JP2013029173A - 流体圧緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】減衰力特性を向上させることができる流体圧緩衝器の提供。
【解決手段】通路４０ａの開口側に環状に設けられた弁座４１ａと、弁座４１ａに離着座するとともに通路４０ａの流体の流れを制御して減衰力を発生させるディスクバルブ４５ａとを備え、ディスクバルブ４５ａが、孔５５を備えた凹状部６１を弁座４１ａの内側に有して弁座４１ａに離着座する有孔ディスク５６と、凹状部６１とで圧力室７０を形成するとともに圧力室７０に連通する切欠部５７を有する切欠ディスク５８と、切欠ディスク５８の有孔ディスク５６とは反対側に設けられたディスクバルブ本体６０とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、流体圧緩衝器に関する。

流体圧緩衝器において、減衰力特性を滑らかに推移させるものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−３８１９２号公報

ところで、流体圧緩衝器において、減衰力特性をより向上させることが望まれている。

したがって、本発明は、減衰力特性を向上させることができる流体圧緩衝器の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ディスクバルブが、孔を備えた凹状部を弁座の内側に有して該弁座に離着座する有孔ディスクと、前記凹状部とで圧力室を形成するとともに該圧力室に連通する切欠部を有する切欠ディスクと、該切欠ディスクの前記有孔ディスクとは反対側に設けられたディスクバルブ本体とを有する。

本発明によれば、減衰力特性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る流体圧緩衝器を示す全体断面図である。 本発明の一実施形態に係る流体圧緩衝器のピストン周辺を示す部分拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係る流体圧緩衝器のディスクバルブ周辺を示す部分拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係る流体圧緩衝器の有孔ディスクを示すもので、（ａ）は正断面図、（ｂ）は下面図である。 本発明の一実施形態に係る流体圧緩衝器の切欠ディスクを示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る流体圧緩衝器の減衰力特性を示す特性線図である。 本発明の一実施形態に係る流体圧緩衝器の変形例のディスクバルブ周辺を示す部分拡大断面図である。

本発明の一実施形態に係る流体圧緩衝器を図面を参照して以下に説明する。

図１に示す本実施形態の流体圧緩衝器１０は、複筒式のもので、例えば自動車のサスペンション装置に用いられるものである。この流体圧緩衝器１０は、作動流体である油液が封入される略円筒状のシリンダ１１と、このシリンダ１１を覆う略有底円筒状の外筒１２と、シリンダ１１内に嵌装されてシリンダ１１内を二つの室１４，１５に画成する略円板状のピストン１６と、シリンダ１１内に挿入されて一端がピストン１６に連結されるとともに他端がシリンダ１１の外部へ延出される棒状のピストンロッド１７とを有している。

また、この流体圧緩衝器１０は、外筒１２内にその底部に当接するように配置されるベースバルブ２０と、外筒１２の底部とは反対の開口側に嵌合されるロッドガイド２１と、ロッドガイド２１よりも外筒１２の開口側に配されるシール部材２２と、外筒１２の底部の外側に溶接により固定される取付アイ２３とを有している。シリンダ１１は一端側がロッドガイド２１に嵌合され他端側がベースバルブ２０に嵌合されている。シリンダ１１と外筒１２とは同心状に配置されており、これらの間にリザーバ室２４が形成されている。

ピストンロッド１７は、主軸部２７と、その一端側にこれより小径に形成された取付軸部２８とを有しており、取付軸部２８が内側に位置する向きでシリンダ１１内に挿入されている。ロッドガイド２１には、ピストンロッド１７の主軸部２７が挿通されており、ロッドガイド２１は、この主軸部２７の摺動を案内する。シール部材２２は、外筒１２の開口側の端縁部が内側に加締められることにより、この加締め部分とロッドガイド２１とで挟持されている。シール部材２２には、ピストンロッド１７の主軸部２７が挿通されており、シール部材２２は、この主軸部２７との間および外筒１２との間をシールする。ピストン１６はピストンロッド１７の取付軸部２８に嵌合されることになり、取付軸部２８に螺合されるナット２９でピストンロッド１７に保持されている。

流体圧緩衝器１０は、ピストンロッド１７の突出側の端部が例えば車体側に連結され、取付アイ２３が例えば車輪側に連結されることで車体に対する車輪の動きを緩衝する。流体圧緩衝器１０は、ピストンロッド１７のシリンダ１１からの突出量が増大して流体圧緩衝器１０の全長が長くなる伸び行程ではピストン１６がシリンダ１１内で室１４を狭める方向に摺動することになり、ピストンロッド１７のシリンダ１１からの突出量が減少して流体圧緩衝器１０の全長が短くなる縮み行程ではピストン１６がシリンダ１１内で室１５を狭める方向に摺動することになる。なお、ピストンロッド１７の主軸部２７には軸方向の所定位置にリテーナ３０が固定されており、このリテーナ３０のロッドガイド２１側に緩衝体３１が配置されている。ピストンロッド１７は、伸び方向の限界位置にて緩衝体３１をロッドガイド２１に当接させることになり、これにより、それ以上の伸びが規制される。

上記したベースバルブ２０は、シリンダ１１と外筒１２との間のリザーバ室２４と、室１５との間の油液の流れを制御するもので、室１５側の圧力がリザーバ室２４側の圧力よりも高い状態で、室１５からリザーバ室２４への油液の流れを許容する。また、ベースバルブ２０は、室１５側の圧力がリザーバ室２４側の圧力よりも低い状態で、リザーバ室２４から室１５への油液の流れを許容する。

つまり、伸び行程で、ピストンロッド１７のシリンダ１１からの突出量が増大すると、その分の油液がベースバルブ２０を介してリザーバ室２４から室１５に流れることになり、逆に縮み行程でピストンロッド１７のシリンダ１１への挿入量が増大すると、その分の油液がベースバルブ２０を介して室１５からリザーバ室２４に流れることになる。なお、このような油液の給排に対応するため、リザーバ室２４には、下部に配置されるベースバルブ２０側に油液が貯留されており、この油液の上側となるロッドガイド２１側に油液の量変化を吸収するガスが封入されている。

図２に示すように、ピストン１６は、ピストンロッド１７に保持されるピストン本体３５と、ピストン本体３５の外周面に装着されてシリンダ１１の内周面に摺接する円環状の摺動部材３６とからなっている。

ピストン本体３５には、中央にピストンロッド１７の取付軸部２８を挿通させる挿通穴３８が軸方向にそって貫通形成されている。そして、ピストン本体３５には、この挿通穴３８を囲むようにして、室１４側が径方向外側に開口し、室１５側が径方向内側に開口するように傾斜する複数（図２では断面とした関係上一カ所のみ図示）の通路４０ａと、室１５側が径方向外側に開口し、室１４側が径方向内側に開口するように傾斜する複数（図２では断面とした関係上一カ所のみ図示）の通路４０ｂとが形成されている。これら複数の通路４０ａおよび複数の通路４０ｂは、ピストン本体３５の円周方向において一カ所ずつ交互に配置されるように形成されている。

また、ピストン本体３５には、その室１５側の端部に、通路４０ａの開口側にて環状をなす弁座４１ａが形成されている。弁座４１ａは、円環状をなして軸方向外側に突出しており、通路４０ａの室１５側の開口部をピストン本体３５の外周側において囲み、しかも通路４０ｂの室１５側の開口部よりもピストン本体３５の中心側に位置している。また、ピストン本体３５の室１５側の端部には、通路４０ａの室１５側の開口部よりもピストン本体３５の中心側に、弁座４１ａと軸方向の高さを合わせて段部４２ａが挿通穴３８を囲むように円環状に形成されている。

同様に、ピストン本体３５には、その室１４側の端部に、通路４０ｂの開口側にて環状をなす弁座４１ｂが形成されている。弁座４１ｂは、円環状をなして軸方向外側に突出しており、通路４０ｂの室１４側の開口部をピストン本体３５の外周側において囲み、しかも通路４０ａの室１４側の開口部よりもピストン本体３５の中心側に位置している。また、ピストン本体３５の室１４側の端部には、通路４０ｂの室１４側の開口部よりもピストン本体３５の中心側に、弁座４１ｂと軸方向の高さを合わせて段部４２ｂが挿通穴３８を囲むように円環状に形成されている。

そして、ピストン本体３５の室１５側には、弁座４１ａに対して離着座するディスクバルブ４５ａが設けられている。ディスクバルブ４５ａは、室１４の圧力が室１５の圧力よりも高くなると弁座４１ａから離座することになり、通路４０ａを介しての室１４から室１５への油液の流れを許容する。一方、室１４の圧力が室１５の圧力よりも低くなると弁座４１ａに着座することになり、通路４０ａを介しての室１５から室１４への油液の流れを規制する。よって、通路４０ａは、ピストン１６がシリンダ１１内で室１４側つまり伸び側に摺動すると油液が流通することになり、伸び側の通路を構成する。そして、通路４０ａに対して設けられたディスクバルブ４５ａは、弁座４１ａに離着座することで伸び側の通路４０ａの油液の流れを制御して減衰力を発生させる伸び側の減衰バルブとなっている。なお、ピストン本体３５の弁座４１ａと段部４２ａとの間とディスクバルブ４５ａとで囲まれる部分は圧力室４６ａとなっている。

また、ピストン本体３５の室１４側には、弁座４１ｂに対して離着座するディスクバルブ４５ｂが設けられている。ディスクバルブ４５ｂは、室１５の圧力が室１４の圧力よりも高くなると弁座４１ｂから離座することになり、通路４０ｂを介しての室１５から室１４への油液の流れを許容する。一方、室１５の圧力が室１４の圧力よりも低くなると弁座４１ｂに着座することになり、通路４０ｂを介しての室１４から室１５への油液の流れを規制する。よって、通路４０ｂは、ピストン１６がシリンダ１１内で室１５側つまり縮み側に摺動すると油液が流通することになり、通路４０ｂは縮み側の通路を構成する。そして、通路４０ｂに対して設けられたディスクバルブ４５ｂは、弁座４１ｂに離着座することで縮み側の通路４０ｂの油液の流れを制御して減衰力を発生させる縮み側の減衰バルブとなっている。なお、ピストン本体３５の弁座４１ｂと段部４２ｂとの間とディスクバルブ４５ｂとで囲まれる部分は圧力室４６ｂとなっている。

縮み側のディスクバルブ４５ｂは、同外径且つ同内径の円環状の平坦なディスク４８が複数、具体的には３枚積層されて構成されている。ディスク４８の内径はピストンロッド１７の取付軸部２８を嵌合可能な大きさとなっており、ディスク４８の外径は、ピストン１６の弁座４１ｂの外径よりも大径となっている。ディスク４８はプレス成形により成形される。

ディスクバルブ４５ｂのピストン１６とは反対側には、ディスクバルブ４５ｂと同内径の円環状のスペーサ４９が設けられている。このスペーサ４９は、その外径がディスクバルブ４５ｂの外径よりも小径であり、段部４２ｂの外径よりも若干小径となっている。スペーサ４９もプレス成形により成形される。

スペーサ４９のディスクバルブ４５ｂとは反対側には、ディスクバルブ４５ｂと同内径の円環状のバルブ規制部材５０が設けられている。このバルブ規制部材５０は、その外径が、ディスクバルブ４５ｂよりも小径且つスペーサ４９よりも大径であり、弁座４１ｂの内径よりも若干小径となっている。このバルブ規制部材５０は、剛性が高く、ディスクバルブ４５ｂが弁座４１ｂから離座するように変形したときに、ディスクバルブ４５ｂに当接してその所定以上の変形を規制する。バルブ規制部材５０は、ピストンロッド１７の主軸部２７の取付軸部２８側の端面に当接しており、ピストン１６の段部４２ｂとでスペーサ４９の全体およびディスクバルブ４５ｂの内周側を挟持する。

図３に示すように、伸び側のディスクバルブ４５ａは、ピストン１６側から順に、孔５５を有する有孔ディスク５６と、切欠部５７を有する切欠ディスク５８と、スペーサ５９と、ディスクバルブ本体６０とからなっている。

有孔ディスク５６は、円環状をなしており、その内径がピストンロッド１７の取付軸部２８を嵌合可能な大きさとなっている。また、その外径は、ピストン１６の弁座４１ａの外径よりも大径となっている。そして、有孔ディスク５６のピストン１６とは反対側には、弁座４１ａよりも径方向の内側且つ段部４２ａよりも径方向の外側となる位置に、この有孔ディスク５６と同心の円環状をなして軸方向のピストン１６側に凹む凹状部６１が形成されている。この凹状部６１は、ピストン１６側に円環状に突出しており、弁座４１ａおよび段部４２ａの間位置において、これらに干渉せずにピストン１６側に突出することになる。

凹状部６１は、段部４２ａよりも弁座４１ａ側に形成されており、有孔ディスク５６の中心軸を含む断面の形状が円弧状に湾曲している。そして、この凹状部６１が上記孔５５を備えている。具体的に、孔５５は、凹状部６１の最も凹む位置に有孔ディスク５６の軸方向に沿って貫通形成されている。孔５５の流路断面積は通路４０ａの流路断面積よりも狭くなっている。図４に示すように、孔５５は複数、具体的には４カ所が有孔ディスク５６の円周方向に等間隔で形成されている。有孔ディスク５６は、凹状部６１よりも径方向内側の平坦な円環状の基部６３で段部４２ａに当接することになり、凹状部６１よりも径方向外側の平坦な円環状の当接部６４で弁座４１ａに当接する。このように弁座４１ａに当接した状態で、有孔ディスク５６がピストン１６との間に上記圧力室４６ａを形成することになり、孔５５はこの圧力室４６ａに開口する。有孔ディスク５６もプレス成形により成形される。

切欠ディスク５８は、有孔ディスク５６と同内径且つ同外径の円環状をなしており、全体として平坦な形状をなしている。切欠ディスク５８には、その外周縁部から径方向に沿って凹状をなす上記した切欠部５７が、軸方向に貫通して形成されている。切欠部５７は、図５に示すように、その切欠ディスク５８の中心側が中心側に凹む半円状をなしており、切欠ディスク５８の外周側が周方向に一定の幅となっている。

ここで、図３に示すように、切欠ディスク５８の径方向における切欠部５７の内端位置は、上記した有孔ディスク５６の凹状部６１の径方向の外端位置よりも切欠ディスク５８および有孔ディスク５６の中心側に位置しており、よって、切欠部５７は切欠ディスク５８および有孔ディスク５６の径方向において凹状部６１と位置が重なる。そして、凹状部６１が円環状をなすことから、切欠部５７は、切欠ディスク５８および有孔ディスク５６の円周方向においても凹状部６１と位置が重なる。ただし、切欠部５７は切欠ディスク５８および有孔ディスク５６の径方向において凹状部６１の孔５５とは位置が重ならない。図５に示すように、切欠部５７は複数、具体的には４カ所が切欠ディスク５８の円周方向に等間隔で形成されている。切欠ディスク５８もプレス成形により成形される。

平坦な切欠ディスク５８は、図３に示すように、有孔ディスク５６の凹状部６１以外の平坦な中心側の基部６３および外周側の当接部６４に当接可能であり、その結果、凹状部６１とで間に圧力室７０を形成する。そして、上記した有孔ディスク５６の孔５５と、切欠ディスク５８の切欠部５７とは、共に圧力室７０に開口する。ここで、切欠ディスク５８が有孔ディスク５６の基部６３および当接部６４に当接した状態にあるとき、切欠部５７は切欠ディスク５８の径方向の内側の一部のみが圧力室７０に開口することになり、この開口部７１の流路断面積は、有孔ディスク５６の孔５５の流路断面積よりも狭くなっている。

スペーサ５９は、切欠ディスク５８と同内径の円環状をなしており、その外径が切欠ディスク５８の外径よりも小径であり、段部４２ａの外径よりも若干小径となっている。

ディスクバルブ本体６０は、切欠ディスク５８の有孔ディスク５６とは反対側に設けられており、同外径且つ同内径の円環状の平坦なディスク７５が複数、具体的には３枚積層されて構成されている。ディスク７５の内径は、有孔ディスク５６等と同径となっており、ディスク７５の外径は、スペーサ５９の外径よりも大径且つ切欠ディスク５８および有孔ディスク５６の外径よりも小径であり、ピストン１６の弁座４１ａの内径よりも若干小径で、切欠ディスク５８の切欠部５７の内端位置と同径になっている。ディスク７５ももプレス成形により成形される。

ディスクバルブ本体６０のピストン１６とは反対側にはディスクバルブ本体６０と同内径の円環状のスペーサ７７が設けられている。このスペーサ７７は、その外径がディスクバルブ本体６０の外径よりも小径であり、段部４２ａの外径よりも若干小径となっていて、上記スペーサ５９と同外径となっている。スペーサ７７もプレス成形により成形される。

スペーサ７７のディスクバルブ本体６０とは反対側には、ディスクバルブ本体６０と同内径且つ同外径の円環状のバルブ規制部材７８が設けられている。このバルブ規制部材７８は、弁座４１ａの内径よりも若干小径となっている。このバルブ規制部材７８は、剛性が高く、ディスクバルブ本体６０が弁座４１ａから離間する方向に変形したときに、ディスクバルブ本体６０に当接してその所定以上の変形を規制する。バルブ規制部材７８は、図２に示すように、ピストンロッド１７の取付軸部２８に取り付けられたナット２９に当接しており、ピストン１６の段部４２ａとで、有孔ディスク５６の内周側、切欠ディスク５８の内周側、スペーサ５９の全体、ディスクバルブ本体６０の内周側およびスペーサ７７の全体を挟持する。

以上に述べた本実施形態に係る流体圧緩衝器１０では、伸び側のディスクバルブ４５ａによって、図６に示すように、伸び行程における特にピストン速度が微低速の領域での減衰力特性をより詳細に制御することになる。

つまり、図３に示すピストン１６が室１５とは反対側(図３の上側)に移動する伸び行程において、図６に示す微低速領域の中でもピストン速度が最も遅い領域Ｘ１では、図３に示すように有孔ディスク５６が弁座４１ａに密着し、切欠ディスク５８が有孔ディスク５６に密着した状態であり、この状態では、室１４から室１５に流れる油液が、通路４０ａから、圧力室４６ａと有孔ディスク５６の孔５５と圧力室７０と開口部７１とを介して流れることになる。この領域Ｘ１では、流路断面積が最も狭く一定のオリフィスとして機能する開口部７１によるオリフィス特性（減衰力がピストン速度の２乗にほぼ比例する）の減衰力が発生する。

また、図６に示すピストン速度が上記領域Ｘ１よりも速い領域Ｘ２では、図３に示す圧力室７０の前後の孔５５および開口部７１の流路断面積の差から圧力室７０内の圧力が高まり、切欠ディスク５８が弾性変形して、弁座４１ａへの当接状態を維持する有孔ディスク５６から離間することになる。この状態では、室１４から室１５に流れる油液が、通路４０ａから、圧力室４６ａと、有孔ディスク５６の孔５５と、有孔ディスク５６および切欠ディスク５８の離間した隙間とを介して流れることになる。この領域Ｘ２において、低速では切欠ディスク５８の変形によるバルブ特性（減衰力がピストン速度にほぼ比例する）の減衰力が発生し、高速になると、流路断面積が一定のオリフィスとして機能する有孔ディスク５６の孔５５によるオリフィス特性の減衰力が発生する。

また、図６に示すピストン速度が上記領域Ｘ２よりも速い領域Ｘ３では、圧力室４６ａの前後の通路４０ａおよび孔５５の流路断面積の差から圧力室４６ａの圧力が高まり、有孔ディスク５６および切欠ディスク５８が弾性変形して弁座４１ａから離間することになる。この状態では、室１４から室１５に流れる油液が、通路４０ａから、主に弁座４１ａと有孔ディスク５６との離間した隙間を介して流れることになる。この領域Ｘ３において、低速から中間速までは、有孔ディスク５６および切欠ディスク５８の変形によるバルブ特性の減衰力が発生し、高速になると、切欠ディスク５８がディスクバルブ本体６０に当接して有孔ディスク５６および切欠ディスク５８の変形が規制されることになり、よって、有孔ディスク５６と弁座４１ａとの略一定の隙間によるオリフィス特性の減衰力が発生する。

また、図６に示すピストン速度が上記領域Ｘ３よりも速い領域Ｘ４では、弁座４１ａから離間した有孔ディスク５６および切欠ディスク５８がディスクバルブ本体６０を押圧して弾性変形させることになる。この状態では、室１４から室１５に流れる油液が、通路４０ａから、主に有孔ディスク５６と弁座４１ａとの隙間を介して流れることになる。この領域Ｘ４においては、有孔ディスク５６、切欠ディスク５８およびディスクバルブ本体６０の変形によるバルブ特性の減衰力が発生する。そして、領域Ｘ４の中でもピストン速度が高速になると、一定の流路断面積でオリフィスとして機能する通路４０ａに基づくオリフィス特性の減衰力が発生する。

以上に述べた本実施形態に係るに係る流体圧緩衝器１０によれば、伸び側のディスクバルブ４５ａが、孔５５を備えた凹状部６１を弁座４１ａの内側に有して弁座４１ａに離着座する有孔ディスク５６と、凹状部６１とで圧力室７０を形成するとともに圧力室７０に連通する切欠部５７を有する切欠ディスク５８と、切欠ディスク５８の有孔ディスク５６とは反対側に設けられたディスクバルブ本体６０とを有するため、この伸び側のディスクバルブ４５ａによって、伸び行程における特にピストン速度の微低速領域での減衰力特性を、変曲点を複数、具体的には３カ所有するようにして、より向上させることができる。

しかも、いずれも簡素な形状でありプレス成形で容易に成形できる有孔ディスク５６と切欠ディスク５８とディスクバルブ本体６０とを用いるため、コスト増を抑制しつつ、微低速領域での減衰力特性をより向上させることができる。

ここで、図７に示すように、切欠ディスク５８の切欠部５７を径方向内方に拡大するとともに、切欠ディスク５８とスペーサ５９との間に、切欠ディスク５８と同内径且つ同外径の円環状のディスク８１を設けても良い。このように構成することで、最もピストン速度が低速の領域Ｘ１における、最も流路断面積が狭い部分を、開口部７１ではなく、切欠部５７と、有孔ディスク５６の当接部６４と、ディスク８１とで囲まれ、径方向に開口する開口部８２に形成することができる。

なお、以上の実施形態においては、本発明を、伸び側のディスクバルブ４５ａに適用したが、縮み側のディスクバルブ４５ｂに適用することも可能であり、両方に適用することも可能である。さらには、ベースバルブ２０に適用することも可能である。

１０ 流体圧緩衝器
１１ シリンダ
１６ ピストン
１７ ピストンロッド
４０ａ 通路
４１ａ 弁座
４５ａ ディスクバルブ
５５ 孔
５６ 有孔ディスク
５７ 切欠部
５８ 切欠ディスク
６０ ディスクバルブ本体
６１ 凹状部
７０ 圧力室

Claims (1)

1. 流体が封入されるシリンダと、
   該シリンダ内に嵌装されるピストンと、
   一端が前記ピストンに連結され他端が前記シリンダの外部へ延出されるピストンロッドと、
   前記シリンダ内の前記ピストンの摺動によって流体が流通する通路と、
   前記通路の開口側に環状に設けられた弁座と、
   該弁座に離着座するとともに前記通路の流体の流れを制御して減衰力を発生させるディスクバルブとを備えた流体圧緩衝器において、
   前記ディスクバルブは、
   孔を備えた凹状部を前記弁座の内側に有して該弁座に離着座する有孔ディスクと、
   前記凹状部とで圧力室を形成するとともに該圧力室に連通する切欠部を有する切欠ディスクと、
   該切欠ディスクの前記有孔ディスクとは反対側に設けられたディスクバルブ本体と、
   を有することを特徴とする流体圧緩衝器。

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