(57)【要約】【課題】高周波振動が継続的に入力されても減衰力低減効果を失うことが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、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、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通する減衰通路３ａ，３ｂと、圧力室Ｒ３と、圧力室Ｒ３内に移動自在に挿入されて圧力室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、伸側室Ｒ１と伸側圧力室７とを連通する伸側流路５と、圧側室Ｒ２と圧側圧力室８とを連通する圧側流路６とを備えた緩衝装置Ｄにおいて、フリーピストン９が中立位置から所定範囲内にあると伸側圧力室７と圧側室Ｒ２とを連通するとともに通過する流れに抵抗を与えるバイパス流路１１を設けた。【選択図】図１
2014074443.tif 000002
【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、上記伸側室と圧側室とを連通する減衰通路と、圧力室と、当該圧力室内に移動自在に挿入されて当該圧力室内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、当該フリーピストンを上記圧力室に対して中立位置に位置決めるとともに当該フリーピストンの上記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、上記伸側室と上記伸側圧力室とを連通する伸側流路と、上記圧側室と上記圧側圧力室とを連通する圧側流路とを備えた緩衝装置において、当該フリーピストンが上記中立位置から所定範囲内にあると上記伸側圧力室と上記圧側室とを連通するとともに通過する流れに抵抗を与えるバイパス流路を設けたことを特徴とする緩衝装置。
【請求項２】
上記バイパス流路は、途中に通過する流れに抵抗を与える弁要素を備え、上記バイパス流路の弁要素よりも圧側室側が上記圧側圧力室に連通されることを特徴とする請求項１に記載の緩衝装置。
【請求項３】
上記バイパス流路は、途中に、上記フリーピストンに連動する開閉弁を備え、上記開閉弁は、上記フリーピストンが中立位置から所定範囲内にある場合にのみ開弁す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が上記開閉弁として機能する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。
【請求項５】
上記圧力室を形成する中空なハウジングを備え、上記ハウジング内に上記フリーピストンを摺動自在に挿入して当該ハウジング内が上記伸側圧力室と上記圧側圧力室とに区画され、上記バイパス流路は、上記フリーピストンに設けられて上記伸側圧力室を当該フリーピストンの外周に連通する伸側連通路と、上記ハウジングに設けられて上記圧側室を当該ハウジング内に連通する貫通孔とで形成され、上記フリーピストンが上記中立位置にあると上記伸側連通路と上記貫通孔とが連通されて上記バイパス流路が開放されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の緩衝装置。
【請求項６】
上記圧側流路は、上記フリーピストンに設けられて上記圧側圧力室を当該フリーピストンの外周に連通する圧側連通路と、上記ハウジングに設けられて上記フリーピストンが中立位置にあると上記圧側連通路に対向して上記圧側圧力室を上記圧側室に連通する圧側貫通孔と、上記ハウジングに設けられて上記圧側室を上記圧側圧力室に連通する固定絞り通路とを備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の緩衝装置。
【請求項７】
上記伸側連通路に上記圧側連通路を連通させたことを特徴とする請求項６に記載の緩衝装置。
【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、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、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、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、伸側圧力室は同じく第二流路を介して伸側室に連通されるとともに、圧側圧力室は第二流路を介して圧側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高い減衰力を発生し、他方、高周波数の振動の入力に対しては低い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】
ところで、車両の車体と車軸との間に介装される緩衝装置では、車両における乗り心地を向上させる都合上、収縮作動時に発生する減衰力よりも伸長作動時に発生する減衰力を高くしている。
【０００７】
したがって、このような緩衝装置にあっては、伸長作動時に圧縮される伸側室の圧力は、収縮作動時に圧縮される圧側室の圧力よりも高くなる傾向にある。そして、伸側圧力室には伸側室の圧力が伝搬し、圧側圧力室には圧側室の圧力が伝搬するようになっていることから、高周波で伸縮を繰り返すと、伸側圧力室の圧力の方が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。
【０００８】
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り、フリーピストンがハウジングに当接して圧側圧力室への変位ができなくなる場合がある。また、特に、特開２００８−２１５４５９号公報に開示された緩衝装置では、フリーピストンがストロークエンドまで達した際に急に変位が妨げられると減衰特性が急変するので、これを回避するために、フリーピストンの中立位置からのストローク量が大きくなると徐々に圧側室と圧側圧力室とを連通している流路の面積を減少させるようにして、フリーピストンを変位させづらくさせる配慮をしている。そのため、この緩衝装置において、フリーピストンの変位に偏りが生じると、常に上記流路の面積が減少した状態に置かれるので、フリーピストンは、動きづらい状況下で変位をしなくてはならない。
【０００９】
すなわち、従来の緩衝装置では、高周波振動が継続して入力される状況下では、フリーピストンの変位に偏りが生じて、フリーピストンが変位しづらくなるかストロークエンドにまで達してしまう場合があり、減衰力低減効果を充分に発揮することができなくなる可能性がある。
【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、高周波振動が継続的に入力されても減衰力低減効果を失うことが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】
【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、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、上記伸側室と圧側室とを連通する減衰通路と、圧力室と、当該圧力室内に移動自在に挿入されて当該圧力室内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、当該フリーピストンを上記圧力室に対して中立位置に位置決めるとともに当該フリーピストンの上記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、上記伸側室と上記伸側圧力室とを連通する伸側流路と、上記圧側室と上記圧側圧力室とを連通する圧側流路とを備えた緩衝装置において、当該フリーピストンが上記中立位置から所定範囲内にあると上記伸側圧力室と上記圧側室とを連通するバイパス流路を設けたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の緩衝装置によれば、バイパス流路を設けたので伸側圧力室の圧力と圧側圧力室の圧力の差が大きくなることを抑制することができ、フリーピストンの変位に偏りを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
この結果、本発明の緩衝装置によれば、高周波振動が継続的に入力されても、フリーピストンのストローク余裕が確保されるので、減衰力低減効果を失うことがない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施の形態における緩衝装置の概念的に示した縦断面図である。
【図２】一実施の形態における緩衝装置の具体的に示した縦断面図である。
【図３】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】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５】他の実施の形態における緩衝装置の概念的に示した縦断面図である。
【図６】他の実施の形態における緩衝装置の具体的に示した縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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、当該シリンダ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、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通する減衰通路としての伸側減衰通路３ａおよび圧側減衰通路３ｂと、圧力室Ｒ３と、圧力室Ｒ３内に移動自在に挿入されて圧力室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、当該フリーピストン９を圧力室Ｒ３に対して中立位置に位置決めるとともに当該フリーピストン９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１０と、伸側室Ｒ１と伸側圧力室７とを連通する伸側流路５と、圧側室Ｒ２と圧側圧力室８とを連通する圧側流路６と、フリーピストン９が中立位置から所定範囲内にあると伸側圧力室７と圧側室Ｒ２とを連通するバイパス流路１１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。
【００１６】
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の内周に摺接して圧側室Ｒ２と気体室Ｇとを区画する摺動隔壁１２が設けられている。
【００１７】
なお、上記した伸側室Ｒ１、圧側室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】
また、ピストン２は、環状とされていて、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の一端の外周に装着され、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。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ールされ、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Ｇ内の気体の体積が膨張あるいは収縮し摺動隔壁１２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。
【００１９】
なお、ピストンロッド４がシリンダ１に進退する体積の補償については、シリンダ１内に気体室Ｇを設けるほか、シリンダ１内或いはシリンダ１外にリザーバを設けるようにしてもよく、リザーバをシリンダ１外に設ける場合、シリンダ１の外周を覆う外筒を設けてシリンダ１と外筒との間にリザーバを形成する複筒型緩衝器とするほか、シリンダ１とは別個にタンクを設けて当該タンクでリザーバを形成するようにしてもよい。なお、緩衝装置Ｄの収縮作動時に圧側室Ｒ２の圧力を高めるために圧側室Ｒ２とリザーバとの間を仕切る仕切部材と、仕切部材に設けられて圧側室Ｒ２からリザーバへ向かう液体の流れに抵抗を与えるベースバルブとを設けるようにしてもよい。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。
【００２０】
さらに、伸側減衰通路３ａおよび圧側減衰通路３ｂは、この実施の形態にあってはピストン２に設けられており、その出口端には、ピストン２に積層されるリーフバルブでなる減衰力発生要素１３ａ，１３ｂが設けられており、伸側減衰通路３ａおよび圧側減衰通路３ｂを通過する液体の流れに減衰力発生要素１３ａ，１３ｂによって抵抗を与えることができるようになっている。この減衰力発生要素１３ａは、伸側減衰通路３ａを伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路に設定し、減衰力発生要素１３ｂも、また、圧側減衰通路３ｂを圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路に設定しており、減衰力発生要素１３ａが伸側減衰通路３ａを通過する液体の流れに与える抵抗を減衰力発生要素１３ｂが圧側減衰通路３ｂを通過する液体の流れに与える抵抗よりも大きくしている。つまり、緩衝装置Ｄが伸縮する際に、伸側減衰通路３ａおよび圧側減衰通路３ｂのみを介して減衰力を発生する場合を考えると、伸長作動時には伸側減衰通路３ａのみを液体が通過し、収縮作動時には圧側減衰通路３ｂのみを液体が通過するようになっており、ピストン速度が同じである場合、伸長作動時の減衰力の方が収縮作動時の減衰力よりも高い。なお、減衰力発生要素１３ａ，１３ｂは、たとえば、リーフバルブ以外にも、周知のオリフィスやチョーク、ポペットバルブ等の他のバルブとされてもよく、リーフバルブにオリフィスやチョークを並列した構成とされてもよい。また、減衰通路は、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通していればよいので、伸側減衰通路３ａおよび圧側減衰通路３ｂをピストン２以外に設けることも可能であり、たとえば、ピストンロッド４に設けたり、シリンダ１外に設けたりすることもできる。
【００２１】
そして、圧力室Ｒ３は、この実施の形態の場合、図１に示すように、ピストン２の下方に連結されてピストン２を圧側室Ｒ２へ臨むハウジング１４内に設けた中空部１４ａによって形成されている。ハウジング１４は、筒部１４ｂと底部１４ｃとを備えた有底筒状とされていて、ピストンロッド４の先端であってピストン２の図１中下方に螺子締結され、圧力室Ｒ３を形成する以外にもピストン２をピストンロッド４に締結するピストンナットとしても機能している。
【００２２】
このハウジング１４の当該中空部１４ａ内には、中空部１４ａの側壁、つまり、筒部１４ｂの内周に摺接して中空部１４ａ内を図１中上下方向に移動可能とされるフリーピストン９が挿入されていて、このフリーピストン９で中空部１４ａが図１中上方の伸側圧力室７と図１中下方の圧側圧力室８とに仕切られている。すなわち、フリーピストン９は、ハウジング１４内に摺動自在に挿入されており、ハウジング１４に対して図１中では上下方向に変位することができるようになっている。
【００２３】
また、フリーピストン９は、圧力室Ｒ３を形成する中空部１４ａの下端部に一端が連結されて圧側圧力室８内に収容されるばね要素１０における他端に連結され、このばね要素１０によってフリーピストン９はハウジング１４内の所定の中立位置に位置決めされている。そして、フリーピストン９がこの中立位置から変位すると、ばね要素１０は、その変位量に応じてフリーピストン９を中立位置へ戻す方向の附勢力を発生する。上記した中立位置は、フリーピストン９が圧力室Ｒ３に対してばね要素１０によって位置決められる位置であって、必ずしも中空部１４ａの上下方向における中間点に設定されなくともよい。ばね要素１０は、伸側圧力室７に収容されてもよく、ばね要素１０を伸側圧力室７と圧側圧力室８のそれぞれに収容される二つのばねで構成して、これらばねでフリーピストン９を挟持して中立位置へ位置決めしてもよい。
【００２４】
なお、ハウジング１４内は、図示したところでは、フリーピストン９によって上下に伸側圧力室７と圧側圧力室８に区画され、緩衝装置Ｄが伸縮する振動方向とフリーピストン９の移動方向が一致しており、緩衝装置Ｄ全体が図１中上下方向に振動することによって、フリーピストン９のハウジング１４に対する上下方向の振動が励起されることを避けたい場合には、フリーピストン９の移動方向を緩衝装置Ｄの伸縮方向と直交する方向、すなわち、図１中左右方向に設定し、伸側圧力室７と圧側圧力室８を図１中横方向に配置するようにすることもできる。
【００２５】
また、当該ハウジング１４には、圧側室Ｒ２と圧側圧力室８とを連通する圧側流路６が設けられており、当該圧側流路６は、この場合、可変絞り通路６ａと、これに並列される固定絞り通路６ｂとを備えていて、これを通過する液体の流れに抵抗を与えることができるようになっている。可変絞り通路６ａは、フリーピストン９が中立位置から変位すればするほど開口面積を小さくする可変絞りとされており、フリーピストン９がハウジング１４の上端に当接するか、ばね要素１０が最圧縮状態となるストロークエンドへ近づくにつれてフリーピストン９の変位速度を減ずることができるようになっている。
【００２６】
なお、可変絞り通路６ａは、たとえば、図２に示すように、フリーピストン９に設けられて圧側圧力室８に臨む面から開口して外周に通じる圧側連通路９ａと、ハウジング１４の内外を連通する圧側貫通孔１４ｄとで形成することができ、フリーピストン９が中立位置にある際には、ハウジング１４の圧側貫通孔１４ｄが圧側連通路９ａのフリーピストン９の外周における開口に対向して全開状態とされ、フリーピストン９が中立位置から変位すると徐々に圧側貫通孔１４ｄと圧側連通路９ａの対向面積が減じされて可変絞り通路６ａの流路面積がフリーピストン９の変位とともに減少するようにすればよく、図２に示すように、フリーピストン９の中立位置からの変位が進むと遮断されるように設定されてもよい。この場合、可変絞り通路６ａとして機能するために、圧側連通路９ａ或いは圧側貫通孔１４ｄの一方または両方に絞りを設けるようにすればよい。なお、図２に示すように、フリーピストン９を有底筒状とすることで、ピストンロッド４の先端との干渉を回避しつつ、フリーピストン９のストローク長の確保とハウジング１４の軸方向の小型化を図ることができる。ばね要素１０は、フリーピストン９を図２中上下に配置される一対のばね１０ａ，１０ｂで構成すると、簡単にばね要素１０を実現できる。
【００２７】
また、図２に示すように、圧側連通路９ａのフリーピストン９の外周側開口端に環状溝９ｂを設けるか、或いはハウジング１４の内周に圧側貫通孔１４ｄの内周側開口端に環状溝を設けるようにすれば、フリーピストン９がハウジング１４に対して周方向へ位置ずれしても、圧側連通路９ａと圧側貫通孔１４ｄとを確実に連通させることができる。このように、圧側流路６に可変絞り通路６ａを設ける場合、可変絞り通路６ａの流路面積がフリーピストン９の変位とともに減少することになり、別途、流路面積を可変にする構造を追加することなく、可変絞り通路６ａを形成することができ、可変絞り通路６ａの設置の手間とコストが低減される。図示したところでは、可変絞り通路６ａが遮断されるようになっているが、固定絞り通路６ｂは常時開放されており圧側流路６は流路面積が減じられても遮断されることが無い。但し、可変絞り通路６ａがフリーピストン９の変位によらず完全に遮断されないようにしておけば、固定絞り通路６ｂを廃止してもよく、また、可変絞り通路６ａを廃止して固定絞り通路６ｂのみで圧側流路６を構成することも可能である。
【００２８】
戻って、伸側室Ｒ１と伸側圧力室７は、ピストンロッド４の伸側室Ｒ１に臨む側部から開口してピストン２およびハウジング１４を通じる伸側流路５を介して連通されている。このように、伸側室Ｒ１と伸側圧力室７とが伸側流路５によって連通され、圧側室Ｒ２と圧側圧力室８とが圧側流路６によって連通され、伸側圧力室７と圧側圧力室８の容積はフリーピストン９がハウジング１４内で変位することによって変化するので、この緩衝装置Ｄにあっては、上記した伸側流路５、伸側圧力室７、圧側圧力室８および圧側流路６からなる流路が、見掛け上、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２を連通しており、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２は、伸側減衰通路３ａおよび圧側減衰通路３ｂの他にも上記した見掛け上の流路によっても連通されることになる。
【００２９】
また、ハウジング１４には、伸側圧力室７と圧側室Ｒ２とを連通するバイパス流路１１が設けられている。このバイパス流路１１は、途中に、弁要素として絞り１１ａを備えていて、バイパス流路１１を流れる液体の流れに抵抗を与えるようになっている。さらに、このバイパス流路１１の途中には、フリーピストン９に連動してバイパス流路１１を開閉する開閉弁１５が設けられている。この開閉弁１５は、連通ポジション１５ｂと二つの遮断ポジション１５ｃ，１５ｄを備えてバイパス流路１１の途中に設けられる弁体１５ａと、当該弁体１５ａをフリーピストン９に連結するレバー１５ｅとを備えていて、フリーピストン９が変位するとポジションが変化するようになっている。具体的には、開閉弁１５は、フリーピストン９の中立位置からの変位量が所定範囲内であると、バイパス流路１１を開放する連通ポジション１５ｂを採り、フリーピストン９の中立位置から伸側圧力室７を圧縮する方向へ変位してフリーピストン９が上記所定範囲を超えるとバイパス流路１１を遮断する遮断ポジション１５ｄを採り、フリーピストン９の中立位置から圧側圧力室８を圧縮する方向へ変位してフリーピストン９が上記所定範囲を超えるとバイパス流路１１を遮断する遮断ポジション１５ｃを採るようになっている。つまり、開閉弁１５は、フリーピストン９が中立位置から所定範囲内にあるときのみバイパス流路１１を開放するようになっている。
【００３０】
このバイパス流路１１は、伸側圧力室７と圧側室Ｒ２とを連通していてフリーピストン９に並列されるため、バイパス流路１１が開放された状態では、バイパス流路１１を液体が通過することになるので、上記した見掛け上の流路を流れる流量が減り、従来の緩衝装置に比較して、フリーピストン９の変位量が抑制される。なお、この実施の形態の場合、バイパス流路１１は、絞り１１ａを用いて液体の流れに抵抗を与えるようになっているが、流路面積を可変にするオリフィスやチョーク等といった他の弁要素を用いることも可能である。また、バイパス流路１１は、この場合、ハウジング１４に設けられているが、フリーピストン９とハウジング１４にかけて設けることも可能である。
【００３１】
なお、開閉弁１５は、上記したように、フリーピストン９に連動するようになっているが、たとえば、図２に示すように、フリーピストン９に伸側圧力室７に臨む面から開口して外周に通じる伸側連通路９ｃを設け、ハウジング１４に内外を連通する貫通孔１４ｅを設け、これらでバイパス流路１１を形成し、フリーピストン９が中立位置から所定範囲内にある際に、ハウジング１４の貫通孔１４ｅのフリーピストン９の外周における開口が伸側連通路９ｃのフリーピストン９の外周における開口に対向するようにしておくと、フリーピストン９が上記所定範囲外まで変位するとバイパス流路１１が遮断されるので、フリーピストン９とハウジング１４を開閉弁として機能させることができ、別途、開閉弁を設ける手間とコストを省くことができる。なお、この場合、伸側連通路９ｃ或いは貫通孔１４ｅの一方または両方を絞り１１ａとして機能するようにしておけばよい。また、図２に示すように、伸側連通路９ｃのフリーピストン９の外周側開口端に環状溝９ｄを設けるか、或いはハウジング１４の内周に貫通孔１４ｅの内周側開口端に環状溝を設けるようにすれば、フリーピストン９がハウジング１４に対して周方向へ位置ずれしても、伸側連通路９ｃと貫通孔１４ｅとを確実に連通させて開閉弁１５として機能することができる。
【００３２】
つづいて、緩衝装置Ｄの基本的な作動について説明する。緩衝装置Ｄがシリンダ１に対してピストン２が図１中上下動する伸縮作動を呈すると、ピストン２によって伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２の一方が圧縮され、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２の他方が膨張されるので、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２のうち圧縮される方の圧力が高まると同時に、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２のうち容積拡大される方の圧力が低下して両者に差圧が生じる。すると、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２のうち圧縮側の液体は、伸側減衰通路３ａと圧側減衰通路３ｂのうち一方と、これに加えて伸側流路５、伸側圧力室７、圧側圧力室８および圧側流路６からなる見掛け上の流路を介して伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２のうち拡大側に移動する。
【００３３】
ここで、緩衝装置Ｄに入力される振動の周波数、すなわち、緩衝装置Ｄの伸縮方向の振動の周波数が低周波であっても高周波であっても、緩衝装置Ｄの伸長行程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装置Ｄの振幅は、高周波振動入力時の緩衝装置Ｄの振幅よりも大きくなる。このように緩衝装置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周期で伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２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９が動く変位も大きくなるが、フリーピストン９はばね要素１０で附勢されているため、フリーピストン９の変位が大きくなると、フリーピストン９が受けるばね要素１０からの附勢力も大きくなり、その分、伸側圧力室７の圧力と圧側圧力室８の圧力に差圧が生じて、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、上記の見掛け上の流路を通過する流量は小さくなる。この見掛け上の流路を通過する流量が小さい分、通路３ａ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高いまま維持される。
【００３４】
逆に、緩衝装置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周期で伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２を行き交う液体の流量は小さく、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が受けるばね要素１０から附勢力も小さくなる。その分、伸側圧力室７の圧力と圧側圧力室８の圧力がほぼ同等圧となり、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の差圧は低周波振動入力時よりも大きくなって、上記の見掛け上の流路を通過する流量が低周波振動入力時よりも増大する。この見掛け上の流路を通過する流量が増大した分は、伸側減衰通路３ａの流量が減少することになるので、緩衝装置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低くなる。
【００３５】
このように、ピストン速度が低い場合には、流量に対する差圧の周波数伝達関数の周波数に対するゲイン特性は、特開２００８−２１５４５９号公報に開示された緩衝装置と同様に、図３に示すが如くの特性となる。また、振動周波数の入力に対する減衰力のゲインを示す緩衝装置Ｄにおける減衰力の特性は、図４に示すように、低周波数域の振動に対しては高い減衰力を発生し、高周波数域の振動に対しては減衰力を低くすることができ、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る。なお、緩衝装置Ｄの収縮行程にあっても、上述の伸長行程と同様に、低周波数域の振動に対しては高い減衰力を発生し、高周波数域の振動に対しては減衰力を低くすることができ、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る。そして、図４の減衰特性において、折れ点周波数を調整することで、緩衝装置Ｄは、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るとともに、ばね下共振周波数の振動が入力されると低い減衰力となり、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。なお、緩衝装置Ｄの減衰特性の設定は、特開２００８−２１５４５９号公報に開示されているように、各部の設定で任意に設定することができる。
【００３６】
また、この緩衝装置Ｄにあっては、フリーピストン９の中立位置からの変位量が大きくなるに従って、圧側流路６の流路面積を減少させるため、フリーピストン９が大きく変位する場合、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、伸側減衰通路３ａ或いは圧側減衰通路３ｂを通過する液体量が増加することになり、緩衝装置Ｄ１の発生減衰力は徐々に高くなっていく。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伸側減衰通路３ａ或いは圧側減衰通路３ｂ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に入力されると、フリーピストン９の中立位置からの変位量の増加に対して圧側流路６の流路面積が減少して緩衝装置Ｄが発生する減衰力が徐々に高くなるので、高周波振動に対して緩衝装置Ｄが発揮している低い減衰力が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高くするので、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。
【００３７】
したがって、この緩衝装置Ｄにあっては、圧側流路６の流路面積がフリーピストン９の中立位置からの変位に応じて徐々に減少する構造を採用しているので、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。
【００３８】
以上のように基本的には、緩衝装置Ｄは、従来の緩衝装置と同様に、低周波数域の振動に対しては高い減衰力を発生し、高周波数域の振動に対しては減衰力を低くすることができるのであるが、本発明の緩衝装置Ｄは、フリーピストン９が中立位置から所定範囲内にあると開放されるバイパス流路１１を備えている。そのため、上記の基本的作動に加えて、本発明の緩衝装置Ｄにあっては、バイパス流路１１の開放中は、バイパス流路１１をも液体が流れるため、上記見掛け上の流路を流れる液体の流量が減少し、伸側圧力室７と圧側圧力室８の圧力差の増大を抑制することから、従来の緩衝装置に比較して、フリーピストン９の変位量を抑制することができる。
【００３９】
また、フリーピストン９が中立位置より所定範囲外まで変位すると、バイパス流路１１が遮断されるようになっている。このようにすることで、フリーピストン９が中立位置近傍に位置する際には、フリーピストン９を動きづらくし、フリーピストン９が中立位置から所定範囲外まで変位すると、バイパス流路１１が遮断され、伸側圧力室７と圧側圧力室８の圧力に差が生じやすくなり、フリーピストン９の変位が促される。すると、大振幅入力時には、従来の緩衝装置と比較しても遜色のない減衰力低減効果を得ることができる。なお、フリーピストン９が所定範囲外に到達してバイパス流路１１が遮断される際に、当該バイパス流路１１の流路面積が徐々に減少するように設定されれば、フリーピストン９の変位速度が急激に変化することがなく、減衰力の急変によって車体に振動を与えて異音が発生してしまうこともない。なお、フリーピストン９の中立位置から変位量が所定範囲内であれば、バイパス流路１１が開放されることになるが、上記所定範囲は、任意に設定することができる。
【００４０】
また、フリーピストン９が中立位置から伸側圧力室7を圧縮する方向へ変位する際の所定範囲の伸側限界と、フリーピストン９が中立位置から圧側圧力室８を圧縮する方向へ変位する際の所定範囲の圧側限界とに関して、中立位置と伸側限界の距離と、中立位置と圧側限界の距離とは異なっていてもよい、つまり、上記所定範囲は、必ずしも中立位置を中心としてフリーピストン９の変位方向の両側で等しい距離に範囲の限界を持たなくてもよい。
【００４１】
このように、本発明の緩衝装置Ｄでは、フリーピストン９の中立位置からの変位を抑制することができるので、高周波振動が継続して入力されても、フリーピストン９が中立位置から圧側圧力室８側へ偏って変位しにくくなり、緩衝装置Ｄの基本作動である高周波振動時に減衰力を低減する作動を損なうことがない。
【００４２】
また、本発明の緩衝装置Ｄでは、高周波振動が継続して入力されてもフリーピストン９の変位に偏りが生じないため、フリーピストン９の圧側圧力室８側へのストローク余裕を確保することができ、フリーピストン９がハウジング１４に当接して圧側圧力室８への変位ができなくなることを防止することができる。
【００４３】
この結果、本発明の緩衝装置Ｄによれば、高周波振動が継続的に入力されても、フリーピストン９のストローク余裕が確保されるので、減衰力低減効果を失うことがない。
【００４４】
また、この緩衝装置Ｄにあっては、高周波振動が継続的に入力されても、減衰力低減効果を発揮することができるので、悪路やでこぼこ道を車両が走行する場合にあっても、良好な乗心地を実現できる。
【００４５】
さらに、この緩衝装置Ｄ１にあっては、バイパス流路１１が開放状態における伸側圧力室７と圧側圧力室８の差圧は、絞り１１ａが液体の流れに与える抵抗と、圧側流路６が液体の流れに与える抵抗との比によって、緩衝装置Ｄの伸縮速度に対してフリーピストン９の変位量をチューニングすることができる。
【００４６】
つづいて、図５に示した他の実施の形態の緩衝装置Ｄ１について説明する。この緩衝装置Ｄ１にあっては、バイパス流路１６が、圧側圧力室８にも連通される点で上記した緩衝装置Ｄと異なっている。その他の構成については、緩衝装置Ｄと同様であるので、以下、この緩衝装置Ｄ１が緩衝装置Ｄと異なる部材について詳細に説明し、同じ部材については説明が重複するので同じ符号を付するのみとして詳しい説明を省略することとする。
【００４７】
バイパス流路１６は、具体的には、伸側圧力室７を圧側室Ｒ２に連通しており、途中に弁要素としての絞り１６ａを備えている。また、このバイパス流路１６の弁要素としての絞り１６ａよりも圧側室Ｒ２側は、分岐通路１８を介して圧側圧力室８にも連通されている。このように、緩衝装置Ｄ１にあっては、伸側圧力室７と圧側圧力室８とがバイパス流路１６にて連通状態に置かれるが、弁要素としての絞り１６ａが設けられているので、伸側圧力室７と圧側圧力室８とに差圧が生じるようなっている。弁要素としては、たとえば、オリフィスやチョークといった弁要素を利用することができる。
【００４８】
さらに、この緩衝装置Ｄ１にあっては、バイパス流路１６の途中であって、分岐通路１８よりも圧側室Ｒ２側には、開閉弁１７が設けられている。この開閉弁１７は、フリーピストン９に連動してバイパス流路１６を開閉するようになっており、連通ポジション１７ｂと二つの遮断ポジション１７ｃ，１７ｄを備えてバイパス流路１６の途中に設けられる弁体１７ａと、当該弁体１７ａをフリーピストン９に連結するレバー１７ｅとを備えていて、フリーピストン９が変位するとポジションが変化するようになっている。具体的には、開閉弁１７は、フリーピストン９の中立位置からの変位量が所定範囲内であると、バイパス流路１６を開放する連通ポジション１７ｂを採り、フリーピストン９の中立位置から伸側圧力室７を圧縮する方向へ変位してフリーピストン９が上記所定範囲を超えるとバイパス流路１６を遮断する遮断ポジション１７ｄを採り、フリーピストン９の中立位置から圧側圧力室８を圧縮する方向へ変位してフリーピストン９が上記所定範囲を超えるとバイパス流路１６を遮断する遮断ポジション１７ｃを採るようになっている。つまり、開閉弁１７は、フリーピストン９が中立位置から所定範囲内にあるときのみバイパス流路１６を開放するようになっている。
【００４９】
そして、この実施の形態の緩衝装置Ｄ１では、バイパス流路１６の分岐通路１８よりも圧側室Ｒ２側には、可変絞り１６ｂが設けられている。このようにすると、圧側圧力室８と圧側室Ｒ２との間に可変絞り１６ｂが配置されるので、分岐通路１８と、バイパス流路１６の分岐通路１８が接続する部位から圧側室Ｒ２へ至るまでと、可変絞り１６ｂとで緩衝装置Ｄにおける可変絞り通路６ａが形成されることになり、バイパス流路１６の一部が圧側流路６としても機能するようになっている。なお、この実施の形態の緩衝装置Ｄ１では、バイパス流路１６の一部が可変絞り通路６ａとしても機能するので、可変絞り通路６ａも開閉弁１７によって開閉されることになる。
【００５０】
この緩衝装置Ｄ１にあっては、基本的には、緩衝装置Ｄと同様に、フリーピストン９が変位することによって見掛け上の流路を介して伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２を液体が行き来するため、低周波数域の振動に対しては高い減衰力を発生し、高周波数域の振動に対しては減衰力を低くすることができる。
【００５１】
そして、本発明の緩衝装置Ｄ１は、緩衝装置Ｄと同様に、フリーピストン９が中立位置から所定範囲内にあると開放されるバイパス流路１６を備えている。そのため、上記の基本的作動に加えて、本発明の緩衝装置Ｄ１にあっても、バイパス流路１６の開放中は、伸側圧力室７が圧側室Ｒ２に連通されるため、上記見掛け上の流路を流れる液体の流量のうち、バイパス流路１６を流れる液体の流量分がフリーピストン９の変位に寄与せず、伸側圧力室７と圧側圧力室８の圧力差の増大を抑制することから、従来の緩衝装置に比較して、フリーピストン９の変位量を抑制することができる。
【００５２】
また、フリーピストン９が中立位置より所定範囲外まで変位すると、バイパス流路１６が遮断されるようになっている。このようにすることで、フリーピストン９が中立位置近傍に位置する際には、フリーピストン９を動きづらくし、フリーピストン９が中立位置から所定範囲外まで変位すると、バイパス流路１６が遮断され、伸側圧力室７と圧側圧力室８の圧力に差が生じやすくなり、フリーピストン９の変位が促される。すると、大振幅入力時には、高周波振動に対して従来の緩衝装置と比較しても遜色のない減衰力低減効果を得ることができる。なお、フリーピストン９が所定範囲外に到達してバイパス流路１６が遮断される際に、当該バイパス流路１６の流路面積が徐々に減少するように設定されれば、フリーピストン９の変位速度が急激に変化することがなく、減衰力の急変によって車体に振動を与えて異音が発生してしまうこともない。なお、フリーピストン９の中立位置から変位量が所定範囲内であれば、バイパス流路１６が開放されることになるが、上記所定範囲は、任意に設定することができるのは緩衝装置Ｄと同様である。
【００５３】
このように、本発明の緩衝装置Ｄ１では、フリーピストン９の中立位置からの変位を抑制することができるので、高周波振動が継続して入力されても、フリーピストン９が中立位置から圧側圧力室８側へ偏って変位しにくくなり、緩衝装置Ｄ１の基本作動である高周波振動時に減衰力を低減する作動を損なうことがない。
【００５４】
また、本発明の緩衝装置Ｄ１では、高周波振動が継続して入力されてもフリーピストン９の変位に偏りが生じないため、フリーピストン９の圧側圧力室８側へのストローク余裕を確保することができ、フリーピストン９がハウジング１４に当接して圧側圧力室８への変位ができなくなることを防止することができる。
【００５５】
この結果、本発明の緩衝装置Ｄ１によれば、高周波振動が継続的に入力されても、フリーピストン９のストローク余裕が確保されるので、減衰力低減効果を失うことがない。
【００５６】
また、この緩衝装置Ｄ１にあっては、高周波振動が継続的に入力されても、減衰力低減効果を発揮することができるので、悪路やでこぼこ道を車両が走行する場合にあっても、良好な乗心地を実現できる。
【００５７】
さらに、この緩衝装置Ｄ１にあっても、バイパス流路１６が開放状態における伸側圧力室７と圧側圧力室８の差圧は、伸側圧力室７と圧側圧力室８との間の弁要素である絞り１６ａが液体の流れに与える抵抗と、圧側流路６が液体の流れに与える抵抗との比によって、緩衝装置Ｄ１の伸縮速度に対してフリーピストン９の変位量をチューニングすることができる。
【００５８】
なお、バイパス流路１６は、図６に示すように、フリーピストン９に設けられて伸側圧力室７に臨む面から開口して外周に通じる伸側連通路９ｅと、ハウジング１４の内外を連通する貫通孔１４ｆと、圧側圧力室８から開口して伸側連通路９ｅに連通される圧側連通路９ｆとで形成することができる。なお、この場合、伸側連通路９ｅ自体が絞りとして機能するようになっていてもよいし、途中に絞りを設けるようにしてもよい。また、図６に示すように、伸側連通路９ｃのフリーピストン９の外周側開口端に環状溝９ｇを設けているので、伸側連通路９ｃと貫通孔１４ｆとが周方向に位置ずれしても、両者の連通を確保して開閉弁１７としての機能を発揮することができる。
【００５９】
そして、フリーピストン９が中立位置から所定範囲内にある際に、ハウジング１４の貫通孔１４ｆのフリーピストン９の外周における開口が伸側連通路９ｅが連通される環状溝９ｇに対向して、バイパス流路１６が開放され、フリーピストン９が上記所定範囲外まで変位すると貫通孔１４ｆがフリーピストン９の外周にて閉塞されてバイパス流路１６が遮断されるので、フリーピストン９とハウジング１４を開閉弁１７として機能させることができ、別途、開閉弁を設ける手間とコストを省くことができる。
【００６０】
また、この場合、図６に示すように、伸側連通路９ｅが圧側連通路９ｆに連通されており、この圧側連通路９ｄとハウジング１４の内外を連通する貫通孔１４ｆとによって、可変絞り通路６ａが形成されている。なお、伸側連通路９ｃと圧側連通路９ｄとは環状溝９ｇを介して連通されており、両者を連通させる加工は容易である。この場合、圧側連通路９ｆ或いは貫通孔１４ｆの一方または両方に絞りを設けるようにすればよい。この可変絞り通路６ａは、フリーピストン９が中立位置にある際には、ハウジング１４の貫通孔１４ｆが環状溝９ｄに対向して全開状態とされ、フリーピストン９が中立位置から変位すると徐々に貫通孔１４ｆと環状溝９ｇの対向面積が減じられるので、これにより可変絞り通路６ａの流路面積がフリーピストン９の変位とともに減少することになり、フリーピストン９の中立位置からの変位が進むと遮断される。このようにすることで別途、流路面積を可変にする構造を追加することなく、可変絞り通路６ａを形成することができ、可変絞り通路６ａの設置の手間とコストが低減される。
【００６１】
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】
【００６２】
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】
【００６３】
１  シリンダ
２  ピストン
３ａ  減衰通路としての伸側減衰通路
３ｂ  減衰通路としての圧側減衰通路
４  ピストンロッド
５  伸側流路
６  圧側流路
６ｂ  固定絞り通路
７  伸側圧力室
８  圧側圧力室
９  フリーピストン
９ａ，９ｆ  圧側連通路
９ｃ，９ｅ  伸側連通路
１０  ばね要素
１１，１６  バイパス流路
１４  ハウジング
１４ｄ  圧側貫通孔
１４ｅ，１４ｆ  貫通孔
１５，１７  開閉弁
１６ａ  弁要素としての絞り
２２  ガイドロッド
Ｄ，Ｄ１  緩衝装置
Ｒ１  伸側室
Ｒ２  圧側室
Ｒ３  圧力室
【図１】
2014074443.tif 000003
【図２】
2014074443.tif 000004
【図３】
2014074443.tif 000005
【図４】
2014074443.tif 000006
【図５】
2014074443.tif 000007
【図６】
2014074443.tif 000008