JP2009014051A - 緩衝器のバルブ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】確実に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可能な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Ｄ内に一方室４１と他方室４２とを隔成し一方室４１から他方室４２への流れを許容する一方ポート２ａと他方室４２から一方室４１への流れを許容する他方ポート２ｂとを備えたバルブディスク１と、バルブディスク１の中心部から立ち上がる軸５ａと、内周側が軸５ａに固定されてバルブディスク１の他方室側の端面に積層され一方ポート２ａを開閉する環状のリーフバルブ１０とを備えた緩衝器のバルブ構造において、リーフバルブ１０の内周に円弧状のチョーク通路Ｃとして機能する切欠１０ａを設け、当該切欠１０ａを介して一方ポート２ａを他方室４２へ連通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、オリフィス特有の自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。

そこで、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の一部に切欠を設けるとともに、最上部に積層されるサブリーフバルブで切欠の大部分を閉塞してチョーク通路を構成するバルブ構造の提案がなされている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００１−１６５２２４号公報

しかしながら、上述のように構成された減衰力バルブにおいては、特に問題がある訳ではないが、以下の不具合があると指摘される可能性がある。

即ち、リーフバルブとサブリーフバルブでチョーク通路を形成する場合、ピストン速度の微低速時には、上記ポートを通過した作動油が上記チョーク通路を通過することで高い減衰力を発生させるので、上記リーフバルブとサブリーフバルブとが確実に密着してチョーク通路を形成していないと、リーフバルブとサブリーフバルブの積層隙間から作動油の漏れが生じて、ピストン速度が低速領域において狙い通りの減衰特性を実現できない場合がある。

そこで、本発明は、上記した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、確実に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可能な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し一方室から他方室への流れを許容する一方ポートと他方室から一方室への流れを許容する他方ポートとを備えたバルブディスクと、バルブディスクの中心部から立ち上がる軸と、内周側が軸に固定されてバルブディスクの他方室側の端面に積層され一方ポートを開閉する環状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、リーフバルブの内周に円弧状のチョーク通路として機能する切欠を設け、当該切欠を介して一方ポートを他方室へ連通した。

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。

さらに、一方溝、他方溝およびリーフバルブの切欠は締付力が直接的に作用するバルブディスクとリーフバルブの内周側に設けられており、作動油漏れが生じないチョーク通路を形成する事ができるので、確実に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。

また、一方溝、他方溝およびリーフバルブの切欠は締付力が直接的に作用するバルブディスクとリーフバルブの内周側に設けられているので、チョーク通路の形成に際して、リーフバルブを高精度に組付る必要も無くなり、組付コストが嵩んで緩衝器自体の製造コストが嵩むという問題も生じない。

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ＹＹ’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バルブディスクたるピストンの平面図である。図３は、一実施の形態の緩衝器のバルブ構造におけるリーフバルブの平面図である。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、他の実施の形態の緩衝器のバルブ構造におけるバルブディスクたるピストンの平面図である。図６は、別の実施の形態の緩衝器のバルブ構造におけるバルブディスクたるピストンにリーフバルブを積層した状態を示す図である。

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Ｄのピストン部の伸側の減衰バルブに具現化されており、緩衝器Ｄ内に一方室４１と他方室４２とを隔成するとともに一方室４１から他方室４２への流れを許容する一方ポート２ａと他方室４２から一方室４１への流れを許容する他方ポート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の中心部から立ち上がる軸たるピストンロッド５の先端５ａと、内周側がピストンロッド５の先端５ａに固定されてピストン１の他方室側の端面に積層され一方ポート２ａを開閉する環状のリーフバルブ１０とを備え、リーフバルブ１０の内周に設けた円弧状のチョーク通路として機能する切欠１０ａを介して一方ポート２ａを他方室４２へ連通している。

他方、バルブ構造が具現化される緩衝器Ｄ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。

また、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中上方向に移動して、作動油が一方ポート２ａを通過して一方室４１から他方室４２へ移動する際に、その作動油の流れに対しリーフバルブ１０で抵抗を与えて所定の圧力損失を生じせしめて、緩衝器に所定の伸側減衰力を発生させる伸側の減衰力発生要素として機能する。なお、ピストン１の一方室側の端面となる上面には、リーフバルブ１２とサブリーフバルブ１３を積層してあって、当該リーフバルブ１２で他方ポート２ｂを開閉するようになっており、シリンダ４０に対してピストン１が図１中下方向に移動して、作動油が他方ポート２ｂを通過して他方室４２から一方室４１へ移動する際に、その作動油の流れに対しリーフバルブ１２で抵抗を与えて所定の圧力損失を生じせしめて、緩衝器に所定の圧側減衰力を発生させる圧側の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、図１および図２に示すように、環状に形成されて、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一方ポート２ａと、逆に作動油が他方室４２から一方室４１へ通過することを許容する他方ポート２ｂとを備えている。

また、一方ポート２ａと他方ポート２ｂは、ピストン１にそれぞれ複数、具体的に図示するところでは四つずつ設けらており、同一円周上に等間隔を持って交互に配置されている。

さらに、ピストン１は、その他方室側の端部たる下端に、環状の内周シート部１５と内周シート部１５に連なって各一方ポート２ａの出口端である独立窓３を囲む包囲部１６とを備えて下方へ突出する花弁型弁座１４を備えており、内周シート部１５および包囲部１６は面一とされて、内周シート部１５にリーフバルブ１０の内周部を着座させるとともに包囲部１６にリーフバルブ１０の外周部を着座させるようにして、この花弁型弁座１４にリーフバルブ１０を積層させている。

このように、リーフバルブ１０をピストン１の下端に下方へ突出するように設けた花弁型弁座１４に着座させることで、リーフバルブ１０で一方ポート２ａのみを閉塞して他方ポート２ｂの他方室４２への連通が確保されるようになっている。

また、花弁型弁座１４の内周シート部１５の独立窓３に対向する部位には、ピストン１の内周から独立窓３に通じる一方溝１７が設けられており、一方ポート２ａはリーフバルブ１０によって閉塞された状態におかれても一方溝１７に通じるようになっている。

さらに、花弁型弁座１４の内周シート部１５の包囲部１６間となる包囲部１６に対向しない部位には、内周シート部１５の外周からピストン１の内周に通じる他方溝１８が設けられており、当該他方溝１８は、花弁型弁体１４にリーフバルブ１０が着座した状態におかれても、他方室４２に通じるようになっている。

なお、ピストン１の一方室側の端部たる上端にも、花弁型弁座２０が設けてあって、この花弁型弁座２０は、各他方ポート２ｂの出口端を囲んでおり、この花弁型弁座２０に着座するリーフバルブ１２によって、他方ポート２ｂを閉塞して一方ポート２ａの一方室４１への連通が確保されるようになっている。

そして、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。

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、図３に示すように、環状に形成されるとともに、その内周に円弧状の切欠１０ａを備えており、当該切欠１０ａは、花弁型弁座１４に着座した際に、一方溝１７および他方溝１８に対向して通じるようになっている。

さらに、リーフバルブ１０の背面となる図１中上面には、上記先端５ａに内周側が固定される環状のサブリーフバルブ１１を積層しており、このサブリーフバルブ１１は環状板を複数枚積層して構成されて、リーフバルブ１０の見かけ上の撓み剛性を高くして要求される伸側減衰力の発生を可能としている。

なお、ピストン１の図１中上方に積層されるリーフバルブ１２は環状板状とされており、また、サブリーフバルブ１３は環状板を複数枚積層して構成されて、このサブリーフバルブ１３もリーフバルブ１２の見かけ上の撓み剛性を高くし、要求される圧側減衰力の発生を可能としている。

上記したサブリーフバルブ１１，１３における環状板の枚数は、任意であり、緩衝器Ｄに要求される減衰力によって適宜の枚数に設定すればよい。

そして、上述のように構成されたサブリーフバルブ１３、リーフバルブ１２、ピストン１、リーフバルブ１０およびサブリーフバルブ１１は、順に、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に螺着されるナット６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の先端５ａに固定されている。

すなわち、このバルブ構造にあっては、リーフバルブ１０，１２およびサブリーフバルブ１１，１３は、内周端が軸たるピストンロッド５の先端５ａに固定されて外周側が撓むことで、それぞれ閉塞しているポート２ａ，２ｂを開放するようになっている。

また、上述したように、リーフバルブ１０の切欠１０ａを一方溝１７および他方溝１８に対向させた状態で、ピストン１、リーフバルブ１０およびサブリーフバルブ１１を軸たるピストンロッド５の先端５ａに固定することで、切欠１０ａの一方溝１７および他方溝１８の対向する部位を除いて花弁型弁体１４の内周シート部１５とサブリーフバルブ１３の図１中上面によって閉塞され、一方溝１７、切欠１０ａおよび他方溝１８でチョーク通路Ｃが形成され、一方ポート２ａは、このチョーク通路Ｃによって他方室４２に常に連通状態におかれることになる。

なお、この実施の形態の場合、切欠１０ａがそもそもチョーク通路として機能する他、一方溝１７および他方溝１８もチョーク通路の一部として機能するようになっており、チョーク通路の総延長を長く採ることができる利点があるが、一方溝１７および他方溝１８についてはチョーク通路として機能させずともよい。

そして、一方溝１７、他方溝１８およびリーフバルブ１０の切欠１０ａは、ナット６の締付力が直接的に作用するピストン１とリーフバルブ１０の内周側に設けられており、ピストン１、リーフバルブ１０およびサブリーフバルブ１１の積層状態如何に関わらず、これら部材の間に隙間が形成される事が阻止されていることから、作動油漏れが生じないチョーク通路Ｃを形成する事ができる。

なお、リーフバルブ１０にサブリーフバルブ１１を積層しないバルブ構造となる場合には、ナット６で切欠１０ａを閉塞するようにすればよい。

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内の作動油は一方ポート２ａを通過して他方室４２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にはリーフバルブ１０は、一方ポート２ａを介して作用する一方室４１内の圧力が小さく花弁型弁体１４から離座することがなく、一方ポート２ａを閉塞したままとなる。

したがって、このピストン速度が低速領域にある場合、作動油は、上記したチョーク通路Ｃを介して一方室４１から他方室４２へ移動することとなり、ピストン速度が中速領域に達してリーフバルブ１０が撓んで包囲部１６から離座するまでは、緩衝器Ｄが発生する減衰特性はチョーク特有の特性となって、減衰力はピストン速度に対して比例的に変化する。

そして、ピストン速度が中速領域に達すると、リーフバルブ１０は、包囲部１６から離座して一方ポート２ａを開放するようになり、このバルブ構造が具現化した緩衝器Ｄ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い。他方、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、他方室４２内の圧力が高まり、他方室４２内の作動油は他方ポート２ｂを通過して一方室４１内に移動しようとするが、この場合にもチョーク通路Ｃが機能し、ピストン速度が中速領域に達してリーフバルブ１２が撓んで花弁型弁座２０から離座するまでは、緩衝器Ｄが発生する減衰特性はチョーク特有の特性となって、減衰力はピストン速度に対して比例的に変化するので、緩衝器Ｄが発生する圧側の減衰特性は、図４に示すが如くとなる。

したがって、本実施の形態の緩衝器Ｄ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。

また、上述のように、チョーク通路Ｃは伸圧両効きとなるので、一つ設けておけばよいので、加工コストが嵩んでしまう事が無い。

さらに、一方溝１７、他方溝１８およびリーフバルブ１０の切欠１０ａはナット６の締付力が直接的に作用するピストン１とリーフバルブ１０の内周側に設けられており、作動油漏れが生じないチョーク通路Ｃを形成する事ができるので、確実に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。

また、一方溝１７、他方溝１８およびリーフバルブ１０の切欠１０ａはナット６の締付力が直接的に作用するピストン１とリーフバルブ１０の内周側に設けられているので、チョーク通路Ｃの形成に際して、リーフバルブ１０およびサブリーフバルブ１１を高精度に組付る必要も無くなり、組付コストが嵩んで緩衝器自体の製造コストが嵩むという問題も生じない。

なお、この実施の形態の場合、一方溝１７が連通する独立窓３に隣接する他方ポート２ｂに対向する内周シート部１５の部位に他方溝１８を設けているが、図５に示した他の実施の形態のバルブ構造のように、一方溝１７が連通する独立窓３に隣接する他方ポート２ｂを飛ばして次の他方ポート２ｂに対向する部位に他方溝１８を設けるようにしてもよく、そうすることで、一方溝１７と他方溝１８との円周方向間隔が大きくなり、チョーク通路長さをより長くすることができる。すなわち、一方溝１７と他方溝１８の設置位置によって、チョーク通路Ｃの長さを種々に設定することができる。

すなわち、この緩衝器Ｄのバルブ構造にあっては、従来緩衝器のバルブ構造に比較してチョーク通路Ｃの長さの確保が飛躍的に容易となり、設計の自由度が向上するとともに緩衝器Ｄの減衰特性の調整幅が飛躍的に大きくなる。

またさらに、一方溝１７および他方溝１８は、一つに限らず複数設けてもよく、これらを全て、あるいは、これらのうちの一部を選択的にリーフバルブ１０の切欠１０ａで連通するようにすることができる。具体的にはたとえば、図６に示すように、リーフバルブ１０の切欠１０ａの位置を円周方向にずらす事によって、一つの一方溝１７と一つの他方溝１８とを連通させたり、一つの一方溝１７に対して切欠１０ａによって二つの他方溝１８を連通させたりすることができ、すなわち、この緩衝器Ｄのバルブ構造にあっては、チョーク通路Ｃの全体の流路面積を調節する事が可能となって、減衰特性のチューニングが容易となる。念のため、この図６では、円周方向にずらした二つの切欠１０ａの幅が異なるように記載しているが、これは、切欠１０ａの幅を同じにして作図すると、円周方向にずらしたことが理解しにくくなるため、便宜的に二つの切欠１０ａの幅を異なるようにして作図している。

なお、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。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。

また、上記した実施の形態では、軸をピストンロッド５の先端５ａとしているが、これに代えて、バルブディスクと一体あるいは別体な軸をバルブディスクの中心部に設けるようにしてもよい。

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ＹＹ’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バルブディスクたるピストンの平面図である。 一実施の形態の緩衝器のバルブ構造におけるリーフバルブの平面図である。 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。 他の実施の形態の緩衝器のバルブ構造におけるバルブディスクたるピストンの平面図である。 別の実施の形態の緩衝器のバルブ構造におけるバルブディスクたるピストンにリーフバルブを積層した状態を示す図である。

符号の説明

１ バルブディスクたるピストン
２ａ 一方ポート
２ｂ 他方ポート
３ 独立窓
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
６ ナット
１０，１２ リーフバルブ
１０ａ リーフバルブの切欠
１１，１３ サブリーフバルブ
４０ シリンダ
４１ 一方室
４２ 他方室
Ｃ チョーク通路
Ｄ 緩衝器

Claims (2)

1. 緩衝器内に一方室と他方室とを隔成し一方室から他方室への流れを許容する一方ポートと他方室から一方室への流れを許容する他方ポートとを備えたバルブディスクと、バルブディスクの中心部から立ち上がる軸と、内周側が軸に固定されてバルブディスクの他方室側の端面に積層され一方ポートを開閉する環状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、リーフバルブの内周に円弧状のチョーク通路として機能する切欠を設け、当該切欠を介して一方ポートを他方室へ連通したことを特徴とする緩衝器のバルブ構造。
2. バルブディスクは、それぞれ複数設けられて同一円周上に交互に配置される一方ポートと他方ポートと、リーフバルブの内周部が着座する環状の内周シート部と内周シート部に連なって各一方ポートの出口端を囲んでリーフバルブが離着座する包囲部とを備えた花弁型弁座と、内周シート部に設けられて少なくとも一つの一方ポートとリーフバルブの切欠とを連通する一方溝と、同じく内周シート部に設けられてリーフバルブの切欠を他方室に連通する他方溝とを備えてな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。

Images