(57)【要約】      （修正有）【課題】ピストンロッドのストローク周波数に応じて減衰力を調整する緩衝器において、応答性を改善し、安定した減衰力特性が得られるようにする。【解決手段】シリンダにピストンロッド６を連結したピストン５を挿入する。シリンダ上下室２Ａ、２Ｂ間を連通するバイパス通路２０の流路面積を減衰力調整機構１９で調整する。シャッタ２２を板バネ２３、２４で弾性的に保持し、シャッタ２２の移動によって伸び及び縮み側可変流路３２Ａ、３３Ａの開度を調整し、その絞りによる流体力でシャッタ２２を移動させる。シャッタ２２と板バネ２３、２４で構成する振動系の特性によってシャッタ２２の移動に抵抗を付与してピストンロッド６のストローク周波数に応じて減衰力を調整する。シリンダ上下室２Ａ、２Ｂ間の差圧をシャッタ２２の推力としないので、無効ストロークを最小限に抑えて、迅速に所期の減衰力を立ち上げることができる。【選択図】図１
2011033125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に挿入されて前記シリンダ内を２室に仕切るピストンと、該ピストンに連結されて前記シリンダの外部に突出するピストンロッドと、前記シリンダ内の２室間を連通するバイパス通路と、該バイパス通路の流路面積を調整する減衰力調整機構とを備え、
前記減衰力調整機構は、前記ピストンロッドに設けられたシャッタガイドと、該シャッタガイドに移動可能に案内されるシャッタと、前記シャッタを初期位置に弾性的に保持する弾性部材とを含み、
前記シャッタと前記シャッタガイドとで、前記シャッタの移動によって開度を変化させて前記バイパス通路の流路面積を調整する可変流路を形成し、
前記シャッタは、前記シリンダ内の２室間の差圧を受けて移動せず、前記初期位置にあるとき、前記可変流路が所定の開度で開いており、該可変流路の作動流体の流れによって生じる流体力によって前記弾性部材の弾性力に抗して前記可変流路を閉じる方向に移動することを特徴とする緩衝器。
【請求項２】
前記シャッタガイドは、前記ピストンロッドの外周部に設けられ、前記シャッタは、前記シャッタガイドの外周に嵌合された円筒状の部材であることを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
【請求項３】
前記可変流路は、前記シャッタガイド及び前記シャッタの少なくとも一方に形成された周方向の溝によって形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の緩衝器。
【請求項４】
前記弾性部材は、前記シャッタの両端部に配置されて複数積層されたディスク状の板バネであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の緩衝器。
【請求項５】
前記バイパス通路は、前記ピストンロッド内に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の緩衝器。
【請求項６】
前記シャッタガイドは、前記ピストンロッドの端部に固定された筒状の部材であり、前記シャッタガイド内に前記シャッタが移動可能に案内されていることを特徴とする請求項１、３、４又は５のいずれかに記載の緩衝器。
【請求項７】
前記シャッタは、前記シャッタガイドの軸方向に沿って移動することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の緩衝器。
【請求項８】
前記シャッタは、前記シャッタガイドに対して回転することを特徴とする請求項１、５又は６のいずれかに記載の緩衝器。
【請求項９】
前記シャッタの移動に減衰力を作用させる減衰手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の緩衝器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減衰力調整式の緩衝器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車のサスペンション装置に装着される緩衝器においては、減衰力特性を調整可能とし、車両の走行状態に応じて、適宜、減衰力特性を切換えることにより、操縦安定性及び乗り心地を向上させるようにしたものが公知である。
【０００３】
そして、特許文献１には、ピストンロッドのストローク周波数に応じて、サスペンション装置のバネ下振動による高周波ストロークに対して減衰力を小さくし、バネ上振動による低周波ストロークに対して減衰力を大きくすることにより、路面の凹凸を吸収しつつ、加減速時及び旋回時には車体の姿勢変化を抑制して、乗り心地及び操縦安定性を向上させるようにした緩衝器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３０２６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された緩衝器では、次のような問題がある。この緩衝器では、ピストンによって仕切られたシリンダ内の２室の差圧によって減衰力調整機構の弁体を移動させ、弁体が所定位置まで移動したとき、作動流体の通路の開度を変化させることにより、ピストンロッドのストローク周波数に応じて減衰力を調整している。このため、ピストンロッドのストローク初期においては、シリンダ内のピストンの摺動によって生じる作動流体の流れは、弁体を移動させるために費やされることになり、所期の減衰力が発生しない。したがって、ピストンロッドの高周波微振幅ストローク時の減衰力が不足し、また、低周波ストローク時においては、減衰力を立上がりに遅れが生じて減衰力が不安定になる。
【０００６】
本発明は、ピストンロッドのストローク周波数に応じて減衰力を調整する緩衝器において、応答性を改善し、安定した減衰力特性が得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明に係る緩衝器は、作動流体が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に挿入されて前記シリンダ内を２室に仕切るピストンと、該ピストンに連結されて前記シリンダの外部に突出するピストンロッドと、前記シリンダ内の２室間を連通するバイパス通路と、該バイパス通路の流路面積を調整する減衰力調整機構とを備え、
前記減衰力調整機構は、前記ピストンロッドに設けられたシャッタガイドと、該シャッタガイドに移動可能に案内されるシャッタと、前記シャッタを初期位置に弾性的に保持する弾性部材とを含み、
前記シャッタと前記シャッタガイドとで、前記シャッタの移動によって開度を変化させて前記バイパス通路の流路面積を調整する可変流路を形成し、
前記シャッタは、前記シリンダ内の２室間の差圧を受けて移動せず、前記初期位置にあるとき、前記可変流路が所定の開度で開いており、該可変流路の作動流体の流れによって生じる流体力によって前記弾性部材の弾性力に抗して前記可変流路を閉じる方向に移動することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ピストンロッドのストローク周波数に応じて減衰力を調整する緩衝器において、応答性を改善し、安定した減衰力特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る緩衝器の要部である減衰力調整機構を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す緩衝器の縦断面図である。
【図３】図１に示す減衰力調整機構の作動状態を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る緩衝器の要部である減衰力調整機構を示す縦断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る緩衝器の要部である減衰力調整機構を示す図６（Ｂ）のＣ−Ｃ線による縦断面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線による横断面図である。
【図７】図１に示す緩衝器の減衰力特性を示すグラフ図である。
【図８】図１に示す緩衝器の周波数特性を示すボード線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の第１実施形態について、図１乃至図３を参照して説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態に係る緩衝器１は、いわゆる複筒式の緩衝器であって、シリンダ２の外周に外筒３が設けられて、シリンダ２と外筒３との間に環状のリザーバ４が形成された二重筒構造となっている。シリンダ２内には、ピストン５が摺動可能に挿入され、このピストン５によってシリンダ２内がシリンダ上室２Ａとシリンダ下室２Ｂとの２室に仕切られている。ピストン５には、ピストンロッド６の一端部がナット７によって連結されており、ピストンロッド５の他端側は、シリンダ２及び外筒３の上端部に設けられたロッドガイド８及びオイルシール９を摺動可能かつ液密的に貫通して外部へ突出している。シリンダ２の下端部には、シリンダ下室２Ｂとリザーバ４とを区画するベースバルブ１０が設けられており、シリンダ２内には、作動流体として作動液が封入され、リザーバ４内には、作動液及びガスが封入されている。
【００１１】
ピストン５には、シリンダ上下室２Ａ、２Ｂ間を連通する伸び側通路１１及び縮み側通路１２が設けられている。伸び側通路１１には、シリンダ上室２Ａ側からシリンダ下室２Ｂ側への作動流体の流れを制御して減衰力を発生させる伸び側ディスクバルブ１３が設けられ、縮み側通路１２には、シリンダ下室２Ｂ側からシリンダ上室２Ａ側への作動流体の流れを制御して減衰力を発生させる縮み側ディスクバルブ１４が設けられている。
【００１２】
また、ベースバルブ１０には、シリンダ下室２Ｂとリザーバ４とを連通させる伸び側通路１５及び縮み側通路１６が設けられている。伸び側通路１５には、リザーバ４側からシリンダ下室２Ｂ側への作動流体の流れのみを許容する逆止弁１７が設けられ、縮み側通路１６には、シリンダ下室２Ｂ側からリザーバ４側への作動流体の流れを制御して減衰力を発生させる縮み側ディスクバルブ１８が設けられている。
【００１３】
シリンダ上室２Ａ内のピストンロッド６の端部には、ピストン５に隣接して減衰力調整機構１９が設けられている。減衰力調整機構１９について、図１を参照して説明する。図１に示すように、ピストン５を貫通するピストンロッド６の端部の内部には、その軸心に沿ってバイパス通路２０が設けられている。バイパス通路２０は、一端部がピストンロッド６の端面でシリンダ下室２Ｂ内に開口し、他端部が径方向に延びてピストンロッド６の側面のシリンダ上室２Ａ側に開口して、ピストン５の伸び側及び縮み側通路１１、１２をバイパスして、シリンダ上下室２Ａ、２Ｂ間を連通している。
【００１４】
シリンダ上室２Ａ内のピストンロッド６の外周部には、ピストン５に隣接して円筒状のシャッタガイド２１が嵌合されて固定されている。シャッタガイド２１の外周部には、円筒状のシャッタ２２が摺動可能に嵌合され、シャッタ２２は、シャッタガイド２１の両端部に固定された弾性部材であるディスク状の板バネ２３、２４によって、弾性的に保持されている。シャッタガイド２１及びその両端部の板バネ２３、２４は、一端側がピストンロッド６の外周溝２５に嵌合された止輪２６によってワッシャ２７及びリテーナ２８を介して軸方向に位置決めされ、他端側がピストンロッド６の外周のネジ部にナット２９によってワッシャ３０及びリテーナ３１をネジ込み軸方向に位置決めされて固定されている。
なお、シャッタガイド２１及びその両端部の板バネ２３、２４は、ナット２９及びワッシャ３０を省略して、ナット７によってピストン５と共に固定するようにしてもよい。
【００１５】
シャッタガイド２１には、外周溝である伸び側ガイド溝３２及び縮み側ガイド溝３３が形成され、縮み側ガイド溝３３は、シャッタガイド２１の側壁を貫通する通路３４によって、バイパス通路２０のピストンロッド６の側面の開口部に連通している。なお、通路３４とバイパス通路２０との接続部は、ピストンロッド６とシャッタガイド２１との間に設けられたＯリング３５及びナット２９の締め付けによってシリンダ上室２Ａからシールされている。
【００１６】
シャッタ２２には、内周溝であるシャッタ溝３６が形成されている。シャッタ溝３６の軸方向の幅は、シャッタガイド２１の伸び側ガイド溝３２と縮み側ガイド溝３３との間の幅よりも大きく、シャッタ２２が図１に示す初期位置にあるとき、シャッタ溝３６が伸び側及び縮み側ガイド溝３２、３３の両方と連通するオープンセンタとなるようになっている。そして、シャッタ２２が図３（Ｂ）に示すように下方へ移動することにより、伸び側ガイド溝３２とシャッタ溝３６との間に形成される伸び側可変流路３２Ａを絞って、その流路面積を調整し、このとき、縮み側ガイド溝３３とシャッタ溝３６との間に形成される縮み側可変流路３３Ａは開いている。また、シャッタ２２が図３（Ｃ）に示すように上方へ移動することにより、縮み側ガイド溝３３とシャッタ溝３６との間に形成される縮み側可変流路３３Ａを絞ってその流路面積を調整し、このとき、伸び側可変流路３２Ａは開いている。伸び側及び縮み側ガイド溝３２、３３の縁部には、伸び側及び縮み側可変流路３２Ａ、３３Ａの流路面積のシャッタ２２のストロークに対する変化量を調整するためのノッチ３２Ｂ、３３Ｂが形成されている。シャッタガイド２１及びシャッタ２２の伸び側ガイド溝３２側の端部には、伸び側ガイド溝３２を常時シリンダ上室２Ａに連通させるための溝３７、３８が設けられている。
【００１７】
板バネ２３、２４は、径の異なる複数のディスクを積層したものであり、シャッタ２２の両端部に形成された環状凸部に当接し、シャッタ２２を図１に示す初期位置に弾性的に保持して、そのバネ力に抗して移動可能としており、また、積層されたディスク間の摩擦によって、シャッタ２２の移動に対して減衰力を作用させる減衰手段を兼ねている。なお、板バネ２３、２４は、初期状態において撓んでおり、所定のセット荷重をもってシャッタ２２を弾性的に保持している。そして、シャッタ２２の質量、板バネ２３、２４のバネ力及び摩擦力によって１自由度振動系の質量、バネ及びダンパの各要素を構成している。
【００１８】
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
ピストンロッド６の伸び行程時には、シリンダ２内のピストン５の摺動によってシリンダ上室２Ａ側の作動流体が加圧されて、減衰力調整機構１９の切欠き３７、３８、伸び側ガイド溝３２、シャッタ溝３６、縮み側ガイド溝３３、縮み側通路３４及びバイパス通路２０を通って、シリンダ下室２Ｂ側へ流れる。このとき、伸び側ガイド溝３２とシャッタ溝３６との間の伸び側可変流路３２Ａの流路面積によってオリフィス特性の減衰力が発生する。また、ピストン速度が上昇して、シリンダ上室２Ａ側の作動流体の圧力がピストン５の伸び側ディスクバルブ１３の開弁圧力に達すると、これが開弁し、シリンダ上室２Ａの作動流体が伸び側通路１１を通ってシリンダ下室２Ｂへ流れ、伸び側ディスクバルブ１３の開度に応じてバルブ特性の減衰力が発生する。このとき、ベースバルブ１０の逆止弁１７が開弁し、ピストンロッド６がシリンダ２内から退出した分の体積の作動流体がリザーバ４から伸び側通路１５を通ってシリンダ下室２Ｂへ流入する。
【００１９】
また、ピストンロッド６の縮み行程時には、シリンダ２内のピストン５の摺動によってシリンダ下室２Ｂ側の作動流体が加圧されて、減衰力調整機構１９のバイパス通路２０、通路３４、縮み側ガイド溝３３、シャッタ溝３６、伸び側ガイド溝３２及び切欠き３７、３８を通って、シリンダ上室２Ａ側へ流れる。このとき、縮み側ガイド溝３３とシャッタ溝３６との間の縮み側可変流路３３Ａの流路面積によってオリフィス特性の減衰力が発生する。また、ピストン速度が上昇して、シリンダ下室２Ｂ側の作動流体の圧力がピストン５の縮み側ディスクバルブ１４の開弁圧力に達すると、これが開弁し、シリンダ下室２Ｂ側の作動流体が縮み側通路１２を通ってシリンダ上室２Ａへ流れ、縮み側ディスクバルブ１４の開度に応じてバルブ特性の減衰力が発生する。このとき、ピストンロッド６がシリンダ２内に侵入した分の体積の作動流体がシリンダ下室２Ｂからベースバルブ１０の縮み側ディスクバルブ１８を開き、伸び側通路１６を通ってリザーバ４へ流れてリザーバ４内のガスを圧縮する。
【００２０】
減衰力調整機構１９では、初期状態において、シャッタ２２は、板バネ２３、２４によって図３（Ａ）に示す初期位置に弾性的に保持されている。ピストンロッド６の伸び行程時に、伸び側ガイド溝３２からシャッタ溝３６を通して縮み側ガイド溝３３へ作動流体が流れると、伸び側ガイド溝３２とシャッタ溝３６との間の伸び側可変流路３２Ａ及びシャッタ溝３６と縮み側ガイド溝３３との間の縮み側可変流路３３Ａで、流路面積が絞られ、流速が高められて噴流が生じる。これらの噴流は、その流路を閉じる方向にシャッタ２２を移動させようとする流体力を生じるが、伸び行程時には、作動流体の流れの方向により、伸び側可変流路３２Ａで生じる流体力が縮み側可変流路３３Ａで生じる流体力よりも大きくなる。その結果、その流体力の差によって、シャッタ２２は、板バネ２３、２４のバネ力に抗して、図３（Ｂ）に示すように下方へ移動して、伸び側可変流路３２Ａを閉じる。
【００２１】
このとき、シャッタ２２に作用する流体力Ｆは、次式で表すことができる。
Ｆ＝−ρ・Ｑ・Ｖ・ｃｏｓθ±ρ・Ｌ１・Ｑ−ｍｆ・Ｘ´´  …（１）
ここで、ρ：作動流体密度、Ｑ：流量、Ｖ：流速、θ：噴流角度、Ｌ１：流入出点から墳流間の長さ（本実施形態においては、伸び行程では流出点３３Ａと噴流の距離、縮み行程では流出点３２Ａと噴流の距離）、ｍｆ：シャッタ溝内の作動流体の質量、Ｘ：シャッタの変位、である。
（１）式において、第１項は、定常流体力を表している。定常流体力は、ベルヌーイの定理で知られる流速の増大による圧力降下が、シャッタ２２の表面の各部位で圧力の高低を伴なって分布し、この圧力分布によって生じる可動方向の力のアンバランスによって生じる。そして、定常流体力は、絞り部を流れる作動流体の質量流量と噴流速度の接線方向成分との積に比例する。第２項は、非定常流体力を表している。なお、符号はシャッタ溝３６から流出する場合が正で流入する場合が負である。また、第３項は、作動流体の慣性力を表している。第２項及び第３項は、作動流体の流れや絞り部の開度の変動に応じて発生し、第１項の定常流体力に比して、充分小さいので無視し得る。
【００２２】
定常流体力は、シャッタ２２に対して常に流路を閉じる方向に作用し、シャッタ２２は、初期状態において板バネ２３、２４のバネ力によって初期位置に弾性的に保持されているので、流体力が生じると、シャッタ２２は、定常流体力が板バネ２３、２４のバネ力と釣合う位置まで流路を閉じる方向に移動することになる。（１）式から、定常流体力は、作動流体の流速に比例し、すなわち、ピストンロッド６のストローク速度に比例する。
【００２３】
一方、シャッタ２２の移動には、１自由度振動系の質量、バネ及びダンパを構成するシャッタ２２及び板バネ２３、２４の特性（シャッタ２２の質量、板バネ２３、２４のバネ定数、板バネ２３、２４の減衰係数）が影響するので、これらの特性を適宜設定することにより、ピストンロッド６のストローク周波数に応じてシャッタ２２の移動を制御することができる。本実施形態では、ピストンロッド６のストローク周波数がサスペンション装置のバネ上共振周波数ω１付近の低周波域において、シャッタ２２の移動に対する抵抗力が小さく、バネ下共振周波数ω２付近の高周波域において、抵抗力が大きくなるように、シャッタ２２の質量、板バネの２３、２４のバネ定数及び減衰力を設定する。
【００２４】
これにより、ピストンロッド６が静止状態からバネ上共振周波数ω１付近の低周波でストロークを開始すると、シャッタ２２の初期位置における伸び側ガイド溝３２とシャッタ溝３６との間の伸び側流路３２Ａの流路面積によって決定されるオリフィス特性の低い減衰力が発生し始め、ストローク速度が上昇するにつれて、シャッタ２２に作用する流体力が増大して、シャッタ２２が伸び側可変流路３２Ａを閉じる方向に移動して、オリフィス特性の減衰力が大きくなる。このとき、低周波ストローク域では、シャッタ２２の質量、板バネの２３、２４のバネ定数及び減衰力による抵抗力が小さいので、図７中に実線で示すように、減衰力は、迅速に立ち上がり、ピストン速度の上昇によってシリンダ上室２Ａの圧力が伸び側ディスクバルブ１３の開弁圧に達する。ピストンロッド６のストローク速度が最大速度に達した後、下降する際には、作動流体の流速が低下して流体力が低下することにより、シャッタ２２が流路を開き、減衰力が滑らかに低下して収束するので、車体の挙動が不安定になることがない。
【００２５】
また、ピストンロッド６がバネ下共振周波数ω２付近の高周波でストロースする場合は、ストローク開始時点で、シャッタ２２の初期位置における伸び側ガイド溝３２とシャッタ溝３６との間の伸び側可変流路３２Ａの流路面積によって決定されるオリフィス特性の低い減衰力が発生し始める。そして、ピストン速度が短時間で上昇し、シャッタ２２に作用する流体力も上昇するが、高周波ストローク域では、シャッタ２２の質量、板バネの２３、２４のバネ定数及び減衰力による抵抗力が大きくなるので、シャッタ２２の移動は小さくなり、図７中に破線で示すように、減衰力が緩やかに立上がり、バネ下の振動を充分に吸収することができる。ここで、勾配変化の程度は、ノッチ３２Ｂ、３３Ｂの面積（形状、幅、深さ、数）とバネ特性２３、２４により決定される。
【００２６】
このとき、シャッタ２２は、シリンダ上室２Ａ内にあって、その両端部に作用する圧力が常時バランスしており、シリンダ上下室２Ａ、２Ｂ間の差圧を推力としてないので、ピストンロッド６のストロークに対して、シャッタ２２を移動させるために減衰力が発生しない無効ストロークを生じることがなく、迅速に所期の減衰力を立ち上げることができ、応答遅れや減衰力の不足を抑制して安定した減衰力を得ることができる。
【００２７】
緩衝器１のピストンロッド６の速度一定におけるストローク周波数（入力）に対する減衰力（出力）の伝達関数を表すボード線図を図８に示す。バネ上共振周波数ω１以下の領域では、高いゲインＧＬＦとなり、周波数の増加に応じてゲインは徐々に低下し、バネ下共振周波数ω２で、ほぼ低いゲインＧＨＦとなる。位相特性は、バネ上共振周波数ω１とバネ下共振周波数ω２との間で遅れを呈する。これは、ピストンロッド６のストロークの後半でシャッタ２２が閉方向に移動して、減衰力が大きくなるためである。バネ下共振周波数ω２以上の領域では、位相遅れはゼロにもどる。
【００２８】
この周波数特性のゲイン曲線は、シャッタ２２の質量と板バネ２３、２４のバネ定数によって決定される固有振動数及び板バネ２３、２４の減衰比によって調整することができる。この場合、シャッタ２２は、２次遅れ系となるので、固有振動数を車両の共振周波数付近とし、さらに、減衰比を小さく設定することにより、車両の共振周波数付近においてゲインを高くすることができる。バルブ特性の減衰力の上限は、伸び側ディスクバルブ１３によって決定され、図７中に実線で示す値を超えることはないが、オリフィス特性の勾配が大きくなれば、吸収するエネルギも大きくなるので、減衰効果を高めることができる。
【００２９】
また、減衰力調整機構１９は、ピストンロッド６の縮み行程時に、縮み側ガイド溝３３からシャッタ溝３６を通して伸び側シャッタ溝３２へ作動流体が流れると、縮み側ガイド溝３３とシャッタ溝３６との間の縮み側可変流路３３Ａ及びシャッタ溝３６と伸び側ガイド溝３２との間の伸び側可変流路３２Ａで流路が絞られ、流速が高められて噴流を生じる。これらの噴流によって、その流路を閉じる方向にシャッタ２２を移動させようとする流体力が生じる。そして、縮み側可変流路３３Ａで生じる流体力が伸び側可変流路３２Ａで生じる流体力よりも大きくなり、その流体力の差によって、シャッタ２２が板バネ２３、２４のバネ力に抗して、図３（Ｃ）に示すように上方へ移動して、縮み側可変流路３３Ａを閉じる。これにより、上記伸び行程時の場合と同様、ピストンロッド６のストローク周波数に応じて減衰力を調整することができる。
【００３０】
上述のように、減衰力調整機構１９では、シャッタ溝３６から伸び側ガイド溝３２への伸び側可変流路３２Ａの絞りにより、ピストンロッド６の伸び行程時の減衰力を調整し、シャッタ溝３６から縮み側ガイド溝３３への縮み側可変流路３３Ａの絞りによってピストンロッド６の縮み行程時の減衰力を調整するので、伸び側と縮み側で独立して減衰力特性の設定が可能である。
【００３１】
次に、本発明の第２実施形態について、図４を参照して説明する。なお、以下の説明において、図１及び図２に示す第１実施形態に対して、同様の部分には同一の参照符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００３２】
図４は、本実施形態に係る緩衝器の要部であるピストン部を示している。図４に示すように、本実施形態では、ピストン５を貫通したピストンロッド６の小径の先端部に減衰力調整機構３９が取付けられている。減衰力調整機構３９は、円筒状のシャッタガイド４０内にシャッタ４１が摺動可能に嵌合され、シャッタガイド４０の両端の開口部がナット部材４２及びキャップ部材４３によって閉鎖されている。ナット部材４２及びキャップ部材４３は、シャッタガイド４０内のシャッタ４１を案内するガイド部４０Ａの両側の拡径部に嵌合し、ガイド部４０の端部に当接させ、拡径部の端部をかしめることによって固定されている。そして、ナット部材４２がピストンロッド６の先端部に螺着されて、シャッタガイド４０の内部がピストンロッド６のバイパス通路２０に連通している。
【００３３】
シャッタガイド４０の内周部には、周方向のガイド溝４４が形成され、ガイド溝４４は、シャッタガイド４０の側壁に設けられた通路４５によってシリンダ下室２Ｂに連通している。シャッタ４１の外周部には、ガイド溝４４に対向して周方向のシャッタ溝４６が形成されている。シャッタ４１には、その中心部を軸方向に貫通する軸方向通路４７が形成され、軸方向通路４７は、径方向通路４８によってシャッタ溝４６に連通している。軸方向通路４７には、径方向通路４８の開口に対してキャップ部材４３側の部位に、シャッタ４１の移動に減衰力を作用させる減衰手段としてダンピングオリフィス４８が設けられている。
【００３４】
シャッタ４１は、板バネ４９、５０によって、図４に示す初期位置に弾性的に保持されている。一方の板バネ４９は、外周部がシャッタガイド４０のガイド部４０Ａの一端部とナット部材４２との間でクランプされ、内周部がシャッタ４１の一端部に当接している。また、他方の板バネ５０は、外周部がシャッタガイド４０のガイド部４０Ａの他端部とキャップ部材４３との間でクランプされ、内周部がシャッタ４１の他端部に当接している。板バネ４９、５０は、初期撓みをもってシャッタ４１に当接して、所定のセット荷重をもってシャッタ４１を弾性的に保持している。シャッタ４１が上述の初期位置に保持された状態で、シャッタ溝４６とガイド溝４４とがラップしてこれらの間に形成される可変流路４６Ａが開いて、減衰力調整機構３９がオープンセンタとなっており、シャッタ４１が図４の上方に移動することにより、この流路が閉じる。上記第１実施形態のように、ガイド溝４４あるいはシャッタ溝４６の縁部にノッチを設けて、これらの間の流路の特性を調整するようにしてもよい。
【００３５】
このように構成したことにより、ピストンロッド６の伸び行程時には、伸び側ディスクバルブ１３の開弁前には、シリンダ上室２Ａ側の作動流体は、バイパス通路２０を通ってシャッタガイド４０内に流れ、更に、軸方向通路４７、径方向通路４８、シャッタ溝４６、ガイド溝４４及び通路４５を通ってシリンダ下室２Ｂ側へ流れる。このとき、シャッタ溝４６からガイド溝４４への可変流路４６Ａの絞りにより、オリフィス特性の減衰力が発生する。
【００３６】
また、ピストンロッドの縮み行程時には、シリンダ下室２Ｂ側の作動流体は、通路４５、ガイド溝４４、シャッタ溝４６、径方向通路４８、軸方向通路４７、シャッタ室４０Ｂ及びバイパス通路２０を通ってシリンダ上室２Ａ側へ流れる。このとき、ガイド溝４４からシャッタ溝４６への可変流路４６Ａの絞りにより、減衰力が発生する。
【００３７】
そして、ガイド溝４４とシャッタ溝４６との間の可変流路４６Ａに作動流体の流れが生じると、その流れは、流路の絞りにより噴流となって流体力を生じ、板バネ４９、５０のバネ力に抗して、シャッタ４１を流路を閉じる方向（図４における上方）へ移動させようとする。このとき、本実施形態では、ピストンロッド６の伸び行程時には、シャッタ溝４６からガイド溝４４への作動流体の流れによる流体力が、また、縮み行程時には、ガイド溝４４からシャッタ溝４６への作動流体の流れによる流体力が直接、シャッタ４１に作用してシャッタ４１を移動させる。
【００３８】
一方、シャッタ４１の移動には、シャッタ４１の慣性力（質量）、板バネ４９、５０のバネ力及びシャッタ４１の移動に伴って軸方向通路４７に生じる作動流体の流れに対するダンピングオリフィス４８の絞りによる減衰力が作用する。これらの質量、バネ力及び減衰力は、上記第１実施形態と同様、１自由度振動系を構成するので、これらの特性を適宜設定することにより、ピストンロッド６のストローク周波数に応じてシャッタ２２の移動を制御することができる。
【００３９】
シャッタガイド４２内のシャッタ４１の両端部のシャッタ室４０Ｂ、４０Ｃは、軸方向通路４７によって互いに連通し、シャッタ室４０Ｂは、バイパス通路２０によってシリンダ上室２Ａに連通しているので、シャッタ室４０Ｂ、４０Ｃは、同圧であり、その圧力は、シリンダ上室２Ａの圧力に等しい。したがって、シャッタ４１は、その両端部に作用する圧力が常時バランスしており、シリンダ上下室２Ａ、２Ｂ間の差圧を推力としていないので、ピストンロッド６のストロークに対して、シャッタ４１の移動により減衰力が発生しない無効ストロークを生じることがなく、迅速に減衰力を立ち上げることができ、応答遅れや減衰力の不足を抑制して安定した減衰力を得ることができる。
【００４０】
次に、本発明の第３実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。なお、以下の説明において、図１及び図２に示す第１実施形態に対して、同様の部分には同一の参照符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００４１】
図５は、本実施形態に係る緩衝器の要部であるピストン部を示している。図５及び図６に示すように、本実施形態では、ピストン５には、ピストンボルト５１を介してピストンロッド６が連結され、ピストンロッド６の内部に回転式の減衰力調整機構５２が設けられている。ピストンボルト５１は、ピストン５を貫通し、ナット７によってピストン５に固定され、また、ピストンロッド６の端部にネジ込まれて固定されている。
【００４２】
減衰力調整機構５２は、ピストンロッド６の軸心に沿って設けられたガイドボア５３と、ガイドボア５３内に摺動回転可能に嵌合された有底円筒状の回転シャッタ５４と、回転シャッタ５４を弾性的に保持する弾性部材である捩じりバネ５６と、回転シャッタ５４の回転に減衰力を作用させる減衰手段である減衰機構５７とを備えている。
【００４３】
ガイドボア５３は、ピストンボルト５１がねじ込まれるネジ部と一体に形成されており、ピストンボルト５１を軸方向に貫通するバイパス通路２０に連通している。ガイドボア５３の側壁には、ガイドポート５８が設けられている。回転シャッタ５４の側壁には、ガイドポート５８に対向してシャッタポート５９が設けられ、シャッタ５４の回転位置によってガイドポート５８とシャッタポート５９との間に形成される可変流路５９Ａの流路面積を調整する。ガイドポート５８及びシャッタポート５９は、円周方向に沿って対称位置に複数配置して、回転シャッタ５４に作用する作動流体の圧力をバランスさせるとよい。
【００４４】
回転シャッタ５４は、その底部とガイドボア５３の底部と間に介装されたスラスト軸受６０によって回転可能に支持されている。捩じりバネ５６は、ガイドボア５３の一端部が回転シャッタ５４の底部に回転方向に固定して連結され、他端部がピストンロッド６に回転方向に固定して連結されて、回転シャッタ５４を図５及び図６に示す初期位置に弾性的に保持している。そして、回転シャッタ５４が捩じりバネ５６によって保持された初期位置にあるとき、ガイドポート５８とシャッタポート５９とがラップして、これらの間に所定の開度の絞り流路が形成されるオープンセンタとなっている。
【００４５】
減衰機構５７は、図６（Ｂ）に最もよく示されるように、回転シャッタ５４の底部の外側に突出した軸部６１と、ガイドボア５３の底部に圧入、固定したリング状のダンピングプレート６２との間に環状の室を形成し、この室を軸部６１の外周部から直径方向にダンピングプレート６２の内周面の直近まで延びる一対の略扇形の仕切り部６３と、ダンピングプレート６２の内周部から軸部６１の外周面の直近まで延びる一対の略扇形の仕切り部６４とで４つの略扇型の室に仕切った構造となっている。これらの４つの扇形の室は、仕切り部６３、６４とダンピングプレート６２、軸部６１との隙間を介して互いに連通し、これらの室には、作動流体が満たされている。これにより、回転シャッタ５４の回転に対して、４つの扇方の室間で隙間を介して作動流体が流通し、隙間の流通抵抗によって減衰力が作用する。
【００４６】
このように構成したことにより、ピストンロッド６の伸び行程時には、伸び側ディスクバルブ１３の開弁前には、シリンダ上室２Ａ側の作動流体は、ガイドポート５８、シャッタポート５９、回転シャッタ５４の内部及びバイパス通路２０を通ってシリンダ下室２Ｂ側へ流れる。このとき、ガイドポート５８からシャッタポート５９への可変流路５９Ａの絞りにより、減衰力が発生する。
【００４７】
また、ピストンロッドの縮み行程時には、シリンダ下室２Ｂ側の作動流体は、バイパス通路２０、回転シャッタ５４の内部、シャッタポート５９及びガイドポート５８を通ってシリンダ上室２Ａ側へ流れる。このとき、シャッタポート５９からガイドポート５８への可変流路５９Ａの絞りにより、減衰力が発生する。
【００４８】
そして、ガイドポート５８とシャッタポート５９との間の可変流路５９Ａに作動流体の流れが生じると、その流れは、流路の絞りにより噴流となって流体力を生じ、捩じりバネ５６のバネ力に抗して、回転シャッタ５４を流路を閉じる方向（図６（Ａ）における右回り）に回転させようとする。このとき、本実施形態では、ピストンロッド６の伸び行程時には、ガイドポート５８からシャッタポート５９への作動流体の流れによる流体力が、また、縮み行程時には、シャッタポート５９からガイドポート５８への作動流体の流れによる流体力が直接、回転シャッタ５４に作用して回転シャッタ５４を回転させる。
【００４９】
一方、回転シャッタ５４の回転には、回転シャッタ５４の質量による慣性モーメント、捩じりバネ５６のバネ力及び減衰機構５７による減衰力が作用する。これらの質量、バネ力及び減衰力は、上記第１実施形態と同様、１自由度振動系を構成するので、これらの特性を適宜設定することにより、ピストンロッド６のストローク周波数に応じて回転シャッタ５４の移動を制御することができる。
【００５０】
回転シャッタ５４の回転は、シリンダ上下室２Ａ、２Ｂ間の差圧を推力としていないので、ピストンロッド６のストロークに対して、回転シャッタ５４の回転により減衰力が作用しない無効ストロークを生じることがなく、迅速に減衰力を立ち上げることができ、応答遅れや減衰力の不足を抑制して安定した減衰力を得ることができる。
【００５１】
なお、上記第１実施形態では、板バネ２３、２４の積層されたディスク間の摩擦による減衰力、第２実施形態では、ダンピングオリフィス４８による減衰力、また、第３実施形態では、減衰機構５７による減衰力をシャッタに作用させているが、これらの減衰手段を省略して、シャッタを含む１自由度振動系を質量及びバネ要素のみによって構成した場合でも、シャッタの移動は、１次遅れとなり、ピストンロッド６のストローク周波数に応じた減衰力制御が可能である。
【００５２】
上記第１乃至第３実施形態では、本発明をリザーバ４を有する複筒式の緩衝器に適用した場合について説明しているが、本発明は、これに限らず、シリンダ内にフリーピストンによってガス室を形成した単筒式の緩衝器に適用してもよい。また、作動流体は、作動液に限らず、ガスであってもよく、この場合はリザーバ４、ベースバルブ１０及びフリーピストン等は不要となる。
なお、弾性部材としての板バネはシャッタを上下に狭持しているが、何れか一方でもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１  緩衝器、２  シリンダ、５  ピストン、６  ピストンロッド、１９  減衰力調整機構、２０  バイパス通路、２１  シャッタガイド、２２  シャッタ、２３、２４  板バネ（弾性部材）、３２Ａ  伸び側可変流路（可変流路）、３３Ａ  縮み側可変流路（可変流路）
【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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