JP2010169107A

JP2010169107A - バルブ

Info

Publication number: JP2010169107A
Application number: JP2009009641A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Sawada; 康弘澤田
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2009-01-20
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2029-01-20
Also published as: JP5390866B2

Abstract

【課題】汎用性の高いバルブディスクを採用しつつ良好な減衰特性を得ることが可能なバルブを提供することである。
【解決手段】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、同一円周上に配置される複数のポート２と各ポート２の開口端の周囲を個々に囲繞する複数の弁座４とを備えたバルブディスク１と、バルブディスク１に積層されるとともに各弁座４の内周側に離着座する環状のリーフバルブ５と、環状であってリーフバルブ５の外周に配置されて各弁座４の外周側に離着座するリングバルブ６と、リングバルブ６を保持して当該リングバルブ６を弁座４へ向けて附勢する環状の板バネ７とを備えたこと特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、バルブの改良に関する。

従来、この種のバルブにあっては、たとえば、車両用の油圧緩衝器のピストン部の伸側の減衰バルブに具現化されており、詳しくは、油圧緩衝器内に二つの圧力室を隔成するピストンと、当該ピストンに同一円周上に設けた複数のポートが連通される環状窓の外周に設置される第一の環状弁座に着座する環状の第一のリーフバルブと、この第一の環状弁座よりさらに外周に設けた第二の環状弁座に着座する上記の第一のリーフバルブより大きな外径をもつ第二のリーフバルブとを備えたものが知られている。

このバルブにあっては、油圧緩衝器の伸長時におけるピストン速度が低い場合には、バルブの上流側の圧力室の圧力が第二のリーフバルブの開弁圧に達しないように設定されており、第二のリーフバルブを第二の環状弁座に着座させたままとし、第一のリーフバルブの外周のみを撓ませるようになっており、作動油は、上流側の圧力室から第一のリーフバルブと第一の環状弁座との間と、第二の環状弁座に打刻したオリフィスを通過して下流側の圧力室へ移動するようになっている（たとえば、特許文献１参照）。

つづいて、ピストン速度が高くなると、今度は、第一のリーフバルブのみならず第二のリーフバルブも撓んで第二の環状弁座との間にも隙間が生じて、作動油は、上流側の圧力室から第一のリーフバルブと第一の環状弁座との間と、第二のリーフバルブと第二の環状弁座との間を通過して下流側の圧力室へ移動する。

このように構成されたバルブにあっては、ピストン速度が低いうちから開く第一のリーフバルブと、ピストン速度が高速となると開く第二のリーフバルブを備えているので、油圧緩衝器が発生する減衰力をピストン速度に対してリニアに立ち上げることができ、良好な減衰特性を得ることができる。

特開平２−９３１３６号公報

しかしながら、上述のように構成された従来のバルブにおいては、ピストンに二重の環状弁座を設けることが必須であり、特殊な形状のピストンを用いなくてはならないため、複数のポートの開口端の周囲を個々に囲繞する複数の弁座を備えた、いわゆる、独立ポート型に設定される汎用のバルブディスクを採用することができない。

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、汎用性の高いバルブディスクを採用しつつ良好な減衰特性を得ることが可能なバルブ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、同一円周上に配置される複数のポートと各ポートの開口端の周囲を個々に囲繞する複数の弁座とを備えたバルブディスクと、バルブディスクに積層されるとともに各弁座の内周側に離着座する環状のリーフバルブと、環状であってリーフバルブの外周に配置されて各弁座の外周側に離着座するリングバルブと、リングバルブを保持して当該リングバルブを弁座へ向けて附勢する環状の板バネとを備えたこと特徴とする。

本発明のバルブによれば、特殊な形状のバルブディスクを使用せず、各ポートが連通されない独立ポート型に設定される汎用のバルブディスクを採用しながら、ピストン速度が低速領域にあるときにおいて緩衝器にピストン速度に対してリニアに立ち上がる減衰力を発生させることができ、良好な減衰特性を得ることができる。

また、リーフバルブ、リングバルブの受圧面積、あるいはリーフバルブ、リングバルブおよび板バネの撓み剛性の設定によって減衰特性を調節することが可能であるので、型を要する焼結や鋳造によって製造されることが多い特殊形状のバルブディスクを得たい減衰特性毎に用意しておく必要が無いので、製造コストも低減することができる。

一実施の形態におけるバルブが具現化された緩衝器のピストン部の縦断面図である。一実施の形態におけるバルブが具現化されたバルブディスクたるピストンの平面図である。一実施の形態のバルブにおけるリーフバルブのみが撓んだ状態を示すピストン部の一部拡大縦断面図である。一実施の形態におけるリーフバルブと板バネの双方が撓んだ状態を示すピストン部の一部拡大縦断面図である。

以下、本発明のバルブ構造を図に基づいて説明する。一実施の形態におけるバルブＶは、図１および図２に示すように、緩衝器のピストン部の圧側の減衰バルブに具現化されており、同一円周上に配置される圧側室４２と伸側室４１とを連通する複数のポート２と、各ポート２の開口端の周囲を個々に囲繞する弁座４とを備え、シリンダ４０内に摺動自在に挿入されてシリンダ４０内を伸側室４１と圧側室４２とに区画するバルブディスクたるピストン１と、ピストン１に積層されるとともに各弁座４の内周側に離着座する環状のリーフバルブ５と、環状であってリーフバルブ５の外周に配置されて各弁座４の外周側に離着座するリングバルブ６と、リングバルブ６を保持して当該リングバルブ６を弁座４へ向けて附勢する環状の板バネ７とを備えて構成されている。

他方、本発明のバルブが具現化される緩衝器は、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８と、ピストンロッド８の先端９が挿通されて上記先端９に固定されるバルブディスクたるピストン１と、シリンダ４０内にピストン１で隔成される図１中上方側の伸側室４１と下方側の圧側室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８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、具体的にはたとえば、作動油が充填されている。

また、上記バルブにあっては、シリンダ４０に対してピストン１が図１中下方に移動して、流体がポート２を通過して圧側室４２から伸側室４１へ移動する際に、その流体の流れに対しバルブＶで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ようになっている。

また、ピストン１には、上述したポート２とは別に、伸側室４１と圧側室４２とを連通する複数のポート３が設けられ、このポート３は、内周側がピストンロッド８の先端９に固定されてピストン１の圧側室４２側の端面に積層される環状のリーフバルブ１０によって開閉されるようになっており、シリンダ４０に対してピストン１が図２中上方に移動して、流体がポート３を通過して伸側室４１から圧側室４２へ移動する際に、その流体の流れに対しリーフバルブ１０で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ようになっている。

以下、このバルブについて詳しく説明すると、バルブディスクたるピストン１は、図１に示すように、環状に形成されて、流体が圧側室４２から伸側室４１へ通過することを許容するポート２と、逆に流体が伸側室４１から圧側室４２へ通過することを許容するポート３とを備えている。

また、ポート２とポート３は、ピストン１にそれぞれ複数、具体的に図示するところでは六つずつ設けらており、ポート２は同一円周上に等間隔を持って配置され、ポート３も同一円周上に等間隔を持って配置され、ポート２とポート３は、周方向に交互に配置されている。なお、ポート２とポート３の設置数は、任意である。

さらに、ピストン１は、その伸側室４１側に、ピストンロッド８が挿通される内周の周囲に設けた内周シート部４ａと内周シート部４ａに連なってポート２の開口端である独立窓１１の周囲を個々に囲繞する六つの包囲部４ｂとを有して伸側室４１側へ突出する花弁型の弁座４を備えている。包囲部４ｂは、内周シート部４ａに連なる円弧状の内壁４ｃと、円弧状の外壁４ｄと、内壁４ｃと外壁４ｄとを繋ぐ一対の側壁４ｅ，４ｆとを備えている。なお、内壁４ｃ、外壁４ｄ、側壁４ｅ，４ｆの形状は図２に示したところに限定されず、任意の形状とされてよい。また、ピストン１は、圧側室４２側に、ポート３の開口端の周囲を個々に囲繞する花弁型の弁座１２を備えている。すなわち、このピストン１における各ポート２，３は弁座４，１２によって個々に囲繞され互いに連通されておらず、いわゆる、独立ポート型に設定されている。

このように構成されたバルブディスクたるピストン１は、その図１中上方に積層されるリーフバルブ５、リングバルブ６、スペーサ１３、板バネ７、間座１４およびバルブストッパ１５と、その図１中下方に積層されるリーフバルブ１０とともに、ピストンロッド８の先端９に組みつけられて、ピストンナット１６によってピストンロッド８に固定される。

リーフバルブ５は、環状であって、上述のように内周側に挿通されるピストンロッド８の先端９に固定され、弁座４の内周側に着座されている。詳細には、リーフバルブ５の外径は、外周縁が少なくとも独立窓１１に対向して、弁座４の包囲部４ｂにおける側壁４ｅ，４ｆに着座可能な径に設定され、弁座４に着座することでリーフバルブ５は、ポート２を半閉するようになっている。

そして、リングバルブ６は、図１に示すように、リーフバルブ５より厚肉であって内径がリーフバルブ５の外径以上に設定されており、リーフバルブ５の外周側に配置されて弁座４のリーフバルブ５にて閉じられない残りの外周側に着座するようになっており、詳しくは、包囲部４ｂのリーフバルブ５にて着座されない側壁４ｅ，４ｆの外周部位と外壁４ｄに着座し、外径が少なくとも包囲部４ｂの外壁４ｄに着座可能な径に設定されて、リーフバルブ５と協働して弁座４に着座してポート２を閉じることができるようになっている。

なお、リーフバルブ５とリングバルブ６とは、互いに相手の弁座４への離着動作を阻害しないようになっており、その限りにおいてリーフバルブ５の外周とリングバルブ６の内周とが接していてもよいし、また、リーフバルブ５の外周とリングバルブ６の内周との間にバルブとしての機能を阻害しない程度の環状隙間を設けてもよい。

また、弁座４は伸側室４１側へ突出されているため、リーフバルブ５およびリングバルブ６を着座させてもポート２が閉塞されるのみで、ポート３の伸側室４１の開口端は閉塞されず、ポート３の伸側室４１への連通が確保されるようになっている。

そして、リーフバルブ５の図１中上方には、リーフバルブ５より小径であって外縁でリーフバルブ５の撓みの支点位置を決するスペーサ１３が積層され、さらに、このスペーサ１３の上方に環状の板バネ７が積層される。

板バネ７は、図示するところでは２枚の環状板で構成されており、上述のように内周側に挿通されるピストンロッド８の先端９に固定され、外周のピストン１側でリングバルブ６を保持しており、リングバルブ６を弁座４に対して位置決めているとともにリングバルブ６を弁座４へ向けて附勢している。なお、リングバルブ６の保持に際して、板バネ７にリングバルブ６を溶接や接着によって一体化してもよく、また、板バネに中間に段部を設けて外周部をリングバルブとして弁座４に着座させるようにして板バネとリングバルブとが一部品とされるようにしてもよい。

このように、板バネ７は、リーフバルブ５より厚肉のリングバルブ６を保持し、リーフバルブ５と板バネ７との間にスペーサ１３が介装されているので、リーフバルブ５と板バネ７との間に隙間が形成され、上記隙間に見合って所定量撓むまではリーフバルブ５は板バネ７に接触せずに板バネ７とは独立して撓むことができるようになっている。

なお、板バネとリングバルブとが一部品にて構成される場合には、上記した段差をリーフバルブ５の肉厚より高くするようにして、リーフバルブ５の撓みを許容するようにすればよい。

この実施の形態の場合、ポート２を介して圧側室４２の圧力を受ける際に、リングバルブ６を保持する板バネ７よりリーフバルブ５の方が小さな圧力で撓み始めてリングバルブ６に先んじて弁座４から離座するように設定されている。

なお、板バネ７は、一枚の環状板で構成されてもよく、要求される撓み剛性に応じて環状板の材質および枚数を任意に設定することができる。

また、ピストン１の図１中下方に積層されるリーフバルブ１０は、外径が弁座１２の外径より大径に設定されて、花弁型の弁座１２に着座している。なお、弁座１２は圧側室４２側へ突出されているため、リーフバルブ１０を着座させてもポート３が閉塞されるのみで、ポート２の圧側室４２の開口端は閉塞されず、ポート２の圧側室４２への連通が確保されるようになっている。

つづいて、上述のように構成されたバルブの作用について説明する。ピストン１がシリンダ４０に対して図１中下方側に移動すると、圧側室４２内の圧力が高まり、圧側室４２内の流体はポート２を通過して伸側室４１内に移動しようとする。

このように緩衝器が圧縮する行程にあっては、リーフバルブ５およびリングバルブ６を図１中上方へ押し上げる力が作用するが、ピストン速度が低速領域にある場合には、圧側室４２内の圧力が小さく、図３に示すように、リングバルブ６を保持する板バネ７を撓ませることなく、リーフバルブ５のみを撓ませる。

すると、リングバルブ６は弁座４の包囲部４ｂの外周側に着座して独立窓１１を閉塞したままとなるが、リーフバルブ５が撓むために、リーフバルブ５と弁座４における包囲部４ｂと間に隙間が生じて独立窓１１が僅かに開かれる状態となる。独立窓１１がリーフバルブ５の撓みによって開かれると、弁座４がピストン１に伸側室４１側へ突出させて設けてあるので、リングバルブ６が弁座４の外周側に着座していても、包囲部４ｂにおける側壁４ｅ，４ｆとリーフバルブ５との間に生じる隙間を通じて圧側室４２と伸側室４１とが連通状態とされる。

したがって、このピストン速度が低速領域にある場合、圧側室４２から伸側室４１へ移動しようとする流体は、ポート２、リーフバルブ５と弁座４における包囲部４ｂと間に隙間を通過して、圧側室４２から伸側室４１へ移動することとなり、バルブＶは、緩衝器にピストン速度に対してリニアに立ち上がる減衰力を発生させる。

なお、リーフバルブ５の外周とリングバルブ６の内周との間に環状隙間を設ける場合には、ピストン速度が極低速である際にリーフバルブ５を撓ませずに、流体に環状隙間を通過させることで流体の流れに抵抗を与えて、緩衝器に減衰力を発生させるようにしてもよい。

そして、ピストン速度が速くなると、リーフバルブ５の撓み量も大きくなるものの、板バネ７が撓み始めるまではリングバルブ６が弁座４に着座したままとなるが、リーフバルブ５の撓み量を板バネ７で規制する、すなわち、板バネ７が撓む前にリーフバルブ５が撓んで板バネ７に接するように設定しておくと、リーフバルブ５の撓み量が規制されるピストン速度にて緩衝器のピストン速度に対して発生する減衰力の特性（減衰特性）を変化させることができる。

つづいて、ピストン速度がさらに速くなって高速領域に達すると、圧側室４２内の圧力が大きくなってリングバルブ６を上方へ押し上げる力が大きくなり、図４に示すように、リーフバルブ５だけでなく板バネ７も撓んでリングバルブ６を弁座４から離座させるようになる。

このようにピストン速度が高速領域に達する状態では、バルブＶは、単一のリーフバルブでポートを開放するのと同様の減衰特性にて緩衝器に減衰力を発生させることになる。

上述したように、このバルブＶにあっては、特殊な形状のバルブディスクを使用せず、各ポートが連通されない独立ポート型に設定される汎用のバルブディスクを採用しながら、ピストン速度が低速領域にあるときにおいて緩衝器にピストン速度に対してリニアに立ち上がる減衰力を発生させることができ、良好な減衰特性を得ることができる。

また、リーフバルブ５、リングバルブ６の受圧面積、あるいはリーフバルブ５、リングバルブ６および板バネ７の撓み剛性の設定によって減衰特性を調節することが可能であるので、型を要する焼結や鋳造によって製造されることが多い特殊形状のバルブディスクを実現したい減衰特性毎に用意しておく必要が無いので、製造コストも低減することができる。

なお、上記したところでは、板バネ７が撓み始めるピストン速度よりリーフバルブ５が撓み始めるピストン速度のほうが低い場合について説明しているが、反対に、リーフバルブ５が撓み始めるピストン速度より板バネ７が撓み始めるピストン速度のほうを低くして、リングバルブ６がリーフバルブ５に先んじてポート２を開放するように設定することも可能である。

さらに、緩衝器のピストン部の圧側の減衰バルブに具現化した例を用いて本発明のバルブＶを説明しているが、伸側のみ、あるいは、伸圧両側の減衰バルブに具現化することも可能で、さらには、ベースバルブ部に具現化することも可能であり、およそ減衰力を発生する減衰力発生要素として機能する緩衝器のバルブに適用することが可能なことは勿論である。

以上で緩衝器のバルブ構造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。

本発明のバルブは、緩衝器のバルブに適用することが可能である。

１バルブディスクたるピストン
２，３ポート
４，１２弁座
４ａ弁座における内周シート部
４ｂ弁座における包囲部
４ｃ内壁
４ｄ外壁
４ｅ，４ｆ側壁
５リーフバルブ
６リングバルブ
７板バネ
８ピストンロッド
９先端
１０リーフバルブ
１１独立窓
１３スペーサ
１４間座
１５バルブストッパ
１６ピストンナット
４０シリンダ
４１伸側室
４２圧側室
Ｖバルブ

Claims

同一円周上に配置される複数のポートと各ポートの開口端の周囲を個々に囲繞する複数の弁座とを備えたバルブディスクと、バルブディスクに積層されるとともに各弁座の内周側に離着座する環状のリーフバルブと、環状であってリーフバルブの外周に配置されて各弁座の外周側に離着座するリングバルブと、リングバルブを保持して当該リングバルブを弁座へ向けて附勢する環状の板バネとを備えたこと特徴とするバルブ。
リーフバルブは、所定量撓むと板バネに当接して板バネとともに撓むように設定されてなること特徴とする請求項１に記載のバルブ。
リングバルブは、リーフバルブより厚肉とされてリーフバルブが板バネに独立して所定量撓むことが許容されることを特徴とする請求項１または２に記載のバルブ。