JP4939308B2 - 緩衝装置 - Google Patents

Description

本発明は、緩衝装置の改良に関する。

従来、この種緩衝装置にあっては、シリンダと、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上室と下室に区画するピストンと、ピストンに設けられた上室と下室を連通する通路と、ピストンロッドの先端から側部に開通して上室と下室を連通する流路と、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一方室と他方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バネとを備えて構成されている。すなわち、圧力室内の一方室は流路を介して下室内に連通されるとともに、圧力室内の他方室も流路を介して上室に連通されるようになっている。

ここで、緩衝装置の伸縮時における上室と下室との差圧をＰとし、上室から流出する液体の流量をＱとし、上記差圧Ｐと通路を通過する液体の流量Ｑ１との関係である係数をＣ１とし、他方室内の圧力をＰ１とし、この圧力Ｐ１と上室から他方室に流入する液体の流量Ｑ２との関係である係数をＣ２とし、一方室内の圧力をＰ２とし、この圧力Ｐ２と一方室から下室内に流出する液体の流量Ｑ２との関係である係数をＣ３とし、フリーピストンの受圧面積である断面積をＡとし、フリーピストンの圧力室に対する変位をＸとし、コイルバネのバネ定数をＫとして、流量Ｑに対する差圧Ｐの伝達関数を求めると、式（１）が得られる。なお、式（１）中、ｓはラプラス演算子を示している。

さらに、上記式（１）で示された伝達関数中のラプラス演算子ｓにｊωを代入して、周波数伝達関数Ｇ（ｊω）の絶対値を求めると、以下の式（２）が得られる。

上記各式から理解できるように、この緩衝装置における流量Ｑに対する差圧Ｐの伝達関数の周波数特性は、低周波数域では伝達ゲインが大きくなり、高周波数域では伝達ゲインが小さくなる。

したがって、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るので、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乗り越え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）。
特開２００６−３３６８１６号公報（図２）

上述のように、従来の緩衝装置は、周波数に感応した減衰特性を発揮する周波数感応型の緩衝装置であって、車両における乗り心地を向上することができる点で非常に有用ではあるが、以下の問題がある。

上記緩衝装置の構成では、初期設定通りの減衰特性を発揮するが、この初期設定は、上述のように、通路および流路の上記係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３、フリーピストンの断面積Ａおよびバネ定数Ｋによって決定されて、一度決定されると、後から自由に変更する事ができないので、個々の車両毎に最適となる減衰特性を実現する事が難しくなる。

また、車両の搭乗者の好みにあった減衰特性を緩衝装置に発揮させたいと要望もあるが、従来の緩衝装置では、上述のように減衰特性は初期設定によって固定化されるので、上記要望に応える事ができない。

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、減衰特性を変更する事が可能な周波数感応型の緩衝装置を提供する事である。

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、上記シリンダ内に摺動自在に挿入され上記シリンダ内を２つの作動室に区画する隔壁部材と、上記隔壁部材を保持するロッドと、上記隔壁部材に形成されて上記２つの作動室を連通する通路と、この通路を開閉するリーフバルブと、圧力室を形成するハウジングと、上記ハウジング内に摺動自在に挿入されたフリーピストンと、上記フリーピストンの上記圧力室に対する変位を抑制する附勢力を発生するバネ要素とを備えた緩衝装置において、上記ハウジングは上記ロッドに連結された内筒と、上記内筒の外周に設けられて上記内筒との間に上記圧力室を隔成する外筒とを備え、上記ロッドと上記内筒との各内部に上記一方の作動室と上記他方の作動室とを連通すると共に上記通路を迂回する第二通路を形成し、上記フリーピストンは環状に形成されて上記内筒と上記外筒とに摺接して上記圧力室を一方室と他方室とに区画し、上記一方室は上記外筒に形成した一方側流路を介して上記一方の作動室に連通され、上記他方室は上記内筒に設けた透孔を介して上記第二の通路に連通され、上記第二通路の途中に当該第二通路の流路面積を調節するバルブを開閉自在に設け、上記バルブは上記内筒の先端内周に設けた環状弁座と環状弁座に遠近して上記第二流路の流路面積を調節するニードル型弁体とを備えていることを特徴とする。

本発明の緩衝装置によれば、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ので、車両が路面の凹凸を乗り越え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ることができ、また、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できる。

そして、入力振動周波数が折れ点周波数を超える領域では、減衰係数の位相遅れが無くなる傾向となり、振動入力に対して減衰力の発生が遅れることなく追随するので、この点でも車両における乗り心地を損なうことがない。

本発明の緩衝装置によれば、伸縮動作時に発生する減衰特性は、リーフバルブが液体の流れに与える抵抗と第二通路の途中に設けたバルブが液体の流れに与える抵抗とを合成した合成抵抗Ｃ１と、他方側流路が液体の流れに与える抵抗Ｃ２と、固定オリフィスとして機能する一方側流路が液体の流れに与える抵抗Ｃ３と、フリーピストンの受圧面積およびバネ要素のバネ定数Ｋとによって設定される。
そして、第二通路の流路面積をバルブによって調節させる事ができるので、上記した合成抵抗で設定される係数Ｃ１を調節することができる。
このように、減衰特性の調節を行うことができるので、規格の異なる種々車両へ緩衝装置を適用する際、当該適用車両に最適となる減衰特性を緩衝装置に発揮させることができ、車両における乗り心地を向上することができ、減衰特性の調節も非常に容易である。

すなわち、周波数感応型の緩衝装置にあっても、減衰特性の調節が可能となるので、車両の搭乗者の好みにあった減衰特性を発揮させたいと要望にも充分に応えることができる。

以下、本発明の緩衝装置を各図に基づいて説明する。図１は、一実施の形態における緩衝装置の一部拡大縦断面図である。図２は、緩衝装置の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３は、一実施の形態における緩衝装置における減衰特性、位相と周波数との関係を示した図である。図４は、一実施の形態における緩衝装置の減衰特性調整幅の一例を示した図である。

一実施の形態における緩衝装置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２つの作動室である上室Ｒ１および下室Ｒ２に区画する隔壁部材たるピストン２と、一端がピストン２に連結されるロッド１５と、ピストン２に形成された上室Ｒ１および下室Ｒ２を連通する通路２ａ，２ｂと、通路２ａ、２ｂを開閉するリーフバルブＶ１，Ｖ２と、ロッド１５にピストン連結部材３を介して連結され圧力室Ｒ３を形成するハウジング４と、上記ハウジング４内に摺動自在に挿入されて圧力室Ｒ３を一方側流路５を介して一方の作動室たる下室Ｒ２に連通される一方室７と他方側流路６を介して他方の作動室たる上室Ｒ１に連通される他方室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バネ要素１０と、通路２ａ，２ｂと並列であって当該通路２ａ、２ｂを迂回して上室Ｒ１および下室Ｒ２を連通する第二通路１１と、第二通路１１の途中に開閉自在に設けられて第二通路１１の流路面積を調節するバルブ１２とを備えて構成され、上室Ｒ１および下室Ｒ２さらには圧力室Ｒ３内には作動油等の液体が充満されている。

なお、詳しくは図示しないが、この緩衝装置Ｄは、従来周知の緩衝装置と同様に、リザーバあるいはエア室を別途備えており、シリンダ１から出没するロッド１５の体積分のシリンダ内容積変化を補償することができるようになっている。つまり、緩衝装置Ｄは、いわゆる単筒型の緩衝装置として構成されてもよいし、シリンダ１の外方にシリンダ１を覆うように形成される環状のリザーバを備えた複筒型の緩衝装置として構成されてもよいし、また、シリンダ１の外方に全く別体のリザーバタンクを備えた緩衝装置として構成とされてもよい。

なお、シリンダ１の上端は、ロッド１５を摺動自在に軸支する図示しないヘッド部材で封止され、シリンダ１の下端もまた図示しないボトム部材によって封止されている。

以下、各部について詳細に説明すると、ロッド１５は、筒状とされて、図１中下端外周に螺子部１５ａが形成され、この螺子部１５ａには外周にピストン２が固定されるピストン連結部材３が螺着されている。

そして、ピストン連結部材３は、ロッド１５の螺子部１５ａに螺合する有底筒状の筒部３ａと、筒部３ａから垂下される軸部３ｂと、軸部３ｂの図１中下端となる先端から開口して筒部３ａの底部に抜ける縦孔３ｃと、筒部３ａの底部を側方から貫通して縦孔３ｃに連通される横孔３ｄと、軸部３ｂの図１中下端外周に設けた螺子部３ｅとを備えて構成され、縦孔３ｃおよび横孔３ｄを介して上室Ｒ１と他方室Ｒ２とを連通するようになっている。

ピストン２は、環状に形成されるとともにピストン連結部材３の軸部３ｂの外周に固定され、このピストン２には、上室Ｒ１と下室Ｒ２とを連通する通路２ａ，２ｂが設けられ、通路２ａの図中上端は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、他方の通路２ｂの図中下端も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。

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連結部材３の軸部３ｂが挿入され、積層リーフバルブＶ１，Ｖ２の撓み量をそれぞれ規制する環状のバルブストッパ１３，１４とともにピストン２に積層されている。

そして、積層リーフバルブＶ１は、緩衝装置Ｄの収縮時に下室Ｒ２と上室Ｒ１の差圧によって撓んで開弁し通路２ａを開放して下室Ｒ２から上室Ｒ１へ移動する液体の流れに抵抗を与え、緩衝装置Ｄの伸長時には通路２ａ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の伸長時に通路２ｂを開放し、収縮時には通路２ｂを閉塞する。すなわち、積層リーフバルブＶ１は、緩衝装置Ｄの収縮時における圧側減衰力を発生する要素であり、他方の積層リーフバルブＶ２は、緩衝装置Ｄの伸長時における伸側減衰力を発生する要素である。このように、通路を一方通行とする場合には、緩衝装置Ｄのように、通路２ａ，２ｂを設けてそれぞれを緩衝装置Ｄの伸長時あるいは収縮時のみ液体が通過するように構成してもよく、また、通路が双方向流れを許容する場合には一つのみを設けるようにしてもよい。

そして、ピストン連結部材３の軸部３ｂの螺子部３ｅには、上記バルブストッパ１４の下方から圧力室Ｒ３を形成するハウジング４と一体化されたナット１６が螺着され、このナット１６によって、上記したピストン２、積層リーフバルブＶ１，Ｖ２およびバルブストッパ１３，１４がピストン連結部材３に固定されている。このように、ハウジング４は、ナット１６と一体化されるため、内部に圧力室Ｒ３を形成するだけでなく、ピストン２をロッド１５に固定する役割をも果たしている。

このように、ハウジング４をロッド１５に連結することには、ピストン連結部材３を介して連結する事も含まれ、さらに、ロッド１５が隔壁部材たるピストン２を保持することには、ピストン連結部材３を介して保持する事も含まれる。

つづいて、このハウジング４について説明すると、ハウジング４は、ピストン連結部材３の螺子部３ｅに螺合されるナット１６と、ナット１６の図１中下端外周に嵌合する内筒１７と、内筒１７の外周に設けられて内筒１７との間に圧力室Ｒ３を隔成する外筒１８とを備えて構成されている。

内筒１７は、筒状とされるとともに、基端側となる図１中上端側に設けた拡径部１７ａと、拡径部１７ａの外周に設けた鍔１７ｂと、先端側となる図１中下端に設けた小径部１７ｃと、図１中下端の内周に設けた段部の内縁で形成される環状弁座１７ｄと、拡径部１７ａと小径部１７ｃとの間の中間部１７ｅに設けられて内外を連通する透孔１７ｆとを備えている。

また、ナット１６は、外周に鍔１６ａを備えており、鍔１６ａを内筒１７の鍔１７ｂに当接させて内筒１７の拡径部１７ａ内に挿入されている。

さらに、外筒１８は、底部１８ｂに孔１８ｄを備えた有底筒状の形状とされており、孔１８ｄの内周に内筒１７の小径部１７ｃを嵌合するとともに、内筒１７の鍔１７ｂとナット１６の鍔１６ａが挿入される開口部１８ａを外周側からかしめてナット１６および内筒１７に一体化されている。

なお、ナット１６、内筒１７および外筒１８との一体化に際し、上記かしめ加工以外にも溶接等の他の方法を採用することも可能である。また、外筒１８の外周の断面形状を真円以外の形状、たとえば、一部を切欠いた形状や、六角形等の形状としておけば、ハウジング４をピストン連結部材３の先端に螺着する作業が容易となる。

そして、この外筒１８と内筒１７とで形成される環状の圧力室Ｒ３は、外筒１８の内周および内筒１７の外周に摺接するフリーピストン９によって、図１中下方側の一方室７と図１中上方側の他方室８とに区画されている。このフリーピストン９は、孔空きの底部９ａと、底部９ａの外周から立ち上がる筒部９ｂとを備えて環状とされ、その底部９ａの内周を内筒１７の外周に、筒部９ｂを外筒１８の内周に摺接させて、圧力室Ｒ３を一方室７と他方室８に仕切っている。

さらに、このフリーピストン９に、フリーピストン９の圧力室Ｒ３に対する変位量に比例してその変位を抑制する附勢力を作用させるバネ要素１０として、内筒１７の拡径部１７ａと中間部１７ｅとの境に形成される段部とフリーピストン９の底部９ａ内側との間、および、外筒１８の底部１８ｂとフリーピストン９の底部９ａの外側との間、にそれぞれコイルバネ１９，２０を介装してあり、これらコイルバネ１９，２０によってフリーピストン９は圧力室Ｒ３内の所定の中立位置に位置決められた上で弾性支持されており、一方室７と他方室８の圧力差の状況によって図１中上下方向へ移動することが可能なようになっている。

また、外筒１８は、その内周径のうち図１中上方側が大径とされて、中間部に段部１８ｃを備え、この段部１８ｃによってフリーピストン９における一方室７側への移動限界が設定されている。

そして、フリーピストン９の底部９ａの下端には段部１８ｃに当接するとともに外周に切欠９ｄを有する凸部９ｃが設けられ、フリーピストン９の凸部９ｃが段部１８ｃに当接しても、フリーピストン９の凸部９ｃの外周側にできる隙間が切欠９ｄの存在によって密閉されず、フリーピストン９の段部１８ｃへの張り付きが防止され、フリーピストン９の円滑な移動が補償されている。なお、フリーピストン９が他方室８側へ移動する場合、筒部９ｂの内筒１７の鍔１７ｂへの当接によってそれ以上の図１中上方側への移動が規制されるので、フリーピストン９が他方室８側へ移動限界は筒部９ｂの高さによって設定されることになる。

なお、上述したコイルバネ１９の図１中下端は、フリーピストン９の筒部９ｂの他部より小径とされる最深部内周に嵌合されて半径方向に位置決められ、また、コイルバネ２０は、外筒１８の小径となる段部１８ｃより図１中下方側の内周によって半径方向に位置決められているので、コイルバネ１９，２０の軸ズレが阻止されて、これらコイルバネ１９，２０によって、安定的にフリーピストン９に附勢力を作用させることが可能である。

また、フリーピストン９は、筒部９ｂを外筒１８の内周への摺接部としていることから、摺動部の軸方向長さの確保が容易で、これによってフリーピストン９の軸ズレが抑制される。

そして、上述のように、ハウジング４がピストン連結部材３に螺着されると、内筒１７の内部は、ピストン連結部材３の縦孔３ｃ、横孔３ｄを介して他方の作動室たる上室Ｒ１に連通されるとともに、環状弁座１７ｄの内周側を介して一方の作動室たる下室Ｒ２内に連通される。つまり、内筒１７の内部は、通路２ａ，２ｂに並列して上室Ｒ１と下室Ｒ２とを連通する第二通路１１の一部を形成しており、第二通路１１は、この実施の形態の場合、ロッド１５の一部をなすピストン連結部材３の内部における縦孔３ｃ、横孔３ｄと上記内筒１７の内部とで構成されている。

さらに、ハウジング４内に形成される圧力室Ｒ３は、フリーピストン９によって一方室７と他方室８とに区画されるが、他方室８は、ピストン連結部材３の縦孔３ｃ、横孔３ｄ、内筒１７内および透孔１７ｆを介して他方の作動室たる上室Ｒ１へ連通され、他方側流路６は第二通路１１と流路の大部分を共にして流路形成に当たって効率化が図られ、加工コストの低減化が図られている。

他方、一方室７は、外筒１８の段部１８ｂより下方の側部に形成される固定オリフィスとして機能する一方側流路５によって一方の作動室たる下室Ｒ２に連通されている。

つづいて、第二通路１１に設けられるバルブ１２について説明すると、バルブ１２は、内筒１７の先端内周に設けた環状弁座１７ｄと、この環状弁座１７ｄに遠近して第二流路１１の流路面積を変更するニードル型弁体２１とを備えて構成されており、具体的には、ニードル型弁体２１を環状弁座１７ｄに対して遠近させて、ニードル型弁体２１の外周と環状弁座１７ｄの内縁との間に形成される環状隙間の大きさを調節することによって、第二流路１１を遮断状態から所定の流路面積の範囲で調節することが可能なようになっている。

そして、詳しく図示はしないが、ニードル型弁体２１はロッド１５の中心部に形成される中空孔１５ｂ内に挿通されるとともに、当該中空孔１５ｂ内に設けた環状のベアリング２２によって摺動自在に軸支されて調芯されており、さらに、その図示しない上端がロッド１５の先端に設けた送り螺子機構に連結されて、当該送り螺子機構の外部操作にて環状弁座１７ｄに対して遠近するようになっている。したがって、ニードル型弁体２１は、外部操作にて環状弁座１７ｄに遠近せしめられて、第二通路１１の流路面積を変更するようになっている。

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。

この緩衝装置Ｄが伸長する、すなわち、シリンダ１に対してピストン２が図１中上方へ移動する場合、ピストン２によって上室Ｒ１が圧縮され、下室Ｒ２が膨張されるので、上室Ｒ１内の圧力が高まると同時に下室Ｒ２内の圧力が低下して差圧が生じ、上室Ｒ１内の液体は通路２ｂおよび第二通路１１を介して下室Ｒ２内に移動する。

このとき、上室Ｒ１内の圧力は下室Ｒ２内の圧力より高くなるので、上室Ｒ１内の液体は他方側流路６を介して上室Ｒ１に連通される他方室８に流入し、圧力室Ｒ３内のフリーピストン９をコイルバネ２０の附勢力に抗して図１中下方に押し下げ、他方室８を膨張させる。逆に、下室Ｒ２に連通される一方室７は圧縮されるので、液体は一方側流路５を介して上記一方室７から下室Ｒ２内に流出するようになる。

転じて、この緩衝装置Ｄが収縮する、すなわち、シリンダ１に対してピストン２が図１中下方へ移動する場合、ピストン２によって下室Ｒ２が圧縮され、上室Ｒ１が膨張されるので、下室Ｒ２内の圧力が高まると同時に上室Ｒ１内の圧力が低下して差圧が生じ、下室Ｒ２内の液体は通路２ａおよび第二通路１１を介して上室Ｒ２内に移動する。

このとき、下室Ｒ２内の圧力は上室Ｒ１内の圧力より高くなるので、下室Ｒ２内の液体は一方側流路５を介して下室Ｒ２に連通される一方室７に流入し、圧力室Ｒ３内のフリーピストン９をコイルバネ１９の附勢力に抗して図１中上方に押し上げ、一方室７を膨張させる。逆に、上室Ｒ１に連通される他方室８は圧縮されるので、液体は他方側流路６を介して上記他方室８から上室Ｒ１内に流出するようになる。

なお、上記緩衝装置Ｄの伸縮の際に、シリンダ１内で不足するシリンダ１から退出するロッド１５の体積分の液体、あるいは、シリンダ１内で過剰となるシリンダ１内に侵入するロッド１５の体積分の液体は、図示しない上記のリザーバあるいは気体室によって吸収ないし供給されることになる。

緩衝装置Ｄは、上述のように動作するが、この動作時に発生する減衰特性は、通路２ａ，２ｂの積層リーフバルブＶ１，Ｖ２が液体の流れに与える抵抗と第二通路１１の途中に設けたバルブ１２が液体の流れに与える抵抗とを合成した合成抵抗をＣ１、他方側流路６が液体の流れに与える抵抗Ｃ２、固定オリフィスとして機能する一方側流路５が液体の流れに与える抵抗Ｃ３、フリーピストン９の受圧面積Ａおよびバネ要素１０のバネ定数Ｋ（この場合、コイルバネ１９，２０によって合成されるバネ定数）によって設定される。

すなわち、上記式（１）および式（２）における係数Ｃ１が通路２ａ，２ｂの積層リーフバルブＶ１，Ｖ２が液体の流れに与える抵抗と第二通路１１の途中に設けたバルブ１２が液体の流れに与える抵抗とを合成した合成抵抗で、係数Ｃ２が、他方側流路６が液体の流れに与える抵抗で、係数Ｃ３が一方側流路５における固定オリフィス１３および可変オリフィス１１，１２が液体の流れに与える抵抗で決定されることになる。なお、この実施の形態の場合、式（１）、（２）において、差圧Ｐは上室Ｒ１と下室Ｒ２との差圧を示し、流量Ｑは上室Ｒ１から下室Ｒ２へ移動する流量を示し、流量Ｑ１は通路２ａ，２ｂおよび第二流路１１を通過する液体の流量を示し、流量Ｑ２は上室Ｒ１から他方室８へ移動する液体の流量を示している。なお、他方側流路６は、図示したところでは、特に抵抗となる弁要素が存在していないが、減衰特性の設定によって透孔１７ｆの口径を小さくしてオリフィスとして機能させてもよい。

そして、緩衝装置Ｄの周波数伝達関数Ｇ（ｊω）の周波数Ｆに対するゲイン特性は、図２のボード線図に示したように、Ｆａ＝Ｋ／｛２・π・Ａ^２・（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）｝とＦｂ＝Ｋ／｛２・π・Ａ^２・（Ｃ２＋Ｃ３）｝の２つの折れ点周波数を持ち、また、Ｆ＜Ｆａの領域においては、伝達ゲインは略Ｃ１となり、Ｆａ≦Ｆ≦Ｆｂの領域においてはＣ１からＣ１・（Ｃ２＋Ｃ３）／（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）まで漸減するように変化し、Ｆ＞Ｆｂの領域においてはＣ１・（Ｃ２＋Ｃ３）／（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）となる。

そして、上記から得られた周波数伝達関数Ｇ（ｊω）のゲイン特性を減衰係数ζに換算するために、｜Ｇ（ｊω）｜にピストン２の受圧面積Ｂを２乗したものを乗じると、周波数Ｆに対する減衰力の変化である減衰特性、位相Φと周波数Ｆとの関係は、図３に示すがごとくとなる。なお、減衰特性は図３中実線で示し、位相Φは図３中破線で示してある。

この図３から明らかなように、この緩衝装置Ｄは、周波数Ｆが折れ点周波数Ｆａより低いときには、高い減衰力を発生し、周波数Ｆが折れ点周波数Ｆｂより高いときには、低い減衰力を発生し、周波数Ｆが折れ点周波数Ｆａ以上折れ点周波数Ｆｂ以下のときには、徐々に減衰力が漸減するような減衰特性を持つことが理解できよう。

したがって、折れ点周波数Ｆａ，Ｆｂは、上記したところから、係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３と、フリーピストン９の受圧面積である断面積Ａと、バネ要素１０のバネ定数Ｋによって設定でき、また、減衰係数ζは、上記係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３とピストン２の受圧面積Ｂによって設定することができるのであり、この緩衝装置Ｄにあっては、上記各関係の係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３、フリーピストン９の受圧面積Ａおよびバネ要素１０のバネ定数Ｋによって減衰特性が設定されることになる。

そして、この係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、上述の各流路の抵抗によって決まる値であることから、周波数Ｆに対する減衰係数ζの変化量の調整、および、折れ点周波数Ｆａ，Ｆｂの調整も容易となる。

すなわち、この緩衝装置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、また、その調整も非常に容易となるのであり、この緩衝装置Ｄにあっては、入力振動周波数に依存した減衰特性を出力するので、車両が路面の凹凸を乗り越え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ることができ、また、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できる。

そして、入力振動周波数Ｆが折れ点周波数Ｆｂを超える領域では、減衰係数ζの位相遅れが無くなる傾向となり、振動入力に対して減衰力の発生が遅れることなく追随するので、この点でも車両における乗り心地を損なうことがない。

また、最小値の折れ点周波数Ｆａの値を車両のバネ上共振周波数の値以上であってバネ下共振周波数の値以下に設定されるようにすることで、緩衝装置Ｄは、バネ上共振周波数の振動の入力に対して、確実に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、また、折れ点周波数Ｆａより低い周波数領域では減衰係数ζの位相遅れが無くなる傾向となり、振動入力に対して減衰力の発生が遅れることなく追随するので、この点でも、搭乗者に違和感や不安を与えることがない。

ところで、この緩衝装置Ｄの場合、第二通路１１の流路面積をバルブ１２によって変化させる事ができるので、上記した合成抵抗で設定される係数Ｃ１を調節することができる。そして、たとえば、第二通路１１の流路面積を小さくすればするほど係数Ｃ１の値が大きくなり、反対に、第二通路１１の流路面積を大きくすればするほど係数Ｃ１の値が小さくなる事になる。

したがって、図４に示すように、緩衝装置Ｄの減衰特性を、第二流路１１を遮断することで係数Ｃ１を最大とした減衰特性Ｙから、バルブ１２の開度を最大として第二流路１１の流路面積を最大にして係数Ｃ１を最小とした減衰特性Ｚまでの幅で調節することができる。また、この場合、バルブ１２はニードル型弁体２１を環状弁座１７ｄに対して遠近させて第二流路１１の流路面積を無段階に変更する事ができるので、緩衝装置Ｄの減衰特性を上記幅内で無段階に変更することが可能である。なお、図４中、曲線Ｘは、バルブ１２の開度が係数Ｃ１の値を中間の値とする場合の減衰特性を示している。

このように、その減衰特性の調節を行うことができるので、規格の異なる種々車両へ緩衝装置Ｄを適用する際、当該適用車両に最適となる減衰特性を緩衝装置Ｄに発揮させることができ、車両における乗り心地を向上することができ、減衰特性の調節も外部操作で行うことができ非常に容易である。

また、周波数感応型の緩衝装置Ｄにあっても、減衰特性の調整が可能となるので、車両の搭乗者の好みにあった減衰特性を発揮させたいと要望にも充分に応えることができる。

また、各実施の形態では、圧力室がシリンダ内に形成されているが、シリンダ外に設けることも可能である。

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。

一実施の形態における緩衝装置の一部拡大縦断面図である。 緩衝装置の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。 一実施の形態における緩衝装置における減衰特性、位相と周波数との関係を示した図である。 一実施の形態における緩衝装置の減衰特性調整幅の一例を示した図である。

符号の説明

１ シリンダ
２ 隔壁部材たるピストン
２ａ，２ｂ 通路２ａ，２ｂ
３ ピストン連結部材
３ａ ピストン連結部材における筒部
３ｂ ピストン連結部材における軸部
３ｃ ピストン連結部材における縦孔
３ｄ ピストン連結部材における横孔
３ｅ ピストン連結部材における螺子部
４ ハウジング
５ 一方側流路
６ 他方側流路
７ 一方室
８ 他方室
９ フリーピストン
９ａ フリーピストンにおける底部
９ｂ フリーピストンにおける筒部
９ｃ フリーピストンにおける凸部
９ｄ フリーピストンにおける切欠
１０ バネ要素
１１ 第二通路
１２ バルブ
１３，１４ バルブストッパ
１５ ロッド
１５ａ ロッドにおける螺子部
１５ｂ ロッドにおける中空孔
１６ ナット
１６ａ ナットにおける鍔
１７ 内筒
１７ａ 内筒における拡径部
１７ｂ 内筒における鍔
１７ｃ 内筒における小径部
１７ｄ 内筒における環状弁座
１７ｅ 内筒における中間部
１７ｆ 内筒における透孔
１８ 外筒
１８ａ 外筒における開口部
１８ｂ 外筒における底部
１８ｃ 外筒における段部
１８ｄ 外筒における孔
１９，２０ バネ要素たるコイルバネ
２１ バルブにおけるニードル型弁体
２２ ベアリング
Ｄ 緩衝装置
Ｒ１ 他方の作動室たる上室
Ｒ２ 一方の作動室たる下室Ｒ２
Ｒ３ 圧力室
Ｖ１，Ｖ２ 積層リーフバルブ

Claims (3)

1. シリンダと、上記シリンダ内に摺動自在に挿入され上記シリンダ内を２つの作動室に区画する隔壁部材と、上記隔壁部材を保持するロッドと、上記隔壁部材に形成されて上記２つの作動室を連通する通路と、この通路を開閉するリーフバルブと、圧力室を形成するハウジングと、上記ハウジング内に摺動自在に挿入されたフリーピストンと、上記フリーピストンの上記圧力室に対する変位を抑制する附勢力を発生するバネ要素とを備えた緩衝装置において、上記ハウジングは上記ロッドに連結された内筒と、上記内筒の外周に設けられて上記内筒との間に上記圧力室を隔成する外筒とを備え、上記ロッドと上記内筒との各内部に上記一方の作動室と上記他方の作動室とを連通すると共に上記通路を迂回する第二通路を形成し、上記フリーピストンは環状に形成されて上記内筒と上記外筒とに摺接して上記圧力室を一方室と他方室とに区画し、上記一方室は上記外筒に形成した一方側流路を介して上記一方の作動室に連通され、上記他方室は上記内筒に設けた透孔を介して上記第二の通路に連通され、上記第二通路の途中に当該第二通路の流路面積を調節するバルブを開閉自在に設け、上記バルブは上記内筒の先端内周に設けた環状弁座と環状弁座に遠近して上記第二流路の流路面積を調節するニードル型弁体とを備えていることを特徴とする緩衝装置。
2. ニードル型弁体は、外部操作にて環状弁座に遠近可能とされることを特徴とする請求項１に記載の緩衝装置。
3. 外筒の内周にフリーピストンに当接して一方室側への移動限界を設定する段部を備え、フリーピストンは上記段部に当接するとともに外周に切欠を有する凸部を備えてい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。

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