JP2012013118A

JP2012013118A - 減衰バルブ

Info

Publication number: JP2012013118A
Application number: JP2010148536A
Authority: JP
Inventors: Takuya Chokai; 拓弥鳥海
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2030-06-30
Also published as: JP5369058B2

Abstract

【課題】弁体の発振を抑制して緩衝器に安定した減衰力を発生させることができる減衰バルブを提供する。
【解決手段】緩衝器Ｄ内に形成される二つの室の一方の室Ｒ１を上流とし他方の室Ｒを下流として当該一方の室Ｒ１へ連通されるとともに途中に弁座４を有する弁孔３を備えたハウジング２と、弁孔３内に軸方向に移動自在に挿入されて弁座４に離着座する弁体５と、弁孔３の側方から開口して他方の室Ｒへ連通する連通孔１１と、弁体５を弁座４側へ向けて附勢する附勢部材６とを備えた減衰バルブ１において、弁孔３内に収容されて内方に弁体５を収容して弁孔３内周との間に連通孔１１に通じる環状部屋を区画する筒状のカラー７を設け、当該カラー７に上記環状部屋とカラー７内とを連通する絞り孔８を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、減衰バルブの改良に関する。

減衰バルブは、緩衝器の伸縮に伴う作動流体の流れに抵抗を与えて緩衝器に減衰力を発揮させるものであるが、たとえば、複筒型緩衝器におけるシリンダとシリンダとの間にリザーバを形成する外筒の双方の端部に嵌合してシリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンに連結されるピストンロッドを軸支するロッドガイドに組み込まれたりピストンに組み込まれたりして使用される。

たとえば、複筒型緩衝器のロッドガイドに組み込まれる減衰バルブにあっては、上記ロッドガイドに設けられて上流側となるシリンダ内と下流側となるリザーバとに連通される弁孔と、弁孔の内周に設けた弁座と、弁孔内に軸方向に移動自在に挿入される弁体と、弁体を弁座側へ向けて附勢するコイルばねとを備えている（たとえば、特許文献１参照）。

また、複筒型緩衝器は、シリンダ内に作動流体が充填されるロッド側室とピストン側室を区画するとともに上記ピストンロッドに連結されるピストンと、ピストン側室からロッド側室へ向かう作動流体の流れのみを許容する逆止弁と、リザーバからピストン側室へ向かう作動流体の流れのみを許容する吸込弁を備えており、上記弁孔は、シリンダ内のロッド側室とリザーバとを連通するようになっている。

この複筒型緩衝器は、伸長しても収縮してもシリンダ内から弁孔を介してリザーバへ作動流体を排出するようになっており、いずれにしても減衰バルブでシリンダ内からリザーバへ向かう作動流体の流れに抵抗を与えて減衰力を発揮するようになっている。なお、伸長時にはシリンダ内で不足する作動流体が吸込弁を介してシリンダ内に供給される。

特開２００２−３４９６２９号公報

この従来の減衰バルブにあっては、弁体がコイルばねによって附勢されており、このコイルばねの初期荷重によって開弁圧が調節されるとともに、コイルばねのばね定数によって複筒型緩衝器における減衰特性を調節することができるようになっている。

しかしながら、このようにコイルばねで弁体を附勢する減衰バルブにあっては、複筒型緩衝器が高速作動を呈すると、つまり、複筒型緩衝器が高速で伸縮を繰り返すと、シリンダ内の圧力変動によって弁体の軸方向振動が励起されて発振し、複筒型緩衝器が発生する減衰力が安定せず振動的となってしまう問題がある。

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、弁体の発振を抑制して緩衝器に安定した減衰力を発生させることができる減衰バルブを提供することである。

上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、緩衝器内に形成される二つの室の一方の室を上流とし他方の室を下流として当該一方の室へ連通されるとともに途中に弁座を有する弁孔を備えたハウジングと、弁孔内に軸方向に移動自在に挿入されて弁座に離着座する弁体と、弁孔の側方から開口して他方の室へ連通する連通孔と、弁体を弁座側へ向けて附勢する附勢部材とを備えた減衰バルブにおいて、弁孔内に収容されて内方に弁体を収容して弁孔内周との間に連通孔に通じる環状部屋を区画する筒状のカラーを設け、当該カラーに上記環状部屋とカラー内とを連通する絞り孔を設けたことを特徴とする。

本発明の減衰バルブによれば、緩衝器が高速で伸縮する高速作動をする場合にあっても、絞り孔によって弁体に背圧を作用させることができ、当該背圧で弁体の軸方向振動が押さえ込まれて発振が防止され、緩衝器が発生する減衰力も安定して振動的となってしまう問題が解消される。

一実施の形態における減衰バルブが搭載された複筒型緩衝器の縦断面図である。一実施の形態における減衰バルブの拡大縦断面図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における減衰バルブ１は、図１および図２に示すように、複筒型緩衝器Ｄにおけるシリンダ２０と外筒２１の双方の端部に嵌合されるロッドガイド２に設けられており、このロッドガイド２をハウジングとして一方の室としてのロッド側室Ｒ１に連通されて途中に弁座４を備えた弁孔３を当該ロッドガイド２に設けていて、当該弁孔３を備えたロッドガイド２と、弁孔３内に軸方向に移動自在に挿入されて弁座４に離着座する弁体５と、弁孔３の側方から開口して他方の室としてのリザーバＲへ連通する連通孔１１と、弁体５を弁座４側へ向けて附勢する附勢部材としてのコイルばね６と、弁孔３内に収容されて内方に弁体５を収容して弁孔３の内周との間に連通孔１１に通じる環状部屋Ｌを区画する筒状のカラー７と、当該カラーに設けた絞り孔８とを備えて構成されている。

他方、この減衰バルブ１が適用される複筒型緩衝器Ｄは、シリンダ２０と、シリンダ２０との間にリザーバＲを形成する外筒２１と、シリンダ２０内に摺動自在に挿入されてシリンダ２０内を作動流体としての作動油が充填されるロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とに区画するピストン２２と、シリンダ２０内に移動自在に挿入されてピストン２２に連結されるピストンロッド２３と、シリンダ２０と外筒２１の双方の端部に嵌合されてピストンロッド２３を軸支するロッドガイド２と、シリンダ２０の図１中下端に嵌合される仕切部材２４と、外筒２１の図１中下端を閉塞する蓋２５と、ピストン２２に設けたピストン側室Ｒ２とロッド側室Ｒ１とを連通するピストン通路２６と、ピストン通路２６に設けられてピストン側室Ｒ２からロッド側室Ｒ１へ向かう作動油の流れのみを許容する逆止弁２７と、仕切部材２４に設けられてリザーバＲとピストン側室Ｒ２とを連通する吸込通路２８と、吸込通路２８に設けられてリザーバＲからピストン側室Ｒ２へ向かう作動油の流れのみを許容する吸込弁２９とを備えて構成されている。なお、作動流体は、作動油のほか、気体、水、水溶液、電気粘性流体、磁気粘性流体等、緩衝器に適用可能なものを採用することが可能である。

そして、複筒型緩衝器Ｄが伸長作動してピストン２２が図１中上方へ移動する場合、減衰バルブ１が開弁して圧縮されるロッド側室Ｒ１から弁孔３および連通孔１１に接続されたパイプ９を介してリザーバＲへ作動油が流れ、当該作動油の流れに減衰バルブ１で抵抗を与えることでロッド側室Ｒ１が昇圧され複筒型緩衝器Ｄは伸長作動を抑制する減衰力を発揮する。なお、この伸長作動に際して、ピストン２２が図１中上昇することでピストン側室Ｒ２の容積が増大するが、吸込通路２８に設けた吸込弁２９が開弁して当該増大見合いの作動油がリザーバＲからピストン側室Ｒ２へ供給される。

また、複筒型緩衝器Ｄが収縮作動してピストン２２が図１中下方へ移動する場合、ピストン通路２６に設けた逆止弁２７が開弁して圧縮されるピストン側室Ｒ２からロッド側室Ｒ１へ作動油が移動するとともに、シリンダ２０内へ侵入するピストンロッド２３の体積に見合った作動油がシリンダ２０内で過剰となるので、減衰バルブ１が開弁してこの過剰分の作動油が弁孔３およびパイプ９を介してリザーバＲへ作動油が流れ、当該作動油の流れに減衰バルブ１で抵抗を与えることでシリンダ２０内の全体の圧力が上昇し複筒型緩衝器Ｄは収縮作動を抑制する減衰力を発揮する。

つまり、この複筒型緩衝器Ｄは、伸長作動時であっても収縮作動時であっても作動油がロッド側室Ｒ１から減衰バルブ１を通過してリザーバＲへ流れ、伸縮作動を繰り返すことによって、作動油がロッド側室Ｒ１、リザーバＲ、ピストン側室Ｒ２、ロッド側室Ｒ１の順に循環するユニフロー型の緩衝器に設定されている。すなわち、この場合、複筒型緩衝器Ｄ内に形成される減衰バルブ１の上流となる一方の室はロッド側室Ｒ１であり、下流となる他方の室はリザーバＲとされている。

以下、減衰バルブ１について詳細に説明する。ロッドガイド２は、筒状であって、外周が外筒２１の図１中上端内周に嵌合し、内周がシリンダ２０の図１中上端外周に嵌合している。

また、ロッドガイド２の図１中下端の内周径がシリンダ２０の外周に嵌合可能な径とされるほか、図１中上端内周にはピストンロッド２３の外周に摺接してピストンロッド周りをシールするシール部材３０が装着される凹部２ａが形成されるとともに、内周であって凹部２ａより下方にはピストンロッド２３の外周に摺接する筒状の軸受３１が装着されている。また、ロッドガイド２の内周であって軸受３１の装着部より下方であってシリンダ２０の嵌合部より上方の中間部２ｂにおける内径は、ピストンロッド２３の外径より大径に設定されていて、ピストンロッド２３との間に隙間が形成されている。

つづいて、ロッドガイド２に設けられる弁孔３は、ロッドガイド２の外周から開口して中間部２ｂへ抜けていて、ロッドガイド２のリザーバＲへ臨む端部から開口して弁孔３の途中へ通じる連通孔１１によってリザーバＲへ連通されている。

また、弁孔３は、ロッドガイド２の中間部２ｂの内周に開口してロッド側室Ｒ１に連通される小径部３ａと、小径部３ａに連なる内径が小径部３ａより大径な大径部３ｂと、小径部３ａと大径部３ｂとの間の段部３ｃの内周縁に設けた環状の弁座４と、大径部３ｂの図２中右端内周に設けた螺子部３ｄとを備えており、この螺子部３ｄには、後述するカラー７が螺着されている。

そして、上記弁孔３の大径部３ｂの途中から開口してロッドガイド２のリザーバＲへ臨む端部へと通じる連通孔１１が設けられており、この連通孔１１にも螺子部１１ａが設けられていて、当該螺子部１１ａにパイプ９の図２中上端外周に設けた螺子部９ａを螺合することで、ロッドガイド２にパイプ９が固定されている。パイプ９は、リザーバＲ内に突出して収容され、その図２中下端開口端はリザーバＲの途中に配置される。したがって、シリンダ２０のロッド側室Ｒ１とリザーバＲとは、弁孔３、連通孔１１およびパイプ９を介して連通されている。なお、パイプ９の連通孔１１への固定は、螺子結合以外にも圧入、溶接によって行うようにしてもよい。

また、弁孔３の大径部３ｂ内には、筒状のカラー７が収容されている。このカラー７は、弁孔３の大径部３ｂとの間に環状隙間を形成する縮径部７ａと、縮径部７ａに連なって弁孔３の大径部３ｂに形成した螺子部３ｄに螺着される拡径部７ｂと、縮径部７ａに形成されカラー７の内外を連通する絞り孔８とを備えて構成されており、カラー７の先端となる縮径部７ａの図２中左端が弁孔３の段部３ｃに当接して基端となる拡径部７ｂが弁孔３に螺着されることによって上記環状隙間が弁孔３内で区画されて当該環状隙間で環状部屋Ｌが形成されている。

絞り孔８は、通過する作動油の流れに抵抗を与え、カラー７内と環状部屋Ｌ内の圧力に圧力損失に見合った差圧を生じさせるようになっており、図示したところでは、カラー７に複数設けられているが、設置数は任意である。

また、縮径部７ａは、連通孔１１に対向しており、連通孔１１が閉塞されずに環状部屋Ｌと連通するようになっている。さらに、連通孔１１と絞り孔８とが対向しないようになっていて、図２で示すところでは、絞り孔８と連通孔１１の設置位置が軸方向にずれている。このように連通孔１１と絞り孔８とが軸方向にずれをもって設置されることで、カラー７を弁孔３に対して周方向に位置決めして固定する必要が無いので組付加工が容易となるが、絞り孔８と連通孔１１とが周方向にずれを持って設置されて対向しないようになっていてもよい。

弁体５は、上記弁孔３内に収容された上記カラー７内に当該弁孔３の軸方向へ移動自在に収容され、弁座４に離着座して外周に切欠５ｆを備えた円盤状の弁本体５ａと、弁本体５ａの正面側となる図２中左端に形成の円柱状の軸部５ｂと、弁本体５ａの反軸部側となる図２中右側に突出されるばね嵌合部５ｃと、軸部５ｂに設けた溝５ｄと、溝５ｄからばね嵌合部５ｃの端部に通じるオリフィス通路５ｅとを備えて構成されている。

軸部５ｂは、弁孔３における小径部３ａ内に摺動自在に挿入され、この軸部５ｂをガイドとして弁体５は、弁孔３に対し軸ぶれすることなく軸方向へ移動することができるようになっている。また、弁本体５ａの外周とカラー７の内周との間の隙間が十分に大きければ、弁本体５ａの外周に設けた切欠５ｆを廃止してもよいが、切欠５ｆで流路面積を確保することでカラー７を小径化でき、ひいては弁孔３の内径を小さくすることができるので、減衰バルブ１を小型なものとすることができる。

そして、弁本体５ａの図２中左端を弁座４の図２中右端面に当接させて着座させると、減衰バルブ１は閉弁し、弁孔３内への作動油の流入を遮断することができるようになっている。また、軸部５ｂには、先端から基端にかけてＵ字状の溝５ｄを備えており、弁本体５ａの図２中左端が弁座４の図２中右端面から図２中右方となる弁孔３内側へ後退すると、その後退量に応じて溝５ｄが小径部３ａより弁孔３内側に入り込んで減衰バルブ１が開弁し、当該溝５ｄを介して作動油が弁孔３内へ流入することができるようになっている。そして、この弁体５における弁本体５ａの後退量に応じて溝５ｄが弁孔３内に入り込むに従って減衰バルブ１の弁開口面積が増加するようになっている。なお、軸部５ｂの形状は、上記したところには限定されるものではなく、特に、弁体５の移動についてのガイドとしての機能を果さずともよい。

そして、上記したカラー７の拡径部７ｂ内におけるロッドガイド外周側の端部には、ばね座１０が螺着されている。詳しくは、当該ばね座１０は、円筒状のばね嵌合部１０ａと、ばね嵌合部１０ａの外周に設けられてカラー７の拡径部７ｂの内周に設けた螺子部７ｃに螺着されるフランジ状のばね受部１０ｂとを備えて構成されている。

また、当該ばね座１０と弁体５との間には、附勢部材としてのコイルばね６が介装されている。このコイルばね６は、ばね座１０と弁体５との間に圧縮状態で介装されていて、初期荷重が与えられており、この圧縮されたコイルばね６の初期荷重による附勢力で弁体５を弁座４へ向けて押し付けている。なお、附勢部材は弁体５を附勢することができればよいので、コイルばね以外の弾性体を使用することもできる。

なお、この実施の形態の場合、カラー７が弁孔３に螺着されて固定されており、当該カラー７にばね座１０が螺着される構成となっているので、ばね座１０のカラー７に対する螺着位置を調節することでコイルばね６へ与える初期荷重を自由に調節することができる。なお、弁孔３の大径部３ｂの全長を長くしカラー７を弁孔３の螺子部３ｄに螺着しつつ、当該大径部３ｂの螺子部３ｄにおけるカラー７の基端よりロッドガイド外周側にばね座１０を螺着することによっても、コイルばね６へ与える初期荷重を調節することも可能であるが、カラー７にばね座１０を螺着するほうが、コイルばね６の自由長を短く設定することができるとともに、減衰バルブ１の全長を短くすることができる。また、この実施の形態の場合、ばね座１０でコイルばね６の初期荷重を調節することができる構造となっているが、コイルばね６の位置が決められていて軸方向の位置調整の必要が無い場合、カラー７の拡径部７ｂを弁孔３の大径部３ｂに螺着せずに嵌合させるようにし、ばね座１０のばね受部１０ｂを大径部３ｂの螺子部３ｄに螺合させてカラー７を弁孔３の段部３ｃとばね受部１０ｂとで挟持しカラー７を弁孔３に固定するようにしてもよい。

以上のように構成された減衰バルブ１は、ロッド側室Ｒ１内の圧力が弁体５の軸部５ａに作用して、弁体５を押す力がコイルばね６の弁体５を附勢する附勢力を上回ると開弁して、弁体５を押し退けて溝５ｄを通過した流体は、カラー７、絞り孔８、環状部屋Ｌ、連通孔１１およびパイプ９を通過してリザーバＲへと抜けていくことになる。

そして、弁体５は、先端側に作用する圧力が大きくなればなるほど、弁座４から離れて弁孔３の内方への後退量が増加し、後退量の増加とともに弁体５と弁座４で制限する弁開口面積も増加する。なお、複筒型緩衝器Ｄの伸縮速度が低速であって、弁体５に作用するロッド側室Ｒ１の圧力による弁体５を押圧する力が小さくコイルばね６の初期荷重に打ち勝って弁体５を弁座４から離座させることができない場合には、作動油は、弁体５における溝５ｄとばね嵌合部５ｃの端部とを連通しているオリフィス通路５ｅを通過してリザーバＲへ移動するようになっていて、複筒型緩衝器Ｄは、弁体５が弁座４から離座するまでは、離座した後に比べて高い減衰係数で減衰力を発揮するようになっている。ただし、要求される減衰特性によっては、オリフィス通路５ｅを設けずともよい。

上述したように、ロッド側室Ｒ１から排出される作動油は、弁体５と弁座４との間の隙間を通過した後、必ず、カラー７に設けた絞り孔８を通過してリザーバＲへ移動することになる。

したがって、複筒型緩衝器Ｄが伸縮作動を呈し、ロッド側室Ｒ１から排出される作動油が弁体５を押して、弁体５が弁座４から離座して減衰バルブ１が開弁すると、弁体５と弁座４との間を通過した作動油の流れが絞り孔８によって絞られるので、カラー７内の圧力はリザーバＲよりも高くなりカラー７内の圧力が弁体５に背圧として作用する。このように弁体５には、絞り孔８によって背圧が作用して弁座４側へ押圧されるので、複筒型緩衝器Ｄが高速で伸縮する高速作動をする場合にあっても、弁体５の軸方向振動が押さえ込まれて発振が防止され、複筒型緩衝器Ｄが発生する減衰力も安定して振動的となってしまう問題が解消されることになる。

また、この実施の形態では、絞り孔８が連通孔１１と対向しないので、絞り孔８を介してカラー７から環状部屋Ｌへ流れ込んだ作動油の流れは、絞り孔８から連通孔１１へ辿るまでに必ず屈曲して流れの速度が弱められるので、絞り孔８を通過した作動油の噴流が直接にリザーバＲへ突入することがなく、リザーバＲ内の作動油の泡立ちを抑制することができ、複筒型緩衝器Ｄに安定した減衰力を発生させることができる。なお、絞り孔８と連通孔１１とが対向しても弁体５の発振を防止できるという本発明の効果を失うものではなく、ユニフロー型の複筒型緩衝器Ｄのロッド側室Ｒ１とリザーバＲとの間に減衰バルブ１を設ける場合、絞り孔８と連通孔１１とを対向させないようにすることで、本発明の効果に加えてリザーバＲ内の作動油の泡立ちを抑制することができるのである。

また、カラー７を設置するだけであるので、弁孔３を備えたハウジングへの新たな加工、この場合ロッドガイド２への新たな加工を必要とせず、既存の減衰バルブに容易かつコストを掛けずに組み込むことができる。

なお、上記したところでは、本発明の減衰バルブ１を複筒型緩衝器Ｄに組み込む場合を例に挙げて説明したが、複筒型以外の緩衝器に適用することも可能であり、上記効果を発揮することができる。たとえば、単筒型、複筒型の別を問わず緩衝器のピストンをハウジングとしてこれに減衰バルブを組み込むことができ、その場合には、一方の室をロッド側室とピストン側室の一方とし、他方の室をロッド側室とピストン側室の他方として、減衰バルブは緩衝器の伸長時あるいは収縮時に緩衝器に減衰力を発生させることができる。また、緩衝器が複筒型緩衝器であってバイフローに設定される場合、ピストン側室を上流の一方の室とし、リザーバを下流の他方の室として減衰バルブをベースバルブ部に組み込んで緩衝器の収縮時に緩衝器に減衰力を発揮させるようにしてもよい。

以上で、本発明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ことは勿論である。

本発明の減衰バルブは、緩衝器に利用することができる。

１減衰バルブ
２ロッドガイド
２ａ凹部
２ｂ中間部
３弁孔
３ａ弁孔における小径部
３ｂ弁孔における大径部
３ｃ弁孔における段部
３ｄ弁孔における螺子部
４弁座
５弁体
５ａ弁体における弁本体
５ｂ弁体における軸部
５ｃ弁体におけるばね嵌合部
５ｄ弁体における溝
５ｅ弁体におけるオリフィス通路
５ｆ弁体における切欠
６附勢部材としてのコイルばね
７カラー
７ａカラーにおける縮径部
７ｂカラーにおける拡径部
７ｃカラーにおける螺子部
８絞り孔
９パイプ
９ａ螺子部
１０ばね座
１０ａばね嵌合部
１０ｂばね受部
１１連通孔
１１ａ連通孔における螺子部
２０シリンダ
２１外筒
２２ピストン
２３ピストンロッド
２４仕切部材
２５蓋
２６ピストン通路
２７逆止弁
２８吸込通路
２９吸込弁
３０シール部材
３１軸受
Ｄ複筒型緩衝器
Ｌ環状部屋
Ｒリザーバ
Ｒ１ロッド側室
Ｒ２ピストン側室

Claims

緩衝器内に形成される二つの室の一方の室を上流とし他方の室を下流として当該一方の室へ連通されるとともに途中に弁座を有する弁孔を備えたハウジングと、弁孔内に軸方向に移動自在に挿入されて弁座に離着座する弁体と、弁孔の側方から開口して他方の室へ連通する連通孔と、弁体を弁座側へ向けて附勢する附勢部材とを備えた減衰バルブにおいて、弁孔内に収容されて内方に弁体を収容して弁孔内周との間に連通孔に通じる環状部屋を区画する筒状のカラーを設け、当該カラーに上記環状部屋とカラー内とを連通する絞り孔を設けたことを特徴とする減衰バルブ。
上記絞り孔を上記連通孔と対向しない位置に設けたことを特徴とする請求項１に記載の減衰バルブ。
弁孔は、一方の室へ連通される小径部と、小径部より内径が大径な大径部と、小径部と大径部との間の段部の内縁に設けた環状の弁座とを備え、カラーは、基端が大径部に螺着されるとともに先端が上記段部に当接して環状部屋を弁孔内に上記環状部屋を区画することを特徴とする請求項１または２に記載の減衰バルブ。