(57)【要約】【課題】  車体への入力を小さくし、かつ乗心地の悪化を回避する。【解決手段】  ピストンロッド４に沿って軸方向に摺動可能に配置された質量体５と、質量体５の車体側取付点側の端面とピストンロッド４の長手方向の所定の位置に固定されたストッパーとの間に配置された第一弾性体６と、質量体５のピストン側の端面とピストンロッド４の軸方向に揺動可能な揺動ストッパー８ｃとの間に配置された第二弾性体７とを備え、ピストン８は、減衰力を調整するための減衰力調整流路８ｂを有し、揺動ストッパー８ｃがピストン８の質量体５側の位置にて減衰力調整用流路８ｂを塞ぐように配置され、質量体５と第一弾性体６と第二弾性体７とで構成される振動系の固有振動数を、ピストンロッド４とピストン８と弾性支持部材３とで構成される振動系の固有振動数と一致させるように、質量体５の質量と第一弾性体６および第二弾性体７のばね定数とを設定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動液が満たされた外筒と、該外筒内に摺動可能に内挿され作動液の流路を備えるピストンと、一端が前記ピストンに連結され且つ他端が弾性支持部材を介して車体側取付点に連結されるピストンロッドと、を備えて構成されるショックアブソーバにおいて、
前記ピストンロッドに沿って軸方向に摺動可能に配置された質量体と、
前記質量体の前記車体側取付点側の端面と前記ピストンロッドの長手方向の所定の位置に固定されたストッパーとの間に配置された第一弾性体と、
前記質量体の前記ピストン側の端面と前記ピストンロッドの軸方向に揺動可能な揺動ストッパーとの間に配置された第二弾性体と、
を備え、
前記ピストンは、前記作動液の流路とは別に、減衰力を調整するための減衰力調整流路を有し、前記揺動ストッパーが前記ピストンの前記質量体側の位置にて前記減衰力調整用流路を塞ぐように配置され、前記質量体と前記第一弾性体と前記第二弾性体とで構成される振動系の固有振動数が、前記ピストンロッドと前記ピストンと前記弾性支持部材とで構成される振動系の固有振動数と一致するように、前記質量体の質量と前記第一弾性体及び前記第二弾性体のばね定数とを設定していることを特徴とするショックアブソーバ。
【請求項２】
前記質量体は、両端部から中央部に近づくに従って外径が徐々に大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１記載のショックアブソーバ。
【請求項３】
前記揺動ストッパーは、前記減衰力調整用流路を塞いでいる部分以外の箇所に前記軸方向の貫通穴を有することを特徴とする請求項１又は２記載のショックアブソーバ。
【請求項４】
前記質量体、前記揺動ストッパー、前記第一弾性体、及び前記第二弾性体は、前記ピストン側が開放しているカバーで覆われていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のショックアブソーバ。
【請求項５】
前記質量体、前記揺動ストッパー、前記第一弾性体、及び前記第二弾性体は、所定の位置から前記ピストンに至るまでの間に形成され前記ピストン側が開口している前記ピストンロッド内の空洞によって覆われていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のショックアブソーバ。
【請求項６】
前記第二弾性体の剛性を前記第一弾性体の剛性よりも大きくしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のショックアブソーバ。
【請求項７】
前記第一及び第二弾性体により前記質量体に加わっているプリロードは、車輪が路面上の突起を乗り越すときに前記質量体に発生する慣性力と前記ピストンの上室と下室との間の圧力差によって生じる力との和よりも小さくしていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のショックアブソーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショックアブソーバに関し、特に、車輪が路面上の突起を乗り越すときに減衰力を小さくして乗り心地の向上が図られるショックアブソーバに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のショックアブソーバとして、特許文献１には、流路の断面積を変化させるスライド可能な質量体であるニードルとアーマチェアが、スプリングで弾性支持されているショックアブソーバが提案されている。
この従来例は、ピストンの上下面に連通する作動流体の流路面積を制御することにより減衰力を可変としたショックアブソーバにおいて、パイロット空間の圧力がサーボバルブの設定圧を越えて前記サーボバルブを開きメインバルブの２つの面に加わる圧力の差が生じることによりメインバルブをパイロット空間側へ移動させ、主通路の流路面積を増加させると共に、ピストンの加減速によりプロポーショナルマグネットのアーマチュアおよびメインバルブに加わる一方向への慣性力がサーボバルブおよびメインバルブを開く方向に移動させ主通路の流路面積を増加させる、という構成になっている。すなわち、ショックアブソーバの伸縮により移動する粘性流体が通る流路と流体との粘性抵抗により減衰力を発生する機構を有し、突起乗越し時に、流路の断面積を、スライド可能なマスの慣性移動により大きくして減衰力を小さくしている。
【特許文献１】特開平２−８５５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来のショックアブソーバにおいては、ショックアブソーバのピストン及びピストンロッドを質量体とし、ピストンロッドを車体側で支持する弾性支持部材（アッパーマウント）を弾性体とする振動系により決まる固有振動数と、ショックアブソーバに入力される外力の振動数とが一致すると、ピストン及びピストンロッドが共振現象により大きく振動する。したがって、上記の従来技術構造では、ニードルとアーマチェアとプロポーショナルマグネットの質量がピストン及びピストンロッドに加わるため、ピストン及びピストンロッドの共振による振幅がさらに大きくなり、その結果、車体への入力が増加し、乗心地を悪化させる。また共振が発生したときに、質量体であるニードルとアーマチェアが振動し、その結果、減衰力の大きさを調節する流路の断面積が変動することとなり、減衰力が不安定となり、乗心地を悪化させる、という問題がある。
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであって、ピストン及びピストンロッドの共振による振幅を小さくすることにより、車体への入力を小さくするとともに、乗心地の悪化を回避することができるショックアブソーバを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明のショックアブソーバは、作動液が満たされた外筒と、該外筒内に摺動可能に内挿され作動液の流路を備えるピストンと、一端が前記ピストンに連結され且つ他端が弾性支持部材を介して車体側取付点に連結されるピストンロッドと、を備えて構成されるショックアブソーバにおいて、前記ピストンロッドに沿って軸方向に摺動可能に配置された質量体と、前記質量体の前記車体側取付点側の端面と前記ピストンロッドの長手方向の所定の位置に固定されたストッパーとの間に配置された第一弾性体と、前記質量体の前記ピストン側の端面と前記ピストンロッドの軸方向に揺動可能な揺動ストッパーとの間に配置された第二弾性体とを備え、前記ピストンは、前記作動液の流路とは別に、減衰力を調整するための減衰力調整流路を有し、前記揺動ストッパーが前記ピストンの前記質量体側の位置にて前記減衰力調整用流路を塞ぐように配置され、前記質量体と前記第一弾性体と前記第二弾性体とで構成される振動系の固有振動数が、前記ピストンロッドと前記ピストンと前記弾性支持部材とで構成される振動系の固有振動数と一致するように、前記質量体の質量と前記第一弾性体及び前記第二弾性体のばね定数とを設定していることを特徴とする。
【０００５】
この構成によれば、ピストンロッドに沿って軸方向に摺動可能に配置された質量体が、上部がストッパーに当接する第一弾性体の下部と、下部が揺動ストッパーに当接された第二弾性体の上部との間に挟まれた状態で配置されているので、突起乗り越し時は、質量体の慣性力が車体方向（図の上向き）に生じ、これにより減衰力調整用流路が開放され、減衰力が小さくなり乗心地を良くすることができる。
【０００６】
さらに、揺動ストッパーがピストンの質量体側の位置にて減衰力調整用流路を塞ぐように配置され、質量体と第一弾性体と第二弾性体とで構成される振動系の固有振動数が、ピストンロッドとピストンと弾性支持部材とで構成される振動系の固有振動数と一致するように、質量体の質量と第一弾性体及び第二弾性体のばね定数とを設定しているので、ピストン及びピストンロッドの共振に対しては、質量体と第一弾性体と第二弾性体とで構成される振動系が、ダイナミックダンパとして機能するため、ピストンおよびピストンロッドの共振による振幅を小さくすることができる。
【発明の効果】
【０００７】
以上、説明したように、本発明の構成によれば、突起乗り越し時は、質量体の慣性力により減衰力調整用流路が開放され、減衰力が小さくなり乗心地を良くすることができると共に、さらに、ピストン及びピストンロッドの共振による振幅を小さくすることができ、その結果、車体への入力を小さくすることができ、且つ減衰力調整用流路は共振時でも閉じたまま維持することができ、乗心地の悪化を回避することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るショックアブソーバについて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るショックアブソーバの構成を示す縦断面図である。
先ず、構成を説明すると、このショックアブソーバＳは、基本的な構成は従来公知のショックアブソーバと同一であって、外筒２と、ピストン８と、ピストンロッド４とで構成されている。
【０００９】
外筒２内には、粘性流体である作動液が満たされている。
ピストン８は、外筒２の内径とほぼ等しい外径を有し、外筒２内に摺動可能に内挿されるとともに、常時開の作動液の流路８ａを備えている。
ピストンロッド４は、下端がピストン８に連結され且つ上端が弾性支持部材３を介して車体１側の取付点１ａに連結されている。ピストンロッド４には、ピストンロッド４の外径とほぼ同じ内径を有するストッパー４ｂが固定され、ピストンロッド４のピストン８側寄りの位置にはピストンロッド４の軸方向に揺動可能な揺動ストッパー８ｃが設けられている。
【００１０】
そして、本発明のショックアブソーバＳは、質量体５と、第一弾性体６と、第二弾性体７とを備えている。
質量体５は、ストッパー４ｂと揺動ストッパー８ｃとの間で、第一弾性体６と第二弾性体７とによって上下方向から挟まれた状態で配置され、ピストンロッド４に沿って軸方向に摺動可能に配置されている。質量体５の形状は、両端部から中央部に近づくに従って外径が徐々に大きくなる流線形に近い形に形成されている。
【００１１】
第一弾性体６は、ピストンロッド４に外嵌したコイルスプリングであり、質量体５とストッパー４ｂとの間に配置され、下端を質量体５に上端をストッパー４ｂに固定されている。
第二弾性体７は、ピストンロッド４に外嵌したコイルスプリングであり、質量体５と揺動ストッパー８ｃとの間に配置され、上端を質量体５に下端を揺動ストッパー８ｃに固定されている。
【００１２】
ピストン８は、作動液の流路８ａとは別に、作動液の流路８ａよりも内側の位置に、減衰力を調整するための減衰力調整用流路８ｂを有している。質量体５がピストン８側の位置に大きく移動したときを除いて、この減衰力調整用流路８ｂは、ピストン８の質量体５側の位置にて揺動ストッパー８ｃによって塞がれるようになっている。
また、第二弾性体７の剛性を、第一弾性体６の剛性よりも大きくし、質量体５に発生する慣性力と、ピストン８の上室と下室との間の圧力差によって生じる力との和が、第一及び第二弾性体６,７によって発生するプリロードより大きくなるようにしている。
【００１３】
また、質量体５と第一弾性体６と第二弾性体７とで構成される振動系の固有振動数が、ピストンロッド４とピストン８と弾性支持部材３とで構成される振動系の固有振動数と一致するように、質量体５の質量と、第一弾性体６及び第二弾性体７のばね定数とを設定している。
また、ストッパー４ｂ、質量体５、揺動ストッパー８ｃ、第一弾性体６、第二弾性体７は、カバー４ｃで覆われている。
図２は、揺動ストッパーの構成を示す平面図である。
揺動ストッパー８ｃは、減衰力調整用流路８ｂを塞いでいる部分以外の箇所に貫通穴８ｄを有するように構成されている。
【００１４】
次に、本実施形態の動作を説明する。
質量体５は、両端部から中央部に近づくに従って外径が徐々に大きくなる流線形に近い形に形成されているので、粘性流体である作動液中に配置されている質量体５の移動に伴う粘性抵抗を小さくすることができ、質量体５が素早く移動することができる。
第一弾性体６及び第二弾性体７は、第二弾性体７の剛性が第一弾性体６の剛性よりも小さいと、質量体５の移動に対する揺動ストッパー８ｃの移動に遅れが生じたり、あるいは質量体５だけが移動することとなり、減衰力低減機能が劣化することになるが、第二弾性体７の剛性が第一弾性体６の剛性よりも大きいと、第一弾性体６と第二弾性体７との剛性と質量体５の質量とで決まる固有振動数は、ピストンロッド４およびピストン８と車体１側の弾性支持部材３とで構成される振動系の固有振動数と一致するように設定することができ、突起乗り越し時に、質量体５の移動にともなう揺動ストッパー８ｃの移動をより素早くすることができ、減衰力の低減をより素早くすることができる。
【００１５】
また、質量体５と第一弾性体６と第二弾性体７とで構成される振動系の固有振動数が、ピストンロッド４とピストン８と弾性支持部材３とで構成される振動系の固有振動数と一致しているので、ピストン８及びピストンロッド４の共振に対しては、質量体５と第一弾性体６と第二弾性体７とで構成される振動系が、ダイナミックダンパとして機能するため、ピストン８およびピストンロッド４の共振による振幅を小さくすることができ、その結果、車体１への入力を小さくすることができ、かつ減衰力調整用流路８ｂを共振時でも閉じたまま維持することができ、乗心地の悪化を回避することができる。すなわち、車輪が路面上の突起を乗り越すときは、質量体５の慣性力が車体方向（図の上向き）に生じ、これにより減衰力調整用流路８ｂが開放され、車輪が突起を乗り越えて元の高さに戻るときには、減衰力が小さくなり乗心地を良くすることができる。
【００１６】
カバー４ｃは、本来機能である減衰力発生過程で、ピストン８の周囲には作動液の流れが発生し、その流れの大きさによっては、質量体５に変位が発生して減衰力調整用流路８ｂが開閉することとなり、減衰力が変動して乗心地が悪化する可能性があるが、この構成によれば、作動液の流れによって減衰力調整用流路８ｂが開いてしまい減衰力が変動して乗心地を悪化させる可能性は小さい。
【００１７】
揺動ストッパー８ｃは、突起乗り越し時に、質量体５とともに、ピストンロッド８に追従することなく移動することが必要であるが、揺動ストッパー８ｃは、粘性流体である作動液中に配置されているため、移動にともない粘性抵抗が発生する。しかしながら、本実施形態では、図２に示すように、この貫通穴８ｄを有することにより、ピストンロッド８に追従することなく移動でき、粘性抵抗を小さくすることができる。
【００１８】
図３は、特に外部から振動が入力されていないときの状態を示す図である。
同図に示すように、特に外部から入力がなければ減衰力調整用流路８ｂは、揺動ストッパー８ｃによって閉じられている。即ち、揺動ストッパー８ｃは、第一弾性体６及び第二弾性体７によるプリロード（ピストン８に向かう負荷）によって、減衰力調整用流路８ｂを閉じている。
【００１９】
図４は、突起乗り越し時の動作を説明する図である。
突起乗り越し時の上下方向の入力加速度により質量体５に発生する力と、ピストン８の上室と下室の粘性流体の圧力差によって生じる力との和がプリロードより大きいとき、揺動ストッパー８ｃが第二弾性体７に持ち上げられ、減衰力調整用流路８ｂが開く。
すなわち、突起乗り越し時には、（質量体５の慣性力＋上室と下室の粘性流体の圧力差によって生じる力）＞プリロード、が成り立つ。
ここで、前述したように、第二弾性体７の剛性を第一弾性体の剛性よりも大きくしておくと、質量体５の移動に伴って揺動ストッパー８ｃをピストンロッド８に追従することなく移動させることができる。
【００２０】
図５は、ロッド共振時の動作を説明する図である。
ロッド共振時の質量体５の動きについては、ロッド共振時の入力加速度により質量体５に発生する力は突起乗越し時のそれより一般的に小さく、揺動ストッパー８ｃが持ち上がらない程度にプリロードを作用させておくことで、質量体５は第一弾性体６及び第二弾性体７によって支持された振動系をピストンロッド４に形成する。
【００２１】
図６は、本発明のショックアブソーバの力学的モデルを示す概略図である。
図６の力学的モデルからも容易に分かるように、ロッド共振時は、質量体５のダイナミックダンパ効果を生じ、ロッド共振ゲインは低下する。すなわち、質量体５と第一弾性体６と第二弾性体７とで構成される振動系の固有振動数が、ピストンロッド４とピストン８と車体側の弾性支持部材３とで構成される振動系の固有振動数と一致するように質量体５の質量と第一弾性体及び第二弾性体のばね定数を設定することにより、質量体５と第一弾性体６と第二弾性体７とで構成される振動系が、ダイナミックダンパとして機能するため、ピストン８およびピストンロッド４の共振による振幅を小さくすることができ、その結果、車体への入力が小さくすることができ、かつ減衰力調整用流路８ｂは共振時でも閉じたまま維持することができ、乗心地の悪化を回避することができる。
【００２２】
図７は、図６の質量体のダイナミックダンパ効果を示すグラフである。従来例を点線で、本発明を実線で示している。
このグラフは、横軸に周波数（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）［Ｈｚ］、縦軸にゲイン（ＧＡＩＮ）［ｄＢ］をとり、従来例と本発明とを比較した図である。
同図に示すように、ピストン８及びピストンロッド４の共振に対して、質量体５と第一弾性体６と第二弾性体７とで構成される振動系が、ダイナミックダンパとして機能するため、ロッド共振ゲインが低下している。すなわち、本発明のショックアブソーバＳによれば、ピストン８およびピストンロッド４の共振による振幅を小さくすることができ、その結果、車体への入力を小さくすることができ、かつ減衰力調整用流路８ｂを共振時でも閉じたまま維持することができ、乗心地の悪化を回避することができる。
【００２３】
図８は、本発明の他の実施形態に係るショックアブソーバの構成を示す縦断面図である。
この例は、図１で説明した実施形態と異なる点は、前述したピストンロッド４とカバー４ｃとを一体成型してピストンロッド４０とし、ピストンロッド４近傍のストッパー４ｂを省略した例である。構造的には、図１に示した実施形態と同様であるが、ピストンロッド４は、質量体５、揺動ストッパー８ｃ、第一弾性体６、第二弾性体７を覆うように広がって形成され、ピストンロッド４０のピストン８近傍に流路４ａが設けられている。すなわち、質量体５、揺動ストッパー８ｃ、第一弾性体６、及び第二弾性体７は、所定の位置からピストン８まで空洞を形成され且つピストン８側が開口されているピストンロッド４の一部によって覆われている。すなわち、ピストンロッド４が、図１で前述した実施形態におけるカバー４ｃを兼ねており、この構成によっても、減衰力調整用流路８ｂは、揺動ストッパ８ｃによって閉じられたままで、乗心地の悪化を回避することができる。
【００２４】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、この実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱することなく種々の変更が可能である。
例えば、上述した実施形態においては、第一弾性体６及び第二弾性体７は、コイルスプリングであるとしたが、これに限定されず、板バネ等、他の弾性体を用いることもできる。
【００２５】
また、上述した図８に示した実施形態においては、カバー状のピストンロッド４０の形状は、図面上では、ほぼ円筒形に形成しているが、図１に示したカバー４ｃのように、ピストン８に近づくに従って徐々にその外径を大きく形成することもできる。
また、上述した実施形態においては、質量体５の形状は、両端部から中央部に近づくに従って、外径が大きくなるように、流線型に近い形に形成され、その際、図面上では、両端部の外径が等しいが、両端部の外径は異なっていても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係るショックアブソーバの構成を示す縦断面図である。
【図２】揺動ストッパーの構成を示す平面図である。
【図３】特に外部から振動が入力されていないときの状態を示す図である。
【図４】突起乗り越し時の動作を説明する図である。
【図５】ロッド共振時の動作を説明する図である。
【図６】本発明のショックアブソーバの力学的モデルを示す概略図である。
【図７】質量体のダイナミックダンパ効果を示すグラフである。
【図８】本発明の他の実施形態に係るショックアブソーバの構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…車体、２…外筒、３…弾性支持部材、４…ピストンロッド、４ａ…流路、４ｂ…ストッパー、４ｃ…カバー、５…質量体、６…第１弾性体、７…第２弾性体、８…ピストン、８ａ…流路、８ｂ…減衰力調整用流路、８ｃ…揺動ストッパー、８ｄ…貫通穴、４０…ピストンロッド（カバー状）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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