JP2010196842A - Shock absorber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、緩衝装置の改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a shock absorber.
従来、この種緩衝装置にあっては、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第一通路と、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第二通路と、第二通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第一通路を介して下室内に連通されるとともに、圧力室内の他方室は第二通路を介して上室に連通されるようになっている。 Conventionally, in this kind of shock absorber, a cylinder, a piston that is slidably inserted into the cylinder and divides the inside of the cylinder into an upper chamber and a lower chamber, and an upper chamber and a lower chamber provided in the piston communicate with each other. A first passage, a second passage that opens from the tip of the piston rod to the side and communicates with the upper chamber and the lower chamber, and a pressure chamber that is connected to the middle of the second passage are attached to the tip of the piston rod. And a free piston that is slidably inserted into the pressure chamber and divides the pressure chamber into one chamber and the other chamber, and a coil spring that biases the free piston. That is, one chamber in the pressure chamber communicates with the lower chamber through the first passage, and the other chamber in the pressure chamber communicates with the upper chamber through the second passage.
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と第一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。
したがって、この緩衝装置では、図6中の減衰特性Xで示すように、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)。 Therefore, as shown by the damping characteristic X in FIG. 6, this shock absorber generates a large damping force for low-frequency vibration input, and on the other hand, small damping for high-frequency vibration input. Because it is possible to generate force, it is possible to reliably generate high damping force in scenes where the input vibration frequency is low, such as when the vehicle is turning, and in situations where the input vibration frequency is high such that the vehicle gets over the road surface unevenness A low damping force can be reliably generated to improve the riding comfort in the vehicle (see, for example, Patent Document 1).
上述した緩衝装置は、車両における乗り心地を向上することができる点で有用ではあるが、以下の問題がある。 The above-described shock absorber is useful in that it can improve the ride comfort in the vehicle, but has the following problems.
上記緩衝装置では、図6中の一点鎖線で示す減衰特性Yのように、より高い減衰力を得ようとする場合、低周波数で振動しても一方室と他方室の差圧が大きくなるためにフリーピストンが移動してしまって、図6中実線Zに示すように、目標である減衰特性Yに対して極低周波数域から振動周波数に対する減衰力が落ち込んだ特性となってしまう可能性がある。 In the above-described shock absorber, when a higher damping force is to be obtained as in the damping characteristic Y indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 6, the differential pressure between the one chamber and the other chamber increases even when vibrating at a low frequency. As shown by the solid line Z in FIG. 6, there is a possibility that the damping force with respect to the vibration frequency drops from the extremely low frequency range to the target damping characteristic Y as shown by the solid line Z in FIG. is there.
これに対して、コイルバネのバネ定数を大きくすることも考えられるが、そうすると、フリーピストンがハウジングに対して変位しづらくなって、高周波数域においても減衰力が低下しなくなって、減衰力が大きいままとなって、当初の目的を果せなくなってしまう。 On the other hand, it is conceivable to increase the spring constant of the coil spring, but in this case, it becomes difficult for the free piston to be displaced with respect to the housing, and the damping force does not decrease even in a high frequency range, and the damping force is large. As a result, the original purpose cannot be achieved.
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、低周波数域の振動の入力に対しては、確実に高減衰力を発生することが可能な緩衝装置を提供することである。 Therefore, the present invention was devised to improve the above-described problems, and the object of the present invention is to reliably generate a high damping force for the input of vibration in a low frequency range. It is to provide a possible shock absorber.
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、シリンダ内に摺動自在に挿入されシリンダ内を2つの作動室に区画する隔壁部材と、隔壁部材において2つの作動室を連通する通路と、該隔壁部材と連結し、かつ、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て圧力室を一方側流路を介して一方の作動室に連通される一方室と他方側流路を介して他方の作動室に連通される他方室とに区画するフリーピストンと、フリーピストンの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、フリーピストンのハウジングに対する変位を抑制する摩擦手段を設けたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned object, the problem solving means in the present invention includes a cylinder, a partition member that is slidably inserted into the cylinder and divides the inside of the cylinder into two working chambers, and two working chambers in the partition member. A passage that communicates with the partition wall, a housing that is connected to the partition member and forms a pressure chamber, and is slidably inserted into the housing to communicate the pressure chamber with one working chamber via a one-side flow path. A free piston that divides the one chamber into the other chamber that communicates with the other working chamber via the other-side flow path, and a spring element that generates a biasing force that suppresses the displacement of the free piston with respect to the pressure chamber. In the above shock absorber, friction means for suppressing displacement of the free piston with respect to the housing is provided.
本発明の緩衝装置によれば、低周波数域の振動に対しては、フリーピストンのハウジングに対する変位を抑制するので、極低周波数域から減衰力が落ち込んだり、低周波数域において予定していた減衰力を発生できなかったりといった虞が無い。 According to the shock absorber of the present invention, since the displacement of the free piston with respect to the vibration in the low frequency range is suppressed, the damping force drops from the extremely low frequency range, or the damping that is planned in the low frequency range is expected. There is no fear that power cannot be generated.
また、フリーピストンを附勢するバネ要素のバネ定数を大きくする必要も無いので、フリーピストンが変位し得る高周波数域において、フリーピストンがハウジングに対して変位しづらくなることもなく、高周波数域においては減衰力を低下せしめて、減衰力を小さくすることができる。 In addition, since it is not necessary to increase the spring constant of the spring element that biases the free piston, the free piston does not become difficult to displace with respect to the housing in the high frequency range where the free piston can be displaced. The damping force can be reduced by reducing the damping force.
すなわち、この緩衝装置にあっては、低周波数域の振動に対しては、フリーピストンのハウジングに対する変位を抑制するので、低周波数域の振動に対して減衰力の落ち込みを阻止して確実に高い減衰力を発揮することができ、高周波数域の振動に対しては、フリーピストンをハウジングに対して変位させることで、低い減衰力を発生することになる。 That is, in this shock absorber, since the displacement of the free piston with respect to the low-frequency vibration is suppressed, the damping force is prevented from dropping with respect to the low-frequency vibration and reliably high. A damping force can be exhibited, and a low damping force is generated by displacing the free piston with respect to the housing for vibrations in a high frequency range.
したがって、緩衝装置は、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。 Therefore, the shock absorber can surely generate a low damping force in a scene where the input vibration frequency is high such that the vehicle gets over the unevenness of the road surface, and in a scene where the input vibration frequency is low such as when the vehicle is turning. High damping force can be generated reliably.
よって、この緩衝装置によれば、低周波数域の振動に対しては高い減衰力を発生し、高周波数域の振動に対しては低い減衰力を発生して、車両における乗り心地を向上させることができる。 Therefore, according to this shock absorber, a high damping force is generated for vibrations in the low frequency range, and a low damping force is generated for vibrations in the high frequency range, thereby improving the riding comfort in the vehicle. Can do.
そして、また、バネ要素の設定やフリーピストンとハウジングとの嵌め合いの管理によらず、減衰特性のチューニングを摩擦部材の設定のみによって行うこともでき、当該チューニングが飛躍的に簡単となる。 Further, the damping characteristic can be tuned only by setting the friction member, regardless of the setting of the spring element and the management of the fit between the free piston and the housing, and the tuning is greatly simplified.
以下、本発明の緩衝装置を各図に基づいて説明する。一実施の形態における緩衝装置Dは、基本的には、図1および図2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に連結されるピストンロッド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、ピストンロッド15の先端に固定されて圧力室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、一方室7内と他方室8内にそれぞれ収容されてフリーピストン9を両側から弾性支持する一対のコイルバネ18,19とを備えて構成されており、また、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、この緩衝装置Dの場合、シリンダ1内の図中下方には、シリンダ1の内周に摺接して下室R2と気体室Gとを区画する摺動隔壁30が設けられている。
The shock absorber according to the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the shock absorber D in one embodiment basically includes a
なお、シリンダ1の上端は、ピストンロッド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。
The upper end of the
以下、各部について詳細に説明すると、ピストンロッド15は、その図2中下端側に小径部15aが形成されるとともに、小径部15aの先端側には螺子部15bが形成されている。
Hereinafter, each part will be described in detail. The
そして、ピストンロッド15には、小径部15aの先端から開口しピストンロッド15の側部に抜ける他方側流路6が形成されている。なお、図示したところでは、この他方側流路6の途中には、抵抗となる弁を設けていないが、絞り等の弁を設けるようにしてもよい。
The
ピストン2は、環状に形成されるとともに、その内周側にピストンロッド15の小径部15aが挿入されている。また、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。
The
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ロッド15の小径部15a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16,17とともにピストン2に積層されている。
The laminated leaf valves V1 and V2 are both formed in an annular shape, and a small-
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るとともに、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減衰力発生要素であり、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減衰力発生要素である。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。
The laminated leaf valve V1 is bent by the pressure difference between the lower chamber R2 and the upper chamber R1 when the shock absorber D is contracted to open the
そして、ピストンロッド15の螺子部15bには、上記バルブストッパ17の下方から圧力室R3を形成するハウジング4が螺着され、このハウジング4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16,17がピストンロッド15に固定されている。このように、ハウジング4は、内部に圧力室R3を形成するだけでなく、ピストン2をピストンロッド15に固定する役割をも果たしている。
A
このハウジング4について説明すると、ハウジング4は、ピストンロッド15の螺子部15bに螺合される鍔22付の内筒21と、有底筒状の外筒23とを備えて構成され、外筒23の図2中上端開口部を上記鍔22の外周へ向けて加締めて外筒23と内筒21とを一体化し、この内筒21および外筒23で下室R2内に圧力室R3を画成している。なお、内筒21と外筒23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。
The
また、内筒21は、上述のように鍔22を備え、その内周には螺子部21aが形成され、この螺子部21aをピストンロッド15の螺子部15bに螺着することによって、ハウジング4をピストンロッド15の小径部15aに固定することが可能なようになっている。ゆえに、外筒23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をピストンロッド15の先端に螺着する作業が容易となる。
The
さらに、外筒23は、図1中下端が小径とされて筒部23aに段部23bが形成されるとともに、また、その底部23cには、一方側流路5の一部を構成する固定オリフィス13が設けられている。
Further, the
そして、上記した内筒21および外筒23で形成される圧力室R3内には、フリーピストン9が摺動自在に挿入され、このフリーピストン9によって圧力室R3内は、他方側流路6によって上室R1に連通される他方室8と、固定オリフィス13によって下室R2に連通される一方室7とに区画されている。
A
このフリーピストン9は、有底筒状に形成されて、筒部9aと、筒部9aの一端を閉塞する底部9bと、底部9bの図1中下端に設けられて外筒23の底部23cへ向けて突出する凸部9cと、筒部9aの外周に形成した環状溝9dとを備えて構成され、内側を内筒21に向け筒部9aを外筒23の内周に摺接させて圧力室R3内に挿入されて、圧力室R3を一方室7と他方室8とに区画している。
The
このフリーピストン9の環状溝9dには、外筒23の内周に摺接する摩擦部材たる角リング20が装着されており、当該角リング20は、外筒23に対してフリーピストン9が変位しようとする際に摩擦力で当該変位を抑制するとともに、フリーピストン9と外筒23との間をシールしてフリーピストン9と外筒23との間の摺動隙間による一方室7と他方室8の連通を断っている。すなわち、この実施の形態の場合、摩擦手段は、上記した摩擦部材である角リング20で構成されている。
In the
また、このフリーピストン9に、フリーピストン9のハウジング4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ため、他方室8内であって内筒21の鍔22とフリーピストン9の底部9b内側との間、および、一方室7内であって外筒23の底部23cとフリーピストン9の底部9b外側との間に、それぞれ、バネ要素としてコイルバネ18,19を介装してあり、フリーピストン9は、これらコイルバネ18,19のバネ要素によって上下側から挟持されて、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いる。
Further, in order to apply an urging force to the
なお、バネ要素としては、フリーピストン9を弾性支持できればよいので、コイルバネ18,19以外のものを採用してもよく、たとえば、皿バネ等の弾性体を用いてフリーピストン9を弾性支持するようにしてもよい。また、一端がフリーピストン9に連結される単一のバネ要素を用いる場合には、内筒21あるいは外筒23に他端を固定するようにしてもよい。
As the spring element, it is sufficient that the
コイルバネ18の図中下端は、フリーピストン9の筒部9aの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19は、コイルバネ19の内周にフリーピストン9の凸部9cが挿通されることによってセンタリングされて、フリーピストン9に対し位置ずれを防止しており、これ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となっている。
The lower end of the
なお、フリーピストン9の筒部9aの内周は、その最深部に比較して拡径されており、これにより、コイルバネ18が圧縮されて巻線径が拡大した際にコイルバネ18の線材が筒部9aの内周に擦れることが無く、コンタミネーションの発生を防止している。
Note that the inner circumference of the
また、上述したように、凸部9cはコイルバネ19をセンタリングする機能を担っており、その高さ(図2中上下方向長さ)は、コイルバネ19の乗り上げを充分に防止可能な高さに設定されている。
Further, as described above, the
つづいて、上記したフリーピストン9は、この実施の形態の場合、上記した構成に加えて、その筒部9aの外周であって環状溝9dに干渉しない位置に設けた環状凹部9eと、さらに、フリーピストン9の肉厚内部を通り環状凹部9eと一方室7とを連通する孔9fとを備えている。
Subsequently, in the case of this embodiment, the above-described
また、外筒23の筒部23aには、下室R2と外筒23内を連通する二つの可変オリフィス11,12が設けられており、この可変オリフィス11,12は、フリーピストン9がコイルバネ18,19によって弾性支持されて中立位置にあるときには必ず上記環状凹部9eに対向して一方室7と下室R2とを連通するとともに、フリーピストン9がストロークエンドまで変位する、すなわち、内筒21の図1中下端あるいは外筒23の段部23bに当接するまで変位するとフリーピストン9の筒部9aの外周に完全にオーバーラップされて閉塞されるようになっている。すなわち、この場合、一方側流路5は、環状凹部9e、可変オリフィス11,12、孔9fおよび固定オリフィス13で構成されている。なお、可変オリフィス11,12を二つ設けているが、その数は任意である。
Further, two
つまり、この緩衝装置Dの場合、フリーピストン9の中立位置からの変位量が任意の変位量となるときに、可変オリフィス11,12の開口全てが環状凹部9eに対向する状況から筒部9aの外周に対向し始める状況に移行して徐々に可変オリフィス11,12の流路面積が減少し始め、一方側流路5における流路抵抗が徐々に増加する。したがって、上記任意の変位量は、環状凹部9eの図中上下方向幅の設定および、可変オリフィス11,12の外筒23内周側の開口位置によって設定される。そして、この実施の形態では、フリーピストン9の変位量の増加に伴って徐々に可変オリフィス11,12の流路面積が減少し、フリーピストン9がストロークエンドに達すると、可変オリフィス11,12が完全に筒部9aに対向して閉塞され、一方側流路5における流路抵抗が最大となり一方室7が固定オリフィス13のみによって下室R2に連通されるようになっている。
In other words, in the case of the shock absorber D, when the displacement amount from the neutral position of the
なお、摺動隔壁30は、下室R2側に凹部を備えており、緩衝装置Dが最収縮した際には、上記ハウジング4の外筒23の先端となる図1中下端が上記凹部に侵入することを許容しており、単筒型に構成される緩衝装置Dにピストンロッド15の先端にハウジング4を設けることによるストローク長さのロスが、上記外筒23の形状および摺動隔壁30の凹部によって緩和されることになる。
The sliding
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。 The shock absorber D is configured as described above. Next, the operation of the shock absorber D will be described.
(A)フリーピストン9における中立位置からの変位量が可変オリフィス11,12を閉塞し始めない範囲内である場合
この場合、フリーピストン9は一方側流路5の抵抗を変化させることなく変位することが可能である。そして、このフリーピストン9にあっては、外周に摩擦部材たる角リング20を装着しており、一方室7と他方室8との差圧が小さい場合には、角リング20と外筒23との間に生じる摩擦力によってフリーピストン9はハウジング4に対して変位せずにその場に留まろうとし、一方室7と他方室8との差圧がある程度大きくなると、角リング20が外筒23に対してすべりはじめてフリーピストン9がハウジング4に対して変位するようになる。
(A) When the displacement amount from the neutral position in the
したがって、フリーピストン9がハウジング4に対して変位せずに一方室7と他方室8の容積を変化させない状態では、緩衝装置D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のみによって減衰力を発生することになる。
Therefore, in the state where the
そして、車両の車体と車軸との間に組み込まれる緩衝装置Dでは、一方室7と他方室8の差圧が小さくなるのは、一般的に、緩衝装置Dの伸縮速度が低い場合であり、緩衝装置Dの伸縮振動の周波数も低くなる。これに対して、緩衝装置Dの伸縮振動の周波数が高い場合には、緩衝装置Dの伸縮速度が高くなって、一方室7と他方室8の差圧が大きくなることになる。
In the shock absorber D incorporated between the vehicle body and the axle of the vehicle, the pressure difference between the one
すなわち、一方室7と他方室8との差圧がある程度大きくなってフリーピストン9が動き出すまでは、緩衝装置Dにおける流量に対する差圧の周波数伝達関数の周波数に対するゲイン特性は、図3に示すように、一定で落ち込むことが無く、したがって、振動周波数に対する減衰力のゲインを示す緩衝装置Dにおける減衰特性も図4に示すように一定して高止まることになる。なお、単位時間当たりの流量は緩衝装置Dの単位時間当たりの振動振幅に依存する量であることから、図3に示したゲイン特性とピストン2の受圧面積から図4の減衰特性の周波数特性を得ることができ、この減衰特性は、図3のゲイン特性と同様の軌跡をたどることになる。
That is, the gain characteristics with respect to the frequency of the frequency transfer function of the differential pressure with respect to the flow rate in the shock absorber D until the pressure difference between the one
そして、一方室7と他方室8との差圧がある程度大きくなってフリーピストン9が動き出すようになると、緩衝装置Dにおける流量に対する差圧の周波数伝達関数の周波数に対するゲイン特性は、図3に示すように、漸減して行き高周波数域で一定となり、図4に示すように、緩衝装置Dにおける減衰特性も同様に推移することになる。
When the differential pressure between the one
なお、この実施の形態の説明では、便宜上、摩擦部材たる角リング20と外筒23の間で生じる摩擦力に抗して一方室7と他方室8との差圧がフリーピストン9をハウジング4に対して変位させることができる程度の大きさとなるときの緩衝装置Dにおける振動周波数を基準として、当該基準振動周波数より小さい周波数域を低周波数域とし、基準振動周波数以上の周波数域を高周波数域としているが、車両の重量や性格等によって、摩擦部材の面圧や摩擦係数を適宜設定して、上記基準振動周波数を任意に設定することが可能である。
In the description of this embodiment, for the sake of convenience, the differential pressure between the one
このように、この緩衝装置Dにあっては、低周波数域の振動に対しては、フリーピストン9のハウジング4に対する変位を抑制するので、極低周波数域から減衰力が落ち込んだり、低周波数域において予定していた減衰力を発生できなかったりといった虞が無く、低周波数域で減衰力が一定となって減衰力の落ち込みが解消される。
As described above, in this shock absorber D, the displacement of the
また、バネ要素としてのコイルバネ18,19のバネ定数を大きくする必要も無いので、フリーピストン9が変位し得る高周波数域において、フリーピストン9がハウジング4に対して変位しづらくなることもなく、高周波数域においては減衰力を低下せしめて、減衰力を小さくすることができる。
Further, since it is not necessary to increase the spring constants of the coil springs 18 and 19 as the spring elements, the
すなわち、この緩衝装置Dにあっては、低周波数域の振動に対しては、フリーピストン9のハウジング4に対する変位を抑制するので、低周波数域の振動に対して減衰力の落ち込みを阻止して確実に高い減衰力を発揮することができ、高周波数域の振動に対しては、フリーピストン9をハウジング4に対して変位させることで、低い減衰力を発生することになる。
That is, in this shock absorber D, the displacement of the
したがって、緩衝装置Dは、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。 Therefore, the shock absorber D can surely generate a low damping force in a scene where the input vibration frequency is high such that the vehicle gets over the unevenness of the road surface, and in a scene where the input vibration frequency is low such as when the vehicle is turning. Can reliably generate a high damping force.
よって、この緩衝装置Dによれば、低周波数域の振動に対しては高い減衰力を発生し、高周波数域の振動に対しては低い減衰力を発生して、車両における乗り心地を向上させることができる。 Therefore, according to this shock absorber D, a high damping force is generated for vibrations in the low frequency range, and a low damping force is generated for vibrations in the high frequency range, thereby improving the riding comfort in the vehicle. be able to.
また、上記した基準振動周波数を車両のバネ下共振周波数の値以下に設定するようにしておけば、緩衝装置Dは、バネ下共振周波数の振動が入力されると、必ず、低い減衰力を発生することになるので、車両における乗り心地を損なうことが無く、バネ上共振周波数の振動の入力に対しては、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る。 Further, if the above-described reference vibration frequency is set to be equal to or lower than the value of the unsprung resonance frequency of the vehicle, the shock absorber D always generates a low damping force when vibration of the unsprung resonance frequency is input. Therefore, the ride comfort in the vehicle is not impaired, and a high damping force can be reliably generated with respect to the vibration input of the sprung resonance frequency, the vehicle posture is stabilized, and the vehicle When turning, it is possible to prevent the passenger from feeling uneasy.
そして、また、コイルバネ18,19の設定やフリーピストン9とハウジング4との嵌め合いの管理によらず、摩擦部材と相手方のハウジング4の外筒23との間の静止摩擦係数および動摩擦係数の設定によって、上記基準振動周波数と、フリーピストン9の変位時の摺動抵抗を調節することができるので、減衰特性のチューニングを摩擦部材の設定のみによって行うことができ、当該チューニングが飛躍的に簡単となる。
Further, the static friction coefficient and the dynamic friction coefficient between the friction member and the
さらに、この実施の形態の場合、摩擦部材が角リング20とされてフリーピストン9と外筒23との間をシールするので、一方室7と他方室8とがフリーピストン9と外筒23との間の摺動隙間を介して連通されてしまう事態を阻止でき、フリーピストン9と外筒23の寸法公差の影響を受けづらく、製品毎に減衰特性にバラつきが出たり、走行中に振動状態によって走行中に減衰特性が変化したりしてしまうといった事態をも防止することが可能となる。
Further, in this embodiment, the friction member is a
そしてさらに、上記した摩擦部材たる角リング20が弾性を備えている場合には、低周波数域の振動に対しては、基本的には上述したように摩擦力によってフリーピストン9のハウジング4に対する変位を抑制するものの、角リング20の弾性変形見合いでフリーピストン9のハウジング4に対する変位が許容されることになる。したがって、摩擦部材が弾性を備えている場合には、低周波数域において摩擦部材の弾性変形見合いでフリーピストン9のハウジング4に対する変位が許容されるため、従来の緩衝装置のように減衰力が著しく落ち込むことを回避しつつ、低周波数域の振動に対して周波数の増加に伴って減衰力が僅かに減少する減衰特性を得ることができ、減衰特性のチューニングの幅が広がってより車両に好適な減衰特性を得ることができる。
Further, when the above-described
なお、上記したところでは、摩擦部材でフリーピストン9とハウジング4との間をシールする必要が無い場合、摩擦部材を必ずしも環状にする必要が無く、また、摩擦部材が、この場合、角リング20とされてフリーピストン9の外周に装着されているが、ハウジング4に摩擦部材を装着してフリーピストン9の外周に摺接させるようにしてもよい。具体的には、摩擦部材が環状である場合、ハウジング4の外筒23の内周に環状溝を設けるなどして摩擦部材を装着すればよい。
As described above, when it is not necessary to seal between the
(B)フリーピストン9の中立位置からの変位量が一方側流路5の流路抵抗を増加させる範囲内である場合の動作
転じて、フリーピストン9の中立位置からの変位量が可変オリフィス11,12の両方を閉塞し始めて一方側流路5の流路抵抗を増加させる場合における緩衝装置Dの動作について説明する。なお、この動作の説明に当たっては、フリーピストン9がハウジング4に対して変位する状況であるため、説明を簡略化するため摩擦部材の働きを無視して説明する。
(B) Operation in the case where the displacement amount from the neutral position of the
この場合、可変オリフィス11,12は、フリーピストン9の変位量に応じて、徐々に流路面積を小さくし、フリーピストン9がストロークエンドに到達すると完全に閉塞されて流路面積を固定オリフィス13の流路面積と同じくして最小とする。
In this case, the
つまり、フリーピストン9が可変オリフィス11,12を閉塞し始めた後は変位量に応じて一方側流路5の流路抵抗を徐々に大きくし、フリーピストン9がストロークエンドに到達すると流路抵抗が最大となる。
That is, after the
ここで、フリーピストン9がストロークエンドまで変位するのは、一方室7もしくは他方室8への液体の流出入量が多い場合であり、具体的には、緩衝装置Dの振動の振幅が大きい場合である。
Here, the
緩衝装置Dの振動周波数が比較的高い場合、緩衝装置Dは、フリーピストン9が可変オリフィス11,12を閉塞し始める位置へ変位するまでは、比較的低い減衰力を発生しているが、フリーピストン9が可変オリフィス11,12を閉塞し始める位置を越えて変位するようになると、徐々に一方側流路5の流路抵抗が徐々に大きくなっていくので、フリーピストン9のそれ以上のストロークエンド側への移動速度が減少されて、圧力室R3を介しての上室R1と下室R2との液体の移動量も減少し、その分通路2a,2bを通過する液体量が増加することになり、緩衝装置Dの発生減衰力は徐々に大きくなっていく。
When the vibration frequency of the shock absorber D is relatively high, the shock absorber D generates a relatively low damping force until the
そして、フリーピストン9がストロークエンドに達すると、それ以上、圧力室R3を介して上室R1と下室R2との液体の移動はなくなり、緩衝装置Dの伸縮方向を転ずるまでは液体は通路2a,2bのみを通過することになり、緩衝装置Dは、最大の減衰係数で減衰力を発生することになる。
When the
すなわち、フリーピストン9がストロークエンドまで変位してしまうような高周波数で大振幅の振動が緩衝装置Dに対し入力されても、フリーピストン9の中立位置からの変位量が任意の変位量を超えるとフリーピストン9がストロークエンドに達するまでに緩衝装置Dは徐々に発生減衰力を大きくするので、低い減衰力から急激に高い減衰力に変化することが無くなる。つまり、フリーピストン9がストロークエンドに達して圧力室R3内と下室R2との液体の交流ができなくなるときに急激に減衰力の大きさが変化してしまうことがなくなり、低減衰力から高減衰力への減衰力変化がなだらかとなる。さらに、フリーピストン9が圧力室R3における両端側のストロークエンドまで到る際に、徐々に発生減衰力を大きくするので、減衰力の急激な変化を抑制する機能は、緩衝装置Dの伸圧の両行程で発揮される。
That is, even if a high-frequency and large-amplitude vibration that causes the
したがって、この緩衝装置Dにあっては、高周波数で振幅が大きい振動が入力されても、発生減衰力がなだらかに変化することになって、搭乗者に減衰力の変化によるショックを知覚させずにすみ、車両における乗り心地を向上することができ、特に、急激な減衰力変化によって車体が振動しボンネットが共振して異音が発生してしまう事態も防止でき、この点でも車両における乗り心地を向上することができる。 Therefore, in this shock absorber D, even if a vibration with a high frequency and a large amplitude is input, the generated damping force changes gently, and the passenger does not perceive a shock due to the change in the damping force. It is possible to improve the ride comfort in the vehicle, and in particular, it is possible to prevent a situation in which the vehicle body vibrates due to a sudden change in damping force and the bonnet resonates and abnormal noise is generated. Can be improved.
また、この緩衝装置Dにあっては、フリーピストン9がコイルバネ18,19によって、フリーピストン5を中立位置に戻す附勢力が作用しているので、必要な時に減衰力の急激な変化を抑制する機能を発揮できないという事態を回避することができる。
Further, in this shock absorber D, since the urging force for returning the
さらに、この緩衝装置Dにあっては、フリーピストン9が圧力室R3における両端側のストロークエンドまで到る際に、徐々に一方側流路5の流路抵抗を変化させて大きくするので、緩衝装置が伸縮するたびに減衰力の急激な変化を抑制する機能が変動してしまうことがなく、搭乗者に違和感を与えることもない。
Further, in this shock absorber D, when the
なお、各実施の形態における緩衝装置は、いわゆる単筒型の緩衝器として構成されているが、これをシリンダの外方にシリンダ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器として構成されてもよいし、また、シリンダの外方に全く別体のリザーバタンクを備えた緩衝器として構成とされてもよい。 In addition, although the shock absorber in each embodiment is configured as a so-called single cylinder type shock absorber, this is a double cylinder type provided with an annular reservoir formed to cover the cylinder outside the cylinder. The shock absorber may be configured as a shock absorber, or may be configured as a shock absorber provided with a completely separate reservoir tank outside the cylinder.
さらに、摩擦手段としては、フリーピストン9のハウジング4に対する変位を抑制することができればよいので、フリーピストン9とハウジング4の摺接部位外筒23の一部または全部を粗面として当該変位を抑制する構成を採用してもよいし、フリーピストン9とハウジング4の一方または両方を特に摩擦係数が大きな材料で形成してフリーピストン9のハウジング4に対する変位を抑制する構成を採用してもよく、摩擦部材にあっても上述したように角リング20以外のものを使用することができ、また、シールとしての機能を求めなければフリーピストン9の外周全周を囲わなくてもよいのでリング状とされずともよい。また、フリーピストン9とハウジング4との間をシールすることを期待する場合には、摩擦部材にOリングや環状のUパッキン等のシール目的で使用されるものを採用するとよい。
Furthermore, as the friction means, it is sufficient if the displacement of the
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。 This is the end of the description of the embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is of course not limited to the details shown or described.
本発明は、たとえば、車両の車体と車軸との間に組み込まれる緩衝装置に利用することができる。 The present invention can be used, for example, for a shock absorber incorporated between a vehicle body and an axle.
1 シリンダ
2 ピストン(隔壁部材)
2a,2b 通路
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筒部
9b フリーピストンにおける底部
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環状溝
9e フリーピストンにおける環状凹部
9f フリーピストンにおける孔
11,12 可変オリフィス
13 固定オリフィス
15 ピストンロッド
15a ピストンロッドにおける小径部
15b ピストンロッドにおける螺子部
16,17 バルブストッパ
18,19 コイルバネ(バネ要素)
20 摩擦部材たる角リング
21 ハウジングにおける内筒
21a 内筒における螺子部
22 内筒における鍔
23 ハウジングにおける外筒
23a 外筒における筒部
23c 外筒における段部
23c 外筒における底部
30 摺動隔壁
D 緩衝装置
G 気体室
R1 他方の作動室たる上室
R2 一方の作動室たる下室
R3 圧力室
V1,V2 積層リーフバルブ
1
2a,
20
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