JP2008281114A - 緩衝器のバルブ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ピストン速度が低速領域ある場合の減衰特性の調整幅が大きく、低速領域と中速領域の境で減衰特性を急激に変化させない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２ａ，２ｂとポート２ａ，２ｂの外周に配置される環状弁座１ａ，１ｂとを備えたバルブディスク１と、バルブディスク１に積層されるとともに環状弁座１ａ，１ｂに着座してポート２ａ，２ｂを開閉するリーフバルブ１０ａ，１０ｂとを備えた緩衝器のバルブ構造において、リーフバルブ１０ａ，１０ｂの撓み剛性を部分的に大きくする少なくとも一つ以上の当て板１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１３ａ，１３ｂをリーフバルブ１０ａ，１０ｂの背面外周に固定したことを特徴とする。
【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、緩衝器内に二つの圧力室を隔成するピストンと、当該ピストンに設けたポートの外周に配置される環状弁座に着座する環状のリーフバルブとを備え、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、リーフバルブの外周側を撓ませることによりポートを開閉する上記緩衝器のバルブ構造では、ピストン速度が低い場合には、作動液体は、環状弁座に設けた切欠あるいはリーフバルブの外周に設けた切欠によって形成されるオリフィスを通過して、圧縮される圧力室から拡張される圧力室へ移動する。

したがって、このような緩衝器のバルブ構造では、ピストン速度が低い場合には、オリフィス特有の二乗特性となる減衰特性（ピストン速度に対する減衰力変化）が発揮されて、ピストン速度が低速領域にあるときの減衰力を立ち上げるようにしている。

また、上記バルブ構造とは別に、低速領域においてピストン速度に対して減衰力をリニアに変化させるべく、弁座に着座するリーフバルブと、リーフバルブに積層されるサブリーフバルブとの間にリーフバルブの撓みを部分的に規制する十字状のシートを介装した緩衝器のバルブ構造の提案もなされている（たとえば、特許文献１参照）。

この提案のバルブ構造では、シートが十字状とされているので、リーフバルブの背面に部分的に当接して、ピストン速度が低速である場合にはリーフバルブは、シートが当接していない部位のみが撓んでポートを開放するので、ピストン速度に対して減衰力を比例的に変化させることができる。
特開平９−４２３５７号公報（図２）

しかしながら、上述の各バルブ構造にあっては、以下の不具合があると指摘される可能性がある。

すなわち、上述のオリフィス特性を備えた緩衝器のバルブ構造では、ピストン速度が低速領域にある場合、ピストン速度変化に対して減衰力変化が大きく、また、ピストン速度が低速領域を脱して中速となるとリーフバルブが環状弁座から離座するので中速領域における減衰特性が低速領域における減衰特性と大きく異なり、減衰特性が急激に変化してしまう。

また、リーフバルブの撓みをシートで部分的に規制する緩衝器のバルブ構造では、リーフバルブの撓み剛性を部分的に異ならしめることができず、ピストン速度が低速領域ある場合の減衰特性の調整幅が小さく、減衰特性の最適化には不向きである。

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、ピストン速度が低速領域ある場合の減衰特性の調整幅が大きく、低速領域と中速領域の境で減衰特性を急激に変化させない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、ポートとポートの外周に配置される環状弁座とを備えたバルブディスクと、バルブディスクに積層されるとともに環状弁座に着座し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、リーフバルブの撓み剛性を部分的に大きくする少なくとも一つ以上の当て板をリーフバルブの背面外周に固定し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、低速領域における減衰力をピストン速度に対して比例的に変化させることができるとともに、低速領域と中速領域の境で減衰特性を急激に変化させることがない。

そして、ピストン速度が低速領域における減衰特性は、当て板の長さ、材質、固定位置（当て板間隔長の調節）および板厚によって変化させる事ができ、従来技術のようにリーフバルブの背面にシートを設けて部分的にリーフバルブを支持するものに比較して、減衰特性の調整幅が大きくなり、減衰特性の設定の自由度が増して、車両に最適となる減衰特性を実現し得ることになる。

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、一実施の形態の緩衝器のバルブ構造における一方側のリーフバルブの斜視図である。図３は、一実施の形態の緩衝器のバルブ構造における他方側のリーフバルブの斜視図である。図４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５は、一実施の形態の緩衝器のバルブ構造が固定オリフィスを持つバルブに具現化した緩衝器における減衰特性を示す図である。

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および圧側の両方の減衰バルブに具現化されており、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と各ポート２ａ，２ｂの外周に配置される環状弁座１ａ，１ｂ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、リーフバルブ１０ａの背面外周に固定される当て板１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、一方側のリーフバルブ１０ａに積層されるリーフバルブ１０ａより小径なサブリーフバルブ１２ａ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、リーフバルブ１０ｂの背面外周に固定される当て板１３ａ，１３ｂと、他方側のリーフバルブ１０ｂに積層されるリーフバルブ１０ｂより小径なサブリーフバルブ１２ｂ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中上下方に移動して、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弁座１ａ，１ｂとを備えている。

さらに、ポート２ａは、環状弁座１ｂより外周側から開口してピストン１の他方室側面に積層される他方側のリーフバルブ１０ｂによって閉塞されないように配慮され、他方のポート２ｂについても同様に、環状弁座１ａより外周側から開口している。

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中上下に積層されるリーフバルブ１０ａ，１０ｂは、それぞれ、環状に形成されており、一方側のリーフバルブ１０ａは、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に形成の環状弁座１ａに当接して、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も、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に形成の環状弁座１ｂに当接して、他方側のポート２ｂの出口端を閉塞している。

したがって、各リーフバルブ１０ａ，１０ｂは、内周側が固定端とされて外周側が撓むことによってポート２ａ，２ｂを開放することができるようになっている。

また、一方側のリーフバルブ１０ａのピストン１側とは反対側面である背面には、一方側のリーフバルブ１０ａより小径のサブリーフバルブ１２ａが積層され、また、他方側のリーフバルブ１０ｂのピストン１側とは反対側面である背面には、他方側のリーフバルブ１０ｂより小径のサブリーフバルブ１２ｂが積層され、この実施の形態の場合、サブリーフバルブ１２ａ，１２ｂは、それぞれ二枚の環状板を積層して構成されている。

なお、リーフバルブ１０ａ，１０ｂは、本実施の形態では、一枚の環状板で構成されているが、複数の環状板を積層させて構成した積層リーフバルブとされてもよく、上記環状板の枚数は、本バルブ構造で実現する減衰特性によって任意とされ、また、サブリーフバルブ１２ａ，１２ｂにあっても環状板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に設定されてよい。

そして、一方側のリーフバルブ１０ａの背面外周、具体的には、リーフバルブ１０ａの背面であってサブリーフバルブ１２ａより外周側には、図２に示すように、三枚の円弧状の当て板１１ａ，１１ｂ，１１ｃが不等間隔に配置されて溶接あるいは接着されて固定されており、リーフバルブ１０ａにおける当て板１１ａ，１１ｂ，１１ｃが固定された部分の撓み剛性が大きくなっている。また、当て板１１ａ，１１ｂ，１１ｃの板厚は、それぞれ異なる厚さに設定されており、リーフバルブ１０ａの撓み剛性は、当て板１１ａ，１１ｂ，１１ｃが固定されて部位毎にも異なるようになっている。

また、他方側のリーフバルブ１０ｂの背面外周、具体的には、リーフバルブ１０ｂの背面であってサブリーフバルブ１２ｂより外周側には、図３に示すように、二枚の円弧状の当て板１３ａ，１３ｂが溶接あるいは接着されて固定されており、リーフバルブ１０ｂにおける当て板１３ａ，１３ｂが固定された部分の撓み剛性が大きくなっている。なお、当て板１３ａ，１３ｂは、リーフバルブ１０ｂの外周に等間隔を持って固定されている。

なお、リーフバルブ１０ａ，１０ｂが複数の環状板を積層させて構成した積層リーフバルブとされる場合には、リーフバルブを背面側から支持するサブリーフバルブが当接する最背面に積層されるリーフバルブに当て板を固定すればよい。

また、当て板１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１３ａ，１３ｂは、このバルブ構造で実現する減衰特性に応じて、リーフバルブ１０ａ，１０ｂの一枚あたりの固定枚数は任意に設定でき、さらに、各リーフバルブ１０ａ，１０ｂ上に不等間隔に設置してもよいし、等間隔に設置してもよく、各当て板１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１３ａ，１３ｂの形状も、サブリーフバルブ１２ａ，１２ｂに干渉せずにリーフバルブ１０ａ，１０ｂの剛性を部分的に大きくする事ができればよいので、必ずしも円弧状としなくともよい。

つづいて、一方側のサブリーフバルブ１２ａより図１中上方には、順に、間座１４ａおよびバルブストッパ１５が積層され、他方側のサブリーフバルブ１２ｂより図１中下方には、順に間座１４ｂおよびバルブストッパ１６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１７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。

すなわち、このバルブ構造にあっては、ピストン１の上方側に配置されるリーフバルブ１０ａ、サブリーフバルブ１２ａ、間座１４ａおよびバルブストッパ１５の構成と、ピストン１の下方側に配置されるリーフバルブ１０ｂ、サブリーフバルブ１２ｂ、間座１４ｂおよびバルブストッパ１６の構成とは、ピストン１を境にして天地逆とした対称の関係にある。

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中下方側に移動すると、他方室４２内の圧力が高まり、他方室４２内の作動油は一方側のポート２ａを通過して一方室４１内に移動しようとする。

そして、リーフバルブ１０ａの背面にそれぞれ当て板１１ａ，１１ｂ，１１ｃが部分的に固定されて、当該固定部分におけるリーフバルブ１０ａ，１０ｂの撓み剛性が大きくなっているので、ピストン速度が低速領域にある場合にはリーフバルブ１０ａはともに当て板１１ａ，１１ｂ，１１ｃで裏打ちされていない部分から撓み始め、ピストン速度の上昇に伴って徐々に撓み量が増加して、ピストン速度が中速領域に達すると、当て板１１ａ，１１ｂ，１１ｃで裏打ちしている部位も撓んで、リーフバルブ１０ａの外周全周が環状弁座１ａから離座するようになっている。なお、当て板１１ａ，１１ｂ，１１ｃの板厚が異なるので、リーフバルブ１０ａは、薄い板厚の当て板で裏打ちしている部分から徐々に環状弁座１ａから離座することになり、また、当て板１１ａ，１１ｂ，１１ｃは不等間隔に配置されているため、裏打ちされていない部分の３箇所も当て板間隔の弧の長さ（当て板間隔長）が長い順に撓むようになっている。

従って、このピストン速度が低速領域にある場合、一方側のリーフバルブ１０ａは最初のうちは部分的に撓み、ピストン速度の上昇に応じて徐々に薄い板厚の当て板固定部分も撓むようになり、ピストン速度が中速領域に達すると、リーフバルブ１０ａの全周が撓むようになる。

このように、リーフバルブ１０ａの全周が環状弁座１ａから離座するまでに、リーフバルブ１０ａと環状弁座１ａとの間に形成される隙間の大きさがピストン速度の上昇に伴って徐々に大きくなり、発生される減衰力はピストン速度に対して比例的に変化し、このバルブ構造が具現化した緩衝器が発生する圧側の減衰特性は、図４に示すが如くとなり、低速領域と中速領域との境で減衰特性が急激に変化するような事が無い。

また、環状弁座１ａあるいはリーフバルブ１０ａの一部を切り欠いて固定オリフィスを備える構造とする場合にあっても、上記したように、リーフバルブ１０ａと環状弁座１ａとの間に形成される隙間の大きさがピストン速度の上昇に伴って徐々に大きくなるようになっているので、図５に示すように、低速領域と中速領域との境で減衰特性が急激に変化するような事が無い。

逆に、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場合には、ピストン１の下方側に配置されるバルブ構造の構成がピストン１の上方側に配置される構成とが互いに天地逆となった構成とされているので、上記した処と同様の作動を呈することになる。

この場合、リーフバルブ１０ｂの背面にそれぞれ当て板１３ａ，１３ｂが等間隔をもって部分的に固定されて、当該固定部分におけるリーフバルブ１０ａ，１０ｂの撓み剛性が大きくなっているので、ピストン速度が低速領域にある場合にはリーフバルブ１０ｂは当て板１３ａ，１３ｂで裏打ちされていない部分から撓み始め、ピストン速度の上昇に伴って徐々に撓み量が増加して、ピストン速度が中速領域に達すると、当て板１３ａ，１３ｂで裏打ちしている部位も撓んで、リーフバルブ１０ｂの外周全周が環状弁座１ｂから離座するようになっている。

なお、この他方側のリーフバルブ１０ｂの場合、当て板１３ａ，１３ｂの板厚が同じで、当て板１３ａ，１３ｂは等間隔に配置されているため、当て板間隔長も同じであるので、裏打ちされていない部分は均等に撓むようになっている。

この他方側のリーフバルブ１０ｂにあっては、当て板の数、板厚、配置の違いによって、リーフバルブ１０ｂの撓み量が上述のリーフバルブ１０ａとは異なるものの、ピストン速度が低速領域にある場合、他方側のリーフバルブ１０ｂは最初のうちは裏打ちされていない部分が撓み、ピストン速度が中速領域に達すると、リーフバルブ１０ｂの全周が撓むようになる。

このように、他方側のリーフバルブ１０ｂにあっても、リーフバルブ１０ｂの全周が環状弁座１ｂから離座するまでに、リーフバルブ１０ｂと環状弁座１ｂとの間に形成される隙間の大きさがピストン速度の上昇に伴って徐々に大きくなるので、発生される減衰力はピストン速度に対して比例的に変化し、このバルブ構造が具現化した緩衝器が発生する伸側の減衰特性は、図４に示すが如くとなり、低速領域と中速領域との境で減衰特性が急激に変化するような事が無く、また、図５に示すように、固定オリフィスを備える構造とする場合にあっても、同様である。

したがって、本実施の形態の緩衝器のバルブ構造にあっては、低速領域における減衰力をピストン速度に対して比例的に変化させることができる。

そして、上記したピストン速度が低速領域における減衰特性は、当て板１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１３ａ，１３ｂの長さ、材質、固定位置（当て板間隔長の調節）および板厚によって変化させる事ができ、従来技術のようにリーフバルブの背面にシートを設けて部分的にリーフバルブを支持するものに比較して、減衰特性の調整幅が大きくなり、減衰特性の設定の自由度が増して、車両に最適となる減衰特性を実現し得ることになる。

さらに、このバルブ構造の場合、リーフバルブ１０ａ，１０ｂの背面外周に固定される当て板１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１３ａ，１３ｂは、リーフバルブ１０ａ，１０ｂとサブリーフバルブ１２ａ，１２ｂとの間に介装されるのではなく、これらリーフバルブ１０ａ，１０ｂの背面であってサブリーフバルブ１２ａ，１２ｂの外周側に固定されるので、外部からの視認性が良好である。つまり、当て板１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１３ａ，１３ｂは、外部から容易に視認でき、かつ、リーフバルブ１０ａ，１０ｂの撓み剛性を部分的に大きくすることができるのである。

したがって、このバルブ構造が具現化したバルブを組付加工時及び組付加工後に、当て板１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１３ａ，１３ｂの有無の確認が容易であり、積層不良が発生したことをいち早く発見でき、さらに、組付加工時においても容易に当て板１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１３ａ，１３ｂの有無を確認する事ができるので、積層不良の発生自体を抑制することができる。そして、積層不良の発生を抑制する事ができるから、製品歩留まりが向上する。

またさらに、当て板１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１３ａ，１３ｂの有無の確認が容易であるから、当該確認作業に要する時間が短縮され、作業負担も飛躍的に軽減される。

また、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、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一方側のリーフバルブの斜視図である。 一実施の形態の緩衝器のバルブ構造における他方側のリーフバルブの斜視図である。 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。 一実施の形態の緩衝器のバルブ構造が固定オリフィスを持つバルブに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 環状弁座
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
１０ａ 一方側のリーフバルブ
１０ｂ 他方側のリーフバルブ
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１３ａ，１３ｂ 当て板
１２ａ，１２ｂ サブリーフバルブ
１４ａ，１４ｂ 間座
１５，１６ バルブストッパ
１７ ピストンナット
４０ シリンダ
４１ 一方室
４２ 他方室

Claims (2)

1. ポートとポートの外周に配置される環状弁座とを備えたバルブディスクと、バルブディスクに積層されるとともに環状弁座に着座し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、リーフバルブの撓み剛性を部分的に大きくする少なくとも一つ以上の当て板をリーフバルブの背面外周に固定したことを特徴とする緩衝器のバルブ構造。
2. リーフバルブにリーフバルブより小径のサブリーフバルブを積層し、当て板はリーフバルブの背面におけるサブリーフバルブより外周側に固定される事を特徴とする請求項１に記載の緩衝器のバルブ構造。

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