JP2006514728A - ショック・アブソーバ用の制御可能なピストン・バルブおよび／またはボトム・バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】 流通面積を質量の加速度に応じて容易に変化させることができるピストン・バルブまたはボトム・バルブを提供する。
【解決手段】 ピストン‐シリンダ構造のショック・アブソーバのための制御可能なピストン・バルブであって、流通面積を制御するピストン・バルブ部材（２２、２２ａ）が、差動制御ピストン（３２）によって駆動される。制御ピストン（３２）において反対方向を向いている有効面に、シリンダのピストン室（１４）および筒状室（１２）の圧力が加えられる。さらに、制御ピストン（３２）および／またはピストン・バルブ部材に、前記有効面のうちの大きい方と反対に圧力源の圧力が加えられ、この圧力源は、流体抵抗と流体容量の組み合わせによって構成されるとともに、ピストン‐シリンダ構造のピストン室（１４）または筒状室（１２）の圧力によって供給される。

Description

本発明は、請求項１、２および５に記載の制御可能なピストン・バルブおよび／または制御可能なボトム・バルブに関する。

以下において、ピストン・バルブとは、ピストン‐シリンダ構造を有するショック・アブソーバのピストン内のバルブ機構を意味し、あるいはピストン‐シリンダ構造においてピストン室と筒状室を連絡する外付けのバルブを意味する。

公知のショック・アブソーバ、とくに自動車用のショック・アブソーバは、減衰部材およびばね部材の並列または直列配置で構成されている。ピストン‐シリンダ構造の形式をとる減衰部材は、一般に、単筒式アブソーバと複筒式アブソーバとに分類される。単筒式アブソーバにおいては、ピストン‐シリンダ構造のピストンにバルブ機構が設けられて、流通通路を通過する流体を両方向について規制するとともに、ピストン室に別の貯蔵室が配置されて、ショック・アブソーバの縮みサイクルにおいて圧縮される。複筒式アブソーバにおいては、この貯蔵室が、内側室と外側室との間の空間に形成され、これらの室の間の接続が、いわゆるボトム・バルブを通じて行なわれる。ボトム・バルブは、例えば縮みサイクルにおいて、貯蔵室への減衰媒体の流入を規制するという点で有効であり、一方、伸びサイクルにおいては、例えば、貯蔵室からピストン室へと少ない抵抗で流れることができ、ピストン‐ダンパー機構のピストンにおけるバルブ機構の絞り効果も同様である。さらにボトム・バルブは、プランジャ‐シリンダ構成における減衰部材においても使用され、縮みサイクルにおいて減衰媒体が、ボトム・バルブを通って外部の貯蔵室へと押し出され、一方、伸びサイクルにおいては、媒体がボトム・バルブを通過して流れて外部の貯蔵室からプランジャ室内へと戻る。プランジャに代えてピストンを、シリンダの筒状室を大気へと開きつつ使用することもできる。

自動車においては、とくにカーブを走行するとき、ショック・アブソーバの減衰挙動が、乗り心地ならびに安全性に影響を及ぼす。しかしながら、望まれる両特性の間には背反が存在する。ショック・アブソーバを安全性を最大にするような構成とした場合、ショック・アブソーバの反応が硬いため快適性が犠牲になる。一方、快適性を選んだ場合、柔らかい減衰挙動のために安全性が犠牲になる。したがって、安全性および乗り心地に照らして妥協が成立するような特性曲線を選択することが、設計者の任務である。

ショック・アブソーバのピストン・バルブおよび／またはボトム・バルブを、動作において流通面積が変化するような構成とすることが知られている。これに関係し、ピストン室と筒状室との間の圧力の関係に応じて流通面積を制御することも知られている。周知のとおり、ショック・アブソーバは、例えば車体などの質量の加速度に対し、反対に作用するという役割を有している。ピストン‐シリンダ構成において圧力差に応じて流通面積を制御しても、ばね力による効果を考慮していないため、この問題は部分的にしか解決できない。

乗り心地および安全性を最適化するため、車両の動き、とくに垂直および横方向の加速度をセンサによって測定し、そこからショック・アブソーバの制御信号を導き出すことも、やはり知られている。そのようなショック・アブソーバおよび必要となる制御用部品は、それぞれきわめて高価であり、干渉にさらされやすい。さらに、そのような制御システムは、固有振動数が比較的小さい。

本発明の目的は、それぞれショック・アブソーバのためのピストン・バルブまたはボトム・バルブであって、流通面積を質量の加速度に応じて容易に変化させることができるピストン・バルブまたはボトム・バルブを提供することにある。

請求項１のピストン・バルブにおいては、流通面積を制御するピストン・バルブ部材が、差動ピストンとして設計された制御ピストンによって規制され、この差動ピストンの対向する有効面に、シリンダのピストン室と筒状室との差圧が供給される。さらに制御ピストンには、前記有効面のうちの大きい方と反対に圧力源（補償用圧力源または平衡用圧力源）の圧力が加えられ、この圧力源は、流体抵抗と流体容量との組み合わせによって構成され、シリンダのピストン室または筒状室の圧力が供給されている。本発明は、好ましくは油圧用途に関して使用されるが、空気圧用途も包含され有用である。したがって、両形態の用途を包含すべく、「流体」および「流体の」という表現を頻繁に使用する。

前記ピストン・バルブは、制御ピストンによって両方向に制御される。差動ピストンに代え、それぞれが２つの有効面を有している２つの制御ピストンを、それぞれバルブ部材の駆動に使用することができる。差動制御ピストンによってそれぞれ駆動されるバルブ部材を、流通のそれぞれの方向について設けることも可能である。

代案として、第２のピストン・バルブ部材を前記第１のピストン・バルブ部材と並列に配置し、対向する有効面を有する差動ピストンによって同様に駆動することができる。減衰媒体の流れが２つの流れへと分割され、一方の流通面積が、圧力差およびショック・アブソーバのピストンを考慮しており、他方がばね部材を反映している。

前記および以下において、ピストン・バルブまたはピストン・バルブ・スプールとは、例えば回転スライドなどの他のバルブ部材およびアクチュエータと協働するバルブおよびスプールをも含むものとする。

本発明の一実施の形態によれば、本発明によるバルブを、それぞれ２つの制御面または制御縁を備える複合型のバルブ部材を有する双方向作用バルブによって構成し、このピストン・バルブ部材に、補償用圧力源の圧力を加えてもよい。複合型のバルブ部材すなわちバルブ・スプールを、両方向の流れのための２つの単独のバルブ部材で置き換えてもよい。駆動のために、段差のない円柱形の制御ピストンを使用し、制御ピストンの有効面をそれぞれピストン室および筒状室に接続することができる。もう一方の制御ピストンの有効面が、ピストン室および補償用圧力源に接続される。第１のバルブ部材が流通面積へと与える作用が、減衰力に相当し、第２のバルブ部材のそれが、ばね力に相当する。ピストン部材またはバルブ部材が簡単であるため、この実施の形態は技術的側面においてとくに安価である。

本発明の本質的要素は、このようなピストン・バルブによって、流通面積が質量の加速度のそれぞれに応じて制御されることにある。制御ピストンの前記有効面は、一方でアブソーバ部材の減衰力、他方ではダンパーばね機構の力が、適切に考慮されるような寸法とされる。

本発明のピストン・バルブのバルブ部材または複合型バルブ部材は、いずれも寸法がきわめて小さく質量が小さいため、本発明による制御によって、流通面積を高い周波数で制御することが可能になる。これは、低い周波数範囲での動作を強いられる電子的な解決策と対照的である。

流体容量および流体抵抗で構成される圧力源が、油の流れの圧力変動を平滑化または低減させる一種のフィルタ部を規定する。流体抵抗をもたらすため、小型のオリフィスを使用することができ、流体容量としては、膜によって加圧空気室から区画されてよい流体アキュムレータを使用することができる。

請求項５に記載の制御可能なボトム・バルブは、流通面積を制御するボトム・バルブ部材を備えており、該バルブ部材が、差動ピストンとして構成された制御ピストンによって駆動される。差動ピストンは、ピストン‐シリンダ構造のそれぞれピストン室またはプランジャ室の圧力が加えられる第１の有効面を有している。第１の有効面と同じ方向を向いている第２の有効面に、貯蔵室の圧力が加えられており、貯蔵室には、ピストン室の減衰媒体がボトム・バルブを介して供給されている。第１および第２の有効面と反対向きである第３の有効面に、流体抵抗と流体容量との組み合わせによって定められる補償用圧力源の圧力が加えられている。この補償用圧力源には、ピストン室の圧力または貯蔵室の圧力が供給されている。

上記の特徴を備えたボトム・バルブについて、すでに述べたピストン・バルブについての説明が同じく有効である。ボトム・バルブは、質量の加速度に応じて流通面積を調節する役割である。有効面の寸法は、ダンパーばねの作用、およびピストン‐シリンダ機構またはプランジャ‐シリンダ機構の形式である減衰部材の作用を考慮して決められる。

前記ボトム・バルブによって、加速度に応じた減衰媒体の絞りが、一方向について実現可能になる。反対方向については、通常のバルブを使用することができ、あるいはチェック・バルブを使用することができる。これは、以下でより詳細に検討するピストン・バルブの設計によって決まる。しかしながら、ボトム・バルブに、両方向の流れについて流通面積を制御すべく、２つの制御面または制御縁を有する複合型のバルブ部材またはスプールを備えることが適切であろう。そのようなバルブ機構を、別個の差動ピストンによって駆動される２つの制御バルブ部材に分割し、バルブ部材のそれぞれに追加の圧力源の補償用圧力をさらに加えてもよいことは、理解できるであろう。

すでに述べたように、単筒式のショック・アブソーバにおいては、縮み動作および伸び動作のための両方の流れの経路を、本発明によって規制することが適切である。複筒式のショック・アブソーバにおいては、ピストンならびにボトム・バルブについて、両方の流通方向に設けられなければならない。したがって、例えば、ボトム・バルブを縮み動作について本発明のやり方で設計し、伸び動作について、伸びサイクル時に開くチェック・バルブまたは遮断バルブを設けることが考えられる。この場合、ボトム・バルブが本発明に従って設計される一方で、縮みサイクルについては、縮みサイクルにおいて開く通常のチェック・バルブまたは閉鎖バルブが設けられる。さらに、複筒式ショック・アブソーバにおいて加速度に応じた流通面積の規制および減衰のためのピストンを設けつつ、ボトム・バルブを、例えばピストン室と筒状の貯蔵室との圧力差に応じて流通面積を調節するディスク・バルブなど、通常のバルブとして設けることも可能である。最後に、複筒式ショック・アブソーバにおいて、縮みおよび伸びサイクルについて、ピストン・バルブおよびボトム・バルブを本発明によるやり方で設計して、両方向の減衰効果を両方のバルブに割り振ることも考えられる。例えば、そのような割り振りは、ピストン・バルブにおいてより大きい減衰効果が生じるよう、８０対２０の関係で実施することができる。このような構成においては、ピストン・バルブまたはボトム・バルブにおける逆流の抵抗を、小さくすることができない。

最後に、ピストン・バルブにおいて規制される流体流を分割し、媒体が再合流する前に、流れを別個のバルブを通して導くことが考えられる。これは、ピストン室と筒状室との差圧が加えられる制御バルブによって実現できる。さらに、ピストン室と追加の補償用圧力源との差圧が、バルブ部材に加えられる。このような分割は、バルブ部材を小型に設計してダンパー・ピストン内に容易に収容できるという利点を有している。

本発明の一実施の形態による流体抵抗の流れの面積は、可変である。この変化は、例えば、ダンパー機構に応じて、すなわちダンパー機構が縮みサイクルにあるのか、伸びサイクルにあるのかに応じて、制御することができる。伸びサイクルにおいては、縮みサイクルに比べてさらなる減衰が必要である。さらに、流通面積を車両の舵角および／またはブレーキペダルの操作に応じて制御することも考えられる。

流通面積の変化は、例えば、好ましくは一定の絞りにソレノイド・バルブを並列に接続することによって行なうことができる。しかしながら、ソレノイド・バルブは、ショック・アブソーバのピストン‐シリンダ機構の内部へと引き込まなければならない電気配線を必要とする。

本発明の実施の形態のいくつかの例を、図面に従って以下に説明する。

説明する実施の形態はすべて、油圧用に関係している。しかしながら、本発明は、それらに限られるわけではない。

図１は、筒状室１２およびピストン室１４をピストン１６で区画して備える単筒式のショック・アブソーバ１０を、図式的に示している。自由に浮動できるピストン１８が、例えば所定の圧力で窒素が充填されてなる貯蔵室Ｖｇから、ピストン室１４を区画している。このような構成は、広く知られているものである。図１においては、さらに、複合型のバルブ・スプールまたはバルブ部材２２を有する双方向のピストン・バルブ２０を確認することができる。図示されていないバルブ・ハウジングに、２つの環状溝２４、２６が離間して設けられ、筒状室１２と常に接続されている。バルブ部材２２の制御縁２８、３０が、溝２４、２６と協働する。バルブ・スプール２２の絞り部分には、ピストン室１４への接続が設けられている。差動ピストンである制御ピストン３２が、バルブ・スプール２２に接続されている。制御ピストン３２の大きい方の有効面３４に、ピストン室１４の圧力が加わる。小さい方の有効面３６には、筒状室１２の圧力が加わる。ばね３８が制御ピストン３２に作用し、ばね４０がバルブ・スプール２２の右端に作用する。ばね３８、４０は、ショック・アブソーバ１０が静的につりあっているときにバルブ・スプール２２が図示の中立位置にあるよう設計されている。

補償用または平衡用圧力貯蔵室４４が、双方向のピストン・バルブ２０の右側のバルブ室４２に接続されている。第１の貯蔵室４６が、膜によって第２の貯蔵室４８から区画されている。後者には、所定の圧力でガスが封入されている。貯蔵室４６はバルブ室４２へと接続され、バルブ・スプール２２の右端面に作用する。ピストン室１４が、貯蔵室４６とバルブ室４２の間の管路へと、流体抵抗Ｒ_ｈａを介して接続されている。この流体抵抗が、流体容量を規定する補償用圧力貯蔵室４４とともに、油圧フィルタ部材を構成している。

通常は減衰ばねがショック・アブソーバ１０と並列に設けられるが、ここでは図示されていない。

縮みサイクルにおいて、ピストン室１４が圧力にさらされる。制御ピストン３２を構成している差動ピストンにおいて差圧が確立され、ピストン室１４からの媒体が溝２６へと流入し、さらにそこから筒状室１２へと流入できるよう、バルブ・スプール２２を右側へと変位させる。変位による体積は、筒状室１２に収容できる体積よりも大きいため、ピストン室１４の体積の拡大は貯蔵室Ｖ_ｇの拡大をもたらす。

バルブ・スプール２２の変位は、筒状室１２の圧力に逆らって作用するのみならず、ピストン室１４の圧力に依存する補償用圧力貯蔵室４４へと蓄積された圧力に対しても作用する。制御ピストン３２の有効面３４、３６、およびバルブ・スプール２２の右側の有効面は、油圧フィルタ部材とともに、図示されていない吸収ばねのばね力、ならびにショック・アブソーバ１０の減衰力を考慮した寸法にされている。したがって、ここに説明したピストン・バルブ２０の流通面積を、質量の加速度に応じて調節し、すなわち減衰効果を質量の加速度に応じて変化させることが可能である。伸びサイクルにおいては、バルブ・スプール２２が左方へと変位して、媒体が溝２４および制御縁２８を通ってピストン室１４に進入する。

図２には、図１のピストン・バルブ２０と同様の構成部品を有するピストン・バルブ２０ａが示されている。したがって、同じ部品には同じ参照番号が付されている。

バルブ部材すなわちバルブ・スプール２２ａは、溝２４ａと協働する制御縁２８ａをただ１つ有している。溝２４ａは、図示されていないが図１のショック・アブソーバ１０と同様に構成することができるショック・アブソーバのピストン室に接続されている。バルブ室３１が、ショック・アブソーバの筒状室に接続されている。バルブ・スプール２２ａへと接続されたピストン３３が、右側にバルブ室３５を密封している。バルブ・スプール２２ａに、ばね４０の力が加えられ、室３５は、図１に示した貯蔵室へと同じやり方で接続されている。このようなピストン・バルブ２０ａは、アブソーバの流れの方向の１つについて加速度に応じた減衰を実現するために使用することができる。もう一方の方向については、従来のバルブを使用することができる。バルブ２０ａを２つ設け、すなわち図１のバルブを、それぞれが今述べたように動作する２つのバルブへと分割することができる。例えば縮みサイクルにおいて、ショック・アブソーバが図２の表示と反対に変位する際には、相応するバルブ部材２２ａが、流通のための面積をもたらすべく反対方向に変位するはずである。

図２ａの実施の形態においては、バルブ・スプール２２ｂの制御縁２８ｂが溝２４ｂと協働する。溝２４ｂは、ここでは図示されていない図１のショック・アブソーバのピストン室に接続されている。制御スプール２２ｂは、有効面３４（図１および２を参照）を、同径の直通穴の一部分であってばね３８が配置されている部分へと向けて有している。スプール２２ｂのさらなるピストン部３３ｂは、有効面を圧力源４４へと接続された穴部３５ｂに向けて有している。さらに、圧力源４４は、流体抵抗Ｒ_ｈａを介して図１のショック・アブソーバ１０のピストン室と連通している。スプール２２ｂの両ピストン部の間のバルブ室３１ｂは、図１のショック・アブソーバ１０の筒状室へと接続された環状溝２４ｂと連通している。バルブ室３１ｂは、内部中央の軸方向の穴２０２に、１つのみが穴２００によって接続されている。ピストン部２０４が、穴２０２内に配置され、穴部を右方向に密封している。これにより、反対方向を向いた第２の有効面３６がもたらされている。ピストン部２０４は、穴部に固定に取り付けられた円板２０６へと接続されている。円板２０６は、圧力Ｐ_ａがピストン部３３ｂの右側の有効面に作用するよう、複数個の軸方向の貫通孔２０６を並列に配置して有している。

図２ａのピストン機構も、差動制御ピストンとして機能する。穴に凹凸がなく製造が容易である。バルブ・スプール２２ｂは、図示されていないショック・アブソーバの伸び方向について減衰手段として機能し、筒状室１２内の媒体が、規制縁２８ｂを通ってピストン室１４へと流入する。また、その機能は、図１および２について説明したのと同じである。

図３には、プランジャ‐シリンダ形式のショック・アブソーバ５０の構成が図式的に示されており、プランジャ５２およびシリンダ室５４を有している。この構成における縮み方向への動作において、シリンダ室５４内の媒体が、以下で説明するボトム・バルブ５８を通って、外部の貯蔵室５６へと押し出される。

ボトム・バルブ５８は、バルブ・スプール６０を有し、バルブ・スプール６０には、環状溝６６、６８と協働する２つの制御縁６２、６４が設けられている。環状溝６６、６８は、圧力Ｐ_ｇ下にある貯蔵室Ｖ_ｇとして知られている貯蔵室５６へと接続されている。貯蔵室Ｖ_ｇには、貯蔵ガスが所定の圧力で収容されている。圧力Ｐ_ｇは、ショック・アブソーバ５０の動作に応じて変化する。バルブ・スプール６０の絞り部によって規定されている制御縁６２、６４間のバルブ室７０が、シリンダ室５４へと接続されている。

制御ピストンの機構は、第１のピストン部７２の有効面にシリンダ室５４の圧力が加えられることによってもたらされる。ピストン部７２とバルブ・スプール６０の左側部分との間の差によって形成される第２の有効面７４に、貯蔵室Ｖ_ｇの圧力Ｐ_ｇが加えられる。右側のバルブ室７８に面する第３の有効面７６に、貯蔵室Ｖ_ａおよび貯蔵圧力Ｐ_ａを有する平衡用圧力貯蔵室８０の圧力が加えられている。貯蔵室Ｖ_ａには、所定の圧力でガスが注入されており、流体抵抗Ｒ_ｈａを介して貯蔵室Ｖ_ｇに連通している。バルブ・スプール６０の両端には、ばねによって荷重が加えられており、バルブ・スプール６０を図示の中立位置に保持している。

プランジャ５２がシリンダ室５４内へと駆動された場合、シリンダ室５４内の圧力が上昇し、媒体がシリンダ室５４から貯蔵室５６へと流れることができるよう、バルブ・スプール６０が右方へと変位する。バルブ・スプール６０の変位量、したがって流通面積は、有効面７２、７４、７６に作用する圧力によって決まる。有効面は、流通面積が質量の加速度に依存するような寸法とされている。反対すなわち伸びの動作においては、減衰媒体がシリンダ室５４へと流れて戻ることができるよう、貯蔵室５６の圧力が有効面７４および有効面７６に作用する。

この場合においても、加速度に応じた流通面積の調節が、両方の流れの方向について実現されている。

図３に示したプランジャ‐シリンダに代え、ピストンを、筒状室を大気へと接続しつつピストン室５４と協働するように設けることができることは、理解できるであろう。さらに、図３に示した双方向のボトム・バルブ５８を複筒式ショック・アブソーバのボトム・バルブに使用することも可能であるが、これは、どのように機能するかについて相違がないため、ここで詳細を示したり説明したりはしない。しかしながら、複筒式ショック・アブソーバのボトム・バルブにおいては、縮みサイクルについてのみ加速度に応じた流通面積の変化が実現できるようにして、伸び動作すなわち伸びサイクルについては、ピストン内のバルブ機構がすでに述べたやり方で動作して、質量の加速度に応じた流通面積の調節を実現するようにできる。最後に、やはりすでに述べたように、ピストンおよびボトム・バルブにおける減衰を、伸び動作または伸びサイクルおよび縮み動作または縮みサイクルの両者について可能にし、図１〜３に関連して説明した流通面積の変化をもたらすことも考えられる。

さらに、複合型のバルブ・スプール６０を、２つのバルブ・スプールへと分割することも可能であり、そのうちの１つが図４に参照番号６０ａで示されている。バルブ・スプール６０ａは、同じ方向において機能する第１の有効面７２ａおよび第２の有効面７４ａを備える制御ピストンによって動作する。第１の有効面７２ａには、図３のとおりシリンダ室５４の圧力Ｐ_ｋｓが加わる。第２の有効面７４ａには、図３の貯蔵室５６の圧力Ｐ_ｇが加わる。環状溝６６ａも貯蔵室５６に接続されており、バルブ・スプール６０ａの絞り部および制御ピストンに形成されたバルブ室７１が、シリンダ室５４に接続されている。バルブ・スプール６０ａの右側の有効面７６ａには、図３の補償用圧力貯蔵室８０の圧力Ｐ_ａが加えられている。このようにして、加速度に応じた流通面積の調節が、ボトム・バルブにおいて１つの流れ方向について行なわれる。すなわち、図３のバルブ機構が２つの機構に分割されており、それぞれの流れ方向について、本発明による方法で減衰を生む。図４のバルブ機構を１つだけ複筒式ショック・アブソーバのボトム・バルブに使用し、他の流れ方向については例えばチェック・バルブを設けることも考えられる。この場合、他の動作方向について複筒式ショック・アブソーバのピストンにおいて減衰媒体を規制する必要があり、例えば、１つまたは両方の流れ方向について図１または２のバルブで、前記流れの方向について遮断バルブまたはチェック・バルブで、減衰媒体を規制する必要がある。

図５は、図１および２に示した原理による差動ピストンによって、ピストン・バルブにおける減衰を、両方の変位方向において変位移動量に応じて生じさせうることを図式的に示している。前述のとおり、変位の量は質量の加速度によって決まる。図５の破線７３は、例えば図１に示した差動ピストンに代え、図６に示すように段差のないピストンを使用できることを示している。これは、ボトム・バルブの動作についても同様である。

図６は、例えばピストン・バルブを通過する流れを、アブソーバ・ピストンの変位のためにどのように分割できるのかを、きわめて図式的に示している。分割は、それぞれバルブ・スプール８８、９０を有するバルブ８４および８６を通じて導かれる流量ｑ１およびｑ２を有する２つの流れの経路によって生じる。バルブ・スプール８８は、片側に圧力Ｐ_ｋｓが加えられ、もう一方の側に圧力Ｐ_ｒｓが加えられており、すなわちアブソーバ・ピストンにおける差圧が加えられている。流通面積Ａ_ｖ１が、バルブ８４のバルブ・スプール８８の変位に応じて変化する。バルブ８６のバルブ・スプール９０には、圧力Ｐ_ｋｓが加えられ、反対側には圧力Ｐ_ａが加えられている。Ｐ_ｋｓはピストン室の圧力であり、Ｐ_ａは例えば図１の貯蔵室４６の平衡用圧力である。流通面積Ａ_ｖ２は、バルブ・スプール９０に加えられた圧力間の差によってもたらされる。バルブ８６は、車体ばねの機能に相当するような寸法とされている。図６に示したバルブ機構は、とりわけきわめて小さいという利点を有しており、ショック・アブソーバ・ピストン内に容易に収容することができる。バルブ・スプール９０が閉鎖された場合、このバルブ機構は従来のショック・アブソーバと同様に機能する。

図７には、それぞれ図１または３の平衡用または補償用圧力貯蔵室４４または８０が示されている。これが、シリンダ‐ピストン構成のショック・アブソーバのピストン室、または図３のシリンダ室５４に、一定の流れ面積のオリフィスＲ_ｈを介して接続されている。制御可能なチェック・バルブ９２が、オリフィスＲ_ｈと平行に接続され、ソレノイド９４によって制御される。ソレノイド９４の制御に応じて、チェック・バルブ９２を通過して流れる減衰媒体が増減し、オリフィスＲ_ｈとバルブ９２との並列接続によって構成される油圧抵抗が変化する。ソレノイド９４のための制御信号は、例えばアブソーバが伸び動作または縮み動作のいずれで動作しているのか、あるいは当該ショック・アブソーバを備えている車両の舵角および／またはブレーキペダルの操作など、種々のパラメータに応じて生成することができる。

図８には、２つのショック・アブソーバについて、いわゆるコンフリクト図と呼ばれる曲線９６、９８を見ることができる。これらは、ショック・アブソーバの挙動を、質量の加速度を車輪荷重の変化に相関させて示して表わしている。曲線９８は、従来のショック・アブソーバについての曲線であり、曲線９６は、本発明によるボトム・バルブおよび／またはピストン・バルブが設けられてなるショック・アブソーバの挙動を示している。本発明による設計のショック・アブソーバの動作点が、従来技術に比べきわめて低いことが見て取れる。これは、動的な車輪荷重が等しい場合、快適性の向上が実現できることを意味している。快適性および安全性が同じであるならば、動的な車輪荷重の低減が実現できる。したがって、快適性および安全性を同じにしつつ、車体ばねのばね定数を大きくすることができ、長手方向および横方向の動的特性を改善することができる。また、前記したこれらの特性を、小さな制御質量で、これだけ高い固有周波数で実現することができる。

図９には、ダンパー・ピストン内のバルブの実施の形態の一例が示されている。

部分的に図示したショック・アブソーバのダンパー・ピストン１１０が、図示されていないが円筒に収容される。アブソーバは、単筒式でもよく、複筒式ショック・アブソーバでもよい。ピストン１１０は、ピストン棒１１２に接続されている。これによって周囲に筒状室１１４が形成され、ピストン１１０の下方にはピストン室１１６が位置する。ピストン室１１６と筒状室１１４との間の選択的な連通が、ピストン１１０の軸方向の穴内に変位可能に支持されたバルブ・スプール１１８によって実現される。リング・スプール１１８の制御縁１２０および１２２が、溝１２４、１２６の縁と協働する。溝１２４、１２６は、ピストン室１１６と連続している軸方向と平行な少なくとも１つの通路１２８と連通している。バルブ・スプール１１８の絞り部によって形成される前記室１３０は、横断穴１３２および軸方向と平行な長手溝１３４を通じ、筒状室１１４と常につながっている。

バルブ・スプール１１８は、軸方向の貫通穴１３６を有しており、挿入物による絞り１３８が配置されている。軸方向の行き止まり穴１４２を有し、この穴１４２が次に半径方向の穴によってピストン棒１２２内の空間１４８に連通している棒１４６が、貫通穴１３６の上端にねじ込まれている。この空間は、図示されていない圧力貯蔵室Ｖ_ａＰ_ａの一部分である。ばね１５０が、それぞれ棒１４６上に位置する環状ばね１５２およびナット１５４を通じて、ピストンによって支持され、反対側においては、バルブ・スプール１１８上の円板１５６に支持されている。

第１の有効面１６０および反対向きの有効面１６２を有する差動ピストン１５８が、バルブ・スプール１１８に接続されている。有効面１６０には、ピストン室１１６の圧力が常に加わっており、有効面１６２は、穴１６４を通じて常に筒状室１１４につながっている。したがって、筒状室１１４の圧力とピストン室の圧力との差が、常に差動ピストン１５８に作用している。さらに貯蔵室Ｖ_ａＰ_ａの圧力が、バルブ・スプール１１８の右端面に加えられ、バルブ・スプール１１８に作用している。すなわち、詳細を示したこの構造は、図１に図式的に示したものに相当している。

複筒式のショック・アブソーバについて、本発明の機能を図１０に従って説明する。外側筒は図示されておらず、図３に示した貯蔵室５６によって置き換えられている。貯蔵室５６は、チェック・バルブＲＳ_Ｂを介してピストン室１４に接続されている。さらにピストン室１４は、チェック・バルブＲＳ_Ｋを介して筒状室１２へと接続されている。第１のピストン・バルブＶＫ１と第２のピストン・バルブＶＫ２が、並列接続されている。ピストン・バルブＶＫ１およびＶＫ２の機能は、図５および６に関して説明したものに相当する。筒状室１２とピストン室１４との間の差圧が、ピストン・バルブＶＫ２のピストン機構に作用する。これが、減衰力に相当する。ピストン・バルブＶＫ１のピストン機構が、ばね力に相当する。これはすでに述べたとおりである。図１０のボトム・バルブＶ_Ｂは、その構造に関して図４のバルブ機構に類似している。右側の有効面に補償用圧力Ｐ_ａＢが加えられる一方で、ピストン・バルブＶＫ１の制御ピストン機構の右側の有効面には、補償用圧力Ｐ_ａｋが加えられている。ピストン・バルブＶＫ１およびＶＫ２の左側の有効面は、オリフィスＲ_ｈＤ１およびＲ_ｈＤ２を介してピストン室１４に連通している。補償用圧力または平衡用圧力Ｐ_ａＢは、オリフィスＲ_ｈＤＢを介して接続されている。

平衡室Ｖ_ｇおよび圧力源Ｐ_ｇは、省略して図示されているショック・アブソーバの外側筒と内側筒の間の環状の空間に配置することができる。ボトム・バルブ機構が、チェック・バルブＲＳ_Ｂおよびボトム・バルブＶ_Ｂで構成され、ピストン・バルブ機構は、チェック・バルブＲＳ_Ｋおよび両方のピストン・バルブＶＫ１およびＶＫ２で構成されている。

以下では、図１０の機構の機能について説明する。まず、縮みサイクルすなわち縮み動作を概説する。媒体は、オリフィスＲＳ_Ｋを通って少ない抵抗でピストン室１４から筒状室１２へと流れることができる。圧力Ｐ_ｋｓおよびＰ_ｒｓは、ほぼ等しい。ピストン‐シリンダ構造は、プランジャ‐シリンダであってもよい。吸収すなわち減衰は、ボトム・バルブＶＢにおいてのみ生じる。

伸び工程または伸びサイクルすなわち伸び動作Ｚにおいては、流体は、貯蔵室５６からピストン室へと、チェック・バルブＲＳ_Ｂを通ってほぼ損失なく流れることができる。圧力Ｐ_ｇおよびＰ_ｋｓは、ほぼ等しい。ピストン‐シリンダ機構が、差動シリンダとして機能し、伸びの減衰が、ピストン・バルブＶＫ１およびＶＫ２において生じる。ＶＫ１を流れる流体が、ばね力の度合いであり、ＶＫ２を流れる流体が、減衰力の度合いである。寸法、バルブばねおよび流れの面積は、お互いに対して寸法を定めなくてはならない。

図１０の機構は、バルブＲＳ_Ｂ、ＲＳ_ＫおよびＶＫ２を、ばねと円板からなる公知のバルブとして製造でき、平衡室を有するピストン・バルブＶＫ１を、図９に関してすでに述べたとおり、中空のピストン棒の内部に配置できるという利点を有する。

ピストン・バルブＶＫ１およびＶＫ２は、すでに説明した図２に示したバルブ機構で置き換えることも可能である。

すでに述べたように、ピストン・バルブＶＫ１およびＶＫ２ならびにＶ_Ｂの制御ピストンの運動を減衰させるため、単純なオリフィスとして形成できる流体Ｒ_ｈＤ１、Ｒ_ｈＤ２およびＲ_ｈＤＢが設けられる。この流体抵抗Ｒ_ｈＤ１および／またはＲ_ｈＤ２すでに前述したとおり可変にすることができる。

最後に、図３に関して述べたように、ボトム・バルブＶ_Ｂを２つの単一のバルブへと分割することが考えられる。

本発明に係るピストン・バルブの回路を図式的に示している。 本発明に係るピストン・バルブの他の実施の形態を示しており、１つの流れ方向についてのみのピストン・バルブである。 図２に関する代案の実施の形態を示している。 本発明に係るボトム・バルブの回路を図式的に示している。 本発明に係るボトム・バルブの他の実施の形態を示しており、１つの流れ方向についてのみのボトム・バルブである。 ピストン・バルブについて、差動ピストンを有するバルブの加速度に比例した変位を示している。 段差のない２つの別個のピストンへの差動ピストンの分割を、きわめて図式的に示している。 図１〜４のバルブのための油圧抵抗および油圧容量の組み合わせを図式的に示している。 ショック・アブソーバの２つの特性曲線のコンフリクト図を示している。 本発明によるバルブ機構を備えた複筒式ショック・アブソーバの断面を示している。 複筒式ショック・アブソーバのための本発明による回路を示している。

符号の説明

１０ ショック・アブソーバ
１２ 筒状室
１４ ピストン室
２０ ピストン・バルブ
２２、２２ａ バルブ・スプール（ピストン・バルブ部材）
２８、３０ 制御縁
３１ｂ バルブ室
３２ 制御ピストン
３３ｂ ピストン部
３４ 有効面
４４ 補償用または平衡用圧力貯蔵室（流体容量、圧力源）
５０ ショック・アブソーバ
５４ シリンダ室（プランジャ室）
５６ 貯蔵室
５８ ボトム・バルブ
６０、６０ａ バルブ・スプール（ボトム・バルブ部材）
６２、６４ 制御縁
８４、８６ バルブ（ピストン・バルブ部材）
９２ チェック・バルブ
９４ ソレノイド
１１０ ピストン
１１２ ピストン棒
１１８ バルブ・スプール
１３６ 貫通穴（通路）
１３８ 絞り
１４８ 空間
１５０ ばね（ばね機構）
２００ 穴
２０２ 穴
２０４ ピストン部

Claims (15)

1. ピストン‐シリンダ構造を有するショック・アブソーバのための制御可能なピストン・バルブであって、
   流通面積を制御するピストン・バルブ部材（２２、２２ａ）を備え、該ピストン・バルブ部材（２２、２２ａ）が、有効面をピストン室（１４）および筒状室（１２）の圧力がそれぞれ加えられるよう反対方向に向けて備えている差動ピストンとして定義される制御ピストン（３２）によって動かされ、
   該制御ピストン（３２）および／または前記ピストン・バルブ部材（２２、２２ａ）に、前記有効面の大きい方（３４）と反対に圧力源の圧力Ｐ_ａがさらに加えられ、該圧力源が、流体抵抗Ｒ_ｈａと流体容量（４４）との組み合わせによって構成されるとともに、ピストン‐シリンダ構造のピストン室（１４）または筒状室（１２）の圧力によって供給されることを特徴とするピストン・バルブ。
2. ピストン‐シリンダ構造を有するショック・アブソーバのための制御可能なピストン・バルブであって、
   ２つの制御ピストン部によってそれぞれ駆動され、それぞれが流通面積を制御する２つのピストン・バルブ部材（８４、８６）を備えており、
   第１のピストン・バルブ部材の制御ピストン部の有効面が、ピストン‐シリンダ構造のピストン室および筒状室に接続され、
   第２のピストン・バルブ部材の制御ピストン部の有効面が、ピストン室または圧力源に接続され、該圧力源が、流体抵抗Ｒ_ｈａと流体容量との組み合わせによって構成されるとともに、ピストン‐シリンダ構造のピストン室（１４）または筒状室（１２）の圧力によって供給されることを特徴とするピストン・バルブ。
3. 第２のピストン・バルブ部材が、第１のピストン・バルブ部材と並列に配置され、該第２のピストン・バルブ部材も、反対方向を向いた有効面にピストン‐シリンダ構造のピストン室および筒状室の圧力がそれぞれ加えられる差動ピストンである制御ピストンによって動かされる請求項１に記載のピストン・バルブ。
4. ２つの制御面または制御縁（２８、３０）を備える複合型ピストン・バルブ・スプール（２２）を有する双方向バルブとして構成され、該バルブ・スプール（２２）が、前記制御ピストン（３２）および平衡用圧力源の前記圧力Ｐ_ａによって駆動される請求項１に記載のピストン・バルブ。
5. それぞれ貯蔵室を備えるピストン‐シリンダ構造またはプランジャ‐シリンダ構造を有するショック・アブソーバのための制御可能なボトム・バルブであって、
   差動ピストンによって定義される制御ピストンによって駆動され、流通面積を制御するボトム・バルブ部材（６０、６０ａ）を備えており、
   前記制御ピストンが、ピストン‐シリンダ構造またはプランジャ‐シリンダ構造のピストン室またはプランジャ室（５４）の圧力が加えられる第１の有効面（７２、７２ａ）を有し、
   前記差動ピストンが、貯蔵室（５６）の圧力が加えられる第２の有効面（７４、７４ａ）を有し、これらの有効面が反対方向を向いており、
   圧力源の圧力Ｐａが、ボトム・バルブ（６０、６０ａ）または制御ピストンに、前記有効面と反対向きに作用し、該圧力源が、流体抵抗Ｒ_ｈａと流体容量（８０）の組み合わせを備えるとともに、ピストン室またはプランジャ室の圧力あるいは前記貯蔵室（５６）の圧力によって供給されることを特徴とするボトム・バルブ。
6. 第２のボトム・バルブ部材が、第１のボトム・バルブ部材（６０ａ）と並列に配置され、該第２のボトム・バルブ部材が、同じ方向を向きピストン室またはプランジャ室および貯蔵室の圧力がそれぞれ加えられる有効面を有する差動ピストンによって動かされる請求項５に記載のボトム・バルブ。
7. ２つの制御面または制御縁（６２、６４）を備える複合型バルブ・スプール（６０）を有する双方向バルブとして構成され、該バルブ・スプール（６０）が、前記制御ピストンまたは前記圧力源によって駆動される請求項５に記載のボトム・バルブ。
8. 前記流体抵抗の有効面積が可変である請求項１乃至７のいずれか一項に記載のバルブ。
9. ショック・アブソーバの縮み動作または伸び動作に応じて流れの面積が変化する請求項８に記載のバルブ。
10. 車両の舵角および／またはブレーキペダルの操作に応じて流れの面積が変化する請求項８に記載のバルブ。
11. 前記流体抵抗がソレノイド・バルブ（９４、９２）を含んでいる請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のボトム・バルブ。
12. 前記ソレノイド・バルブ（９４、９２）が、面積一定のオリフィスＲ_ｈａに並列に接続されている請求項１１に記載のバルブ。
13. 複筒式ショック・アブソーバへの適用を特徴とする請求項５に記載のバルブ。
14. ピストン・バルブ・スプールが、アブソーバのピストン（１１０）内に変位可能に支持されるとともに、ばね機構（１５０）によって中立位置に保持されており、絞り（１３８）を備えつつバルブ・スプール（１１８）を貫通する通路（１３６）が、ピストン棒（１１２）内の貯蔵のための空間（１４８）と連通する流体抵抗を形成している請求項１または５に記載のバルブ。
15. 制御ピストンおよびピストン・バルブ（２２ｂ）が、同径の穴内に配置された一体構成のピストン機構に構成され、第１の流通面積を制御するピストン部が、第１の有効面（３４）を有し、反対を向いた第２の有効面が、圧力源（４４）の圧力Ｐ_ａが加えられるピストン部（３３ｂ）に形成され、バルブ・スプール外面のくびれによって形成されるバルブ室（３１ｂ）が、ピストン‐シリンダ構造の筒状室（１４）に接続されるとともに、ピストン機構の少なくとも１つの半径方向の穴（２００）を通じて内部の穴（２０２）と連通し、圧力源（４４）の圧力が加えられるピストン部（２０４）が、該内部の穴内へと延びて該内部の穴へと固定に取り付けられている請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の制御可能なピストン・バルブ。

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