JP5190889B2 - 緩衝器のバルブ構造 - Google Patents

Description

本発明は、緩衝器のバルブ構造の改良に関する。

従来、この種緩衝器のバルブ構造にあっては、たとえば、車両用の緩衝器のピストン部等に具現化され、ピストン部に設けたポートの出口端に環状のリーフバルブを積層し、このリーフバルブでポートを開閉するものが知られている。

そして、特に、リーフバルブの内周を固定支持し外周側を撓ませることによりポートをリーフバルブで開閉する上記緩衝器のバルブ構造では、ピストン速度が中高速領域における減衰力が大きくなりすぎ車両における乗り心地を損なう場合があり、これを解消するため、図１３に示すように、リーフバルブＬの内周側を固定的に支持せずに、リーフバルブＬの内周をピストンロッドＲもしくはピストンＰをピストンロッドＲに固定する筒状のピストンナットＮの外周に摺接させ、コイルスプリングＳでバルブ抑え部材Ｍを介してリーフバルブＬの背面を附勢した緩衝器のバルブ構造が提案されるに至っており、図示したところでは、緩衝器の伸側減衰バルブに具現化されている（たとえば、特許文献１参照）。

このバルブ構造を適用した緩衝器にあっては、図示するところではピストンＰが上方へ移動する際のピストン速度が低速領域にあるときには、図１４に示すように、内周が固定的に支持されるバルブ構造と略同様の減衰特性を発揮し、ピストン速度が中高速領域に達すると、ポートＰｏを通過する作動油の圧力がリーフバルブＬに作用し、コイルスプリングＳの附勢力に抗してリーフバルブＬがバルブ抑え部材ＭとともにピストンＰから軸方向にリフトして後退するので、内周が固定的に支持される緩衝器のバルブ構造に比較して流路面積が大きくなり、減衰力が過大となることを抑制して、車両における乗り心地を向上することができる。
特開平９−２９１９６１号公報（図１）

しかしながら、上述のような提案のバルブ構造にあっては、車両における乗り心地を向上できる点で有用な技術ではあるが、以下の不具合があると指摘される可能性がある。

ここで、従来の緩衝器のバルブ構造にあっては、ピストン速度が低速領域にある場合には、ピストン速度の増加に対する減衰力の増加割合を示す減衰係数を比較的大きくし、他方、ピストン速度が中高速領域にある場合には減衰係数を極力小さくするようにすることが好ましく、これを実現するため、コイルスプリングＳでリーフバルブＬを附勢しているので、コイルスプリングＳを含むピストン部全体の長さが長くなり、その長さ分だけ緩衝器の伸縮可能範囲であるストローク長が短くなって、上記ストローク長を確保しようとすると、緩衝器全体の長さが長くなり、車両への搭載性が悪化してしまう。

ピストン部の全長を短縮することを考えた場合、リーフバルブＬを附勢するのに軸方向に長いコイルスプリングＳに代えて板バネを使用することも考えられるが、板バネの附勢力は、外周の撓み量に対し非線形な特性を示し、僅かな撓み量でもリーフバルブを過剰に附勢してしまうところがある。

加えて、僅かな撓み量でも板バネ内部に生じる応力が大きく、リーフバルブのストローク量を大きくとろうとしても、板バネの内部応力が過大となってしまうため、ストローク量を確保しづらい場合もある。

したがって、単に、板バネを用いるだけでは、リーフバルブのリフト量を確保しづらく、リーフバルブを附勢する附勢力が大きすぎて、ピストン速度が中高速領域にあるときの減衰係数を小さくすることができず、車両における乗り心地を損なってしまう虞がある。

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、車両における乗り心地と緩衝器におけるストローク長の両方を満足させることが可能な緩衝器の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、ポートが形成されるバルブディスクと、バルブディスクの軸心部から立ち上がる軸部材と、内周側に上記軸部材が挿通されるととともに上記バルブディスクに積層されポートを閉塞する環状のリーフバルブと、内周側に上記軸部材が挿通されるとともにリーフバルブに積層される環状のバルブ抑え部材と、ポートを閉塞する方向にバルブ抑え部材を介してリーフバルブを附勢する附勢手段とを備えた緩衝器のバルブ構造において、 附勢手段は、環状であって内周側を軸部材に固定され外周側を自由端とする板バネを備え、板バネの撓み変形によって外周径が小さくなることに伴う当該板バネの周方向の波打変形部分が逃げ込む空間を上記バルブ抑え部材に設けることにより、上記板バネを周方向に間隔を空けて部分的にバルブ抑え部材に当接させることを特徴とする。

本発明の緩衝器のバルブ構造によれば、附勢手段は、環状であって内周側を軸部材に固定され外周側を自由端とする板バネを備え、板バネの撓み変形によって外周径が小さくなることに伴う当該板バネの周方向の波打変形部分が逃げ込む空間を上記バルブ抑え部材に設けることにより、板バネを周方向に間隔を空けて部分的にバルブ抑え部材に当接させている。そのため、波打変形部分を拘束しないようにすることができ、板バネの附勢力を外周の撓み量に対し非線形な特性にすることが可能となり、僅かな撓み量でリーフバルブを過剰に附勢してしまう不具合を解消することができる。また、撓み量に対して線形に近い附勢力を発揮でき、加えて、板バネの周方向への波打変形が制限を受けにくくなるので、僅かな撓み量で板バネ内部に生じる応力が過大となってしまうことを防止できる。そのため、リーフバルブのバルブディスクから後退するリフト量を大きく確保することができる。

また、コイルスプリングに比較して軸方向長さが非常に短い板バネを用いることができるので、緩衝器のピストン部の全長を短くすることができ、緩衝器のストローク長が短くなる不具合も解消することができる。

したがって、一実施の形態における緩衝器のバルブ構造によれば、車両における乗り心地と緩衝器におけるストローク長の両方を満足させることが可能となるのである。

以下、本発明の緩衝器のバルブ構造を図に基づいて説明する。図１は、一実施の形態における緩衝器のバルブ構造が具現化された緩衝器のピストン部における縦断面図である。図２は、板バネの変形状態を示すモデル図である。図３は、板バネの全周をバルブ抑え部材に当接させて附勢した際の撓み量と附勢力の特性を示した図である。図４は、一実施の形態の緩衝器のバルブ構造におけるバルブ抑え部材の断面図である。図５は、一実施の形態の緩衝器のバルブ構造におけるバルブ抑え部材の平面図である。図６は、一実施の形態における緩衝器のバルブ構造が具現化された板バネが撓んでバルブ抑え部材を附勢している状態を示した図である。図７は、一実施の形態における緩衝器のバルブ構造が具現化された板バネの撓み量と附勢力の特性を示した図である。図８は、一実施の形態の緩衝器のバルブ構造が具現化した緩衝器における減衰特性を示す図である。図９は、円周方向幅が異なる凸部を備えたバルブ抑え部材を板バネで附勢した際の撓み量に対する附勢力を解析した結果を示した図である。図１０は、円周方向幅が異なる凸部を備えたバルブ抑え部材を板バネで附勢した際の撓み量に対する板バネにおける内部応力の最大値を解析した結果を示した図である。図１１は、一実施の形態の一変形例における緩衝器のバルブ構造が具現化された緩衝器のピストン部における縦断面図である。図１２は、一実施の形態の一変形例における緩衝器のバルブ構造が具現化された板バネとバルブ抑え部材の平面図である。

一実施の形態における緩衝器のバルブ構造は、図１に示すように、緩衝器のピストン部の伸側減衰バルブとして具現化されており、ポート２が形成されるバルブディスクたるピストン１と、ピストン１の軸心部から立ち上がる軸部材たるピストンロッド５の先端５ａと、内周側に上記ピストンロッド５が挿通されるととともにピストン１に積層されポート２を閉塞する環状のリーフバルブ１０と、リーフバルブ１０に積層される環状のバルブ抑え部材１１と、環状であって内周側をピストンロッド５に固定され外周側を自由端としてポート２を閉塞する方向にバルブ抑え部材１１を介してリーフバルブ１０を附勢する板バネ１５とを備えて構成されている。

他方、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ピストンロッド５と、軸部材を形成するピストンロッド５の先端５ａが挿通されて上記先端５ａに固定されるピストン１と、シリンダ４０内にピストン１で隔成される図１中上方側の一方室４１と下方側の他方室４２と、シリンダ４０の下端を封止する封止部材（図示せず）と、シリンダ４０から出没するピストンロッド５の体積分のシリンダ内容積変化を補償する図示しないリザーバあるいはエア室とを備えて構成され、シリンダ４０内には流体、具体的には作動油が充填されている。

そして、上記バルブ構造にあっては、シリンダ４０に対してピストン１が図１中上方に移動するときに、上室４１内の圧力が上昇して上室４１から下室４２へポート２を介して作動油が移動するときに、その作動油の移動にリーフバルブ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、このバルブ構造について詳しく説明すると、バルブディスクたるピストン１は、有底筒状に形成され、底部１ａの軸心部に緩衝器のピストンロッド５の先端５ａが挿通される挿通孔１ｂと、ポート２と、ポート２に連通する窓３と、ポート２の出口端となる窓３の外周側に形成されピストン１の底部１ａよりリーフバルブ１０側に突出する環状の弁座１ｃと、外周側に延設される筒部１ｅを備えて構成されている。

なお、このピストン１には、緩衝器が収縮するときに下室４２から上室４１へと向かう作動油の流れを許容する圧側のポート１ｄが底部１ａの伸側のポート２より外周側に設けられている。

このピストン１の挿通孔１ｂ内には上述のようにピストンロッド５が挿通され、ピストンロッド５の先端部はピストン１の図１中下方側に突出させてある。なお、ピストンロッド５の先端５ａの外径は、先端５ａより図１中上方側の外径より小径に設定され、上方側と先端部との外径が異なる部分に段部５ｂが形成されている。

そして、上記ピストンロッド５の先端５ａを圧側のリーフバルブ１００、間座１０１、バルブストッパ１０２とともにピストン１の挿通孔１ｂに挿入するとともに、ピストン１の図１中下方に筒状のスペーサ４、環状の板バネ１５および板バネ１５より小径な間座１６を組み付けたのち、ピストンロッド５の先端５ａに設けた螺子部５ｃにピストンナット６を螺着することによって、ピストン１と上記各部材はピストンロッド５の段部とピストンナット６とで挟持されてピストンロッド５に固定されている。

なお、この実施の形態の場合、ポート１ｄの下端となる吸込側端は、ポート２の開口端より外周側に配置されてピストン１に積層されるリーフバルブ１０によって閉塞されないようになっており、ポート２の上端となる吸込側端はリーフバルブ１００に設けた孔１００ａによって閉塞されないようになっている。ポート２がリーフバルブ１００に閉塞されず、ポート１ｄがリーフバルブ１０に閉塞されなければ、その配置や形状について図示したものに限定されることはなく、たとえば、各ポート２，１ｄを同一円周上に配置して弁座をいわゆる花弁型とする構成を採用してもよい。

そして、ピストン１の底部１ａには、上記スペーサ４の外周に摺接してリーフバルブ１０より小径な環状の間座７が複数積層され、この間座７の下方に同じくスペーサ４の外周に摺接するリーフバルブ１０が積層され、さらに、このリーフバルブ１０の下方にリーフバルブ１０より小径であってスペーサ４の外周に摺接する環状の間座８が複数積層されるとともに、またさらに、この間座８の下方に同じくスペーサ４の外周に摺接するバルブ抑え部材１１が積層されている。

なお、リーフバルブ１０は、環状に形成された板を複数枚積層して積層リーフバルブとして構成されており、この図１中上面を弁座１ｃに当接させて、ピストン１のポート２を閉塞することができるようになっている。この実施の形態においては、リーフバルブ１０は、積層リーフバルブとして構成されているが、上記環状の板の枚数は、本バルブ構造で実現する減衰特性（ピストン速度に対する減衰力の関係）によって任意とされてよく、緩衝器に発生させる減衰特性によって複数枚とされても一枚のみでも差し支えなく、また、緩衝器に発生させる減衰特性によって各リーフの外径を異なるように設定することができる。さらに、弁座１ｃに着座するリーフバルブ１０の外周に切欠（符示せず）が設けられており、当該切欠によってオリフィスが形成されている。なお、リーフバルブ１０に切欠を設けることに代えて、弁座１ｃに打刻されて形成されるオリフィスを設けてもよい。

また、上述のように、ピストン１を有底筒状の形状とすることによって、シリンダ４０に対する軸ぶれを回避するために必要な軸方向の摺接長さを確保しつつ、リーフバルブ等のバルブ構造を構成する一部の部材をピストン１内に収納することが可能となって、ピストン１の図１中上端からピストンナット６の図１中下端までの長さを短くすることができ、ピストン部を小型化することができる。

つづいて、板バネ１５は、スペーサ４の下端と間座１６によって内側に挿入されるピストンロッド５の先端５ａに内周が固定され内周側が固定端とされるとともに、外周側は自由な撓みが許容されて自由端とされ、外周が撓むとこの撓みを解消する方向へ働く復元力でバルブ抑え部材１１を介してリーフバルブ１０を附勢する附勢力を発揮するようになっている。また、板バネ１５は、図示したところでは、弾性な二枚の環状板で構成されているが、その枚数は任意であり附勢力によって環状板の積層枚数を変更してもよい。

したがって、リーフバルブ１０およびバルブ抑え部材１１は、ピストン１が図１中上方に移動して、上室４１内の圧力と下室４２内の圧力との差が大きくなると、上記附勢力に抗して板バネ１５を撓ませてリーフバルブ１０の全体がピストン１から軸方向に後退、つまり、図１中下方にリフトするようになっている。

なお、ピストン１の底部１ａから弁座１ｃの先端までの軸方向長さよりも、間座７全体の軸方向の厚みを短く設定する場合には、内周側に附勢力が作用しているリーフバルブ１０に初期撓みを与えることができる。この初期撓みの撓み量の設定によって、リーフバルブ１０が弁座１ｃから離れてポート２を開放する時の開弁圧を調節することができ、この初期撓みの撓み量は、間座７の全体の厚みで変更可能であるとともに、緩衝器が適用される車両に最適となるように設定されている。なお、ピストン１の底部１ａから弁座１ｃの下端までの軸方向長さによっては、間座７を省略することも可能である。

ここで、図２に示したモデル図を参照して板バネの変形について説明する。バルブ抑え部材Ｙに環状のシート部Ｚを設け、内周を固定端とし外周を自由端とした板バネＸを環状のバルブ抑え部材Ｙに対向させ、無負荷状態において板バネＸの全周をバルブ抑え部材Ｙのシート部Ｚに当接させ、板バネＸとバルブ抑え部材Ｙを軸方向に接近させ板バネＸの外周を撓ませてバルブ抑え部材Ｙを附勢した場合、撓み量に応じて板バネＸの外縁直径が小さくなり、板バネＸの周方向にも撓みを生じて変形しようとするが、全周がバルブ抑え部材Ｙに接触して周方向の変形が拘束され、当該板バネＸの周方向の変形を許容する逃げ場が無く、これが大きな反力を生むことになり、板バネＸの附勢力は、図３に示すように外周の撓み量に対して非線形な特性を示すことになる。

なお、撓み量は、バルブ抑え部材Ｙが板バネＸへ接近したストローク量を示し、附勢力は上記接近に対して板バネＸがバルブ抑え部材Ｙに作用させる力を示している。

また、板バネＸは、僅かな撓み量でも内部に作用する応力が大きく、許容応力との兼ね合いからバルブ抑え部材Ｙのストローク量を大きくすることが難しいことが解かった。

このような上記不具合を解消するために、本発明の発明者は、さらに、鋭意努力と研究を重ねた結果、板バネＸの外周が撓んだ際に生じる周方向の波打変形を拘束しないようにすれば、板バネＸの附勢力が外周撓み量に対して線形に近い特性となり、撓み量に対する内部応力を小さくすることが可能であるとの知見を得た。

そして、板バネを周方向に間隔を空けて部分的にバルブ抑え部材に当接させることで、板バネの撓み変形によって外周径が小さくなることに伴う周方向の波打変形部分が逃げこむ空間を設けて拘束しないようにすることができ、板バネの附勢力を外周撓み量に対して線形に近い特性とし、撓み量に対する内部応力を小さくすることができることが判明したのである。

上記の知見を元に、板バネを周方向に間隔を空けて部分的にバルブ抑え部材に当接させるために、一実施の形態のバルブ構造にあっては、図４および図５に示すように、バルブ抑え部材１１は、内周側が上記したスペーサ４の外周に摺接する環状本体１１ａに板バネ１５に対向する図１中下端であってから板バネ１５の外径より小径となる周上の三箇所に等間隔をもって下方に突出するように設けられた凸部１１ｂを設けている。

そして、板バネ１５は、リーフバルブ１０が弁座１ｃに着座した状態でバルブ抑え部材１１の凸部１１ｂに当接し、凸部１１ｂによって初期撓みを与えられており、バルブ抑え部材１１を介してリーフバルブ１０の内周に附勢力を作用させている。

したがって、板バネ１５は、無負荷状態において、全周に亘ってバルブ抑え部材１１に当接するのではなく、凸部１１ｂが当接している部位のみがバルブ抑え部材１１に当接するようになっており、板バネ１５は周方向に間隔を空けて部分的にバルブ抑え部材１１に当接している。

そして、このように構成されたバルブ構造では、板バネ１５とバルブ抑え部材１１を軸方向に接近させていくと、板バネ１５が凸部１１ｂに押圧されて外周を撓ませバルブ抑え部材１１により大きな附勢力を与えるようになる。

板バネ１５の外周が撓むと、上述したように、外周直径が小さくなるため、この場合にも、図６に示すように、板バネ１５は周方向に波打変形を生じるが、板バネ１５は全周に亘って押圧されず凸部１１ｂによって部分的に押圧されているため、凸部１１ｂと凸部１１ｂとの間に対面する部位ｂは下方へ凸となる波を生じるが、当該部位ｂはバルブ抑え部材１１に当接せず当該部位ｂの変形は制限を受けにくくなる。

また、凸部１１ｂに対面している板バネ１５の部位ｃは、凸部１１ｂによって上方へ押圧され凸部１１ｂ間に対面する部位ｂが下方へ波打つ関係上、上方へ凸となる波を生じるが、凸部１１ｂがバルブ抑え部材１１に設けられているので板バネ１５の外周は凸部１１ｂの周方向へ滑り凸部１１ｂの周方向の縁１１ｃ，１１ｃによって下方から支持される格好となり、当該部位ｃの上方へ波打変形が制限を受けにくくなる。

したがって、板バネ１５の周方向の波打変形は、バルブ抑え部材１１によって制限を受けにくくなるので、板バネ１５の当該周方向の波打変形による附勢力がバルブ抑え部材１１に作用することが抑制され、バルブ抑え部材１１に作用する附勢力は、板バネ１５の外周撓みによるものが支配的となり、板バネ１５の附勢力は、図７中の実線に示すように、外周の撓み量に略比例するような特性を示すことになる。

つづいて、一実施の形態におけるバルブ構造の作用について説明すると、上述したように、ピストン１がシリンダ４０に対して図１中上方側に移動すると、上室４１内の圧力が高まり、上室４１内の作動油はポート２を通過して下室４２内に移動しようとする。

そして、緩衝器の伸縮速度となるピストン速度が低速領域にある場合、リーフバルブ１０を板バネ１５の附勢力に抗してピストン１から後退させてリフトさせることができず、リーフバルブ１０は板バネ１５によって附勢されてポート２を閉塞するように押し付けられているので、リーフバルブ１０の外周縁が間座８の外周縁を支点として撓んで、作動油は、ポート２を介してリーフバルブ１０が弁座１ｃから離座してできるリーフバルブ１０と弁座１ｃとの間の隙間を通過する。

また、緩衝器の伸縮速度となるピストン速度が低速領域にある場合、作動油は、ピストン速度が極低速のうちは、上述の弁座１ｃに着座するリーフバルブ１０の外周に設けた切欠あるいは弁座１ｃに打刻によって形成されるオリフィスを通過し、その後の速度の上昇に伴って、リーフバルブ１０の外周を撓ませて、リーフバルブ１０と弁座１ｃと間の隙間を通過するが、リーフバルブ１０を板バネ１５の附勢力に抗してピストン１から後退させてリフトさせることができず、リーフバルブ１０は板バネ１５によって附勢されてポート２を閉塞するように押し付けられて間座８の外周縁を支点として撓むのみとなる。

したがって、このときの減衰特性（ピストン速度に対する減衰力の関係）は、図８中実線で示すが如くとなり、この低速領域では、減衰係数は比較的大きいものとなる。

他方、ピストン１の速度が中高速領域に達して、上室４１内の圧力と下室４２内の圧力との差が大きくなり、作動油のリーフバルブ１０を図１中下方へ押し下げる力が大きくなるとともに、該力が板バネ１５の附勢力に打ち勝って、リーフバルブ１０の全体をピストン１から軸方向に後退（リフト）させる、すなわち、図１中下方へ移動させることになる。

そして、一実施の形態におけるバルブ構造にあっては、上述したように、板バネ１５は周方向に間隔を空けて部分的にバルブ抑え部材１１に当接しているので、板バネ１５の附勢力を外周の撓み量に対して線形に近い特性にすることが可能となり、僅かな撓み量でリーフバルブ１０を過剰に附勢してしまう不具合を解消することができ、加えて、板バネ１５の周方向への波打変形が制限をうけにくくなるので、僅かな撓み量で板バネ１５内部に生じる応力が過大となってしまうことを防止でき、リーフバルブ１０がピストン１から後退するリフト量を大きく確保することができる。

このように、リーフバルブ１０の全体がピストン１の底部１ａからリフトして離れると、弁座１ｃとリーフバルブ１０との間の隙間がピストン速度が低速領域にあるときよりも大きくなり、ピストン速度に比例して隙間が大きくなる。すなわち、ピストン速度が中高速領域にあるときの減衰特性は、図８中実線で示すが如くとなり、ピストン速度の増加に対して比例はするものの減衰係数は小さくなり、減衰特性の傾きが小さくなる。

よって、一実施の形態における緩衝器のバルブ構造では、リーフバルブ１０を附勢するのにコイルスプリングに代えて板バネ１５を用いても、リーフバルブ１０を附勢する附勢力が過大となることがなく、かつ、リーフバルブ１０のリフト量を確保できるので、ピストン速度が中高速領域にあるときの減衰係数を小さくすることができ、車両における乗り心地を損なってしまう虞がない。

また、コイルスプリングに比較して軸方向長さが非常に短い板バネ１５を用いることができるので、緩衝器のピストン部の全長を短くすることができ、緩衝器のストローク長が短くなる不具合も解消することができる。

したがって、一実施の形態における緩衝器のバルブ構造によれば、車両における乗り心地と緩衝器におけるストローク長の両方を満足させることが可能となるのである。

さらに、撓み量に対して線形な附勢力を発揮できるので、固体毎に附勢力にバラつきが生じてしまう不具合をも解消することができ、リーフバルブ１０を附勢する附勢力の調節も非常に容易となる。

また、この実施の形態の場合、凸部１１ｂは、バルブ抑え部材１１の周上に等間隔をもって設けられているので、板バネ１５の周方向の波打変形を歪めてしまうことがなく、板バネ１５の附勢力に波打変形による附勢力が重畳してしまうことが確実に回避されるとともに、板バネ１５の附勢力が偏ってバルブ抑え部材１１に作用してしまうことも回避される。

さらに、この実施の形態の場合、凸部１１ｂは、板バネ１５を支持する支持点が同一周上となるように、その内周縁が同一周上に配置されており、板バネ１５の凸部１１ｂを押圧する附勢力にバラつきを生じないように配慮されているが、凸部１１ｂは周方向に間隔を空けて配置されればよいので、その内周縁が必ずしも同一周上に配置されなくともよい。

つづいて、バルブ抑え部材１１へ形成する凸部１１ｂの内縁における周方向幅のどの程度に設定すればよいかについて説明する。

図９は、円周方向幅が異なる凸部１１ｂを備えたバルブ抑え部材１１を板バネ１５で附勢した際の撓み量に対する附勢力を示した図である。具体的には、板バネ１５の内径を１２．５ｍｍ、外径を２５ｍｍ、厚みを０．１１４ｍｍとし、各凸部１１ｂをバルブ抑え部材１１に周方向に等間隔を持って三つ設置し、その凸部１１ｂの内縁を直径２４ｍｍの円周上に配置し、板バネ１５に凸部１１ｂを同心にて押し当てする条件にて、バルブ抑え部材１１を板バネ１５で附勢した際の撓み量に対する附勢力を解析したものである。

図１０は、円周方向幅が異なる凸部１１ｂを備えたバルブ抑え部材１１を板バネ１５で附勢した際の撓み量に対する板バネ１５における内部応力の最大値を示した図である。具体的には、板バネ１５の内径を１２．５ｍｍ、外径を２５ｍｍ、厚みを０．１１４ｍｍとし、各凸部１１ｂをバルブ抑え部材１１に周方向に等間隔を持って三つ設置し、その凸部１１ｂの内縁を直径２４ｍｍの円周上に配置し、板バネ１５に凸部１１ｂを同心にて押し当てする条件にて、バルブ抑え部材１１を板バネ１５で附勢した際の撓み量に対する附勢力を解析したものである。

凸部１１ｂの円周方向幅は、図９、１０中、サンプル１では、４．０２ｍｍ（各凸部１１ｂ間の周方向幅は、２１．１１ｍｍ）、サンプル２では、６．０６ｍｍ（各凸部１１ｂ間の周方向幅は、１９．０７ｍｍ）、サンプル３では、８．１６ｍｍ（各凸部１１ｂ間の周方向幅は、１６．９８ｍｍ）、サンプル４では、１０．３１ｍｍ（各凸部１１ｂ間の周方向幅は、１４．８２ｍｍ）、サンプル５では、１３．２２ｍｍ（各凸部１１ｂ間の周方向幅は、１１．９１ｍｍ）、サンプル６では、１７．５１ｍｍ（各凸部１１ｂ間の周方向幅は、７．６２ｍｍ）、サンプル７では、２０．３５ｍｍ（各凸部１１ｂ間の周方向幅は、４．７８ｍｍ）、サンプル８では、２３．６４ｍｍ（各凸部１１ｂ間の周方向幅は、１．４９ｍｍ）としてあり、各サンプル毎の解析結果を図８、９に示している。なお、サンプル９では、凸部１１ｂをなくして板バネ１５の全周をバルブ抑え部材へ押し当てた際の解析結果を示している。

図９から理解できるように、凸部１１ｂの円周方向幅が２０．３５ｍｍ（各凸部１１ｂ間の周方向幅は、４．７８ｍｍ）であるサンプル７までは、板バネ１５の全周をバルブ抑え部材へ押し当てるサンプル９に対して、撓み量に対する附勢力の関係を示すラインの傾きが小さくなるとともに撓み量に対して附勢力が比例関係に近づき、さらに、凸部１１ｂの円周方向幅が小さくなればなるほど撓み量に対する附勢力が低下することが解かる。

図１０から理解できるように、凸部１１ｂの円周方向幅が２０．３５ｍｍ（各凸部１１ｂ間の周方向幅は、４．７８ｍｍ）であるサンプル４までは、板バネ１５の全周をバルブ抑え部材へ押し当てるサンプル９に対して、撓み量に対する内部応力の最大値の関係を示すラインの傾きが小さくなり、凸部１１ｂの円周方向幅が小さくなればなるほど撓み量に対する内部応力の最大値が低下することが解かる。

上記結果から、バルブ抑え部材１１へ形成する凸部１１ｂの内縁における周方向幅は、凸部１１ｂ間に板バネ１５の波打変形を許容できる隙間を形成できる程度に設定されればよいが、板バネ１５の撓み量に対する附勢力を比例関係に近似させる効果を狙う上では、概ね、全ての凸部１１ｂの円周方向幅の総延長の凸部１１ｂの内縁を通る円の円周長に締める割合が約８１％以下となるように設定すればよいことが解かる。また、板バネ１５の撓み量に対する内部応力を低減させる効果を狙う上では、概ね、全ての凸部１１ｂの円周方向幅の総延長の凸部１１ｂの内縁を通る円の円周長に締める割合が約４１％以下となるように設定すればよいことが解かる。

なお、上述したところでは、凸部１１ｂの数を三つとしているが、凸部１１ｂは二つ以上であれば、凸部１１ｂ間に板バネ１５の波打変形を許容する隙間を形成することができ、効果があるということが発明者の研究によって判明している。

また、凸部１１ｂの縁１１ｃ，１１ｃが互いに平行となる向きとなっているが、縁１１ｃ，１１ｃがバルブ抑え部材１１の中心に向かう向きに設定されてもよい。

さらに、凸部１１ｂの高さの設定について説明する。上記したように、板バネ１５の外周が撓むと、外周直径が小さくなって周方向へ波打つ変形を呈するが、この波の高さは、撓み量が大きくなればなるほど高くなる。

そして、この波の高さが高くなって、下に凸となる部位ｂが凸部１１ｂの高さを凌いで凸部１１ｂ間のバルブ抑え部材１１の図６中上端面に当接するようになると、板バネ１５の波打変形がバルブ抑え部材１１によって制限を受けにくくなり、この当接時点を境に板バネ１５の撓み量を増加させていくと、図７中破線で示すように、板バネ１５の附勢力は撓み量に対して非線形な特性となる。

すなわち、無負荷状態で板バネ１５を撓ませずにバルブ抑え部材１１の凸部１１ｂのみが当接している状態から、リーフバルブ１０を最大ストロークさせて板バネ１５を最大限撓ませる場合に、下に凸となる波を生じる部位ｂが凸部１１ｂ間のバルブ抑え部材１１の図６中上端面に当接しないように、凸部１１ｂの高さを設定すれば、板バネ１５の撓み量に対する附勢力の特性は図７中実線に示すように線形に近い特性となり、逆に、最大ストロークまでの途中で、つまり、リーフバルブ１０が板バネ１５へ向けて最大ストローク未満の任意の所定ストロークするときに、板バネ１５の下に凸となる波を生じる部位ｂが凸部１１ｂ間のバルブ抑え部材１１の図６中上端面に当接するように、凸部１１ｂの高さを設定すれば、板バネ１５の撓み量に対する附勢力の特性は所定ストロークまでは線形に近い特性となり、所定ストローク以上のストロークに対しては図７中破線に示すように非線形な特性に切換わるようになる。

このように、リーフバルブ１０が板バネ１５へ向けて最大ストローク未満の任意の所定ストロークするときに、板バネ１５の下に凸となる波を生じる部位ｂが凸部１１ｂ間のバルブ抑え部材１１の図４中上端面に当接するように、凸部１１ｂの高さを設定する場合、リーフバルブ１０が所定ストローク以上ストロークすると、バネ定数が非線形な特性となって減衰係数を図８中の破線で示すように大きくすることができる。そして、ピストン速度が中速を超えて高速域に達するとリーフバルブ１０が所定ストロークするように設定しておけば、ピストン速度が中速領域にある場合には、減衰力を低く抑えつつ、ピストン速度が高速領域に達すると、ピストン速度が中速領域にある場合よりも減衰力を大きくすることができ、ピストン速度が高速領域に達する場合にあっても減衰力が不足することがなく、振動抑制が充分に行われ、車両における乗り心地をより一層向上することができる。また、緩衝器が最伸長するような振幅が大きく、かつ、ピストン速度が高速領域に達するような状況下にあっては、緩衝器の発生減衰力を大きくすることができるので、ピストン速度を速やかに低減することができ、最伸長時の衝撃を緩和することができる。

そしてまた、凸部１１ｂの高さ設定によって、板バネ１５の撓み量に対する附勢力の特性を線形に近い特性のままとしたり、線形に近い特性から非線形な特性に変化させたりすることができるので、減衰特性の設計自由度が高まることになる。

図１１および図１２は参考例に係わる緩衝器のバルブ構造を示す。
この参考例にあっては、板バネ１７とバルブ抑え部材１９の構成以外は上記した一実施の形態におけるバルブ構造と同様であるので、同じ部材については同じ符号を付するのみとしてその詳しい説明を省略することとする。

この板バネ１７は、切欠１８が外周に三箇所設けられることによって、バルブ抑え部材１９に外周の切欠１８以外の部位を当接させることができるようになっている。他方、バルブ抑え部材１９は、環状であって板バネ１５へ対向する端部は、上記した一実施の形態とは異なり環状凸部１９ａを備えて、当該環状凸部１９ａを板バネ１７に当接させるようにしている。したがって、この板バネ１７は、切欠１８が形成される関係で、全周をバルブ抑え部材１９の環状凸部１９ａに当接させるのではなく、部分的にバルブ抑え部材１９に当接するようになっている。なお、板バネ１７は、図示したところでは、一枚の環状板であるが、複数枚の環状板を積層して構成してもよい。

この参考例の附勢構造にあっても、板バネ１７とバルブ抑え部材１９を軸方向に接近させていくと、板バネ１７がバルブ抑え部材１９に押圧されて外周を撓ませて、バルブ抑え部材１９に附勢力を与えるが、板バネ１７の外周は、切欠１８以外の部位で押圧されるのみであり、周方向に波打変形を生じても、当該波打変形はバルブ抑え部材１９によって制限を受けにくくなる。

このように板バネ１７の周方向の波打変形は、バルブ抑え部材１９によってなんら制限を受けにくくなるので、板バネ１７の当該周方向の波打変形による附勢力がバルブ抑え部材１９に作用することが抑制され、バルブ抑え部材１９に作用する附勢力は、板バネ１７の外周撓みによるものが支配的となり、板バネ１７の附勢力は、一実施の形態の附勢構造と同様に、図７中の実線に示すように、外周の撓み量に略比例するような特性を示し、内部応力も低減されるのでリーフバルブ１０のリフト量も確保されることになる。

したがって、この参考例におけるバルブ構造にあっても、板バネ１７の附勢力を外周の撓み量に対して線形に近い特性にすることが可能となり、僅かな撓み量でバルブ抑え部材１９を過剰に附勢してしまう不具合を解消することができ、また、撓み量に対して線形な附勢力を発揮できるので、固体毎に附勢力にバラつきが生じてしまう不具合をも解消することができ、リーフバルブ１０を附勢する附勢力の調節も非常に容易となる。加えて、板バネ１７の周方向への波打変形が制限を受けにくくなるので、僅かな撓み量で板バネ内部に生じる応力が過大となってしまうことを防止できので、リーフバルブ１０がピストン１から後退するリフト量を大きく確保することができる。

なお、板バネ１７へ形成する切欠１８同士の間隔は、上記したように板バネ１７の周方向の波打変形が制限を受けにくいように設定されればよい。

そして、この参考例の場合、切欠１８は、バルブ抑え部材１９の周上に等間隔をもって設けられているので、板バネ１７の周方向の波打変形を歪めてしまうことがなく、板バネ１７の附勢力に波打変形による附勢力が重畳してしまうことが確実に回避されるとともに、板バネ５の附勢力が偏ってバルブ抑え部材１９に作用してしまうことも回避される。

また、切欠１７の数は、この場合、三つ設けられているが二つでもよいことが発明者の研究によって判明しており、切欠１７を二箇所に設けるようにしてもよく、切欠１７の形状は任意に設定することができる。

なお、本参考例においては、減衰特性の変化を説明するために、ピストン速度に低速、中速および高速でなる区分を設けているが、これらの区分の境の速度はそれぞれ任意に設定することができる。

以上でバルブ構造の一実施の形態及び参考例についての説明を終えるが、本発明のバルブ構造が緩衝器のピストン部の圧側減衰バルブに具現化することも、また、ベースバルブ部に具現化することも可能であり、ベースバルブ部に具現化される場合、ベースバルブ部の軸方向の全長を短くすることができるので本発明の効果を失うことも無い。

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緩衝器のバルブ構造が具現化された緩衝器のピストン部における縦断面図である。 板バネの変形状態を示すモデル図である。 板バネの全周をバルブ抑え部材に当接させて附勢した際の撓み量と附勢力の特性を示した図である。 一実施の形態の緩衝器のバルブ構造におけるバルブ抑え部材の断面図である。 一実施の形態の緩衝器のバルブ構造におけるバルブ抑え部材の平面図である。 一実施の形態における緩衝器のバルブ構造が具現化された板バネが撓んでバルブ抑え部材を附勢している状態を示した図である。 一実施の形態における緩衝器のバルブ構造が具現化された板バネの撓み量と附勢力の特性を示した図である。 一実施の形態の緩衝器のバルブ構造が具現化した緩衝器における減衰特性を示す図である。 バルブ抑え部材を板バネで附勢した際の撓み量に対する附勢力を解析した結果を示した図である。 バルブ抑え部材を板バネで附勢した際の撓み量に対する板バネにおける内部応力の最大値を解析した結果を示した図である。 参考例における緩衝器のバルブ構造が具現化された緩衝器のピストン部における縦断面図である。 参考例における緩衝器のバルブ構造が具現化された板バネとバルブ抑え部材の平面図である。 従来の緩衝器のバルブ構造が具現化された緩衝器のピストン部の縦断面図である。 従来の緩衝器のバルブ構造が具現化した緩衝器における減衰特性を示す図である。

符号の説明

１ バルブディスクたるピストン
１ａ 底部
１ｂ 挿通孔
１ｃ 弁座
１ｄ，２ ポート
１ｅ 筒部
３ 窓
４ スペーサ
５ ピストンロッド
５ａ ピストンロッドの先端
５ｂ 段部
５ｃ 螺子部
６ ピストンナット
７，８，１６，１０１ 間座
１０ リーフバルブ
１１，１９ バルブ抑え部材
１１ａ 環状本体
１１ｂ 凸部
１１ｃ 凸部の周方向の縁
１５，１７ 板バネ
１８ 切欠
１９ａ 環状凸部
４０ シリンダ
４１ 一方室
４２ 他方室
１００ 圧側のリーフバルブ
１００ａ 孔
１０２ バルブストッパ

Claims (5)

1. ポートが形成されるバルブディスクと、バルブディスクの軸心部から立ち上がる軸部材と、内周側に上記軸部材が挿通されるととともに上記バルブディスクに積層されポートを閉塞する環状のリーフバルブと、内周側に上記軸部材が挿通されるとともにリーフバルブに積層される環状のバルブ抑え部材と、ポートを閉塞する方向にバルブ抑え部材を介してリーフバルブを附勢する附勢手段とを備えた緩衝器のバルブ構造において、 附勢手段は、環状であって内周側を軸部材に固定され外周側を自由端とする板バネを備え、板バネの撓み変形によって外周径が小さくなることに伴う当該板バネの周方向の波打変形部分が逃げ込む空間を上記バルブ抑え部材に設けることにより、上記板バネを周方向に間隔を空けて部分的にバルブ抑え部材に当接させることを特徴とする緩衝器のバルブ構造。
2. バルブ抑え部材の板バネに対向する端部の周上の二箇所以上に形成される凸部を備え、当該凸部を板バネに当接させることを特徴とする請求項１に記載の緩衝器のバルブ構造。
3. 凸部は、バルブ抑え部材の周上に等間隔を持って、かつ、内周縁が同一円周上に配置されるよう設けられることを特徴とする請求項２に記載の緩衝器のバルブ構造。
4. リーフバルブが板バネに向けて所定ストロークすると、波打変形した板バネの下に凸となる部位が凸部間に当接することを特徴とする請求項２または３に記載の緩衝器のバルブ構造。
5. バルブ抑え部材を、環状本体と、上記環状本体に周方向に間隔をもって突出させた複数の凸部とで構成させ、上記板バネを上記凸部に初期撓みを与えながら当接させている請求項１、２、３または４に記載の緩衝器のバルブ構造。
   ことを特徴とする

Images