JP4405657B2 - 油圧緩衝器のバルブ構造 - Google Patents

Description

【産業上の利用分野】
この発明は、自動車の懸架装置など車体の振動を抑制する油圧緩衝器に関し、詳しくは、減衰力のばらつきを減少させることのできる油圧緩衝器のバルブ構造に関する。
【０００１】
【従来の技術】
この種の油圧緩衝器としては、例えば図３，図４に示すようなものが知られている。まず構造の概要を図面に基づいて説明する。車両に取り付けた状態では図３と上下関係が同じであるので、以下、図３の上下関係で部材の位置或いは部位を説明する。
【０００２】
車体と車輪との間に結合部材を介して取付けられる油圧緩衝器は、車体側に取り付けられるピストンロッド１にピストン５と伸側減衰力を制御するピストンバルブを組み付けそれを摺動自在に収容するとともに、下端部に圧側減衰力を制御するベースバルブを装着したシリンダ２１を車輪側に取り付けられる外筒２２に収容し、外気を遮断するシール２４とロッドガイド２３とを収容したパッキンケース２５を外筒２２の上部から嵌挿した後、外筒２２の上端部を全周溶接等により密封して形成されている。そして、シリンダ２１と外筒２２の間にはタンク室Ｄが形成される。
【０００３】
作動油の充満したシリンダ２１内をピストンロッド１が上昇する際には、密閉された上部室Ａの作動油は、ピストンバルブを介して下部室Ｂに流出し、この際の通路抵抗が伸側減衰力となる。ピストンロッド１の上昇によって不足するピストンロッド退出体積分の作動油は、前記シリンダ２１の下端部に配設されたベースバルブを介してタンク室Ｄに連なる底部室Ｃより補充される。
【０００４】
つぎに、伸側減衰力を制御するピストンバルブについて説明する。
【０００５】
ピストンロッド１の下端部には上部よりも小径のインロー部１Ａが設けられ、ここにリーフバルブ３と切欠きリーフバルブ４からなる逆止弁ＣＶの最大撓みを規制するバルブストッパ２，外端が逆止弁ＣＶの撓みの支持径となる環座７，リーフバルブ３，当該リーフバルブ３の下側に重畳され外周に切欠き４Ａを設けた切欠きリーフバルブ４，上面が切欠きリーフバルブ４に対向するピストン５を順次嵌挿する。
【０００６】
シリンダ２１内を上部室Ａと下部室Ｂに区画し外周にガイド５Ｓを巻着したピストン５には、上部室Ａと円環状の下側開口窓５Ｃとを連通する伸側ポート５Ａが穿孔されるとともに、下部室Ｂと円環状の上側開口窓５Ｄとを連通する圧側ポート５Ｂが穿孔されている。上記下側開口窓５Ｃには、リーフバルブ６からなる伸側減衰弁ＰＶが対向している。続いて、外端が伸側減衰弁ＰＶの撓みの支持径となる環座７，伸側減衰弁ＰＶの最大撓みを規制するバルブストッパ８を順次組み付け、最後にピストンナット９をインロー部１Ａのねじ部に螺着し、締付け工具により締結することによりピストンバルブが構成される。
【０００７】
作動油の充満したシリンダ２１内をピストンロッド１が上昇する所謂伸長工程において、ピストン速度が小さくピストンの下側開口窓５Ｃと下部室Ｂ間の圧力差が小さい所謂低速域においては、伸側減衰弁ＰＶは下側開口窓５Ｃを覆窓している。このため上部室Ａの圧油は、切欠きリーフバルブ４の切欠き４Ａを通り、ピストンの上側開口窓５Ｄ及び圧側ポート５Ｂを介して下部室Ｂに流出し、この際の通路抵抗により、ピストン速度のほぼ２乗に比例する低速域の伸側減衰力を発生する。
【０００８】
ピストン速度が増大するのに伴い、切欠きリーフバルブ４の切欠き４Ａを通過する流量が増え切欠き前後の圧力差が増大するとともに、伸側ポート５Ａを介して上部室Ａに連通するピストンの下側開口窓５Ｃと下部室Ｂ間の圧力差も大きくなる。
【０００９】
ピストン速度が中速域に近づくにつれ、下側開口窓５Ｃに対向して配設されている伸側減衰弁ＰＶの外周側が、その合成された撓み剛性に打ち勝って、下側開口窓５Ｃの外側シート部５Ｆから押し開かれ、作動油が下部室Ｂに流出し、この際の通路抵抗と伸側ポート５Ａの通路抵抗とにより中速域以降の伸側減衰力を発生する。リーフバルブ６からなる伸側減衰弁ＰＶの撓み剛性と伸側ポート５Ａの通路面積を適当に選択することにより、所要の減衰力特性を得ることができる。
【００１０】
つぎに、圧側減衰力を制御するベースバルブについて説明する。まず、ガイド１１の軸部１１Ａに、リーフバルブ１３と切欠きリーフバルブ１４からなる吸込み弁ＤＶの最大撓みを規制するバルブストッパ１２，外端が吸込み弁ＤＶの撓みの支持径となる環座１７，リーフバルブ１３，当該リーフバルブ１３の下側に重畳され外周に切欠き１４Ａを設けた切欠きリーフバルブ１４，上面が切欠きリーフバルブ１４に対向するバルブケース１５を順次嵌挿する。
【００１１】
シリンダ２１の下端部に嵌着され下部室Ｂと底部室Ｃとを区画するバルブケース１５には、下部室Ｂと円環状の下側開口窓１５Ｃとを連通する内周ポート１５Ｂが穿孔されるとともに、底部室Ｃと円環状の外側開口窓１５Ｋとを連通する外周ポート１５Ａが穿孔されている。
【００１２】
続いて、ガイド１１の軸部１１Ａに、上記バルブケースの外側開口窓１５Ｋに対向するリーフバルブ１６からなる圧側減衰弁ＢＶ，更に、外端が圧側減衰弁ＢＶの撓みの支持径となる環座１７，圧側減衰弁ＢＶの最大撓みを規制するバルブストッパ１８を順次組み付け、最後に、ガイドの軸部１１Ａの下端部を工具により加締めることによりベースバルブが構成される。
【００１３】
作動油の充満したシリンダ２１内をピストンロッド１が下降する所謂収縮工程において、ピストン速度が小さくバルブケースの下側開口窓１５Ｃと底部室Ｃ間の圧力差が小さい所謂低速域においては、圧側減衰弁ＢＶは下側開口窓１５Ｃを覆窓している。このためピストンを介して容積の拡大する上部室Ａに補充される分を除いた下部室Ｂの圧油は、切欠きリーフバルブの切欠き１４Ａ，外側開口窓１５Ｋ，外周ポート１５Ａを介して底部室Ｃに開放され、この際の通路抵抗により、ピストン速度のほぼ２乗に比例する低速域の圧側ベース減衰力を発生する。
【００１４】
ここで、ピストンを介して容積の拡大する上部室Ａに補充される下部室Ｂの圧油は、ピストン速度が小さくピストンの外側開口窓１５Ｋと上部室Ａ間の圧力差が小さい所謂低速域においては、リーフバルブ３と切欠きリーフバルブ４からなる逆止弁ＣＶは上側開口窓５Ｄを覆窓している。このため、下部室Ｂの圧油はピストン５の圧側ポート５Ｂを通り、切欠きリーフバルブ４の切欠き４Ａを介して上部室Ａに流出し、この際の通路抵抗により、ピストン速度のほぼ２乗に比例する低速域の圧側背面減衰力を発生する。当該圧側背面減衰力を上記圧側ベース減衰力に付加したものが低速域の圧側減衰力となる。
【００１５】
ピストン速度が増大するのに伴い、切欠き１４Ａを通過する流量が増え切欠き前後の圧力差も増大するとともに、リーフバルブ１３の通孔１３Ａ，当該通孔１３Ａと連通する切欠きリーフバルブ１４の開口部１４Ｂ，バルブケースの上側開口窓１５Ｄ，内周ポート１５Ｂを介して下部室Ｂに連通するバルブケースの下側開口窓１５Ｃと、底部室Ｃ間との圧力差も大きくなる。
【００１６】
このため、ピストン速度が中速域に近づくにつれ、下側開口窓１５Ｃに対向して配設されているリーフバルブ１６からなる圧側減衰弁ＢＶの外周側が、その合成された撓み剛性に打ち勝って下側開口窓１５Ｃの外側シート部１５Ｆから押し開かれ、作動油が底部室Ｃに流出し、この際の通路抵抗と内周ポート１５Ｂの通路抵抗とにより中速域以降の圧側ベース減衰力を発生する。
【００１７】
ここで、容積の拡大する上部室Ａには、ピストン５の圧側ポート５Ｂを通り、リーフバルブ３と切欠きリーフバルブ４からなる逆止弁ＣＶの合成された撓み剛性に打ち勝ってその外周側を押し開き、下部室Ｂから作動油が補充され、この際の通路抵抗により中速域以降の圧側背面減衰力を発生する。当該圧側背面減衰力を上記圧側ベース減衰力に付加したものが中速域以降の圧側減衰力となる。
【００１８】
逆に、ピストンロッド１が上昇する際には、底部室Ｃからバルブケースの外周ポート１５Ａを通り、リーフバルブ１３と切欠きリーフバルブ１４からなる吸込み弁ＤＶの撓み剛性に打ち勝って、その外周側を押し開き、ピストンロッド１の退出体積分の作動油が下部室Ｂに補充される。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術に係わるピストン５とバルブケースにおける上側と下側のバルブ支持構造は形状が類似しているので、解決しようとする課題をピストンバルブの下部室Ｂ側のバルブ支持構造を例にして説明する。図３，図４に示すようにピストン５の下面に形成した下側開口窓５Ｃは、円筒状の中央ボス部５Ｅと、このボス部５Ｅより僅かに高く（例えば５μ）した円環状の外側シート部５Ｆに包囲された環状溝になっている。
【００２０】
一方、外端が伸側減衰弁ＰＶの撓みの支持部となる環座７の下側に組み付けられ、伸側減衰弁ＰＶの撓みを規制するバルブストッパ８は、撓みの支持部材となる環座７の外端を下側から確実に保持するため、上面が基端側から外端側に向けて勾配が上方に立ち上がるテーパ面になっている。車輌の要求に合わせ高い減衰力を設定するために、環座７の外径をボス部５Ｅの外径よりも大きくすると、環座７の外端がバルブストッパ８のテーパ面に押されてピストン５側に押し倒される。
【００２１】
ピストン５は、減衰力を安定させるために、円環状のシート部５Ｆをボス部５Ｅより僅かに高くした段差を設けているので、ボス部５Ｅとバルブストッパ８の間に挟持される伸側減衰弁ＰＶは、シート部５Ｆとボス部５Ｅとの段差による初期撓みに加えバルブストッパ８がピストン５側に押し倒された分だけ初期撓みが増加する。初期撓みの増加分はテーパ面の出来映えにより変動しこれにより開弁圧力が変化するので、その分減衰力のばらつきが増すことになる。
【００２２】
本発明は以上のような実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、環座の外径をボス部の外径より大きくしても減衰力のばらつきが増すことのない油圧緩衝器を提供することである。
【００２３】
【問題を解決するための手段】
本発明は、シリンダ内にピストン又はバルブケースからなる隔壁部材を介して二つの油室を区画し、二つの油室は隔壁部材に形成したポートとポートの出口端又はポートの入り口及び出口端の双方に形成した開口窓を介して連通し、当該開口窓は基端側ボス部と外側の円環状シート部とで規制され、当該ボス部とシート部とには開口窓を開閉するリーフバルブが開閉自在に当接し、リーフバルブの基端側背面は環座を介して支持され、当該環座は基端側から外端側に向けて勾配が立ち上がるテーパ面を備えたバルブストッパで坦持されている油圧緩衝器を前提とする。上記リーフバルブは、ピストン側の伸側減衰弁及び逆止弁、又は、バルブケース側の圧側減衰弁及び吸込み弁を構成している。
【００２４】
課題を解決するため本発明の採った手段は、ボス部の外周側に当該ボス部の端面に連なり上記環座の外端よりも外側に突出する突起を円周方向に沿って複数突設したことである。各突起は半径方向の突出高さが同一で且つ円周方向に等分して設けることが望ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明に係わる油圧緩衝器は、図３の従来技術と同じ基本構造を備え、ピストンロッド１がその下端部に装着されたピストン１０５を介して、シリンダ２１内に移動自在に挿入されるとともに、上部室Ａと下部室Ｂを区画する。また、シリンダ２１の下端部にはバルブケース１１５が嵌着され、同じく下部室Ｂと底部室Ｃを区画している。
【００２６】
ピストンバルブ側の環座１０７に対応するピストン１０５の下側開口窓１０５Ｃと上側開口窓１０５Ｄは上下対称であり、ベースバルブ側の環座１１７に対応するバルブケース１１５の下側開口窓１１５Ｃと上側開口窓１１５Ｄはほぼ上下対称であるので、以下、ピストン，バルブケースの順に、下側開口窓を例にして説明する。
【００２７】
図３の従来技術と同じく、ピストン１０５は上部室Ａと下部室Ｂとを区画し、上部室Ａと下部室Ｂとはピストン１０５に形成した伸側ポート１０５Ａと圧側ポート１０５Ｂを介して連通している。伸側ポート１０５Ａの出口端に形成された下側開口窓１０５Ｃは伸側減衰弁ＰＶで開閉され、圧側ポート１０５Ｂの出口端に形成された上側開口窓１０５Ｄは逆止弁ＣＶで開閉される。
【００２８】
下側開口窓１０５Ｃに当接する伸側減衰弁ＰＶの上側は、下側開口窓１０５Ｃを規制する外側の円環状シート部１０５Ｆと中央のボス部１０５Ｅに支持され、基端部背面側は環座１０７で支持されている。環座１０７はピストンナット９で締結されたバルブストッパ１０８で支持され、このバルブストッパ１０８の上面は、基端側から外端側に向けて勾配が立ち上がるテーパ面として形成されている。
【００２９】
図１に示す本発明の実施形態を、まずピストンバルブについて、伸側減衰弁ＰＶ側のバルブ支持構造から説明する。図１に示すように、本発明に係わるピストンバルブは、バルブストッパ１０８の上面が基端側から外端側にかけてピストン１０５側に傾斜する外高（例えば５μ）の緩やかなテーパ面であり、且つ環座１０７の外端がボス部１０５Ｅの外端より大きく通常よりも高い減衰力を設定できる構造になっている。
【００３０】
一般に、環座１０７の外端が伸側減衰弁ＰＶの初期撓みに影響しないようにする方法としては、ピストン１０５のボス部１０５Ｅの外径を環座１０７の外径より更に大きくすることが考えられる。しかしこの方法による場合は、円環状の下側開口窓１０５Ｃの開口面積が減少してしまうので、減衰力の設定自由度が低下する。
【００３１】
そこで本発明は、下側開口窓１０５Ｃの開口面積を大きく減少させないで、上記の目的を達成する別の方法として開発されたものである。すなわち、下側ボス部１０５Ｅの外周側に、当該下側ボス部１０５Ｅの端面に連なる突起１０５Ｊを円周方向に沿って複数外側に向けて突設し、リーフバルブ６からなる伸側減衰弁ＰＶの基端側上面を、下側ボス部１０５Ｅと突起１０５Ｊで支持させたものである。伸側減衰弁ＰＶの基端側背面は環座１０７で支持される。
【００３２】
このため、突起１０５Ｊは下側開口窓１０５Ｃの開口面積を若干小さくするが、下側ボス部１０５Ｅの外径全体を大きくするものに比べて開口面積を大きくとれるのである。複数の突起１０５Ｊの外方への張り出し高さは、突起１０５Ｊの各頂点が環座１０７の外端よりも外側に突出していればよい。突起１０５Ｊは支持部としては最低２個あればよいが、伸側減衰弁ＰＶの撓みの支持部材である環座１０７の撓みを一様に阻止して減衰力の変動を防止するためには、３個以上であることが望ましい。
【００３３】
上記の条件さえ満たせば、複数の突起１０５Ｊの外方への張り出し高さには多少の不揃いがあってもよいが、突起１０５Ｊは、すべての張り出し高さが同一で且つ円周方向に等分して設けることがより好ましい。何故ならば、突起１０５Ｊの各頂点を結ぶ外接円の中心が下側ボス部１０５Ｅの軸心と同一で且つ円周方向に等分して設けられるときに、下側開口窓１０５Ｃに当接する伸側減衰弁ＰＶの初期撓みが一様になるからである。伸側ポート１０５Ａは突起１０５Ｊと干渉しない位置に穿設する。
【００３４】
上記の構成によれば、バルブストッパ１０８の上面テーパにより環座１０７の外周側がピストン５側に押し倒されそうになっても、円周方向の突起１０５Ｊがこれを阻止するので、伸側減衰弁ＰＶの初期撓みを増加させることがないため、減衰力のばらつきの増加を未然に防止することができる。上記突起１０５Ｊは、下側ボス部１０５Ｅ側に設ける場合を説明しているが、上側ボス部１０５Ｇ側にも同様に設けることができる。
【００３５】
この場合、上側開口窓１０５Ｄに当接する逆止弁ＣＶのバルブ支持構造は、上記伸側減衰弁ＰＶのバルブ支持構造と実質的に同じであるので、詳細な説明は省略する。しかし、逆止弁ＣＶ側で発生する圧側背面減衰力が圧側減衰弁ＢＶ側で発生する圧側ベース減衰力に比べて小さいこともあって、突起１０５Ｊは必ずしも双方に設ける必要はなく、下側ボス部１０５Ｅ側にのみ設けてもよい。
【００３６】
続いて、上記発明をベースバルブ側に適用する場合について説明する。下側開口窓１1５Ｃに当接する圧側減衰弁ＢＶの上側は、下側開口窓１1５Ｃを規制する外側の円環状シート部１1５Ｆと中央のボス部１1５Ｅに支持され、基端部背面側は環座１1７で支持されている。環座１1７はバルブストッパ１1８で支持され、このバルブストッパ１1８の上面は、基端側から外端側に向けて勾配が立ち上がるテーパ面として形成されている。
【００３７】
バルブケース１１５の下側ボス部１１５Ｅの外周側に、当該下側ボス部１１５Ｅの端面に連なる突起１１５Ｊを少なくても２個望ましくは３個以上円周方向に等分して外側に向けて突設する。この場合も前記ピストンバルブ側と同様に、バルブストッパ１１８の上面テーパにより環座１１７の外周側がバルブケース１１５側に押し倒されそうになっても、バルブケース１１５の円周方向の突起１１５Ｊがこれを阻止するので、リーフバルブ１６からなる圧側減衰弁ＢＶの初期撓みを増加させることがないため、減衰力のばらつきの増加を未然に防止することができる。
【００３８】
上記突起１１５Ｊは、下側開口窓１１５Ｃ側に設ける場合を説明しているが、上側開口窓１1５Ｄ側にも同様に設けることができる。上側開口窓１1５Ｄに当接する吸込み弁ＤＶのバルブ支持構造は、上記圧側減衰弁ＢＶのバルブ支持構造と実質的に同じであるので、詳細な説明は省略する。しかし、吸込み弁ＤＶは吸い込み性をよくするためもともと撓み剛性を小さく設定しており、環座１１７の撓みに起因する吸込み弁ＤＶの初期撓みの影響は小さいので、突起１１５Ｊは必ずしも双方に設ける必要はなく、下側ボス部１１５Ｅ側にのみ設けてもよい。
【００３９】
また、本発明に係わるピストン１０５，バルブケース１１５は、ピストンの下側ボス部１０５Ｅ及び上側ボス部１０５Ｇ，バルブケースの下側ボス部１１５Ｅ及び上側ボス部１１５Ｇに対応する環座の外端が、それぞれ各ボス部の外端と同径か又は小さい場合にもそのまま使用することができる。更に本発明は、ピストンバルブ側及びベースバルブ側のいずれか一方に適用してもよいし、又は双方に適用することもできる。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述した通り本発明によれば、リーフバルブを坦持するボス部の端面に連なり且つリーフバルブを背面から支持する環座の外端よりも外側に突出させた突起を円周方向に等分に設けることにより、減衰力の設定自由度が低下することを防ぐことが可能となり、更には、バルブストッパのテーパ面により環座の外周側が隔壁部材側に押し倒されそうになっても、円周方向の突起がこれを阻止するので、リーフバルブの初期撓みを増加させることがないため、減衰力のばらつきの増加を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる油圧緩衝器の要部断面図である。
【図２】本発明に係わるピストンの底面図である。
【図３】従来技術に係る油圧緩衝器の縦断面図である。
【図４】従来技術に係わるピストンの底面図である。
【符号の説明】
Ａ 上部室
Ｂ 下部室
ＢＶ 圧側減衰弁
ＣＶ 逆止弁
ＤＶ 吸込み弁
ＰＶ 伸側減衰弁
６，１６ リーフバルブ（ピストン側，バルブケース側）
２１ シリンダ
１０５ ピストン
１０５Ｃ，１０５Ｄ 開口窓（ピストンの下側，上側）
１０５Ｅ，１０５Ｇ ボス部（ピストンの下側，上側）
１０５Ｆ，１１５Ｆ 円環状シート部（ピストン側，バルブケース側）
１０５Ｊ，１１５Ｊ 突起（ピストン側，バルブケース側）
１０７，１１７ 環座（ピストン側，バルブケース側）
１１５ バルブケース
１１５Ｃ，１１５Ｄ 開口窓（バルブケースの下側，上側）
１１５Ｅ，１１５Ｇ ボス部（バルブケースの下側，上側）

Claims (3)

1. シリンダ内にピストン又はバルブケースからなる隔壁部材を介して二つの油室を区画し、二つの油室は隔壁部材に形成したポートとポートの出口端又はポートの入り口及び出口端の双方に形成した開口窓を介して連通し、当該開口窓は基端側ボス部と外側の円環状シート部とで規制され、当該ボス部とシート部とには開口窓を開閉するリーフバルブが開閉自在に当接し、リーフバルブの基端側背面は環座を介して支持され、当該環座は基端側から外端側に向けて勾配が立ち上がるテーパ面を備えたバルブストッパで坦持されている油圧緩衝器において、ボス部の外周側に当該ボス部の端面に連なり上記環座の外端よりも外側に突出する突起を円周方向に沿って複数突設したことを特徴とする油圧緩衝器のバルブ構造。
2. リーフバルブがピストン側の伸側減衰弁及び逆止弁、又は、バルブケース側の圧側減衰弁及び吸込み弁を構成していることを特徴とする請求項１に記載の油圧緩衝器のバルブ構造。
3. 各突起は半径方向の突出高さが同一で且つ円周方向に等分して設けることを特徴とする請求項１に記載の油圧緩衝器のバルブ構造。

Images