JP4761445B2 - バルブ構造 - Google Patents

Description

本発明は、バルブ構造の改良に関する。

従来、この種バルブ構造にあっては、たとえば、特に高減衰力を発生する緩衝器のピストン部等に具現化されており、図５に示すような、弁座Ａを備えた中空部Ｂを有するバルブハウジングＣと、中空部Ｂ内に収容される弁体Ｄと、中空部Ｂに螺着されるバネ座Ｅと、弁体Ｄとバネ座Ｅとの間に介装されて中空部Ｂ内に収容され弁体Ｄを弁座Ａに向けて附勢するスプリングＦとを備えたものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

このバルブ構造にあっては、バネ座Ｅを中空部Ｂに対して螺子回しの要領で進退させることでスプリングＦの初期荷重を調節するようになっており、このように調節された初期荷重を維持するためにバネ座ＥのバルブハウジングＣに対する回り止めを施す必要がある。

そして、このバルブ構造では、図６に示すように、バネ座Ｅのフランジ部Ｇの外端周縁を中空部Ｂの内周面に対して複数箇所でポンチ止めＰすることによってバネ座ＥのバルブハウジングＣに対して回ってしまうことを阻止している。
特開２０００−４６０８８号公報（第４頁左欄第９行目から同第２７行目まで、図１および図２）

しかしながら、上述のようなバルブ構造にあっては、以下の不具合があると指摘される可能性がある。

すなわち、上記バネ座Ｅを中空部Ｂに対し進退させてスプリングＦの初期荷重を調節していたので、初期荷重の調整が難しく、その調整もバルブ組立加工に従事する者の感覚に頼りとなり、結果、製品毎にスプリングＦの初期荷重にバラツキが出てしまい均一な製品を製造することが難しかった。

また、上記初期荷重の調整後に、バネ座Ｅの回り止めのために、ポンチ止め加工を施す必要があるので、組立工数が多く、バルブの製造に時間かかかってしまう。

さらに、ポンチ止めによる衝撃によってバネ座Ｅの座面とスプリングＦの軸線の直角度を出すことが困難で、弁体Ｄの円滑な移動を実現できない恐れがある。

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、均一なバルブの製造を容易とし製造時間を短縮可能なバルブ構造を提供することである。

上記した目的を解決するために、本発明における課題解決手段は、 シリンダと、上記シリンダ内にロッドを介して挿入したバルブハウジングと、上記シリンダ内に上記バルブハウジングを介して区画した上室及び下室と、上記バルブハウジングに形成されて入口と出口を介して上記上室と上記下室とに連通する中空部と、上記中空部内に形成した入口側の弁座と、上記中空部内に収容した弁体と、上記中空部の出口に対向して設けたバネ座と、上記弁体と上記バネ座との間に介装されて上記弁体を上記弁座に向けて附勢するスプリングとを備えたバルブ構造において、上記バルブハウジングに各入口と各出口とを互いに反対方向に向けて形成した一対の上記中空部を形成し、上記バルブハウジングの上下端部に上記各中空部の入口端に連通されながら外周側に伸びる連通溝と上記各中空部の出口端に連通されながら外周側に伸びる連通溝とを形成し、上記バルブハウジングの上下端部に一対の上記バネ座を積層させながら上記バルブハウジングと上記バネ座とを上記ロッドに挿入し、また、上記バルブハウジングと上記各バネ座とを上記ロッドの先端に螺着されたナットで上記ロッドに固定させたことを特徴とするものである。
この場合、上記バルブハウジングと上記バネ座との間にスプリングの初期荷重を調節するスペーサを介装するのが好ましい。
同じく、一方の上記中空部の入口が上室に開口すると共に出口が上記下室に開口し、他方の上記中空部の入口が上記下室に開口すると共に出口が上記上室に開口している。
同じく、上記バルブハウジングに対して上記バネ座の周方向の移動を規制する規制手段を設けるのが好ましい。
この場合、上記規制手段は、上記バルブハウジングと上記バネ座に設けた孔と、該孔に挿入されるピンと、上記バネ座に積層されピンの孔から抜けを防止するサポートとを備えていても良い。
同じく、上記規制手段は、上記バルブハウジングの一部に設けた溝と、上記バネ座に設けた溝内に挿入される凸部とを備えていても良い。

本発明のバルブ構造によれば、バネ座は、バルブハウジングに積層されて、あらかじめ決められた位置でスプリングの端部を支承することになるので、スプリングの初期荷重はあらかじめ任意に設定される値に自動的に調節されることになる。

したがって、バルブの加工従事者は、中空部内に弁体およびスプリングを収容した後、バネ座を積層させるのみで、組立加工を終了することができ、かつ、スプリングの初期荷重は、加工従事者の感覚によらないで一定となり、均一な開弁圧のバルブを製造することができるのである。

また、上記のようにバネ座はバルブハウジングに積層されて固定されることから、螺子止めのように緩んでバルブハウジングから脱落することなく、また、バネ座の回り止めとして、ポンチ止めを行う必要がなく、組立加工が非常に簡単となる。

このように、組立加工が上記のように簡単であり、バネ座をねじ込んで進退させてスプリングの初期荷重を調整するという手間が省け、さらに、ポンチ止め加工を施す必要もないので、組立工数が省略され、バルブの製造時間を飛躍的に短縮することが可能となり、その結果、バルブ製造コストも低減されることになる。

さらに、バネ座をバルブハウジングに積層するので、中空部内にバネ座を収容するスペースを確保する必要が無いので、バルブ全体の軸方向長さを短くすることができ、省スペースとなるので、本実施の形態のように緩衝器のピストン部にバルブ構造を適用する場合には、緩衝器の全長を短くすることができる。
このとき、各バネ座は、中空部の入口端および出口端を閉塞するが、この中空部の入口端および出口端には中空部に連通しながら外周側に伸びる連通溝を有するので、弁体による中空部の閉塞以外に中空部の連通が断たれることがない。

また、中空部に螺子部を設ける必要が無いので、バルブハウジングの周方向長さをその分短くすることができ、バルブ全体の省スペース化を図ることができる。

以下本発明の実施の形態を図１の実施の形態と、図３、図４の他の実施の形態とに基づいて説明する。
各実施の形態に係わるバルブ部構造は、シリンダ４０と、シリンダ４０内にロッド５を介して挿入したバルブハウジング１と、シリンダ４０内に上記バルブハウジング１を介して区画した上室４１及び下室４２と、上記バルブハウジング１に形成されて入口と出口を介して上記上室４１と上記下室４２とに連通する中空部と、この中空部内に形成した入口側の弁座１３と、上記中空部内に収容した弁体１１と、上記中空部の出口に対向して設けたバネ座と、上記弁体１０と上記バネ座との間に介装されて上記弁体１０を上記弁座に向けて附勢するスプリング２０とを備えたものである。
そして、本発明では、上記バルブハウジング１に各入口と各出口とを互いに反対方向に向けて形成した一対の中空部２ａ、２ｂを形成し、上記バルブハウジング１の上下端部に各中空部２ａ、２ｂの入口端に連通されながら外周側に伸びる連通溝２ｃ、２ｄと各中空部２ａ、２ｂの出口端に連通されながら外周側に伸びる連通溝２ｅ、２ｆとを形成し、上記バルブハウジング１の上下端部に一対の上記バネ座１５，１６を積層させながら当該バルブハウジング１と上記バネ座１５，１６とを上記ロッド５に挿入し、また、これらのバルブハウジング１と各バネ座１５、１６とを上記ロッド５の先端に螺着されたナット３０で上記ロッド５に固定させている。
以下詳細に説明する。

一実施の形態におけるバルブ構造が具現化したバルブは、図１に示すように、緩衝器のピストン部における伸側および圧側の減衰バルブとして具現化されており、弁座３を備えた中空部２ａ，２ｂを有するバルブハウジングたるピストン１と、中空部２ａ，２ｂ内に収容される弁体１０と、バルブハウジングたるピストン１に積層され中空部２ａ，２ｂの開口に対面するそれぞれバネ座１５，１６と、弁体１０とバネ座１５，１６との間に介装されて中空部２ａ，２ｂ内に収容され弁体１０を弁座３に向けて附勢するスプリング２０，２０とを備えて構成されている。

他方、このバルブ構造が具現化される緩衝器は、周知であるので詳細には図示して説明しないが、具体的にたとえば、シリンダ４０と、シリンダ４０の上端を封止するヘッド部材（図示せず）と、ヘッド部材（図示せず）を摺動自在に貫通するロッド５と、ロッド５の端部に設けられる上記ピストン１と、シリンダ４０内にピストン１で区画した上室４１と下室４２と、シリンダ４０の下端を封止する封止部材（図示せず）とを備えて構成され、シリンダ４０内には作動油が充填されている。

そして、上記バルブ構造は、シリンダ４０に対してピストン１が図１中下方向に移動するときに、下室４２内の圧力が上昇して下室４２から上室４１へ中空部２ａを介して作動油が移動するときには、作動油の移動に中空部２ａ内の弁体１０で抵抗を与えて所定の圧力損失を生じせしめ、他方、シリンダ４０に対してピストン１が図１中上方向に移動するときに、上室４１内の圧力が上昇して上室４１から下室４１へ中空部２ｂを介して作動油が移動するときには、作動油の移動に中空部２ｂ内の弁体１０で抵抗を与えて所定の圧力損失を生じせしめて、緩衝器に所定の減衰力を発生させる減衰力発生要素として機能する。

以下、バルブ構造について詳しく説明すると、バルブハウジングたるピストン１は、環状に形成され、その上下端を貫通する孔で形成される中空部２ａ，２ｂを備えており、この中空部２ａ，２ｂにおける作動油の入口となる入口部近傍には環状の弁座３がそれぞれ設けられている。

そして、ピストン１の上下端部には、それぞれ中空部２ａ，２ｂの入口端に連通されるとともに外周側に伸びる連通溝２ｃ，２ｄと、中空部２ａ，２ｂの出口端に連通されるとともに外周側に伸びる連通溝２ｅ，２ｆが形成されるとともに後述の規制手段のピン２１が挿入される孔の一部をなすピン挿入孔１ａ，１ｂが設けられている。

弁体１０は、弁本体１１と、弁本体１１の先端に形成の略円錐状の弁頭１２と、弁頭１２の側部から放射状に突出される複数のバネ受け１３とを備えており、バネ受け１３の端部を弁座３の図１中下面に当接させると、弁頭１２の側部が弁座３の内周縁に着座して、中空部２ａ，２ｂを閉塞しピストン１の上方と下方との連通を断つことができるようになっている。

このように、弁体１０は、上方のバネ受け１３を弁座３に当接させることによって移動が規制されるので、弁頭１２と弁座３の当接面が長年の使用によって変形してしまい、バルブの特性が変化してしまうような事態の発生を防止することができる。

そして、上記中空部２ａ，２ｂ内には、弁体１０の後方からそれぞれ、中空部２ａ，２ｂ内に収容されて弁体１０を弁座３側に向けて附勢するスプリング２０，２０が挿入された状態で上記ピストン１の上下には、バネ座１５，１６が積層される。

したがって、スプリング２０，２０は、それぞれ弁体１０のバネ受け１３とバネ座１５，１６との間に介装され、上記各弁体１０は、常時スプリング２０，２０によって弁座３に押し付けられて着座し、中空部２ａ内の弁体１０は、下室４２内の圧力が開弁圧に達すると弁座３から図中上方に後退して中空部２ａを開放しピストン１の下室４２と上室４１とを連通させることができ、他方の中空部２ｂ内の弁体１０は、上室４１内の圧力が開弁圧に達すると弁座３から図中下方に後退して中空部２ｂを開放しピストン１の上室４１と下室４２とを連通させることができ、このバルブは、常閉型の減衰バルブとして機能する。

そして、上記バネ座１５，１６は、それぞれ環状であって中空部２ａ，２ｂの出口端に対面するようになっており、また、上記ピストン１のピン挿入孔１ａ，１ｂに対面する位置にピン２１が挿入される孔の一部であるピン挿入孔１５ａ，１６ａを備えて構成されている。

また、この各バネ座１５，１６は、中空部２ａ，２ｂの入口端および出口端を閉塞するが、上記のように中空部２ａ，２ｂの入口端と出口端とに連通される連通溝２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆによって、弁体１０による中空部２ａ，２ｂの閉塞以外に上室４１と下室４２との連通が断たれることがないようになっているが、これら連通溝２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆを廃して各バネ座１５，１６側に中空部２ａ，２ｂに連通される連通溝を形成しておくようにしてもよい。

さらに、ピストン１およびバネ座１５のピン挿入孔１ａ，１５ａ内およびピン挿入孔１ｂ，１６ａ内には、それぞれピン２１，２１が挿入され、ピン２１，２１の脱落を防止する環状のサポート２２，２２がそれぞれバネ座１５の上端およびバネ座１６の下端に積層されている。なお、ピン２１，２１は、図示した位置へ挿入されずとも、中空部２ａ，２ｂを回避する位置に挿入されればよい。

このように、アセンブリされたピストン１、弁体１０、スプリング２０、バネ座１５，１６、サポート２２で構成されるピストン体は、その軸心部に段付きのロッド５が挿通され、ロッド５の先端に螺着されるピストンナット３０でロッド５に固定される。

このようにして、ロッド５へのピストン体を組み付ける際に、バネ座１５，１６は、規制手段である孔となるピン挿入孔１ａ，１ｂ，１５ａ，１６ａ、ピン２１，２１およびサポート２２，２２によって横方向となる円周方向へのピストン１に対する移動が規制されるので、スプリング２０を胴曲がりさせてしまったり、スプリング２０の端部とバネ座１５，１６とが擦れあって磨耗屑が発生したりというような事態を回避することができる。

したがって、上記規制手段によって、スプリング２０の胴曲がりが阻止され、狙った減衰力の発生が可能となり、また、磨耗屑の発生が防止されるので、コンタミネーションの発生も防止される。

なお、本実施の形態においては、バルブ構造が緩衝器のピストン部に具現化されていることから、ロッド５を用いてバネ座１５，１６とバルブハウジングたるピストン１を一体化するようにしているが、たとえば、バルブ構造がベースバルブ部に具現化されるような場合には、バルブハウジングにロッド部を形成して、該ロッド部にバネ座１５，１６を組付けてバルブハウジングと一体化してもよいし、他の手段を用いてバネ座１５，１６とバルブハウジングを一体化するようにしてもよい。また、本実施の形態においては、ロッド５の存在によってバネ座１５，１６のバルブハウジングたるピストン１に対する径方向の移動が規制されているため、バネ座１５およびバネ座１６をそれぞれ一つのピン２１で周方向の移動を規制しているが、複数のピンでバネ座１５，１６の横方向の移動を規制するようにしてもよい。

さて、バルブ構造の作用であるが、上述のように、バネ座１５，１６は、バルブハウジングたるピストン１に積層されて、それぞれあらかじめ決められた位置でスプリング２０の端部を支承することになるので、上記ピストン体のアセンブリが終了すると、スプリング２０の初期荷重はあらかじめ任意に設定される値に自動的に調節されることになる。

したがって、バルブの加工従事者は、中空部２ａ，２ｂ内にそれぞれ弁体１０およびスプリング２０を収容した後、バネ座１５，１６を積層させるのみで、組立加工を終了することができ、かつ、スプリング２０の初期荷重は、該加工従事者の感覚によらないで一定となり、均一な開弁圧のバルブを製造することができるのである。

また、上記のようにバネ座１５，１６はピストン１に積層されて固定されることから、螺子止めのように緩んでバルブハウジング１から脱落することなく、また、バネ座１５，１６の回り止めとして、ポンチ止めを行う必要がなく、組立加工が非常に簡単となる。

このように、組立加工が上記のように簡単であり、バネ座をねじ込んで進退させてスプリング２０の初期荷重を調整するという手間が省け、さらに、ポンチ止め加工を施す必要もないので、組立工数が省略され、バルブの製造時間を飛躍的に短縮することが可能となり、その結果、バルブ製造コストも低減されることになる。

さらに、バネ座１５，１６をバルブハウジングたるピストン１に積層するので、中空部２ａ，２ｂ内にバネ座１５，１６を収容するスペースを確保する必要が無いので、バルブ全体の軸方向長さを短くすることができ、省スペースとなるので、本実施の形態のように緩衝器のピストン部にバルブ構造を適用する場合には、緩衝器の全長を短くすることができる。

また、中空部２ａ，２ｂに螺子部を設ける必要が無いので、バルブハウジングたるピストン１の周方向長さをその分短くすることができ、バルブ全体の省スペース化を図ることができる。

なお、スプリング２０の初期荷重は、上記したところでは、あらかじめ設定される値に調節されるのであるが、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示した一実施の形態の変形例におけるバルブ構造のように弁体１０のバネ受け１３にワッシャ３１からなるスペーサを積層したり、バルブハウジングたるピストン１とバネ座１５，１６との間にワッシャ３２からなるスペーサを介装したり、あるいは、その両方のワッシャ３１、３２を使用することで上記初期荷重を任意に調節することも可能である。

このように、スプリング２０の初期荷重を任意に調節する場合にあっても、ワッシャ３１，３２の枚数を変化させることで対応することができ、ワッシャ３１，３２の数を管理しておけばよいということになるので、加工従事者の感覚によらないでスプリング２０の初期荷重の調整を行うことができ、均一な開弁圧のバルブを製造することができるのである。

つづいて、他の実施の形態のバルブ構造について説明する。このバルブ構造は、やはり、緩衝器のピストン部における伸側および圧側の減衰バルブとして具現化されており、一実施の形態と異なるところは、バルブハウジングたるピストン１に対するバネ座５０の横方向となる円周方向への移動を規制する規制手段であり、その他の部分については、一実施の形態と同様の構成である。

この他の実施の形態における規制手段は、図３，図４に示すように、バルブハウジングたるピストン１に設けた溝１ｃ，１ｄと、一実施の形態におけるバネ座１５に対応するバネ座５０に設けた溝１ｃ内に挿入される凸部５１と、一実施の形態におけるバネ座１６に対応するバネ座５２に設けた溝１ｄ内に挿入される凸部５３とで構成されている。

なお、図示はしないが、中空部２ａ，２ｂ内には、一実施の形態と同様に、それぞれ弁体１０、スプリング２０が収容され、各スプリング２０の一端がそれぞれバネ座５０，５２によって支承されることになる。

上記溝１ｃと凸部５１の係合によりピストン１に対してバネ座５０は円周方向への移動が規制され、溝１ｄと凸部５３の係合によりピストン１対してバネ座５２は円周方向への移動が規制され、一実施の形態と同様に、スプリング２０の胴曲がりを防止できるとともに、磨耗屑の発生を防止することができる。

なお、バネ座５０，５２にそれぞれ凸部５１，５３を形成するには、プレス加工を用いればよく、簡単にバネ座５０，５２を製造することができ、また、ピン２１およびサポート２２を省略することができるので、部品点数の削減ができ、さらには、製造コストをより一層低減することができる。

また、この場合、溝１ｃ，１ｄは、ピストン１の内周から外周へかけて、凸部５１，５３はバネ座５０，５２の内周から外周へかけて、それぞれ直線状に形成されているが、溝を窪み状に形成し、凸部５１，５３もその形状に対応して溝内に挿入できる形状としておくようにしてもよい。このようにしても、バルブハウジングたるピストン１に対してバネ座５０，５２の横方向への移動を規制することができ、さらに、溝１ｃ，１ｄをそれぞれ複数設け、それに対応数だけ凸部５１，５３を設けるようにしてもよい。

そして、この他の実施の形態においても、スプリング２０の初期荷重は、ピストン１にバネ座５０，５２を積層することで、あらかじめ決められた値に調整されるので、一実施の形態と動揺の作用効果を奏することが可能となり、また、ワッシャ３１，３２を使用することで作業者の感覚によらずにスプリング２０の初期荷重を任意に調節することができる。

以上でバルブ構造の実施の形態についての説明を終えるが、上述したところでは、本発明のバルブ構造が緩衝器のピストン部の伸圧両方の減衰バルブに具現化されているが、いずれか一方の減衰バルブに具現化することが可能であるとともに、ピストン部以外にもベースバルブ部に具現化することも可能であり、また、緩衝器以外の油圧機器のバルブに具現化可能であることは勿論である。

なお、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。

一実施の形態におけるバルブ構造が具現化されたバルブの縦断面図である。 （Ａ）一実施の形態の変形例におけるバルブ構造が具現化されたバルブの縦断面図である。（Ｂ）一実施の形態の変形例におけるバルブ構造が具現化されたバルブの縦断面図である。 他の実施の形態におけるバルブ構造が具現化されたバルブの斜視図である。 他の実施の形態におけるバルブ構造におけるバルブハウジングおよびバネ座の斜視分解図である。 従来のバルブ構造が具現化されたバルブの縦断面図である。 従来のバルブ構造が具現化されたバルブの正面図である。

符号の説明

１ バルブハウジングたるピストン
１ａ，１ｂ，１５ａ，１６ａ 孔の一部であるピン挿入孔
１ｃ，１ｄ 溝
２ａ，２ｂ 中空部
２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ 連通溝
３ 弁座
５ ロッド
１０ 弁体
１１ 弁本体
１２ 弁頭
１３ バネ受け
１５，１６，５０，５２ バネ座
２０ スプリング
２１ ピン
２２ サポート
３０ ピストンナット
３１，３２ ワッシャ
４０ シリンダ
４１ 上室
４２ 下室
５１，５３ 凸部

Claims (6)

1. シリンダと、上記シリンダ内にロッドを介して挿入したバルブハウジングと、上記シリンダ内に上記バルブハウジングを介して区画した上室及び下室と、上記バルブハウジングに形成されて入口と出口を介して上記上室と上記下室とに連通する中空部と、上記中空部内に形成した入口側の弁座と、上記中空部内に収容した弁体と、上記中空部の出口に対向して設けたバネ座と、上記弁体と上記バネ座との間に介装されて上記弁体を上記弁座に向けて附勢するスプリングとを備えたバルブ構造において、上記バルブハウジングに各入口と各出口とを互いに反対方向に向けて形成した一対の上記中空部を形成し、上記バルブハウジングの上下端部に上記各中空部の入口端に連通されながら外周側に伸びる連通溝と各中空部の出口端に連通されながら外周側に伸びる連通溝とを形成し、上記バルブハウジングの上下端部に一対の上記バネ座を積層させながら上記バルブハウジングと上記バネ座とを上記ロッドに挿入し、また、上記バルブハウジングと上記各バネ座とを上記ロッドの先端に螺着されたナットで上記ロッドに固定させたことを特徴とするバルブ構造。
2. 上記バルブハウジングと上記バネ座との間にスプリングの初期荷重を調節するスペーサを介装したことを特徴とする請求項１に記載のバルブ構造。
3. 一方の上記中空部の入口が上記上室に開口すると共に出口が上記下室に開口し、他方の上記中空部の入口が上記下室に開口すると共に出口が上記上室に開口していることを特徴とする請求項１または２に記載のバルブ構造。
4. 上記バルブハウジングに対して上記バネ座の周方向の移動を規制する規制手段を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のバルブ構造。
5. 上記規制手段は、上記バルブハウジングと上記バネ座に設けた孔と、該孔に挿入されるピンと、上記バネ座に積層されピンの孔から抜けを防止するサポートとを備えてなる請求項４に記載のバルブ構造。
6. 上記規制手段は、上記バルブハウジングの一部に設けた溝と、上記バネ座に設けた溝内に挿入される凸部とを備えてなる請求項４に記載のバルブ構造。

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