JP2008232316A - 緩衝器のバルブ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ストローク速度が高速領域に達する場合にあっても車両における乗り心地を向上することができる緩衝器のバルブ構造を提供することである。
【解決手段】緩衝器内に一方室４１と他方室４２とを隔成するとともに上記一方室４１と他方室４２とを連通するポート２ｂを備えたバルブディスク１と、上記バルブディスク１の他方室側面に積層されてポート２ｂを開閉するリーフバルブ１０ｂとを備えた緩衝器のバルブ構造において、一方室４１と他方室４２とを連通するバイパス路７と、バイパス路７の途中に設けられて緩衝器の他方室４２側へのストローク速度が低速領域および高速領域にあるときはバイパス路７を閉塞し上記ストローク速度が中速領域にあるときのみにバイパス路７を開放する弁要素１２を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、緩衝器のバルブ構造の改良に関する。

従来、この種緩衝器のバルブ構造にあっては、たとえば、車両用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環状のリーフバルブを積層し、このリーフバルブで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ポートをリーフバルブで開閉する上記緩衝器のバルブ構造では、ストローク速度が中高速領域における減衰力が大きくなりすぎ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９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ＰをピストンロッドＲに固定する筒状のピストンナットＮの外周に摺接させ、スプリングＳでメインバルブＭを介してリーフバルブＬの背面を附勢した緩衝器のバルブ構造が提案されるに至っており、図示したところでは、緩衝器の伸側減衰バルブに具現化されている（たとえば、特許文献１参照）。

このバルブ構造を適用した緩衝器にあっては、図示するところではピストンＰが上方へ移動する際のストローク速度が低速領域にあるときにはリーフバルブＬの外周側がリーフバルブＬに積層したメインバルブＭの当接部位を支点として撓むので、図１０に示すように、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、ストローク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がメインバルブＭとともにピストン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緩衝器の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を抑制して、車両における乗り心地を向上することができる。
特開２００６−１７０３５１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、たとえば、上記ピストンＰが上方に移動するときのストローク速度が高速領域に達すると、従来の緩衝器のバルブ構造では、ストローク速度に応じてリーフバルブＬがピストンＰから軸方向に後退してリフトするのみで、減衰係数は大きくならない。

したがって、ストローク速度が高速領域に達する場合の減衰力が不足気味となり、振動抑制が充分に行われず、車両における乗り心地を悪化させてしまうことになる。

特に、車両が大きな段差に乗り上げたときなどは、緩衝器のストローク速度が高速領域にあり減衰力不足によって緩衝器を大ストロークさせてしまうため、ストロークエンド近傍で緩衝器に設置されるクッションにシリンダやピストンが衝突してしまい、この衝突の衝撃が車両搭乗者に不快感を与えかねない。

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、ストローク速度が高速領域に達する場合にあっても車両における乗り心地を向上することができる緩衝器の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、緩衝器内に一方室と他方室とを隔成するとともに上記一方室と他方室とを連通するポートを備えたバルブディスクと、バルブディスクの他方室側に積層されてポートを開閉するリーフバルブとを備えた緩衝器のバルブ構造において、一方室と他方室とを連通するバイパス路と、バイパス路の途中に設けられて緩衝器の他方室側へのストローク速度が低速領域および高速領域にあるときはバイパス路を閉塞し上記ストローク速度が中速領域にあるときのみにバイパス路を開放する弁要素を設けたことを特徴とする。

また、本発明の他の課題解決手段は、緩衝器内に一方室と他方室とを隔成するとともに上記一方室と他方室とを連通する一方側のポートと他方側のポートを備えたバルブディスクと、上記バルブディスクの一方室側面に積層されて一方側のポートを開閉する一方側のリーフバルブと、上記バルブディスクの他方室側面に積層されて他方側のポートを開閉する他方側のリーフバルブとを備えた緩衝器のバルブ構造において、一方室と他方室とを連通するバイパス路と、バイパス路の途中に設けられて緩衝器の一方室および他方室側への両方のストローク速度が低速領域および高速領域にあるときはバイパス路を閉塞し上記ストローク速度が中速領域にあるときのみにバイパス路を開放する弁要素を設けたことを特徴とする。

本発明の緩衝器のバルブ構造によれば、ストローク速度が中速領域における減衰係数を低く設定しながら、ストローク速度が高速領域における減衰係数を大きくして緩衝器に充分な減衰力を発揮させることが可能であるので、ストローク速度に応じて発生される減衰力に過不足が生じず、車両における乗り心地を向上することができるのである。

また、このバルブ構造にあっては、ストローク速度が中速領域にある場合に、バイパス路を開放して流路面積を増加させて減衰力を低下させる構成を採用しているので、高速領域にあっては製品間で発生減衰力にばらつきが少ないリーフバルブのみが作用するようになるため、均一な製品の提供が可能となる。

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、圧縮時ストローク速度が中速領域にあって一実施の形態における緩衝器のバルブ構造における弁要素がバイパス路を開放した状態を示す図である。図３は、圧縮時ストローク速度が高速領域にあって一実施の形態における緩衝器のバルブ構造における弁要素がバイパス路を開放した状態を示す図である。図４は、伸長時ストローク速度が中速領域にあって一実施の形態における緩衝器のバルブ構造における弁要素がバイパス路を開放した状態を示す図である。図５は、伸長時ストローク速度が高速領域にあって一実施の形態における緩衝器のバルブ構造における弁要素がバイパス路を開放した状態を示す図である。図６は、一実施の形態の緩衝器のバルブ構造が具現化した緩衝器における減衰特性を示す図である。図７は、伸長時に機能する弁要素を備えた緩衝器のバルブ構造が具現化されたピストン部の一部における縦断面図である。図８は、圧縮時に機能する弁要素を備えた緩衝器のバルブ構造が具現化されたピストン部の一部における縦断面図である。

一実施の形態における緩衝器のバルブ構造は、図１に示すように、緩衝器のピストン部に具現化されており、このバルブ構造は緩衝器の伸側および圧側の両方で機能するようになっており、基本的には、緩衝器内に一方室４１と他方室４２とを隔成するとともに上記一方室４１と他方室４２とを連通する一方側のポート２ａおよび他方側のポート２ｂとを備えたバルブディスクたるピストン１と、ピストン１の一方室側面に積層されて一方側のポート２ａを開閉する一方側のリーフバルブ１０ａと、ピストン１の他方室側面に積層されて他方側のポート２ｂを開閉する他方側のリーフバルブ１０ｂと、一方室４１と他方室４２とを連通するバイパス路７と、バイパス路７の途中に設けられて緩衝器の一方室４１および他方室４２側への両方のストローク速度が低速領域および高速領域にあるときはバイパス路７を閉塞し上記ストローク速度が中速領域にあるときのみにバイパス路７を開放する弁要素１２とを備えて構成されている。

他方、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ピストンロッド５と、軸部材を形成するピストンロッド５の先端５ａが挿通されて上記先端５ａに固定されるピストン１と、シリンダ４０内にピストン１で隔成される図１中上方側の一方室４１と下方側の他方室４２と、シリンダ４０の下端を封止する封止部材（図示せず）と、シリンダ４０から出没するピストンロッド５の体積分のシリンダ内容積変化を補償する図示しないリザーバあるいはエア室とを備えて構成され、シリンダ４０内には流体、具体的には作動油が充填されている。

そして、上記バルブ構造にあっては、シリンダ４０に対してピストン１が図１中上下に移動して、一方室４１と他方室４２とをポート２ａ，２ｂを介して作動油が交流するときに、その作動油の流れに対しそれぞれ対応するリーフバルブ１０ａ，１０ｂで抵抗を与えて所定の圧力損失を生じせしめるとともに、ストローク速度が中速領域内にあるときのみ弁要素１２でバイパス路７を開放して、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、このバルブ構造について詳しく説明すると、バルブディスクたるピストン１は、環状に形成されて、作動油が他方室４２から一方室４１へ通過することを許容する一方側のポート２ａと、逆に作動油が一方室４１から他方室４２へ通過することを許容する他方側のポート２ｂと、各ポート２ａ，２ｂの出口端にそれぞれ連なる窓３ａ，３ｂと、各ポート２ａ，２ｂの出口端となる窓３ａ，３ｂの外周側に形成される環状の弁座１ａ，１ｂとを備えている。

なお、各ポート２ａ，２ｂの開口端には、ピストン１に積層される各リーフバルブ１０ａ，１０ｂによって閉塞されないように開口窓６ａ，６ｂが設けられている。

そして、上述のように、ピストン１の内周側には緩衝器のピストンロッド５の先端５ａが挿通され、ピストンロッド５の先端５ａはピストン１の図１中下方側に突出させてあり、このピストンロッド５は、バルブディスクたるピストン１および各リーフバルブ１０ａ，１０ｂに挿入されるとともにこれらが固定される軸部材とされている。なお、ピストンロッド５の先端５ａの外径は、先端５ａより図１中上方側の外径より小径に設定され、上方側と先端５ａとの外径が異なる部分に段部５ｂが形成され、先端５ａの図１中最下方の外周には螺子溝５ｃが形成されている。

さらに、ピストンロッド５の下端となる先端５ａの下面から軸方向沿って縦孔５ｄが設けられ、この縦孔５ｄは、ピストンロッド５の段部５ｂより上方の側部から開口する横孔５ｅによって一方室４１に連通されている。そして、この縦孔５ｄおよび横孔５ｅは、後述のバルブハウジング１４を介して一方室４１と他方室４２とを連通するようになっており、この実施の形態の場合、これら縦孔５ｄ、横孔５ｅおよびバルブハウジング１４でバイパス路７を形成している。

また、ピストン１の図１中上下に積層されるリーフバルブ１０ａ，１０ｂは、環状に形成されたリーフを複数枚積層して積層リーフバルブとして構成されており、一方側のリーフバルブ１０ａは、ピストン１に形成の弁座１ａに当接させて、一方側のポート２ａの出口端を閉塞し、他方側のリーフバルブ１０ｂは、ピストン１に形成の弁座１ｂに当接させて、他方側のポート２ｂの出口端を閉塞している。この実施の形態においては、リーフバルブ１０ａ，１０ｂは、積層リーフバルブとして構成されているが、上記環状のリーフの枚数は、本バルブ構造で実現する減衰特性（ストローク速度に対する減衰力の関係）によって任意とされてよく、緩衝器に発生させる減衰特性によって複数枚とされても一枚のみでも差し支えなく、また、緩衝器に発生させ減衰特性によって各リーフの外径を異なるように設定することができる。

なお、一方側のリーフバルブ１０ａの積層リーフバルブを構成するリーフとリーフとの間の一箇所に肉厚のリングｒが介装されており、このリングｒによって図１中上方側に積層されるリーフ群に初期撓みを与えられるようになっている。そして、リングｒの厚みで初期撓みの撓み量を調節でき、この撓み量の設定によって、リーフバルブ１０ａが弁座１ａから離れてポート２ａを開放する時の開弁圧を調節することができるようになっている。このリングｒは、他方側のリーフバルブ１０ｂに適用されてもよく、逆に一方側および他方側のリーフバルブ１０ａ，１０ｂのいずれにも介装しなくともよいいことは当然である。

さらに、詳しくは図示しないが、弁座１ａ，１ｂに着座するリーフバルブ１０ａ，１０ｂの外周に形成した切欠あるいは弁座１ａ，１ｂに打刻されて形成される周知のオリフィスが設けられている。

つづいて、一方側のリーフバルブ１０ａより図１中上方には、間座１７、が積層され、他方、他方側のリーフバルブ１０ｂより図１中下方には、間座１８が積層される。そして、上から順に、間座１７、一方側のリーフバルブ１０ａ、ピストン１、他方側のリーフバルブ１０ｂおよび間座１８がピストンロッド５の先端５ａに組み付けられ、これら部材は、上記先端５ａに設けた螺子溝５ｃに螺着されるバルブハウジング１４とピストンロッド５の段部５ｂとで挟持されてピストンロッド５に固定される。

バルブハウジング１４は、筒状の本体１４ａと、本体１４ａの内周に突出する環状のバネ受け１４ｂと、バネ受け１４ｂより図１中上方内周に設けられてピストンロッド５の螺子部５ｃに螺合する螺子部１４ｃと、バネ受け１４ｂより図１中下方内周に上から順に設けた他方側環状溝１４ｄおよび一方側環状溝１４ｅと、本体１４ａの図１中下端内周に設けた環状のキャップ１４ｆとを備えて構成されている。

そして、このバルブハウジング１４は、上述のように、ピストン１および各リーフバルブ１０ａ，１０ｂをピストンロッド５に固定するピストンナットとして機能するとともに、ピストンロッド５の先端５ａに螺着されることで、縦孔５ｄと他方室４２とを連通してバイパス路７の一部を形成している。

さらに、上記バルブハウジング１４内であってバネ受け１４ｂより図１中下方には、スプール１３が挿入されており、このスプール１３は、スプール１３の図１中上端とバネ受け１４ｂとの間に介装されるバネ１５と、スプール１３の図１中下端とキャップ１４ｆとの間に介装されるバネ１６によって、上下から挟持され附勢されて中立位置に位置決められている。

上記スプール１３は、バルブハウジング１４内に摺動可能な外径を持つスプール本体１３ａと、スプール本体１３ａの外周に形成される二つの環状の溝１３ｂ，１３ｃによってスプール本体１３ａの中央に設けられた環状のランド１３ｄと、スプール本体１３ａの図１中上端から開口して溝１３ｂに連通される通孔１３ｅと、スプール本体１３ａの図１中下端から開口して溝１３ｃに連通される通孔１３ｆとを備えて構成されている。

また、上記ランド１３ｄの幅は、一方側環状溝１４ｅおよび他方側環状溝１４ｄの幅より狭くなるように設定されている。つまり、ランド１３ｄの図１中上下方向長さは、バルブハウジング１４に形成した一方側環状溝１４ｅおよび他方側環状溝１４ｄの図１中上下方向長さより短くなっている。

このスプール１３がバネ１５，１６によって中立位置に位置決められた状態では、ランド１３ｄはバルブハウジング１４に設けた他方側環状溝１４ｄおよび一方側環状溝１４ｅとの間の内周面に摺接してバルブハウジング１４を介しての一方室４１と他方室４２との連通が遮断されるようになっている。つまり、スプール１３がバルブハウジング１４内で中立位置にある場合、バイパス路７は閉塞されることになる。

そして、スプール１３が緩衝器の圧縮時における他方室４２側の圧力上昇によって、図２に示すように、中立位置から上方へ移動して、ランド１３ｄが他方側環状溝１４ｄと完全に対向するようになると、ランド１３ｄの幅が他方側環状溝１４ｄの幅より狭くなっているため、ランド１３ｄと他方側環状溝１４ｄとの間に隙間が生じ、溝１３ｂおよび溝１３ｃとが他方側環状溝１４ｄに通じて、スプール１３に設けた通孔１３ｅ、溝１３ｂ、ランド１３ｄと他方側環状溝１４ｄとの間に隙間、溝１３ｃおよび通孔１３ｆのそれぞれが連通される状態となって、これらを介して一方室４１と他方室４２とが連通状態とされてバイパス路７が開放されるようになる。

さらに、スプール１３が図３に示すように、図２の状態からさらに上方へ移動すると、ランド１３ｄがバルブハウジング１４の他方側環状溝１４ｄより上方側となる一方室４１側の内周に摺接することになって、溝１３ｂと他方側環状溝１４ｄとの連通が遮断され、再度、スプール１３は、一方室４１と他方室４２との連通を断ってバイパス路７を閉塞するようになる。

逆に、スプール１３が緩衝器の伸長時における一方室４１側の圧力上昇によって、図４に示すように、中立位置から下方へ移動して、ランド１３ｄが一方側環状溝１４ｅと完全に対向するようになると、ランド１３ｄの幅が一方側環状溝１４ｅの幅より狭くなっているため、ランド１３ｄと一方側環状溝１４ｅとの間に隙間が生じ、溝１３ｂおよび溝１３ｃとが一方側環状溝１４ｅに通じて、スプール１３に設けた通孔１３ｅ、溝１３ｂ、ランド１３ｄと一方側環状溝１４ｅとの間に隙間、溝１３ｃおよび通孔１３ｆのそれぞれが連通される状態となって、これらを介して一方室４１と他方室４２とが連通状態とされてバイパス路７が開放されるようになる。

さらに、スプール１３が図５に示すように、図４の状態からさらに下方へ移動すると、ランド１３ｄがバルブハウジング１４の一方側環状溝１４ｅより下方側となる他方室４２側の内周に摺接することになって、溝１３ｃと一方側環状溝１４ｅとの連通が遮断され、再度、スプール１３は、一方室４１と他方室４２との連通を断ってバイパス路７を閉塞するようになる。

このように、スプール１３は中立位置ではバイパス路７を遮断状態とし、上下いずれの方向へ移動しても、ランド１３ｄが一方側環状溝１４ｅあるいは他方側環状溝１４ｄに対向するまで変位するとバイパス路７を連通状態とし、その後同一方向への更なる変位によってランド１３ｄが一方側環状溝１４ｅあるいは他方側環状溝１４ｄを越えてバルブハウジング１４の内周面に摺接するまで変位するとバイパス路７を遮断状態とするように作動する。

そして、緩衝器のストローク速度を低速、中速、高速と三つの領域に分ける場合、スプール１３がバイパス路７を連通状態とするのは、上記ストローク速度が中速領域にあるときのみとなるように設定されている。

すなわち、この実施の形態の場合、弁要素１２は、上記スプール１３とバルブハウジング１４とで構成されていることになる。なお、このバルブハウジング１４にあっては、バルブハウジング１４の図１中上端の外周形状を断面六角形状としており、バルブハウジング１４を上述のようにピストンナット５の螺子部５ｃに螺着させる際には、上端外周をレンチで把持してバルブハウジング１４を回転させることができるようになっており、バルブハウジング１４に締付トルクを作用させても、バルブハウジング１４におけるスプール１３が摺動自在に収容されている部位に締付トルクが作用して当該部位を歪ませてしまうようなことがなく、スプール１３の移動および変位に対するバイパス路７の開放遮断のタイミングが設計通り維持されるようになっている。

また、スプール本体１３ａの図１中上下には筒状のソケット１３ｇ，１３ｈが設けられており、これらソケット１３ｇ，１３ｈの外周は、バルブハウジング１４の内周に摺接して、スプール１３の図１中上下方向への変位の際のガイドとして機能するとともに、スプール１３を挟持するバネ１５，１６の偏心を防止しており、これによってスプール１３がガタ無くスムーズに上下方向へ移動することが保証されている。

なお、スプール１３が上記の如くの作動してバイパス路７の開閉を行うためには、ランド１３ｄを備えていれば足りるため、スプール１３の安定的な摺動性能を確保できれば、スプール１３を円板状として当該円板の外周をランド１３ｄとする構成を採用することも可能である。

つづいて、上述のように構成されたバルブ構造の作用について説明する。まず、ピストン１がシリンダ４０に対して図１中上方側に移動して緩衝器が伸長すると、一方室４１内の圧力が高まり、一方室４１内の作動油は開口窓６ｂおよび他方側のポート２ｂを通過して他方室４１内に移動しようとする。

そして、緩衝器の伸縮速度となるストローク速度が低速領域にある場合、スプール１３は一方室４１の圧力を図１中上端に受けるがバネ１６の附勢力によって附勢されて、スプール１３のランド１３ｄが一方側環状溝１４ｅに完全に対向するまでに到らず、バイパス路７は閉塞されたままとなる。したがって、作動油は、上述の弁座１ｂに着座する他方側のリーフバルブ１０ｂの外周に設けた切欠あるいは弁座１ｂに打刻によって形成されるオリフィスを通過して、一方室４１から他方室４２へと移動する。

このとき、緩衝器は、図６の実線に示すが如く、ストローク速度が低速領域における減衰特性（ストローク速度に対する減衰力の関係）がオリフィス特有の二乗特性となる減衰力を発揮する。

その後のストローク速度が上昇して中速領域に達すると、今度は、スプール１３が一方室４１の圧力の作用によってバネ１６を押し縮めて、図４に示すように、ランド１３ｄが一方側環状溝１４ｅに完全に対向するまで変位して、バイパス路７が開放されるようになる。したがって、ストローク速度が中速領域にある場合、作動油は、他方側のリーフバルブ１０ｂの外周を撓ませて、他方側のリーフバルブ１０ｂと弁座１ｂと間の隙間を通過するとともにバイパス路７をも通過して一方室４１から他方室４２へと移動する。

そして、ストローク速度が中速領域にある場合の緩衝器の減衰特性は、傾きが小さくなって、図６中実線で示した如く、緩衝器は従来緩衝器と同様に低い減衰力を発揮する。なお、図６中一点鎖線で示したのは、バイパス路７が中速領域にあっても閉塞された場合の減衰特性であり、本実施のバルブ構造では、バイパス路７を開放して流路面積を増加させることによって中速領域におけるストローク速度に対する発生減衰力を低下させることができるのである。

さらに、ストローク速度が高速領域に達すると、一方室４１内の圧力と他方室４２内の圧力との差が大きくなって、スプール１３をより一層下方へ押し下げる力が強くなり、スプール１３をランド１３ｄの下端が一方側環状溝１４ｅの下端を越えるようになってランド１３ｄがバルブハウジング１４の一方側環状溝１４ｅより下方側の内周に対向するようになると、今度はバイパス路７が閉塞されることになる。上記スプール１３の変位によってバイパス路７を連通状態か遮断状態に移行する際には、ランド１３ｄの下端と一方側環状溝１４ｅの下端との間の距離が徐々に狭められるため、これらが絞りとして機能することから、ストローク速度が中速領域から高速領域に移行する境目にあっては、バイパス路７の流路面積が徐々に小さくなるように推移して緩衝器の減衰特性がリーフバルブ１０ｂのみが作用する減衰特性に徐々に移行するように変化することになる。

そして、ストローク速度が高速領域に完全に達すると、バイパス路７が完全にスプール１３によって閉塞されて、作動油は他方側のリーフバルブ１０ｂを撓ませて他方側のポート２ｂのみを通過して一方室４１から他方室４２へ移動するようになって、この高速領域における減衰特性は、図６の実線に示すが如く、傾きが大きく、緩衝器は従来緩衝器に比べて高い減衰力を発揮する。

逆に、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場合には、作動油は一方側のリーフバルブ１０ａを撓ませて一方側のポート２ａを通過し他方室４２から一方室４１へ移動するが、ストローク速度が中速領域ではスプール１３がバイパス路７を開放するので、当該バイパス路７をも介して他方室４２から一方室４１へ移動する。

つまり、この緩衝器の圧縮行程では、スプール１３が図１中上方へ変位し、ストローク速度が低速領域ではスプール１３のランド１３ｄが他方側環状溝１４ｄに対向するまで変位せずにバイパス路７を閉塞し、ストローク速度が中速領域では図２に示すようにスプール１３のランド１３ｄが他方側環状溝１４ｄに対向してバイパス路７を開放し、ストローク速度が高速領域ではスプール１３が図３に示すようにバイパス路７を閉塞する。

したがって、このバルブ構造にあっては、上記した伸長行程と同様、ストローク速度が低速領域にあるときの緩衝器の減衰特性の傾きを大きくし、ストローク速度が中速領域にあるときの減衰特性の傾きを低くして緩衝器に低い減衰力を発揮させるとともに、ストローク速度が高速領域にあるときの減衰特性の傾きを再度大きくして緩衝器に大きな減衰力を発揮させるように作動する。

なお、この低速、中速、高速という領域の設定であるが、低速領域とは作動油にリーフバルブ１０ａ，１０ｂあるいは弁座１ｂ，１ｃに設けたオリフィスを積極的に通過させる領域で、具体的にはたとえば、ストローク速度の絶対値が０から０．１ｍ／ｓ程度までの領域であり、高速領域は減衰力不足が問題となる領域であり、具体的にはたとえば、ストローク速度の絶対値が０．４〜０．５ｍ／ｓ以上の領域に設定される。この設定は一例であり、各領域の範囲は、車両に最適となるように任意に設定すればよい。つまり、弁要素１２は、ストローク速度の上昇とともにバイパス路７を遮断から連通へ、連通から遮断へと移行するようになっているのである。

このように、この緩衝器のバルブ構造にあっては、ストローク速度が中速領域における減衰係数を低く設定しながら、ストローク速度が高速領域における減衰係数を大きくして緩衝器に充分な減衰力を発揮させることが可能であるので、ストローク速度に応じて発生される減衰力に過不足が生じず、車両における乗り心地を向上することができるのである。

また、このバルブ構造にあっては、ストローク速度が中速領域にある場合に、バイパス路７を開放して流路面積を増加させて減衰力を低下させる構成を採用しているので、高速領域にあっては製品間で発生減衰力にばらつきが少ないリーフバルブ１０ａ，１０ｂのみが作用するようになるため、均一な製品の提供が可能となる。

さらに、本実施の形態におけるバルブ構造にあっては、弁要素１２に一方室４１と他方室４２の差圧で動作するスプール１３を採用しており、スプール１３の変位を大きく設定することで、弁要素１２の各部品寸法のバラツキが、バイパス路７の遮断から連通へおよび連通から遮断への切換わりにおけるストローク速度に与える影響を少なくすることができる。加えて、スプリングでリーフバルブの背面を附勢する構成を採用していないので、リーフバルブの背面を附勢するスプリングの附勢力のバラツキによって製品毎の減衰特性にバラツキが生じてしまうような心配も無く、緩衝器のバルブ構造の信頼性および安定性が向上する。

また、さらにバイパス路７の一部をナットとしても機能するバルブハウジング１４で形成しているので、軸部材たるピストンロッド５にピストン１およびリーフバルブ１０ａ，１０ｂを固定するピストンナットを省略することが可能となる。

そしてさらに、本発明において弁要素１２は、ピストンロッド５自体をバルブハウジングとして用いて、縦孔５ｄ内に一方側環状溝および他方側環状溝を設けて、スプール１３とバネ１５，１６をピストンロッド５の縦孔５ｄ内に直接設けるようにする構成も採り得ることは当然であるが、本実施の形態におけるバルブ構造にあっては、弁要素１２を構成するバルブハウジング１４と当該バルブハウジング１４内に収容されるスプール１３とバネ１５，１６とを予めアッセンブリ化して、ピストンロッド５に組み付けるだけで、上記作用効果を奏することが可能であるので、本発明のバルブ構造を実現でき、組立が容易となる利点がある。

上記したところでは、バルブ構造におけるスプールが緩衝器の伸長および圧縮の両行程でバイパス路７を開閉するようになっているが、これを伸長時のみあるいは圧縮時のみに機能するようにする場合は、以下のように弁要素を構成すればよい。

伸長時に機能させる弁要素の場合、図７に示すように、一実施の形態と同様の構成のピストン１、各リーフバルブ１０ａ，１０ｂを組み付けたピストンロッド５の先端に、バイパス路７の一部を構成して、スプール２１とスプール２１を附勢するバネ２２とを収容するバルブハウジング２０を取り付ければよい。そして、この場合は、弁要素は、バルブハウジング２０、スプール２１およびバネ２２とで構成されている。

詳しくは、バルブハウジング２０は、筒状の本体２０ａと、本体２０ａの内周に突出する環状の仕切２０ｂと、仕切２０ｂより図７中上方内周に設けられてピストンロッド５の螺子部５ｃに螺合する螺子部２０ｃと、仕切２０ｂより図７中下方内周に設けた環状溝２０ｄと、本体２０ａの図７中下端内周に設けた環状のキャップ２０ｅとを備えて構成されている。

他方、バルブハウジング２０内に収容されるスプール２１は、バルブハウジング２０内に摺動可能な外径を持つスプール本体２１ａと、スプール本体２１ａの外周に形成される溝２１ｂを境に上方側の外周で形成したランド２１ｃと、スプール本体２１ａの図７中下方に連なってバルブハウジング２０の内周に摺接する筒状のソケット２１ｄと、スプール本体２１ａの図７中下端から開口して溝２１ｂに連通される通孔２１ｅとを備えて構成されて、当該スプール２１の下端とキャップ２０ｅとの間に介装したバネ２２によって附勢されて、スプール２１の上端は仕切２０ｂに当接する移動上限に位置決められている。

そして、スプール２１のランド２１ｃの幅は環状溝２０ｄの幅より狭くしてあり、スプール２１が一方室４１の圧力の作用で下方へ移動していく過程において、ランド２１ｃが環状溝２０ｄと完全に対向するまではバイパス路７を閉塞し、ランド２１ｃが環状溝２０ｄと完全に対向するとバイパス路７を開放し、ランド２１ｃの下端がバルブハウジング２０の環状溝２０ｄの下端より下方側となる他方室４２側の内周に摺接するまで変位すると再度バイパス路７を閉塞するようになる。

そして、このスプール２１が上記動作でバイパス路７の開放するのは、緩衝器の伸長時で、かつ、ストローク速度が中速領域にあるときのみとなるように設定されている。

したがって、この場合、伸長時のストローク速度が中速領域における減衰係数を低く設定しながら、ストローク速度が高速領域における減衰係数を大きくして緩衝器に充分な減衰力を発揮させることが可能であるので、ストローク速度に応じて発生される減衰力に過不足が生じず、車両における乗り心地を向上することができるのである。

逆に、圧縮時に機能させる弁要素の場合、図８に示すように、図７のスプール２１とバネ２２の配置を天地逆とする構成を採用すればよく、具体的には、一実施の形態と同様の構成のピストン１、各リーフバルブ１０ａ，１０ｂを組み付けたピストンロッド５の先端に、バイパス路７の一部を構成して、スプール３１とスプール３１を附勢するバネ３２とを収容するバルブハウジング３０を取り付ければよい。そして、この場合は、弁要素は、バルブハウジング３０、スプール３１およびバネ３２とで構成されている。

詳しくは、バルブハウジング３０は、筒状の本体３０ａと、本体３０ａの内周に突出する環状のバネ受け３０ｂと、バネ受け３０ｂより図８中上方内周に設けられてピストンロッド５の螺子部５ｃに螺合する螺子部３０ｃと、バネ受け３０ｂより図８中下方内周に設けた環状溝３０ｄと、本体３０ａの図８中下端内周に設けた環状のキャップ３０ｅとを備えて構成されている。

他方、バルブハウジング３０内に収容されるスプール３１は、バルブハウジング３０内に摺動可能な外径を持つスプール本体３１ａと、スプール本体３１ａの外周に形成される溝３１ｂを境に下方側の外周で形成したランド３１ｃと、スプール本体３１ａの図８中上方に連なってバルブハウジング３０の内周に摺接する筒状のソケット３１ｄと、スプール本体３１ａの図８中上端から開口して溝３１ｂに連通される通孔３１ｅとを備えて構成されて、当該スプール３１の上端とバネ受け３０ｂとの間に介装したバネ３２によって附勢されて、スプール３１の下端はキャップ３０ｅに当接する移動下限に位置決められている。

そして、スプール３１のランド３１ｃの幅は環状溝３０ｄの幅より狭くしてあり、スプール３１が他方室４２の圧力の作用で上方へ移動していく過程において、ランド３１ｃが環状溝３０ｄと完全に対向するまではバイパス路７を閉塞し、ランド３１ｃが環状溝３０ｄと完全に対向するとバイパス路７を開放し、ランド３１ｃの上端がバルブハウジング３０の環状溝３０ｄの上端より上方側となる一方室４１側の内周に摺接するまで変位すると再度バイパス路７を閉塞するようになる。

そして、このスプール３１が上記動作でバイパス路７の開放するのは、緩衝器の圧縮時で、かつ、ストローク速度が中速領域にあるときのみとなるように設定されている。

したがって、この場合、圧縮時のストローク速度が中速領域における減衰係数を低く設定しながら、ストローク速度が高速領域における減衰係数を大きくして緩衝器に充分な減衰力を発揮させることが可能であるので、ストローク速度に応じて発生される減衰力に過不足が生じず、車両における乗り心地を向上することができるのである。

なお、上記したところでは、緩衝器のピストン部の伸圧両側の減衰バルブに具現化した例を用いて本発明のバルブ構造を説明しているが、図７および図８に示すように伸側のみ、あるいは、圧側のみの減衰バルブに具現化することも可能で、さらには、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緩衝器のバルブに適用することが可能なことは勿論である。すなわち、バルブ構造がベースバルブ部に具現化される場合には、一方室をピストン側室あるいはリザーバ室の一方とし、他方室をピストン側室あるいはリザーバ室の他方とすればよい。

以上で緩衝器のバルブ構造の実施の形態についての説明を終えるが、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緩衝器の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。 圧縮時ストローク速度が中速領域にあって一実施の形態における緩衝器のバルブ構造における弁要素がバイパス路を開放した状態を示す図である。 圧縮時ストローク速度が高速領域にあって一実施の形態における緩衝器のバルブ構造における弁要素がバイパス路を開放した状態を示す図である。 伸長時ストローク速度が中速領域にあって一実施の形態における緩衝器のバルブ構造における弁要素がバイパス路を開放した状態を示す図である。 伸長時ストローク速度が高速領域にあって一実施の形態における緩衝器のバルブ構造における弁要素がバイパス路を開放した状態を示す図である。 一実施の形態の緩衝器のバルブ構造が具現化した緩衝器における減衰特性を示す図である。 伸長時に機能する弁要素を備えた緩衝器のバルブ構造が具現化されたピストン部の一部における縦断面図である。 圧縮時に機能する弁要素を備えた緩衝器のバルブ構造が具現化されたピストン部の一部における縦断面図である。 従来の緩衝器のバルブ構造が具現化された緩衝器のピストン部の縦断面図である。 従来の緩衝器のバルブ構造が具現化した緩衝器における減衰特性を示す図である。

符号の説明

１ バルブディスクたるピストン
１ａ，１ｂ 弁座
２ａ 一方側のポート
２ｂ 他方側のポート
３ａ，３ｂ 窓
５ ピストンロッド
５ａ ピストンロッドにおける先端
５ｂ ピストンロッドにおける段部
５ｃ ピストンロッドにおける螺子溝
５ｄ ピストンロッドにおける縦孔
５ｅ ピストンロッドにおける横孔
６ａ，６ｂ 開口窓
７ バイパス路
１０ａ 一方側のリーフバルブ
１０ｂ 他方側のリーフバルブ
１２ 弁要素
１３，２１，３１ スプール
１３ａ，２１ａ，３１ａ スプール本体
１３ｂ，１３ｃ，２１ｂ，３１ｂ スプールにおける溝
１３ｄ，２１ｃ，３１ｃ スプールにおけるランド
１３ｅ，１３ｆ，２１ｅ，３１ｅ スプールにおける通孔
１３ｇ，１３ｈ，２１ｄ，３１ｄ スプールにおけるソケット
１４ バルブハウジング
１４ａ，２０ａ，３０ａ バルブハウジングにおける本体
１４ｂ，３１ｂ バルブハウジングにおけるバネ受け
１４ｃ，２１ｃ，３１ｃ バルブハウジングにおける螺子部
１４ｄ バルブハウジングにおける他方側環状溝
１４ｅ バルブハウジングにおける一方側環状溝
１４ｆ，２０ｅ，３０ｅ バルブハウジングにおけるキャップ
１５，１６，２２，３２ バネ
１７，１８ 間座
２０ｂ バルブハウジングにおける仕切
２０ｄ，３０ｄ バルブハウジングにおける環状溝
４０ シリンダ
４１ 一方室
４２ 他方室
Ｒ１，Ｒ２ 空間
ｒ リング

Claims (5)

1. 緩衝器内に一方室と他方室とを隔成するとともに上記一方室と他方室とを連通するポートを備えたバルブディスクと、バルブディスクの他方室側に積層されてポートを開閉するリーフバルブとを備えた緩衝器のバルブ構造において、一方室と他方室とを連通するバイパス路と、バイパス路の途中に設けられて緩衝器の他方室側へのストローク速度が低速領域および高速領域にあるときはバイパス路を閉塞し上記ストローク速度が中速領域にあるときのみにバイパス路を開放する弁要素を設けたことを特徴とする緩衝器のバルブ構造。
2. 緩衝器内に一方室と他方室とを隔成するとともに上記一方室と他方室とを連通する一方側のポートと他方側のポートを備えたバルブディスクと、上記バルブディスクの一方室側面に積層されて一方側のポートを開閉する一方側のリーフバルブと、上記バルブディスクの他方室側面に積層されて他方側のポートを開閉する他方側のリーフバルブとを備えた緩衝器のバルブ構造において、一方室と他方室とを連通するバイパス路と、バイパス路の途中に設けられて緩衝器の一方室および他方室側への両方のストローク速度が低速領域および高速領域にあるときはバイパス路を閉塞し上記ストローク速度が中速領域にあるときのみにバイパス路を開放する弁要素を設けたことを特徴とする緩衝器のバルブ構造。
3. 弁要素は、バイパス路の途中に設けた環状溝と、環状溝より幅狭であってバイパス路に摺接するランドを備えてバイパス路内に移動可能に挿入されたスプールと、当該スプールを一方室側へ附勢するバネと備え、ストローク速度が低速領域にあるときは、ランドを環状溝より一方室側のバイパス路の内周に対向させてバイパス路を閉塞し、ストローク速度が中速領域にあるときにはランドを環状溝に対向させてバイパス路を開放し、ストローク速度が高速領域ではランドを環状溝より他方室側のバイパス路の内周に対向させてバイパス路を閉塞することを特徴とする請求項１に記載の緩衝器のバルブ構造。
4. 弁要素は、バイパス路の途中に設けた一方側環状溝および他方側環状溝と、一方側環状溝および他方側環状溝より幅狭であってバイパス路に摺接するランドを備えてバイパス路内に移動可能に挿入されたスプールと、当該スプールを挟持して両端側から附勢する一対のバネと備え、一方室側へのストローク速度が低速領域にあるときは、ランドを一方側環状溝と他方側の環状溝との間のバイパス路の内周に対向させてバイパス路を閉塞し、一方室側へのストローク速度が中速領域にあるときにはランドを一方側環状溝に対向させてバイパス路を開放し、一方側へのストローク速度が高速領域ではランドを一方側環状溝より他方室側のバイパス路の内周に対向させてバイパス路を閉塞するとともに、他方室側へのストローク速度が低速領域にあるときは、ランドを一方側環状溝と他方側の環状溝との間のバイパス路の内周に対向させてバイパス路を閉塞し、他方室側へのストローク速度が中速領域にあるときにはランドを他方側環状溝に対向させてバイパス路を開放し、他方側へのストローク速度が高速領域ではランドを他方側環状溝より一方室側のバイパス路の内周に対向させてバイパス路を閉塞することを特徴とする請求項２に記載の緩衝器のバルブ構造。
5. 弁要素は、バイパス路の一部を形成する筒状のバルブハウジング内に収容されてなり、バルブハウジングは、バルブディスクとリーフバルブに挿入される軸部材に螺着されてバルブディスクおよびリーフバルブを軸部材に固定することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の緩衝器のバルブ構造。

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