JP2009036261A - 積層リーフバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】安定した圧力損失を実現する積層リーフバルブを提供することである。
【解決手段】ポート３が形成されるバルブディスク４に積層されてポート３を開閉する積層リーフバルブ１において、各リーフバルブ１２のリーフバルブ１２同士が対面する面に摩擦を低減する皮膜ｂを形成したので、各リーフバルブ１２同士が擦れあって生じる摩擦力を低減することができ、積層リーフバルブ１が開閉する度に圧力損失が著しく異なってしまう不具合も解消されることになって安定した圧力損失を実現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、積層リーフバルブの改良に関する。

従来、この種積層リーフバルブにあっては、たとえば、緩衝器のピストン部やベースバルブ部等に具現化されている。具体的には、積層リーフバルブは、多数の環状のリーフバルブを積層して構成されており、ピストン部に具現化される場合にあっては、作動流体の如何を問わず、内周側をピストンロッドに固定して外周側を自由端とし、緩衝器内に二つの圧力室を隔成するピストンに積層して、ピストンに設けられるポートを開閉するようになっている。

そして、この場合、緩衝器が振動しない状態では積層リーフバルブはポートの出口端を閉塞し、緩衝器が振動してポートを作動油等の流体が通過する際には、当該ポートを通過しようとする流体に押されて自由端である外周側を撓ませてポートを開放するようになっている（たとえば、特許文献１，２参照）。

なお、積層リーフバルブには、外周側を固定して内周側を撓ませるように設定されるものもあるが、自由端が内周側となるだけで作動原理には違いはない。
特開２００６−３２２４８８ 特願２００５−１９８２７３

しかしながら、上述のような積層リーフバルブにあっては、簡単な構成で緩衝器に所望の減衰力を発生させるうえで要求される圧力損失を実現できる点で非常に有用であるが、以下の不具合があると指摘される可能性がある。

上述したように、積層リーフバルブは、ポートを開放する際に、内周あるいは外周の自由端側を撓ませるのであるが、この撓みは、積層リーフバルブを構成する各リーフバルブにおいて反った際外側となる部位では引っ張り応力が作用して内周端と外周端との間の距離を伸ばし、反った際内側となる部位では圧縮応力が作用して内周端と外周端との間の距離が縮ませる変形であるため、各リーフバルブにおけるリーフバルブ同士が対面する面に摩擦が生じることになる。

この各リーフバルブ間の摩擦により生じる摩擦力は、積層リーフバルブの撓み変形と復元に際して、これを妨げる方向に作用するので、ポートを開放および閉塞しづらくなり、また、各リーフバルブに作用する初期荷重や圧力変動によって一定しないので、積層リーフバルブが開閉する度に異なる圧力損失を呈することになって緩衝器の発生減衰力を不安定にしたり、緩衝器が適用された車両における乗り心地を悪化させたりする虞があるばかりでなく、製品毎に圧力損失にバラツキが生じたりする虞がある。そして、作動流体に潤滑性に乏しい流体を選択する際には、上記摩擦力を低減できなくなるので、特に、上記不具合が顕著となる傾向となる。

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、安定した圧力損失を実現する積層リーフバルブ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に積層されてポートを開閉する積層リーフバルブにおいて、各リーフバルブのリーフバルブ同士が対面する面の片方あるいは両方に摩擦を低減する皮膜を形成したことを特徴とする。

本発明の積層リーフバルブによれば、各リーフバルブのリーフバルブ同士の対面する面の片方あるいは両方には皮膜が形成されているので、従来の積層リーフバルブに比較して、各リーフバルブ同士が擦れあって生じる摩擦力を低減することができる。

そして、積層リーフバルブの撓み変形と復元に際して、これを妨げる方向に作用する摩擦力が低減されるので、ポートの開放および閉塞の応答性が向上されるとともに、積層リーフバルブが開閉する度に圧力損失が著しく異なってしまう不具合も解消されることになって安定した圧力損失を実現し、この積層リーフバルブが緩衝器の減衰力発生用のバルブとして適用される場合には、緩衝器の発生減衰力を安定せしめることができる。

特に、緩衝器が車両用とされる場合には、積層リーフバルブの撓みがスムーズになるので、車両における乗り心地を向上することができる。

また、制御しづらい各リーフバルブ間の摩擦力を低減することが可能となるので、製品毎で圧力損失にバラツキが生じる不具合を解消できる。

さらに、各リーフバルブ間の摩擦力を低減することが可能となるので、作動流体に潤滑性に乏しい流体を選択しても積層リーフバルブで発生させる圧力損失が安定するので、緩衝器やシリンダ装置に用いる作動流体の選択の自由度が飛躍的に高まり、緩衝器やシリンダ装置の設計自由度が向上する。加えて、緩衝器やシリンダ装置に油に比較して潤滑性に乏しいが圧縮性が小さく、消泡性に優れる水やグリコール水溶液を用いることが可能となるので、作動流体に水やグリコール水溶液を選択することで緩衝器やシリンダ装置の応答性を向上せしめることが可能となる。

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積層リーフバルブが具現化された緩衝器のピストン部の縦断面図である。図２は、一実施の形態における積層リーフバルブの拡大断面図である。

一実施の形態における積層リーフバルブ１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、緩衝器のシリンダ２内に一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とを隔成するとともに上記一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とを連通するポートたる伸側ポート３を備えたバルブディスクたるピストン４に積層されて、上述の伸側ポート３を開閉するものである。

他方、当該積層リーフバルブ１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２と、シリンダ２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４と、シリンダ２内にピストン４で隔成される図１中上方側の一方室Ｒ１と下方側の他方室Ｒ２と、シリンダ２の下端を封止する封止部材（図示せず）と、シリンダ２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２内には流体、具体的には、エチレングリコールの水溶液（以下、「作動水」と言う）が充填されている。

そして、上記積層リーフバルブ１は、シリンダ２に対してピストン４が図１中上方に移動する際に伸側ポート３を通過して一方室Ｒ１から他方室Ｒ２へと向かう作動水の流れに抵抗を与えて、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、各部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４は、環状に形成されて、作動水が一方室Ｒ１から他方室Ｒ２へ通過することを許容する伸側ポート３と、逆に作動水が他方室Ｒ２から一方室Ｒ１へ通過することを許容する圧側ポート６と、各ポート３，６の出口端にそれぞれ連なる窓７，８と、各ポート３，６の出口端となる窓７，８の外周側に形成される環状弁座９，１０とを備えている。

なお、圧側ポート６は、ピストン４の上端に積層されるチェックバルブ１１によって開閉され、緩衝器が収縮する際には、チェックバルブ１１が圧側ポート６を開放して他方室Ｒ２から一方室Ｒ１へ作動水が移動し、ピストンロッド５がシリンダ２内に侵入してシリンダ２内で過剰となる作動水は、図示しないリザーバに吸収されるか気体室の収縮によって補償される。

また、この実施の形態の場合、伸側ポート３は、ピストン４の圧側ポート６が設けられる位置より内周側に設けられているので、チェックバルブ１１が伸側ポート３の入口を閉塞しないように透孔１１ａを設けてある。

そして、上述のように、ピストン４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。

つづいて、ピストン１の図１中下方に積層される積層リーフバルブ１は、それぞれ、環状に形成されたリーフバルブ１２を複数枚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に固定されて自由端となる外周の撓みが許容されるいわゆる外開きに設定され、ピストン４に積層された状態で環状弁座９に当接して、伸側ポート３の出口端を閉塞している。

したがって、積層リーフバルブ１は、内周側が固定端とされて外周側が撓むことによって伸側ポート３を開放することができるようになっている。

さらに、積層リーフバルブ１を構成する各リーフバルブ１２は、図２に示すように、伸側の減衰バルブとして機能するために必要なバネ定数および強度を備えた鋼などの金属製の環状のプレートａと、当該リーフバルブ１２同士が面当たりする面、つまり、リーフバルブ１２同士が対面する面に形成される摩擦を低減する皮膜ｂとを備えて構成されている。

なお、環状弁座９に着座する一番最上方に配置されるリーフバルブ１２における環状弁座９側の面にも皮膜ｂが形成されているが、これを省略してもよく、さらに、一番最下方に配置されるリーフバルブ１２の上方のリーフバルブ１２に対面しない下面にも皮膜ｂが形成されているが、これも省略するようにしてもよい。さらに、各リーフバルブ１２のリーフバルブ１２同士が対面する面のうち片方のみに皮膜ｂを形成するようにしてもよい。このように、リーフバルブ１２の片方の面のみに皮膜ｂを形成する場合には、プレートａ間に皮膜ｂが配置されるようにリーフバルブ１２の面の向きに配慮しながら組立てる必要があるが、本実施の形態のように、積層リーフバルブ１を構成する各リーフバルブ１２の全部の表面に皮膜ｂを形成しておくことにより、ピストンロッド５へ組付ける際に、皮膜ｂの有無に配慮しなくてもすむので、組立加工が容易となり加工効率が向上する。さらに、全てのリーフバルブ１２における内周および外周については、皮膜ｂの形成が無くとも良いが、加工上、内外周に皮膜ｂが形成されることを妨げない。

また、皮膜ｂは、環状のプレートａ同士を対面させて撓ませた際に生じる摩擦を低減できる素材で形成されればよいが、具体的にはたとえば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素樹脂やモリブデン、クロム、ニッケルーリン等の低摩擦性に優れる素材を用いると効果的である。

なお、モリブデン、クロム、ニッケルーリン等の金属を素材とする場合には、メッキによってプレートａの表面に皮膜ｂを形成すればよく、フッ素樹脂を用いる場合には、プレートａを表面処理した後にフッ素樹脂を塗装して焼成することでプレートａをフッ素樹脂でコーティングすることができる。

なお、積層リーフバルブ１は、本実施の形態では、５枚のリーフバルブ１２で構成されているが、リーフバルブ１２の枚数は２枚以上であればよく、当該積層リーフバルブ１が緩衝器に具現化される場合、緩衝器に要求される減衰特性に適する枚数に設定すればよい。

戻って、ピストンロッド５の先端５ａには、図１中上方から、順に、バルブストッパ１３、間座１４、チェックバルブ１１、ピストン４、積層リーフバルブ１および間座１５が組みつけられ、これら各部材は、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１６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。

つづいて、上述のように構成された積層リーフバルブ１の作用について説明する。まず、ピストン１がシリンダ２に対して図１中上方側に移動すると、一方室Ｒ１内の圧力が高まり、一方室Ｒ１内の作動水は伸側ポート３を通過して他方室Ｒ２内に移動しようとする。

その際、積層リーフバルブ１は一方室Ｒ１内の圧力の作用によって図１中下向きの推力を受けて、その外周を図１中下方へ向けて撓ませて環状弁座９から離座して伸側ポート３を開放し、作動水は、積層リーフバルブ１が撓んだことで形成される積層リーフバルブ１と環状弁座９との間の隙間を通過して一方室Ｒ１から他方室Ｒ２へ移動する。

ここで、積層リーフバルブ１の各リーフバルブ１２の各々が撓む際に、各リーフバルブ１２同士が擦れあって摩擦が生じることになるが、各リーフバルブ１２のリーフバルブ１２同士の対面する面の片方あるいは両方には皮膜ｂが形成されているので、従来の積層リーフバルブに比較して、上記摩擦によって生じる摩擦力が低減することになる。

そして、積層リーフバルブ１の撓み変形と復元に際して、これを妨げる方向に作用する摩擦力が低減されるので、伸側ポート３の開放および閉塞の応答性が向上されるとともに、積層リーフバルブ１が開閉する度に圧力損失が著しく異なってしまう不具合も解消されることになって安定した圧力損失を実現し、この積層リーフバルブ１が緩衝器の減衰力発生用のバルブとして適用される場合には、緩衝器の発生減衰力を安定せしめることができる。

特に、緩衝器が車両用とされる場合には、積層リーフバルブ１の撓みがスムーズになるので、車両における乗り心地を向上することができる。

また、制御しづらい各リーフバルブ１２間の摩擦力を低減することが可能となるので、製品毎で圧力損失にバラツキが生じる不具合を解消できる。

さらに、各リーフバルブ１２間の摩擦力を低減することが可能となるので、作動流体に潤滑性に乏しい流体を選択しても積層リーフバルブ１で発生させる圧力損失が安定するので、緩衝器やシリンダ装置に用いる作動流体の選択の自由度が飛躍的に高まり、緩衝器やシリンダ装置の設計自由度が向上する。

そして、特に、緩衝器やシリンダ装置に、油に比較して潤滑性に乏しいが圧縮性が小さく、消泡性に優れる水や上述の作動水を用いることが可能となるので、作動流体に水や作動水を選択することで緩衝器やシリンダ装置の応答性を向上せしめることが可能となる。

また、なお、上記したところでは、緩衝器のピストン部の伸側の減衰バルブに具現化した例を用いて本発明の積層リーフバルブ１を説明しているが、チェックバルブ１１の代わりに圧側の減衰バルブとして積層リーフバルブ１を適用してもよく、また、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、緩衝器以外にもシリンダ装置、その他の流体圧機器において弁要素として積層リーフバルブを用いることができるのであれば本発明の積層リーフバルブ１が具現化可能であることは当然である。

以上で積層リーフバルブ１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積層リーフバルブが具現化された緩衝器のピストン部の縦断面図である。 一実施の形態における積層リーフバルブの拡大断面図である。

符号の説明

１ 積層リーフバルブ
２ シリンダ
３ ポートたる伸側ポート
４ バルブディスクたるピストン
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 圧側ポート
７，８ 窓
９，１０ 環状弁座
１１ チェックバルブ
１１ａ チェックバルブにおける透孔
１２ リーフバルブ
１３ バルブストッパ
１４，１５ 間座
１６ ピストンナット
ａ リーフバルブにおけるプレート
ｂ リーフバルブにおける皮膜
Ｒ１ 一方室
Ｒ２ 他方室

Claims (1)

1. ポートが形成されるバルブディスクに積層されてポートを開閉する積層リーフバルブにおいて、各リーフバルブのリーフバルブ同士が対面する面の片方あるいは両方に摩擦を低減する皮膜を形成したことを特徴とする積層リーフバルブ。

Images