(57)【要約】【課題】ショックアブソーバの大型化を回避しつつ、ショックアブソーバの車両への搭載可能な角度を拡げることのできる技術を提供する。【解決手段】ショックアブソーバ１０は、外筒１２と、外筒１２の内部に配設されたシリンダ１４と、シリンダ１４内に挿入されたピストンロッド１６と、ピストンロッド１６に連結され、シリンダ１４内部を第１の液室２２とガス室２８とに区画するピストン１８と、ピストンロッド１６が挿通されるとともにシリンダ１４内に摺動自在に設けられ、シリンダ１４内部を第２の液室２４とガス室２８とに区画するフリーピストン５０と、シリンダ１４内部の第１の液室２２と、外筒１２とシリンダ１４との間に形成された第３の液室２６との間の作動液の流れを許容する第１のバルブ２０と、シリンダ１４内部の第２の液室２４と、第３の液室２６との間の作動液の流れを許容するポート４０ａとを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒と、
前記外筒の内部に配設されたシリンダと、
前記シリンダ内に挿入されたピストンロッドと、
前記ピストンロッドに連結され、前記シリンダ内を第１の液室と気室とに区画するピストンと、
前記ピストンロッドが挿通されるとともに前記シリンダ内に摺動自在に設けられ、前記シリンダ内を第２の液室と前記気室とに区画するフリーピストンと、
前記シリンダ内の前記第１の液室と、前記外筒と前記シリンダとの間に形成された第３の液室との間の作動液の流れを許容する第１のバルブと、
前記シリンダ内の前記第２の液室と、前記第３の液室との間の作動液の流れを許容する流通路と、
を備えたことを特徴とするショックアブソーバ。
【請求項２】
前記流通路は、第２のバルブに形成されていることを特徴とする請求項１に記載のショックアブソーバ。
【請求項３】
前記第１のバルブは、前記ピストンロッドが前記シリンダから退出する際に減衰力を発生させ、前記第２のバルブは、前記ピストンロッドが前記シリンダ内に進入する際に減衰力を発生させることを特徴とする請求項２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する。特に自動車のサスペンション装置に用いられるショックアブソーバに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリンダ内を摺動するピストンの動作にともなって発生する作動液の流動抵抗により、衝撃を緩衝するショックアブソーバが知られている。この種のショックアブソーバの１つである複筒式ショックアブソーバは、外筒の内部にシリンダが設けられ、シリンダ内がピストンによって上部液室と下部液室とに区画された構造を有している。上部液室および下部液室内に充填された作動液は、ピストンに設けられたポートを介してそれぞれ他方に移動可能となっている。また、外筒とシリンダとの間にはリザーバ室が形成され、下部液室およびリザーバ室内の作動液はベースバルブを介してそれぞれ他方に移動可能となっている。このような構成において、車輪にかかる荷重によってシリンダ内をピストンが摺動し、これにともない上部液室と下部液室との間、あるいはリザーバ室と下部液室との間を作動液が流動する。そして、このとき発生する減衰力によって衝撃が緩衝されることとなる。
【０００３】
このような構造を有する複筒式ショックアブソーバでは、ショックアブソーバを傾けて車両に取り付けた場合に、リザーバ室内のガスがベースバルブからシリンダの液室内に吸い込まれる可能性がある。リザーバ室内のガスが液室内に浸入すると所望の減衰力が得られなってしまうため、複筒式ショックアブソーバの車両への取り付け角には制限が設けられている。これに対して、ベースバルブの下方にフリーピストンを設け、このフリーピストンによって内筒内に気体室を形成するとともに、外筒と内筒との間の外周室に作動油を満たして気体を排除した構成が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−１８９５４０号公報
【特許文献２】特開２０００−６５１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献１の構成では、内筒の下方にガス室が形成されているため、ショックアブソーバの全長が長くなってしまう。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ショックアブソーバの大型化を回避しつつ、ショックアブソーバの車両への搭載可能な角度を拡げることのできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のショックアブソーバは、外筒と、前記外筒の内部に配設されたシリンダと、前記シリンダ内に挿入されたピストンロッドと、前記ピストンロッドに連結され、前記シリンダ内を第１の液室と気室とに区画するピストンと、前記ピストンロッドが挿通されるとともに前記シリンダ内に摺動自在に設けられ、前記シリンダ内を第２の液室と前記気室とに区画するフリーピストンと、前記シリンダ内の前記第１の液室と、前記外筒と前記シリンダとの間に形成された第３の液室との間の作動液の流れを許容する第１のバルブと、前記シリンダ内の前記第２の液室と、前記第３の液室との間の作動液の流れを許容する流通路と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この態様によれば、ショックアブソーバの大型化を回避しつつ、ショックアブソーバの車両への搭載可能な角度を拡げることができる。
【０００８】
前記流通路は、第２のバルブに形成されていてもよい。この態様によれば、第１のバルブと第２のバルブとによって減衰力を発生させることが可能となる。
【０００９】
前記第１のバルブは、前記ピストンロッドが前記シリンダから退出する際に減衰力を発生させ、前記第２のバルブは、前記ピストンロッドが前記シリンダ内に進入する際に減衰力を発生させてもよい。この態様によれば、より簡単に減衰力の制御を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ショックアブソーバの大型化を回避しつつ、ショックアブソーバの車両への搭載可能な角度を拡げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００１２】
（実施形態１）
図１は、一般的な複筒式ショックアブソーバの概略断面図である。  
図１に示すように、一般的な複筒式のショックアブソーバ１００は自動車のサスペンション装置に好適に用いられる。ショックアブソーバ１００は、筐体となる外筒１０２、シリンダ１０４、ピストンロッド１０６、ピストン１０８、ベースバルブ１２０などにより構成されている。
【００１３】
外筒１０２は円筒形状であり、その内部には所定の粘性を有する作動液が充填された円筒形状のシリンダ１０４が配設されている。シリンダ１０４内にはピストンロッド１０６が挿入され、シリンダ１０４の長手方向に延在するように配設されている。ピストンロッド１０６の端部には、シリンダ１０４の長手方向に摺動自在にピストン１０８が連結されている。ピストンロッド１０６は外部からの力を受けて軸方向に摺動し、これにともなってピストン１０８がシリンダ１０４内を摺動する。
【００１４】
ピストン１０８の外壁には図示しない凹部が形成されており、この凹部内には図示しない環状のシール部材が配設されている。シール部材はシリンダ１０４の内壁に摺動可能に当接してシリンダ１０４内の作動液を封止する構成となっており、したがって、シリンダ１０４内は、ピストン１０８によって上部液室１２２と下部液室１２４とに区画されている。また、シリンダ１０４の外径は外筒１０２の内径よりも小さく設定されており、そのため外筒１０２とシリンダ１０４との間には環状の空間部であるリザーバ室１２６が形成されている。ショックアブソーバ１００を直立させた状態で、リザーバ室１２６の約下半分には作動液が充填されるとともに、リザーバ室１２６の約上半分には所定圧力のガス、たとえば窒素ガスなどが封入されている。
【００１５】
ピストン１０８には上部液室１２２と下部液室１２４とを連通するポート１０８ａが形成されている。そして、ポート１０８ａには上部液室１２２と下部液室１２４との間の作動液の流れを制御して減衰力を発生させるための周知のバルブ構造が配設されている。したがって、ピストン１０８は、ピストンバルブとなっている。また、シリンダ１０４の下部開口１０４ａには、ベースバルブ１２０が圧入されている。ベースバルブ１２０は、下部液室１２４とリザーバ室１２６とを連通するポート１２０ａと、下部液室１２４とリザーバ室１２６との間の作動液の流れを制御して減衰力を発生させる周知のバルブ構造とを有する。
【００１６】
ショックアブソーバ１００の伸び工程では、主にピストンバルブによって減衰力が発生し、ショックアブソーバ１００の縮み工程では、主にベースバルブ１２０によって減衰力が発生する。なお、伸び工程とは、ピストンロッド１０６がシリンダ１０４外部へ退出する方向に変位する工程をいい、縮み工程とは、ピストンロッド１０６がシリンダ１０４内部へ進入する方向に変位する工程をいう。
【００１７】
シリンダ１０４の上部開口１０４ｂには、ロッドガイド１３０が配設されている。ロッドガイド１３０の中央には貫通孔１３２が形成されており、貫通孔１３２にはピストンロッド１０６がシリンダ１０４の長手方向に摺動自在に挿通されている。また、外筒１０２の上端開口にはリングナット１３４が固定されており、リングナット１３４はロッドガイド１３０およびシリンダ１０４を支持している。ロッドガイド１３０とリングナット１３４との間には、ピストンロッド１０６の外周をシールするオイルシール１３６が装着されている。
【００１８】
次に、実施形態１に係るショックアブソーバ１０の構成について説明する。図２は、実施形態１に係るショックアブソーバ１０の概略断面図である。なお、上述した一般的なショックアブソーバ１００と同様の構成については詳細な説明を省略する。  
図２に示すように、ショックアブソーバ１０は、外筒１２、シリンダ１４、ピストンロッド１６、ピストン１８、第１のバルブ２０、第２のバルブ４０、フリーピストン５０などにより構成されている。
【００１９】
一般的な構成のショックアブソーバ１００と同様に、円筒形状の外筒１２の内部には、シリンダ１４が配設されている。シリンダ１４内にはピストンロッド１６が挿入されており、ピストンロッド１６の端部にはシリンダ１４の長手方向に摺動自在にピストン１８が連結されている。
【００２０】
ピストン１８はシリンダ１４の内壁に摺動可能に当接しており、シリンダ１４内部を作動液が充填された第１の液室２２と所定圧力のガスが封入された気室としてのガス室２８とに区画している。また、シリンダ１４の内部には、フリーピストン５０がシリンダ１４の長手方向に摺動自在に設けられている。フリーピストン５０の中央には貫通孔５２が形成されており、貫通孔５２にはピストンロッド１６がシリンダ１４の長手方向に摺動自在に挿通されている。
【００２１】
シリンダ１４の内壁と摺接する側のフリーピストン５０の側面には凹部５６が形成されており、凹部５６内には環状のシール部材５７が配設されている。また、ピストンロッド１６と摺接する側のフリーピストン５０の側面には凹部５８が形成されており、凹部５８内には環状のシール部材５９が配設されている。そして、フリーピストン５０によってシリンダ１４内部が作動液が充填された第２の液室２４とガス室２８とに区画されている。シール部材５７、５９は、ゴムなどの可撓性材料で形成されている。
【００２２】
シリンダ１４の外径は外筒１２の内径よりも小さく設定されており、そのため外筒１２とシリンダ１４との間には環状の空間部である第３の液室２６が形成されている。第３の液室２６には、作動液が充填されている。
【００２３】
シリンダ１４の下部開口１４ａには、第１のバルブ２０が圧入されている。第１のバルブ２０は、第１の液室２２と第３の液室２６とを連通するポート２０ａと、第１の液室２２と第３の液室２６との間の作動液の流れを制御して減衰力を発生させる、チェックバルブ、板バルブなどからなる周知のバルブ構造とを有する。
【００２４】
シリンダ１４の上部開口１４ｂには、ロッドガイド３０が配設されている。ロッドガイド３０の中央には貫通孔３２が形成されており、貫通孔３２にはピストンロッド１６が摺動自在に挿通されている。また、シリンダ１４の上部開口１４ｂには、第２の液室２４と第３の液室２６とを連通する流通路としてのポート４０ａと、第２の液室２４と第３の液室２６との間の作動液の流れを制御して減衰力を発生させる周知のバルブ構造とを有する第２のバルブ４０が設けられている。
【００２５】
続いて、本実施形態に係るショックアブソーバ１０の動作について説明する。  
ショックアブソーバ１０の伸び工程では、ピストンロッド１６がシリンダ１４の外部へ退出する方向に変位し、ピストン１８がガス室２８の方向に変位する。これにより、第１のバルブ２０を介して作動液が第３の液室２６から第１の液室２２内に吸い込まれる。また、ピストン１８の変位によってガス室２８内の圧力が高まるため、フリーピストン５０が第２の液室２４の液圧とガス室２８の気圧とのバランスがとれる位置までシリンダ１４内を図中上方向に摺動する。そして、フリーピストン５０の摺動と、第３の液室２６から第１の液室２２への作動液の流動とによって、第２のバルブ４０を介して作動液が第２の液室２４から第３の液室２６に吐出される。
【００２６】
ここで、伸び工程においては、主に第１のバルブ２０を通過する作動液の流動抵抗によって減衰力が発生する構成となっており、そのため第１のバルブ２０は、従来の一般的なショックアブソーバ１００におけるピストンバルブに相当する。また、第１の液室２２が上部液室１２２に相当し、第３の液室２６が下部液室１２４に相当し、第２の液室２４およびガス室２８がリザーバ室１２６に相当する。
【００２７】
一方、ショックアブソーバ１０の縮み工程では、ピストンロッド１６がシリンダ１４の内部へ進入する方向に変位し、ピストン１８が第１の液室２２の方向に変位する。これにより、第１のバルブ２０を介して作動液が第１の液室２２から第３の液室２６に吐出される。また、ピストン１８の変位によってガス室２８内の圧力が低下するため、フリーピストン５０が第２の液室２４の液圧とガス室２８の気圧とのバランスがとれる位置までシリンダ１４内を図中下方向に摺動する。そして、フリーピストン５０の摺動と、第１の液室２２から第３の液室２６への作動液の流動とによって、第２のバルブ４０を介して作動液が第３の液室２６から第２の液室２４内に吸い込まれる。ここで、縮み工程においては、主に第２のバルブ４０を通過する作動液の流動抵抗によって減衰力が発生する構成となっており、そのため第２のバルブ４０は、従来の一般的なショックアブソーバ１００におけるベースバルブ１２０に相当する。
【００２８】
なお、本実施形態においては、第２のバルブ４０をシリンダ１４の上部開口１４ｂに設け、第２のバルブ４０によっても減衰力を発生させる構成とした。しかしながら、特にこれに限定されず、シリンダ１４の上部開口１４ｂに第２の液室２４と第３の液室２６との間の作動液の流れを許容する流通路としてのポート４０ａのみを設け、第１のバルブ２０のみによって減衰力を発生させるようにしてもよい。
【００２９】
以上の構成によって得られる効果は以下のとおりである。すなわち、本実施形態に係るショックアブソーバ１０では、ピストン１８とフリーピストン５０とによってシリンダ１４内にガス室２８が形成されている。そのため、ショックアブソーバ１０を傾けて車両に取り付けてもガス室２８のガスが第１〜第３の液室内に進入することはなく、所望の減衰力を得ることができる。よって、ショックアブソーバ１０の車両への取付可能な角度が拡がり、ショックアブソーバ１０の車両への取付傾斜角を大きくすることができる。これにより、車両におけるショックアブソーバ１０の設置スペースを縮小することができ、そのため車両の居住スペースが拡大し、車両の居住性が向上する。
【００３０】
また、ガス室２８はシリンダ１４の上部開口１４ｂとピストン１８との間に設けられているため、ガス室２８を設けたことによるショックアブソーバ１０の大型化を回避することができる。また、ショックアブソーバ１０は、少なくともガス室２８が存在する分だけピストンロッド１６がシリンダ１４内に進入した状態となっているため、輸送時の荷姿をより小さくすることができる。
【００３１】
ここで、特許文献１に開示された構成において得られる減衰力ＦＯは以下のように表すことができる。すなわち、特許文献１の構成は、内筒のベースバルブよりも下方に気体室を形成し、外周室に作動油を満たした構成である。この構成において、上部液室内の圧力をＰ１、下部液室内の圧力をＰ２、外周室内の圧力をＰ３とし、ピストンロッドの断面積をＡｒ、ピストンロッドの断面積を除いたピストンの断面積をＡｅとする。また、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２との差をΔＰ１（すなわちΔＰ１＝Ｐ１−Ｐ２）、圧力Ｐ２と圧力Ｐ３との差をΔＰ２とする（すなわちΔＰ２＝Ｐ２−Ｐ３）。この場合、減衰力ＦＯは以下の式で表される。
ＦＯ＝Ｐ１Ａｅ−Ｐ２(Ａｅ＋Ａｒ)
＝(Ｐ１−Ｐ２)Ａｅ−Ｐ２Ａｒ
＝(Ｐ１−Ｐ２)Ａｅ−(Ｐ２−Ｐ３)Ａｒ−Ｐ３Ａｒ
＝ΔＰ１Ａｅ−ΔＰ２Ａｒ−Ｐ３Ａｒ
【００３２】
一方、本実施形態のショックアブソーバ１０において得られる減衰力ＦＮは以下のように表すことができる。すなわち、第１の液室２２の圧力をＰ１、第３の液室２６の圧力をＰ２、第２の液室２４の圧力をＰ３、ガス室２８の圧力をＰ４とし、ピストンロッド１６の断面積をＡｒ、ピストンロッド１６の断面積を除いたピストン１８の断面積をＡｅとする。ここで、第２の液室２４とガス室２８とはフリーピストン５０によって区画されているため、Ｐ３＝Ｐ４である。また、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２との差をΔＰ１（すなわちΔＰ１＝Ｐ１−Ｐ２）、圧力Ｐ２と圧力Ｐ３との差をΔＰ２（すなわちΔＰ２＝Ｐ２−Ｐ３）とする。この場合、減衰力ＦＮは以下の式で表される。
ＦＮ＝Ｐ４Ａｅ−Ｐ１(Ａｅ＋Ａｒ)
＝−(Ｐ１−Ｐ２)(Ａｅ＋Ａｒ)−Ｐ２(Ａｅ＋Ａｒ)＋Ｐ４Ａｅ
＝−(Ｐ１−Ｐ２)(Ａｅ＋Ａｒ)−(Ｐ２−Ｐ３)(Ａｅ＋Ａｒ)−Ｐ３(Ａｅ＋Ａｒ)＋Ｐ４Ａｅ
＝−ΔＰ１(Ａｅ＋Ａｒ)−ΔＰ２(Ａｅ＋Ａｒ)−Ｐ３Ａｒ
【００３３】
得られた減衰力ＦＯと減衰力ＦＮとを比較すると、減衰力ＦＯにおけるΔＰ１およびΔＰ２に係る有効断面積がそれぞれＡｅ、Ａｒであるのに対し、減衰力ＦＮにおけるΔＰ１およびΔＰ２に係る有効断面積はそれぞれともに(Ａｅ＋Ａｒ)である。したがって、本実施形態の構成によれば、特許文献１の構成よりもより小さい差圧（ΔＰ１およびΔＰ２）で同一の減衰力を得ることができる。そのため、外部からの衝撃に対するショックアブソーバ１０の応答性が向上するという効果が得られる。
【００３４】
さらに、本実施形態のショックアブソーバ１０では、シリンダ１４の外周に第３の液室２６が形成されている。そして、第３の液室を介して作動液が第１の液室２２と第２の液室２４との間を移動する。そのため、作動液の熱は第３の液室において外筒１２を介して外気に放出される。よって、より簡単に作動液を冷却することが可能となる。
【００３５】
また、第２のバルブ４０を設け、ポート４０ａを第２のバルブ４０に形成した場合には、減衰力を第１のバルブ２０と第２のバルブ４０とで減衰力を発生させることが可能となる。また、ピストンロッド１６がシリンダ１４から退出する際に第１のバルブ２０によって減衰力を発生させ、ピストンロッド１６がシリンダ１４内に進入する際に第２のバルブ４０によって減衰力を発生させることで、伸び工程と縮み工程とで別々に減衰力の調整を行うことができるため、より簡単に減衰力の制御を行うことが可能となる。
【００３６】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】一般的な複筒式ショックアブソーバの概略断面図である。
【図２】実施形態１に係るショックアブソーバの概略断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  ショックアブソーバ、  １２  外筒、  １４  シリンダ、  １４ａ  下部開口、  １４ｂ  上部開口、  １６  ピストンロッド、  １８  ピストン、  ２０  第１のバルブ、  ２０ａ、４０ａ  ポート、  ２２  第１の液室、  ２４  第２の液室、  ２６  第３の液室、  ２８  ガス室、  ３０  ロッドガイド、  ４０  第２のバルブ、  ５０  フリーピストン、  ５６、５８  凹部、  ５７、５９  シール部材。
【図１】
2009257532.tif 000003
【図２】
2009257532.tif 000004