JP6008366B2

JP6008366B2 - 減衰力調整式緩衝器

Info

Publication number: JP6008366B2
Application number: JP2012215282A
Authority: JP
Inventors: 宏亮大原; 片山　洋平; 洋平片山
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2016-10-19
Anticipated expiration: 2032-09-27
Also published as: JP2014070654A

Description

本発明は、減衰力を調整可能な減衰力調整式緩衝器に関する。

自動車等の車両に装着される緩衝器には、路面状況、走行状況等に応じて乗り心地や操縦安定性を向上させるために減衰力を適宜調整できるようにした減衰力調整式緩衝器がある。

緩衝器は、一般的に、油や空気などの流体である作動流体が封入されたシリンダ内に、ピストンロッドを連結したピストンを摺動可能に嵌装し、シリンダ内のピストンの摺動とシリンダ内のピストンロッドの体積変化によって、作動流体が流通する。減衰力調整式緩衝器は作動流体が流通する経路上に減衰力調整機構を設けた構成である。特許文献１の減衰力調整機構は、パイロット式の減衰バルブによって作動流体の流動を制御して減衰力を発生させ、さらにパイロット圧を排出する通路にアクチュエータにより駆動される制御弁を設け、この制御弁を制御することで減衰力を制御する構成としている。また、制御弁の弁体には径方向に突出する大径部を形成し、大径部の一側は弁体を開弁方向に付勢するばねの支持部となっており、他側は弁体が開弁方向に移動したときに当接するフェイルバルブの弁部となっている。

特開２０１１−７５０６０号公報

しかしながら、例えば走行中に車両が突起等を乗り越えると、路面からの突き上げにより不意に大きな力が減衰力調整式緩衝器に入力され、ピストン速度が大きく変化する。そのときに制御弁の弁体の開弁方向に作用するパイロット圧（流体圧力）の増加により、弁体の大径部がフェイルバルブに近づく位置まで移動すると、フェイルバルブと弁体と間の流通面積が小さくなり、フェイルバルブの上流側と下流側の差圧が発生する。この差圧が弁体に作用するため、弁体は、パイロット圧に加えて、この差圧により、開弁方向に移動し、フェイルバルブと当接してしまう問題があった。以上のように弁体が一旦フェイルバルブと当接してしまうと、フェイルバルブの上流側と下流側の差圧がより大きくなるので、閉弁位置には、戻り難くなる場合があった。

本発明は、フェイルバルブの上流側と下流側の差圧が大きくなっても、弁体に作用する力が小さくなるような弁体形状とすることで、適切な減衰力を得ることができる減衰力調整式緩衝器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、流体が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に嵌装されたピストンと、該ピストンに連結されて前記シリンダの外部へ延出されたピストンロッドと、前記シリンダ内でピストンの摺動によって生じる流体の流れを制御して減衰力を発生させるメインバルブと、該メインバルブに対して閉弁方向に内圧を作用させるパイロット室と、該パイロット室に流体を導入する導入通路と、前記パイロット室と前記メインバルブの下流側であるリザーバとを連通するパイロット通路と、該パイロット通路に設けられた制御弁と、該制御弁を該パイロット通路に対し閉弁方向に付勢させるアクチュエータと、該制御弁を該パイロット通路に対し開弁方向に付勢する付勢手段と、を備え、該制御弁は、該付勢手段によって開弁方向に付勢される弁体と、該制御弁が離着座する弁座とを有し、前記パイロット通路の前記弁体の下流側には、フェイルバルブが設けられ、該フェイルバルブは、前記弁体が開弁方向に移動したとき、前記弁体と該フェイルバルブの内周部が当接して前記パイロット室から前記リザーバへ流体を出力する前記パイロット通路を閉じ、前記弁体から離間することで前記パイロット通路を開き、前記パイロット室が前記リザーバへ流体を出力するよう構成された減衰力調整式緩衝器であって、前記弁体には、径方向に突出して設けられ前記付勢手段が一側から当接する大径部と、前記フェイルバルブが当接する前記大径部より小径の小径部とが設けられることが設けられることを特徴とする。

本発明に係る減衰力調整式緩衝器によれば、フェイルバルブに作用する作動流体の上流側と下流側の流体による差圧が大きくなっても、弁体に作用する力が小さくなるような弁体形状とすることで、適切な減衰力を得ることができる。

本発明の実施形態に係る減衰力調整式緩衝器の縦断面図である。本発明の第１実施形態に係る減衰力調整式緩衝器の減衰力発生機構を示す縦断面図である。図２に示す減衰力発生機構の要部を示す縦断面図である。図３に示す減衰力発生機構の制御弁のＡ−Ａ断面における受圧面積を示した模式図である。本発明の第２実施形態に係る減衰力調整式緩衝器の減衰力発生機構の要部を示す縦断面図である

以下、本実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。第１実施形態について、図１乃至図４を参照して説明する。図１は第１実施形態の全体図である。図２は第１実施形態の減衰力発生機構の詳細図で、非通電時等のフェイルバルブと弁体が当接した時の状態を表している。図３は第１実施形態のアクチュエータへの通電電流が小さい時、すなわちソフト特性時等、減衰力発生機構のフェイルバルブと弁体が当接していない状態の要部拡大図である。図４は第１実施形態の弁体にかかる受圧面積を図３のＡ―Ａ断面を作動流体下流側に向かって見た状態を模式的に表した図である。なお、以下説明において、ピストンが移動により作動流体の流れが生じた際の流れに対して上流側、下流側と説明する。また、便宜上、ピストンロッドがシリンダから外部へ突出する側を上側、その反対側を下側として説明する。ただし、車両に取り付ける際には、ピストンロッドの突出方向を地面に向けてもよく、水平に取り付けてもよい。

減衰力調整式緩衝器１は、車両の車体（図示なし）と車軸（図示なし）との間に装着される。図１に示すように、本実施形態に係る減衰力調整式緩衝器１は、円筒状のシリンダ２と、その外周に同心状に設けられた外筒３とからなる複筒構造の緩衝器である。シリンダ２と外筒３との間にはリザーバ４が形成されている。シリンダ２内には、作動流体（図示なし、以下流体）として油液が封入されて満たされており、リザーバ４内には油液及び窒素や空気等のガス（図示なし）が封入されている。

シリンダ２内には、略円盤状のピストン５が摺動可能に嵌装されており、このピストン５によってシリンダ２内がシリンダ上室２Ａとシリンダ下室２Ｂとの２室に画成されている。ピストン５には、ピストンロッド６の一端がロッドナット７によって連結されている。ピストンロッド６の他端側は、シリンダ上室２Ａを通り、シリンダ２及び外筒３の上端部に装着されたロッドガイド８及びオイルシール９に挿通されて、シリンダ２及び外筒３の外部へ延出されている。オイルシール９は、外筒３の上側端部を閉塞すると共に、ピストンロッド６と液密的で摺動可能に嵌合している。シリンダ２の下側端部には、シリンダ下室２Ｂとリザーバ４とを画成するベースバルブ本体１０が設けられている。

ピストン５には、シリンダ上下室２Ａ、２Ｂ間を連通させる２種類のピストン通路１１、１２が設けられている。そして、ピストン通路１１には、ピストンロッド６の伸び側において、シリンダ上室２Ａ側の流体の圧力が所定圧力に達したとき開弁して、流体をシリンダ下室２Ｂ側へ開放するリリーフ弁としてのディスクバルブ１３が設けられている。また、ピストン連通路１２には、ピストンロッド６の縮み側において、行程反転と同時に遅滞なく開弁し、シリンダ下室２Ｂ側からシリンダ上室２Ａ側への流体の流通のみを許容することで、シリンダ上室２Ａとシリンダ下室２Ｂを略同圧とするピストン逆止弁１４が設けられている。

ベースバルブ本体１０には、シリンダ下室２Ｂとリザーバ４とを連通させるベース通路１５、ベース連通路１６が設けられている。そして、ベース通路１５には、ピストンロッド６の伸び側において、ピストンロッド６の退出分の容積を補償するために、行程反転と同時に遅滞なく開弁し、リザーバ４側からシリンダ下室２Ｂ側への流体の流通のみを許容するベース逆止弁１７が設けられ、また、ベース連通路１６には、ピストンロッド６の縮み側において、シリンダ下室２Ｂ側の流体の圧力が所定圧力に達したとき、開弁して、これをリザーバ４側へ開放するリリーフ弁としてのリリーフディスクバルブ１８が設けられている。ベース通路１５、ベース連通路１６は、外筒３のキャップ３Ａと当接する部分とベースバルブ本体１０の間に設けられたバルブ連通路１０Ａを介してシリンダ下室２Ｂとリザーバ４と連通している。

シリンダ２の外周には、管状のセパレータチューブ１９が嵌合されている。セパレータチューブ１９は上下両端部に設けたシール部材２０でシリンダ２と液密的に嵌合している。シリンダ２とセパレータチューブ１９との間に環状通路２１が形成されている。環状通路２１は、シリンダ上室２Ａ側の側壁に設けられたシリンダ連通路２２によってシリンダ上室２Ａと連通している。セパレータチューブ１９の側壁の下部には、開口部２３がシリンダ２の径方向外側に向けて突出して設けられている。また、外筒３の側壁には、セパレータチューブ１９の開口部２３と略同心に開口部２３よりも大径の大径開口部２４が設けられ、この開口部２４には、減衰力発生機構２５が取付けられている。

次に、減衰力発生機構２５について、主に図２及び図３を参照して説明する。減衰力調整式緩衝器１の外筒３の開口部２４の周囲には、その内部が開口部２４に連通するように円筒状のケース２６が溶接固定されている。

減衰力発生機構２５は、ケース２６、減衰力を発生させるメインバルブ２７、メインバルブ２７で発生する減衰力を調整する制御弁２８、制御弁２８を動かすアクチュエータ２９、アクチュエータ２９が収納されるソレノイドケース３０、動力を供給するリード線３１から大略構成されている。ケース２６内にはソレノイドケース３０が嵌合され、その間はＯリング３２によってシールされている。ケース２６の外周溝には、止輪３３が装着され、ソレノイドナット３４を止輪３３に係合させて、ケース２６の外周に設けた雄ねじに螺合させることで締結固定されている。また、ケース２６とソレノイドケース３０の間には制御弁２８が設けられる制御弁室３５が形成されている。なお、ケース２６とソレノイドケース３０の嵌合の関係は逆転してもよい。

以下に減衰力発生機構２５の各部の詳細を記載する。ケース２６には、シリンダ２側の端部（図中下方）に、径方向内側に延びる内側フランジ２６Ａが形成されている。内側フランジ２６Ａのシリンダ２との接続面はシリンダ２の外周曲面に沿う曲面形状となっており、内側フランジ２６Ａの内側の底面は、平坦面となっている。この平坦面には、ケース２６の底面の中心から部分的に放射状に延びる溝が少なくとも１以上形成され、この溝と後述の通路部材３６の鍔状の保持部３６Ａとの間でリザーバ４とケース２６内を連通するフランジ連通路２６Ｂを形成している。また、フランジ連通路２６Ｂと接続しているケース２６の内周壁面沿い側にはケース内通路２６Ｃとなっている。

ケース２６には、セパレータチューブ１９と接続する通路部材３６と、メインバルブ２７の弁座３７Ａが設けられたメインバルブ部材３７、メインバルブ２７、メインバルブ２７の背圧室であるパイロット室３８、パイロット室３８への接続通路を形成するオリフィス通路部材３９、制御弁２８がある制御弁室３５の一端を形成するパイロットバルブ部材４０が設けられている。通路部材３６は、円筒形状で、一端が鍔状の大径であり、ゴムなど弾性力を有する材質で形成されたシール部材４１で覆われている。この鍔部３６Ａは内側フランジ２６Ａと当接している。他端である筒部３６Ｂは、セパレータチューブ１９の開口部２３内にシール部材４１によって液密に嵌合されている。筒部３６Ｂ内には中央通路３６Ｃが設けられ、メインバルブ部材３７に形成された円形空間４２に接続している。

メインバルブ部材３７は、円筒形状で、一端には円形空間４２が形成されており、他端にはメインバルブ２７の弁座３７Ａが設けられている。また、円筒の中央開口部３７Ｂには、軸方向断面が略十字形状のオリフィス通路部材３９の一端である筒部３９Ａが挿入されている。中央開口部３７Ｂの周囲には、メインバルブ部材３７を軸方向に貫通する複数の貫通路４３が設けられ、円形空間４２とメインバルブ２７が設けられるパイロット室３８とを接続する。

オリフィス通路部材３９は、外形が段付の円筒状で、その一端で小径の筒部３９Ａが、メインバルブ部材３７の中央開口部３７Ｂに圧入され、他端の面取り部Ｂを有する面取り筒部３９Ｃが後述するパイロットバルブ部材４０の中央入口部４０Ａに圧入されている。オリフィス通路部材３９の筒状内部は、中央流路３９Ｄとなっており、中央流路３９Ｄの上流側端部には、中央流路３９Ｄを流れる系で、制御弁２８を除き、最小の流路面積となる固定オリフィス４４が設けられている。また、オリフィス通路部材３９にはメインバルブ２７をメインバルブ部材３７との間で挟持し固定する、大径鍔部３９Ｅが設けられている。面取り筒部３９Ｃの外周には、パイロット室３８への流路となる面取り部３９Ｂが周方向部分的に軸方向に延びるように設けられている。

パイロットバルブ部材４０は、円筒状で、円筒内部の軸方向中間部に底部４０Ｂを有する軸方向断面が略Ｈ型となる形状の部材である。また、パイロットバルブ部材４０内部の底部４０Ｂより上流側（図中下方）は、メインバルブ２７に焼付けられた環状の摺動シール部材５０Ａが液密に嵌合することで、パイロット室３８となっている。パイロットバルブ部材４０内部の底部４０Ｂの中央部には、軸方向に底部４０Ｂを貫通するポート４５が設けられ、このポート４５の下流側（図中上方）の周囲には、制御弁２８の弁体４６が離着座する弁座４５Ａが突出するように設けられている。このパイロットバルブ部材４０内部の下流側（図中上方）は、制御弁室３５となっている。パイロットバルブ部材４０の下流側（図中上方）にある円筒部４０Ｃは、その内周が流体下流側に向って段階的に拡径された形状となっており、２つの段部４０Ｄ、４０Ｅが形成されている。ポート４５の上流側には、オリフィス通路部材３９の面取り筒部３９Ｃが挿入される、中央入口部４０Ａが設けられている。ポート４５と中央入口部４０Ａは連続している。ポート４５の周囲には、パイロットバルブ部材４０を軸方向に貫通するバルブ流路４７がパイロット室３８との間に設けられている。

主に減衰力を発生させるメインバルブ２７は、環状で板状の円盤を積層した構造であり、メインバルブ２７の弁座３７Ａと当接する。メインバルブ２７は、弁座３７Ａ側から、外周縁部にピストン速度が低速域であるときの減衰力を設定するオリフィスとなるスリット４８Ａを形成したスリット付ディスク４８、メインバルブ２７の剛性を調整するための複数枚のディスク４９、環状の摺動シール部材５０Ａが焼き付け等で固着している摺動シール部材付きディスク５０、スペーサ５１と、を積層して構成されている。このように構成されたメインバルブ２７は、その内周開口部２７Ａにオリフィス通路部材３９の筒部３９Ａが挿入され、大径鍔部３９Ｅとメインバルブ部材３７の中央開口部３７Ｂの周囲で挟持される。

パイロット室３８は、その内圧によりメインバルブ２７を着座方向に付勢する力を発生させている。また、パイロット室３８内の底部４０Ｂ側には、可撓性ディスクからなる２枚のディスク５２が設けられ、下流側のディスク５２Ａはバルブ流路４７を閉塞し、上流側のディスク５２Ｂは、その内周縁側に切欠５２Ｃを有する。可撓性ディスク５２は、パイロット室３８の内圧によって撓むことにより、パイロット室３８で変化した容積分の流体を制御弁室３５に移動させ、パイロット室３８に体積弾性を付与している。この体積弾性により、メインバルブ２７の開弁動作によりパイロット室３８の内圧が過度に上昇しても、メインバルブ２７の開弁が不安定になるのを防止する。ディスク５２Ｂの切欠５２Ｃはオリフィス通路部材３９とパイロットバルブ部材４０に挟持されており、パイロットバルブ部材４０の挟持部４０Ｆとオリフィス通路部材３９の面取り部３９Ｄとともに固定オリフィス４４と制御弁２８との間の圧力をパイロット圧としてパイロット室３８への導入する導入通路５３となっている。

制御弁室３５には、アクチュエータ２９によって閉弁方向に付勢される弁体４６、円筒部４０Ｃの段部４０Ｄにバルブスプリング５４、段部４０Ｅに上流側（図中下方）からフェイルスプリング５５、リテーナ５６、ワッシャ５７、リテーナ５８、フェイルバルブ５９、保持部材６０が配設され、カバー部材６１で位置決め固定されている。これらはその中心に各々開口部がある形状で、その開口部にはアクチュエータ２９と弁体４６が設けられている。制御弁室３５は、カバー部材６１を介して通路２６Ｂに連通している。説明上、フェイルバルブ５９よりも上流側の制御弁室３５Ａと下流側の制御弁室３５Ｂに分けて説明する。

弁体４６は、略円筒状で、弁座４５Ａに離着座する側が閉弁方向への流体の抵抗が少なくなる先細りのテーパ状に形成され、その先端が弁座４５Ａに当接するシート部４６Ａとなっている。弁体４６の内周には、下流側から、この弁体４６を閉弁方向に付勢するアクチュエータ２９の筒状の作動ロッド６２の先端が挿入されている。この弁体４６の作動ロッド６２の挿入口は、作動ロッド６２が挿入し易いようにテーパ形状となっている。このように弁体４６は、弁体４６に挿入された作動ロッド６２によりアクチュエータ２９によって閉弁方向に付勢され、弁座４５Ａに離着座してポート４５を開閉することでパイロット室３８の圧力を調整し、結果として減衰力を調整する。

弁体４６の円筒外周部４６Ｂには、径方向外側に全周にわたって延びる鍔状の大径部４６Ｃが形成されている。この大径部４６Ｃの上流側の面（図中下方）は、付勢手段であるフェイルスプリング５５と常時当接するばね受となっており、下流側の面（図中上方）は、ワッシャ５７と当接し、弁体４６の下流側への移動を規制する役割を持つ。また、弁体４６の流体下流側（図中上方）の端部には、フェイルバルブ５９の内周縁である開口部５９Ａが当接する小径部４６Ｄが形成されている。

弁体４６の円筒外周部４６Ｂには、ばね鋼からなる円盤状の付勢手段であるバルブスプリング５４が嵌合されている。このバルブスプリング５４の外周縁は、段部４０Ｄに上流側（図中下方）から支持されている。また、バルブスプリング５４の内径部は、切欠５４Ａが設けられ、バルブスプリング５４の表裏の油液の流れを許容している。バルブスプリング５４は弁体４６が閉弁状態に近いときにのみ作用する。また、フェイルスプリング５５は、弁体４６を常時下流方向（図中上方）に付勢するばねであり、環状でばね鋼をプレス加工したもので、内側と外側の環状部とその間を繋ぐ複数の架橋部からなり、この架橋部間は、フェイルスプリング５５の表裏間を連通する通路５５Ａとなっている。フェイルスプリング５５の架橋部が主にばねとして作用する。弁体４６はバルブスプリング５４とフェイルスプリング５５によって下流方向に付勢され、弾性的に保持されている。また、弁体４６はソレノイドケース３０に設けられるソレノイドアクチュエータ２９により、閉弁方向に付勢される。なお、本実施形態における付勢手段とはバルブスプリング５４とフェイルスプリング５５のことである。

弁体４６の小径部４６Ｄと当接するフェイルバルブ５９は、その中央部に開口部５９Ａをもつ環状の複数のディスクからなり、下流側の環状のディスク６３と、このディスク６３の上流側に設けられ、ディスク６３と内外径が同径で、内周縁部に径方向に延び、オリフィスとなる切欠６４Ａが設けられたである切欠付ディスク６４を重ね合わせたものである。フェイルバルブ５９の外周縁は保持部材６０とリテーナ５８によって、パイロットバルブ部材４０とソレノイドケース３０の内周側に設けられた円筒形部３０Ａに挟持されている。また、フェイルバルブ５９の開口部５９Ａと作動ロッド６２の外周側６２Ｂとの間に形成される環状面積Ｌは、固定オリフィス４４よりも流路面積が広い。切欠６４Ａは、弁体４６の小径部４６Ｄに当接したとき、流体の流出口として機能する通路となる。なお、切欠６４Ａは弁体４６の小径部４６Ｄよりも径方向に長ければよく、その形状は、放射状でも曲線でもよい。フェイルバルブ５９と小径部４６Ｄが当接した時に制御弁室３５Ａと制御弁室３５Ｂの流体の流れを確保できる形状であればよいが、減衰力特性によっては、無くてもよい。

弁体４６の大径部４６Ｃと当接するワッシャ５７はその中央部に主に作動ロッド６２が通過する連通穴５７Ａと、常時連通することでワッシャ５７が流体の流れに抵抗を与えないようにする程度の流体通過面積を確保する連通路５７Ｂが連通穴５７Ａから径方向に略放射状に設けられている。連通穴５７Ａは弁体４６の大径部４６Ｃより小さく、かつ流路面積は固定オリフィス４４よりも大きな流路面積である。

パイロットバルブ部材４０の円筒部４０Ｃの端部に設けられるカバー部材６１は、略円筒形状であり、円筒部４０Ｃの外周に圧入され、ワッシャ５７やフェイルバルブ５９などをパイロットバルブ部材４０に固定する小径筒部６１Ａと、保持部材６０とソレノイドケース３０とで挟持される蓋部６１Ｂと、パイロットバルブ部材４０の円筒部４０Ｃの外周側とは流体が流通可能な隙間を持って配され、ソレノイドケース３０の内周に嵌合する大径筒部６１Ｃからなる。小径筒部６１Ａと大径筒部６１Ｃは周方向に交互に形成されている。また、蓋部６１Ｂには大径筒部６１Ｃの周縁部まで延びる切欠６１Ｄが形成されている。切欠６１Ｄにより、制御弁室３５とケース内通路２６Ｃは常時連通している。

なお、本実施形態におけるパイロット通路とは、固定オリフィス４４から中央流路３９Ｄ、パイロット室３９の背圧室である制御弁室３５を通り、カバー部材６１を通過してリザーバ４へ出力する流体の流れる通路から構成されるものを指している。

ソレノイドケース３０には、ソレノイド（電磁石）であるコイル６５と、コイル６５に隣接し設けられ、電磁力を伝達させる磁心であるヨーク６６と、コイル６５内で軸方向に移動可能なプランジャ６７と、プランジャ６７の中心を貫通して固定された作動ロッド６２と、プランジャ６７を吸着させる吸引力を発生するコア６８と、が設けられている。これらによってソレノイドアクチュエータ２９を大略構成している。これらソレノイドアクチュエータ２９の各部材は、ソレノイドケース３０の端部側に、環状のスペーサ６９で位置決め固定され、例えばカシメによって取付けられたカップ状のカバー７０によってソレノイドケース３０内に固定されている。なお、固定出来れば、方法は問わず、接着剤を使用することや、ねじ止めでもよい。

作動ロッド６２内にはロッド通路６２Ａが形成され、ロッド通路６２Ａによって固定オリフィス４４の下流側の圧力を作動ロッド６２の背部の背面室６６Ａへ導いている。背面室６６Ａは、作動ロッド６２とシール性を持って摺動する環状シール６６Ｂによって、プランジャ６７が設けられているプランジャ室６７Ａと画成されている。プランジャ６７には、プランジャ６７を軸方向に貫通する連通路６７Ｂが設けられ、プランジャ室６７Ａ内でプランジャ６７が移動する際に、プランジャ室６７Ａ内の油液を移動可能としており、この油液の移動に対して適度な抵抗を持たせることで、プランジャ６７のチャタリング等を防止する。コア６８の内周囲には、作動ロッド６２と摺動する摺動部材６８Ａが設けられ、この摺動部材６８Ａは、プランジャ室６７Ａ内の圧力をリザーバ４の圧と同圧となるように、静的にはシール性を有しない。これにより、静的には油液の流通を可能とし、プランジャ室６７Ａ内の油液の熱膨張等による動的な容積変化を許容させる。

コイル６５には、車体と減衰力調整式緩衝器１をつなぐ電源供給用のリード線３１に接続されている。そして、リード線３１を介してコイル６５に通電することにより、通電電流に応じてプランジャ６７に制御弁２８の閉弁方向への推力を発生させ、この推力の変化で制御弁２８の開弁状態、すなわち、パイロット圧を制御することでメインバルブ２７の開弁圧等の減衰特性を調整することが可能になる。

以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
リード線３１が車載コントローラ等に接続された通常の作動状態では、リード線３１から電気が減衰力調整式緩衝器１に供給され、コイル６５に通電して、弁体４６を弁座４５Ａへ着座させる方向の付勢力を制御して、制御弁２８による圧力制御を実行する。

ピストンロッド６の伸び行程時には、シリンダ２内のピストン５の移動によって、ピストン５のピストン逆止弁１４が閉じ、シリンダ上室２Ａ側の流体が加圧されて、シリンダ連通路２２及び環状通路２１を通り、セパレータチューブ１９の開口２３から減衰力発生機構２５の中央通路３６Ｃへ流入する。

このとき、ピストン５が移動した分の流体がリザーバ４からベースバルブ本体１０のベース逆止弁１７を開いてシリンダ下室２Ｂへ流入する。なお、大きな入力があったときなど、シリンダ上室２Ａの圧力がピストン５のディスクバルブ１３の開弁圧力に達すると、ディスクバルブ１３が開いて、シリンダ上室２Ａの圧力をシリンダ下室２Ｂへ開放することにより、シリンダ上室２Ａの過度の圧力の上昇を防止する。

ピストンロッド６の伸び行程時に、減衰力発生機構２５では、中央通路３６Ｃから流入した流体が、メインバルブ２７の開弁前、つまりピストン速度が低速域にある時においては、メインバルブ部材３７の貫通路４３、メインバルブ２７のスリット４８Ａを介してリザーバ４へ流れる。これにより、減衰力調整式緩衝器１の基本となるオリフィス特性の減衰力を発生する。また、上記流体の流れと並列にオリフィス通路部材３９の固定オリフィス４４、中央流路３９Ｄ及びパイロットバルブ部材４０の中央入口部４０Ａ及びポート４５を通り、弁体４６を押し開いて制御弁室３５内へ流入する。更に、制御弁室３５Ａからフェイルバルブ５９の開口部５９Ａ、下流側制御弁室３５Ｂを通過し、カバー部材６１の切欠６１Ｄからケース内通路２６Ｃに連通し、ケース２６のフランジ連通路２６Ｂを通ってリザーバ４へ流れる。この流れは、コイル６５に通電電流に応じた制御弁２８の開弁圧により調整される。

ピストン速度が上昇してシリンダ上室２Ａ側の圧力がメインバルブ２７の開弁圧力に達すると、中央通路３６Ｃに流入した流体は、貫通路４３を通り、環状のメインバルブ弁座３７Ａを通過し、メインバルブ２７を押し開いてケース内通路２６Ｃからフランジ連通路２６Ｂを通り、リザーバ４に出力される。このメインバルブ２７の開弁圧力は、コイル６５に通電電流に応じた制御弁２８の開弁圧により、パイロット室３８の圧力が調整されることで変化する。

ピストンロッド６の縮み行程時には、シリンダ２内のピストン５の移動によって、ピストン５のピストン逆止弁１４が開き、ベースバルブ本体１０のベース通路１５のベース逆止弁１７が閉じて、シリンダ下室２Ｂの流体がシリンダ上室２Ａへ流入し、ピストンロッド６がシリンダ２内に侵入した分の流体がシリンダ上室２Ａから、減衰力発生機構２５を介してリザーバ４へ流れる。減衰力発生機構２５内の油液の流れは、伸びも縮みも同様である。そして、大きな入力があった場合等で、シリンダ下室２Ｂ内の圧力がベースバルブ本体１０のリリーフディスクバルブ１８の開弁圧力に達すると、リリーフディスクバルブ１８が開いて、シリンダ下室２Ｂの圧力をリザーバ４へ開放することにより、シリンダ下室２Ｂの過度の圧力の上昇を防止する。

次に、コイル６５に通電電流に応じた制御弁２８の制御状態について説明する。弁体４６は、バルブスプリング５４とフェイルスプリング５５により、常時開弁方向に付勢されているので、コイル６５への通電電流が小さい、すなわちソレノイドの閉弁方向への推力が小さいと、弁体４６は弁座４５Ａから離間した状態となり、制御弁室３５へ流体が流れ込む。この場合、一般的にソフト側と呼ばれる減衰力が発生する。その反対に、ソレノイドの推力を大きくすると、弁体４６は弁座４５Ａに着座し、制御弁室３５に流れる流体を制限し、一般的にハード側と呼ばれる減衰力を発生させる。通常制御時は制御弁２８の開弁圧力によって、パイロット室３８の内圧が調整され、このパイロット室３８の圧力がメインバルブ２７の閉弁方向に作用するので、制御弁２８の開弁圧力を制御し、メインバルブ２７の開弁圧力を調整することができる（パイロット制御型圧力制御）。このようにパイロット制御型圧力制御は、直接電磁制御弁により減衰バルブ制御する場合と比べ、ソレノイドの出力を小さくすることが可能であり、小型化及び省電力化に寄与する。特に、本実施形態においては、作動ロッド６２にロッド通路６２Ａを設けて、圧力バランスさせることで、弁体４６のシート部４６Ａの内側の面積から作動ロッド６２の外周６２Ｂから内周６２Ｃの面積を引いた部分の環状の小さな面積を受圧面積Ｐとしているので、さらに、ソレノイドの出力を小さくすることが可能であり、小型化及び省電力化に寄与する。

次に、停車時など電源供給が行われていない時や、コイル６５の断線、車載コントローラ（図示なし）の故障時等、コイル６５が非通電の場合には、プランジャ６７の推力が発生しない。このとき、バルブスプリング５４の復元力によって弁体４６が弁座４６Ａから離間し、ポート４５が開き、更にフェイルスプリング５５の復元力により、弁体４６の小径部４６Ｄがフェイルバルブ５９に当接して、ポート４５とカバー部材６１との間の流路を閉じる。このとき、バルブスプリング５４は、弁体４６から離間しているため、ばね力を生じない。このような状態でピストンロッド６が伸縮すると、フェイルバルブ５９の切欠６４Ａから油液が流れ、さらに制御弁室３５Ａの圧力が高まる。弁体４６は流体からの圧力により制御弁室３５の下流側３５Ｂ方向へ移動し、フェイルバルブ５９を撓ませるが、大径部４６Ｃがワッシャ５７に当接した後は、ワッシャ５７により、制御弁室３５Ｂ方向への移動が規制される。そして、さらに、制御弁室３５Ａの圧力が高まると、フェイルバルブ５９の開口部５９Ａの内側が撓み開弁する。このような流れにより、予め設定された所望の減衰力を発生させると共に、パイロット室３８の内圧、すなわち、メインバルブ２７の開弁圧力を調整することができる。その結果、フェイル時においても、減衰力の制御手段を持たない通常のサスペンペンション相当の減衰力を得ることができる。

上記のコイル６５が非通電状態から通電状態に切り替わったときに、弁体４６をフェイルバルブ５９から引き離し、通常の制御位置に戻すには、フェイルバルブ５９と弁体４６の小径部４６Ｄが当接する面Ｇの中で、実際に両者間を環状のシールする線（通常、弁体４６Ｄの外径近傍となる）の内側面積から作動ロッド６２の外周６２Ｂの内側の面積を引いた環状の面積Ｌが弁体４６の受圧面積となるので、この面積に作用する制御弁室３５Ａの圧力以上の戻し力が必要となる。本実施形態においては、この環状のシール線を小径となるように、フェイルバルブ５９の弁体４６との接触位置を小径部４６Ｄとしたので、弁体４６の戻し力は小さい力で済む。この環状のシール線が従来技術のように大きいと、通電状態に切り替わった状態でも、ピストンロッド６が伸縮を開始していると、通常の制御位置に戻り難いが、本実施形態では容易に復帰が可能である。また、通常制御状態で、ソフトの減衰力で走行中に段差に乗り上げたときなど、予期せぬ大きな入力が入った場合に、弁体４６が上流側の圧力により、フェイルバルブ５９と当接する位置まで動いてしまうことがある。このようなときに、従来技術のように、環状のシール線が大きいと、上記と同様に通常の制御位置に戻り難いが、本実施形態では、このような場合も、直ちに通常の制御に復帰可能である。

次に、第２実施形態について、主に図５を参照して説明する。図５は第２実施形態の要部を拡大した図を示している。なお、上記の第１実施形態と、同様の部分には同じ符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。

第２実施形態は、第１実施形態の弁体４６とフェイルスプリング５５の形状を変更し、バルブスプリング５４を廃止した実施例である。図５に示すように、第２実施形態では、弁体４６は小径部４６Ｅと大径部４６Ｆを有し、大径部４６Ｆはパイロットバルブ部材４０の内周面近傍にまで拡径している。大径部４６Ｆには開口部７１と、外周端部をポート４５方向へ延長した突起部７２が設けられている。突起部７２とパイロットバルブ部材４０の底部４０Ｂの軸方向にはコイルばね形状のフェイルスプリング７３が設けられている。また、大径部４６Ｆとフェイルバルブ５９の間にはワッシャ７４が設けられている。

次に第２実施形態の作用について説明する。弁体４６を、フェイルスプリング７３のばね受けの機能と弁体４６の移動をワッシャ７４と当接することで規制する機能を有する大径部４６Ｆと、フェイルバルブ５９と当接する小径部４６Ｅを分けたことにより、第１実施形態と同様の効果が発揮できる。

上記の第２実施形態では、第１実施形態より大径部４６Ｆが大きいため、制御弁２８の位置合わせとしてのバルブスプリング５４が不要になり、組立作業が容易になる。また、大径部４６Ｃより大径部４６Ｆは大径のため、流体のパイロット圧により、不安定な姿勢になりにくい。

なお、上記の第２実施形態において、ワッシャ７４の内径は大径部４６Ｆの外形よりも僅かに小径であれば足りる。言い換えると、大径部４６Ｆが下流側に移動しない程度にワッシャ７４に干渉すればよく、大径部４６Ｆの開口部７１を通過する流体の妨げにならない程度の大きさであればよい。また、ワッシャ７４の内径が大径部４６Ｆの開口部７１を通過する流体の妨げにならない程度の大きさである場合には、ワッシャ７４に連通路を設けなくともよい。

なお、上記の第１実施形態においては、弁体４６の付勢手段をバルブスプリング５４、フェイルスプリング５５とし、板状の弾性部材を使用したが、これらの付勢手段はコイル状であってもよく、付勢手段が弁体４６を所定位置まで押し上げればよい。しかし、生産性や組付性を考慮すると、板状が好ましい。

なお、上記の実施形態において、アクチュエータ２９の動力源として電気を用いたが、アクチュエータ２９が制御弁２８を閉弁方向へ移動させる推力を有することが出来れば動力源は何でもよい。例えば空圧、水圧を利用した場合はソレノイドではなく圧力ポンプなどを設けることが考えられる。しかし調整の容易さ、安定性から電動式であることが望ましい。

なお、上記の実施形態において、作動流体は、作動の安定性及び取扱いの便宜から、流体として油液を使用した場合について説明しているが、本発明は、これに限らず、ガス等の他の流体を使用する場合にも適用することができ、他の流体を単独又は組み合わせて使用することも可能である。特許請求の範囲において、「流体」という用語は、それらを全て含む概念として使用している。

なお、上記の実施形態において、ピストン、シリンダ、バルブ等の構成部材の断面形状は、シール性、加工性等を考慮すると円形か略円形状であることが望ましいが、多角形等の他の形状とすることも可能である。

なお、上記の実施形態は、減衰力発生機構２５をシリンダ２の径方向横に設けた例を示したが、ピストン５の摺動により油液の流れが生じるところであれば、例えば、ピストン５、またはベースバルブ本体１０に設けてもよい。

なお、上記の実施形態においては、制御弁２８を圧力制御弁とした例を示したが、例えば、流体が所定の流量に達すると、流体がスプールを押して一次側から二次側へ油を自由に通過させるスプール弁や、流量を調整するハンドルの操作で流路の開きの大きさを変えて流量を調整する可変絞り弁を利用する流量制御弁であってもよい。その場合は、固定オリフィス４４を通過する流体とプランジャ６７の圧力を等しくする。可変絞り弁を使用する流量制御弁の場合は、ハンドルに該当する機能をアクチュエータ２９が行い、一次側つまり上流側から下流側である二次側に流体が移動するのを、アクチュエータ２９を制御することにより本実施形態と同様の効果を得られる。可変絞り弁を用いた流量制御弁においても、可変絞り弁の受圧面積Ｌは、流体が持つ下流側に移動する力に対して、十分に小さいので本実施形態と同じ効果が得られる。また、スプール弁を使用する流量制御弁でも同様に、スプール弁の可動をアクチュエータ２９が行い、フェイルバルブ５９を流体が通過する通路に設けることで、本実施形態と同様の効果が得られる。

なお、上記の実施形態においては、単一の弁体４６の一端（小径部４６Ｄ）が制御弁２８の弁部として、他端がフェイルバルブ５９の弁座として機能する例を示したが、構造が不複雑にはなるが、弁体４６を２体に分けて、それらを接続する構成としてもよい。

なお、上記の実施形態において、フェイルバルブ５９にオリフィスである切欠５９Ｄを設けているが、弁体の小径部４６Ｄにオリフィスを設けてもよい。生産性や組付性を考慮すると、フェイルバルブ５９に設けたほうが好ましい。

なお、上記の実施形態におけるメインバルブ２７は、スペーサ５１を使用せずに、直接摺動シール部材付きディスク５３をオリフィス通路部材３９の大径鍔部３９Ｅで挟持してもよく、メインバルブ２７を構成するバルブ類は求める減衰力特性によって、単体、または複数枚用いてもよい。

なお、上記の実施形態においては、弁体４６と作動ロッド６２を別部品としたが、同一部品でもよい。その場合、弁体４６と作動ロッド４５を組み付ける工程を省けるので組付性は向上するが、部品の生産性を考慮すると、別部品のほうが好ましい。

１減衰力調整式緩衝器、２シリンダ、２７メインバルブ、２８圧力制御弁、２９ソレノイドアクチュエータ、３５制御弁室 (パイロット通路）、３９Ｄ中央流路(パイロット通路）、４４固定オリフィス(パイロット通路）、４５ポート（制御弁）、４６弁体（制御弁）、５３導入通路、５４バルブスプリング（付勢手段）、５５フェイルスプリング（付勢手段）、５９フェイルバルブ、６１カバー部材（パイロット通路）

Claims

流体が封入されたシリンダと、
該シリンダ内に摺動可能に嵌装されたピストンと、
該ピストンに連結されて前記シリンダの外部へ延出されたピストンロッドと、
前記シリンダ内でピストンの摺動によって生じる流体の流れを制御して減衰力を発生させるメインバルブと、
該メインバルブに対して閉弁方向に内圧を作用させるパイロット室と、
該パイロット室に流体を導入する導入通路と、
前記パイロット室と前記メインバルブの下流側であるリザーバとを連通するパイロット通路と、
該パイロット通路に設けられた制御弁と、
該制御弁を該パイロット通路に対し閉弁方向に付勢するアクチュエータと、
該制御弁を該パイロット通路に対し開弁方向に付勢する付勢手段と、
を備え、
該制御弁は、該付勢手段によって開弁方向に付勢される弁体と、該制御弁が離着座する弁座とを有し、
前記パイロット通路の前記弁体の下流側には、フェイルバルブが設けられ、
該フェイルバルブは、前記弁体が開弁方向に移動したとき、前記弁体と該フェイルバルブの内周部が当接して前記パイロット室から前記リザーバへ流体を出力する前記パイロット通路を閉じ、前記弁体から離間することで前記パイロット通路を開き、前記パイロット室が前記リザーバへ流体を出力するよう構成された減衰力調整式緩衝器であって、
前記弁体には、径方向に突出して設けられ前記付勢手段が一側から当接する大径部と、前記フェイルバルブが当接する前記大径部より小径の小径部とが設けられることを特徴とする減衰力調整式緩衝器。
前記大径部の他側には、前記弁体と当接することで、該弁体の開弁方向への移動を規制するワッシャを設けたことを特徴とする請求項１に記載の減衰力調整式緩衝器。
前記ワッシャには前記パイロット通路を連通させる連通路を設けることを特徴とする請求項２に記載の減衰力調整式緩衝器。
前記フェイルバルブまたは前記弁体の小径部の少なくとも一方には、オリフィスを設けることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の減衰力調整式緩衝器。