JP3338531B2 - 減衰力調整式ダンパ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧ダンパの発生減衰
力を電磁ソレノイドを用いて変化させる減衰力調整機構
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】減衰力調整式の油圧ダンパは従来例えば
図８に示すように構成されている。

【０００３】この図において、油圧ダンパはシリンダチ
ューブ３Ａ内を摺動するピストン６とピストン６に結合
してシリンダチューブ３Ａから軸方向に突出するピスト
ンロッド２を備え、ピストン６によりシリンダチューブ
３Ａ内に油室７と８が画成される。ピストン６にはピス
トン６の伸長作動に伴い油室７から油室８へ所定の抵抗
のもとで作動油を流通させる減衰弁１６と、逆方向の油
通を抵抗なく許容するチェック弁１７が設けられる。ま
た、シリンダチューブ３Ａの底部にはピストン６の収縮
動作に伴って油室８の作動油を外部に設けた油溜室１０
へ所定の抵抗のもとで流出させる減衰弁と、逆方向への
作動油の流通を抵抗なく許容するチェック弁からなるベ
ースバルブ１１が設けられる。

【０００４】これにより、ピストン６の伸縮に応じてシ
リンダチューブ３Ａと油溜室１０との間を作動油が流通
し、作動方向に応じて減衰弁１６またはベースバルブ１
１の減衰弁において減衰力を発生させる。

【０００５】一方、この作動油の流通経路をバイパスし
て油室７と油溜室１０との間にバイパス通路３５が設け
られ、その途中に可変オリフィス６０が設けられる。こ
れにより、ピストン６の伸長動作時には収縮する油室７
の作動油の一部が可変オリフィス６０を介して油溜室１
０に流出し、ピストン６の収縮動作時には油溜室１０の
作動油の一部が可変オリフィス６０を介して拡大する油
室７に流入する。

【０００６】つまり、シリンダチューブ３Ａと油溜室１
０の間の作動油の流通は減衰弁１６やベースバルブ１１
の減衰弁を通る経路以外に、バイパス通路３５を介して
も可能であり、したがってバイパス通路３５に介装した
可変オリフィス６０の断面積を変えることで、伸縮両方
向の発生減衰力を調整することができる。

【０００７】

【発明の課題】この可変オリフィス６０の圧力−流量特
性は図９のグラフに示される。また、このグラフで流通
断面積を全閉ａ₀から全開ａ₄まで変化させた時のダンパ
の発生減衰力が図１０のグラフにＦ₀〜Ｆ₄で示される。

【０００８】この場合に、可変オリフィス６の流量はそ
の前後の圧力差に応じて変化し、流量の少ないピストン
６の低速動作時には前後の圧力差も小さくなる。このた
めに、低速域では可変オリフィス６の流通断面積を変え
ても圧力差はあまり変わらず、結果として低速域では発
生減衰力の調整可能範囲が狭いという問題があった。

【０００９】また、図１０に示すような特性Ｘ₀を得る
にはピストン６の速度に対応してオリフィス６０の流通
断面積を変化させる必要があるが、オリフィス６０の断
面積をこのように応答良く高精度に制御することは困難
であった。

【００１０】一方、バイパス通路３５に可変オリフィス
６０に代えて設定圧力を可変とした圧力制御弁（リリー
フ弁）と減衰弁とを並列に介装した油圧ダンパが特開平
５−１８０２５９号に開示されている。この圧力制御弁
は電磁ソレノイドの磁力に応じてリリーフ圧を変化させ
るように構成され、このリリーフ圧の変化により発生減
衰力を変化させている。

【００１１】しかしながら、この構造においても作動油
の流量が小さい時は圧力制御弁の開閉が発生減衰力に及
ぼす影響が極めて小さく、低速作動域での減衰力の調整
範囲は狭いままである。

【００１２】また、電磁ソレノイドの磁力に基づく圧力
制御弁の閉弁力は、弁がリフトした状態では弁が閉じて
いる時より小さくなる傾向があり、その結果あるピスト
ン速度をピークとしてそれ以上の作動速度では発生減衰
力がかえって減少するという好ましくない特性をもたら
すことがあった。

【００１３】本発明は、上記問題点を解決すべくなされ
たもので、油圧ダンパの低速作動域における減衰力調整
幅を拡大するとともに、減衰力調整機構の安定性と応答
性を高めることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、ダンパの作動
に伴う作動油の流通経路を迂回するバイパス流路を設
け、このバイパス流路に設定流量可変機構を備えた流量
制御弁を介装し、この流量制御弁は、流入ポートと流出
ポートを設けたバルブボディと、これらのポートの圧力
差に応じてバルブボディ内を摺動するスプールと、スプ
ールの摺動位置に応じて流通断面積を変化させるオリフ
ィスＡと、スプールの内側において軸方向に作動油を流
通させるオリフィスＢと、スプールを軸方向に付勢する
スプリングとを備え、流入ポートから流出ポートへ前記
オリフィスＡとＢを介して作動油を流通させ、スプール
の両端に流出ポートの作動油圧力を作用させるととも
に、オリフィスＢの前後の圧力差と前記スプリングのば
ね荷重とのバランスによりスプールを軸方向に摺動させ
る構造を備える。

【００１５】

【００１６】流量可変機構は好ましくは励磁電流に応じ
て前記スプリングのばね荷重を変化させる電磁ソレノイ
ドで構成される。

【００１７】

【作用】流量制御弁を用いたので弁の前後の圧力差によ
らず、バイパス通路の流量は一定となる。したがって、
小流量すなわち低速作動時においても設定流量に応じて
発生減衰力が広範囲に変化する。

【００１８】また、スプールの両端に等しい圧力が作用
するので、スプールに作用する摺動力はオリフィスＢの
上下流の圧力差とオリフィスＢの断面積との積となり、
受圧面積が小さいために、流入ポートの圧力変動がスプ
ール摺動力に及ぼす変化も小さく、小さなばね荷重のス
プリングでスプールを支持することができる。

【００１９】さらに、電磁ソレノイドがスプールに作用
するスプリングのばね荷重を変化させることにより、励
磁電流に対応してオリフィスＡの流通抵抗が変化し、安
定した減衰力調整が行える。

【００２０】

【実施例】図１〜図５に本発明の第１の実施例を示す。

【００２１】図１に示す油圧ダンパは、シリンダ１と、
その内部に侵入するピストンロッド２とを備える。

【００２２】シリンダ１は同軸的に配置されたインナチ
ューブ３と、その外側に位置するアウタチューブ４と、
さらにその外側に位置するシェル５からなる三重管構造
を有する。

【００２３】ピストンロット２はシリンダ１の上端に設
けたベアリング８を介して摺動自由にインナチューブ３
の内側に侵入する。ピストンロッド２の先端にはインナ
チューブ３の内周に摺接するピストン６が固設される。

【００２４】インナチューブ１の内部にはピストン６に
よりピストンロッド２側の油室７と反対側の油室８とが
画成され、それぞれに作動油が充填される。ピストン６
には伸側への作動時に所定の抵抗のもとで油室７から８
へ作動油を流通させる伸側減衰弁１６と逆方向に抵抗な
く作動油を流通させるチェック弁１７とが設けられる。
さらに、油室７の一定以上の圧力上昇時に開いて作動油
を油室８に流通させるリリーフ弁１８がピストンロッド
２の先端に設けられる。

【００２５】インナチューブ３とその外側のアウタチュ
ーブ４との環状隙間１３は、インナチューブ３の上部に
形成したポート９を介して常時連通する。シェル５の外
周には環状隙間１３に連通するポート１４が形成され
る。

【００２６】また、アウタチューブ４とその外側のシェ
ル５の間の環状の空間に油溜室１０が設けられる。この
油溜室１０はインナチューブ３の底部に設けたベースバ
ルブ１１を介して油室８に連通する。ベースバルブ１１
は油溜室１０から油室８への作動油の流通を抵抗なく許
容する一方、逆方向の作動油の流れに対しては所定の抵
抗を与える圧側減衰弁として機能する。シェル５の外周
には油溜室１０に連通するポート１５が形成される。

【００２７】シェル５の外周には流量制御弁１２が取り
付けられる。流量制御弁１２はシェル５の外周に開口す
るポート１４と１５に接続され、環状隙間１３からポー
ト１４と１５を介して油溜室１０へ流出する作動油に流
通抵抗を与えて減衰力を発生させる。なお、環状隙間１
３及びポート１４と１５が図３に示すバイパス通路３５
を構成する。

【００２８】流量制御弁１２は図２に示すように、ボデ
ィ２０に摺動自由に収装された中空のスプール２５を介
して、流入ポート２８から流出ポート２９に作動油を流
通させる。なお、流入ポート２８が油圧ダンパのポート
１４に接続され、流出ポート２９が油圧ダンパのポート
１５に接続される。

【００２９】スプール２５の一端は磁性材で構成された
プランジャ２６に圧入される。プランジャ２６はボディ
２０に隣接して設けたソレノイト２１のホルダ２２の内
側に摺動自由に突出し、同じくホルダ２２の内側に固設
した磁性材のコア２３に相対する。プランジャ２６とコ
ア２３との間には皿ばね３４が、スプール２５とコア２
３との間にはスプリング３１がそれぞれ介装される。

【００３０】ソレノイド２１は図示されない配線を通じ
た励磁電流の供給により、プランジャ２６をスプリング
３１に抗してコア２３に向けて吸引する。

【００３１】ボディ２０の内側にはスプール２５の外周
に摺接するガイド２４が固設される。スプール２５の側
面には内外を連通する開口部３３が形成され、流入ポー
ト２８の作動油はガイド２４の端部とこの開口部３３と
が構成するオリフィスＡを介してスプール２５の内側に
流入する。スプール２５の内側にはスプール２５の両端
に臨む室２７と３２を連通するパイプ３０が設けられ、
スプール２５の内側に流入した作動油は、このパイプ３
０の周囲の環状隙間によるオリフィスＢを介して室３２
に流出し、さらに室３２に連通する流出ポート２９に至
る。

【００３２】次に作用を説明する。

【００３３】油圧ダンパが圧縮方向に動作すると、ピス
トン３が油室８を縮小するのに伴い、作動油がチェック
弁１７から油室７、ポート９、環状隙間１３、ポート１
４を経て流量制御弁１２に至り、ポート１５を通って油
溜室１０に流入する。また、油室８からの流出作動油の
一部はベースバルブ１１を介して直接油溜室１０に流入
する。

【００３４】油圧ダンパが伸長方向に動作すると、ピス
トン３が油室８を拡大するのに伴い、ベースバルブ１１
から油溜室１０の作動油が抵抗なく油室８に流入する一
方、縮小する油室７の作動油はポート９、環状隙間１
３、ポート１４を経て流量制御弁１２に至り、ポート１
５を通って油溜室１０に流入する。

【００３５】したがって、油圧ダンパの伸縮いずれの動
作においても作動油は流量制御弁１２の流入ポート２８
から流出ポート２９へと流通する。

【００３６】流量制御弁１２の内部では、流通作動油は
流入ポート２８からオリフィスＡを通ってスプール２５
の内側に流入し、さらにオリフィスＢを通って流出ポー
ト２９に至る。

【００３７】この時、スプール２５の両端に臨む室２７
と３２には流出ポート２９の圧力Ｐ₂ が作用し、スプー
ル２５の内側には流入ポート２８の圧力Ｐ₀ からオリフ
ィスＡにおける圧力損失を減じた圧力Ｐ₁ が作用する。

【００３８】このため、圧力Ｐ₁ とＰ₂ の差にオリフィ
スＢの流通断面積を乗じた力がスプール２５に対して図
２の右向きに作用する。一方、スプール２５にはスプリ
ング３１と皿ばね３４による合成ばね荷重が図の左向き
に作用しており、スプール２５はこれらの相対する力の
釣り合い位置に保持される。

【００３９】圧力Ｐ₀ が上昇するとスプール２５内のＰ
₁ が上昇し、スプール２５が図の右方向へ摺動し、オリ
フィスＡの流通抵抗を増大させる。その結果、圧力Ｐ₁
が低下する。

【００４０】また、圧力Ｐ₀ の低下時には圧力Ｐ₁ が低
下するのに伴ってスプールが図示の左方向へ摺動し、オ
リフィスＡの流通抵抗を減少させる。これにより、圧力
Ｐ₁が回復する。

【００４１】このようにして、圧力Ｐ₀ の変動に対して
スプール２５はオリフィスＢの前後の差圧を一定に保つ
ように変位し、圧力Ｐ₀ の変動によらず一定流量の作動
油を流通させる。つまり、流量制御弁１２は減圧弁とし
て機能する。

【００４２】そして、ソレノイド２１の励磁に応じてプ
ランジャ２６がコア２３に吸引されることで、スプリン
グ３１がスプール２５に及ぼすばね荷重が低下し、オリ
フィスＢの前後の差圧に対するスプール２５の釣り合い
位置が図の右方向にシフトする。これにより、オリフィ
スＡの流通断面積が減少し、作動油の流通抵抗が増加
し、オリフィスＢの前後の圧力差が減少する。これによ
り流量制御弁１２の流量が減少して、流量の多くが減衰
弁１６または減衰弁としてのベースバルブ１１を通過す
ることになるので、発生減衰力が増加する。

【００４３】この場合の流量制御弁１２の圧力−流量特
性は図４に示すように、上下流の圧力差Ｐの大小に関係
なく、一定の電流値Iに対しては一定の流量Ｑとなる。

【００４４】したがって、油圧ダンパの発生減衰力は図
５に示すようにソレノイド２１の励磁電流値Iに応じて
ピストン速度Ｖの低い時点から広範囲に変化する。ま
た、減衰力調整に圧力制御弁を用いた場合のように、一
定速度を越えた高速作動時に発生減衰力がかえって減少
するという不安定な動作の恐れもない。

【００４５】さらに、励磁されたソレノイド２１はスプ
ール２５を直接吸着せずにスプール２５に作用する荷重
を制御するので、励磁電流に応じて応答性の高い減衰力
制御が行われる。このため、励磁電流制御により図５の
Ｘｖに示すような好ましい特性を実現できる。

【００４６】また、流量制御弁１２においては室２７と
３２がパイプ３０を介して常時連通しているため、スプ
ール２５に流通作動油が及ぼす力はオリフィスＢの前後
の圧力差にオリフィスＢの流通断面積を乗じたものであ
り、受圧面積が小さいために、圧力変動に対するスプー
ル２５の摺動力も小さい。したがって、スプリング３１
に要求されるばね荷重は小さく、ばね荷重を変化させる
ためのソレノイド２１も吸引力の弱い小型のもので良
い。

【００４７】図６と７に本発明の第２の実施例を示す。
ここでは、流量制御弁１２をロータリダンパ４０の減衰
力調整に適用している。

【００４８】ロータリダンパ４０には揺動ピストン４３
の揺動に応じて拡縮する油室４１と４２が形成される。
ピストン４３が揺動すると油室４１と４２の作動油はケ
ース４６とピストン４３とのクリアランスを介して相互
に流通し、クリアランス通過時の絞り作用によって減衰
力を発生させる。

【００４９】一方、この流通経路とは別に流量制御弁１
２を経由するバイパス通路３５が設けられる。バイパス
通路３５は油室４１に連通するポート４４と、油室４２
に連通するポート４５により構成され、これらのポート
間に流量制御弁１２が介装される。

【００５０】これにより、例えば図７の時計回りにピス
トン４３が揺動すると、上述のクリアランスを介して図
７の矢印に示すような作動油の流通が行われるととも
に、油室４１の作動油がポート４４、流量制御弁１２及
びポート４５を介して油室４２へと流入する。ピストン
４３が逆方向へ揺動すると、クリアランスを介して図の
矢印と逆向きに作動油が流通するとともに、油室４２の
作動油がポート４５、流量制御弁１２及びポート４４を
介して油室４１に流入する。

【００５１】このロータリダンパでは揺動ピストン４３
の揺動方向によりポート４４と４５の作動油の流通方向
が逆転するが、これらのポート４４、４５と流量制御弁
１２との間には図７に示すチェック弁Ｃ₁ 〜Ｃ₄ からな
る回路が設けられ、ポート４４と４５の作動油の流通方
向によらず、流量制御弁１２内を作動油が一方向に流れ
るように構成される。

【００５２】すなわち、ポート４４が高圧の場合にはチ
ェック弁Ｃ₃ から流量制御弁１２の流入ポート２８に作
動油が流入し、流出ポート２９からチェック弁Ｃ₂ を通
ってポート４５に流出する。逆にポート４５が高圧の場
合にはチェック弁Ｃ₄ から流入ポート２８に作動油が流
入し、流出ポート２９からチェック弁Ｃ₁ を通ってポー
ト４４に流出する。つまり、この回路により油室４１と
４２との間の作動油の流通方向に関係なく、流量制御弁
１２内の作動油の流通は一方向に限定される。これらの
チェック弁Ｃ₁ 〜Ｃ₄ はリード弁（板弁）状に形成さ
れ、ロータリダンパ４０と流量制御弁１２との間に挟み
込まれる。

【００５３】このように、流量制御弁１２はロータリダ
ンパにも適用可能である。

【００５４】

【発明の効果】以上のように本発明は、ダンパの作動に
伴う作動油の流通経路を迂回するバイパス流路を設け、
このバイパス流路に設定流量可変機構を備えた流量制御
弁を介装したので、弁の前後の圧力差によらず、バイパ
ス通路の流量は一定となる。したがって、小流量すなわ
ち低速作動時においても設定流量に応じて発生減衰力を
広範囲に変化させることができる。

【００５５】さらに、スプールの両端に等しい圧力を作
用させるので、スプールに作用する摺動力はオリフィス
Ｂの上下流の圧力差とオリフィスＢの断面積との積とな
り、受圧面積が小さいために、流入ポートの圧力変動が
スプール摺動力に及ぼす変化も小さく、小さなばね荷重
のスプリングでスプールを支持することができる。した
がって、小型の電磁ソレノイドにより応答良く減衰力を
調整できる。電磁ソレノイドはスプールに作用するスプ
リングのばね荷重を変化させるので、励磁電流に対応し
てオリフィスＡの流通抵抗が変化し、安定した減衰力調
整が行える。

【００５６】したがって、本発明によりダンパの減衰力
調整能力が向上するととも、流量制御弁の小型化が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す油圧ダンパの縦断面
図である。

【図２】同じく流量制御弁の縦断面図である。

【図３】同じく油圧ダンパの油圧回路図である。

【図４】同じく流量制御弁の圧力−流量特性を示すグラ
フである。

【図５】同じく油圧ダンパの減衰力特性を示すグラフで
ある。

【図６】本発明の第２実施例を示すロータリダンパの縦
断面図である。

【図７】同じくロータリダンパと流量制御弁との接続状
態を示す油圧回路図である。

【図８】従来例を示す油圧ダンパの油圧回路図である。

【図９】従来例における可変オリフィスの圧力−流量特
性を示すグラフである。

【図１０】従来例の油圧ダンパの減衰力特性を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１２ 流量制御弁 ２０ バルブボディ ２１ ソレノイド ２５ スプール ２８ 流入ポート ２９ 流出ポート ３１ スプリング ３５ バイパス通路 Ａ，Ｂ オリフィス

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16F 9/00 - 9/54 F16K 17/00 - 17/168 F16K 39/00 - 51/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダンパの作動に伴う作動油の流通経路を
   迂回するバイパス流路を設け、このバイパス流路に設定
   流量可変機構を備えた流量制御弁を介装し、この流量制
   御弁は流入ポートと流出ポートを設けたバルブボディ
   と、これらのポートの圧力差に応じてバルブボディ内を
   摺動するスプールと、スプールの摺動位置に応じて流通
   断面積を変化させるオリフィスＡと、スプールの内側に
   おいて軸方向に作動油を流通させるオリフィスＢと、ス
   プールを軸方向に付勢するスプリングとを備え、流入ポ
   ートから流出ポートへ前記オリフィスＡとＢを介して作
   動油を流通させ、スプールの両端に流出ポートの作動油
   圧力を作用させるとともに、オリフィスＢの前後の圧力
   差と前記スプリングのばね荷重とのバランスによりスプ
   ールを軸方向に摺動させることを特徴とする減衰力調整
   式ダンパ。
2. 【請求項２】 設定流量可変機構が、励磁電流に応じて
   前記スプリングのばね荷重を変化させる電磁ソレノイド
   である請求項１記載のダンパの減衰力調整機構。