JP2009299768A - バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】車両における乗り心地とストローク長確保の両方を満足させることが可能なバルブを提供することである。
【解決手段】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におけるバルブＶ１は、内周あるいは外周の一方が固定されて固定端とされ内周あるいは外周の他方を自由端として撓みが許容されるとともに通路の途中Ｐに設けられるリーフバルブ１、リーフバルブ１の内周あるいは外周の他方との間に環状隙間Ｇを形成する対向部材２とを備え、流体が通路Ｐを双方向に通過することを許容するとともに、リーフバルブ１と対向部材２との間を通過する流体の流れに抵抗を与えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、バルブの改良に関する。

この種のバルブにあっては、たとえば、車両用の緩衝器のピストン部等に具現化され、ピストンに設けたポートの出口端に環状の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一般に知られている。

そして、このバルブにあっては、ポートの入口端側からポート内に導入される流体の圧力によってリーフバルブが撓んでポートの出口端を開き、ポートを通過する流体の流れに抵抗を与えるようになっており、反対に、ポートの出口端側から入口端側へ向かう流体の流れに対してはリーフバルブがポートの出口端を閉塞したままとなって、リーフバルブ流体の流れを阻止する逆止弁として機能するようになっている。

したがって、ポートは、上記リーフバルブによって一方向への流れのみが許容される一方通行に設定されるので、バルブディスクによって仕切られる二つの圧力室を交流する流体の双方向流れを実現するためには、バルブディスクに一方向への流れを許容するポートと反対方向への流れを許容するポートをそれぞれ設置しなくてはならない（たとえば、特許文献１参照）。
特開平９−２９１９６１号公報（図１）

このように、上述のバルブでは、流体の双方向流れを実現するためには、一方向への流れを許容するポート（一方側ポート）と他方向への流れを許容するポート（他方側ポート）を設けなくてはならないため、これらポートが形成されるバルブディクスの外径が小さい場合、一方側ポートの流路面積と他方側ポートの流路面積のうち、いずれかを大きく設定すれば他方が小さくなるというトレードオフの関係となって、双方を大きく確保することができない。

ゆえに、特に、緩衝器にあってピストンが高速で動作する際に、ポートにおける流路面積を大きく設定できないため、減衰力が大きくなってしまう傾向となり、車両における乗り心地が悪くなり、また、操縦性、安定性といった運動性能面での向上を望まれる結果となる。

また、ピストン等のバルブディスクの上下両方にリーフバルブをそれぞれ積層しなくてはならないため、ピストン部やベースバルブ部における軸方向長さが長くなり、緩衝器のストローク長の確保がし辛くなるという問題もある。

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、車両における乗り心地や運動性能の向上とストローク長確保の両方を満足させることが可能な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におけるバルブは、内周あるいは外周の一方が固定されて固定端とされ内周あるいは外周の他方を自由端として撓みが許容されるとともに通路の途中に設けられるリーフバルブと、リーフバルブの内周あるいは外周の他方との間に環状隙間を形成する対向部材とを備え、流体が通路を双方向に通過することを許容するとともに、リーフバルブと対向部材との間を通過する流体の流れに抵抗を与えることを特徴とする。

本発明の緩衝器のバルブによれば、通路で流体を双方向通行させることが可能であるので、通路における流路面積を大きく確保することが可能となり、ピストンが高速で動作する際における減衰力を従来のバルブに比較して低減させることができ、車両における乗り心地と運動性能を向上させることができる。

また、リーフバルブが緩衝器の伸圧行程の両方で機能する両効きに設定されているので、バルブディスクの上下両方に伸側専用と圧側専用のリーフバルブをそれぞれ積層する必要がなくなるので、その分、バルブの軸方向長さを短くすることができ、緩衝器のストローク長の確保が容易となる。

したがって、本発明のバルブによれば、車両における乗り心地と運動性能を向上しつつ、ストローク長を確保することが可能となるのである。

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が具現化された緩衝器の一部縦断面図である。図２は、一実施の形態におけるバルブが具現化された緩衝器の減衰特性を示した図である。図３は、一実施の形態におけるバルブの一部拡大縦断面図である。図４は、一実施の形態の一変形例のバルブが具現化された緩衝器の一部縦断面図である。図５は、他の実施の形態のバルブが具現化された緩衝器の一部縦断面図である。

一実施の形態における緩衝器のバルブＶ１は、図１および図３に示すように、緩衝器のピストン部の減衰バルブとして具現化されており、内周が固定されて固定端とされ外周の他方を自由端として撓みが許容されるとともに通路Ｐの途中に設けられるリーフバルブ１と、リーフバルブ１の外周との間に環状隙間Ｇを形成する対向部材２と、有底筒状であって底部に通路Ｐの一部を成すポート４を有するバルブディスクたるピストン５とを備えて構成されている。

他方、バルブＶ１が適用される緩衝器は、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とともに図１中下端となる先端６ａを小径に設定したピストンロッド６と、ピストンロッド６の先端６ａに固定されるピストン５と、シリンダ４０内にピストン５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６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Ｖ１にあっては、シリンダ４０に対してピストン５が図１中上下方に移動して、上室４１と下室４２とを通路Ｐを介して作動油が行き交うときに、その作動油の流れに対しリーフバルブ１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Ｖ１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５は、底部５ａと底部５ａの外周から立ち上がる筒部５ｂとを備えて有底筒状に形成されるとともに、底部５ａの軸心部には緩衝器のピストンロッド６の先端６ａが挿通される挿通孔５ｃが設けられ、また、底部５ａの挿通孔５ｂ周りに複数のポート４が設けられている。

そして、このピストン５は、ピストンロッド６の先端６ａに固定され、筒部５ｂの外周をシリンダ４０の内周に摺接させて、シリンダ４０内を上室４１と下室４２とに仕切っている。また、ピストン５は、上記したポート４と筒部５ｂの内周側の空間を介して上室４１と下室４２とを連通させており、当該ポート４および空間にて通路Ｐを形成している。

リーフバルブ１は、対向部材２に対向して環状隙間Ｇを形成する環状の主リーフ１ａと、主リーフ１ａの図１中上下の両方に積層されて主リーフ１ａの撓み剛性を調節する環状の副リーフ１ｂとを備えて構成され、これら主リーフ１ａおよび副リーフ１ｂより小径でリーフバルブ１の撓みの支点となる間座７，８に挟持されて、ピストン５の底部５ａに積層されている。主リーフ１ａの図１中上方に配置される副リーフ１ｂは、主リーフ１ａが上方に撓む際にこれを妨げる弾発力を発生し、主リーフ１ａの図１中下方に配置される副リーフ１ｂは、主リーフ１ａが下方に撓む際にこれを妨げる弾発力を発生し、副リーフ１ｂの撓み剛性の設定、積層枚数、外径の設定によって主リーフ１ａの撓み剛性を調節できるようになっている。なお、主リーフ１ａのみで所望する撓み剛性を確保できるのであれば、副リーフ１ｂは必ずしも設ける必要は無く、主リーフ１ａは環状板を複数枚積層して構成するようにしてもよい。

また、間座７，８の外径の大きさの設定によって、リーフバルブ１における撓みの支点を変更することができ、リーフバルブ１の撓み剛性を変更することできるとともに、間座７，８の外径をそれぞれ異ならしめることでリーフバルブ１の上方への撓み剛性と下方への撓み剛性を異ならしめて、緩衝器の伸長側と圧縮側の減衰特性（ピストン速度に対して発生される減衰力の特性）を異ならしめることが可能である。

そして、このリーフバルブ１は、ピストン５とともにピストンロッド６の先端６ａの外周に装着され、当該ピストンロッド６の先端６ａに螺着されるピストンナット９とピストンロッド６の段部６ｂによって挟持されてピストンロッド６に内周を固定端として固定されている。したがって、リーフバルブ１は、外周が自由端とされており、外周の自由な撓みが許容されている。

この実施の形態の場合、ピストン５の底部５ａの挿通孔５ｃの周りが図１中下方へ突出されているが、底部５ａとリーフバルブ１との間に間座７を介装しており、リーフバルブ１が間座７の外縁を支点として底部５ａ側へ撓むことが可能なようになっているため、ピストン５の底部５ａの挿通孔５ｃの周りを図１中下方へ突出させておく必要は無い。

また、間座８とピストンナット９との間に、リーフバルブ１の図１中下方側への撓み量を規制するバルブストッパ１０が介装されているが、リーフバルブ１の撓み量を規制する必要が無ければバルブストッパ１０を廃してもよく、また、撓み量を規制する場合にあってもバルブストッパ１０の役割をピストンナット９に果させる場合には当該バルブストッパ１０を廃止してもよい。

他方、対向部材２は、環状であってピストン５の筒部５ｂの内周にリーフバルブ１側へ突出されて設けられており、この対向部材２は、リーフバルブ１の外周、すなわち、この場合、主リーフ１ａの外周に対向しており、リーフバルブ１の自由な撓みを阻害しないよう環状隙間Ｇを空けて主リーフ１ａの外周に臨んでいる。

したがって、リーフバルブ１の外周は、図１中上方へも下方へも撓むことができ、ピストン５がシリンダ４０に対して図１中上方へ移動する緩衝器が伸長する際には、通路Ｐを介して上室４１から下室４２へ向かう作動油の圧力の作用によって下方へ撓み、反対に、ピストン５がシリンダ４０に対して図１中下方へ移動する緩衝器が圧縮される際には、通路Ｐを介して下室４２から上室４１へ向かう作動油の圧力の作用によって上方へ撓み、対向部材２とリーフバルブ１との間の環状隙間Ｇを通過する作動油の流れに抵抗を与え、緩衝器に減衰力を発生させる。

つまり、この実施の形態におけるバルブＶ１は、一つの通路Ｐで双方向の作動油の流れを許容しつつ、当該作動油の流れに抵抗を与えることができるようになっている。

そして、通路Ｐで作動油を双方向通行させることが可能であるので、通路Ｐにおける流路面積を大きく確保することが可能となり、図２の実線に示すように、ピストン５が高速で動作する際における減衰力を図２中破線で示す従来のバルブの減衰力に比較して低減させることができ、車両における乗り心地と操縦性、安定性といった運動性能を向上させることができる。

また、リーフバルブ１が伸圧行程の両方で機能する両効きに設定されているので、バルブディスクたるピストン５の図１中上下両方に伸側専用と圧側専用のリーフバルブをそれぞれ積層する必要がなくなるので、その分、バルブＶ１の軸方向長さを短くすることができ、緩衝器のストローク長の確保が容易となる。

したがって、本発明のバルブＶ１によれば、車両における乗り心地と運動性能を向上しつつ、ストローク長を確保することが可能となるのである。

なお、間座７，８は、この実施の形態の場合、単数あるいは複数の薄肉の環状板で構成しており、環状板の枚数や環状板そのものの厚みを変更することで間座７，８の厚みを調節することができ、対向部材２の先端２ａに対してリーフバルブ１における主リーフ１ａの図１中上下方向となる軸方向の位置を調節することができるようになっている。

また、図３に示すように、対向部材２の先端２ａの厚みＨと、先端２ａに対する主リーフ１ａの位置を調節することによって、作動油の流れの方向によってバルブＶ１にて与える抵抗の特性を異ならしめることが可能である。

図３では、対向部材２の先端２ａの下端と主リーフ１ａの上端との軸方向距離ｈ１と、対向部材２の先端２ａの上端と主リーフ１ａの下端との軸方向距離ｈ２とを違えてあって、軸方向距離ｈ１より軸方向距離ｈ２を大きく設定しているので、主リーフ１ａが対向部材２の先端２ａに対して撓む量が同じでも下方側へ撓んだ際の流路面積が上方側へ撓んだ際の流路面積より大きくなるようになっている。

したがって、このバルブＶ１を緩衝器に適用する場合、伸長側と圧縮側の減衰特性（ピストン速度に対して発生される減衰力の特性）を異ならしめることが可能である。なお、図示したところでは、対向部材２の先端２ａの軸方向の厚さＨをこれに対向する主リーフ１ａの厚さより大きく設定しているが、逆にすることも可能である。

つづいて、一実施の形態の一変形例のバルブＶ２について説明する。この一変形例におけるバルブは、図４に示すように、対向部材１１をピストン５の筒部５ｂに固定的に設けるのではなく、軸方向に位置調節ができるように設置している点が上記した一実施の形態のバルブＶ１と異なる。

なお、一実施の形態と同じ部材については、説明が重複するので、同じ符号を付するのみとしてその説明を省略することとして、異なる点について詳細に説明することとする。

この対向部材１１は、リーフバルブ１に対向して環状隙間Ｇを形成する主環１１ａと、主環１１ａの図４中上下の両方に積層されて主環１１ａの軸方向位置を位置決める副環１１ｂとを備えて構成されている。

主環１１ａは、詳しくは、環状隙間Ｇを介して主リーフ１ａに対向しており、筒部５ｂ内に嵌合されている。また、副環１１ｂは、主環１１ａの内径より大径に設定される環状板を積層して構成されており、主環１１ａを上下から挟持して筒部５ｂ内に嵌合されている。なお、主環１１ａの配置位置によっては、上方側あるいは下方側に配置される副環１１ｂを設けなくともよい場合もある。

そして、対向部材１１は、ピストンロッド６の先端６ａにピストンナット９によって固定される止め板１２によって、底部５ａから浮かぶことなくピストン５に固定されている。なお、止め板１２は、通路Ｐを閉塞しないように、複数の孔１２ａを備えており、上室４１と下室４２との連通を妨げないようになっている。

したがって、この一変形例におけるバルブＶ２にあっても、リーフバルブ１は双方向流れを許容する通路Ｐの途中にあって伸圧の両方の減衰バルブとして機能するので、一実施の形態のバルブＶ１と同様の作用効果を奏することが可能である。

加えて、対向部材１１は、主環１１ａの上下のそれぞれに積層される副環１１ｂの軸方向の厚み変更することによって、リーフバルブ１に対して軸方向の相対位置を変更、調節が可能であって、さらには主環１１ａの交換によって厚みの変更が容易であるので、バルブＶ２を構成する各部の寸法公差を吸収できるとともに、対向部材１１の主環１１ａの厚みや位置の変更によって減衰特性を簡単に変更することができる。

なお、この実施の形態では、バルブＶ２の組立を容易とするために、止め板１２を用いて対向部材１１のピストン５への定着を図っているが、筒部５ｂの内周に螺子部を形成して、対向部材１１を筒部５ｂの内周に組み付けたのちに、当該螺子部に外周に螺子部を備えた図示しないナットを螺着するようにして対向部材１１のピストン５への定着を図るようにしてもよい。

また、上記したバルブＶ１，Ｖ２にあっては、リーフバルブ１の内周をピストンロッド６に固定して内周を固定端とし外周を自由端とした、いわゆる外開きに設定されているが、反対に、図５に示した他の実施の形態のバルブＶ３のように、ピストン５の筒部５ｂの内周にリーフバルブ１３の外周を固定して外周を固定端として内周を自由端とし、ピストンロッド６に環状の対向部材１４を固定するようにしておけば、リーフバルブ１３を内周開きに設定することも可能であり、このようにしても発明の作用効果を失うことはない。この場合、リーフバルブ１３は、主リーフ１３ａと、主リーフ１３ａより内径が大径に設定される副リーフ１３ｂとで構成され、副リーフ１３ｂの撓み剛性の設定、積層枚数、外径の設定によってリーフバルブ１３の撓み剛性を変更することができる。なお、間座を設けることでリーフバルブ１３および対向部材１４の軸方向位置を調節することが可能であることは一実施の形態と同様である。

以上で本発明のバルブの各実施の形態についての説明を終えるが、本発明のバルブが緩衝器のピストン部以外にも、緩衝器の下室と図外のリザーバとを仕切るベースバルブ部に適用することが可能であり、その場合にはバルブディスクをシリンダの端部に固定するようにすればよく、本発明のバルブは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バルブに適用することが可能である。

なお、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が具現化された緩衝器の一部縦断面図である。 一実施の形態におけるバルブが具現化された緩衝器の減衰特性を示した図である。 一実施の形態におけるバルブの一部拡大縦断面図である。 一実施の形態の一変形例のバルブが具現化された緩衝器の一部縦断面図である。 他の実施の形態のバルブが具現化された緩衝器の一部縦断面図である。

符号の説明

１，１３ リーフバルブ
１ａ，１３ａ リーフバルブにおける主リーフ
１ｂ，１３ｂ リーフバルブにおける副リーフ
２，１１，１４ 対向部材
２ａ 対向部材の先端
４ ポート
５ バルブディスクたるピストン
５ａ ピストンにおける底部
５ｂ ピストンにおける筒部
５ｃ ピストンにおける挿通孔
６ ピストンロッド
６ａ ピストンロッドにおける先端
６ｂ ピストンロッドにおける段部
７，８ 間座
９ ピストンナット
１０ バルブストッパ
１１ａ 対向部材における主環
１１ｂ 対向部材における副環
１２ 止め板
１２ａ 孔
４０ シリンダ
４１ 上室
４２ 下室
Ｇ 環状隙間
Ｐ 通路
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３ バルブ

Claims (4)

1. 内周あるいは外周の一方が固定されて固定端とされ内周あるいは外周の他方を自由端として撓みが許容されるとともに通路の途中に設けられるリーフバルブと、リーフバルブの内周あるいは外周の他方との間に環状隙間を形成する対向部材とを備え、流体が通路を双方向に通過することを許容するとともに、リーフバルブと対向部材との間を通過する流体の流れに抵抗を与えることを特徴とするバルブ。
2. 有底筒状であって底部に通路の一部を成すポートを有するバルブディスクを備え、バルブディスクの底部あるいは筒部の一方にリーフバルブの固定端を固定するとともに、バルブディスクの底部あるいは筒部の他方に対向部材を設置してなることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
3. リーフバルブは、対向部材に対向して環状隙間を形成する環状の主リーフと、主リーフの上下の一方または両方に積層されて主リーフの撓み剛性を調節する環状の副リーフとを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のバルブ。
4. 対向部材は、リーフバルブに対向して環状隙間を形成する主環と、主環の上下の一方または両方に積層されて主環の軸方向位置を位置決める副環とを備えて構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のバルブ。

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