JP5713462B2

JP5713462B2 - 減衰バルブ

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Publication number: JP5713462B2
Application number: JP2012143931A
Authority: JP
Inventors: 高弘清永
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2032-06-27
Also published as: JP2014005923A; US9228631B2; CN104321555B; WO2014002867A1; CN104321555A; DE112013003177T5; US20150167774A1

Description

本発明は、減衰バルブの改良に関する。

従来、この種の減衰バルブにあっては、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減衰バルブでは、リーフバルブの撓み剛性を小さくするとピストン速度が低速領域における減衰力が小さくなりすぎ、反対に、撓み剛性を大きくすると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、全ての速度領域において車両における乗り心地を満足させるのは難しい。

そこで、この問題を解消するため、リーフバルブに積層されるガイド部材でリーフバルブの内周側を固定し、ガイド部材の外周に摺動自在にメインバルブを装着し、さらに、このメインバルブを介してガイド部材の外周に装着した皿ばねでリーフバルブをピストンへ向けて附勢する減衰バルブが開発されるに至っている（たとえば、特許文献１参照）。

この減衰バルブを適用した緩衝器にあっては、ピストンが移動する際のピストン速度が低速領域にあるときには、内周が固定的に支持される減衰バルブ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、ポートを通過する作動油の圧力がリーフバルブに作用し、皿ばねの附勢力に抗してリーフバルブが大きく撓んで、ポートを大きく開放でき、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２０１１−６４２８５号公報（図１）

上述のような減衰バルブでは、メインバルブを皿ばねで附勢するようになっており、皿ばねは外周縁でのみメインバルブに接触しているだけで、メインバルブは孔空き円盤状とされていて軸方向長さが短いため、メインバルブがガイド部材上をピストンから離間する方向へ後退する際に、メインバルブがガイド部材に対して傾いてしまい、皿ばねの附勢力がリーフバルブの周方向でバラツキが生じることから、リーフバルブとピストンとの間にできた隙間を流れる作動油の流れが安定せず、発生する減衰力にバラツキが出てしまうという問題がある。

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、発生する減衰力のバラつきを抑制することができる減衰バルブ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における減衰バルブは、ポートが形成されるバルブディスクと、上記バルブディスクの軸心部から立ち上がる軸部材と、環状であって上記軸部材の外周に装着されるとともに上記バルブディスクに積層されて上記ポートを開閉する環状のリーフバルブと、筒状であって上記軸部材の外周に装着されて上記リーフバルブに積層され、外径が当該リーフバルブの外径よりも小径であって当該リーフバルブの内周を支持するガイド部材と、上記ガイド部材の外周に軸方向へ移動自在に設けられ上記リーフバルブの反バルブディスク側に積層される環状のメインバルブと、上記メインバルブを介して上記リーフバルブをバルブディスク側へ向けて附勢する環状の皿ばねと、上記皿ばねの反バルブディスク側端を支承するばね支持部とを備え、上記メインバルブは、上記リーフバルブの反バルブディスク側面に当接するとともに上記皿ばねのバルブディスク側端を支承する環状のばね受部と、上記ばね受部の内周から上記ガイド部材に沿って立ち上がる筒状のカラーとを有し、上記皿ばねは、上記カラーの外周に装着され、上記ばね支持部は、筒状であって、内径が上記カラーの外径より大きく設定され、上記カラーは、上記ガイド部材の外周と上記ばね支持部の内周との間で軸方向移動自在となるよう配置されたことを特徴とする。

本発明の減衰バルブによれば、発生する減衰力のバラつきを抑制することができる。

一実施の形態における減衰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。一実施の形態における減衰バルブが具現化された緩衝器の伸側の減衰特性を示した図である。一実施の形態の一変形例における減衰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。

以下、本発明の減衰バルブ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としてのピストン１と、ピストン１の軸心部から立ち上がる軸部材としてのピストンロッド５の先端５ａと、環状であって上記先端５ａの外周に装着されるとともに上記ピストン１に積層されてポート２を開閉する環状のリーフバルブ１０と、筒状であって上記先端５ａの外周に装着されてリーフバルブ１０に積層され外径がリーフバルブ１０の外径より小径であって当該リーフバルブ１０の内周を支持するガイド部材１１と、ガイド部材１１の外周に軸方向へ摺動自在に装着されるとともに上記リーフバルブ１０の反ピストン側に積層される環状のメインバルブ１２と、メインバルブ１２を介してリーフバルブ１０をピストン１側へ向けて附勢する環状の皿ばね１３と、軸部材である先端５ａに螺着されてピストン１を当該先端５ａに固定するナット１４を備えて構成されている。

他方、減衰バルブ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、上記減衰バルブにあっては、この場合、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、一方室４１内の圧力が上昇して一方室４１から他方室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している。

以下、この減衰バルブ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他方室４２から一方室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。

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１０等の減衰バルブを構成する一部または全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利点がある。

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の外周に、環状のバルブストッパ２２、間座２１、環状のチェックバルブ２０、およびピストン１を順に組み付け、さらに、当該先端５ａの外周にピストン１の図１中下方に配置される環状のリーフバルブ１０、ガイド部材１１、メインバルブ１２、ワッシャ１５および皿ばね１３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にナット１４を螺着することによって、バルブストッパ２２、間座２１、チェックバルブ２０、ピストン１、リーフバルブ１０およびガイド部材１１がピストンロッド５の段部５ｂとナット１４とで挟持されてピストンロッド５に固定される。なお、メインバルブ１２とワッシャ１５および皿ばね１３は、段部５ｂとナット１４との間で軸部材としての先端５ａに対し軸方向への移動が許容されている。

また、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チェックバルブ２０に設けた孔２０ａによって閉塞されないようになっている。ポート２がチェックバルブ２０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、リーフバルブ１０が積層され、このリーフバルブ１０は、環状であってピストンロッド５の先端５ａの外周に装着され内周側がピストン１とガイド部材１１によって挟持されて固定されるとともに外周が自由端とされて外周撓みが許容されている。

このリーフバルブ１０は、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。なお、この実施の形態においては、リーフバルブ１０は、一枚の環状板で構成されているが、環状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もよく、環状板の枚数は、本減衰バルブ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）によって任意に決定することができる。また、複数枚の環状板を積層する場合、緩衝器に発生させる減衰特性によって各環状板の外径を異なるように設定することができる。

また、ガイド部材１１は、図１に示すように、筒状であって、その外径がリーフバルブ１０の外径より小径とされており、軸部材としてのピストンロッド５の先端５ａの外周に装着されて、リーフバルブ１０の内周を支持しリーフバルブ１０を外開きに設定している。

ガイド部材１１の外周には、メインバルブ１２が摺動自在に装着されている。メインバルブ１２は、リーフバルブ１０の反バルブディスク側面である図１中下面に当接するとともに皿ばね１３のバルブディスク側端である図１中下端を支承する環状のばね受部１２ａと、当該ばね受部１２ａの内周から立ち上がりガイド部材１１の外周に摺動自在に装着されて軸部材である先端５ａに対し軸方向への移動を案内する筒状のカラー１２ｂとを備えて構成されている。

カラー１２ｂの軸方向長さは、ガイド部材１１に対する軸方向移動時にメインバルブ１２がガイド部材１１に対して傾くことがない充分な長さに設定されている。そして、メインバルブ１２は、ばね受部１２ａをリーフバルブ１０の反バルブディスク側である反ピストン側に積層して、リーフバルブ１０の背面を支持している。

また、このばね受部１２ａの反ピストン側には、皿ばね１３が積層されていて、ばね受部１２ａは、皿ばね１３のバルブディスク側端であるピストン側端を支持している。この皿ばね１３は、カラー１２ｂの外周に組付けられており、この実施の形態の場合、二枚が重ねられて設けられている。なお、皿ばね１３の枚数は、任意であり、減衰特性に応じて最適な枚数が選択される。

ナット１４は、ピストンロッド５の先端５ａの外周に設けた螺子部５ｃに螺着されるナット本体１４ａと、ナット本体１４ａのバルブディスク側端である図１中上端に設けた筒状のばね支持部１４ｂと、ナット本体１４ａのバルブディスク側であってばね支持部１４ｂの内周側に設けた環状の凹部１４ｃとを備えている。

ばね支持部１４ｂは、内径が上記カラー１２ｂの外径よりも大径に設定されていて、凹部１４ｃは、カラー１２ｂの侵入を許容するようになっているため、メインバルブ１２がピストン１から軸方向であって離間する方向に後退してもメインバルブ１２の後退を邪魔しないようになっている。また、ナット１４が凹部１４ｃを備えているので、メインバルブ１２にカラー１２ｂを設けても、ナット１４の螺合長とメインバルブ１２のストローク長とを確保しつつも、ピストン１からナット１４の下端までの長さを短くすることができ、緩衝器のストローク長を犠牲にすることが無い。

そして、ばね支持部１４ｂは、皿ばね１３の反バルブディスク側端である図１中下端を支承しており、皿ばね１３は、ばね支持部１４ｂとメインバルブ１２のばね受部１２ａとの間に圧縮状態で介装されている。そのため、皿ばね１３は、メインバルブ１２を介して、リーフバルブ１０をピストン１へ向けて附勢している。なお、皿ばね１３の附勢力は、ガイド部材１１の軸方向長さやメインバルブ１２の軸方向長さや介装枚数によって調節することができるが、この実施の形態の場合、メインバルブ１２に附勢力調整用のワッシャ１５を積層しており、ワッシャ１５の介装枚数或いは軸方向長さによって皿ばね１３の附勢力を調節することができるようになっている。

なお、リーフバルブ１０は、外縁から内周へ向けて設けられる複数の切欠１０ａを備え、メインバルブ１２の外径が弁座１ｃの外径以上に設定されており、上記切欠１０ａは、リーフバルブ１０の図１中下方に積層されるメインバルブ１２によってリーフバルブ１０の外縁側を残して閉塞され、切欠１０ａは、リーフバルブ１０が弁座１ｃに着座した状態でオリフィスを形成する。

なお、リーフバルブ１０が複数の環状板を積層してなる積層リーフバルブである場合、ピストン１に積層した環状板のみに上述のようなオリフィスとして機能する切欠を設け、ピストン１側から数えて二枚目以降の環状板には切欠を設けない。また、リーフバルブ１０に切欠１０ａ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。

つづいて、一実施の形態における減衰バルブの作用について説明する。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、一方室４１内の圧力が高まり、一方室４１内の作動油はポート２を通過して他方室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は皿ばね１３の附勢力に抗して外周を撓ませることができず、リーフバルブ１０は皿ばね１３によって附勢されてポート２を閉塞したままとなって、作動油は、上述の弁座１ｃに着座するリーフバルブ１０に設けた切欠１０ａによって形成されるオリフィスを通過する。

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２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、一方室４１内の圧力と他方室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って、該力が皿ばね１３の附勢力に打ち勝って、リーフバルブ１０の外周が撓むようになる。

このように、リーフバルブ１０が撓むと、弁座１ｃとリーフバルブ１０との間の隙間が生じてポート２が大きく開放され、また、当該隙間はピストン速度に比例して大きくなる。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２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低速領域より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減衰バルブでは、リーフバルブ１０を附勢するのにコイルスプリングに換えて皿ばね１３を用いており、軸方向長さがコイルスプリングより短くてすみ、加えて、リーフバルブ１０の撓み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。

そして、本実施の形態における減衰バルブにあっては、メインバルブ１２がカラー１２ｂを備えており、このカラー１２ｂがガイド部材１１に摺接して軸方向への移動を案内するので、メインバルブ１２がピストン１から離間する軸方向移動する後退の際に先端５ａに対して傾くことがなく、皿ばね１３の附勢力をリーフバルブ１０へ周方向に均一に作用させることができ、リーフバルブ１０とピストン１における弁座１ｃとの間に形成される隙間量がポート２の開閉のたびにバラつくことが無く、安定した減衰力を発揮することができる。すなわち、この減衰バルブによれば、発生する減衰力のバラつきを抑制することができる。

さらに、カラー１２ｂの外周に皿ばね１３を装着するため、カラー１２ｂを設けても、ピストン１からナット１４までの長さを短くすることができるとともに、皿ばね１３を予めメインバルブ１２のカラー１２ｂに組み付けておいてから、ピストンロッド５の先端５ａへの組付けることができ、組付工程時に皿ばね１３がバラけてしまうこともなく、組付作業も容易となる利点がある。

また、ナット１４が凹部１４ｃを備えているので、メインバルブ１２にカラー１２ｂを設けても、ナット１４の螺合長とメインバルブ１２のストローク長とを確保しつつも、ピストン１からナット１４の下端までの長さを短くすることができ、緩衝器のストローク長を犠牲にすることが無い。

なお、上記したところでは、ナット１４にばね支持部１４ｂを設けているが、図３に示すように、ばね支持部をナット１４とは別にばね支持部材１６として設けるようにしてもよい。ただし、ナット１４にばね支持部１４ｂを設ける場合には、ナット１４とばね支持部１４ｂが一体であるから、メインバルブ１２の軸方向移動時や振動入力時にばね支持部材１４ｂがナット１４から離間し衝突することが皆無であるので、衝突音が全く生じないというメリットがある。

なお、上記したところでは、軸部材としての先端５ａの外周にガイド部材１１を装着してリーフバルブ１０の内周を支持するようにしているが、ガイド部材１１を廃止して、軸部材としての先端５ａの外周に直接メインバルブ１２を摺動自在に装着するとともに、皿ばね１３を先端５ａの外周に装着するようにして、メインバルブ１２がピストン１から後退する際に、リーフバルブ１０もメインバルブ１２とともにピストン１から後退するようにすることも可能であり、このようにしても、減衰力のバラツキを抑制する効果を発揮することができる。

なお、上述したところでは軸部材をピストンロッド５の先端５ａとしているが、軸部材を直接にバルブディスクに設ける構成としてもよい。

以上で減衰バルブの一実施の形態についての説明を終えるが、本発明の減衰バルブ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、本発明の効果を失うことも無い。

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。

１バルブディスクとしてのピストン
２ポート
５ａ軸部材としてのピストンロッドの先端
１０リーフバルブ
１１ガイド部材
１２メインバルブ
１２ａばね受部
１２ｂカラー
１３皿ばね
１４ナット
１４ｂばね支持部
１４ｃ凹部
１６ばね支持部材

Claims

ポートが形成されるバルブディスクと、
上記バルブディスクの軸心部から立ち上がる軸部材と、
環状であって上記軸部材の外周に装着されるとともに上記バルブディスクに積層されて上記ポートを開閉する環状のリーフバルブと、
筒状であって上記軸部材の外周に装着されて上記リーフバルブに積層され、外径が当該リーフバルブの外径よりも小径であって当該リーフバルブの内周を支持するガイド部材と、
上記ガイド部材の外周に軸方向へ移動自在に設けられ上記リーフバルブの反バルブディスク側に積層される環状のメインバルブと、
上記メインバルブを介して上記リーフバルブをバルブディスク側へ向けて附勢する環状の皿ばねと、
上記皿ばねの反バルブディスク側端を支承するばね支持部とを備え、
上記メインバルブは、上記リーフバルブの反バルブディスク側面に当接するとともに上記皿ばねのバルブディスク側端を支承する環状のばね受部と、上記ばね受部の内周から上記ガイド部材に沿って立ち上がる筒状のカラーとを有し、
上記皿ばねは、上記カラーの外周に装着され、
上記ばね支持部は、筒状であって、内径が上記カラーの外径より大きく設定され、
上記カラーは、上記ガイド部材の外周と上記ばね支持部の内周との間で軸方向移動自在となるよう配置された
ことを特徴とする減衰バルブ。
上記軸部材に螺着されるナットを備え、
上記ばね支持部は、上記ナットに一体的に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の減衰バルブ。
上記ナットは、上記ばね支持部の内周側に上記カラーの侵入を許容する凹部を備えた
ことを特徴とする請求項２に記載の減衰バルブ。
上記軸部材に螺着されるナットを備え、
上記ばね支持部は、一端が上記皿ばねの反バルブディスク側端を支承し、他端が上記ナットに当接するよう配置されるばね支持部材である
ことを特徴とする請求項１に記載の減衰バルブ。