JP2012013120A

JP2012013120A - 減衰バルブ

Info

Publication number: JP2012013120A
Application number: JP2010148538A
Authority: JP
Inventors: Takuya Chokai; 拓弥鳥海
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2030-06-30
Also published as: JP5324529B2

Abstract

【課題】弁体の発振を抑制して緩衝器に安定した減衰力を発生させることができる減衰バルブを提供することである。
【解決手段】上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、環状弁座４を備えた弁孔３と、弁孔３内に軸方向移動自在に挿入される弁体５と、弁体５を環状弁座側へ向けて附勢する附勢部材６とを備えた減衰バルブ１において、弁孔３内に収容されるとともに弁体５の外周側に配置されて環状弁座４に着座状態の弁本体５ａとの間に環状絞りＰを形成する筒状のカラー７と、弁体５の先端からカラー７内を向く背面へ通じるオリフィス通路５ｅを設け、カラー７内を内部圧力で弁体５を環状弁座側へ押圧する背圧室を形成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、減衰バルブの改良に関する。

減衰バルブは、緩衝器の伸縮に伴う作動流体の流れに抵抗を与えて緩衝器に減衰力を発揮させるものであるが、たとえば、複筒型緩衝器におけるシリンダとシリンダとの間にリザーバを形成する外筒の双方の端部に嵌合してシリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンに連結されるピストンロッドを軸支するロッドガイドに組み込まれたりピストンに組み込まれたりして使用される。

たとえば、複筒型緩衝器のロッドガイドに組み込まれる減衰バルブにあっては、上記ロッドガイドに設けられて上流側となるシリンダ内と下流側となるリザーバとに連通される弁孔と、弁孔の内周に設けた弁座と、弁孔内に軸方向に移動自在に挿入される弁体と、弁体を弁座側へ向けて附勢するコイルばねとを備えている（たとえば、特許文献１参照）。

また、複筒型緩衝器は、シリンダ内に作動流体が充填されるロッド側室とピストン側室を区画するとともに上記ピストンロッドに連結されるピストンと、ピストン側室からロッド側室へ向かう作動流体の流れのみを許容する逆止弁と、リザーバからピストン側室へ向かう作動流体の流れのみを許容する吸込弁を備えており、上記弁孔は、シリンダ内のロッド側室とリザーバとを連通するようになっている。

この複筒型緩衝器は、伸長しても収縮してもシリンダ内から弁孔を介してリザーバへ作動流体を排出するようになっており、いずれにしても減衰バルブでシリンダ内からリザーバへ向かう作動流体の流れに抵抗を与えて減衰力を発揮するようになっている。なお、伸長時にはシリンダ内で不足する作動流体が吸込弁を介してシリンダ内に供給される。

特開２００２−３４９６２９号公報

この従来の減衰バルブにあっては、弁体がコイルばねによって附勢されており、このコイルばねの初期荷重によって開弁圧が調節されるとともに、コイルばねのばね定数によって複筒型緩衝器における減衰特性を調節することができるようになっている。

しかしながら、このようにコイルばねで弁体を附勢する減衰バルブにあっては、複筒型緩衝器が高速作動を呈すると、つまり、複筒型緩衝器が高速で伸縮を繰り返すと、シリンダ内の圧力変動によって弁体の軸方向振動が励起されて発振し、複筒型緩衝器が発生する減衰力が安定せず振動的となってしまう問題がある。

そこで、本発明は、上記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、弁体の発振を抑制して緩衝器に安定した減衰力を発生させることができる減衰バルブを提供することである。

上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、緩衝器内に形成される二つの室の一方の室を上流とし他方の室を下流として当該一方の室へ連通されるとともに途中に環状弁座を有する弁孔を備えたハウジングと、弁孔内に軸方向に移動自在に挿入されて環状弁座に離着座する円盤状の弁本体を備えた弁体と、弁孔の側方から開口して他方の室へ連通するポートと、弁体を環状弁座側へ向けて附勢する附勢部材とを備えた減衰バルブにおいて、弁孔内に収容されるとともに弁体の外周側に配置されて環状弁座に着座状態の弁本体との間に環状絞りを形成する筒状のカラーと、弁体の先端からカラー内を向く背面へ通じるオリフィス通路を設け、カラー内を内部圧力で弁体を環状弁座側へ押圧する背圧室を形成したことを特徴とする。

本発明の減衰バルブによれば、緩衝器が高速で伸縮する高速作動をする場合にあっても、カラー内を背圧室として機能させて弁体に背圧を作用させることで弁体の軸方向振動が押さえ込まれて発振が防止されるので、緩衝器が発生する減衰力も安定して振動的となってしまう問題が解消される。

一実施の形態における減衰バルブが搭載された複筒型緩衝器の断面図である。一実施の形態における減衰バルブの拡大側面断面図である。一実施の形態の一変形例における減衰バルブの拡大側面断面図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における減衰バルブ１は、図１および図２に示すように、複筒型緩衝器Ｄにおけるシリンダ２０と外筒２１の双方の端部に嵌合されるロッドガイド２に設けられており、このロッドガイド２をハウジングとして一方の室としてのロッド側室Ｒ１に連通されて途中に環状弁座４を有する弁孔３を当該ロッドガイド２に設けていて、当該弁孔３を備えたロッドガイド２と、弁孔３内に軸方向となる図１，２中左右方向に移動自在に挿入されて環状弁座４に離着座する円盤状の弁本体５ａを備えた弁体５と、弁孔３の側方から開口して他方の室としてのリザーバＲへ連通するポート１１と、弁体５を環状弁座側へ向けて附勢するコイルばね６と、弁孔３内に収容されるとともに弁体５の外周側に配置されて環状弁座４に着座状態の弁本体５ａとの間に環状絞りＰを形成する筒状のカラー７と、弁体５の先端からカラー７内を向く背面へ通じるオリフィス通路５ｅを備えて構成されている。

他方、この減衰バルブ１が適用される複筒型緩衝器Ｄは、シリンダ２０と、シリンダ２０との間にリザーバＲを形成する外筒２１と、シリンダ２０内に摺動自在に挿入されてシリンダ２０内を作動流体としての作動油が充填されるロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とに区画するピストン２２と、シリンダ２０内に移動自在に挿入されてピストン２２に連結されるピストンロッド２３と、シリンダ２０と外筒２１の双方の端部に嵌合されてピストンロッド２３を軸支するロッドガイド２と、シリンダ２０の図１中下端に嵌合される仕切部材２４と、外筒２１の図１中下端を閉塞する蓋２５と、ピストン２２に設けたピストン側室Ｒ２とロッド側室Ｒ１とを連通するピストン通路２６と、ピストン通路２６に設けられてピストン側室Ｒ２からロッド側室Ｒ１へ向かう作動油の流れのみを許容する逆止弁２７と、仕切部材２４に設けられてリザーバＲとピストン側室Ｒ２とを連通する吸込通路２８と、吸込通路２８に設けられてリザーバＲからピストン側室Ｒ２へ向かう作動油の流れのみを許容する吸込弁２９とを備えて構成されている。なお、作動流体は、作動油のほか、気体、水、水溶液、電気粘性流体、磁気粘性流体等、緩衝器に適用可能なものを採用することが可能である。

そして、複筒型緩衝器Ｄが伸長作動してピストン２２が図１中上方へ移動する場合、減衰バルブ１が開弁して圧縮されるロッド側室Ｒ１から弁孔３およびポート１１に接続されたパイプ９を介してリザーバＲへ作動油が流れ、当該作動油の流れに減衰バルブ１で抵抗を与えることでロッド側室Ｒ１が昇圧され複筒型緩衝器Ｄは伸長作動を抑制する減衰力を発揮する。なお、この伸長作動に際して、ピストン２２が図１中上昇することでピストン側室Ｒ２の容積が増大するが、吸込通路２８に設けた吸込弁２９が開弁して当該増大見合いの作動油がリザーバＲからピストン側室Ｒ２へ供給される。

また、複筒型緩衝器Ｄが収縮作動してピストン２２が図１中下方へ移動する場合、ピストン通路２６に設けた逆止弁２７が開弁して圧縮されるピストン側室Ｒ２からロッド側室Ｒ１へ作動油が移動するとともに、シリンダ２０内へ侵入するピストンロッド２３の体積に見合った作動油がシリンダ２０内で過剰となるので、減衰バルブ１が開弁してこの過剰分の作動油が弁孔３およびパイプ９を介してリザーバＲへ作動油が流れ、当該作動油の流れに減衰バルブ１で抵抗を与えることでシリンダ２０内の全体の圧力が上昇し複筒型緩衝器Ｄは収縮作動を抑制する減衰力を発揮する。

つまり、この複筒型緩衝器Ｄは、伸長作動時であっても収縮作動時であっても作動油がロッド側室Ｒ１から減衰バルブ１を通過してリザーバＲへ流れ、伸縮作動を繰り返すことによって、作動油がロッド側室Ｒ１、リザーバＲ、ピストン側室Ｒ２、ロッド側室Ｒ１の順に循環するユニフロー型の緩衝器に設定されている。すなわち、この場合、複筒型緩衝器Ｄ内に形成される減衰バルブ１の上流となる一方の室はロッド側室Ｒ１であり、下流となる他方の室はリザーバＲとされている。

以下、減衰バルブ１について詳細に説明する。ロッドガイド２は、筒状であって、外周が外筒２１の図１中上端内周に嵌合し、内周がシリンダ２０の図１中上端外周に嵌合している。

また、ロッドガイド２の図１中下端の内周径がシリンダ２０の外周に嵌合可能な径とされるほか、図１中上端内周にはピストンロッド２３の外周に摺接してピストンロッド周りをシールするシール部材３０が装着される凹部２ａが形成されるとともに、内周であって凹部２ａより下方にはピストンロッド２３の外周に摺接する筒状の軸受３１が装着されている。また、ロッドガイド２の内周であって軸受３１の装着部より下方であってシリンダ２０の嵌合部より上方の中間部２ｂにおける内径は、ピストンロッド２３の外径より大径に設定されていて、ピストンロッド２３との間に隙間が形成されている。

つづいて、ロッドガイド２に設けられる弁孔３は、ロッドガイド２の外周から開口して中間部２ｂへ抜けていて、ロッドガイド２のリザーバＲへ臨む端部から開口して弁孔３の途中へ通じるポート１１によってリザーバＲへ連通されている。

また、弁孔３は、ロッドガイド２の中間部２ｂの内周に開口してロッド側室Ｒ１に連通される小径部３ａと、小径部３ａに連なる内径が小径部３ａより大径な大径部３ｂと、小径部３ａと大径部３ｂとの間の段部３ｃの内周縁に設けた環状弁座４と、大径部３ｂの図２中右端内周に設けた螺子部３ｄとを備えており、この螺子部３ｄには、後述するカラー７が螺着されている。

そして、上記弁孔３の大径部３ｂの途中から開口してロッドガイド２のリザーバＲへ臨む端部へと通じるポート１１が設けられており、このポート１１にも螺子部１１ａが設けられていて、当該螺子部１１ａにパイプ９の図２中上端外周に設けた螺子部９ａを螺合することで、ロッドガイド２にパイプ９が固定されている。パイプ９は、リザーバＲ内に突出して収容され、その図２中下端開口端はリザーバＲの途中に配置される。したがって、シリンダ２０のロッド側室Ｒ１とリザーバＲとは、弁孔３、ポート１１およびパイプ９を介して連通されている。なお、パイプ９のポート１１への固定は、螺子結合以外にも圧入、溶接によって行うようにしてもよい。

弁体５は、上記弁孔３内に軸方向へ移動自在に収容され、外周に切欠５ｆを備えて環状弁座４に離着座する円盤状の弁本体５ａと、弁本体５ａの環状弁座側端となる図２中左端から伸びる円柱状の軸部５ｂと、弁本体５ａの反環状弁座側となる図２中右側に突出されるばね嵌合部５ｃと、軸部５ｂに設けた溝５ｄと、溝５ｄからばね嵌合部５ｃの端部に通じるオリフィス通路５ｅとを備えて構成されている。なお、この例では、オリフィス通路５ｅは、溝５ｄと協働して弁体５の先端となる軸部５ｂからカラー７内を向く背面となるばね嵌合部５ｃの図２中右端を連通していて、このように、弁体５の構造によりオリフィス通路５ｅは他の切欠や溝や通路と協働して先端と背面を連通するようにしてもよいし、オリフィス通路のみが単独して弁体５の先端と背面とを連通する構成を採用することも当然に可能である。

軸部５ｂは、弁孔３における環状弁座４の内周となる小径部３ａ内に摺動自在に挿入され、この軸部５ｂをガイドとして弁体５は、弁孔３に対し軸ぶれすることなく軸方向へ移動することができるようになっている。

そして、弁本体５ａの図２中左端を環状弁座４の図２中右端面に当接させて着座させると、減衰バルブ１は閉弁し、弁孔３内への作動油の流入を遮断することができるようになっている。また、軸部５ｂには、先端から基端にかけてＵ字状の溝５ｄを備えており、弁本体５ａの図２中左端となる環状弁座側端が環状弁座４の図２中右端面から図２中右方の反環状弁座側となる弁孔３内側へ後退すると、その後退量に応じて溝５ｄが小径部３ａより弁孔３内側に入り込んで減衰バルブ１が開弁し、当該溝５ｄを介して作動油が弁孔３内へ流入することができるようになっている。そして、この弁体５における弁本体５ａの後退量に応じて溝５ｄが弁孔３内に入り込むに従って減衰バルブ１の弁開口面積が増加するようになっている。なお、軸部５ｂの形状は、上記したところには限定されるものではなく、特に、弁体５のばね嵌合部５ｃの先端とばね座にガイド軸とガイド軸を軸支する軸受けを設けるのであれば、軸部５ｂにガイド機能を求めなくともよい。

また、弁孔３の大径部３ｂ内には、筒状のカラー７が収容されている。このカラー７は、弁孔３の大径部３ｂとの間に環状空隙を形成するとともに内径が弁体５における弁本体５ａの外径より大径な縮径部７ａと、縮径部７ａに連なって弁孔３の大径部３ｂに形成した螺子部３ｄに螺着される拡径部７ｂとを備えて構成されており、カラー７の先端である縮径部７ａの図２中左端は、流体の流れを絞らないように弁孔３の段部３ｃとの間に充分な隙間を設ける一方、カラー７の環状弁座側端となる図２中左端位置は、軸方向で環状弁座４に着座状態の弁本体５ａの反環状弁座側端よりも環状弁座側の範囲内にあって、着座状態の弁本体５ａとカラー７との間に生じる環状隙間で環状絞りＰを形成している。

この環状絞りＰは、上述したように、カラー７と弁本体５ａの外周との間に生じる環状隙間で形成されており、図示したところでは、弁本体５ａが環状弁座４から離座して反環状弁座側へ遠ざかっても、環状隙間の断面積が一定となるようになっているが、カラー７の内径が反環状弁座側へ向かうほど縮径されるようにしておけば、環状絞りＰにおける流路面積を弁体５の環状弁座４から遠ざかるに従って小さくするようにすることも可能である。

そして、上記したカラー７内は、弁孔５の先端と背面を連通するオリフィス通路５ｅによってロッド側室Ｒ１と連通されるとともに、環状絞りＰを介して弁孔３のカラー７外に連通されることになるので、複筒型緩衝器Ｄが伸縮してロッド側室Ｒ１の圧力が昇圧されると、カラー７内には、オリフィス通路５ｅと環状絞りＰの作用によって、ロッド側室Ｒ１と弁孔３のカラー７外の圧力の中間の圧力（二次圧）が作用することになり、この圧力が弁体５を環状弁座４へ向けて押圧することになり、カラー７内は、背圧室Ｂとして機能することになる。

なお、図３に示すように、弁体５の弁本体５ａに設けられる切欠５ｆが弁本体５ａを軸方向に貫通するように設定される場合には、弁本体５ａとコイルばね６との間に弁本体５ａの一部として機能するとともにカラー７と協働して環状絞りＰを形成する環状のワッシャ３２を介装するようにしてもよい。このようなワッシャ３２を用いることで、既存の弁体５の弁本体５ａの形状に関わらず、カラー７との間に環状絞りＰを形成して、カラー７内を背圧室Ｂとして機能させることができるとともに、環状絞りＰの流路面積の調整も外径の異なるワッシャ３２に交換することで簡単に行うことができるという利点がある。

つづいて、上記カラー７の拡径部７ｂ内におけるロッドガイド外周側の端部には、ばね座１０が螺着されている。詳しくは、当該ばね座１０は、円柱状のばね嵌合部１０ａと、ばね嵌合部１０ａの外周に設けられてカラー７の拡径部７ｂの内周に設けた螺子部７ｃに螺着されるフランジ状のばね受部１０ｂとを備えて構成されている。すなわち、ばね座１０は、カラー７に螺着することでこれに一体化されるようになっている。

また、当該ばね座１０と弁体５との間には、コイルばね６が介装されている。このコイルばね６は、ばね座１０と弁体５との間に圧縮状態で介装されていて初期荷重が与えられており、この圧縮されたコイルばね６の初期荷重による附勢力で弁体５を環状弁座４に着座した状態においても環状弁座４へ向けて押し付けている。なお、附勢部材は弁体５を附勢することができればよいので、コイルばね以外の弾性体を使用することもできる。

コイルばね６の一端となる図２中右端の内周には、上記ばね座１０のばね嵌合部１０ａが嵌合され、コイルばね６の他端となる図２中左端の内周には、弁体５のばね嵌合部５ｃが嵌合されて、コイルばね６が径方向に位置決めされている。そして、カラー７内には、コイルばね６が完全に収容されているため、上述のように、コイルばね６を径方向に位置決められることで、コイルばね６のカラー７への干渉を阻止することができる。

また、この実施の形態の場合、カラー７が弁孔３に螺着され、カラー７にばね座１０が螺着される構造を採用しているので、カラー７の寸法に誤差があってもカラー７の環状弁座側端の軸方向位置を弁体５に対して所定の位置に位置決めすることができるとともに、ばね座１０の軸方向位置も自由に設定できるのでコイルばね６に与える初期荷重をカラー７の環状弁座側端の位置の設定に対して任意に調節することができるという利点がある。

以上のように構成された減衰バルブ１は、ロッド側室Ｒ１内の圧力が弁体５の軸部５ａに作用して、弁体５を押す力がコイルばね６の弁体５を附勢する附勢力を上回ると開弁して、弁体５を押し退けて溝５ｄを通過した流体は、弁孔３内に流入するとともにカラー７と弁孔３との間の環状空隙を介してポート１１へ抜け、パイプ９を通過しリザーバＲへと移動することになる。

そして、弁体５は、先端側に作用する圧力が大きくなればなるほど、環状弁座４から離れて反環状弁座側となる弁孔３の内方への後退量が増加し、後退量の増加とともに弁体５と環状弁座４で制限する弁開口面積も増加し、減衰バルブ１を通過する流体の流量も増大するが、上述したように、カラー７内が当該環状絞りＰを介して弁孔３のカラー７外に連通されるとともにオリフィス通路５ｅを介して一方の室としてのロッド側室Ｒ１に連通されていて、カラー７内が背圧室Ｂとして機能し、ロッド側室Ｒ１の圧力と弁孔３のカラー７外の圧力の中間の圧力で弁体５を環状弁座４へ向けて押圧するので、複筒型緩衝器Ｄが高速で伸縮する高速作動をする場合にあっても、弁体５の軸方向振動が押さえ込まれて発振が防止され、複筒型緩衝器Ｄが発生する減衰力も安定して振動的となってしまう問題が解消されることになる。

また、カラー７を設置するか、カラー７とワッシャ３２を組み込むだけであるので、弁孔３を備えたハウジングへの新たな加工、この場合ロッドガイド２への新たな加工を必要とせず、既存の減衰バルブに容易かつコストを掛けずに組み込むことができる。

なお、複筒型緩衝器Ｄの伸縮速度が低速であって、弁体５に作用するロッド側室Ｒ１の圧力による弁体５を押圧する力が小さくコイルばね６の初期荷重に打ち勝って弁体５を弁座４から離座させることができない場合には、作動油は、弁体５における溝５ｄとばね嵌合部５ｃの端部とを連通しているオリフィス通路５ｅを通過してリザーバＲへ移動するようになっていて、複筒型緩衝器Ｄは、弁体５が環状弁座４から離座するまでは、離座した後に比べて高い減衰係数で減衰力を発揮するようになっている。この場合には、複筒型緩衝器Ｄのピストン速度も低く弁体５が振動する問題も発生しない。

なお、上記したところでは、本発明の減衰バルブ１を複筒型緩衝器Ｄに組み込む場合を例に挙げて説明したが、複筒型以外の緩衝器に適用することも可能であり、上記効果を発揮することができる。たとえば、単筒型、複筒型の別を問わず緩衝器のピストンをハウジングとしてこれに減衰バルブを組み込むことができ、その場合には、一方の室をロッド側室とピストン側室の一方とし、他方の室をロッド側室とピストン側室の他方として、減衰バルブは緩衝器の伸長時あるいは収縮時に緩衝器に減衰力を発生させることができる。また、緩衝器が複筒型緩衝器であってバイフローに設定される場合、ピストン側室を上流の一方の室とし、リザーバを下流の他方の室として減衰バルブをベースバルブ部に組み込んで緩衝器の収縮時に緩衝器に減衰力を発揮させるようにしてもよい。

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ことは勿論である。

本発明の減衰バルブは、緩衝器に利用することができる。

１減衰バルブ
２ロッドガイド
２ａ凹部
２ｂ中間部
３弁孔
３ａ弁孔における小径部
３ｂ弁孔における大径部
３ｃ弁孔における段部
３ｄ弁孔における螺子部
４環状弁座
５弁体
５ａ弁体における弁本体
５ｂ弁体における軸部
５ｃ弁体におけるばね嵌合部
５ｄ弁体における溝
５ｅ弁体におけるオリフィス通路
５ｆ弁体における切欠
６コイルばね
７カラー
７ａカラーにおける縮径部
７ｂカラーにおける拡径部
７ｃカラーにおける螺子部
９パイプ
９ａ螺子部
１０ばね座
１０ａばね嵌合部
１０ｂばね受部
１１ポート
１１ａポートにおける螺子部
２０シリンダ
２１外筒
２２ピストン
２３ピストンロッド
２４仕切部材
２５蓋
２６ピストン通路
２７逆止弁
２８吸込通路
２９吸込弁
３０シール部材
３１軸受
３２ワッシャ
Ｂ背圧室
Ｄ複筒型緩衝器
Ｐ環状絞り
Ｒリザーバ
Ｒ１ロッド側室
Ｒ２ピストン側室

Claims

緩衝器内に形成される二つの室の一方の室を上流とし他方の室を下流として当該一方の室へ連通されるとともに途中に環状弁座を有する弁孔を備えたハウジングと、弁孔内に軸方向に移動自在に挿入されて環状弁座に離着座する円盤状の弁本体を備えた弁体と、弁孔の側方から開口して他方の室へ連通するポートと、弁体を環状弁座側へ向けて附勢する附勢部材とを備えた減衰バルブにおいて、弁孔内に収容されるとともに弁体の外周側に配置されて環状弁座に着座状態の弁本体との間に環状絞りを形成する筒状のカラーと、弁体の先端からカラー内を向く背面へ通じるオリフィス通路を設け、カラー内を内部圧力で弁体を環状弁座側へ押圧する背圧室を形成したことを特徴とする減衰バルブ。
カラーが弁孔に螺合されるとともに、カラー内にばね座が螺着され、ばね座と弁体との間にカラー内に収容される附勢部材を収容したことを特徴とする請求項１に記載の減衰バルブ。
弁本体とコイルばねとの間に弁本体の一部として機能するワッシャを介装し、当該ワッシャとカラーとの間で環状絞りを形成することを特徴とする請求項１または２に記載の減衰バルブ。