JP3655489B2

JP3655489B2 - 緩衝器の減衰力調整弁

Info

Publication number: JP3655489B2
Application number: JP10306399A
Authority: JP
Inventors: センステレッドラース; マルムボリホカン; リンドホルムマーチン
Original assignee: Ohlins Racing AB
Current assignee: Ohlins Racing AB
Priority date: 1998-03-10
Filing date: 1999-03-04
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2019-03-04
Also published as: US6311812B1; SE9800775L; JPH11315874A; EP0942195B1; EP0942195A3; SE523534C2; DE69938984D1; EP2028391A1; SE9800775D0; EP0942195A2; EP2028391B1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車や自動二輪車等の乗物の車輪懸架装置に採用される緩衝器の減衰力調整弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
乗物の車輪懸架装置に採用される緩衝器の減衰力調整弁として、従来、その開閉動作を、減衰力−ピストン速度曲線に基づいて実現するように構成されたものがある。この減衰力調整弁は、作用部品としての弁体と弁座とが異なる速度と加速度において相互に作用し合うように構成したタイプのものである。なお、上記作用部品としては、スライドとハウジングであっても良い。また上記作用部品は、ストロークの大きさに従って、これらの部品が実現している減衰機能によって液体の経路を決定するものであり、少なくとも、弁体やスライドなどの一方の部品はその両側面に力を受ける。
【０００３】
図１は従来の減衰力調整弁を備えた緩衝器における静的ピストン速度−減衰力特性図、図２は従来の減衰力調整弁を備えた緩衝器における動的ピストン速度−減衰力特性図、図５は従来の減衰力調整弁における開放状態，閉鎖状態を示す模式図である。
【０００４】
図５に示すように、従来の緩衝器に使用されている減衰力調整弁では、通常、例えばシム、円錐体あるいは板からなる弁体１の外周部２と、弁座５の弁穴５ａの周縁とで主たる減衰部を形成している。この従来の減衰力調整弁は、弁体１の一方の面に作用する作動流体による開方向力３と、他方の面に作用するばねの力、流れの力、弁の緩衝の力、摩擦力、そしてある場合にはパイロット圧の力等からなる閉方向力４との間の力の均衡によって作動する。上記流れの力，ばねの力のレベルによって、異なった減衰特性（図１の５）が得られる。即ち、ピストン速度の増加の関数としての減衰力のある程度の増加について圧力の制御が行われる。このようなタイプの構成は流体用語では圧力調整器と称されている。
【０００５】
上記従来の減衰力調整弁を備えた緩衝器の減衰力特性は、明確な開放点（図１の６）を持っており、緩衝器が加速している期間にこの開放点で、上記減衰力調整弁が、速度の関数として開放しようとするか、閉鎖しようとする。ピストン速度が低速度の場合、上記開放点以前では、圧力は固定された１つあるいは複数の減衰孔（図５の７）にのみ依存し、これは漏洩あるいは流出曲線（図１の８）を引き起こす。この減衰孔の機能は「バイパス」と称されることがしばしばある。そして緩衝器用の通常の減衰力調整弁は、予め選んだ漏洩曲線と減衰力特性を使って構成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の減衰力調整弁を備えた緩衝器では、例えば減衰特性の調整により、流出量が小さく平らで平面的な減衰力特性を得ることは困難であった。これらの場合、凸凹なあるいは不安定な働きをすることが不可避である。緩衝器にスムーズな挙動をさせて任意の異なるタイプの調整を可能にする必要がある。本発明は、この課題を解決する。
【０００７】
緩衝器が正の速度と負の速度との間で、即ち、圧縮（図１のＣ）と膨張（図１のＲ）との間で変移するときはいつも、明確な開放点（「放出点」）における力のレベルの変化によって振動が生じる。この挙動は、減衰力調整弁が平坦な減衰特性を持つように、即ち、速度が上がっても減衰力があまり上がらないように構成されなければならない場合に、上記の「バイパス」レベルが低ければ低いほど目立つようになる。このタイプの弁は、緩衝器が働いているときはいつも、明らかに凸凹なあるいは不安定な動きをする。本発明はこの課題も解決しようとしている。
【０００８】
従来から上記凸凹や不安定さを平坦にする方法はあった。最も簡単で容易な方法は、緩衝器とシャーシとの間に軟らかいゴムのばねを挟むことである。上記課題に対する解決法を見出そうとするこの方法は、他の同様の方法のように、不要な減衰力の跳ね返り（図２の９）をもたらしてしまう。この問題は、例えば、圧縮と膨張のサイクルの間の速度に対する減衰力を示す線図（図２）の助けを借りればよく解る。この関連でいえば、この凸凹することと気まぐれで不安定な動きをすることとがゴムの跳ね返りでの不要な減衰振動（図２の１０）に反映していることも明らかで、これを遮断する必要が生じる。本発明はこれらの問題も解決する。
【０００９】
従来の減衰力調整弁の開放および閉鎖過程で起こる振動は弁内部で減衰させ、減衰されていない、あるいは定在している発振を防止しなければならない。このような内部での減衰も、また、弁に慣性を与えることになり、この慣性が遅れを生じさせ、また減衰された発振の振幅を大きくしてしまう。本発明はこれらの問題も解決する。
【００１０】
この種の減衰力調整弁においては、上記流出量を減少させるために弁をより高い調節レベルでより気密に封止するように作らなければならないという問題が生じる。同様に、単純な調整手順によって、静的速度と減衰力特性曲線を変える必要がある。ある場合には、許容誤差の感度を回避する必要もある。１つの実施形態においては、特に開放機能において、円錐体（弁体）と弁座の１つの面または複数の面に液体が粘着する傾向を防止することができるということも重要なことである。本発明はこれらの問題も解決する。
【００１１】
問題となっている課題を本質的で、技術的に単純な手段で解決することができるということが重要である。本発明はこの問題も解決する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、弁穴を有する弁座及び該弁穴を開閉する弁体を有し、該弁体の一方の面には上記弁穴を介して作動液体の開方向力が作用し、他方の面には閉方向力が作用し、該弁体のストロークに伴って、かつ該ストロークの大きさに応じた減衰力を発生させるように構成された緩衝器の減衰力調整弁において、上記弁体のストロークに伴って同時に作動して上記減衰力を発生させる内側減衰部と外側減衰部を有し、該内側減衰部及び外側減衰部は、上記ストロークに伴って大きさが同時に変化する減衰部面積を有し、該減衰部面積の変化速度に応じて各減衰部の発生する減衰力が異なる大きさに段階的に又は連続的に変化するように構成されており、上記作動液体は上記内側減衰部から外側減衰部への一方向に流れ、かつ該内側減衰部，外側減衰部でのみ実質的な減衰力が発生することを特徴としている。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１において、上記内側減衰部は、上記弁体のストロークが小さいときにはその減衰力が相対的に大きくなり、減衰機能の発生過程に実質的な影響を与えず、ストロークが大きいときにはその減衰力が相対的に小さくなり、減衰機能の発生過程に実質的な影響を与えることを特徴としている。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、上記外側減衰部は、上記弁体のストロークが小さいときにはその減衰力が相対的に小さくなり、減衰機能の発生過程に実質的な影響を与え、ストロークが大きいときにはその減衰力が相対的に大きくなり、減衰機能の発生過程に実質的な影響を与えないことを特徴としている。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１ないし３の何れかにおいて、上記外側減衰部，内側減衰部は、該各減衰部の大きさを相対的に小さくしたり大きくしたりすることによって、減衰機能の発生過程に対する影響を連続して大きくしたり小さくしたりすることを特徴としている。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１ないし４の何れかにおいて、上記弁座は、大径弁穴部と、該大径弁穴部の内面の弁体から離れる側の開口縁から内方にフランジ状に突出する小径弁穴部とを有する円盤状のものであり、上記弁体は、上記弁座の小径弁穴部の座面に対向する内側端部と、上記大径弁穴部の座面に対向する外側端部とを有し、該弁体の内側端部と外側端部との間には上記弁座との間に空室を形成する凹部が形成されており、上記弁体が閉鎖位置にあるとき、該弁体の内側端部は、上記弁座の小径弁穴部の座面に所定の隙間を開けて対向し、かつ上記大径弁穴部の内周面と所定幅で重なっており、上記外側端部は、大径弁穴部の座面に当接しており、弁体のストロークに伴って上記内側端部と小径弁穴部の座面とで形成される内側減衰部面積及び上記外側端部と大径弁穴部の座面とで形成される外側減衰部面積が連続的に変化することを特徴としている。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１ないし５の何れかにおいて、弁座が可撓性を有し、弁体のストロークに伴って僅かに弾むように構成されていることを特徴としている。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項１において、上記外側減衰部，内側減衰部は、上記弁体と弁座の少なくとも一方には他方に対向する凹みが設けられ、上記外側減衰部と内側減衰部とは、同じ平面上に位置し、上記弁体の往復運動により同時に作動するように配設されていることを特徴としている。
【００２０】
請求項８の発明は、請求項７において、上記弁体と弁座のそれぞれに互い対向しかつ環状をなす凹みが設けられ、それぞれの凹みは、軸直角方向に相互にずれており、かつ該各凹みの外周縁同士，内周縁同士が重なり部を形成していることを特徴としている。
【００２１】
請求項９の発明は、請求項７又８において、上記弁座は、上記凹みに連通する連通孔を備えていることを特徴としている。
【００２２】
請求項１０の発明は、請求項７又８において、上記弁体は、弁座と対向する側の底面に、直径方向に延在し、該弁体に形成された上記凹みに連通する溝を備えていることを特徴としている。
【００２３】
請求項１１の発明は、請求項７又は８において、上記弁座は、貫通孔を有し上記凹みに連通するように螺挿されたブッシュを備えていることを特徴としている。
【００２４】
請求項１２の発明は、請求項１において、上記外側，内側減衰部が、それぞれ大きさの異なる減衰部面積を有するように構成されており、外側減衰部は、弁体のストロークが小さいとき、内側減衰部より減衰部面積が小さく、内側減衰部より減衰力発生過程に対する影響力が大きく、内側減衰部は、弁体のストロークが大きいとき、外側減衰部より減衰面積が小さく、外側減衰部より減衰力発生過程に対する影響力が大きく、内側，外側減衰部が開放機能，閉鎖機能を果たしている期間に、内側，外側減衰部の間に生じている中間圧力が連続して変化することを特徴としている。
【００２５】
請求項１３の発明は、請求項１２において、上記弁座は、大径弁穴部と、該大径弁穴部の内面から内方にフランジ状に突出する小径弁穴部とを有し、上記弁体は、上記弁座の小径弁穴部の座面に対向する内側端部と、上記大径弁穴部の座面に対向する外側端部とを有し、該弁体の内側端部と外側端部との間には上記弁座との間に空室を形成する凹部が形成されており、上記弁体が閉鎖位置にあるとき、該弁体の内側端部が上記弁座の小径弁穴部の座面に所定の隙間を開けて対向し、上記外側端部が大径弁穴部の座面に当接しており、弁体のストロークに伴って上記内側端部と小径弁穴部の座面とで形成される内側減衰部面積及び上記外側端部と大径弁穴部の座面とで形成される外側減衰部面積が連続的に変化することを特徴としている。
【００２６】
請求項１４の発明は、請求項１３において、上記弁体の内側端部と外側端部との間に凹設され弁座との間に空室を形成する上記凹部は、上記外側端部から内側端部にかけて内側端部側ほど弁座から離れるテーパ状をなしていることを特徴としている。
【００２７】
ここで本発明の構成は、以下のように説明することもできる。
本発明の減衰力調整弁の特性について考慮できることは、先ず、上記減衰機能が少なくとも２つの部分からなり、それぞれ弁体のストロークに伴って同時に動作させることができる減衰部で行われているということであって、その結果、これらの減衰部は、対応する弁体ストロークの大きさによってその減衰部の寸法（減衰部面積）が、好ましくは連続して変化して、減衰機能において作動液体の流通を引き起こし、開放あるいは閉鎖機能のそれぞれの開始あるいは終了部分における減衰特性曲線の形を滑らかにするようにするのである。
【００２８】
本発明の減衰力調整弁をより洗練されたものにするには、上記２部分になった減衰部は、それら自身の減衰部面積にそれぞれ関連しており、減衰部面積は大きさが異なっている。減衰部面積は、共通の弁体ストロークのサイズによってそれらの寸法が変えられており、各減衰部は、共通の弁体ストロークの機能として減衰部面積が大きくなったり減少したりする速さによってそれらのサイズが相互に変わる。
【００２９】
別の実施形態では、２つの減衰部は、内側減衰部と外側減衰部とからなっている。内側減衰部は、弁体ストロークが小さいときにはその寸法が外側減衰部に比較して大きくなるが、これは減衰力発生機能の過程に実質的な影響を与えないということを意味し、弁体ストロークが大きくなると寸法が小さくなり、減衰機能の過程を支配するということになる。
【００３０】
上記外側減衰部は、弁体ストロークが大きくなると減衰力発生機能の過程に与える影響を減らすことができる。外側減衰部では、弁体ストロークが大きくなると、即ち、ピストン速度が上がると、その減衰部の寸法が大きくなるのである。上記２つ減衰部は、それらの寸法を小さくしたり大きくしたりして、減衰機能の過程に対する影響を連続して増やしたり減らしたりすることができるのである。このことから明らかなように、上記２つの減衰部によるそれぞれの減衰機能は、面積に関連した変数なのである。
【００３１】
緩衝器とばねからなる車輪懸架システムと本発明の新規な減衰力調整弁との組合せに関して言えば、この減衰力調整弁は、減衰力を十分滑らかに変化させることができ、ピストンとシリンダの相対運動における凸凹，及び気まぐれな不安定さを作り出さないようにするのである。減衰力が滑らかに変化することによって、システムそれ自体での振動の度合いが低くなり、また内部の減衰の必要が減ることによって、ピストン速度を速くすることができる。
【００３２】
また、本発明の減衰力調整弁では、上記外側，内側減衰部を、弁体ストロークの大きさによって変わり、存在する流れの定数と一緒になって両者を直に画成する外側，内側減衰部面積が得られるように構成する、というところに主たる特徴があると考えられる。
【００３３】
弁体ストロークの大きさが小さいときは、外側減衰部の大きさが内側減衰部よりも小さく、そのためこの外側減衰部が減衰力発生機能の過程に対して大きな影響力を持っている。一方、上記ストロークが大きくなると、内側減衰部の大きさが外側減衰部よりも小さくなり、そのためこの内側減衰部が減衰力発生機能の過程に対して大きな影響力を持っている。減衰部の大きさがこのように変わると、外側，内側減衰部の間に生じている中間の圧力が、連続して減少し、また、それぞれ開放と閉鎖の機能に対応する第１と第２部分の期間（開放直後，閉鎖過程の後半部の期間）は増加する。作動液体による閉方向力は、弁体の２つの圧力面積に対して作用するが、これらの２つの面積の差の部分に上記中間圧力が作用して、それぞれ開放と閉鎖機能の導入（開放直後）および終結部（閉鎖過程後半部）に関係している滑らかな減衰特性曲線形状の基礎となる力を作り出すのである。
【００３４】
また、この新規な減衰力調整弁は、それぞれ滑らかな開放および閉鎖過程を達成するために、弁体に作用する開方向力と、ばね力あるいはパイロット弁力等を含む閉方向力との間の力の平衡を、弁体の開放過程の直後、弁体の閉鎖過程の後半部から引き続いて連続して減少させ、増加させる減衰部面積によって実現するということに特徴があると主として考えられる。
【００３５】
またある実施形態では、貫通孔を弁座に開け、又は切り込み溝を弁体に形成し利用する。こうすれば製造精度を高くでき、同じ平面に外側，内側減衰部を配設する構成とこの貫通孔，切り込み溝の構成とを併せた場合には、この減衰力調整弁による減衰機能の再現性を高くできる。
【００３６】
本発明における減衰力調整弁では、２つの直列に接続された減衰部が、一緒になって減衰機能を果たすように、また、この中に液体の経路を作り出すように使用されるが、この液体経路によって、それぞれ開放および閉鎖機能の少なくとも導入部および終結部での減衰特性曲線の形状を、それらの減衰部の大きさを弁体ストロークに合わせて、好ましくは連続して、相互に変えることによって滑らかにするということに特徴があると本来考えられる。
【００３７】
【発明の作用効果】
本発明にかかる緩衝器の減衰力調整弁によれば、緩衝器と緩衝ばねとからなる車輪懸架システムの減衰力特性曲線における凸凹や、気まぐれな不安定さや、振動の発生を抜本的に減少させることができる。また、弁体をより高速にすることができ、高い調整レベルにおいてもよりしっかりとした封止性が得られる。そして減衰力調整機能もより単純になる。
【００３８】
また本発明では、それ自体は公知の部品を使うので、技術的には単純な構成で、製造コストがかなり安くなる。同じ平面に内側，外側減衰部を配置した場合には、この減衰部を１回で同じ弁体と弁座のの作業で仕上げることができ、このことは小さな公差の部品を得ることができるということを意味し、この結果、部品が性能よく機能し人件費が安くつくのである。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
まず、本発明の第１実施形態にかかる緩衝器の減衰力調整弁を図３，図４，及び図６に基づいて説明する。図３，図４は本第１実施形態減衰力調整弁を備えた緩衝器の静的ピストン速度−減衰力特性図，動的ピストン速度−減衰力特性図、図６は上記減衰力調整弁の要部を拡大して示す模式断面側面図である。
【００４０】
本実施形態の減衰力調整弁は、図７に示すような緩衝器２４に接続されるものであり、図７のハウジング２２内に挿入配置された弁体１８，弁座１９に相当する図６に示された弁体１４と弁座１３とを備えている。この弁体１４は円盤状のもので、弁座１３は円形の大径弁穴部１３ａと小径弁穴部１３ｂとを有する。上記弁体１４の環状の外側端部１６と弁座１３の大径弁穴部１３ａの周縁の座面１３ｃとで環状の外周減衰部（外側減衰部）ｒ１が形成され、環状の内側端部１７と小径弁穴部１３ｂの周縁の座面１３ｄとで環状の内周減衰部（内側減衰部）ｒ２が形成されている。そして弁体１４の外側端部１６から内側端部１７にわたる部分は内側ほど弁座１３から離れるテーパ面となっており、該テーパ面と弁座１３との間には空室１４ａが形成されている。
【００４１】
ここで弁体１４が閉鎖位置にあるときには、上記外側端部１６と座面１３ｃとは当接しているが、一方内側端部１７と座面１３ｄとの間には隙間ｕｌが形成されており、また内側端部１７と大径弁穴部１３ａの内周面とは所定寸法だけ重なっている。
【００４２】
上記外周，内周減衰部ｒ１，ｒ２の減衰力Ｒ１，Ｒ２は弁体１４のストロークｓに依存し、以下の式で表される。
Ｒ１＝ｋｑ＊π＊ｄ１＊ｓ＝ｋｑ＊ａ１
Ｒ２＝ｋｑ＊π＊ｄ２＊（ｓ＋ｕｌ）＝ｋｑ＊ａ２
ここでａ１，ａ２はそれぞれ弁体１４のストロークに依存する減衰部面積で、ｋｑは流体定数であって、面積を乗じて面積に関連づけられた減衰力を与える。
また、面積係数ｋａ１＝π＊ｄ１とｋａ２＝π＊ｄ２は、この場合、ｄ１とｄ２の大きさに依存する２つの定数である。
さらにまた、ｓ＝０の期間は、Ｒ１＝０とＲ２＝ｋｑ＊ｋａ２＊ｕｌが得られる。減衰力特性曲線における上記ｓ＝０に対応する位置は開放点（別の言い方では、開口点、放出点）と称される。減衰力調整弁による減衰力は、弁体ストロークが小さいときも含めて、この場合Ｒ２よりも小さいＲ１によって決定される。しかしながら、面積係数ｋａ２はｋａ１よりも小さいので、Ｒ１とＲ２の式を見れば明らかなように、弁体１４のストロークが大きくなればなる程、Ｒ２はＲ１よりも小さくなる。
【００４３】
上記外周，内周減衰部ｒ１，ｒ２における減衰力Ｒ１，Ｒ２の変化によって、弁体１４が開放過程の初期に、２つの減衰部ｒ１，ｒ２の間の空室１４ａで連続的に減少する中間圧力（Ｐｉｎｔ）が生じる。この中間圧力Ｐｉｎｔは、

となる。ここでＧ１は、上記２つの直列に接続された減衰部が圧力Ｐにより上記中間圧力に与える影響を表している幾何学的因子である。
【００４４】
従って、２つの受圧面積Ａ１＝π／４＊ｄ１²とＡ２＝π／４＊ｄ２²とは相互に作用し合うようになる。中間圧力Ｐｉｎｔは、Ｆｉｎｔ＝Ｐｉｎｔ＊Ａｄに基づいて受圧面積Ａｄ＝（Ａ１−Ａ２）によって決定される開方向力を与えるが、Ｐｉｎｔが弁体１４のストロークとともに減少し、Ａｄは一定であるので、この開方向力は弁体ストロークとともに減少する。なお、開方向力Ｆｍ＝Ｐ＊Ａ１は、弁体１４のストロークの間Ｆｉｎｔと同じ向きに働く。
【００４５】
累積すると、本減衰機構の減衰力Ｆは、

となる。ここでＧ２は更に純粋に幾何学的な条件因子である。
【００４６】
上記２つの直列に接続された外周，内周減衰部ｒ１，ｒ２の減衰力は合成されて、
Ｒ＝Ｒ１＊Ｒ２／√（Ｒ１²＋Ｒ２²）
の大きさを持ち、これは圧力流方程式に代入されて
ｐ＝ｑ²／Ｒ²＝ｑ²＊Ｇ３
となるが、ここでＧ３は全く幾何学的な条件因子であり、上記減衰部を通る流れをｑとしている。
【００４７】
累積した本減衰機構の減衰力Ｆは、

であり、これは総て上記減衰部の形状と、この部分の流れの速度にのみ依存するので、結局緩衝器（あるいは等価なもの）のピストン速度に依存する。
【００４８】
減衰力調整弁（圧力制限弁）においては、圧力は、減衰力調整弁の減衰力、この場合Ｆと、これに対応し、弁のタイプによって変わる累積力（例えば、ばね力、流れの力、パイロット圧力など）との間で平衡している状態の下で調整されるのである。
【００４９】
上記の滑らかな開放過程の間は、例示した幾何学的条件の付いた連続して減少する開放直後の減衰部面積によって、圧力が強制的に増加せしめられることによって、この力の平衡は維持される。この過程は逆の場合、即ち、流れ（速度）が減少しながら閉鎖する場合も起こる。
【００５０】
上記した開放点における減衰力の急激な変化によって、減衰力特性が凸凹になるという上記の課題は、新しいタイプの減衰力調整弁によって無くなるのであるが、これが本発明の特徴である。本発明の減衰力調整弁は、ある実施形態では多段開放機能で作動する。
【００５１】
図３の特性曲線を参照すると、ここでは、水平軸がピストン速度ｖ、垂直軸が減衰力Ｆを表していて、これらのパラメータは、上記によればそれぞれ流れｑと圧力Ｐに匹敵する。図３の特性曲線では、滑らかな開放点が１１で示され、減衰機能の直線部の開始部分が１２で表されている。点１１と１２との間には、滑らかな開放区間（遷移区間）１３がある。該遷移区間１３は、公知技術に関する図１の急変点あるいは肘形６と比較すれば滑らかになっている。また本発明による滑らかな遷移区間の利点は、公知技術に関する図２と本発明に関する図４とを比較すれば明らかとなろう。
【００５２】
図６を参照すると、２つの段階で動作する、この新規な装置の運用法の原理が示されている。第１段階では弁体１４の外径ｄ１を利用している。この第１段階は、ゼロ点、即ち、弁体１４のストロークｓの開始点を定義している。直径ｄ２の内側端部１７は、外側端部１６と同じストロークで動作するが、そのゼロ点、即ち、開始点は弁座１３のフランジ状に形成された小径弁穴部１３ｂの座面１３ｄとの間に隙間ｕｌを有するとして定義されている。図６に示した新規な減衰力調整弁では、図５における流出孔（バイパス孔）７からの流出に相当するものは無い。図６の実際の構造は図５の従来の構造に対応するものである。
【００５３】
図６において、弁体１４には開方向力１５が作用している。この開方向力１５は、弁体１４がストロークする間に、それ自体の通常の圧力変化に依存するだけでなく、弁体１４の面積の変化にも依存して変わる。第１開放点１１（図３）は、直径ｄ１と上記受圧面積Ａ１＝π／４＊ｄ１²のみによって定義される。この受圧面積Ａ１は大きく、このことは減衰力、即ち、滑らかな第１開放点１１の圧力Ｐo が低いということである。
【００５４】
外側端部１６は外周減衰部ｒ１の減衰部面積Ｓ１に関係するのであるが、前記の値をＳ１＝π＊ｄ１＊ｓ（同様に前記と対比）と仮定する。弁体１４のストロークｓが隙間ｕｌの寸法によって定まるあるレベルまで増加したら、その直後に、内側端部１７に関係する前記の値Ｓ２＝π＊ｄ２（ｕｌ＋ｓ）（同様に前記と対比）が圧力に大きく影響するようになる。このことは、弁体１４の受圧面積としては新規な値Ａ２＝π／４＊ｄ２²を定義しなければならないということである。
【００５５】
滑らかな開放１３（図３）が完了した後には、上記弁体１４にはほとんど上記後者の受圧面積Ａ２のみに開方向力が作用する。弁体１４における上記受圧面積の差Ａｄ＝Ａ１−Ａ２は、弁体１４の内部の流体圧力遷移とともに作用する。外周，内周減衰部ｒ１，ｒ２の間の中間の圧力Ｐｉｎｔは、開放圧力Ｐo から０又は滑らかな開放段階と関連する低い値まで変化する。２つのもの、即ち、中間圧力Ｐｉｎｔの変化と、Ａ１からＡ２までの受圧面積の変化とが滑らかな開放の大きさに影響する。
【００５６】
図５に、図６による構造に関連する相違が示してある。図５において、弁体１は１つの外周端部２と１つの直径とを有するだけである。この場合、弁体１に作用する開方向力は３で示し、閉方向力は４で示してある。
【００５７】
図５のものにおける、上述の直径ｄ１、ｄ２及び隙間ｕｌに依存する幾何学的因子、即ち緩衝器がピストン速度ｖで運動し流れｑを作り出すときの滑らかな開放を実現するための形状と寸法は不明である。上記の例では、開放の向き、即ち、速度を増加させる向きを考慮に入れている。弁は、速度が低下する、即ち閉鎖方向の運動も滑らかに制御する。上記に開放点として参照したところが今度は閉鎖点ともなる。
【００５８】
上記の例には多数の変形が含まれるが、基本的には説明した機能を変えてしまうものではない。本発明による減衰力調整弁は、あらゆるタイプの独立して動作する圧力調整弁に応用することができる。
【００５９】
図７および図８は本発明の第２実施形態を説明するための図である。本第２実施形態は、テーパ面（円錐形状部分）１８ｃを有する弁体１８と、該弁体１８によりその弁穴が開閉され、該弁体１８と相互作用するように構成された弁座１９を備えた減衰力調整弁である。上記弁体１８は外周端部２０を有し、該外周端部２０は、該弁体１８が閉鎖位置にあるときは弁座１９の座面１９ａを押し付けることができる。この弁座１９には内向きに突き出ているフランジ１９ｂが設けられている。
【００６０】
上記弁座１９には、直径がｄ３の大径弁穴部１９ｃと、直径がｄ４の小径弁穴１９ｄが形成されている。この場合、弁体１８は、上記外周端部２０を支持している円盤形あるいは円筒形の外周部分１８ａと、上記弁座１９の弁穴１９ｃ，１９ｄに向かって下方に延伸している円筒形状の内周部分１８ｂとを備えている
【００６１】
上記の内周部分１８ｂの直径はｄ４かこれより僅かに大径である。図６によれば、直径ｄ３は直径ｄ２よりも大きく、隙間ｕｌが設けられていた。図７，８の場合、図６に示されている隙間ｕｌは非常に小さく設定されており、図では判りにくい。外周端部２０の構成については、上記外周部分１８ａに円錐状のテーパ面１８ｃがあり、これは上記内周部分１８ｂと融合しており、即ち、外周端部２０を支持している外周部分１８ａの断面にテーパが付いている。上記テーパ面１８ｃと弁座１９とで空室１８ｄが形成されている。
【００６２】
円錐状のテーパ面１８ｃを有する弁体１８は、ハウジング２２の中に形成された凹み２１内に挿入されており、また該ハウジング２２はインサート２３の内側の所定位置にねじ込みで取り付けられる。この構成によって、図７に示している緩衝器２４とともに公知の方法で動作するのである。
【００６３】
具体的には、緩衝器２４の作動液体２５内でピストン２６が移動すると弁体１８がハウジング２２内で移動するのであるが、該弁体１８の最大ストロークはハウジング２２の頂面２２ａによってｓに規制される。そして弁体１８は、作動液体中でのシリンダに対するピストン２６の運動に対して調整可能な抵抗となる。
【００６４】
弁体１８を通る主たる流れｑは、弁体１８の底部側と頂部側（即ち、入力と出力）の２つの隙間Ｕ’とＵ”とを通る。減衰力調整弁の出力位置、即ち閉鎖位置では、ピストン２６が加速しているときは、常時、上記の隙間で圧力Ｐ’とＰ”が得られる。弁体１８が開放位置に来ると、それは、上記の隙間Ｕ’とＵ”との間での媒体の流れに対して抵抗となる。
【００６５】
図示しており、また文章説明している実施形態では、上記主流と並行して流れるパイロット流を制御するパイロット弁組立体２７も組み込んである。この組立体２７はソレノイド２８で駆動される。このソレノイド２８を使うと、図３および図４に示す減衰力特性が得られる。
【００６６】
上記ソレノイド２８、パイロット弁組立体２７、調整機構、ハウジング２２、インサート２３および緩衝器２４は、それ自体は公知であるので、ここでは詳しい説明はしない。これに関しては、ＥＰ０５０８４６５および０５０８４６６と、ＪＰ０９１３３１７１−Ａ、ＪＰ０９１１２６２２−Ａ、ＪＰ０９１１９４７２−Ａ、ＪＰ０９１１２６２１−Ａ、ＪＰ８１２１５２３−Ａが引用できる。本発明は、自動二輪車や多輪の乗り物などのための緩衝器における圧力調整器、圧力制限器、圧力調整弁に使用することができる。
【００６７】
図９は本発明の第３実施形態を示す。本第３実施形態では、弁座１９の頂面２９と同じ平面に弁体１８の底面１ａが位置するように、言い換えると、内周端部１７，外周端部１６により形成されている内周減衰部ｒ２，外周減衰部ｒ１が同じ平面上に位置するように弁座１９及び弁体１８が構成されている。この場合、図６，図８の隙間（ｕｌ）及び重なり部は設けられていない。
【００６８】
また上記内周減衰部ｒ２の隙間の代わりに、この場合は、弁座１９に形成された連通孔３０が利用されており、この連通孔３０は図９に示している凹状の環状溝（凹み）１ｃ，１９ａ´に通じている。この連通孔３０の代わりに、あるいは補助的に、図９（ｂ）には、弁体１８の底面に形成した溝３１を利用している。この溝３１は直径方向に延伸し、上記環状溝１ｃ，及び弁座１９に形成された凹状の環状溝１９ａ’に通じている。
【００６９】
上記の凹状の環状溝１ｃと１９ａ’は対向し、かつ弁体１８の内周端部１７，外周端部１６と弁座１９の内周端部，外周端部との間に内側および外側の重なりｏｌ’およびｏｌ”を形成するために半径方向にずれている。上記環状溝１９ａ’によって、弁座１９の弁穴周縁には、上向きに突き出た端あるいは部分ができ、その厚さｔはおよそ１mm以下になっている。内側および外側の重なりはおよそ０．１mmである。作動液体のジェット流ｓｔ（図９）は、作動液体が環状溝１ｃと１９ａ’の形状によって放出制限機能が作動すること、即ち、弁体１８，弁座１９の表面に作動液体が粘着してしまうことを防止している。
【００７０】
図１０は本発明の第４実施形態を示す。本実施形態は、弁体３４の内側と外側の減衰部が同じ平面上にある場合の例である（図９のものと比較されたい）。この場合、可撓性を有する弁座３２が使用されていて、該弁座３２の内周端３３が、圧力が変化（例えば、増加）するにつれて、ある程度までは弁体３４に追随する傾向があるという特性をこの弁座３２が持っているので、弁体３４をもっと高い減衰力（図１０（ｂ）の３５参照）でより高い気密性を持つように作ることができるのである。図１０（ｂ）の静的ピストン速度−減衰力線図を図３のものと比較されたい。
【００７１】
図１１は本発明の第５実施形態を示す。本実施形態では、図１０（ｂ）のいろいろな異なった減衰力特性に調整するための連通孔を有する調整ねじ３６を弁座１９の環状溝１９ａ′に連通するように螺挿した例である。この例では、調整ねじ３６を上記連通孔の直径の異なるものと取り替えることにより上記各種の減衰力特性を実現できる。
【００７２】
図１２は本発明の第６実施形態を示す。本実施形態では、内周減衰部に隙間ｕｌ′を設けた場合の別の例を示している。この隙間ｕｌ′は、外側のねじ３７ａによって弁座１９′の弁穴の内周の雌ねじにねじ込まれているブッシュ３７で得ることができる。ブッシュ３７の頂端部は弁体１９の底面に対向している。そしてこの隙間ｕｌ′は、ブッシュ３７の頂端部と弁体１８の底面との間に形成されており、該ブッシュ３７のねじ込み量を調整することにより上記隙間ｕｌ´の調整、ひいては減衰特性の調整が可能である。
【００７３】
図１３は本発明の第７実施形態を示す。本実施形態では、ソレノイド制御、パイロット動作の減衰力調整弁を示している。これは、ソレノイド１’と、パイロット弁２’と、フェイル・セーフ機構３’と、減衰およびばね構成４’と、そして主機構５’とを含んでいる。図１３（ｂ）に主弁ポペット６’の拡大した部分を示している。パイロット・システムへの流入ジェットが孔７’に設けてある。
【００７４】
図９と比較して、内周減衰部ｒ２（８’）と外周減衰部制限ｒ１（９’）は、この場合、内側１０’と外側１１’の輪の形をした、弁体のストロークｓに依存し、かつ同じ平面にある仕切領域を形成し、これは図１３（ｃ）に更に明確に示してある。内周減衰部ｒ２の面積を隙間（ｕｌ）で画成しないで、この実施形態では輪の形をした環状溝１３’に導く孔１２’を持っている。
【００７５】
外周減衰部ｒ１および内周減衰部ｒ２の振動によって、環状溝１３′内の圧力（ｐｉｎｔ）１４’を調整後の圧力（ｐ）１５’よりも連続して低くしている。その圧力（ｐｉｎｔ）は、調整器面積（Ａｄ）全体の内の、面積１６’から投影されて見える輪の形をした部分に作用し、調整器面積（Ａ２）の残りの部分は円形の形をした１７’である。総合的な開方向力は、（ｐ＊Ａ２＋ｐｉｎｔ＊Ａｄ）で定義され、パイロット圧力、ばねおよび流れからの他の力の総和と釣り合っている。面積（Ａ２）と（Ａｄ）の大きさは、減衰力−速度特性曲線である圧力流を形作り注文通りにする強力なツールなのである。
【００７６】
図１ないし図１３で使用されている参照記号は、下記の構造要素に対して用いられている。
ストロークという表現は、動的変化あるいは振動と言い換えてもよい。減衰力（制限）という用語は減衰部面積あるいは調整（制御）面積に適用されている。減衰力（制限）が増加すると、調整、または制御、または調整器面積が増加し、逆も成立する。従って、減衰部が大きくなるということは、減衰部面積あるいは調整器面積が増加することに適用され、減衰力が減少するということは減衰面積あるいは調整器面積が減少することに適用される。軟らかい、あるいはより軟らかな特性曲線構成または形状という用語を使うときは、軟らかい、あるいはより軟らかいは公知の減衰器との比較である。本発明による改善された、あるいは新規な減衰力調整弁によって、所要の特性曲線形状ができるようになり、大きな動作範囲で動作することができる。この減衰力調整弁は、公知の弁に対して非常に迅速な動作をするように作ることができる。
【００７７】
本発明は、連続して、あるいは小さなステップで調整、あるいは制御動作を行う減衰力調整弁に関する。その動作状態では本質的に妨害されること無しに働くものと考えられる。それは、弁体のストロークの大きさに依存した減衰部面積に関して働く。１つの実施態様では、円錐形状を有する弁体と弁座との間に、ある空室を持つ新規な弁である。１つの実施態様では、内周減衰部，外周減衰部を持つ弁である。しかし、内周および外周減衰部のように２つまたはそれ以上の減衰部を設ける必要は必ずしもなく、別の相互の位置関係を持てばよいのであって、これは図１４の例を参照されたい。
【００７８】
図１４は本発明の第８実施形態を示す。本実施形態では、ソレノイド１”と、パイロット弁２”と、フェイル・セーフ機構３”と、減衰およびばね構成４”と、そして主機構５”を持っており、公知のソレノイドで制御され、パイロット動作の弁全体を含み、別の形状をした減衰力調整弁が示してある。
【００７９】
図１４（ｂ）には、主弁ポペット（弁体）６”の部分を拡大したものを示してある。パイロット系への入口ジェットは孔７”である。受圧面積（Ａ３）のうち弁ストローク（ｓ）や減衰機能に影響を受けない部分が調整後の圧力（ｐ）８”が作用している２つの場所に分布している。
【００８０】
固定された入口減衰孔１１”が輪の形をした室１２”に連通しているので、弁ストロークに伴って一方の減衰部（ｒ３）１０”が開いて、変動する圧力（ｐｖａｒ）９”は減少する。調整器面積の投影されている部分（Ａ４）１３”が上記受圧面積（Ａ３）に加えられる。従って総合的な減衰力は（Ａ３＊ｐ＋Ａ４＊ｐｉｎｔ）で定義され、パイロット圧力、ばねおよび流れからの他の力の総和と平衡させている。調整された他方の減衰部（ｒ４）１４”は、大きな別の直径で主圧力流の変形を扱い、主流が孔１６”を通るのを妨げているバッフル板１５”があるので運動しているポペットには干渉しない。これは、乱流や妨害流の力を受けていないきれいな流れによる利点である。孔１６”も、また、減衰部面積のはけ口となっている。
【００８１】
上記第１〜第７実施形態のものと図１４のものとの間には違いがある。上記第１〜第７実施形態における減衰部（ｒ２）と（ｒ１）は直列に位置づけられおり、両方とも主流を調整している。一方図１４の第８実施形態では、減衰部（ｒ３）と（ｒ４）は完全に分離されていて、（ｒ４）だけが主流を調整している。図１４（ｃ）は図１３（ｃ）と比較されたい。
【００８２】
【図面の簡単な説明】
【図１】簡単化した従来の緩衝器の静的速度−力線図である。
【図２】簡単化した従来のショック・アブソーバの動的速度−力線図である。
【図３】本発明の第１実施形態の静的速度−力線図である。
【図４】本発明の第１実施形態の動的速度−力線図である。
【図５】公知の緩衝器の減衰部を単純化して示する模式図である。
【図６】本発明の第１実施形態の減衰部を単純化して示す模式図である。
【図７】本発明の第２実施形態による緩衝器に接続された減衰力調整弁の断面側面図である。
【図８】上記第２実施形態の減衰部を拡大して示す断面側面図である。
【図９】本発明の第３実施形態及びその変形例を単純化して示す模式図である。
【図１０】本発明の第４実施態様を単純化して示す模式図及び静的速度−力線図である。
【図１１】本発明の第５実施形態を単純化して示す模式図である。
【図１２】本発明の第６実施形態を単純化して示す模式図である。
【図１３】本発明の第７実施形態を単純化して示す模式図である。
【図１４】本発明の第８実施形態を単純化して示す模式図である。
【符号の説明】
１ｃ，１９ａ´ 環状溝（凹み）
４閉方向力
１３，１９弁座
１３ａ大径弁穴部
１３ｂ小径弁穴部
１３ｄ小径弁穴部の座面
１４，１８弁体
１４ａ，１８ｄ空室
１５開方向力
１７内側端部
１３ｃ大径弁穴部の座面
１６外側端部
１８ｃテーパ面
２４緩衝器
３０連通孔
３１切り込み溝
３６ブッシュ
ol´，ol´´ 重なり部
ｒ１外周減衰部
ｒ２内周減衰部
ｓ弁体ストローク
ｕｌ隙間

Claims

弁穴を有する弁座及び該弁穴を開閉する弁体を有し、該弁体の一方の面には上記弁穴を介して作動液体の開方向力が作用し、他方の面には閉方向力が作用し、該弁体のストロークに伴って、かつ該ストロークの大きさに応じた減衰力を発生させるように構成された緩衝器の減衰力調整弁において、上記弁体のストロークに伴って同時に作動して上記減衰力を発生させる内側減衰部と外側減衰部を有し、該内側減衰部及び外側減衰部は、上記ストロークに伴って大きさが同時に変化する減衰部面積を有し、該減衰部面積の変化速度に応じて各減衰部の発生する減衰力が異なる大きさに段階的に又は連続的に変化するように構成されており、上記作動液体は上記内側減衰部から外側減衰部への一方向に流れ、かつ該内側減衰部，外側減衰部でのみ実質的な減衰力が発生することを特徴とする緩衝器の減衰力調整弁。
請求項１において、上記内側減衰部は、上記弁体のストロークが小さいときにはその減衰力が相対的に大きくなり、減衰機能の発生過程に実質的な影響を与えず、ストロークが大きいときにはその減衰力が相対的に小さくなり、減衰機能の発生過程に実質的な影響を与えることを特徴とする緩衝器の減衰力調整弁。
請求項１又は２において、上記外側減衰部は、上記弁体のストロークが小さいときにはその減衰力が相対的に小さくなり、減衰機能の発生過程に実質的な影響を与え、ストロークが大きいときにはその減衰力が相対的に大きくなり、減衰機能の発生過程に実質的な影響を与えないことを特徴とする緩衝器の減衰力調整弁。
請求項１ないし３の何れかにおいて、上記外側減衰部，内側減衰部は、該各減衰部の大きさを相対的に小さくしたり大きくしたりすることによって、減衰機能の発生過程に対する影響を連続して大きくしたり小さくしたりすることを特徴とする緩衝器の減衰力調整弁。
請求項１ないし４の何れかにおいて、上記弁座は、大径弁穴部と、該大径弁穴部の内面の弁体から離れる側の開口縁から内方にフランジ状に突出する小径弁穴部とを有する円盤状のものであり、上記弁体は、上記弁座の小径弁穴部の座面に対向する内側端部と、上記大径弁穴部の座面に対向する外側端部とを有し、該弁体の内側端部と外側端部との間には上記弁座との間に空室を形成する凹部が形成されており、上記弁体が閉鎖位置にあるとき、該弁体の内側端部は、上記弁座の小径弁穴部の座面に所定の隙間を開けて対向し、かつ上記大径弁穴部の内周面と所定幅で重なっており、上記外側端部は、大径弁穴部の座面に当接しており、弁体のストロークに伴って上記内側端部と小径弁穴部の座面とで形成される内側減衰部面積及び上記外側端部と大径弁穴部の座面とで形成される外側減衰部面積が連続的に変化することを特徴とする緩衝器の減衰力調整弁。
請求項１ないし５の何れかにおいて、弁座が可撓性を有し、弁体のストロークに伴って僅かに弾むように構成されていることを特徴とする緩衝器の減衰力調整弁。
請求項１において、上記外側減衰部，内側減衰部は、上記弁体と弁座の少なくとも一方には他方に対向する凹みが設けられ、上記外側減衰部と内側減衰部とは、同じ平面上に位置し、上記弁体の往復運動により同時に作動するように配設されていることを特徴とする緩衝器の減衰力調整機構。
請求項７において、上記弁体と弁座のそれぞれに互い対向しかつ環状をなす凹みが設けられ、それぞれの凹みは、軸直角方向に相互にずれており、かつ該各凹みの外周縁同士，内周縁同士が重なり部を形成していることを特徴とする緩衝器の減衰力調整弁。
請求項７又８において、上記弁座は、上記凹みに連通する連通孔を備えていることを特徴とする緩衝器の減衰力調整弁。
請求項７又８において、上記弁体は、弁座と対向する側の底面に、直径方向に延在し、該弁体に形成された上記凹みに連通する溝を備えていることを特徴とする緩衝器の減衰力調整弁。
請求項７又は８において、上記弁座は、貫通孔を有し上記凹みに連通するように螺挿されたブッシュを備えていることを特徴とする緩衝器の減衰力調整弁。
請求項１において、上記外側，内側減衰部が、それぞれ大きさの異なる減衰部面積を有するように構成されており、外側減衰部は、弁体のストロークが小さいとき、内側減衰部より減衰部面積が小さく、内側減衰部より減衰力発生過程に対する影響力が大きく、内側減衰部は、弁体のストロークが大きいとき、外側減衰部より減衰面積が小さく、外側減衰部より減衰力発生過程に対する影響力が大きく、内側，外側減衰部が開放機能，閉鎖機能を果たしている期間に、内側，外側減衰部の間に生じている中間圧力が連続して変化することを特徴とする緩衝器の減衰力調整弁。
請求項１２において、上記弁座は、大径弁穴部と、該大径弁穴部の内面から内方にフランジ状に突出する小径弁穴部とを有し、上記弁体は、上記弁座の小径弁穴部の座面に対向する内側端部と、上記大径弁穴部の座面に対向する外側端部とを有し、該弁体の内側端部と外側端部との間には上記弁座との間に空室を形成する凹部が形成されており、上記弁体が閉鎖位置にあるとき、該弁体の内側端部が上記弁座の小径弁穴部の座面に所定の隙間を開けて対向し、上記外側端部が大径弁穴部の座面に当接しており、弁体のストロークに伴って上記内側端部と小径弁穴部の座面とで形成される内側減衰部面積及び上記外側端部と大径弁穴部の座面とで形成される外側減衰部面積が連続的に変化することを特徴とする緩衝器の減衰力調整弁。
請求項１３において、上記弁体の内側端部と外側端部との間に凹設され弁座との間に空室を形成する上記凹部は、上記外側端部から内側端部にかけて内側端部側ほど弁座から離れるテーパ状をなしていることを特徴とする緩衝器の減衰力調整弁。