JP7387945B1 - パイロット式切替弁及び緩衝器 - Google Patents

Abstract

パイロット式切替弁（２０）は、通電されることにより作動する駆動部（３０）と、この駆動部（３０）が作動することにより流路（Ｒ）を開放する弁体である第１弁体（５３）と、この第１弁体（５３）と共に流路（Ｒ）を開閉可能であり、第１弁体（５３）が流路（Ｒ）を開放した際に、第１弁体（５３）よりも上流側と下流側の圧力差によって流路（Ｒ）をさらに開放する弁体である第２弁体（６１）と、を有し、駆動部（３０）は、流路（Ｒ）を開放している状態の第２弁体（６１）に当接可能である。

Description

本発明は、パイロット式切替弁及び緩衝器に関する。

例えば、鞍乗り型車両の緩衝器の内部に、オイルの流れる流路を開閉するためにパイロット式切替弁を設けることが知られている。パイロット式切替弁が搭載されている従来技術として特許文献１に開示される技術がある。

特許文献１に示されるような、緩衝器は、通電されることにより作動する駆動部と、この駆動部が作動することにより流路を開放する第１弁体と、この第１弁体が流路を開放した際に圧力差によって流路をさらに開放する第２弁体と、を有している。

第２弁体よりも小さな第１弁体を先に開くことにより、差圧を利用して第２弁体が開かれる。小さな第１弁体を開放するために必要な力は小さくて良いため、流路を開放するために必要な力が小さくて済む。

特開２０１６－１７６５５２号公報

特許文献１に開示されたパイロット式切替弁について本発明者らが研究をしたところ、流路が開放されている状態において、第２弁体が振動する虞があることが分かった。これは、第２弁体の開口量が第１弁体、第２弁体に流れる流量に依存し、それらもまた第２弁体の開口量に依存する相互依存関係であるが為、非収束系の振動運動が発生すると考えられる。このようなパイロット式切替弁を緩衝器に採用すると、緩衝器で発生する減衰力にも影響を与える虞があることが分かった。

本発明は、第２弁体の振動を抑制することのできるパイロット式切替弁の提供を課題とする。

本発明者らは、鋭意検討の結果、第１弁体を押すための駆動部を、流路を開放している状態の第２弁体に当接させることにより、第２弁体の振動を抑制することを知見した。本発明は、当該知見に基づいて完成させた。

以下、本開示について説明する。

本開示によれば、通電されることにより作動する駆動部と、この駆動部が作動することにより流路を開放する弁体である第１弁体と、この第１弁体と共に前記流路を開閉可能であり、前記第１弁体が前記流路を開放した際に、前記第１弁体よりも上流側と下流側の圧力差によって前記流路をさらに開放する弁体である第２弁体と、を有し、前記駆動部は、前記流路を開放している状態の前記第２弁体も開放状態に保持可能である、パイロット式切替弁が提供される。

本発明によれば、第２弁体の振動を抑制することのできるパイロット式切替弁を提供することができる。

実施例によるパイロット式切替弁が搭載された緩衝器の正面図である。 図１の２部拡大図である。 図２の３－３線断面図である。 図４Ａは、第２押圧部の正面図、図４Ｂは、第２押圧部の側面図である。 図５Ａは、駆動部が作動する前のパイロット式切替弁について説明する図、図５Ｂは、駆動部が第１弁体を押している際のパイロット式切替弁の作用について説明する図、図５Ｃは、図５Ｂの５Ｃ部拡大図である。 図６Ａは、第２弁体が押下げられた際の作用について説明する図、図６Ｂは、図６Ａの６Ｂ部拡大図である。 時間と第２弁体の位置との関係について説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。添付図に示した形態は本発明の一例であり、本発明は当該形態に限定されない。

＜実施例＞
図１を参照する。図１には、フロントフォークの主要部を構成する、テレスコピック型の緩衝器１０が示されている。フロントフォークは、二輪車等の鞍乗り型車両の前部に設けられ、路面から受ける振動が車体側へ伝わることを抑制している。

緩衝器１０は、二輪車のヘッドパイプ近傍から前輪まで掛け渡されて用いられる。二輪車の走行時には、路面の凹凸等の影響により、前輪から振動が入力される。この際、緩衝器１０が圧縮、伸長し、その際に減衰力が発生する。

緩衝器１０は、二輪車のヘッドパイプから前輪へ向かって下方に延びる筒状のアウタチューブ１１と、前輪からヘッドパイプへ向かって上方に延び先端がアウタチューブ１１の内部に挿入されている筒状のインナチューブ１２と、これらのアウタチューブ１１及びインナチューブ１２を互いに離間する方向へ付勢する図示しないコイルスプリングと、を主な構成要素とする。アウタチューブ１１及びインナチューブ１２によって囲われた空間には、作動流体としてのオイルが充填されている。

緩衝器１０は、アウタチューブ１１の上端（末端）を閉じているアウタチューブ蓋部１６と、インナチューブ１２の下端（末端）を閉じているアクスルホルダ１７と、を有している。

インナチューブ１２の下部に隣接した部位には、インナチューブ１２から余剰なオイルが流れ込むことが可能な蓄圧器１８が設けられている。これらのインナチューブ１２と蓄圧器１８との間には、インナチューブ１２から蓄圧器１８へのオイルの流路Ｒを開閉するパイロット式切替弁２０が設けられている。流路Ｒは、パイロット式切替弁２０の内部とインナチューブ１２の内部と蓄圧器１８とをつなぐ部分である。

なお、蓄圧器には、ブラダやフリーピストンを用いることができる。さらに、蓄圧器は、インナチューブ内の余剰なオイルを貯めることができればよく、ブラダやフリーピストン以外であっても採用することができる。蓄圧器は、インナチューブの軸線上に設けられていても良い。

図２及び図３を参照する。図２及び図３には、パイロット式切替弁２０の要部が示されている。ケース２１は、発明の理解のために模式的に示されている。

パイロット式切替弁２０は、略有底筒状のケース２１と、通電されることにより作動する駆動部３０と、この駆動部３０の先端に隣接して設けられケース２１内の流路Ｒを区画している区画部材２３と、駆動部３０が作動することにより流路Ｒを開放するバルブである第１バルブ５０と、この第１バルブ５０が流路Ｒを開放した際に圧力差によって流路Ｒをさらに開放するバルブである第２バルブ６０と、これらの第１バルブ５０及び第２バルブ６０が収納されているバルブ収納部材２６と、このバルブ収納部材２６に収納された筒状の部材であって第２バルブ６０をガイドするバルブガイド部材２７と、を有している。

ケース２１は、例えば、内周部が有底筒状に形成されている。ケース２１には、インナチューブ１２（図１参照）からのオイルが流れ込むことができるよう開けられている第１流路穴部２１ａと、蓄圧器１８（図１参照）へ流れるオイルが通過可能に開けられている第２流路穴部２１ｂと、を有している。

駆動部３０は、先端がケース２１に締結されている筒状の駆動部本体３１と、駆動部本体３１の軸線ＣＬに沿って進退可能に設けられているロッド３２と、このロッド３２の外周を囲うように巻かれ通電可能なコイル３３と、ロッド３２の先端に設けられロッド３２と共に軸線ＣＬに沿って進退可能なプランジャ４０と、駆動部本体３１の内周面に固定されプランジャ４０の後退限を規定している後退ストッパ３５と、駆動部本体３１の内周面に固定されプランジャ４０をガイドしているプランジャガイド部３６と、を有している。

駆動部本体３１の先端は、ケース２１の内部に形成された段差部分に当接している。これにより駆動部３０全体の位置決めがされている。

ロッド３２には、図示しないばねによって後退する方向への付勢力が付与されている。

コイル３３には、図示しないバッテリが接続されており、通電可能とされている。コイル３３への通電のオンオフは、制御部によって切り替えられる。制御部には、各種センサが接続されており、制御部は、これらのセンサからの電気信号に基づき、コイル３３への通電のオンオフを切り替える。

プランジャ４０は、ロッド３２の先端に当接し略Ｔ字状を呈する第１押圧部４１と、この第１押圧部４１が貫通し第１押圧部４１の鍔状の部位に当接している板ばね４２と、第１押圧部４１の先端が挿入されていると共に板ばね４２に当接している第２押圧部４３と、を有している。

第１押圧部４１は、ロッド３２が当接しているロッド当接部４１ａと、このロッド当接部４１ａの中心から軸線ＣＬに沿って延びる第１押圧部本体４１ｂと、を有している。

板ばね４２は、リング状のリング部から中心に向かって複数の羽状のばねが延びてなる。

図２、図４Ａ及び及び図４Ｂを参照する。第２押圧部４３は、後退ストッパ３５と共に板ばね４２を挟み込んでいる有底筒状の板ばね当接部４３ａと、この板ばね当接部４３ａの中心から軸線ＣＬに沿って延び第１押圧部本体４１ｂが圧入されている筒状の連結部４３ｂと、連結部４３ｂの先端から軸線ＣＬに沿って延びる軸状の部位であって第２バルブ６０に当接可能な第２軸部４３ｃと、この第２軸部４３ｃの先端から軸線ＣＬに沿って延び第１バルブ５０に当接可能な第１軸部４３ｄと、を有する。

第２軸部４３ｃは、断面が非円形状になっており、具体的には筒状の連結部４３ｂから第１軸部４３ｄに向かって徐々に肉厚が薄くなる板状に形成されている。さらに、板状の第２軸部４３ｃの幅方向において、第１軸部４３ｄに向かって縮径し、第２弁体６１の第２弁穴部６１ａの周縁に当接可能な肩部６１ｃ（傾斜面）を有する。この構成によって、肩部６１ｃが第２弁体６１の第２弁穴部６１ａの周縁に当接した状態で、オイルが第２弁穴部６１ａを通過することができるようになっている。先端が第１軸部４３ｄに向かって縮径するテーパ面によって構成されている。この肩部６１ｃは傾斜面に限らず、段差状であっても良い。

図２を参照する。プランジャガイド部３６は、外周面の一部であって軸線ＣＬに対して傾いたテーパ状のガイド部テーパ面部３６ａを有している。ガイド部テーパ面部３６ａは、区画部材２３から離間している。このため、オイルは、ガイド部テーパ面部３６ａと区画部材２３との間を通過することができる。

区画部材２３には、軸線ＣＬを中心にオイルが通過可能な区画部材穴部２３ａが開けられている。区画部材穴部２３ａは、流路Ｒの一部を構成していると共に、第１バルブ５０及び第２バルブ６０によって開閉される。

第１バルブ５０は、バルブ収納部材２６に一端が当接し圧縮コイルばねによって構成されている付勢部材５１と、この付勢部材５１の他端を受けている受け部材５２と、この受け部材５２に固定され流路Ｒの一部を開閉可能な第１弁体５３と、第２バルブ６０に形成され流路Ｒを閉じている状態の第１弁体５３が当接している第１弁座部５４と、を含む。

第２バルブ６０は、有底筒状を呈している第２弁体６１と、区画部材２３に形成され流路Ｒを閉じている状態の第２弁体６１が当接している第２弁座部６２と、を有している。

付勢部材５１は、第１弁体５３を介して第２弁体６１を閉じ方向に付勢しており、第２バルブ６０の一部も構成している。換言すれば、第２バルブ６０には、付勢部材５１も含まれている、ということができる。

受け部材５２は、第２弁体６１の内周面に沿って軸線方向に変位可能である。つまり、第１弁体５３は、受け部材５２を介して第２弁体６１の内周面によって移動方向をガイドされている。受け部材５２と第２弁体６１の内周面との間には、オイルが通過することができるよう受け部材オイル穴部５２ａが開けられている。

受け部材５２の先端は、他の部位に比べて外径が小さく形成され、第２弁体６１との間に所定の空間が形成されている。

第１弁体５３は、弾丸形状を呈している。より詳細には、基端が円柱状に形成され、先端が半球状に形成され、これらが一体的に連続している。

第１弁座部５４は、第１弁体５３との接触面積を大きくすることができるよう軸線ＣＬに対して傾いている。

第２弁体６１は、底部の中心を貫通している第２弁穴部６１ａを有している。第２弁穴部６１ａは、第１弁座部５４と連続している。

また、第２弁体６１の外周面には、第２弁体６１に向かって流れるオイルに対して斜め方向に傾いている油圧受面部６１ｂが形成されている。

第２弁座部６２には、Ｏリングが設けられている。

バルブ収納部材２６の底部には、溝状に形成された溝部２６ａが軸線ＣＬを中心に径方向に形成されている。また、溝部２６ａの中心から軸線ＣＬに沿って、バルブ収納部材２６の底部を収納部貫通穴部２６ｂが貫通している。収納部貫通穴部２６ｂの内径は、付勢部材５１の内径よりも小さい。

バルブガイド部材２７には、オイルの通過を許容するバルブガイド穴部２７ａが複数個所に開けられている。バルブガイド穴部２７ａの中心軸は、径方向に向いている。第２弁体６１の油圧受面部６１ｂは、バルブガイド穴部２７ａの軸線に対して傾いている、ということができる。

以上に説明したパイロット式切替弁２０の作用について以下説明する。

図５Ａを参照する。プランジャ４０が後退位置にある場合において、第１弁体５３及び第２弁体６１は、蓄圧器１８（図１参照）へ向かうオイルの流れを遮断している。この場合、オイルは、例えば、ばねレート可変機構に向かって流れる。具体的には、付勢部材５１の付勢力によって第１弁体５３は第１弁座部５４に当接し、第２弁体６１は第２弁座部６２に当接している。これにより流路Ｒが閉じられている。この際、インナチューブとアウタチューブの相対移動によるオイルをばねレート可変機構に導くことで、ばねレート可変機構のスプリングの格納長を短くさせ、強いスプリング反力が得られる。

図２を参照する。例えば、ばねレート可変機構を動作させない場合には、コイル３３に通電される。通電されるとロッド３２が前進し、プランジャ４０が押し出される。図５Ｂを参照する。押し出されたプランジャ４０は、付勢部材５１の付勢力に抗して第１弁体５３を押し込む。これにより遮断されていた流路Ｒが解放されオイルは蓄圧器１８に流れる。このときばねレート可変機構のスプリング格納長は変化しない為、低いスプリング反力が得られる。

図５Ｃを参照する。第１軸部４３ｄが第１弁体５３を押し込むことにより、第１弁体５３は、第１弁座部５４から離間する。これによりオイルは、第２弁穴部６１ａを通過することができるようになる。つまり、流路Ｒの一部が開放される。

図６Ａを参照する。流路Ｒが開放されると、第２弁体６１上流側の油圧と下流側の油圧との差圧によって第２弁体６１が押下げられる。第２弁体６１が押下げられるのに合わせて、プランジャ４０は、前進し続ける。

第２弁体６１が油圧によってバルブ収納部材２６に当接するまで押下げられると、第１弁体５３もプランジャ４０によって後退限まで押下げられる。これにより、流路Ｒが全開となる。オイルは、バルブガイド穴部２７ａから区画部材穴部２３ａを通過する。

なお、オイルの流れる方向及び第２弁体６１の移動する方向の両方に対して油圧受面部 が斜めに形成されているため、第２弁体６１を確実に作動させることができる。

図６Ｂを参照する。第２弁体６１が流路Ｒを全開としている状態において、第１軸部４３ｄは、第１弁体５３に当接し、第２軸部４３ｃは、第２弁体６１に当接している。なお、第２弁体６１の第２軸部４３ｃが当接する部位は、第２軸部４３ｃの先端の傾斜形状に沿ってテーパ状に形成されている。

流路Ｒを全開としている状態では、第１弁体５３及び第２弁体６１に駆動部３０が当接している状態が保たれる。これによって、インナチューブとアウタチューブの相対移動によるオイルを蓄圧器１８に導くことで、ばねレート可変機構にオイルが導かれずにスプリングの格納長が短くならず、スプリング反力は強くならず、通常のサスペンションと同じ挙動が得られる。

一方、コイル３３（図２参照）への通電を終えると、プランジャ４０は、後退する。プランジャ４０が後退すると、付勢部材５１の付勢力によって第１弁体５３及び第２弁体６１は、流路Ｒを閉じる。

パイロット式切替弁２０によれば、流路Ｒを開放している状態において、駆動部３０が第２弁体６１に当接した状態を保っている。次に、この理由について説明する。

図７を参照する。図７には、時間と第２弁体の位置との関係が示されている。線７１で示されているのが比較例によるパイロット式切替弁を用いた際の結果であり、線７２で示されているのが実施例によるパイロット式切替弁２０（図２参照）を用いた際の結果である。横軸に時間が示され、縦軸に第２弁体の第２弁座を基準にした位置が示されている

比較例によるパイロット式切替弁によれば、線７１によって示されるように、第１弁体が開き始めて所定の時間Ｔ１が過ぎると、第２弁体が徐々に開き始める。第２弁体は時間Ｔ２で開ききるものの、オイルの流れによる影響で第２弁体が振動するため、位置が安定しない。

図５Ｃを併せて参照する。線７２によって示されるように、実施例によるパイロット式切替弁２０によれば、第１弁体５３が開き始めて所定の時間Ｔ１が過ぎると、第２弁体６１が徐々に開き始める。

図６Ｂ及び図７を参照する。第２弁体６１は時間Ｔ２で全開位置に達する。第２弁体６１は、駆動部３０によって押さえられているため、振動が抑制され位置が安定する。

以上に説明したパイロット式切替弁２０について、以下に纏める。

図２を参照する。第１に、パイロット式切替弁２０は、通電されることにより作動する駆動部３０と、この駆動部３０が作動することにより流路Ｒを開放する弁体である第１弁体５３と、この第１弁体５３と共に流路Ｒを開閉可能であり、第１弁体５３が流路Ｒを開放した際に、第１弁体５３よりも上流側と下流側の圧力差によって流路Ｒをさらに開放する弁体である第２弁体６１と、を有している。図６Ｂを参照する。駆動部３０は、流路Ｒを開放している状態の第２弁体６１も開放状態に保持可能である。

図７を併せて参照する。パイロット式切替弁２０によれば、第２弁体６１が開ききった状態において、駆動部３０が第２弁体６１に当接している。これにより、第２弁体６１の位置が振動によって変化することを抑制することができる。つまり、第２弁体６１の振動を抑制することのできるパイロット式切替弁２０を提供することができる。

図６Ｂのみを参照する。第２に、第１のパイロット式切替弁２０であって、第１弁体５３が流路Ｒを閉じている際に当接している第１弁座部５４をさらに有している。また、第２弁体６１には、流体が通過可能な第２弁穴部６１ａを有している。第１弁座部５４は、第２弁体６１の第２弁穴部６１ａの周縁に形成されている。第２弁体６１に第１弁座部５４が形成されているため、少ない部品点数によって第１弁座部５４を形成することができ好ましい。

第３に、第２のパイロット式切替弁２０であって、駆動部３０は、第２弁穴部６１ａを通過して第１弁体５３を押すことが可能な第１軸部４３ｄを有する。換言すれば、第１軸部４３ｄの作動する軌道上に第２弁穴部６１ａが開けられ、第１弁体５３が設けられている。これにより、駆動部３０、第１弁体５３、第２弁体６１をコンパクトに設けることができ、パイロット式切替弁２０の小型化を図ることができる。

第４に、第３のパイロット式切替弁２０であって、駆動部３０は、第２弁穴部６１ａの周縁に当接可能な第２軸部４３ｃを有する。第２弁穴部６１ａの周縁に当接させることにより、第１軸部４３ｄに近接した位置に第２軸部４３ｃを形成することができる。駆動部３０をコンパクトにすることができ、パイロット式切替弁２０の小型化を図ることができる。

第５に、第４のパイロット式切替弁２０であって、第２軸部４３ｃは断面が非円形状となっており、第２弁穴部６１ａの周縁に当接した状態で第２弁穴部６１ａを流体が通過可能になっている。

図５Ａを参照する。第６に、第２乃至第５いずれかのパイロット式切替弁２０であって、第１弁体５３を第１弁座部５４に向かって付勢する付勢部材５１と、第２弁体６１が流路Ｒを閉じている際に当接している第２弁座部６２と、をさらに有している。付勢部材５１の付勢力によって第１弁体５３が第１弁座部５４に当接しているときに、第２弁体６１が第２弁座部６２に着座する方向に付勢力を受けている。１つの付勢部材５１によって第１弁体５３及び第２弁体６１を閉じ方向に付勢しているため、部品点数の削減に寄与することができる。

尚、本発明による緩衝器は、二輪車の倒立式のフロントフォークに適用される例を説明したが、正立式のフロントフォークやリヤクッションにも適用可能である。また、搭載される車両は二輪車に限らず、三輪車等の鞍乗り型車両やその他の車両にも適用することができる。

また、パイロット式切替弁が設けられる場所は、緩衝器の本体と蓄圧器との間の他、緩衝器の本体とばねレート可変機構との間であってもよい。さらには、これら以外の部位であってもよく、パイロット式切替弁の設けられる位置はこれらの位置に限られない。

本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。

本発明のパイロット式切替弁は、鞍乗り型車両のフロントフォークの流路を開閉するのに好適である。

２０…パイロット式切替弁、３０…駆動部、４３ｃ…第２軸部、４３ｄ…第１軸部、５１…付勢部材、５３…第１弁体、５４…第１弁座部、６１…第２弁体、６１ａ…第２弁穴部、６２…第２弁座部、Ｒ…流路

Claims (7)

1. 通電されることにより作動する駆動部と、
   この駆動部が作動することにより流路を開放する弁体である第１弁体と、
   この第１弁体と共に前記流路を開閉可能であり、前記第１弁体が前記流路を開放した際に、前記第１弁体よりも上流側と下流側の圧力差によって前記流路をさらに開放する弁体である第２弁体と、を有し、
   前記駆動部は、前記流路を開放している状態の前記第２弁体も開放状態に保持可能である、パイロット式切替弁。
2. 請求項１に記載のパイロット式切替弁であって、
   前記第１弁体が前記流路を閉じている際に当接している第１弁座部をさらに有し、
   前記第２弁体には、流体が通過可能な第２弁穴部を有し、
   前記第１弁座部は、前記第２弁体の前記第２弁穴部の周縁に形成されている、パイロット式切替弁。
3. 請求項２に記載のパイロット式切替弁であって、
   前記駆動部は、前記第２弁穴部を通過して前記第１弁体を押すことが可能な第１軸部を有する、パイロット式切替弁。
4. 請求項３に記載のパイロット式切替弁であって、
   前記駆動部は、前記第２弁穴部の周縁に当接可能な第２軸部を有する、パイロット式切替弁。
5. 請求項４に記載のパイロット式切替弁であって、
   前記第２軸部は断面が非円形状となっており、前記第２弁穴部の周縁に当接した状態で前記第２弁穴部を流体が通過可能になっている、パイロット式切替弁。
6. 請求項２に記載のパイロット式切替弁であって、
   前記第１弁体を前記第１弁座部に向かって付勢する付勢部材と、
   前記第２弁体が前記流路を閉じている際に当接している第２弁座部と、をさらに有し、
   前記付勢部材の付勢力によって前記第１弁体が前記第１弁座部に当接しているときに、前記第２弁体が前記第２弁座部に着座する方向に付勢力を受けている、パイロット式切替弁。
7. 請求項１に記載のパイロット式切替弁を有する緩衝器であって、
   テレスコピック型のアウタチューブ及びインナチューブと、
   前記アウタチューブ若しくは前記インナチューブに設けられ、オイルを蓄えることができる蓄圧器と、を備え、
   前記パイロット式切替弁の前記流路は、前記インナチューブの内部と前記蓄圧器の間をつなぐ部分である、緩衝器。

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