JP2007309409A

JP2007309409A - 油圧緩衝器

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Publication number: JP2007309409A
Application number: JP2006138795A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hayama; 弘之羽山; Takao Nakatate; 孝雄中楯; Hiroyuki Yamaguchi; 裕之山口; Hiroyuki Matsumoto; 洋幸松本; Yohei Katayama; 洋平片山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-05-18
Filing date: 2006-05-18
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2026-05-18
Also published as: JP4868130B2

Abstract

【課題】油圧緩衝器において、減衰力発生機構の弁要素として使用される逆止弁の構造をシンプル化して、組付性の向上、小型化及び製造コストの低減を達成する。
【解決手段】油液が封入されたシリンダ２内に、ピストンロッド７が連結されたピストン３を嵌装する。ピストンロッド７の伸縮行程に対して、それぞれ伸び側及び縮み側減衰弁１０、１１によって減衰力を発生させ、ソレノイドアクチュエータ２８によって減衰力を調整する。また、逆止弁３８の開閉によってソレノイドアクチュエータ２８のプランジャ室２９Ａ内の圧力の上昇を防止して安定した減衰力を得る。逆止弁３８は、バルブボア４０内に、底部にオリフィス連通路３９を有する有底円筒状の弾性体からるバルブ部材４１を嵌合したシンプルな構造であるから、組付性の向上、小型化及び製造コストの低減が可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、減衰力発生機構の弁要素として逆止弁が設けられた油圧緩衝器に関するものである。

自動車等の車両の懸架装置に装着される油圧緩衝器には、路面状態、走行状態等に応じて、乗り心地や操縦安定性を向上させるために、減衰力特性を適宜調整できるようにした減衰力調整式油圧緩衝器がある。

減衰力調整式油圧緩衝器は、一般に、油液を封入したシリンダ内にピストンロッドを連結したピストンを摺動可能に嵌装してシリンダ内を２室に画成し、ピストン部にシリンダ内の２室を連通させる主油液通路及びバイパス通路を設け、主油液通路にはオリフィス及びディスクバルブ等からなる減衰力発生機構を設け、バイパス通路にはその通路面積を調整する減衰力調整弁を設けた構成となっている。

この構成により、減衰力調整弁によってバイパス通路を開いてシリンダ内の２室間の油液の流通抵抗を小さくすることにより減衰力を小さくし、また、バイパス通路を閉じて２室間の流通抵抗を大きくすることにより減衰力を大きくする。このように、減衰力調整弁の開閉により減衰力特性を適宜調整することができる。

しかしながら、上記のようにバイパス通路の通路面積のみによって減衰力を調整するものでは、ピストン速度の低速域においては、減衰力は油液通路のオリフィスの絞りに依存するので、減衰力特性を大きく変化させることができるが、ピストン速度の中高速域においては、減衰力が主油液通路の減衰力発生機構（ディスクバルブ等）の開度に依存するため、減衰力特性を大きく変化させることができない。

そこで、例えば特許文献１に記載されているように、主油液通路の減衰力発生機構として、ディスクバルブの背部に背圧室（パイロット室）を形成し、この背圧室を固定オリフィスを介してディスクバルブの上流側のシリンダ室に連通させ、また、パイロット制御弁を介してディスクバルブの下流側のシリンダ室に連通させるようにしたパイロット型減衰力調整弁を採用したものが提案されている。
特開２００３−１６６５８５号公報

この減衰力調整式油圧緩衝器によれば、パイロット制御弁によって、シリンダ内の２室間の流路を直接調整するとともに、パイロット制御弁で生じる圧力損失によって背圧室の圧力を変化させてディスクバルブの開弁圧力を変化させることができる。これにより、オリフィス特性（減衰力がピストン速度の２乗にほぼ比例する）及びバルブ特性（減衰力がピストン速度にほぼ比例する）の両方を調整することができ、減衰力特性の調整範囲を広くすることができる。

しかしながら、上記特許文献１に記載の減衰力調整式油圧緩衝器のように、伸び側及び縮み側の両方にパイロット型減衰力調整弁を設けた場合、伸び側及び縮み側で独立した油液通路が必要となるため、構造が複雑になり、減衰力発生機構の各弁要素の配置スペースの制約が大きく、小型化が非常に困難となる。

本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、減衰力発生機構の弁要素として使用される逆止弁の構造をシンプル化して、組付性の向上、小型化及び製造コストの低減を達成することができる油圧緩衝器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、油液が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に嵌装されたピストンと、一端が前記ピストンに連結され、他端が前記シリンダの外部へ延出されたピストンロッドと、前記シリンダ内のピストンの摺動によって生じる油液の流れを制御して減衰力を発生させる減衰力発生機構とを備えた油圧緩衝器において、
前記減衰力発生機構は、逆止弁を含み、該逆止弁の少なくとも１つは、円形の底面を有するバルブボアと、該バルブボアの底面に一端が開口する第１油路と、前記バルブボアの底面に対向する上面に一端が開口する第２油路と、前記バルブボア内に嵌合して底部が前記バルブボアの底面に当接すると共に円筒部が前記バルブボアの底面と上面に挟持される弾性体からなる有底円筒状のバルブ部材とを含み、前記バルブ部材の底部には連通路が設けられ、前記第１油路は前記バルブボアの底面の前記連通路とは異なる位置に向って開口していることを特徴とする。
請求項２の発明に係る油圧緩衝器は、上記請求項１の構成において、前記バルブボアの底面と前記バルブ部材の底部との間に隙間が設けられ、前記バルブ部材の底部には前記連通路の周囲に前記バルブボアの底面に当接する環状のシート部が突出され、前記第１油路は前記シート部の外側に向って開口していることを特徴とする。
請求項３の発明に係る油圧緩衝器は、上記請求項１又は２の構成において、前記バルブ部材の底部に該底部の変形を制限する補強部材が設けられていることを特徴とする。

請求項１の発明に係る油圧緩衝器によれば、逆止弁は、第１油路から第２油路への油液の流れに対して、油液の圧力によってバルブ部材の底部が弾性変形してバルブボアの底面から離間し、第１油路と第２油路とがバルブ部材の底部の通路を介して連通されることにより、その流れを許容する。また、第２油路から第１油路への油液の流れに対して、油液の圧力によってバルブ部材の底部がバルブボアの底面に当接して第１通路の開口部を閉鎖することにより、その流れを阻止する。
請求項２の発明に係る油圧緩衝器によれば、バルブボアの底面とバルブ部材の底部との間に隙間を設けたことにより、バルブ部材の底部の第１油路に対する受圧面積が大きくなるので、逆止弁を円滑に開弁させることができる。また、シート部によって閉弁時のシール性を向上させることができる。
請求項３の発明に係る油圧緩衝器によれば、補強部材によって開閉弁時のバルブ部材の変形量を制限することができるので、バルブ部材の耐久性を高めることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る油圧緩衝器１は、単筒式油圧緩衝器であり、有底円筒状のシリンダ２の開口部にロッドガイド（図示せず）及びオイルシール（図示せず）が取付けられ、シリンダ２内の底部側に、フリーピストン（図示せず）が摺動可能に嵌装されている。シリンダ２内は、フリーピストンによって底部側のガス室と他端側の油室とに画成されており、ガス室には高圧ガスが封入され、油室には油液が封入されている。

シリンダ２の油室には、ピストン３が摺動可能に嵌装されており、このピストン３によって油室内がシリンダ上室２Ａとシリンダ下室２Ｂとの２室に画成されている。ピストン３には、ピストンボルト４の先端部が挿通され、ナット５によって固定されている。ピストンボルト４の基端部（図中上部）には、略有底円筒状のケース６が取付けられている。ケース６の底部には、ピストンロッド７の一端部（図中下側）が連結され、ピストンロッド７の他端側は、ロッドガイド及びオイルシールに摺動可能かつ液密的に挿通されて、シリンダ２の外部へ延出されている。

ピストン３には、シリンダ上室２Ａ側に開口する伸び側油路８及びシリンダ下室２Ｂ側に開口する縮み側油路９が設けられている。ピストン３の下端部には、伸び側油路８の油液の流動を制御する伸び側減衰弁１０（減衰力発生機構）が設けられ、また、上端部には、縮み側油路９の油液の流動を制御する縮み側減衰弁１１（減衰力発生機構）が設けられている。

伸び側減衰弁１０は、ピストン３の下端面に形成されたシート部１２に着座する伸び側メインバルブ１３（ディスクバルブ）と、ナット５によってピストンボルト４に取付けられたバルブ部材１４によって伸び側メインバルブ１３の背部に形成された伸び側背圧室１５とを備えている。

伸び側メインバルブ１３には、複数のディスクが積層されて、これらに設けられた切欠及び開口によって伸び側油路８と伸び側背圧室１５とを常時連通する伸び側オリフィス通路１６及び伸び側背圧室１５側から伸び側油路８への油液の流通のみを許容する縮み側逆止弁１７が形成されている。そして、伸び側背圧室１５の内圧が伸び側メインバルブ１３に対して閉弁方向に作用するようになっている。

縮み側減衰弁１１は、ピストン３の上端面に形成されたシート部１８に着座する縮み側メインバルブ１９（ディスクバルブ）と、ピストンボルト４の端部によってメインバルブ１９の背部に形成された縮み側背圧室２０とを備えている。

縮み側メインバルブ１９には、上述の伸び側メインバルブ１３と同様、開口及び切欠等を有する複数のディスクが積層されて、縮み側油路９と縮み側背圧室２０とを常時連通する縮み側オリフィス通路２１及び縮み側背圧室２０側から縮み側油路９への油液の流通のみを許容する伸び側逆止弁２２が形成されており、また、縮み側背圧室２０は、その内圧が縮み側メインバルブ１９に対して閉弁方向に作用するようになっている。

ピストンボルト４の内部には、弁室２３が形成されており、弁室２３は、ピストンボルト４の先端部の軸心に沿って延びる軸方向油路２４を介して伸び側背圧室１５に連通され、また、径方向に傾斜して延びる径方向油路２５を介して縮み側背圧室２０に連通されている。弁室２３には、ポペット弁２６が挿入されており、ポペット弁２６が弁室２３内に形成されたシート部２７に離着座することによって、軸方向油路２４と径方向油路２５との間の流路を開閉するようになっている。

ポペット弁２６は、ケース６内に設けられたソレノイドアクチュエータ２８のプランジャ２９に連結されており、ソレノイドアクチュエータ２８のコイル３０への通電電流によって、ポペット弁２６の開閉を制御できるようになっている。コイル３０に通電するためのリード線３１は、中空のピストンロッド７に挿通されて、外部へ延ばされている。プランジャ２９は、バルブスプリング３２によって、軸方向油路２４と径方向油路２５との間を閉弁する方向に付勢されており、バルブスプリング３２のセット荷重を調整するための調整ねじ３３が設けられている。プランジャ２９には、その両端部の作用する液圧をバランスさせるためのバランス通路３４が軸方向に貫通されている。

ケース６の底部には、油路３５（第２油路）が設けられ、ケース６内に嵌合されたソレノイドアクチュエータ２８の磁気通路を構成するベース３６には、油路３５に連通する油路３７（第１油路）が設けられており、これらの油路３５及び３６によって、プランジャ２９を収容するプランジャ室２９Ａとシリンダ上室２Ａとが連通されている。油路３５と油路３６との間には、逆止弁３８が設けられている。逆止弁３８は、シリンダ上室２Ａ側からプランジャ室２９Ａ側への油液の流通を阻止し、プランジャ室２９Ａ側からシリンダ上室２Ａ側への油液の流通をオリフィス連通路３９（連通路）を介して許容するものである。

次に、図２及び図３を参照して逆止弁３８の構造について説明する。
図２に示すように、ベース３６のケース６の底面に当接する端面には、ケース６の油路３５に対向する部位に底面が円形の円形のバルブボア４０が形成されている。そして、バルブボア４０の底面に油路３７の一端が開口し、バルブボア４０の底面に対向する上面（ベース６の底面）に油路３５の一端が開口しており、油路３５と油路３７とがバルブボア４０を介して互いに連通されている。ベース３６の油路３７は、バルブボア４０の底部の中心から所定距離だけオフセットした位置に開口されている。バルブボア４０には、ゴム等の弾性体からなる有底円筒状のバルブ部材４１が嵌合されており、バルブ部材４１の底部の中心部にはオリフィス連通路３９が設けられている。バルブ部材４１は、その底部がバルブボア４０の底面に密着して油路３７の開口部を閉鎖し、円筒部の外周面がバルブボア４０の内周面に液密的に密着し、また、開口部側の端部がケース６の底面すなわちバルブボア４０の上面に液密的に密着している。これにより、バルブ部材４１の円筒部は、バルブボア４０の底面と上面に挟持されている。

そして、バルブ部材４１は、油路３５側（シリンダ上室２Ａ側）から油路３７側（プランジャ室２９Ａ側）への油液の流れに対しては、その液圧によって底部がバルブボア４０の底面に押付けられて油路３７を開口部を閉鎖してその流れを阻止し、また、油路３７側から油路３５側への油液の流れに対しては、その液圧によって、図３に示すように、底部が弾性変形して中央部が盛上り、これにより、油路３７の開口部が開き、オリフィス連通路３９を通してその流れを許容するようになっている。

以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
ピストンロッド７の伸び行程時には、シリンダ上室２Ａ側の油液は、伸び側メインバルブ１３の開弁前には、伸び側油路８、伸び側オリフィス通路１６、伸び側背圧室１５、軸方向油路２４、弁室２３、径向油路２５、縮み側背圧室２０、伸び側逆止弁２２及び縮み側油路９を通ってシリンダ下室２Ｂへ流れる。シリンダ上室２Ａ側の油液の圧力が伸び側メインバルブ１３の開弁圧力に達すると、伸び側メインバルブ１３が開弁して、伸び側油路８からシリンダ下室２Ｂへ直接、油液が流れる。なお、ピストンロッド７がシリンダ２内に侵入した分、フリーピストンが移動してガス室内の高圧ガスを圧縮することによってシリンダ２内の容積変化を補償する。

そして、ソレノイドアクチュエータ２８のコイル３０への通電電流を調整することにより、ポペット弁２６の開閉を制御して軸方向油路２４と径方向油路２５との間の油液の流れを直接、制御して減衰力を調整することができる。これにより、同時に、伸び側背圧室１５の内圧が調整されるので、伸び側メインバルブ１３の開弁圧力を制御することができる。

一方、ピストンロッド７の縮み行程時には、シリンダ下室２Ｂ側の油液は、縮み側メインバルブ１９の開弁前には、縮み側油路９、縮み側オリフィス通路２１、縮み側背圧室２０、径向油路２５、弁室２３、軸方向油路２４、伸び側背圧室１５、縮み側逆止弁１７及び伸び側油路８を通ってシリンダ上室２Ａへ流れる。シリンダ下室２Ｂ側の油液の圧力が縮み側メインバルブ１９の開弁圧力に達すると、縮み側メインバルブ１９が開弁して、縮み側油路９からシリンダ上室２Ａへ直接、油液が流れる。なお、ピストンロッド７がシリンダ２内から退出した分、フリーピストンが移動してガス室内の高圧ガスが膨張することによってシリンダ２内の容積変化を補償する。

そして、伸び行程時と同様、ソレノイドアクチュエータ２８のコイル３０への通電電流を調整することによって、ポペット弁２６の開閉を制御して径方向油路２５と軸方向油路２４と間の油液の流れを直接、制御して減衰力を調整することができる。これにより、同時に、縮み側背圧室２０の内圧が調整されるので、縮み側メインバルブ１９の開弁圧力を制御することができる。

このようにして、伸び側及び縮み側の減衰力を共通のポペット弁２６によって調整することができ、同時に、伸び側及び縮み側背圧室１５、２０の内圧によって伸び側及び縮み側メインバルブ１３、１９の開弁圧力を調整することができるので、減衰力特性の調整範囲を広くすることができる。このとき、ポペット弁２６は、伸び行程時と縮み行程時で、異なる受圧面を有しているので、これらの受圧面積を適宜設定することによって、伸び行程と縮み行程の減衰力特性を所望の特性に設定することができる。

伸び行程時に、ポペット弁２６の下流側では、油液は、縮み側減衰弁１１の縮み側背圧室２０、伸び側逆止弁２２及び縮み側油路９を流通し、また、縮み行程時に、ポペット弁２６の下流側では、油液は、伸び側減衰弁１０の伸び側背圧室１５、縮み側逆止弁１７及び伸び側油路８を流通し、伸び側と縮み側とで油液の流路を一部共用としているので、構造をシンプルにすることができ、製造コストを低減すると共に、耐久性及び信頼性を高めることができる。また、このシンプル化に伴い、ピストンの軸方向寸法を小さくできるので、油圧緩衝器として充分なストロークを確保することができる。

また、ピストンロッド７の伸び行程時には、シリンダ上室２Ａ側の油液の圧力がケース６の油路３５に作用することになるが、逆止弁３８が閉じて、その圧力がプランジャ室２９Ａに作用するのを阻止する。これにより、プランジャ室２９Ａの圧力が上昇するのを防止してポペット弁２６に閉弁方向の力が作用するのを防止することができる。また、ピストンロッド７の縮み行程時には、縮み側背圧室２０内の油液の圧力がポペット弁２６の周囲の摺動部からプランジャ室２９Ａへ漏れてプランジャ室２９Ａの圧力を上昇させようとするが、逆止弁３８が開くことによって、その圧力を油路３５、３７及びオリフィス連通路３９を通してシリンダ上室２Ａ側へ逃がすことができる。これにより、プランジャ室２９Ａの圧力が上昇するのを防止してポペット弁２６に閉弁方向の力が作用するのを防止することができる。このように逆止弁３８が開閉することによって、プランジャ室２９Ａの圧力の上昇を防止することができ、安定した減衰力を発生させることができる。

また、油圧緩衝器１の製造時、メンテナンス時等において、プランジャ室２９Ａに気泡が生じた場合でも、油圧緩衝器１の作動によってプランジャ室２９Ａ内の圧力がある程度上昇することにより逆止弁３８が開くので、プランジャ室２９Ａ内の気泡を油路３５、３７及びオリフィス連通路３９を通して排出することができ、エアレーションの発生を防止して安定した減衰力を発生することができる。

ここで、逆止弁３８は、従来のディスクバルブ、弁座及びばね等からなる逆止弁に比して、構造が簡単で部品点数が少なく、組立性に優れ、製造コストも安価で、かつ、コンパクトであるから、油圧緩衝器の弁要素を構成する逆止弁に適したものであることがわかる。

次に図４及び図５を参照して本発明の第２及び第３実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上記第１実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を付して異なる部分についてのみ詳細に説明する。

図４に示すように、第２実施形態に係る油圧緩衝器の逆止弁４２では、バルブ部材４１の底部とバルブボア４０の底面との間に隙間が設けられ、バルブ部材４１の底部のオリフィス連通路３９の周囲に環状のシート部４３が突出されている。そして、シート部４３の先端部がバルブボア４０の底面に密着し、ベース３６の油路３７は、シート部４３の外周側に向って開口されている。

このように構成したことにより、ベース３６の油路３７側の油液の圧力に対して、バルブ部材４１の受圧面積が大きくなるので、開弁圧力が低くなり、逆止弁４２を円滑に開弁させることができる。また、環状のシート部４３によって閉弁時のシール性を向上させることができる。

図５に示すように、第３実施形態に係る油圧緩衝器の逆止弁４４では、バルブ部材４１の底部の内側に、適度な弾性を有する金属製の円板状の補強部材４５が加硫接着等によって固着されている。これにより、開閉弁時のバルブ部材４１の変形量を制限することができ、バルブ部材４１の耐久性を高めることができる。なお、上記第２実施形態のバルブ部材４１に補強部材４５を設けてもよい。

上記第１乃至第３実施形態で示した逆止弁３８、４２及び４４は、オリフィス連通路３９の流路面積を大きくすることにより、通常の逆止弁として使用することができ、また、上記実施形態の油圧緩衝器の減衰力発生機構のほか、例えばシリンダ室にベースバルブを介してリザーバが接続された構造の油圧緩衝器において、ベースバルブの逆止弁要素として用いることもでき、あらゆる構造の減衰力発生機構の逆止弁要素として用いることが可能である。

本発明の第１実施形態に係る油圧緩衝器の要部の縦断面図である。図１に示す油圧緩衝器の逆止弁を拡大して示す縦断面図である。図２に示す逆止弁が開弁した状態を示す縦断面図である本発明の第２実施形態に係る油圧緩衝器の逆止弁を拡大して示す縦断面図である。本発明の第３実施形態に係る油圧緩衝器の逆止弁を拡大して示す縦断面図で

符号の説明

１油圧緩衝器、２シリンダ、３ピストン、７ピストンロッド、１０伸び側減衰弁（減衰力発生機構）、１１縮み側減衰弁（減衰力発生機構）、３８逆止弁、３５油路（第２油路）、３７油路（第１油路）、３９オリフィス連通路（連通路）、４０バルブボア、４１バルブ部材

Claims

油液が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に嵌装されたピストンと、一端が前記ピストンに連結され、他端が前記シリンダの外部へ延出されたピストンロッドと、前記シリンダ内のピストンの摺動によって生じる油液の流れを制御して減衰力を発生させる減衰力発生機構とを備えた油圧緩衝器において、
前記減衰力発生機構は、逆止弁を含み、該逆止弁の少なくとも１つは、円形の底面を有するバルブボアと、該バルブボアの底面に一端が開口する第１油路と、前記バルブボアの底面に対向する上面に一端が開口する第２油路と、前記バルブボア内に嵌合して底部が前記バルブボアの底面に当接すると共に円筒部が前記バルブボアの底面と上面に挟持される弾性体からなる有底円筒状のバルブ部材とを含み、前記バルブ部材の底部には連通路が設けられ、前記第１油路は前記バルブボアの底面の前記連通路とは異なる位置に向って開口していることを特徴とする油圧緩衝器。
前記バルブボアの底面と前記バルブ部材の底部との間に隙間が設けられ、前記バルブ部材の底部には前記連通路の周囲に前記バルブボアの底面に当接する環状のシート部が突出され、前記第１油路は前記シート部の外側に向って開口していることを特徴とする請求項１に記載の油圧緩衝器。
前記バルブ部材の底部に該底部の変形を制限する補強部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の油圧緩衝器。