JP2002139090A - 油圧緩衝器のバルブ構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撓み剛性を小さくすることなしに吸込み弁Ｄ
Ｖを滑らかに開弁させ、減衰力の不連続に起因する油圧
緩衝器の異音の発生を抑制すること。 【解決手段】 シリンダ２１内をピストンロッド１に締
結されたピストン５を介して上部室Ａと下部室Ｂとを区
画するとともに、シリンダの下部に設けたバルブケース
１１５を介して下部室とタンク室Ｄに連通する底部室Ｃ
とを区画し、バルブケースの上側開口窓１１５Ｄに対向
させた吸込み弁ＤＶと下側開口窓１１５Ｃに対向させた
圧側減衰弁ＢＶとにより、ピストンロッドが下降する際
の圧側減衰力を制御する油圧緩衝器において、吸込み弁
が当接するバルブケースの上面側に、内周側に形成され
た上側ボス部１１５Ｅと、上側ボス部の上端面に連なり
当該上側ボス部の外周側に半径方向に伸びる放射状窓枠
１１５Ｋと、放射状窓枠に連なる円弧状の弧状窓枠１１
５Ｊとによって包囲された複数の扇形の上側開口窓１１
５Ｄを隔設し、上側開口窓の弧状窓枠の吸込み弁に対す
る接触長さを短縮することにより、収縮行程から伸長行
程に切り替わる際の吸込み弁の開弁圧力を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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に関し、特に減衰力
発生構造の改良に関するものである。

【０００１】

【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。油圧緩衝器を車両に取り付け
た状態では図３と上下関係が同じであるので、以下、図
３の上下関係で部材の位置或いは部位を説明する。

【０００２】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、車体側に取り付けられるピスト
ンロッド１にピストン５と伸側減衰力を制御するピスト
ンバルブを組み付けそれを摺動自在に収容するととも
に、下端部に圧側減衰力を制御するベースバルブを装着
したシリンダ２１を車輪側に取り付けられる外筒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、ピストンバルブを介して下部室Ｂに流出し、こ
の際の通路抵抗が伸側減衰力となる。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】つぎに、伸側減衰力を制御するピストンバ
ルブについて説明する。

【０００５】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からなる逆止弁ＣＶの最大撓
みを規制するバルブストッパ２，外端が逆止弁ＣＶ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４Ａ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
向するピストン５を順次嵌挿する。

【０００６】シリンダ２１内を上部室Ａと下部室Ｂに区
画し外周にガイド５Ｓを巻着したピストン５には、上部
室Ａに連通する円環状の上側開口窓５Ｄと円環状の下側
開口窓５Ｃとを連通する内周ポート５Ｂが穿孔されると
ともに、下部室Ｂと円環状の外側開口窓５Ｅとを連通す
る外周ポート５Ａが穿孔されている。

【０００７】続いて、下側開口窓５Ｃに対向するリーフ
バルブ６からなる伸側減衰弁ＰＶ，外端が伸側減衰弁Ｐ
Ｖの撓みの支持径となる環座７，伸側減衰弁ＰＶ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
ブが構成される。

【０００８】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５の下側開口窓５Ｃと下部室Ｂ間
の圧力差が小さい所謂低速域においては、伸側減衰弁Ｐ
Ｖは下側開口窓５Ｃ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４Ａを通り、
ピストン５の外側開口窓５Ｅ及び外周ポート５Ａを介し
て下部室Ｂに流出し、この際の通路抵抗により、ピスト
ン速度のほぼ２乗に比例する低速域の伸側減衰力を発生
する。

【０００９】ピストン速度が増大するのに伴い、切欠き
リーフバルブ４の切欠き４Ａを通過する流量が増え切欠
き前後の圧力差が増大するとともに、内周ポート５Ｂを
介して上部室Ａに連通するピストン５の下側開口窓５Ｃ
と下部室Ｂ間の圧力差も大きくなる。

【００１０】ピストン速度が中速域に近づくにつれ、下
側開口窓５Ｃに対向して配設されている伸側減衰弁ＰＶ
の外周側が、その合成された撓み剛性に打ち勝って、下
側開口窓５Ｃの外側シート部から押し開かれ、作動油が
下部室Ｂに流出し、この際の通路抵抗と内周ポート５Ｂ
の通路抵抗とにより中速域以降の伸側減衰力を発生す
る。リーフバルブ６からなる伸側減衰弁ＰＶの撓み剛性
と内周ポート５Ｂの通路面積を適当に選択することによ
り、所要の減衰力特性を得ることができる。

【００１１】つぎに、圧側減衰力を制御するベースバル
ブについて説明する。まず、ガイド１１の軸部１１Ａ
に、外端がリーフバルブ１３と切欠きリーフバルブ１４
からなる吸込み弁ＤＶの撓みの支持部となる環座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１４Ａを設けた切欠きリーフバルブ１
４，上面が切欠きリーフバルブ１４に対向するバルブケ
ース１５を順次嵌挿する。

【００１２】シリンダ２１の下端部に嵌着され下部室Ｂ
と底部室Ｃとを区画するバルブケース１５には、下部室
Ｂに連通する円環状の上側開口窓１５Ｄと円環状の下側
開口窓１５Ｃとを連通する内周ポート１５Ｂが穿孔され
るとともに、底部室Ｃと円環状の外側開口窓１５Ｅとを
連通する外周ポート１５Ａが穿孔されている。

【００１３】続いて、ガイド１１の軸部１１Ａに、上記
バルブケース１５の下側開口窓１５Ｃに対向するリーフ
バルブ１６からなる圧側減衰弁ＢＶ，更に、外端が圧側
減衰弁ＢＶの撓みの支持径となる環座１７，圧側減衰弁
ＢＶ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１１Ａの下端部を工
具により加締めることによりベースバルブが構成され
る。

【００１４】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１５の下側開口窓１５Ｃと底
部室Ｃ間の圧力差が小さい所謂低速域においては、圧側
減衰弁ＢＶは下側開口窓１５Ｃを覆窓している。このた
めピストン５を介して容積の拡大する上部室Ａに補充さ
れる分を除いた下部室Ｂの圧油は、切欠きリーフバルブ
１４の切欠き１４Ａ，バルブケース１５の外側開口窓１
５Ｅ，外周ポート１５Ａを介して底部室Ｃに開放され、
この際の通路抵抗により、ピストン速度のほぼ２乗に比
例する低速域の圧側ベース減衰力を発生する。

【００１５】ここで、ピストン５を介して容積の拡大す
る上部室Ａに補充される下部室Ｂの圧油は、ピストン速
度が小さくピストン５の外側開口窓５Ｅと上部室Ａ間の
圧力差が小さい所謂低速域においては、リーフバルブ３
と切欠きリーフバルブ４からなる逆止弁ＣＶは外側開口
窓５Ｅを覆窓している。このため、下部室Ｂの圧油はピ
ストン５の外周ポート５Ａを通り、切欠きリーフバルブ
４の切欠き４Ａを介して上部室Ａに流出し、この際の通
路抵抗により、ピストン速度のほぼ２乗に比例する低速
域の圧側背面減衰力を発生する。当該圧側背面減衰力を
上記圧側ベース減衰力に付加したものが低速域の圧側減
衰力となる。

【００１６】ピストン速度が増大するのに伴い、切欠き
１４Ａを通過する流量が増え切欠き前後の圧力差が増大
するとともに、リーフバルブ１３の通孔１３Ａ，当該通
孔１３Ａと連通する切欠きリーフバルブ１４の開口部１
４Ｂ，バルブケース１５の上側開口窓１５Ｄ，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１５
の下側開口窓１５Ｃと、底部室Ｃ間との圧力差も大きく
なる。

【００１７】このため、ピストン速度が中速域に近づく
につれ、下側開口窓１５Ｃに対向して配設されているリ
ーフバルブ１６からなる圧側減衰弁ＢＶの外周側が、そ
の合成された撓み剛性に打ち勝って下側開口窓１５Ｃの
外側シート部から押し開かれ、作動油が底部室Ｃに流出
し、この際の通路抵抗と内周ポート１５Ｂの通路抵抗と
により中速域以降の圧側ベース減衰力を発生する。

【００１８】ここで、容積の拡大する上部室Ａには、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からなる逆止弁ＣＶの合成された撓
み剛性に打ち勝って、逆止弁ＣＶが外側開口窓５Ｅの外
側シート部５Ｆから押し開かれ、下部室Ｂから作動油が
補充され、この際の通路抵抗により中速域以降の圧側背
面減衰力を発生する。当該圧側背面減衰力を上記圧側ベ
ース減衰力に付加したものが中速域以降の圧側減衰力と
なる。

【００１９】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１５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か
らなる吸込み弁ＤＶの撓み剛性に打ち勝って、吸込み弁
ＤＶが外側開口窓１５Ｅの外側シート部１５Ｆから押し
開かれ、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。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】油圧緩衝器が伸長行程
から収縮行程に切り替わる際には、下部室Ｂの圧力が圧
側減衰力によって増大するので、逆止弁ＣＶは下部室Ｂ
と圧力が減少する上部室Ａ間の差圧によって速やかに開
弁するとともに、吸込み弁ＤＶは、圧力が増大する下部
室Ｂと底部室Ｃ間の差圧によって速やかに閉弁する。一
方、収縮行程から伸長行程に切り替わる際には、上部室
Ａの圧力が伸側減衰力によって速やかに増大するので、
逆止弁ＣＶは上部室Ａと下部室Ｂ間の差圧によって速や
かに閉弁する。しかし、底部室Ｃの圧力はタンク室Ｄ内
に封入されたガスの圧力（標準型：１ｂａｒ，低圧ガス
型：３ｂａｒ）と同一で、底部室Ｃと下部室Ｂ間の差圧
は上記封入ガス圧を越えることができないので、この小
さな差圧で吸込み弁ＤＶを遅滞なく滑らかに開弁させる
ことは難しい。

【００２１】このため収縮行程から伸長行程に切り替わ
る際に、ピストン速度の低速域においては下部室Ｂへの
吸い込み不足を生じ、下部室Ｂの圧力が一時的に低下す
るので、ピストンロッドにはピストンバルブ側で発生す
る本来の伸側減衰力に、上記下部室Ｂの圧力低下に起因
する下部室Ｂ側への吸引力が加わるため、図５のＬ部で
示すように、伸側減衰力の立ち上がり勾配が急になり、
減衰力の不連続を生じてしまう。

【００２２】吸込み弁ＤＶを滑らかに開弁させる方法と
しては、その撓み剛性を小さくするか、或いは、外側開
口窓１５Ｅの受圧面積を増加することが考えられるが、
吸込み弁ＤＶは収縮行程時の圧側減衰力に対応する下部
室Ｂの圧力に耐える必要があるため、撓み剛性の低減に
は限界がある。一方、外側開口窓１５Ｅの受圧面積の増
加にはスペース上の制約がある。

【００２３】吸込み弁ＤＶの開弁圧力は、上記吸込み弁
自身の撓み剛性と、上側開口窓１５Ｋを形成する環状の
外周シート部１５Ｆ及び中間シート部１５Ｇからなる２
条のシート部と吸込み弁ＤＶとの当接面の吸着力によっ
て決まることが知られている。底部室Ｃと下部室Ｂ間の
差圧は、タンク室Ｄ内に封入されたガスの封入ガス圧を
越えることができないので、小さな差圧で作動しなけれ
ばならない吸込み弁ＤＶの開弁圧力に占める吸着力の影
響は大きい。

【００２４】ここで上記吸込み弁ＤＶは、内周側が固定
されており外周側から徐々に開弁するので、吸込み弁Ｄ
Ｖの開弁圧力に占める吸着力の大きさは、まず外周シー
ト部１５Ｆ、次に中間シート部１５Ｇの順になる。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、撓み剛性を小さくすることなし
に吸込み弁ＤＶを遅滞なく滑らかに開弁させ、減衰力の
不連続に起因する異音の発生を抑制することのできる油
圧緩衝器を提供することである。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明は、シリンダ内を
ピストンロッドに締結されたピストン５を介して上部室
と下部室とを区画するとともに、シリンダの下部に設け
たバルブケースを介して下部室とタンク室に連通する底
部室とを区画し、バルブケース１５の外側開口窓に対向
させた吸込み弁と下側開口窓に対向させた圧側減衰弁と
により、ピストンロッドが下降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。

【００２６】課題を解決するため本発明の採った手段
は、上記吸込み弁が当接するバルブケースの上面側に、
内周側に形成された上側ボス部と、上側ボス部の上端面
に連なり当該上側ボス部の外周側に半径方向に伸びる放
射状窓枠と、当該放射状窓枠に連なる円弧状の弧状窓枠
とによって包囲された複数の扇形の上側開口窓を隔設
し、当該上側開口窓の弧状窓枠の吸込み弁に対する接触
長さを短縮することにより、収縮行程から伸長行程に切
り替わる際の吸込み弁の開弁圧力を低減することであ
る。

【００２７】

【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１１５が嵌着され、同じく下部室Ｂとタン
ク室Ｄに連通する底部室Ｃを区画している。

【００２８】本発明は、吸込み弁ＤＶの吸着力を低減す
る構造に関するものである。まず、本発明の第１実施形
態を、図１に示す要部断面図及び図２に示すバルブケー
ス１１５の上面図に基づいて説明する。ベースバルブの
特徴は、バルブケース１１５の上面側に、上側ボス部１
１５Ｅと、上側ボス部１１５Ｅの上端面に連なり当該上
側ボス部の外周側に半径方向に伸びる放射状窓枠１１５
Ｋと、当該放射状窓枠に連なる円弧状の弧状窓枠１１５
Ｊとによって包囲された複数（ｎ＝２，３，４…）の扇
形の上側開口窓１１５Ｄを隔設したことである。

【００２９】ここで、圧側減衰力を制御する本発明に係
わるベースバルブについて説明する。まず、ガイド１１
の軸部１１Ａに、外端がリーフバルブ１１３からなる吸
込み弁ＤＶの撓みの支持部となる環座１７，吸込み弁Ｄ
Ｖ，上端面が吸込み弁ＤＶに対向するバルブケース１１
５を順次嵌挿する。リーフバルブ１１３は必要に応じて
複数枚重ねて使用する。

【００３０】シリンダ２１の下端部に嵌着され下部室Ｂ
と底部室Ｃとを区画するバルブケース１１５には、吸込
み弁ＤＶが当接する円環状の上側開口窓１１５Ｄを底部
室Ｃに連通する外周ポート１１５Ａが穿孔されるととも
に、下部室Ｂに連通する上面側のＵ字状の凹部通路１１
５Ｌを下側開口窓１１５Ｃに連通する内周ポート１５Ｂ
が穿孔されている。

【００３１】続いて、ガイド１１の軸部１１Ａに、上記
バルブケース１１５の下側開口窓１１５Ｃに対向し外周
側に切欠き１１４Ａを設けた切欠きリーフバルブ１１４
とリーフバルブ１６からなる圧側減衰弁ＢＶ，更に、外
端が圧側減衰弁ＢＶの撓みの支持径となる環座１７，圧
側減衰弁ＢＶ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１１Ａの下
端部を工具により加締めることによりベースバルブが構
成される。ベースバルブの作動及び減衰力の発生につい
ては、前記従来技術とほぼ同様であるので詳しい説明は
省略する。

【００３２】前述したように、吸込み弁ＤＶに対する吸
着力の影響は外周側ほど大きいので、従来構造の内外２
条の環状シート部（図３の外周シート部１５Ｆ及び中間
シート部１５Ｇ）に対して、本発明に係わる扇形の上側
開口窓１１５Ｄを、例えば図２に示すように４個設けた
実施例においては、弧状窓枠１１５Ｊの周長の和を、上
記従来構造の外周シート部１５Ｆに対してほぼ半減
（０．５倍）させることができる。吸着力は円周方向の
当接長さにほぼ比例するので、従来構造の外周シート部
１５Ｆの吸着力をＱとした場合、従来構造の外周シート
部１５Ｆと本発明に係わる弧状窓枠１１５Ｊが同径であ
るとすれば、弧状窓枠１１５Ｊの合計した吸着力は０．
５Ｑとなることを意味する。

【００３３】本発明では吸着力に対する影響が小さいと
は言え従来構造にはない放射状窓枠１１５Ｋが追加され
ている。吸込み弁ＤＶは同心円状の弧状窓枠１１５Ｊか
らは一気に離脱するのに対して、放射状窓枠１１５Ｋか
らは外周側より徐々に剥離されるので、本発明の放射状
窓枠１１５Ｋの吸着力は、従来構造の外周シート部１５
Ｆの吸着力Ｑの０．１倍程度になることから、本発明の
第１実施形態に係わる吸込み弁の吸着力Ｖａは、Ｖａ＝
（０．５＋０．１）Ｑとなる。

【００３４】一方、従来構造において外周シート部１５
Ｆの周長を基準にして中間シート部１５Ｇの周長が短い
（実施例では約０．８倍）ことから、従来構造の吸込み
弁に対向するシート部の接触長さに起因する吸着力は、
従来構造の外周シート部１５Ｆの吸着力をＱとして、Ｖ
ｃ＝（１＋０．８）Ｑとなる。従って、本発明の第１実
施形態に係わる扇形の上側開口窓１１５Ｄに対する吸込
み弁ＤＶの吸着力Ｖａは、従来構造の内外２条の環状シ
ート部からなる上側開口窓１５Ｋに対する吸込み弁の吸
着力Ｖｃに比べて、Ｖａ／Ｖｃ＝（０．５＋０．１）Ｑ
／（１＋０．８）Ｑ＝１／３に低減することができる。

【００３５】更に、本発明に係わる扇形の上側開口窓１
１５Ｄは、吸着力の低減は多少犠牲になるが、扇形の円
周方向の巾を拡げ受圧面積を大きくする第２実施形態の
方法によって開弁圧力を下げることも可能である。例え
ば弧状窓枠１１５Ｊの周長の和を、上記従来構造の外周
シート部１５Ｆに対して２割減（０．８倍）に設計した
場合は、吸込み弁ＤＶに対向する第２実施形態のシート
部の接触長さに起因する吸着力Ｖｂは、前記第１実施形
態と同様な考察から、Ｖｂ＝（０．８＋０．１）Ｑとな
る。

【００３６】従って、上記第２実施形態に係わる扇形の
上側開口窓に対する吸込み弁ＤＶの吸着力Ｖｂは、従来
構造の内外２条の環状シート部からなる上側開口窓１５
Ｋに対する吸込み弁の吸着力Ｖｃに比べて、Ｖｂ／Ｖｃ
＝（０．８＋０．１）Ｑ／（１＋０．８）Ｑ＝１／２に
低減することができる。この第２実施形態の方法による
場合は、上側開口窓１１５Ｄの受圧面積の増加による開
弁圧力の低減効果と、吸込み弁ＤＶに対向する弧状窓枠
の接触長さに起因する吸着力の低減効果とを算出し、そ
の和が最大になるように設計すればよい。

【００３７】以上詳述したように、本発明では吸込み弁
ＤＶに対向するシート部の接触長さに起因する吸着力を
低減することができるので、吸込み弁ＤＶの開弁圧力が
小さくなり、図４に示すように、収縮行程から伸長行程
に切り替わる際の減衰力の不連続がほぼ解消され、減衰
力の不連続に起因する異音の発生を抑制することができ
る。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述した通り本発明によれば、吸込
み弁に対向するシート部の接触長さに起因する吸着力を
低減することができるので、吸込み弁の開弁圧力が小さ
くなり、収縮行程から伸長行程に切り替わる際の減衰力
の不連続がほぼ解消され、減衰力の不連続に起因する異
音の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる油圧緩衝器の要部断面図であ
る。

【図２】本発明に係わるバルブケース１５の上面図であ
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】本発明に係わる油圧緩衝器の減衰力特性の一例
である。

【図５】従来技術に係る油圧緩衝器の減衰力特性の一例
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 ＢＶ 圧側減衰弁 ＤＶ 吸込み弁 １ ピストンロッド ５ ピストン ２１ シリンダ １１５ バルブケース １１５Ｃ 下側開口窓 １１５Ｄ 上側開口窓 １１５Ｅ 上側ボス部 １１５Ｋ 放射状窓枠 １１５Ｊ 弧状窓枠

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ内をピストンロッドに締結され
   たピストンを介して上部室と下部室とを区画するととも
   に、シリンダの下部に設けたバルブケースを介して下部
   室とタンク室に連通する底部室とを区画し、バルブケー
   スの上側開口窓に対向させた吸込み弁と下側開口窓に対
   向させた圧側減衰弁とにより、ピストンロッドが下降す
   る際の圧側減衰力を制御する油圧緩衝器において、上記
   吸込み弁が当接するバルブケースの上面側に、内周側に
   形成された上側ボス部と、上側ボス部の上端面に連なり
   当該上側ボス部の外周側に半径方向に伸びる放射状窓枠
   と、当該放射状窓枠に連なる円弧状の弧状窓枠とによっ
   て包囲された複数の扇形の上側開口窓を隔設し、当該上
   側開口窓の弧状窓枠の吸込み弁に対する接触長さを短縮
   することにより、収縮行程から伸長行程に切り替わる際
   の吸込み弁の開弁圧力を低減することを特徴とする油圧
   緩衝器のバルブ構造。