JP2008248956A - 緩衝器のバルブ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】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】ポート２が形成されるバルブディスク１と、複数の環状リーフａを積層して構成されるとともにバルブディスク１に内周側を固定端として積層されてポート２を開閉するリーフバルブ１０と、外周が厚肉とされて環状リーフａの間に介装されリーフバルブ１０に初期撓みを与える附勢部材２０とを備えたバルブ構造において、附勢部材２０は、薄肉小径の内周環２１と、内周環２１の外径より大きな内径を持つ厚肉の外周環２２と、内周環２１と外周環２２とを繋ぐ少なくとも一つ以上の薄肉の腕２３とを備えてなる。
【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複数の環状リーフを積層して構成した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。

ここで、近年、車両における乗り心地を向上させる観点から、緩衝器の伸縮速度が低速領域にあるときには減衰係数を比較的大きくして伸縮速度に対する発生減衰力を大きくし振動をより抑制できるようにするとともに、伸縮速度が高速領域にある場合には減衰係数を比較的小さくして伸縮速度に対する発生減衰力を小さくして車体への振動の伝達を絶縁することが求められており、上記したリーフバルブでは、緩衝器の伸縮速度に対して比例的な減衰力を発生するような減衰特性を発揮するため、そのままの構成では上記要求を満足させることが難しい。

そこで、リーフバルブのバネ剛性を低くすることで伸縮速度が高速領域にあるときの減衰力を低くするとともに、積層リーフバルブに初期撓みを与えることで伸縮速度が低速領域にあるときの減衰力を大きくして、上記要求を満足させようとする試みがある。

この試みにおけるバルブ構造にあっては、環状リーフの間に、外周にリングを溶接した附勢部材を介装して、附勢部材より背面側に積層される環状リーフ群を撓ませてリーフバルブに初期撓みを与えるようにし、さらに、リーフバルブの全体のバネ剛性を低くするようにしている（たとえば、特許文献１参照）
特開２００４−１５０５７４号公報（図１）

この改良されたバルブ構造では、附勢部材をリーフバルブ中に組み込むことによって、ピストン速度が低速領域にあるときに充分な減衰力を発揮させることができ、緩衝器の減衰特性を乗り心地向上に理想的とされる減衰特性に近づけることができるが、逆に、この附勢部材の存在によってリーフバルブ全体の撓み剛性が大きくなって、緩衝器の伸縮速度が高速領域にあるときの発生減衰力が高くなってしまい、乗り心地を損なう虞がある。

すなわち、従来の附勢部材では、低速領域と高速領域の減衰特性の両方を満足させることが難しく、乗り心地の更なる向上には、なお一段の減衰力低下の実現が要望される。

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、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、ポートが形成されるバルブディスクと、複数の環状リーフを積層して構成されるとともにバルブディスクに内周側を固定端として積層されてポートを開閉するリーフバルブと、外周が厚肉とされて環状リーフの間に介装されリーフバルブに初期撓みを与える附勢部材とを備えたバルブ構造において、附勢部材は、薄肉小径の内周環と、内周環の外径より大きな内径を持つ厚肉の外周環と、内周環と外周環とを繋ぐ少なくとも一つ以上の薄肉の腕とを備えてなることを特徴とする。

本発明の緩衝器のバルブ構造によれば、ピストン速度が低速領域にあるときに充分な減衰力を発揮させることができ、かつ、緩衝器の伸縮速度が高速領域にあるときの発生減衰力を低く設定することができるから、緩衝器における低速領域と高速領域の減衰特性の両方を高次元で満足させることができ、車両における乗り心地の更なる向上を図ることが可能となる。

以下、本発明の緩衝器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における縦断面図である。図２は、一実施の形態の緩衝器のバルブ構造における附勢部材の斜視図である。図３は、一実施の形態の変形例の緩衝器のバルブ構造における附勢部材の平面図である。図４は、一実施の形態の他の変形例の緩衝器のバルブ構造における附勢部材の平面図である。

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の伸側の減衰バルブに具現化されており、ポート２が形成されるバルブディスクたるピストン１と、複数の環状リーフａを積層して構成されるとともにピストン１に内周側を固定端として積層されてポート２を閉塞するリーフバルブ１０と、外周が厚肉とされて環状リーフａの間に介装されリーフバルブ１０に初期撓みを与える附勢部材２０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、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中上方側の上室４１と下方側の下室４２と、シリンダ４０の下端を封止する封止部材（図示せず）と、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中上方に移動するときに、上室４１内の圧力が上昇して上室４１から下室４２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、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、有底筒状に形成され、底部１ａの軸心部に緩衝器のピストンロッド５が挿通される挿通孔１ｂと、ポート２と、ポート２に連通する環状の窓３と、ポート２の出口端となる窓３の外周側に形成されピストン１の底部１ａよりリーフバルブ１０側に突出する環状の弁座１ｃと、外周側に延設される筒部１ｄを備えて構成されている。

なお、このピストン１には、緩衝器が収縮するときに下室４２から上室４１へと向かう作動油の流れを許容する圧側のポート１ｅが底部１ａの伸側のポート２より外周側に設けられている。

そして、上述のように、ピストン１の挿通孔１ｂ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る。また、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、さらに、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。

また、ピストン１の図１中下方に積層されるリーフバルブ１０は、複数枚の環状リーフａを積層して構成されており、その内周側がピストンロッド５の先端５ａに固定されるとともにピストン１に形成の弁座１ｃに当接して、ポート２の出口端に連なる窓３を閉塞している。他方、ピストン１の図１中上方にも複数枚の環状リーフを積層して構成したリーフバルブ１１が積層され、リーフバルブ１１は内周側がピストンロッド５の先端５ａに固定されて圧側のポート１ｅの出口端を閉塞している。

なお、環状リーフａのうち、弁座１ｃに着座する環状リーフａには、切欠ｂが設けられており、当該切欠ｂは弁座１ｃに着座した状態でオリフィスとして機能するようになっている。

したがって、各リーフバルブ１０，１１は、内周側がピストンロッドの先端５ａに固定されて固定端とされ、その外周側が撓むことによって各ポート２，１ｅを開放することができるようになっている。

そして、リーフバルブ１０を構成する環状リーフａ間の一箇所に附勢部材２０が介装されており、この附勢部材２０は、図１および図２に示すように、薄肉小径の内周環２１と、内周環２１の外径より大きな内径を持つ厚肉の外周環２２と、内周環２１と外周環２２とを繋ぐ薄肉の腕２３とを備えて構成されている。

この附勢部材２０を実際に製造するには、図２に示すように、環状リーフａと同様のリーフの中間部に円弧状の切欠を設けて、一枚のリーフで腕２３によって繋がれた環状の内周環２１と外周環２２における環状の基部２２ａを構成し、さらに、この基部２２ａに略同形状のリング２２ｂを溶接や接着によって積層した状態に固定することで製造することができる。このように、附勢部材２０は、一枚のリーフを打ち抜き加工し、さらに、リング２２ｂを溶接等することによって簡単に製造することが可能である。なお、この製造工程は一例であり、他の方法で、附勢部材２０を製造することを妨げるものではない。

つづいて、リーフバルブ１０より図１中下方には、間座１２が積層され、他方側のリーフバルブ１１より図１中上方には、間座１３およびリーフバルブ１１の撓み量を規制するバルブストッパ１４が積層され、これら各部材は、ピストン１とともにピストンロッド５の先端５ａに組み付けられ、上記先端５ａに設けた螺子溝５ｃに螺着されるピストンナット１５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に固定されている。なお、リーフバルブ１１およびバルブストッパ１４には、ポート２を閉塞しないように、それぞれ、孔１１ａ，１４ａが設けられている。

このように、環状リーフａ間に附勢部材２０を介装されたリーフバルブ１０をピストン１に積層してピストンロッド５の先端５ａに組付けると、ピストンロッド５の先端５ａに固定される附勢部材２０における内周環２１の厚みが外周環２２の厚みより薄いため、附勢部材２０より図１中下方に積層される各環状リーフａの外周が外周環２２の厚みと内周環２１の厚みの差分だけ撓み、附勢部材２０より図１中上方に積層される各環状リーフａをピストン１側へ附勢することになる。つまり、附勢部材２０を環状リーフａ間に介装することによってリーフバルブ１０に初期撓みを与えるようになっている。なお、外周環２２の厚みと内周環２１の厚みの差で上記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１０が弁座１ｃから離れてポート２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。さらに、附勢部材２０は、求める減衰特性によって、環状リーフａ間の任意の位置に介装することができる。

また、附勢部材２０は、内周環２１がピストンロッド５に固定されるため、腕２３が撓むことでリーフバルブ１０を構成する環状リーフａとともに撓むことが可能であり、附勢部材２０の撓み剛性は、腕２３の撓み剛性の設定によって決せられ環状リーフａの撓み剛性に比較して非常に低いものとなっている。

さらに、附勢部材２０が環状リーフａとともに撓む際に、附勢部材２０が上記の如くの形状とされているため、環状リーフａとの接触面積が従来のバルブ構造における附勢部材に比較して非常に少なくなるので、環状リーフａとの間に入り込んだ作動油による吸着も生じにくくなり、リーフバルブ１０の作動が滑らかになる。

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。ピストン１がシリンダ４０に対して図１中上方側に移動すると、上室４１内の圧力が高まり、上室４１内の作動油はポート２を通過して下室４２内に移動しようとする。

そして、緩衝器の伸縮速度となるピストン速度が極低速なうちは、上室４１内の圧力によってリーフバルブ１０を撓ませようとする力が附勢部材２０によってリーフバルブ１０に与えられた初期撓みによるポート２を閉塞する力を上回らずに、リーフバルブ１０はポート２を閉塞状態とし、作動油は、上述の切欠ｂによって形成されるオリフィスを通過し、その後のピストン速度が上昇して上室４１の圧力がリーフバルブ１０の開弁圧に達すると、作動油は、リーフバルブ１０の外周を撓ませてリーフバルブ１０と弁座１ｃとの間の隙間を通過するようになる。

したがって、ピストン速度が低速域にある場合には、緩衝器は、ピストン速度に対して比較的大きな減衰係数にて減衰力を発生するため、振動を効果的に抑制できる。

これに対して、ピストン速度が高速域に達すると、リーフバルブ１０が大きく撓んで、減衰係数が小さくなり、ピストン速度に対する発生減衰力が小さくなって、車体への振動の伝達を効果的に絶縁することができる。

そして、上述したように、附勢部材２０の撓み剛性は、環状リーフａのそれに比較して非常に小さくすることができるので、附勢部材２０がリーフバルブ１０全体の撓み剛性に与える影響を小さくでき、附勢部材２０を介装してもリーフバルブ１０の撓み剛性を大きくしてしまうことがない。

換言すれば、従来の附勢部材では、ピストン速度が高速領域にあるときの減衰力を高めてしまう危険があったが、本発明の附勢部材２０によれば、その存在によってリーフバルブ１０全体の撓み剛性を大きくしてしまう不具合が無いから、緩衝器の伸縮速度が高速領域にあるときの発生減衰力が高くなって乗り心地を損なう虞がない。

すなわち、本発明のバルブ構造によれば、ピストン速度が低速領域にあるときに充分な減衰力を発揮させることができ、かつ、緩衝器の伸縮速度が高速領域にあるときの発生減衰力を低く設定することができるから、緩衝器における低速領域と高速領域の減衰特性の両方を高次元で満足させることができ、車両における乗り心地の更なる向上を図ることが可能となる。

また、附勢部材２０と環状リーフａの接触面積も小さくなるため、両者の吸着が生じにくくなるので、リーフバルブ１０の作動が滑らかになって、発生減衰力が安定することになる。

さらに、腕２３の存在によって、外周環２２はセンタリングされているので、外周環２２が環状リーフａに対してずれを生じる恐れも無く、伸縮の都度発生減衰力にバラツキを生じてしまう危惧も無い。

このように、附勢部材２０の腕２３は、撓み剛性の低下と外周環２２のセンタリングの機能を担っているが、腕を二つ以上設けても環状リーフａより撓み剛性が低くなるため、発明の効果を失わず、たとえば、図３に示す附勢部材３０のように、内周環３１と外周環３２との間に三つの腕３３を円周方向に等間隔を持って設けて、当該各腕３３で内周環３１と外周環３２とを連結するようにしてもよい。

この場合、内周環３１と外周環３２とを等間隔に配置された三つの腕３３で連結しているので、外周環３２のセンタリングをより確実に行い、外周環３２のずれを生じさせにくくなり、発生減衰力のバラツキをより確実に無くすことができる。

さらに、附勢部材の腕の配置を、図４に示す附勢部材３５のように、内周環３６と外周環３７との間で円周方向に三つの腕３８を不等間隔に配置するようにしてもよく、この場合には、附勢部材３５の撓み剛性を円周方向で異ならしめることができ、腕３８が密に分布する部位の撓み剛性が腕３８の分布が疎である部位の撓み剛性より大きくなり、リーフバルブ１０がポート２を開く際には、腕３８の分布が疎である部位が背面に配置される環状リーフａの部位から徐々に弁座１ｃから離座し、腕３８が密に分布する部位が背面に配置される環状リーフａの部位が最後に撓んで弁座１ｃから離座することになる。

つまり、このように不当間隔を持って腕３８を配置するようにしておけば、リーフバルブ１０は撓み剛性が小さい箇所から徐々にポート２を開くようになるので、減衰力の変化がより滑らかとなるので、減衰力変化によるショックを車両搭乗者に知覚させることがなく、車両における乗り心地を向上させることができる。

また、上記したところでは、緩衝器のピストン部の伸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、圧側のみ、あるいは、伸圧両側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。

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。 一実施の形態の緩衝器のバルブ構造における附勢部材の斜視図である。 一実施の形態の変形例の緩衝器のバルブ構造における附勢部材の平面図である。 一実施の形態の他の変形例の緩衝器のバルブ構造における附勢部材の平面図である。

符号の説明

１ バルブディスクたるピストン
１ａ ピストンにおける底部
１ｂ ピストンにおける挿通孔
１ｃ ピストンにおける弁座
１ｄ ピストンにおける筒部
１ｅ ピストンにおける圧側のポート
２ ポート
３ 窓
５ ピストンロッド
５ａ ピストンロッドの先端
５ｂ ピストンロッドの段部
５ｃ ピストンロッドの螺子溝
１０，１１ リーフバルブ
１１ａ，１４ａ 孔
１２，１３ 間座
１４ バルブストッパ
１５ ピストンナット
２０，３０，３５ 附勢部材
２１，３１，３６ 内周環
２２，３２，３７ 外周環
２２ａ 外周環における基部
２２ｂ 外周環におけるリング
２３，３３，３８ 腕
４０ シリンダ
４１ 一方室
４２ 他方室
ａ 環状リーフ
ｂ 切欠

Claims (3)

1. ポートが形成されるバルブディスクと、複数の環状リーフを積層して構成されるとともにバルブディスクに内周側を固定端として積層されてポートを開閉するリーフバルブと、外周が厚肉とされて環状リーフの間に介装されリーフバルブに初期撓みを与える附勢部材とを備えたバルブ構造において、附勢部材は、薄肉小径の内周環と、内周環の外径より大きな内径を持つ厚肉の外周環と、内周環と外周環とを繋ぐ少なくとも一つ以上の薄肉の腕とを備えてなることを特徴とする緩衝器のバルブ構造。
2. 腕は二つ以上とされて、内周部と外周部との間に円周方向に不等間隔で配置され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。
3. 外周環は、環状の基部にリングを積層固定することで厚肉とされることを特徴とする請求項１または２に記載の緩衝器のバルブ構造。

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