JP2009162306A - Shock absorber piston opening and closing valve plate by simple bending deformation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車輌の車輪懸架装置等に組み込まれるショックアブソーバのピストンに係る。 The present invention relates to a shock absorber piston incorporated in a vehicle wheel suspension device or the like.
車輌の車輪懸架装置等に組み込まれるショックアブソーバは、シリンダとピストンを組み合せ、シリンダ内に充填された流体の層を横切ってピストンがシリンダ内を摺動することにより衝撃力を吸収しつつ伸縮するシリンダ−ピストン装置であるが、流体層内を移動する物体に対して作用する抵抗力はその移動速度の増大に伴って2次元的に急上昇するので、その伸縮速度の増大に対する抵抗力の増大が適度の勾配の比例的特性を呈するよう、通常、ピストンにはその両側に作用する差圧の増大に連れて開度を増大させる感圧逃がし弁が設けられている。 A shock absorber incorporated in a vehicle wheel suspension device, etc. is a cylinder that combines a cylinder and a piston and expands and contracts while absorbing an impact force when the piston slides in the cylinder across the fluid layer filled in the cylinder. -Although it is a piston device, the resistance force acting on the object moving in the fluid layer rapidly rises two-dimensionally with the increase of the moving speed, so the increase of the resistance force against the increase of the expansion / contraction speed is moderate. In general, the piston is provided with a pressure-sensitive relief valve that increases the opening as the differential pressure acting on both sides of the piston increases.
ショックアブソーバのピストンにはその中心軸線に沿ってピストンロッドが取り付けられるので、ピストンに於ける感圧逃がし弁の組み込みが可能な部分はピストンロット取付け部の周りの環状の部分である。かかる環状部への感圧逃がし弁の組み込みは、従来、複数の物体を中心点の周りに配置する場合の安定感に関する常識に従って、3〜4個の感圧逃がし弁をピストンの中心軸線の周りに均等に隔置して設ける要領にて行われている。車輌の車輪懸架装置等に組み込まれるショックアブソーバは、通常、伸縮両方向に作用するようになっており、伸び方向と縮み方向のそれぞれに3〜4個の感圧逃がし弁が設けられれば、ピストンの中心軸線回りの環状部には6〜8個の感圧逃がし弁が組み込まれ、それらは、通常、伸び方向の感圧逃がし弁と縮み方向の感圧逃がし弁とが交互に位置するよう配列される。例えば、下記の特許文献1には、4個の伸び方向の感圧逃がし弁と4個の縮み方向の感圧逃がし弁とを交互に配列した例が示されており、また下記の特許文献2には、そのような4個ずつの配列の例に代えて、3個の伸び方向の感圧逃がし弁と3個の縮み方向の感圧逃がし弁とを交互に配列した例が示されている。
上記の通り3〜4個またはそれ以上の個数の感圧逃がし弁がピストンの中心軸線の周りに環状に配列された場合、もしこれらの弁を開閉する弁板が、中央にピストンロッド取付け部に重なりあって保持される環状部を有し、これより各感圧逃がし弁の弁座上へ向けて延在する突起部とを備えた星型の弾性シートとして構成されれば、これらの各突起部はそれぞれ根元部を中央の環状部により保持された状態で湾曲することにより各感圧逃がし弁の弁座を開閉することができる。しかし、弁板がそのような星型シート部材として構成されると、かかる星形シート部材とピストン本体との間の相対回転を確実に阻止するキー等の何らかの回り止め手段が設けられていない限り、時間の経過につれて弁座に対する星形シート部材の回転が生じ、弁座が開かれたままとなる恐れがある。 If 3-4 or more pressure-sensitive relief valves are annularly arranged around the central axis of the piston as described above, the valve plate for opening and closing these valves is located at the piston rod mounting part in the center. If each of the protrusions is configured as a star-shaped elastic sheet having an annular portion that is held in an overlapping manner, and a protrusion that extends toward the valve seat of each pressure relief valve, Each part can open and close the valve seat of each pressure relief valve by bending the base part while being held by the central annular part. However, if the valve plate is configured as such a star-shaped seat member, as long as no detent means such as a key that reliably prevents relative rotation between the star-shaped seat member and the piston body is provided. As the time elapses, rotation of the star seat member relative to the valve seat may occur, and the valve seat may remain open.
以上のようなずれ発生の問題があることと、弁板の弁座に対する回転位置を問うことなく弁板の組み付けが容易に行えることの利点から、従来、3〜4個の感圧逃がし弁が環状に配列されたショックアブソーバピストンに於ける弁板は、円板状のシート部材として形成され、その周縁部の各弁座上に重なり合う部分が各弁に対する弁板として作用するようになっている。 Conventionally, three to four pressure-sensitive relief valves have been used because of the above-mentioned problem of deviation and the advantage that the valve plate can be easily assembled without questioning the rotational position of the valve plate with respect to the valve seat. The valve plate in the shock absorber piston arranged in an annular shape is formed as a disc-shaped seat member, and the overlapping portion on each valve seat at the peripheral portion acts as a valve plate for each valve. .
しかし、弁板がそのような円板状のシート部材として形成されていると、各弁の開閉はすべて同時に生ずるので、例えば感圧逃がし弁が4個設けられている場合について添付の図7に示す如く、円板状シート部材の各弁を開く変形はシートが単に曲がるだけでは済まず、弾性シートにシート面に沿った局部的伸縮を要する3次元的変形となる。そのため、開弁度が増大するにつれて開弁に対するシートの変形抵抗が急激に増大し、ショックアブソーバのピストン速度に対する減衰力特性が、添付の図8に一点鎖線や二点鎖線にて示す如くピストン速度の高い領域に於いて好ましい比例的特性から外れて強くなりすぎるという問題がある。 However, when the valve plate is formed as such a disc-shaped sheet member, all the valves are opened and closed at the same time. For example, the case where four pressure-sensitive relief valves are provided is shown in FIG. As shown, the deformation of opening each valve of the disk-shaped sheet member is not a simple bending of the sheet, but is a three-dimensional deformation that requires local expansion and contraction of the elastic sheet along the sheet surface. Therefore, as the valve opening degree increases, the deformation resistance of the seat against the valve opening increases sharply, and the damping force characteristic with respect to the piston speed of the shock absorber is shown in the attached FIG. There is a problem that it is too strong and deviates from a preferable proportional characteristic in a high region.
本発明は、ショックアブソーバピストンに於いて、中央のピストンロッド取付け部の周りに環状に隔置して設けられた複数個の感圧逃がし弁に対し弁板として円板状の弾性シート部材を用いる場合に於ける上記の問題に対処し、低速から高速までの広いピストン速度領域の全般にわたって好ましい減衰力特性を安定して得ることのできるショックアブソーバピストンを提供することを課題としている。 The present invention uses a disk-like elastic seat member as a valve plate for a plurality of pressure-sensitive relief valves provided in a shock absorber piston in an annular manner around a central piston rod mounting portion. It is an object of the present invention to provide a shock absorber piston that can cope with the above-mentioned problems and can stably obtain desirable damping force characteristics over a wide piston speed range from low speed to high speed.
上記の課題を解決するため、本発明は、環状の弁座とそれに着座する弁板よりなり該弁板の表裏に作用する差圧が所定値以下のときには前記弁板は前記弁座に着座した状態にあるが該差圧が前記所定値以上のときには前記弁板は前記弁座より浮上して該弁座に囲まれたポートを前記弁座の外側に開くようになっている感圧逃がし弁を有するショックアブソーバピストンにして、ピストンが中心軸線に沿って第一の方向へ移動するとき減衰機能を果たす一対の感圧逃がし弁であってピストンが前記第一の方向へ移動するとき減衰機能を果たす感圧逃がし弁としては一対のみである感圧逃がし弁を含み、該一対の感圧逃がし弁の弁座はピストンの中心軸線に対して互いに対称に配置されており、これら一対の弁座に着座する弁板はピストンの中心軸線に中心を一致させ中心部にて該弁座上に固定された円板状の弾性シートであることを特徴とするショックアブソーバピストンを提案するものである。 In order to solve the above problems, the present invention comprises an annular valve seat and a valve plate seated on the annular valve seat, and when the differential pressure acting on the front and back of the valve plate is below a predetermined value, the valve plate is seated on the valve seat. When the differential pressure is greater than or equal to the predetermined value, the valve plate floats up from the valve seat and opens a port surrounded by the valve seat to the outside of the valve seat. A shock absorber piston having a pair of pressure relief valves that perform a damping function when the piston moves in the first direction along the central axis and has a damping function when the piston moves in the first direction. The pressure-sensing relief valve includes a pair of pressure-sensing relief valves, and the valve seats of the pair of pressure-sensing relief valves are arranged symmetrically with respect to the central axis of the piston. The seated valve plate is the center of the piston It proposes a shock absorber piston, characterized in that an elastic sheet fixed discoid on valve seat at the center to match the center line.
ピストンは、更にピストンが中心軸線に沿って前記第一の方向とは反対の第二の方向へ移動するとき減衰機能を果たす一対の感圧逃がし弁であってピストンが前記第二の方向へ移動するとき減衰機能を果たす感圧逃がし弁としては一対のみである感圧逃がし弁を含み、該一対の感圧逃がし弁の弁座もまたピストンの中心軸線に対して互いに対称に配置されており、これら一対の弁座に着座する弁板もまたピストンの中心軸線に中心を一致させ中心部にて該弁座上に固定された円板状の弾性シートであってよい。 The piston is a pair of pressure-sensitive relief valves that perform a damping function when the piston moves in the second direction opposite to the first direction along the central axis, and the piston moves in the second direction. The pressure relief valves that perform a damping function include a pair of pressure relief valves, and the valve seats of the pair of pressure relief valves are also arranged symmetrically with respect to the central axis of the piston, The valve plate seated on the pair of valve seats may also be a disc-shaped elastic sheet whose center coincides with the central axis of the piston and is fixed on the valve seat at the center.
ピストンが前記第一の方向へ移動するとき減衰機能を果たす前記一対の感圧逃がし弁とピストンが前記第二の方向へ移動するとき減衰機能を果たす前記一対の感圧逃がし弁とは、ピストンの中心軸線の回りに交互に配置されていてよい。 The pair of pressure-sensitive relief valves that perform a damping function when the piston moves in the first direction and the pair of pressure-sensitive relief valves that perform a damping function when the piston moves in the second direction are: They may be arranged alternately around the central axis.
上記の如く、環状の弁座とそれに着座する弁板よりなり該弁板の表裏に作用する差圧が所定値以下のときには前記弁板は前記弁座に着座した状態にあるが該差圧が前記所定値以上のときには前記弁板は前記弁座より浮上して該弁座に囲まれたポートを前記弁座の外側に開くようになっている感圧逃がし弁を有するショックアブソーバピストンに於いて、ピストンが中心軸線に沿って第一の方向へ移動するとき減衰機能を果たす一対の感圧逃がし弁であってピストンが前記第一の方向へ移動するとき減衰機能を果たす感圧逃がし弁としては一対のみである感圧逃がし弁を含み、該一対の感圧逃がし弁の弁座がピストンの中心軸線に対して互いに対称に配置されており、これら一対の弁座に着座する弁板がピストンの中心軸線に中心を一致させ中心部にて該弁座上に固定された円板状の弾性シートであれば、弁を開閉する円板状弾性シートの変形は単純な曲げ変形となり、ピストン速度が高い領域に於いてもピストン速度の増大に対する減衰力の増大を好ましい比例的特性に安定して維持することができる。 As described above, when the differential pressure acting on the front and back of the valve plate is equal to or less than a predetermined value, the valve plate is seated on the valve seat. In a shock absorber piston having a pressure-sensitive relief valve, the valve plate floats above the valve seat and opens a port surrounded by the valve seat to the outside of the valve seat when the predetermined value is exceeded. A pair of pressure sensitive relief valves that perform a damping function when the piston moves in the first direction along the central axis, and a pressure sensitive relief valve that performs the damping function when the piston moves in the first direction. Including a pair of pressure-sensitive relief valves, the valve seats of the pair of pressure-sensitive relief valves are arranged symmetrically with respect to the central axis of the piston, and a valve plate seated on the pair of valve seats Centering with the center axis If it is a disc-like elastic sheet fixed on the valve seat at the part, the deformation of the disc-like elastic sheet that opens and closes the valve is a simple bending deformation, and even in a region where the piston speed is high, the piston speed It is possible to stably maintain an increase in damping force with respect to an increase in a desirable proportional characteristic.
ピストンが、更にピストンが中心軸線に沿って前記第一の方向とは反対の第二の方向へ移動するとき減衰機能を果たす一対の感圧逃がし弁であってピストンが前記第二の方向へ移動するとき減衰機能を果たす感圧逃がし弁としては一対のみである感圧逃がし弁を含み、該一対の感圧逃がし弁の弁座もまたピストンの中心軸線に対して互いに対称に配置されており、これら一対の弁座に着座する弁板もまたピストンの中心軸線に中心を一致させ中心部にて該弁座上に固定された円板状の弾性シートであれば、伸縮両方向に作動するショックアブソーバの伸び方向および縮み方向の作動に於いて同様の効果を得ることができる。 The piston is a pair of pressure-sensitive relief valves that perform a damping function when the piston further moves along the central axis in the second direction opposite to the first direction, and the piston moves in the second direction. The pressure relief valves that perform a damping function include a pair of pressure relief valves, and the valve seats of the pair of pressure relief valves are also arranged symmetrically with respect to the central axis of the piston, If the valve plate seated on the pair of valve seats is also a disc-like elastic sheet whose center is aligned with the central axis of the piston and is fixed on the valve seat at the center, the shock absorber operates in both the expansion and contraction directions. The same effect can be obtained in the operation in the extending direction and contracting direction.
感圧逃がし弁がピストンの中心軸線に対し対称に唯2つ設けられていても、ピストンが第一の方向へ移動するとき減衰機能を果たす一対の感圧逃がし弁とピストンが第二の方向へ移動するとき減衰機能を果たす一対の感圧逃がし弁とがピストンの中心軸線の回りに交互に配置されていれば、ショックアブソーバのシリンダ内に於ける流体のかき混ぜはピストンの往復動によって十分均一化され、シリンダ内の流体に温度の偏分布が生ずるようなことはない。 Even if there are only two pressure-sensitive relief valves symmetrically with respect to the central axis of the piston, a pair of pressure-sensitive relief valves and pistons that perform a damping function when the piston moves in the first direction. If a pair of pressure relief valves that perform a damping function when moving are alternately arranged around the center axis of the piston, the fluid mixing in the cylinder of the shock absorber is sufficiently uniformed by the reciprocating motion of the piston. Thus, there is no occurrence of uneven temperature distribution in the fluid in the cylinder.
尚、後程実施の形態としても例示するが、ピストンの中心軸線に対して互いに対称に配置され、ピストンが第一または第二の方向へ移動するとき減衰機能を果たす感圧逃がし弁の弁座が、一対のみであるということは、その機能に照らして一対のみであるということであり、一つの弁座に囲まれた領域を弁座と同様に弁板に対し当たり面を呈する仕切り壁で仕切り、単に形状の上からは二つの弁座を呈するような構造は、ここでは一つの弁座と見なすものとする。 Although illustrated as an embodiment later, a valve seat of a pressure-sensitive relief valve is disposed symmetrically with respect to the central axis of the piston and performs a damping function when the piston moves in the first or second direction. In the light of its function, it means that there is only one pair, and the area surrounded by one valve seat is partitioned by a partition wall that presents a contact surface against the valve plate in the same manner as the valve seat. A structure that simply presents two valve seats from the top is considered as one valve seat here.
添付の図1は、本発明によるショックアブソーバピストンを、その一つの実施の形態について、ショックアブソーバに組み込まれた状態に於いて示す概略断面図であり、図2は、図1の切断面II−IIによりピストンを矢印方向に見たピストンの弁座部の端面図である。尚、図1に於けるピストンの図は,図2の切断面I−Iによりピストンを矢印方向に見たピストンの縦断面図に相当している。 FIG. 1 attached herewith is a schematic sectional view showing a shock absorber piston according to the present invention in a state where it is incorporated in a shock absorber according to one embodiment, and FIG. It is the end view of the valve seat part of the piston which looked at the piston in the arrow direction by II. 1 corresponds to a longitudinal sectional view of the piston when the piston is viewed in the direction of the arrow along the cutting plane II in FIG.
ピストン10は、それがシリンダ12に対し図にて下方へ移動するときピストンの下方より上方へ流体を逃がす一対の感圧逃がし弁14をピストンの中心軸線に対し対称に、またそれがシリンダ12に対し図にて上方へ移動するときピストンの上方より下方へ流体を逃がす一対の感圧逃がし弁16をピストンの中心軸線に対し対称に備えており、これらの感圧逃がし弁14と16とはピストンの中心軸線の周りに交互に配置されている。
The
感圧逃がし弁14の各々は、ピストンを貫通するポート18と、それを囲む環状の弁座20と、その上に着座する弁板22とを備えている。尚、この例では、ポート18は2つに分けて設けられている。弁板22は、図にはその平面輪郭は現れてはいないが、一対の感圧逃がし弁14の各々の環状弁座20に着座しまた該弁座より浮上することができる部分を含む全体としては円板状の弾力性を有するシート部材であり、環状の押さえ部材24および26を介してピストンロッド28の環状顎部30によりピストンロッドの先端部32を通す軸孔34の縁に沿って弁座上に着座した状態に固定されている。但し、弁板22は、その中心部にピストンロッドを通す孔が開けられているので、形状的には孔開き円板部材、即ち円環状の部材である。環状の弁座20は、軸孔34の縁に沿った円環状部の一部よりなる内側の円弧状部36と、ピストンの外周に沿った外側の円弧状部38と、これら内側および外側の円弧状部の両端間に放射状に延在する一対の側縁部40とを含んでいる。
Each of the pressure-
弁板22は、その下側に作用する圧力と上側に作用する圧力の差圧が或る所定値を越えて増大すると、環状弁座の外側円弧状部38上に着座したその外縁部から始まって弁座より浮上し、ピストンの下側から上側へ流体を逃がすようになっている。弁座よりの弁板の浮上は、弁板に作用する差圧の増大に応じて弁板が固定された根元部より外側の自由端部へ向けて湾曲する度合がより増大するように生じ、これによってピストンの移動速度の増大に応じた流体抵抗の2次元的増大に対し、弁の開口度を大きくしてより多くの量の流体をポート18から環状弁座20を通って逃がし、ピストンの移動速度の増大に対するショックアブソーバの減衰力の増大が所望の勾配による比例的特性を呈するようにする。
The
この場合、弁座20とそれを開閉する弁板22よりなる感圧逃がし弁14は、弁座20がピストンの中心軸線に対して互いに対称に配置された一対の弁座として形成され、ピストンが中心軸線に沿って図1で見て下方へ移動するとき減衰機能を果たす感圧逃がし弁としては一対のみであることにより、弁板22が弁座20より浮上して弁座を開く変形は、図3に示す如く、一対の弁座20の対称軸線S−Sに沿った円板状弾性シートの単純な曲げ変形であり、弾性シートに何らのシート面に沿う方向の伸縮を要しないものである。従って感熱逃がし弁14の開弁度を大きく増大すべく、弁座20より弁板22が浮上する度合が大きく増大しても、弁板22の変形抵抗が比例的関係を越えて急激に増大することはなく、添付の図8に於いて一点鎖線あるいは二点鎖線にて示した如くピストン速度の高い領域に於いて減衰力が比例的特性を越えて急上昇することはない。
In this case, the pressure-
感圧逃がし弁16についても、感圧逃がし弁14について上に説明した構成と同様の構成が採用されてよく、それによってピストン10がシリンダ12に対し図にて上向きに移動するとき、同様に感圧逃がし弁の好ましい開弁特性が得られることは明らかであろう。
The pressure-
図2に示す実施の形態に於いては、一つの弁座に20に囲まれた弁ポートとして2つのポート18が形成されているが、弁ポートは図4に示す如く各弁座20内にただ一つ設けられてもよく、或は図5に示す如く各弁座に20内に3個設けられてもよく、或はそれ以上の個数のポートが設けられてもよい。図4および5に於いて、図2に示す部分に対応する部分は図2に於けると同じ符号により示されている。
In the embodiment shown in FIG. 2, two
また、弁座は、ピストンが図1で見て上向き又は下向きへ移動するとき減衰機能を果たす感圧逃がし弁の弁座がピストンの中心軸線に対して互いに対称に一対のみ設けられているものとしたが、この場合の一対のみとの記載は、弁座の構造と配置によって弁の開閉に当っての弁板の変形を単純な曲げ変形にするという発明の機能に照らして一対のみであるということであり、例えば図6に示す如く環状弁座20に囲まれた領域を弁座20と同様に弁板22に対し当たり面を呈する仕切り壁42で仕切り、単に形状の上からは二つの弁座を呈するような構造は、ここでは一つの弁座と見なすものとする。図6に於いても、図2に示す部分に対応する部分は図2に於けると同じ符号により示されている。
Further, the valve seat is provided with only a pair of pressure-sensitive relief valve seats that perform a damping function when the piston moves upward or downward as viewed in FIG. 1 symmetrically with respect to the central axis of the piston. However, the description of only one pair in this case is only one pair in the light of the function of the invention to make the deformation of the valve plate when opening and closing the valve simple bending deformation by the structure and arrangement of the valve seat. For example, as shown in FIG. 6, the region surrounded by the
以上に於いては本発明をいくつかの実施の形態について詳細に説明したが、これらの実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。 While the present invention has been described in detail with respect to several embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made to these embodiments within the scope of the present invention. .
10…ピストン、12…シリンダ、14.16…感圧逃がし弁、18…ポート、20…弁座、22…弁板、24,26…押さえ部材、28…ピストンロッド、30…環状顎部、32…ピストンロッドの先端部、34…軸孔、36…弁座の内側円弧状部、38…弁座の外側円弧状部、40…座の側縁部
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JP2020139605A (en) * | 2019-03-01 | 2020-09-03 | 株式会社ショーワ | Piston structure and shock absorber |
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- 2008-01-07 JP JP2008000823A patent/JP2009162306A/en active Pending
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