JP2016023674A - 緩衝器 - Google Patents

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Abstract

【課題】 中高速領域における減衰係数を充分に小さくすることが可能な緩衝器を提供する。【解決手段】 緩衝器Dが二つの部屋を区画するピストン(バルブディスク)1に形成されて二つの部屋を連通し、周方向に交互に並ぶ伸側通路2A及び圧側通路2Bと、伸側通路2Aの出口又は圧側通路2Bの出口を囲うシート3A,3Bと、伸側通路2A又は圧側通路2Bを開閉する弁体4A,4Bとを備えており、シート3A,3Bは、円弧状の外側シート部30と、外側シート部30の周方向の両端からピストン1の中心軸X側に延びる二本で一対の中間シート部31と、中間シート部31の中心軸X側端から周方向の反外側シート部側に延びて隣り合う中間シート部31を結ぶ内側シート部32とを備えて構成されており、内側シート部32は、中間シート部31の中心軸側X端を結ぶ直線y上か、この直線yよりも中心軸X側に設けられている。【選択図】 図3

Description

本発明は、緩衝器に関するものである。
緩衝器の中には、筒状のシリンダと、このシリンダ内に軸方向に移動可能に挿入されるバルブディスクであるピストンと、このピストンに連結されて一端がシリンダ外に延びるロッドと、ピストンで区画されて作動油が充填される二つの部屋と、これらの部屋を連通する通路と、この通路を開閉する弁体とを備えているものがある。そして、このような緩衝器は、伸縮時に、通路を通過して部屋同士を行き来する作動油の流れに弁体で抵抗を与えて、二つの部屋に圧力差を生じさせて減衰力を発生する。
例えば、特許文献1に開示のピストンには、当該ピストンを貫通する複数の伸側と圧側の通路(以下、伸側通路、圧側通路という)が周方向に交互に並んで形成されるとともに、ピストンの一方側に伸側通路の出口を個別に囲う扇状のシートが伸側通路の数だけ形成され、他方側にも圧側通路の出口を個別に囲う扇状のシートが圧側通路の数だけ形成されている。そして、複数枚の環板状のリーフバルブを備えて構成されて各シートに離着座する弁体で、伸側通路や圧側通路を開閉できるようになっている。
また、特許文献2に開示のピストンには、当該ピストンを貫通する伸側通路と圧側通路が周方向に交互に並んで形成されるとともに、ピストンの一方側に全ての伸側通路の出口を一体的に囲う円環状のシートが形成され、他方側にも全ての圧側通路の出口を一体的に囲う円環状のシートが形成されている。そして、複数枚の環板状のリーフバルブを備えて構成されて各シートに離着座する弁体で、伸側通路や圧側通路を開閉できるようになっている。
特開2010−196798号公報 特開2011−149447号公報
ここで、緩衝器が特に自動車の車体の制振に使用される場合、乗り心地を向上できるなどの理由から、ピストン速度が中高速領域にあるときの、ピストン速度にする減衰力の特性を示す曲線の傾きを寝かせる、即ち、減衰係数 (ピストン速度増加量に対する減衰力増加量の比率)を小さくするように設定されることが好ましい。
そして、例えば、従来の特開2010−196798号公報に開示されるような、扇状のシートで各通路を独立させる独立ポート構造においては、隣り合う扇状のシートの間に伸側通路や圧側通路の入口を設けることができるので、シートをなるべく外周側まで延ばして弁体の径を大きくし、弁体を撓み易くすることができ、このことは、上記したように中高速領域の減衰係数を小さくするに当たって有利になる。しかし、独立ポート構造にあっては、部屋の圧力を受ける弁体の受圧面積を大きくすることができないので、部屋の圧力が高くならないと弁体が開弁せず、中高速領域における減衰係数を充分に小さくすることが難しい。
また、特開2011−149447号公報に開示されるような、伸側通路や圧側通路の出口を一体的に円環状のシートで囲う円環状シート構造においては、弁体の受圧面積を大きくできるものの、伸側通路や圧側通路の少なくとも一方の入口をシートよりも外周側に設ける必要があり、シリンダ径を替えることなく、伸側通路の出口を囲うシートと、圧側通路の出口を囲うシートの両方のシート径を大きくすることができない。このため、弁体が撓み難くなり、この場合にも、中高速領域における減衰係数を充分に小さくすることが難しい。
また、特開平11−166573号公報の図6に開示のシートは、ピストンの外周側に周方向に配置される四本の円弧状の外側シート部と、これら外側シート部の周方向の両端からピストンの中心軸側に向けて延びる計八本の中間シート部と、各中間シート部の上記中心側端から周方向の反外側シート部側に延びて隣り合う中間シート部を結ぶ四本の内側シート部とを備えて構成されており、シートの形状が輪のようにつながっている。そして、シートの内側で、外側シート部で結ばれる中間シート部の間に伸側通路又は圧側通路の一方の出口が設けられ、シートの外側で、内側シート部で結ばれる中間シート部の間に伸側通路又は圧側通路の他方の入口が設けられている。
上記構成によれば、中高速領域における減衰係数を小さくするに当たって有利な、シリンダ径を替えることなく弁体の径を大きくできるという独立ポート構造の利点と、弁体の受圧面積を大きくできるという円環状シート構造の利点の両方の利点を併せ持ち、弁体を開き易くすることができる。
しかしながら、上記ピストンにおいては、内側シート部が円弧状に形成されており、内側シート部の周方向の中央部が外周側に膨らむ形状となっているので、内側シート部が伸側通路や圧側通路の流路面積を広げる妨げとなって、中高速領域における減衰係数を充分に小さくすることができない。詳しくは、中高速領域における減衰係数を小さくするには、上記したように弁体を開き易くするとともに、伸側通路や圧側通路の流路面積を大きくすることが有効である。そして、伸側通路や圧側通路の流路面積を大きくしようとする場合、ピストンの強度確保などの理由からピストンの内周側に伸側通路や圧側通路を広げることが好ましいが、内側シート部を超えて広げることはできない。
つまり、上記したように、内側シート部がピストンの外周側に膨らむような形状とされる場合、内側シート部が伸側通路や圧側通路の流路面積を広げる妨げとなって、中高速領域における減衰係数を充分に小さくすることができない。なお、当該不具合は、二つの部屋を区画するバルブディスクがピストンである場合に限られない。また、上記不具合は、バルブディスクの片側にのみ上記シートが形成される場合にも生じ得る。
そこで、本発明の目的は、上記不具合を解消し、中高速領域における減衰係数を充分に小さくすることが可能な緩衝器を提供することである。
上記課題を解決するための第一の手段は、二つの部屋を区画するバルブディスクと、このバルブディスクに形成されて上記二つの部屋を連通し、周方向に交互に並ぶ伸側通路及び圧側通路と、上記バルブディスクに形成されて上記伸側通路の出口又は上記圧側通路の出口を囲うシートと、上記バルブディスクに積層されて上記伸側通路又は上記圧側通路を開閉する弁体とを備えており、上記シートは、円弧状の外側シート部と、この外側シート部の周方向の両端から上記バルブディスクの中心軸側に延びる二本で一対の中間シート部と、これら中間シート部の上記中心軸側端から周方向の反外側シート部側に延びて隣り合う上記中間シート部を結ぶ内側シート部とを備えて構成されており、上記伸側通路の出口又は上記圧側通路の出口は、上記シートの内側であって上記外側シート部で結ばれる上記中間シート部の間に配置されるとともに、上記圧側通路の入口又は上記伸側通路の入口は、上記シートの外側であって上記内側シート部で結ばれる上記中間シート部の間に配置されており、上記内側シート部は、上記中間シート部の上記中心軸側端を結ぶ直線上又はこの直線よりも上記中心軸側に設けられていることである。
上記課題を解決するための第二の手段は、二つの部屋を区画するバルブディスクと、このバルブディスクに形成されて上記二つの部屋を連通し、周方向に交互に並ぶ伸側通路及び圧側通路と、上記バルブディスクの一方側に形成されて上記伸側通路の出口を囲う伸側シートと、上記バルブディスクの他方側に形成されて上記圧側通路の出口を囲う圧側シートと、上記バルブディスクの一方側に積層されて上記伸側通路を開閉する伸側弁体と、上記バルブディスクの他方側に積層されて上記圧側通路を開閉する圧側弁体とを備えており、上記伸側シートと上記圧側シートは、共に、円弧状の外側シート部と、この外側シート部の周方向の両端から上記バルブディスクの中心軸側に延びる二本で一対の中間シート部と、これら中間シート部の上記中心軸側端から周方向の反外側シート部側に延びて隣り合う上記中間シート部を結ぶ内側シート部とを備えて構成されており、上記伸側通路の出口は、上記伸側シートの内側であってこの伸側シートの上記外側シート部で結ばれる上記中間シート部の間に配置されるとともに、上記圧側通路の入口は、上記伸側シートの外側であってこの伸側シートの上記内側シート部で結ばれる上記中間シート部の間に配置されており、上記圧側通路の出口は、上記圧側シートの内側であってこの圧側シートの上記外側シート部で結ばれる上記中間シート部の間に配置されるとともに、上記伸側通路の入口は、上記圧側シートの外側であってこの圧側シートの上記内側シート部で結ばれる上記中間シート部の間に配置されており、上記伸側シートの上記内側シート部及び上記圧側シートの上記内側シート部は、上記中間シート部の上記中心軸側端を結ぶ直線上又はこの直線よりも上記中心軸側に設けられていることである。
本発明によれば、中高速領域における減衰係数を充分に小さくすることが可能になる。
本発明の一実施の形態に係る緩衝器の主要部を部分的に切欠いて示した正面図である。 本発明の一実施の形態に係る緩衝器のピストンを拡大して示した平面図である。 本発明の一実施の形態に係る緩衝器のピストンを拡大して示した底面図である。 本発明の一実施の形態に係る緩衝器のピストンと弁体を分解して示した斜視図である。 図1の一部を拡大して示した図である。 図1の他の一部を拡大して示した図である。 本発明の一実施の形態に係る緩衝器のサブバルブを拡大して示した平面図である。 本発明の一実施の形態に係る緩衝器の切欠リーフバルブを拡大して示した平面図である。 本発明の一実施の形態に係る緩衝器の減衰力の特性を示した図である。 本発明の一実施の形態に係る緩衝器のピストンの第一の変形例を示した底面図である。 本発明の一実施の形態に係る緩衝器のピストンの第二の変形例を示した底面図である。 本発明の一実施の形態に係る緩衝器の切欠リーフバルブの変形例を示した平面図である。
以下に本発明の一実施の形態に係る緩衝器について、図面を参照しながら説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同じ構成か対応する構成を示す。
図1〜4に示すように、本発明の一実施の形態に係る緩衝器Dは、伸側室L1と圧側室L2(二つの部屋)を区画するピストン(バルブディスク)1と、このピストン1に形成されて上記伸側室L1と圧側室L2とを連通し、周方向に交互に並ぶ伸側通路2A及び圧側通路2Bと、上記ピストン1に形成されて上記伸側通路2Aの出口12又は上記圧側通路2Bの出口15を囲うシート3A,3Bと、上記ピストン1に積層されて上記伸側通路2A又は上記圧側通路2Bを開閉する弁体4A,4Bとを備えている。
そして、上記シート3A,3Bは、円弧状の外側シート部30と、この外側シート部30の周方向の両端から上記ピストン1の中心軸X側に延びる二本で一対の中間シート部31と、これら中間シート部31の上記中心軸X側端から周方向の反外側シート部側に延びて隣り合う上記中間シート部31を結ぶ内側シート部32とを備えて構成されている。
上記伸側通路2Aの出口12又は上記圧側通路2Bの出口15は、上記シート(3A又は3B)の内側であって上記外側シート部30で結ばれる中間シート部31,31の間に配置されるとともに、上記圧側通路2Bの入口13又は上記伸側通路2Aの入口16は、上記シート(3A又は3B)の外側でであって上記内側シート部32で結ばれる中間シート部31,31の間に配置されている。さらに、上記内側シート部32は、上記中間シート部31の上記中心軸X側端を結ぶ直線y上に設けられている。
以下、詳細に説明すると、本実施の形態に係る緩衝器Dは、自動車の車体と車輪との間に介装されて車体の制振に使用されるものであり、図1に示すように、筒状のシリンダ5と、このシリンダ5内に摺動可能に挿入されるピストン1と、一端がこのピストン1に連結されて他端がシリンダ5外に延びるロッド6と、シリンダ5の反ロッド側の内周面に摺動可能に挿入されるフリーピストン7とを備えている。そして、シリンダ5内には、ピストン1で区画されて作動油が満たされる二つの部屋(L1,L2)と、これらの部屋(L1,L2)のうち、ピストン1側の部屋(L2)とフリーピストン7で区画されて気体が封入される気室Gとが形成されている。以下、作動油が満たされる二つの部屋(L1,L2)のうち、図1中上側となるロッド6側の部屋を伸側室L1、図1中下側となるピストン1側の部屋を圧側室L2とする。
本実施の形態において、シリンダ5が車輪側に連結されるとともに、このシリンダ5から突出するロッド6の他端が車体側に連結されて緩衝器Dが正立型に設定されており、路面凹凸による衝撃が車輪に入力されると、シリンダ5にロッド6が出入りして緩衝器Dが伸縮する。また、緩衝器Dが伸縮する際のロッド出没体積分のシリンダ内容積変化を、フリーピストン7の移動に伴う気室Gの膨縮で補償できるようになっており、緩衝器Dが単筒型に設定されている。
なお、緩衝器Dの構成は、上記の限りではなく、適宜変更することが可能である。例えば、シリンダ5が車体側に連結されるとともにロッド6が車輪側に連結されて緩衝器Dが倒立型に設定されるとしてもよい。また、シリンダ5の外周に外筒を設けて緩衝器Dを複筒型に設定し、シリンダ5と外筒との間に形成されるリザーバに作動油と気体を封入して当該リザーバでロッド出没体積分のシリンダ内容積変化を補償できるようにしてもよい。このように、緩衝器Dを複筒型に設定する場合には、リザーバと圧側室L2とを本発明に係るバルブディスクで区画するようにしてもよい。さらに、本実施の形態において、減衰力発生用に作動油を利用しているが、作動油以外の液体や気体を利用するとしてもよい。
つづいて、本実施の形態において、シリンダ5内に摺動可能に挿入されるピストン1が、本発明に係るバルブディスクであり、上記したように伸側室L1と圧側室L2の二つの部屋を区画している。ピストン1は、ロッド6の挿通を許容する中心孔10を備えて環状に形成されており、当該ピストン1の上下にそれぞれ積層される弁体4B,4Aとともにロッド6の取付部60外周にナット61で保持されている。
図2,3に示すように、ピストン1には、当該ピストン1を軸方向に貫通する伸側通路2Aと圧側通路2Bとが周方向に交互に並んで三つずつ形成されており、伸側通路2A内と圧側通路2B内には、それぞれ、島部11が中心軸X側から外周側に向けて突出している。また、ピストン1の下部には、図3に示すように、伸側通路2Aの出口12を囲うシート3Aと、このシート3Aの内側に設けられるボス部8Aが形成される一方、ピストン1の上部には、図2に示すように、圧側通路2Bの出口15を囲うシート3Bと、このシート3Bの内側に設けられるボス部8Bが形成されている。以下、上記各シート3A,3Bを区別するため、伸側通路2Aの出口を囲うシート3Aを伸側シート3A、圧側通路2Bの出口を囲うシート3Bを圧側シート3Bと呼ぶ。
ピストン1の上部に形成される圧側シート3B及びボス部8Bは上側に突出し、ピストン1の下部に形成される伸側シート3A及びボス部8Aは下側に突出し、島部11は上下に突出しており、図5,6に示すように、上側に突出する圧側シート3B、ボス部8B及び島部11の頂部がピストン1の中心軸Xに直交する同一平面上に配置され、下側に突出する伸側シート3A、ボス部8A及び島部11の頂部がピストン1の中心軸Xに直交する同一平面上に配置されるようになっている。つまり、本実施の形態において、ピストン1に積層される弁体4A,4Bに初期撓みを与えない設定とされているが、伸側シート3Aと圧側シート3Bにおいて、ピストン1の外周側に配置される後述の外側シート部30がボス部8A,8Bよりも突出し、弁体4A,4Bの両方或いは片方に初期撓みを与えるようにしてもよい。
ピストン1の上下に形成される圧側シート3Bと伸側シート3Aは、共に、図2,3に示すように、三本の円弧状の外側シート部30と、これら外側シート部30の周方向の両端からピストン1の中心軸X側にそれぞれ延びる計六本の直線状の中間シート部31と、これら中間シート部31の中心軸X側端から周方向の反外側シート部側に延びて隣り合う中間シート部31を結ぶ直線状の内側シート部32とを備えて構成されており、閉じられた輪のような形状となっている。
そして、図3に示すように、ピストン1の下部に形成される伸側シート3Aにおいて、この伸側シート3Aの内側であって外側シート部30で結ばれる中間シート部31の間に伸側通路2Aの出口12が設けられており、伸側シート3Aの外側であって内側シート部32で結ばれる中間シート部31の間に圧側通路2Bの入口13が設けられている。
そして、伸側通路2Aの出口12は、ボス部8Aと伸側通路2A内に突出する島部11の周囲に、伸側シート3Aの内周端まで形成される窓14に開口しており、下側の弁体4Aが伸側シート3Aに着座すると、当該弁体4Aで窓14が塞がれ、これにより伸側通路2Aが閉じられる。このとき、上記窓14に対向する部分の面積が弁体4Aの受圧面積となり、弁体4Aは伸側室L1の圧力を受けて伸側通路2Aを開く。このように、伸側通路2Aを開閉する弁体4Aを他方の弁体4Bと区別するため、以下、伸側弁体4Aと呼ぶ。なお、圧側通路2Bの入口13は、伸側弁体4Aが伸側シート3Aに着座しても、当該伸側弁体4Aで塞がれないようになっており、圧側室L2と常に連通している。
他方、図2に示すように、ピストン1の上部に形成される圧側シート3Bにおいて、この圧側シート3Bの内側であって外側シート部30で結ばれる中間シート部31の間に圧側通路2Bの出口15が設けられており、圧側シート3Bの外側であって内側シート部32で結ばれる中間シート部31の間に伸側通路2Aの入口16が設けられている。
そして、圧側通路2Bの出口15は、ボス部8Bと圧側通路2B内に突出する島部11の周囲に、圧側シート3Bの内周端まで形成される窓17に開口しており、上側の弁体4Bが圧側シート3Bに着座すると、当該弁体4Bで窓17が塞がれ、これにより圧側通路2Aが閉じられる。このとき、上記窓17に対向する部分の面積が弁体4Bの受圧面積となり、弁体4Bは圧側室L2の圧力を受けて圧側通路2Bを開く。このように、圧側通路2Bを開閉する弁体4Bを以下、圧側弁体4Bと呼ぶ。なお、伸側通路2Aの入口16は、圧側弁体4Bが圧側シート3Bに着座しても、当該圧側弁体4Bで塞がれないようになっており、伸側室L1と常に連通している。
本実施の形態において、ピストン1の上下に伸側通路2Aの入口16と出口12が対向し、同様に、ピストン1の上下に圧側通路2Bの出口15と入口13が対向するようになっており、これにより、伸側通路2Aや圧側通路2Bをピストン1の中心軸Xに沿って真直ぐ形成することができるので、ピストン1を容易に形成することが可能になる。
また、本実施の形態において、伸側シート3Aの内側シート部32と圧側シート3Bの内側シート部32は、共に、直線状の形状を有しており、この内側シート部32の両側に配置される中間シート部31の中心軸X側端を結ぶ直線y上に、当該直線yに沿って設けられている。ところで、伸側通路2Aは圧側シート3Bの内側シート部32の外側端まで広げることができ、圧側通路2Bは伸側シート3Bの内側シート部32の外側端まで広げることができる。このため、上記したように、内側シート部32が直線yを超えてピストン1の外周側に突出しない構成とすることで、伸側通路2Aや圧側通路2Bの流路面積を大きくできる。
つづいて、伸側シート3Aの内側に設けられるボス部8Aと圧側シート3Bの内側に設けられるボス部8Bは、共に、ピストン1の中心孔10を囲うように環状に形成されており、ボス部8A,8Bの幅、即ち、内周端から外周端までの幅が部分的に狭く形成されたり、広く形成されたりしている。具体的には、ボス部8A,8Bの外周形状が角を丸めた三角状とされていて、丸みをおびた頂点部分が外側シート部30に対向するとともに、直線状の辺部分が内側シート部32に対向するようになっている。そして、ピストン1の中心孔10は、ロッド6の取付部60の外周形状に合わせて真円形となっているので、ボス部8A,8Bにおける外側シート部30に対向する部分aの幅が内側シート部32に対向する部分bの幅よりも広くなる。
つづいて、伸側通路2A内と圧側通路2B内にそれぞれ突出する計六つの島部11は、同一円周上に配置されるとともに、中間シート部31と交互に配置されている。そして、上記各島部11の上部でピストン1の上側に積層される圧側弁体4Bを支え、この圧側弁体4Bが背圧で割れることを防ぐとともに、各島部11の下部でピストン1の下側に積層される伸側弁体4Aを支え、この伸側弁体4Aが背圧で割れることを防いでいる。
図4に示すように、伸側弁体4Aと圧側弁体4Bは、共に、ピストン1側から順に、一枚のサブバルブ40と、一枚の切欠リーフバルブ41と、複数枚のリーフバルブ42a,42b,42c,42dとを備えて構成されており、これらは、共に環板状に形成されてロッド6の挿通を許容する中心孔(符示せず)を備えている。上記伸側弁体4Aと圧側弁体4Bの反ピストン側には、それぞれ、環状の間座43が積層されており、図5,6に示すように、伸側弁体4Aの内周部が間座43とボス部8Aとの間に挟まれて固定され、圧側弁体4Bの内周部が間座43とボス部8Bとの間に挟まれて固定される。そして、伸側弁体4Aは、間座43よりも外周側を下側に撓ませることで伸側通路2Aを開き、当該伸側通路2Aを通過する作動油の流れに抵抗を与える。他方、圧側弁体4Bは、間座43よりも外周側を上側に撓ませることで圧側通路2Bを開き、当該圧側通路2Bを通過する作動油の流れに抵抗を与える。
上記伸側弁体4Aと圧側弁体4Bを構成するサブバルブ40には、図7に示すように、当該サブバルブ40の肉厚を貫通する孔40aが、周方向に等間隔で四つ形成されており、これらの孔40aは、共に、円弧状に形成されて同一円周上に配置されている。そして、図5,6に示すように、伸側弁体4Aにおいて、サブバルブ40の孔40aが伸側シート3Aの内側に対向するようになっており、当該伸側シート3Aの内側に出口12が連なる伸側通路2Aは、伸側弁体4Aを構成するサブバルブ40の孔40aと常に連通するようになっている。他方、圧側弁体4Bにおいて、サブバルブ40の孔40aが圧側シート3Bの内側に対向するようになっており、当該圧側シート3Bの内側に出口15が連なる圧側通路2Bは、圧側弁体4Bを構成するサブバルブ40の孔40aと常に連通するようになっている。
上記サブバルブ40に続いて積層される切欠リーフバルブ41には、図8に示すように、当該切欠リーフバルブ41の外周端から中心に向けて切欠41aが、周方向に等間隔で四つ形成されており、これらの切欠41aは、共に、外周側に設けられた幅狭な狭部41bと、中心側に設けられ、ピストン1への取付状態において上記孔40aに対向する幅広な連通部41cとを備えて構成されている。
そして、上記切欠リーフバルブ41に続いて積層される一枚目のリーフバルブ42aと切欠リーフバルブ41とサブバルブ40は、略同じ直径とされており、サブバルブ40と一枚目のリーフバルブ42aとの間に切欠リーフバルブ41が挟まれることで、切欠リーフバルブ41の狭部41bの上下がサブバルブ40と一枚目のリーフバルブ42aの外周部で塞がれ、上記切欠41aの狭部41bによって絞り流路であるオリフィスが形成される。
上記構成によれば、伸側弁体4Aにおけるサブバルブ40が伸側シート3Aに着座し、上記伸側弁体4Aが伸側通路2Aを閉じている状態にあっても、狭部41bからなる絞り流路は、圧側室L2と常に連通するとともに、連通部41c、孔40a、窓14及び伸側通路2Aを介して伸側室L1と常に連通している。他方、圧側弁体4Bにおけるサブバルブ40が圧側シート3Bに着座し、上記圧側弁体4Bが圧側通路2Bを閉じている状態にあっても、狭部41bからなる絞り流路は、伸側室L1と常に連通するとともに、連通部41c、孔40a、窓17及び圧側通路2Bを介して圧側室L2と常に連通している。つまり、本実施の形態において、伸側室L1と圧側室L2は、伸側弁体4Aと圧側弁体4Bが閉じていても、絞り流路を介して常に連通するようになっている。
また、上記したように、ボス部8A,8Bの形状が角を丸めた三角状とされているので、ボス部8A,8Bと孔40aが重なる面積が小さくなり、孔40aの開口面積をなるべく大きくできる。さらには、ボス部8A,8Bが、幅広の部分aを外側シート部30に対向させるとともに、幅狭の部分bを内側シート部32に対向させているので、ボス部8A,8Bにおいて伸側弁体4A又は圧側弁体4Bを支え、ピストン固定時の荷重を受ける部分の面積を確保するとともに、ボス部8A,8Bと内側シート部32との間隔が狭くなって作動油が通り難くなることを防ぐことができる。
ここで、本実施の形態のように、伸側通路2Aと、圧側通路2Bと、伸側シート3Aの外側シート部30及び内側シート部32と、圧側シート3Bの外側シート部30及び内側シート部32の数が同じであり、この数をnとした場合、ボス部8A,8Bの形状を、角を丸めたn角形とし、湾曲した頂点部分を外側シート部30に対向させ、直線状の辺部分を内側シート部32に対向させることで、上記と同様の効果を奏することができる。なお、上記nを大きくすると、伸側通路2Aや圧側通路2Bの流路面積が狭くなり、ピストン速度が中高速領域にあるときの減衰係数が大きくなるので、当該減衰係数を小さくするには、n=2〜4であることが好ましく、n=3が最も好ましいが、nの値は適宜変更することが可能である。
また、伸側シート3Aと圧側シート3Bの一方又は両方に打刻を形成することにより、絞り流路(オリフィス)を形成するとしてもよいが、このようにすると、オリフィスの流路面積を替える等の調整をしたい場合、ピストン1を形成する型のバリエーションを作らなければならず、コスト面からも絞り流路の調整自由度が低い。これに対して、上記したように、切欠リーフバルブ41を用いて絞り流路(オリフィス)を形成する場合、絞り流路の精度を高めるとともに、切欠リーフバルブ41のバリエーションを作っても価格が安く、絞り流路の設定自由度が高い。
また、本実施の形態においては、切欠リーフバルブ41のピストン1側にサブバルブ40が設けられており、このサブバルブ40の孔40aが伸側シート3Aの内側又は圧側シート3Bの内側に対向するとともに、切欠リーフバルブ41の切欠41aに対向するように設定されている。このため、本実施の形態においては、切欠リーフバルブ41とピストン1との周方向の位置合わせをしなくても、絞り流路と伸側通路2A又は圧側通路2Bとを連通させることができる。なお、切欠41aにおける狭部42bが外側シート部30に常に重なるように、切欠リーフバルブ41とピストン1の周方向の位置合わせをすれば、サブバルブ40を廃するとしてもよい。さらには、リーフバルブ42a,42b・・・の積層枚数も適宜変更することが可能であり、伸側弁体4Aと圧側弁体4Bの構成は上記に限られない。
以下、本実施の形態に係る緩衝器Dの作動について説明する。
ピストン1が図1中上側に移動してロッド6がシリンダ5から退出する緩衝器Dの伸長時において、縮小される伸側室L1の作動油が拡大する圧側室L2に移動する。この緩衝器Dの伸長時においてピストン速度が低速領域にある場合、伸側室L1の作動油は、狭部41bからなる絞り流路(オリフィス)を通過して圧側室L2に移動する。
また、緩衝器Dの伸長時においてピストン速度が高くなって中高速領域になり、伸側室L1の圧力が圧側室L2の圧力よりも所定以上大きくなると、伸側弁体4Aの外周部分が下側に撓み、当該伸側弁体4Aのサブバルブ40と伸側シート3Aとの間に隙間が生じ、当該隙間を作動油が通って伸側室L1から圧側室L2に移動するようになる。
反対に、ピストン1が図1中下側に移動してロッド6がシリンダ5に進入する緩衝器Dの圧縮時において、縮小される圧側室L2の作動油が拡大する伸側室L1に移動する。この緩衝器Dの圧縮時においてピストン速度が低速領域にある場合、圧側室L2の作動油は、狭部41bからなる絞り流路を通過して伸側室L1に移動する。
また、緩衝器Dの圧縮時においてピストン速度が高くなって中高速領域になり、圧側室L2の圧力が伸側室L1の圧力よりも所定以上大きくなると、圧側弁体4Bの外周部分が上側に撓み、当該圧側弁体4Bのサブバルブ40と圧側シート3Bとの間に隙間が生じ、当該隙間を作動油が通って圧側室L2から伸側室L1に移動するようになる。
つまり、緩衝器Dの伸縮時においてピストン速度が低速領域にある場合、図9中実線で示すように、緩衝器Dは狭部41bからなる絞り流路(オリフィス)の抵抗に起因するオリフィス特性の減衰力を発生し、ピストン速度が中高速領域にある場合、緩衝器Dは伸側弁体4A又は圧側の4Bの抵抗に起因するバルブ特性の減衰力を発生する。なお、本実施の形態において、ピストン速度の領域を低速領域と、中高速領域とに区画しているが、各領域の閾値はそれぞれ任意に設定することが可能である。
また、本実施の形態において、伸側弁体4Aが離着座する伸側シート3Aは、外側シート部30と、中間シート部31と、内側シート部32とを備えて構成されており、輪のような閉じられた形状をしているので、当該伸側シート3Aの内側に形成される窓14を大きくし、伸側室L1の圧力を受ける伸側弁体4Aの受圧面積を大きくできる。このため、伸側室L1の圧力が低くても、伸側弁体4Aを開弁させることができる。同様に、圧側弁体4Bが離着座する圧側シート3Bも、外側シート部30と、中間シート部31と、内側シート部32とを備えて構成されており、輪のような閉じられた形状をしているので、当該圧側シート3Bの内側に形成される窓17を大きくし、圧側室L2の圧力を受ける圧側弁体4Bの受圧面積を大きくできる。このため、圧側室L2の圧力が低くても、圧側弁体4Bを開弁させることができる。
また、伸側シート3Aにおいて、外側シート部30で結ばれる中間シート部31の間に伸側通路2Aの出口12を設けるとともに、内側シート部32で結ばれる中間シート部31の間に圧側通路2Bの入口13を設けているので、シリンダ径を大きくすることなく伸側シート3Aをピストン1の外周側まで延ばして伸側弁体4Aの径を大きくし、伸側弁体4Aを撓ませ易くできる。同様に、圧側シート3Bにおいて、外側シート部30で結ばれる中間シート部31の間に圧側通路2Bの出口15を設けるとともに、内側シート部32で結ばれる中間シート部31の間に伸側通路2Aの入口16を設けているので、シリンダ径を大きくすることなく圧側シート3Aをピストン1の外周側まで延ばして圧側弁体4Bの径を大きくし、圧側弁体4Bを撓み易くできる。
さらに、本実施の形態において、伸側シート3Aにおける内側シート部32が、中間シート部31の中心軸X側端を結ぶ直線y上に設けられているので、内側シート部32がピストン1の外周側に突出することがなく、圧側通路2Bの流路面積をピストン1の内周側に広げることができる。同様に、圧側シート3Bにおける内側シート部32が、中間シート部31の中心軸X側端を結ぶ直線y上に設けられているので、内側シート部32がピストン1の外周側に突出することがなく、伸側通路2Aの流路面積をピストン1の内周側に広げることができる。
以上の構成によれば、図9に示すように、ピストン速度が中高速領域にあるときの、ピストン速度に対する減衰力の特性を示す曲線の傾きを寝かせて、減衰係数を充分に小さくすることができる。このため、本実施の形態のように、緩衝器Dが自動車の車体の制振に使用される場合、乗り心地を良好にできる。
また、本実施の形態においては、伸側通路2Aを開閉する伸側弁体4Aの受圧面積を大きくしているが、この伸側弁体4Aを島部11で支えられるようになっているので、上記伸側弁体4Aの背圧となる圧側室L2の圧力が大きくなったとしても、この圧力で伸側弁体4Aがピストン1側に撓み、割れることを阻止できる。同様に、圧側通路2Bを開閉する圧側弁体4Bの受圧面積を大きくしているが、この圧側弁体4Bを島部11で支えられるようになっているので、上記圧側弁体4Bの背圧となる伸側室L1の圧力が大きくなったとしても、この圧力で圧側弁体4Bがピストン1側に撓み、割れることを阻止できる。
以下、本実施の形態に係る緩衝器Dの作用効果について説明する。
本実施の形態において、ピストン(バルブディスク)1には、伸側シート3Aの内側にボス部8Aが形成されており、圧側シート3Bの内側にボス部8Bが形成されている。上記各ボス部8A,8Bにおいて、外側シート部30に対向する部分aの幅が内側シート部32に対向する部分bの幅よりも広く形成されている。
上記構成によれば、サブバルブ40の孔40aと、ボス部8A,8Bとの重なりを小さくするとともに、ボス部8A,8Bから内側シート部32までの距離を大きくできるので、孔40aや窓14,17を作動油が移動する際の抵抗をなるべく小さくできる。また、ボス部8A,8Bに幅広の部分aを形成することで、伸側弁体4Aを支え、ピストン固定時の荷重を受ける部分と、圧側弁体4Bを支え、ピストン固定時の荷重を受ける部分の面積を大きくできる。なお、ボス部8A,8Bの形状は、上記の限りではなく、適宜変更することが可能であり、ポス部8A,8Bの一方又は両方が真円状とされていてもよい。
また、本実施の形態において、中間シート部31は、周方向に等間隔で配置されている。
上記構成によれば、伸側通路2Aと圧側通路2Bの流路面積を等しくし易い。なお、中間シート部31の配置は、適宜変更することが可能である。例えば、図10に示すように、内側シート部32で結ばれる中間シート部31の間隔と、外側シート部30で結ばれる中間シート部31の間隔が異なっていてもよく、この場合、伸側通路2Aの流路面積と圧側通路2Bの流路面積に差をつけることができる。そして、図10に記載の形態のピストン100のように、圧側通路2Bの流路面積が伸側通路2Aの流路面積よりも大きく形成されている場合、ピストン速度が中高速領域にあるときの、緩衝器Dが伸長時に発揮する減衰力を大きくするとともに、緩衝器Dが圧縮時に発揮する減衰力を小さくすることができる。
また、図11に示すように、伸側シート3A又は圧側シート3Bを構成する外側シート部30が同一円周上に複数設けられており、これら外側シート部30の周方向長さがそれぞれ異なっていてもよい。そして、このようなピストン101においては、複数の伸側通路2Aの中で流路面積に差をつけたり、複数の圧側通路2Bの中で流路面積に差をつけたりできるので、大きい流路面積を有する伸側通路2Aに対向する部分から伸側弁体4Aを徐々に開弁させたり、大きい流路面積を有する圧側流路2Bに対向する部分から圧側弁体4Bを徐々に開弁させたりできる。このため、ピストン速度が低速領域にあるときのオリフィス特性の減衰力から中高速領域にあるときのバルブ特性の減衰力に切り替わる際の変化を緩やかにすることができ(図9中破線)、車両の乗り心地を一層向上させることができる。
また、本実施の形態において、伸側弁体4Aは、伸側シート3Aに離着座するサブバルブ40と、このサブバルブ40の反ピストン側(反バルブディスク側)に積層される切欠リーフバルブ41とを備えている。そして、上記サブバルブ40には、上記伸側シート3Aの内側に対向する孔40が形成されている。同様に、圧側弁体4Bは、圧側シート3Bに離着座するサブバルブ40と、このサブバルブ40の反ピストン側(反バルブディスク側)に積層される切欠リーフバルブ41とを備えている。そして、上記サブバルブ40には、上記圧側シート3Bの内側に対向する孔40が形成されている。さらに、上記各切欠リーフバルブ41には、当該切欠リーフバルブ41の外周端から中心に向けて切欠41aが形成されており、上記切欠41aは、外周側に設けられ絞り流路を形成する狭部41bと、中心側に設けられ上記孔40aに対向する連通部41cとを備えて構成されている。
上記構成によれば、ピストン速度が低速領域にあり、伸長時における伸側室L1と圧側室L2の圧力差が伸側弁体4Aの開弁圧に達していないとき、及び、圧縮時における伸側室L1と圧側室L2の圧力差が圧側弁体4Bの開弁圧に達していないとき、緩衝器Dが狭部41bにより形成される絞り流路の抵抗に起因する減衰力を発生できる。また、サブバルブ40を設けることで、切欠リーフバルブ41とピストン1との周方向の位置合わせをする必要がなく、緩衝器Dを組み立て易い。さらには、狭部41bの幅や長さが異なる切欠リーフバルブ41に変更すれば、低速領域の減衰力を調整できるので、当該減衰力の調整自由度が高い。
なお、伸側弁体4Aと圧側弁体4Bの一方のみが上記構成を備えるとしてもよい。また、切欠リーフバルブ41の狭部41bと、外側シート部30とが重なるように位置合わせをすれば、サブバルブ40を廃するとしてもよく、伸側シート3Aと圧側シート3Bにオリフィスを形成するための打刻を設け、サブバルブ40と切欠リーフバルブ41を廃するとしてもよい。また、本実施の形態において、狭部41bの長さが短く、絞り流路がオリフィスとして機能するようになっているが、図12に示す切欠リーフバルブ410ように、狭部41bを長くして、絞り流路がチョーク通路として機能するとしてもよい。この場合、ピストン速度が低速領域にあるとき、緩衝器Dはチョーク特性の減衰力を発生する。
また、本実施の形態において、サブバルブ40の孔40aは、円弧状に形成されており、周方向に等間隔で四つ同一円周上に設けられている。ここで、例えば、サブバルブ40の孔40aが一つであり、円弧状に形成される場合、サブバルブ40が撓んだときに、孔40aの両端部の間に応力が集中する。これに対して、サブバルブ40の孔40aを上記したようにすることで、隣り合う孔40aの間に応力を分散させることができ、サブバルブ40の耐久性を高めることができる。なお、サブバルブ40の孔40aの形状や数は、適宜変更することができる。
また、本実施の形態において、緩衝器Dは、伸側室L1と圧側室L2(二つの部屋)を区画するピストン(バルブディスク)1と、このピストン1に形成されて上記伸側室L1と圧側室L2を連通し、周方向に交互に並ぶ伸側通路2A及び圧側通路2Bと、上記ピストン1の下側(一方側)に形成されて上記伸側通路2Aの出口を囲う伸側シート(シート)3Aと、上記ピストン1の上側(他方側)に形成されて上記圧側通路2Bの出口を囲う圧側シート(シート)3Bと、上記ピストン1の下側に積層されて上記伸側通路2Aを開閉する伸側弁体(弁体)4Aと、上記ピストン1の上側に積層されて上記圧側通路2Bを開閉する圧側弁体(弁体)4Bとを備えている。
そして、上記伸側シート3Aと上記圧側シート3Bは、共に、円弧状の外側シート部30と、この外側シート部30の周方向の両端から上記ピストン1の中心軸X側に延びる二本で一対の中間シート部31と、これら中間シート部31の上記中心軸X側端から周方向の反外側シート部側に延びて隣り合う上記中間シート部31を結ぶ内側シート部32とを備えて構成されている。
さらに、上記伸側通路2Aの出口12は、上記伸側シート3Aの内側であってこの伸側シート3Aの上記外側シート部30で結ばれる中間シート部31,31の間に配置されるとともに、上記圧側通路2Bの入口13は、上記伸側シート3Aの外側であってこの伸側シート3Aの上記内側シート部32で結ばれる中間シート部31,31の間に配置されている。
また、圧側通路2Bの出口15は、上記圧側シート3Bの内側であってこの圧側シート3Bの上記外側シート部30で結ばれる上記中間シート部31,31の間に配置されるとともに、上記伸側通路2Aの入口16は、上記圧側シート3Bの外側であってこの圧側シート3Bの上記内側シート部32で結ばれる上記中間シート部31,31の間に配置されている。
さらに、上記伸側シート3Aの上記内側シート部32及び上記圧側シート3Bの上記内側シート部32は、上記中間シート部31の上記中心軸X側端を結ぶ直線y上に設けられている。
上記構成によれば、内側シート部32が中間シート部31の中心軸X側端を結ぶ直線y上に設けられているので、伸側通路2Aと圧側通路2Bの流路面積をピストン1の中心側に広げることができ、ピストン速度が中高速領域にあるときの減衰係数を充分に小さくすることが可能となる。
なお、本実施の形態において、内側シート部32は、上記直線yに沿うように直線状となっているが、内側シート部32は、上記直線y上か、この直線yよりも中心軸X側に設けられていて、直線yから外れてピストン1の外周側に突出しないようになっていればよく、内側シート部32の形状は、例えば、中心軸X側に膨らむ円弧状であってもよい。また、伸側シート3Aと圧側シート3Bの一方のみが上記構成を備えるとしてもよい。
以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱することなく改造、変形及び変更を行うことができることは理解すべきである。
D 緩衝器
L1 伸側室(部屋)
L2 圧側室(部屋)
X ピストン(バルブディスク)の中心軸
a ボス部において外側シート部に対向する部分
b ボス部において内側シート部に対向する部分
y 中間シート部の中心軸側端を結ぶ直線
1,100,101 ピストン(バルブディスク)
2A 伸側通路
2B 圧側通路
3A 伸側シート(シート)
3B 圧側シート(シート)
4A 伸側弁体(弁体)
4B 圧側弁体(弁体)
8A 伸側シートの内側に形成されるボス部
8B 圧側シートの内側に形成されるボス部
12 伸側通路の出口
13 圧側通路の入口
15 圧側通路の出口
16 伸側通路の入口
30 外側シート部
31 中間シート部
32 内側シート部
40 サブバルブ
40a 孔
41,410 切欠リーフバルブ
41a 切欠
41b 狭部
42c 連通部

Claims (6)

  1. 二つの部屋を区画するバルブディスクと、このバルブディスクに形成されて上記二つの部屋を連通し、周方向に交互に並ぶ伸側通路及び圧側通路と、上記バルブディスクに形成されて上記伸側通路の出口又は上記圧側通路の出口を囲うシートと、上記バルブディスクに積層されて上記伸側通路又は上記圧側通路を開閉する弁体とを備えており、
    上記シートは、円弧状の外側シート部と、この外側シート部の周方向の両端から上記バルブディスクの中心軸側に延びる二本で一対の中間シート部と、これら中間シート部の上記中心軸側端から周方向の反外側シート部側に延びて隣り合う上記中間シート部を結ぶ内側シート部とを備えて構成されており、
    上記伸側通路の出口又は上記圧側通路の出口は、上記シートの内側であって上記外側シート部で結ばれる上記中間シート部の間に配置されるとともに、上記圧側通路の入口又は上記伸側通路の入口は、上記シートの外側であって上記内側シート部で結ばれる上記中間シート部の間に配置されており、
    上記内側シート部は、上記中間シート部の上記中心軸側端を結ぶ直線上又はこの直線よりも上記中心軸側に設けられていることを特徴とする緩衝器。
  2. 上記弁体は、上記シートに離着座するサブバルブと、このサブバルブの反バルブディスク側に積層される切欠リーフバルブとを備えており、
    上記サブバルブには、上記シートの内側に対向する孔が形成されており、
    上記切欠リーフバルブには、当該切欠リーフバルブの外周端から中心に向けて切欠が形成されており、
    上記切欠は、外周側に設けられ絞り流路を形成する狭部と、中心側に設けられ上記孔に対向する連通部とを備えて構成されていることを特徴とする請求項1に記載の緩衝器。
  3. 上記外側シート部で結ばれる上記中間シート部の間隔と、上記内側シート部で結ばれる上記中間シート部の間隔が異なっていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の緩衝器。
  4. 上記外側シート部は、同一円周上に複数設けられており、上記外側シート部の周方向の長さが、それぞれ異なっていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の緩衝器。
  5. 上記バルブディスクには、上記シートの内側にボス部が形成されており、
    上記ボス部において、上記外側シート部に対向する部分の幅が上記内側シート部に対向する部分の幅よりも広く形成されていることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか一項に記載の緩衝器。
  6. 二つの部屋を区画するバルブディスクと、このバルブディスクに形成されて上記二つの部屋を連通し、周方向に交互に並ぶ伸側通路及び圧側通路と、上記バルブディスクの一方側に形成されて上記伸側通路の出口を囲う伸側シートと、上記バルブディスクの他方側に形成されて上記圧側通路の出口を囲う圧側シートと、上記バルブディスクの一方側に積層されて上記伸側通路を開閉する伸側弁体と、上記バルブディスクの他方側に積層されて上記圧側通路を開閉する圧側弁体とを備えており、
    上記伸側シートと上記圧側シートは、共に、円弧状の外側シート部と、この外側シート部の周方向の両端から上記バルブディスクの中心軸側に延びる二本で一対の中間シート部と、これら中間シート部の上記中心軸側端から周方向の反外側シート部側に延びて隣り合う上記中間シート部を結ぶ内側シート部とを備えて構成されており、
    上記伸側通路の出口は、上記伸側シートの内側であってこの伸側シートの上記外側シート部で結ばれる上記中間シート部の間に配置されるとともに、上記圧側通路の入口は、上記伸側シートの外側であってこの伸側シートの上記内側シート部で結ばれる上記中間シート部の間に配置されており、
    上記圧側通路の出口は、上記圧側シートの内側であってこの圧側シートの上記外側シート部で結ばれる上記中間シート部の間に配置されるとともに、上記伸側通路の入口は、上記圧側シートの外側であってこの圧側シートの上記内側シート部で結ばれる上記中間シート部の間に配置されており、
    上記伸側シートの上記内側シート部及び上記圧側シートの上記内側シート部は、上記中間シート部の上記中心軸側端を結ぶ直線上又はこの直線よりも上記中心軸側に設けられていることを特徴とする緩衝器。
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