JP2006097876A - パイロット型チェック弁およびこれを用いたサスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 油圧車高調整機構を有するサスペンション装置におけるシステム停止される際に、油圧系統において油液の圧力変動（圧力脈動）が生じることを防止する。
【解決手段】 パイロット型チェック弁４５のポペット６１の背圧室８８に、ばね８６により付勢されたフリーピストン８３を設ける。このフリーピストン８３により、ポペット６１が閉弁した瞬間の圧力変動を吸収する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両等に用いられるパイロット型チェック弁およびこれを用いたサスペンション装置に関する。

従来、自動車等の車両の姿勢制御を行うためにサスペンション装置が採用されている。このサスペンション装置の一例として、自動車の各車輪に対応して配置されたシリンダ装置と、このシリンダ装置に対して油液の給排を行うための供給通路及び排出通路と、シリンダ装置に対して油液を供給するポンプと、を備えたサスペンション装置がある。

上述したサスペンション装置では、ポンプ吐出に伴って圧力変動（圧力脈動）が発生する。このような圧力脈動に対処する装置として、特許文献１のサスペンション装置がある。このサスペンション装置は、ポンプにより発生した圧油を給排バルブを介し、各車輪に対応して設けたシリンダに給排して車高調整を行うようにしている。そして、前記ポンプと前記給排バルブとを接続する管路に分岐してアキュムレータを設け、前記ポンプにより生じる圧力脈動を適正に吸収できるようにしている。
特開平６−３０７４０１号公報

ところで、サスペンション装置における圧力変動（圧力脈動）はポンプ吐出に伴って生じるに留まらない。
例えば自動車の走行停止に伴い、自動車の稼働システムが停止される（すなわち、いわゆるシステムダウンされる）が、この際、油圧系統において油液の圧力変動（圧力脈動）が生じ、これに伴い搭乗者に不快感を与える虞があった。

しかしながら、上述した特許文献１のサスペンション装置では、ポンプ吐出に伴って生じる圧力変動を吸収し得るものになっているものの、排油系統には何ら圧力変動を吸収する構造はなく、改善が望まれているというのが実情であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、排油系統の圧力変動の吸収を図ることができるパイロット型チェック弁及びこれを用いたサスペンション装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、流体管路の途中に設けられるパイロット型チェック弁であって、
該パイロット型チェック弁は、流体管路の一側に接続された背圧室の圧力により閉弁され、他側の受圧室の圧力により開弁する弁体と、パイロット室を有し、該パイロット室の圧力により前記弁体を開弁方向に作動させるパイロット手段とからなり、前記背圧室には、アキュムレータが設けられている。

請求項２記載に係るサスペンション装置の発明は、車体と車軸との間に設けられ、流体の給排によって伸縮するシリンダ装置と、該シリンダ装置に流体を給排する給排制御弁と、該給排制御弁に接続された供給通路及び排出通路と、前記供給通路に設けられた流体圧源と、前記排出通路に設けられ前記給排制御弁を介して前記シリンダ装置からの流体を貯留する流体貯留タンクと、 前記流体管路が前記排出通路とされて配置され、前記流体管路の一側は、前記給排制御弁側であるとされた請求項１記載のパイロット型チェック弁と、を備えたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、パイロット型チェック弁に欠かせない背圧室にアキュムレータを設けるという簡単な構成で、パイロット型チェック弁が閉弁した際に生じる流体管路の一側の圧力上昇を和らげることができ、結果として、衝撃や異音の発生を抑えることができる。
請求項２記載の発明によれば、請求項１同様に排出通路閉塞時に衝撃や異音の発生を抑えることができ、搭乗者に不快感を与えることを防止できる。

以下、本発明の第１実施の形態を図1及び図２に基づいて説明する。本実施の形態に係る自動車のサスペンション装置１の油圧回路の概略構成を図１に示す。図１において、符号２は、自動車の車体側と各車輪側と間に介装される油圧シリンダ（シリンダ装置）を示す。油圧シリンダ２は、各車輪〔左側前輪、右側前輪、左側後輪、右側後輪〕に対応して、４本設けられている。

油圧シリンダ２には、ばね要素であるアキュムレータ３が、減衰要素である絞り弁４を介して連通されている。
油圧シリンダ２は、パイロット型の給排制御弁１０を介して油圧ポンプ１１及び油液を貯留するタンク１２に接続されている。

油圧ポンプ１１は、当該自動車のエンジン１３によって駆動される。油圧ポンプ１１の吐出側には主給油通路１４が接続されている。主給油通路１４には、油圧ポンプ１１からの油液を蓄圧するシステムアキュムレータ１５（油圧ポンプ１１と共に流体圧源を構成する。）が分岐して接続されている。主給油通路１４は自動車の前側、後側に対応した給油前側、後側通路１６，１７に分岐されている。給油前側、後側通路１６，１７は、各車輪に対応して４本の給油分岐通路１８に分岐されている。４本の給油分岐通路１８は、それぞれ、対応する給排制御弁１０に接続されている。給排制御弁１０には電磁式の制御弁用パイロット弁２６が備えられている。
各油圧シリンダ２及びこれに対応する給排制御弁１０は、接続通路40を介して接続されている。

各給排制御弁１０には、排油分岐通路１９の一端部が接続されている。自動車の前側に対応した排油分岐通路１９の他端部は１本にまとまるように接続され、排油前側通路２０として合流されている。自動車の後側に対応した排油分岐通路１９の他端部は１本にまとまるように接続され、排油後側通路２１として合流されている。排油前側、後側通路２０，２１は、１本の主排油通路２２として合流され、その先端部がタンク１２に延ばされている。

主給油通路１４におけるシステムアキュムレータ１５の上流側及び下流側には逆流防止のためのチェック弁２３及びチェック弁２３Ａが設けられている。主排油通路２２には、パイロット型チェック弁４５が設けられており、開弁時に油液を油圧シリンダ２側からタンク１２側方向へのみ流通させるようにしている。主排油通路２２におけるパイロット型チェック弁４５の上流側（油圧シリンダ２側）及び下流側（タンク１２側）を以下、適宜、リターンライン２２Ａ、タンクライン２２Ｂという。
図１中、符号２４、２５は圧力センサ、２７はリリーフ弁、２８はフィルタ、２９はオイルクーラを示している。３０はリターンアキュムレータである。

主給油通路１４におけるチェック弁２３とフィルタ２８との間の部分及び主排油通路１９におけるオイルクーラ２９の上流側部分は、リリーフ弁３１及びパイロット型のアンロード弁（Ｕ／Ｌ弁）３２を介してそれぞれ接続されている。主給油通路１４におけるシステムアキュムレータ１５の分岐部分とタンクライン２２Ｂとは主給油・主排油通路接続路４６を介して接続されており、主給油・主排油通路接続路４６にはパイロット型のフェイルセーフ弁（Ｆ／Ｓ弁）３３が介在されている。
このＦ／Ｓ弁３３に並列になるように、主給油・主排油通路接続路４６及びタンクライン２２Ｂを接続する並列通路４７が設けられている。並列通路４７には、主給油・主排油通路接続路４６からタンクライン２２Ｂへの順にオリフィス３４及び電磁式のパイロット弁３５が介在されている。Ｕ／Ｌ弁３２及びＦ／Ｓ弁３３は、各パイロット通路３２Ａ，３３Ａが並列通路４７におけるオリフィス３４及びパイロット弁３５間の部分の圧力を受けるように接続されている。

前記パイロット型チェック弁４５には、チェック弁パイロット通路４５Ａの一端部が接続されており、その他端部は、並列通路４７における主給油・主排油通路接続路４６側部分に接続されている。そして、パイロット型チェック弁４５は、チェック弁パイロット通路４５Ａ、ひいてはシステムアキュムレータ１５の圧力に応じて、開閉弁するようになっている。すなわち、パイロット型チェック弁４５は、システムアキュムレータ１５の圧力が高くなると開いてリターンライン２２Ａからタンクライン２２Ｂへの油液の流れを許容し、前記圧力が低くなると閉じてタンクライン２２Ｂ（ひいてはタンク１２）への油液の流れを停止するようにしている。

前記パイロット型チェック弁４５は、図２に示すように、チェック弁本体４８を収納する長手状の穴（以下、チェック弁本体収納穴という。）４９を形成したチェック弁基体部５１と、前記チェック弁本体４８と、から大略構成されている。チェック弁本体収納穴４９には、その底部にチェック弁パイロット通路４５Ａの一端部が連通されている。また、チェック弁本体収納穴４９には、その内周面部分において、開口部（図２上側）から底部（図２下側）に向けて、この順で、リターンライン２２Ａの一端側部分（タンク１２側）及びタンクライン２２Ｂの一端側部分（タンク１２側）が連通されている。

チェック弁本体４８は、シール部材５７を介してチェック弁本体収納穴４９に収納されるチェック弁筒状体５８と、チェック弁筒状体５８の一端部（図２上側）に嵌合し、かつチェック弁本体収納穴４９に形成した雌ねじ（符号省略）に螺合して、チェック弁本体収納穴４９の開口部を閉塞するように配置されるキャップ５９と、を備えている。チェック弁本体４８は、さらに、チェック弁筒状体５８の他端部側（図２下側）の内周部に螺合される底部材６０と、チェック弁筒状体５８の一端側及び長手方向の略中央部分にそれぞれ移動可能に配置された本発明の弁体としてのポペット６１及び筒状体内ロッド６２（パイロット手段）と、ポペット６１及びキャップ５９間に配置されてポペット６１を筒状体内ロッド６２側（後述する弁座部６９側）に押すポペット押圧用ばね６３と、を備えている。この底部材６０の下側にはパイロット室７９が形成されている。
ポペット押圧用ばね６３は、一端部がポペット６１に形成された穴部（以下、ポペット穴部という。）６５の底部に係止され、他端部がキャップ５９のキャップ本体６６に係止されている。

チェック弁筒状体５８の内周部の、長手方向略中央部分には、ポペット６１が離着座する環状の弁座部６９が内方に突出して形成されている。チェック弁筒状体５８の内周部は、弁座部６９を境にして、チェック弁筒状体５８の他端部側（図２下側）のロッド側収納部６７、一端部側（図２上側）のポペット側収納部６８に大略区分けされている。
ロッド側収納部６７における弁座部６９に隣接した部分には環状の筒状体中心空間７０が形成されている。
チェック弁筒状体５８におけるポペット側収納部６８の弁座部６９に隣接した部分には、ロッド側収納部６７（ひいては筒状体中心空間７０）とリターンライン２２Ａとを連通させる筒状体第１通路７１が形成されている。また、チェック弁筒状体５８における筒状体中心空間７０（受圧室）を形成した部分には、筒状体中心空間７０とタンクライン２２Ｂとを連通させる筒状体第２通路７２が形成されている。

筒状体内ロッド６２は、ロッド側収納部６７に液密状態で摺動するロッド大径部７４と、ロッド大径部７４に連接してこれよりも小径のロッド小径部７３とからなり、ロッド小径部７３が筒状体中心空間７０側に配置されるように設けられている。
ポペット６１は、ポペット側収納部６８に液密状態で摺動し、かつポペット穴部６５が形成されたポペット有底筒状部７５と、ポペット有底筒状部７５よりも小径でポペット有底筒状部７５の底部の外側部分に垂設されたポペット軸部７６と、からなっている。ポペット軸部７６は、その先端部（符号省略）が略円錐台状に形成されている。ポペット軸部７６には、ポペット有底筒状部７５のポペット穴部６５に連通し側面部に開口するポペット通路７７が形成されている。ポペット穴部６５及びポペット通路７７によりポペット流体通路７８（流体通路）が形成されている。

ポペット軸部７６は、その先端部が、ポペット６１の移動に伴ない弁座部６９に対して離着座してリターンライン２２Ａ及びタンクライン２２Ｂについて連通・遮断を行うようにしている。本実施の形態では、開弁時に、リターンライン２２Ａからタンクライン２２Ｂへの油液の流れを許容するようにしている。

底部材６０には一端側がチェック弁パイロット通路４５Ａに連通したパイロット室７９と他端側が筒状体内ロッド６２側に開口する底部材通路７９A（オリフィス）が形成されており、チェック弁パイロット通路４５Ａを介してシステムアキュムレータ１５ひいては油圧源側の油圧をパイロット圧として筒状体内ロッド６２に作用させてポペット６１を押すようにしている

キャップ５９は、チェック弁本体収納穴４９に挿入されるキャップ筒状部８０と、キャップ筒状部８０の一端側を略閉じるように形成された前記キャップ本体６６と、から大略構成されている。キャップ本体６６には、キャップ筒状部８０側に底部（以下、キャップ本体底部という。）８１を残して穴（以下、キャップ本体穴という。）８２が形成されている。キャップ本体穴８２には、フリーピストン８３（画成部材）が収納されている。キャップ本体穴８２の開口部側には雌ねじ（符号省略）が形成され、この雌ねじに螺合してキャップ（以下、便宜上、副キャップという。）８４が装着されている。副キャップ８４には、キャップ本体穴８２と外部とを連通する小径の通路（以下、呼吸通路という。）８５が形成されている。副キャップ８４とフリーピストン８３との間にはコイルばね８６（押圧手段）が介在されており、フリーピストン８３をキャップ本体底部８１側に押圧するようにしている。
この

キャップ本体底部８１の中央部には孔（以下、キャップ本体底部孔という。）８７が形成されている。そして、キャップ本体底部孔８７は、ポペット６１とキャップ５９との間に形成される空間（以下、背圧室という。）８８とキャップ本体穴８２とを連通し、背圧室８８ひいてはリターンライン２２Ａの圧力がフリーピストン８３に作用するようになっている。また、コイルばね８６は、そのばね力でフリーピストン８３をキャップ本体底部８１側に押圧しており、その分、背圧室８８の油液を通してポペット６１に対し筒状体内ロッド６２方向（図２下方向）の力を作用する（ひいては、ポペット６１を閉じる側に押圧する）ようにしている。このフリーピストン８３やコイルばね８６で本発明のアキュムレータを構成する。

サスペンション装置１は、圧力パイロット弁３５、パイロット弁２６及び圧力センサ２４，２５に接続したコントロール１００を備えている。コントローラ１００には、当該サスペンション装置１が用いられる自動車に備えられた車高センサ１０１、上下加速度センサ１０２、横加速度センサ１０３、車速センサ１０４、スロットルセンサ１０５、ブレーキセンサ１０６が接続されている。そして、コントロール１００は、前記各種センサ（２４，２５、１０１〜１０６）の検出データを入力し、入力データに基づいて圧力パイロット弁３５、パイロット弁２６を制御することにより車高調整及びサスペンション制御を行うようにしている。

上述した構成のサスペンション装置１では、エンジン１３停止時は、Ｆ／Ｓ弁３３は開、Ｕ／Ｌ弁３２は閉の状態にあり、システムアキュムレータ１５は、Ｆ／Ｓ弁３３、タンクライン２２Ｂを介してタンク１２と連通しているため、圧力は０である。よってチェック弁パイロット通路４５Ａにより伝えられるシステムアキュムレータ１５の圧力をパイロット圧力とするパイロット型チェック弁４５は閉じている。このため、油圧シリンダ２内の作動油はチェック弁２３Ａとパイロット型チェック弁４５により封入され、車高を維持する。

エンジン１３の始動後はパイロット弁３５により圧力を制御してＦ／Ｓ弁３３を閉じ、システムアキュムレータ１５に油圧ポンプ１１で発生した圧力を蓄圧する。システムアキュムレータ１５の圧力が上昇するとその圧力はチェック弁パイロット通路４５Ａを通してパイロット型チェック弁４５に伝わり、パイロット型チェック弁４５が開弁し給排制御弁１０とタンク１２とを接続する。
この状態で、給排制御弁１０を制御することにより、油圧シリンダ２に作動油を給排制御し、車両の車高や姿勢を制御する。

パイロット型チェック弁４５の開弁時には、チェック弁パイロット通路４５Ａの油圧が筒状体内ロッド６２を介してポペット６１に作用し、ポペット押圧用ばね６３のばね力に抗してポペット６１を開弁する方向（図２上方向）に押付ける。この際、ポペット６１にはポペット押圧用ばね６３のみならずコイルばね８６のばね力が、閉弁する方向に作用している。そして、仮に、チェック弁パイロット通路４５Ａの油圧ひいては筒状体内ロッド６２に対する押し付け力が、急激に大きくなっても、筒状体内ロッド６２に対する押し付け力をポペット押圧用ばね６３及びコイルばね８６が撓んで変形して吸収する。このため、ポペット６１に急激に開弁方向の力が作用しても、油撃音の発生を招くことがないし、パイロット型チェック弁４５の開弁に伴う搭乗者に対する不快感の発生を回避できる。

次に、システムダウン（システム稼動後に、エンジン１３を停止する）時の挙動について説明する。この場合（システムダウンする場合）、Ｆ／Ｓ弁３３を開弁し、システムアキュムレータ１５の圧力を低下させ、これに伴いパイロット型チェック弁４５が閉弁する。
このようにパイロット型チェック弁４５が閉弁すると、その瞬間にリターンライン２２Aの圧力が上昇するが、このとき、フリーピストン８３がコイルばね８６を縮めて図中上方に移動することにより、この圧力変動を吸収し、音や振動の発生を抑え、搭乗者に不快感を与えない。

システムアキュムレータ１５の圧力が所定の圧力に達すると、Ｕ／Ｌ弁３２を開きシステムアキュムレータ１５への油液の供給を停止し、さらに、油圧ポンプ１１の吐出圧力を下げることで消費電力を低減する。
また。チェック弁２３によりシステムアキュレータ１５内の圧力は維持されるが、給排制御弁１０での油圧の使用によりシステムアキュレータ１５の圧力が低下すると再びＵ／Ｌ弁３２を閉じシステムアキュムレータ１５への蓄圧を開始する。

本実施の形態では、底部材６０に底部材通路７９A（オリフィス）を設けており、筒状体内ロッド６２が急激に動き、ポペット速度が速くなり油撃音が発生することを防ぐようにしている。

上記実施の形態では、フリーピストン８３、コイルばね８６、呼吸通路８５を設けた場合を例にしたが、フリーピストン８３、コイルばね８６、呼吸通路８５を廃止し、キャップ本体穴８２内を、副キャップ８４側の第１室とキャップ本体底部８１側の第２室とに画成するようにゴムなどの材料からなる可撓性部材を設け、第１室内に、ガスを封入するようにしてもよい。この場合、可撓性部材が画成部材を構成し、ガスが押圧手段を構成する。
このように構成することにより呼吸通路８５を廃止したことにより、構成の簡易化を図ることができる。

本発明の一実施の形態に係るサスペンション装置を模式的に示す油圧回路図である。 図１のパイロット型チェック弁を示す断面図である。

符号の説明

１…サスペンション装置、２…油圧シリンダ、１０…給排制御弁、４５…パイロット型チェック弁、６１…ポペット（弁体）、７８…ポペット流体通路、８３…フリーピストン、８６…コイルばね、８８…背圧室。

Claims (2)

1. 流体管路の途中に設けられるパイロット型チェック弁であって、
   該パイロット型チェック弁は、
   流体管路の一側に接続された背圧室の圧力により閉弁され、他側の受圧室の圧力により開弁する弁体と、
   パイロット室を有し、該パイロット室の圧力により前記弁体を開弁方向に作動させるパイロット手段とからなり、
   前記背圧室には、アキュムレータが設けられていることを特徴とするパイロット型チェック弁。
2. 車体と車軸との間に設けられ、流体の給排によって伸縮するシリンダ装置と、
   該シリンダ装置に流体を給排する給排制御弁と、
   該給排制御弁に接続された供給通路及び排出通路と、
   前記供給通路に設けられた流体圧源と、
   前記排出通路に設けられ前記給排制御弁を介して前記シリンダ装置からの流体を貯留する流体貯留タンクと、
   前記流体管路が前記排出通路とされて配置され、前記流体管路の一側は、前記給排制御弁側であるとされた請求項１記載のパイロット型チェック弁と、を備えたことを特徴とするサスペンション装置。
   
   

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