JP2010144783A - 緩衝器のバルブ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両における乗り心地とストローク長の両方を満足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】ポート２が形成されるバルブディスク１と、バルブディスク２の軸心部から立ち上がる軸部材５ａと、内周側が軸部材５ａに固定されるとともに上記バルブディスク１に積層されてポート２を閉塞する環状のリーフバルブ１０と、ポート２を閉塞する方向にリーフバルブ１０を附勢する附勢手段とを備えた緩衝器のバルブ構造において、附勢手段は、環状であって内周側を軸部材に固定され外周側を自由端とする板バネ１５と、板バネ１５とリーフバルブ１０との間に介装されて板バネ１５に周方向に間隔を空けて部分的に接する介装部材１１とを備え、板バネ１５は介装部材１１を介してリーフバルブを附勢する。
【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、ピストン部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知られている。

そして、特に、リーフバルブの内周を固定支持し外周側を撓ませることによりポートをリーフバルブで開閉する上記緩衝器のバルブ構造では、リーフバルブの撓み剛性を小さくするとピストン速度が低速領域における減衰力が小さくなりすぎ、反対に、撓み剛性を大きくするとピストン速度が中高速領域における減衰力が大きくなりすぎ、全ての速度領域において車両における乗り心地を満足させるのは難しい。そこで、この問題を解消するため、図１３に示すように、内周を固定端として外周を自由端とするリーフバルブＬを、コイルスプリングＳで介装部材Ｍを介して附勢した緩衝器のバルブ構造が提案されるに至っており、図示したところでは、緩衝器の伸側減衰バルブに具現化されている（たとえば、特許文献１参照）。

このバルブ構造を適用した緩衝器にあっては、図示するところではピストンＰが上方へ移動する際のピストン速度が低速領域にあるときには、図１４に示すように、内周が固定的に支持されるバルブ構造と略同様の減衰特性を発揮し、ピストン速度が中高速領域に達すると、ポートＰｏを通過する作動油の圧力がリーフバルブＬに作用し、コイルスプリングＳの附勢力に抗してリーフバルブＬが大きく撓んで、ポートを大きく開放でき、減衰力が過大となることを抑制して、車両における乗り心地を向上することができる。
特開２００４−１９０７１６号公報（図１）

しかしながら、上述のような提案のバルブ構造にあっては、車両における乗り心地を向上できる点で有用な技術ではあるが、以下の不具合があると指摘される可能性がある。

ここで、従来の緩衝器のバルブ構造にあっては、コイルスプリングＳでリーフバルブＬを附勢しているので、コイルスプリングＳを含むピストン部全体の長さが長くなり、その長さ分だけ緩衝器の伸縮可能範囲であるストローク長が短くなって、上記ストローク長を確保しようとすると、緩衝器全体の長さが長くなり、車両への搭載性が悪化してしまう。

ピストン部の全長を短縮することを考えた場合、リーフバルブＬを附勢するのに軸方向に長いコイルスプリングＳに代えて板バネを使用することも考えられるが、板バネの附勢力は、外周の撓み量に対し非線形な特性を示し、僅かな撓み量でもリーフバルブを過剰に附勢してしまうところがある。

加えて、僅かな撓み量でも板バネ内部に生じる応力が大きく、リーフバルブのストローク量を大きくとろうとしても、板バネの内部応力が過大となってしまうため、ストローク量を確保しづらい場合もある。

したがって、単に、板バネを用いるだけでは、リーフバルブのリフト量を確保しづらく、リーフバルブを附勢する附勢力が大きすぎて、ピストン速度が中高速領域にあるときの減衰係数を小さくすることができず、車両における乗り心地を損なってしまう虞がある。

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と緩衝器におけるストローク長の両方を満足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、ポートが形成されるバルブディスクと、バルブディスクの軸心部から立ち上がる軸部材と、内周側が軸部材に固定されるとともに上記バルブディスクに積層されてポートを閉塞する環状のリーフバルブと、ポートを閉塞する方向にリーフバルブを附勢する附勢手段とを備えた緩衝器のバルブ構造において、附勢手段は、環状であって内周側を軸部材に固定され外周側を自由端とする板バネと、板バネとリーフバルブとの間に介装されて板バネに周方向に間隔を空けて部分的に接する介装部材とを備え、板バネは介装部材を介してリーフバルブを附勢することを特徴とする。

本発明の緩衝器のバルブ構造によれば、板バネは周方向に間隔を空けて部分的に介装部材に当接しているので、板バネの附勢力を外周の撓み量に対して線形に近い特性にすることが可能となり、僅かな撓み量でリーフバルブを過剰に附勢してしまう不具合を解消することができ、また、撓み量に対して線形に近い附勢力を発揮でき、加えて、板バネの周方向への波打変形が制限をうけにくいので、僅かな撓み量で板バネ内部に生じる応力が過大となってしまうことを防止できので、リーフバルブのバルブディスクから後退するリフト量を大きく確保することができる。

また、コイルスプリングに比較して軸方向長さが非常に短い板バネを用いることができるので、緩衝器のピストン部の全長を短くすることができ、緩衝器のストローク長が短くなる不具合も解消することができる。

したがって、一実施の形態における緩衝器のバルブ構造によれば、車両における乗り心地と緩衝器におけるストローク長の両方を満足させることが可能となるのである。

以下、本発明の緩衝器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緩衝器のバルブ構造が具現化された緩衝器のピストン部における縦断面図である。図２は、板バネの変形状態を示すモデル図である。図３は、板バネの全周を介装部材に当接させて附勢した際の撓み量と附勢力の特性を示した図である。図４は、一実施の形態の緩衝器のバルブ構造における介装部材の断面図である。図５は、一実施の形態の緩衝器のバルブ構造における介装部材の平面図である。図６は、一実施の形態における緩衝器のバルブ構造が具現化された板バネが撓んで介装部材を附勢している状態を示した図である。図７は、一実施の形態における緩衝器のバルブ構造が具現化された板バネの撓み量と附勢力の特性を示した図である。図８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９は、円周方向幅が異なる凸部を備えた介装部材を板バネで附勢した際の撓み量に対する附勢力を示した図である。図１０は、円周方向幅が異なる凸部を備えた介装部材を板バネで附勢した際の撓み量に対する板バネにおける内部応力の最大値を示した図である。図１１は、一実施の形態の一変形例における緩衝器のバルブ構造が具現化された緩衝器のピストン部における縦断面図である。図１２は、一実施の形態の一変形例における緩衝器のバルブ構造が具現化された板バネと介装部材の平面図である。

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、緩衝器のピストン部の伸側減衰バルブとして具現化されており、ポート２が形成されるバルブディスクたるピストン１と、ピストン１の軸心部から立ち上がる軸部材たるピストンロッド５の先端５ａと、内周側に上記ピストンロッド５が挿通されるととともにピストン１に積層されポート２を閉塞する環状のリーフバルブ１０と、リーフバルブ１０に積層される環状の介装部材１１と、環状であって内周側をピストンロッド５の先端５ａに固定され外周側を自由端としてポート２を閉塞する方向に介装部材１１を介してリーフバルブ１０を附勢する板バネ１５とを備えて構成されている。

他方、バルブ構造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、軸部材を形成するピストンロッド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。

そして、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中上方に移動するときに、上室４１内の圧力が上昇して上室４１から下室４２へポート２を介して作動油が移動するときに、その作動油の移動にリーフバルブ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、有底筒状に形成され、底部１ａの軸心部に緩衝器のピストンロッド５の先端５ａが挿通される挿通孔１ｂと、ポート２と、ポート２に連通する窓３と、ポート２の出口端となる窓３の外周側に形成されピストン１の底部１ａよりリーフバルブ１０側に突出する環状の弁座１ｃと、外周側に延設される筒部１ｅを備えて構成されている。

なお、このピストン１には、緩衝器が収縮するときに下室４２から上室４１へと向かう作動油の流れを許容する圧側のポート１ｄが底部１ａの伸側のポート２より外周側に設けられている。

このピストン１の挿通孔１ｂ内には上述のようにピストンロッド５が挿通され、ピストンロッド５の先端部はピストン１の図１中下方側に突出させてある。なお、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、上方側と先端部との外径が異なる部分に段部５ｂが形成されている。

そして、上記ピストンロッド５の先端５ａを圧側のリーフバルブ１００、間座１０１、バルブストッパ１０２とともにピストン１の挿通孔１ｂに挿入するとともに、ピストン１の図１中下方に環状のガイドリング１７、スペーサ４、環状の板バネ１５および板バネ１５より小径な間座１６を組み付けたのち、ピストンロッド５の先端５ａに設けた螺子部５ｃにピストンナット６を螺着することによって、ピストン１と上記各部材はピストンロッド５の段部とピストンナット６とで挟持されてピストンロッド５に固定されている。

なお、この実施の形態の場合、ポート１ｄの下端となる吸込側端は、ポート２の開口端より外周側に配置されてピストン１に積層されるリーフバルブ１０によって閉塞されないようになっており、ポート２の上端となる吸込側端はリーフバルブ１００に設けた孔１００ａによって閉塞されないようになっている。ポート２がリーフバルブ１００に閉塞されず、ポート１ｄがリーフバルブ１０に閉塞されなければ、その配置や形状について図示したものに限定されることはなく、たとえば、各ポート２，１ｄを同一円周上に配置して弁座をいわゆる花弁型とする構成を採用してもよい。

そして、ピストン１の底部１ａには、リーフバルブ１０が積層され、このリーフバルブ１０は、環状であってピストンロッド５の先端５ａの外周に装着され内周側がピストン１とスペーサ４によって挟持されて固定されるとともに外周が自由端とされて外周撓みが許容されている。さらに、このリーフバルブ１０の下方には、リーフバルブ１０より小外径の環状のガイドリング１７およびガイドリング１７より小さな外径を備えた環状のスペーサ４が複数枚積層され、このスペーサ４の下方に板バネ１５が積層され、またさらに、板バネ１５の下方に間座１６が積層されている。

また、板バネ１５とリーフバルブ１０との間には、環状の介装部材１１が介装されており、この介装部材１１の内径は、ガイドリング１７の外周に摺動自在に嵌合可能な径とされ、当該ガイドリング１７によって径方向に位置決められている。

なお、リーフバルブ１０は、環状に形成された板を複数枚積層して積層リーフバルブとして構成されており、この図１中上面を弁座１ｃに当接させて、ピストン１のポート２を閉塞することができるようになっている。この実施の形態においては、リーフバルブ１０は、積層リーフバルブとして構成されているが、上記環状の板の枚数は、本バルブ構造で実現する減衰特性（ピストン速度に対する減衰力の関係）によって任意とされてよく、緩衝器に発生させる減衰特性によって複数枚とされても一枚のみでも差し支えなく、また、緩衝器に発生させる減衰特性によって各リーフの外径を異なるように設定することができる。さらに、弁座１ｃに着座するリーフバルブ１０の外周に切欠（符示せず）が設けられており、当該切欠によってオリフィスが形成されている。なお、リーフバルブ１０に切欠を設けることに代えて、弁座１ｃに打刻されて形成されるオリフィスを設けてもよい。

また、上述のように、ピストン１を有底筒状の形状とすることによって、シリンダ４０に対する軸ぶれを回避するために必要な軸方向の摺接長さを確保しつつ、リーフバルブ等のバルブ構造を構成する一部の部材をピストン１内に収納することが可能となって、ピストン１の図１中上端からピストンナット６の図１中下端までの長さを短くすることができ、ピストン部を小型化することができる。

つづいて、板バネ１５は、スペーサ４の下端と間座１６によって内側に挿入されるピストンロッド５の先端５ａに内周が固定され内周側が固定端とされるとともに、外周側は自由な撓みが許容されて自由端とされ、外周が撓むとこの撓みを解消する方向へ働く復元力で介装部材１１を介してリーフバルブ１０を附勢する附勢力を発揮するようになっている。また、板バネ１５は、図示したところでは、弾性な二枚の環状板で構成されているが、その枚数は任意であり附勢力によって環状板の積層枚数を変更してもよい。

したがって、リーフバルブ１０は、ピストン１が図１中上方に移動して、上室４１内の圧力と下室４２内の圧力との差が大きくなると、上記板バネ１５の附勢力に抗して外周を撓ませ、ポート２を大きく開放するようになっている。

ここで、図２に示したモデル図を参照して板バネの変形について説明する。介装部材Ｙを単に環状とし、内周を固定端とし外周を自由端とした板バネＸを環状の介装部材Ｙに対向させ、無負荷状態において板バネＸの全周を介装部材Ｙに当接させ、板バネＸと介装部材Ｙを軸方向に接近させ板バネＸの外周を撓ませて介装部材Ｙを附勢した場合、撓み量に応じて板バネＸの外縁直径が小さくなり、板バネＸの周方向にも撓みを生じて変形しようとするが、全周が介装部材Ｙに接触して周方向の変形が拘束され、当該板バネＸの周方向の変形を許容する逃げ場が無く、これが大きな反力を生むことになり、板バネＸの附勢力は、図３に示すように外周の撓み量に対して非線形な特性を示すことになる。

なお、撓み量は、介装部材Ｙが板バネＸへ接近したストローク量を示し、附勢力は上記接近に対して板バネＸが介装部材Ｙに作用させる力を示している。

また、板バネＸは、僅かな撓み量でも内部に作用する応力が大きく、許容応力との兼ね合いから介装部材Ｙのストローク量を大きくすることが難しいことが解かった。

このような不具合を解消するために、本発明の発明者は、さらに、鋭意努力と研究を重ねた結果、板バネＸの外周が撓んだ際に生じる周方向の波打変形を拘束しないようにすれば、板バネＸの附勢力が外周撓み量に対して線形に近い特性となり、撓み量に対する内部応力を小さくすることが可能であるとの知見を得た。

そして、板バネを周方向に間隔を空けて部分的に介装部材に当接させることで、板バネの撓み変形によって外周径が小さくなることに伴う周方向の波打変形部分が逃げこむ空間を設けて拘束しないようにすることができ、板バネの附勢力を外周撓み量に対して線形に近い特性とし、撓み量に対する内部応力を小さくすることができることが判明したのである。

上記の知見を元に、板バネを周方向に間隔を空けて部分的に介装部材に当接させるために、一実施の形態のバルブ構造にあっては、介装部材１１は、図４および図５に示すように、内周側が上記したガイドリング１７の外周に摺接する環状本体１１ａに板バネ１５に対向する図１中下端であってから板バネ１５の外径より小径となる周上の三箇所に等間隔をもって下方に突出するように設けられた凸部１１ｂを設けている。

そして、板バネ１５は、リーフバルブ１０が弁座１ｃに着座した状態で介装部材１１の凸部１１ｂに当接している。また、介装部材１１に軸方向長さがスペーサ４の軸方向長さより長く設定されており、板バネ１５には初期撓みが与えられており、介装部材１１を介してリーフバルブ１０に附勢力を作用させている。なお、複数枚の環状板で構成されるスペーサ４の軸方向長さを変更することによって板バネ１５の初期撓み量を変更することができる。

したがって、板バネ１５は、無負荷状態において、全周に亘って介装部材１１に当接するのではなく、凸部１１ｂが当接している部位のみが介装部材１１に当接するようになっており、板バネ１５は周方向に間隔を空けて部分的に介装部材１１に当接している。

そして、このように構成されたバルブ構造では、板バネ１５と介装部材１１を軸方向に接近させていくと、板バネ１５が凸部１１ｂに押圧されて外周を撓ませ介装部材１１により大きな附勢力を与えるようになる。

板バネ１５の外周が撓むと、上述したように、外周直径が小さくなるため、この場合、図６に示すように、板バネ１５は周方向に波打変形を生じるが、板バネ１５は全周に亘って押圧されず凸部１１ｂによって部分的に押圧されているため、凸部１１ｂと凸部１１ｂとの間に対面する部位ｂは下方へ凸となる波を生じるが、当該部位ｂは介装部材１１に当接せず当該部位ｂの変形は制限されにくくなる。

また、凸部１１ｂに対面している板バネ１５の部位ｃは、凸部１１ｂによって上方へ押圧され凸部１１ｂ間に対面する部位ｂが下方へ波打つ関係上、上方へ凸となる波を生じるが、凸部１１ｂが介装部材１１に設けられているので板バネ１５の外周は凸部１１ｂの周方向へ滑り凸部１１ｂの周方向の縁１１ｃ，１１ｃによって下方から支持される格好となり、当該部位ｃの上方へ波打変形が制限されることはない。

したがって、板バネ１５の周方向の波打変形は、介装部材１１によって制限を受けにくくなるので、板バネ１５の当該周方向の波打変形による附勢力が介装部材１１に作用することが抑制され、介装部材１１に作用する附勢力は、図７中の実線に示すように、外周の撓み量に略比例するような特性を示すことになる。

つづいて、一実施の形態におけるバルブ構造の作用について説明すると、上述したように、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、上室４１内の圧力が高まり、上室４１内の作動油はポート２を通過して下室４２内に移動しようとする。

そして、緩衝器の伸縮速度となるピストン速度が低速領域にある場合、リーフバルブ１０は板バネ１５の附勢力に抗して外周を撓ませることができず、リーフバルブ１０は板バネ１５によって附勢されてポート２を閉塞したままとなって、作動油は、上述の弁座１ｃに着座するリーフバルブ１０の外周に設けた切欠あるいは弁座１ｃに打刻によって形成されるオリフィスを通過する。

したがって、このときの減衰特性（ピストン速度に対する減衰力の関係）は、図８中実線で示すが如くとなり、この低速領域では、減衰係数は比較的大きいものとなる。

他方、ピストン１の速度が中高速領域に達して、上室４１内の圧力と下室４２内の圧力との差が大きくなり、作動油のリーフバルブ１０を図１中下方へ押し下げる力が大きくなって、該力が板バネ１５の附勢力に打ち勝って、リーフバルブ１０の外周が撓むようになる。

ここで、一実施の形態におけるバルブ構造にあっては、上述したように、板バネ１５は周方向に間隔を空けて部分的に介装部材１１に当接しているので、板バネ１５の附勢力を外周の撓み量に線形に近い特性にすることが可能となり、僅かな撓み量でリーフバルブ１０を過剰に附勢してしまう不具合を解消することができ、加えて、板バネ１５の周方向への波打変形が制限をうけにくくなるので、僅かな撓み量で板バネ１５内部に生じる応力が過大となってしまうことを防止でき、リーフバルブ１０の撓み量を大きく確保することができる。

このように、リーフバルブ１０が撓むと、弁座１ｃとリーフバルブ１０との間の隙間が生じてポート２を大きく開放され、また、当該隙間はピストン速度に比例して大きくなる。すなわち、ピストン速度が中高速領域にあるときの減衰特性は、図８中実線で示すが如くとなり、ピストン速度の増加に対して比例はするものの低速領域より減衰係数は小さくなり、減衰特性の傾きが小さくなる。

よって、一実施の形態における緩衝器のバルブ構造では、リーフバルブ１０を附勢するのにコイルスプリングに代えて板バネ１５を用いても、リーフバルブ１０を附勢する附勢力が過大となることがなく、かつ、リーフバルブ１０の撓み量を確保できるので、ピストン速度が中高速領域にあるときの減衰係数を小さくすることができ、車両における乗り心地を損なってしまう虞がない。

また、コイルスプリングに比較して軸方向長さが非常に短い板バネ１５を用いることができるので、緩衝器のピストン部の全長を短くすることができ、緩衝器のストローク長が短くなる不具合も解消することができる。

したがって、一実施の形態における緩衝器のバルブ構造によれば、車両における乗り心地と緩衝器におけるストローク長の両方を満足させることが可能となるのである。

また、撓み量に対して線形な附勢力を発揮できるので、固体毎に附勢力にバラつきが生じてしまう不具合をも解消することができ、リーフバルブ１０を附勢する附勢力の調節も非常に容易となる。

加えて、この実施の形態の場合、凸部１１ｂは、介装部材１１の周上に等間隔をもって設けられているので、板バネ１５の周方向の波打変形を歪めてしまうことがなく、板バネ１５の附勢力に波打変形による附勢力が重畳してしまうことが確実に回避されるとともに、板バネ１５の附勢力が偏って介装部材１１に作用してしまうことも回避される。

さらに、この実施の形態の場合、凸部１１ｂは、板バネ１５を支持する支持点が同一周上となるように、その内周縁が同一周上に配置されており、板バネ１５の凸部１１ｂを押圧する附勢力にバラつきを生じないように配慮されているが、凸部１１ｂは周方向に間隔を空けて配置されればよいので、その内周縁が必ずしも同一周上に配置されなくともよい。

つづいて、介装部材１１へ形成する凸部１１ｂの内縁における周方向幅のどの程度に設定すればよいかについて説明する。

図８は、円周方向幅が異なる凸部１１ｂを備えた介装部材１１を板バネ１５で附勢した際の撓み量に対する附勢力を示した図である。具体的には、板バネ１５の内径を１２．５ｍｍ、外径を２５ｍｍ、厚みを０．１１４ｍｍとし、各凸部１１ｂを介装部材１１に周方向に等間隔を持って三つ設置し、その凸部１１ｂの内縁を直径２４ｍｍの円周上に配置し、板バネ１５に凸部１１ｂを同心にて押し当てする条件にて、介装部材１１を板バネ１５で附勢した際の撓み量に対する附勢力を解析したものである。

図９は、円周方向幅が異なる凸部１１ｂを備えた介装部材１１を板バネ１５で附勢した際の撓み量に対する板バネ１５における内部応力の最大値を示した図である。具体的には、板バネ１５の内径を１２．５ｍｍ、外径を２５ｍｍ、厚みを０．１１４ｍｍとし、各凸部１１ｂを介装部材１１に周方向に等間隔を持って三つ設置し、その凸部１１ｂの内縁を直径２４ｍｍの円周上に配置し、板バネ１５に凸部１１ｂを同心にて押し当てする条件にて、介装部材１１を板バネ１５で附勢した際の撓み量に対する附勢力を解析したものである。

凸部１１ｂの円周方向幅は、図７、８中、サンプル１では、４．０２ｍｍ（各凸部１１ｂ間の周方向幅は、２１．１１ｍｍ）、サンプル２では、６．０６ｍｍ（各凸部１１ｂ間の周方向幅は、１９．０７ｍｍ）、サンプル３では、８．１６ｍｍ（各凸部１１ｂ間の周方向幅は、１６．９８ｍｍ）、サンプル４では、１０．３１ｍｍ（各凸部１１ｂ間の周方向幅は、１４．８２ｍｍ）、サンプル５では、１３．２２ｍｍ（各凸部１１ｂ間の周方向幅は、１１．９１ｍｍ）、サンプル６では、１７．５１ｍｍ（各凸部１１ｂ間の周方向幅は、７．６２ｍｍ）、サンプル７では、２０．３５ｍｍ（各凸部１１ｂ間の周方向幅は、４．７８ｍｍ）、サンプル８では、２３．６４ｍｍ（各凸部１１ｂ間の周方向幅は、１．４９ｍｍ）としてあり、各サンプル毎の解析結果を図８、９に示している。なお、サンプル９では、凸部１１ｂをなくして板バネ１５の全周を介装部材へ押し当てた際の解析結果を示している。

図８から理解できるように、凸部１１ｂの円周方向幅が２０．３５ｍｍ（各凸部１１ｂ間の周方向幅は、４．７８ｍｍ）であるサンプル７までは、板バネ１５の全周を介装部材へ押し当てるサンプル９に対して、撓み量に対する附勢力の関係を示すラインの傾きが小さくなるとともに撓み量に対して附勢力が比例関係に近づき、さらに、凸部１１ｂの円周方向幅が小さくなればなるほど撓み量に対する附勢力が低下することが解かる。

図９から理解できるように、凸部１１ｂの円周方向幅が２０．３５ｍｍ（各凸部１１ｂ間の周方向幅は、４．７８ｍｍ）であるサンプル４までは、板バネ１５の全周を介装部材へ押し当てるサンプル９に対して、撓み量に対する内部応力の最大値の関係を示すラインの傾きが小さくなり、凸部１１ｂの円周方向幅が小さくなればなるほど撓み量に対する内部応力の最大値が低下することが解かる。

上記結果から、介装部材１１へ形成する凸部１１ｂの内縁における周方向幅は、凸部１１ｂ間に板バネ１５の波打変形を許容できる隙間を形成できる程度に設定されればよいが、板バネ１５の撓み量に対する附勢力を比例関係に近似させる効果を狙う上では、概ね、全ての凸部１１ｂの円周方向幅の総延長の凸部１１ｂの内縁を通る円の円周長に締める割合が約８１％以下となるように設定すればよいことが解かる。また、板バネ１５の撓み量に対する内部応力を低減させる効果を狙う上では、概ね、全ての凸部１１ｂの円周方向幅の総延長の凸部１１ｂの内縁を通る円の円周長に締める割合が約４１％以下となるように設定すればよいことが解かる。

なお、上述したところでは、凸部１１ｂの数を三つとしているが、凸部１１ｂは二つ以上であれば、凸部１１ｂ間に板バネ１５の波打変形を許容する隙間を形成することができ、効果があるということが発明者の研究によって判明している。

また、凸部１１ｂの縁１１ｃ，１１ｃが互いに平行となる向きとなっているが、縁１１ｃ，１１ｃが介装部材１１の中心に向かう向きに設定されてもよい。

さらに、凸部１１ｂの高さの設定について説明する。上記したように、板バネ１５の外周が撓むと、外周直径が小さくなって周方向へ波打つ変形を呈するが、この波の高さは、撓み量が大きくなればなるほど高くなる。

そして、この波の高さが高くなって、下に凸となる部位ｂが凸部１１ｂの高さを凌いで凸部１１ｂ間の介装部材１１の図６中上端面に当接するようになると、板バネ１５の波打変形が介装部材１１によって制限を受けにくくなり、この当接時点を境に板バネ１５の撓み量を増加させていくと、図７中破線で示すように、板バネ１５の附勢力は撓み量に対し非線形な特性となる。

すなわち、無負荷状態で板バネ１５を撓ませずに介装部材１１の凸部１１ｂのみが当接している状態から、リーフバルブ１０を最大撓みさせて板バネ１５を最大限撓ませる場合に、下に凸となる波を生じる部位ｂが凸部１１ｂ間の介装部材１１の図６中上端面に当接しないように、凸部１１ｂの高さを設定すれば、板バネ１５の撓み量に対する附勢力の特性は図７中実線に示すように線形に近い特性となり、逆に、板バネ１５が最大撓みするまでの途中で、つまり、リーフバルブ１０が板バネ１５へ向けて最大撓み量未満の任意の所定量撓んだときに、板バネ１５の下に凸となる波を生じる部位ｂが凸部１１ｂ間の介装部材１１の図６中上端面に当接するように、凸部１１ｂの高さを設定すれば、板バネ１５の撓み量に対する附勢力の特性は所定量撓むまでは線形に近い特性となり、所定量以上の撓みに対しては図７中破線に示すように非線形な特性に切換わるようになる。

このように、リーフバルブ１０が板バネ１５へ向けて最大撓み量未満の任意の所定量撓んだときに、板バネ１５の下に凸となる波を生じる部位ｂが凸部１１ｂ間の介装部材１１の図６中上端面に当接するように、凸部１１ｂの高さを設定する場合、リーフバルブ１０が所定量以上撓むと、バネ定数が非線形な特性となって減衰係数を図８中の破線で示すように大きくすることができる。そして、ピストン速度が中速を超えて高速域に達するとリーフバルブ１０が所定量以上撓むように設定しておけば、ピストン速度が中速領域にある場合には、減衰力を低く抑えつつ、ピストン速度が高速領域に達すると、ピストン速度が中速領域にある場合よりも減衰力を大きくすることができ、ピストン速度が高速領域に達する場合にあっても減衰力が不足することがなく、振動抑制が充分に行われ、車両における乗り心地をより一層向上することができる。また、緩衝器が最伸長するような振幅が大きく、かつ、ピストン速度が高速領域に達するような状況下にあっては、緩衝器の発生減衰力を大きくすることができるので、ピストン速度を速やかに低減することができ、最伸長時の衝撃を緩和することができる。

そしてまた、凸部１１ｂの高さ設定によって、板バネ１５の撓み量に対する附勢力の特性を線形に近い特性のままとしたり、線形に近い特性から非線形な特性に変化させたりすることができるので、減衰特性の設計自由度が高まることになる。

なお、上記したところでは、リーフバルブ１０に環状本体１１ａを備えた介装部材１１を積層しているが、リーフバルブ１０に介装部材１１における凸部１１ｂに相当する突起を直接設けるようにし、ガイドリング１７を廃してもよい。この場合、板バネ１５の撓み量に対する附勢力の特性を線形から非線形に切換えるようにするには、凸部間のリーフバルブ１０に直接に板バネ１５の下に凸となる波を生じる部位ｂを当接させるようにすればよい。

また、ガイドリング１７を廃して介装部材１１とガイドリング１７によって位置決めせずに環状本体１１ａの内径を小さく設定してこれを軸部材であるピストンロッド５の先端５ａに内周を固定するようにしてもよい。

つづいて、図１１および図１２に示した、板バネ１８の外周の三箇所に切欠１８ａを設けた一実施の形態の一変形例における緩衝器のバルブ構造について説明する。この変形例にあっては、板バネ１８と介装部材１９の構成以外は上記した一実施の形態におけるバルブ構造と同様であるので、同じ部材については同じ符号を付するのみとしてその詳しい説明を省略することとする。

この板バネ１８は、切欠１８ａが外周に三箇所設けられることによって、介装部材１９に外周の切欠１８ａ以外の部位を当接させることができるようになっている。他方、介装部材１９は、環状であって板バネ１５へ対向する端部は、上記した一実施の形態とは異なり凸部１９ａを備えていない。したがって、この板バネ１８は、切欠１８ａが形成される関係で、全周を介装部材１９に当接させるのではなく、部分的に介装部材１９に当接するようになっている。なお、板バネ１８は、図示したところでは、一枚の環状板であるが、複数枚の環状板を積層して構成してもよい。

この一変形例の附勢構造にあっても、板バネ１８と介装部材１９を軸方向に接近させていくと、板バネ１８が介装部材１９に押圧されて外周を撓ませて、介装部材１９に附勢力を与えるが、板バネ１８の外周は、切欠１８ａ以外の部位で押圧されるのみであり、周方向に波打変形を生じても、当該波打変形は介装部材１９によって制限を受けにくくなる。

このように板バネ１８の周方向の波打変形は、介装部材１９によって制限を受けにくくなるので、板バネ１８の当該周方向の波打変形による附勢力が介装部材１９に作用することが抑制され、介装部材１９に作用する附勢力は、板バネ１８の外周撓みによるものが支配的となり、板バネ１８の附勢力は、一実施の形態の附勢構造と同様に、図７中の実線に示すように、外周の撓み量に略比例するような特性を示し、内部応力も低減されるのでリーフバルブ１０の撓み量も確保されることになる。

したがって、この一変形例におけるバルブ構造にあっても、板バネ１８の附勢力を外周の撓み量に略比例させることが可能となり、僅かな撓み量で介装部材１９を過剰に附勢してしまう不具合を解消することができ、また、撓み量に対して線形な附勢力を発揮できるので、固体毎に附勢力にバラつきが生じてしまう不具合をも解消することができ、リーフバルブ１０を附勢する附勢力の調節も非常に容易となる。加えて、板バネ１８の周方向への波打変形が制限を受けにくくなるので、僅かな撓み量で板バネ内部に生じる応力が過大となってしまうことを防止できので、リーフバルブ１０の撓み量を大きく確保することができる。

なお、板バネ１８へ形成する切欠１８ａ同士の間隔は、上記したように板バネ１８の周方向の波打変形が制限をうけにくいように設定されればよい。

そして、この実施の形態の場合、切欠１８ａは、介装部材１９の周上に等間隔をもって設けられているので、板バネ１８の周方向の波打変形を歪めてしまうことがなく、板バネ１８の附勢力に波打変形による附勢力が重畳してしまうことが確実に回避されるとともに、板バネ５の附勢力が偏って介装部材１９に作用してしまうことも回避される。

また、切欠１８ａの数は、この場合、三つ設けられているが二つ以上であればよいことが発明者の研究によって判明しており、切欠１８ａを二つ以上であれば何個設けてもよく、切欠１８ａの形状は任意に設定することができる。さらに、介装部材１９は、リーフバルブ１０に単に積層するだけでなく、接着や溶接等によって固定的に取付けてもよく、その場合には、ガイドリング１７は不要である。

なお、本実施の形態においては、減衰特性の変化を説明するために、ピストン速度に低速、中速および高速でなる区分を設けているが、これらの区分の境の速度はそれぞれ任意に設定することができる。

以上でバルブ構造の一実施の形態についての説明を終えるが、本発明のバルブ構造が緩衝器のピストン部の圧側減衰バルブに具現化することも、また、ベースバルブ部に具現化することも可能であり、ベースバルブ部に具現化される場合、ベースバルブ部の軸方向の全長を短くすることができるので本発明の効果を失うことも無い。

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緩衝器のバルブ構造が具現化された緩衝器のピストン部における縦断面図である。 板バネの変形状態を示すモデル図である。 板バネの全周を介装部材に当接させて附勢した際の撓み量と附勢力の特性を示した図である。 一実施の形態の緩衝器のバルブ構造における介装部材の断面図である。 一実施の形態の緩衝器のバルブ構造における介装部材の平面図である。 一実施の形態における緩衝器のバルブ構造が具現化された板バネが撓んで介装部材を附勢している状態を示した図である。 一実施の形態における緩衝器のバルブ構造が具現化された板バネの撓み量と附勢力の特性を示した図である。 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。 円周方向幅が異なる凸部を備えた介装部材を板バネで附勢した際の撓み量に対する附勢力を示した図である。 円周方向幅が異なる凸部を備えた介装部材を板バネで附勢した際の撓み量に対する板バネにおける内部応力の最大値を示した図である。 一実施の形態の一変形例における緩衝器のバルブ構造が具現化された緩衝器のピストン部における縦断面図である。 一実施の形態の一変形例における緩衝器のバルブ構造が具現化された板バネと介装部材の平面図である。 従来の緩衝器のバルブ構造が具現化された緩衝器のピストン部の縦断面図である。 従来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。

符号の説明

１ バルブディスクたるピストン
１ａ 底部
１ｂ 挿通孔
１ｃ 弁座
１ｄ，２ ポート
１ｅ 筒部
３ 窓
４ スペーサ
５ ピストンロッド
５ａ ピストンロッドの先端
５ｂ 段部
５ｃ 螺子部
６ ピストンナット
７，８，１６，１０１ 間座
１０ リーフバルブ
１１，１９ 介装部材
１１ａ 環状本体
１１ｂ 凸部
１１ｃ 凸部の周方向の縁
１５，１８ 板バネ
１７ ガイドリング
１８ａ 切欠
４０ シリンダ
４１ 一方室
４２ 他方室
１００ 圧側のリーフバルブ
１００ａ 孔
１０２ バルブストッパ

Claims (6)

1. ポートが形成されるバルブディスクと、バルブディスクの軸心部から立ち上がる軸部材と、内周側が軸部材に固定されるとともに上記バルブディスクに積層されてポートを閉塞する環状のリーフバルブと、ポートを閉塞する方向にリーフバルブを附勢する附勢手段とを備えた緩衝器のバルブ構造において、附勢手段は、環状であって内周側を軸部材に固定され外周側を自由端とする板バネと、板バネとリーフバルブとの間に介装されて板バネに周方向に間隔を空けて部分的に接する介装部材とを備え、板バネは介装部材を介してリーフバルブを附勢することを特徴とする緩衝器のバルブ構造。
2. 介装部材は、板バネの周上に当接する二つ以上の凸部を備えてい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。
3. 凸部は、周上に等間隔を持って、かつ、内周縁が同一円周上に配置されるよう設けられることを特徴とする請求項２に記載の緩衝器のバルブ構造。
4. リーフバルブが板バネに向けて所定量撓むと、波打変形した板バネの下に凸となる部位がリーフバルブあるいは介装部材の凸部間に当接することを特徴とする請求項２または３に記載の緩衝器のバルブ構造。
5. 板バネの外周の二箇所以上に切欠を設け、環状の介装部材に板バネの切欠以外の部位を当接させ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。
6. 切欠は、板バネの外周に等間隔を持って設けられることを特徴とする請求項５に記載の緩衝器のバルブ構造。

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