JP5907707B2

JP5907707B2 - 緩衝器

Info

Publication number: JP5907707B2
Application number: JP2011262610A
Authority: JP
Inventors: 幹郎山下; 山岡　史之; 史之山岡
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2016-04-26
Anticipated expiration: 2031-11-30
Also published as: JP2013113415A

Description

本発明は、緩衝器に関する。

緩衝器には、振動状態に応じて減衰力特性が可変となる緩衝器がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３３６８１６号公報

緩衝器においても作動時の静粛性が求められている。

したがって、本発明は、作動時の静粛性を向上可能な緩衝器の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ピストンの移動によりシリンダ内の一側室および他側室の一方から作動流体が流れ出す第１通路および第２通路と、前記第１通路に設けられ減衰力を発生する減衰力発生機構と、内部に前記第２通路の少なくとも一部の通路が形成されるハウジングと、前記ハウジング内に移動可能に設けられ前記ハウジング内を前記第２通路を介して一側室と連通する第１ハウジング室と前記ハウジングの側部に設けられる第３通路を介して他側室と連通する第２ハウジング室とに画成するフリーピストンと、からなり、前記ハウジングおよび前記フリーピストンには、前記ハウジング内で前記フリーピストンが一側または他側に移動したときに、前記フリーピストンの移動を抑制する流体ロック機構を設け、前記流体ロック機構は、前記第３通路と、前記フリーピストンの側部に設けられ、前記第２ハウジング室と連通する第４通路と、前記第３通路および前記第４通路と連通し、前記ハウジングの内周と前記フリーピストンの外周との間に形成される隙間と、から構成され、前記フリーピストンと前記第１ハウジング室との間をシールするシール部材を設けることで、前記第３通路および前記第４通路を、前記他側室と前記第２ハウジング室とを連通する唯一の通路とし、前記隙間は、前記フリーピストンのストローク範囲において、前記ハウジングの前記第３通路の開口と前記フリーピストンの外周との間の距離を異ならせ、前記ハウジング内を前記フリーピストンが移動したとき、前記第３通路の前記開口と対向する前記隙間の距離は、前記開口の直径の１／４より小さくなるように構成し、前記隙間が前記開口の直径の１／４より小さい部分の軸方向長は、前記開口の直径よりも大きい。

本発明によれば、作動時の静粛性を向上可能となる。

本発明に係る一実施形態の緩衝器を示す断面図である。本発明に係る一実施形態の緩衝器の要部を示す拡大断面図である。本発明に係る一実施形態の緩衝器の要部を示す拡大断面図であって、（ａ）はフリーピストンがストローク範囲の一端にある状態を示すものであり、（ｂ）はフリーピストンがストローク範囲の他端にある状態を示すものである。本発明に係る一実施形態の緩衝器の流体ロック機構を示す拡大断面図である。緩衝器のストロークに対する減衰力の関係を示す特性線図であって、（ａ）は本発明に係る一実施形態の緩衝器の特性を示すものであり、（ｂ）は従来の緩衝器の特性を示すものである。本発明に係る一実施形態の緩衝器の変形例の要部を示す拡大断面図である。

本発明に係る一実施形態を図面に基づいて説明する。以下の説明では理解を助けるために、図の下側を一方側および下側とし、逆に図の上側を他方側および上側として定義する。

本実施形態の緩衝器は、図１に示すように、いわゆる複筒式の油圧緩衝器で、円筒状のシリンダ１と、このシリンダ１よりも大径でシリンダ１を覆うように同心状に設けられる外筒２とを有している。これらシリンダ１と外筒２との間はリザーバ室３となっている。

シリンダ１内には、ピストン５が摺動可能に嵌装されている。このピストン５は、シリンダ１内を上室（一側室）６と下室（他側室）７とに区画している。シリンダ１内の上室６および下室７内には、作動流体としての油液が封入され、シリンダ１と外筒２との間のリザーバ室３内には、作動流体としての油液と、高圧（２０〜３０気圧程度）のガスとが封入される。

シリンダ１内には、一端がシリンダ１の外部へと延出されるピストンロッド１０の他端が挿入されており、ピストン５は、このピストンロッド１０のシリンダ１内の他端に連結されている。ピストンロッド１０は、シリンダ１の一端開口部に装着されたロッドガイド１１、オイルシール１２，１３に挿通されてシリンダ１の外部へ延出されている。ロッドガイド１１は、外周部が、下部よりも上部が大径となる段差状をなしており、下部においてシリンダ１の上端の内周部に嵌合し上部において外筒２の上端の内周部に嵌合する。これにより、シリンダ１の上部が外筒２に対して位置決めされる。外筒２の上端部は、内側に加締められており、オイルシール１３およびロッドガイド１１をシリンダ１とで挟持する。

ピストンロッド１０は、シリンダ１内への挿入先端側に、ピストン５を取り付けるための取付軸部１５が形成されており、他の部分が取付軸部１５よりも大径の主軸部１６となっている。この主軸部１６には、径方向外側に広がるリテーナ２３が固定されている。

リテーナ２３のピストン５とは反対には円環状のバネ受２５が配置されており、バネ受２５のリテーナ２３とは反対にコイルスプリングからなるリバウンドスプリング２６が配置されている。また、リバウンドスプリング２６のバネ受２５とは反対には円環状のバネ受２７が配置されており、このバネ受２７のリバウンドスプリング２６とは反対に円環状の弾性材料からなる緩衝体２８が設けられている。

ここで、ピストンロッド１０がシリンダ１から突出する方向に移動する伸び行程では、ピストンロッド１０に固定されたリテーナ２３とともにバネ受２５、リバウンドスプリング２６、バネ受２７および緩衝体２８がロッドガイド１１側に移動することになり、所定の位置で緩衝体２８がロッドガイド１１に当接する。さらにピストンロッド１０が突出方向に移動すると、緩衝体２８およびバネ受２７が、ロッドガイド１１およびシリンダ１に対して停止状態となり、その結果、移動するリテーナ２３およびバネ受２５と、バネ受２７とが近接する。これにより、バネ受２５とバネ受２７とが、これらの間のリバウンドスプリング２６を縮長させることになる。このようにして、シリンダ１内に設けられたリバウンドスプリング２６が、ピストンロッド１０に弾性的に作用することになり、ピストンロッド１０の伸び切りを抑制することになる。なお、このようにリバウンドスプリング２６がピストンロッド１０の伸び切りの抵抗となることで、車両旋回時の内周側の車輪の浮き上がりを抑制して車体のロール量を抑えることになる。

ピストン５には、上室６と下室７とを連通させ、ピストン５の上室６側への移動、つまりピストンロッド１０がシリンダ１から伸び出る伸び行程において、上室６および下室７の一方である上室６から他方である下室７に向けて油液が流れ出す複数（図１では断面とした関係上一カ所のみ図示）の通路（第１通路）３０ａと、ピストン５の下室７側への移動、つまりピストンロッド１０がシリンダ１内に進入する縮み行程において、上室６および下室７の他方である下室７から一方である上室６に向けて油液が流れ出す複数（図１では断面とした関係上一カ所のみ図示）の通路（第１通路）３０ｂとが設けられている。

これらのうち半数を構成する通路３０ａは、円周方向において、それぞれ間に一カ所の通路３０ｂを挟んで等ピッチで形成されており、ピストン５の軸方向一側（図１の上側）が径方向外側に、軸方向他側（図１の下側）が径方向内側に開口している。そして、これら半数の通路３０ａに、減衰力を発生する減衰力発生機構３１ａが設けられている。減衰力発生機構３１ａは、ピストン５の軸線方向の下室７側に配置されている。通路３０ａは、ピストンロッド１０がシリンダ１外に伸び出る伸び側にピストン５が移動するときに油液が通過する伸び側の通路を構成しており、これらに対して設けられた減衰力発生機構３１ａは、伸び側の通路３０ａの油液の流動を抑制して減衰力を発生させる伸び側の減衰力発生機構となっている。

また、残りの半数を構成する通路３０ｂは、円周方向において、それぞれ間に一カ所の通路３０ａを挟んで等ピッチで形成されており、ピストン５の軸方向他側（図１の下側）が径方向外側に、軸方向一側（図１の上側）が径方向内側に開口している。そして、これら残り半数の通路３０ｂに、減衰力を発生する減衰力発生機構３１ｂが設けられている。減衰力発生機構３１ｂは、ピストン５の軸線方向の上室６側に配置されている。通路３０ｂは、ピストンロッド１０がシリンダ１内に入る縮み側にピストン５が移動するときに油液が通過する縮み側の通路を構成しており、これらに対して設けられた減衰力発生機構３１ｂは、縮み側の通路３０ｂの油液の流動を抑制して減衰力を発生させる縮み側の減衰力発生機構となっている。

ピストンロッド１０には、主軸部１６のピストン５の近傍位置に、径方向に沿う通路穴４０が形成されており、この通路穴４０に連通し取付軸部１５側の先端部に開口する、通路穴４０より大径の通路穴４１が軸方向に沿って形成されている。これら通路穴４０，４１が、ピストンロッド１０に設けられるロッド内通路（第２通路）４２を構成しており、このロッド内通路４２は上室６に常時連通している。

ピストンロッド１０には、そのシリンダ１内にある一端側の取付軸部１５のピストン５よりもさらに端側に、ロッド内通路４２に連通するように減衰力可変機構４５が取り付けられている。

外筒２は、円筒状の円筒部材４７と、円筒部材４７の下端に嵌合してその下端の開口部を閉塞する底蓋部材４８とからなっている。底蓋部材４８は、外周部で円筒部材４７の内周部に嵌合されることになり、この状態で中央側ほど下側に位置するように段差状をなしている。底蓋部材４８は円筒部材４７に溶接により密閉状態となるように固定されている。底蓋部材４８の外側には、緩衝器を車両に取り付けるための取付部材４９が溶接により固定されている。

シリンダ１の下端部には、シリンダ１内の下室７と、上記したリザーバ室３とを画成するボトムバルブ５０が設けられている。ボトムバルブ５０は、上記した伸び行程においてリザーバ室３から下室７内に実質的に減衰力を発生させずに油液を流すサクションバルブ５１ａと、縮み行程において下室７からリザーバ室３側に、減衰力を発生させながら油液を流す減衰バルブ５１ｂとを有している。

ボトムバルブ５０は、シリンダ１内に嵌装されてシリンダ１内を下室７およびリザーバ室３の２室に仕切る略円板状のボトムバルブ部材５５を有している。ボトムバルブ部材５５は、上部が下部よりも小径となる段差状をなしており、上部においてシリンダ１の下端の内周部に嵌合し下部において外筒２の底蓋部材４８に当接して、シリンダ１の下部を外筒２に対して位置決めする。

ボトムバルブ部材５５には、径方向の外側において軸方向に貫通する通路５７ａが周方向に間隔をあけて複数カ所形成されている。また、径方向の内側において軸方向に貫通する通路５７ｂが、周方向に間隔をあけて複数カ所形成されている。これら通路５７ａ，５７ｂによって下室７とリザーバ室３との間で油液が流通可能となっている。

ボトムバルブ５０には、ボトムバルブ部材５５の軸方向の下室７側に、外側の通路５７ａを開閉可能となるように上記したサクションバルブ５１ａが設けられており、ボトムバルブ部材５５の軸方向の下室７とは反対側に、内側の通路５７ｂを開閉可能となるように上記した減衰バルブ５１ｂが設けられている。

下室７側のサクションバルブ５１ａは、ピストンロッド１０が伸び側に移動しピストン５が上室６側に移動して下室７の圧力が下降するとボトムバルブ部材５５から離座して通路５７ａを開く。つまり、通路５７ａには、ピストンロッド１０が伸び側に移動したときに油液がリザーバ室３から下室７に向け流通することになる。なお、サクションバルブ５１ａは、ピストン５に設けられた伸び側の減衰力発生機構３１ａとの関係から、主としてピストンロッド１０のシリンダ１からの突出に伴う油液の不足分を補うようにリザーバ室３から下室７に油液を実質的に抵抗なく（減衰力が出ない程度に）流す機能を果たす。

下室７とは反対側の減衰バルブ５１ｂは、ピストンロッド１０が縮み側に移動しピストン５が下室７側に移動して下室７の圧力が上昇すると、ボトムバルブ部材５５から離座して内側の通路５７ｂを開く。つまり、通路５７ｂには、ピストンロッド１０が縮み側に移動したときに油液が下室７からリザーバ室３に向け流通することになり、減衰バルブ５１ｂは、この通路５７ｂを開閉し減衰力を発生する縮み側の減衰バルブとなっている。なお、減衰バルブ５１ｂは、ピストン５に設けられた縮み側の減衰力発生機構３１ｂとの関係から、主としてピストンロッド１０のシリンダ１への進入により生じる液の余剰分を排出するように下室７からリザーバ室３に液を流す機能を果たす。

上述の緩衝器の例えば一方側は車体により支持され、上記緩衝器の他方側に車輪側が固定される。具体的には、ピストンロッド１０にて車体側に連結され、シリンダ１のピストンロッド１０の突出側とは反対側に取り付けられた取付部材４９にて車輪側に連結される。なお、上記とは逆に、緩衝器の他方側が車体により支持され緩衝器の一方側に車輪側が固定されるようにしても良い。

車輪が走行に伴って振動すると該振動に伴ってシリンダ１とピストンロッド１０との位置が相対的に変化するが、上記変化はピストン５に形成された通路の流体抵抗により抑制される。以下で詳述するごとくピストン５に形成された通路の流体抵抗は振動の速度や振幅により異なるように作られており、振動を抑制することにより、乗り心地が改善される。上記シリンダ１とピストンロッド１０との間には、車輪が発生する振動の他に、車両の走行に伴って車体に発生する慣性力や遠心力も作用する。例えばハンドル操作により走行方向が変化することにより車体に遠心力が発生し、この遠心力に基づく力が上記シリンダ１とピストンロッド１０との間に作用する。以下で説明するとおり、本実施形態の緩衝器は車両の走行に伴って車体に発生する力に基づく振動に対して良好な特性を有しており、車両走行における高い安定性が得られる。

図２に示すように、ピストン５は、略円板状のピストン本体６１と、ピストン本体６１の外周面に装着されて、シリンダ１内に摺接する摺接部材６２とを有している。ピストン本体６１には、径方向の中央に、ピストンロッド１０の取付軸部１５を挿通させる挿通穴６３が軸方向に貫通するように形成されている。また、このピストン本体６１に、上記した通路３０ａ，３０ｂが形成されている。

ピストン本体６１の軸方向の下室７側の端部には、伸び側の通路３０ａの一端開口位置の外側に、減衰力発生機構３１ａを構成するシート部７１ａが、円環状に形成されている。ピストン本体６１の軸方向の上室６側の端部には、縮み側の通路３０ｂの一端の開口位置の外側に、減衰力発生機構３１ｂを構成するシート部７１ｂが、円環状に形成されている。

ピストン本体６１において、シート部７１ａの挿通穴６３とは反対側は、シート部７１ａよりも軸線方向高さが低い環状の段差部７２ｂとなっており、この段差部７２ｂの位置に縮み側の通路３０ｂの他端が開口している。また、同様に、ピストン本体６１において、シート部７１ｂの挿通穴６３とは反対側は、シート部７１ｂよりも軸線方向高さが低い環状の段差部７２ａとなっており、この段差部７２ａの位置に伸び側の通路３０ａの他端が開口している。

減衰力発生機構３１ａは、上記したシート部７１ａと、シート部７１ａの全体に同時に着座可能な環状のディスク７５ａとからなっており、ディスクバルブとなっている。ディスク７５ａは複数枚の環状の単体ディスクが重ね合わせられることで構成されている。ディスク７５ａのピストン本体６１とは反対側には、ディスク７５ａよりも小径の環状のバルブ規制部材７７ａが配置されている。

減衰力発生機構３１ａには、シート部７１ａとディスク７５ａとの間に、これらが当接状態にあっても通路３０ａを下室７に連通させる固定オリフィス７８ａが、シート部７１ａに形成された溝あるいはディスク７５ａに形成された開口によって形成されている。ディスク７５ａは、シート部７１ａから離座することで通路３０ａを開放し、その際に、バルブ規制部材７７ａはディスク７５ａの開方向への規定以上の変形を規制する。減衰力発生機構３１ａは、通路３０ａに設けられ、ピストン５の上室６側への摺動によって通路３０ａに生じる油液の流れを抑制して減衰力を発生させる。

同様に、減衰力発生機構３１ｂは、上記したシート部７１ｂと、シート部７１ｂの全体に同時に着座可能な環状のディスク７５ｂとからなっており、ディスクバルブとなっている。ディスク７５ｂも複数枚の環状の単体ディスクが重ね合わせられることで構成されている。ディスク７５ｂのピストン本体６１とは反対側には、ディスク７５ｂよりも小径の環状のバルブ規制部材７７ｂが配置されている。バルブ規制部材７７ｂは、ピストンロッド１０の主軸部１６の取付軸部１５側の端面に当接している。

減衰力発生機構３１ｂには、シート部７１ｂとディスク７５ｂとの間に、これらが当接状態にあっても通路３０ｂを上室６に連通させる固定オリフィス７８ｂが、シート部７１ｂに形成された溝あるいはディスク７５ｂに形成された開口によって形成されている。ディスク７５ｂは、シート部７１ｂから離座することで通路３０ｂを開放し、その際に、バルブ規制部材７７ｂはディスク７５ｂの開方向への規定以上の変形を規制する。減衰力発生機構３１ｂは、通路３０ｂに設けられ、ピストン５の下室７側への摺動によって通路３０ｂに生じる油液の流れを抑制して減衰力を発生させる。

本実施形態では、減衰力発生機構３１ａ，３１ｂが内周クランプのディスクバルブである例を示したが、これに限らず、減衰力を発生する機構であればよく、例えば、ディスクバルブをコイルバネで付勢するリフトタイプのバルブとしてもよく、また、ポペット弁であってもよい。

ピストンロッド１０の取付軸部１５の先端には、オネジ８０が形成されており、このオネジ８０に、周波数（振動状態）により外部から制御されることなく減衰力を可変とする周波数感応部である上記した減衰力可変機構４５が螺合されている。減衰力可変機構４５は、オネジ８０に螺合された状態で、上記したバルブ規制部材７７ａ、ディスク７５ａ、ピストン５、ディスク７５ｂおよびバルブ規制部材７７ｂをピストンロッド１０の主軸部１６の端面との間に挟持することになり、ナットを兼用している。

減衰力可変機構４５は、ピストンロッド１０のオネジ８０に螺合されるメネジ８１が形成された蓋部材８２と、この蓋部材８２にその一端開口側が閉塞されるように取り付けられる略有底円筒状のハウジング本体８３とからなるハウジング８５と、このハウジング８５内に摺動自在に挿入されるフリーピストン８７と、フリーピストン８７とハウジング８５の蓋部材８２との間に介装されてフリーピストン８７がハウジング８５に対し蓋部材８２側へ移動したときに圧縮変形するコイル状のスプリング８８と、フリーピストン８７とハウジング８５のハウジング本体８３との間に介装されてフリーピストン８７がハウジング８５に対し蓋部材８２とは反対側へ移動したときに圧縮変形するコイル状のスプリング８９とで構成されている。

スプリング８８は、フリーピストン８７が一方向へ移動したときに圧縮変形してフリーピストン８７の変位に対し抵抗力を発生する抵抗要素となっており、スプリング８９は、フリーピストン８７が他方向へ移動したときに圧縮変形してフリーピストン８７の変位に対し抵抗力を発生する抵抗要素となっている。これらスプリング８８，８９は、フリーピストン８７をハウジング８５内の中立位置に保持するように付勢する。

蓋部材８２は、略円筒状の蓋筒部９１と、この蓋筒部９１の軸方向の端部から径方向外側に延出する円板状の蓋基板部９２とからなっている。

ハウジング本体８３は、略円筒状の本体筒部９５と、本体筒部９５の軸方向の一端部を閉塞する本体底部９６とからなっている。本体筒部９５は、本体底部９６とは反対側の端部が薄肉部９７とされ、薄肉部９７を除く部分が薄肉部９７に対し外径が同等で内径が小径の厚肉部９８となっている。本体筒部９５には、厚肉部９８の軸方向の中間所定位置に径方向に貫通するオリフィスとしての一定径の側面通路（第３通路）９９が円周方向に間隔をあけて複数形成されている。なお、ハウジング本体８３の本体筒部９５を円筒状と記述しているが、内周面は断面円形となることが望ましいが、外周面は、多角形等断面非円形であってもよい。

このようなハウジング本体８３は、蓋部材８２の組み付け前、薄肉部９７が厚肉部９８の延長上に形成されている。そして、蓋部材８２の組み付け時に、蓋筒部９１を先方にして蓋部材８２が、薄肉部９７の内側に、蓋基板部９２が厚肉部９８の薄肉部９７側の端面に当接するまで嵌合させられ、その後、薄肉部９７が径方向内方に加締められる。これにより、ハウジング本体８３と蓋部材８２とが一体化されてハウジング８５となる。

フリーピストン８７は、略円筒状のピストン筒部１０５と、このピストン筒部１０５の軸方向の中央位置を閉塞するピストン閉板部１０６とを有するフリーピストン本体１０２と、このフリーピストン本体１０２に保持されてフリーピストン本体１０２とハウジング８５との隙間をシールする円環状のシール部材１０３とからなっている。

フリーピストン本体１０２は、ピストン筒部１０５の軸方向の一端側の外周部に、径方向内方に凹む円環状のシール保持溝１０７が形成されており、このシール保持溝１０７に上記したシール部材１０３が嵌合されている。シール部材１０３は中心軸を含む面での断面が四角形状の角リングとなっている。

ピストン筒部１０５の軸方向の中央の外周部には、径方向内方に凹む円環状の通路形成溝１０８が形成されている。通路形成溝１０８は、軸方向の中央位置にある一定径の小径面部１１１と、小径面部１１１の軸方向の両側に繋がって小径面部１１１から離れるほど大径となる対称形状の一対の中間テーパ面部１１２，１１３と、一対の中間テーパ面部１１２，１１３のそれぞれの小径面部１１１とは反対側に一定径で繋がる同形状の一対の中径面部１１４，１１５と、一対の中径面部１１４，１１５のそれぞれの中間テーパ面部１１２，１１３とは反対側に繋がって中径面部１１４，１１５から離れるほど大径となる一対の対称形状の端部テーパ面部１１６，１１７とからなっている。一対の端部テーパ面部１１６，１１７のそれぞれの中径面部１１４，１１５とは反対側は、ピストン筒部１０５の同じ一定径の最大外径面部１１８，１１９に繋がっている。上記したシール保持溝１０７は、ピストン筒部１０５の軸方向の一方の最大外径面部１１８の位置に形成されている。

ピストン筒部１０５には、軸方向のピストン閉板部１０６よりもシール保持溝１０７とは反対側の内周部に一端が開口し、他端が、通路形成溝１０８に開口するフリーピストン通路（第４通路）１２１が形成されている。フリーピストン通路１２１の他端は、ピストン筒部１０５の軸方向において、小径面部１１１のシール保持溝１０７とは反対側の一部と、中間テーパ面部１１３の全部とに開口している。フリーピストン通路１２１は、ピストン筒部１０５の軸方向に対し傾斜して形成されている。

シール部材１０３をフリーピストン本体１０２のシール保持溝１０７に保持して構成されるフリーピストン８７が、軸方向のシール保持溝１０７側を蓋部材８２側に配置してハウジング８５内に挿入される。その際に、ピストン閉板部１０６と蓋部材８２の蓋基板部９２との間にスプリング８８が、ピストン閉板部１０６とハウジング本体８３の本体底部９６との間にスプリング８９が介装される。

フリーピストン８７は、ハウジング８５の本体筒部９５の案内で軸方向に移動可能となっており、ハウジング８５内を、フリーピストン８７と蓋部材８２との間の第１ハウジング室（第２通路）１２４と、フリーピストン８７とハウジング本体８３の本体底部９６との間の第２ハウジング室１２５とに画成している。第１ハウジング室１２４は、ピストンロッド１０内のロッド内通路４２を介して常時上室６に連通している。よって、上記した伸び行程でのピストン５の移動により、シリンダ１内の上室６および下室７の一方である上室６から油液がロッド内通路４２および第１ハウジング室１２４に流れ出す。

また、第２ハウジング室１２５は、フリーピストン８７の側部に設けられたフリーピストン通路１２１と、フリーピストン８７の外周の通路形成溝１０８とハウジング本体８３の本体筒部９５の内周との間に形成された通路隙間（隙間）１２６と、ハウジング８５の側部であるハウジング本体８３の本体筒部９５に設けられた側面通路９９とを介して下室７に連通可能となっている。上記した縮み行程でのピストン５の移動により、シリンダ１内の上室６および下室７の他方である下室７から油液が側面通路９９、通路隙間１２６、フリーピストン通路１２１および第２ハウジング室１２５に流れ出す。

フリーピストン８７のフリーピストン通路１２１と、ハウジング８５の側面通路９９と、これらフリーピストン通路１２１および側面通路９９と連通しハウジング８５の内周とフリーピストン８７の外周との間に形成される通路隙間１２６とが、下室７と第２ハウジング室１２５とを連通する唯一の通路１２９となっている。

そして、この通路１２９、つまりフリーピストン８７のフリーピストン通路１２１と、ハウジング８５の側面通路９９と、通路隙間１２６とが、ハウジング８５内でフリーピストン８７が、図３（ａ）に示すように一側の移動端に移動したとき、または図３（ｂ）に示すように他側の移動端に移動したときに、通路１２９の通路面積を狭めて、フリーピストン８７の移動を抑制する、つまりフリーピストン８７にブレーキをかける可変オリフィスである流体ロック機構１３０を構成している。言い換えれば、この流体ロック機構１３０は、通路１２９に設けられ、ハウジング８５に対するフリーピストン８７の移動位置に応じて通路１２９の通路面積を狭めてフリーピストン８７の移動を抑制する。

流体ロック機構１３０の上記した通路隙間１２６は、フリーピストン８７のストローク範囲において、ハウジング８５の側面通路９９の通路隙間１２６側の開口９９Ａと、フリーピストン８７の外周との間の距離を、フリーピストン８７のストローク位置により異ならせるようになっている。具体的には、図２に示すようにフリーピストン８７がスプリング８８，８９の付勢力によって中立位置に位置するとき、側面通路９９の開口９９Ａは、ハウジング８５の軸方向における位置をフリーピストン８７の小径面部１１１に合わせて、この小径面部１１１に対向する。

図２に示す中立位置から、図３（ａ）に示すようにフリーピストン８７がハウジング８５内で本体底部９６側に移動すると、側面通路９９の開口９９Ａは、ハウジング８５の軸方向における位置をフリーピストン８７の中径面部１１４に合わせて、この中径面部１１４に対向する。すると、この通路隙間１２６の通路面積が中立位置にあるときよりも減少する。このとき、側面通路９９の開口９９Ａとハウジング８５の軸方向における位置が合って対向する通路隙間１２６の距離は、図４に示すように、ハウジング８５の本体筒部９５の内側の半径から中径面部１１４の外側の半径を減算した値ｓとなり、この値つまり距離ｓが、側面通路９９の開口９９Ａの直径ｄの１／４より小さくなるように構成されている。

これは、流体ロック機構１３０に流体ロック機能を持たせるためには、側面通路９９の通路面積よりも通路隙間１２６の通路面積を小さくする必要があり、面積の関係として、次式を満足させるのが良いためである。
πｄｓ＜π（ｄ／２）（ｄ／２）
そして、この式を整理すると、ｓ＜ｄ／４の寸法関係が得られる。

なお、通路隙間１２６において開口９９Ａの直径ｄの１／４より小さい部分を構成する中径面部１１４と端部テーパ面部１１６とを合わせた部分は、その軸方向長が開口９９Ａの直径ｄよりも大きくなっており、開口９９Ａの全体に対して対向可能となっている。さらに言えば、中径面部１１４は、軸方向長が開口９９Ａの直径ｄよりも大きくなっており、開口９９Ａの全体に対して対向可能となっている。

また、図２に示す中立位置から、図３（ｂ）に示すようにフリーピストン８７がハウジング８５内で蓋基板部９２側に移動すると、側面通路９９の開口９９Ａは、ハウジング８５の軸方向における位置をフリーピストン８７の中径面部１１５に合わせて、この中径面部１１５に対向する。すると、通路隙間１２６の通路面積が中立位置にあるときよりも減少する。このとき、上記と同様、側面通路９９の開口９９Ａとハウジング８５の軸方向における位置が合って対向する通路隙間１２６の距離は、ハウジング本体８３の本体筒部９５の内側の半径から中径面部１１５の外側の半径を減算した値となり、この値が、側面通路９９の開口９９Ａの直径ｄの１／４より小さくなるように構成されている。

なお、この場合も、上記と同様、中径面部１１５と端部テーパ面部１１７とを合わせた部分は、その軸方向長が開口９９Ａの直径ｄよりも大きくなっており、開口９９Ａの全体に対して対向可能となっている。さらに言えば、中径面部１１５は、軸方向長が開口９９Ａの直径ｄよりも大きくなっており、開口９９Ａの全体に対して対向可能となっている。

ピストンロッド１０が伸び側に移動する伸び行程では、上室６から通路３０ａを介して下室７に油液が流れることになるが、ピストン速度が微低速域の場合は、上室６から通路３０ａに導入された油液が、基本的に、図２に示すシート部７１ａとシート部７１ａに当接するディスク７５ａとの間に形成された常時開口の固定オリフィス７８ａを介して下室７に流れ、その際にオリフィス特性（減衰力がピストン速度の２乗にほぼ比例する）の減衰力が発生する。また、ピストン速度が上昇して低速域に達すると、上室６から通路３０ａに導入された油液が、基本的にディスク７５ａを開きながらディスク７５ａとシート部７１ａとの間を通って下室７に流れることになる。このため、バルブ特性（減衰力がピストン速度にほぼ比例する）の減衰力が発生する。

ピストンロッド１０が縮み側に移動する縮み行程では、下室７から通路３０ｂを介して上室６に油液が流れることになるが、ピストン速度が微低速域の場合は、下室７から通路３０ｂに導入された油液が、基本的に、シート部７１ｂとシート部７１ｂに当接するディスク７５ｂとの間に形成された常時開口の固定オリフィス７８ｂを介して上室６に流れ、その際オリフィス特性（減衰力がピストン速度の２乗にほぼ比例する）の減衰力が発生する。また、ピストン速度が上昇して低速域に達すると、下室７から通路３０ｂに導入された油液が、基本的にディスク７５ｂを開きながらディスク７５ｂとシート部７１ｂとの間を通って上室６に流れることになる。このため、バルブ特性（減衰力がピストン速度にほぼ比例する）の減衰力が発生する。

ここで、ピストン速度が遅いとき、つまり微低速域（例えば０．０５ｍ／ｓ）の周波数が比較的高い領域（例えば７Ｈｚ以上）は、例えば路面の細かな表面の凹凸から生じる振動であり、このような状況では減衰力を下げるのが好ましい。また、同じくピストン速度が遅いときであっても、上記とは逆に周波数が比較的低い領域（例えば２Ｈｚ以下）は、いわゆる車体のロールによるぐらつき等の振動であり、このような状況では減衰力を上げるのが好ましい。

これに対応して、上記した減衰力可変機構４５が、ピストン速度が同じように遅い場合でも、周波数に応じて減衰力を可変とする。つまり、ピストン速度が遅い時、ピストン５の往復動の周波数が高くなると、その伸び行程では、上室６の圧力が高くなって、ピストンロッド１０のロッド内通路４２を介して減衰力可変機構４５の第１ハウジング室１２４に上室６から油液を導入させるとともに、下室７の圧力が低くなって、第２ハウジング室１２５の油液を通路１２９を介して下室７に排出させながら、フリーピストン８７がハウジング８５の本体底部９６との間にあるスプリング８９の付勢力に抗してハウジング８５の本体底部９６側に移動する。このようにフリーピストン８７が本体底部９６側に移動することにより、ロッド内通路４２を介して第１ハウジング室１２４に上室６から油液を導入することになり、上室６から通路３０ａに導入され減衰力発生機構３１ａを通過して下室７に流れる油液の流量が減ることになる。これにより、減衰力が下がる。

その際に、フリーピストン８７が本体底部９６に近接すると、流体ロック機構１３０が通路１２９の通路面積を絞り、フリーピストン８７の移動を抑制する。つまり、まず、側面通路９９の開口９９Ａが、フリーピストン８７の中径面部１１４に対向することになり、側面通路９９に連通する通路隙間１２６の通路面積が、開口９９Ａが小径面部１１１に対向していた中立位置よりも狭くなり、第２ハウジング室１２５から下室７への油液の流れが抑制され、その結果、フリーピストン８７の移動が抑制されることになる。さらにフリーピストン８７が本体底部９６に近接すると、側面通路９９の開口９９Ａが、図３（ａ）に示すように中径面部１１４と端部テーパ面部１１６と最大外径面部１１８とに対向することになり、側面通路９９に連通する通路隙間１２６の通路面積が、さらに狭くなり、第２ハウジング室１２５から下室７への油液の流れがさらに抑制され、その結果、フリーピストン８７の移動がさらに抑制されることになる。よって、フリーピストン８７の本体底部９６への当接を防止し、あるいは例えフリーピストン８７が本体底部９６に当接しても衝撃を小さくでき、発生する衝突音を小さく抑えることができる。

続く縮み行程では、上室６の圧力が低くなって、ロッド内通路４２を介して第１ハウジング室１２４から上室６に油液を排出させるとともに、下室７の圧力が高くなって、下室７の油液を通路１２９を介して第２ハウジング室１２５に導入させながら、それまで軸方向の本体底部９６側に移動していたフリーピストン８７がスプリング８８の付勢力に抗してハウジング８５内を軸方向の蓋基板部９２側に移動する。このようにフリーピストン８７が軸方向の蓋基板部９２側に移動することにより、通路１２９を介して第２ハウジング室１２５に下室７から油液を導入することになり、下室７から通路３０ｂに導入され減衰力発生機構３１ｂを通過して上室６に流れる油液の流量が減ることになる。これにより、減衰力が下がる。

その際に、フリーピストン８７が蓋基板部９２に近接すると、流体ロック機構１３０が通路１２９の通路面積を絞り、フリーピストン８７の移動を抑制する。つまり、まず、側面通路９９の開口９９Ａが、フリーピストン８７の中径面部１１５に対向し、側面通路９９に連通する通路隙間１２６の通路面積が、中立位置よりも狭くなり、第２ハウジング室１２５への下室７からの油液の流れが抑制され、その結果、フリーピストン８７の移動が抑制されることになる。さらにフリーピストン８７が蓋基板部９２に近接すると、図３（ｂ）に示すように側面通路９９の開口９９Ａが、中径面部１１５と端部テーパ面部１１７と最大外径面部１１９とに対向することになり、側面通路９９に連通する通路隙間１２６の通路面積が、さらに狭くなり、第２ハウジング室１２５への下室７からの油液の流れがさらに抑制され、その結果、フリーピストン８７の移動がさらに抑制されることになる。よって、フリーピストン８７の蓋基板部９２への当接を防止し、あるいは例えフリーピストン８７が蓋基板部９２に当接しても衝撃を小さくでき、発生する衝突音を小さく抑えることができる。

ピストン５の周波数が高い領域では、フリーピストン８７の移動の周波数も追従して高くなり、その結果、上記した伸び行程の都度、上室６から第１ハウジング室１２４に油液が流れるとともに第２ハウジング室１２５から下室７に油液が流れ、縮み行程の都度、下室７から第２ハウジング室１２５に油液が流れるとともに第１ハウジング室１２４から上室６に油液が流れることになって、上記のように、減衰力が下がった状態に維持されることになる。その際に、フリーピストン８７は、中立位置の近傍で往復動することになり、上記のように本体底部９６に近接したり蓋基板部９２に近接したりすることはなく、流体ロック機構１３０がフリーピストン８７にブレーキをかけることも実質的になくなる。

ピストン速度が遅い時、ピストン５の周波数が低くなると、フリーピストン８７の移動の周波数も追従して低くなるため、伸び行程の初期に、上室６から第１ハウジング室１２４に油液が流れるとともに、第２ハウジング室１２５から下室７に油液は流れるものの、その後はフリーピストン８７が本体底部９６側の移動端で停止し、上室６から第１ハウジング室１２４に油液が流れなくなるため、上室６から通路３０ａに導入され減衰力発生機構３１ａを通過して下室７に流れる油液の流量が減らない状態となり、減衰力が高くなる。このときも、上記と同様に、フリーピストン８７の移動端近傍において流体ロック機構１３０が通路１２９の通路面積を絞り、フリーピストン８７の移動を抑制するため、フリーピストン８７の本体底部９６への当接を防止し、あるいは例えフリーピストン８７が本体底部９６に当接しても衝撃を小さくでき、発生する衝突音を小さく抑えることができる。

続く縮み行程でも、その初期に、下室７から第２ハウジング室１２５に油液が流れるとともに、第１ハウジング室１２４から上室６に油液が流れるものの、その後はフリーピストン８７が蓋基板部９２側の移動端で停止し、下室７の容積に影響しなくなるため、下室７から通路３０ｂに導入され減衰力発生機構３１ｂを通過して上室６に流れる油液の流量が減らない状態となり、減衰力が高くなる。このときも、上記と同様に、フリーピストン８７の移動端近傍において流体ロック機構１３０が通路１２９の通路面積を絞り、フリーピストン８７の移動を抑制するため、フリーピストン８７の蓋基板部９２への当接を防止し、あるいは例えフリーピストン８７が蓋基板部９２に当接しても衝撃を小さくでき、発生する衝突音を小さく抑えることができる。

以上に述べた本実施形態によれば、ハウジング８５およびフリーピストン８７には、ハウジング８５内でフリーピストン８７が一側または他側に移動したときに、フリーピストン８７の移動を抑制する流体ロック機構１３０が設けられているため、フリーピストン８７のハウジング８５へのメタルタッチでの当接を防止あるいは当接時の衝撃を抑制することができる。よって、作動時の静粛性を向上可能となるとともに、作動が滑らかになる。つまり、図５に示すように、ストロークに対する減衰力の関係を示す減衰力リサージュ波形が、図５（ｂ）に示す従来構造のものに対し、図５（ａ）に示すように過渡的な波形が滑らかになって連続し、作動が滑らかになる。このように作動が滑らかになることにより異音の要因となるピストンロッド１０の加速度も低減でき、この点からも作動時の静粛性を向上可能となる。

また、流体ロック機構１３０は、下室７と第２ハウジング室１２５とを連通する唯一の通路１２９を構成する側面通路９９と通路隙間１２６とから構成され、通路隙間１２６が、フリーピストン８７のストローク範囲において、側面通路９９の開口９９Ａとフリーピストン８７の外周との間の距離を異ならせるようになっているため、フリーピストン８７のストローク位置に応じて正確にフリーピストン８７の移動を抑制することができる。

また、ハウジング８５内をフリーピストン８７が移動したとき、側面通路９９の開口９９Ａと対向する通路隙間１２６の距離ｓが、開口９９Ａの直径ｄの１／４より小さくなるように構成されているため、フリーピストン８７の移動を確実に抑制することができる。

また、いずれも通路隙間１２６が開口９９Ａの直径ｄの１／４より小さい部分となる、中径面部１１４と端部テーパ面部１１６とを合わせた軸方向長と、中径面部１１５と端部テーパ面部１１７とを合わせた軸方向長とが、それぞれ、開口９９Ａの直径ｄよりも大きくなっているため、フリーピストン８７の移動を確実に抑制することができる。

なお、フリーピストン８７を中立位置に保持するように付勢するスプリング８８，８９を、図６に示すようになくしても良い。これは、フリーピストン８７に作用する総力は、油圧が支配的であり、スプリング８８，８９の反力による減衰力への影響は十分に小さいためである。このように構成すれば、部品点数を低減でき、コストおよび重量を低減することができる。

上記実施形態は、複筒式の油圧緩衝器に本発明を用いた例を示したが、これに限らず、シリンダの外周に外筒を設けないモノチューブ式の油圧緩衝器に用いてもよく、あらゆる緩衝器に用いることができる。また、上記実施形態では、油圧緩衝器を例に示したが、流体として水や空気を用いることもできる。

１シリンダ
５ピストン
６上室（一側室）
７下室（他側室）
１０ピストンロッド
３０ａ，３０ｂ通路（第１通路）
３１ａ，３１ｂ減衰力発生機構
４２ロッド内通路（第２通路）
８５ハウジング
８７フリーピストン
９９側面通路（第３通路）
９９Ａ開口
１２１フリーピストン通路（第４通路）
１２４第１ハウジング室（第２通路）
１２５第２ハウジング室
１２６通路隙間（隙間）
１３０流体ロック機構

Claims

作動流体が封入されるシリンダと、
前記シリンダ内に摺動可能に嵌装され、該シリンダ内を一側室と他側室とに区画するピストンと、
前記ピストンに連結されると共に前記シリンダの外部に延出されるピストンロッドと、
前記ピストンの移動により前記シリンダ内の前記一側室および前記他側室の一方から作動流体が流れ出す第１通路および第２通路と、
前記第１通路に設けられ減衰力を発生する減衰力発生機構と、
内部に前記第２通路の少なくとも一部の通路が形成されるハウジングと、
前記ハウジング内に移動可能に設けられ前記ハウジング内を前記第２通路を介して前記一側室と連通する第１ハウジング室と前記ハウジングの側部に設けられる第３通路を介して前記他側室と連通する第２ハウジング室とに画成するフリーピストンと、からなり、
前記ハウジングおよび前記フリーピストンには、前記ハウジング内で前記フリーピストンが一側または他側に移動したときに、前記フリーピストンの移動を抑制する流体ロック機構を設け、
前記流体ロック機構は、
前記第３通路と、
前記フリーピストンの側部に設けられ、前記第２ハウジング室と連通する第４通路と、
前記第３通路および前記第４通路と連通し、前記ハウジングの内周と前記フリーピストンの外周との間に形成される隙間と、から構成され、
前記フリーピストンと前記第１ハウジング室との間をシールするシール部材を設けることで、前記第３通路および前記第４通路を、前記他側室と前記第２ハウジング室とを連通する唯一の通路とし、
前記隙間は、前記フリーピストンのストローク範囲において、前記ハウジングの前記第３通路の開口と前記フリーピストンの外周との間の距離を異ならせ、
前記ハウジング内を前記フリーピストンが移動したとき、前記第３通路の前記開口と対向する前記隙間の距離は、前記開口の直径の１／４より小さくなるように構成し、
前記隙間が前記開口の直径の１／４より小さい部分の軸方向長は、前記開口の直径よりも大きいことを特徴とする緩衝器。
前記隙間は、前記フリーピストンの外周側に通路形成溝を形成することで構成し、
前記通路形成溝は、軸方向の中央位置にある一定径の小径面部と、該小径面部の軸方向の両側に繋がって該小径面部から離れるほど大径となる一対の中間テーパ面部と、該一対の中間テーパ面部のそれぞれの小径面部とは反対側に一定径でつながる一対の中径面部と、該中径面部のそれぞれの中間テーパ面部とは反対側に繋がって該中径面部から離れるほど大径となる一対の端部テーパ面部とからなり、
前記中径面部と前記端部テーパ面部とを合わせた部分は、前記開口の全体に対して対向可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。