以下、本発明に係る一実施形態について図面を参照して説明する。以下の説明では理解を助けるために、図1〜図3の下側を一方側および下側とし、逆に図1〜図3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1は、位置感応の減衰力調整式の緩衝器である。本実施形態の緩衝器1は、図1に示すように、いわゆる複筒型の油圧緩衝器であり、作動流体としての油液が封入されるシリンダ2を有している。シリンダ2は、円筒状の内筒3と、この内筒3よりも大径で内筒3を覆うように同心状に設けられる有底円筒状の外筒4と、外筒4の上部開口側を覆うカバー5とを有している。内筒3と外筒4との間はリザーバ室6となっている。
外筒4は、略円筒状の胴部材7と、胴部材7の一方側である下部に嵌合固定されて胴部材7を閉塞する底部材8と、胴部材7の他方側である上部に嵌合固定される略円筒状の口元部材9とからなっている。
口元部材9は、下部の外周部に形成された小径部10において胴部材7に圧入されて嵌合固定されており、この小径部10よりも上側は小径部10よりも大径の大径部11となっている。この大径部11の外周部には、オネジ12が形成されている。また、口元部材9は、下部の内周部が小径内周部13となっており、上部の内周部が、小径内周部13よりも大径の大径内周部14となっている。
カバー5は、筒状部15と筒状部15の上端側から径方向内方に延出する内フランジ部16とを有しており、筒状部15の内周部にはメネジ17が形成されている。カバー5は、口元部材9の上端開口部に被せられており、その筒状部15に形成されたメネジ17において口元部材9のオネジ12に螺合されて固定されている。
内筒3内には、ピストン18が摺動可能に嵌装されている。このピストン18は、内筒3内を上室19と下室20との2室に区画している。内筒3内の上室19および下室20内には作動流体としての油液が封入され、内筒3と外筒4との間のリザーバ室6内には作動流体としての油液とガスとが封入される。
シリンダ2内にはピストンロッド21の一方側が挿入されており、ピストンロッド21の他方側はシリンダ2の外部に延出されている。ピストン18は、このピストンロッド21のシリンダ2内側の一端側に連結されている。内筒3と、外筒4の一端開口側の口元部材9とには、ロッドガイド22が嵌合されており、口元部材9にはロッドガイド22よりもシリンダ2のさらに外部側にシール部材23が装着されている。また、ロッドガイド22には、シール部材23よりシリンダ2の内部側の位置に摩擦部材24が設けられている。ロッドガイド22、シール部材23および摩擦部材24は、いずれも環状をなしており、ピストンロッド21は、これらロッドガイド22、摩擦部材24およびシール部材23のそれぞれの内側に摺動可能に挿通されてシリンダ2の外部へ延出されている。
ここで、ロッドガイド22は、ピストンロッド21を、その径方向移動を規制しつつ軸方向移動可能に支持して、このピストンロッド21の移動を案内する。シール部材23は、その内周部で、軸方向に移動するピストンロッド21の外周部に摺接して、内筒3内の油液と外筒4内のリザーバ室6の高圧ガスおよび油液とが外部に漏洩するのを防止する。摩擦部材24は、ロッドガイド22に嵌合固定されることになり、その内周部でピストンロッド21の外周部に摺接して、ピストンロッド21に摩擦抵抗を発生させる。なお、摩擦部材24は、シールを目的とするものではない。
ロッドガイド22は、その外周部が、下部よりも上部が大径となる段差状をなしており、下部において内筒3の上端の内周部に嵌合し上部において外筒4の口元部材9の大径内周部14に嵌合する。外筒4の底部材8上には、内筒3内の下室20とリザーバ室6とを画成するベースバルブ25が設置されており、このベースバルブ25に内筒3の下端の内周部が嵌合されている。カバー5は、外筒4のオネジ12にメネジ17において螺合されると、内フランジ部16においてシール部材23を、内筒3に嵌合されたロッドガイド22とによって挟持する。
ピストンロッド21は、ロッドガイド22、摩擦部材24およびシール部材23に挿通されて外部へと延出されるロッド本体26と、ロッド本体26にそのシリンダ2内側の端部に螺合されて一体的に連結される先端ロッド27と、を有している。ロッド本体26の径方向の中央には、軸方向に沿う挿入穴28が、先端ロッド27側から反対側の端部近傍の途中位置まで形成されている。また、先端ロッド27の径方向の中央には、軸方向に沿う貫通穴29が形成されている。これら挿入穴28と貫通穴29とがピストンロッド21の径方向中央に形成される挿入穴30を構成しており、よって、ピストンロッド21は中空構造となっている。ピストンロッド21のこの挿入穴30内に、メータリングピン31が挿入されている。メータリングピン31は、これよりもシリンダ2側に設けられたベースバルブ25に一端側が固定されており、その他端側が、ピストンロッド21の挿入穴30内に挿入されている。挿入穴30とメータリングピン31との間は、ピストンロッド21内で油液が流動可能なロッド内通路32(第2の通路)となっている。
ピストンロッド21のロッド本体26の外周側には、軸方向の一方側である先端ロッド27側に円環状のピストン側バネ受35が、軸方向の他方側に円環状のロッドガイド側バネ受36が、それぞれ設けられている。これらピストン側バネ受35およびロッドガイド側バネ受36は、ロッド本体26を内側に挿通させることでロッド本体26に沿って摺動可能となっている。これらピストン側バネ受35およびロッドガイド側バネ受36の間には、コイルスプリングからなるリバウンドスプリング38が、その内側にロッド本体26を挿通させるようにして介装されている。ロッドガイド側バネ受36の軸方向のリバウンドスプリング38とは反対には円環状の弾性材料からなる緩衝体39が設けられている。緩衝体39もロッド本体26を内側に挿通させることでロッド本体26に沿って摺動可能となっている。
緩衝器1は、自動車や鉄道車両等の車両のサスペンション装置に用いられるものであり、例えば一方側が車体により支持され、他方側が車輪側に連結される。具体的に、緩衝器1は、ピストンロッド21にて車体側に連結され、シリンダ2のピストンロッド21の突出側とは反対側が車輪側に連結される。なお、上記とは逆に、緩衝器1の他方側が車体により支持され、緩衝器1の一方側が車輪側に連結されるようにしても良い。そして、緩衝器1は、車輪に対して車体が上昇するとピストンロッド21がシリンダ2から伸び出し、逆に車輪に対して車体が下降するとピストンロッド21がシリンダ2内に進入する。
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2とピストンロッド21との位置が相対的に変化するが、上記変化は、ピストンロッド21に形成されたロッド内通路32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ロッド21に形成されたロッド内通路32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2とピストンロッド21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2とピストンロッド21との間に作用する。以下で説明する通り、本実施形態の緩衝器1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、車両の走行時における高い安定性が得られる。
図2に示すように、ロッド本体26の先端ロッド27側の端部には、挿入穴28よりも大径で挿入穴28に連通するネジ穴43が形成されている。先端ロッド27のロッド内通路32を形成する貫通穴29は、そのほぼ全体を構成する主穴部47と、図3に示すように下端部のみに形成された、主穴部47よりも小径の小径穴部48とからなっている。先端ロッド27には、図2に示すロッド本体26側から順に、通路穴49、図3に示す通路穴50および通路穴51が、いずれも径方向に貫通するように形成されている。これら通路穴49〜51は、いずれも先端ロッド27の軸方向の主穴部47の位置に形成されており、いずれも貫通穴29に直交している。
先端ロッド27は、図2に示すように軸方向のロッド本体26側から順に、外周部にオネジ54が形成されたネジ軸部55と、フランジ部56と、保持軸部57とを有している。ネジ軸部55は、先端ロッド27をロッド本体26に一体化する際にロッド本体26のネジ穴43にオネジ54において螺合されることになる。フランジ部56は、その際にロッド本体26を当接させるため、ネジ軸部55およびロッド本体26よりも大径の外径となっている。保持軸部57は、フランジ部56よりも小径となっており、軸方向のフランジ部56とは反対側の部分に図3に示すオネジ61が形成されている。保持軸部57のオネジ61よりも図2に示すフランジ部56側に、上記した通路穴49〜51が形成されている。
図2に示すように、ピストン側バネ受35は、円筒状部65と、円筒状部65の軸方向一端側から径方向外側に延出する中間胴部66と、中間胴部66の外周部から軸方向の円筒状部65とは反対側に突出する円筒状の押圧部67とを有している。このピストン側バネ受35は、円筒状部65をリバウンドスプリング38の内側に配置した状態で中間胴部66の軸方向の円筒状部65側の端面においてリバウンドスプリング38の軸方向の端部に当接する。ピストン側バネ受35は、中間胴部66の軸方向の押圧部67側の端面において先端ロッド27のフランジ部56に当接可能となっている。中間胴部66の軸方向の円筒状部65側の内周部は、円筒状部65の内径と同径となっており、中間胴部66の軸方向の押圧部67側の内周部は、円筒状部65の内径よりも大径の段差部68となっている。この段差部68には、摺動部材69が嵌合固定されており、この摺動部材69がロッド本体26の外周面を摺動する。押圧部67には、径方向に貫通する複数の貫通穴70が形成されている。
先端ロッド27の保持軸部57には、フランジ部56側から順に、複数枚のディスク73と、一枚のディスク74と、複数枚の付勢ディスク75と、一枚の開閉ディスク76と、一枚の中間ディスク77と、一枚の中間ディスク78と、一枚の当接ディスク79と、通路形成部材80とが設けられている。
複数枚のディスク73は、いずれも有孔円板状をなしており、ピストン側バネ受35の押圧部67の内径よりも小径の外径となっている。ディスク74は、ディスク73よりも小径の外径を有する有孔円板状をなしている。複数枚の付勢ディスク75は、いずれも有孔円板状をなしており、ピストン側バネ受35の押圧部67の先端部の外径と略同径の外径となっている。
開閉ディスク76は、有孔円板状をなしており、付勢ディスク75の外径と略同径の外径となっている。開閉ディスク76の外周側には、上面から下側に凹み下面から下側に突出する円環状の開閉部83が形成されている。
中間ディスク77は、有孔円板状をなしており、開閉ディスク76よりも小径の外径となっている。中間ディスク78は、中間ディスク77と同径の外径を有する有孔円板状をなしている。また、中間ディスク78の外周側には、複数の切欠78Aが形成されている。当接ディスク79は、有孔円板状をなしており、開閉ディスク76と同径の外径となっている。当接ディスク79の径方向中間部には、C字状の貫通穴79Aが形成されている。
通路形成部材80は、有孔円板状をなしており、当接ディスク79よりも小径の外径となっている。通路形成部材80の内周側には複数の切欠80Aが設けられている。中間ディスク78の外周部に形成された上記の切欠78Aと、当接ディスク79の径方向中間位置に形成された上記の貫通穴79Aと、通路形成部材80の内周部に形成された上記の切欠80Aとが通路86を形成している。この通路86は、中間ディスク78の径方向外側つまり上室19を通路穴49に連通させている。
ピストン側バネ受35により押圧されない状態で、複数の付勢ディスク75は平坦形状をなしており、開閉ディスク76の開閉部83を当接ディスク79から離間させている。ここで、開閉ディスク76の開閉部83と当接ディスク79との隙間と、中間ディスク78、当接ディスク79および通路形成部材80に形成された通路86とがオリフィス88を構成しており、このオリフィス88と、先端ロッド27の通路穴49とが、上室19とロッド内通路32とを連通させる通路89(第2の通路)を構成している。
主に複数の付勢ディスク75の付勢力によって、ピストン側バネ受35は、その中間胴部66を先端ロッド27のフランジ部56から軸方向に離間させている。この状態で、ピストンロッド21がシリンダ2から突出する伸び側つまり上側に移動すると、ピストン側バネ受35、リバウンドスプリング38、図1に示すロッドガイド側バネ受36および緩衝体39も、ピストンロッド21と共にロッドガイド22側に移動することになり、所定位置で緩衝体39がロッドガイド22に当接する。
さらにピストンロッド21が突出方向に移動すると、緩衝体39が潰れた後、緩衝体39およびロッドガイド側バネ受36が、シリンダ2に対して停止状態となり、その結果、ピストンロッド21と共に移動するピストン側バネ受35がリバウンドスプリング38を縮長させることになる。そして、その際のリバウンドスプリング38の付勢力がピストンロッド21の移動に対して抵抗となる。このようにして、シリンダ2内に設けられたリバウンドスプリング38が、ピストンロッド21に弾性的に作用してピストンロッド21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38がピストンロッド21の伸び切りの抵抗となることで、搭載された車両の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。
ここで、ピストンロッド21が突出方向に移動して緩衝体39がロッドガイド22に当接すると、ピストン側バネ受35は、上記したようにロッドガイド側バネ受36との間でリバウンドスプリング38を縮長させる前に、リバウンドスプリング38の付勢力によって、図2に示す押圧部67で当接する複数の付勢ディスク75および開閉ディスク76を変形させながら、若干軸方向のフランジ部56側に移動して中間胴部66をフランジ部56に当接させる。このように、リバウンドスプリング38の付勢力によりピストン側バネ受35が押圧部67で付勢ディスク75および開閉ディスク76を変形させると、開閉ディスク76の開閉部83が当接ディスク79に当接することになり、オリフィス88を閉塞させて上室19とロッド内通路32との通路89を介する連通を遮断する。
ピストン側バネ受35、リバウンドスプリング38、図1に示すロッドガイド側バネ受36および緩衝体39は、シリンダ2内に設けられ一端が図2に示す付勢ディスク75を介して開閉ディスク76を押圧可能であって他端がシリンダ2の端部側の図1に示すロッドガイド22に当接可能なバネ機構90を構成している。このバネ機構90は、そのバネ力により図2に示す付勢ディスク75および開閉ディスク76の付勢力に抗してこれら付勢ディスク75および開閉ディスク76を閉弁方向に変形させる。そして、このバネ機構90と、オリフィス88を開閉する開閉ディスク76および当接ディスク79とが、ピストンロッド21の位置により変化するリバウンドスプリング38の付勢力に応じてオリフィス88つまり通路89の通路面積を調整する通路面積調整機構91を構成している。オリフィス88は、言い換えればピストンロッド21の位置に感応して通路面積が可変となる可変オリフィスになっている。
上記通路面積調整機構91による、ピストンロッド21のストローク位置に対するオリフィス88の通路面積は、最大縮み位置から縮み側の縮側所定位置までは、最大の一定値である。そして、オリフィス88の通路面積は、上記縮側所定位置でバネ機構90が付勢ディスク75の付勢力に抗して開閉ディスク76を閉じ始めると、伸び側ほど比例的に小さくなる。オリフィス88の通路面積は、開閉ディスク76の開閉部83が当接ディスク79に当接する伸び側の伸側所定位置で最小となり、この伸側所定位置よりも伸び側では中立位置(1Gの位置(水平位置に停止した車体を支持する位置))を含んで伸び切り位置まで最小の一定値になる。ここで、通路89側の圧力が上室19側の圧力よりも高い場合には、通路89側の油液が、ピストン側バネ受35を移動させながらオリフィス88を押し開いて上室19側に流出する。その際の開弁圧は、リバウンドスプリング38の付勢力によって変化することになり、リバウンドスプリング38が縮長して付勢力が高くなるほど開弁圧も高くなる。
図3に示すように、ピストン18は、先端ロッド27に支持される金属製のピストン本体95と、ピストン本体95の外周面に装着されて内筒3内を摺動する円環状の合成樹脂製の摺動部材96とによって構成されている。
ピストン本体95には、上室19と下室20とを連通させ、ピストン18の上室19側への移動つまり伸び行程において上室19から下室20に向けて油液が流れ出す複数(図3では断面とした関係上一カ所のみ図示)の通路101(第1の通路)と、ピストン18の下室20側への移動、つまり縮み行程において下室20から上室19に向けて油液が流れ出す複数(図3では断面とした関係上一カ所のみ図示)の通路102(第1の通路)とが設けられている。つまり、複数の通路101と複数の通路102とが、ピストン18の移動により上室19と下室20との間を作動液体である油液が流れるように連通する。
通路101は、円周方向において、それぞれ間に一カ所の通路102を挟んで等ピッチで形成されており、ピストン18の軸方向一側(図3の上側)が径方向外側に軸方向他側(図3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101に対して、減衰力を発生する減衰力発生機構104が設けられている。減衰力発生機構104は、ピストン18の軸方向の一端側である下室20側に配置されている。通路101は、ピストンロッド21がシリンダ2の外に伸び出る伸び側にピストン18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104は、伸び側の通路101の油液の流動を規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102は、円周方向において、それぞれ間に一カ所の通路101を挟んで等ピッチで形成されており、ピストン18の軸線方向他側(図3の下側)が径方向外側に軸線方向一側(図3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102に、減衰力を発生する減衰力発生機構105が設けられている。減衰力発生機構105は、ピストン18の軸方向の他端側である軸線方向の上室19側に配置されている。通路102は、ピストンロッド21がシリンダ2内に入る縮み側にピストン18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105は、縮み側の通路102の油液の流動を規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。
ピストン本体95は、略円板形状をなしており、その中央には、軸方向に貫通して、上記した先端ロッド27の保持軸部57を挿通させるための挿通穴106が形成されている。ピストン本体95の下室20側の端部には、伸び側の通路101の一端開口位置の外側に、減衰力発生機構104を構成するシート部107が、円環状に形成されている。ピストン本体95の上室19側の端部には、縮み側の通路102の一端開口位置の外側に、減衰力発生機構105を構成するシート部108が、円環状に形成されている。
ピストン本体95において、シート部107の挿通穴106とは反対側は、シート部107よりも軸線方向高さが低い段差状をなしており、この段差状の部分に縮み側の通路102の他端が開口している。また、同様に、ピストン本体95において、シート部108の挿通穴106とは反対側は、シート部108よりも軸線方向高さが低い段差状をなしており、この段差状の部分に伸び側の通路101の他端が開口している。
伸び側の減衰力発生機構104は、圧力制御型のバルブ機構であり、軸方向のピストン18側から順に、複数枚のディスク111と、一枚の当接ディスク112と、一枚のバルブ部材113と、一枚のディスク114と、複数枚のディスク115と、一枚のディスク116と、一枚のディスク117と、一つのパイロットケース118と、一枚のディスク119と、一枚のディスク120と、一枚のディスク121と、複数枚のディスク122と、一枚のディスク123と、一枚のディスク124と、一つの規制部材125とを有している。
パイロットケース118は、金属製であり、軸直交方向に沿う有孔円板状の底部131と、底部131の内周側に形成された軸方向に沿う円筒状の内側筒部132と、底部131の外周側に形成された軸方向に沿う円筒状の外側筒部(筒部)133とを有する有底筒状をなしている。底部131は、内側筒部132および外側筒部133に対し軸方向の一側にずれており、底部131には、軸方向に貫通する複数の貫通穴134が形成されている。内側筒部132の内側には、軸方向の底部131側に先端ロッド27の保持軸部57を嵌合させる小径穴部135が形成されており、軸方向の底部131とは反対側に小径穴部135より大径の大径穴部136が形成されている。パイロットケース118の外側筒部133には、その軸方向の底部131側の端部に、環状のシート部137が形成されており、このシート部137にディスク119が着座する。
パイロットケース118の底部131と内側筒部132と外側筒部133とで囲まれた軸方向の底部131とは反対側の空間と、パイロットケース118の貫通穴134とは、バルブ部材113にピストン18の方向に圧力を加えるパイロット室140(第2の通路)となっている。先端ロッド27の上記した通路穴51と、パイロットケース118の大径穴部136と、後述するディスク116,117に形成されたオリフィス151(第2の通路)とが、ロッド内通路32とパイロット室140とに接続されて、このパイロット室140にロッド内通路32を介して上室19および下室20から油液の流れの一部を導入するパイロット室流入通路141(第2の通路)を構成している。
複数枚のディスク111は、金属製であり、ピストン18のシート部107よりも小径の外径を有する有孔円板状をなしている。当接ディスク112は、金属製であり、ピストン18のシート部107よりも大径の外径を有しシート部107に着座可能な有孔円板状をなしている。
バルブ部材113は、当接ディスク112の外径と略同径の外径を有する有孔円板状の金属製のディスク145と、ディスク145のシート部107とは反対側の背面側の外周部に焼き付け等により固着して設けられたゴム材料からなる円環状のシール部材146とからなっている。当接ディスク112とバルブ部材113のディスク145とが、ピストン18のシート部107に当接して閉状態となり、ピストン18のシート部107から離間して開状態となる伸び側の減衰バルブ147を構成している。この減衰バルブ147は、パイロットケース118とともにパイロット室140を形成しており、ピストン18に設けられた通路101のパイロット室140側に設けられてピストン18の伸び側への移動によって生じる通路101の油液の流れを抑制して減衰力を発生させる。よって、この減衰バルブ147はディスクバルブとなっている。減衰バルブ147は、パイロット室140の圧力によって開弁が抑制される。なお、当接ディスク112およびディスク145には、ピストンロッド21の保持軸部57を挿通させる中央の孔以外に軸方向に貫通する部分は形成されていない。
バルブ部材113のシール部材146は、パイロットケース118の外側筒部133の内周面に摺動可能かつ液密的に嵌合して、バルブ部材113と外側筒部133との隙間をシールする。よって、バルブ部材113とパイロットケース118との間の上記したパイロット室140は、当接ディスク112とバルブ部材113のディスク145とからなる減衰バルブ147に、ピストン18の方向、つまりシート部107に当接ディスク112を当接させる閉弁方向に内圧を作用させる。減衰バルブ147は、パイロット室140を有するパイロットタイプの減衰バルブであり、当接ディスク112がピストン18のシート部107から離座して開くと、通路101からの油液をピストン18とパイロットケース118との間の径方向の通路148を介して下室20に流す。
ディスク114は、金属製であり、ディスク145の外径よりも小径の外径を有する有孔円板状をなしている。複数枚のディスク115は、金属製であり、ディスク111と同径の外径を有する有孔円板状をなしている。ディスク116は、金属製であり、ディスク115と同径の外径を有する有孔円板状をなしており、外周側に複数の切欠116Aが形成されている。ディスク117は、金属製であり、ディスク115と同径の外径を有する有孔円板状をなしており、内周側に複数の切欠117Aが形成されている。ディスク116の切欠116Aとディスク117の切欠117Aとは、連通してオリフィス151を形成しており、上記したように、このオリフィス151によってパイロットケース118の大径穴部136内とパイロット室140とが連通する。
ディスク119は、金属製であり、パイロットケース118のシート部137よりも大径の外径を有し、シート部137に着座可能な有孔円板状をなしている。ディスク119には、外周側に複数の切欠119Aが形成されており、径方向の中間部に切欠119Aに繋がる貫通穴119Bが形成されている。ディスク120は、金属製であり、ディスク119の外径と同径の外径を有している。ディスク120には、径方向の中間部に貫通穴120Aが形成されている。ディスク121は、ディスク119の外径と同径の外径を有している。ディスク121には、外周側に複数の切欠121Aが形成されている。複数枚のディスク122は、いずれもディスク119の外径と同径の外径を有している。
ディスク119〜122とシート部137とが、パイロットケース118に設けられたパイロット室140と下室20との間の油液の流れを抑制するディスクバルブ153を構成している。ディスク119の切欠119A、貫通穴119B、ディスク120の貫通穴120Aおよびディスク121の切欠121Aは、ディスク119がシート部137に当接状態にあってもパイロット室140を下室20に連通させるオリフィス154(第2の通路)を形成している。ディスクバルブ153は、ディスク122がディスク121から離れたり、ディスク119がシート部137から離れたりすることで、オリフィス154よりも広い通路面積でパイロット室140を下室20に連通させる。ディスク124は、剛性の高い規制部材125に当接しており、ディスクバルブ153の開方向への変形時にディスク122に当接してディスクバルブ153の規定以上の変形を規制する。
縮み側の減衰力発生機構105も、伸び側と同様、圧力制御型のバルブ機構であり、軸方向のピストン18側から順に、複数枚のディスク161と、一枚の当接ディスク162と、一枚のバルブ部材163と、一枚のディスク164と、複数枚のディスク165と、一枚のディスク166と、一枚のディスク167と、一つのパイロットケース168と、一枚のディスク169と、一枚のディスク170と、一枚のディスク171と、複数枚のディスク172と、一枚のディスク173と、複数枚のディスク174とを有している。
パイロットケース168は、上記したパイロットケース118と共通部品であり、軸直交方向に沿う有孔円板状の底部181と、底部181の内周側に形成された軸方向に沿う円筒状の内側筒部182と、底部181の外周側に形成された軸方向に沿う円筒状の外側筒部(筒部)183とを有する有底筒状をなしている。底部181は、内側筒部182および外側筒部183に対し軸方向の一側にずれており、底部181には、軸方向に貫通する複数の貫通穴184が形成されている。内側筒部182の内側には、軸方向の底部181側に先端ロッド27の保持軸部57を嵌合させる小径穴部185が形成されており、軸方向の底部181とは反対側に小径穴部185より大径の大径穴部186が形成されている。パイロットケース168の外側筒部183には、その軸方向の底部181側の端部に、環状のシート部187が形成されており、このシート部187にディスク169が着座する。
パイロットケース168の底部181と内側筒部182と外側筒部183とで囲まれた軸方向の底部181とは反対側の空間と、パイロットケース168の貫通穴184とは、バルブ部材163にピストン18の方向に圧力を加えるパイロット室190(第2の通路)となっている。先端ロッド27の上記した通路穴50と、パイロットケース168の大径穴部186と、後述するディスク166,167に形成されたオリフィス201(第2の通路)とが、ロッド内通路32とパイロット室190とに接続されて、このパイロット室190にロッド内通路32を介して上室19および下室20からの油液の流れの一部を導入するパイロット室流入通路191(第2の通路)を構成している。
複数枚のディスク161は、金属製であり、ピストン18のシート部108よりも小径の外径を有する有孔円板状をなしている。当接ディスク162は、上記した当接ディスク112と共通部品であり、ピストン18のシート部108よりも大径の外径を有しシート部108に着座可能な有孔円板状をなしている。
バルブ部材163は、上記したバルブ部材163と共通部品であり、当接ディスク162の外径と同径の外径を有する有孔円板状のディスク195と、ディスク195のシート部108とは反対側の背面側の外周部に固着して設けられたゴム材料からなる円環状のシール部材196とからなっている。当接ディスク162とバルブ部材163のディスク195とが、ピストン18のシート部108に当接して閉状態となり、ピストン18のシート部108から離間して開状態となる縮み側の減衰バルブ197を構成している。この減衰バルブ197は、パイロットケース168とともにパイロット室190を形成しており、ピストン18に設けられた通路102のパイロット室190側に設けられてピストン18の縮み側への移動によって生じる通路102の油液の流れを抑制して減衰力を発生させる。よって、この減衰バルブ197はディスクバルブとなっている。減衰バルブ197は、パイロット室190の圧力によって開弁が抑制される。なお、当接ディスク162およびディスク195には、ピストンロッド21の保持軸部57を挿通させる中央の孔以外に軸方向に貫通する部分は形成されていない。
バルブ部材163のシール部材196は、パイロットケース168の外側筒部183の内周面に摺動可能かつ液密的に嵌合して、バルブ部材163と外側筒部183との隙間をシールする。よって、バルブ部材163とパイロットケース168との間の上記したパイロット室190は、当接ディスク162とバルブ部材163のディスク195とからなる減衰バルブ197に、ピストン18の方向、つまりシート部108に当接ディスク162を当接させる閉弁方向に内圧を作用させる。減衰バルブ197は、パイロット室190を有するパイロットタイプの減衰バルブであり、当接ディスク162がピストン18のシート部108から離座して開くと、通路102からの油液をピストン18とパイロットケース168との間の径方向の通路198を介して上室19に流す。
ディスク164は、金属製であり、ディスク195の外径よりも小径の外径を有する有孔円板状をなしている。複数枚のディスク165は、金属製であり、ディスク161と同径の外径を有する有孔円板状をなしている。ディスク166は、金属製であり、ディスク165と同径の外径を有する有孔円板状をなしており、外周側に複数の切欠166Aが形成されている。ディスク167は、ディスク166と同径の外径を有する有孔円板状をなしており、内周側に複数の切欠167Aが形成されている。ディスク166の切欠166Aとディスク167の切欠167Aとは、連通してオリフィス201を形成しており、上記したように、このオリフィス201によってパイロットケース168の大径穴部186内とパイロット室190とが連通する。
ディスク169は、金属製であり、パイロットケース168のシート部187よりも大径の外径を有し、シート部187に着座可能な有孔円板状をなしている。ディスク169には、外周側に複数の切欠169Aが形成されており、径方向の中間部に切欠169Aに繋がる貫通穴169Bが形成されている。ディスク170は、金属製であり、ディスク169の外径と同径の外径を有している。ディスク170には、径方向の中間部に貫通穴170Aが形成されている。ディスク171は、金属製であり、ディスク169の外径と同径の外径を有している。ディスク171には、外周側に複数の切欠171Aが形成されている。複数枚のディスク172は、金属製であり、いずれもディスク169の外径と同径の外径を有している。
ディスク169〜172とシート部187とが、パイロットケース168に設けられたパイロット室190と上室19との間の油液の流れを抑制するディスクバルブ203を構成している。ディスク169の切欠169A、貫通穴169B、ディスク170の貫通穴170Aおよびディスク171の切欠171Aは、ディスク169がシート部187に当接状態にあってもパイロット室190を上室19に連通させるオリフィス204(第2の通路)を形成している。ディスクバルブ203は、ディスク172がディスク171から離れたり、ディスク169がシート部187から離れたりすることでオリフィス204よりも広い通路面積でパイロット室190を上室19に連通させる。複数枚のディスク174は、ディスク169〜172の開方向への変形時にディスク172に当接してディスク169〜172の規定以上の変形を規制する。通路89、ロッド内通路32、パイロット室140,190、パイロット室流入通路141,191、オリフィス151,154,201,204が、ピストン18の移動により上室19と下室20との間を作動液体である油液が流れるように連通する。
先端ロッド27の先端のオネジ61には、ナット210が螺合されている。ナット210は、オネジ61に締め付けられることにより、図2に示す複数枚のディスク73、ディスク74、複数枚の付勢ディスク75、開閉ディスク76、中間ディスク77、中間ディスク78、当接ディスク79、通路形成部材80、複数枚のディスク174、ディスク173、複数枚のディスク172、ディスク171、ディスク170、ディスク169、図3に示すパイロットケース168、ディスク167、ディスク166、複数枚のディスク165、ディスク164、バルブ部材163、当接ディスク162、複数枚のディスク161、ピストン18、複数枚のディスク111、当接ディスク112、バルブ部材113、ディスク114、複数枚のディスク115、ディスク116、ディスク117、パイロットケース118、ディスク119、ディスク120、ディスク121、複数枚のディスク122、ディスク123、ディスク124および規制部材125を、図2に示す先端ロッド27のフランジ部56との間に挟持する。
この状態で、ディスク145および当接ディスク112からなる減衰バルブ147は、ディスク114とディスク111とによって内周側がクランプされることになり、外周側がシート部107に着座すると通路101を閉じ、外周側がシート部107から離座すると通路101を開く。同様に、ディスク195および当接ディスク162からなる減衰バルブ197は、ディスク164とディスク161とによって内周側がクランプされることになり、外周側がシート部108に着座すると通路102を閉じ、外周側がシート部108から離座すると通路102を開く。
図1に示すように、メータリングピン31は、ベースバルブ25に支持される支持フランジ部220と、支持フランジ部220よりも小径で支持フランジ部220から軸方向に延出する第1大径軸部222と、第1大径軸部222の支持フランジ部220とは反対側から軸方向に延出する第1テーパ軸部223と、第1テーパ軸部223の第1大径軸部222とは反対側から軸方向に延出する中間径軸部224と、を有している。また、メータリングピン31は、中間径軸部224の第1テーパ軸部223とは反対側から軸方向に延出する第2テーパ軸部251と、第2テーパ軸部251の中間径軸部224とは反対側から軸方向に延出する小径軸部252と、小径軸部252の第2テーパ軸部251とは反対側から軸方向に延出する第3テーパ軸部253と、第3テーパ軸部253の小径軸部252とは反対側から軸方向に延出する第2大径軸部254と、を有している。
第1大径軸部222は一定径であり、中間径軸部224は第1大径軸部222よりも小径の一定径となっている。第1テーパ軸部223は、これらを連続させており、中間径軸部224側ほど小径となるテーパ状をなしている。小径軸部252は中間径軸部224よりも小径の一定径である。第2テーパ軸部251は、小径軸部252および中間径軸部224を連続させており、小径軸部252側ほど小径となるテーパ状をなしている。第2大径軸部254は、小径軸部252および中間径軸部224よりも大径であって第1大径軸部222と同等の一定径となっている。第3テーパ軸部253は小径軸部252と第2大径軸部254とを連続させており、第2大径軸部254側ほど大径となるテーパ状をなしている。
メータリングピン31は、ピストンロッド21の挿入穴30に挿入されている。メータリングピン31は、ピストンロッド21の挿入穴30との間にロッド内通路32を形成している。図3に示すように、ピストンロッド21のシリンダ2内に配置される一端側に位置する小径穴部48とメータリングピン31との隙間は、ロッド内通路32のうちの下室20と連通するオリフィス225となっている。
図2に示すオリフィス88を含む通路89と、図3に示すオリフィス225を含むロッド内通路32とが、ピストン18の移動により上室19および下室20間を作動流体が流れるように連通させることになる。
オリフィス225は、メータリングピン31の図1に示す第1大径軸部222および第2大径軸部254が小径穴部48と軸方向位置を合わせると通路面積が最も狭くなる。また、オリフィス225は、メータリングピン31の小径軸部252が小径穴部48と軸方向位置を合わせると通路面積が最も広くなる。また、オリフィス225は、メータリングピン31の中間径軸部224が小径穴部48と軸方向位置を合わせると通路面積が上記の中間の広さとなる。また、オリフィス225は、メータリングピン31の第1テーパ軸部223が小径穴部48と軸方向位置を合わせると、小径穴部48が第1テーパ軸部223の中間径軸部224側に位置するほど通路面積が徐々に広くなるようになっている。また、オリフィス225は、メータリングピン31の第2テーパ軸部251が小径穴部48と軸方向位置を合わせると、小径穴部48が第2テーパ軸部251の小径軸部252側に位置するほど通路面積が徐々に広くなるようになっている。また、オリフィス225は、メータリングピン31の第3テーパ軸部253が小径穴部48と軸方向位置を合わせると、小径穴部48が第3テーパ軸部253の第2大径軸部254側に位置するほど通路面積が徐々に狭くなるようになっている。オリフィス225は、言い換えればピストンロッド21の位置に感応して通路面積が可変となる可変オリフィスになっている。
ピストンロッド21のシリンダ2内に配置される一端側の小径穴部48と、メータリングピン31とが、オリフィス225を含みこのオリフィス225の通路面積をピストンロッド21のシリンダ2に対する位置により調整する通路面積調整機構227を構成している。通路面積調整機構227は、言い換えれば、オリフィス225の通路面積をメータリングピン31により調整する。
上記通路面積調整機構227による、ピストンロッド21のストローク位置に対するオリフィス225の通路面積は、図4(a)に示すようになっている。つまり、オリフィス225の通路面積は、縮み側の第1所定位置S1よりも縮み側では、小径穴部48と第1大径軸部222とが軸方向位置を合わせることになって最小の一定値となり、この第1所定位置S1から伸び側の第2所定位置S2までは小径穴部48と第1テーパ軸部223とが軸方向位置を合わせることになって伸び側ほど大きくなる。また、この第2所定位置S2から中立位置(1Gの位置(水平位置に停止した車体を支持する位置))を含んで伸び側の第3所定位置S3までは小径穴部48と中間径軸部224とが軸方向位置を合わせることになって中間の一定値となり、この第3所定位置S3から伸び側の第4所定位置S4までは小径穴部48と第2テーパ軸部251とが軸方向位置を合わせることになって伸び側ほど大きくなる。また、この第4所定位置S4から伸び側の第5所定位置S5までは小径穴部48と小径軸部252とが軸方向位置を合わせることになって最大の一定値となり、この第5所定位置S5から伸び側の第6所定位置S6までは小径穴部48と第3テーパ軸部253とが軸方向位置を合わせることになって伸び側ほど小さくなる。そして、この第6所定位置S6から伸び切り位置を含む伸び側では小径穴部48と第2大径軸部254とが軸方向位置を合わせることになって、オリフィス225の通路面積は、最小の一定値となる。第1所定位置S1は上記した縮側所定位置および伸側所定位置の近傍に設定されている。
図1に示すように、外筒4の底部材8と内筒3との間には、上記したベースバルブ25が設けられている。このベースバルブ25は、下室20とリザーバ室6とを仕切るベースバルブ部材231と、このベースバルブ部材231の下側つまりリザーバ室6側に設けられるディスク232と、ベースバルブ部材231の上側つまり下室20側に設けられるディスク233と、ベースバルブ部材231にディスク232およびディスク233を取り付ける取付ピン234と、ベースバルブ部材231の外周側に装着される係止部材235と、メータリングピン31の支持フランジ部220を支持する支持板236とを有している。取付ピン234は、ディスク232およびディスク233の径方向中央側をベースバルブ部材231との間で挟持する。
ベースバルブ部材231は、径方向の中央に取付ピン234が挿通される円環状をなしている。ベースバルブ部材231には、下室20とリザーバ室6との間で油液を流通させる複数の通路穴239と、これら通路穴239の径方向の外側にて、下室20とリザーバ室6との間で油液を流通させる複数の通路穴240とが形成されている。リザーバ室6側のディスク232は、下室20から内側の通路穴239を介してリザーバ室6への油液の流れを許容する一方でリザーバ室6から下室20への内側の通路穴239を介しての油液の流れを規制する。ディスク233は、リザーバ室6から外側の通路穴240を介して下室20への油液の流れを許容する一方で下室20からリザーバ室6への外側の通路穴240を介しての油液の流れを規制する。
ディスク232は、ベースバルブ部材231とによって、緩衝器1の縮み行程において開弁して下室20からリザーバ室6に油液を流すとともに減衰力を発生する縮み側の減衰バルブ242を構成している。ディスク233は、ベースバルブ部材231とによって、緩衝器1の伸び行程において開弁してリザーバ室6から下室20内に油液を流すサクションバルブ243を構成している。なお、サクションバルブ243は、主としてピストンロッド21のシリンダ2からの伸び出しにより生じる液の不足分を補うようにリザーバ室6から下室20に実質的に減衰力を発生させることなく液を流す機能を果たす。
係止部材235は、筒状をなしており、その内側にベースバルブ部材231を嵌合させる。ベースバルブ部材231は、この係止部材235を介して内筒3の下端の内周部に嵌合している。係止部材235のピストン18側の端部には径方向内側に延出する係止フランジ部245が形成されている。支持板236は、外周部が係止フランジ部245のピストン18とは反対側に係止され、内周部がメータリングピン31の支持フランジ部220のピストン18側に係止されている。これにより、係止部材235および支持板236がメータリングピン31の支持フランジ部220を取付ピン234に当接する状態に保持する。
次に、本実施形態の緩衝器1の作動を説明する。本実施形態の緩衝器1は、通路面積調整機構91,227が設けられていることにより、ピストンロッド21のストローク位置により減衰力が変化する位置感応機能を有するものとなっている。
ピストンロッド21が、図4(a)に示す第1所定位置S1の近傍の最小長側所定位置よりもシリンダ2の内部へ進入される最小長側所定範囲に位置するとき、リバウンドスプリング38が縮長しない。よって、図2に示す通路面積調整機構91は、リバウンドスプリング38を含むバネ機構90により押圧されずに開閉ディスク76を当接ディスク79から離間させて通路89のオリフィス88の通路面積を最大値にする。また、最小長側所定範囲では、図3に示す通路面積調整機構227が、メータリングピン31の第1大径軸部222とピストンロッド21の小径穴部48との軸方向位置を合わせてオリフィス225の通路面積を最小値にする。この最小長側所定範囲では、ロッド内通路32が図2に示す上記通路89を介して上室19に連通することになり、図3に示すパイロット室140,190が、ロッド内通路32を介して共に上室19に連通する。
この最小長側所定範囲にあって、ピストンロッド21がシリンダ2の外部へ延出される伸び行程では、ピストン18が上室19側に移動し、上室19の圧力が上がり下室20の圧力が下がる。すると、上室19の圧力が、ピストン18に形成された通路101を介して伸び側の減衰力発生機構104の減衰バルブ147のディスク145および当接ディスク112に作用する。
このとき、バルブ部材113および当接ディスク112にシート部107の方向へのパイロット圧を作用させるパイロット室140は、図2に示す通路89、ロッド内通路32および図3に示すパイロット室流入通路141を介して上室19に連通しているため、上室19に近い圧力状態となり、上室19の圧力上昇と共にパイロット圧も上昇する。
この状態では、ピストン速度が遅い時、パイロット室140の圧力上昇が上室19の圧力上昇に追従可能であるため、バルブ部材113および当接ディスク112は、受ける差圧が小さくなり、シート部107から離れにくい状態になる。よって、上室19からの油液は、図2に示す通路89、ロッド内通路32および図3に示すパイロット室流入通路141からパイロット室140を通り、ディスクバルブ153のオリフィス154を介して下室20に流れ、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。このため、図5の特性線Y1に示すように、ピストン速度に対する減衰力の特性は、ピストン速度の上昇に対して比較的減衰力の上昇率が高くなる。
また、ピストン速度が上記より速い時でも、バルブ部材113および当接ディスク112がシート部107から離れることはなく、上室19からの油液は、図2に示す通路89、ロッド内通路32および図3に示すパイロット室流入通路141からパイロット室140を通り、ディスクバルブ153を押し開きながら、シート部137とディスク119〜122との間を通って、下室20に流れることになり、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。このため、図5の特性線Y1に示すように、ピストン速度に対する減衰力の特性は、ピストン速度の上昇に対して減衰力の上昇率はやや下がることになる。ここで、最小長側所定範囲では、図5の特性線Y1に示すように伸び側減衰力が、ピストン速度が遅い場合も速い場合も、二点鎖線O1で示す位置感応の減衰力調整式ではない通常の緩衝器の伸び側減衰力に対しハードの状態となる。
以上により、最小長側所定範囲では、伸び行程の減衰力は高くなり、伸び側減衰力がハードの状態となる(図5の特性線Y1および図4(b)の伸び行程の伸び側減衰力の第1所定位置S1よりも左側の範囲を参照)。
また、最小長側所定範囲にあって、ピストンロッド21がシリンダ2の内部へ進入される縮み行程では、ピストン18が下室20側に移動し、下室20の圧力が上がり上室19の圧力が下がる。すると、下室20の油圧がピストン18に形成された通路102を介して縮み側の減衰力発生機構105の減衰バルブ197のディスク195および当接ディスク162に作用する。
このとき、減衰バルブ197にシート部108の方向へのパイロット圧を作用させるパイロット室190は、図2に示す通路89、ロッド内通路32および図3に示すパイロット室流入通路191を介して上室19に連通しているため、上室19に近い圧力状態となり、パイロット圧が下がることになる。よって、バルブ部材163および当接ディスク162は、受ける差圧が大きくなり、比較的容易にシート部108から離れるように開いて、ピストン18とパイロットケース168との間の径方向の通路198を介して上室19側に油液を流す。これにより、図5の特性線Y2に示すようなバルブ特性の減衰力が発生する。つまり、最小長側所定範囲では、特性線Y2で示す縮み側減衰力が、二点鎖線O2で示す位置感応の減衰力調整式ではない通常の緩衝器の縮み側減衰力に対しソフトの状態となる。しかも、最小長側所定範囲では、縮み行程の縮み側減衰力が、伸び行程の伸び側減衰力よりもソフトの状態になる(図5の特性線Y1,Y2および図4(b)の第1所定位置S1よりも左側の範囲を参照)。
以上により、ピストンロッド21が第1所定位置S1近傍の最小長側所定位置よりもシリンダ2の内部へ進入される最小長側所定範囲では、伸び行程の伸び側減衰力がハードの状態となり、縮み行程の縮み側減衰力が伸び側減衰力よりもソフトの状態となる最小長側特性となる。
ピストンロッド21が、図4(a)に示す第2所定位置S2近傍の中間第1所定位置と第3所定位置S3近傍の中間第2所定位置との間の中間所定範囲(1Gの位置を含む)に位置するとき、図1に示す緩衝体39がロッドガイド22に当接し、リバウンドスプリング38を含むバネ機構90が縮長している。これにより、通路面積調整機構91は、バネ機構90が図2に示す開閉ディスク76を当接ディスク79に当接させて通路89を閉塞させることになる。中間所定範囲では、ピストンロッド21が伸び側に位置するほどリバウンドスプリング38の付勢力が高くなって開閉ディスク76と当接ディスク79とが離れにくくなり通路89が開きにくくなる。
また、この中間所定範囲では、図3に示す通路面積調整機構227が、メータリングピン31の中間径軸部224とピストンロッド21の小径穴部48との軸方向位置を合わせてオリフィス225を最小長側所定範囲に位置するときよりも拡げその通路面積を上記した最小値よりも広い中間所定値にすることになる。この中間所定範囲では、パイロット室140,190が、オリフィス225を含むロッド内通路32と、パイロット室流入通路141,191とを介して共に下室20に中間所定値の通路面積にて連通する。
この中間所定範囲にあって、ピストンロッド21がシリンダ2の外部へ延出される伸び行程では、ピストン18が上室19側に移動し、上室19の圧力が上がり下室20の圧力が下がる。すると、上室19の圧力が、ピストン18に形成された通路101を介して伸び側の減衰力発生機構104の減衰バルブ147のディスク145および当接ディスク112に作用する。
このとき、減衰バルブ147にシート部107の方向へのパイロット圧を作用させるパイロット室140は、オリフィス225を含むロッド内通路32およびパイロット室流入通路141を介して下室20に中間所定値の通路面積にて連通しているため、下室20に近い圧力状態になり易く、最小長側所定範囲よりもパイロット圧が下がり易くなる。よって、減衰バルブ147は、最小長側所定範囲よりも受ける差圧が大きくなり、最小長側所定範囲よりも容易にシート部107から離れるように開いて、ピストン18とパイロットケース118との間の径方向の通路148を介して下室20側に油液を流す。これにより、最小長側所定範囲よりも減衰力が下がる。つまり、中間所定範囲では、伸び側減衰力が最小長側所定範囲よりもソフトの状態となる(図4(b)の伸び行程の伸び側減衰力の第2所定位置S2と第3所定位置S3との間の範囲を参照)。
また、この中間所定範囲にあって、ピストンロッド21がシリンダ2の内部へ進入される縮み行程では、ピストン18が下室20側に移動し、下室20の圧力が上がり上室19の圧力が下がる。すると、下室20の油圧がピストン18に形成された通路102を介して縮み側の減衰力発生機構105の減衰バルブ197のディスク195および当接ディスク162に作用する。
このとき、減衰バルブ197にシート部108の方向へのパイロット圧を作用させるパイロット室190は、オリフィス225を含むロッド内通路32およびパイロット室流入通路191を介して下室20に中間所定値の通路面積にて連通しているため、下室20に近い圧力状態となり易く、最小長側所定範囲よりもパイロット圧が上昇することになる。よって、減衰バルブ197は、受ける差圧が小さくなり、シート部108から離れて通路198を介して上室19側に油液を排出するものの最小長側所定範囲よりもシート部108から離れにくい状態になる。
このとき、下室20からの油液は、通路面積調整機構91の開閉ディスク76と当接ディスク79との間を押し開きながら通路89から上室19に流れることになるが、縮み行程の縮み側減衰力は、最小長側所定範囲よりもハードの状態となる。しかも、中間所定範囲では、ピストンロッド21が伸び側に位置するほどリバウンドスプリング38の付勢力が高くなって開閉ディスク76と当接ディスク79とが離れにくくなり通路89が開きにくくなることから、縮み行程の縮み側減衰力は、伸び側位置ほどハードの状態となる(図4(b)の縮み行程の縮み側減衰力の第2所定位置S2と第3所定位置S3との間の範囲を参照)。
ピストンロッド21が、図4(a)に示す第4所定位置S4近傍の最大長側第1所定位置と、これよりもシリンダ2の外部へ延出される第5所定位置近傍S5近傍の最大長側第2所定位置との間の最大長側第1所定範囲(第1の所定範囲)に位置するとき、図1に示す緩衝体39がロッドガイド22に当接し、リバウンドスプリング38を含むバネ機構90が縮長している。これにより、通路面積調整機構91は、バネ機構90が開閉ディスク76を当接ディスク79に当接させて通路89を閉塞させることになる。最大長側第1所定範囲では、中間所定範囲よりもさらにリバウンドスプリング38の付勢力が高くなって開閉ディスク76と当接ディスク79とが離れにくくなり通路89が開きにくくなる。しかも、ピストンロッド21が伸び側に位置するほど開閉ディスク76と当接ディスク79とが離れにくくなり通路89が開きにくくなる。
また、この最大長側第1所定範囲では、図3に示す通路面積調整機構227が、メータリングピン31の小径軸部252とピストンロッド21の小径穴部48との軸方向位置を合わせてオリフィス225を中間所定範囲よりも拡げその通路面積を上記した中間所定値よりも広い最大値にすることになる。この最大長側第1所定範囲では、パイロット室140,190とが、オリフィス225を含むロッド内通路32と、パイロット室流入通路141,191とを介して共に下室20に最大値の通路面積にて連通する。
この最大長側第1所定範囲にあって、ピストンロッド21がシリンダ2の外部へ延出される伸び行程では、ピストン18が上室19側に移動し、上室19の圧力が上がり下室20の圧力が下がる。すると、上室19の圧力が、ピストン18に形成された通路101を介して伸び側の減衰力発生機構104の減衰バルブ147のディスク145および当接ディスク112に作用する。
このとき、減衰バルブ147にシート部107の方向へのパイロット圧を作用させるパイロット室140は、オリフィス225を含むロッド内通路32およびパイロット室流入通路141を介して下室20に最大値の通路面積にて連通しているため、中間所定範囲よりも下室20に近い圧力状態となり易く、パイロット圧が下がり易くなる。
この状態では、減衰バルブ147は、中間所定範囲よりも受ける差圧が大きいことから、中間所定範囲よりも容易にシート部107から離れるように開いて、ピストン18とパイロットケース118との間の径方向の通路148を介して下室20側に油液を流す。これにより、中間所定範囲よりも減衰力が下がる。つまり、最大長側第1所定範囲では、伸び行程の伸び側減衰力が最小長側所定範囲および中間所定範囲よりもソフトの状態となる(図4(b)の伸び行程の伸び側減衰力の第4所定位置S4と第5所定位置S5との間の範囲を参照)。加えて、最大長側第1所定範囲では、図5に示す特性線Y3で示す伸び側減衰力が、二点鎖線O1で示す通常の緩衝器の伸び側減衰力に対しソフトの状態となる。
また、この最大長側第1所定範囲にあって、ピストンロッド21がシリンダ2の内部へ進入される縮み行程では、ピストン18が下室20側に移動し、下室20の圧力が上がり上室19の圧力が下がる。すると、下室20の油圧がピストン18に形成された通路102を介して縮み側の減衰力発生機構105の減衰バルブ197のディスク195および当接ディスク162に作用する。
このとき、減衰バルブ197にシート部108の方向へのパイロット圧を作用させるパイロット室190は、オリフィス225を含むロッド内通路32およびパイロット室流入通路191を介して下室20に最大値の通路面積で連通しているため、中間所定範囲よりも下室20に近い圧力状態となり易く、下室20の圧力上昇と共にパイロット圧も上昇することになる。よって、減衰バルブ197は、受ける差圧が小さくなり、シート部108から離れて通路198を介して上室19側に油液を排出するものの中間所定範囲よりもシート部108から離れにくい状態になる。
このとき、下室20からの油液は、通路面積調整機構91の開閉ディスク76と当接ディスク79との間を押し開きながら通路89から上室19に流れることになるが、縮み行程の縮み側減衰力は、中間所定範囲よりもハードの状態となる。しかも、中間所定範囲では、ピストンロッド21が伸び側に位置するほどリバウンドスプリング38の付勢力が高くなって開閉ディスク76と当接ディスク79とが離れにくくなり通路89が開きにくくなることから、縮み行程の縮み側減衰力は、伸び側位置ほどハードの状態となる(図4(b)の縮み行程の縮み側減衰力の第4所定位置S4と第5所定位置S5との間の範囲を参照)。
よって、最大長側第1所定範囲では、縮み行程の縮み側減衰力が、最小長側所定範囲および中間所定範囲よりもハードの状態となり、最大長側第1所定範囲の伸び行程の伸び側減衰力よりもハードの状態になる。加えて、図5に特性線Y4で示すように、最大長側第1所定範囲では、ピストン速度が遅い場合も速い場合も、縮み側減衰力が、二点鎖線O2で示す通常の緩衝器の縮み側減衰力に対しハードの状態となる。
なお、最大長側第1所定範囲の縮み行程であっても、路面の段差等により生じるインパクトショック発生時等において、ピストン速度がさらに高速の領域になると、パイロット室190の圧力上昇が下室20の圧力上昇に追従できなくなり、縮み側の減衰力発生機構105の減衰バルブ197のディスク195および当接ディスク162に作用する差圧による力の関係は、ピストン18に形成された通路102から加わる開方向の力がパイロット室190から加わる閉方向の力よりも大きくなる。よって、この領域では、ピストン速度の増加に伴い減衰バルブ197が開いてシート部108から離れることになり、ディスク169〜172とシート部187との間を通る上室19への流れに加え、ピストン18とパイロットケース168との間の径方向の通路198を介して上室19に油液を流すため、減衰力の上昇を抑えることになる。このときのピストン速度に対する減衰力の特性は、ピストン速度の上昇に対して減衰力の上昇率がほとんどないことになる。よって、ピストン速度が速く周波数が比較的高い、路面の段差等により生じるインパクトショック発生時等において、上記のようにピストン速度の増加に対する減衰力の上昇を抑えることで、ショックを十分に吸収する。
以上により、ピストンロッド21が中間所定範囲よりもシリンダ2の外部へ延出される最大長側第1所定範囲では、図4(b)に示すように、伸び行程での伸び側減衰力がソフトの状態となり、縮み行程での縮み側減衰力が伸び側減衰力よりもハードの状態となる最大長側第1特性(最大長側特性)となる。最大長側第1特性は、伸び行程での伸び側減衰力が最小長側特性の伸び側減衰力よりもソフトの状態となり、縮み行程での縮み側減衰力が最小長側特性の縮み側減衰力よりもハードの状態となる。
ピストンロッド21が、図4(a)に示す第6所定位置S6近傍の最大長側第3所定位置よりもシリンダ2の外部へ延出される最大長側第2所定範囲(第2の所定範囲)では、図1に示す緩衝体39がロッドガイド22に当接し、リバウンドスプリング38を含むバネ機構90が縮長している。これにより、通路面積調整機構91は、バネ機構90が図2に示す開閉ディスク76を当接ディスク79に当接させて通路89を閉塞させることになる。このとき、最大長側第1所定範囲よりもさらにリバウンドスプリング38の付勢力が大きくなり、開閉ディスク76と当接ディスク79とが離れにくく通路89が開きにくくなる。最大長側第2所定範囲では、開閉ディスク76と当接ディスク79とが離れることはなく通路89は閉状態に維持される。
また、この最大長側第2所定範囲では、図3に示す通路面積調整機構227が、メータリングピン31の第2大径軸部254とピストンロッド21の小径穴部48との軸方向位置を合わせてオリフィス225を、最大長側第1所定範囲は勿論、中間所定範囲よりも狭めその通路面積を上記した最小長側所定範囲と同等の最小値にすることになる。この最大長側第2所定範囲では、パイロット室140,190が、オリフィス225を含むロッド内通路32と、パイロット室流入通路141,191とを介して共に下室20に最小値の通路面積にて連通する。
この最大長側第2所定範囲にあって、ピストンロッド21がシリンダ2の外部へ延出される伸び行程では、ピストン18が上室19側に移動し、上室19の圧力が上がり下室20の圧力が下がる。すると、上室19の圧力が、ピストン18に形成された通路101を介して伸び側の減衰力発生機構104の減衰バルブ147のディスク145および当接ディスク112に作用する。
このとき、バルブ部材113および当接ディスク112にシート部107の方向へのパイロット圧を作用させるパイロット室140は、オリフィス225を含むロッド内通路32と、パイロット室流入通路191とを介して下室20に最小値の通路面積にて連通しているため、下室20の圧力低下に追従できず、圧力の高い状態が維持される。
この状態では、パイロット室140の圧力が低下しにくいことから、高い状態が維持され、上室19の圧力上昇に対して、バルブ部材113および当接ディスク112は、受ける差圧が小さくなり、シート部107から離れにくい状態になる。よって、伸び行程の減衰力は高くなり、伸び側減衰力がハードの状態となる(図4(b)の伸び行程の伸び側減衰力の第6所定位置S6よりも右側の範囲を参照)。
また、この最大長側第2所定範囲にあって、ピストンロッド21がシリンダ2の内部へ進入される縮み行程では、ピストン18が下室20側に移動し、下室20の圧力が上がり上室19の圧力が下がる。すると、下室20の油圧がピストン18に形成された通路102を介して縮み側の減衰力発生機構105の減衰バルブ197のディスク195および当接ディスク162に作用する。
このとき、減衰バルブ197にシート部108の方向へのパイロット圧を作用させるパイロット室190は、オリフィス225を含むロッド内通路32およびパイロット室流入通路191を介して下室20に最小値の通路面積で連通しており、上記したように、リバウンドスプリング38の付勢力によって開閉ディスク76と当接ディスク79とが離れることはなく通路89は閉状態に維持されるため、圧力の高い状態が維持される。
この状態では、パイロット室190の圧力が下降しにくいことから下室20の圧力が上昇しても、減衰バルブ197は、受ける差圧が小さく、シート部108から離れにくい状態になる。よって、縮み行程の縮み側減衰力もハードの状態となる(図4(b)の縮み行程の縮み側減衰力の第6所定位置S6よりも右側の範囲を参照)。
以上により、最大長側第2所定範囲では、伸び行程の伸び側減衰力が最小長側所定範囲と同等にハードの状態となり、最大長側第1所定範囲よりもハードの状態となる。また、最大長側第2所定範囲では、縮み行程の縮み側減衰力が、伸び側減衰力よりもソフトの状態であるものの、最大長側第1所定範囲の縮み側減衰力と同等以上にハードの状態となる。
以上、ピストンロッド21が第6所定位置S6近傍の最大長側第3所定位置よりもシリンダ2の外部に延出される最大長側第2所定範囲では、伸び側減衰力が縮み側減衰力よりもハードの状態となる最大長側第2特性となる。最大長側第2特性では、伸び側減衰力が最大長側第1特性の伸び側減衰力よりもハードの状態となる。
本実施形態の緩衝器1は、通路面積調整機構91,227を備えることによって、図4に示すように、最小長側所定範囲と最大長側第1所定範囲とで、ハードとソフトの関係が逆になる反転型の位置感応の減衰力変化特性が得られる。
上記最大長側第1特性および最小長側特性が得られることで、バネ上を加振する力を小さく(つまりソフト)し、バネ上を制振する力を大きく(つまりハード)することができ、電子制御なしでスカイフック制御のような上質の乗り心地が得られる。図6に、搭載車両の悪路走行時の乗り心地の効果を説明するためのバネ上加速度(PSD)を示す。図6に二点鎖線D0で示す位置感応の機能がない場合に対して、図6に実線D1で示す位置感応の機能を有する本実施形態の緩衝器1によれば、悪路走行時のバネ上加速度が大幅に下がることがわかる。これは、バネ上の動きが小さくなり、悪路走行時の乗り心地が向上していることを示している。具体的には、バネ上加速度を約5dB低減できる。
上記した特許文献1に記載の緩衝器では、ピストンロッドにリバウンドストッパが取り付けられており、シリンダにリバウンドバンパがリテーナを介して固定されていて、ピストンロッドが伸び切り側に移動したときにリバウンドストッパがリバウンドバンパに衝突するようになっている。これにより、ピストンロッドが伸び切り側に移動したときにリバウンドバンパが変形することで衝撃を吸収し、異音(衝突音)や振動の発生を抑制するようになっている。ここで、ピストンロッドの伸び切り側への移動は、例えば車両のサスペンション装置に用いられる場合には、車両が波状路やスピードバンプ等の大入力路面を走行する際に起こるものである。上記のような構造であると、比較的大型の衝撃吸収部材が必要であり、それに伴って緩衝器が大型化して、コスト増、重量増となってしまう。また、ピストンロッドの伸び切り時の異音および振動を抑制するために、専用の液圧ストッパ機構を内蔵することも行われている。この場合も、緩衝器が特に軸方向に大型化して、コスト増、重量増となってしまう。
本実施形態に係る緩衝器1は、ピストンロッド21が最大長側第1所定位置よりもシリンダ2の外部へ延出される最大長側第1所定範囲で伸び側減衰力がソフトの状態となり且つ縮み側減衰力がハードの状態となる最大長側特性、および、ピストンロッド21が最小長側所定位置よりもシリンダ2の内部へ進入される範囲で伸び側減衰力がハードの状態となり且つ縮み側減衰力がソフトの状態となる最小長側特性の両方の特性となるよう、ピストンロッド21の位置によりオリフィス88,225の通路面積を調整する通路面積調整機構91,227を設けている。そして、このように位置感応で減衰力を調整式するための通路面積調整機構91,227によって、ピストンロッド21が最大長側第1所定範囲よりもさらにシリンダ2の外部へ延出される最大長側第2所定範囲で伸び側減衰力がハードの状態となるようにしている。このように、位置感応で減衰力を調整式するための通路面積調整機構91,227を用いてピストンロッド21の伸び切り時の異音および振動を抑制する。これにより、緩衝体39のみで異音および振動を抑制する場合と比べて小型となり、また、専用の液圧ストッパも不要になる。したがって、緩衝器1の小型化、低コスト化および軽量化を図ることができる。
つまり、通路面積調整機構227は、ピストンロッド21とともに移動するようにピストンロッド21に小径穴部48を形成し、これとシリンダ2側に固定されたメータリングピン31とでオリフィス225を形成している。そして、メータリングピン31の外径を軸方向位置により異ならせることによってオリフィス225の通路面積を変化させて上室19および下室20間の連通量を変化させて減衰力を調整している。このような通路面積調整機構227のメータリングピン31に、ピストンロッド21が伸び切り側まで移動すると、オリフィス225の通路面積を狭めて上室19および下室20間の連通量を小さくする第2大径軸部254を形成する。このように、ピストンロッド21の位置により流路面積が変化するオリフィス225の伸び切り側の通路面積を狭めることで伸び側減衰力を高くし液圧ストッパとして機能させる。その結果、緩衝器1の小型化、低コスト化および軽量化を図ることができる。
しかも、緩衝器1が例えば車両のサスペンション装置に用いられた場合に、ピストンロッド21の伸び切り側は、乗り心地向上や操縦安定性向上の観点からは特別な減衰性能が求められない範囲(通路面積調整機構227による通路面積の調整が本来不要な範囲)であるため、液圧ストッパの機能を持たせても乗り心地向上や操縦安定性向上のための減衰力設定の自由度に制限を設けてしまうことがない。
なお、上記実施形態では、最大長側第1特性および最小長側特性の両方の特性を有する場合を例にとり説明したが、少なくとも最大長側第1特性を有していればよい。
また、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、外筒4をなくしシリンダ2内の下室20の上室19とは反対側に摺動可能な区画体でガス室を形成する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。
なお、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。
本実施形態の緩衝器は、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2室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2室間を作動流体が流れるように連通する第1の通路および第2の通路と、前記第1の通路に設けられ、前記ピストンの移動によって生じる作動流体の流れを抑制して減衰力を発生させる減衰バルブと、前記ピストンロッドが最大長側所定位置よりも前記シリンダの外部へ延出される第1の所定範囲で伸び側減衰力がソフトの状態となり且つ縮み側減衰力がハードの状態となる最大長側特性、および、前記ピストンロッドが最小長側所定位置よりも前記シリンダの内部へ進入される範囲で伸び側減衰力がハードの状態となり且つ縮み側減衰力がソフトの状態となる最小長側特性のうちの少なくとも前記最大長側特性を有するよう、前記ピストンロッドの位置により前記第2の通路の通路面積を調整する通路面積調整機構と、を備え、前記通路面積調整機構は、前記ピストンロッドが前記第1の所定範囲よりもさらに前記シリンダの外部へ延出される第2の所定範囲で伸び側減衰力をハードの状態とすることを特徴とする。このように、位置感応で減衰力を調整式するための通路面積調整機構を用いてピストンロッドの伸び切り時の異音および振動を抑制するため、緩衝器の小型化、低コスト化および軽量化を図ることができる。