JP2010071371A - 油圧緩衝器の減衰バルブ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 油圧緩衝器の減衰バルブ構造において、コイルスプリングによりディスクバルブを周方向に均等に背面支持し、安定してバラツキのない減衰力を発生させること。
【解決手段】 ディスクバルブ３１をコイルスプリング３５により背面支持して該ディスクバルブ３１をバルブシート面に着座させる油圧緩衝器１０の減衰バルブ構造において、コイルスプリング３５の総巻き数が、ｎを整数とするとき、ｎ＋0.75巻きからｎ＋1.00巻きの範囲とされるもの。
【選択図】 図１

Description

本発明は油圧緩衝器の減衰バルブ構造に関する。

油圧緩衝器の減衰バルブ構造として、特許文献１に記載の如く、シリンダにピストンロッドを摺動可能に挿入し、ピストンロッドに設けたピストンによりシリンダの内部を上下２室に区画し、ピストンに上下２室を連通する流路を設け、ピストンの流路が開口するバルブシート面にディスクバルブを設け、ディスクバルブをコイルスプリングにより背面支持して該ディスクバルブをバルブシート面に着座させるものがある。

この減衰バルブ構造では、シリンダ内におけるピストン速度が微低速域にあるときには、環状ディスクバルブの外周部がシリンダの一方の油室圧力によりたわみ、バルブシート面との間に小さな隙間を形成し、微低速域の減衰力を発生させる。他方、ピストン速度が中高速域にあるときには、環状ディスクバルブの外周部がシリンダの一方の油室圧力によりコイルスプリングの付勢力に抗して大きくたわみ、バルブシート面との間に大きな隙間を形成し、中高速域の減衰力を発生させる。

ところで、特許文献１に記載の減衰バルブ構造では、コイルスプリングのディスクバルブを背面支持する座巻部で、コイル軸に直交するように研削された端面をもつ尖端部と、この尖端部に背面側から近接する本体部との間に離間した隙間を有するものとしてある。これにより、コイルスプリングの付勢力がディスクバルブの背面に対し、２ヵ所より多い３ヵ所以上で伝達するものとする。ディスクバルブは、コイルスプリングから周方向に概ね均等となる付勢力を受けてバルブシート面に着座するものになり、シリンダの一方の油室圧力を受けてたわむときには、全周に渡って概ね均等にたわみ、バルブシート面との間に全周に渡って概ね均等となる隙間を形成し、所望の減衰力を発生し得るとするものである。
特開2008-128348

しかしながら、コイルスプリングの座巻部に、特許文献１に記載の隙間を有するようにするだけでは、ディスクバルブを周方向に均等に背面支持し得るとは限らない。

本発明の課題は、油圧緩衝器の減衰バルブ構造において、コイルスプリングによりディスクバルブを周方向に均等に背面支持し、安定してバラツキのない減衰力を発生させることにある。

請求項１の発明は、シリンダにピストンロッドを摺動可能に挿入し、ピストンロッドに設けたピストンによりシリンダの内部を上下２室に区画し、ピストンに上下２室を連通する流路を設け、ピストンの流路が開口するバルブシート面にディスクバルブを設け、ディスクバルブをコイルスプリングにより背面支持して該ディスクバルブをバルブシート面に着座させる油圧緩衝器の減衰バルブ構造において、コイルスプリングの総巻き数が、ｎを整数とするとき、ｎ＋0.75巻きからｎ＋1.00巻きの範囲とされるようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記コイルスプリングの両端座巻部が、7/8巻き以上の範囲に渡り、コイル軸に直交するように研削された端面をもつようにしたものである。

（請求項１）
(a)コイルスプリングがディスクバルブを背面支持し、このディスクバルブをバルブシート面に着座させるときに、ディスクバルブをバルブシート面に押圧するコイルスプリングの周方向の荷重分布は、実験結果によれば、コイルスプリングの総巻き数Ｎをｎ＋0.75巻き〜ｎ＋1.00巻き（ｎ：整数）とするとき、概ねむらのないものになる。このとき、コイルスプリングはディスクバルブを周方向に均等に背面支持するものになる。従って、ディスクバルブは、確実に、コイルスプリングから周方向に概ね均等となる付勢力を受けてバルブシート面に着座するものになり、シリンダの一方の油室圧力を受けてたわむときには、全周に渡って概ね均等にたわみ、バルブシート面との間に全周に渡って概ね均等となる隙間を形成し、安定してバラツキのない減衰力を発生させる。

（請求項２）
(b)コイルスプリングの両端座巻部が、7/8巻き以上の範囲に渡り、コイル軸に直交するように研削された端面をもつ。コイルスプリングがディスクバルブを背面支持する面積を大きくし、コイルスプリングによりディスクバルブを周方向に一層均等に背面支持するものになる。

図１は油圧緩衝器の減衰バルブ構造を示す断面図、図２はコイルスプリングを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は端面図、図３はコイルスプリングの座巻部を示す平面図、図４はコイルスプリングの総巻き数Ｎと周方向の荷重分布を示す図表、図５はコイルスプリングの総巻き数Ｎと減衰力ＤＦのバラツキを示す線図である。

図１は油圧緩衝器１０の要部を示す。油圧緩衝器１０は、単筒型又は複筒型のいずれでも良く、シリンダ１１にピストンロッド１２を摺動可能に挿入し、ピストンロッド１２に設けたピストン１３によりシリンダ１１の内部を上下２室、本実施例ではピストンロッド１２を収容するロッド側室１４Ａと、その反対側のピストン側室１４Ｂに区画する。油圧緩衝器１０は、ピストン１３に、ロッド側室１４Ａとピストン側室１４Bを連通する圧側流路２０と伸側流路３０を設けている。

油圧緩衝器１０は、ピストン１３の圧側流路２０が開口するバルブシート面に環状の圧側ディスクバルブ２１を設ける。圧側ディスクバルブ２１は、複数枚のディスクバルブからなり、ピストンロッド１２の先端細径部に嵌挿されてその段差部に支持されるバルブストッパ２２、バルブシート２３により、ピストン１３の内周側ボス部との間に挟持される。圧側ディスクバルブ２１は、ロッド側室１４Ａから伸側流路３０への作動油の流入を妨げないように孔２１Ａを備える。

油圧緩衝器１０は、ピストン１３の伸側流路３０が開口するバルブシート面に環状の伸側ディスクバルブ３１を設ける。伸側ディスクバルブ３１は、複数枚のディスクバルブからなり、ピストンロッド１２の先端細径部に嵌挿されるバルブシート３２、カラー３３を介して、ピストンロッド１２の先端ねじ部に螺着されるナット３４により、ピストン１３の内周側ボス部との間に挟持される。

このとき、伸側ディスクバルブ３１は、ピストンロッド１２に嵌挿したカラー３３まわりに挿着されてナット３４により背面支持されているコイルスプリング３５により背面支持される。伸側ディスクバルブ３１の外周部が、コイルスプリング３５の付勢力により、ピストン１３の伸側流路３０が開口するバルブシート面に着座され、伸側流路３０を閉じる。

また、伸側ディスクバルブ３１とコイルスプリング３５の間には環状バルブ押え３６が介装される。バルブ押え３６は、伸側ディスクバルブ３１の外径と概ね同一外径をなす（本実施例では、バルブ押え３６の外径を伸側ディスクバルブ３１の外径より大きくしているが、バルブ押え３６の外径を伸側ディスクバルブ３１の外径と同一又はより小さくしても可）。バルブ押え３６は、カラー３３の外周に摺接する筒状部３６Ａと、筒状部３６Ａの一端に直交するフランジ部３６Ｂからなり、フランジ部３６Ｂの外周側端面に伸側ディスクバルブ３１の外周部に当接する環状突面３６Ｃを備える。コイルスプリング３５に付勢されるバルブ押え３６の環状突面３６Ｃが伸側ディスクバルブ３１の外周部をより強く抑え込み、伸側ディスクバルブ３１の外周部をたわみ難くする。尚、バルブ押え３６は、コイルスプリング３５のためのスプリングガイドとしても機能する。

本実施例では、ナット３４を右ねじとするとき、コイルスプリング３５を左巻きとし、ナット３４の螺動により、コイルスプリング３５の座巻部がバルブ押え３６のフランジ部３６Ｂを削ることがないようにしている。

油圧緩衝器１０は、以下の如くに減衰動作する。
圧側作動時には、ピストン側室１４Ｂの作動油がピストン１３の圧側流路２０を通り、圧側ディスクバルブ２１を押し開いてロッド側室１４Ａに流入する。尚、この圧側作動時には、例えばシリンダ１１のボトム部に設けられる圧側減衰バルブで圧側減衰力が発生する。

伸側作動時には、ロッド側室１４Ａの作動油がピストン１３の伸側流路３０を通り、伸側ディスクバルブ３１を押し開いてピストン側室１４Ｂに流入する。このとき、ピストン速度が微低速域にあるときには、コイルスプリング３５をたわませずに、圧側ディスク２１に設けたスリット部から油が流れ微低速域の減衰力を発生させる。他方、ピストン速度が中高速域にあるときには、コイルスプリング３５をたわませ、伸側ディスクバルブ３１の外周部を大きくたわませてバルブシート面との間に大きな隙間を形成し、中高速域の減衰力を発生させる。

しかるに、油圧緩衝器１０は、コイルスプリング３５により伸側ディスクバルブ３１を周方向に均等に背面支持し、安定してバラツキのない伸側減衰力を発生させるため、以下の構成を具備する。尚、コイルスプリング３５は、図２に示す如く、両端の座巻部３５Ａ、３５Ｂが、コイル軸Ｃに直交するように研削された端面Ａをもつものとした。

本発明者は、実験により、コイルスプリング３５が伸側ディスクバルブ３１を背面支持し、この伸側ディスクバルブ３１をピストン１３のバルブシート面に押圧するコイルスプリング３５の周方向の荷重分布と、コイルスプリング３５の総巻き数Ｎの関係を調査し、図４の結果を得た。図４は、伸側ディスクバルブ３１にかかる荷重分布を示す。実験に供したコイルスプリング３５は両端の座巻部３５Ａ、３５Ｂを各１巻きとし、総巻き数Ｎだけを図４に示す如くの４種に変更したものである。

図４によれば、ｎ＝5とし、Ｎ＝ｎ＋0.25巻きでは、周方向の２ヵ所で接触が弱く、荷重分布にむらがある。Ｎ＝ｎ＋0.5巻きでは、周方向の１ヵ所で接触が弱く、荷重分布に未だむらがある。Ｎ＝ｎ＋0.75巻き、Ｎ＝ｎ＋1.00巻きでは、周方向の全周で、荷重分布に概ねむらがない。

また、図５は、図４の実験に供した各コイルスプリング３５の減衰力ＤＦを測定し、コイルスプリング３５の総巻数Ｎと減衰力ＤＦのバラツキ（最大値と最小値の差）の関係を調査した結果である。

図５によれば、ｎ＝5とし、Ｎ＝ｎ＋0.25巻きでは、減衰力のバラツキが20kg（200N）以上になる。Ｎ＝ｎ＋0.5巻きでは、減衰力のバラツキが15kg（150N）程度になる。Ｎ＝ｎ＋0.75巻き、Ｎ＝ｎ＋1.00巻きでは、減衰力のバラツキが10kg（100N）以下になる。Ｎ＝ｎ＋0.5巻きでは高い減衰力値の側で大きくバラツキ、Ｎ＝ｎ＋0.75巻きでは低い減衰力値の側で小さくばらついているから、Ｎ＝ｎ＋0.5巻き〜Ｎ＝ｎ＋0.75巻きの範囲では、高い減衰力値〜低い減衰力値の間で大きくばらつくことが予想され、実用上採用できない。

従って、図４、図５の実験結果によれば、コイルスプリング３５の総巻き数Ｎが、ｎを２以上の整数とするとき、Ｎ＝ｎ＋0.75巻き〜Ｎ＝ｎ＋1.00巻きの範囲とすることにより、コイルスプリング３５が伸側ディスクバルブ３１を、直接又はバルブ押え３６を介して、周方向の荷重分布を均等にして背面支持し（図４）、安定してバラツキのない減衰力を発生させることができる（図５）。

図３は、本発明が適用されたコイルスプリング３５の模式平面図において、両端の座巻部３５Ａ、３５Ｂを示したものである。上座巻部３５Ａが、下座巻部３５Ｂに対して、Ｋの範囲（ｎ＋0.75〜ｎ＋1.00）にくるようにするものである。

尚、本発明者の実験によれば、コイルスプリング３５の両端の座巻部３５Ａ、３５Ｂが、7/8巻き以上の範囲に渡り、コイル軸Ｃに直交するように研削された端面Ａをもつとき、コイルスプリング３５による伸側ディスクバルブ３１の背面支持状態を一層安定化できることを認めた。

従って、本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)コイルスプリング３５が伸側ディスクバルブ３１を背面支持し、この伸側ディスクバルブ３１をピストン１３のバルブシート面に着座させるときに、伸側ディスクバルブ３１をピストン１３のバルブシート面に押圧するコイルスプリング３５の周方向の荷重分布は、実験結果によれば、コイルスプリング３５の総巻き数Ｎをｎ＋0.75巻き〜ｎ＋1.00巻き（ｎ：２以上の整数）とするとき、概ねむらのないものになる。このとき、コイルスプリング３５は伸側ディスクバルブ３１を周方向に均等に背面支持するものになる。従って、伸側ディスクバルブ３１は、確実に、コイルスプリング３５から周方向に概ね均等となる付勢力を受けてピストン１３のバルブシート面に着座するものになり、ロッド側室１４Ａの圧力を受けてたわむときには、全周に渡って概ね均等にたわみ、ピストン１３のバルブシート面との間に全周に渡って概ね均等となる隙間を形成し、安定してバラツキのない減衰力を発生させる。

(b)伸側ディスクバルブ３１とコイルスプリング３５の間に、伸側ディスクバルブ３１よりたわみ剛性を小さくするバルブ押え３６を介装する。バルブ押え３６は、伸側ディスクバルブ３１の外周部のたわみを抑え込み、伸側ディスクバルブ３１を微低速域でたわみ難くする。

(c)コイルスプリング３５の両端座巻部３５Ａ、３５Ｂが、7/8巻き以上の範囲に渡り、コイル軸Ｃに直交するように研削された端面Ａをもつ。コイルスプリング３５が伸側ディスクバルブ３１を背面支持する面積を大きくし、コイルスプリング３５により伸側ディスクバルブ３１を周方向に一層均等に背面支持するものになる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

図１は油圧緩衝器の減衰バルブ構造を示す断面図である。 図２はコイルスプリングを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は端面図である。 図３はコイルスプリングの座巻部を示す平面図である。 図４はコイルスプリングの総巻き数Ｎと周方向の荷重分布を示す図表である。 図５はコイルスプリングの総巻き数Ｎと減衰力ＤＦのバラツキを示す線図である。

符号の説明

１０ 油圧緩衝器
１１ シリンダ
１２ ピストンロッド
１３ ピストン
１４Ａ ロッド側室
１４Ｂ ピストン側室
３０ 伸側流路
３１ 伸側ディスクバルブ
３５ コイルスプリング
３５Ａ、３５Ｂ 座巻部
３６ バルブ押え

Claims (2)

1. シリンダにピストンロッドを摺動可能に挿入し、ピストンロッドに設けたピストンによりシリンダの内部を上下２室に区画し、
   ピストンに上下２室を連通する流路を設け、ピストンの流路が開口するバルブシート面にディスクバルブを設け、ディスクバルブをコイルスプリングにより背面支持して該ディスクバルブをバルブシート面に着座させる油圧緩衝器の減衰バルブ構造において、
   コイルスプリングの総巻き数が、ｎを整数とするとき、ｎ＋0.75巻きからｎ＋1.00巻きの範囲とされることを特徴とする油圧緩衝器の減衰バルブ構造。
2. 前記コイルスプリングの両端座巻部が、7/8巻き以上の範囲に渡り、コイル軸に直交するように研削された端面をもつ請求項１に記載の油圧緩衝器の減衰バルブ構造。

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