JP5839562B2 - 油圧緩衝器 - Google Patents

Description

この発明は、油圧緩衝器に関し、特に、車両のサスペンションに組み込まれる油圧緩衝器の改良に関する。

車両のサスペンションに組み込まれる油圧緩衝器にあっては、好ましい乗り心地を長期に亙って維持できるように、たとえば、設定通りの減衰力を恒久的に発生することが要求される。

そのため、油圧緩衝器は、所望の減衰力を発生する減衰バルブを備えるとしており、この減衰バルブは、たとえば、隔壁体たるピストンと、このピストンに積層される環状リーフバルブとを有してなる。

油圧緩衝器にあって、ピストンは、このピストンが区画する一方室と他方室との連通を可能にするポートを有し、また、環状リーフバルブは、ピストンの一方室側に内周端固定で外周端自由の態勢に設けられて、ポートの下流側端を開放可能に閉塞する。

一方、ピストンの一方室側には、たとえば、特許文献１や図５に示すように、環状リーフバルブを着座させる弁座Ｐ１が設けられ、この弁座Ｐ１は、底部（符示せず）にポートＰ２を開口させてポートＰ２からの作動油の流入を許容すると共に環状リーフバルブの受圧面の大きさを設定する開口窓Ｐ３を区画する。

それゆえ、上記の油圧緩衝器にあっては、ポートＰ２の上流側である他方室が高圧側になるとき、開口窓Ｐ３内にある作動油が弁座Ｐ１に着座する環状リーフバルブの外周側端部を撓ませ弁座Ｐ１との間を通って低圧側の一方室に流出し、このときの圧力損失で減衰力を発生する。

また、上記の油圧緩衝器にあって、環状リーフバルブは、一方室が高圧になるときに、ポートＰ２を閉じる方向へ押し付けられて弁座Ｐ１に密着し、ポートＰ２を閉鎖するチェック弁として機能する。

特開２００９−２８１４８８号公報

ところで、環状リーフバルブでポートを開閉する減衰バルブにあっては、一般的にポートの断面積が大きい方がポート中の油柱剛性が高くなる等の理由から、油圧緩衝器の減衰力応答性向上の点で有利であるとされている。

一方、環状リーフバルブは、一方室の圧力が高圧になると、背面に作用する圧力で弁座へ密着してポートを閉じる方向へ押圧されるから、弁座に支えられないポートに対向する部位がポートへ向けて陥没するように変形する。

よって、油圧緩衝器における減衰力応答性を向上させるために、ポートの断面積を大きくするのが良いが、その分弁座が拡大されるので、環状リーフバルブが背面に作用する圧力でポート側へ変形する際に変形量が大きくなって、金属疲労が大きくなる問題が生じる。

したがって、従来の油圧緩衝器にあっては、ポートの断面積を大きくすることによる減衰力応答性の向上と、環状リーフバルブの金属疲労の軽減との両者を満足させることが困難であった。

この発明は、上記した事情を鑑みて創案されたものであって、ポートの断面積を大きくして減衰力応答性向上の点で有利になると共に環状リーフバルブの背面に作用する圧力による金属疲労を軽減できるようにした油圧緩衝器を提供することを目的とする。

上記した目的を解決するために本発明は、一方室と他方室とを区画する隔壁体と、この隔壁体に形成されて上記一方室と上記他方室とを連通させるポートと、上記隔壁体の一方室側に積層される環状リーフバルブとを有してなる油圧緩衝器おいて、上記隔壁体の上記一方室側に形成されて上記ポートを内側に開口させると共に上記環状リーフバルブを着座させる弁座を有し、上記弁座は、上記環状リーフバルブの径方向内側に当接可能な内周部と、上記環状リーフバルブの径方向外側に当接可能であって内周部より周方向幅が長い外周部と、上記内周部および上記外周部の両端に連続する左辺部および右辺部と、上記外周部の周方向の中央部に設けられて上記弁座の上面と同一面になる上面の平面形状が外周に向けての末広がり形状とされて、上記弁座の内側に向けて突出して上記環状リーフバルブを支持する支え部とを有し、上記支え部を有する上記弁座の内側を上記ポートとし、上記ポートの断面積を上記弁座の内側の断面積としたことを特徴とする。

油圧緩衝器にあって、弁座の内周の支え部が環状リーフバルブを支持するから、環状リーフバルブが背面に作用する高圧によってポートに対向する部位をポートへ向けて陥没させるようになるとき、環状リーフバルブのポートに対向する部位の陥没を抑制することが可能になる。

そして、油圧緩衝器にあって、ポートが支え部を有する弁座の内側とされ、ポートの断面積を弁座の内側の断面積としたから、ポート中の油柱剛性が高くなる等で、減衰力応答性向上の点で有利になる。

支え部が弁座の内周に形成されるから、支え部が弁座の内側の中央部やその近傍部に形成される場合に比較して、ポートの断面積を大きくした状態を維持する上で、いたずらに妨げにならない。また、支え部が弁座の外周部の中央部に設けられるとともに平面視の形状を弁座の外周部に向けての末広がり形状となっているので、ポートから作動油が環状リーフバルブの外周側端部と弁座との間に出現する隙間を通過して流出する際に、この支え部を境にして左右に分流され、弁座の外周部全体とここに対向する環状リーフバルブの外周側端部との間を幅広く通過できるようになり、環状リーフバルブと弁座との隙間が均一化され、作動油の流速にバラつきが生じなくなり、異音（スイッシュ音）の発生が抑制される。

その結果、この発明の油圧緩衝器によれば、ポートの断面積を大きくして減衰力応答性向上の面で有利になると共に環状リーフバルブの背面に作用する圧力による金属疲労を軽減でき、さらに、作動油の流速にバラつきが生じなくなり、異音（スイッシュ音）の発生が抑制される。

この発明による油圧緩衝器の一実施形態を示す部分縦断面図である。 図１の油圧緩衝器のピストンを示す概略平面図である。 支え部を有しない場合の環状リーフバルブの撓み状態を示す部分縦断面図である。 支え部を有する場合の環状リーフバルブの撓み状態を示す部分縦断面図である。 従来のピストンを示す概略平面図である。

以下に、図示した実施形態に基づいて、この発明を説明するが、この発明による油圧緩衝器は、たとえば、車両のサスペンションに組み込まれるとし、伸縮作動時に所定の減衰作用をなして、車両の車体と車軸の振動を抑制する。

そして、油圧緩衝器にあっては、隔壁体たるピストン３と、このピストン３の図１中で上方側となる一方室側に積層される圧側のバルブたる環状リーフバルブ５とを有する減衰バルブを備えている。

ちなみに、図１のピストン３の縦断面は、図２中のＸ−Ｘ線位置で示した状態であり、また、図２では、ピストン３の上端面を示すが、ポート３ａ，３ｂおよび弁座１０などを表す線のみを描いて、その他を省略している。なお、図２に示すピストン３の平面にあって、中央部は、ロッド２の先端部２ａ（図１参照）が貫通する孔（符示せず）になる。

ピストン３は、作動油を収容するシリンダ１内に出入自在に挿通のロッド２の先端部２ａに保持される環状に形成されてシリンダ１内に摺動自在に挿入され一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とを区画する。

そして、ピストン３は、図２にも示すが、周方向に交互に形成されて一方室Ｒ１と他方室Ｒ２との連通を許容する伸側のポート３ａと、ポートたる圧側のポート３ｂとを有する。

圧側のポート３ｂは、図１中での下端がピストン３の図１中での下端側となる他方室側に形成の他方室Ｒ２に連通する凹部３ｃの底部（符示せず）に開口し、図１中での上端がピストン３の一方室側に形成の弁座１０の内側に開口している。

伸側のポート３ａは、図１中での下端がピストン３の他端に形成の開口窓３ｄの底部（符示せず）に開口し、図１中での上端がピストン３の一方室側に形成の一方室Ｒ１に連通する凹部３ｅの底部（符示せず）に開口している。

それゆえ、油圧緩衝器にあって、ピストン３がシリンダ１内を移動して一方室Ｒ１および他方室Ｒ２が広狭されるときには、作動油が伸側のポート３ａおよび圧側のポート３ｂを通じて一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とを往復し得ることになる。

一方、弁座１０は、上面に環状リーフバルブ５を着座させると共にこの環状リーフバルブ５の受圧面を設定し、この状態で、内側に圧側のポート３ｂの図１中で上端となる下流側端を開口させている。

そして、この弁座１０は、図示するところでは、ピストン３の一方室側に形成の内周側固定部３ｆの外周に連設され、この内周側固定部３ｆを弁座１０の環状リーフバルブ５の径方向内側に当接可能な内周部（符示せず）にしている。

ちなみに、弁座１０は、上記の内周部と、環状リーフバルブ５の径方向外側に当接可能な外周部（符示せず）と、内周部および外周部の両端に連続する左辺部（符示せず）および右辺部（符示せず）とを有して、図示するところでは、外周部は内周部よりも周方向幅が長く、花びら状に形成されてなる。

また、この弁座１０は、環状リーフバルブ５の受圧面をピストン３の周方向に等間隔に独立に設定する複数とされるが、図示するところでは、圧側のポート３ｂが４本とされるから、四個とされてピストン３の軸芯部（符示せず）を中心部にする十字状に設けられてなる（図２参照）。

環状リーフバルブ５は、内周側端部（符示せず）がピストン３の内周側固定部３ｆと、ロッド２の先端部２ａと軸部（符示せず）との間の段差部２ｂとの間に挟まれて、内周端固定で外周端自由の態勢に設けられ、外周側端部（符示せず）の撓み時に弁座１０との間に隙間を出現させて作動油の通過を許容し減衰作用をなす。

ちなみに、環状リーフバルブ５は、図示するところでは、同径の複数枚と異径の複数枚とを積層してなるが、この発明が意図するところからすると、同径の複数枚のみからなるとして異径の複数枚を積層しないとしても良く、また、同径の複数枚からなるのに代えて、一枚からなるとしても良い。

なお、伸側のバルブたる環状リーフバルブ４は、内周側端部（符示せず）がピストン３の他端に形成の内周側固定部３ｇと、ピストンナット６との間に挟持されて内周端固定で外周端自由の態勢に設けられ、伸側のポート３ａの下流側端を開放可能に閉塞する外周側端が撓むときに所定の減衰作用をなす。

ところで、この発明の油圧緩衝器にあって、弁座１０は、内周に環状リーフバルブ５を支持する支え部１１，１２を有し、圧側のポート３ｂは、この支え部１１，１２を有する弁座１０の内側からなるとしている。

油圧緩衝器にあって、圧側のポート３ｂの断面積が弁座１０の内側の断面積とされることで、たとえば、前記した特許文献１に開示されるところや図５に示すところに比較して、圧側のポート３ｂの断面積が大きくなり、圧側のポート３ｂ中の油柱剛性が高くなる等の理由から、油圧緩衝器の減衰力応答性向上の点で有利になる。

ちなみに、この発明にあって、圧側のポート３ｂが支え部１１，１２を有する弁座１０の内側からなるとするの意味は、基本的には、弁座１０の内周縁部ａ（図２参照）と圧側のポート３ｂの開口縁部ｂ（図２参照）とが同じになる、すなわち、圧側のポート３ｂの断面積そのままが支え部１１，１２を有する弁座１０の断面積とされることを意味する。

一方、ピストン３の形成にあって、型が利用されて成形される場合には、図２に示すように、支え部１１，１２を有する弁座１０の内周縁部ａと圧側のポート３ｂの開口縁部ｂとの間に傾斜面からなる稜線部ｃを形成する場合がある。

この場合、稜線部ｃは、弁座１０を確実に形成するために設けられるものであるとの見地からすれば、圧側のポート３ｂの断面積は、開口縁部ｂで囲まれる部位になるが、稜線部ｃは、圧側のポート３ｂの端部であるとの見地からすれば、圧側のポート３ｂの断面積は、弁座１０の内周縁部ａで囲まれる部位になるとも言える。

したがって、この発明の油圧緩衝器にあって、圧側のポート３ｂの断面積は、基本的には、支え部１１，１２を有する弁座１０の断面積そのままとされ、例外的に、開口縁部ｂで囲まれる部位とされる。

ちなみに、この発明の油圧緩衝器にあっては、圧側のポート３ｂの下流側端を開口させる開口窓をピストン３の一方室側に形成しないから、この開口窓を形成しない分、ピストン３の形成に要する手間を省ける利点がある。

また、油圧緩衝器にあって、弁座１０の内周に支え部１１，１２が形成されることで、この支え部１１，１２が弁座１０の内側の中央部分やその近傍に形成される場合に比較して、弁座１０の内側で圧側のポート３ｂの断面積を大幅に削減する危惧がなくなり、この発明で圧側のポート３ｂの断面積を大きくすることを保障し得ることなる。

ところで、支え部１１は、弁座１０の内周に、つまり、外周部の周方向の中央部（符示せず）の内周に一体に形成され、環状リーフバルブ５に対向する上面を弁座１０の上面と同一面になるとし、さらに、上面の平面視の形状を弁座１０の外周部に向けての末広がり形状にしてなる。

そして、支え部１１が環状リーフバルブ５に対向する上面を弁座１０の上面と同一面にすることで、環状リーフバルブ５が弁座１０に着座するときの環状リーフバルブ５の着座性を阻害しないことが可能になる。

また、支え部１１が平面視の形状を弁座１０の外周部に向けての末広がり形状にすることで、圧側のポート３ｂからの作動油が、環状リーフバルブ５の外周側端部と弁座１０との間に出現する隙間を通過して一方室Ｒ１に流出する際に、この支え部１１を境にして、いわゆる左右に分流されることになる。

すなわち、支え部１１を有しない状態にあっては、図３に示すように、圧側のポート３ｂからの作動油は、弁座１０の外周部の中央部分Ｘと、ここに対向する環状リーフバルブ５の外周側端部の言わば最も撓み易くなる部分Ｙとの間を優先的に通過することになり、弁座１０の両側の角部部分を作動油が通過し難くなる傾向になる。

以上のことから、支え部１１が弁座１０の外周部の中央部に設けられることで、図４中に矢印Ａ，Ｂで示すように、圧側のポート３ｂからの作動油が弁座１０の両側の角部部分に向けて分流されるとし、弁座１０の両側の角部部分とここに対向する環状リーフバルブ５の外周側端部との間を作動油が通過することになる状況を具現化するとしている。

つまり、支え部１１が弁座１０の外周部の中央部に設けられることで、作動油が弁座１０の外周部の中央部とここに対向する環状リーフバルブ５の外周側端部との間に集中せずして、弁座１０の外周部全体とここに対向する環状リーフバルブ５の外周側端部との間を言わば幅広く通過することになる。

その結果、環状リーフバルブ５にあって、外周側端部の言わば狭くなる特定部分が大きく撓む場合に比較して、言わば広くなる部分が全体的に撓む状況になるから、環状リーフバルブ５と弁座１０との隙間が均一化され、この隙間を通過する作動油の流速にバラつきが生じなくなり、異音（スイッシュ音）の発生が抑制される。

以上のように設けられる支え部１１に対して、言わば内側の支え部１２は、図示するところでは、弁座１０の内周部に、つまり、内周部の周方向の中央部（符示せず）の外周に設けられてなるとしている。

この内側の支え部１２が設けられることで、環状リーフバルブ５における金属疲労が一層効果的に阻止されるが、この内側の支え部１２については、たとえば、外側の支え部１１と弁座１０の内周部との距離が近い場合や、環状リーフバルブ５の背面に作用する圧力が低い場合、さらには、内周部の周方向長さが外周部の周方向長さに比較して極めて短い場合などには、その形成が省略されても良いことはもちろんである。

そして、この内側の支え部１２は、前記した言わば外側の支え部１１に比較して、作動油の分流の機能を発揮しないから、その平面形状が外側の支え部１１と同一にあるいは相似するように形成される必要はなく任意である。

ただ、ピストン３が型成形で形成されることを鑑みると、いわゆる型抜き性を良くする観点からすれば、支え部１２の平面形状については、全体的に角度付き部位を出現させないいわゆる丸みを帯びた形状とされるのが好ましい。

以上からすれば、支え部１１，１２は、図示するところに代えて、図示しないが、弁座１０を形成する左右部、つまり、外周部および内周部の両端に連続する左辺部および右辺部の内周、特に、径方向の中央部の内周に一体に形成されるとしても良い。

また、支え部１１，１２は、図示するところでは、図１中に破線図で示すように、ピストン３の一方室側と他端との間に亙って形成されるとするが、この支え部１１，１２が機能するところからすれば、ピストン３の他端側の形成が省略されて、一方室側からその下方近傍部とに部分的に形成されるとしても良い。

以上のように形成されたこの発明による油圧緩衝器にあっては、ピストン３がシリンダ１内を高速で下降する収縮作動時には、高圧側になる他方室Ｒ２からの作動油が環状リーフバルブ５の外周側端部を撓ませ、弁座１０との間に出現する隙間を通過して一方室Ｒ１に流出することになり、このときの圧力損失でバルブ特性の減衰作用がなされる。

そして、この収縮作動時には、圧側のポート３ｂ中の油柱剛性が高くなるので、この圧側のポート３ｂを開放可能に閉塞する環状リーフバルブ５における減衰力応答性を向上させることが可能になる。

そしてまた、この収縮作動時には、圧側のポート３ｂの断面積が大きくなることから、作動油が高速で低圧側となる一方室Ｒ１に流出しなくなり、この点からしても、作動油が高速で低圧側に流出することによる異音（スイッシュ音）の発生を抑制できる。

上記と逆に、ピストン３がシリンダ１内を高速で上昇する伸長作動時には、高圧側になる一方室Ｒ１からの作動油が環状リーフバルブ４の外周側端部を撓ませて他方室Ｒ２に流出することになり、このときの圧力損失でバルブ特性の減衰作用がなされる。

そして、この伸長作動時には、一方室Ｒ１からの高圧がチェック弁として機能する環状リーフバルブ５の背面に作用するが、環状リーフバルブ５を着座させる弁座１０がこの環状リーフバルブ５を支持する支え部１１，１２を内周に有してなるから、環状リーフバルブ５が背圧作用で弁座１０の内側に陥没するようになる状況のときにも、環状リーフバルブ５の変形が阻止され、金属疲労が軽減される。

一方、ピストン３がシリンダ１内を極低速で下降する油圧緩衝器の収縮作動時には、図示しないが、たとえば、環状リーフバルブ５が切欠からなるオリフィスを有する場合、あるいは、環状リーフバルブ４を着座させる弁座１０が打刻からなるオリフィスを有する場合、さらには、支え部１１が溝からなるチョークを有する場合に、他方室Ｒ２からの作動油がこのオリフィスあるいはチョークを通過して一方室Ｒ１に流出し、オリフィス特性あるいはチョーク特性の減衰作用がなされて、油圧緩衝器が急激に収縮作動しない。なお、支え部１１に溝からなるチョークを形成する場合には、通路長を長くできる点で有利になる。

そして、油圧緩衝器が極低速で伸長する場合に、図示しないが、たとえば、環状リーフバルブ４が切欠からなるオリフィスを有する場合、あるいは、環状リーフバルブ４を着座させる弁座が打刻からなるオリフィスを有する場合には、一方室Ｒ１からの作動油がこのオリフィスを通過して他方室Ｒ２に流出し、オリフィス特性の減衰作用がなされて、油圧緩衝器が急激に伸長作動しない。

前記したところでは、この発明による油圧緩衝器が単筒型の正立型とされ、シリンダ１が下端側部材とされて車両の車軸側に連結され、ロッド２が上端側部材とされて車両の車体側に連結されるとしたが、これに代えて、図示しないが、油圧緩衝器が倒立型に設定されても良く、また、単筒型に形成されるのに代えて、複筒型に形成されても良い。

そして、前記したところでは、隔壁体がシリンダ１内のピストン３であるとして説明したが、これに代えて、図示しないが、隔壁体がシリンダ１内のベースバルブを構成するバルブディスクであるとしても良い。

さらに、前記したところでは、圧側のポート３ｂが断面積を大きくし、また、圧側リーフバルブ５を着座させる弁座１０が支え部１１，１２を設けてなるとしたが、これに代えて、あるいは、これに併せて、伸側のポート３ａが断面積を大きくし、また、伸側リーフバルブ４を着座させる弁座が支え部を設けてなるとしても良い。

１ シリンダ
２ ロッド
２ａ 先端部
２ｂ 段差部
２ｃ 先端ネジ部
３ 隔壁体たるピストン
３ａ 伸側のポート
３ｂ ポートたる圧側のポート
３ｃ，３ｅ 凹部
３ｄ 開口窓
３ｆ，３ｇ 内周側固定部
４，５ 環状リーフバルブ
６ ピストンナット
１０ 弁座
１１，１２ 支え部
ａ 内周縁部
ｂ 開口縁部
ｃ 稜線部
Ｒ１ 一方室
Ｒ２ 他方室
Ｘ，Ｙ 部分

Claims (3)

1. 一方室と他方室とを区画する隔壁体と、この隔壁体に形成されて上記一方室と上記他方室とを連通させるポートと、上記隔壁体の一方室側に積層される環状リーフバルブとを有してなる油圧緩衝器おいて、
   上記隔壁体の上記一方室側に形成されて上記ポートを内側に開口させると共に上記環状リーフバルブを着座させる弁座を有し、
   上記弁座は、
   上記環状リーフバルブの径方向内側に当接可能な内周部と、
   上記環状リーフバルブの径方向外側に当接可能であって内周部より周方向幅が長い外周部と、
   上記内周部および上記外周部の両端に連続する左辺部および右辺部と、
   上記外周部の周方向の中央部に設けられて上記弁座の上面と同一面になる上面の平面形状が外周に向けての末広がり形状とされて、上記弁座の内側に向けて突出して上記環状リーフバルブを支持する支え部とを有し、
   上記支え部を有する上記弁座の内側を上記ポートとし、
   上記ポートの断面積を上記弁座の内側の断面積とした
   ことを特徴とする油圧緩衝器。
2. 上記ポートの端部に傾斜面からなる稜線部を設けた
   ことを特徴とする請求項１に記載の油圧緩衝器。
3. 上記支え部は、上記外周部と上記内周部に上記弁座の内側に向けて突出して設けられる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の油圧緩衝器。

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