JP4858969B2 - 弁体 - Google Patents

Description

本発明は、弁体の改良に関する。

この種、弁体としては、たとえば、油圧緩衝器のピストンが連結されるピストンロッドの先端部に設けられた減衰バルブに具現化されており、たとえば、図４に示すように、油圧緩衝器のシリンダ１００内にピストン１０１で区画されるロッド側室１０２とピストン側室１０３とを連通する流路１０４ａをピストンロッド１０４内に形成し、当該流路１０４ａ内に収容されるポペット型の弁体１０５が知られ、この弁体１０５は、ピストンロッド１０４に対して軸方向に進退可能とされてピストンロッド１０４の内周に嵌合する筒状の弁座部材１０６に離着座するようになっている。

また、弁体１０５は、弁座部材１０６の環状の端部に着座することによってロッド側室１０２とピストン側室１０３との連通を遮断し、逆に、弁座部材１０６の環状の端部から後退して離座すると、弁座部材１０６の内縁と弁体１０５との間に形成される環状隙間を介してロッド側室１０２とピストン側室１０３とを連通させることができるようになっている。

したがって、このような弁体１０５にあっては、弁体１０５を環状弁座１０６から後退させる量に応じて、上記環状隙間の面積の大きさを調節でき、これによってこの環状隙間を通過する作動油の流れに与える抵抗の大きさを調節して油圧緩衝器の発生減衰力を調節することができるようになっている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００４−３０１１８２号公報（図２）

しかしながら、特許文献１のバルブは、油圧緩衝器の伸長行程と圧縮行程で減衰力の発生が見込まれる両効きに設定されており、伸長行程と圧縮行程では作動油の流れの方向が逆となる。

そして、油圧緩衝器が圧縮行程にあって、ポペット型の弁体１０５の周囲を作動油が図４中下方から上方へ向かって流れる場合には、作動油の流れの方向に対して弁体１０５の尖端が対向するので、作動油の流れによって弁体１０５に作用する流体力は、弁体１０５を流路１０４ａの中心にセンタリングするように作用することになる。他方、油圧緩衝器が伸長行程にあって、ポペット型の弁体１０５の周囲を作動油が図４中上方から下方へ向かって流れる場合には、作動油の流れの方向に対して弁体１０５の尖端が対向せず、作動油の流れによって弁体１０５に作用する流体力は、弁体１０５を流路１０４ａの中心にセンタリングするように作用しづらくなり、弁体１０５が流路１０４ａの中心に位置決められず安定しない場合がある。

すると、伸長行程と圧縮行程では、作動油のバルブ通過時に生じる絞り抵抗が著しく異なって減衰特性（ピストン速度に対する減衰力の特性）が著しく異なってしまう事態となり、特に、バルブの場合、油圧緩衝器の圧縮行程における絞り抵抗が安定せず、安定した減衰力を得ることができなくなってしまう場合がある。

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、流体の通過方向で絞り抵抗が著しく異なってしまうことを抑制することができる弁体を提供することである。

上記した目的を達成するために、本発明の手段は、双方向流れを許容する流路の途中に設けた環状の弁座に弁本体を離着座して流路を開閉する弁体において、弁本体に弁座方向に向けて形成されて弁座側へ向かうほど先細りとなる円錐状部と、円錐状部の背面に直接連設されて当該円錐状部とは逆方向に傾斜して先細りとなるテーパ部とを形成し、上記円錐状部と上記テーパ部とがそれぞれ流体の流れによる流体力で弁本体をセンタリングさせることを特徴とする。
この場合、上記円錐状部は途中で稜線の軸線に対する傾斜角が一回以上変化する円錐形に形成されているのが好ましい。
同じく、テーパ部の最大径が円錐状部の最大径より大きく設定されてテーパ部と円錐状部との間に段部が形成され、当該段部が弁座に離着座するようにしても良い。

本発明の弁体によれば、流体の流れる方向がどちらでも流体の流れに起因する流体力は弁体を流路の中心にセンタリングするように作用するので、流体の流れる方向によってバルブ通過時に生じる絞り抵抗が著しく異なってしまうことがない。

また、流体の流れる方向がどちらでも流体の流れに起因する流体力は弁体を流路の中心にセンタリングするように作用するので、流体の流れる方向によらず絞り抵抗が安定する。

このように、バルブに弁体を適用することによって、流体の通過方向で絞り抵抗が著しく異なってしまうことを抑制することができ、絞り抵抗を安定させることができるので、この弁体を適用したバルブを緩衝器に具現化する場合には、狙った通りの減衰特性調整が可能となり、緩衝器の伸長行程および圧縮行程の減衰特性が著しく異なってしまうような事態を抑制することが可能となるのである。

また、流体の流れる方向がどちらでも流体の流れに起因する流体力は弁体を流路の中心にセンタリングするように作用するので、弁体を流路の中心に位置決めするための支持部材が不要となり、バルブの構成を簡易とすることができ、また、上記支持部材の省略によって弁体の進退に対する摩擦抵抗が低減される点で弁体の操作性および耐久性が向上することになる。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図１は、本発明の一実施の形態における弁体が具現化したバルブの縦断面図である。図２は、本発明の一実施の形態における弁体が具現化した開弁状態のバルブの縦断面図である。図３は、本発明の一実施の形態の変形例における弁体の側面図ある。

一実施の形態における弁体１は、従来の減衰バルブと同様、図１に示すように、双方向流れを許容する流路２の途中に設けた環状の弁座３に弁本体を離着座して流路２を開閉するように設定されている。
そして、この弁体１は、弁本体１に弁座３方向に向けて形成されて弁座３側へ向かうほど先細りとなる円錐状部１ａと、円錐状部１ａの背面に直接連設されて当該円錐状部１ａとは逆方向に傾斜して先細りとなるテーパ部１ｂとを形成し、上記円錐状部１ａと上記テーパ部１ｂとがそれぞれ流体の流れによる流体力で弁本体をセンタリングさせるように構成されている。
そして、この弁体１は、たとえば、緩衝器の図示しないピストンに連結されるピストンロッド４の先端に組み込まれるバルブに具現化される。

このように、弁体１を備えたバルブが緩衝器のピストンロッド４の先端に組み込まれる場合、図１に示すように、流路２は、たとえば、ピストンロッド４に設けた横孔４ａと横孔４ａに連なる縦孔４ｂとで形成され、弁座３は、縦孔４ｂ内に嵌着される筒体５の一端で形成され、弁体１は、当該縦孔４ｂ内に移動自在に収容されてその円錐状部１ａを弁座３に当接および離脱させることによって弁座３に離着座可能とされている。

そして、横孔４ａは、緩衝器内にピストンで画成されるロッド側室６へ連通され、他方の縦孔４ｂは、緩衝器内にピストンで画成されるピストン側室７へ連通され、弁体１が弁座３から離座してバルブが開弁状態にある場合、ロッド側室６とピストン側室７を交流する流体の流れに抵抗を与えて絞り抵抗を生じせしめて、緩衝器に所定の減衰力を発生させ、逆に、弁体１を弁座３に着座させるとバルブが閉弁状態となってロッド側室６とピストン側室７との連通を遮断するようになっている。

なお、弁体１の図１中上方側は、ピストンロッド４の上端に設けた図示しない送り螺子機構等に接続されて、当該機構を操作することによって弁座３に対して進退するとともに任意の位置に位置決められるようになっており、弁体１を弁座３から後退させて離座させると、図２に示すように、弁座３の内縁と弁体１の円錐状部１ａとの間に環状隙間Ｓが形成されて、バルブはロッド側室６とピストン側室７とを連通状態とするとともに、この環状隙間Ｓが絞りとして機能して、当該環状隙間Ｓを通過する流体の流れに抵抗を与えて環状隙間Ｓの断面積に応じた絞り抵抗を生じせしめ、環状隙間Ｓの断面積は弁座３に対する弁体１の後退量によって調節することができ、当該調節によって絞り抵抗を調節することが可能とされている。

なお、この弁体１の場合、弁座３に離着座する部位は円錐状部１ａであって、この円錐状部１ａは、途中で稜線の軸線に対する傾斜角が変化する円錐形とされており、弁体１の弁座３に対する軸方向への変位量に対して環状隙間Ｓの断面積の変化率が上記傾斜角変化点を境にして異なるようになっており、特に、高減衰力発生を期待する場合に減衰特性の弁体１の弁座３に対する軸方向への変位量に対する変化量が小さくなるので、高減衰力発生を期待する場合の減衰特性調節が容易となるようになっている。

このように、円錐状部１ａの形状は、単純な円錐形状とされてもよいし、途中で稜線の軸線に対する傾斜角が一回以上変化する円錐形とされてもよい。

つづいて、この弁体１の作用について説明すると、弁体１が弁座３から離座してバルブが開弁状態にあって緩衝器が伸長する場合には、図２の矢印Ａに示すように、流体はロッド側室６からピストン側室７へ向かうので、図２中上方側から下方側へ向けて流路２を通過することになり、テーパ部１ｂにおける小径側が流体の流れに対向して、流体の流れによる流体力は弁本体、即ち弁体１を縦孔４ｂの中心にセンタリングするように作用することになる。

反対に、弁体１が弁座３から離座してバルブが開弁状態にあって緩衝器が圧縮する場合には、図２の矢印Ｂに示すように、流体はピストン側室７からロッド側室６へ向かうので、図２中下方側から上方側へ向けて流路２を通過することになり、円錐状部１ａにおける尖端が流体の流れに対向して、流体の流れによる流体力は弁体１を縦孔４ｂの中心にセンタリングするように作用することになる。

したがって、この弁体１を、双方向流れを許容する流路２を備えたバルブに適用しても、流体の流れる方向がどちらでも流体の流れに起因する流体力は弁体１を流路２の中心にセンタリングするように作用するので、流体の流れる方向によってバルブ通過時に生じる絞り抵抗が著しく異なってしまうことがない。

また、流体の流れる方向がどちらでも流体の流れに起因する流体力は弁体１を流路２の中心にセンタリングするように作用するので、流体の流れる方向によらず発生する絞り抵抗が安定する。

このように、バルブに弁体１を適用することによって、流体の通過方向で絞り抵抗が著しく異なってしまうことを抑制することができ、絞り抵抗を安定させることができるので、この弁体１を適用したバルブを緩衝器に具現化する場合には、狙った通りの減衰特性調整が可能となり、緩衝器の伸長行程および圧縮行程の減衰特性が著しく異なってしまうような事態を抑制することが可能となるのである。

また、流体の流れる方向がどちらでも流体の流れに起因する流体力は弁体１を流路２の中心にセンタリングするように作用するので、弁体１を流路２の中心に位置決めするための支持部材が不要となり、バルブの構成を簡易とすることができ、また、上記支持部材の省略によって弁体１の進退に対する摩擦抵抗が低減される点で弁体１の操作性および耐久性が向上することになる。

なお、緩衝器のピストンロッド４の先端部内に形成したバルブのように、弁体の先端から流路内において支持される部位までの長さが非常に長く、弁体に作用する流体力が減衰特性に大きな影響を与えるようなバルブに、特に、本発明の弁体１は好適であり、上記作用を効果的に発揮する。

また、弁体は、円錐状部とテーパ部とを備えていればよいので、上記した形状以外にも、図３に示すように、弁体９をテーパ部９ｂの最大径が円錐状部９ａの最大径より大きく設定されてテーパ部９ｂと円錐状部９ａとの間に段部９ｃが形成されるような形状としてもよく、この場合、円錐状部９ａの最大径は筒体５の内周径より小径とされて当該円錐状部９ａの筒体５内への挿入が可能とされ、段部９ｃを弁座３に離着座させるように設定されている。

この図３に示した弁体９にあっては、環状の平面となる段部９ｃを弁座３に着座することによってバルブを閉じるように構成してあるので、良好な閉鎖性を得ることができる。その他の作用効果については、上記した一実施の形態における弁体１と同様である。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、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ことは勿論である。

本発明の一実施の形態における弁体が具現化したバルブの縦断面図である。 本発明の一実施の形態における弁体が具現化した開弁状態のバルブの縦断面図である。 本発明の一実施の形態の変形例における弁体の側面図ある。 従来の弁体が具現化した緩衝器のバルブの縦断面図である。

符号の説明

１，９ 弁体
１ａ，９ａ 円錐状部
１ｂ，９ｂ テーパ部
２ 流路
３ 弁座
４ ピストンロッド
４ａ 横孔
４ｂ 縦孔
５ 筒体
６ ロッド側室
７ ピストン側室
９ｃ 段部
Ｓ 環状隙間

Claims (3)

1. 双方向流れを許容する流路の途中に設けた環状の弁座に弁本体を離着座して流路を開閉する弁体において、弁本体に弁座方向に向けて形成されて弁座側へ向かうほど先細りとなる円錐状部と、円錐状部の背面に直接連設されて当該円錐状部とは逆方向に傾斜して先細りとなるテーパ部とを形成し、上記円錐状部と上記テーパ部とがそれぞれ流体の流れによる流体力で弁本体をセンタリングさせることを特徴とする弁体。
2. 上記円錐状部は途中で稜線の軸線に対する傾斜角が一回以上変化する円錐形に形成されている請求項１に記載の弁体
   
3. テーパ部の最大径が円錐状部の最大径より大きく設定されてテーパ部と円錐状部との間に段部が形成され、当該段部が弁座に離着座することを特徴とする請求項１又は２に記載の弁体。

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