JP5080040B2 - バルブ構造 - Google Patents

Description

この発明は、バルブ構造に関し、特に、ステアリングダンパなどの油圧緩衝器における減衰部への具現化に向くバルブ構造の改良に関する。

ステアリングダンパなどの油圧緩衝器における減衰部への具現化に向くバルブ構造としては、従来から種々の提案があるが、その中で、たとえば、特許文献１には、バルブ構造がポペット型のバルブ体を有すると共にこのバルブ体の進退時に作動油の流路面積がいわゆる広狭されるとする提案が開示されている。

すなわち、特許文献１には、二輪車の前輪側に架装されるステアリング装置が開示されていて、このステアリング装置が走行中の二輪車の前輪におけるシミーなどの振れを減衰するベーン型のロータリダンパを有してなるとしている。

そして、このロータリダンパにあって、ベーンで画成されるいわゆる左右の油室が単一の減衰部を介して相互に連通するとしており、その結果、二輪車の前輪におけるシミーなどの振れを抑制する減衰部における減衰効果がいわゆる左右で同じになるとしている。

このとき、減衰部は、図６(Ａ)に示すように、ソレノイド(図示せず)からの推力で前進するポペット型のバルブ体１を有してなると共に、バルブ体１の先端部１ａにおける尖端がバルブシート部材２に開穿のポートＰ内に臨在されてなるとするバルブ構造として具現化されている。

そして、このバルブ構造にあっては、バルブ体１が前進するときに、図示するように、先端部１ａがポートＰの開口を閉塞するとし、あるいは、図示しないが、先端部１ａがポートＰの開口を閉塞せずして、先端部１ａの外周とポートＰの開口との間に出現する環状流路における流路面積を狭くするとしている。

それゆえ、この特許文献１に開示されているバルブ構造にあっては、ソレノイドの推力を、すなわち、ポペット型のバルブ体における移動量を適正に制御することで、所望の減衰効果を得ることが可能になる。
特開２００４‐２３１０３６公報（要約，明細書中の段落００２７，同００３２〜同００３５，図１，図４）

しかしながら、上記した特許文献１に開示の提案にあっては、原理的に看て、適正な減衰力を発生させる上では問題はないが、設定通りの減衰効果の発揮を恒久的に補償し得なくなると指摘される可能性がある。

すなわち、上記した特許文献１に開示のポペット型のバルブ体を有してなるバルブ構造にあって、ソレノイドからの推力でバルブ体が前進するときに、図６（Ａ）に示すように、バルブ体１における先端部１ａの外周がポートＰの開口縁部に当接されて先端部１ａがポートＰの開口を閉塞する設定の場合には、ソレノイドからの推力が言わば大きいがゆえに、先端部１ａの開口縁部に対する離着座が繰り返されることで、開口縁部がいわゆるへたることになって、バルブ体１の移動量に対する環状流路の流路面積が徐々に大きくなる不具合がある。

そこで、ソレノイドからの大きい推力を受けても、バルブ体１の移動量が簡単に狂わないようにするために、図６（Ｂ）に示すように、先端が平坦面からなるいわゆる平弁型のバルブ体１と、このバルブ体１の先端に対向するシート面を平坦面にするバルブシート部材２との間に出現する流路を広狭させるとする提案があるが、この平弁型のバルブ体１による場合には、バルブ体１の移動量に対する流路面積の変化割合が大きくなり易く、したがって、たとえば、チャッタリングなどが発生され易くなる不具合がある。

そこで、図６（Ｃ）に示すように、平弁型のバルブ体１における平坦面に形成される先端にバルブシート部材２のシート面に開口するポートＰ内に臨在されるニードル部１ｂを設け、このニードル部１ｂのポートＰに対する移動量に依存して流路面積における変化割合を小さくする提案をなし得ることになる。

しかし、この提案を具現化するについては、この種のバルブシート部材２に開穿されるポートＰの開口縁部には、相手部材との干渉を避けるため、図６（Ｄ）に示すように、面取り部Ｔが形成されるのが常態であることを考慮する必要がある。

このことからすると、バルブ体１の先端に連設されるニードル部１ｂは、図６（D）中に破線で示す部位の外周を上記の面取り部Ｔの小径部の内周に漏れ隙間もない程に当接させることで、バルブ体１の先端がバルブシート部材２のシート面に着座して密着した状態でニードル部１ｂをポートＰ内に臨在させる状態を具現化できることになる。

しかし、この状態が僅かでも狂うと、すなわち、バルブ体１の先端たる平坦面が、あるいは、バルブシート部材２のシート面たる平坦面が僅かでもへたることになると、ニードル部１ｂにおいて上記した破線で示す部位より大径となる基端寄りの部位が面取り部Ｔの小径部に干渉することになり、甚だしい場合には、バルブ体１の先端をバルブシート部材２のシート面に着座し得なくなり、すなわち、密着し得なくなり、両者間に隙間を発現させることになる危惧がある。

この発明は、上記した事情を鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、バルブ体の移動量に応じた流路面積の適正な変化割合を具現化できて、たとえば、ステアリングダンパなどの油圧緩衝器における減衰部への具現化に向き、その油圧緩衝器の汎用性の向上を期待するのに最適となるバルブ構造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、バルブハウジングと、このバルブハウジング内に摺動自在に挿入したバルブシート部材と、上記バルブハウジング内に摺動自在に挿入されて上記バルブシート部材に離着座するバルブ体とからなり、上記バルブシート部材はシート部と、このシート部の軸芯部に外側から内側に向けて形成したポートと、このポートの外側開口縁部に形成されて外側から内側に向けて縮径するテーパ状の面取り部とを有し、上記バルブ体は本体部と、この本体部の先端に形成して上記シート部に当接する平坦面と、上記先端の中央から基端部を介して突出して上記ポート内に挿入される截頭円錐状のニードル部とを備えているバルブ構造において、上記ニードル部の基端部外周に上記面取り部の内側口縁内径と同一の外径を有して上記平坦面に直交する垂直面を形成し、上記バルブ体が上記バルブシート部材に密着するときに、上記垂直面が上記ポートの小径部に対して漏れ隙間を生じないように接近することを特徴とするものである。

それゆえ、この発明にあっては、バルブ体の先端の連設されて先端部をバルブシート部材のポート内に臨在させるニードル部の最も大径となる部位がポートの開口縁部たる面取り部の小径部に漏れ隙間が生じないように接近することになるから、ニードル部がポート内から抜け出るようになるとき、ニードル部とポートの開口端、すなわち、面取り部における小径部との間に出現する環状流路における流路面積が徐々に大きくなる。
このことから、バルブ体にあって、ニードル部がポート内から抜け出るようになるときには、環状流路における流路面積が急激大きくならないから、バルブ体の移動量に応じた流路面積の適正な変化割合を具現化できる。

以下に、図示した実施形態に基づいて、この発明を説明するが、この発明によるバルブ構造は、たとえば、二輪車の前輪側に架装されて、走行中の二輪車の前輪におけるシミーなどの振れを減衰するステアリングダンパたる油圧緩衝器における減衰部に具現化されるとしている。

本発明の一実施の形態に係わるバルブ構造は、図に示すように、バルブハウジングＨと、バルブハウジングＨ内に摺動自在に挿入したバルブシート部材２と、同じく上記バルブハウジングＨ内に摺動自在に挿入されて上記バルブシート部材２に離着座するバルブ体１とからなるものである。
上記バルブシート部材２はシート部２１と、シート部２１の軸芯部に外側から内側に向けて形成したポート２１ａと、このポート２１ａの外側開口縁部に形成されて外側から内側に向けて縮径するテーパ状の面取り部２１ｂとを有している。
上記バルブ体１は本体部１１と、本体部１１の先端に形成して上記シート部２１に当接する平坦面と、この先端の中央から基端部を介して突出して上記ポート２１ａ内に挿入される截頭円錐状のニードル部１３と備えている。
そして、図３〜図５に示すように、上記ニードル部１３の基端部１３ｂの外周に上記面取り部２１ｂの小径部２１ｄからなる内側口縁内径と同一の外径を有する垂直面を形成している。
この場合、上記バルブシート部材２の背面側に附勢バネ３を設け、この附勢バネ３からの附勢力でバルブシート部材２を上記バルブ体１側に附勢させていても良い。
同じく、上記バルブハウジングＨ内に上記バルブシート部材２の移動量を規制する係止部たる段差部Ｈ１を形成し、附勢バネ３で附勢されたバルブシート部材２をこの段差部Ｈ１に当接させても良い。
以下詳細に説明する。

すなわち、この発明によるバルブ構造は、図１に示すように、バルブハウジングＨ内に収装されたバルブ体１およびバルブシート部材２を有し、さらには、バルブシート部材２をバルブハウジングＨ内の配設位置たる所定位置に定着させるように機能する附勢バネ３を有してなるとしている。

まず、バルブハウジングＨは、バルブ体１およびバルブシート部材２さらには附勢バネ３を収装し得るように構成されていれば足り、たとえば、シリンダ体（図示せず）などから分離された独立体とされるとしても良く、また、シリンダ体と一体とされていてシリンダ体の一部とされるとしても良い。

そして、このバルブハウジングＨは、バルブ体１を摺動可能に収装する、すなわち、図１中で左右方向となるバルブハウジングＨの軸線方向でもあるバルブ体１の軸線方向への移動を可能にするようにバルブ体１を収装するとして、バルブ体１におけるバルブハウジングＨに対する偏芯を阻止するとしている。

一方、このバルブハウジングＨは、バルブシート部材２をも摺動可能に収装する、すなわち、バルブ体１と同方向への移動を可能にするように収装するとして、バルブシート部材２におけるバルブハウジングＨに対する偏芯をも阻止するとしている。

そして、このバルブハウジングＨは、バルブシート部材２が必要以上にバルブ体１側に移動し得ないようにするとして、バルブ体１が図中で左行するようにいわゆる後退するときに、バルブシート部材２の移動が阻止されて、バルブ体１がバルブシート部材２から離座し得ることになるように配慮されている。

そしてまた、バルブシート部材２の移動阻止については、バルブハウジングＨがバルブ体１を収装する部位における内径に対してバルブシート部材２を収装する部位における内径を大きくすることで、両者間に段差部Ｈ１を出現させ、この段差部Ｈ１を係止部に見たててバルブシート部材２の移動阻止を具現化するとしている。

以上のように形成されるバルブハウジングＨは、バルブ体１を収装するいわゆる内側を外側に連通させるポートＨ２を有してなるとしており、バルブシート部材２の背後側からの作動油がバルブ体１の後退でバルブシート部材２との間に出現する流路を介してバルブ体１の先端側に流入し、ついで、ポートＨ２を介してバルブハウジングＨ外に流出することを許容するとしている。

つぎに、バルブ体１は、図示するところでは、本体部１１が円柱状体からなり、図中で左端部となる後端部と、図中で右側となる先端側とをいわゆる先細りにするほぼ樽形に形成されてなるとしている。

そして、このバルブ体１は、バルブシート部材２に対向する先端を平坦面にするとしており、図示するように、バルブシート部材２に先端が着座するときに、この先端がバルブシート部材２に密着して作動油の漏れを阻止するとしている。

ところで、上記の平坦面からなる先端は、バルブ体１の本体部１１に直接形成されるとしても良いが、図示するところでは、本体部１１に一体に形成されて言わば本体部１１の一部となるシート部１２に形成されてなるとしている。

このように、平坦面からなる先端がバルブ体１において本体部１１でなくシート部１２に形成されるとする場合には、多くの場合に、本体部１１の径よりシート部１２の径の方が小さく形成されるであろうから、この先端がバルブシート部材２におけるシート面に密着することによる吸着力をいたずらに大きくせずして、バルブ体１のバルブシート部材２からの離座が設定通りに実現されることを保障するのが容易になる。

なお、バルブ体１は、図示するところでは、本体部１１が円柱状体からなるとしているが、その機能するところからすれば、図示しないが、本体部１１が有頭円筒状体からなるとしても良く、この場合には、バルブ体１における質量を小さくできるから、バルブ体１の摺動性を優先させる場合に有利となる。

一方、バルブシート部材２は、有頭円筒状に形成されていて、図中で左端部となる頭部たるシート部２１の軸芯部に開穿されたポート２１ａを介してこのバルブシート部材２の背後側とシート部２１の外部となるバルブ体１側との連通を可能にするとしている。

そして、このバルブシート部材２は、シート部２１の図中で左端となる端面たるシート面を平坦面にするとしており、この平坦面たるシート面にバルブ体１の平坦面からなる先端を着座させて密着させることで、両者間における作動油の漏れを阻止するとしている。

そしてまた、このバルブシート部材２は、附勢バネ３からの附勢力でバルブ体１側に前進するように附勢されてなると共に、シート面の外周側部がバルブハウジングＨに形成の段差部Ｈ１からなる係止部に当接されることで、バルブ体１側への必要以上の移動が阻止されるとしている。

なお、附勢バネ３は、図示しない基端がバルブハウジングＨを含めたいわゆる固定側に担持されていて、バルブ体１側からの推力が言わば過大となるときに、収縮してバルブシート部材２の後退を許容するとしている。

それゆえ、このバルブシート部材２にあっては、バルブ体１からの推力が言わば過大とならない限りにおいて、附勢バネ３のバネ力によってバルブハウジングＨ内の所定位置に静止されていて、バルブ体１の離着座を許容することになる。

したがって、逆に言えば、バルブ体１がソレノイドから過大となる推力を受け、それゆえ、バルブ体１が必要以上に大きい力でバルブシート部材２に着座する事態になるとしても、この場合には、附勢バネ３が収縮してバルブシート部材２を後退させることになる。

その結果、この発明のバルブ構造にあっては、バルブ体１とバルブシート部材２との間に過大な応力が発生する事態が招来されず、したがって、両者間にへたり現象が発現されなくなり、両者間における設定された着座性、すなわち、密着性が恒久的に保障されることになる。

一方、バルブシート部材２は、前記したように、頭部たるシート部２１の軸芯部にポート２１ａを有し、このポート２１ａがシート部２１の端面たるシート面に開口するとしているが、このポート２１ａの開口縁部は、図２に示すように、環状の平坦面からなる面取り部２１ｂとされている。

ちなみに、この発明にあって、面取り部２１ｂは、言わば積極的に形成されているもので、その意味からすると、凡そポートの開口縁部におけるいわゆるバリ取りの結果として表出される面取りとは異なるものと言い得ることになる。

なお、面取り部２１ｂについてであるが、いわゆるバリ取り以上に積極的に形成される限りには、図示する環状の平坦面からなるとすることに代えて、図示しないが、環状の断面Ｒ状面からなるとしても良いことはもちろんである。

そして、この面取り部２１ｂは、図２に示すように、外側から内側に向けて縮径するテーパ状に形成され、シート面側の外側大径部２１ｃとポート２１ａ側の内側小径部２１ｄとを有している。

すなわち、前記したバルブ体１は、この発明にあって、図３にも示すように、本体部１１の一部とも目されるシート部１２の先端に基端を一体に連設させるニードル部１３を有してなるとしている。

そして、バルブ体１にあって、ニードル部１３は、バルブシート部材２におけるポート２１ａ内に臨在されて先端部１３ａをポート２１ａ内側に収斂させるとしている。

そしてまた、バルブ体１にあって、ニードル部１３は、図１および図４に示すように、バルブ体１の先端がバルブシート部材２のシート面に密着するときに、このニードル部１３のバルブ体１への連設部たる基端部１３ｂ（図３参照）における垂直面の仮想線ａで示す部分が面取り部２１ｂの内側小径部２１ｄに漏れ隙間も有しないように当接させている。

その結果、バルブ体１にあって、ニードル部１３がポート２１ａ内から抜け出るようになるときには、このニードル部１３とポート２１ａの開口端、すなわち、前記した面取り部２１ｂにおける小径部２１ｄ（図２参照）との間に出現する環状流路における流路面積が徐々に大きくなることになる。

このことから、ニードル部１３とポート２１ａの開口端との間に出現する環状流路における流路面積が急激大きくならない、すなわち、バルブ体１の移動量に応じた流路面積の適正な変化割合を具現化できることになる。

ところで、この発明におけるニードル部１３にあっては、図３に示すように、仮想線ａ、ｂの範囲の垂直面からなる基端部１３ｂを有しており、この基端部１３ｂに以下のような配慮がなされるとしている。

すなわち、ニードル部１３の基端部１３ｂの外周に形成した垂直面の外径についてだが、前述したように、仮想線ａの外径は、面取り部２１ｂにおける内側小径部２１ｄに近接する寸法とされ、同じく仮想線ｂで示す外径も同様に内側面取り部２１ｂに当接する寸法とされている。

と言うのも、この発明にあっては、図４に示すように、バルブ体１の先端がバルブシート部材２のシート面に密着するときには、ニードル部１３の基端部１３ｂにおけるポート内側端（ａ）の外周が面取り部２１ｂの小径部２１ｄに漏れ隙間も有しない程に近隣するとしているが、仮に、バルブ体１とバルブシート部材２との間にへたり現象が発現されて、ニードル部１３が図４に示す状態以上にいわゆる深くポート２１ａ内に侵入することになる場合には、ニードル部１３の基端部１３ｂにおけるバルブ体側端（ｂ）がポート２１ａの開口端、すなわち、面取り部２１ｂの小径部２１ｄに照準されるような状況になることが予想される。

そこで、このような事態になるとしても、ニードル部１３の基端部１３ｂにおけるバルブ体側端（ｂ）がポート２１ａの開口端、すなわち、面取り部２１ｂの小径部２１ｄに干渉し得ないことになるように配慮している。

その結果、この発明によるバルブ構造にあっては、これを具現化するときにいわゆる公差に相当する製作誤差を生じるとしてもその影響をバルブ構造に顕著化させないことが可能になると言い得ることになる。

なお、上記したところからすれば、ニードル部１３の基端部１３ｂにおけるバルブ体側部１３ｃ（図３参照）の形状については、面取り部２１ｂの小径部２１ｄに干渉し得ない限りには任意の形状とされて良く、図示するように、環状の平坦面とされるとし、または、これに代えて、図示しないが、環状の断面Ｒ面とされてなるとしても良い。

この発明の一実施形態によるバルブ構造を示す断面図である。 図１のバルブシート部材を拡大して示す半截断面図である。 図１のバルブ体を拡大して示す半截断面図である。 図２のバルブシート部材に図３のバルブ体が密着した状態を示す半截断面図である。 図２のバルブシート部材から図３のバルブ体が離座した状態を図４と同様に示す図である。 従来例とされるバルブ構造を示す図である。

符号の説明

１ バルブ体
２ バルブシート部材
３ 附勢バネ
１３ ニードル部
１３ａ 先端部
１３ｂ 基端部
２１ 頭部たるシート部
２１ａ ポート
２１ｂ 面取り部
２１ｄ 小径部
ａ ポート内側端
ｂ バルブ体側端
Ｈ バルブハウジング
Ｈ１ 係止部たる段差部

Claims (4)

1. バルブハウジングと、このバルブハウジング内に摺動自在に挿入したバルブシート部材と、上記バルブハウジング内に摺動自在に挿入されて上記バルブシート部材に離着座するバルブ体とからなり、上記バルブシート部材はシート部と、このシート部の軸芯部に外側から内側に向けて形成したポートと、このポートの外側開口縁部に形成されて外側から内側に向けて縮径するテーパ状の面取り部とを有し、上記バルブ体は本体部と、この本体部の先端に形成して上記シート部に当接する平坦面と、上記先端の中央から基端部を介して突出して上記ポート内に挿入される截頭円錐状のニードル部とを備えているバルブ構造において、
   上記ニードル部の基端部外周に上記面取り部の内側口縁内径と同一の外径を有して上記平坦面に直交する垂直面を形成し、
   上記バルブ体が上記バルブシート部材に密着するときに、上記垂直面が上記ポートの小径部に対して漏れ隙間を生じないように接近することを特徴とするバルブ構造。
2. 上記バルブ体が柱状体あるいは有頭筒状体からなると共に柱状体の先端あるいは有頭筒状体の頭部の先端に上記ニードル部を基端部を介して突出させながら上記バルブハウジング内に挿入されて当該バルブハウジングの軸芯に対する偏芯が阻止されている請求項１に記載のバルブ構造。
3. 上記バルブシート部材の背面側に附勢バネを設け、この附勢バネからの附勢力で上記バルブシート部材を上記バルブ体側に附勢させている請求項１又は２に記載のバルブ構造。
4. 上記バルブハウジング内に上記バルブシート部材の移動量を規制する係止部を形成し、附勢バネで附勢されたバルブシート部材を上記係止部に当接させている請求項３に記載のバルブ構造。

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