JP5537697B2 - 減衰弁 - Google Patents

Description

この発明は、伸縮時に排出通路を介してシリンダからリザーバへ流体を排出する緩衝器における排出通路の途中に設けられる減衰弁に関する。

従来、伸縮時に排出通路を介してシリンダからリザーバへ流体を排出する緩衝器における排出通路の途中に設けられる減衰弁としては、たとえば、ソレノイドで駆動される可動鉄心の軸芯に固定されるとともに外周に環状溝を備えた軸体と、軸体をソレノイドの推力に抗して上方へ附勢する附勢バネと、軸体が挿入される孔を備えるとともに環状溝幅より幅狭の肉厚に設定されるプレートとを備えて構成され、環状溝の外周にプレートを対向させ、プレートの孔の上方側の縁と環状溝の上方側の縁とで通常作動時に機能する弁部を形成するとともに、プレートの孔の下方側の縁と環状溝の下方側の縁とで非常作動時に機能する非常弁部を形成するようにしている。

そして、この減衰弁にあっては、ソレノイドを励磁することにより、環状溝の外周にプレートが対向する範囲で軸体を中立位置（プレートが環状溝に対して軸方向に真中に配置される位置）から下方へ移動させると、プレートの孔の上方側の縁と環状溝の上方側の縁とでなる弁部における流路面積をプレートの孔の下方側の縁と環状溝の下方側の縁とでなる非常弁部における流路面積より小さくし、逆に、ソレノイドを励磁せずに附勢バネによって軸体を中立位置から下方へ移動させると、弁部における流路面積を非常弁部における流路面積より大きくさせるようになっている。

すなわち、システムが正常に動作する状況では、ソレノイドへ供給する電流量によって、軸体の位置を中立位置より上方側へ配置して弁部における流路面積を調節し、当該弁部によって減衰力を発生させ、反対に、システムが正常に動作せずソレノイドへ給電不能となる状況では、附勢バネによって軸体を最下方に配置して非常弁部によって減衰力を発生させるようになっている（たとえば、特許文献１参照）。

特許第３０６４９６４号公報

ところで、この従来の減衰弁にあっては、ソレノイドを励磁できないフェール時における非常弁部における流路面積の調整を、可動鉄心の上方に配置したストッパの位置によって行うようになっており、このストッパは送り螺子機構によって可動鉄心に対して遠近可能で無段階に非常弁部における流路面積を調整できるようになっている。

このように従来の減衰弁にあっては、単一のソレノイドで駆動される軸体を利用して、通常作動時における弁部の制御とフェール時における非常弁部の流路面積を決するようにしているため、ストッパで可動鉄心の上方へ移動限界を設定して非常弁部の流路面積を決する場合、ストッパによってプレートが環状溝に対して中立位置より上方へ配置される状態で規制されると、フェール状態にあっても弁部における流路面積が非常弁部における流路面積より小さくなって非常弁部が機能しない状態となるとともに、弁部における流路面積調整幅が小さくなって減衰力調整を満足に行うことができなくなってしまう。

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、減衰力調整とフェールセーフを確実に行うことができる減衰弁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、流路の途中に設けられて通過する流体に抵抗を与える弁要素と、弁要素における弁体に流路面積を制限する方向に推力を与えるソレノイドとを備えた減衰弁において、流路の途中に弁要素に直列配置されるフェール弁を設け、弁要素は、弁体に流路面積を最大とする方向に推力を与える弾性体と、弁体に流路面積を制限する方向に推力を与える遮断弾性体とを備えてソレノイドへの供給電流が所定値以下となると流路面積を最大とし、フェール弁は、流路を開放する開放ポジションと流路面積を減じるフェールポジションとを有してソレノイドへの供給電流が前記所定値以下となるとフェールポジションを採ることを特徴とする。

この減衰弁にあっては、ソレノイドへの供給電流が前記所定値を超える状態では、弁要素のみが流路を制限してフェール弁は流路に影響を与えず、反対に、ソレノイドへの供給電流が前記所定値以下である場合にはフェール弁のみが流路を制限して弁要素は流路に影響を与えないようになっているので、弁要素とフェール弁が互いに干渉しあうことが無く、減衰力調整とフェールセーフを確実に行うことができる。

それゆえ、公差等による製品毎のバラツキを補正するために、弁要素における弁体に推力を与えている弾性体たるバネ等の初期荷重を調節しても、フェール弁には影響が無く、フェール時の減衰力に影響を与えることが無いから、フェール時と通常作動時における製品のバラツキを無くすことができる。

一実施の形態における減衰弁の断面図である。 一実施の形態の減衰弁が適用された緩衝器の断面図である。 一実施の形態の減衰弁におけるソレノイドの磁路を示した図である。 ソレノイドへの供給電流と減衰力との関係を示した図である。 他の実施の形態における減衰弁の断面図である。

以下に、図示した一実施の形態に基づいて、この発明を説明する。図１は、一実施の形態における減衰弁の断面図である。図２は、一実施の形態の減衰弁が適用された緩衝器の断面図である。図３は、一実施の形態の減衰弁におけるソレノイドの磁路を示した図である。図４は、ソレノイドへの供給電流と減衰力との関係を示した図である。図５は、他の実施の形態における減衰弁の断面図である。

以下、図に示した実施の形態に基づいて本発明の減衰弁を説明する。一実施の形態における減衰弁Ｖ１は、図１に示すように、流路Ｐの途中に設けられて通過する流体に抵抗を与える弁要素１と、弁要素１における弁体２に流路面積を制限する方向に推力を与えるソレノイドＳと、当該弁体２に流路面積を最大とする方向に推力を与える弾性体としてのバネ３と、流路Ｐの途中に弁要素１に直列配置されるフェール弁４とを備えて構成されて緩衝器Ｄに適用されており、緩衝器Ｄは、伸縮時に減衰弁Ｖ１を通過する流体に抵抗を与えて減衰力を発生するようになっている。

この減衰弁Ｖ１が適用される緩衝器Ｄは、たとえば、図２に示すように、シリンダ５と、シリンダ５内に摺動自在に挿入されるピストン６と、シリンダ５内に移動挿入されてピストン６に連結されるロッド７と、シリンダ５内に挿入したピストン６で区画したロッド側室８とピストン側室９と、シリンダ５の外周を覆ってシリンダ５との間に排出通路１０を形成するパイプ１１と、さらに、パイプ１１の外周を覆ってパイプ１１との間にリザーバ１２を形成する外筒１３とを備えて構成されており、ロッド側室８、ピストン側室９およびリザーバ１２内には作動油等の流体が充填されるとともにリザーバ１２には作動油の他に気体が充填されている。なお、流体は、作動油以外にも、減衰力を発揮可能な流体であれば使用可能である。

そして、この緩衝器Ｄの場合、リザーバ１２からピストン側室９へ向かう作動油の流れのみを許容する吸込通路１４と、ピストン６に設けられてピストン側室９からロッド側室８へ向かう作動油の流れのみを許容するシリンダ内通路１５とを備え、排出通路１０はピストン側室９とリザーバ１２とを連通し、減衰弁Ｖ１は、流路Ｐを排出通路１０に接続して当該排出通路１０の途中に設けられている。

したがって、この緩衝器Ｄは、圧縮作動する際には、ピストン６が図２中下方へ移動してピストン側室９が圧縮され、ピストン側室９内の作動油がシリンダ内通路１５を介してロッド側室８へ移動する。この圧縮作動時には、ロッド７がシリンダ５内に侵入するためシリンダ５内でロッド侵入体積分の作動油が過剰となり、過剰分の作動油がシリンダ５から押し出されて排出通路１０を介してリザーバ１２へ排出される。緩衝器Ｄは、排出通路１０を通過してリザーバ１２へ移動する作動油の流れに減衰弁Ｖ１で抵抗を与えることによって、シリンダ５内の圧力を上昇させて圧側減衰力を発揮する。

反対に、緩衝器Ｄが伸長作動する際には、ピストン６が図２中上方へ移動してロッド側室８が圧縮され、ロッド側室８内の作動油が排出通路１０を介してリザーバ１２へ移動する。この圧縮作動時には、ピストン６が上方へ移動してピストン側室９の容積が拡大して、この拡大分に見合った作動油が吸込通路１４を介してリザーバ１２から供給される。そして、緩衝器Ｄは、排出通路１０を通過してリザーバ１２へ移動する作動油の流れに減衰弁Ｖ１で抵抗を与えることによってロッド側室８内の圧力を上昇させて伸側減衰力を発揮する。

上述したところから理解できるように、緩衝器Ｄは、伸縮作動を呈すると、必ずシリンダ５内から排出通路１０を介して作動油をリザーバ１２へ排出し、作動油がピストン側室９、ロッド側室８、リザーバ１２を順に一方通行で循環するユニフロー型の緩衝器に設定され、伸圧両側の減衰力を単一の減衰弁Ｖ１によって発生するようになっている。なお、ロッド７の断面積をピストン６の断面積の二分の一に設定しておくことで、同振幅であればシリンダ５内から排出される作動油量を伸圧両側で等しく設定できるため、減衰弁Ｖ１が流れに与える抵抗を同じにしておくことで伸側と圧側の減衰力を同じに設定することができる。

つづいて、減衰弁Ｖ１は、パイプ１１の開口部に設けたスリーブ１１ａに嵌合して流路Ｐを備えた中空なバルブハウジング１６と、バルブハウジング１６内に収容される弁体２と、ソレノイドＳと、弁体２に流路面積を最大とする方向に推力を与えるバネ３と、弁体２に流路面積を制限する方向に推力を与える遮断弾性体としてのバネ１７と、フェール弁４とを備えて構成されている。

バルブハウジング１６は、図１に示すように、軸線に沿う横孔１６ａと、横孔１６ａに通じる縦孔１６ｂとを備え、図中左端となる先端の外周をパイプ１１のスリーブ１１ａに嵌合して、横孔１６ａの左端開口部をパイプ１１とシリンダ５の間で形成される排出通路１０内に臨ませるとともに、縦孔１６ｂをリザーバ１２に臨ませており、横孔１６ａおよび縦孔１６ｂで流路Ｐを形成している。

また、バルブハウジング１６は、横孔１６ａの途中であって縦孔１６ｂより排出通路１０側となる図１中左方側に小内径部１６ｃを設けて当該小内径部１６ｃの内縁で形成される環状の弁座１８を備えており、外周には、縦孔１６ｂの開口部より排出通路１０側となる図１中左方側にフランジ１６ｄと、縦孔１６ｂの開口部より反排出通路１０側となる図１中右方側に大外径部１６ｅを備えている。

さらに、バルブハウジング１６のスリーブ１１ａへの嵌合部の外周には、シールリング１９が装着されており、排出通路１０とリザーバ１２との間がシールされ、流路Ｐ以外を介して排出通路１０とリザーバ１２とが連通されないようになっている。

また、バルブハウジング１６のフランジ１６ｄは、外筒１３の側部に設けた開口１３ａに取付けた筒１３ｂの内周に嵌合され、当該筒１３ｂの内周に設けた段部１３ｃに当接されている。筒１３ｂは、端部外周に符示しない螺子部を備えており、この筒１３ｂには、ソレノイドＳを内包した有底筒状のケース２０が螺着される。

そして、当該ケース２０は、筒部２０ａと筒部２０ａの開口端を加締めて固定される底部２０ｂと、筒部２０ａの内周側に設けられてソレノイドＳにおける巻線２１を保持するソレノイドボビン２２を保持するフランジ２０ｃとを備えており、このフランジ２０ｃと筒１３ｂにおける段部１３ｃとでバルブハウジング１６のフランジ１６ｄおよび非磁性体のスペーサ２３を挟持し、これによってバルブハウジング１６が緩衝器Ｄに固定される。このように固定されてもフランジ１６ｄで流路Ｐのリザーバ１２への連通が断たれることが無いように、フランジ１６ｄには貫通孔１６ｆが形成されている。

ソレノイドＳは、上記した有底筒状のケース２０と、巻線２１を保持するとともにケース２０の底部に固定される環状のソレノイドボビン２２と、有底筒状であってソレノイドボビン２２の内周に嵌着される第一固定鉄心２４と、同じくソレノイドボビン２２の内周に嵌着される筒状の第二固定鉄心２５と、同じくソレノイドボビン２２の内周に嵌着されるとともに第一固定鉄心２４と第二固定鉄心２５との間に介装される非磁性体の筒状のスペーサ２６と、第一固定鉄心２４の内周側に配置される有底筒状の可動鉄心２７と、バルブハウジング１６の大外径部１６ｅの外周に摺動自在に装着されて可動鉄心２７とは別にもう一つの可動鉄心としても機能する筒状のフェール弁体２８とを備えて構成されている。

そして、有底筒状の可動鉄心２７は、筒の開口端側を第一固定鉄心２４の内方へ向けて第一固定鉄心２４の内周に摺動自在に挿入されるとともに、第一固定鉄心２４の底部に設けた非磁性体のワッシャ２９に当接するまで第一固定鉄心２４内に進入しても、図１中左方の底部側面が第二固定鉄心２５の内周に若干対向するか至近に配置されるようになっている。また、可動鉄心２７の筒の肉厚には通孔２７ａが設けられており、第一固定鉄心２４と可動鉄心２７で仕切られる空間が密閉されないようになっている。

さらに、可動鉄心２７と第一固定鉄心２４との間に遮断弾性体としてのバネ１７が介装され、バネ１７によって第一固定鉄心２４から離れる方向へ推力が与えられている。このバネ１７は、図１中右端が第一固定鉄心２４の軸芯部に螺合される調節部材たるバネ力調整螺子３０の先端に設けたバネ受３０ａに支承され、バネ力調整螺子３０を第一固定鉄心２４に対して進退させることでバネ１７の支承位置を図１中左右に変更することができるようになっている。そして、この実施の形態の場合、ケース２０の底部２０ｂを筒部２０ａの開口端に加締めて固定する前にのみ、バネ力調整螺子３０の操作をすることができるようになっているが、底部２０ｂの筒部２０ａへの固定にあたり底部２０ｂの着脱が可能な固定方法を採用すれば、バネ力調整螺子３０の操作可能時期は底部２０ｂの固定前に限られない。

第二固定鉄心２５は、筒状とされており、第一固定鉄心２４側の開口端は、内周側傾斜するようにテーパされており、巻線２１が通電時に発生する磁束が右端内周側に集中するようになっており、この第二固定鉄心２５と第一固定鉄心２４との間に介装される非磁性体のスペーサ２６における図１中左端の形状は、第二固定鉄心２５のテーパに符合する形状とされている。

上述したところから、このソレノイドＳにあっては、図３に示すように、磁路が第一固定鉄心２４、可動鉄心２７および第二固定鉄心２５を通過するように形成されており、巻線２１が励磁されると、第一固定鉄心２４寄りに配置される可動鉄心２７が第二固定鉄心２５側に吸引され、可動鉄心２７には図１中左側へ向かう推力が作用するようになっている。

そして、この可動鉄心２７の底部は、図１に示すように、弁要素１の弁体２に当接しており、バネ１７の推力が弁体２に伝わるようになっているとともに、ソレノイドＳの励磁時には、吸引される可動鉄心２７を介して弁体２に図１中左側へ向かう方向の推力を与えることができるようになっている。なお、可動鉄心２７の弁体２側となる図１中左側への移動限界は、バルブハウジング１６の右端外周に嵌合されて大外径部１６ｅによって左方への移動が規制されている非磁性体でなる筒状のストッパ３１によって規制されている。ワッシャ２９およびストッパ３１を合成樹脂等としておくことで、可動鉄心２７の衝合時における衝撃や音の発生を抑制することができる。

そして、弁体２は、この実施の形態の場合、バルブハウジング１６の図１中右端内周に摺接する大径部２ａと、大径部２ａの左端から伸びてバルブハウジング１６の縦孔１６ｂに対向する小径部２ｂと、小径部２ｂの左端に形成されるポペット型の弁頭２ｃとを備えて構成され、弁頭２ｃが弁座１８に離着座することで流路Ｐを開閉することができるようになっている。なお、この弁体２の場合、小径部２ｂがバルブハウジング１６の内周との間に隙間を形成するようになっており、弁体２が縦孔１６ｂを閉塞することが無いよう配慮されている。

また、この弁体２における大径部２ａの左端とバルブハウジング１６の小内径部１６ｃの右端との間には、バネ３が介装されており、当該バネ３は、弁体２を弁座１８から遠ざける方向に推力を発揮しており、弁体２に流路Ｐにおける流路面積を最大とする方向に推力を与えている。

したがって、弁体２は、可動鉄心２７を介してバネ３とバネ１７で挟み込まれており、バネ３によって流路Ｐの流路面積を最大とする方向への推力が作用するとともに、反対に可動鉄心２７を介してバネ１７によって流路Ｐの流路を制限する方向への推力が作用しており、弁体２はソレノイドＳへの通電が無い状態では、弾性体たるバネ３による推力が遮断弾性体たるバネ１７の推力に釣り合うか上回って、可動鉄心２７がワッシャ２９へ当接するまで第一固定鉄心２４内に押し込まれ、流路Ｐを最大開放する位置にまで弁体２を弁座１８から後退するようになっている。

ここで、バネ３とバネ１７は上述したところから理解できるように、直列配置されているため、バネ力調整螺子３０でバネ１７の支承位置を調節すると、バネ１７の圧縮された状態における長さ、すなわち、圧縮長さを変更するだけでなく、バネ３の圧縮長さをも調節することができ、これらバネ３，１７が弁体２に作用させる初期推力を調節することができるようになっている。

この初期推力を調節することで、ソレノイドＳへの供給電流量に対する弁体２の位置、すなわち、弁要素１における流路面積を調整することができる。調節部材は、バネ１７の支承位置を軸方向に調節することができればよいので、上記したバネ力調整螺子３０に限定されるものではない。

戻って、ソレノイドＳにおける第二固定鉄心２５は、ソレノイドボビン２２より図１中左方へ突出されており、第二固定鉄心２５の左端外周には、スペーサ２３が嵌合される。詳しくは、スペーサ２３は、筒状であって右端内周にフランジ２３ａを備え、当該フランジ２３ａの内周を第二固定鉄心２５の外周に嵌合させている。また、スペーサ２３は、外筒１３に設けた筒１３ｂの内周にも嵌合されており、その外周に装着したシールリング３２によって、スペーサ２３と筒１３ｂとの間シールされている。

フェール弁４は、バルブハウジング１６大外径部１６ｅの外周に摺動自在に装着されるフェール弁体２８と、フェール弁体２８とスペーサ２３のフランジ２３ａとの間に介装されるフェール弾性体たるバネ３３とを備えて構成される。

フェール弁体２８は、筒状であって外周側に設けた鍔２８ａと、バルブハウジング１６のフランジ１６ｄの図１中右端面に対向する環状突起２８ｂと、内周と外周とを連通するオリフィス２８ｃと、図１中右端から開口してオリフィス２８ｃへ通じる通孔２８ｄとを備えて構成され、鍔２８ａとスペーサ２３のフランジ２３ａとの間に介装されるバネ３３によって、バルブハウジング１６のフランジ１６ｄ側へ向けて常に推力が与えられている。

そして、このフェール弁体２８の右端は、第二固定鉄心２５の左端に対向しており、図３に示すように、磁路が、第二固定鉄心２５、フェール弁体２８、バルブハウジング１６、筒１３ｂおよびケース２０を通過するように形成されている。上述したところから、このソレノイドＳにあっては巻線２１が励磁されると、フェール弁体２８が第二固定鉄心２５に吸引され、フェール弁体２８には図１中右側へ向かう推力が作用するようになっている。そして、ソレノイドＳへの供給電流が前記所定値を超えると、ソレノイドＳによってフェール弁体２８に作用する推力がバネ３３の推力に打ち勝って第二固定鉄心２５に吸着して流路Ｐを最大開放する。

反対に、ソレノイドＳへの供給電流が前記所定値以下となる場合、ソレノイドＳによってフェール弁体２８に作用する推力がバネ３３の推力に打ち勝つことができず、フェール弁体２８は環状突起２８ｂをバルブハウジング１６のフランジ１６ｄへ当接させて流路面積を制限する。このとき、フェール弁体２８のオリフィス２８ｃが流路Ｐに対向して、オリフィス２８ｃのみを介して流路Ｐを連通するようになるので流路面積をオリフィス２８ｃの流路面積にまで制限する。

したがって、ソレノイドＳへの供給電流が前記所定値を超えると、フェール弁４は、流路Ｐを開放する開放ポジションを採り、反対に、ソレノイドＳへの供給電流が前記所定値以下の状態では、オリフィス２８ｃのみを介して流路Ｐを連通するフェールポジションを採る。

なお、フェール弁体２８が第二固定鉄心２５に密着しても、通孔２８ｄが第二固定鉄心２５の端部によって閉塞されず、連通状態を保つようになっており、フェール弁体２８が第二固定鉄心２５に密着した状態となっても、可動鉄心２７が収容される空間が閉塞されないようになっており、これによって、弁体２がロックされて移動不能となってしまうといった事態が阻止される。

以上のように構成された減衰弁Ｖ１は、ソレノイドＳへ電流供給を行うことが可能な通常作動時には、図４に示すように、ソレノイドＳへ所定値Ｉ１を超えるＩ２からＩ３の範囲で電流が供給され、フェール時にはソレノイドＳへの電流供給を停止する。なお、フェール時は、通電不能である場合に当然のこととして、ソレノイドＳへ通電可能であっても電流供給を行わないようになっている。また、通常作動時の電流値の上限であるＩ３は、ソレノイドＳの定格によって決せられており、フェール弁４がフェールポジションへ切換わる電流値Ｉ１を通常作動時における範囲の下限としないのは、電源電圧の安定性やノイズによってソレノイドＳへの供給電流が振動的となったり電流不足となったりして、通常作動させたい場合にもフェール弁４がフェールポジションに切換わってしまうことを防止するため、所定値Ｉ１と通常作動時の下限の電流値Ｉ２との間に誤動作防止のマージンを設けているのである。

最初に、通常作動時について説明する。通常作動時には、ソレノイドＳには、所定値Ｉ１を超える電流値の範囲となるＩ２からＩ３の範囲で電流が供給されるため、フェール弁４は流路Ｐを開放した状態となる。他方、弁要素１にあっては、ソレノイドＳから受ける弁座１８側への推力によって弁体２の流路Ｐの開放度合あるいは開弁圧が調節されることになる。

そして、この緩衝器Ｄが伸縮作動すると、シリンダ５内から排出通路１０を介して押し出される作動油が減衰弁Ｖ１における弁要素１を通過してリザーバ１２へ移動する。この作動油の流れに弁要素１で抵抗が与えられシリンダ５内の圧力が上昇して、減衰力が発生される。

この減衰力は、弁要素１で与える抵抗の大きさによって変更することができ、具体的には、ソレノイドＳへの供給電流が電流値Ｉ２となるときに弁要素１で与える抵抗が最小となって、緩衝器Ｄは、最小のソフトな減衰力を発生し、反対に、ソレノイドＳへの供給電流が電流値Ｉ３となるときに弁要素１で与える抵抗が最大となって、緩衝器Ｄは、最大のハードな減衰力を発生し、ソレノイドＳへの電流供給量を変更することで緩衝器Ｄの減衰力をソフトからハードの間で無段階に調節することができる。

転じて、フェール時には、ソレノイドＳへは通電されないため、弁要素１における弁体２はバネ１７に抗してバネ３のバネ力によって図１中右方へ後退せしめられて流路Ｐを開放し、反対に、フェール弁４におけるフェール弁体２８は、バネ３３によるバネ力によってバルブハウジング１６のフランジ１６ｄ側へ押圧されて環状突起２８ｂをフランジ１６ｄに当接させて流路Ｐにおける流路面積をオリフィス２８ｃにおける流路面積にまで制限することになる。

この状態において、緩衝器Ｄが伸縮作動すると、シリンダ５内から排出通路１０を介して押し出される作動油がフェールポジションに移行したフェール弁４のオリフィス２８ｃを通過してリザーバ１２へ移動する。この作動油の流れにオリフィス２８ｃで抵抗が与えられシリンダ５内の圧力が上昇して、減衰力が発生される。

すなわち、フェール時における緩衝器Ｄが発生する減衰力は、オリフィス２８ｃで与える抵抗のみによって決定される。つまり、オリフィス２８ｃにおける流路面積を適当な値に設定することで、フェール時の減衰力を設定することができ、また、オリフィスの流路面積は、単一の孔の径で設定することができ、加工上、大きくばらつくことが無く、狙った通りの安定した減衰力を得ることができる。

上述したように、この減衰弁Ｖ１にあっては、単一のソレノイドＳで弁要素１とフェール弁４を独立して駆動し、ソレノイドＳへの供給電流が所定値を超える状態では、弁要素１のみが流路Ｐを制限してフェール弁４は流路Ｐに影響を与えず、反対に、ソレノイドＳへの供給電流が所定値以下である場合にはフェール弁４のみが流路Ｐを制限して弁要素１は流路Ｐに影響を与えないようになっているので、弁要素１とフェール弁４が互いに干渉しあうことが無く、減衰力調整とフェールセーフを確実に行うことができる。

それゆえ、公差等による製品毎のバラツキを補正するために、弁要素１における弁体２に推力を与えている弾性体たるバネ３や遮断弾性体たるバネ１７の初期荷重を調節しても、フェール弁４には影響が無く、フェール時の減衰力に影響を与えることが無いから、フェール時と通常作動時における製品のバラツキを無くすことができる。

また、ソレノイドＳは、供給電流が所定値を超えるとフェール弁体２８自体を可動鉄心として吸引するので、別途の可動鉄心の設置が不要となって部品点数を削減できる。

さらに、弾性体たるバネ３と遮断弾性体たるバネ１７の圧縮長さを調節して初期推力を調節する調節部材たるバネ力調整螺子３０を備えたので、製品毎の減衰力のバラツキを無くすことができる。

そして、この実施の形態の場合、可動鉄心２７は遮断弾性体たるバネ１７と弁体２との間に介装されているので、可動鉄心２７が第一固定鉄心２４内で遊んでしまうことが無く、振動の入力によって弁体２やワッシャ２９に衝突して異音を発生してしまうような事態が阻止される。

フェール弁体２８は、フェールポジションを採ると流路に対向して流路を制限するオリフィス２８ｃを備えているので、流路Ｐに別途オリフィスを備えたサブ流路を並列させるような構成を採用せずにすみ、減衰弁Ｖ１の構造を複雑化せずにすむという利点がある。ただし、流路Ｐに並列するようオリフィスを備えたサブ流路を設けておいて、フェール時に流路Ｐを完全にフェール弁体２８で遮断してサブ流路のみを機能させる構成を採用することを妨げる趣旨ではない。

なお、オリフィス弁体２８の環状突起２８ｂの先端に切欠を設けてオリフィスを形成してもよいが、上記した実施の形態に示した孔空け加工によって形成されるオリフィス２８ｃを採用することで、フェール時の減衰力のばらつきを最小限に留めることができるので、狙った通りの安定した減衰力を得ることができる。

また、弁要素１は、上述したところでは、ポペット弁とされているが、ソレノイドＳによって駆動されて開弁圧や流路面積を調節することが可能であればよいので、弁形式は上述したポペット弁形式に限定されない。したがって、たとえば、スプール弁として構成されてもよい。

つづいて、図５に示す他の実施の形態における減衰弁Ｖ２について説明する。この他の実施の形態の減衰弁Ｖ２は、減衰力を発生させる減衰力発生源として主弁４０を設け、この主弁４０の開弁圧を通常作動時には一実施の形態における弁要素１により、フェール時にはフェール弁４によって、調整することで通常作動時における減衰力調整とフェール時における減衰力の発生を実現している。

したがって、この他の実施の形態における減衰弁Ｖ２が一実施の形態における減衰弁Ｖ１と異なるのは、主弁４０の設置と、それに伴ってバルブハウジング１６の構成の一部を若干変更している点である。

なお、他の実施の形態における減衰弁Ｖ２の説明にあたり、一実施の形態における減衰弁Ｖ１と同じ部材については、説明が重複するので同じ符号を付するのみとして詳しい説明を省略することとする。

さて、この他の実施の形態における減衰弁Ｖ２の異なる点について詳しく説明すると、一実施の形態における減衰弁Ｖ１でバルブハウジング１６の左端をパイプ１１のスリーブ１１ａに嵌合していたところ、この減衰弁Ｖ２では、バルブハウジング１６の横孔１６ａに螺着されるとともに主弁４０を備えるアダプタ４１をスリーブ１１ａに嵌合している。

このアダプタ４１は、図５に示すように、スリーブ１１ａ内に嵌合される大径の基部４１ａと、基部４１ａから図５中右方へ突出する軸部４１ｂと、基部４１ａと軸部４１ｂとを貫くように形成される横孔４１ｃと、横孔４１ｃの途中に交差して横孔４１ｃを軸部４１ｂの側部外周へ連通する縦孔４１ｄと、横孔４１ｃの途中であって縦孔４１ｄの交差点より左方となる排出通路１０側に設けた固定弁たる固定オリフィス４２と、基部４１ａを図５中左端から右端へ貫く複数のポートでなる主流路４３と、基部４１ａの図５中右端に主流路４３の出口の外周側に形成される環状の主弁座４４とを備えて構成されている。

そして、軸部４１ｂは、バルブハウジング１６の横孔１６ａ内に挿入されるとともに螺合され、バルブハウジング１６に連結され、アダプタ４１の横孔４１ｃはバルブハウジング１６の横孔１６ａに連通されている。また、アダプタ４１の軸部４１ｂをバルブハウジング１６の横孔１６ａに螺着しても、軸部４１ｂが弁要素１に干渉しない長さに設定されている。このように他の実施の形態における減衰弁Ｖ２にあっては、アダプタ４１の横孔４１ｃ、バルブハウジング１６の横孔１６ａおよび縦孔１６ｂによって流路Ｐが形成されている。

なお、このアダプタ４１の基部４１ａの外周には、シールリング４５が装着されており、これによってスリーブ１１ａとの間がシールされ、基部４１ａの外周を介して排出通路１０がリザーバ１２へ通じてしまうことが無いようになっている。

つづいて、アダプタ４１の基部４１ａの図５中右端には、主弁座４４に離着座して主流路４３を開閉する主弁体たる環状のリーフバルブ４６が積層されており、このリーフバルブ４６の内周は、軸部４１ｂをバルブハウジング１６の横孔１６ａに螺着した際に、基部４１ａとバルブハウジング１６の図５中左端によって挟持されるようになっており、リーフバルブ４６は外周を自由端として撓むことができるようになっており、リーフバルブ４６は主流路４３に臨む正面側から受ける圧力で撓んで主流路４３を開放するようになっている。

上記したバルブハウジング１６の図５中左端は、一実施の形態と異なり小径部１６ｇが設けられており、この小径部１６ｇの外縁でリーフバルブ４６の撓みの支点を決するとともに、小径部１６ｇには、外周側から横孔１６ａに通じる通孔１６ｈが設けられている。

さらに、このバルブハウジング１６のフランジ１６ｄより左方外周には、鍔付き筒状のスライダ４７が摺動自在に装着されており、スライダ４７の鍔とフランジ１６ｄとの間に介装されるバネ４８によって図５中左方へ附勢されてスライダ４７の左端がリーフバルブ４６の外周に当接し、リーフバルブ４６は背面から受けるバネ４８の附勢力によって主弁座４４へ向けて附勢されている。

そして、このスライダ４７、リーフバルブ４６およびバルブハウジング１６によって、バルブハウジング１６の小径部１６ｇの側方に環状の背圧室４９が形成されており、通孔１６ｈを介して流路Ｐの途中であって固定オリフィス４２と弁要素１における弁体２との間の圧力（二次圧力）を上記背圧室４９に導入するようになっており、リーフバルブ４６の背面にはバネ４８による附勢力以外に、主弁座４４へ押圧する方向へ向けて上記二次圧力も作用するようになっている。なお、固定弁は、オリフィス４２以外にもチョークでもよい。

すなわち、緩衝器Ｄの伸縮作動する際に、リーフバルブ４６には、正面側から主流路４３を介してシリンダ５内の圧力が作用するとともに、背面側からは二次圧力とバネ４８による附勢力が作用し、シリンダ５内の圧力によってリーフバルブ４６の外周を図５中右方へ撓ませようとする力が、リーフバルブ４６自身の撓み剛性、二次圧力に二次圧力がリーフバルブ４６に作用する受圧面積を乗じた力およびバネ４８の附勢力を合計した合力に打ち勝つと、バネ４８が圧縮されてスライダ４７が基部４１ａから後退してリーフバルブ４６が撓んで主流路４３が開放される。

なお、スライダ４７をバルブハウジング１６の外周に装着する関係上、スライダ４７の動きを妨げることが無いように、シールリング１９は廃止されている。また、スライダ４７はリーフバルブ４６の撓みによって後退してもバネ４８によって附勢されているため、背圧室４９がリザーバ１２に直接連通されてしまうことが無いようになっている。このため、バネ４８は、背圧室４９のリザーバ１２への連通を阻止可能な程度の附勢力を発生できればよい。

ここで、減衰弁Ｖ２を通常動作させる場合には、一実施の形態と同様、図４に示すように、ソレノイドＳに、所定値Ｉ１を超える電流値の範囲となるＩ２からＩ３の範囲で電流を供給して、弁要素１における弁体２の開弁圧を調節するようにすると、流路Ｐにおける固定オリフィス４２と弁要素１の間の二次圧力を弁要素１の開弁圧に調節することができる。

このように、弁要素１の開弁圧を調節することで二次圧力を調節することができ、リーフバルブ４６の背面に作用する二次圧力を調節することによって、リーフバルブ４６の主流路４３を開放する開弁圧をコントロールすることができる。

すなわち、ソレノイドＳに供給する電流量によって主弁体たるリーフバルブ４６と主弁座４４とでなる主弁４０における開弁圧を電流量によって調節し、緩衝器Ｄの伸長時にあってはロッド側室８内の圧力を主弁４０の開弁圧にコントロールし、緩衝器Ｄの圧縮時にあってはシリンダ５内の圧力を主弁４０の開弁圧にコントロールすることができる。具体的には、ソレノイドＳへの供給電流が電流値Ｉ２となるときに弁要素１における開弁圧が最小となって主弁４０における開弁圧も最小となり、緩衝器Ｄは、最小のソフトな減衰力を発生し、反対に、ソレノイドＳへの供給電流が電流値Ｉ３となるときに弁要素１における開弁圧が最大となって主弁４０における開弁圧が最大となって、緩衝器Ｄは、最大のハードな減衰力を発生し、ソレノイドＳへの電流供給量を変更することで緩衝器Ｄの減衰力をソフトからハードの間で無段階に調節することができる。

このように他の実施の形態における減衰弁Ｖ２にあっては、レノイドＳへの供給電流に応じた推力を弁体２に与えることで二次圧力を調節して主弁４０における開弁圧を調節するため、流路Ｐを流れる流量に依存することなく二次圧力を狙い通りに調節でき、緩衝器Ｄの伸縮速度が低速域にある場合にもソレノイドＳへの供給電流に対する減衰力変化が線形に近く、制御性が向上する。また、レノイドＳへの供給電流に応じた推力を弁体２に与えることで主弁体たるリーフバルブ４６の背面に作用する二次圧力を調節するので、減衰力のばらつきも小さくすることができる。

そして、フェール時には、ソレノイドＳへは通電されないため、弁要素１における弁体２はバネ１７に抗してバネ３のバネ力によって図５中右方へ後退せしめられて流路Ｐを開放し、反対に、フェール弁４におけるフェール弁体２８は、バネ３３によるバネ力によってバルブハウジング１６のフランジ１６ｄ側へ押圧されて環状突起２８ｂをフランジ１６ｄに当接させて流路Ｐにおける流路面積をオリフィス２８ｃにおける流路面積にまで制限することになる。

この状態において、緩衝器Ｄが伸縮作動すると、二次圧力は、固定オリフィス４２とオリフィス２８ｃの抵抗によって決定され、固定オリフィス４２における抵抗がオリフィス２８ｃにおける抵抗より小さければ、二次圧力は大きくなり、反対に、固定オリフィス４２における抵抗がオリフィス２８ｃにおける抵抗より大きければ、二次圧力は小さくなる。つまり、オリフィス２８ｃの設定によって、フェール時における二次圧力の大きさを決定することができ、主弁４０の開弁圧を任意に設定することができる。

すなわち、この減衰弁Ｖ２にあっては、通常作動時に主弁４０の開弁圧を調節して緩衝器Ｄの減衰力を調節するにあたり、フェール弁４を開放ポジションとして弁要素１のみを機能させるようにし、反対にフェール時に主弁４０の開弁圧を一定させて緩衝器Ｄの減衰力を発生させるにあたっては、弁要素１で流路Ｐを制限させずにフェール弁４によってのみ流路面積を制限するようにしている。

したがって、減衰弁Ｖ１にあっては作動油を主として流路Ｐを通過させ、通常作動時には弁要素１でフェール時にはフェール弁４でそれぞれ抵抗を与えて減衰力を発生していたところ、減衰弁Ｖ２にあっては、作動油を主として主流路４３を通過させ、通常作動時には弁要素１でフェール時にはフェール弁４で主弁４０の開弁圧を制御して減衰力を発生するようになっている。

しかしながら、この他の実施の形態における減衰弁Ｖ２は、一実施の形態における減衰弁Ｖ１と同様に、単一のソレノイドＳで弁要素１とフェール弁４を独立して駆動し、ソレノイドＳへの供給電流が所定値を超える状態では、弁要素１のみが流路Ｐを制限してフェール弁４は流路Ｐに影響を与えず主弁４０の開弁圧を弁要素１のみで調節し、反対に、ソレノイドＳへの供給電流が所定値以下である場合にはフェール弁４のみが流路Ｐを制限して弁要素１は流路Ｐに影響を与えず主弁４０の開弁圧をフェール弁４のみで設定するようになっているので、弁要素１とフェール弁４が互いに干渉しあうことが無く、減衰力調整とフェールセーフを確実に行うことができる。

それゆえ、公差等による製品毎のバラツキを補正するために、弁要素１における弁体２に推力を与えている弾性体たるバネ３や遮断弾性体たるバネ１７の初期荷重を調節しても、フェール弁４には影響が無く、フェール時の減衰力に影響を与えることが無いから、フェール時と通常作動時における製品のバラツキを無くすことができる。

また、弁要素１、フェール弁４およびソレノイドＳの構造については、上述した一実施の形態と同様の構成を採用しているので、一実施の形態における減衰弁Ｖ１と同様の作用効果を得ることができる。

加えて、この他の実施の形態における減衰弁Ｖ２にあっては、レノイドＳへの供給電流に応じた推力を弁体２に与えることで二次圧力を調節して主弁４０における開弁圧を調節するため、流路Ｐを流れる流量に依存することなく二次圧力を狙い通りに調節でき、緩衝器Ｄの伸縮速度が低速域にある場合にもソレノイドＳへの供給電流に対する減衰力変化が線形に近く、制御性が向上し、減衰力のばらつきも小さくすることができるという利点もある。

また、減衰弁Ｖ１の構成に、アダプタ４１、リーフバルブ４６、スライダ４７およびバネ４８を追加するだけで、減衰弁Ｖ２の構成を実現でき、製造上便利である。なお、減衰弁Ｖ２におけるバルブハウジング１６と減衰弁Ｖ１におけるバルブハウジング１６とで小径部１６ｇ、通孔１６ｈの有無によって若干異なるが、減衰弁Ｖ２におけるバルブハウジング１６のスライダ４７が装着される部位にシールリングを装着できるように環状溝を形成しておけば、減衰弁Ｖ１と減衰弁Ｖ２のどちらへも適用することができるので部品を共通化することができるのは言うまでも無い。

なお、主弁４０における主弁体は薄いリーフバルブ４６であるため、減衰弁Ｖ２が軸方向に大型化することを防止できる利点があるが、主弁体の背面に作用する二次圧力で開弁圧を調節できればよいので、リーフバルブ以外にもスプールやポペットといった他の形式の弁体を主弁体に採用することができる。

また、ソレノイドＳについても、弁要素１における弁体２とフェール弁４とを独立して駆動することができればよいので、上述した形状、構造および磁路は一例であって、これに限定されない。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、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ことは勿論である。

１ 弁要素
２ 弁体
２ａ 弁体における大径部
２ｂ 弁体における小径部
２ｃ 弁体における弁頭
３ 弾性体としてのバネ
４ フェール弁
５ シリンダ
６ ピストン
７ ロッド
８ ロッド側室
９ ピストン側室
１０ 排出通路
１１ パイプ
１１ａ スリーブ
１２ リザーバ
１３ 外筒
１３ａ 外筒における開口
１３ｂ 外筒における筒
１３ｃ 外筒における段部
１４ 吸込通路
１５ シリンダ内通路
１６ バルブハウジング
１６ａ バルブハウジングにおける横孔
１６ｂ バルブハウジングにおける縦孔
１６ｃ バルブハウジングにおける小内径部
１６ｄ バルブハウジングにおけるフランジ
１６ｅ バルブハウジングにおける大外径部
１６ｆ バルブハウジングにおける貫通孔
１７ 遮断弾性体としてのバネ
１８ 弁座
１９，３２，４５ シールリング
２０ ケース
２０ａ ケースにおける筒部
２０ｂ ケースにおける底部
２０ｃ ケースにおけるフランジ
２１ 巻線
２２ ソレノイドボビン
２３，２６ スペーサ
２３ａ スペーサにおけるフランジ
２４ 第一固定鉄心
２５ 第二固定鉄心
２７ 可動鉄心
２７ａ 通孔
２８ フェール弁体
２８ａ フェール弁体における鍔
２８ｂ フェール弁体における環状突起
２８ｃ フェール弁体におけるオリフィス
２８ｄ フェール弁体における通孔
２９ ワッシャ
３０ 調節部材たるバネ力調整螺子
３０ａ バネ力調整螺子におけるバネ受
３１ ストッパ
３３ フェール弾性体たるバネ
４０ 主弁
４１ アダプタ
４１ａ アダプタにおける基部
４１ｂ アダプタにおける軸部
４１ｃ アダプタにおける横孔
４１ｄ アダプタにおける縦孔
４２ 固定弁たる固定オリフィス
４３ 主通路
４４ 主弁座
４６ 主弁体たるリーフバルブ
４７ スライダ
４８ バネ
４９ 背圧室
Ｄ 緩衝器
Ｐ 流路
Ｓ ソレノイド
Ｖ１，Ｖ２ 減衰弁

Claims (11)

1. 流路の途中に設けられて通過する流体に抵抗を与える弁要素と、弁要素における弁体に流路面積を制限する方向に推力を与えるソレノイドとを備えた減衰弁において、流路の途中に弁要素に直列配置されるフェール弁を設け、弁要素は、弁体に流路面積を最大とする方向に推力を与える弾性体と、弁体に流路面積を制限する方向に推力を与える遮断弾性体とを備えてソレノイドへの供給電流が所定値以下となると流路面積を最大とし、フェール弁は、流路を開放する開放ポジションと流路面積を減じるフェールポジションとを有してソレノイドへの供給電流が前記所定値以下となるとフェールポジションを採ることを特徴とする減衰弁。
2. フェール弁は、フェール弁体と、フェール弁体にフェールポジションを採る方向に推力を与えるフェール弾性体とを備え、ソレノイドへの供給電流が前記所定値を超えるとフェール弁体がソレノイドに吸引されて開放ポジションを採ることを特徴とする請求項１に記載の減衰弁。
3. 流路を迂回する主流路と、主流路を開閉する主弁体を有する主弁と、流路の弁要素およびフェール弁より上流側に設けた固定弁と、流路における固定弁と弁要素との間の圧力が導かれるとともに内部圧力で主流路を制限する方向へ向けて主弁体を附勢する背圧室とを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の減衰弁。
4. ソレノイドは、励磁時に可動鉄心を吸引して弁要素における弁体に流路面積を制限する方向に推力を与えるとともに、供給電流が前記所定値を超えるとフェール弁体を吸引することを特徴とする請求項２または３に記載の減衰弁。
5. 通常作動時に弁要素における弁体を駆動するためにソレノイドに供給される電流値の下限とフェール弁を開放ポジションに切換える前記所定値との間にマージンを設けたことを特徴とする請求項１、２、３、または４に記載の減衰弁。
6. 弾性体と遮断弾性体の圧縮長さを調節して初期推力を調節する調節部材を備えたことを特徴とする請求項１、２、３、４、または５に記載の減衰弁。
7. 可動鉄心は遮断弾性体と弁体との間に介装されてなることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、または６に記載の減衰弁。
8. フェール弁体は、フェールポジションを採ると流路に対向して流路を制限するオリフィスを備えたことを特徴とする請求項２、３、４、５、６または７に記載の減衰弁。
9. ソレノイドは、弁要素の開弁圧を調節することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７または８に記載の減衰弁。
10. 主弁における主弁体はリーフバルブであることを特徴とする請求項３、４、５、６、７、８または９に記載の減衰弁。
11. 減衰弁は、伸縮時に排出通路を介してシリンダからリザーバへ流体を排出する緩衝器における排出通路の途中に設けられることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０に記載の減衰弁。

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