JP5220560B2 - リーフバルブ - Google Patents

Description

本発明は、特に緩衝器に適するリーフバルブに関する。

従来、この種のリーフバルブにあっては、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内周を固定支持し外周側の撓みが許容される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。

このように、特に、車両用の緩衝器に使用されるリーフバルブにあっては、緩衝器のピストン速度が低速領域にある場合には、減衰力が比較的大きく立ち上がる減衰特性（緩衝器がピストン速度に対して発生する減衰力の特性）を実現して車両における乗り心地を良好なものとするために、リーフバルブの撓み剛性をピストン速度が低速領域にある際に開弁しないように設定して、リーフバルブ自体あるいは弁座に設けたオリフィスのみを作動油に通過させるようにしている（たとえば、特許文献１，２参照）。
特開２００３−４２２１３号公報（図２） 特開平１１−２９４５１５号公報

上述したように緩衝器のピストン速度が低速領域にある場合には、リーフバルブを開弁させずに、作動油にオリフィスのみを通過させるのであるが、当該オリフィスは、ピストンで緩衝器内に区画した二つの圧力室を常時連通状態としており、緩衝器の伸縮の両方ともでオリフィス機能を発揮する両効きであるため、ピストン速度が低速領域にある際の緩衝器の伸長側の減衰特性と収縮側の減衰特性を別個独立して設定することができなかった。

これを実現するためには、多数の部品を用いたり、ピストンロッドやピストンに特別な加工を施したりして、オリフィス用の通路をポートに並列して設けて、伸長時と収縮時とで異なるオリフィスを通過させるようにしなくてはならず、安価に伸長側の減衰特性と収縮側の減衰特性を独立して設定することができず、当該機能の実現は経済性の犠牲を伴っていた。

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、経済性を損なわずピストン速度が低速領域にある際の緩衝器の伸長側の減衰特性と収縮側の減衰特性を別個独立して設定することができるリーフバルブを提供をすることである。

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、シリンダ内に２つの圧力室を隔成するとともにこれら圧力室を連通するポートが形成されるピストンに積層される環状のリーフバルブであって、当該リーフバルブの内周が固定支持されるとともに外周側の撓みが許容されて前記ポートを開閉し、前記ピストンの速度に応じた減衰力を発生するリーフバルブにおいて、
前記ポートに連通される絞りを有するリーフバルブ本体と、前記ピストン側に積層されて、前記絞りから前記ポートに向かう流れのみを許容するように前記絞りを開閉する逆止弁を構成する環状プレートとを備え、前記環状プレートは、内輪と、当該内輪の外周に設けられた外開きの舌状の弁体とを備え、 前記リーフバルブ本体の絞りは、円形の孔部と、外周で開口して中心に向けて伸びるとともに前記孔部へ通じる細路とを有する切欠によって構成され、さらに、前記リーフバルブ本体と前記環状プレートとの間に前記外開きの舌状の弁体及び前記円形の孔部の双方に対向する透孔を有する仕切プレートを介装させたことを特徴とする。

本発明のリーフバルブによれば、順方向の作動油の通過に対しては、絞りとしては機能することなく通常のリーフバルブとして機能するとともに、逆方向の作動油の通過に対して絞りとして機能するので、リーフバルブを緩衝器のバルブディスクの両側へ適用することで、ピストン速度が低速領域にあってリーフバルブの開弁圧に達するまでの間は、作動油が片効きの絞りを通過することになり、緩衝器の伸長側の減衰特性と収縮側の減衰特性を別個独立して設定することができる。

また、バルブディスクやピストンロッドに特別な加工を施したり、多数の部品を追加するなどして、ポートに並列して別途絞り専用の通路を設ける必要も無く、リーフバルブに絞りと逆止弁を設ける簡単な構成によって伸長側の減衰特性と収縮側の減衰特性を別個独立して設定することを可能ならしめることができるので、製造コストの著しい増加や加工工数の著しい増加を招くことが無く、経済性を損なわない。

以下、本発明のバルブ構造および緩衝器を図に基づいて説明する。図１は、一参考例におけるリーフバルブ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、他の参考例に係わる分解平面図である。
図３は、他の参考例に係わるリーフバルブの分解平面図である。
図４は、請求項１の発明の一実施の形態に係わるリーフバルブの分解平面図である。

一参考例に係わるリーフバルブ１，２は、図１に示すように、車両の車体と車軸との間に介装される緩衝器のピストン部の伸長側および収縮側の両方の減衰バルブとして具現化されており、それぞれ環状であって、ポート４，５が形成されるバルブディスクたるピストン３に、内周が固定支持され外周側の撓みが許容されてポート４，５を開閉するようになっている。

他方、リーフバルブ１，２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８と、ピストンロッド８の端部に設けた上記ピストン１と、シリンダ４０内にピストン３で隔成される２つの圧力室たる上室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、シリンダ４０から出没するピストンロッド８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、ピストン３の図１中上方に積層されるリーフバルブ１にあっては、シリンダ４０に対してピストン３が図１中下方に移動する緩衝器の収縮の際に、圧縮されて圧力が上昇する下室４２から上室４１へポート４を介して移動する作動油の流れに抵抗を与えて所定の圧力損失を生じせしめ、基本的には、緩衝器に所定の収縮側の減衰力を発生させる減衰力発生要素として機能する。また、ピストン３の図１中下方に積層されるリーフバルブ２にあっては、シリンダ４０に対してピストン３が図１中上方に移動する緩衝器の伸長の際に、圧縮されて圧力が上昇する上室４１から下室４２へポート５を介して移動する作動油の流れに抵抗を与えて所定の圧力損失を生じせしめ、基本的には、緩衝器に所定の伸長側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、この各部について詳しく説明すると、図１に示すように、バルブディスクたるピストン３は、環状に形成されてシリンダ４０内を上室４１と下室４２とに区画しており、軸心部に緩衝器のピストンロッド８の先端８ａが挿通される挿通孔３ａと、上室４１と下室４２とを連通する複数のポート４，５とを備えて構成されている。

また、ピストン３の図１中上端には、弁座３ｂで囲繞されるとともにポート４に連なる環状の窓４ａが設けられており、上記弁座３ｂにピストン３の上室４１側に積層されるリーフバルブ１が離着座するようになっている。ピストン３の図１中下端にも、弁座３ｃで囲繞されるとともにポート５に連なる環状の窓５ａが設けられており、上記弁座３ｃにピストン３の上室４１側に積層されるリーフバルブ２が離着座するようになっている。

そして、リーフバルブ１，２は、ピストン３とともにピストンロッド８の先端８ａに組み付けられ、当該先端８ａに螺着されるピストンナット９によってピストンロッド８に固定される。すなわち、リーフバルブ１，２は、ともに内周がピストンロッド８に固定的に支持されて外周側のみの撓みが許容される、いわゆる外開きのリーフバルブに設定されている。

このように、上記ポート４の出口端は、ピストン３の上室４１側に積層されるリーフバルブ１によって開閉されるようになっており、また、上記ポート５の出口端は、ピストン３の下室４２側に積層されるリーフバルブ２によって開閉されるようになっている。

リーフバルブ１は、図１および図２に示すように、環状であって四つの細孔でなる絞りとしてのオリフィス１０ａを備えたリーフバルブ本体１０と、リーフバルブ本体１０のバルブディスク側となる図１中下方のピストン３側に積層されるとともにオリフィス１０ａを開閉する逆止弁を構成する舌状の弁体１１ａを備えた環状プレート１１とを備えて構成されている。

詳しく説明すると、リーフバルブ本体１０は、これを上下に貫く細孔でなるオリフィス１０ａを円周方向に等間隔を持って四つ備えている。また、環状プレート１１は、環状であってリーフバルブ本体１０に積層されると、オリフィス１０ａを開閉できる位置に舌状の弁体１１ａを備えており、具体的には、弁体１１ａは、環状プレート１１にＵ字状の切欠１１ｂを設けることで形成されて、いわゆる内開きに設定されている。

そして、このリーフバルブ１をピストン３に積層させると、環状プレート１１が弁座３ｂに着座してポート４を閉塞するとともに、環状プレート１１の弁体１１ａがリーフバルブ本体１０のオリフィス１０ａの図１中下端を閉塞するようになっている。

したがって、リーフバルブ１は、緩衝器が収縮する際に、ポート４を介して下室４２の圧力を受けて撓んでポート４を開放する分には従来のリーフバルブと同じ作動を呈するが、上室４１内の圧力が下室４２の圧力を上回る緩衝器の伸長時には、弁座３ｂに着座してポート４を閉じたままとなるものの、オリフィス１０ａを介して作用する上室４１の圧力によって環状プレート１１の弁体１１ａが撓んでオリフィス１０ａが開放される。ゆえに、リーフバルブ１は、緩衝器の収縮時にあっては、通常のリーフバルブとして機能する一方、緩衝器の伸長時には、ポート４を利用しつつ伸長時のみに機能する、いわゆる片効きのオリフィスとして機能することになる。

転じて、リーフバルブ２は、図１および図３に示すように、環状であって外周から開口する絞りたるオリフィスとして機能する切欠１２ａを備えたリーフバルブ本体１２と、リーフバルブ本体１２の反バルブディスク側となる図１中下方に積層されて切欠１２ａの反バルブディスク側を閉塞するサブリーフバルブ１３と、リーフバルブ本体１２のバルブディスク側となる図１中上方のピストン３側に積層されるとともに切欠１２ａを開閉する逆止弁を構成する舌状の弁体１４ａを備えた環状プレート１４とを備えて構成されている。

詳しく説明すると、リーフバルブ本体１２は、外周から開口して中心へ向けて伸びる切欠１２ａを円周方向に等間隔を持って四つ備えており、切欠１２ａは、円形の孔部１２ｂと、リーフバルブ本体１２の外周から開口して孔部１２ｂへ通じる細路１２ｃとを備えている。なお、孔部１２ｂは、必ずしも必要ではないが、孔部１２ｂを設けることで逆止弁を構成する弁体１４ａの受圧面積を大きく確保することができ、開弁圧を低減することができる利点がある。同様に、リーフバルブ１では、リーフバルブ本体１０に直接に逆止弁の弁体１１ａを備えた環状プレート１１を積層しているが、リーフバルブ本体１０と環状プレート１１との間に、オリフィス１０ａに連通されるオリフィス１０ａより大きな孔を備えた図示しない環状板を設けておき、当該環状板の孔を弁体１１ａに対向させて弁体１１ａの受圧面積の増大を図って弁体１１ａの開弁圧を低減するようにしてもよい。

戻って、サブリーフバルブ１３は、環状であって、外径がリーフバルブ本体１２と同径以上に設定されており、リーフバルブ本体１２に積層すると、リーフバルブ本体１２の図１中下面を覆うようになっている。

また、環状プレート１４は、環状であって外径がリーフバルブ本体１２と同径に設定された外輪１４ｂと、外輪１４ｂの内周から延びて孔部１２ｂに対向する位置に設けられる舌状の弁体１４ａとを備えており、弁体１４ａは、内開きに設定されている。

この環状プレート１４をリーフバルブ本体１２のピストン３側に積層すると、外輪１４ｂが細路１２ｃのピストン３側を覆い、弁体１４ａが孔部１２ｂに対向するようになっており、切欠１２ａにおける細路１２ｃが作動油の通過に抵抗を与えるオリフィスとして機能するようになっている。なお、環状プレート１４とリーフバルブ本体１２との位置ずれを防止するには、外輪１４ｂをリーフバルブ本体１２に溶接や接着しておくとよく、また、外輪１４ａをピストン３とリーフバルブ本体１２との間に介装するため、環状プレート１４と同じ厚みであって弁体１４ａに干渉せず、かつ、窓５ａに干渉しない外径に設定された間座１５を介装するようにしているが、間座１５を省略することもでき、そうすることによって、環状プレート１４の厚み分だけリーフバルブ本体１２およびサブリーフバルブ１３に初期撓みを与えることが出来る。換言すれば、環状プレート１４の厚みと間座１５の厚みの設定、間座１５の有無によって、リーフバルブ本体１２およびサブリーフバルブ１３に与える初期撓みを調節することができ、リーフバルブ２の開弁圧を調節することも可能である。

そして、このリーフバルブ２をピストン３に積層させると、環状プレート１４が弁座３ｃに着座してポート５を閉塞するので、リーフバルブ２は、緩衝器が伸長する際に、ポート５を介して上室４１の圧力を受けて撓んでポート５を開放する分には従来のリーフバルブと同じ作動を呈するが、下室４２内の圧力が上室４１の圧力を上回る緩衝器の収縮時には、弁座３ｃに着座してポート５を閉じたままとなるものの、オリフィスとして機能する切欠１２ａを介して作用する下室４２の圧力によって環状プレート１４の弁体１４ａが撓んで切欠１２ａが開放される。ゆえに、リーフバルブ２は、緩衝器の伸長時にあっては、通常のリーフバルブとして機能する一方、緩衝器の収縮時には、ポート５を利用しつつ収縮時のみに機能する、いわゆる片効きのオリフィスとして機能することになる。

なお、リーフバルブ１，２の背面には、リーフバルブ１，２を附勢する環状の板バネ２０，２１が積層されており、リーフバルブ１，２の撓み剛性を補償されている。

このように、リーフバルブ１，２は、順方向の作動油の通過に対しては、絞りとしては機能することなく通常のリーフバルブとして機能するとともに、逆方向の作動油の通過に対して絞りとして機能するので、リーフバルブ１，２を緩衝器のピストン３の上室側および下室側へ適用することで、ピストン速度が低速領域にあって上室４１と下室４２の差圧がリーフバルブ１，２の開弁圧に達するまでの間は、作動油が片効きの絞りを通過することになり、緩衝器の伸長側の減衰特性と収縮側の減衰特性を別個独立して設定することができる。

また、ピストン３やピストンロッド８に特別な加工を施したり、多数の部品を追加するなどして、ポート４，５に並列して別途絞り専用の通路を設ける必要も無く、リーフバルブ１，２に絞りと逆止弁を設ける簡単な構成によって伸長側の減衰特性と収縮側の減衰特性を別個独立して設定することを可能ならしめることができるので、製造コストの著しい増加や加工工数の著しい増加を招くことが無く、経済性を損なわない。

また、この参考例に係わる場合、逆止弁を構成する弁体１１ａ，１４ａは、内開きに設定されているので、オリフィス１０ａおよび切欠１２ａをリーフバルブ本体１０，１２の外周近傍に設定しても、図１中破線で示すように、弁体１１ａ，１４ａが撓んだ際に窓４ａ，５ａとポート４，５の接続開口部分への干渉を防止することができる。つまり、リーフバルブ本体１０に細孔を穿ってオリフィス１０ａを設ける場合には、オリフィス１０ａを外周へ形成することができるので、リーフバルブ本体１０の背面となる図１中上面にリーフバルブ１の撓み剛性を補償する環状の板バネを積層する際にあって、板バネ２１の外径設定の自由度が向上するので、減衰特性を微細にチューニングすることができる利点がある。さらに、リーフバルブ本体１２に切欠１２ａを設ける場合には、切欠１２ａの径方向の延長を短くすることができるため、リーフバルブ本体１２の強度を無用に低下させることが無いという利点がある。

これに対して、リーフバルブ本体１２の切欠１２ａにおける細路１２ｃをチョークとして機能させる場合には、細路１２ｃを長く設定するほうがよい。その場合、図４の実施の形態に示すように、ピストン３に積層されるとともに逆止弁を構成する弁体を備える環状プレート１６をピストンロッド８に固定される内輪１６ａと、内輪１６ａから外周に延びて外開きに設定される舌状の弁体１６ｂで構成させ、弁体１６ｂが撓んでも窓５ａとポート５との接続開口部分に干渉しないようにすることで、リーフバルブ本体１２の内周側近傍まで切欠１２ａが延びることを許容できるので、絞りをチョークとする場合に有利となる。このように、絞りは、オリフィスのみならずチョークであってもよい。なお、この場合には、細路１２ｃと窓５ａとが直接連通されてしまうことを防止するため、環状プレート１６とリーフバルブ本体１２との間に弁体１６ｂと孔部１２ｂに対向する透孔１７ａを備えた仕切プレート１７を介装しておくとよい。

また、さらに、リーフバルブ２の構成にあっては、絞りとして機能する切欠１２ａがリーフバルブ本体１２の外周から開口しており、サブリーフバルブ１３の背面となる反ピストン側にリーフバルブ２の撓み剛性を補償する板バネ２２を積層しても、絞りが閉塞されることが無いので、板バネの外径設定の自由度がリーフバルブ１の構成に比較しても高く、より一層減衰特性を微細にチューニングすることができる。

そしてさらに、上述したところでは、リーフバルブ１，２に絞りを四つずつ設けているが、絞りの設置数は任意に設定することができ、これに限られない。

また、本実施の形態のリーフバルブ１，２は、弁座がピストン３に設けたポートの一つずつを独立して囲繞する、いわゆる、花弁型の弁座である場合にも適用することができることは当然であり、本発明の効果を失うことは無い。

以上でバルブ構造の参考例と実施の形態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、緩衝器が体積補償のためのリザーバを備えている場合には、このリザーバと圧力室とを仕切るベースバルブ部に具現化することも可能であり、その場合、バルブディスクでリザーバと圧力室をと仕切ればよく、このようにしても緩衝器のストローク長と経済性を犠牲にすることなく車両における乗り心地を向上することができるという作用効果を失うこともない。また、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。

一参考例に係わるリーフバルブ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。 他の参考例に係わるリーフバルブの分解平面図である。 他の参考例に係わるリーフバルブの分解平面図である。 一実施の形態に係わるリーフバルブの分解平面図である。

符号の説明

１，２ リーフバルブ
３ バルブディスクたるピストン
３ａ 挿通孔
３ｂ，３ｃ 弁座
４，５ ポート
４ａ，５ａ 窓
８ ピストンロッド
８ａ ピストンロッドの先端
９ ピストンナット
１０，１２ リーフバルブ本体
１０ａ 絞りたるオリフィス
１１，１４，１６ 環状プレート
１１ａ，１４ａ，１６ｂ 弁体
１１ｂ 切欠
１２ａ 切欠
１２ｂ 孔部
１２ｃ 細路
１３ サブリーフバルブ
１４ｂ 外輪
１５ 間座
１６ａ 内輪
１７ 仕切りプレート
１７ａ 透孔
２１，２２ 板バネ
４０ シリンダ
４１ 上室
４２ 下室

Claims (2)

1. シリンダ内に２つの圧力室を隔成するとともにこれら圧力室を連通するポートが形成されるピストンに積層される環状のリーフバルブであって、当該リーフバルブの内周が固定支持されるとともに外周側の撓みが許容されて前記ポートを開閉し、前記ピストンの速度に応じた減衰力を発生するリーフバルブにおいて、
   前記ポートに連通される絞りを有するリーフバルブ本体と、前記ピストン側に積層されて、前記絞りから前記ポートに向かう流れのみを許容するように前記絞りを開閉する逆止弁を構成する環状プレートとを備え、前記環状プレートは、内輪と、当該内輪の外周に設けられた外開きの舌状の弁体とを備え、 前記リーフバルブ本体の絞りは、円形の孔部と、外周で開口して中心に向けて伸びるとともに前記孔部へ通じる細路とを有する切欠によって構成され、さらに、前記リーフバルブ本体と前記環状プレートとの間に前記外開きの舌状の弁体及び前記円形の孔部の双方に対向する透孔を有する仕切プレートを介装させたことを特徴とするリーフバルブ。
2. 前記リーフバルブ本体は、外周で開口する切欠を有するとともに環状に形成され、前記リーフバルブ本体の反ピストン側に積層されて前記切欠の反ピストン側を閉塞するサブリーフバルブをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のリーフバルブ。

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