JP6212551B2 - ショックアブソーバのためのデュアルレンジダンピングシステム - Google Patents

ショックアブソーバのためのデュアルレンジダンピングシステム Download PDF

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Description

発明の詳細な説明
〔分野〕
本開示は、自動車用のショックアブソーバに関する。より詳しくは、本開示は、デュアルレンジダンピングシステムを利用するショックアブソーバの中に組み込まれているバルブアセンブリに関する。
〔背景〕
本節における記載は、単に本開示に関する背景の情報を提供するにすぎず、先行技術を構成し得ない。
ショックアブソーバは、サスペンションシステムの動作中に起こる不要な振動を吸収するために、自動車用のサスペンションシステム、および他のサスペンションシステムと組み合わせて用いられる。これらの不要な振動を吸収するために、自動車用のショックアブソーバは、通常、車両のばね上 部分（車体）とばね下部分（サスペンション／シャーシ）との間に接続されている。
自動車のための最も一般的なタイプのショックアブソーバは、ダッシュポット型のショックアブソーバである。ダッシュポット型のショックアブソーバは、モノチューブデザインまたはデュアルチューブデザインのいずれかであり得る。モノチューブデザインにおいて、ピストンは、圧力チューブによって規定されている流体チャンバの内部に設置されており、ピストンロッドを介して車両のばね上部分に接続される。圧力チューブは、車両のばね下部分に接続される。ピストンは、圧力チューブの流体チャンバを、上部ワーキングチャンバと下部ワーキングチャンバとに分ける。ピストンは、圧縮ストロークの間に下部ワーキングチャンバから上部ワーキングチャンバへのダンピング流体の流量を制限する圧縮バルブ、およびリバウンドストローク又は伸長ストロークの間に上部ワーキングチャンバから下部ワーキングチャンバへのダンピング流体の流量を制限するリバウンドバルブを含む。圧縮バルブおよびリバウンドバルブがダンピング流体の流量を制限するための能力を有しているため、ショックアブソーバは、当該ショックアブソーバがなかったとするとばね下部分からばね上部分に伝達されたであろう振動の影響を弱める制動力を生み出すことが可能である。
デュアルチューブショックアブソーバにおいて、液だめは、圧力チューブと、圧力チューブの周囲に配置されているリザーバチューブとの間に規定されている。ベースバルブアセンブリは、ダンピング流体の流量を制御するために、下部ワーキングチャンバと液だめとの間に設置されている。ピストンの圧縮バルブは、ベースバルブアセンブリに移動され、ピストンにおいて、圧縮逆止バルブアセンブリ（a compression check valve assembly）と交換可能である。圧縮バルブに加えて、ベースバルブアセンブリは、リバウンド逆止バルブアセンブリ（a rebound check valve assembly）を含む。ベースバルブアセンブリの圧縮バルブは、圧縮ストロークの間に制動力を生み出し、ピストンのリバウンドバルブは、リバウンドストローク又は伸長ストロークの間に制動力を生み出す。圧縮およびリバウンド逆止バルブアセンブリはいずれも、一方向における流体の流れを可能にするが、逆方向における流体の流れを妨げ、これらのバルブは、それらが制動力も発生させるように設計され得る。
ショックアブソーバのためのバルブアセンブリは、ショックアブソーバのストロークの間に、２つのチャンバ間の流量を制御する機能を有している。２つのチャンバ間の流量を制御することによって、２つのチャンバの間に圧力低下が生じ、これは、ショックアブソーバの制動力に寄与する。バルブアセンブリは、制動力を調整するために用いられ、騒音、振動およびハーシュネスだけでなく乗り心地および操舵性を制御することができる。
〔概要〕
本節は、開示の全体的な概要を提供し、開示の全範囲、または開示の特徴の全ての包括的な開示ではない。
本開示は、デュアルレンジダンピングシステムを含むショックアブソーバに向けられている。デュアルレンジダンピングシステムは、流量に関する３つの並列な通路を有している；１つの通路は、パッシブダンピングバルブを含む；第２の通路は、ショックアブソーバの運動の周波数に依存するダンピング特性を有しているパッシブダンピングバルブを含む；第３の流路は、制御バルブを用いて上記第１および第２の流路と並列的に切り替え可能な流量調整絞りを含む。様々な別の実施形態において、ショックアブソーバの運動の周波数に依存しているダンピング特性を有しているパッシブダンピングバルブは、ストローク依存ダンピングバルブアセンブリと交換可能である。さらに、制御バルブを用いて第１および第２流路と並列的に切り替え可能な流量調整絞りは、同様に、第１および第２の流路と並列的に切り替え可能な柔らかなダンピング特性を有しているパッシブダンピングバルブと交換可能である。
さらなる適用の分野は、本明細書にて提供されている記載から明らかになる。記載および具体例が例証のみを目的としており、本開示の範囲を限定することを意図していないということを理解されるべきである。
〔図面〕
本明細書に記載されている図は、図示の目的のためのみであり、決して本開示の範囲を限定することを目的としていない。
図１は、本開示に係る２段階バルブを組み込んでいる典型的な自動車の略図である。
図２は、本開示に係るショックアブソーバの側断面図である。
図３は、本開示に係るピストンアセンブリの拡大された横断面図である。
図４Ａは、図２に示されているショックアブソーバに関する調水バルブシステムの概略図である。
図４Ｂは、図２に示されているショックアブソーバにより達成される選択的ダンピングレンジを示しているグラフである。
図５は、本開示に係るベースバルブアセンブリの拡大された横断面図である。
図６は、本開示の他の実施形態に係るピストンアセンブリの拡大された横断面図である。
図７は、本開示の他の実施形態に係るピストンアセンブリの拡大された横断面図である。
〔詳細〕
以下の記載は、事実上、単なる例示に過ぎず、本開示、出願または利用を限定することを意図するものではない。
複数の図にわたって同様の部分または対応する部分が、同様の参照番号によって指定されている図を参照すると、図１には、本開示に係る固有のショックアブソーバを組み込んでいるサスペンションシステムを含む車両が示されており、当該車両は、参照番号１０によって通常、指定されている。車両１０は、リアサスペンション１２、フロントサスペンション１４、および車体１６を含む。リアサスペンション１２は、車両１０の１対の後輪１８を動作可能に支持するよう適合したリア車軸アセンブリであって、横方向に延伸するリア車軸アセンブリ（図示せず）を有している。リア車軸アセンブリは、１対のショックアブソーバ２０、および１対の螺旋コイルスプリング２２によって、動作可能に車体１６に接続されている。同様に、フロントサスペンション１４は、車両１０の１対の前輪２４を動作可能なように支持するためのフロント車軸アセンブリであって、横方向に延伸するフロント車軸アセンブリ（図示せず）を含む。フロント車軸アセンブリは、第２の１対のショックアブソーバ２６によって、および１対の螺旋コイルスプリング２８によって動作可能に車体１６に接続されている。ショックアブソーバ２０および２６は、車両１０のばね下部分（すなわち、それぞれ、フロントおよびリアサスペンション１２および１４）、およびばね上部分（すなわち、車体１６）の相対運動を減衰させる役割を果たす。車両１０は、フロントおよびリア車軸アセンブリを有している乗用車として描かれているが、ショックアブソーバ２０および２６は、他のタイプの車両に用いられてもよいし、独立フロントおよび／または独立リアサスペンションシステムを組み込んでいる自動車のような他のタイプの応用例において用いられてもよい。さらに、本明細書にて使用されている用語「ショックアブソーバ」は、一般的にダンパーを意味しているので、支柱（strut）を含み得る。
図２を参照すると、ショックアブソーバ２０は、より詳細に示されている。図２はショックアブソーバ２０のみを示しているが、ショックアブソーバ２６も、ショックアブソーバ２０に関して以下に記載されている固有のバルブアセンブリを含むということが理解されるべきである。ショックアブソーバ２６は、車両１０のばね上部分と、ばね下部分とに接続されるように適合されている態様において、ショックアブソーバ２０と異なるのみである。ショックアブソーバ２０は、圧力チューブ３０、ピストンアセンブリ３２、ピストンロッドアセンブリ３４、リザーバチューブ３６、およびベースバルブアセンブリ３８を含む。
圧力チューブ３０は、流体チャンバ４２を規定する。ピストンアセンブリ３２は、圧力チューブ３０の内部に摺動可能に配置されており、流体チャンバ４２を上部ワーキングチャンバ４４と下部ワーキングチャンバ４６とに分ける。シール４８は、ピストンアセンブリ３２と圧力チューブ３０との間に配置されている。これにより、シール４８は、ピストンアセンブリ３２が、下部ワーキングチャンバ４６から上部ワーキングチャンバ４４を密封したり、過度の摩擦力を発生させたりすることなく、圧力チューブ３０に対して摺動することを可能にする。ピストンロッドアセンブリ３４は、ピストンアセンブリ３２に取り付けられており、上部ワーキングチャンバ４４、および圧力チューブ３０の上端を閉じる上部エンドキャップ５０を通じて延伸する。シーリングシステムは、上部エンドキャップ５０とリザーバチューブ３６とピストンロッドアセンブリ３４との間の接合部を密封する。ピストンロッドアセンブリ３４のピストンアセンブリ３２とは反対側の端部は、車両１０のばね上部分に固定されるように適合されている。ピストンアセンブリ３２の内部のバルブ調整は、圧力チューブ３０の内部でピストンアセンブリ３２が動いている間、上部ワーキングチャンバ４４と下部ワーキングチャンバ４６との間の流体の運動を制御する。ピストンロッドアセンブリ３４は、上部ワーキングチャンバ４４を通じてのみ延伸し、下部ワーキングチャンバ４６を通じて延伸しないため、圧力チューブ３０に対するピストンアセンブリ３２の運きは、上部ワーキングチャンバ４４において排出されている流体の量と、下部ワーキングチャンバ４６において排出されている流体の量とに違いを生じさせる。排出されている流体の量の違いは、「ロッド体積」として知られており、流体はベースバルブアセンブリ３８を通じて流れる。
リザーバチューブ３６は、チューブ３０と３６との間に設置されている液だめチャンバ５２を規定するように、圧力チューブ３０を囲んでいる。リザーバチューブ３６の下端は、車両１０のばね下部分に接続されるように適合されているエンドキャップ５４によって閉じられている。リザーバチューブ３６の上端は、上部エンドキャップ５０に取り付けられている。ベースバルブアセンブリ３８は、チャンバ４６と５２との間の流体の流量を制御するために、下部ワーキングチャンバ４６とリザーバチャンバ５２との間に配置されている。ショックアブソーバ２０の長さが伸びると、「ロッド体積」の概念のため、更なる量の流体が下部ワーキングチャンバ４６において必要とされる。従って、流体は、以下に詳述されるように、ベースバルブアセンブリ３８を通じて、リザーバチャンバ５２から下部ワーキングチャンバ４６に流れる。ショックアブソーバ２０の長さが縮まると、「ロッド体積」の概念のため、余分な流体は、下部ワーキングチャンバ４６から除去されなければならない。したがって、以下に詳述されるように、流体は、ベースバルブアセンブリ３８を通じて、下部ワーキングチャンバ４６からリザーバチャンバ５２に流れる。
図３を参照すると、ピストンアセンブリ３２は、ファームダンピングバルブアセンブリ６０、制御バルブアセンブリ６２、流出調整絞り６４および周波数依存ダンピングバルブアセンブリ６６を含む。ピストンアセンブリ３２が周波数依存ダンピングバルブアセンブリ６６を有していることが示されているが、周波数依存ダンピングバルブアセンブリ６６は、ストローク依存バルブアセンブリ６８（図７および以下の議論を参照）と交換可能である。さらに、ピストンアセンブリ３２が流出調整絞り６４を有していることが示されているが、流出調整絞り６４は、柔らかなダンピング特性を有しているパッシブダンピングバルブアセンブリ７０と交換可能である（図６および以下の議論を参照）。制御バルブアセンブリ６２は、オン／オフバルブアセンブリであってもよいし、制御バルブアセンブリ６２は、可変流をもたらす可変バルブアセンブリであってもよい。
ピストンアセンブリ３２は、デュアルチューブショックアブソーバであるショックアブソーバ２０と組み合わせて図示されている。ピストンアセンブリ３２を、単一のまたはモノチューブショックアブソーバとともに活用することは、本開示の適用の範囲内である。ピストンアセンブリ３２は、図４Ａに概略的に示されているように、上部ワーキングチャンバ４４を下部ワーキングチャンバ４６に接続する、３つの並列な流路を提供する。第１の流路７２（「ａ」がマーキングされている）は、固いダンピング特性を有するパッシブダンピングバルブアセンブリであるファームダンピングバルブアセンブリ６０を通じて進む。第２の流路７４（「ｂ」がマーキングされている）は、周波数依存ダンピングバルブアセンブリ６６を通じて進む。第２の流路７４は、第１の流路７２と並列であり、周波数依存ダンピングバルブアセンブリ６６は、ショックアブソーバ２０の運動の周波数に依存するダンピング特性を有するパッシブダンピングバルブアセンブリである。上述のように、第２の流路７４は、図７に示されているストローク依存バルブアセンブリ６８を含んでもよい。第３の流路７６（「ｃ」がマーキングされている）は、制御バルブアセンブリ６２および流出調整絞り６４を通じて進む。第３の流路７６は、第１の流路７２および第２の流路７４と並列である。上述のように、流出調整絞り６４は、図６に示され以下に説明されるパッシブダンピングバルブアセンブリ７０と交換可能である。パッシブダンピングバルブアセンブリ７０は、柔らかなダンピング特性を有している。図４Ｂは、選択可能なダンピングレンジを図式的に示している。選択可能なダンピングレンジは、２つのダンピング特性を有するショックアブソーバ２０を用いることにより達成可能であり、該２つのダンピング特性は、その両方が、ショックアブソーバ２０の運動の周波数（または振幅）に単独で依存する。
第１の流路７２は、第３の流路７６が閉じられると、固いダンピング特性を発生させる。第２の流路７４は、常に、バイパス流路を提供している。周波数依存ダンピングバルブアセンブリ６６が利用されていると、ショックアブソーバ２０の運動の周波数に依存して当該バイパス流路が開かれ、ストローク依存バルブアセンブリ６８が利用されていると、ショックアブソーバ２０のストロークに依存して、当該バイパス流路が開かれる。制御バルブアセンブリ６２を用いて第３の流路７６を開くことにより、柔らかなダンピング特性が発生され得る。また、第３の流路７６が開かれると、第２の流路７４は、周波数依存バイパス流路、またはストローク依存バイパス流路を提供したままであり得る。スリーブ７８は、制御バルブアセンブリ６２、流出調整絞り６４、および周波数依存ダンピングバルブアセンブリ６６を、ファームダンピングバルブアセンブリ６０に取り付ける。
再び図３を参照すると、ファームダンピングバルブアセンブリ６０は、ピストン本体８０、リバウンドバルブアセンブリ８２、および圧縮バルブアセンブリ８４を備えている。ピストン本体８０は、制御バルブアセンブリ６２と、周波数依存ダンピングバルブアセンブリ６６との間に取り付けられている。ピストンロッドアセンブリ３４は、主要ピストンロッド８６および中間ピストンロッド８８を備えている。
ピストン本体８０は、複数のリバウンド通路９０と、複数の圧縮通路９２とを規定する。シール４８は、ピストンアセンブリ３２と圧力チューブ３０との間にシーリング関係（sealing relationship）を提供するために、ピストン本体８０の周囲、およびスリーブ７８の周囲に延伸する。
リバウンドバルブアセンブリ８２は、バルブディスク９６、接合部（interface）９８、１以上の接合ディスク１００、および保持部１０２を備えている。バルブディスク９６は、ピストン本体８０を直接係合し、複数のリバウンド通路９０を閉じる。接合部９８は、バルブディスクの９６のピストン本体８０とは反対側と直接係合する。１以上の接合ディスク１００は、接合部９８を直接係合し、１以上の接合ディスク１００は、偏荷重を生み出す。この偏荷重が、接合部９８をバルブディスク９６に向かって押し出し（urge）、バルブディスク９６をピストン本体８０との係合部分に押し出す。保持部１０２は、中間ピストンロッド８８の軸方向に沿って移動され、１以上の接合ディスク１００により生み出された負荷を調節する。特定の負荷が生み出されると、保持部１０２は、当該特定の負荷が生み出されるように中間ピストンロッド８８に固定される。リバウンドストロークの間、上部ワーキングチャンバ４４における流体圧力、および複数のリバウンド通路９０の内部の流体圧力が上昇し、流体は、第１の流路７２を通じて流れる。流体は、上部ワーキングチャンバ４４からスリーブ７８を通じて流れ、最終的には、１以上の接合ディスク１００により生み出された負荷に打ち勝つ。圧力が上昇すると、バルブディスク９６の全体および接合部９８の全体は、中間ピストンロッド８８の軸方向に移動し、複数のリバウンド通路９０を開く。
圧縮バルブアセンブリ８４は、バルブディスク９６、接合部９８、１以上の接合ディスク１００、および保持部１０２を備えている。バルブディスク９６は、ピストン本体８０を直接係合し、複数の圧縮通路９２を閉じる。接合部９８は、バルブディスク９６のピストン本体８０とは反対側と直接係合する。１以上の接合ディスク１００は、接合部９８を直接係合し、１以上の接合ディスク１００は、偏荷重を生み出す。この偏荷重が、接合部９８をバルブディスク９６に向かって押し出し（urge）、バルブディスク９６をピストン本体８０との係合部分に押し出す。保持部１０２は、中間ピストンロッド８８の軸方向に沿って移動され、１以上の接合ディスク１００により生み出された負荷を調節する。特定の負荷が生み出されると、保持部１０２は、当該特定の負荷が生み出されるように中間ピストンロッド８８に固定される。圧縮ストロークの間、下部ワーキングチャンバ４６における流体圧力、および複数の圧縮通路９２の内部の流体圧力が上昇し、流体は、第１の流路７２を通じて流れる。流体は、下部ワーキングチャンバ４６からスリーブ７８を通じて流れ、最終的には、１以上の接合ディスク１００により生み出された負荷に打ち勝つ。圧力が上昇すると、バルブディスク９６の全体および接合部９８の全体は、中間ピストンロッド８８の軸方向に移動し、複数の圧縮通路９２を開く。
制御バルブアセンブリ６２は、ハウジング１３０、コイル１３２、接極子またはマグネット１３４、ガイドリング１３６、およびスライダ１３８を備えている。ハウジング１３０は、ねじ接続、溶接、またはこの技術分野において知られた他の手段により、ピストンロッドアセンブリ３４に取り付けられている。コイル１３２は、ハウジング１３０の内部に設けられており、コイル１３２は、接極子またはマグネット１３４を囲んでいる。活性化されると、コイル１３２は、接極子またはマグネット１３４を磁化させ、ガイドリング１３６の内部を軸方向に移動するスライダ１３８を引き付ける。
コイルスプリング１４０は、スライダ１３８に対し、コイル１３２から離れる方向に力を加える。コイル１３２に電力が供給されていなく、かつ、スライダ１３８に対してコイル１３２から離れるように力が加わっている時、制御バルブアセンブリ６２は、流出調整絞り６４を通じて流体が流れないようにする。コイル１３２に電力が供給されているとき、接極子またはマグネット１３４は、磁化するとともに、スライダ１３８をコイル１３２に向かって移動させ、以下に説明するように、流出調整絞り６４を開く。ガイドリング１３６は、スライダ１３８がガイドリング１３６の軸方向に移動することを可能にし、ガイドリング１３６は、止め具１４２を規定する。当該止め具１４２は、コイル１３２から離れる方向へのスライダ１３８の移動を制限する。ガイドリング１３６は、複数の開口部１４４を規定する。複数の開口部１４４は、制御バルブアセンブリ６２が活性化されていると、流体が流出調整絞り６４へ流れることを可能にする。
流出調整絞り６４は、接合プレート１５０および流出調整ディスク１５２を備えている。接合プレート１５０は、制御バルブアセンブリ６２のスライダ１３８に接合するバルブシート１５４を規定し、流出調整ディスク１５２へ流体が流れるのを妨げたり、可能にしたりする。制御バルブアセンブリ６２のコイル１３２が活性化されていない時は、コイルスプリング１４０は、スライダ１３８に対し、流出調整ディスク１５２への流体の流れを妨げる止め具１４２の方へと力を加える。制御バルブアセンブリ６２を活性化させるために、コイル１３２に電力が供給されている時は、接極子またはマグネット１３４は、スライダ１３８をバルブシート１５４から離れるように移動させ、流出調整ディスク１５２に流体が流れるのを可能にする。接合プレート１５０は、複数の動径方向の開口部１５６、および、当該複数の動径方向の開口部１５６から離れた複数の軸方向の開口部１５８を規定する。接合プレート１５０は、また、バルブシート１５４から延伸する中央チューブ１６０を規定し、周波数依存ダンピングバルブアセンブリ６６を封止係合する。第２の流路７４は、上部ワーキングチャンバ４４から、スリーブ７８、複数の動径方向の開口部１５６、および中央チューブ１６０により規定される流体通路１６２を通じて延伸し、周波数依存ダンピングバルブアセンブリ６６に到達する。第３の流路７６は、上部ワーキングチャンバ４４から、スリーブ７８、複数の軸方向の開口部１５８、中間ピストンロッド８８と中央チューブ１６０との間に規定される流体通路１６４を通じて延伸し、流出調整ディスク１５２に到達する。中間ピストンロッド８８は、接合プレート１５０と、中央チューブ１６０にほぼ同軸な周波数依存ダンピングバルブアセンブリ６６との間で延伸している。流出調整ディスク１５２は、中間ピストンロッド８８と、周波数依存ダンピングバルブアセンブリ６６との間に配置されている。
リバウンドストロークの間、上部ワーキングチャンバ４４内の流体は、加圧され、流体は、上部ワーキングチャンバ４４から始まる第３の流路７６、スリーブ７８を通じて流れる。そして、流体は、制御バルブアセンブリ６２が活性化されている場合にはスライダ１３８とバルブシート１５４との間を流れる。さらに、流体は、複数の軸方向の開口部１５８、流体通路１６４、流出調整ディスク１５２、およびスリーブ７８を通じて、下部ワーキングチャンバ４６に流れる。圧縮ストロークの間、下部ワーキングチャンバ４６内の流体は、加圧され、流体は、下部ワーキングチャンバ４６から始まる第３の流路７６、流出調整ディスク１５２、流体通路１６４、軸方向の開口部１５８を通じて流れる。そして、流体は、制御バルブアセンブリが活性化されている場合には、スライダ１３８とバルブシート１５４との間を流れる。さらに、流体は、スリーブ７８を通じて上部ワーキングチャンバ４４に流れる。
周波数依存ダンピングバルブアセンブリ６６は、ハウジング１７０、バルブ本体１７２、１以上のバルブディスク１７４、ダイヤフラム１７６、および保持部１７８を備えている。ハウジング１７０は、流体チャンバ１８０を規定する。バルブ本体１７２およびダイヤフラム１７６は、流体チャンバ１８０を、上部チャンバ１８２と下部チャンバ１８４とに分ける。ハウジング１７０内の通路１８６は、上部チャンバ１８２を、スリーブ７８を通じて下部ワーキングチャンバ４６に接続する。バルブ本体１７２は、流体チャンバ１８０の内部に配置される。バルブ本体１７２は、流体通路１６２を下部チャンバ１８４に接続する通路１８８を規定する。１以上のバルブディスク１７４は、バルブ本体１７２と、ハウジング１７０によって規定されるバルブシート１９０との間に延伸する。保持部１７８は、ハウジング１７０に取り付けられ、下部チャンバ１８４を閉じる。通路１９２は、下部チャンバ１８４と下部ワーキングチャンバ４６との間を延伸する。
リバウンドストロークの間、流体通路１６２からの流体は、周波数依存ダンピングバルブアセンブリ６６に流入する。流体の大部分は、１以上のバルブディスク１７４をたわませ、バルブシート１９０から外し、流体を通路１８６およびスリーブ７８を通じて上部チャンバ１８２および下部ワーキングチャンバ４６へと流れさせる。通路１９２が流体抵抗を有しているため、流体圧力は下部チャンバ１８４において上昇する。下部チャンバ１８４における流体圧力の上昇は、バルブ本体１７２を、ハウジング１７０によって規定されるバルブシート１９０に向かって移動させる。バルブ本体１７２においてダイヤフラム１７６より下部の領域は、１以上のバルブディスク１７４上の領域、およびバルブ本体１７２の上面の領域よりも大きいので、バルブ本体１７２は、バルブシート１９０に向かって移動する。バルブ本体１７２がバルブシート１９０に向かって上方に移動すると、上部チャンバ１８２へと移動する流体が少なくなる結果として、１以上のバルブディスク１７４とバルブシート１９０との間の流体の流れが絞られ（throttled）、ダンピング負荷が発生する。
下部チャンバ１８４を満たすには時間がかかるため、１以上のバルブディスク１７４の絞り動作（throttling）は、時間に依存する。この閉じる動きは、圧力にも依存する。流体通路１６２からの流体の流れが高いほど、早く閉じる。しかしながら、時間特性は、より重要である。ダイヤフラム１７６がバルブ本体１７２の外縁に近接したバルブ本体１７２から離れているため、バルブ本体１７２が上方へ移動すると、ダイヤフラム１７６との接触面は、より小さくなる。結果として、下部チャンバ１８４内の流体圧力が相互に作用するバルブ本体１７２の有効表面積が減少する。構成要素の寸法（sizing）は、「下部チャンバの圧力が上昇すると、バルブシート１９０および１以上のバルブディスク１７４において緩やかな閉鎖効果が得られるように下部チャンバにおける圧力が作用する有効表面積が減少する」ような寸法である。下部チャンバ１８４が最少体積である時（バルブ本体１７２が最下部に位置している時）には、１以上のバルブディスク１７４の負荷が最少であるために柔らかなダンピング負荷が発生し得る。バルブ本体１７２が上方へ移動すると、１以上のバルブディスク１７４における負荷が上昇し、発生したダンピング負荷が、柔らかなダンピング負荷から固いダンピング負荷へと上昇する。柔らかなダンピング負荷から固いダンピング負荷への長期間にわたる変化は、比例的または対数的な変化になるように制御されてもよい。ダンピングの周波数依存特性は、この構成により達成される。
図５を参照すると、ベースバルブアセンブリ３８は、バルブ本体２０２、圧縮バルブアセンブリ２０４、およびリバウンドバルブアセンブリ２０６を備えている。圧縮バルブアセンブリ２０４およびリバウンドバルブアセンブリ２０６は、ボルト２０８およびナット２１０、またはリベットを用いて、バルブ本体２０２に取り付けられている。バルブ本体２０２は、複数の圧縮通路２１２、および複数のリバウンド通路２１４を規定する。
圧縮バルブアセンブリ２０４は、１以上のバルブディスク２１６を備えており、当該１以上のバルブディスク２１６には、ナット２１０と１以上のバルブディスク２１６との間に設けられたバネ２１８による、バルブ本体２０２の方への力が加わっている。圧縮ストロークの間、下部ワーキングチャンバ４６内の流体は加圧され、圧縮通路２１２内部の流体圧力は、バネ２１８により発生された負荷に打ち勝つこと、および１以上のバルブディスク２１６をバルブ本体２０２に対して移動させることにより、最終的に圧縮バルブアセンブリ２０４を開く。圧縮バルブアセンブリ２０４は、下部ワーキングチャンバ４６からリザーバチャンバ５２へと流体が流れるように開かれる。
リバウンドバルブアセンブリ２０６は、支持ワッシャー２２０、バルブディスク２２２、およびバネ２２４を備えている。バルブディスク２２２は、バルブ本体２０２に接しており、リバウンド通路２１４を閉じる。バネ２２４は、バルブディスク２２２と支持ワッシャー２２０との間に直接配置されており、支持ワッシャー２２０は、バルブ本体２０２とボルト２０８との間に直接配置されている。リバウンドストロークの間、下部ワーキングチャンバ４６内の流体の圧力が減少し、これにより、リザーバチャンバ５２内の流体圧力が、バルブディスク２２２に対して相互に作用する。バルブディスク２２２に対する流体圧力がバネ２２４の偏荷重に打ち勝つと、バルブディスク２２２は、リバウンド通路２１４を開くためにバルブ本体２０２から離れ、リザーバチャンバ５２から下部ワーキングチャンバ４６へと流体が流れるようにする。典型的に、バルブディスク２２２に作用する小さい流体圧力は、バルブディスク２２２をたわませ、リバウンドバルブアセンブリ２０６は、リザーバチャンバ５２と下部ワーキングチャンバ４６との間の逆止バルブとして作用し、ダンピング負荷を発生させないか、またはダンピング負荷を部分的に発生させる。
図６を参照すると、本開示の他の実施形態に係るピストンアセンブリ２３２が示されている。上述のように、流出調整絞り６４は、パッシブダンピングバルブアセンブリ７０と交換可能である。ピストンアセンブリ２３２は、ファームダンピングバルブアセンブリ６０、制御バルブアセンブリ６２、パッシブダンピングバルブアセンブリ７０、および周波数依存ダンピングバルブアセンブリ６６を備えている。ファームダンピングバルブアセンブリ６０、制御バルブアセンブリ６２、および周波数依存ダンピングバルブアセンブリ６６については、上述の通りである。
パッシブダンピングバルブアセンブリ７０は、パッシブダンピングバルブアセンブリが柔らかなダンピング特性を提供する一方、ファームダンピングアセンブリが固いダンピング特性を提供する点を除いて、ファームダンピングバルブアセンブリ６０と類似している。
パッシブダンピングバルブアセンブリ７０は、ピストン本体２８０、リバウンドバルブアセンブリ２８２、および圧縮バルブアセンブリ２８４を備えている。ピストン本体２８０は、制御バルブアセンブリ６２とファームダンピングバルブアセンブリ６０との間に取り付けられている。ピストンロッドアセンブリ３４は、主要ピストンロッド８６、および中間ピストンロッドアセンブリ２８８を備えている。
ピストン本体２８０は、複数のリバウンド通路２９０、および複数の圧縮通路２９２を規定する。
リバウンドバルブアセンブリ２８２は、バルブディスク２９６、接合部２９８、１以上の接合ディスク３００、および保持部３０２を備えている。バルブディスク２９６は、ピストン本体２８０を直接係合し、複数のリバウンド通路２９０を閉じる。接合部２９８は、バルブディスク２９６のピストン本体２８０とは反対側と直接係合する。１以上の接合ディスク３００は、接合部２９８を直接係合し、１以上の接合ディスク３００は、偏荷重を生み出す。この偏荷重は、接合部２９８をバルブディスク２９６に向かって押し出し、バルブディスク２９６をピストン本体２８０との係合部分に押し出す。保持部３０２は、中間ピストンロッドアセンブリ２８８の軸方向に沿って移動され、１以上の接合ディスク３００によって生み出された負荷を調節する。特定の負荷が生み出されると、保持部３０２は、当該特定の負荷が生み出されるように、中間ピストンロッドアセンブリ２８８に固定される。リバウンドストロークの間、上部ワーキングチャンバ４４内の流体圧力、および複数のリバウンド通路２９０の内部の流体圧力が上昇し、流体は、制御バルブアセンブリ６２が開かれている場合には第３の流路７６を通じて流れる。流体は、上部ワーキングチャンバ４４からスリーブ７８を通じて流れ、最終的に、１以上の接合ディスク３００により生み出された負荷に打ち勝つ。圧力が上昇すると、バルブディスク２９６の全体および接合部２９８の全体は、中間ピストンロッドアセンブリ２８８の軸方向に移動し、制御バルブアセンブリ６２が開かれている場合のみ複数のリバウンド通路２９０を開く。制御バルブアセンブリ６２が閉じられている場合、パッシブダンピングバルブアセンブリ７０を通る流体の流れは、妨げられ得る。
圧縮バルブアセンブリ２８４は、バルブディスク２９６、接合部２９８、１以上の接合ディスク３００、および保持部３０２を備えている。バルブディスク２９６は、ピストン本体２８０を直接係合し、複数の圧縮通路２９２を閉じる。接合部２９８は、バルブディスク２９６のピストン本体２８０とは反対側と直接係合する。１以上の接合ディスク３００は、接合部２９８を直接係合し、１以上の接合ディスク３００は、偏荷重を生み出す。この偏荷重が、接合部２９８をバルブディスクに向かって押し出し、バルブディスク２９６をピストン本体２８０との係合部分に押し出す。保持部３０２は、中間ピストンロッドアセンブリ２８８の軸方向に移動され、１以上の接合ディスク３００により生み出された負荷を調節する。特定の負荷が生み出されると、保持部３０２は、当該特定の負荷が生み出されるように中間ピストンロッドアセンブリ２８８に固定される。圧縮ストロークの間、下部ワーキングチャンバ４６における流体圧力、および複数の圧縮通路２９２の内部における流体圧力が上昇し、流体は、制御バルブアセンブリ６２が開かれた時に、第３の流路７６を通じて流れる。流体は、下部ワーキングチャンバ４６からスリーブ７８、流体通路１６４を通じて流れ、最終的に、１以上の接合ディスク３００により生み出された負荷に打ち勝つ。圧力が上昇すると、バルブディスク２９６の全体および接合部２９８の全体は、中間ピストンロッドアセンブリ２８８の軸方向に移動し、制御バルブアセンブリ６２が開かれている場合のみ複数の圧縮通路２９２を開く。制御バルブアセンブリ６２が閉じられている場合、パッシブダンピングバルブアセンブリ７０を通る流体の流れは、妨げられ得る。
中間ピストンロッドアセンブリ２８８は、第１のスリーブ３１０、第２のスリーブ３１２、第３のスリーブ３１４、および第４のスリーブ３１６を備えている。第１のスリーブ３１０は、保持部３０２を通じて延伸しており、スライダ１３８は、保持部３０２および第１のスリーブ３１０により規定されるバルブシート１５４を直接係合する。第１のスリーブ３１０は、流体通路１６４の第１の部分を規定する。第２のスリーブ３１２は、第１のスリーブ３１０と接合プレート１５０との間に配置されている。第２のスリーブ３１２は、流体通路１６４の第２の部分を規定する。接合プレート１５０は、上述したものと同様であるが、本実施形態では、接合プレート１５０は、上述のように、第２のスリーブ３１２と周波数依存ダンピングバルブアセンブリ６６との間を延伸する。
第３のスリーブ３１４は、接合プレート１５０の中央チューブ１６０とほぼ同軸な接合プレート１５０から延伸している。第３のスリーブ３１４は、流体通路１６４の第３の部分を規定する。第４のスリーブ３１６は、第３のスリーブ３１４から、周波数依存ダンピングバルブアセンブリ６６のハウジング１７０に延伸する。第４のスリーブ３１６は、流体通路１６４の第４の部分を規定し、さらに、第４のスリーブ３１６とハウジング１７０との間に延伸する流体通路３２０を規定する。これにより、流体通路１６４から、スリーブ７８を通じて下部ワーキングチャンバ４６へと流体が流れるようになる。
ピストンアセンブリ２３２の動作および機能は、ピストンアセンブリ３２について上述したものと同様である。
図７を参照すると、本開示の別の実施形態に係るピストンアセンブリ４３２が示されている。上述のように、周波数依存ダンピングバルブアセンブリ６６は、ストローク依存バルブアセンブリ６８と交換可能である。ピストンアセンブリ４３２は、ファームダンピングバルブアセンブリ６０、制御バルブアセンブリ６２、流出調整絞り６４、およびストローク依存バルブアセンブリ６８を備えている。ファームダンピングバルブアセンブリ６０、制御バルブアセンブリ６２、および流出調整絞り６４は、上述の通りである。
ストローク依存バルブアセンブリ６８は、ハウジング４９６および摺動ピストン４９８を備えている。流体通路１６２は、流体通路１６２を通る流体の流量を制御する絞り５０６を含んでいる。ハウジング４９６は、カップ遮光ハウジング（cup shaded housing）であり、ねじ切り、溶接、またはこの技術分野において知られた他の手段により、中央チューブ１６０上に設けられている。摺動ピストン４９８は、チャンバ５０４を規定するように、ハウジング４９６の内部に摺動可能に設けられている。シール５０８は、ピストン４９８とハウジング４９６との間に配置されており、下部ワーキングチャンバ４６からチャンバ５０４を密封したり、過度の摩擦力を発生させたりすることなく、ハウジング４９６に対するピストン４９８の摺動を可能にする。第１のゴムリング５１０は、ピストン４９８とハウジング４９６との間に配置されている。第２のゴムリング５１２は、ピストン４９８と保持リング５１４との間に配置されている。保持リング５１４は、ゴムリング５１２に相互作用点（reaction point）を提供する一方で、ピストン４９８のアセンブリを維持する。ゴムリング５１０および５１２は、ピストン４９８の運動を制限し、本明細書にて後述されるように、柔らかなダンピングと固いダンピングとの間の滑らかな変化をもたらす。
圧縮ストロークの間、下部ワーキングチャンバ４６の内部の流体圧力は、チャンバ５０４の内部の流体を圧縮するピストン４９８の底部に対して相互に作用し、流体をチャンバ５０４から流体通路１６２を通じて上部ワーキングチャンバ４４へと流れさせる。流体の流量は、下部ワーキングチャンバ４６およびチャンバ５０４の内部において生じる圧力の量、リング５１０および５１２間のピストン４９８の自由運動の量、およびリング５１０の圧縮によって生み出されるばね比率によって決定される。圧縮ストロークの量または比率が上昇すると、流体通路１６２を通る流体の流れは、次第に減少し、初めの柔らかなダンピング状態から、固いダンピング状態への滑らかな変化をもたらす。リング５１０の圧縮は、そのような滑らかな変化をもたらす。
リバウンドストロークの間、上部ワーキングチャンバ４４の内部の流体圧力は、流体通路１６２を通じてチャンバ５０４に流れ込み、チャンバ５０４の内部の流体を圧縮するピストン４９８の上面に対して相互作用する。流体の流量は、上部ワーキングチャンバ４４およびチャンバ５０４の内部において生じる圧力の量、リング５１０と５１２との間のピストン４９８の自由運動の量、およびリング５１２の圧縮によって生み出されるばね比率によって決定される。伸長の量または比率が上昇すると、流体通路１６２を通る流体の流れは、次第に減少し、初めの柔らかなダンピング状態から固いダンピング状態への滑らかな変化をもたらす。リング５１２の圧縮は、そのような滑らかな変化をもたらす。
上述の各実施形態において、制御バルブアセンブリ６２は、流体が流れるようにするために開かれるノーマルクローズ型のバルブアセンブリとして記述されている。制御バルブアセンブリを、電力を受けていない状態において流体が流れるようにするノーマリーオープン型のバルブアセンブリであって、コイル１３２を活性化するための電力を受けると、流体の流れを制限するために、近接しているバルブアセンブリ２０を制御するバルブアセンブリとすることは、本開示の適用の範囲内である。
各実施形態の前述の記載は、図解および説明の目的のために提供されている。前述の記載は、全てを網羅することや本発明を限定することを意図していない。特定の実施形態の個々の要素または特徴は、通常、その特定の実施形態に限定されるものではないが、たとえ具体的に示されていないか、記載されていないとしても、適用可能である場合には交換可能であり、選択された実施形態において用いることができる。多様な手法において同様のものが変更されてもよい。そのような変更は、本発明からの逸脱と見做されるべきではなく、そのような全ての変更は本発明の適用範囲に含まれる。
本開示に係る２段階バルブを組み込んでいる典型的な自動車の略図である。 本開示に係るショックアブソーバの側断面図である。 本開示に係るピストンアセンブリの拡大された横断面図である。 図２に示されているショックアブソーバに関する調水バルブシステムの概略図である。 図２に示されているショックアブソーバにより達成される選択的ダンピングレンジを示しているグラフである。 本開示に係るベースバルブアセンブリの拡大された横断面図である。 本開示の他の実施形態に係るピストンアセンブリの拡大された横断面図である。 本開示の他の実施形態に係るピストンアセンブリの拡大された横断面図である。

Claims (12)

  1. 流体チャンバを形成する圧力チューブと、
    上記流体チャンバの内部に摺動可能に配置されたピストンアセンブリであって、上記流体チャンバを、上部ワーキングチャンバと下部ワーキングチャンバとに分けるピストンアセンブリと、を備え、
    上記ピストンアセンブリは、
    上記上部ワーキングチャンバと上記下部ワーキングチャンバとの間の流量を制御する第１のバルブアセンブリと、
    上記上部ワーキングチャンバと上記下部ワーキングチャンバとの間の流量を制御する第２のバルブアセンブリであって、上記第１のバルブアセンブリに並列な第２のバルブアセンブリと、
    上記上部ワーキングチャンバと上記下部ワーキングチャンバとの間の流量を制御する第３のバルブアセンブリであって、上記第１のバルブアセンブリ、および上記第２のバルブアセンブリの両方に並列な第３のバルブアセンブリと、を備えており、
    上記第１のバルブアセンブリは、ショックアブソーバに関する第１のダンピング特性を発生させる第１のパッシブダンピングバルブアセンブリであり、
    上記第３のバルブアセンブリは、柔らかなダンピング特性を発生させるアクティブ流量調整絞りであり、
    上記柔らかなダンピング特性は上記第１のダンピング特性よりも柔らかであることを特徴とするショックアブソーバ。
  2. 上記第１のパッシブダンピングバルブアセンブリは、少なくとも１つの第１の流体通路を規定する第１のピストン本体と、当該少なくとも１つの第１の流体通路を閉じるために、上記第１のピストン本体に直接流体接触している第１のバルブディスクとを含む、
    ことを特徴とする請求項１に記載のショックアブソーバ。
  3. 上記第２のバルブアセンブリは、上記圧力チューブにおける上記ピストンアセンブリの運動の周波数に基づく周波数依存ダンピング特性を発生させる第２のパッシブダンピングバルブアセンブリである、
    ことを特徴とする請求項１に記載のショックアブソーバ。
  4. 上記第２のパッシブダンピングバルブアセンブリは、少なくとも１つの第２の流体通路を規定する第２のピストン本体と、当該少なくとも１つの第２の流体通路を閉じるために、上記第２のピストン本体に直接流体接触している第２のバルブディスクとを含む、
    ことを特徴とする請求項３に記載のショックアブソーバ。
  5. 上記第２のバルブアセンブリは、上記圧力チューブにおける上記ピストンアセンブリの運動の量に基づくストローク依存ダンピング特性を発生させるパッシブダンピングバルブアセンブリである、
    ことを特徴とする請求項１に記載のショックアブソーバ。
  6. 上記第２のバルブアセンブリは、上記圧力チューブにおける上記ピストンアセンブリの運動の周波数に基づく周波数依存ダンピング特性を発生させるパッシブダンピングバルブアセンブリである、
    ことを特徴とする請求項１に記載のショックアブソーバ。
  7. 流体チャンバを形成する圧力チューブと、
    上記流体チャンバの内部に摺動可能に配置されたピストンアセンブリであって、上記流体チャンバを、上部ワーキングチャンバと下部ワーキングチャンバとに分けるピストンアセンブリと、を備え、
    上記ピストンアセンブリは、
    上記上部ワーキングチャンバと上記下部ワーキングチャンバとの間の流量を制御する第１のバルブアセンブリと、
    上記上部ワーキングチャンバと上記下部ワーキングチャンバとの間の流量を制御する第２のバルブアセンブリであって、上記第１のバルブアセンブリに並列な第２のバルブアセンブリと、
    上記上部ワーキングチャンバと上記下部ワーキングチャンバとの間の流量を制御する第３のバルブアセンブリであって、上記第１のバルブアセンブリ、および上記第２のバルブアセンブリの両方に並列な第３のバルブアセンブリと、を備えており、
    上記第２のバルブアセンブリは、上記圧力チューブにおける上記ピストンアセンブリの運動の周波数に基づく周波数依存の第１のダンピング特性を発生させるパッシブダンピングバルブアセンブリであり、
    上記第３のバルブアセンブリは、第２のダンピング特性を発生させるアクティブ流量調整絞りであり、
    上記第２のダンピング特性は上記第１のダンピング特性よりも柔らかである、
    ことを特徴とするショックアブソーバ。
  8. 流体チャンバを形成する圧力チューブと、
    上記流体チャンバの内部に摺動可能に配置されたピストンアセンブリであって、上記流体チャンバを、上部ワーキングチャンバと下部ワーキングチャンバとに分けるピストンアセンブリと、を備え、
    上記ピストンアセンブリは、
    上記上部ワーキングチャンバと上記下部ワーキングチャンバとの間の流量を制御する第１のバルブアセンブリと、
    上記上部ワーキングチャンバと上記下部ワーキングチャンバとの間の流量を制御する第２のバルブアセンブリであって、上記第１のバルブアセンブリに並列な第２のバルブアセンブリと、
    上記上部ワーキングチャンバと上記下部ワーキングチャンバとの間の流量を制御する第３のバルブアセンブリであって、上記第１のバルブアセンブリ、および上記第２のバルブアセンブリの両方に並列な第３のバルブアセンブリと、を備えており、
    上記第２のバルブアセンブリは、上記圧力チューブにおける上記ピストンアセンブリの運動の周波数に基づく周波数依存の第１のダンピング特性を発生させるパッシブダンピングバルブアセンブリであり、
    上記第３のバルブアセンブリは、第２のダンピング特性を発生させるアクティブダンピングバルブアセンブリであり、
    上記第２のダンピング特性は上記第１のダンピング特性よりも柔らかである、
    ことを特徴とするショックアブソーバ。
  9. 上記パッシブダンピングバルブアセンブリは、少なくとも１つの第２の流体通路を規定する第２のピストン本体と、当該少なくとも１つの第２の流体通路を閉じるために、上記第２のピストン本体に直接流体接触している第２のバルブディスクとを含む、
    ことを特徴とする請求項８に記載のショックアブソーバ。
  10. 流体チャンバを形成する圧力チューブと、
    上記流体チャンバの内部に摺動可能に配置されたピストンアセンブリであって、上記流体チャンバを、上部ワーキングチャンバと下部ワーキングチャンバとに分けるピストンアセンブリと、を備え、
    上記ピストンアセンブリは、
    上記上部ワーキングチャンバと上記下部ワーキングチャンバとの間の流量を制御する第１のバルブアセンブリと、
    上記上部ワーキングチャンバと上記下部ワーキングチャンバとの間の流量を制御する第２のバルブアセンブリであって、上記第１のバルブアセンブリに並列な第２のバルブアセンブリと、
    上記上部ワーキングチャンバと上記下部ワーキングチャンバとの間の流量を制御する第３のバルブアセンブリであって、上記第１のバルブアセンブリ、および上記第２のバルブアセンブリの両方に並列な第３のバルブアセンブリと、を備えており、
    上記第２のバルブアセンブリは、上記圧力チューブにおける上記ピストンアセンブリの運動の量に基づくストローク依存の第１のダンピング特性を発生させるパッシブダンピングバルブアセンブリであり、
    上記第３のバルブアセンブリは、第２のダンピング特性を発生させるアクティブ流量調整絞りであり、
    上記第２のダンピング特性は上記第１のダンピング特性よりも柔らかである
    ことを特徴とするショックアブソーバ。
  11. 流体チャンバを形成する圧力チューブと、
    上記流体チャンバの内部に摺動可能に配置されたピストンアセンブリであって、上記流体チャンバを、上部ワーキングチャンバと下部ワーキングチャンバとに分けるピストンアセンブリと、を備え、
    上記ピストンアセンブリは、
    上記上部ワーキングチャンバと上記下部ワーキングチャンバとの間の流量を制御する第１のバルブアセンブリと、
    上記上部ワーキングチャンバと上記下部ワーキングチャンバとの間の流量を制御する第２のバルブアセンブリであって、上記第１のバルブアセンブリに並列な第２のバルブアセンブリと、
    上記上部ワーキングチャンバと上記下部ワーキングチャンバとの間の流量を制御する第３のバルブアセンブリであって、上記第１のバルブアセンブリ、および上記第２のバルブアセンブリの両方に並列な第３のバルブアセンブリと、を備えており、
    上記第２のバルブアセンブリは、上記圧力チューブにおける上記ピストンアセンブリの運動の量に基づくストローク依存の第１のダンピング特性を発生させるパッシブダンピングバルブアセンブリであり、
    上記第３のバルブアセンブリは、第２のダンピング特性を発生させるアクティブダンピングバルブアセンブリであり、
    上記第２のダンピング特性は上記第１のダンピング特性よりも柔らかである、
    ことを特徴とするショックアブソーバ。
  12. 上記パッシブダンピングバルブアセンブリは、少なくとも１つの第２の流体通路を規定する第２のピストン本体と、当該少なくとも１つの第２の流体通路を閉じるために、上記第２のピストン本体に直接流体接触している第２のバルブディスクとを含む、
    ことを特徴とする請求項１１に記載のショックアブソーバ。
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