JP2008303927A - ピストン - Google Patents

Abstract

【課題】低速領域における減衰力をピストン速度に対して比例可能とする。
【解決手段】二つの円盤１０，２０を積層してなり、一方側円盤１０は、他方側円盤２０との合わせ面１１ａと反対側面１２とを連通する一方側出口孔１３と、反対側面１２の一方側出口孔１３より外周側から開口して合わせ面１１ａに通じる一方側入口孔１４とを備え、他方側円盤２０は、一方側円盤１０との合わせ面２１と反対側面２２とを連通する他方側出口孔２３と、反対側面２２の他方側出口孔２３より外周側から開口して合わせ面２１に通じる他方側入口孔２４とを備え、一方側出口孔１３と他方側入口孔２４とで一方ポートＰ１を形成し、他方側出口孔２３と一方側入口孔１４とで他方ポートＰ２を形成し、一方側円盤１０の合わせ面１１ａと他方側円盤２０の合わせ面２１の一方あるいは両方に一方ポートＰ１と他方ポートＰ２とを連通するチョーク通路Ｃを設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、緩衝器のピストンの改良に関する。

一般的に緩衝器に設けられるピストンは、減衰バルブのバルブディスクとして機能しており、ピストンを利用した減衰バルブとしては、緩衝器内に二つの圧力室を隔成するピストンと、当該ピストンに設けたポートの外周に配置される環状弁座に着座する環状のリーフバルブとを備え、このリーフバルブでポートを開閉するものが知られている。

そして、リーフバルブの外周側を撓ませることによりポートを開閉する減衰バルブでは、ピストン速度が低い場合には、作動液体は、環状弁座に設けた切欠あるいはリーフバルブの外周に設けた切欠によって形成されるオリフィスを通過して、圧縮される圧力室から拡張される圧力室へ移動する。

したがって、このような減衰バルブでは、ピストン速度が低い場合には、オリフィス特有の二乗特性となる減衰特性（ピストン速度に対する減衰力変化）が発揮されて、ピストン速度が低速領域にあるときのピストン速度変化に対して減衰力変化が大きく、また、ピストン速度が低速領域を脱して中速となるとリーフバルブが環状弁座から離座するので中速領域における減衰特性が低速領域における減衰特性と大きく異なり、減衰特性が急激に変化してしまう。

そこで、低速領域においてピストン速度に対して減衰力をリニアに変化させるべく、弁座に着座するリーフバルブと、リーフバルブに積層されるサブリーフバルブの一部に切欠を設けるとともに、最上部に積層されるサブリーフバルブで切欠の大部分を閉塞してチョーク通路を構成する減衰バルブの提案がなされている（たとえば、特許文献１参照）。

また、これとは別に、ピストンに設けたポートに並列してピストンロッドにチョーク通路を形成し、低速領域においてピストン速度に対して減衰力をリニアに変化させる提案もある（たとえば、特許文献２参照）。
特開２００１−１６５２２４号公報 特開２０００−１８６７３４号公報

しかしながら、上述のように構成された減衰力バルブにおいては、特に問題がある訳ではないが、以下の不具合があると指摘される可能性がある。

即ち、リーフバルブとサブリーフバルブでチョーク通路を形成する場合、ピストン速度の微低速時には、上記ポートを通過した作動油が上記チョーク通路を通過することで高い減衰力を発生させるので、上記リーフバルブとサブリーフバルブとが確実に密着してチョーク通路を形成していないと、リーフバルブとサブリーフバルブの積層隙間から作動油の漏れが生じて、ピストン速度が低速領域において狙い通りの減衰特性を実現できない場合がある。

さらに、上記リーフバルブおよびサブリーフバルブを高い加工精度で製造するのは勿論、これらリーフバルブおよびサブリーフバルブを積層する際にも高い組付精度が必要となる。

従って、リーフバルブ自体の製造コストや、リーフバルブを積層する組付コストが嵩み、ひいては緩衝器自体の製造コストが嵩むという問題がある。

また、ピストンロッドにチョーク通路を形成する場合には、リーフバルブとサブリーフバルブの積層状態に関わらず、安定した減衰特性を発生可能ではあるが、ピストンロッドに孔空け加工が必要で、さらに、ピストンロッドに設けた孔にチョーク通路を備えたプラグを装着する必要があり、加工が面倒で製造コストが嵩んでしまう。

そこで、本発明は、上記した不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、加工が容易で安価に製造でき緩衝器に適用された際に低速領域における減衰力をピストン速度に対して比例的に変化させることが可能なピストンを提供することである。

上記した目的を解決するために、本発明における課題解決手段は、緩衝器のピストンロッドに連結されるピストンであって、二つの円盤を積層してなり、一方側円盤は、他方側円盤との合わせ面と反対側面とを連通する一方側出口孔と、反対側面の一方側出口孔より外周側から開口して合わせ面に通じる一方側入口孔とを備え、他方側円盤は、一方側円盤との合わせ面と反対側面とを連通する他方側出口孔と、反対側面の他方側出口孔より外周側から開口して合わせ面に通じる他方側入口孔とを備え、一方側出口孔と他方側入口孔とで一方ポートを形成し、他方側出口孔と一方側入口孔とで他方ポートを形成し、一方側円盤の合わせ面と他方側円盤の合わせ面の一方あるいは両方に一方ポートと他方ポートとを連通するチョーク通路を設けた。

本発明のピストンによれば、低速領域における減衰力をピストン速度に対して比例的に変化させるうえで、焼結にて製造可能な一方側円盤と他方側円盤の合わせ面に一方ポートと他方ポートとを連通するチョーク通路を形成するようにしたので、チョーク通路の加工が容易で製造コストが低減される。

また、このピストンを緩衝器に適用すれば、リーフバルブの積層状態の如何を問わず、安定的にチョーク通路が機能するので、確実に、低速領域における減衰力をピストン速度に対して比例的に変化させることができ、安定した減衰力の発生を期待できる。

以下、本発明のピストンを図に基づいて説明する。図１は、一実施の形態におけるピストンの平面図である。図２は、一実施の形態におけるピストンのＹＹ’断面図である。図３は、一実施の形態におけるピストンを構成する一方側円盤の斜視図である。図４は、一実施の形態におけるピストンを構成する他方側円盤の斜視図である。図５は、一実施の形態におけるピストンを適用した緩衝器の減衰特性を示す図である。

一実施の形態におけるピストン１は、図１から図４に示すように、緩衝器のピストンロッド２の先端に固定されており、一方側円盤１０および他方側円盤２０の二つの円盤を積層することで構成され、緩衝器を構成するシリンダ４０内に摺動自在に挿入されてシリンダ４０内を上室４１と下室４２とに区画している。

また、このピストン１は、詳しくは後述するが、一方側出口孔１３と他方側入口孔２４とで形成される一方ポートＰ１と、他方側出口孔２３と一方側入口孔１４とで形成される他方ポートＰ２とを備えて、上記した緩衝器の上室４１と下室４２とを連通している。

そして、一方側円盤１０の図２中下方には、弁座１５に着座して一方側出口孔１３を開閉するリーフバルブ４が積層されるとともに、他方の他方側円盤２０の図２中上方には、弁座２５に着座して他方側出口孔２３を開閉するリーフバルブ５が積層され、ピストン１は、ピストンロッド２の先端２ａに他方側円盤２０が図２中上方に配置されピストンナット６で固定されている。

他方、このピストン１が適用される緩衝器は、周知であるので詳細には図示して説明しないが、具体的にたとえば、シリンダ４０と、シリンダ４０の上端を封止するヘッド部材（図示せず）と、ヘッド部材（図示せず）を摺動自在に貫通するピストンロッド２と、ピストンロッド２の先端２ａに設けた上記ピストン１と、シリンダ４０内にピストン１で隔成される２つの圧力室たる上室４１と下室４２と、シリンダ４０の下端を封止する封止部材（図示せず）と、シリンダ４０から出没するピストンロッド２の体積分のシリンダ内容積変化を補償する図示しないリザーバあるいはエア室と、を備えて構成され、シリンダ４０内には流体、具体的には作動油が充填されている。

したがって、この緩衝器の場合、シリンダ４０に対してピストン１が図１中上方に移動する場合、上室４１内の圧力が上昇して一方側円盤１０の弁座１５に着座するリーフバルブ４を図２中下方に撓ませて一方側出口孔１３が開かれるので、作動油は、上記した他方側円盤２０の他方側入口孔２４と一方側円盤１０の一方側出口孔１３とで形成される一方ポートＰ１を通過して上室４１から下室４２へ移動することになり、一方ポートＰ１は、緩衝器の伸長時に作動油が通過する伸側ポートとして機能し、また、リーフバルブ４で該伸側ポートを通過する作動油の流れに抵抗を与えて所定の圧力損失を生じせしめて、緩衝器に所定の伸側減衰力を発生させることになる。他方、シリンダ４０に対してピストン１が図２中下方に移動する場合、下室４２内の圧力が上昇して他方側円盤２０の弁座２５に着座するリーフバルブ５を図２中上方に撓ませて他方側出口孔２３が開かれるので、作動油は、上記した一方側円盤１０の一方側入口孔１４と他方側円盤２０の他方側出口孔２３とで形成される他方ポートＰ２を通過して下室４２から上室４１へ移動することになり、他方ポートＰ２は、緩衝器の圧縮時に作動油が通過する圧側ポートとして機能し、また、リーフバルブ５で該圧側ポートを通過する作動油の流れに抵抗を与えて所定の圧力損失を生じせしめて、緩衝器に所定の圧側減衰力を発生させることになる。

以下、上記したピストン１の各部について詳しく説明すると、ピストン１を構成する一方側円盤１０は、焼結成形によって製造されて凹部１１を備えた有底筒状とされて中央部にはピストンロッド挿通孔１０ａを備えるとともに、同一円周上に配置されて他方側円盤２０との合わせ面となる凹部１１の底面１１ａと反対側面となる下面１２とを連通する複数の一方側出口孔１３と、下面１２の一方側出口孔１３より外周側から開口して凹部１１の底面１１ａの一方側出口孔１３，１３間に通じる複数の一方側入口孔１４とを備えて構成されている。

なお、一方側出口孔１３は、図示したところでは六個等間隔に設けられており、各一方側出口孔１３の出口端は一方側円盤１０の下面１２に設けた環状窓１６によって連通され、この環状窓１６の外周にはリーフバルブ４が離着座する環状の弁座１５が設けられている。また、一方側出口孔１３の上方側の開口端は、凹部１１の底部１１ａに同一円周上で、かつ、底部１１ａの縁部、すなわち、底部１１ａと側壁部１１ｂとの境を避ける位置に配置されている。

一方側入口孔１４は、図示したところでは六個等間隔に設けられ、上記した弁座１５より外周側から開口して凹部１１の底部１１ａに通じているが、底部１１ａ側の開口端は、一方側出口孔１３，１３間に配置されるとともに、これも底部１１ａの縁部、すなわち、底部１１ａと側壁部１１ｂとの境を避ける位置に配置されている。

続いて、他方側円盤２０は、焼結成形によって製造されて一方側円盤１０の凹部１１に嵌まり込む径の円盤とされるとともに中央部にはピストンロッド挿通孔２７を備え、その合わせ面となる図２中下面２１が凹部１１の底部１１ａに当接するまで嵌め込まれると、上部が凹部１１から突出するように上下長さが設定されている。このように、他方側円盤２０は、その図２中下端側を一方側円盤１０の凹部１１内に挿入することによって、他方側円盤２０が一方側円盤１０の凹部１１にフィットして径方向に位置決められるようになっている。

そして、ピストン１を構成する他方側円盤２０は、同一円周上に配置されて一方側円盤１０との合わせ面となる下面２１と反対側面となる上面２２とを連通する複数の他方側出口孔２３と、上面２２の他方側出口孔２３より外周側となる他方側円盤２０の外周側壁面２０ａから開口して下面２１の他方側出口孔２３，２３間に通じる複数の他方側入口孔２４とを備えて構成されている。

なお、他方側出口孔２３は、図示したところでは六個等間隔に設けられており、各他方側出口孔２３の出口端は他方側円盤２０の上面２２に設けた環状窓２６によって連通され、この環状窓２６の外周にはリーフバルブ５が離着座する環状の弁座２５が設けられている。また、他方側出口孔２３の下方側の開口端は、下面２１に同一円周上で、かつ、下面２１の縁部、すなわち、下面２１と外周側壁面２０ａとの境を避ける位置に配置されている。

他方側入口孔２４は、図示したところでは六個等間隔に設けられ、上記した弁座２５より外周側から開口して下面２１に通じているが、下面２１側端は、他方側出口孔２３，２３間に配置されるとともに、下面２１の縁部にかかるように開口している。

すなわち、この実施の形態の場合、他方側入口孔２４は、他方側円盤２０の単体で見た場合、他方側円盤２０の外周側壁面から下面２１にかけて設けた切欠となっており、この他方側円盤２０を上記したように一方側円盤１０の凹部１１に嵌め込むことで、凹部１１の内壁面と上記切欠とで他方側入口孔２４が形作られ、また、この他方側入口孔２４は、凹部１１によって閉塞されることがないように、他方側円盤２０の外周側壁面２０ａの凹部１１から突出する部位から開口するようになっている。

そして、他方側円盤２０を一方側円盤１０の凹部１１に嵌め込むと、他方側円盤２０の他方側入口孔２４と一方側円盤１０の一方側出口孔１３とが連通するとともに、他方側円盤２０の他方側出口孔２３と一方側円盤１０の一方側入口孔１４とが連通し、一方ポートＰ１と他方ポートＰ２とが六つずつ、円周方向に一つおきに形成される。なお、他方側円盤２０を一方側円盤１０の凹部１１に嵌め込む際に、他方側入口孔２４と一方側出口孔１３との連通、および、他方側出口孔２３と一方側入口孔１４との連通を確実にするため、ピン、キーとキー溝、突条と凹部、あるいはスプラインといった一方側円盤１０と他方側円盤２０との円周方向の適宜の位置決め機構を設けておくとよい。

さらに、他方側円盤２０は、同一円周上に配置されて一方側円盤１０との合わせ面となる下面２１側の端部外周にテ−パ面２１ａを備えるとともに、他方側出口孔２３からテーパ面２１ａに通じる溝２１ｂが設けられており、他方側円盤２０を一方側円盤１０の凹部１１に嵌め込むと、テーパ面２１ａと凹部１１の内壁との間に断面三角形状の隙間が形成され、この環状の隙間と上記溝２１ｂとで他方側円盤２０の他方側入口孔２４と他方側出口孔２３とを互いに連通状態とするチョーク通路Ｃが形成され、この環状のチョーク通路Ｃによって一方ポートＰ１と他方ポートＰ２とが連通される。

ピストン１の各部を成す一方側円盤１０および他方側円盤２０は、以上のように構成されるが、このピストン１にあっては、上記したように、伸側ポートとして機能する一方ポートＰ１と圧側ポートとして機能する他方ポートＰ２とがチョーク通路Ｃを介して連通状態とされるので、リーフバルブ４（５）が弁座１５（２５）から撓んでポートＰ１（Ｐ２）を開放するまでのピストン速度が低速領域にある場合には、作動油はチョーク通路Ｃを介して上室４１と下室４２とを行き来するので、当該緩衝器が発生する減衰力はピストン速度に対して比例的に変化する。

また、リーフバルブ４（５）が弁座１５（２５）から撓んでポートＰ１（Ｐ２）を開放するピストン速度が中速領域にある場合には、リーフバルブ４（５）がポートＰ１（Ｐ２）を開放する減衰特性となり、ピストン速度が低速領域にある場合に比較すると、減衰係数が低くなる。

したがって、このピストン１を適用した緩衝器の減衰特性は、図５に示すが如くとなり、オリフィス特性を備えた減衰バルブを採用する緩衝器に比較して、低速領域と中速領域との境で減衰特性が急激に変化するような事が無く、このピストン１を緩衝器に適用することで、低速領域における減衰力をピストン速度に対して比例的に変化させることができる。

そして、従来の減衰バルブのように、リーフバルブ、サブリーフバルブやピストンロッドに加工を施す方法を採用せず、低速領域における減衰力をピストン速度に対して比例的に変化させるうえで、本発明のピストン１では、焼結にて製造可能な一方側円盤１０と他方側円盤２０の合わせ面に一方ポートＰ１と他方ポートＰ２とを連通するチョーク通路Ｃを形成するようにしたので、チョーク通路Ｃの加工が容易で製造コストが低減される。

さらに、リーフバルブの積層状態の如何を問わず、安定的にチョーク通路Ｃが機能するので、確実に、低速領域における減衰力をピストン速度に対して比例的に変化させることができ、安定した減衰力の発生を期待できる。

またさらに、従来の減衰バルブのようにリーフバルブとサブリーフバルブでチョーク通路を形成する場合に比較して、ピストン１にチョーク通路Ｃが形成されるので、チョーク通路を形成するサブリーフバルブが不用となり、部品点数が削減される。

なお、一方側円盤１０と他方側円盤２０との合わせ面は、当該実施の形態の場合、一方側円盤１０にあっては凹部１１の底部１１ａおよび側壁部１１ｂとなり、他方側円盤２０にあっては下面２１と外周側壁面２０ａの下方側となり、一方側入口孔１４の凹部１１側の開口端が底部１１ａと側壁部１１ｂとの境にまでかかるように開口する場合には、他方側円盤２０に溝２１ｂを設けずともテーパ面２１ａにより他方側円盤２０の他方側入口孔２４と一方側円盤１０の一方側入口孔１４とを互いに連通状態とするチョーク通路Ｃが形成されるので、溝２１ｂを省略する事が可能であり、また、一方側入口孔１４の凹部１１側の開口端が凹部１１の側壁部１１ｂまでにかけて開口する場合には、他方側円盤２０の外周側壁面２０ａおよび凹部１１の側壁部１１ｂの一方あるいは両方にチョーク通路として機能する溝を設けて他方側入口孔２４と一方側入口孔１４とを連通してもよい。すなわち、ピストン１を二分割した円盤で構成して、合わせ面にチョーク通路を形成することで、チョーク通路の加工が容易となり製造コストが低減され安定した減衰力の発生を期待できるのである。

したがって、上記した他に、テーパ面２１ａを設ける代わりに凹部１１の縁部に溝を設けて、当該溝にてチョーク通路を形成するとしてもよい。

しかしながら、本実施の形態のように、他方側円盤２０の合わせ面となる下面側の端部外周にテーパ面２１ａを設けて、当該テーパ面２１ａと凹部１１の内面との間の隙間でチョーク通路Ｃを形成する場合には、焼結にてテーパ面２１ａの形成が可能で、チョーク通路Ｃを設けるための後加工が不要となって、さらに製造コストが低減される点でさらに有利となる。

なお、上述したところでは、チョーク通路Ｃは環状とされているが必ずしも環状としなくともよいが、この実施の形態の場合、チョーク通路Ｃはテーパ面２１ａによって形成されて環状とされて、かつ、他方側出口孔２３と他方側入口孔２４とを接続するようにしているので、一方側円盤１０とに対しての多少の位置ずれが生じたとしても、チョーク通路長さが均一となるので発生減衰力にバラつきが出ないので有利である。同様に、環状のチョーク通路が一方側円盤１０に設けられる場合には、当該チョーク通路で一方側出口孔１３と一方側入口孔１４とを連通すれば上記利点を享受する事ができる。

また、上記したところでは、チョーク通路Ｃをテーパ面２１ａによって形成しているが、これに代えて他方側円盤２０の下面２１であってピストンロッド挿通孔２７と、他方側出口孔２３および他方側入口孔２４の内縁との間に、他方側出口孔２３と他方側入口孔２４とに通じる溝を設け、当該溝をチョーク通路として機能させてもよい。この場合には、上記溝で連通する他方側出口孔２３と他方側入口孔２４とを複数の内から任意に選択できるので溝の長さの設定によってチョーク通路の長さを変更することができる。

なお、他方側入口孔を他方側円盤２０の外周から切り欠いて形成するのではなく、他方側円盤２０の上下を貫く孔で形成する場合には、他方側円盤２０の図２中下端外周にテーパ面２１ａを形成してもチョーク通路Ｃは孔で形成される他方側入口孔に直接には連通しないので、他方側出口孔２３とチョーク通路Ｃとを連通する溝２１ｂと同様の溝を設けて、複数の他方側入口孔から任意のものを選択してチョーク通路Ｃに連通させることができる。この場合には、チョーク通路Ｃの長さを、チョーク通路Ｃで連通させる他方側出口孔２３と孔で形成される他方側入口孔を複数の内から任意に選択することによって、調節することができる。

さらに、この実施の形態の場合、一方側円盤１０に凹部１１を設けて他方側円盤２０を嵌め込んで一体化してピストン１を形成しているが、一方側円盤１０および他方側円盤２０を単純な円盤形状として、その合わせ面となる積層面にチョーク通路を形成するようにしてもよい。しかしながら、本実施の形態のように、一方側円盤１０を有底筒状に形成することで、ピストン１の外周に設けられるピストンリング７を一方側円盤１０の外周に装着することができるから、単純な円盤を二つ積層してその外周にピストンリング７を装着するとピストンリング７の外周面に凹凸ができてしまうといった事態を回避でき、緩衝器の伸縮動作に抵抗を与えてしまう危惧も無い点で一方側円盤１０を有底筒状に形成することの利点がある。

また、本実施の形態にあっては、一方側出口孔１３、一方側入口孔１４、他方側出口孔２３および他方側入口孔２４がそれぞれ複数設けられているが、その数は任意である。

以上で本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されない。

一実施の形態におけるピストンの平面図である。 一実施の形態におけるピストンのＹＹ’断面図である。 一実施の形態におけるピストンを構成する一方側円盤の斜視図である。 一実施の形態におけるピストンを構成する他方側円盤の斜視図である。 一実施の形態におけるピストンを適用した緩衝器の減衰特性を示す図である。

符号の説明

１ ピストン
２ ピストンロッド
２ａ ピストンロッドの先端
４，５ リーフバルブ
６ ピストンナット
７ ピストンリング
１０ 一方側円盤
１０ａ，２７ ピストンロッド挿通孔
１１ 凹部
１１ａ 凹部における底部
１１ｂ 凹部における側壁部
１２ 下面
１３ 一方側出口孔
１４ 一方側入口孔
１５，２５ 弁座
１６，２６ 環状窓
２０ 他方側円盤
２０ａ 外周側壁面
２１ 下面
２１ａ テーパ面
２１ｂ 溝
２２ 上面
２３ 他方側出口孔
２４ 他方側入口孔
４０ シリンダ
４１ 上室
４２ 下室
Ｃ チョーク通路
Ｐ１ 一方ポート
Ｐ２ 他方ポート

Claims (5)

1. 緩衝器のピストンロッドに連結されるピストンであって、二つの円盤を積層してなり、
   一方側円盤は、他方側円盤との合わせ面と反対側面とを連通する一方側出口孔と、反対側面の一方側出口孔より外周側から開口して合わせ面に通じる一方側入口孔とを備え、
   他方側円盤は、一方側円盤との合わせ面と反対側面とを連通する他方側出口孔と、反対側面の他方側出口孔より外周側から開口して合わせ面に通じる他方側入口孔とを備え、
   一方側出口孔と他方側入口孔とで一方ポートを形成し、他方側出口孔と一方側入口孔とで他方ポートを形成し、
   一方側円盤の合わせ面と他方側円盤の合わせ面の一方あるいは両方に一方ポートと他方ポートとを連通するチョーク通路を設けたことを特徴とするピストン。
2. 一方側円盤に凹部を設け、他方側円盤は一方側円盤の凹部に嵌め込まれてなる請求項１に記載のピストン。
3. 他方側円盤の合わせ面側端部外周にテーパ部を設け、一方側円盤の凹部内壁とテーパ部との間にできる隙間でチョーク通路を形成したことを特徴とする請求項２に記載のピストン。
4. チョーク通路は、環状とされて一方側円盤に設けられて一方側出口孔と一方側入口孔とを連通することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のピストン。
5. チョーク通路は、環状とされて他方側円盤に設けられて他方側出口孔と他方側入口孔とを連通することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のピストン。

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