KR20150091243A - 실린더 장치 - Google Patents

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미키오 야마시타
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히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

피스톤 로드의 신축에 대하여, 실린더 내의 피스톤의 미끄럼 이동에 의해 생기는 오일액의 흐름을 디스크 밸브(33)에 의해 제어하여 감쇠력을 발생시킨다. 디스크 밸브(33)의 배면측에 고착된 탄성 시일 부재(58)를 파일럿 보디(41)의 오목부(59)에 감합하여 파일럿실(34)을 형성하고, 파일럿실(34)의 내압에 의해 디스크 밸브(33)의 밸브 개방을 제어한다. 탄성 시일 부재(58)를 디스크 밸브(33)의 표면측으로 연장하여 연장부(58A)를 표면측에 고착시킨다. 이에 의해, 탄성 시일 부재(58)의 고착 시의 수축에 의해 디스크 밸브(33)에 작용하는 힘이 배면측과 표면측에서 균형을 이루어 상쇄되기 때문에, 디스크 밸브(33)의 휨이 방지되어, 안정된 감쇠력 특성을 얻을 수 있다.

Description

실린더 장치{CYLINDER DEVICE}
본 발명은 유압 완충기 등의 실린더 장치에 관한 것이다.
자동차 등의 차량의 서스펜션 장치에 장착되는 실린더 장치인 통형의 유압 완충기는, 일반적으로, 유체가 봉입된 실린더와, 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 끼워 장착한 피스톤과, 상기 피스톤에 연결된 피스톤 로드와, 오리피스, 디스크 밸브 등으로 이루어지는 감쇠력 조정 기구를 구비한다. 피스톤 로드의 스트로크에 대하여, 실린더 내에서 피스톤이 미끄럼 이동하고, 이에 의해 생기는 유체의 흐름이, 감쇠력 조정 기구에 의해 제어됨으로써, 감쇠력을 발생시키도록 되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 제2006-38097호 공보에 기재된 유압 완충기에서는, 감쇠력 발생 기구인 디스크 밸브의 배부에 배압실(파일럿실)이 형성되고, 유체의 흐름의 일부가 배압실에 도입된다. 배압실의 내압에 의해, 디스크 밸브가 밸브 폐쇄 방향으로 작용된다. 그리고, 파일럿 밸브에 의해 배압실의 내압을 조정함으로써, 디스크 밸브의 밸브 개방을 제어하도록 하고 있다. 이에 의해, 감쇠력 특성의 조정의 자유도를 높일 수 있다.
일본 특허 공개 제2006-38097호 공보에 기재된 완충기에서는, 디스크 밸브의 배면 외주부에, 고무 등의 탄성체로 이루어지는 링형의 시일 부재가 가류, 접착 등에 의해 고착되어 있다. 이 시일 부재는, 디스크 밸브의 배부에 배치된 바닥을 갖는 원통형의 부재의 원통부에 미끄럼 이동 가능하며 또한 액밀적으로 감합되어 있고, 이에 의해, 배압실이 형성되어 있다.
이러한 일측에 링형의 시일 부재를 고착한 구조의 디스크 밸브에 있어서는, 디스크 밸브 본체에 시일 부재를 고착하는 제조 과정에서, 시일 부재가 수축하는 경우가 있고, 이에 의해 디스크 밸브 본체가 약간 휘어 그 평면도가 저하될 우려가 있다.
디스크 밸브의 평면도가 저하되면, 디스크 밸브의 밸브 시트에 대한 밀착이 불충분해져, 작동 유체의 누설이 생겨 감쇠력 특성이 불안정해진다. 그래서, 종래에는, 디스크 밸브를 장착할 때, 셋트 하중(프리로드)을 설정하는, 즉, 밸브 시트에 압박하여 약간 휘게 함으로써, 디스크 밸브와 밸브 시트 사이의 밀착성을 확보하고 있다. 이 경우, 셋트 하중에 의해, 디스크 밸브의 밸브 개방 압력이 높아지기 때문에, 피스톤 속도의 저속 영역에서의 감쇠력을 충분히 작게 하는 것이 곤란해진다. 최근, 자동차 등의 차량의 서스펜션 장치에 장착되는 감쇠력 조정식 완충기에 있어서는, 감쇠력 특성을 소프트(soft)측으로 전환하였을 때, 피스톤 속도의 저속 영역에서의 감쇠력을 충분히 작게 하는 것이 요구되고 있지만, 디스크 밸브에 셋트 하중을 부여하는 것은, 이 요구에 반하는 것이 된다.
본 발명은, 전술한 바를 감안하여 이루어진 것으로, 시일 부재가 고착된 디스크 밸브의 평면도의 변동을 저감하여 안정된 밸브 특성이 얻어지도록 하는 실린더 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 유체가 봉입된 실린더와, 상기 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입된 피스톤과, 상기 피스톤에 연결된 피스톤 로드와, 상기 피스톤의 미끄럼 이동에 의해 생기는 유체의 흐름을 제어하는 밸브 기구를 구비하고,
상기 밸브 기구는, 일면측에 환형의 탄성 시일 부재가 고착된 디스크 밸브와, 상기 탄성 시일 부재가 기밀적으로 감합하여, 상기 디스크 밸브에 내압을 작용시키는 파일럿실을 형성하는 파일럿 케이스를 포함하며, 상기 탄성 시일 부재는, 상기 디스크 밸브의 타면측으로 연장되어 상기 타면측에 고착되는 연장부를 갖는 것인 실린더 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 실린더 장치에 따르면, 시일 부재가 고착된 디스크 밸브의 평면도의 변동을 저감하여 안정된 밸브 특성을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 감쇠력 조정식 완충기의 종단면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 감쇠력 조정식 완충기의 감쇠력 발생 기구를 확대하여 나타내는 종단면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 감쇠력 조정식 완충기의 액압 회로도이다.
도 4는 도 2에 나타내는 감쇠력 발생 기구의 디스크 밸브 부분을 확대하여 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 나타내는 디스크 밸브의, 탄성 시일 부재측에서 본 사시도이다.
도 6은 도 4에 나타내는 디스크 밸브의, 디스크 본체측에서 본 사시도이다.
도 7은 도 1에 나타내는 감쇠력 조정식 완충기의 감쇠력 특성을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 일 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 실린더 장치인 감쇠력 조정식 완충기(1)는, 실린더(2)의 외측에 외통(3)을 마련한 복통 구조로 되어 있고, 실린더(2)와 외통(3) 사이에 리저버(4)가 형성되어 있다. 실린더(2) 내에는, 피스톤(5)이 미끄럼 이동 가능하게 끼워 장착되어 있다. 이 피스톤(5)에 의해, 실린더(2) 내부가 실린더 상부실(2A)과 실린더 하부실(2B)의 2실로 구획되어 있다. 피스톤(5)에는, 피스톤 로드(6)의 일단에 너트(7)가 연결되어 있다. 피스톤 로드(6)의 타단측은, 실린더 상부실(2A)을 지나, 실린더(2) 및 외통(3)의 상단부에 장착된 로드 가이드(8)와 오일 시일(9)에 삽입 관통되어, 실린더(2)의 외부로 연장되어 있다. 실린더(2)의 하단부에는, 실린더 하부실(2B)과 리저버(4)를 구획하는 베이스 밸브(10)가 마련되어 있다.
피스톤(5)에는, 실린더 상부실(2A)과 실린더 하부실(2B) 사이를 연통시키는 통로(11, 12)가 마련되어 있다. 그리고, 통로(12)에는, 실린더 하부실(2B)측으로부터 실린더 상부실(2A)측으로의 유체의 유통만을 허용하고, 피스톤 로드(6)의 신장 행정으로부터 축소 행정으로 전환한 순간에 밸브 개방할 정도로 셋트 하중이 충분히 작은 역지 밸브(13)가 마련되어 있다. 또한, 통로(11)에는, 신장 행정 시에 실린더 상부실(2A)측의 유체의 압력이 미리 정해진 압력에 도달하였을 때 밸브 개방하여, 이것을 실린더 하부실(2B)측으로 릴리프하는 디스크 밸브(14)가 마련되어 있다. 이 디스크 밸브(14)의 밸브 개방압은 상당히 높게 설정되어 있다. 즉, 디스크 밸브(14)의 밸브 개방압은, 통상 노면 주행 시에는 디스크 밸브(14)가 밸브 개방되지 않을 정도로 설정되어 있다. 이 때문에, 디스크 밸브(14)에는, 실린더 상부실(2A)과 실린더 하부실(2B) 사이를 항상 접속하는 오리피스(14A)(도 3 참조)가 마련되어 있다.
베이스 밸브(10)에는, 실린더 하부실(2B)와 리저버(4)를 연통시키는 통로(15, 16)가 마련되어 있다. 그리고, 통로(15)에는, 리저버(4)측으로부터 실린더 하부실(2B)측으로의 유체의 유통만을 허용하고, 피스톤 로드(6)의 축소 행정으로부터 신장 행정으로 전환한 순간에 밸브 개방할 정도로 셋트 하중이 충분히 작은 역지 밸브(17)가 마련되어 있다. 또한, 통로(16)에는, 실린더 하부실(2B)측의 유체의 압력이 미리 정해진 압력에 도달하였을 때 밸브 개방하여, 이것을 리저버(4)측으로 릴리프하는 디스크 밸브(18)가 마련되어 있다. 이 디스크 밸브(18)의 밸브 개방압은 상당히 높고, 통상 노면 주행 시에는 밸브 개방되지 않을 정도의 밸브 개방압으로 설정되어 있다.
디스크 밸브(18)에는, 실린더 하부실(2B)과 리저버(4) 사이를 항상 접속하는 오리피스(18A)(도 3 참조)가 마련되어 있다. 작동 유체로서, 실린더(2) 내에는 오일액이 봉입되고, 리저버(4) 내에는 오일액 및 가스가 봉입되어 있다.
실린더(2)에는, 상하 양단부에 시일 부재(19)를 통해 세퍼레이터 튜브(20)가 외측에 끼워져 있고, 실린더(2)와 세퍼레이터 튜브(20) 사이에 환형 통로(21)가 형성되어 있다. 환형 통로(21)는, 실린더(2)의 상단부 부근의 측벽에 마련된 통로(22)에 의해 실린더 상부실(2A)에 연통되어 있다. 또한, 통로(22)는, 사양에 따라 둘레 방향에 복수로 마련하여도 좋다. 세퍼레이터 튜브(20)의 하부에는, 측방으로 돌출하여 개구하는 원통형의 접속구(23)가 형성되어 있다. 또한, 외통(3)의 측벽에는, 접속구(23)와 동심으로 접속구보다 대직경의 개구(24)가 마련되어 있다. 이 개구(24)를 둘러싸도록, 원통형의 케이스(25)가, 용접 등에 의해 외통(3)의 측벽에 결합되어 있다. 그리고, 케이스(25)에는, 감쇠력 발생 기구(26)가 부착되어 있다.
다음에, 감쇠력 발생 기구(26)에 대해서, 주로 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
감쇠력 발생 기구(26)는, 파일럿형의 밸브 기구인 메인 밸브(27) 및 제어 밸브(28)와, 솔레노이드 구동의 압력 제어 밸브인 파일럿 밸브(29)를 구비하고 있다.
메인 밸브(27)는, 실린더 상부실(2A)측의 유체의 압력을 받아 밸브 개방하여, 그 유체를 리저버(4)측에 유통시키는 디스크 밸브(30)와, 이 디스크 밸브(30)에 대하여 밸브 폐쇄 방향으로 내압을 작용시키는 파일럿실(31)을 가지고 있다. 파일럿실(31)은, 고정 오리피스(32)를 통해 실린더 상부실(2A)측에 접속되고, 또한, 제어 밸브(28)를 통해 리저버(4)측에 접속되어 있다. 디스크 밸브(30)에는, 실린더 상부실(2A)측과 리저버(4)측을 항상 접속하는 오리피스(30A)가 마련되어 있다.
제어 밸브(28)는, 파일럿실(31)측의 유체의 압력을 받아 밸브 개방하여, 그 유체를 리저버(4)측에 유통시키는 디스크 밸브(33)와, 이 디스크 밸브(33)에 대하여 밸브 폐쇄 방향으로 내압을 작용시키는 파일럿실(34)을 가지고 있다.
파일럿실(34)은, 고정 오리피스(35)를 통해 실린더 상부실(2A)측에 접속되고, 또한, 파일럿 밸브(29)를 통해 리저버(4)측에 접속되어 있다. 디스크 밸브(33)에는, 파일럿실(31)측과 리저버(4)측을 항상 접속하는 오리피스(33A)가 마련되어 있다.
파일럿 밸브(29)는, 소직경의 포트(36)에 의해 유로를 조여, 솔레노이드(37)에 의해 구동되는 밸브체(38)에 의해 이 포트(36)를 개폐함으로써, 제어 밸브(28)의 파일럿실(34)의 내압을 조정하도록 되어 있다. 또한, 포트(36)를 소직경으로 한 것에 의해, 수압 면적을 작게 함으로써, 최대 전류에서의 파일럿 밸브(29)의 밸브 폐쇄 시의 압력을 크게 취할 수 있고, 이에 의해 전류의 대소에서의 차압이 커져, 감쇠력 특성의 가변폭을 크게 하는 것이 가능하게 되어 있다.
다음에, 감쇠력 발생 기구(26)의 구체적인 구조에 대해서, 주로 도 2를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
메인 보디(39), 제어 보디(40), 및 파일럿 보디(41)가, 통로 부재(42)와 함께 케이스(25) 내에 배치되어 있다. 메인 밸브(27), 제어 밸브(28) 및 파일럿 밸브(29)가, 메인 보디(39), 제어 보디(40), 및 파일럿 보디(41)에 편입되어 있다. 솔레노이드 케이스(43)를 너트(44)에 의해 케이스(25)의 개구 단부에 부착함으로써, 케이스(25) 내를 밀폐하고, 이들을 케이스(25)에 고정하고 있다. 솔레노이드 케이스(43)는, 내부가 중간벽(43A)에 의해 축 방향으로 구획된 대략 원통형으로 되어 있다. 솔레노이드 케이스(43)의 일단부는, 케이스(25) 내에 삽입되어 감합된다. 솔레노이드 케이스(43)의 타단부는, 케이스(25) 외부로부터 돌출한 상태로, 너트(44)에 의해 케이스(25)에 고정되어 있다. 중간벽(43A)에는, 그 중앙부를 관통하는 개구(43B)와, 개구(43B)의 일단측의 주위에 형성된 환형의 오목부(43C)가 형성되어 있다.
통로 부재(42)는, 일단부 외주에 플랜지부(42A)를 갖는 원통형으로 되어 있다. 플랜지부(42A)는, 케이스(25)의 내측 플랜지부(25A)에 접촉하고 있다. 통로 부재(42)의 원통부가, 세퍼레이터 튜브(20)의 접속구(23)에 액밀적으로 삽입되어 환형 통로(21)에 접속하고 있다. 케이스(25)의 내측 플랜지부(25A)에는, 직경 방향으로 연장되는 복수의 통로홈(25B)이 형성되어 있다. 이 통로홈(25B) 및 외통(3)의 개구(24)를 통해, 리저버(4)와 케이스(25) 내의 실(室; 25C)이 연통되어 있다.
메인 보디(39) 및 제어 보디(40)는, 환형으로 되어 있다. 파일럿 보디(41)는, 중간부에 대직경부(41A)를 갖는 단차식의 원통형이다. 파일럿 보디(41)의 일단측의 원통부(41B)가, 메인 보디(39) 및 제어 보디(40)에 삽입되어 있다. 파일럿 보디(41)의 타단측의 원통부(41C)가, 솔레노이드 케이스(43)의 중간벽(43A)의 오목부(43C)에 감합하고 있다. 이와 같이 하여, 메인 보디(39), 제어 보디(40), 파일럿 보디(41), 솔레노이드 케이스(43)가, 상호 동심 상에 위치 결정되어 있다.
메인 보디(39)에는, 축 방향으로 관통하는 통로(39A)가 원주 방향을 따라 복수로 마련되어 있다. 통로(39A)는, 메인 보디(39)의 일단부에 형성된 환형 오목부(45)를 통해 통로 부재(42)에 연통한다. 메인 보디(39)의 타단부에는, 복수의 통로(39A)의 개구부의 외주측에 환형의 시트부(46)가 돌출하고, 내주측에 환형의 클램프부(47)가 돌출하고 있다. 메인 보디(39)의 시트부(46)에는, 메인 밸브(27)를 구성하는 디스크 밸브(30)의 외주부가 착좌되어 있다. 디스크 밸브(30)의 내주부는, 환형의 리테이너(48) 및 와셔(49)와 함께, 클램프부(47)와 제어 보디(40) 사이에서 클램프되어 있다. 디스크 밸브(30)의 배면측의 외주부에는, 고무 등의 탄성체로 이루어지는 환형의 탄성 시일 부재(50)가, 가류 접착 등의 고착 수단에 의해 고착되어 있다. 디스크 밸브(30)는, 원하는 휨 특성이 얻어지도록 가요성의 디스크형의 밸브체가 적절하게 적층되어 구성되어 있다. 또한, 디스크 밸브(30)의 외주부에는, 통로(39A)측과 리저버실(25C)측을 항상 연통시키는 오리피스(30A)를 구성하는 절결이 형성되어 있다.
제어 보디(40)의 일단측에는, 환형의 오목부(51)가 형성되어 있다. 이 오목부(51) 내에, 디스크 밸브(30)에 고착된 탄성 시일 부재(50)의 외주부가, 미끄럼 이동 가능하며 또한 액밀적으로 감합되어, 오목부(51) 내에 파일럿실(31)이 형성되어 있다. 디스크 밸브(30)는, 통로(39A)측의 압력을 받아 시트부(46)로부터 리프트하여 밸브 개방하여, 통로(39A)를 케이스(25) 내의 실(25C)에 연통시킨다. 파일럿실(31)의 내압은, 디스크 밸브(30)에 대하여 밸브 폐쇄 방향으로 작용한다. 파일럿실(31)은, 리테이너(48)의 측벽에 마련된 고정 오리피스(32) 및 파일럿 보디(41)의 원통부(41B)의 측벽에 마련된 통로(52)를 통해 원통부(41B) 내에 연통하고, 또한, 통로 부재(42)에 연통하고 있다. 또한, 제어 보디(40)의 환형의 오목부(51)를 형성하는 바닥부는, 중심측, 즉 파일럿 보디(41)측을 향하여 두께가 증가하도록 형성된다. 이것은, 중심측, 즉 파일럿 보디(41)측은, 축력이 가해짐으로 인해 강성이 필요하기 때문에 바닥부의 두께를 확보하고자 하는 것이다. 이에 대하여, 외주측은 파일럿실(31)의 체적을 확보하기 위해 중심측에 비하여 바닥부를 얇게 형성한 것에 의한 것이다.
제어 보디(40)에는, 축 방향으로 관통하여 일단이 파일럿실(31)에 연통하는 복수의 통로(53)가 원주 방향을 따라 마련되어 있다. 제어 보디(40)의 타단부에는, 복수의 통로(53)의 개구부의 외주측에, 환형의 내측 시트부(54)가 돌출하여 마련되어 있다. 내측 시트부(54)의 외주측에는, 외측 시트부(55)가 돌출하여 마련되어 있다. 또한, 복수의 통로(53)의 내주측에는, 환형의 클램프부(56)가 돌출하여 마련되어 있다. 내측 시트부(54) 및 외측 시트부(55)에는, 제어 밸브(28)를 구성하는 디스크 밸브(33)가 착좌하고 있다. 디스크 밸브(33)의 내주부는, 와셔(57)와 함께, 클램프부(56)와 파일럿 보디(41)의 대직경부(41A) 사이에서, 클램프되어 있다. 디스크 밸브(33)의 배면측 외주부에는, 고무 등의 탄성체로 이루어지는 환형의 탄성 시일 부재(58)가, 가류 접착 등의 고착 수단에 의해 고착되어 있다. 디스크 밸브(33)는, 원하는 휨 특성이 얻어지도록 가요성의 디스크형의 밸브체가 적절하게 적층되어 있다. 디스크 밸브(33)의 추가적인 상세에 대해서는 후술한다.
파일럿 보디(41)의 대직경부(41A)의 일단측에는, 파일럿실(34)을 형성하는 파일럿 케이스가 되는 환형의 오목부(59)가 형성되어 있다. 이 오목부(59) 내에서, 디스크 밸브(33)에 고착된 탄성 시일 부재(58)의 외주부가 미끄럼 이동 가능하며 또한 액밀적으로 감합되어, 오목부(59) 내에 파일럿실(34)이 형성되어 있다. 디스크 밸브(33)는, 메인 밸브(27)의 파일럿실(31)에 연통하는 통로(53)측의 압력을 받아, 외측 시트부(55) 및 내측 시트부(54)로부터 순차 리프트하여 밸브 개방하여, 통로(53)를 케이스(25) 내의 실(25C)에 연통시킨다. 파일럿실(34)의 내압은, 디스크 밸브(33)에 대하여 밸브 폐쇄 방향으로 작용한다. 파일럿실(34)은, 파일럿 보디(41)의 측벽에 마련된 통로(60)를 통해 원통부(41B) 내의 통로(41D)에 연통하고, 또한, 원통부(41B) 내에 마련된 고정 오리피스(35) 및 필터(61)를 통해, 통로 부재(42) 내에 연통하고 있다. 고정 오리피스(35) 및 필터(61)는, 원통부의 선단부에 비틀어 넣어진 원통형의 리테이너(62) 및 스페이서(63)에 의해, 원통부(41B) 내의 단부(64)에 고정되어 있다. 스페이서(63)의 측벽에는, 고정 오리피스(30)를 원통부(41B) 내의 통로(41D)에 연통시키기 위한 절결(63A)이 마련되어 있다.
파일럿 보디(41)의 타단의 원통부(41C)와, 솔레노이드 케이스(43)의 개구(43B) 및 오목부(43C)에는, 가이드 부재(65)가 삽입되어 있다. 가이드 부재(65)는, 일단측에 소직경의 포트 압입부(65A)를 가지고, 타단측에 소직경의 플런저 안내부(65B)를 가지며, 중간부에 대직경부(65C)를 갖는 단차식의 원통형으로 형성되어 있다. 가이드 부재(65)는, 그 포트 압입부(65A)가 파일럿 보디(41)의 원통부(41C) 내에 간극을 가지고 삽입되어 있다. 플런저 안내부(65B)가, 솔레노이드 케이스(43)의 개구(43B)에 삽입 관통되어, 솔레노이드 케이스(43)의 타단측의 내부에 돌출하고 있다. 대직경부(65C)가, 솔레노이드 케이스(43)의 오목부(43C) 내에 감합하고, 오목부(43C)에 삽입, 감합된 파일럿 보디(41)의 원통부(41C)에 접촉하여 고정되어 있다.
가이드 부재(65)의 포트 압입부(65A) 내에는, 대략 원통형의 포트 부재(67)가 압입되어 고정되어 있다. 포트 압입부(65A)의 선단부에는, 환형의 리테이너(66)가 부착되어 있다. 포트 부재(65)의 외주면과 파일럿 보디(41)의 원통부(41C)의 내주면 사이는, O링(70)에 의해 시일되고, 포트 부재(67) 내의 통로(68)는, 파일럿 부재(41) 내의 통로(41D)에 연통하고 있다.
포트 부재(67) 중 가이드 부재(65) 내에 압입된 단부에는, 통로(68)의 내직경을 조인 포트(36)가 형성되어 있다. 포트(36)는, 가이드 부재(65) 내에 형성된 밸브실(73) 내에 개구하고 있다. 밸브실(73)은, 가이드 부재(65)의 포트 압입부(65A) 내에 형성된 축 방향홈(74)과, 포트 압입부(65A)의 개구의 내주 가장자리부에 형성된 환형 오목부(69)와, 리테이너(66)에 형성된 직경 방향 통로(75)와, 가이드 부재(65)의 포트 압입부(65A)와 파일럿 보디(41)의 원통부(41C) 사이의 환형의 간극(76)과, 원통부(41C)의 측벽을 관통하는 통로(77)를 통해, 케이스(25) 내의 실(25C)에 연통하고 있다. 포트 부재(67) 내의 통로(68)는, 통로(60)를 통해 파일럿실(34)에 연통하고, 또한, 고정 오리피스(35) 및 필터(61)를 통해 통로 부재(42) 내에 연통하고 있다.
가이드 부재(65)의 플런저 가이드부(65B) 내에는, 플런저(78)가 삽입되어 있고, 플런저(78)는, 그 축 방향을 따라, 플런저 가이드부(65B) 내에 미끄럼 이동 가능하게 안내되고 있다. 플런저(78)의 선단부에는, 테이퍼 형상의 밸브체(38)가 마련되어 있다. 밸브체(38)는, 가이드 부재(65) 내의 밸브실(73)에 삽입되어 있고, 포트 부재(67)의 단부의 시트부(36A)에 이착하여 포트(36)를 개폐한다. 플런저(78)의 기단부에는, 대직경의 전기자(79)가 마련되어 있다. 전기자(79)는, 플런저 가이드부(65B)의 외부에 배치되어 있다. 플런저 가이드부(65B)에는, 전기자(79)를 덮는 대략 바닥을 갖는 원통형의 커버(80)가 부착되어 있고, 커버(80)는, 축 방향을 따라 이동 가능하게 전기자(79)를 안내하고 있다.
솔레노이드 케이스(43) 내에는, 솔레노이드(37)가 마련되어 있다. 솔레노이드(37)는, 솔레노이드 케이스(43)의 중간벽(43A)으로부터 돌출한 플런저 가이드부(65B)의 주위와, 커버(80)의 주위에 배치되어 있다. 솔레노이드(37)는, 솔레노이드 케이스(43)의 개구부에 부착된 폐지 부재(81)에 의해 고정되어 있다. 솔레노이드(37)에 결선된 리드선(도시하지 않음)은, 폐지 부재(81)의 절결(81A)을 통하여 외부로 연장되어 있다. 복귀 스프링(84)이, 플런저(78)와 포트 부재(67) 사이에 마련되어 있다. 복귀 스프링(84)의 스프링력에 의해, 밸브체(38)를 시트부(36A)로부터 이격하여 포트(36)를 개방하는 밸브 개방 방향으로 편향시킨다. 솔레노이드(37)에의 통전에 의해, 플런저(78)가 추진력을 발생하여, 복귀 스프링(84)의 스프링력에 대항하여, 밸브체(38)가 시트부(36A)에 착좌하여 포트(36)를 폐쇄하는 밸브 폐쇄 방향으로 이동한다.
다음에, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 제어 밸브(28)의 디스크 밸브(33)에 대해서, 더욱 상세하게 설명한다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 디스크 밸브(33)는, 금속제의 디스크 본체(90)의 일면측, 즉, 배면측[파일럿실(34)측]에 탄성 시일 부재(58)를 고착한 것이다. 디스크 밸브(33)의 타면측, 즉, 표면측[내측 시트부(54) 및 외측 시트부(55)측]에는, 디스크형의 스페이서(91) 및 시트 디스크(92)가 중첩되어 있다.
도 5 및 도 6도 참조하면, 디스크 밸브(33)에는, 디스크 본체(90)의 배면측의 외주부에, 고무 등의 탄성체로 이루어지는 환형의 탄성 시일 부재(58)가 고착되어 있다. 탄성 시일 부재(58)는, 외주부가 박육화되고, 디스크 본체(90)의 외주면을 넘어 표면측의 외주부까지 연장되어 표면측에 고착된 연장부(58A)를 가지고 있으며, 디스크 본체(90)를 양면에 걸쳐 피복하고 있다. 탄성 시일 부재(58)의 연장부(58A)를 포함하는 박육화된 외주부는, 두께가 거의 균일하게 되어 있다. 탄성 시일 부재(58)의 연장부(58A)의 디스크 본체(90)의 표면측에 고착된 부분에는, 직경 방향으로 관통하는 절결(58B)이 마련되어 있다. 본 실시형태에서는, 절결(58B)은, 원주 방향을 따라 등간격으로 네 부분에 배치되어 있지만, 이 외의 배치여도 좋다. 탄성 시일 부재(58)는, 본 실시형태에서는, 고무제이며, 가류 접착에 의해 디스크 본체(90)에 고착되어 있다.
디스크 밸브(33)의 표면측에 중첩된 스페이서(91)는, 탄성 시일 부재(58)의 연장부(58A)의 내직경보다 소직경이며, 연장부(58A)의 두께와 거의 동일한 판 두께, 또는, 연장부(58A)의 두께보다 얇은 두께로 되어 있다. 스페이서(91)의 표면측에 중첩된 시트 디스크(92)는, 탄성 시일 부재(58)에 의해 피복된 디스크 밸브(33)와 동일한 직경, 또는, 디스크 밸브(33)보다 큰 직경[본 실시형태에서는, 디스크 밸브(33)보다 큰 직경]으로 되어 있다. 또한, 시트 디스크(92)에는, 내측 시트부(54) 및 외측 시트부(55)에 각각 대향하는 위치에 오리피스 구멍(92A, 92B)이 마련되어 있다. 오리피스 구멍(92A, 92B)에 의해, 파일럿실(31)과 실(25C)을 항상 연통시키는 오리피스(33A)를 형성하고 있다.
디스크 밸브(33), 스페이서(91) 및 시트 디스크(92)는 평판형이다. 제어 보디(40)의 클램프(56), 내측 시트부(54), 및 외측 시트부(55)의 돌출 높이는, 거의 동일하게 되어 있다. 이에 의해, 디스크 밸브(33)[시트 디스크(92)]는, 셋트 하중(프리로드)이 충분 작으며(거의 0임), 즉, 휘는 일 없이 내측 시트부(54) 및 외측 시트부(55)에 착좌하고 있다.
이상과 같이 구성한 감쇠력 조정식 완충기(1)의 작용에 대해서 다음에 설명한다.
감쇠력 조정식 완충기(1)는, 차량의 서스펜션 장치의 스프링 상부, 스프링 하부 사이에 장착되고, 차재 컨트롤러 등으로부터의 지령에 따라, 통상의 작동 상태에서는, 솔레노이드(37)에 통전하여, 플런저(78)에 추진력을 발생시키고, 밸브체(38)를 시트부(36A)에 착좌시켜, 파일럿 밸브(29)에 의한 압력 제어를 실행한다.
피스톤 로드(6)의 신장 행정 시에는, 실린더(2) 내의 피스톤(5)의 이동에 의해, 피스톤(5)의 역지 밸브(13)가 폐쇄되고, 디스크 밸브(14)의 밸브 개방 전에는, 상류실이 되는 실린더 상부실(2A)측의 유체가 가압되어, 통로(22) 및 환형 통로(21)를 지나, 세퍼레이터 튜브(20)의 접속구(23)로부터 감쇠력 발생 기구(26)의 통로 부재(42)에 유입된다.
이때, 피스톤(5)이 이동한 만큼의 오일액이 리저버(4)로부터 베이스 밸브(10)의 역지 밸브(17)를 개방하여 실린더 하부실(2B)에 유입된다. 또한, 실린더 상부실(2A)의 압력이 피스톤(5)의 디스크 밸브(14)의 밸브 개방 압력에 도달하면, 디스크 밸브(14)가 개방되고, 실린더 상부실(2A)의 압력을 실린더 하부실(2B)로 릴리프함으로써, 실린더 상부실(2A)의 과도한 압력 상승을 방지한다.
피스톤 로드(6)의 축소 행정 시에는, 실린더(2) 내의 피스톤(5)의 이동에 의해, 피스톤(5)의 역지 밸브(13)가 개방되고, 베이스 밸브(10)의 통로(15)의 역지 밸브(17)가 폐쇄되며, 디스크 밸브(18)의 밸브 개방 전에는, 피스톤 하부실(2B)의 유체가 실린더 상부실(2A)에 유입되고, 피스톤 로드(6)가 실린더(2) 내에 침입한 만큼의 유체가, 상류실이 되는 실린더 상부실(2A)로부터, 상기 신장 행정 시와 동일한 경로를 지나 리저버(4)에 흐른다. 또한, 실린더 하부실(2B) 내의 압력이 베이스 밸브(10)의 디스크 밸브(18)의 밸브 개방 압력에 도달하면, 디스크 밸브(18)가 개방되고, 실린더 하부실(2B)의 압력을 리저버(4)로 릴리프함으로써, 실린더 하부실(2B)의 과도한 압력 상승을 방지한다.
감쇠력 발생 기구(26)에서, 통로 부재(42)로부터 유입된 오일액은, 주로 다음 3개의 유로(메인 유로, 제어 유로, 및 파일럿 유로)를 지나 하류실이 되는 리저버(4)로 흐른다.
(1) 메인 유로
통로 부재(42)로부터 유입된 오일액은, 메인 보디(39)의 통로(39A)를 지나, 메인 밸브(27)의 디스크 밸브(30)를 개방하여 케이스(25) 내의 실(25C)에 흐르고, 통로홈(25B) 및 개구(24)를 지나 리저버(4)로 흐른다.
(2) 제어 유로
통로 부재(42)에 유입된 오일액은, 파일럿 보디(41)의 원통부(41B)에 부착된 리테이너(62) 및 스페이서(63)의 내부와, 스페이서(63)의 절결(63A)과, 원통부(41B)의 측벽의 통로(52)와, 고정 오리피스(32)를 지나, 파일럿실(31)로 흐르고, 더욱, 파일럿실(31)로부터 제어 보디(40)의 통로(53)를 지나, 제어 밸브(28)의 디스크 밸브(33)를 개방하여 케이스(25) 내의 실(25C)로 흐르며, 통로홈(25B) 및 개구(24)를 지나 리저버(4)로 흐른다.
(3) 파일럿 유로
통로 부재(42)에 유입된 오일액은, 파일럿 보디(41)의 원통부(41B)에 부착된 리테이너(62) 및 스페이서(63)의 내부와, 필터(61)와, 고정 오리피스(35)와, 통로(41D)를 지나고, 더욱이, 포트 부재(67)의 통로(68)와, 포트(36)를 지나, 파일럿 밸브(29)의 밸브체(38)를 개방하여 밸브실(73)로 흐르며, 축 방향홈(74)과, 환형 오목부(69)와, 직경 방향 통로(75)와, 간극(76)과, 통로(77)를 지나, 케이스(25) 내의 실(25C)에 흐르고, 통로홈(25B) 및 개구(24)를 지나 리저버(4)로 흐른다.
이에 의해, 피스톤 로드(6)의 신축 행정 시에도, 감쇠력 발생 기구(26)의 메인 밸브(27), 제어 밸브(28), 및 파일럿 밸브(29)에 의해 감쇠력이 발생한다. 이때, 메인 밸브(27)의 디스크 밸브(30)는, 통로(39)측의 압력을 받아 밸브 개방되고, 배면측에 마련된 파일럿실(31)의 내압이 밸브 폐쇄 방향으로 작용한다, 즉, 통로(39)측과 파일럿실(31)측의 차압에 의해 밸브 개방되기 때문에, 파일럿실(31)의 내압에 따라, 내압이 낮으면 밸브 개방 압력이 낮고, 내압이 높으면 밸브 개방 압력이 높다.
또한, 제어 밸브(28)의 디스크 밸브(33)는, 통로(53)측의 압력을 받아 밸브 개방되고, 배면측에 마련된 파일럿실(34)의 내압이 밸브 폐쇄 방향으로 작용하기 때문에, 즉, 통로(53)측과 파일럿실(34)측의 차압에 의해 밸브 개방되기 때문에, 파일럿실(34)의 내압에 따라, 내압이 낮으면 밸브 개방 압력이 낮고, 내압이 높으면 밸브 개방 압력이 높다.
피스톤 속도가 저속 영역에 있을 때, 메인 밸브(27) 및 제어 밸브(28)가 밸브 폐쇄되고, 오일액은, 주로 전술한 (3)의 파일럿 유로 및 제어 밸브(28)의 디스크 밸브(33)에 마련된 오리피스 구멍(92A, 92B)[오리피스(33A)]을 지나 리저버(4)로 흐르며, 파일럿 밸브(29) 및 오리피스(33A)에 의해 감쇠력이 발생한다. 그리고, 피스톤 속도가 상승하면, 파일럿 밸브(29)의 상류측의 압력이 상승한다. 이때, 파일럿 밸브(29)의 상류측의 파일럿실(31, 34)의 내압은, 파일럿 밸브(29)에 의해 제어되고, 파일럿 밸브(29)의 밸브 개방에 의해, 파일럿실(31, 34)의 내압이 저하된다. 이에 의해, 우선, 제어 밸브(28)의 디스크 밸브(33)가 밸브 개방되고, 오일액이 전술한 (3)의 파일럿 유로에 더하여 (2)의 제어 유로를 지나 리저버(4)로 흐름으로써, 피스톤 속도의 상승에 따른 감쇠력의 증대가 억제된다[도 7의 점(A) 참조].
제어 밸브(28)의 디스크 밸브(33)가 밸브 개방되면, 파일럿실(31)의 내압이 저하된다. 파일럿실(31)의 내압의 저하에 의해, 메인 밸브(27)의 디스크 밸브(30)가 밸브 개방되어, 오일액이 전술한 (3)의 파일럿 유로 및 (2)의 제어 유로에 더하여 (1)의 메인 유로를 지나 리저버(4)로 흐름으로써, 피스톤 속도의 상승에 의한 감쇠력의 증대가 억제된다[도 7의 점(B) 참조].
이와 같이 하여, 피스톤 속도의 상승에 따른 감쇠력의 증대를 2단계로 억제함으로써, 적절한 감쇠력 특성을 얻을 수 있다. 그리고, 솔레노이드(37)로의 통전에 의해, 파일럿 밸브(29)의 제어 압력을 조정함으로써, 제어 밸브(28)의 파일럿실(34)의 내압, 즉, 디스크 밸브(33)의 밸브 개방 압력을 제어할 수 있고, 또한, 디스크 밸브(33)의 밸브 개방 압력에 의해, 메인 밸브(27)의 파일럿실(31)의 내압, 즉, 디스크 밸브(30)의 밸브 개방 압력을 제어할 수 있다.
이에 의해, 메인 밸브(27)의 밸브 폐쇄 영역에 있어서, 파일럿 밸브(29)에 더하여 제어 밸브(28)의 디스크 밸브(33)가 밸브 개방됨으로써, 충분한 오일액의 유량을 얻을 수 있기 때문에, 파일럿 밸브(29)의 유량[포트(36)의 유로 면적]을 작게 할 수 있어, 파일럿 밸브(29)(솔레노이드 밸브)의 소형화 및 솔레노이드(37)의 전력 절약이 가능하게 된다. 또한, 메인 밸브(27) 및 제어 밸브(28)에 의해, 감쇠력을 2단계로 변화시킬 수 있기 때문에, 감쇠력 특성의 조정의 자유도를 높여 적절한 감쇠력 특성을 얻을 수 있다. 감쇠력 조정식 완충기(1)의 감쇠력 특성을 도 7에 나타낸다.
이때, 제어 밸브(28)의 디스크 밸브(33)는, 셋트 하중(프리로드)이 충분히 작고, 밸브 개방 압력이 작게 설정되어 있기 때문에, 피스톤 속도의 극저속 영역에 있어서, 밸브 개방이 가능하며, 감쇠력의 증강 시에 있어, 안정적으로 작은 감쇠력을 발생시킬 수 있다. 여기서, 디스크 밸브(33)는, 연장부(58A)를 갖는 탄성 시일 부재(58)가 양면에 걸쳐 고착되어 있기 때문에, 가류 접착 등에 의한 고착 시의 탄성 시일 부재(58)의 수축에 의해 디스크 본체(90)에 작용하는 힘이 배면측과 표면측에서 균형을 이루어 상쇄되게 되고, 탄성 시일 부재(58)의 수축에 의한 디스크 본체(90)의 휨이 방지되어, 디스크 본체(90)의 평면도를 높일 수 있다. 그 결과, 디스크 밸브(33)의 셋트 하중을 작게 설정한 경우, 혹은, 셋트 하중을 설정하지 않는 경우라도, 디스크 밸브(33)[시트 디스크(92)]의 내측 시트부(54) 및 외측 시트부(55)와의 밀착성을 확보할 수 있어, 피스톤 속도의 극저속 영역에 있어서도 안정된 감쇠력 특성을 얻을 수 있다. 그리고, 디스크 밸브(33)의 밸브 개방 압력을 충분히 낮게 할 수 있어, 소프트 시에 보다 작은 감쇠력을 설정하는 것이 가능해진다.
특히, 본 실시형태와 같이, 파일럿형의 메인 밸브(29)의 밸브 개방을 파일럿형의 제어 밸브(28)에 의해 제어하는 경우, 제어 밸브(28)의 밸브 개방 압력을 낮게 설정함으로써, 피스톤 속도의 극저속 영역에서의 감쇠력을 원활하게 증강시킬 수 있어, 차량의 서스펜션 장치에 있어서 이상적인 감쇠력 특성을 얻는 것이 가능해진다.
시트 디스크(92)의 외경을 디스크 밸브(33)의 외경 이상으로 함으로써, 시트 디스크(92)의 외주 가장자리부(엣지)에 의해 탄성 시일 부재(58)의 연장부(58A)를 손상시키는 것을 방지할 수 있다. 또한, 연장부(58A)에 마련한 절결(58B)은, 디스크 밸브(33)와 시트 디스크(92) 사이를 제어 밸브(28)의 하류측에 연통시키는 공기 배출 통로가 되기 때문에, 공기 배출을 원활하게 행할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에 있어서, 제어 밸브(28)의 디스크 밸브(33)와 마찬가지로, 메인 밸브(27)의 디스크 밸브(30)의 탄성 시일 부재(50)에 연장부를 마련하여도 좋다. 또한, 상기 실시형태에 있어서, 연장부는, 탄성 시일 부재(58)와 일체로 디스크 본체(90)의 외주면을 넘어 표면측의 외주부까지 연장되어 표면측에 고착된 연장부(58A)를 가지고, 디스크 본체(90)를 양면에 걸쳐 피복하는 구조를 설명하였지만, 탄성 시일 부재(58)와, 연장부(58A)는 별개체여도 좋다. 즉, 디스크 본체(90)의 외주부에는 탄성 시일 부재(58)가 고착되어 있지 않아도 좋다. 본 발명은, 감쇠력 조정 기구를 상기 실시형태와 같이 실린더의 측부에 배치한 것 외에, 피스톤부에 감쇠력 조정 기구를 배치한 것에도 적용할 수 있다. 또한, 상기 실시형태에서는, 실린더 장치의 일례로서 오일액을 작동 유체로 한 감쇠력 조정식 완충기에 대해서 설명하고 있지만, 본 발명은, 이것에 한정되지 않고, 탄성 시일 부재를 고착한 파일럿형 감쇠 밸브를 이용한 디스크 밸브를 구비한 것이면, 감쇠력을 조정하지 않는 완충기나 가스 스프링, 잠금 장치, 서스펜션용 유압 실린더 등의 다른 실린더 장치에도 동일하게 적용할 수 있다.
실시예들의 모든 특징들은 조합될 수 있다.
본 발명의 단지 일부 실시예들만이 위에 상세하게 설명되어 있지만, 당업자는 본 발명의 신규의 교시 및 장점으로부터 실질적으로 벗어나지 않으면서 예시적인 실시예에서 다수의 변경이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 이에 따라, 이러한 모든 변형은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 의도된다.
본 출원은 2014년 1월 31일자로 제출된 일본 특허 출원 제2014-17611호의 우선권을 주장한다.
상세한 설명, 청구범위, 도면 및 요약서를 포함하는, 2014년 1월 31일자로 제출된 일본 특허 출원 제2014-17611호의 모든 개시내용은 인용함으로써 그 전체 내용이 본 명세서에 포함된다.
2 : 실린더
5 : 피스톤
6 : 피스톤 로드
28 : 밸브 기구
33 : 디스크 밸브
34 : 파일럿실
58 : 탄성 시일 부재
58A : 연장부
59 : 파일럿 케이스

Claims (7)

  1. 실린더 장치로서,
    유체가 봉입된 실린더(2)와,
    상기 실린더(2) 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입된 피스톤(5)과,
    상기 피스톤(5)에 연결된 피스톤 로드(6)와,
    상기 피스톤의 미끄럼 이동에 의해 생기는 유체의 흐름을 제어하는 밸브 기구(28)
    를 구비하고,
    상기 밸브 기구(28)는, 일면측에 환형의 탄성 시일 부재(58)가 고착된 디스크 밸브(33)와, 상기 탄성 시일 부재(58)가 기밀적으로 감합하여, 상기 디스크 밸브(33)에 내압을 작용시키는 파일럿실(34)을 형성하는 파일럿 케이스(59)를 포함하며,
    상기 탄성 시일 부재(58)는, 상기 디스크 밸브(33)의 타면측으로 연장되어 상기 타면측에 고착되는 연장부(58A)를 갖는 것을 특징으로 하는 실린더 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디스크 밸브(33)의 타면측에는, 시트 디스크(92)가 중첩되고, 상기 시트 디스크(92)가 상기 밸브 기구의 시트부(56, 54, 55)에 착좌하는 것을 특징으로 하는 실린더 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 시트 디스크(92)의 외경은, 상기 탄성 시일 부재(58)가 고착된 상기 디스크 밸브(33)의 외경 이상인 것을 특징으로 하는 실린더 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 디스크 밸브(33)와 상기 시트 디스크(92) 사이에는, 상기 연장부의 내주측에 스페이서(91)가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 실린더 장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 디스크 밸브(33)와 상기 시트 디스크(92) 사이를, 상기 밸브 기구의 하류측에 연통시키는 공기 배출 통로(58B)가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 실린더 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 스페이서(91)의 두께는, 상기 연장부(58A)의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 실린더 장치.
  7. 유체의 흐름을 제어하는, 실린더 장치용의 밸브 기구(28)로서,
    일면측에 환형의 탄성 시일 부재(58)가 고착된 디스크 밸브(33)와,
    상기 탄성 시일 부재(58)가 기밀적으로 감합하여, 상기 디스크 밸브(33)에 내압을 작용시키는 파일럿실(34)을 형성하는 파일럿 케이스(59)
    를 구비하고,
    상기 탄성 시일 부재(58)는, 상기 디스크 밸브(33)의 타면측으로 연장되어 상기 타면측에 고착되는 연장부(58A)를 갖는 것을 특징으로 하는 밸브 기구(28).
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