緩衝装置
【課題】ストローク不足を招かない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、ピストン２と、ピストンロッド４と、中空なハウジング１２と、ハウジング１２内に移動自在に挿入されるフリーピストン９と、フリーピストン９を挟持する伸側コイルばねＳ１および圧側コイルばねＳ２とを備えた緩衝装置Ｄにおいて、伸側コイルばねＳ１および圧側コイルばねＳ２が円錐ばねとされて、フリーピストン９がストロークエンドまで変位するとフリーピストン９の摺接筒２５内に収容されることを特徴とする。
【解決手段】本発明における課題解決手段は、シリンダ１と、ピストン２と、ピストンロッド４と、中空なハウジング１２と、ハウジング１２内に移動自在に挿入されるフリーピストン９と、フリーピストン９を挟持する伸側コイルばねＳ１および圧側コイルばねＳ２とを備えた緩衝装置Ｄにおいて、伸側コイルばねＳ１および圧側コイルばねＳ２が円錐ばねとされて、フリーピストン９がストロークエンドまで変位するとフリーピストン９の摺接筒２５内に収容されることを特徴とする。
【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第一流路と、ピストン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、伸側圧力室と圧側圧力室とに収容されてフリーピストンを附勢する一対のコイルばねとを備えて構成されている。
【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伸側圧力室と圧側圧力室とに区画されており、第二流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、見掛け上、伸側室と圧側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】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２１５４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記緩衝装置では、フリーピストンを一対のコイルばねで附勢していて、コイルばねの全長が長いので、ハウジングの全長もコイルばねを収容するため長くなる。
【０００７】
この緩衝装置では、上記ハウジングをピストンロッドの先端に設ける都合上、ハウジングの全長が長くなると、その分、緩衝装置のストロークが犠牲になる。そして、緩衝装置の全長が規制されるので、車両によっては、ハウジングが長いとストローク不足を招くことになり、結果、緩衝装置を車両へ搭載することを断念せざるを得ない場合がある。
【０００８】
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、ストローク不足を招かない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】
【０００９】
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、中空なハウジングと、当該ハウジング内に移動自在に挿入されて当該ハウジング内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、上記伸側圧力室に収容される伸側コイルばねと、上記圧側圧力室に収容される圧側コイルばねとを備え、上記伸側コイルばねおよび上記圧側コイルばねとで上記フリーピストンを挟持した緩衝装置において、上記フリーピストンは、上記伸側コイルばねと上記圧側コイルばねとで挟持される底板部と、当該底板の外周に設けられて上記ハウジングの内周に摺接する筒状の摺接筒とを備え、上記伸側コイルばねおよび上記圧側コイルばねが円錐ばねであって、上記伸側コイルばねは、上記フリーピストンが上記伸側圧力室を圧縮する方向へストロークエンドまで変位すると上記摺接筒内に収容され、上記圧側コイルばねは、上記フリーピストンが上記圧側圧力室を圧縮する方向へストロークエンドまで変位すると上記摺接筒内に収容されることを特徴とする。
【００１０】
緩衝装置における伸側コイルばねおよび圧側コイルばねが円錐ばねとされていて、フリーピストンがストロークエンドまで変位すると伸側コイルばね或いは圧側コイルばねを摺接筒内に収容するので、フリーピストンのストロークを確保しつつも、ハウジングの全長を短くすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上より、本発明の緩衝装置によれば、ストロークを充分に確保でき、ストローク不足を招ねかず車両への搭載性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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振動周波数に対する減衰特性を示した図である。
【図３】フリーピストンが伸側圧力室を圧縮する方向へストロークエンドまで変位した状態における一実施の形態の緩衝装置の縦断面図である。
【図４】フリーピストンが圧側圧力室を圧縮する方向へストロークエンドまで変位した状態における一実施の形態の緩衝装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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、中空なハウジング１２と、当該ハウジング１２内に移動自在に挿入されて当該ハウジング１２内を伸側流路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、伸側圧力室７に収容される伸側コイルばねＳ１と、圧側圧力室８に収容される圧側コイルばねＳ２とを備えて構成され、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。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。
【００１４】
そして、伸側室Ｒ１および圧側室Ｒ２さらにはハウジング１２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、図示はしないが、シリンダ１の内周に摺接して圧側室Ｒ２の下方に気体室を区画する摺動隔壁が設けられている。なお、上記した伸側室Ｒ１、圧側室Ｒ２、ハウジング１２内に充填される流体は、たとえば、作動油、水、水溶液といった液体の他、気体を使用することもできる。
【００１５】
以下、各部について詳細に説明する。ピストン２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の一端に連結され、ピストンロッド４は、シリンダ１の図中上端部から外方へ突出されている。なお、ピストンロッド４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、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、気体室内の気体の体積が膨張あるいは収縮し摺動隔壁が図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、摺動隔壁を設けて気体室を区画することに変えて、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。
【００１６】
ピストンロッド４は、その図１中下端としての一端に小径部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。そして、ピストンロッド４の一端である小径部４ａには、ピストン２が連結されており、ピストンロッド４の他端は、図示はしないが、シリンダ１の上端から外方へ突出されている。また、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の側部に抜ける伸側流路５が形成されている。なお、図示したところでは、この伸側流路５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。
【００１７】
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が挿入される。また、このピストン２には、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通するポート３ａ，３ｂが設けられ、ポート３ａの図１中上端はピストン２の図１中上方に積層される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、他方のポート３ｂの図１中下端もピストン２の図１中下方に積層される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。
【００１８】
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の撓み量を規制する環状のバルブストッパ１１とともにピストン２に積層されている。
【００１９】
そして、積層リーフバルブＶ１は、緩衝装置Ｄの収縮作動時に圧側室Ｒ２と伸側室Ｒ１の差圧によって撓んで開弁しポート３ａを開放して圧側室Ｒ２から伸側室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の伸長作動時にはポート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の伸長作動時にポート３ｂを開放し、収縮作動時にはポート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の収縮作動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の伸長作動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でポート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伸側室Ｒ１と圧側室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たりするなどして形成される。なお、減衰力発生要素としては、上記した積層リーフバルブＶ１，Ｖ２の他にも、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。
【００２０】
そして、ピストンロッド４の小径部４ａには、上記したバルブストッパ１１、積層リーフバルブＶ１、ピストン２および積層リーフバルブＶ２が順に組み付けられ、この積層リーフバルブＶ２の下方から、小径部４ａに形成した螺子部４ｂに圧力室Ｒ３を形成するハウジング１２が螺着される。このように、ハウジング１２をピストンロッド４に螺着することによって、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１１がピストンロッド４に固定される。このように、ハウジング１２は、内部に圧力室Ｒ３を形成する役割だけでなく、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。
【００２１】
ハウジング１２は、筒状であってピストンロッド４の螺子部４ｂに螺合されるケース１３と、当該ケース１３の開口端に取り付けられて当該開口端を閉塞する蓋部１７と、上記ケース１３の外周に設けられて図外の締付工具で把持可能な把持部１６とを備えている。
【００２２】
より詳しくは、ケース１３は、図１中上方側を小径として形成した小径部１４と、小径部１４より内外径が大きい大径部１５とを備えている。そして、小径部１４の内周には、雌螺子が設けられていて、これをピストンロッド４の小径部４ａに設けた螺子部４ｂに螺合することで、ハウジング１２をピストンロッド４の小径部４ａに螺着することができるようになっている。
【００２３】
そして、大径部１５の図１中下端の開口端には、円盤状の蓋部１７が固定されており、大径部１５の開口端を内側へ加締めることによって、ケース１３と蓋部１７とが一体化される。このように構成されるハウジング１２は、内部が中空であって、圧側室Ｒ２から区画される圧力室Ｒ３を形成する。また、大径部１５には、ハウジング１２の内外を連通する、つまり、圧力室Ｒ３を圧側室Ｒ２へ連通する可変オリフィス２２，２３が設けられ、蓋部１７には、ハウジング１２内を圧側室Ｒ２に連通する固定オリフィス２１が設けられている。
【００２４】
なお、大径部１５の図１中下端外周には、図示しない締付工具で把持可能なように、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把持部１６が形成されている。この把持部１６は、ケース１３の大径部１５の下端以外の位置に設けられてもよい。この把持部１６を図外の締付工具で把持し、ケース１３にトルクを作用させることでピストンロッド４にハウジング１２を強固に螺着させることができる。この場合、把持部１６がケース１３に設けられており、ピストンロッド４にハウジング１２を螺着する際に、ケース１３の内周に加締めによって固定される蓋部１７には一切トルクが作用しない。したがって、ピストンロッド４にハウジング１２を螺着する際のトルクの作用によって、ケース１３から蓋部１７が脱落したり、ケース１３と蓋部１７との間でガタが生じたりするといった問題が引き起こされることもない。なお、ケース１３と蓋部１７の一体化に際し、加締め以外にも螺子締結や溶接といった方法も利用することができる。
【００２５】
そして、上記のように形成されるハウジング１２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、このフリーピストン９によって図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。
【００２６】
フリーピストン９は、伸側コイルばねＳ１と圧側コイルばねＳ２とで挟持される底板部２４と、当該底板部２４の外周に設けられてハウジング１２の大径部１５の内周に摺接する筒状の摺接筒２５と、摺接筒１５の外周に周方向に沿って設けた環状溝２６と、摺接筒２５の圧側圧力室８に臨む内周から開口して環状溝２６に通じる通孔２７とを備えて構成されている。
【００２７】
底板部２４は、円盤状であって、伸側圧力室７側および圧側圧力室８側にそれぞれ突出する凸部２４ａ，２４ｂが設けられている。摺接筒２５は、軸方向中央にて底板部２４によって内部が閉塞されており、当該中央から上下両端に向けて徐々に肉厚が薄くなるようになっている。また、摺接筒２５の圧側圧力室８側に臨む内周面２５ｂは、摺接筒２５の肉厚を下端側が中央側よりも薄肉とすることで、底板部２４へ向かうほど内径が小径となるテーパ面とされている。そして、このテーパ面となっている内周面２５ｂから環状溝２６へ通じる通孔２７が開口しており、上記内周面２５ｂをテーパ面とすることによって、通孔２７をフリーピストン９の軸線に対して傾斜する方向へ穿設する際の加工が容易となっている。
【００２８】
なお、反対側の摺接筒２５の伸側圧力室７側に臨む内周面２５ａも、また、摺接筒２５の肉厚が上端側が中央側よりも薄肉とされることで、底板部２４へ向かうほど内径が小径となるテーパ面とされている。また、フリーピストン９の摺接筒２５における伸側圧力室７側と底板部２４の伸側圧力室７側の境を肉抜きして環状の凹部２９を設けてあって、この肉抜きによってフリーピストン９を軽量化してある。
【００２９】
そして、フリーピストン９がハウジング１２内に挿入されると、ハウジング１２内が上記したように伸側圧力室７と圧側圧力室８とに区画される。この場合、フリーピストン９の外周に設けた環状溝２６が上記可変オリフィス２２，２３に対向可能とされており、環状溝２６と可変オリフィス２２，２３とが対向すると、通孔２７を介して圧側圧力室８と圧側室Ｒ２とが連通状態におかれる。そして、フリーピストン９がハウジング１２内をストロークして環状溝２６が可変オリフィス２２，２３と対向しないようになると、可変オリフィス２２，２３、環状溝２６および通孔２７を介しての圧側圧力室８と圧側室Ｒ２との連通が断たれるようになっている。
【００３０】
なお、摺接筒２５の環状溝２６よりも図１中下方側には、シールリング２８が装着されており、このシールリング２８でフリーピストン９とハウジング１２との間がシールされている。そして、フリーピストン９がハウジング１２内でストロークしても、シールリング２８が可変オリフィス２２，２３を乗り越えることがないようになっているので、フリーピストン９をハウジング１２に挿入する際にシールリング２８側よりも環状溝２６側を先にして挿入することでシールリング２８が可変オリフィス２２，２３の開口と干渉して傷つくことがないように配慮されている。
【００３１】
つづいて、伸側圧力室７には、伸側コイルばねＳ１が収容されており、この伸側コイルばねＳ１は、ハウジング１２のケース１３における小径部１４と大径部１５を接続する中間部１８とフリーピストン９の底板部２４との間に圧縮状態で介装されている。伸側コイルばねＳ１は、円錐ばねとされていて、小径側をフリーピストン９の底板部２４に向けてある。この伸側コイルばねＳ１の小径側の内方には、底板部２４に設けてある凸部２４ａが挿入されて径方向に位置決めされる。また、伸側コイルばねＳ１の大径側は、ハウジング１２のケース１３の小径部１４と大径部１５との間の中間部１８に設けた段部１９に嵌めることで径方向に位置決めされている。よって、伸側コイルばねＳ１は、ハウジング１２に対してもフリーピストン９に対しても径方向に位置決めされて、フリーピストン９に対して圧側圧力室８を圧縮する方向へ向けて安定した附勢力を発揮することができるようになっている。
【００３２】
対して、圧側圧力室８には、圧側コイルばねＳ２が収容されており、この圧側コイルばねＳ２は、ハウジング１２の蓋部１７とフリーピストン９の底板部２４との間に圧縮状態で介装されている。この圧側コイルばねＳ２は、円錐ばねとされていて、小径側をフリーピストン９の底板部２４に向けてある。この圧側コイルばねＳ２の小径側の内方には、底板部２４に設けてある凸部２４ｂが挿入されて径方向に位置決めされる。また、圧側コイルばねＳ２の大径側は、ハウジング１２の蓋部１７に設けた段部２０に嵌めることで径方向に位置決めされている。よって、圧側コイルばねＳ２は、ハウジング１２に対してもフリーピストン９に対しても径方向に位置決めされて、フリーピストン９に対して伸側圧力室７を圧縮する方向へ向けて安定した附勢力を発揮することができるようになっている。
【００３３】
このように、伸側コイルばねＳ１と圧側コイルばねＳ２は、ともに圧縮状態でフリーピストン９を挟持しており、伸側コイルばねＳ１および圧側コイルばねＳ２以外からの圧力や附勢力が作用しない状態では、伸側コイルばねＳ１と圧側コイルばねＳ２の附勢力が釣り合った位置を中立位置として、フリーピストン９をこの中立位置に位置決めている。
【００３４】
そして、フリーピストン９が上記中立位置にあるときには、必ず環状溝２６が上記可変オリフィス２２，２３に対向して圧側圧力室８と圧側室Ｒ２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と、可変オリフィス２２，２３がフリーピストン９の外周で完全にラップされて閉塞されるようになっている。すなわち、圧側流路６は、環状溝２６、可変オリフィス２２，２３、通孔２７および固定オリフィス２１で構成されている。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。
【００３５】
したがって、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所定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２６に対向する状況からフリーピストン９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。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が完全にフリーピストン９の外周で閉塞されて、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。
【００３６】
なお、この場合、フリーピストン９の摺接筒２５の図１中上端がケース１３の中間部１８に当接すると、スリーピストン９のハウジング１２に対するそれ以上の上方側への移動、つまり、伸側圧力室７を圧縮する方向への移動が妨げられ、これによりフリーピストン９の上方側のストロークエンドが設定されている。このように、フリーピストン９が伸側圧力室７を圧縮する方向へストロークエンドまでストロークすると、伸側コイルばねＳ１が圧縮されて摺接筒２５内に完全に収容されるようになっている。
【００３７】
これに対して、フリーピストン９の摺接筒２５の図１中下端が蓋部１７に当接すると、スリーピストン９のハウジング１２に対するそれ以上の下方側への移動、つまり、圧側圧力室８を圧縮する方向への移動が妨げられ、これによりフリーピストン９の下方側のストロークエンドが設定されている。このように、フリーピストン９が圧側圧力室８を圧縮する方向へストロークエンドまでストロークすると、圧側コイルばねＳ２が圧縮されて摺接筒２５内に完全に収容されるようになっている。
【００３８】
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の緩衝装置Ｄにおける動作について説明する。
【００３９】
この場合、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。
【００４０】
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が伸側コイルばねＳ１および圧側コイルばねＳ２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内の圧力よりも伸側コイルばねＳ１および圧側コイルばねＳ２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内の圧力よりも伸側コイルばねＳ１および圧側コイルばねＳ２の附勢力分だけ小さくなる。
【００４１】
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に伸側コイルばねＳ１および圧側コイルばねＳ２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、ポート３ａ，３ｂ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。
【００４２】
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が伸側コイルばねＳ１および圧側コイルばねＳ２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。
【００４３】
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、ポート３ａ，３ｂの積層リーフバルブＶ１，Ｖ２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の減衰特性は、図２に示すように、推移することになる。
【００４４】
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。
【００４５】
つぎに、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における動作について説明する。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、図３および図４に示すように、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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、その分ポート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の発生減衰力は徐々に大きくなっていく。
【００４９】
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、伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ或いは圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１への流体の移動は、緩衝装置Ｄの伸縮方向を転ずるまではポート３ａ，３ｂのみを介して行われることになり、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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
そして、本発明の緩衝装置Ｄにおける伸側コイルばねＳ１および圧側コイルばねＳ２が円錐ばねとされていて、円錐ばねは、線径が全長に亘って同一のコイルばねに比較して圧縮長さを非常に短くすることができる。これに加えて、本発明の緩衝装置Ｄにあっては、フリーピストン９が伸側圧力室７を圧縮する方向へストロークエンドまで変位すると伸側コイルばねＳ１が圧縮されて摺接筒２５内に収容され、フリーピストン９が圧側圧力室８を圧縮する方向へストロークエンドまで変位すると圧側コイルばねＳ２が摺接筒２５内に収容されるようになっている。これらにより、本発明の緩衝装置Ｄによれば、フリーピストン９のストロークを確保しつつも、ハウジング１２の全長を短くすることができ、緩衝装置Ｄのストロークを充分に確保でき、車両への搭載性が向上する。また、伸側コイルばねＳ１或いは圧側コイルばねＳ２の圧縮時にこれらが摺動筒２５内に収容されるので、ハウジング１２の全長を短くしつつもフリーピストン９の摺接筒２５の軸方向長さである摺動長さを確保することができるので、フリーピストン９の摺動性も損なうこともない。
【００５３】
また、本発明の緩衝装置Ｄによれば、ハウジング１２がピストンロッド４の先端側に螺着されて内周に摺接筒２５が摺接する筒状のケース１３と、ケース１３の開口端に取り付けられて開口端を閉塞する蓋部１７と、ケース１３の外周に設けられる締付工具で把持可能な把持部１６とを備えているので、ピストンロッド４にハウジング１２を螺着する際に、ケース１３の内周に設けられる蓋部１７には一切トルクが作用せず、ケース１３と蓋部１７の一体化を加締めや螺子締結により行っても、ピストンロッド４にハウジング１２を螺着する際のトルクの作用によってケース１３から蓋部１７が脱落したり、ケース１３と蓋部１７との間でガタが生じたりするといった問題が引き起こされることもない。また、これにより、ケース１３と蓋部１７の一体化に際しての設計の自由度が向上する。
【００５４】
さらに、本発明の緩衝装置Ｄによれば、フリーピストン９の摺接筒２５における圧側圧力室８側に臨む内周面２５ｂを、底板部２４へ向かうほど内径が小径となるテーパ面とし、当該テーパ面から通孔２７を開口させるようにしたので、フリーピストン９への通孔２７の孔開け加工が容易となる。
【００５５】
またさらに、本発明の緩衝装置Ｄによれば、フリーピストン９の摺接筒２５における伸側圧力室７側と底板部２４の伸側圧力室７側の境を肉抜きしたので、フリーピストン９が軽量となるだけでなく、フリーピストン９の慣性質量が軽くなるため、緩衝装置Ｄに外部から入力される加速度による圧力の作用以外のフリーピストン９の変位を抑制することができ、狙い通りの減衰特性を実現することができる。
【００５６】
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】
【００５７】
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】
【００５８】
１ シリンダ
２ ピストン
４ ピストンロッド
５ 伸側流路
６ 圧側流路
７ 伸側圧力室
８ 圧側圧力室
９ フリーピストン
１２ ハウジング
１３ ケース
１６ 把持部
１７ 蓋部
２１ 固定オリフィス
２２，２３ 可変オリフィス
２４ 底板部
２５ 摺接筒
２５ａ，２５ｂ 摺接筒の内周面
２６ 環状溝
２７ 通孔
Ｄ 緩衝装置
Ｒ１ 伸側室
Ｒ２ 圧側室
Ｓ１ 伸側コイルばね
Ｓ２ 圧側コイルばね
【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第一流路と、ピストン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、伸側圧力室と圧側圧力室とに収容されてフリーピストンを附勢する一対のコイルばねとを備えて構成されている。
【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伸側圧力室と圧側圧力室とに区画されており、第二流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、見掛け上、伸側室と圧側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】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２１５４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記緩衝装置では、フリーピストンを一対のコイルばねで附勢していて、コイルばねの全長が長いので、ハウジングの全長もコイルばねを収容するため長くなる。
【０００７】
この緩衝装置では、上記ハウジングをピストンロッドの先端に設ける都合上、ハウジングの全長が長くなると、その分、緩衝装置のストロークが犠牲になる。そして、緩衝装置の全長が規制されるので、車両によっては、ハウジングが長いとストローク不足を招くことになり、結果、緩衝装置を車両へ搭載することを断念せざるを得ない場合がある。
【０００８】
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、ストローク不足を招かない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】
【０００９】
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、中空なハウジングと、当該ハウジング内に移動自在に挿入されて当該ハウジング内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、上記伸側圧力室に収容される伸側コイルばねと、上記圧側圧力室に収容される圧側コイルばねとを備え、上記伸側コイルばねおよび上記圧側コイルばねとで上記フリーピストンを挟持した緩衝装置において、上記フリーピストンは、上記伸側コイルばねと上記圧側コイルばねとで挟持される底板部と、当該底板の外周に設けられて上記ハウジングの内周に摺接する筒状の摺接筒とを備え、上記伸側コイルばねおよび上記圧側コイルばねが円錐ばねであって、上記伸側コイルばねは、上記フリーピストンが上記伸側圧力室を圧縮する方向へストロークエンドまで変位すると上記摺接筒内に収容され、上記圧側コイルばねは、上記フリーピストンが上記圧側圧力室を圧縮する方向へストロークエンドまで変位すると上記摺接筒内に収容されることを特徴とする。
【００１０】
緩衝装置における伸側コイルばねおよび圧側コイルばねが円錐ばねとされていて、フリーピストンがストロークエンドまで変位すると伸側コイルばね或いは圧側コイルばねを摺接筒内に収容するので、フリーピストンのストロークを確保しつつも、ハウジングの全長を短くすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上より、本発明の緩衝装置によれば、ストロークを充分に確保でき、ストローク不足を招ねかず車両への搭載性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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振動周波数に対する減衰特性を示した図である。
【図３】フリーピストンが伸側圧力室を圧縮する方向へストロークエンドまで変位した状態における一実施の形態の緩衝装置の縦断面図である。
【図４】フリーピストンが圧側圧力室を圧縮する方向へストロークエンドまで変位した状態における一実施の形態の緩衝装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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、中空なハウジング１２と、当該ハウジング１２内に移動自在に挿入されて当該ハウジング１２内を伸側流路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、伸側圧力室７に収容される伸側コイルばねＳ１と、圧側圧力室８に収容される圧側コイルばねＳ２とを備えて構成され、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。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。
【００１４】
そして、伸側室Ｒ１および圧側室Ｒ２さらにはハウジング１２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、図示はしないが、シリンダ１の内周に摺接して圧側室Ｒ２の下方に気体室を区画する摺動隔壁が設けられている。なお、上記した伸側室Ｒ１、圧側室Ｒ２、ハウジング１２内に充填される流体は、たとえば、作動油、水、水溶液といった液体の他、気体を使用することもできる。
【００１５】
以下、各部について詳細に説明する。ピストン２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の一端に連結され、ピストンロッド４は、シリンダ１の図中上端部から外方へ突出されている。なお、ピストンロッド４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、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、気体室内の気体の体積が膨張あるいは収縮し摺動隔壁が図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、摺動隔壁を設けて気体室を区画することに変えて、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。
【００１６】
ピストンロッド４は、その図１中下端としての一端に小径部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。そして、ピストンロッド４の一端である小径部４ａには、ピストン２が連結されており、ピストンロッド４の他端は、図示はしないが、シリンダ１の上端から外方へ突出されている。また、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の側部に抜ける伸側流路５が形成されている。なお、図示したところでは、この伸側流路５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。
【００１７】
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が挿入される。また、このピストン２には、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通するポート３ａ，３ｂが設けられ、ポート３ａの図１中上端はピストン２の図１中上方に積層される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、他方のポート３ｂの図１中下端もピストン２の図１中下方に積層される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。
【００１８】
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の撓み量を規制する環状のバルブストッパ１１とともにピストン２に積層されている。
【００１９】
そして、積層リーフバルブＶ１は、緩衝装置Ｄの収縮作動時に圧側室Ｒ２と伸側室Ｒ１の差圧によって撓んで開弁しポート３ａを開放して圧側室Ｒ２から伸側室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の伸長作動時にはポート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の伸長作動時にポート３ｂを開放し、収縮作動時にはポート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の収縮作動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の伸長作動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でポート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伸側室Ｒ１と圧側室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たりするなどして形成される。なお、減衰力発生要素としては、上記した積層リーフバルブＶ１，Ｖ２の他にも、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。
【００２０】
そして、ピストンロッド４の小径部４ａには、上記したバルブストッパ１１、積層リーフバルブＶ１、ピストン２および積層リーフバルブＶ２が順に組み付けられ、この積層リーフバルブＶ２の下方から、小径部４ａに形成した螺子部４ｂに圧力室Ｒ３を形成するハウジング１２が螺着される。このように、ハウジング１２をピストンロッド４に螺着することによって、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１１がピストンロッド４に固定される。このように、ハウジング１２は、内部に圧力室Ｒ３を形成する役割だけでなく、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。
【００２１】
ハウジング１２は、筒状であってピストンロッド４の螺子部４ｂに螺合されるケース１３と、当該ケース１３の開口端に取り付けられて当該開口端を閉塞する蓋部１７と、上記ケース１３の外周に設けられて図外の締付工具で把持可能な把持部１６とを備えている。
【００２２】
より詳しくは、ケース１３は、図１中上方側を小径として形成した小径部１４と、小径部１４より内外径が大きい大径部１５とを備えている。そして、小径部１４の内周には、雌螺子が設けられていて、これをピストンロッド４の小径部４ａに設けた螺子部４ｂに螺合することで、ハウジング１２をピストンロッド４の小径部４ａに螺着することができるようになっている。
【００２３】
そして、大径部１５の図１中下端の開口端には、円盤状の蓋部１７が固定されており、大径部１５の開口端を内側へ加締めることによって、ケース１３と蓋部１７とが一体化される。このように構成されるハウジング１２は、内部が中空であって、圧側室Ｒ２から区画される圧力室Ｒ３を形成する。また、大径部１５には、ハウジング１２の内外を連通する、つまり、圧力室Ｒ３を圧側室Ｒ２へ連通する可変オリフィス２２，２３が設けられ、蓋部１７には、ハウジング１２内を圧側室Ｒ２に連通する固定オリフィス２１が設けられている。
【００２４】
なお、大径部１５の図１中下端外周には、図示しない締付工具で把持可能なように、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把持部１６が形成されている。この把持部１６は、ケース１３の大径部１５の下端以外の位置に設けられてもよい。この把持部１６を図外の締付工具で把持し、ケース１３にトルクを作用させることでピストンロッド４にハウジング１２を強固に螺着させることができる。この場合、把持部１６がケース１３に設けられており、ピストンロッド４にハウジング１２を螺着する際に、ケース１３の内周に加締めによって固定される蓋部１７には一切トルクが作用しない。したがって、ピストンロッド４にハウジング１２を螺着する際のトルクの作用によって、ケース１３から蓋部１７が脱落したり、ケース１３と蓋部１７との間でガタが生じたりするといった問題が引き起こされることもない。なお、ケース１３と蓋部１７の一体化に際し、加締め以外にも螺子締結や溶接といった方法も利用することができる。
【００２５】
そして、上記のように形成されるハウジング１２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、このフリーピストン９によって図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。
【００２６】
フリーピストン９は、伸側コイルばねＳ１と圧側コイルばねＳ２とで挟持される底板部２４と、当該底板部２４の外周に設けられてハウジング１２の大径部１５の内周に摺接する筒状の摺接筒２５と、摺接筒１５の外周に周方向に沿って設けた環状溝２６と、摺接筒２５の圧側圧力室８に臨む内周から開口して環状溝２６に通じる通孔２７とを備えて構成されている。
【００２７】
底板部２４は、円盤状であって、伸側圧力室７側および圧側圧力室８側にそれぞれ突出する凸部２４ａ，２４ｂが設けられている。摺接筒２５は、軸方向中央にて底板部２４によって内部が閉塞されており、当該中央から上下両端に向けて徐々に肉厚が薄くなるようになっている。また、摺接筒２５の圧側圧力室８側に臨む内周面２５ｂは、摺接筒２５の肉厚を下端側が中央側よりも薄肉とすることで、底板部２４へ向かうほど内径が小径となるテーパ面とされている。そして、このテーパ面となっている内周面２５ｂから環状溝２６へ通じる通孔２７が開口しており、上記内周面２５ｂをテーパ面とすることによって、通孔２７をフリーピストン９の軸線に対して傾斜する方向へ穿設する際の加工が容易となっている。
【００２８】
なお、反対側の摺接筒２５の伸側圧力室７側に臨む内周面２５ａも、また、摺接筒２５の肉厚が上端側が中央側よりも薄肉とされることで、底板部２４へ向かうほど内径が小径となるテーパ面とされている。また、フリーピストン９の摺接筒２５における伸側圧力室７側と底板部２４の伸側圧力室７側の境を肉抜きして環状の凹部２９を設けてあって、この肉抜きによってフリーピストン９を軽量化してある。
【００２９】
そして、フリーピストン９がハウジング１２内に挿入されると、ハウジング１２内が上記したように伸側圧力室７と圧側圧力室８とに区画される。この場合、フリーピストン９の外周に設けた環状溝２６が上記可変オリフィス２２，２３に対向可能とされており、環状溝２６と可変オリフィス２２，２３とが対向すると、通孔２７を介して圧側圧力室８と圧側室Ｒ２とが連通状態におかれる。そして、フリーピストン９がハウジング１２内をストロークして環状溝２６が可変オリフィス２２，２３と対向しないようになると、可変オリフィス２２，２３、環状溝２６および通孔２７を介しての圧側圧力室８と圧側室Ｒ２との連通が断たれるようになっている。
【００３０】
なお、摺接筒２５の環状溝２６よりも図１中下方側には、シールリング２８が装着されており、このシールリング２８でフリーピストン９とハウジング１２との間がシールされている。そして、フリーピストン９がハウジング１２内でストロークしても、シールリング２８が可変オリフィス２２，２３を乗り越えることがないようになっているので、フリーピストン９をハウジング１２に挿入する際にシールリング２８側よりも環状溝２６側を先にして挿入することでシールリング２８が可変オリフィス２２，２３の開口と干渉して傷つくことがないように配慮されている。
【００３１】
つづいて、伸側圧力室７には、伸側コイルばねＳ１が収容されており、この伸側コイルばねＳ１は、ハウジング１２のケース１３における小径部１４と大径部１５を接続する中間部１８とフリーピストン９の底板部２４との間に圧縮状態で介装されている。伸側コイルばねＳ１は、円錐ばねとされていて、小径側をフリーピストン９の底板部２４に向けてある。この伸側コイルばねＳ１の小径側の内方には、底板部２４に設けてある凸部２４ａが挿入されて径方向に位置決めされる。また、伸側コイルばねＳ１の大径側は、ハウジング１２のケース１３の小径部１４と大径部１５との間の中間部１８に設けた段部１９に嵌めることで径方向に位置決めされている。よって、伸側コイルばねＳ１は、ハウジング１２に対してもフリーピストン９に対しても径方向に位置決めされて、フリーピストン９に対して圧側圧力室８を圧縮する方向へ向けて安定した附勢力を発揮することができるようになっている。
【００３２】
対して、圧側圧力室８には、圧側コイルばねＳ２が収容されており、この圧側コイルばねＳ２は、ハウジング１２の蓋部１７とフリーピストン９の底板部２４との間に圧縮状態で介装されている。この圧側コイルばねＳ２は、円錐ばねとされていて、小径側をフリーピストン９の底板部２４に向けてある。この圧側コイルばねＳ２の小径側の内方には、底板部２４に設けてある凸部２４ｂが挿入されて径方向に位置決めされる。また、圧側コイルばねＳ２の大径側は、ハウジング１２の蓋部１７に設けた段部２０に嵌めることで径方向に位置決めされている。よって、圧側コイルばねＳ２は、ハウジング１２に対してもフリーピストン９に対しても径方向に位置決めされて、フリーピストン９に対して伸側圧力室７を圧縮する方向へ向けて安定した附勢力を発揮することができるようになっている。
【００３３】
このように、伸側コイルばねＳ１と圧側コイルばねＳ２は、ともに圧縮状態でフリーピストン９を挟持しており、伸側コイルばねＳ１および圧側コイルばねＳ２以外からの圧力や附勢力が作用しない状態では、伸側コイルばねＳ１と圧側コイルばねＳ２の附勢力が釣り合った位置を中立位置として、フリーピストン９をこの中立位置に位置決めている。
【００３４】
そして、フリーピストン９が上記中立位置にあるときには、必ず環状溝２６が上記可変オリフィス２２，２３に対向して圧側圧力室８と圧側室Ｒ２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と、可変オリフィス２２，２３がフリーピストン９の外周で完全にラップされて閉塞されるようになっている。すなわち、圧側流路６は、環状溝２６、可変オリフィス２２，２３、通孔２７および固定オリフィス２１で構成されている。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。
【００３５】
したがって、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所定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２６に対向する状況からフリーピストン９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。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が完全にフリーピストン９の外周で閉塞されて、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。
【００３６】
なお、この場合、フリーピストン９の摺接筒２５の図１中上端がケース１３の中間部１８に当接すると、スリーピストン９のハウジング１２に対するそれ以上の上方側への移動、つまり、伸側圧力室７を圧縮する方向への移動が妨げられ、これによりフリーピストン９の上方側のストロークエンドが設定されている。このように、フリーピストン９が伸側圧力室７を圧縮する方向へストロークエンドまでストロークすると、伸側コイルばねＳ１が圧縮されて摺接筒２５内に完全に収容されるようになっている。
【００３７】
これに対して、フリーピストン９の摺接筒２５の図１中下端が蓋部１７に当接すると、スリーピストン９のハウジング１２に対するそれ以上の下方側への移動、つまり、圧側圧力室８を圧縮する方向への移動が妨げられ、これによりフリーピストン９の下方側のストロークエンドが設定されている。このように、フリーピストン９が圧側圧力室８を圧縮する方向へストロークエンドまでストロークすると、圧側コイルばねＳ２が圧縮されて摺接筒２５内に完全に収容されるようになっている。
【００３８】
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の緩衝装置Ｄにおける動作について説明する。
【００３９】
この場合、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。
【００４０】
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が伸側コイルばねＳ１および圧側コイルばねＳ２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内の圧力よりも伸側コイルばねＳ１および圧側コイルばねＳ２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内の圧力よりも伸側コイルばねＳ１および圧側コイルばねＳ２の附勢力分だけ小さくなる。
【００４１】
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に伸側コイルばねＳ１および圧側コイルばねＳ２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、ポート３ａ，３ｂ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。
【００４２】
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が伸側コイルばねＳ１および圧側コイルばねＳ２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。
【００４３】
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、ポート３ａ，３ｂの積層リーフバルブＶ１，Ｖ２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の減衰特性は、図２に示すように、推移することになる。
【００４４】
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。
【００４５】
つぎに、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における動作について説明する。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、図３および図４に示すように、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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、その分ポート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の発生減衰力は徐々に大きくなっていく。
【００４９】
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、伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ或いは圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１への流体の移動は、緩衝装置Ｄの伸縮方向を転ずるまではポート３ａ，３ｂのみを介して行われることになり、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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
そして、本発明の緩衝装置Ｄにおける伸側コイルばねＳ１および圧側コイルばねＳ２が円錐ばねとされていて、円錐ばねは、線径が全長に亘って同一のコイルばねに比較して圧縮長さを非常に短くすることができる。これに加えて、本発明の緩衝装置Ｄにあっては、フリーピストン９が伸側圧力室７を圧縮する方向へストロークエンドまで変位すると伸側コイルばねＳ１が圧縮されて摺接筒２５内に収容され、フリーピストン９が圧側圧力室８を圧縮する方向へストロークエンドまで変位すると圧側コイルばねＳ２が摺接筒２５内に収容されるようになっている。これらにより、本発明の緩衝装置Ｄによれば、フリーピストン９のストロークを確保しつつも、ハウジング１２の全長を短くすることができ、緩衝装置Ｄのストロークを充分に確保でき、車両への搭載性が向上する。また、伸側コイルばねＳ１或いは圧側コイルばねＳ２の圧縮時にこれらが摺動筒２５内に収容されるので、ハウジング１２の全長を短くしつつもフリーピストン９の摺接筒２５の軸方向長さである摺動長さを確保することができるので、フリーピストン９の摺動性も損なうこともない。
【００５３】
また、本発明の緩衝装置Ｄによれば、ハウジング１２がピストンロッド４の先端側に螺着されて内周に摺接筒２５が摺接する筒状のケース１３と、ケース１３の開口端に取り付けられて開口端を閉塞する蓋部１７と、ケース１３の外周に設けられる締付工具で把持可能な把持部１６とを備えているので、ピストンロッド４にハウジング１２を螺着する際に、ケース１３の内周に設けられる蓋部１７には一切トルクが作用せず、ケース１３と蓋部１７の一体化を加締めや螺子締結により行っても、ピストンロッド４にハウジング１２を螺着する際のトルクの作用によってケース１３から蓋部１７が脱落したり、ケース１３と蓋部１７との間でガタが生じたりするといった問題が引き起こされることもない。また、これにより、ケース１３と蓋部１７の一体化に際しての設計の自由度が向上する。
【００５４】
さらに、本発明の緩衝装置Ｄによれば、フリーピストン９の摺接筒２５における圧側圧力室８側に臨む内周面２５ｂを、底板部２４へ向かうほど内径が小径となるテーパ面とし、当該テーパ面から通孔２７を開口させるようにしたので、フリーピストン９への通孔２７の孔開け加工が容易となる。
【００５５】
またさらに、本発明の緩衝装置Ｄによれば、フリーピストン９の摺接筒２５における伸側圧力室７側と底板部２４の伸側圧力室７側の境を肉抜きしたので、フリーピストン９が軽量となるだけでなく、フリーピストン９の慣性質量が軽くなるため、緩衝装置Ｄに外部から入力される加速度による圧力の作用以外のフリーピストン９の変位を抑制することができ、狙い通りの減衰特性を実現することができる。
【００５６】
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】
【００５７】
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】
【００５８】
１ シリンダ
２ ピストン
４ ピストンロッド
５ 伸側流路
６ 圧側流路
７ 伸側圧力室
８ 圧側圧力室
９ フリーピストン
１２ ハウジング
１３ ケース
１６ 把持部
１７ 蓋部
２１ 固定オリフィス
２２，２３ 可変オリフィス
２４ 底板部
２５ 摺接筒
２５ａ，２５ｂ 摺接筒の内周面
２６ 環状溝
２７ 通孔
Ｄ 緩衝装置
Ｒ１ 伸側室
Ｒ２ 圧側室
Ｓ１ 伸側コイルばね
Ｓ２ 圧側コイルばね
【特許請求の範囲】
【請求項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、中空なハウジングと、当該ハウジング内に移動自在に挿入されて当該ハウジング内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、上記伸側圧力室に収容される伸側コイルばねと、上記圧側圧力室に収容される圧側コイルばねとを備え、上記伸側コイルばねおよび上記圧側コイルばねとで上記フリーピストンを挟持した緩衝装置において、
上記フリーピストンは、上記伸側コイルばねと上記圧側コイルばねとで挟持される底板部と、当該底板部の外周に設けられて上記ハウジングの内周に摺接する筒状の摺接筒とを備え、
上記伸側コイルばねおよび上記圧側コイルばねが円錐ばねであって、
上記伸側コイルばねは、上記フリーピストンが上記伸側圧力室を圧縮する方向へストロークエンドまで変位すると上記摺接筒内に収容され、
上記圧側コイルばねは、上記フリーピストンが上記圧側圧力室を圧縮する方向へストロークエンドまで変位すると上記摺接筒内に収容されることを特徴とする緩衝装置。
【請求項２】
上記シリンダ内に移動自在に挿入されるピストンロッドを備え、
上記ハウジングは、上記ピストンロッドの上記ピストンよりも先端側に螺着されて内周に上記摺接筒が摺接する筒状のケースと、当該ケースの開口端に取り付けられて当該開口端を閉塞する蓋部と、上記ケースの外周に設けられる締付工具で把持可能な把持部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の緩衝装置。
【請求項３】
上記フリーピストンは、上記摺接筒の外周に周方向に沿って設けた環状溝と、上記摺接筒の上記圧側圧力室に臨む内周から開口して上記環状溝に通じる通孔とを備え、
上記圧側流路は、上記通孔と、上記環状溝と、上記ハウジングのケースに設けられてハウジング内外を連通して上記環状溝に対向可能な可変オリフィスと、上記ハウジングの蓋部に設けられて上記圧側圧力室を圧側室へ連通する連通する固定オリフィスとで形成さ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。
【請求項４】
上記フリーピストンの摺接筒における上記圧側圧力室側に臨む内周面を、上記底板部へ向かうほど内径が小径となるテーパ面とし、当該テーパ面から上記通孔を開口させたことを特徴とする請求項４に記載の緩衝装置。
【請求項５】
上記フリーピストンの摺接筒における上記伸側圧力室側と上記底板部の上記伸側圧力室側の境を肉抜きしたことを特徴とする請求項３または４に記載の緩衝装置。
【請求項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、中空なハウジングと、当該ハウジング内に移動自在に挿入されて当該ハウジング内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、上記伸側圧力室に収容される伸側コイルばねと、上記圧側圧力室に収容される圧側コイルばねとを備え、上記伸側コイルばねおよび上記圧側コイルばねとで上記フリーピストンを挟持した緩衝装置において、
上記フリーピストンは、上記伸側コイルばねと上記圧側コイルばねとで挟持される底板部と、当該底板部の外周に設けられて上記ハウジングの内周に摺接する筒状の摺接筒とを備え、
上記伸側コイルばねおよび上記圧側コイルばねが円錐ばねであって、
上記伸側コイルばねは、上記フリーピストンが上記伸側圧力室を圧縮する方向へストロークエンドまで変位すると上記摺接筒内に収容され、
上記圧側コイルばねは、上記フリーピストンが上記圧側圧力室を圧縮する方向へストロークエンドまで変位すると上記摺接筒内に収容されることを特徴とする緩衝装置。
【請求項２】
上記シリンダ内に移動自在に挿入されるピストンロッドを備え、
上記ハウジングは、上記ピストンロッドの上記ピストンよりも先端側に螺着されて内周に上記摺接筒が摺接する筒状のケースと、当該ケースの開口端に取り付けられて当該開口端を閉塞する蓋部と、上記ケースの外周に設けられる締付工具で把持可能な把持部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の緩衝装置。
【請求項３】
上記フリーピストンは、上記摺接筒の外周に周方向に沿って設けた環状溝と、上記摺接筒の上記圧側圧力室に臨む内周から開口して上記環状溝に通じる通孔とを備え、
上記圧側流路は、上記通孔と、上記環状溝と、上記ハウジングのケースに設けられてハウジング内外を連通して上記環状溝に対向可能な可変オリフィスと、上記ハウジングの蓋部に設けられて上記圧側圧力室を圧側室へ連通する連通する固定オリフィスとで形成さ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。
【請求項４】
上記フリーピストンの摺接筒における上記圧側圧力室側に臨む内周面を、上記底板部へ向かうほど内径が小径となるテーパ面とし、当該テーパ面から上記通孔を開口させたことを特徴とする請求項４に記載の緩衝装置。
【請求項５】
上記フリーピストンの摺接筒における上記伸側圧力室側と上記底板部の上記伸側圧力室側の境を肉抜きしたことを特徴とする請求項３または４に記載の緩衝装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１１３３０６（Ｐ２０１３−１１３３０６Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５６９２７（Ｐ２０１１−２５６９２７）
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【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２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【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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