JP2007046667A - バルブ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 リーフバルブのバルブボディに当接する位置までの戻りに遅れを生じさせないバルブ構造を提供することである。
【解決手段】 ポート２が形成されるバルブボディ１と、バルブボディ１の軸心部から突出するロッド５と、内周側に上記ロッド５が挿通されるととともに上記バルブボディ１に積層されポート２を閉塞する環状のリーフバルブ１０と、ポート２を閉塞する方向に該リーフバルブ１０を附勢する附勢手段１５とを備えたバルブ構造において、リーフバルブ１０の内周とロッド５の外周との間に介装されリーフバルブ１０とともにロッド５に対して軸方向に移動可能な介装部材２０を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、バルブ構造の改良に関する。

従来、この種バルブ構造にあっては、たとえば、車両用等の緩衝器のピストン部等に具現化され、ピストン部に設けたポートの出口端に各ポートに連通する窓と言われる凹部を形成し、この凹部の外周側に形成の弁座に環状のリーフバルブを離着座させてポートを開閉するものが知られている。

そして、特に、リーフバルブの内周を固定支持し外周側を撓ませることによりリーフバルブを弁座から離座させるバルブ構造では、ピストン速度が中高速領域における減衰力が高くなって車両における乗り心地を損なう場合があり、これを解消するため、図４に示すように、リーフバルブＬの内周側を固定的に支持せずに、リーフバルブＬの内周をピストンロッドＲもしくはピストンロッドＲの外周に配在させたガイド筒の外周に摺接させ、スプリングＳでリーフバルブＬの背面を附勢したバルブ構造が提案されるに至っている（たとえば、特許文献１参照）。

このバルブ構造にあっては、図示するところではピストンＰが下方へ移動する際のピストン速度が低速領域にあるときにはリーフバルブＬの外周側がスプリングＳの附勢位置を支点として撓むので、内周が固定的に支持されるバルブ構造と略同様の減衰特性を発揮し、ピストン速度が中高速領域に達すると、ポートＰｏを通過する作動油の圧力がリーフバルブＬに作用し、スプリングＳの附勢力に抗してリーフバルブＬの全体がピストンＰから軸方向にリフトして後退するので、内周が固定的に支持されるバルブ構造に比較して流路面積が大きくなり、減衰力が過大となること抑制して、車両における乗り心地を向上することができる。
特開平９−２９１９６１号公報（図１）

しかしながら、上述のような提案のバルブ構造にあっては、車両における乗り心地を向上できる点で有用な技術ではあるが、以下の不具合があると指摘される可能性がある。

というのは、上記したようにピストンＰが図中下方に移動するときのピストン速度が中高速領域に達すると、リーフバルブＬがピストンＰから軸方向に後退してリフトし、そこからピストンＰの移動方向が反転して図中上方に移動し始めるとそれまで作動油によるリーフバルブＬを押し上げていた力が減少あるいは消滅するのでリーフバルブＬはピストンＰに当接する位置までの戻ろうとするが、このとき、リフトしたリーフバルブＬの内周がピストンロッドＲもしくはガイド筒の外周面をかじるなどして引っかかり、リーフバルブＬがピストンＰに当接する位置までの戻りに遅れが生じる恐れがある。

そして、このリーフバルブＬの戻りに遅れが生じると、ピストンＰにリーフバルブＬが当接してポートＰｏを閉塞するまでの時間が余計にかかることになり、その閉塞するまでの時間、ピストンＰの上方側から下方側へ作動油はポートを自由に通過してしまうことになる。

すると、上記閉塞するまでの時間の間は、ピストンＰで区画した上下の作動室の圧力に充分な差が生じないので、結局、緩衝器は充分な減衰力を発生できなくなってしまうことになる。

そこで、本発明は、上記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、リーフバルブのバルブボディに当接する位置までの戻りに遅れを生じさせないバルブ構造を提供することである。

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、ポートが形成されるバルブボディと、バルブボディの軸心部から突出するロッドと、内周側に上記ロッドが挿通されるととともに上記バルブボディに積層されポートを閉塞する環状のリーフバルブと、ポートを閉塞する方向に該リーフバルブを附勢する附勢手段とを備えたバルブ構造において、リーフバルブの内周とロッドの外周との間に介装されリーフバルブとともにロッドに対して軸方向に移動可能な介装部材を設けた。

本発明のバルブ構造によれば、リーフバルブのバルブボディに対しての進退が従来バルブ構造よりスムーズとなるので、リーフバルブがバルブボディに当接する位置までの戻りに遅れが生じることが無い。

したがって、リーフバルブがバルブボディに当接する位置までの戻りに遅れが生じることが無いので、バルブボディにリーフバルブが当接してポートを閉塞するまでの時間が短縮されることになり、緩衝器の減衰力発生の応答性を向上することができる。

そして、特に、緩衝器の伸縮方向が反転する局面、すなわち、緩衝器が伸長行程から圧縮行程に切換わる局面あるいは圧側行程から伸側行程に切換わる局面において、リーフバルブは応答性よく速やかにポートを閉塞することが可能となるので、作動油がポートを介して自由に通過してしまう時間を短縮することができ、緩衝器に圧縮行程初期から充分な減衰力を発生させることができるのである。

以下、本発明のバルブ構造を図に基づいて説明する。図１は、一実施の形態におけるバルブ構造が具現化された緩衝器のピストン部の一部における縦断面図である。図２は、一実施の形態の変形例における介装部材の縦断面図である。図３は、一実施の形態の他の変形例における介装部材の縦断面図である。

一実施の形態におけるバルブ構造は、図１に示すように、緩衝器のピストン部の伸側減衰バルブとして具現化されており、ポート２が形成されるバルブボディたるピストン１と、ピストン１の軸心部から突出するロッド５と、内周側に上記ロッド５が挿通されるととともに上記ピストン１に積層されポート２を閉塞する環状のリーフバルブ１０と、ポート２を閉塞する方向に該リーフバルブ１０を附勢する附勢手段たるバネ部材１５と、リーフバルブ１０の内周とロッド５の外周との間に介装されリーフバルブ１０とともにロッド５に対して軸方向に移動可能な介装部材２０とを備えて構成されている。

他方、このバルブ構造が具現化される緩衝器は、周知であるので詳細には図示して説明しないが、具体的にたとえば、シリンダ４０と、シリンダ４０の上端を封止するヘッド部材（図示せず）と、ヘッド部材（図示せず）を摺動自在に貫通する上記ロッド５と、ロッド５の端部に設けた上記ピストン１と、シリンダ４０内にピストン１で区画した上室４１と下室４２と、シリンダ４０の下端を封止する封止部材（図示せず）とを備えて構成され、シリンダ４０内には作動油が充填されている。

そして、上記バルブ構造は、シリンダ４０に対してピストン１が図１中下方向に移動するときに、下室４２内の圧力が上昇して下室４２から上室４１へポート２を介して作動油が移動するときに、その作動油の移動にリーフバルブ１０で抵抗を与えて所定の圧力損失を生じせしめて、緩衝器に所定の減衰力を発生させる減衰力発生要素として機能する。

以下、バルブ構造について詳しく説明すると、バルブボディたるピストン１は、軸心部に緩衝器のロッド５が挿通される挿通孔１ａを備えた円板状に形成され、ポート２と、ポート２に連通する窓３と、ポート２の出口端となる窓３の外周側に形成された弁座４と、を備えて構成されている。

このピストン１の挿通孔１ａ内にはロッド５が挿通され、ロッド５の先端部はピストン１の図１中上方側に突出させてある。なお、図示はしないが、ロッド５の先端部の外径は、図示しない下方側の外径より小径に設定され、下方側と先端部との外径が異なる部分に図示しない段部が形成されている。

そして、上記ロッド５の先端部をガイド筒６およびストッパ２５に挿入するとともに、ガイド筒６およびストッパ２５の図１中上方からピストンナット３０をロッド５の先端に螺着することによって、ピストン１はロッド５の段部とガイド筒６とで挟持されてロッド５に固定されている。

ガイド筒６は、ピストン１をロッド５に固定する目的で設けられているので、別の手段でピストン１をロッド５に固定することができる場合には、ガイド筒６を省略することができる。

また、本実施の形態においては、ピストン１に挿通孔１ａを設けてロッド５の先端部を挿入するようにして、ロッド５を突出させているが、バルブボディたるピストン１と一体なロッドをピストン１の軸心部に設けるようにしてもよい。

つづいて、ストッパ２５は、ロッド５の先端にガイド筒６の上端とピストンナット３０とで挟持されて固定されるプレート２６と、プレート２６の外周からリーフバルブ１０側に向けて垂下される筒体２７と、プレート２６に設けた通孔２６ａとを備えて構成されている。なお、通孔２６ａの形状はどのような形状とされてもよく、その数も任意とされる。

さらに、ガイド筒６の外周には、介装部材２０が摺動自在に装着されており、この介装部材２０は、ガイド筒６の外周に摺接する筒部２１と、該筒部２１の一端である図１中上端の外周から延設される鍔部２２とで構成され、この鍔部２２とストッパ２５におけるプレート２６との間には附勢手段であるバネ部材１５が介装されており、鍔部２２は、バネ部材１５の附勢力を受けるようになっている。

転じて、環状のリーフバルブ１０は、複数枚の環状板１１で構成されており、この図１中最下方に位置する環状板１１を弁座４に当接させるようにしてピストン１に積層され、このリーフバルブ１０の内周側には、先程の介装部材２０の筒部２１が挿入されている。

したがって、介装部材２０の筒部２１は、リーフバルブ１０の内周とロッド５の外周との間に介装されており、また、筒部２１の図１中下端と鍔部２２の下端までの軸方向長さは、バネ部材１５の附勢力が鍔部２２を介してリーフバルブ１０に作用するようにリーフバルブ１０の軸方向長さと同じか、あるいは、環状板１１が筒部２１から脱落してしまわない程度で短く、すなわち、環状板１１の軸方向長さの範囲内で短く設定されている。また、筒部２１の全体の図１中上下長さとなる軸方向長さは、その内周がガイド筒６の外周面もしくはガイド筒６を省略する場合はロッド５の外周面をかじって引っかかってしまうことが無い程度の長さに設定される。なお、上記かじりをより一層防止するために、図２および図３に示すように、筒部２１の図中上下端内周にガイド筒６もしくはガイド筒６を省略する場合はロッド５から遠ざかる方向に傾斜するテーパ面２３を設けたり彎曲面２４を設けたりしてもよい。

すなわち、リーフバルブ１０は、バネ部材１５によって常にポート２を閉塞する方向に附勢されており、下室４２内の圧力と上室４１内の圧力との差が所定値以上となると、上記附勢力に抗してバネ部材１５を圧縮してリーフバルブ１０の全体がピストン１から軸方向に後退、つまり、図１中上方にリフトするようになっている。そして、リーフバルブ１０は、最終的には、上記したストッパ２５の筒体２７の図１中下端に当接するまで後退することになり、上記ストッパ２５は、リーフバルブ１０の後退量を規制するように作用する。

また、上記したところでは、附勢手段を図示するところではコイルバネであるバネ部材１５としているが、リーフバルブ１０に所定の附勢力を作用させればよいので、これを例えば、皿バネやリーフスプリングとしたり、ゴム等の弾性体としたりしてもよい。

なお、リーフバルブ１０における環状板１１の枚数は、本バルブ構造で実現する減衰特性によって任意とされてよく、たとえば、１枚でリーフバルブ１０を構成するとしても差し支えなく、また、各環状板１１の外径についても、それぞれを任意に設定することができる。

また、上記した例では、鍔部２２でバネ部材１５の附勢力を一旦受けてリーフバルブ１０に伝達するようにしているが、バネ部材１５を直接リーフバルブ１０の図１中上面に当接させるようにしてもよい。バネ部材１５の附勢力を受けるか受けないかに限らず鍔部２２を設けることによって、リーフバルブ１０がバネ部材１５を圧縮してピストン１から図１中上方に後退する局面において、各環状板１１が介装部材２０から脱落してしまうことを防止できる。なお、鍔部２２でバネ部材１５の附勢力を受けるようにしておくことで、リーフバルブ１０が図１中上方に後退してからピストン１に当接する位置に戻るときにも、各環状板１１が介装部材２０から脱落してしまうことを確実に防止でき、さらには、鍔部２２の外径の設定によってバネ部材１５の径を変更することなくリーフバルブ１０の撓みの支点を変更することができ、バネ部材１５がリーフバルブ１０に対して偏心しても撓みの支点がずれることがないという利点がある。

また、介装部材２０を筒部２０のみで構成してリーフバルブ１０の内周を筒部２２に固定しておくようにし、介装部材２０からリーフバルブ１０が脱落しないようにして鍔部２２を省略してもよいが、鍔部２２を設けることによってリーフバルブ１０の脱落を防止することが可能であるので、鍔部２２を設ける方が加工が容易で加工コストも低減することができるという利点もある。

つづいて、バルブ構造の作用について説明すると、上述したように、ピストン１がシリンダ４０に対して図１中下方側に移動すると、下室４２内の圧力が高まり、下室４２内の作動油はポート２を通過して上室４１内に移動しようとする。

そして、ピストン速度が低速領域にある場合、リーフバルブ１０はバネ部材１５によって附勢されてポート２を閉塞するように押し付けられているので、リーフバルブ１０の外周縁がリーフバルブ１０の鍔部２２の外周縁への当接部位を支点として撓んで、リーフバルブ１０が弁座４から離座してできるリーフバルブ１０と弁座４との隙間を作動油が通過する。

他方、ピストン１の速度が高く、下室４２内の圧力と上室４１内の圧力との差が所定値以上となると、リーフバルブ１０を図１中上方へ押し上げる力が大きくなり、該力がバネ部材１５の附勢力に打ち勝って、リーフバルブ１０の全体をピストン１から軸方向に後退させる、すなわち、図１中上方へ移動させることになる。

このとき、鍔部２１の存在により、リーフバルブ１０は介装部材２０と一緒に軸方向に後退することになるが、介装部材２０の筒部２１がガイド筒６の外周に摺接しているので、リーフバルブ１０の軸方向長さが非常に短い各環状板１１の内周側がガイド筒６の外周面をかじって引っかかることが無く、リーフバルブ１０をスムーズにピストン１から後退させることができる。

なお、リーフバルブ１０がストッパ２５の筒体２７によって後退量を規制されるので、リーフバルブ１０とピストン１との間に形成される最大隙間を調整することができるとともに、必要以上に最大隙間が大きくなって減衰力が過少となってしまうことを防止することが可能である。

そして、その状態からピストン速度が低くなって下室４２内の圧力と上室４１内の圧力との差が所定値より小さくなると、今度はリーフバルブ１０を上方側へ押し上げる力よりバネ部材１５の附勢力の方が勝って、リーフバルブ１０をピストン１に当接する方向へ押し下げるようになるが、介装部材２０の筒部２１がガイド筒６の外周に摺接しているので、やはり、リーフバルブ１０の軸方向長さが非常に短い各環状板１１の内周側がガイド筒６の外周面をかじって引っかかることが無く、リーフバルブ１０をスムーズにピストン１の方向に移動させることができる。

なお、リーフバルブ１０がストッパ２５の筒体２７に当接してストッパ２５の筒体２７の図１中下端をリーフバルブ１０によって閉塞しても、上記通孔２６ａの存在によってストッパ２５内が隔絶されることが回避され、リーフバルブ１０の戻り時間に影響を与えないようになっている。このように、通孔２６ａは、ストッパ２５内がリーフバルブ１０によって完全に密閉されることを回避するために設けられるものであるので、ストッパ２５のどこに設けてもよく、たとえば、筒体２７の下端に溝を設けて、この溝を通孔とするようにしてもよい。このように筒体２７の下端に設けた溝を通孔とすることにすれば、筒体２７とリーフバルブ１０とが張り付く事態をも回避でき、リーフバルブ１０の戻りの応答性の悪化を確実に防ぐことができる。

すなわち、上述してきたところからすれば、この一実施の形態におけるバルブ構造にあっては、リーフバルブ１０のピストン１に対しての進退が従来バルブ構造よりスムーズとなるので、リーフバルブ１０がピストン１に当接する位置までの戻りに遅れが生じることが無い。

したがって、リーフバルブ１０がピストン１に当接する位置までの戻りに遅れが生じることが無いので、ピストン１にリーフバルブ１０が当接してポート２を閉塞するまでの時間が短縮されることになり、緩衝器の減衰力発生の応答性を向上することができる。

そして、特に、ピストン１の移動方向が反転する局面、すなわち、この実施の形態の場合、緩衝器が伸長行程から圧縮行程に切換わる局面において、リーフバルブ１０は応答性よく速やかにポート２を閉塞することが可能となるので、作動油が上室４１から下室４２へポート２を介して自由に通過してしまう時間を短縮することができ、緩衝器に圧縮行程初期から充分な減衰力を発生させることができるのである。

また、介装部材２０の鍔部２２でバネ部材１５の附勢力を受けているので、リーフバルブ１０がピストン１から後退してからピストン１に当接する位置まで戻るときに、介装部材２０とリーフバルブ１０が一体的に移動することになり、筒部２１の外周を各環状板１１の内周でかじってしまうことも無く、コンタミネーションの恐れも無く、さらに、各環状板１１が筒部２１から脱落してしまうことも無い。

そして、介装部材２０がリーフバルブ１０とロッド５との間に介装されており、その筒部２１がガイド筒６の外周もしくはガイド筒６を省略する場合はロッド５に摺接していることから、リーフバルブ１０の内周がガイド筒６あるいはロッド５の外周をかじって磨耗してしまう恐れも無く、コンタミネーションの恐れも無い。

また、介装部材２０の筒部２１の上下端内周にテーパ面２３や彎曲面２４を形成する場合には、より一層リーフバルブ１０の移動をスムーズにすることが可能となり、リーフバルブ１０の戻り時間をより一層短縮でき、緩衝器の減衰力発生の応答性をより一層向上することができる。

以上でバルブ構造の一実施の形態についての説明を終えるが、本発明のバルブ構造が緩衝器のピストン部の圧側減衰バルブに具現化することも、また、ベースバルブ部に具現化することも可能であり、およそ減衰力を発生する減衰力発生要素として機能する減衰バルブに適用することが可能なことは勿論である。

なお、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。

一実施の形態におけるバルブ構造が具現化された緩衝器のピストン部の一部における縦断面図である。 一実施の形態の変形例における介装部材の縦断面図である。 一実施の形態の他の変形例における介装部材の縦断面図である。 従来のバルブ構造の縦断面図である。

符号の説明

１ バルブボディたるピストン
１ａ 挿通孔
２ ポート
３ 窓
４ 弁座
５ ロッド
６ ガイド筒
１０ リーフバルブ
１１ 環状板
１５ 附勢手段たるバネ部材
２０ 介装部材
２１ 筒部
２２ 鍔部
２３ テーパ面
２４ 彎曲面
２５ ストッパ
２６ プレート
２６ａ 通孔
２７ 筒体
３０ ピストンナット
４０ シリンダ
４１ 上室
４２ 下室

Claims (4)

1. ポートが形成されるバルブボディと、バルブボディの軸心部から突出するロッドと、内周側に上記ロッドが挿通されるととともに上記バルブボディに積層されポートを閉塞する環状のリーフバルブと、ポートを閉塞する方向に該リーフバルブを附勢する附勢手段とを備えたバルブ構造において、リーフバルブの内周とロッドの外周との間に介装されリーフバルブとともにロッドに対して軸方向に移動可能な介装部材を設けたバルブ構造。
2. 介装部材は、リーフバルブの内周とロッドの外周との間に介装される筒部と、該筒部の一端外周から延設され附勢手段の附勢力を受ける鍔部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ構造。
3. リーフバルブが附勢手段の附勢力に抗してバルブボディから後退する後退量を規制するストッパを備えた請求項１または２に記載のバルブ構造。
4. ストッパは、ロッドの先端に固定されるプレートと、プレートの外周からリーフバルブ側に向けて垂下される筒体と、プレートおよび筒体のいずれか一方または両方に設けた通孔とを備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のバルブ構造。

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