JPH05180260A - 流量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流体流通をＯＮ−ＯＦＦ制御し、バルブの作
動始めから流量が流れ始めるまでのロスタイムをなくし
シール性を高め応答性、信頼性の優れた流量制御装置を
提供する。 【構成】 流体の連通路には弁本体と相俟って構成され
弁部材の軸方向に沿って連接装備する略円錐形状のシー
ル部と略円柱形状の流体流量の制御部と、これらシール
部と制御部の間に相対向して形成する凹部とを設けたこ
とにより、弁部材のストロークと流体流れのマッチング
を良好としシール性を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、弁部材のストロークと
流体流れのマッチングを良好にして流体流量を適正に制
御し、かつシール性向上を図る流量制御装置に関し、殊
に減衰力可変型のショックアブソーバに適する流量制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、流体、流量の制御に、バルブのシ
ート部と調量部を同一箇所でなく別の箇所にそれぞれ設
け、流量制御をしながらＯＮ−ＯＦＦ弁として作動させ
る構成を有するものとしては、燃料噴射弁がある。この
うち弁のストロークに対して流量特性が変化するよう
に、調量部の形状を各種工夫したものもある。しかし、
これらは、弁自体が直接的に制御する流体の圧力の影響
を受けるので、油圧機器等に適合する場合、弁の駆動の
動きが機器の作動条件で変化してしまうという実用上解
決すべき問題を有している。一方、流体の圧力の影響を
受けにくい弁装置の代表としてスプール弁がある。しか
し、これはＯＮ−ＯＦＦ弁として利用する場合、シール
性を確保するための弁の重なりが必要となり、そのため
に、応答遅れが生じる等の実用上の問題がある。このス
プール弁が有する問題点を、減衰力可変型のショックア
ブソーバに適用した例で説明する（特開昭６１−８５２
１０）。

【０００３】このアブソーバＡは、図７に示すようにロ
ッド１が車両のボディ（図示せず）に、また、シェル２
が車軸（図示せず）に固定されている。そして路面状況
が変化してロッド１とシェル２が相対運動したときに上
室３と下室４に圧力差が生じ、両室間を油が移動するこ
とによって、減衰力が働くようになっている。減衰力の
切替えバルブＶは上室３と下室４を流れる流量を切り替
えるように配置されており、バルブＶが閉じているとき
の油の流れはメインバルブ５のみで減衰力は大きいが、
バルブＶが開くと流路が絞り６と連通路７とのふたつに
なって減衰力が小さくなるシステムになっている。アク
チュエータを電子制御し、路面や車体の状況に応じてバ
ルブを開閉するとき、応答性がよいことが望まれるが、
流量を急激に追加させると油撃がボディに伝わり、乗員
に不快感を与えてしまう問題がある。そこで、従来はテ
ーパつきのスプール弁８を用いバルブ開き始めの流量を
制限して油撃を小さくしていたが、このスプール弁８で
はシール性を確保するために弁の重なりが必要である。
そのためにバルブの動きはじめから油の流れはじめまで
に無効時間が生じてショックアブソーバの応答性が悪化
してしまう実用上の問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解決するためになされたもので、流体を流
したり、止めたりできるＯＮ−ＯＦＦ制御で流量特性が
弁部材のストロークに対して制御でき、バルブの作動開
始から油の流れ開始までの無駄時間が極く短く、シール
性の高い、しかも応答性、信頼性に優れた流量制御置を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の流量制御装置
は、弁本体に対して摺動自在に収納する弁部材と、弁本
体と弁部材との間に設け流体を連通する連通路と、連通
路には弁本体と相俟って構成され弁部材の軸方向に沿っ
て連接装備する略円錐形状のシール部と略円柱形状の流
体流量の制御部と、シール部と制御部の間に相対向して
形成する凹部とから成る。

【０００６】

【発明の作用・効果】上記構成から成る本発明の流量制
御装置は、シール部と流量の制御部をそれぞれ独立配設
し、このシール部は略円錐形状で、かつ制御部は略円柱
形状から成り、シール部と流量の制御部の受圧面積を略
等しくし、シール部と流量の制御部の間に凹部が設けら
れていることにより、従来のスプール弁に比べてシール
性が極めて良い。また本発明の流量制御装置は、流量の
流れはじめが極めて早くバルブストロークによって流量
を高精度に調整することができる。さらに、シール性を
十分に確保するために高い形状精度が必要であるが、本
発明の流量制御装置はシール部を制御部とは独立して配
設するため、形状精度を緩和することができ、コスト的
に極めて有利である実用的な作用効果を奏する。

【０００７】

【実施例】本発明の実施例を以下説明する。本実施例の
流量制御装置において弁本体に上部バルブ室と下部バル
ブ室を連通する流体路を設けることにより、独立区分さ
れるバルブ間を圧力差のない均圧、もしくは両者間の圧
力差を調整することができる。このため弁部材の作動中
の圧力を制御することができるので、作動条件による流
体圧力変化の影響を殆ど受けずに弁本体の移動速度を調
整できる実用上優れた作用効果を奏する。

【０００８】本実施例の流量制御装置は自動車の、車輪
と車体の間にコイルスプリングと共に使われる減衰力可
変型のショックアブソーバに適用することができる。す
なわち、本実施例の流量制御装置は、シリンダに対して
摺動自在にピストンを収納しシリンダ内に形成する第１
および第２流体室とし、前記ピストンに設けられて第１
および第２流体室を連通する連通路と、この連通路と、
この連通路の通路面積を摺動変位することによって変化
させ、且つ、一端面は第２流体室の圧力を受ける弁本体
と、この弁本体に対して摺動自在に収納する弁部材と、
弁本体と弁部材との間に設け流体を連通する連通路と、
連通路には、弁本体と相俟って構成され弁部材の軸方向
に沿って連接装備する略円錐形状のシール部と略円柱形
状の流体流量の制御部と、シール部と制御部の間に相対
向して形成する凹部とこの弁本体の他端面側に配設され
て前記弁本体の変位を応力として受けてこの応力に基づ
いて電圧を発生し、且つ印加電圧に従って伸縮変位して
その変位を前記弁本体へ伝達する圧電体とを具備するこ
とを特徴とする減衰力可変型のショックアブソーバとす
ることができる。

【０００９】以下、本発明の流量制御装置を減衰力可変
型ショックアブソーバに適用した例により説明する。図
１は本実施例の流量制御装置を減衰力可変型ショックア
ブソーバに適用した全体構成図を示したものである。シ
ョックアブソーバ１０の一端はシリンダ３０側の下端で
車軸側部材５０に固定され、他端はロッド７０側の上端
でベアリング９および防振ゴム１１を介して車体側部材
１３に固定されている。ロッド７０はシリンダ３０内に
摺動可能に収納されており、下端には内部シリンダ１５
が形成されている。シリンダ１５には連結部材１６が、
また連結部材１６には筒状部材１７が螺合されており、
さらに、筒状部材１７には、シリンダ３０内をその内周
面に沿って摺動自在なメインピストン１８がナット１９
でネジ止めされている。メインピストン１８は、シリン
ダ３０内を第１の流体室２１と第２の流体室２３に区画
形成されている。この両流体室２１、２３は、メインピ
ストン１８に形成された伸び側オリフィス１８ａおよび
縮み側オリフィス１８ｂによって常時連通している。な
お、この両オリフィス１８ａ、１８ｂはその出口側に図
示しないプレートバルブを備え、作動流体の流れる方向
を一方向に制限している。

【００１０】従って、ロッド７０がシリンダ３０に対し
て図中矢印Ａ、Ｂで示す方向に摺動する場合には、第１
の流体室２１および第２の流体室２３内部の作動流体
が、伸び側オリフィス１８ａおよび縮み側オリフィス１
８ｂを通って流れることになり、オリフィスの流路断面
積によってショックアブソーバ１０の通常の減衰力が決
定される。尚、この時の流路断面積は比較的小さく流量
が少ない、すなわち減衰力大（ハード）に設定してあ
る。次に、ロッド７０に組み付けられた各部材の詳細に
ついて説明する。すなわち内部シリンダ１５の内部に
は、その上端から、ショックアブソーバ１０に作用する
減衰力の大きさを検出するピエゾ荷重センサ２５とケー
シング２９ａ、２９ｂに納められたピエゾアクチュエー
タ２７が内蔵されている。ピエゾアクチュエータ２７
は、ＰＺＴ等の圧電セラミクスの薄板を電極を挟んで積
層した電歪素子積層体である。

【００１１】図２は図１の要部拡大断面図を示したもの
である。ピストン３１はケーシング２９ｂの下端にあ
り、流体密室３３内の板バネにより同図矢印Ａで示す方
向に押圧されていて、ピエゾアクチュエータ２７の伸縮
に伴ってその軸方向に摺動する。すなわち、ピエゾアク
チュエータ２７に数百Ｖの電圧を印加すると、ピエゾア
クチュエータ２７が数十μｍ伸び、ピストン３１はケー
シング２９ｂに押圧されて同図矢印Ｂで示す方向にピエ
ゾアクチュエータ２７の伸び分だけ移動する。逆にピエ
ゾアクチュエータ２７に蓄積されていた電荷を放電する
と、ピエゾアクチュエータ２７が収縮し、ピストン３１
は板バネ３５の押圧により同図矢印Ａで示す方向に移動
する。尚、ピエゾアクチュエータ２７の充放電は、図示
しない電子制御装置により、ロッド７０の内部の通路に
配設されたリード線２７ａを介して行われる。

【００１２】連結部材１６には、上記の流体密室に連通
する貫通孔１６ａとの流量制御装置が収納される上部バ
ルブ収納凹部１６ｂが設けられている。そして、貫通孔
１６ａ内にプランジャ３７が摺動自在に配設されてい
る。連結部材１６の下端には筒状部材１７によりブシュ
３９が挟み込まれ、ブシュ３９には連結部材１６の上部
バルブ収納凹部１６ｂに対向する下部バルブ収納凹部３
８が設けられている。この上部および下部バルブ収納凹
部１６ｂ、３８内に、カラー部４１ｆを備えた流量制御
バルブ４１が図中矢印Ａ、Ｂで示す方向に摺動可能に収
納されている。流量制御バルブ４１と連結部材１６の凹
部１６ｄは緩衝室３４を形成している。そして、連結部
材１６の凸部１６ｅはカラー部４１ｆと摺接可能になっ
ており、もう一方の凸部１６ｆはバルブの座の役割を果
たしている。本実施例では、凸部１６ｆは連結部材１６
の一部であるが、別部材で構成してもよい。

【００１３】さらに、流量制御バルブ４１は、上部およ
び下部バルブ収納凹部１６ｂ、３８を、隔壁４１ａによ
って上部バルブ室４１ｂと下部バルブ室４１ｃに区画
し、隔壁４１ａにはバルブ室４１ｂ、４１ｃを連通する
流体路４１ｄを備え、カラー上部の環状溝４１ｈには副
流路１６ｃと下部バルブ室４１ｃとを常時連通する連通
孔４１ｅが開けられている。そして、流量制御バルブ４
１は下部バルブ室内に組み込まれたスプリング４３によ
り上側に付勢されている。第２図に示す位置にあるバル
ブ４１は緩衝室３４における作動流体の流動を円錐部４
１ｇと凸部１６ｆにより遮断している。カラー部４１ｆ
は凸部１６ｅと重なりの位置にあるが、ある開口面積を
有するように例えば図４に示すようなテーパ形状を有し
ている。したがって、流量制御バルブ４１がバルブ室４
１ｂ、４１ｃ内を摺動すると、副流路１６ｃ内の作動流
体はカラー部４１ｆ、緩衝室３４、円錐部４１ｇを通っ
て副流路３９ｂに流れるが、少なくとも流れはじめの流
量はカラー部４１ｆと凸部１６ｅの重なりの位置で決ま
るよう、例えば図５のように開口面積が設定されてい
る。副流路３９ｂから副流路１６ｃには円錐部４１ｇ、
緩衝室３４、カラー部４１ｆを通って作動流体が流れる
が、この時の流量も同様である。

【００１４】連結部材１６に組み込まれたブシュ３９に
は、副流路３９ｂに引き続く末端空間３９ｃとが形成さ
れている。そして、末端空間３９ｃには、その内周面に
沿って摺動自在なプレートバルブ４５とこのプレートバ
ルブ４５を下方に付勢するバネ４７が配設されている。
プレートバルブ４５は作動流体が副流路３９ｂから流路
１７ａに向けて流動する場合にはバネ４７および作動流
体の作用により、流体穴４５ａを通過する量の作動流体
しか流路１７ａに流動しない。一方、流路１７ａから流
動する場合には、流体穴４５ｂを通じて作動流体が３９
ｂに流動することになる。プレートバルブ４５の流体穴
４５ａ、４５ｂは通常、バルブ４１が最大リフトしたと
きのカラー部４１ｆの開口面積よりは小さく設定されて
いる。

【００１５】上記構成からなる本実施例の減衰力可変型
のショックアブソーバはバルブ４１が副流路１６ｃおよ
び３９ｂを閉じている状態から（第２図）、ピエゾアク
チュエータ２７に数百Ｖの電圧を印加して数十μｍ伸張
させると、図３に示すように、流体密室３３内の作動流
体を介して拡大された変位分だけプランジャ３７および
バルブ４１が矢印Ｂ方向に移動し、バルブ４１のカラー
部４１ｆ、緩衝室３４、円錐部４１ｇを介して副流路１
６ｃと副流路３９ｂ、流路１７ａとが連通される（副流
路５０ａ）。この時の各部の作動を図６に示す。

【００１６】ピエゾアクチュエータ２７が動きだし、プ
ランジャ３７に加えられる力が流量制御バルブ４１を上
方に押圧するスプリング４３のバネ力以上になるとバル
ブ４１が動き始める。緩衝室３４の圧力は図２の状態
で、副流路内１６ｃの圧力に等しいが、バルブ４１が動
きだすとすぐに副流路３９ｂに等しくなる。この時、副
流路５０ａの流路面積を急速に大きくしてしまうと第１
の流体室２１あるいは第２の流体室２３の圧力が急激に
変化し、そのショックがロッド７を介して車体に伝わる
ので、車体に異音を発生したり乗員に不快な振動を与え
てしまう。本実施例ではそれを避けるためにバルブ４１
の開き始めの流量をカラー部４１ｆの開口面積で制限す
るようになっている。このカラー部４１ｆでの流量制限
はバルブ４１がある一定量リフトするまでの間有効で、
それ以上になると、プレートバルブ４５の流体穴４５
ａ、４５ｂでほぼ決まる流量の作動流体が副流路１６ｃ
と３９ｂ、流路１７ａを通って、第１の流体室２１と第
２の流体室を流動する。

【００１７】その結果、第１の流体室２１と第２の流体
室２３中の流体の流量が増加してショックアブソーバ１
０の減衰力は通常より小さくなる。またピエゾアクチュ
エータ２７に蓄積された電荷を放電すると、ピエゾアチ
ュエータ２７が収縮し、流量制御バルブ４１がスプリン
グ４３に付勢されて、上記流路５０ａを閉鎖するので、
ショックアブソーバ１０の減衰特性は通常の減衰力大の
状態（ハード）に復帰する。即ち、ショックアブソーバ
１０の減衰特性はピエゾアクチュエータ２７に電圧を印
加したりして伸縮させることにより、減衰力大の状態
（ハード）と減衰力小の状態（ソフト）を効率良く的確
に切り替えられる。

【００１８】以上より明らかなように、本実施例の減衰
力可変型のショックアブソーバは、副流路１６ｃと３９
ｂの遮断はバルブ４１の円錐部４１ｇで行われるのでシ
ール性が極めて良い。また、従来のスプール弁のように
シール性を確保するための弁の重なりが必要ないので、
バルブ４１が動き始めてから作動流体が流れ始めるまで
の無駄時間が殆どない。また車体に発生する異音を避け
るための手段はカラー部４１ｆで流れはじめの流量を制
限することにより行うが、カラー部４１ｆはシール部と
独立しているので、流量制御バルブ４１のリフト量に対
して開口面積を自由に設定することができる。さらに上
部バルブ収納凹部１６ｂと下部バルブ収納凹部３８、カ
ラー部４１ｆの径を等しくしてあるので、第１の流体室
２１や第２の流体室２３の圧力の影響を全く受けること
なく一定の力で流量制御バルブ４１を動かすことができ
る実用上優れた作用効果を奏する。

【００１９】このように本実施例の減衰力可変型のショ
ックアブソーバは均圧弁の構成のため、バルブの駆動力
が小さくてよく、作動条件による流体圧変化の影響を殆
ど受けない。また従来のスプール弁に比べてシール性が
良く流量の流れはじめが極めて早く、さらにバルブスト
ロークによって流量を調整することができる。しかもシ
ール性を確保するために高い形状精度が必要であるが、
本実施例はシール部を制御部とは独立して配設している
ため、形状精度を緩和することができ、コスト的に有利
であるという実用的な作用効果を奏する。

【００２０】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で
実施し得ることは勿論である。また本発明の流量制御装
置は、ＯＮ−ＯＦＦ弁に過渡的な流量制御が必要な場
合、特に有効で、弁の応答を悪化させずに必要な流量を
流すことが容易に可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の減衰力可変型ショックアブ
ソーバを示す縦断面図

【図２】本発明の一実施例における減衰力可変型ショッ
クアブソーバの要部を拡大して示す断面図

【図３】本発明の一実施例における減衰力可変型ショッ
クアブソーバの作動状態を示す要部拡大断面図

【図４】本実施例における流量制御バルブの拡大断面図

【図５】本実施例における流量制御バルブの開口面積の
設定状況を示す線図

【図６】本実施例における流量制御バルブの各部の作動
状況を示す線図

【図７】従来のショックアブソーバを示す縦断面図

【符号の説明】

１０ ショックアブソーバ ３０ シリンダ ７０ ロッド １８ メインピストン ２１ 第１の流体室 ２３ 第２の流体室 １８ａ、１８ｂ オリフィス ４１ 流量制御バルブ ４１ｆ カラー部 ４１ｇ 円錐部 １６ｄ 凹部 ４１ｄ 流体路 ４１ｅ 連通孔 ３４ 緩衝室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁本体に対して摺動自在に収納する弁部
   材と、弁本体と弁部材との間に設け流体を連通する連通
   路と、連通路には弁本体と相俟って構成され弁部材の軸
   方向に沿って連接装備する略円錐形状のシール部と略円
   柱形状の流体流量の制御部と、シール部と制御部の間に
   相対向して形成する凹部とから成ることを特徴とする流
   量制御装置。