JP5324502B2 - Damping valve - Google Patents
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Description
本発明は、減衰バルブの改良に関する。 The present invention relates to an improved damping valve.
従来、この種の減衰バルブにあっては、たとえば、鉄道車両の台車と車体の間に介装される緩衝器の内部に設けた二つの圧力室を連通する通路の途中に設けられ、環状弁座を備えた弁孔を有するピストンと、環状弁座に離着座自在とされて弁孔内に収容される弁体と、ピストンに積層されるばね座と、弁体とばね座との間に介装されて弁体を環状弁座へ向けて附勢するコイルばねとを備えて構成されるものが知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, in this type of damping valve, for example, an annular valve is provided in the middle of a passage communicating two pressure chambers provided inside a shock absorber interposed between a bogie and a vehicle body of a railway vehicle. A piston having a valve hole with a seat; a valve body that can be freely attached to and detached from the annular valve seat; and that is accommodated in the valve hole; a spring seat stacked on the piston; and the valve body and the spring seat. There are known ones that are configured to include a coil spring that is interposed and biases the valve body toward the annular valve seat (see, for example, Patent Document 1).
この減衰バルブは、弁孔に対してばね座側から圧力を受ける場合には弁体が環状弁座に着座して弁孔を閉じ、反対に、環状弁座側から圧力を受けると弁体が環状弁座から後退して弁孔を開放して流体の流れを許容するようになっている。より具体的には、緩衝器が作動した際に、弁孔の環状弁座側がピストンによって縮小される圧力室に対向する場合、上昇する圧力室内の圧力によって弁体が弁孔内へ押し込まれることによって開弁するようになっている。そして、減衰バルブが開弁すると弁孔内に侵入した流体は、ピストンに設けた連通溝を介して拡大側の圧力室内へ移動するようになっている。 When the pressure valve receives pressure from the spring seat side against the valve hole, the valve body sits on the annular valve seat and closes the valve hole. Conversely, when pressure is received from the annular valve seat side, the valve body The valve is retreated from the annular valve seat to open the valve hole and allow fluid flow. More specifically, when the shock absorber operates, if the annular valve seat side of the valve hole faces the pressure chamber reduced by the piston, the valve body is pushed into the valve hole by the pressure in the pressure chamber that rises. It is designed to open the valve. When the damping valve is opened, the fluid that has entered the valve hole moves into the pressure chamber on the expansion side via a communication groove provided in the piston.
また、縮小側の圧力室の圧力上昇に応じて弁体が環状弁座から離れる方向へ後退する後退量も大きくなり、当該後退量が大きくなるほど弁体と環状弁座で制限する弁開口面積も大きくなるが、弁体が予め決められた後退量を環状弁座から後退すると、弁体と環状弁座で制限する弁開口面積が連通溝における流路面積以上となって、それ以上の弁体の後退に対しては流路面積が変化しないようになっている。 In addition, as the pressure in the reduction-side pressure chamber increases, the retraction amount of the valve body retreating in the direction away from the annular valve seat increases, and the valve opening area limited by the valve body and the annular valve seat increases as the retraction amount increases. However, when the valve body is retracted from the annular valve seat by a predetermined amount of retraction, the valve opening area limited by the valve body and the annular valve seat becomes larger than the flow passage area in the communication groove, and the valve body beyond that The flow path area does not change with respect to the backward movement.
さらに、ばね座がピストンに積層されるのではなく、ピストンに設けた弁孔に螺着されるものもあって(たとえば、特許文献2参照)、この減衰バルブにあっても、緩衝器が作動した際に、弁孔の環状弁座側が縮小側の圧力室に対向する場合、上昇する圧力室内の圧力によって弁体が弁孔内へ押し込まれることによって開弁し、縮小側の圧力室の圧力上昇に応じて弁体が環状弁座から離れる方向へ後退する後退量も大きくなり、当該後退量が大きくなるほど弁体と環状弁座で制限する弁開口面積も大きくなるが、弁体が予め決められた後退量を環状弁座から後退すると、弁体と環状弁座で制限する弁開口面積がばね座に設けられた通孔における流路面積以上となって、それ以上の弁体の後退に対しては流路面積が変化しないようになっている。 Furthermore, the spring seat is not stacked on the piston, but is screwed into a valve hole provided in the piston (see, for example, Patent Document 2). When the annular valve seat side of the valve hole faces the pressure chamber on the reduction side, the valve body is opened by being pushed into the valve hole by the pressure in the pressure chamber that rises, and the pressure in the pressure chamber on the reduction side As the valve body moves upward, the retraction amount of the valve body retreating in the direction away from the annular valve seat increases, and as the retraction amount increases, the valve opening area limited by the valve body and the annular valve seat increases. When the retracted amount is retracted from the annular valve seat, the valve opening area limited by the valve body and the annular valve seat becomes greater than the flow passage area in the through hole provided in the spring seat, and the valve body is further retracted. On the other hand, the flow path area does not change
また、この減衰バルブを備える緩衝器は、減衰バルブに並列されるコンスタントオリフィスを備えている。そして、このような緩衝器は、図6に示した伸縮速度に対する減衰力の特性(減衰力特性)のように、伸縮速度が極低い場合には、コンスタントオリフィスによる二乗特性となる比較的に急に立ち上がる減衰力を発揮し、伸縮速度が低速域を超えて高速領域になると減衰バルブが開弁し、その弁開口面積が伸縮速度の上昇に応じて拡大するので伸縮速度の上昇に対して比較的減衰係数が小さい減衰力を出力し、さらに、伸縮速度が超高速となって弁体が後退しても流路面積が増加しなくなると、今度は、比較的減衰係数が大きな減衰力を発揮することになる。 Further, the shock absorber provided with the damping valve includes a constant orifice arranged in parallel with the damping valve. Such a shock absorber has a relatively abrupt square characteristic due to a constant orifice when the expansion / contraction speed is extremely low, such as the damping force characteristic (damping force characteristic) shown in FIG. The damping valve opens when the expansion speed exceeds the low speed range and becomes the high speed area, and the valve opening area expands as the expansion speed increases. If the damping force with a small dynamic damping coefficient is output, and the flow path area does not increase even when the expansion and contraction speed is extremely high and the valve body is retracted, the damping force with a relatively large damping coefficient will be exhibited. Will do.
ところで、特に、鉄道車両における台車と車体の横方向の振動を抑制する用途に供される緩衝器にあっては、軌道狂い、横風、トンネル走行時などにおける外乱の入力等によって生じる車体振動を主として乗り心地の向上を目的として抑制することが求められていたが、近年では、車両走行中に生した強い地震等で車体が強振する際には、大きな減衰力を発揮して車体振動を効果的に抑制することが求められるようになってきた。 By the way, in particular, in a shock absorber provided for the purpose of suppressing lateral vibrations of a bogie and a vehicle body in a railway vehicle, mainly vehicle body vibrations caused by an input of disturbance in a track error, a cross wind, a tunnel traveling, etc. In recent years, there has been a demand for suppression for the purpose of improving riding comfort. However, in recent years, when the vehicle body vibrates due to a strong earthquake or the like generated while the vehicle is running, the vehicle body vibration is effectively exerted with a large damping force. It has come to be required to suppress.
この要求を従来緩衝器で実現する場合、緩衝器の伸縮速度が高速領域を超えて超高速領域に達して、弁体が後退しても流路面積が増加しなくなった後の減衰力特性を、強地震発生時の車体振動を抑制可能な特性にチューニングすればよいことになる。 When this requirement is achieved with a conventional shock absorber, the damping force characteristics after the shock absorber expansion and contraction speed exceeds the high speed region and reaches the ultra high speed region, and the flow path area does not increase even if the valve body is retracted. Therefore, it is only necessary to tune to a characteristic capable of suppressing vehicle body vibration when a strong earthquake occurs.
しかしながら、強地震発生時の車体振動の抑制を主眼として減衰力特性をチューニングすると、緩衝器の伸縮速度が超高速領域にあるときに発生すべき減衰力を非常に大きくしなくてはならず、そうすると、緩衝器の伸縮速度が超高速に達しない領域にある場合の発生減衰力もこれに引きずられて大きくなるため、地震発生時ではない通常走行時(以下、単に「通常走行」という)において減衰力過多となって車両における乗り心地が損なわれてしまう結果となる。 However, if the damping force characteristic is tuned mainly for the suppression of vehicle body vibration when a strong earthquake occurs, the damping force that should be generated when the expansion and contraction speed of the shock absorber is in the ultra high speed region must be very large. As a result, the damping force generated when the expansion / contraction speed of the shock absorber is in an area where it does not reach ultra high speed is also increased by this, so it is attenuated during normal driving (hereinafter simply referred to as “normal driving”) that is not during an earthquake. As a result, the ride is overpowered and the ride comfort of the vehicle is impaired.
反対に、通常走行時における減衰力を車両における乗り心地を損なわないような程度に設定すると、今度は、緩衝器の伸縮速度が超高速領域にあるときに発生すべき減衰力が小さすぎて、強地震発生時の車体振動を効果的に抑制できなくなってしまう虞がある。 On the other hand, if the damping force during normal driving is set so as not to impair the riding comfort of the vehicle, this time, the damping force that should be generated when the expansion and contraction speed of the shock absorber is in the ultra high speed region is too small. There is a risk that vehicle body vibration during a strong earthquake cannot be effectively suppressed.
すなわち、通常走行時における乗り心地と強地震発生時の車体振動の効果的抑制は、トレードオフの関係にあって、従来の減衰バルブでは、通常走行時における乗り心地と強地震発生時の車体振動の効果的抑制とを両立させることは困難であった。 In other words, there is a trade-off between the ride comfort during normal driving and the effective suppression of vehicle vibration during strong earthquakes. With conventional damping valves, the ride comfort during normal driving and vehicle vibration during strong earthquakes occur. It has been difficult to achieve both effective suppression.
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、鉄道車両の通常走行時における乗り心地と強地震発生時の車体振動の効果的抑制とを両立させることが可能な減衰バルブを提供することである。 Therefore, the present invention was devised to improve the above-described problems, and the object of the present invention is to effectively suppress the ride comfort during normal driving of a railway vehicle and vehicle body vibration when a strong earthquake occurs. It is an object of the present invention to provide a damping valve capable of achieving both of the above.
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、緩衝器内に形成される二つの室の一方の室を上流とし他方の室を下流として当該一方の室と他方の室とを連通するとともに途中に環状弁座を有する弁孔を備えたハウジングと、弁孔内に移動自在に収容されて環状弁座に離着座する弁体と、弁孔内に固定されるばね座と、弁体とばね座との間に介装されて弁体を環状弁座に向けて附勢するばねとを備えた減衰バルブにおいて、ばね座に環状弁座とばね座との間の空間を他方の室へ連通する第一ポートを設けるとともに、第一ポートを迂回して上記空間を他方の室へ連通する第二ポートを設け、弁体が環状弁座から遠ざかる方向へ所定量後退すると弁体が第一ポートを遮断することを特徴とする。 In order to solve the above-described object, the problem-solving means in the present invention is configured to connect one chamber and the other chamber with one chamber of the two chambers formed in the shock absorber as an upstream and the other chamber as a downstream. A housing having a valve hole that communicates and has an annular valve seat in the middle thereof, a valve body that is movably accommodated in the valve hole and is attached to and detached from the annular valve seat, and a spring seat fixed in the valve hole; In a damping valve having a spring interposed between a valve body and a spring seat and biasing the valve body toward the annular valve seat, a space between the annular valve seat and the spring seat is provided in the spring seat. A first port that communicates with the other chamber, a second port that bypasses the first port and communicates the space with the other chamber, and the valve body is retracted by a predetermined amount in a direction away from the annular valve seat. Shuts off the first port.
本発明の減衰バルブでは、第一ポートが閉塞された際の減衰力特性を第一ポートが開放されている状態における減衰力特性とは、独立して自由に設定することができる。 In the damping valve of the present invention, the damping force characteristic when the first port is closed can be freely set independently of the damping force characteristic when the first port is open.
それゆえ、本発明の減衰バルブを搭載した緩衝器は、特に、大きな地震が発生していない走行状況である通常走行時では、適度な減衰力を発揮して鉄道車両の走行中の車体振動を抑制して車両における乗り心地を確保しつつ、車両走行中に地震が発生して車体振動が大きくなる状況では、第二ポートによって特徴付けられる大きな減衰力を発揮して、鉄道車両の車体振動を効果的に抑制することができる。つまり、通常走行時における車両の乗り心地と強地震による車体振動の抑制を両立させることができるのである。 Therefore, the shock absorber equipped with the damping valve of the present invention exhibits an appropriate damping force to suppress the vehicle body vibration during the traveling of the railway vehicle, particularly during the normal traveling state in which the large earthquake does not occur. In a situation where the vehicle body vibration becomes large due to an earthquake while the vehicle is running, while suppressing the vehicle's ride comfort, it exerts a large damping force characterized by the second port to reduce the vehicle body vibration of the railway vehicle. It can be effectively suppressed. That is, it is possible to achieve both the ride comfort of the vehicle during normal traveling and the suppression of vehicle body vibration due to strong earthquakes.
したがって、この減衰バルブは、緩衝器に特に鉄道車両の車体振動を抑制するのに最適な減衰力を発揮させることが可能であり、鉄道車両の車体制振用途の緩衝器に最適となる。 Therefore, this damping valve can cause the shock absorber to exhibit an optimum damping force, particularly for suppressing the vibration of the vehicle body of the railway vehicle, and is optimal for the shock absorber for the railway system vibration application.
以下、本発明の減衰バルブ1を図に基づいて説明する。一実施の形態における減衰バルブ1は、図1に示すように、緩衝器Dのピストン部に具現化されており、詳しくは、緩衝器D内に形成される二つの室としての圧力室R1,R2の一方を上流とし他方を下流として当該圧力室R1と圧力室R2とを連通するとともに途中に環状弁座4を有する弁孔2a,2bを備えたハウジングとしてのピストン2と、弁孔2a,2b内に移動自在に収容されて環状弁座4に離着座する弁体5と、弁孔2a,2b内に固定されるばね座10と、弁体5とばね座10との間に介装されて弁体5を環状弁座4に向けて附勢するばねとしてのコイルばね14とを備えている。
Hereinafter, the
また、弁孔2a側の減衰バルブ1にあっては、ばね座10に設けられて弁孔2a内における環状弁座4とばね座10との間の空間Lを圧力室R2に連通する第一ポート11と、第一ポート11を迂回して上記空間Lを圧力室R2へ連通する第二ポート12とを備え、弁孔2b側の減衰バルブ1にあっても、ばね座10に設けられて弁孔2b内における環状弁座4とばね座10との間の空間Lを圧力室R1に連通する第一ポート11と、第一ポート11を迂回して上記空間Lを圧力室R1へ連通する第二ポート12とを備え、いずれの減衰バルブ1にあっても、弁体5が環状弁座4から遠ざかる方向へ所定量後退すると弁体5が第一ポート11を遮断するようになっている。
Further, in the
そして、この減衰バルブ1は、たとえば、図2示すような、緩衝器Dに具現化されている。この緩衝器Dは、特に、鉄道車両の車体Bと台車Wとの間に介装されて鉄道車両の進行方向に対して横方向の車体振動を抑制する用途で使用されており、より詳しくは、緩衝器Dは、シリンダ21と、シリンダ21内に摺動自在に挿入されてシリンダ21内に作動油などの液体が充填される二つの圧力室R1,R2を画成するピストン2と、シリンダ21内に移動自在に挿入されてピストン2に連結されるピストンロッド22と、シリンダ21の外周を覆うとともにシリンダ21との間にリザーバRを形成する外筒23と、シリンダ21および外筒23の端部を閉塞するとともにピストンロッド22を軸支するロッドガイド24と、シリンダ21と外筒23の他端を閉塞する蓋25とを備えて構成されており、この場合、緩衝器Dは、片ロッド型の緩衝器とされている。なお、両ロッド型の緩衝器とされてもよいことは勿論である。
The
また、ピストン2には、弁孔2a,2bが設けられており、減衰バルブ1は、ピストン2をハウジングとして設置され、弁孔2a,2b内にはそれぞれ弁体5の向きを互い違いにして収容されている。
The
そして、この緩衝器Dにあっては、ピストン2が図2中左方へ移動しようとする場合、図中の左方の圧力室R1内の圧力が上昇し、当該圧力で弁孔2a側の減衰バルブ1が開弁すると、減衰バルブ1は、弁孔2a内を介して圧力室R1内の流体を図中右方の圧力室R2へ逃がしつつ液体の流れに抵抗を与えて減衰力を発揮する。なお、弁孔2b側の減衰バルブ1は、圧力室R1の圧力を受けて閉じたままとなって、弁孔2bを遮断する。すなわち、弁孔2aに設置される減衰バルブ1は、圧力室R1を一方の室としてこれを上流とし、圧力室R2を他方の室としてこれを下流となし、流体は、弁孔2aを上流側の圧力室R1から下流側の圧力室R2へ向けて流れるようになっている。
In the shock absorber D, when the
反対に、ピストン2が図2中右方へ移動しようとする場合、図中の右方の圧力室R2内の圧力が上昇し、当該圧力で弁孔2b側の減衰バルブ1が開弁し、減衰バルブ1は、弁孔2bを介して圧力室R2内の流体を図中左方の圧力室R1へ逃がしつつ液体の流れに抵抗を与えて減衰力を発揮する。なお、弁孔2a側の減衰バルブ1は、圧力室R2の圧力を受けて閉じたままとなって、弁孔2aを遮断する。すなわち、弁孔2bに設置される減衰バルブ1は、圧力室R2を一方の室としてこれを上流とし、圧力室R1を他方の室としてこれを下流となし、流体は、弁孔2bを上流側の圧力室R2から下流側の圧力室R1へ向けて流れるようになっている。
On the other hand, when the
このように、減衰バルブ1は、緩衝器Dに振動が入力された際に、緩衝器Dに減衰力を発揮させる減衰バルブとして作用する。また、この緩衝器Dの場合、ピストンロッド22がシリンダ21内に出入りする体積分の流体を蓋25に設けた通路25a,25bを介してリザーバRから流体を給排することによって補償しており、特に、シリンダ21内にピストンロッド22が侵入する行程にあっては、通路25aの途中に設けた減衰バルブ26が開いて、圧力室R2からリザーバRへ流体が排出されるが、減衰バルブ26で当該流体の流れに抵抗を与えてシリンダ21内の内圧を上昇せしめて、上記した弁孔2b側の減衰バルブ1と協働して減衰力を発揮するようになっている。なお、減衰バルブ26に、上記した減衰バルブ1の構成を採用することも可能である。反対に、シリンダ21内からピストンロッド22が退出する行程にあっては、通路25bの途中に設けたチェックバルブ27が開いて、リザーバRから圧力室R2へ流体が供給されるが、チェックバルブ27は、当該流体の流れに殆ど抵抗を与えないようになっている。
Thus, the damping
また、緩衝器Dは、上記した減衰バルブ1に並列して圧力室R1と圧力室R2とを連通するコンスタントオリフィス28を備えており、減衰バルブ1が開弁するまでは、流体は、コンスタントオリフィス28を介して圧力室R1、R2を行き来するようになっている。このコンスタントオリフィス28は、ピストン2に設けられているが、ロッドガイド24、シリンダ21、蓋25に設けられてもよい。
Further, the shock absorber D includes a
なお、緩衝器Dの構成は、上記に限られるものではなく、たとえば、緩衝器DのリザーバR,圧力室R1、圧力室R2およびリザーバRを数珠繋ぎに通路で連通し、緩衝器Dが伸縮の際に流体をリザーバR、圧力室R2、圧力室R1、リザーバRの順に循環させるユニフロー緩衝器とされる場合には、上流となる一方の室を圧力室R1とし、下流となる他方の室をリザーバRとして、これらを連通する弁孔をハウジングとしてのロッドガイド24に設けて、減衰バルブ1を圧力室R1からリザーバRに向けて流体が流れる際に抵抗を与えるように設置するようにしてもよい。また、蓋25に設けた減衰バルブ26に本発明における減衰バルブ1を適用してもよく、この場合には、蓋25をハウジングとし、上流となる一方の室を圧力室R2とし、下流となる他方の室をリザーバRとすることになる。蓋25は、外筒23のみを閉塞するとして、チェックバルブ27と減衰バルブ26を備える部材でシリンダ21内とリザーバRとを仕切るようにしてもよい。
The configuration of the shock absorber D is not limited to the above. For example, the reservoir R, the pressure chamber R1, the pressure chamber R2, and the reservoir R of the shock absorber D are connected in a passage through a passage, and the shock absorber D is expanded and contracted. In the case of a uniflow buffer that circulates fluid in the order of the reservoir R, the pressure chamber R2, the pressure chamber R1, and the reservoir R, the upstream chamber is the pressure chamber R1 and the downstream chamber is the downstream chamber. As the reservoir R, a valve hole that communicates these is provided in the
戻って、以下、減衰バルブ1の各部について詳しく説明する。ハウジングとしてのピストン2は、環状であって、弁体5が収容される弁孔2a,2bが設けられている。なお、減衰バルブ1は、ピストン2に弁孔2a,2b側で互いに逆向きに設置されるが、構造は同一であって、説明が重複するので以下では、弁孔2aを例に具体的構造について説明することとする。
Hereafter, each part of the damping
図1に示すように、弁孔2aの図1中下端内周は、縮径されて縮径部3が形成され、この縮径部3の形成によって設けられた段部で環状弁座4が形成されている。さらに、弁孔2aの図1中上端内周には、螺子部9が設けられており、この螺子部9には、ばね座10が螺着されている。
As shown in FIG. 1, the inner periphery of the lower end in FIG. 1 of the
また、ピストン2には、弁孔2aの側方から開口して弁孔2a内の環状弁座4とばね座10との間の空間Lを他方の室としての圧力室R2へ連通する第二ポート12が設けられている。なお、弁孔2bは、他方の室を圧力室R1としているので、第二ポート12は、弁孔2bの側方から開口して弁孔2b内の環状弁座4とばね座10との間の空間Lを他方の室としての圧力室R1へ連通するようにピストン2に設けられている。
Further, the
そして、弁体5は、上記弁孔2a内に軸方向へ移動自在に収容され、環状弁座4に離着座する円盤状の弁本体6と、弁本体6の正面側となる図1中下端に形成の円柱状の弁頭7と、弁本体6の反弁頭側に突出されるばね嵌合部8とを備えている。また、弁頭7は、弁孔2aにおける縮径部3内に摺動自在に挿入され、弁頭7をガイドとして弁体5は、弁孔2aに軸ぶれすることなく軸方向へ移動することができるようになっている。なお、弁本体6の外周を弁孔2aの内周面に摺接させることで弁体5の移動をガイドさせるようにしてもよく、その場合、弁本体6を軸方向に貫く孔や外周に切欠などを設けて、流体の通過を許容するようにしておけばよい。
The
そして、弁本体6の図1中下端を環状弁座4の図1中上面に当接させて着座させると、減衰バルブ1は閉弁し、弁孔2a内への流体の流入を遮断することができるようになっている。また、弁頭7には、先端から基端にかけてU字状の溝7aを備えており、弁本体6の図1中下端が環状弁座4の図1中上面から図1中上方となる弁孔2a内側へ後退すると、その後退量に応じて溝7aが縮径部3より弁孔2a内に対面して開弁し、当該溝7aを介して流体が弁孔2a内へ流入することができるようになっている。そして、この弁体5における弁本体6の後退量に応じて溝7aが弁孔2a内に対面する面積が大きくなり、弁開口面積が増加するようになっている。なお、弁頭7の形状は、上記したところには限定されるものではなく、特に、弁体5の移動についてのガイドとしての機能を果さずともよい。
When the lower end of the
そして、上記した弁孔2a内には、弁体5の他にばね座10が収容されており、当該ばね座10は、円柱状のばね嵌合部10aと、ばね嵌合部10aの図1中上端に設けられて弁孔2aの螺子部9に螺着されるフランジ状のばね受部10bと、ばね嵌合部10aの上端から下端へ通じる第一ポート11とを備えて構成されている。そして、この第一ポート11は、弁孔2a内の環状弁座4とばね座10との間に空間Lを他方の室としての圧力室R2へ連通している。また、第一ポート11と第二ポート12の双方の流路面積を加算した面積は、弁体5と環状弁座4との間で制限する弁開口面積の最大値よりも大きく設定されている。
In addition to the
上述のように、ばね座10は、弁孔2aの螺子部9に螺着され環状弁座4から遠ざかる方向への移動が規制されている。また、ばね座10のばね受部10bと弁体5との間には、コイルばね14が圧縮状態で介装されており、圧縮されたコイルばね14の附勢力が弁体5に環状弁座4へ向けて作用している。
As described above, the
よって、弁孔2a側の減衰バルブ1は、上流の圧力室R1内の圧力が弁体5の弁頭7に作用して、弁体5を押す力がコイルばね14の弁体5を附勢する附勢力を上回ると開弁して、弁体5を押し退けて溝7aを通過した流体は弁孔2a内、第一ポート11および第二ポート12を通って、下流の圧力室R2へと抜けていくことになる。
Therefore, in the damping
そして、弁体5は、先端側に作用する圧力が大きくなればなるほど、環状弁座4から離れて弁孔2a内方への後退量が増加し、後退量の増加とともに弁体5と環状弁座4で制限する弁開口面積も増加する。そして、弁体5の後退が進んで、弁体5の環状弁座4からの後退量が所定の後退量となると、弁体5のばね嵌合部8の図1中上端がばね嵌合部10aの下端に衝合して、弁体5のそれ以上環状弁座4から遠ざかる方向への移動が規制されるとともに、弁体5がばね嵌合部10aに設けた第一ポート11の開口を閉塞するようになっている。そして、第二ポート12の流路面積は、少なくとも、弁体5が環状弁座4から後退してばね座10に衝合した際における弁体5と環状弁座4との間に弁開口面積よりも小さくなるように設定されている。よって、弁体5の環状弁座4からの後退量が所定の後退量となると、流体は、第一ポート11が遮断されるため第二ポート12のみを介して圧力室R1から圧力室R2へ移動することになり、減衰バルブ1全体としての流路面積が第二ポート12の流路面積に減じられることになる。
As the pressure acting on the distal end side of the
他方、弁孔2b側の減衰バルブ1は、圧力室R2内の圧力が弁体5の弁頭7に作用して、弁体5を押す力がコイルばね14の弁体5を附勢する附勢力を上回ると開弁して、弁体5を押し退けて溝7aを通過した流体は弁孔2b内、第一ポート11および第二ポート12を通って、圧力室R1へと抜けていくことになる。
On the other hand, in the damping
そして、弁体5は、先端側に作用する圧力が大きくなればなるほど、環状弁座4から離れて弁孔2b内方への後退量が増加し、後退量の増加とともに弁体5と環状弁座4で制限する弁開口面積も増加する。そして、弁体5の後退が進んで、弁体5の環状弁座4からの後退量が所定の後退量となると、弁体5のばね嵌合部8がばね嵌合部10aに衝合して、弁体5のそれ以上環状弁座4から遠ざかる方向への移動が規制されるとともに、弁体5がばね嵌合部10aに設けた第一ポート11の開口を閉塞するようになっている。そして、第二ポート12の流路面積は、少なくとも、弁体5が環状弁座4から後退してばね座10に衝合した際における弁体5と環状弁座4との間に弁開口面積よりも小さくなるように設定されている。
As the pressure acting on the distal end side of the
よって、弁体5の環状弁座4からの後退量が所定の後退量となると、流体は、第一ポート11が遮断されるため第二ポート12のみを介して圧力室R2から圧力室R1へ移動することになり、弁孔2bに設置される減衰バルブ1全体としての流路面積が第二ポート12の流路面積に減じられることになる。
Therefore, when the retraction amount of the
つづいて、減衰バルブ1の動作について緩衝器Dの弁孔2a内に設置されたものを例に説明する。上述のように構成される減衰バルブ1にあっては、ピストン2に図2中左向きの変位入力があると、図中の左方の圧力室R1内の圧力が上昇する。しかし、上記圧力が減衰バルブ1の開弁圧に達するまでは開弁しないので、流体は、コンスタントオリフィス28のみを介して圧力室R1から圧力室R2へ移動する。したがって、減衰バルブ1が開弁するまでの緩衝器Dのピストン速度に対する減衰力の特性である減衰力特性は、図3中の区間Aに示すように、オリフィス特有の二乗特性となり、緩衝器Dは、ピストン速度に対して比較的高い減衰係数の減衰力を発揮する。
Next, the operation of the damping
ピストン2の移動速度が高くなり、図中の左方の圧力室R1内の圧力が上昇し、当該圧力が減衰バルブ1の開弁圧に達すると、上述したように、弁体5は、上記圧力によって押圧されてコイルばね14を圧縮し、環状弁座4から離れて後退して弁孔2aを開放する。このように減衰バルブ1が開弁すると、圧縮される左方の圧力室R1内の流体は、弁孔2a内に流れ込んで、第一ポート11および第二ポート12を介して圧力室R2へ移動することになる。緩衝器Dは、このピストン2の左方への移動に対して、流体の流れに減衰バルブ1で抵抗を与えて、当該ピストン2の移動を抑制する減衰力を発生する。その際、コンスタントオリフィス28における抵抗は、減衰バルブ1に比較して大きく、これを流れる流量は僅であり、緩衝器Dの減衰力特性は、減衰バルブ1による特性が支配的となる。
When the moving speed of the
そして、ピストン2の左方への移動速度が所定の移動速度にまで達せず、弁体5に作用する圧力室R1内の圧力では、弁体5をばね座10に衝合させるまで後退させられない状態では、弁体5は、ピストン速度の上昇による圧力室R1内の圧力上昇に見合って環状弁座4から遠ざかり弁開口面積を増加させることができるので、緩衝器Dは、図3中の区間Bに示すように、ピストン速度の上昇に対して比較的小さな傾きで減衰力を上昇させる減衰力特性を発揮する。
Then, the movement speed of the
なお、この減衰バルブ1にあっては、流体が弁体5と環状弁座4の間を通過する際に、当該流体の流れに抵抗が与えられるだけでなく、流体が第一ポート11および第二ポート12を通過する際にも、当該流体の流れに抵抗が与えられるようになっている。そのため、弁体5と環状弁座4の間を通過した流体が上記第一ポート11および第二ポート12を通過することによって、弁孔2aにおける空間L内の圧力が上昇して、この圧力を二次圧として弁体5の背面側となる図1中上面側に作用させて弁体5を閉弁方向となる環状弁座4側へ附勢することができるようになっている。このように、第一ポート11および第二ポート12の開口面積によって、二次圧を任意に設定することができ、第一ポート11および第二ポート12の開口面積は減衰バルブ1の開弁後における緩衝器Dの減衰力特性を特徴づける調整要素でもある。
In the damping
つづいて、ピストン2の左方への移動速度(緩衝器Dの伸縮速度)が所定速度にまで達し、弁体5に作用する圧力室R1内の圧力が大きくなって弁体5をばね座10におけるばね嵌合部10aの下端に衝合させるまで後退させると、弁体5が第一ポート11を閉塞して、減衰バルブ1の流路面積が第二ポート12の流路面積に減じられ、その後のピストン速度の上昇によって圧力室R1内の圧力がいくら上昇しても、それ以上流路面積を増加させることができず、緩衝器Dは、図3中の区間Cに示すように、ピストン速度の上昇に対して大きな傾き(減衰係数)で減衰力を上昇させる減衰力特性を発揮する。そして、第一ポート11が開放されて有効とされる場合には、第一ポート11と第二ポート12の双方の流路面積を加算した面積を弁体5と環状弁座4との間で制限される弁開口面積よりも大きく設定されているので、弁体5が第一ポート11を閉塞するまでは、弁体5と環状弁座4との間で流体の流れが一番絞られるため、緩衝器Dの減衰力特性は、弁体5と環状弁座4でなる絞りによる特性が支配的となる。反対に、区間Cにおける減衰係数は、第一ポート11が閉塞されて第二ポートのみが有効とされるので、緩衝器Dの減衰力特性は、弁体5と環状弁座4との間で制限される弁開口面積よりも流路面積が小さい第二ポート12による特性が支配的になり、区間Cにおける減衰係数は第二ポート12の流路面積で自由に設定することができる。
Subsequently, the moving speed of the
なお、緩衝器Dの弁孔2b内に設置される減衰バルブ1の動作は、ピストン2の移動方向が上記とは反対のときに、上記したところと同様の動作を呈するので、詳しい説明を省略する。
Note that the operation of the damping
このように減衰バルブ1では、第一ポート11が閉塞された際の減衰力特性を第一ポート11が開放されている状態における減衰力特性とは、独立して自由に設定することができるのである。
Thus, in the damping
それゆえ、本発明の減衰バルブ1を搭載した緩衝器Dは、特に、大きな地震が発生していない走行状況である通常走行時では、適度な減衰力を発揮して鉄道車両の走行中の車体振動を抑制して車両における乗り心地を確保しつつ、車両走行中に地震が発生して車体振動が大きくなる状況では、第二ポート12によって特徴付けられる大きな減衰力を発揮して、鉄道車両の車体振動を効果的に抑制することができる。つまり、通常走行時における車両の乗り心地と強地震による車体振動の抑制を両立させることができるのである。
Therefore, the shock absorber D equipped with the damping
したがって、この減衰バルブ1は、緩衝器Dに特に鉄道車両の車体振動を抑制するのに最適な減衰力を発揮させることが可能であり、鉄道車両の車体制振用途の緩衝器Dに最適となる。
Therefore, the damping
なお、第二ポート12は、ばね座10の弁体5で閉塞されない位置に設けることも可能であり、また、図4に示すように、弁体5のばね嵌合部8の上端外周にテーパ面を設けてポペット形状としておき、その先端径をばね座10に設けた第一ポート11内に侵入可能な径に設定して、ばね嵌合部8をポペット弁体としばね座10の第一ポート11の開口部周りを弁座としたポペット弁を構成するようにしてもよい。この場合には、テーパの角度によって弁体5の後退に対して第一ポート11の流路面積の減少度合をチューニングすることができるので、第一ポート11の閉塞による減衰バルブ1の流路面積の急激な減少を回避でき、減衰力特性の急激な変化を防止することが可能である。
The
またさらに、図5に示すように、第一ポート11をばね嵌合部10aを軸方向に貫く縦孔11aと、ばね嵌合部10aの側方から開口して縦孔11aに連通される横孔11bとで構成し、弁体5のばね嵌合部8の先端に縦孔11a内に摺動自在に挿入されるロッド13を設けておき、弁体5の環状弁座4からの後退によってロッド13が縦孔11a内に深く侵入していくと、ロッド13が横孔11bに対向して、弁体5の環状弁座4からの後退量が所定量となるとロッド13が横孔11bに完全に対向して第一ポート11を閉塞する構成を採用することも可能である。この場合にも、横孔11bの形状やロッド13の先端の形状の設定によって弁体5の後退に対して第一ポート11の流路面積の減少度合をチューニングすることができるので、第一ポート11の閉塞による減衰バルブ1の流路面積の急激な減少を回避でき、減衰力特性の急激な変化を防止することが可能である。
Furthermore, as shown in FIG. 5, the
本実施の形態では、ばね座10に縦孔11a、横孔11bを設けているが、これに限らず、縦孔と横孔を弁体5のロッド13に設けてもよい。さらに、第二ポート12をロッド13に設けるようにしてもよい。
In the present embodiment, the
上記したところでは、本実施の形態では、弁体5に設けたばね嵌合部8でばね座10に設けた第一ポート11を閉じるようになっているが、必ずしもコイルばね14が嵌合されることは必須の構成ではなく、各図中のばね嵌合部8の外径をコイルばね14の内径より小径としてコイルばね14が遊嵌される構成を採用することもできる。これは、ばね座10においても同様で、ばね嵌合部10aの外径をコイルばね14の内径より小径に設定することも可能である。
As described above, in the present embodiment, the
なお、上記弁体5が上記ばね座10に衝合して第一ポート11が閉塞される際の緩衝器Dの所定速度は、任意に設定することができるが、具体的にはたとえば、大きな地震によって車体が振動する際に達することが見込まれる伸縮速度に設定されるとよい。また、当該所定速度に達すると、上記弁体5が上記ばね座10に衝合して第一ポート11が閉塞されるようにすればよいので、上記弁体5が上記第一ポート11を閉塞する際の所定の後退量については所定速度に応じて設定すればよい。
The predetermined speed of the shock absorber D when the
以上、本発明の実施の形態について説明を終えるが、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。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to the details shown or described.
本発明は、緩衝器の減衰バルブに利用可能である。 The present invention can be used for a damping valve of a shock absorber.
1 減衰バルブ
2 ハウジングとしてのピストン
2a,2b 弁孔
3 縮径部
4 環状弁座
5 弁体
6 弁本体
7 弁頭
7a 溝
8 ばね嵌合部
9 螺子部
10 ばね座
10a ばね嵌合部
10b ばね受部
11 第一ポート
11a 縦孔
11b 横孔
12 第二ポート
13 ロッド
14 コイルばね
21 シリンダ
22 ピストンロッド
23 外筒
24 ロッドガイド
25 蓋
25a,25b 通路
26 減衰バルブ
27 チェックバルブ
28 コンスタントオリフィス
D 緩衝器
B 車体
L 空間
R リザーバ
R1,R2 圧力室
W 台車
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