JP4898607B2 - 空圧緩衝器のバルブ構造 - Google Patents

Description

本発明は、空圧緩衝器のバルブ構造に関し、特に自動車や産業車両等の車両のサスペンション装置に使用可能な空圧緩衝器のバルブ構造の改良に関する。

従来、この種の空圧緩衝器のバルブ構造としては、種々の構造のものを例示することができるが、車両のサスペンション装置に使用される空圧緩衝器のバルブ構造としては、特許文献１に示すものを例示することができる。

すなわち、図３に示すように、ポート５１が形成されるバルブボディ５２に積層されてポート出口端を閉塞する環状のリーフバルブ５３と、このリーフバルブ５３に積層されてリーフバルブ５３の外周端撓みを規制するバルブストッパ５４とを備えた空圧緩衝器のバルブ構造において、バルブストッパ５４から延設されてバルブボディ５２に所定空隙を介して対抗すると共にリーフバルブ５３の外周側を覆う環状の壁部材５５を設けている。

また、図４に示すように、ポート５１が形成されるバルブボディ５２に積層されてポート出口端を閉塞する環状のリーフバルブ５３と、このリーフバルブ５３に積層されてリーフバルブ５３の外周端撓みを規制するバルブストッパ５４とを備えた空圧緩衝器のバルブ構造において、バルブボディ５２から延設されてバルブストッパ５４に所定空隙を介して対抗すると共にリーフバルブ５３の外周側を覆う環状の壁部材５６を設けている。

このように構成された空圧緩衝器のバルブ構造では、上記リーフバルブ５３を撓ませて噴出する作動気体は、壁部材５５、５６、バルブボディ５２及びバルブストッパ５３に区画される部屋で、一旦減圧されてからロッド側室４０やピストン側室５０に流入することになるので、作動気体の圧力変化を穏やかにして、この作動気体が噴出し音を発生するのを抑制することができる。

したがって、このバルブ構造を備えた空圧緩衝器を車両のサスペンション装置に使用すると、上記した噴出し音の抑制作用によって作動時における空圧緩衝器の静粛性が向上するので、車両搭乗者に違和感や不快感を抱かせる不具合が回避され、これにより車両における乗り心地を向上させることが可能となる。
特開２００７‐１６８８０号公報（図１から図３参照）

しかしながら、このバルブ構造を空圧緩衝器に適用すると、以下に示す課題が発生する。

すなわち、図３に示すバルブストッパ５４に壁部材５５を設けたものは、従来より油圧緩衝器の分野で使用される一般的なバルブストッパ、すなわち、平板状をなすバルブストッパをその製造時等に折曲加工することによって形成することになるので、余分な加工工程が必要となって製造コストが嵩む。

また、図４に示すバルブボディ５２に壁部材５６を設けたものは、例えば、この壁部材５６がバルブボディ５２のポートの出口端に形成されたシート面５７よりも高く設定されると、シート面５７の加工精度を上げるための平面研磨作業ができず、平面度確保が困難となる。

そこで、本発明の目的は、バルブボディの平面度確保が容易にできると共に、安価な製造コストで噴出し音等の発生を抑制することができる空圧緩衝器のバルブ構造を提供することである。

上記の目的を達成するため、本発明の手段は、ガスを封入したシリンダと、シリンダ内にポートが形成されたバルブボディを介して移動自在に挿入したピストンロッドと、シリンダ内に上記バルブボディを介して区画されたロッド側室及びピストン側室と、上記バルブボディにおける上記ポートの出口端にシート面を形成し、このシート面に載置された環状のリーフバルブの外周撓みで上記出口端を開閉可能に閉塞する空圧緩衝器のバルブ構造において、上記バルブボディの上記シート面の外周側にこのシート面よりも低い溝底部を有する溝部を形成し、上記リーフバルブを撓ませて上記ポートから噴出させたガスからなる作動流体を上記溝部に一端導いて減圧させてから上記ロッド側室又はピストン側室に流出させることを特徴とするものである。

同じく、他の手段は、ガスを封入したシリンダと、シリンダ内にポートが形成されたバルブボディを介して移動自在に挿入したピストンロッドと、シリンダ内に上記バルブボディを介して区画されたロッド側室及びピストン側室と、上記バルブボディにおける上記ポートの出口端にシート面を形成し、このシート面に載置されたリーフバルブの内周撓みで上記出口端を開閉可能に閉塞する空圧緩衝器のバルブ構造において、上記バルブボディの上記シート面の内周側にこのシート面よりも低い溝底部を有する溝部を形成し、上記リーフバルブを撓ませて上記ポートから噴出させたガスからなる作動流体を上記溝部に一端導いて減圧させてから上記ロッド側室又はピストン側室に流出させることを特徴とするものである。

各請求項の発明のバルブ構造によれば、このバルブ構造を組み込んだ空圧緩衝器の作動状態において、リーフバルブを撓ませてポートから噴出させたガスからなる作動流体を溝部に一端導いて減圧させてからロッド側室又はピストン側室に流出させるようにしているから、作動流体の圧力変化が穏やかになってこの作動流体が噴出し音を発生するのを抑制する。

したがって、上記噴出し音の抑制作用によりこのバルブ構造を組み込んだ空圧緩衝器の上記作動状態における静粛性を向上させることができるので、車両搭乗者に違和感や不快感を抱かせる不具合が回避され、ひいては車両における乗り心地を向上させることが可能となる。

また、上記溝部をバルブボディに設けたことで、このバルブボディにおいては、シート面よりも突出する部分を不要にできるので、従来例で示したようなシート面の加工精度を上げるための平面研磨作業ができず、平面度確保が困難となると言う問題も発生しない。

さらには、バルブボディのみに加工を加えることで済むので、その他のリーフバルブ等は油圧緩衝器等に使用したものをそのまま流用することができ、製造コストを削減することができる。

以下に、本発明のバルブ構造を自動車のサスペンション装置に使用する空圧緩衝器に具体化した一実施の形態を図に基づいて説明する。

図１に示すように、本実施の形態の空圧緩衝器１は、有底筒状の外筒２と、この外筒２の内側に同心的に配置されたシリンダ３と、このシリンダ３及び上記外筒２間に形成したリザーバ室Ｒと、上記シリンダ３内をロッド側室４０とピストン側室５０に区画するバルブボディとしてのピストン５と、シリンダ３内にピストン５を介して移動自在に挿入されたピストンロッド６と、上記ピストン５に設けられた本発明のバルブ構造と、上記リザーバ室Ｒ及びピストン側室５０を連通する連通路９と、同じく上記リザーバ室Ｒ及びロッド側室４０を接続する接続路１９，２０とを備え、上記ピストン側室５０及びリザーバ室Ｒに潤滑油Ｏを注入すると共に、上記シリンダ３内に作動気体としてのガスＧが封入されている。

以下、さらに詳述すると、外筒２の上端部内周となるシリンダ３の開口端部に上記ピストンロッド６を案内するロッドガイド１２が設けられ、このロッドガイド１２の上面にはオイルシール１３が載置されている。

そして、上記外筒２の上端を内側に折り曲げることでこの外筒２、オイルシール１３、ロッドガイド１２及びシリンダ３が一体的に加締め固定されている。

上記ロッドガイド１２は中心部にベアリング１２ａを介して上記ピストンロッド６を案内する案内孔１７を備えた円柱状に形成されると共に、上面中央側には潤滑油Ｏを蓄えるための貯留凹部１８が形成されている。

上記貯留凹部１８には上記リザーバ室Ｒへ連通するリザーバ室側接続路１９と、上記ロッド側室４０へ連通するチェック弁２０ａ付きロッド室側接続路２０とが接続されており、リザーバ室Ｒの潤滑油Ｏが一旦、貯留凹部１８に蓄えられ、その後、ロッド室側接続路２０を介してロッド側室４０へ流出するようになっている。

上記オイルシール１３は、環状のインサートメタル１４と、このインサートメタル１４の内周側に一体形成された環状の内周リップ１５とを備えている。

上記内周リップ１５は、所謂、三重リップ構造に形成されており、最も大気側から順に、ピストンロッド６の外周面に摺接して大気側からのダストの侵入を防止するダストリップ１５ａと、同じくピストンロッド６の外周面に摺接して貯留凹部１８からの潤滑油Ｏがシリンダ３内に封入されたガスＧと共に大気側へ漏れるのを防止するオイルリップ１５ｂと、同じくピストンロッド６の外周面に摺接して貯留凹部１８からの潤滑油ＯがガスＧと共にロッド側室４０側へ漏れるのを防止する遮断リップ１６とが一体形成されている。

上記遮断リップ１６は、リップ部下面１６ａが上記ロッドガイド６の案内孔１７周縁部に圧接されており、貯留凹部１８内の潤滑油Ｏがこの圧接部分を通過してロッド側室４０へ流出しないようになっている。

上記オイルリップ１５ｂと遮断リップ１６との間にはピストンロッド６の外周面との間で断面略等脚台形状をなす油溜まり室２８が形成されており、上記遮断リップ１６の基部１６ｂにはこの油溜まり室２８と貯留凹部１８とを連通する連通孔１６ｃが複数個設けられている。

また、上記貯留凹部１８内には上記遮断リップ１６の基部１６ｂが浸漬する位置まで潤滑油Ｏが蓄えられ、上記連通孔１６ｃを介して油溜まり室２８へ潤滑油Ｏを導くと共に、この油溜まり室２８に蓄えられた潤滑油Ｏによって内周リップ１５とピストンロッド６との間の油膜切れを防止すると共に、空圧緩衝器１の圧行程で貯留凹部１８内の内圧が上がった場合には、その内圧で遮断リップ１６の下面１６ａを上記ロッドガイド１２の案内孔１７周縁部に更に圧接させてこの圧接部分のシール性を向上させるようになっている。

そして、遮断リップ１６の連通孔１６ｃより上方まで溜まった余分な潤滑油Ｏがロッド側室４０へ流出するように、ロッド室側接続路２０の貯留凹部１８に対する接続位置が、上記連通孔１６ｃよりも上方位置に設定されている。

上記ピストン５は、その中心部に設けた取付孔５ａをピストンロッド６の下端に形成した取付部６ａに挿入してナット４で締付固定することによって取り付けられており、ピストン５の外周にはシリンダ３の内周面に摺接するピストンリング４ａが嵌挿されている。

ピストン５の背面（図１における上面を言う）にはロッド側室４０とピストン側室５０とを連通し、同一円周上に配置されたポートとしての複数の圧側連通路２１と、この圧側連通路２１と同一円周上に互い違いに配置された同じくポートとしての複数の伸側連通路２２が夫々下面に向かって穿設されている。

上記ピストン５の背面における圧側連通路２１の出口端には後述する圧側リーフバルブ２３が載置される圧側シート面２４ａを備えた圧側シート部２４ｂが膨出形成されており、ピストン５の下面における伸側連通路２２の出口端には、後述する伸側リーフバルブ２５が載置される伸側シート面２６ａを備えた伸側シート部２６ｂが膨出形成されている。

上記圧側シート面２４ａにはこの圧側連通路２１を開閉可能に閉塞する環状の圧側リーフバルブ２３が複数枚積層載置されており、この圧側リーフバルブ２３の上面に間座２７を介して載置された圧側バルブストッパ３７によって外周側の撓み量が規制されるようになっている。

また、上記伸側シート面２６ａにはこの伸側連通路２２を開閉可能に閉塞する環状の伸側リーフバルブ２５が複数枚積層載置されており、この伸側リーフバルブ２５の下面に間座２７を介して載置された伸側バルブストッパ３８によって外周側の撓み量が規制されるようになっている。

上記圧側シート面２４ａの外周側にはこのシート面２４ａよりも低い溝底部２９ａを有する本発明の溝部としての圧側溝部２９が設けられている。

上記圧側溝部２９は、平面状の上記溝底部２９ａと、この溝底部２９ａから上方に向かって拡径する傾斜面状の壁部２９ｂとから構成されており、ピストン５を焼結成形によって形成する際に一体的に形成されている。

また、伸側シート面２６ａの外周側にはこのシート面２６ａよりも低い溝底部３０ａを有する本発明の溝部としての伸側溝部３０が設けられている。

上記伸側溝部３０は、平面状の上記溝底部３０ａと、この溝底部３０ａから下方に向かって拡径する傾斜面状の壁部３０ｂとから構成されており、同じくピストン５を焼結成形によって形成する際に一体的に形成されている。

そして、これら圧側及び伸側溝部２９，３０の存在により、圧側及び伸側バルブ２３、２５の外周側を撓ませて噴出した作動流体としてのガスＧが、この圧側及び伸側溝部２９、３０に一旦導かれ、減圧してからロッド側室４０又はピストン側室５０に流入し、これによりガスＧの圧力変化が穏やかになって上記ガスＧの噴出し音の発生が抑制されるようになっている。

なお、本実施の形態では、上記圧側及び伸側のリーフバルブ２３、２５が上記圧側溝部２９及び伸側溝部３０の上部を半分程度覆うような外径に設定されており、各リーフバルブ２３、２５を撓ませて噴出するガスＧを確実に圧側及び伸側溝部２９、３０に導くことで、上記した噴出し音の抑制作用を確実に発揮させるようになっている。

上記シリンダ３の下端にはバルブケース３１が設けられており、このバルブケース３１には上記リザーバ室Ｒとピストン側室５０とを連通する上記連通路９が形成されると共に、この連通路９の途中にはピストン側室５０からリザーバ室Ｒへと向かうガスＧ及び潤滑油Ｏの流れのみを許容するケース側逆止弁３２が設けられている。

そして、上記ロッド側室４０、ピストン側室５０及びリザーバ室Ｒには作動流体としてのガスＧが封入されており、ピストン側室５０及びリザーバ室Ｒには潤滑油Ｏが注入されている。

このように構成された空圧緩衝器は、例えば、ピストンロッド６先端に設けられた図示しないロッド側アイを車体側に取り付けると共に、シリンダ３の下端に設けられたシリンダ側アイ３６を車軸側に取り付けることで自動車のサスペンション装置に組み込まれる。

続いて、その作用を説明すると、ピストンロッド６がシリンダ３内から退出する、すなわち、空圧緩衝器１の伸長行程では、ロッド側室４０内に封入されたガスＧがピストン５に設けた伸側連通路２２を通過してピストン側室５０に流入すると共に、この伸側連通路２２の出口端の伸側シート面２６ａに載置された伸側リーフバルブ２５の外周側を撓ませることによって伸側減衰力が発生する。

また、ピストンロッド６がシリンダ３内へ侵入する、すなわち、空圧緩衝器１の圧縮行程では、ピストン側室５０内に封入されたガスＧがピストン５に設けた圧側連通路２１を通過してロッド側室４０に流入すると共に、この圧側連通路２１の出口端の圧側シート面２４ａに載置された圧側リーフバルブ２３の外周側を撓ませることによって圧側減衰力が発生する。

このとき、圧側リーフバルブ２３の外周を撓ませて噴出したガスＧは、圧側シート面２４ａの外周側に形成された圧側溝部２９に一旦導かれ、減圧してからロッド側室４０に流入し、これにより噴出したガスＧの圧力変化が穏やかになってこのガスＧの噴出し音の発生が抑制される。

そして、貯留凹部１８内に溜まった余剰な潤滑油Ｏは、ロッド室側接続路２０を介してロッド側室４０へ流出し、ピストン５とシリンダ３との摺接部分に付着して摺動性を向上させる。

また、ピストン側室５０に注入された潤滑油Ｏはバルブケース３１に設けられた上記連通路９を通過してリザーバ室Ｒに流れ込み、その後、上記ロッドガイド１２に設けたリザーバ室側接続路１９を介して上記貯留凹部１８へ導かれる。

なお、空圧緩衝器１の圧縮行程において、ピストン側室５０内に封入されたガスＧがピストン５に設けた圧側連通路２１を通過してロッド側室４０に流入することから明らかなように、連通路９、リザーバ室Ｒ、リザーバ室側接続路１９およびロッド側室側接続路２０の少なくとも一つ以上は、ガスＧおよび潤滑油Ｏの流れに圧側リーフバルブ２３より大きな抵抗を与えるが、この抵抗はピストン側室５０からリザーバ室Ｒを介してロッド側室４０へ至る間に弁を設けて与えるようにしてもよいし、ピストン側室５０からリザーバ室Ｒを介してロッド側室４０へ至る間の管路抵抗で与えてもよく、具体的にはたとえば、チェック弁２０ａ或いはケース側逆止弁３２或いはその両方をリーフバルブとしたり、連通路９、リザーバ室側接続路１９およびロッド側室側接続路２０の流路面積を小さくしたり、リザーバ室Ｒの環状の断面積を極小さくするようにしてもよい。
上述した空圧緩衝器１の作動状態において、圧側及び伸側シート面２４ａ、２６ａの外周側に形成された圧側及び伸側溝部２９、３０の存在により、上記した噴出し音の抑制作用が発揮できるので、上記作動状態における空圧緩衝器の静粛性を向上させることができる。

したがって、車両搭乗者に違和感や不快感を抱かせる不具合が回避され、これにより車両における乗り心地を向上させることが可能となる。

特に、本実施の形態では、圧側及び伸側のリーフバルブ２３、２５が上記圧側及び伸側溝部２９、３０の上部を半分程覆うような外径に設定されているので、各リーフバルブ２３、２５を撓ませて噴出するガスＧを確実に圧側及び伸側溝部２９、３０に導くことができ、上記した噴出し音の抑制作用を確実に発揮させることができる。

また、上記圧側及び伸側溝部２９、３０を用いたことによって、圧側及び伸側シート面２４ａ、２６ａよりも突出する部分を不要にできるので、従来例で示したようなシート面の加工精度を上げるための平面研磨作業ができず、平面度確保が困難となると言う問題も発生しない。

さらには、上記圧側及び伸側溝部２９、３０は、ピストン５を焼結成形によって形成する際に一体的に形成されているので、ピストン５のみに加工を加えることで済み、安価に製造可能となる。

したがって、その他の圧側及び伸側リーフバルブ２３、２５等は、油圧緩衝器等に使用したものをそのまま流用することができ、本実施の形態のバルブ構造を安価に製造することができる。

続いて、本発明の別の実施形態におけるバルブ構造を説明すると、このバルブ構造は、図２に示すように、バルブボディを、円盤状本体４２と、この円盤状本体４２の外周に立設される環状のソケット４３とで形成し、複数枚のリーフバルブ４４、間座４５及びバルブストッパ４６を上記ソケット４３内に挿入すると共に、上記円盤状本体４２に積層配置して外周側をナット４６ａにより固定して内周側を自由端とし、リーフバルブ４４を円盤状本体４２に設けられるポート４７の出口端に形成されるシート面４８に載置している。

そして、このシート面４８の内周側には、このシート面４８よりも低い溝底４９ａを有する溝部４９を設けており、上記溝部４９は、平面状の溝底部４９ａと、この溝底部４９ａから上方に向かって開く同じく平面状の壁部４９ｂとから構成されている。

このため、この別の実施の形態におけるバルブ構造にあっても、リーフバルブ４４が内周撓みとなるだけで、リーフバルブ４４の内周側を撓ませて噴出したガスＧは、シート面４８の内周側に形成された溝部４９に一旦導かれ、減圧されてからロッド側室４０又はピストン側室５０に流入し、これにより、噴出したガスＧの圧力変化が穏やかになってこのガスＧの噴出し音の発生が抑制され、上記作動状態における空圧緩衝器の静粛性を向上させることができる。

したがって、車両搭乗者に違和感や不快感を抱かせる不具合が回避され、これにより車両における乗り心地を向上させることが可能となるという上記した実施の形態と同様の作用・効果を発揮する。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、以下のように変更することも可能である。

１）本実施の形態では、圧側及び伸側溝部２９，３０を、平面状の溝底部２９ａ，３０ａと、この溝底部２９ａ，３０ａから上方又は下方に向かって拡径する傾斜面状の壁部２９ｂ，３０ｂとから構成したが、この形状に限定されるものではなく、断面がＶ字状や、Ｕ字状の溝形状としても良い。

２）本実施の形態では、圧側及び伸側のリーフバルブ２３，２５を、上記圧側及び伸側溝部２９，３０の上部を半分程覆うような外径に設定したが、これに限定されるものではなく、上記圧側及び伸側溝部２９，３０の半分以上や、３分の１程度や、４分の１程度の任意の割合で覆うように設定しても良い。

３）本実施の形態では、シリンダ３の外側に外筒２を有する所謂、複筒型構造の空圧緩衝器に具体化したが、これに限定されるものではなく、シリンダ３の外側に外筒２を有しない所謂、単筒型の油圧緩衝器に具体化しても良いことは勿論である。

本発明の一実施の形態を示し、本発明のバルブ構造を組み込んだ空圧緩衝器を示す断面図である。 本発明の別の実施形態を示すバルブ構造の断面図である。 従来例を示すバルブ構造の断面図である。 別の従来例を示すバルブ構造の断面図である。

符号の説明

１ 空圧緩衝器
５ ピストン（バルブボディ）
２１ 圧側連通路（ポート）
２２ 伸側連通路（ポート）
２３ 圧側リーフバルブ
２５ 伸側リーフバルブ
２３ａ 圧側シート面（シート面）
２６ａ 伸側シート面（シート面）
２９ａ 溝底
３０ａ 溝底
２９ｂ 壁部
３０ｂ 壁部
２９ 圧側溝部
３０ 伸側溝部
４２ 円盤状本体（バルブボディ）
４３ ソケット（バルブボディ）
４９ 溝部
４９ａ 底部
４９ｂ 壁部

Claims (7)

1. ガスを封入したシリンダと、シリンダ内にポートが形成されたバルブボディを介して移動自在に挿入したピストンロッドと、シリンダ内に上記バルブボディを介して区画されたロッド側室及びピストン側室と、上記バルブボディにおける上記ポートの出口端にシート面を形成し、このシート面に載置された環状のリーフバルブの外周撓みで上記出口端を開閉可能に閉塞する空圧緩衝器のバルブ構造において、上記バルブボディの上記シート面の外周側にこのシート面よりも低い溝底部を有する溝部を形成し、上記リーフバルブを撓ませて上記ポートから噴出させたガスからなる作動流体を上記溝部に一端導いて減圧させてから上記ロッド側室又はピストン側室に流出させることを特徴とする空圧緩衝器のバルブ構造。
2. 上記溝部は、平面状の上記溝底部と、この溝底部から上方に向かって拡径する傾斜面状の壁部とから構成されている請求項１記載の空圧緩衝器のバルブ構造。
3. 上記溝部は、バルブボディを焼結成形によって形成する際に一体的に形成されている請求項１または請求項２記載の空圧緩衝器のバルブ構造。
4. 上記リーフバルブは、その外周側が上記溝部の上部を部分的に覆うように配置されている請求項１、請求項２または請求項３記載の空圧緩衝器のバルブ構造。
5. ガスを封入したシリンダと、シリンダ内にポートが形成されたバルブボディを介して移動自在に挿入したピストンロッドと、シリンダ内に上記バルブボディを介して区画されたロッド側室及びピストン側室と、上記バルブボディにおける上記ポートの出口端にシート面を形成し、このシート面に載置されたリーフバルブの内周撓みで上記出口端を開閉可能に閉塞する空圧緩衝器のバルブ構造において、上記バルブボディの上記シート面の内周側にこのシート面よりも低い溝底部を有する溝部を形成し、上記リーフバルブを撓ませて上記ポートから噴出させたガスからなる作動流体を上記溝部に一端導いて減圧させてから上記ロッド側室又はピストン側室に流出させることを特徴とする空圧緩衝器のバルブ構造。
6. 上記溝部は、平面状の上記溝底部と、この溝底部から上方に上方に向かって拡径する傾斜面状の壁部とから構成されている請求項５記載の空圧緩衝器のバルブ構造。
7. 上記溝部は、バルブボディを焼結成形によって形成する際に一体的に形成されている請求項５又は請求項６記載の空圧緩衝器のバルブ構造。

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