JP2001116076A - 油圧緩衝器の減衰力発生構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微低速〜高速域まで減衰力がピストン速度に
ほぼ比例する速度比例型の油圧緩衝器を提供すること。 【解決手段】 伸側減衰弁ＰＶ（又は圧側減衰弁ＢＶ）
はいずれも内外径が同一のリーフバルブ１１６〜１１９
で構成され、ピストン５（又はバルブケース１５）下部
の開口窓５Ｅ（または１５Ｅ）に対向する穴付きリーフ
バルブ１１６と低速域リーフバルブ１１９の間に、穴付
きリーフバルブのオリフィス１１６Ａに連通する円弧状
の開口窓１１７Ｂ，１１８Ｂを設けた窓付きリーフバル
ブ１１７，１１８を挟持してなり、窓付きリーフバルブ
の開口窓の内径が、穴付きリーフバルブ側より低速域リ
ーフバルブ側が順に小さくなること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車の懸架装置な
ど車体の振動を抑制する油圧緩衝器の減衰力発生構造に
関し、減衰力が微低速〜高速域までピストン速度にほぼ
比例して増加する速度比例型の構造に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の油圧緩衝器としては、例えば図
３に示すようなものが知られている。まず構造の概要を
図面に基づいて説明する。車体と車輪との間に結合部材
を介して取付けられる油圧緩衝器は、ピストンロッド１
にピストン５とピストンバルブＰＶを組み付け、それを
摺動自在に収容するとともに下端部にベースバルブＢＶ
を装着したシリンダ２１を外筒２２に収容し、外気を遮
断するシール２４とロッドガイド２３とを収容したパッ
キンケース２５を外筒２２の上部から嵌挿した後、外筒
２２の上端部を全周溶接等により密封して形成されてい
る。そして、シリンダ２１と外筒２２の間にはタンク室
Ｄが形成される。

【０００３】作動油の充満したシリンダ２１内をピスト
ンロッド１が上昇する際には、密閉された上部室Ａの作
動油は、ピストンバルブＰＶを介して、下部室Ｂに流出
し、この際の通路抵抗が伸長側減衰力となる。ピストン
ロッド１の上昇によって不足するピストンロッド退出体
積分の作動油は、前記シリンダ２１の下端部に配設され
たベースバルブＢＶを介してタンク室Ｄに連なる底部室
Ｃより補充される。

【０００４】次に、この油圧緩衝器のピストンバルブＰ
Ｖについて説明する。ピストンロッド１の下端部には上
部よりも小径のインロー部１Ａが設けられ、ここにリー
フバルブ３と切欠きリーフバルブ４の最大撓みを規制す
るバルブストッパ２，外径がリーフバルブ３及び切欠き
リーフバルブ４の撓みの支持径となる環座７，リーフバ
ルブ３，当該リーフバルブ３の下側に重畳され外周に切
欠き４Ｂを設けた切欠きリーフバルブ４，上面が切欠き
リーフバルブ４に対向するとともに外周にガイド５Ｆを
巻着したピストン５を順次嵌挿する。シリンダ２１内を
上部室Ａと下部室Ｂに区画するピストン５には、下部室
Ｂに連通する外周ポート５Ａ及び上部室Ａに連通する内
周ポート５Ｂが形成されている。

【０００５】内周ポート５Ｂの下部には円環状の開口窓
５Ｅが形成され、当該開口窓５Ｅには、外径が順に小さ
くなるリーフバルブ６Ａ，６Ｂ，６Ｃを対向させる。続
いて、外径が当該リーフバルブの撓みの支持径となる環
座７，リーフバルブの最大撓みを規制するバルブストッ
パ８を順次組み付け、最後にピストンナット９をインロ
ー部１Ａのねじ部に螺着し、締付け工具により締結する
ことによりピストンバルブＰＶが構成される。

【０００６】作動油の充満したシリンダ２１内をピスト
ンロッド１が上昇する所謂伸長工程において、ピストン
速度が小さくピストン下部の開口窓５Ｅと下部室Ｂ間の
圧力差が小さい所謂微低速〜低速域においては、リーフ
バルブ６Ａ，６Ｂ，６Ｃは、前記開口窓５Ｅを覆窓して
いる。このため上部室Ａの圧油は、切欠きリーフバルブ
４の切欠き４Ｂを通ってピストン上部の開口窓５Ｃに流
入し、ピストンの外周ポート５Ａを介して下部室Ｂに開
放され、この際の通路抵抗により、図４（Ａ）の実線で
示すようなピストン速度のほぼ２乗に比例する微低速〜
低速域の伸側減衰力を発生する。

【０００７】ピストン速度が増大するに伴い切欠き４Ｂ
を通過する流量も増え、切欠き４Ｂ前後の圧力差も増大
する。ピストン速度が中速域に近づくにつれ、バルブス
トッパの通孔２Ａ，リーフバルブの通孔３Ａ，切欠きリ
ーフバルブの通孔４Ａ，ピストンの内周ポート５Ｂを介
して上部室Ａに連通するピストン下部の開口窓５Ｅと下
部室Ｂの圧力差が大きくなるので、開口窓５Ｅに対向し
て配設されているリーフバルブ６Ａの外周側が、下側の
リーフバルブ６Ｂ，６Ｃとの合成された撓み剛性に打ち
勝って、開口窓５Ｅの外側シート面から押し開かれ、作
動油が下部室Ｂに流出し、この際の通路抵抗により中速
域以降の伸側減衰力を発生する。

【０００８】リーフバルブ６Ａ，６Ｂ，６Ｃは内径が同
一で外径が順に小さくなっているので、ピストン速度の
増大によるリーフバルブ６Ａの撓みの増加に伴いリーフ
バルブ６Ｂ，６Ｃが順に押し倒され、リーフバルブ６
Ａ，６Ｂ，６Ｃ全体の撓み剛性が順次大きくなるため、
外径が同一である場合の図４（Ａ）の点線で示す減衰力
特性に対し、実線で示すように中速域以降の減衰力がピ
ストン速度にほぼ比例する速度比例型の減衰力特性を得
ることができる。

【０００９】以上の説明は作動油の充満したシリンダ２
１内をピストンロッド１が上昇する伸長側についてであ
るが、逆にピストンロッド１が下降する際には、密閉さ
れた下部室Ｂの作動油は、まずピストン５の外周ポート
５Ａを通り、リーフバルブ３と切欠きリーフバルブ４の
合成された撓み剛性に打ち勝ってその外周側を押し開
き、負圧となる上部室Ａに補充される。この分を除いた
下部室Ｂの作動油は、シリンダ２１の下端部に装着され
たベースバルブＢＶを介して下部室Ｂよりタンク室Ｄに
連なる底部室Ｃに流出し、この際の通路抵抗が圧側減衰
力となる。

【００１０】つぎに、ベースバルブＢＶについて説明す
る。まず、ガイド１１の軸部１１Ａに、リーフバルブ１
３と切欠きリーフバルブ１４の最大撓みを規制するバル
ブストッパ１２，外径がリーフバルブ１３及び切欠きリ
ーフバルブ１４の撓みの支持径となる環座１７，リーフ
バルブ１３，当該リーフバルブ１３の下側に重畳され外
周に切欠き１４Ｂを設けた切欠きリーフバルブ１４，上
面が切欠きリーフバルブ１４に対向するバルブケース１
５を順次嵌挿する。シリンダ２１の下端に嵌着され下部
室Ｂと底部室Ｃを区画するバルブケース１５には、底部
室Ｃに連通する外周ポート１５Ａ及び下部室Ｂに連通す
る内周ポート１５Ｂが形成されている。

【００１１】続いて、ガイド１１の軸部に、上記バルブ
ケース下部の開口窓１５Ｅに対向し外径が順に小さくな
るリーフバルブ１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，更に外径が当
該リーフバルブの撓みの支持径となる環座１７，リーフ
バルブの最大撓みを規制するバルブストッパ１８を順次
組み付け、最後に、ガイド１１の軸部下端を工具により
加締めることによりベースバルブＢＶが構成される。

【００１２】作動油の充満したシリンダ２１内をピスト
ンロッド１が下降する所謂収縮工程において、ピストン
速度が小さくバルブケース下部の開口窓１５Ｅと底部室
Ｃ間の圧力差が小さい所謂微低速〜低速域においては、
リーフバルブ１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃは、前記開口窓１
５Ｅを覆窓している。このため下部室Ｂの圧油は、切欠
きリーフバルブ１４の切欠き１４Ｂを介して底部室Ｃに
開放され、この際の通路抵抗により、図４（Ａ）の実線
で示すようなピストン速度のほぼ２乗に比例する微低速
〜低速域の圧側減衰力を発生する。

【００１３】ピストン速度が増大するに伴い切欠き１４
Ｂを通過する流量も増え、切欠き１４Ｂ前後の圧力差も
増大する。ピストン速度が中速域に近づくにつれ、バル
ブストッパの通孔１２Ａ，リーフバルブの通孔１３Ａ，
切欠きリーフバルブの通孔１４Ａ，バルブケースの内周
ポート１５Ｂを介して下部室Ｂに連通するバルブケース
下部の開口窓１５Ｅと底部室Ｃの圧力差が大きくなるの
で、開口窓１５Ｅに対向して配設されているリーフバル
ブ１６Ａの外周側が、下側のリーフバルブ１６Ｂ，１６
Ｃとの合成された撓み剛性に打ち勝って、開口窓１５Ｅ
の外側シート面から押し開かれ、作動油が底部室Ｃに流
出しこの際の通路抵抗により中速域以降の圧側減衰力を
発生する。

【００１４】リーフバルブ１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃは内
径が同一で外径が順に小さくなっているので、ピストン
速度の増大によるリーフバルブ１６Ａの撓みの増加に伴
いリーフバルブ１６Ｂ，１６Ｃが順に押し倒され、リー
フバルブ１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ全体の撓み剛性が順次
大きくなるため、外径が同一である場合の図４（Ａ）の
点線で示す減衰力特性に対し、実線で示すように中速域
以降の減衰力がピストン速度にほぼ比例する速度比例型
の減衰力特性を得ることができる。

【００１５】逆にピストンロッド１が上昇する際には、
底部室Ｃからバルブケースの外周ポート１５Ａを通り、
リーフバルブ１３と切欠きリーフバルブ１４の合成され
た撓み剛性に打ち勝ってその外周側を押し開き、ピスト
ンロッド１の退出体積分の作動油が下部室Ｂに補充され
る。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上記の様にピストン速
度の低速域において、ピストンバルブＰＶについては外
周側の一部を切り欠いた切欠きリーフバルブ４の切欠き
４Ｂ（ベースバルブＢＶについては切欠きリーフバルブ
１４の切欠き１４Ｂ）を通るのであるが、この際の通路
抵抗である減衰力Ｆは、切欠きの通路面積をａ，ピスト
ン速度をＶとすると、比例常数をｋとして、 Ｆ＝ｋ
（Ｖ／ａ）² となる。すなわち減衰力Ｆは、切欠き
の通路面積ａの２乗に反比例し、ピストン速度Ｖの２乗
に比例する図４（Ａ）の実線で示すような特性になる。
特にピストン速度Ｖの小さい微低速では減衰力Ｆが小さ
く、道路のうねり等を通過する際の減衰が不十分である
ため、ふわふわ感が顕著になり車両の乗り心地が悪化し
てしまう。

【００１７】本発明は以上のような実情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、微低速〜高速
域まで減衰力がピストン速度Ｖにほぼ比例する速度比例
型の油圧緩衝器を提供することである。

【００１８】

【問題を解決するための手段】本発明は、「外筒に収容
されたシリンダ内を上部室と下部室とに区画する一方、
シリンダ内に摺動自在に案内されるピストンをピストン
ロッドの下端部に結合して、当該ピストンに配設された
伸側減衰弁によりピストンロッドが伸長する際の伸側減
衰力を制御するとともに、シリンダ内を下部室とタンク
室に連通する底部室とに区画するバルブケースをシリン
ダ下端部に嵌着して、当該バルブケースに配設された圧
側減衰弁によりピストンロッドが収縮する際の圧側減衰
力を制御する油圧緩衝器」を前提とするものである。

【００１９】課題を解決するため本発明の採った手段
は、「上記伸側減衰弁又は圧側減衰弁はいずれも内外径
が同一のリーフバルブで構成され、ピストン又はバルブ
ケース下部の開口窓に対向する穴付きリーフバルブと低
速域リーフバルブの間に、前記穴付きリーフバルブのオ
リフィスに連通する円弧状の開口窓を設けた窓付きリー
フバルブを挟持してなり、当該窓付きリーフバルブの開
口窓の内径が、穴付きリーフバルブ側より低速域リーフ
バルブ側が順に小さくなること」である。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明に係わる油圧緩衝器は、図
３の従来技術と同じ基本構造を備え、ピストンロッド１
がその下端部に装着されたピストン５を介して、シリン
ダ２１内に移動自在に挿入されるとともに、上部室Ａと
下部室Ｂを区画する。また、シリンダ２１の下端部には
バルブケース１５が嵌着され、同じく下部室Ｂと底部室
Ｃを区画している。

【００２１】前記従来技術で詳述したように、本発明が
解決しようとするリーフバルブの作用・効果は、ピスト
ンバルブＰＶ側，ベースバルブＢＶ側とも同じであるの
で、本発明をピストンバルブＰＶ側に適用する場合につ
いて、従来技術と異なる部分にのみ異なる符号を付して
説明する。

【００２２】まず、図１及び図２に示す本発明の実施形
態について説明する。従来技術で説明したピストンバル
ブＰＶとの相違部品は、リーフバルブ１１６〜１１９で
ある。図２（Ａ）に示す穴付きリーフバルブ１１６は、
従来のリーフバルブ６Ａと内外径が同一で、外周側に従
来の切欠き４Ｂの通路面積に相当するオリフィス１１６
Ａが設けられている。穴付きリーフバルブの下側に重畳
される窓付きリーフバルブは、減衰力仕様によって第
１，第２…と何枚か重ねて使用するが、ここでは第１，
第２の２枚の場合を例に説明する。

【００２３】図２（Ｂ）に示す第１窓付きリーフバルブ
１１７には、外環１１７Ａと当該外環１１７Ａに少なく
とも１箇所の連結部１１７Ｃで結合された内環１１７Ｄ
に包囲され、前記穴付きリーフバルブのオリフィス１１
６Ａに連通する円弧状の開口窓１１７Ｂが形成されてい
る。そして内環１１７Ｄの外径（開口窓１１７Ｂの内
径）は従来のリーフバルブ６Ｂの外径と略同一に設計さ
れている。連結部１１７Ｃと外環１１７Ａは撓み剛性が
小さいので、窓付きリーフバルブ１１７としての撓み剛
性は、ほぼ内環１１７Ｄの撓み剛性と等しくなる。

【００２４】図２（Ｃ）に示す第２窓付きリーフバルブ
１１８には、外環１１８Ａと当該外環１１８Ａに少なく
とも１箇所の連結部１１８Ｃで結合された内環１１８Ｄ
に包囲され、前記オリフィス１１６Ａ及び開口窓１１７
Ｂに連通する円弧状の開口窓１１８Ｂが形成されてい
る。そして内環１１８Ｄの外径（開口窓１１８Ｂの内
径）は従来のリーフバルブ６Ｃの外径と略同一に設計さ
れている。連結部１１８Ｃと外環１１８Ａは撓み剛性が
小さいので、窓付きリーフバルブ１１８としての撓み剛
性は、ほぼ内環１１８Ｄの撓み剛性と等しくなる。窓付
きリーフバルブ１１８の下側には、穴付きリーフバルブ
１１６と内外径が同じ低速域リーフバルブ１１９が重畳
され開口窓１１８Ｂを覆窓している。

【００２５】ピストンロッド１が上昇する所謂伸長行程
において、ピストン速度が小さく上部室Ａと下部室Ｂと
の圧力差が小さい所謂微低速〜低速域においては、上部
室Ａに連通するピストン下部の開口窓５Ｅの圧油が穴付
きリーフバルブ１１６のオリフィス１１６Ａ，第１窓付
きリーフバルブ１１７の開口窓１１７Ｂを介して，第２
窓付きリーフバルブ１１８の開口窓１１８Ｂに導かれ、
当該開口窓１１８Ｂに低速域リーフバルブ１１９が対向
する。低速域リーフバルブ１１９は、板厚によって定ま
るそれ自身の撓み剛性によって、微低速〜低速域の減衰
力を制御する。

【００２６】低速域リーフバルブ１１９の板厚を適当に
選択すれば、微低速〜低速域においては、低速域リーフ
バルブ１１９の外周側が、その撓み剛性に対応しピスト
ン速度にほぼ比例した圧力差で、ピストン下部の開口窓
５Ｅの外側シート面から押し開かれ、上部室Ａの圧油が
下部室Ｂに開放される。この際の通路抵抗により図４
（Ｂ）に示すようなピストン速度にほぼ比例する微低速
〜低速域の伸側減衰力を発生する。

【００２７】ピストン速度が増大するに伴いオリフィス
１１６Ａを通過する流量も増え、オリフィス１１６Ａ前
後の圧力差も増大する。ピストン速度が中速域に近づく
につれ、上部室Ａと下部室Ｂ間の圧力差が大きくなるた
め、ピストン下部の開口窓５Ｅに内周側を固定されて対
向し、下側に窓付きリーフバルブ１１７，１１８，低速
域リーフバルブ１１９が重畳して配設されている穴付き
リーフバルブ１１６の外周側が、窓付きリーフバルブ１
１７，１１８，低速域リーフバルブ１１９との合成され
た撓み剛性に打ち勝って、ピストン下部の開口窓５Ｅの
外側シート面から押し開かれ、上部室Ａの作動油が下部
室Ｂに解放される。

【００２８】窓付きリーフバルブ１１７，１１８は、穴
付きリーフバルブ１１６と内外径が同一で内環の外径
（開口窓の内径）が順に小さくなっているので、ピスト
ン速度の増大による穴付きリーフバルブ１１６の撓みの
増加に伴い窓付きリーフバルブ１１７，１１８が順に押
し倒され、穴付きリーフバルブ１１６，窓付きリーフバ
ルブ１１７，１１８，低速域リーフバルブ１１９の合成
された撓み剛性がピストン速度に対応して順次大きくな
るため、図４（Ｂ）に示すように、全速度域に亘り減衰
力がピストン速度にほぼ比例して増加する速度比例型の
減衰力特性を得ることができる。

【００２９】以上、本発明をピストンバルブＰＶ側に適
用した場合について説明したが、ベースバルブＢＶ側に
適用した場合も穴付きリーフバルブ，窓付きリーフバル
ブ，低速域リーフバルブの作用・効果は同一であるの
で、詳細な説明は省略する。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述した通り本発明によれば、窓付
きリーフバルブは、穴付きリーフバルブと内径が同一で
内環の外径（開口窓の内径）が順に小さくなるので、穴
付きリーフバルブの撓みの増加に伴い窓付きリーフバル
ブが順に押し倒され、穴付きリーフバルブ，窓付きリー
フバルブ，低速域リーフバルブの合成された撓み剛性が
ピストン速度に対応して順次大きくなるため、全速度域
に亘り減衰力がピストン速度にほぼ比例して増加する速
度比例型の減衰力特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる油圧緩衝器の縦断面図である。

【図２】（Ａ） 本発明に係わる穴付きリーフバルブの
平面図である。 （Ｂ） 本発明に係わる第１窓付きリーフバルブの平面
図である。 （Ｃ） 本発明に係わる第２窓付きリーフバルブの平面
図である。 （Ｄ） 本発明に係わる低速域リーフバルブの平面図で
ある。

【図３】従来技術に係る油圧緩衝器の縦断面図である。

【図４】（Ａ） 従来技術に係る油圧緩衝器の減衰力特
性である。 （Ｂ） 本発明に係る油圧緩衝器の減衰力特性である。

【符号の説明】

Ａ 上部室 Ｂ 下部室 Ｃ 底部室 Ｄ タンク室 ＰＶ 伸側減衰弁 ＢＶ 圧側減衰弁 １ ピストンロッド ５ ピストン ５Ｅ （ピストン下部の）開口窓 １５ バルブケース １５Ｅ （バルブケース下部の）開口窓 ２１ シリンダ ２２ 外筒 １１６ 穴付きリーフバルブ １１６Ａ オリフィス １１７ 第１窓付きリーフバルブ １１７Ｂ （円弧状の）開口窓 １１８ 第２窓付きリーフバルブ １１８Ｂ （円弧状の）開口窓 １１９ 低速域リーフバルブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外筒に収容されたシリンダ内を上部室と下
   部室とに区画する一方、シリンダ内に摺動自在に案内さ
   れるピストンをピストンロッドの下端部に結合して、当
   該ピストンに配設された伸側減衰弁によりピストンロッ
   ドが伸長する際の伸側減衰力を制御するとともに、シリ
   ンダ内を下部室とタンク室に連通する底部室とに区画す
   るバルブケースをシリンダ下端部に嵌着して、当該バル
   ブケースに配設された圧側減衰弁によりピストンロッド
   が収縮する際の圧側減衰力を制御する油圧緩衝器におい
   て、 上記伸側減衰弁又は圧側減衰弁はいずれも内外径が同一
   のリーフバルブで構成され、ピストン又はバルブケース
   下部の開口窓に対向する穴付きリーフバルブと低速域リ
   ーフバルブの間に、前記穴付きリーフバルブのオリフィ
   スに連通する円弧状の開口窓を設けた窓付きリーフバル
   ブを挟持してなり、当該窓付きリーフバルブの開口窓の
   内径が、穴付きリーフバルブ側より低速域リーフバルブ
   側が順に小さくなることを特徴とする油圧緩衝器の減衰
   力発生構造。