JP4584844B2 - 緩衝器のバルブ構造および緩衝器 - Google Patents

Description

本発明は、緩衝器のバルブ構造および緩衝器の改良に関する。

従来、この種緩衝器のバルブ構造にあっては、たとえば、車両用の緩衝器のピストン部等に具現化され、ピストン部に設けたポートの出口端に環状のリーフバルブを積層し、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、特に、リーフバルブの内周を固定支持し外周側を撓ませることによりポートをリーフバルブで開閉する上記緩衝器のバルブ構造では、ピストン速度が中高速領域における減衰力が大きくなりすぎ車両における乗り心地を損なう場合があり、これを解消するため、図２に示すように、リーフバルブＬの内周側を固定的に支持せずに、リーフバルブＬの内周をピストンロッドＲに螺着されてピストンＰを固定する筒状のピストンナットＮ等の外周に摺接させ、スプリングＳでメインバルブＭを介してリーフバルブＬの背面を附勢した緩衝器のバルブ構造が提案されるに至っており、図示したところでは、緩衝器の伸側減衰バルブに具現化されている（たとえば、特許文献１参照）。

このバルブ構造を適用した緩衝器にあっては、図示するところではピストンＰが上方へ移動する際のピストン速度が低速領域にあるときにはリーフバルブＬの外周側がリーフバルブＬに積層したメインバルブＭの当接部位を支点として撓むので、内周が固定的に支持されるバルブ構造と略同様の減衰特性を発揮し、ピストン速度が中高速領域に達すると、ポートＰｏを通過する作動油の圧力がリーフバルブＬに作用し、スプリングＳの附勢力に抗してリーフバルブＬがメインバルブＭとともにピストンＰから軸方向にリフトして後退するので、内周が固定的に支持される緩衝器のバルブ構造に比較して流路面積が大きくなり、減衰力が過大となること抑制して、車両における乗り心地を向上することができる。
特開平９−２９１９６１号公報（図１）

しかしながら、上述のような提案のバルブ構造およびこれを適用した緩衝器にあっては、車両における乗り心地を向上できる点で有用な技術ではあるが、以下の不具合があると指摘される可能性がある。

というのは、上記したようにピストンＰが図中下方に移動するときのピストン速度が中高速領域に達すると、リーフバルブＬがピストンＰから軸方向に後退してリフトし、そこからピストンＰの移動方向が反転して図中上方に移動し始めるとそれまで作動油によるリーフバルブＬを押し上げていた力が減少あるいは消滅するのでリーフバルブＬはピストンＰに当接する位置までの戻ろうとするが、リフトしたリーフバルブＬの内周がピストンロッドＲもしくはガイド筒の外周面をかじるなどして途中で引っかる等してピストンＰに当接する位置までの戻った際にリーフバルブＬの弁座ａへの着座状態が一定しない恐れがあり、また、リーフバルブＬを複数のリーフを積層して構成して積層リーフバルブとする場合には、各リーフがきちんと積層されたまま確実に一体となってもとの位置に戻る保証が無く、この点でも、リーフバルブＬの弁座ａへの着座状態が一定しない恐れがある。

このように上記従来のバルブ構造では、リーフバルブＬの弁座ａへ着座状態が一定しない恐れがあるので、緩衝器が伸縮するたびに減衰特性が異なって発生減衰力にばらつきが生じてしまう可能性がある。

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、緩衝器に安定した減衰力を発生させることが可能なバルブ構造を提供するとともに安定した減衰力を発生することが可能な緩衝器を提供することである。

上記した目的を解決するために、本発明の課題解決手段における緩衝器のバルブ構造は、ポートが形成されるバルブディスクと、バルブディスクの軸心部から立ち上がる軸部材と、ポートに連通される孔を備え上記軸部材に軸方向移動自在に装着されて上記バルブディスクに積層されるとともに上記孔を開閉する環状のリーフバルブの内周部を保持する保持部材と、保持部材をピストン側に向けて附勢する附勢手段とを備えてなる。

また、上記した目的を解決するために、本発明の課題解決手段における緩衝器は、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されシリンダ内に２つの圧力室を隔成するピストンと、ピストンを介してシリンダ内に移動自在に挿入されるピストンロッドと、ピストンに設けられた上記２つの圧力室を連通するポートと、ピストンロッドの先端に螺着されピストンをピストンロッドに固定する筒状のピストンナットと、ポートに連通される孔を備え上記ピストンナットに軸方向移動自在に装着されてピストンに積層されるとともに上記孔を開閉する環状のリーフバルブの内周部を保持する保持部材と、保持部材をピストン側に向けて附勢する附勢手段とを備えてなる。

本発明のバルブ構造によれば、保持部材に対するリーフバルブの着座状態が一定し、バルブディスクに直接着座するのは保持部材でありその着座状態も軸方向へ移動がスムーズであるので一定するので、このバルブ構造が適用された緩衝器にあっては伸縮するたびに減衰特性が異なって発生減衰力にばらつきが生じてしまうことがなく、安定した減衰力を発生することが可能である。

本発明の緩衝器によれば、保持部材に対するリーフバルブの着座状態が一定し、ピストンに直接着座するのは保持部材でありその着座状態も軸方向へ移動がスムーズであるので一定するので、伸縮するたびに減衰特性が異なって発生減衰力にばらつきが生じてしまうことがなく、安定した減衰力を発生することが可能である。

以下、本発明のバルブ構造を図に基づいて説明する。図１は、一実施の形態におけるバルブ構造が具現化された緩衝器のピストン部における縦断面図である。

一実施の形態におけるバルブ構造は、図１に示すように、緩衝器のピストン部の伸側減衰バルブとして具現化されており、ポート２が形成されるバルブディスクたるピストン１と、ピストン１の軸心部から立ち上がる軸部材たる筒状のピストンナット６と、ポート２に連通される孔２５を備え上記ピストンナット６に軸方向移動自在に装着されて上記ピストン１に積層されるとともに上記孔２５を開閉する環状のリーフバルブ１０の内周部を保持する保持部材２０と、ポート２を閉塞する方向に該保持部材２０を附勢する附勢手段たるバネ部材１５とを備えて構成されている。

他方、バルブ構造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５と、ピストンロッド５の先端に螺着されたピストンナット６でピストンロッド５の先端５ａに固定されるピストン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５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。

そして、上記バルブ構造にあっては、シリンダ４０に対してピストン１が図１中上方向に移動するときに、上室４１内の圧力が上昇して上室４１から下室４２へポート２を介して作動油が移動するときに、その作動油の移動にリーフバルブ１０で抵抗を与えて所定の圧力損失を生じせしめて、緩衝器に所定の減衰力を発生させる伸側の減衰力発生要素として機能する。

以下、このバルブ構造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、有底筒状に形成され、底部１ａの軸心部に緩衝器のピストンロッド５が挿通される挿通孔１ｂと、同一円周上に設けた複数のポート２と、各ポート２に連通する環状の窓３と、ポート２の出口端となる窓３の外周側に形成された弁座１ｃと、底部１ａの外周に延設される外筒部１ｄを備えて構成されている。なお、このピストン１には、緩衝器が収縮するときに下室４２から上室４１へと向かう作動油の流れを許容する複数の圧側のポート１ｅが同一円周上であって底部１ａの伸側のポート２より外周側に設けられている。

このピストン１の挿通孔１ｂ内には上述のようにピストンロッド５が挿通され、ピストンロッド５の先端５ａはピストン１の図１中下方側に突出させてある。なお、ピストンロッド５の先端５ａの外径は、先端５ａより図１中上方側の外径より小径に設定され、上方側と先端部との外径が異なる部分に段部５ｂが形成されている。

そして、上記ピストンロッド５の先端部を複数枚のリーフを積層して構成される圧側のリーフバルブ３０、バルブストッパ３１等とともにピストン１の挿通孔１ｂに挿入するとともに、ピストン１の図１中下方から筒状のピストンナット６をピストンロッド５の先端５ａに設けた螺子部５ｃに螺着することによって、ピストン１はピストンロッド５の段部５ｂとピストンナット６の上端とで挟持されてピストンロッド５に固定されている。

上記ピストンナット６は、筒状に形成されるとともに、その図１中下端となる先端に鍔部６ａを備え、上述のように、ピストンロッド５の先端５ａに螺着されることで、ピストン１の軸心部から立ち上がる軸部材とされている。

上述のように、ピストン１を有底筒状の形状とすることによって、図示しないピストン１の上端からピストンナット６の下端までの長さを小さくすることができ、ピストン部を小型化することができるが、ピストン１の形状はこれに限定されない。

また、ピストン１の底部１ａには、上記ピストンナット６の外周に摺接する保持部材２０が積層され、この保持部材２０は、詳しくは、環状の板部２１と、板部２１の内周部から立ち上がる筒部２２とを備え、ピストンナット６の外周側に図１中上下方向とのなる軸方向移動自在とされて装着されている。

また、この保持部材２０の外径は、ピストン１に設けた弁座１ｃより大径とされるとともにポート１ｅを塞ぐことが無い径に設定され、さらに、板部２１には、その上下を貫く複数の孔２５が同一円周上に設けられている。

さらに、この保持部材２０にあっては、複数枚の環状のリーフを積層して構成されるリーフバルブ１０、リーフバルブ１０の図１中下方への撓みの支点となる間座７および環状のバルブストッパ８内に上記筒部２２を挿入するとともに、筒部２２の先端を外周側へ加締めて抑え部２３を形成し、この抑え部２３と板部２１とでリーフバルブ１０の内周部を保持している。

上記リーフバルブ１０は、上記したように板部２１と抑え部２３とで内周側が挟まれており、内周部が固定端で外周側が自由端となる、いわゆる外開きに構成されている。また、板部２１の図１中下端には孔２５より外周側に配置される環状のシート部２１ａが突き出ており、リーフバルブ１０の外周部を、このシート部２１ａに着座させている。すなわち、リーフバルブ１０は、上記シート部２１ａに着座した状態では、孔２５を閉塞し、その外周側が撓んでシート部２１ａから離座すると、孔２５を開放するようになっている。

なお、シート部２１ａを板部２１の下面から突出させることによって、リーフバルブ１０の外周部と内周部の支持位置に軸方向の差を設け、リーフバルブ１０の外周側を図１中下方に撓ませることによって、リーフバルブ１０に初期撓みを与えており、上記このリーフバルブ１０の初期撓みの調節によって、リーフバルブ１０がシート部２１ａから離座する時の圧力、すなわち、開弁圧を調節することができるようになっている。上記した初期撓みの調節は、たとえば、リーフバルブ１０と板部２１との間に孔２５を閉塞することのないリーフバルブ１０より小径の間座を介装させるなどして、リーフバルブ１０の外周部と内周部の支持位置に軸方向の差を調節することで行うことが可能である。

また、本実施の形態の保持部材２０にあっては、筒部２２の先端を外周側に加締めて抑え部２３を形成してリーバルブ１０を保持するようにしているが、加締めて抑え部２３を形成する以外にも、筒部２２の先端となる下端に螺子部を設け、該螺子部に筒部２２とは別体の環状の抑え部を螺着してリーフバルブ１０とこの別体の抑え部と板部２１とで挟みこんで保持するようにしてもよいし、バルブストッパ８を筒部２２に溶接するとしてこのバルブストッパ８を抑え部としてもよい。

なお、間座７は、リーフバルブ１０の撓みの支点となるがバルブストッパ８の図１中上端に間座７と同形状の環状突起を設けて、この突起に間座７としての機能を果たさせる場合には、間座７を省略することも可能である。

さらに、保持部材２０における図１中上下方向となる軸方向長さは、ピストンナット６の図１中上下方向となる軸線に対して傾くなどして、その内周がピストンナット６の外周面をかじって引っかかってしまうことが無い程度の長さに設定され、保持部材２０のピストンロッド５およびピストンナット６に対する軸方向への円滑な移動が担保されている。

なお、上記かじりをより一層防止するために、筒部２２の図１中下端内周と板部２１の図１中上端内周にピストンナット６から遠ざかる方向に傾斜する面取り部や彎曲する面取り部を設けたりしてもよい。

そして、上述のように構成された保持部材２０とピストンナット６の鍔６ａとの間には、附勢手段たるバネ部材１５が介装され、このバネ部材１５で上記保持部材２０をピストン１の弁座１ｃ側に押し付けて着座させている。

すなわち、バネ部材１５の附勢力を上記保持部材２０に作用させて、該保持部材２０をバネ部材１５でポート２を閉塞する方向に附勢している。なお、具体的には、バネ部材１５の図１中上端は、バルブストッパ８の図１中下端で支承されているが、バネ部材１５の附勢力は、保持部材２０に作用するようになっている。したがって、保持部材２０を附勢する場合、最終的にバネ部材１５の附勢力が保持部材２０に作用すればよく、このように保持部材２０にバルブストッパ８等の他部材を介して間接的に附勢力を作用させてもよい。

さて、上述のように構成された保持部材２０は、ピストン１の底部１ａに積層されて弁座１ｃに着座した状態では、孔２５を通じてポート２を下室４２に連通することになり、孔２５は、さらに、リーフバルブ１０で開閉されることになるので、ポート２は、このような状態ではリーフバルブ１０で開閉されることになる。

他方、バネ部材１５の附勢力に抗して保持部材２０がピストン１に当接して弁座１ｃに着座している図１に示した状態から図１中下方に移動する場合には、つまり、ピストン１から後退してリフトする場合には、保持部材２０が弁座１ｃから離座してポート２を開放することになる。

つづいて、上記したバルブ構造の作用について説明すると、上述したように、ピストン１がシリンダ４０に対して図１中上方側に移動すると、上室４１内の圧力が高まり、上室４１内の作動油はポート２を通過して下室４２内に移動しようとする。

そして、ピストン速度が低速領域にある場合、保持部材２０はバネ部材１５によって附勢されてポート２を閉塞するように押し付けられているので、ピストン１の弁座１ｃに着座した状態に保たれる。すると、上室４１内の圧力は、弁座１ｃと保持部材２０の板部２１の図１中上端との間に隙間が形成されないので、ポート２に連通している孔２５を閉塞しているリーフバルブ１０に作用して、保持部材２０によって内周部が保持されたリーフバルブ１０の外周側がリーフバルブ１０における間座７の外周縁への当接部位を支点として撓んで、リーフバルブ１０がシート部２１ａから離座し、リーフバルブ１０とシート部２１ａとの隙間を作動油が通過する。

他方、ピストン１の速度が高く、上室４１内の圧力と下室４２内の圧力との差が大きくなって保持部材２０を図１中下方へ押し下げる力が大きくなり、該力がバネ部材１５の附勢力に打ち勝つようになると、保持部材２０の全体をピストン１から軸方向に後退させる、すなわち、図１中下方へ移動させることになる。

このとき、保持部材２０とともに軸方向、すなわち下方に後退することになるが、リーフバルブ１０は保持部材２０によって保持され、保持部材２０がピストンナット６の外周に摺接しているので、リーフバルブ１０の軸方向長さが非常に短い各リーフの内周側がピストンナット６の外周面をかじって引っかかることが無く、保持部材２０はスムーズにピストン１から後退する。

したがって、作動油は、保持部材２０がピストン１からリフトして軸方向に後退すると、弁座１ｃと保持部材２０における板部２１との間に生じた環状隙間を通過して上室４１から下室４２へ移動するようになり、上記した弁座１ｃと保持部材２０の板部２１との間に生じた環状隙間を流路とした場合の流路面積は、シート部２１ａとリーフバルブ１０との間に生じる環状隙間を流路とした流路面積に比較して大きくなり、ピストン１の速度が中高速領域となる場合に緩衝器が発生する減衰力は、リーフバルブの内周部を固定的に支持したバルブ構造に比較して低く抑えられることになる。

そして、その状態からピストン速度が低くなって上室４１内の圧力と下室４２内の圧力との差が先程小さくなると、今度は保持部材２０を図１中下方側へ押し上げる力よりバネ部材１５の附勢力の方が勝って、保持部材２０をピストン１に当接する方向へ押し上げるようになるが、保持部材２０がガイド筒６の外周に摺接しているので、やはり、リーフバルブ１０の軸方向長さが非常に短い各リーフの内周がピストンナット６の外周面をかじって引っかかることが無く、保持部材２０をスムーズにピストン１の方向に移動させることができる。

さらに、保持部材２０は、リーフバルブ１０の内周部を保持しているので、上記のごとく保持部材２０が軸部材たるピストンナット６に対して軸方向に移動を繰り返しても、リーフバルブ１０の内周部が保持部材２０に対して移動することが無く外周端側がシート部２１ａに対して離着座するのみであるから、保持部材２０に対してはリーフバルブ１０の各リーフはバラけることが無く積層されたまま一体となってシート部２１ａに対して離着座を繰り返すのみとなる。

したがって、保持部材２０のシート部２１ａに対するリーフバルブ１０の着座状態が一定し、ピストン１に直接着座するのは保持部材２０でありその着座状態も軸方向へ移動がスムーズであるので一定し、このバルブ構造が適用された緩衝器にあっては伸縮するたびに減衰特性が異なって発生減衰力にばらつきが生じてしまうことがなく、安定した減衰力を発生することが可能である。

また、上述してきたところからすれば、この一実施の形態におけるバルブ構造にあっては、リーフバルブ１０の内周部を保持する保持部材２０が軸部材たるピストンナット６の外周に摺接してピストン１に対しての進退する構造を採用しているので、リーフバルブがピストンナットに直接摺接する従来バルブ構造に比較して保持部材２０がスムーズに移動することになる。

したがって、リーフバルブ１０の各リーフの内周が軸部材たるピストンナット６の外周に干渉して軸方向の移動の抵抗になってしまうような事態が防止されるので、従来バルブ構造のリーフバルブのリフトと戻りによるポート２の開閉動作に相当する保持部材２０によるポート２の開閉動作は、従来バルブ構造に比較してよりスムーズとなって緩衝器の減衰力発生の応答性を向上することができる。

そして、特に、ピストン１の移動方向が反転する局面、すなわち、この実施の形態の場合、緩衝器が伸長行程から圧縮行程に切換わる局面において、応答性よく速やかにポート２を保持部材２０とリーフバルブ１０とで閉塞することが可能となるので、作動油が下室４２から上室４１へポート２を介して自由に通過してしまう時間を短縮することができ、緩衝器に圧縮行程初期から充分な減衰力を発生させることができるのである。

また、保持部材２０がリーフバルブ１０の内周部を保持しリーフバルブ１０は外周端が撓むのみとなることから、軸部材たるピストンナット６の外周面をリーフバルブ１０の内周でかじってしまうことも無く、コンタミネーションの恐れも無い。

なお、上記したところでは、軸部材をピストンナット６としているが、ピストン１をピストンロッド５に直接固定することができる場合には、軸部材をピストンロッド５の先端で構成するようにしてもよく、また、軸部材はピストン１の軸心部に一体成形されるようにしてもよい。

さらに、上記したところでは、附勢手段を図示するところではコイルバネであるバネ部材１５としているが、保持部材２０に所定の附勢力を作用させればよいので、これを例えば、皿バネやリーフスプリングとしたり、ゴム等の弾性体としたりしてもよい。

以上でバルブ構造の一実施の形態についての説明を終えるが、本発明のバルブ構造が緩衝器のピストン部の圧側減衰バルブに具現化することも、また、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減衰バルブに適用することが可能なことは勿論である。

なお、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バルブ構造が具現化された緩衝器のピストン部における縦断面図である。 従来のバルブ構造の縦断面図である。

符号の説明

１ バルブディスクたるピストン
１ａ 底部
１ｂ 挿通孔
１ｃ 弁座
１ｄ 外筒部
１ｅ 圧側のポート
２ ポート
３ 窓
５ ピストンロッド
５ａ ピストンロッドにおける先端
５ｂ 段部
５ｃ 螺子部
６ ピストンナット
６ａ 鍔部
７ 間座
８ バルブストッパ
１０ リーフバルブ
１５ 附勢手段たるバネ部材
２０ 保持部材
２１ 板部
２１ａ シート部
２２ 筒部
２３ 抑え部
２５ 孔
４０ シリンダ
４１ 上室
４２ 下室

Claims (3)

1. ポートが形成されるバルブディスクと、バルブディスクの軸心部から立ち上がる軸部材と、ポートに連通される孔を備え上記軸部材に軸方向移動自在に装着されて上記バルブディスクに積層されるとともに上記孔を開閉する環状のリーフバルブの内周部を保持する保持部材と、保持部材をピストン側に向けて附勢する附勢手段とを備えた緩衝器のバルブ構造。
2. バルブディスクはポートより外周側に配置される環状の弁座を備え、保持部材は、ポートに連通される孔を備え弁座に着座する環状の板部と、板部の内周部から立ち上がりリーフバルブ内に挿入される筒部とを備え、筒部の先端に設けた抑え部と板部とでリーフバルブの内周部を保持してなる請求項１に記載の緩衝器のバルブ構造。
3. シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されシリンダ内に２つの圧力室を隔成するピストンと、ピストンを介してシリンダ内に移動自在に挿入されるピストンロッドと、ピストンに設けられた上記２つの圧力室を連通するポートと、ピストンロッドの先端に螺着されピストンをピストンロッドに固定する筒状のピストンナットと、ポートに連通される孔を備え上記ピストンナットに軸方向移動自在に装着されてピストンに積層されるとともに上記孔を開閉する環状のリーフバルブの内周部を保持する保持部材と、保持部材をピストン側に向けて附勢する附勢手段とを備えた緩衝器。

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