、他の固定手段や部品の追加を要することなくフリーピストン９に固定することができるようになっている。
【００５９】
そして、衝合部４２は、段部３２ｃに対向する環状の対向部４２ａと、固定部４１の外周から一方室７側へ向けて傾斜して対向部４２ａに接続する環状の傾斜部４２ｂとを備えて構成されていて、この場合、対向部４２ａに切欠４２ｃが設けてあって、段部３２ｃに衝合しても孔９ｅと一方室７との連通を保つことができるようになっており、可変オリフィス３４，３５が閉塞された際にストッパ４０とハウジング本体３２とでフリーピストン９の下端外周に形成される空隙の密閉されないようにしてあり、フリーピストン９の変位を妨げないようになっている。なお、対向部４２ａに切欠４２ｃを設ける代わりに傾斜部４２ｂに孔を設けるか、傾斜部４２ｂ或いは対向部４２ａを環状としないこととして上記空隙の密閉を回避してもよい。
【００６０】
このように構成されたストッパ４０も樹脂製とされており、段部３２ｃへ衝合した際に、打音の音量が小さくなるので、一変形例における緩衝装置にあっても、上記した一実施の形態の緩衝装置Ｄと同様に、車両搭乗者に当該打音を知覚させずに済み、搭乗者に不安感や違和感を抱かせることがなく、車両における乗り心地を向上させることができる。
【００６１】
なお、上記したところでは、一方室７側にストッパ１６，４０を設けているが、フリーピストン９の筒部９ａの図２、図３における上端に、樹脂製のストッパを設けて、フリーピストン９が上方側の移動限界に達した際に、当該ストッパをナット部３０の鍔３１へ衝合させるようにしてもよいし、ハウジング本体３２の内周にナット部３０の鍔３１の他方室８側の端部に樹脂製の環状のストッパを積層しておき、フリーピストンの筒部９ａの上端にこれを衝合させるようにしてもよい。このように、フリーピストン９の図中上下側となる両側の移動限界において樹脂製のストッパとフリーピストン９或いはハウジング１５とを衝合させるよういにして、フリーピストン９の図中上下両側における打音の音量を小さくするようにしてもよい。
【００６２】
また、ハウジング１５は、上記の実施の形態では、シリンダ１内に設けられているが、シリンダ１外へ設けることも可能である。
【００６３】
なお、上記した実施の形態における説明の都合上、一方室７を緩衝装置Ｄの下室Ｒ２に接続し、他方室８を上室Ｒ２に連通しているが、一方室７を上室Ｒ１へ接続するとともに他方室８を下室Ｒ２に連通する構成とされてもよい。
【００６４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
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。
【符号の説明】
【００６６】
１ シリンダ
２ ピストン
３ａ，３ｂ 通路
４ ピストンロッド
４ａ ピストンロッドにおける小径部
４ｂ ピストンロッドにおける螺子部
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 ばね要素
１３ 摺動隔壁
１５ ハウジング
１６，４０ ストッパ
２２ バルブストッパ
２３，２４ ばね要素たるコイルばね
３０ ナット部
３０ａ ナット部における螺子部
３１ 鍔
３２ ハウジング本体
３２ａ ハウジング本体における筒部
３２ｂ ハウジング本体における底部
３２ｃ ハウジング本体における段部
３３ 固定オリフィス
３４，３５ 可変オリフィス
４１ ストッパにおける固定部
４２ ストッパにおける衝合部
４２ａ 衝合部における対向部
４２ｂ 衝合部における傾斜部
４２ｃ 対向部における切欠
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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２つの作動室に区画する隔壁部材と、２つの作動室を連通する通路と、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、フリーピストンのハウジングに対する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、フリーピストン或いはハウジングのいずれか一方に装着されてフリーピストンがハウジングに対して一方側或いは他方側或いは両方側の移動限界まで変位するとフリーピストン或いはハウジングの他方に衝合してフリーピストンの変位を規制する樹脂製のストッパを設けたことを特徴とする緩衝装置。
【請求項２】
ストッパは、環状であってハウジング内に収容されてフリーピストンに衝合することを特徴とする請求項１に記載された緩衝装置。
【請求項３】
ストッパは、ハウジング内周に嵌合されて固定されることを特徴とする請求項２に記載の緩衝装置。
【請求項４】
ばね要素は、一方室と他方室に収容されてフリーピストンを挟持する一対のコイルばねを備え、ストッパは、フリーピストンとコイルばねとの間に介装されてフリーピストンに固定される固定部と、固定部より外周側に設けられてハウジングの内周に設けた段部に衝合する衝合部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の緩衝装置。
【請求項５】
フリーピストンの端部に凸部を設け、ストッパは、固定部に凸部が挿入される挿入部を備えてフリーピストンに位置決めされることを特徴とする請求項４に記載の緩衝装置。
【請求項６】
ハウジングは、ピストンロッドに螺合されてピストンロッドに嵌合される隔壁部材を該ピストンロッドに固定する筒状であって外周に鍔を備えたナット部と、上記ナット部の鍔の外周から延設される有底筒状のハウジング本体とを備えて圧力室を形成し、ハウジング本体の内周に摺接するフリーピストンによって圧力室内を一方室と他方室とに区画してなることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の緩衝装置。
【請求項１】
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２つの作動室に区画する隔壁部材と、２つの作動室を連通する通路と、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、フリーピストンのハウジングに対する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、フリーピストン或いはハウジングのいずれか一方に装着されてフリーピストンがハウジングに対して一方側或いは他方側或いは両方側の移動限界まで変位するとフリーピストン或いはハウジングの他方に衝合してフリーピストンの変位を規制する樹脂製のストッパを設けたことを特徴とする緩衝装置。
【請求項２】
ストッパは、環状であってハウジング内に収容されてフリーピストンに衝合することを特徴とする請求項１に記載された緩衝装置。
【請求項３】
ストッパは、ハウジング内周に嵌合されて固定されることを特徴とする請求項２に記載の緩衝装置。
【請求項４】
ばね要素は、一方室と他方室に収容されてフリーピストンを挟持する一対のコイルばねを備え、ストッパは、フリーピストンとコイルばねとの間に介装されてフリーピストンに固定される固定部と、固定部より外周側に設けられてハウジングの内周に設けた段部に衝合する衝合部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の緩衝装置。
【請求項５】
フリーピストンの端部に凸部を設け、ストッパは、固定部に凸部が挿入される挿入部を備えてフリーピストンに位置決めされることを特徴とする請求項４に記載の緩衝装置。
【請求項６】
ハウジングは、ピストンロッドに螺合されてピストンロッドに嵌合される隔壁部材を該ピストンロッドに固定する筒状であって外周に鍔を備えたナット部と、上記ナット部の鍔の外周から延設される有底筒状のハウジング本体とを備えて圧力室を形成し、ハウジング本体の内周に摺接するフリーピストンによって圧力室内を一方室と他方室とに区画してなることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の緩衝装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−７２１３（Ｐ２０１１−７２１３Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４８３９３（Ｐ２００９−１４８３９３）
【出願日】平成２１年６月２３日（２００９．６．２３）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２３日（２００９．６．２３）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
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