JP2012524876A - ショックアブソーバのための圧力調整器 - Google Patents

ショックアブソーバのための圧力調整器 Download PDF

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Abstract

圧力調整器が、第1及び第3の圧力(p1,p3)で上流側及び下流側の容積部(V,V)の間の減衰媒体のフローの圧力を調節する。圧力調整器は、弁部材(3)を具備し、弁部材は軸方向の行程で移動し、座部分(2)は、第1の側面(2a)を備え、少なくとも第1及び第2の座部(4,5)を有する。弁部材(3)が座部分から移動したとき、行程を変化させる開口絞り調整フローが、これら部分の間に形成される。座部分は、少なくとも2つの平行な第1及び第2のスロットル(4a,5a)を有する。また、座部分は、第2のスロットルと直列に配置された第3のスロットル(6)を有する。第1及び第2のスロットルのフローは、行程に応じて変化し、これにより、(第1のスロットルを通る)第1のフローと(第2及び第3のスロットルを通る)第2のフローとの間の比率は、行程に応じて増加する。

Description

本発明は、ショックアブソーバの減衰チャンバの間の減衰媒体のフローの圧力を決定するように設計された、柔軟な開口を備えた圧力調整器に関する。
ショックアブソーバの弁の設計の分野では、ショックアブソーバのピストンがその減衰媒体中を移動するのに従って、圧力を開き、かつ制御し、これにより、さらに、制御された柔軟な動きで減衰の性質を変化させる圧力調整器を形成することに関する問題がある。ショックアブソーバ中の減衰媒体のフローの圧力を調整することは、ピストンの移動の速度により生じた圧力によって決まる。ショックアブソーバ中の圧力調整器には、通常、座部分に対して作用するワッシャ又はコーンのような可動式の調整部分が設けられている。圧力制御は、ばね力、フロー力(flow force)、弁の減衰力、摩擦力又はパイロット圧による力の少なくとも1つのような、調整器の力(regulator force)と補足的な反対の力(opposing force)との間の可動式の調整部分に対する力の平衡によって達成される。ショックアブソーバのピストンが、調整器の力が反対の力よりも大きくなるような速度で移動しているとき、可動式の調整部分は、所定の行程で開くことを強いられる。行程は、調整器の調整面積に作用する圧力によって生じたフローの関数である。
圧力調整器の最も簡単な形態(図1)では、平らなワッシャ、コーンなどの形態の弁部材が、座部に対して静止しており、調整器は、調整器の圧力に晒される面積として規定された直径d1’にのみ依存している調整面積を有する。従って、調整器の力は、調整器の圧力と調整器の面積との積として規定されることができる。フローは、ワッシャを通過して移動し、行程s’及び直径d1’によって規定されたカーテン面積(curtain area)As1’によって絞り調整される。かくして、圧力調整器のこの例は、一定であり、かつ調整器の面積によって決定される調整器の力で開く。これは、開口が、調整器の力Fr及び反対の力によって決定された、ワッシャを横切る所定の圧力差で急であり、これは、ばね力Fs、パイロット力Fp及び他のフロー並びに摩擦力Fqの1つ又は全てによって生成された、全体の反対の力Faであることができることを意味している。
従来設計された圧力調整器は、本出願人により、欧州特許第0942195号に公表され、図2によって概略的に示される。この圧力調整器は、それぞれ第1の直径d1”及び第2の直径d2”を備えた、2つの連続した行程可変の第1及び第2のスロットルと、所定の第3の直径d3”を有し、第1のスロットルと平行に配置された固定式の第3のスロットルとを導入することによって、急な圧力の増加の問題を解決するものである。これらスロットルの配置は、調整器の面積Ar1”、Ar2”を生じ、これら面積に2つの異なる調整器の圧力P1”、P2”が作用する。メイン圧力P1”が作用する第1の調整器の面積Ar1”は、直径d1”によって決定され、中間圧力P2”が作用する第2の調整器の面積Ar2”は、直径d2”と直径d1”との差によって決定される。それぞれの調整器の面積と調整器の圧力との積が、調整器を開く力(opening regulator force)Frである。
第1及び第2のスロットルを通る流れ抵抗RS1”、RS2”は、それぞれのスロットルのカーテン面積As1”、As2”とフロー係数Kq”との積によって決定される。従って、第1及び第2のカーテン面積As1”、As2”のサイズは、スロットルの直径d1”、d2”と、弁の行程s及びpiとの積によって決定される。第3のスロットルは固定されており、行程に依存しないので、第3のスロットルを通るフローは、その面積Af”によってのみ決定され、これは、式Af”=pi/4*d3”により、第3の直径d3”によって決定される。第1及び第3のスロットル手段の平行な結合は、特定のスロットルの流れ抵抗が、第1の流れ抵抗RS1”+Rf”を追加され設計されることができることを意味している。第2の流れ抵抗Rs2”を備えた第2のスロットルと、第1の流れ抵抗RS1”+Rf”とを備えた平行に結合されたスロットルとの間の直列な結合は、抵抗の乗算をもたらす。従って、全体のスロットル抵抗は、
R”=(Rs1”+Rf”)*Rs2”/((Rs1”+Rf”)+Rs2”0.5
として表現されることができる。
従って、第1及び第3のスロットルのカーテン面積/面積As1”及びAf”の平行な結合は、2つの平行に結合されたスロットルでの流れ抵抗がRS1”+Rf”であることを意味している。同じフローq”は、第2のスロットルAs2”を通ってのように、これらの平行に結合されたスロットルを通って流れる。これは、第1の流れ抵抗Rs1”+Rf”による圧力降下がp1”−p2”であり、第2の流れ抵抗Rs2”による圧力降下がp2”であることを意味している。
低フロー/行程では、即ち、行程sがゼロ又はほぼゼロであるときは、p1”はp2”に等しく、フロー/行程の増加に従って、圧力p2”はp1”に関して減少する。流れ抵抗Rs1”+Rf”は、行程sに依存しているRs2”と比較してより支配的になるので、減少が起こる。これは、柔軟な動きで開閉する弁が、開閉動作のように、行程の開始で圧力を維持し、そして、圧力の増加を生じることを意味している。
しかし、この柔軟な開口の解決策は、欠点を有する。例えば、幾何学的形状(geometry)は変化するのが難しい。また、この解決策は、許容差を感知可能(tolerance-sensitive)であり、とりわけ、内部及び外部からのフロー方向に対してのみ作動し、即ち、2作用(dual-action)の機能を排除する。
この特許出願は、かくして、これらの欠点を有しない新しい設計による柔軟な開口を備え、さらに、さまざまなアプリケーションで使用されることができるショックアブソーバの弁/圧力調整器を説明する。
本発明は、ショックアブソーバの弁での使用のために設計された圧力調整器に関する。調整器は、柔軟な動きで開くようになっており、同時に、さまざまなアプリケーションに容易に適用される。
本発明はまた、例えば、2作用の機能が望まれるとき、比較的許容差を感知しにくく、また、より大きな設計の寛容度を与える、ロバスト設計の圧力調整器を形成することを含む。
さらに、本発明は、簡単で、製造、設置及び調整するのが経済的な圧力調整器を形成することを目的とする。
本発明の圧力調整器は、第1及び第3の圧力が広がっている上流側の容積部と下流側の容積部との間のショックアブソーバの弁で、減衰媒体の全フローの圧力を調節するように設計されている。圧力調整器は、少なくとも1つの第1及び第2の座部を備えた第1の側面を備えた座部分に対して所定の行程で軸方向に移動する第1の弁部材を有する。弁部材が座部分に対して軸方向の所定の行程で移動したとき、行程に応じて変化するフロー開口が、これら部分の間に形成され、これは、上流側の容積部と下流側の容積部との間の減衰媒体の全フローを絞り調整するように配置されている。本発明は、座部分が、少なくとも2つの平行な第1及び第2のスロットルを有し、これらの絞り調整能力(throttling ability)が、座部の形態によって決定されることを特徴とする。座部分はまた、他のスロットルと直列に配置された固定式の第3のスロットルを有する。第1及び第2のスロットルは、行程に応じて変化し、これにより、減衰媒体の第1のフローが第1のスロットルを通過し、減衰媒体の第2のフローが第2のスロットルを通過し、減衰媒体の第1のフローと第2のフローとの間の関係は、増加された行程に応じて増加する。
この柔軟な開口の解決策と従来技術とを区別するのは、異なるスロットルが異なる連続性(sequence)で配置されているということであり、これは、所望の柔軟な開口の幾何学的形状に関するほとんど制限のない自由な形態であるという効果を意味している。新しい幾何学的形状は、あらゆるフロー方向を取り扱うことができ、かくして、2作用となることができる。
圧力調整器の第1の実施の形態では、第1及び第2のスロットルは、第1及び第2の座部の直径によって規定される。この座部の直径は、それぞれのスロットルの円周に等しく、即ち、スロットルは、環状である必要はないが、理論的には、いかなる幾何学的形状をも有することができる。
第1及び第2のスロットルは、上述されたように、行程に応じて変化することができ、行程が増加したとき、スロットルの直径及び行程に依存しているこれらの面積が増加し、減衰媒体の比較的大きなフローを通過させる。同時に、第3の固定式の直列に配置されたスロットルは、減衰媒体の第2のフローが2つのスロットルを通過されるので、減衰媒体の第2のフローが減衰媒体の第1のフローよりも絞り調整されることを確実にする。
本発明の第2の実施形態では、座部分の第1の側面は、第1及び第2の座部の円周の内部に配置されたカットアウトを有する。これらカットアウトは、座部分に配置された第1及び第2の容積部を形成する。容積部中に位置された減衰媒体は、フローのために所定の圧力を受け取り、これは、スロットルのサイズによって決定される。
第3のスロットルは、座部分に配置された第3の直径を備えた孔として形成されることができる。そして、孔は、上流側の容積部と第2の容積部との間にフロー開口を形成する。第3のスロットルもまた、第1の容積部と第2の容積部との間に延びた幅及び深さを備えた溝として形成されることができる。第3のスロットルのこれらの形態の両方で、これは、第2のスロットルと直列に配置されている。これは、減衰媒体の第2のフローが減衰媒体の第1のフローよりも絞り調整されることを意味している。
第1及び第2の容積部もまた、第1のスロットルユニットとして配置されることができる。これは、座部分の第1の側面に少なくとも1回繰り返されることができる。少なくとも2つのスロットルユニットが、座部分の第1の側面に配置されたとき、これらは、座部分に対称的に配置されることができる。そして、減衰チャンバの間のフローは、弁部材に対する均一な圧力を生成し、これは、制御されたようにして持ち上げられ、基本的に座部分と平行である。座部分から持ち上がったときに所定の角度が弁部材に望まれるとき、スロットルユニットもまた、座部分に非対称的に配置されることができる。弁部材の角度に関して、減衰媒体のフロー中の圧力は、さらに調節されることができる。
第3の実施の形態では、座部分はまた、第1の側面に対向している第2の側面に、少なくとも1つの第2のスロットルユニットを有する。従って、座部分は、移動の方向に、及びその移動の方向に対しての両方を示す側面にスロットルユニットを有する。座部分の配置は、減衰媒体が同じ圧力調節で基本的に両方向に座部分を通って流れることができること、即ち、両フロー方向に柔軟な開口の品質を有することを意味している。
さらなる一実施の形態では、圧力調整器は、仕切り部分によって分離された、第1及び第2の減衰チャンバの間の減衰媒体の全フローを調節するように設計されている。仕切り部分は、ピストン、アームなどであることができ、これは、ショックアブソーバ、フロントフォーク又はステアリングダンパのような減衰ユニットの周囲の形状によって決定された速度で移動する。そして、減衰媒体は、第2のスロットルユニットを通って第1のスロットルユニットを介して第1の減衰チャンバから第2の減衰チャンバの方向に、また、第2のスロットルユニットを通って第2の減衰チャンバから第1の減衰チャンバの方向に流れることができるように配置されている。
圧力調整器は、ダンパ本体の外側の外部ユニットに置かれることができるか、ショックアブソーバの仕切り部分に直接装着されるように配置されることができる。
本発明は、添付図面を参照して、以下でより詳しく説明される。
図1は、簡単な圧力調整器の第1の既知の例を示している。 図2は、柔軟な開口の圧力調整器の第2の既知の例を示している。 図3aは、本発明の一実施の形態に係る圧力調整器を通るフローの概略図である。 図3bは、本発明の一実施の形態に係る圧力調整器の、3つの異なるサイズの弁部材の行程を示す断面図である。 図3cは、第3のスロットルの代わりの実施の形態を示している。 図3dは、座部分の持ち上げられた位置での、本発明の一実施の形態に係る圧力調整器で生じる減衰媒体のフローを示している。 図4は、逆止弁の形態である圧力調整器としての本発明の第1の実施の形態を示している。 図5は、本発明の一実施の形態に係る圧力調整器を備えたパイロット方式の弁の一例を示している。 図6aは、座部分の代わりの実施の形態を示している。 図6bは、座部分の代わりの実施の形態を示している。 図6cは、座部分の代わりの実施の形態を示している。 図6dは、座部分の代わりの実施の形態を示している。 図6eは、座部分の代わりの実施の形態を示している。 図7は、圧力調整器を備えた2作用のパイロット方式のショックアブソーバの弁を示している。 図8aは、圧縮及び反発行程中にアクティブである部分を備えたピストン装置の一部を示す側面図である。 図8bは、圧縮及び反発行程中にアクティブである部分を備えたピストン装置の一部を示す側面図である。 図9は、本発明の一実施の形態に係る圧力調整器を含む、パイロット方式のショックアブソーバの弁を示している。 図10aは、パイロット方式のショックアブソーバの弁を備えたショックアブソーバを示す概略図であり、また、減衰媒体が反発及び圧縮行程の間にどのように流れるのかを示している。 図10bは、パイロット方式のショックアブソーバの弁を備えたショックアブソーバを示す概略図であり、また、減衰媒体が反発及び圧縮行程の間にどのように流れるのかを示している。 図11は、座部分の代わりの実施の形態を示している。 図12は、本発明の実施の形態に係る圧力調整器を含む、パイロット方式のショックアブソーバを示している。 図13は、本発明の一実施の形態に係る圧力調整器中のフローqの関数としての圧力p1の数値シミュレーションからの結果のグラフである。
図3aは、本発明の一実施の形態に係る圧力調整器を通るフローを示す概略図である。圧力調整器1は、仕切り部分HPによって分離された、ショックアブソーバの減衰チャンバDC1、DC2の間のフロー経路qに配置されている。本出願は、滑り移動(telescopic movement)を行うショックアブソーバに限定されるものではなく、例えば、回転式のダンパをカバーすることができる。減衰チャンバDC1、DC2の間のフローqは、仕切り部分HPを通って、又はそれぞれのチャンバの外側に配置されたチャネルを通って起こることができる。
ショックアブソーバのピストンが速度vで動いているとき、圧力調整器は、開き、減衰媒体qのフローは、第1の行程依存カーテン面積As1を備えた第1のスロットル4aを横切って第1のフローq1に、及び、行程依存カーテン面積As2及び行程と相互作用しない固定面積Afを備えた第2及び第3のスロットル5a、6aを横切る第2のフローq2で移動することができる。カーテン面積の規定は、図3bに見られることができる。第1の圧力p1は、上流側の容積部Vのスロットルの上流側に作用し、また、第3の圧力p3は、スロットルから下流側に位置された容積部Vに作用する。第3のスロットル6aと第2のスロットル5aとの間で、第2の圧力p2はアクティブである。第1及び第2のスロットル4a、5aは、互いに平行であり、行程に応じて変化可能である。第3のスロットル6aは、固定されている、即ち、行程から独立しており、第2のスロットル5と直列に配置されている。第1及び第2のスロットル4a、5aは、これらのカーテンAs1、As2が増加する行程に応じて増加するので、行程に応じて変化する。しかし、第3の固定式のスロットル6aが第2のスロットルと直列に接続されているので、第2のスロットルq2は、第1のフローq1よりも減衰媒体によってより絞り調整され、これにより、減衰媒体の第1及び第2のフローの間の比率q1/q2は、増加された行程sに従って増加する。従って、第2の圧力p2は、第1のスロットル4aを横切るメインフローqによって形成される圧力減少よりも、第3のスロットル6aと第2のスロットル5aとの間の第1の圧力p1に関してより減少する、即ち、第3及び第1の圧力の差p1−p3がある。行程の小さいところでは、減衰媒体のフローは、非常に低いので、第1の圧力p1及び第2の圧力p2は、ほとんど同じである。差p1−p2、p1−p3及びp2−p3は、それぞれのスロットルに作用する(開く)力に比例することが思い出される。以下の分析の簡略化のために、最も低い圧力p3は、ゼロレベルとして選択されることができ、この結果、特に、p3=0である。
図3bは、本発明の一実施の形態に係る圧力調整器の、座部分に関する3つの異なるサイズの弁部材の行程を示す断面図である。明瞭化のために、調整器の半分のみが示される。調整器は、可動式の弁部材3を有し、この可動式の弁部材3は、少なくとも1つの第1及び第2の座部4、5を含む座部分2に対して作用する。この場合には、弁部材3は、環状のワッシャである。この弁部材3は、圧力調整器を、少なくとも1つの上流側の容積部V及び1つの下流側の容積部Vに分割する。座部分2は、第1の座部4及び第2の座部5の円周の内部に配置されたカットアウトを有する。これらのカットアウトは、第1及び第2の容積部V、Vを形成している。上流側及び下流側の容積部V、Vでは、上述の上流側の圧力及び下流側の圧力p1、p3は、アクティブである。これらの圧力は、圧力降下によって引き起こされ、これは、弁部材3の圧力の影響を受けた(pressure-influenced)調整器の面積Ar1、Ar2及びそのそれぞれの開口又は行程sの程度によって決まる。圧力の影響を受けた調整器の面積Ar1、Ar2は、円周O、Oを有し、これらは、座部分の座部の配置によって規定される。圧力の影響を受けた調整面積Ar1、Ar2の円周O、Oが弁を開く距離/行程sと掛けられたならば、所定のカーテン面積As1、As2を備えたギャップを生じ、減衰媒体がこのギャップを通過することが可能である。
弁部材3が開いたとき、この弁部材は、行程sによって記載される第1及び第2の座部4、5に対するその静止位置から所定の距離を移動する。行程sは、弁部材3を横切って圧力降下によって生成された減衰媒体のフローqの関数であり、これは、圧力調整器が開いたとき、第1の座部4と弁部材3との間の第1のフローq1で、及び第2の座部5と弁部材3との間の第2のフローq2で流れる。第1の容積部Vは、大部分に対して、上流側の容積部Vに直接接続され、一方、第2の容積部Vは、固定式のスロットル6aを介して上流側の容積部Vに接続されている。上流側の容積部Vへの第1の容積部Vの直接接続により、第1の容積部V中の圧力は、大部分に対して、第1の圧力p1と等しい。固定スロットル6aを介した第2の容積部V2と容積部Vとの間を互いに連結することによって、第2の圧力p2は、大部分に対して、低い行程s及びフローqで、第1の圧力p1と等しい。
本発明のこの態様の柔軟な開口は、かくして、少なくとも1つのスロットルユニットRUによって形成される。スロットルユニットRUは、2つの平行な行程可変の第1の直径d1及び第2の直径d2を有することができ、これらは、それぞれ、円周O、Oに等しい。また、スロットルユニットRUは、第2のスロットルユニットと直列に配置された固定式の第3のスロットルを有し、これは、第3の相当直径d3を有する。第1及び第2のスロットルは、これらのカーテン面積As1、As2が増加するので、行程に応じて変化し、第1及び第2の容積部V、Vの設計によって決まる。これは、行程sで中間の減衰のより大きなフローを通過させることを意味している。しかし、固定式の第3のスロットル6aが第2の容積部V及び上流側の容積部Vを互いに連結させるので、減衰媒体の第2のフローq2は、第1の容積部Vへの第1のフローq1であるよりも第2の容積部Vにより絞り調整される。従って、弁部材が所定の小さな行程よりも大きく移動したとき、圧力p2は、第1の容積部V中の圧力p1に関する第2の容積部Vに落ちる。小さな行程では、およそ0に等しく、減衰媒体のフローは、かなり低いので、第1及び第2の容積部V、Vの両方の圧力が、実際には、第1の圧力p1に等しい。
調整器の面積Ar1に作用する第1の圧力p1は、第1の調整器の力Fr1を生成し、調整器の面積Ar2に作用する第2の圧力p2は、第2の調整器の力Fr2を生成する。両方の力が、弁部材2に対して開口方向に作用するので、これらは、全体の調整器の力Frを生成するために加えられることができる。この全体の調整器の力Frは、1つ又は全てのばね力F、パイロット力Fp及び追加のフロー及び摩擦力Fqによって生成された、反対する全体の力Faによって平衡を保つことができ、さらに、本発明の以下のいくつかの実施の形態及び数学的処理を参照する。圧力p2は、第3のスロットル6aのサイズによって示される衰退率でメイン圧力p1に関して減少するので、第2の調整器の力Fr2はまた、第1の調整器の力Fr1に関して減少する。第1の圧力p1が、連続した絞り調整のない理論では、第1の調整器の面積Ar1に直接作用し、第1の調整器の力Fr1は、かくして、第2の調整器の力Fr2の減少に比例して増え、メイン圧力p1は、全フローqに応じて増える。
従って、第1の容積部V中のメイン圧力p1は、支配的であり、大きな行程で制御し、2つの容積部V、Vの圧力p1、p2の変化が、好ましくは、行程sに比例して絶えず起こる。第1及び第2のスロットル4a、5aのサイズと組み合わせた固定式のスロットル6aの十分に調節されたサイズによって、柔軟な開口が達成されることができる。これは、以下に数学的に説明される。
さまざまなスロットルを通る流れ抵抗RS1、RS2、Rfは、特定のスロットルの面積As1、As2及び固定式のスロットルの面積Afとフロー係数Kqとの積によって示される。カーテン面積のサイズAs1、As2は、スロットルの相当直径d1、d2とpi及び弁の行程sとの積によって示される。
Af及びAs2の直列接続は、これら2つのスロットルで流れ抵抗が表現されることができることを意味している。
R2=Rs2*Rf/(Rs2+Rf0.5
スロットルユニットRU全体に関して、q=q1+q2であり、これは、全回路の流れ抵抗が調整されたメイン圧力p1に基づいてRとして表現されるならば、我々は、以下の関係を得ることを意味している。
R*p10.5=Rs1*p10.5+R2*p10.5
従って、2つの抵抗R2及びRs1が平行に接続されるという事実が、以下の関係を与える。
R=R2+Rs1
従って、スロットルユニットRU全体の流れ抵抗は、
R=RS2*Rf/(RS2+Rf0.5+RS1
となる。
推論をさらに発展させるために、弁部材3での力の平衡もまた、以下の式によって数学的に表現されることができる。
全体の調整器の力Frに関して、我々は、
Fr1=Ar1*p1
を有する。ここで、Ar1=Pi/4*d1であり、p1は第1の容積部Vに作用するメイン調整圧力であり、
Fr2=Ar2*p2
であり、ここで、Ar2=Pi/4*d2であり、p2は第2の容積部Vに作用する圧力である。
第2の容積部Vの圧力p2は、フロー関係によって与えられる。
q2=Rf*(p1−p2)0.5=Rs2*p20.5
これは、p1の関数としてp2を得るために解かれることができ、
p2=p1*(Rf/(Rs2+Rf))
である。
従って、全体の調整器の力Frは、メイン圧力p1が想像上の調整器の表面Arに作用しているかのように表現されることができ、これは、以下の式から解かれることができる。
p1*Ar=p2*Ar2+p1*Ar1=p1*(Rf/(Rs2+Rf))*Ar2+p1*Ar1
であり、従って、
Ar=(Rf/(Rs2+Rf))*Ar2+Ar1
である。
弁部材3での力の平衡もまた、弁部材3の開口に反対方向に作用するパイロット圧を記載する以下の関係によって数学的に表現されることができる。
Fp=Pp*Ap
ここで、Apは、閉じる方向に弁部材3に対する力を生じる面積であり、好ましくは、図7に関連して説明される(1つ又は複数の)プランジャ13a、13bの面積である。プランジャ13a、13bを介して弁部材3に作用する圧力は、パイロット圧Ppであり、これはまた、図7並びに図9に関連してより詳しく説明される。
図7では、(1つ又は複数の)プランジャ13a、13bはまた、メインばね係数C及びプレテンションspを有するメインばね14a、14bによって作用され、これにより、行程sに応じて変化するばね力Fは、
F=C*(s+sp)
と表現されることができる。
弁部材3に作用するフロー力Fqは、簡略化され、以下のように表現されることができる。
Fq=Kfq*Kq*Ka*s*p1=Kfq*R*p1
ここで、フロー係数Kq、面積係数Ka及び行程sの積が、行程依存絞り調整R=Kq*Ka*sとして解釈される。フロー力係数Kfqは、ベルヌーイの周知のフロー力方程式Fq=Kfq*q*p0.5から得られる。
積Ar*p1として見なされる調整器の力Frは、ばねFs、フロー力Fq、及び現在の例ではパイロット圧による力Fpからくる部分の力の合計によって平衡にされる。従って、
Fr=Fp+Fs+Fq
であり、これは、我々に最終的な式を導き、
Ar*p1=C*(s+sp)+Kfq*R*p1+Pp*Ap
であり、ここで、p1は、力の平衡の結果として解かれ、明示的に表現されることができ、
p1=ΣFa/ΣAr=(pp*Ap+C*(s+sp))/(Ar−Kfq*R)
である。そして、簡略化されたフロー理論によって、調節する力Faが識別されなければならず、この処理でのフロー力のいくつかが調整器の面積Arに含まれることが明らかとなる。
この状況では、圧力対フローの概略図の柔軟な開口に関する表現を生じるためにフローを説明するならば、それ故
q=R*p10.5
となる。ここで、スロットルユニットRU全体の流れ抵抗Rは、本発明の上に説明された概念に応じて変化する。流れ抵抗Rのこの特性は、上に説明されている。
行程の初期部分の間、p1は、大部分に関してp2と等しいことがさらに説明されることができる。これは、第3の固定式のスロットル6aでの圧力降下が、第1のスロットルでほぼゼロに等しいことを意味している。従って、これは、開口に基づく低い値を有する圧力レベルであるが、フローとしての増加があることを意味している。そして、圧力p2が第2の容積部Vで減少したとき、圧力降下が、第1の流れ抵抗RS1により増加し、同時に、第2のスロットル5aを横切る圧力降下が増加し、固定式のスロットル6aを横切る圧力降下p1−p2が増加する。弁の第1の開口は、クラッキングと称されることができる。
これは、開閉口圧力が行程の始めで低く、終わりで所望の値に達するので、弁が、柔軟な動きで開閉することを意味している。
図3cは、第3のスロットル6aの代わりの一実施の形態を示している。ここでは、第2の容積部Vから第1の容積部Vまで延びたスリットの形態である孔を介して、第2の容積部Vと上流側の容積部Vとの間に直接的な接触がある。スリットは、高さH及び幅Bを有し、代わりの一実施の形態の固定面積は、Af’=pi/4*d3であり、Af”=B*Hである。従って、さらに、この実施の形態に関して、第3のスロットル6aの相当直径d3は、スロットルが環状であるという上の仮定を使用することによって計算されることができる。もちろん、このスロットルもまた、第1の容積部Vから座部2を通って第2の容積部Vまで延びた孔として配置されることができる。この実施の形態の1つの利点は、2つのスロットルが直列に配置されていない(即ち、座部分の軸方向に配置されている)ので、座部分が比較的薄くされることができ、従って、よりコンパクトであることである。
図3dは、本発明のいくつかの実施の形態に関連して生じる逆流の振る舞いを示している。フローq1は第1の容積部Vに入り、他のフローq2は、固定式のスロットルを介して第2の容積部Vに入る。第1の容積部V中の圧力は、固定式のスロットルの作用により一般的により高いので、弁部材が持ち上げられたとき、第1のフローq1の逆流部分q4は、第2の容積部Vに引っ張られる。このような逆流はまた、これら実施の形態では、2つの容積部の間の接続がなく(容積部の間に延びた溝又はカットアウトのような)、これらの場合には、逆流q4は、持ち上げられた弁部材と座部分との間に形成されたスペース中を流れる。
この効果は、本発明に係る調整器の理解を助けることができる。上の分析からわかるように、このような調整器の柔軟な開口の特徴は、調整器の面積のサイズに関連している。第2の容積部Vの可変スロットルは、この容積部に減衰媒体が直接供給されないか、小さな固定式のスロットルを介して供給される実施の形態でさえも調整器の面積に寄与する。これは、構造上コンパクトなようにして、柔軟な開く特性が達成されることができることを意味している。
図3dに示される実施の形態では、減衰媒体は、弁部材の左端部に、又は弁部材の右部分に設けられた内部開口3cによる容積部V、Vのいずれかを出ることができる。スリットであることができるか、径方向に配置された孔の集まりであることができる開口3cは、好ましくは、座部分に、カットアウト2cに隣接して設けられ、これは、第2の容積部Vに接続され、フローのためのより大きな通路を与える。第1の容積部V、第2の容積部V及び内部開口3cは、上に説明されるような逆流のフロー方向に配置されるので、後者は、内部開口3cが設けられていなければ、後者は、この状況でより述べられやすい。言うまでもなく、逆流は、弁部材のこのような構成に依存している。逆に、柔軟な開口の振る舞いが、内部開口なしで弁部材を有する調整器でそれ自体明らかであり、その内側の境界で緊密にシールしていることがわかっている。座部分が、容積部とスロットルとの少なくとも一方に関して、本発明に従って配置されているならば、クランプされる、又は摺動されるシムプレート又はシムリングの形態の弁部材を有する調整器が、柔軟な開口の振る舞いを示すことがさらにわかっている。
図4は、弁1の形態である圧力調整器の簡単なスケッチを示す、本発明の第1の実施の形態を示している。この第1の実施の形態は、主に、ショックアブソーバ中の減衰媒体のフローの圧力を調節するように設計されている。圧力調整器は、好ましくは、逆止弁のように作用する。減衰媒体のフローは、図4にHPとして示される、メインピストンを横切る圧力差を生成するショックアブソーバの移動によって生成され、これは、ショックアブソーバを2つの減衰チャンバに分割する。図中の圧力調整器は、メインチャンバに配置された第1の種であるか、減衰チャンバの間のフローを分割する他のユニットに配置された第2の種であることができる。ここで、再び、弁部材3は、第1、第2及び第3のスロットル4a、5a、6aを有する座部2に対して作用する。ここでは、調整器を開く力は、ばね7によって相殺される。
図5は、パイロット方式の弁の一例を示している。弁は、ハウジング8と、軸方向に移動可能な第1の弁部材3とを有する。軸方向に移動可能な第1の弁部材3の移動は、座部分2によって制限され、これは、弁のハウジング8と一体的であるか、別体であることができる。弁が開いたとき、減衰媒体Q1は、弁部材3と座部分2との間に形成された可変フロー開口sを備えた通路中を、上流側の容積部Vから下流側の容積部Vまで流れる。弁は、2つのステージのパイロット方式の弁であり、これは、メイン弁を開く力がパイロットチャンバVp中で生成されたパイロット圧に依存していることを意味している。減衰媒体Q1のいくつかのフローは、弁部材3及び座部分2の入口孔を通ってパイロットチャンバVに進むので、弁部材に対する対応する圧力(counter-pressure)。従って、この場合、弁の全体の調整器の力Frは、パイロットチャンバV中にパイロット圧Ppによって生成された力Fpに加えて、ばね7からばね力Frによって生成された、反対の全体の力Fa、他の可能なフロー及び摩擦力によって平衡を保たれる。
図6aないし図6dは、同じ関数を発生するさまざまな幾何学的形状を備えた座部分2の代わりの実施の形態を示している。
図6a並びに図6bは、座部分2を示す平面図である。これらのそれぞれの容積部V、Vを備えた第1及び第2の座部4、5は、セクタの形状を有する。座部4、5、従ってスロットル4a、5aが有することができる円周O、Oは、以下の式により与えられる相当直径d1又はd2として規定される。
d1=O/pi d2=O/pi
図6bのスロットル4a、5aは、部分的に2つのグループの中で配置されたか、第1及び第2の容積部V、Vと座部4、5からなる中心線に関してスロットルユニットRUを対称的に配置している。図6aでは、これらスロットルは、非対称のグループで配置されるか、又は第1及び第2の容積部V、V及び第1の容積部V及び座部4を加えた、座部4、5を備えたスロットルユニットRUを配置している。図6a並びに図6bの両方の第3のスロットル6aは、第2の座部5の容積部Vと互いに連結され、好ましくは、直径d3を備えた孔の形態を有する。
図6cは、柔軟な開口の他の実施の形態を示しており、それぞれの容積部V、Vに対する第1及び第2の座部4、5が、スロットルユニットRUを形成しており、また、それぞれの座部が、直径d1、d2を備えた円の部分の形態を有する。第1の座部の直径d1は、ここでは、ショックアブソーバの弁の減衰性を最適化するように、第2の座部の直径d2よりも幾分小さい。ここで、同様に、第3のスロットル6aは、第2の座部5aの容積部Vと互いに連結され、直径d3を備えた孔の形態を有する。
図6cでのスロットルユニットRUは、8つのユニットでグループ化され、スロットルの直径d1、d2及びd3の選択に関して圧縮のために最適化されている。さらに、8つのスロットルユニットRUが、座部分2の対向している側面2bに配置され、これもまた、スロットルの直径d1、d2及びd3の選択に関して反発のために最適化されている。
図6dは、座部分2の他の代わりの形態を示しており、この座部分2は、座部分2の圧縮側面及び反発側面2a、2bの異なる幾何学的形状を有する。圧縮側面2aにあるスロットルユニットRUは、直径d1及び円周O1を備えた2つの第1のスロットル4aと、円周O2を備えた第2の腎臓形状のスロットル5aとからなり、これは、溝の幅d2によって決定され、相当直径d2、及び直径d3を備えた固定式の第3のスロットル6aとして規定されることができる。スロットルユニットRUの同じ配置もまた、座部分の反発側面2bで繰り返されるが、ここでは、第3のスロットル6aは、第1及び第2のスロットルの容積部V、Vの間に延びた幅B及び深さHのスリットによって置き換えられている。第3のスロットル6aは、なおも、その幅及び深さによって規定された相当直径d3を有すると仮定されることができる。各スロットルユニットRUは、好ましくは、座部分2のそれぞれの側面2a、2bに対して4回繰り返される。
図3dに関連して説明されたのと同様の逆流現象が、図6dに示される座部分2の反発側面2bに起こることができることが注目される。確かに、第2の容積部Vには、圧縮側面2aから直接ではなく、第1の容積部を介して減衰媒体が供給される。溝が2つの容積部の間に設けられるので(断面の左部分参照)、弁部材が閉じられたとき、減衰媒体が流れることができる。
図6eは、座部分2の圧縮及び反発側面2a、2bで同じタイプの幾何学的形状を備えた座部分2の他の代わりの実施の形態を示している。この場合には、両側にあるスロットルユニットRUは、角度a1、半径r1、直径D1及び幅b1によって面積及び周囲で規定されたリングセグメントの形状の第1のスロットル4aからなり、これは、相当直径d1及び円周O1を与える。スロットルユニットRUはまた、第2の環状のスロットル5aからなり、その幾何学的形状は、溝の幅b2及び溝の直径D2によって示され、これはまた、円周O2を備えた相当直径d2及び直径d3を備えた第3の固定式のスロットル6aとして規定されることができる。スロットルユニットRUの同じ設計もまた、座部分の反発側面2bで繰り返され、ここでは、孔は、第3のスロットル6aが同じ幾何学形状を有するが、第1のスロットル容積部Vと第2のスロットル容積部Vとの間の個々に適用された距離を有する。第3のスロットル6aは、ここでは、図面に示される寸法d3と同じ相当直径d3を有する。座部分2のそれぞれの側面2a、2bに8つの第1のスロットル4aのための1つの第2のスロットル5aがあるので、各スロットルユニットRUは、この場合、繰り返していない。この例は、本発明が、どのようにして広範囲にわたる形状の変化が可能であるかを示しており、このような形状の変化は、なおも特許の保護の範囲内に明白にとどまる。
図7は、圧力調整器を備えた2作用のパイロット方式のショックアブソーバの弁を示しており、フローは、圧縮及び反発方向の両方に与えられる。圧力調整器は、ここでは、1つの座部分2と、後者の両側に、第1及び第2の弁部材3a、3bとを有する。その弁部材3a、3bを備えた座部分2は、第1及び第2のカバー12a、12bによって両端で結合されたホルダ11で、第1のメインハウジング10aと第2のメインハウジング10bとの間に装着されている。このユニットは、ショックアブソーバの減衰チャンバを分割しているメインピストンHPの部分であるように設計され、減衰シリンダに関するメインチャンバの移動が、弁によって調整可能な減衰媒体のフローを生成する。
第1及び第2のメインハウジング10a、10bには、少なくとも1つのプランジャ13a、13bが配置され、これは、第1及び第2の弁部材3a、3bに対するパイロット圧による力Fpの形態である反対の力を生じるように設計され、ホルダ11のまわりに対称的に配置されている。プランジャ13a、13bはまた、少なくとも第1及び第2のメインばね14a、14bに対する支持を与え、これは、同様に、弁部材3a、3bに対する反対の力Ffを生成する。ばね力は、ホルダ15a、15bで調節されることができる。Fp+Ffによって規定されるような全体の反対の力Faは、座部分を通る減衰媒体のフローによって生成される弁の全体の調整力Frの平衡を保ち、上に説明されるように動作する。
圧力調整器の動作範囲、即ち、最も高い圧力と最も低い圧力との差は、特定のアプリケーションに対して使用されることができるプランジャ13a、13bの数によって決定される。弁部材に面しているプランジャ13a,13bの部分の形状は、弁部材3の開口の移動が座部分2に関してどのように起こるかにとって重要である。スロットルユニットRUが座部分2に対称的に配置されたならば、弁部材3は、大部分に関して、座部分2及びプランジャ13a、13bと平行に開く。代わって、スロットルユニットRUが座部分2に非対称的に配置されたならば、調整器を持ち上げるリフト力は、スロットルユニットRUが座部分に非対称的に配置されているのと同様に、さまざまな点で作用するように分割されることができる。プランジャ13a、13bの形状に応じて、弁部材3は、少なくとも1つのプランジャ13a、13bの周りを覆う/傾けることができ、これにより、弁部材が開いたとき、弁部材3は、座部分2に対して所定の角度を有する。この角度は、行程に応じて、及びスロットルユニットRUを通る減衰媒体のフローに応じて変化する。プランジャ13a、13bの移動の減衰は、例えば、パイロットフローチャネル21でスロットル26(図9)によって生成されることができる。スロットル26は、パイロットフローのサイズを決定するように、また、プランジャの移動の、従って全体として弁の減衰を生じるように配置されている。
プランジャ13a、13bはまた、2作用の機能及び非対称性を与えるために、座部分2の圧縮側面2a及び反発側面2bの数において異なることができ、例えば、これにより、反発行程Rの間の圧力レベルは、圧縮行程Cの間の圧力レベルよりも大きい。プランジャ13a、13bの非対称的な配置は、顧客の望みを果たすように、最も高い圧力レベルと最も低い圧力レベルとの両方及び対応する特徴を生じるという目的を有する。さらに、対称的に配置されたプランジャ13a、13bの内部のばね14a、14bは、プレテンション及びばね定数に関して、非対称的に配置されることができる。それぞれのばね14a、14bは、このように、さまざまなプレテンション及びばね定数を有することができる。プランジャの数及びこれらの直径もまた、圧力レベル/作用面積のサイズを適用するように使用されることができる。
この実施の形態における座部分2は、2作用であり、これは、第1及び第2の座部4,5をそれぞれ備えた第1及び第2の容積部V、Vの少なくとも1つの組合せが、座部分の両側に配置されることを意味している。第1の弁部材3aは、座部分の第1の側面2aに配置され、これはまた、その圧縮側面と呼ばれることができる。また、第2の弁部材3bは、座部分の第2の側面2bに配置され、これはまた、その反発側面と呼ばれることができる。第1及び第2の容積部のサイズは、異なる減衰方向C、Rで望まれる減衰特性の差によって変化される。
図8aは、圧縮行程Cの間にアクティブである部分を備えたピストンユニットの一部を示す側面図である。直径d1のその第1の座部4を備えた第1の容積部Vが、座部分2を通って延び、これにより、フロー経路が、座部分の第2の側面2bからその第1の側面2aまで形成される。第2の容積部Vは、座部分の第2の側面2bで境界を定められるが、フロー経路は、座部分の第2の側面2bからその第1の側面2aまで形成され、直径d3を備えた第3のスロットル6aが、第2の容積部Vの圧力の影響を受けた表面の孔として配置されている。
図8bは、反発行程Rの間にアクティブであるピストンユニットの一部を示している。直径d1のその第1の座部4を備えた第1の容積部Vは、座部分2を通って延び、これにより、フロー経路は、座部分の第1の側面2aから第2の側面2bまで形成される。第2の容積部Vは、座部分の第1の側面2aで境界を定められるが、フロー経路は、座部分の第1の側面2aからその第2の側面2bまで形成され、直径d3の第3のスロットル6aが、第2の容積部Vの圧力の影響を受けた表面の孔として配置されている。
図8a並びに図8bは、第1及び第2の容積部V、Vを示しており、これらは、スロットルユニットRUとして配置されることができ、座部分のそれぞれの側面2a、2bで少なくとも1回繰り返される。これはまた、それぞれの側面に面している座部分の表面に配置されたさらなるカットアウト16を示している。これらカットアウト16は、減衰媒体がそれぞれのスロットルユニットの第1の容積部V及び第2の容積部Vに流れることができ、一方、第2の容積部へのフローが第3のスロットル6を通過することを確実にする。行程の方向と平行な方向のフローが、弁部材3a、3bによって妨害され、これは、座部分2の両面/表面2a、2bに対して位置し、シールする。
図9は、本発明の一実施の形態に係る圧力調整器を含む、パイロット方式のショックアブソーバの弁を示している。また、図10a並びに図10bは、パイロット方式の弁を備えたショックアブソーバの概略を示し、また、減衰媒体が反発及び圧縮行程の間にどのように流れるかを示している。圧力調整器を通るフローは、これら図9、図10a並びに図10bの3つ全てによって説明される。
図10a並びに図10bは、ショックアブソーバの減衰本体が、ピストンロッドに取り付けられたメインピストンHPの形態である仕切り部分によって第1及び第2の減衰チャンバDC1、DC2に分割されることを示している。減衰シリンダ中のメインピストンの移動は、ショックアブソーバの弁を介してそれぞれの減衰チャンバの間の減衰媒体のフローを生成する。ショックアブソーバの弁は、メインピストンに、又は減衰チャンバDC1、DC2と互いに連結された分離スペース中に配置されることができる。減衰シリンダに設けられた液圧減衰媒体は、減衰媒体中のキャビテーションの、即ち、高いキャビテーションの圧力の危険性を低減させるために、ガス圧Pgで気圧調節される。
図10aでは、ショックアブソーバ本体中のメインピストンは、所定の速度vで反発方向に移動しており、第1の減衰チャンバDC1又は反発チャンバを圧縮する。第1の減衰チャンバDC1中の減衰媒体は、圧力Prを有し、これは、前記第2の減衰チャンバDC2の圧力Pcよりも高い。この圧力は、プランジャ13aの両側面に作用し(図9)、そして、ばね14aによって適所に、座部分2の反発側面である第1の側面2aの両面に保持され、これは、一方では、第1の弁部材3aは、その座部2aに対して閉じられて、押され、他方では、第2の弁部材3bは、メインピストン速度vに依存して、所定の行程sのために開くことを意味している。そして、減衰媒体は、第1、第3及び第2のスロットル4a、5a、6aを介して圧力調整器を通って流れ、これは、柔軟な動きで前記座部分から持ち上がる第2の弁部材3bに寄与する。減衰チャンバで圧力を生成する調整器を持ち上げるリフト力は、メインばね14bによって生じたばね力Fsによって、及びパイロット圧Ppによって生成されたパイロット力Fpによって相殺される。ばね力Fs及びパイロット力Fpの両方が、第2の弁部材3bのそれぞれのプランジャ13a、13bを介して作用する。
パイロット力Fpは、フローが、第1の減衰チャンバDC1から、第1のカバー12aの第1の上流側の逆止弁17を介して、第1のカバー12aと(1つ又は複数の)第1のプランジャ13bの間に設けられた第1の入口パイロット容積部Vip1に向かうように生成されている。
パイロット圧Pは、第1及び第2の減衰チャンバDC1、DC2の間のパイロットフローによる入口パイロット容積部Vip1で構築され、ソレノイド18への電源を制御するECU制御連続電気信号によって調節され、これは、メインパイロット容積部Vhpのパイロット弁の座部20に関してパイロットアクチュエータ19のための位置を調整する。減衰媒体のフローを調節するように配置された制御可能なフロー開口は、パイロット弁の座部20とパイロットアクチュエータ19との間に形成される。従って、それは、欧州特許第0942195号に記載された原理で機能する。フロー開口及びメインパイロット容積部Vhpのサイズは、パイロットアクチュエータ19に対する力の平衡によって決定される。力の平衡は、主に、入口パイロット容積部Vipの圧力によって決まる、調整器の反対の力Frに対して、ソレノイド18からの調節する力及び追加のばね力などの全体によって生成される。
入口パイロット容積部Vip1は、ホルダ11中に配置された第1のパイロットフローチャネル21を介してメインパイロット容積部と互いに連結されている。そして、パイロット減衰媒体は、第1の下流側の逆止弁22を介して、ホルダ11中の第2のパイロットフローチャネル23を通って、第2の減衰チャンバDC2に流れる。
図10bでは、ショックアブソーバ本体中のメインピストンは、所定の速度vの圧縮方向に流れて、第2の減衰チャンバDC2を圧縮する。そして、第2の減衰チャンバDC2中の減衰媒体は、第1の減衰チャンバDC1中の圧力Prよりも高い圧力Pcを有する。この圧力は、座部分2の第2の側面2bに作用し、これは、メインピストン速度vに依存している所定の行程sのために第1の弁部材3aが開くことを意味している。そして、減衰媒体は、第1、第3及び第2のスロットル4a、6a、5aによって圧力調整器を介してもう一度流れる。減衰チャンバ中に圧力を生成する調整器のリフト力は、第1のメインばね14aによって、及び同じパイロット圧Ppによって生成されるばね力Fsによって相殺され、(1つ又は複数の)プランジャ13aを介して第1の弁部材3aに作用する。
この図10bでのパイロットフローは、第2の減衰チャンバDC2から第2のカバー12bの第2の上流側の逆止弁24を通って第2のカバー12と第2のプランジャ13aとの間に配置された第2の入口パイロット容積部Vip2に向かっている。第2の入口パイロット容積部Vip1は、ホルダ11中に配置された同じ第1のパイロットフローチャネル21を介して同じメインパイロット容積部Vhpと互いに連結されている。そして、パイロット減衰媒体は、第2の下流側の逆止弁25を介して第1の減衰チャンバDC1に直接流れる。
ショックアブソーバの弁は、機能的に対称的であり、これは、下流側及び上流側の変更がピストンの移動に基づいて起こることを意味している。さらに、弁は、特有の部分のコスト及び数を抑えるために繰り返す複数の部分を有する。
メイン設置プロセスを容易にするために、そのメインピストンHPを備えたメイン弁パケットもまた、1つのユニットに一緒にリベットで留められることができる。これは、好ましくは、側面の設備で果たされる。このユニットは、図7に示され、ここでは、ホルダ11は、適所にピストン部分を維持するために、その下側端部にリベットで留められる。ユニットはまた、ソレノイドとピストンとが一体化されたメイン弁パケットの態様を含むことができるか、弁の外側のハウジングとピストンとが一体化された態様を含むことができる。メイン弁パケットは、好ましくは、弁パケットを一緒に集めて、弁中の複数の部分にプレテンションを与えシールを与えるナットによって一緒に保持される。このプレテンションのおかげで、柔軟なガスケットが必要とされず、後に認められるコンパクトでコスト効率の良い設計を裏付ける。
メイン弁パケット及びそのメインピストンHPを1ユニットに集めるために、リベット以外の代わりの手段を設けることによって上述の実施の形態を変化させることが可能である。好ましくは、プレス嵌め又は圧力嵌めが使用される。また、スナッピング及びプレス嵌めの組合せによって構成要素が一緒にスナップされるか連結されることができる。
図11は、座部分2の代わりの一実施の形態を示しており、これは、その圧縮側面2aとその反発側面2bとの両方で同じタイプの幾何学的形状を有し、既に説明されたのと同様の弁部材と共に使用されることができる。ここでは、両側のスロットルユニットRUは、円形の孔の形態である第1のスロットル4aを含み、その面積は、第1の(相当)直径d1又は円周O1によって決定される。第1のスロットル4aは、第1の容積部V1からの減衰媒体のフローを与える。座部分2の両側面2a、2bに設けられた円形の溝5aがあり、これは、第2のスロットルとして機能し、第2の容積部V2からのフローを与える。開口5aの幾何学的形状は、溝の幅b2及び溝の直径D2によって説明されることができるが、開口5aの円周O2=pi*(D2+b2/2+D2−b2/2)=pi*D2に基づいて計算された第2の相当直径d2=O2/piから説明されることができる。図面に示されるように、溝5a(第2のスロットル)の幾何学的形状は、異なる圧縮及び反発の減衰特性を生じるように、座部分2の2つの側面の間で変化することができる。溝5aもまた、なくされるか、いくつかのサブ溝に分割されることができる。スロットルユニットRUはまた、溝の形態である第3の固定式のスロットル6aを有し、これは、材料で直接実行され、第1及び第2の容積部V1、V2を接続している。第3のスロットル6aの面積は、溝の深さH及び溝の幅Bによって与えられ、これらの値が、第3の相当直径d3=O3/pi=2(B+H)/piを与え、ここで、O3はスロットル6aによって与えられるフロー経路の円周である。この構造は、座部分2の両面2a、2bで類似しており、スロットルユニットRUは、両側で数回繰り返されることができる。動作中、第3のスロットル6aは、第1の容積部V1と第2の容積部V2との間の減衰媒体の所定のフローを与える。このようにして、座部分2の他の側と直接連通していない第2の容積部V2には、第1の容積部V1を介して減衰媒体が供給され、弁部材に開く力を及ぼすことを可能にする。弁部材の閉じた位置では、第2の容積部Vへのフローは、第3のスロットル6aによって制限される。弁部材が持ち上げられたとき、減衰媒体は、これと座部分2との間を流れる。第2の容積部V2の圧力は、第1の容積部V1の圧力よりもほぼ低く、同様に図3dに示され、第1の容積部V1から出るフローの所定の分流q4は、座部分を出て下流側の減衰チャンバに向かって継続する前に、第2の容積部Vに入る。従って、実際上、調整器の面積Arは、第1及び第2の調整器の面積4a、5aの調整器の面積の合計である。これは、後者が構造上コンパクトでも、調整器に柔軟な開口の特徴を与える。より正確には、パイロット圧がゼロに近いとき、即ち、弁がアクティブでないとき、パイロット圧が最大であるとき、即ち、弁が完全に活性化されているとき、及びこれらの間のとき、最も低い圧力降下(第1の圧力と第3の圧力との差p1−p3)は、全ての活性化された状況で低い値で維持される。
分流q4のサイズは、選択された幾何学的形状に依存している。効果的には、図11の座部分は、薄いリング形状のディスクの形態である弁部材と接続して使用され、これは、内面にあるハウジングによって中心決めされ、内部開口(クリアランス)3cを有し、減衰媒体は、主に、第2の容積部V2から内部開口を通って出る。好ましくは、弁部材は、容積部V1、V2を覆い、これらの外側に小さな径方向の距離だけ延びている。弁部材の弁の内部開口3cは、図3dのカットアウト2cと同様に、座部分の狭いカットアウトほぼ一致することが図12に見られることができる。開口3cの内側の境界は、なおも、第2の容積部Vから径方向に位置され、オーバーラップが確実にされる。
この実施の形態では、座部分2の両側は、12の第1のスロットル4aと、2つの第3のスロットル6aと、1つの第2のスロットル5aとを有するが、スロットル(特に第1及び第3のスロットル4a、6a)の数は、他の実施の形態で異なることができる。特に、第1及び第2のスロットル4a、5aが小さな距離で配置されているならば、溝6aは完全に省略されることができ、これは、図3dに示される状況と同様に、逆流のみによって第2のスロットル5aに減衰媒体を供給させる。このような逆流は、弁部材の持ち上げられた位置でのみ起こることができるが、調整器は、第2のスロットル5aの面積の追加によって与えられたその大きな有効な調整器の面積によって柔軟な開口特徴を有する。この例は、さらに、本発明が、本発明の保護の範囲の下にある広範囲な幾何学的形状を有する多くのさまざまな形態で具体化されることができることを示している。
図12は、図7並びに図9に開示される実施の形態の一変形例を示している。メインピストンの仕切り部分HPは、ホルダ11上に嵌合32されている。座部分2は、第2のカバー12bによって保持され、これは、嵌合部31を通してホルダ11上に嵌合されたナットの形状を有する。可変スロットルのための座部が、上に説明されるように、座部分2中に設けられる。座部分2はまた、ダンパチューブの壁33に対してシールすることにより、2つの減衰チャンバDC1、DC2の間の液圧の分割器(divider)として作用し、これにより、2つのチャンバDC1、DC2を分離する。特に、座部分2は、ダンパチューブの壁と協働するガスケット34を支持することができる。これとは対照的に、対応しているシール(又はガスケット)は、図7並びに図9に示される実施の形態でメインピストンHP自体によって支持される。従って、図12に示される座部分2は、ピストン座部であるとみなされることができる。この実施の形態の効果は、座部分2の直径D1、D2(図11参照)が、ダンパチューブのサイズを増加させることなく比較的大きくなることができるということである。再び、これは、大きな調整器の面積Arを確実にし、これは、パイロット圧がゼロに近い(活性化されていない弁)であるとき、弁による最も低い圧力降下p1−p3を与え、これにより、柔軟な開口の振る舞いを促進する。
図13は、本発明に係るパイロット方式の圧力調整器を含むフローシステムの数値シミュレーションの結果を示している。図は、(第3の)固定式のスロットルサイズの影響のグラフであり、破線の曲線40は、比較的より小さな固定式のスロットルを示し、実線41は、比較的大きな固定式のスロットルを示している。aで示される曲線は、比較的大きなパイロット圧を有する調整器を参照している(即ち、パイロットチャンバから下流側の減衰チャンバに向かうフロー経路は、比較的制限され、これにより、大きなパイロット圧が構築されることができる)。また、bで示される曲線は、中間のパイロット圧を示し、cで示される曲線は、比較的低いパイロット圧を示している。他の全てのパラメータが、これらの場合に一定に保たれる。数値シミュレーションは、圧力調整器のみよりも多くのフローに影響を及ぼす構成要素を含む複雑なシステムに関し、これは、特に、曲線41a、41bが明らかな切断形状(clear-cut shape)を有しないことが注目される。
図13では、比較的小さな固定式のスロットルが、一般的に、より平らな圧力フロー依存性を与え、通常の、柔軟でない開口の調整器に対する対応する曲線とはかなり異なっていることが見られる。しばしば、比較的小さな固定式のスロットルに対する曲線の上昇部分と停滞部分との間のより鋭い推移を見ることが可能である。明らかに、固定式のスロットルのサイズが増加されるほど、調整器が複数の平行な行程可変のスロットルを装備した弁とより似ており、これは、本発明の意図した柔軟な開口特性を有することが知られていない。従って、曲線の上昇部分及び停滞部分(stagnating portion)との差が、それほど顕著ではないことができ、また、これらの間の推移は、このような場合、さらに延長される。他方では、非常に狭い固定式のスロットル、及び第1及び第2の容積部V1、V2の大きな距離に関して、これらの後者は、減衰媒体の供給の減少を与えることができ、これはまた、柔軟な開口特性に影響することができる。従って、所定の手順の実験によって、当業者は、望ましい柔軟な開口特性を与えるこれらの極限の間の固定式のスロットルのサイズを見つける。
本発明の一実施の形態では、ショックアブソーバの弁で、第1及び第3の圧力で上流側の容積部と下流側の容積部との間の減衰媒体の全フローの圧力を調節するように設計された圧力調整器が、以下の特徴を有する。圧力調整器は、座部分に関して軸方向の行程で移動する弁部材を有し、座部分は、少なくとも第1及び第2の座部を有する第1の側面を備え、弁部材と第1及び第2の座部との間の行程に応じて変化するフロー開口を形成する。フロー開口は、上流側の容積部と下流側の容積部との間の減衰媒体の全フローを調節するように配置されている。座部分は、少なくとも2つの平行な第1及び第2のスロットルを有し、これらスロットルのフロー絞り調整能力は、座部の形状によって決定され、第3の可変でないスロットルが、第2のスロットルに直列に配置され、第1及び第2のスロットルは、行程に応じて変化し、これにより、減衰媒体の第1のフローは第1のスロットルを通過し、減衰媒体の第2のフローは第2及び第3のスロットルを通過し、第1の圧力と第3の圧力との間の比率と、減衰媒体の第1のフローと第2のフローとの間の比率とが、行程に応じて増加する。
本発明は、いくつかの例として与えられた上の実施の形態に限定されていないが、以下の特許請求の範囲の構想並びに本発明の概念において修正されることができる。例えば、本発明はまた、メインピストンに装着された、又はメインピストンから分離された、他のタイプのショックアブソーバの弁で使用されることができる。

Claims (25)

  1. ショックアブソーバの弁で、第1及び第3の圧力(p1,p3)で上流側の容積部と下流側の容積部(V,V)との間の減衰媒体の全フロー(q)の圧力を調節するように構成され、
    弁部材(3)を具備し、前記弁部材(3)は、座部分(2)に対して軸方向の行程(s)で移動可能であり、前記座部分(2)は、少なくとも第1及び第2の座部(4,5)を有する第1の側面(2a)を備え、前記弁部材(3)と前記第1及び第2の座部(4,5)との間に前記行程(s)に応じて変化するフロー開口を形成し、
    前記フロー開口は、前記上流側の容積部と下流側との容積部(V,V)との間の減衰媒体の全フロー(q)を絞り調整するように配置されている圧力調整器において、
    前記座部分(2)は、
    少なくとも2つの平行な第1及び第2のスロットル(4a,5a)と、
    前記第2のスロットル(5a)と直列に配置された第3のスロットル(6;6a)とを有し、
    前記第1及び第2のスロットルのフロー絞り調整能力は、前記座部(4,5)の形状によって決定され、
    前記第1及び第2のスロットル(4a,5a)は、前記行程(s)に応じて変化し、前記第3のスロットル(6;6a)は、固定され、かくして、前記行程(s)から独立しており、これにより、減衰媒体の第1のフロー(q1)は、前記第1のスロットルを通過し、減衰媒体の第2のフロー(q2)は、前記第2及び第3のスロットルを通過し、減衰媒体の第1のフロー(q1)及び第2のフロー(q2)の間の比率(q1/q2)は、前記行程(s)に応じて増加することを特徴とする圧力調整器。
  2. 前記第1及び第2のスロットル(4a,5a)は、第1の座部の直径(d1)及び第2の座部の直径(d2)によって規定され、これらの直径は、前記スロットルのそれぞれの円周(O,O)に等しく、これにより、前記スロットル(4a,5a)は、前記規定された円周(O,O)に基づいたさまざまな幾何学的形状を与えることができることを特徴とする請求項1の圧力調整器。
  3. 前記第1及び第2のスロットル(4,5)は、前記スロットルの直径(d1,d2)及び行程(s)によって決まるこれらのカーテン面積(As1,As2)が、増加し、前記行程で減衰媒体の比較的大きなフローを通過させ、同時に、第3の、固定式の、直列に配置されたスロットル(6)が、減衰媒体(q2)の第2のフローが、減衰媒体(q1)の第1のフローよりも絞り調整されるのを確実にすることを特徴とする請求項1又は2の圧力調整器。
  4. 前記座部分(2)の前記第1の側面(2a)は、前記第1の座部(4)及び第2の座部(5)の前記円周(O,O)の内部に配置されたカットアウトを有し、前記円周は、前記座部分(2)に配置された第1及び第2の容積部(V,V)を形成し、前記円周に等しい前記第1及び第2の容積部の直径(d1,d2)は、前記弁部材(3)に、圧力の影響を受ける調整器の面積(Ar1,Ar2)を規定していることを特徴とする請求項2又は3の圧力調整器。
  5. 前記第3のスロットル(6;6a)は、第3の相当直径(d3)を備えた孔として形成され、前記孔は、前記座部分(2)に配置され、前記上流側の容積部(V)と前記第2の容積部(V)との間にフロー開口を形成していることを特徴とする請求項4の圧力調整器。
  6. 前記第3のスロットル(6;6a)は、前記第1及び第2の容積部(V,V)の間に延びた第3の相当直径(d3)を備えた孔として形成されていることを特徴とする請求項4の圧力調整器。
  7. 前記第3のスロットル(6;6a)は、所定の幅(B)及び所定の深さ(H)を備えた溝として形成されていることを特徴とする請求項6の圧力調整器。
  8. 前記スロットルユニット(4a,5a,6a)に沿った前記第1及び第2の容積部(V,V)は、スロットルユニット(RU)として配置され、前記スロットルユニットは、前記座部分(2)の前記第1の側面(2a)に少なくとも1回繰り返すことを特徴とする請求項4ないし7のいずれか1の圧力調整器。
  9. 前記座部分(2)は、前記第1の側面(2a)に対向している第2の側面(2b)を有し、前記第2の側面に、少なくとも1つのスロットルユニット(RU)が配置されていることを特徴とする請求項8の圧力調整器。
  10. 調整器は、仕切り部分(HP)によって分離された第1及び第2の減衰チャンバ(DC1,DC2)の間に減衰媒体(q)の全フローの圧力(p1)を調節するように構成され、前記仕切り部分は、減衰ユニットの周囲の形状によって決定された速度で移動することを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1の圧力調整器。
  11. 第1及び第2の容積部(V,V)は、前記スロットル(4a,5a,6a)と一緒にスロットルユニット(RU)として配置され、前記スロットルユニットは、前記座部分(2)の前記第1の側面(2a)に少なくとも1回繰り返され、前記減衰媒体(q)は、第1の減衰チャンバ(DC1)から前記第2の減衰チャンバ(DC2)の方向に、また、第2のスロットルユニット(RU)を通って第2の減衰チャンバから(DC2)から第1の減衰チャンバ(DC1)の方向に、前記第1のスロットルユニット(RU)を介して圧力調整器を通って流れることができることを特徴とする請求項10の圧力調整器。
  12. 圧力調整器が、前記ショックアブソーバの前記仕切り部分(HP)に直接装着されていることを特徴とする請求項11の圧力調整器。
  13. 圧力調整器が、前記減衰チャンバ(DC1,DC2)と互いに連結された分離スペースに配置されていることを特徴とする請求項11の圧力調整器。
  14. 前記第1の容積部(V)は、前記上流側の容積部(V)と直接連通し、前記第2の容積部(V)は、前記第3のスロットル(6;6a)及び前記第1の容積部(V)を介して前記上流側の容積部(V)と連通する請求項4の圧力調整器。
  15. ショックアブソーバの弁で、それぞれの第1及び第3の圧力(p1,p3)で上流側の容積部と下流側の容積部(V,V)との間の減衰媒体の全フロー(Q1)の圧力を調節するように構成され、
    ハウジング(8;10)と、
    座部分(2)と、
    前記ハウジングに関して軸方向の行程(s)に移動可能であり、前記行程(s)に応じて変化するフロー開口によって前記上流側の容積部から前記下流側の容積部まで減衰媒体のフローを与える弁部材(3;13)と、
    前記ハウジング(8;10)及び前記弁部材(3;13)に接続され、かつ調整器を開く力を相殺するように構成されたばね(7;14)とを具備する圧力調節器において、
    前記ハウジング及び前記弁部材は、前記弁部材(3;13)に設けられた入口孔を介して前記上流側の容積部(V)と連通しているパイロットチャンバ(V)を囲み、これにより、パイロット圧(P)が前記弁部材(3;13)の開く動きに反対することを特徴とする圧力調整器。
  16. 前記座部分(2)は、第1の容積部(V1)に、及び第2の容積部(V2)にそれぞれ開いている第1及び第2の座部(4,5)を備えた第1の側面(2a)を有し、前記第1の側面は、前記第2の部分(2)の前記第2の側面(2b)と連通していることを特徴とする請求項15の圧力調整器。
  17. 前記座部分(2)は、前記弁部材(3;13)と前記第1及び第2の座部(4,5)との間の前記行程(s)に応じて変化するフロー開口を形成するように、少なくとも1つの第1及び第2の座部(4,5)を備えた第1の側面(2a)を有し、
    前記座部分(2)は、少なくとも2つの平行な第1及び第2のスロットル(4a,5a)と、前記第2のスロットル(5a)と直列に配置された第3のスロットル(6;6a)をさらに有し、前記第1及び第2のスロットルのフロー絞り調整能力は、前記座部(4,5)の形状によって決定され、前記第1及び第2のスロットル(4a,5a)は、前記行程(s)に応じて変化し、前記第3のスロットル(6;6a)は、固定され、かくして、前記行程(s)から独立していることを特徴とする請求項15の圧力調整器。
  18. 第1及び第2のスロットル(4a,5a)は、平行に配置され、前記第2及び第3スロットル(5a,6a)は、直列に配置されていることを特徴とする請求項17の圧力調整器。
  19. 前記パイロットチャンバ(V)は、前記下流側の容積部(V)とさらに連通することを特徴とする請求項15ないし18のいずれか1の圧力調整器。
  20. 前記パイロットチャンバ(V)と前記下流側の容積部(V)との間に配置され、パイロットアクチュエータ(19)とパイロット弁の座部(20)とを有する、調節可能な行程不変のスロットルを特徴とする請求項19の圧力調整器。
  21. 前記座部分(2)のそれぞれの第1及び第2の側面(2a,2b)に設けられた第1及び第2の複数の弁部材(13a,13b)と、
    前記第1の側面(2a)と前記第1の複数の弁部材(13a)との間に介在され、かつ前記第1の圧力と前記第3の圧力の正の差p1−p3に反応して開くように構成された第1の共通の弁部材(3a)と、
    前記第2の側面(2b)と前記弁部材(13b)の前記第2の側面(2b)との間に介在され、かつ前記第1の圧力と前記第3の圧力の負の差p1−p3に反応して開くように構成された第2の共通の弁部材(3b)とによって特徴付けられる請求項15ないし20のいずれか1の圧力調整器。
  22. 前記第1及び第2の複数の弁部材(13a,13b)は、異なる数であり、好ましくは、前記座部分(2)のそれぞれの側面(2a,2b)に非対称的に配置されていることを特徴とする請求項21の圧力調整器。
  23. 各弁部材(13a,13b)は、前記ハウジング(10a,10b)中の個々の凹部に配置されていることを特徴とする請求項21又は22の圧力調整器。
  24. 各凹部に配置され、かつ調整器を開く力を相殺するように構成されたばね(14)を特徴とする請求項23の圧力調整器。
  25. ダンパチューブ(SA)中で2つの減衰チャンバ(DC1,DC2)の間に装着されるように構成され、前記座部分(2)の前記外周は、ダンパチューブ(SA)の内壁に対してシールするように構成されていることを特徴とする請求項15ないし24のいずれか1の圧力調整器。
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