JP5281326B2 - バルブ - Google Patents

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、車両用の緩衝器のピストン部等に具現化され、緩衝器内に二つの圧力室を隔成するピストンと、当該ピストンに設けたポートの外周に配置される環状弁座に着座する環状のリーフバルブとを備え、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、リーフバルブの外周側を撓ませることによりポートを開閉するバルブでは、ピストン速度が低い場合には、作動液体は、リーフバルブの外周に設けた切欠によって形成されるオリフィスを通過して、圧縮される圧力室から拡張される圧力室へ移動する。

したがって、このようなバルブでは、ピストン速度が低い場合に、オリフィス特有の自乗特性となる減衰特性（ピストン速度に対する減衰力変化）にて減衰力が発揮され、ピストン速度が低速領域にあるときのピストン速度変化に対して減衰力変化が大きく、また、ピストン速度が低速領域を脱して中速となるとリーフバルブが環状弁座から離座するので中速領域における減衰特性が低速領域における減衰特性と大きく異なり、減衰特性が急激に変化してしまう。

そこで、低速領域においてピストン速度に対して減衰力をリニアに変化させるべく、弁座に着座するリーフバルブと、リーフバルブに積層されるサブリーフバルブの一部に切欠を設けるとともに、最上部に積層されるサブリーフバルブで切欠の大部分を閉塞してチョーク通路を構成するバルブの提案がなされている（たとえば、特許文献１参照）。また、ピストンにポートとは別にピストンを上下に貫くチョーク通路を形成するバルブの提案もある（たとえば、特許文献２参照）。
特開２００１−１６５２２４号公報 特開２００７−１３２３８９号公報

しかしながら、上述のように構成されたバルブにおいては、特に問題がある訳ではないが、以下の不具合があると指摘される可能性がある。

リーフバルブとサブリーフバルブでチョーク通路を形成する場合、リーフバルブおよびサブリーフバルブに切欠を設ける加工が必要であるだけでなく、リーフバルブとサブリーフバルブの切欠の位置を合わせておく必要があり、バルブの製造作業が煩雑となり、コストも高くなる。また、リーフバルブおよびサブリーフバルブに切欠を設けるので、リーフバルブおよびサブリーフバルブの耐久性の低下を招く虞もある。

また、ピストンにチョーク通路を形成する場合には、ピストンに孔開け加工を施さなくてはならず、リーフバルブの耐久性の低下を招くことは回避できるがコストが高くなってしまう問題は解消されない。

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、緩衝器の低速領域における減衰力をピストン速度に対して比例的に変化させることができるだけでなく安価に製造することができる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、本発明における課題解決手段の一つは、ポートとポートの開口端を囲む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て弁座に離着座しポートを開閉するリーフバルブとを備えたバルブにおいて、上記ポートの開口端を平面凸形状の独立窓に形成し、上記弁座を環状部と環状部に連なって独立窓を囲む包囲部とを備えて花弁型に形成し、ポート外からポート内に通じてリーフバルブが弁座に着座する状態でチョーク通路を形成するチョーク溝を上記包囲部の両側に径方向に沿って形成したことを特徴とする。
同じく、他の手段は、ポートとポートの開口端を囲む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て弁座に離着座しポートを開閉するリーフバルブとを備えたバルブにおいて、上記各ポートを連通する環状窓を設け、上記弁座を環状窓の内周に配置される内周部と、環状窓の外周に配置される外周部とて構成し、外周部の任意の箇所から内周側へ向けて臍部を突出させ、ポート外からポート内に通じてリーフバルブが弁座に着座する状態でチョーク通路を形成するチョーク溝を臍部に当該臍部を横断して形成したことを特徴とする。

本発明の緩衝器のバルブによれば、チョーク通路が弁座に設けたチョーク溝と、切欠を設ける加工を要しないリーフバルブとで形成されるので、緩衝器の低速領域における減衰力をピストン速度に対して比例的に変化させることができるとともに、バルブディスクを焼結や鋳造によって製造する型でチョーク溝を形成することができ、チョーク通路の形成に際してバルブディスクやリーフバルブに特別な加工を施す必要が無く、バルブの製造コストを安価にすることができる。

さらに、リーフバルブには切欠を設けずに済むので、チョーク通路の形成に当たって、リーフバルブを構成する複数の環状板を周方向へ位置合わせする手間もなく、組立作業も容易となる。

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。図２は、緩衝器に適用した一実施の形態におけるバルブのＡＡ断面図である。図３は、他の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。

一実施の形態におけるバルブは、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、シリンダ４０内に伸側室４１と圧側室４２とを隔成するとともに圧側室４２と伸側室４１とを連通する複数のポート２と、ポート２の開口端を囲む弁座４とを備えたバルブディスクたるピストン１と、ピストン１の中心部から立ち上がる軸たるピストンロッド６の先端７と、内周側がピストンロッド６の先端７に固定されてピストン１の伸側室４１側の端面に積層され弁座４に離着座してポート２を開閉する環状のリーフバルブ８と、各弁座４に設けたチョーク溝１０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６と、ピストンロッド６の先端７が挿通されて上記先端７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６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。

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２中下方に移動して、作動油がポート２を通過して圧側室４２から伸側室４１へ移動する際に、その作動油の流れに対しリーフバルブ８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６の先端７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９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、作動油がポート３を通過して伸側室４１から圧側室４２へ移動する際に、その作動油の流れに対しリーフバルブ９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、作動油が圧側室４２から伸側室４１へ通過することを許容するポート２と、逆に作動油が伸側室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四つずつ設けらており、同一円周上に等間隔を持って交互に配置されている。

さらに、ピストン１は、その伸側室４１側に、環状部４ａと環状部４ａに連なってポート２の開口端である独立窓１１を囲む包囲部４ｂからなるとともに伸側室４１側へ突出する花弁型の弁座４を備えており、環状部４ａおよび包囲部４ｂは面一とされて、環状部４ａにリーフバルブ８の内周部を着座させるとともに包囲部４ｂにリーフバルブ８の外周部を着座させるようにして、この花弁型の弁座４にリーフバルブ８を積層させている。
この場合、図１に示すように、ポート２の開口端を平面から見て凸形状の独立窓１１に形成している。
また、弁座４を環状部４ａと環状部４ａに連なって独立窓１１を囲む包囲部４ｂとを備えて花弁型に形成し、ポート外からポート内に通じてリーフバルブが弁座に着座する状態でチョーク通路を形成するチョーク溝を上記包囲部４ｂの両側に径方向に沿って形成している。

このように、リーフバルブ８をピストン１の図２中上端へ突出するように設けた花弁型の弁座４に着座させることで、リーフバルブ８でポート２のみを閉塞してポート３の伸側室４１への連通が確保されるようになっている。

上記のように、独立窓１１は、平面凸形状に形成されており、肩部１１ａからピストン１の径方向へ向けて包囲部４ｂを横断してポート２外となる伸側室４１に通じるチョーク溝１０が包囲部４ｂにそれぞれ二つずつ形成されている。したがって、ポート２は、弁座４にリーフバルブ８が着座して閉塞された状態におかれても当該チョーク溝１０を介して伸側室４１に通じるようになっている。このように、独立窓１１を凸型とすることで、チョーク溝１０がチョークとして機能できるようその長さが確保されている。

さらに、ピストン１は、その圧側室４２側にもポート３の開口端を囲む花弁型の弁座５を備えており、当該弁座５にリーフバルブ９を着座させてある。

そして、ピストン１の内周側には緩衝器のピストンロッド６の先端７が挿通され、ピストンロッド６の先端７はピストン１の図２中下方側に突出させてある。また、ピストンロッド６における先端７の外径は、ピストンロッド６の当該先端７より図２中上方側の外径より小径に設定され、上方側と先端７との外径が異なる部分に段部１２が形成され、さらに、先端７の図２中最下方の外周には螺子溝１３が形成されている。

また、ピストン１の図１中上下に積層されるリーフバルブ８，９は、図２に示すように、複数の環状板を積層して構成され、ピストン１とともに、ピストンロッド６の先端７に組み付けられ、上記先端７に設けた螺子溝１３に螺着されるナット１４とピストンロッド６の段部１２とで挟持されてピストンロッド６の先端７に固定されている。

このようにリーフバルブ８，９は、それぞれ内周がピストンロッド６に固定されて弁座４，５に着座しポート２，３を閉塞しており、緩衝器の伸縮時にそれぞれポート２，３側から作用する圧力によって外周側を撓ませることによってポート２，３を開放することができるようになっている。なお、リーフバルブ８，９における環状板の枚数は、任意であり、緩衝器に要求される減衰力によって適宜の枚数に設定すればよい。

そして、リーフバルブ８が弁座４に着座した状態で、弁座４の包囲部４ｂに設けたチョーク溝１０と協働して、ポート２を伸側室４１へ連通するチョーク通路を形成している。

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。まず、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内の作動油はポート２を通過して伸側室４１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にはリーフバルブ８は、ポート２を介して作用する圧側室４２内の圧力が小さく弁座４から離座することがなく、ポート２を閉塞したままとなる。

したがって、このピストン速度が低速領域にある場合、作動油は、チョーク溝１０とリーフバルブ８とで形成されるチョーク通路を介して圧側室４２から伸側室４１へ移動することとなり、ピストン速度が中速領域に達してリーフバルブ８が撓んで包囲部４ｂから離座するまでは、緩衝器が発生する減衰特性はチョーク特有の特性となって、減衰力はピストン速度に対して比例的に変化する。

そして、ピストン速度が中速領域に達すると、リーフバルブ８は、包囲部４ｂから離座してポート２を開放するようになり、このバルブが具現化した緩衝器が発生する伸側の減衰特性は、低速領域と中速領域との境で減衰特性が急激に変化するような事が無い。

他方、ピストン１がシリンダ４０に対して図１中上方に移動する場合には、伸側室４１内の圧力が高まり、伸側室４１内の作動油はポート３を通過して圧側室４２内に移動しようとするがリーフバルブ９によってポート３が閉塞されているので、上述のチョーク通路とポート２とを介して作動油が圧側室４２へ移動する。したがって、この場合も、ピストン速度が中速領域に達してリーフバルブ９が撓んで弁座５から離座するまでは、緩衝器が発生する減衰特性はチョーク特有の特性となって、減衰力はピストン速度に対して比例的に変化する。上述のように、チョーク通路は伸圧両効きとなるので、伸側あるいは圧側のバルブの一方に設けておけばよいが、両方に設けるようにしてもよい。

そして、このバルブにあっては、チョーク通路が弁座４に設けたチョーク溝１０と、切欠を設ける加工を要しないリーフバルブ８とで形成されるので、バルブディスクたるピストン１を焼結や鋳造によって製造する型でチョーク溝１０を形成することができ、チョーク通路の形成に際してバルブディスクたるピストン１やリーフバルブ８に特別な加工を施す必要が無く、バルブの製造コストを安価にすることができる。

さらに、リーフバルブ８には切欠を設けずに済むので、チョーク通路の形成に当たって、リーフバルブ８を構成する複数の環状板を周方向へ位置合わせする手間も無く、組立作業も容易となる。

なお、弁座４に設けるチョーク溝１０の数は、任意であり、緩衝器に発生させたい減衰特性に適する数だけ設ければよい。

また、上記したところでは、弁座４を花弁型として各ポート２を互いに独立させていたが、図３に示した他の実施の形態におけるバルブのようにしても良い。
これは、 各ポート１７を連通する環状窓１９を設け、弁座１５を環状窓１９の内周に配置される内周部１５ａと、環状窓１５ａの外周に配置される外周部１５ｂとて構成し、外周部１５ｂの任意の箇所から内周側へ向けて臍部１５ｃを突出させ、ポート１７外からポート１７内に通じてリーフバルブが弁座１５に着座する状態でチョーク通路を形成するチョーク溝１６を臍部１５に当該臍部１５ｃを横断して形成したものである。
詳しく述べると、ピストン１８に環状窓１９を設けて、この環状窓１９を通じて各ポート１７を連通するようにし、弁座１５を環状窓１９の内周に配置される内周部１５ａと外周に配置される円弧状の外周部１５ｂとで形成する場合には、外周部１５ｂの任意の箇所から内周側へ向けて突出してチョーク溝１６が形成されると共に外周部１５ｂより肉厚に形成した突出部たる臍部１５ｃを設けるようにしてもよい。臍部１５ｃは、この場合、外周部１５ｂと面一とされて四つ周方向に等間隔を持って設けられ、径方向幅は臍部１５ｃに設けられるチョーク溝１６がチョークとして機能できるような長さに設定されている。そして、チョーク溝１６は、弁座１５における臍部１５ｃを径方向に横断してポート１７外とポート１７が連通された環状窓１９へ通じている。なお、臍部１５ｃの設置数は、チョーク溝１６を設置する数に応じて任意に設定することができる。

この他の実施の形態におけるバルブにあっても、リーフバルブ８を弁座１５に着座させることで、臍部１５ｃに設けたチョーク溝１６とリーフバルブ８とでチョーク通路が形成され、当該チョーク通路にてポート１７を伸側室４１へ連通させることができる。

そして、焼結や鋳造によってチョーク溝１６を後加工無しにピストン１８に形成することができるので、上記した一実施の形態におけるバルブと同様に、低速領域における減衰力をピストン速度に対して比例的に変化させることができるだけでなくバルブを安価に製造することができる。

なお、上記したところでは、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構造を説明しているが、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。

また、上記した実施の形態では、軸をピストンロッド６の先端７としているが、これに代えて、バルブディスクと一体あるいは別体な軸をバルブディスクの中心部に設けるようにしてもよい。

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。

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。 緩衝器に適用した一実施の形態におけるバルブのＡＡ断面図である。 他の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。

符号の説明

１，１８ バルブディスクたるピストン
２，３ ポート
４，５，１５ 弁座
４ａ 弁座における環状部
４ｂ 弁座における包囲部
６ ピストンロッド
７ ピストンロッドの先端
８，９ リーフバルブ
１０，１６ チョーク溝
１１ 独立窓
１１ａ 独立窓における肩部
１２ ピストンロッドにおける段部
１３ ピストンロッドにおける螺子溝
１４ ナット
１５ａ 弁座における内周部
１５ｂ 弁座における外周部
１５ｃ 弁座における臍部
１７ ポート
１９ 環状窓
４０ シリンダ
４１ 伸側室
４２ 圧側室

Claims (2)

1. ポートとポートの開口端を囲む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て弁座に離着座しポートを開閉するリーフバルブとを備えたバルブにおいて、上記ポートの開口端を平面凸形状の独立窓に形成し、上記弁座を環状部と環状部に連なって独立窓を囲む包囲部とを備えて花弁型に形成し、ポート外からポート内に通じてリーフバルブが弁座に着座する状態でチョーク通路を形成するチョーク溝を上記包囲部の両側に径方向に沿って形成したことを特徴とするバルブ。
   
2. ポートとポートの開口端を囲む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て弁座に離着座しポートを開閉するリーフバルブとを備えたバルブにおいて、上記各ポートを連通する環状窓を設け、上記弁座を環状窓の内周に配置される内周部と、環状窓の外周に配置される外周部とて構成し、外周部の任意の箇所から内周側へ向けて臍部を突出させ、ポート外からポート内に通じてリーフバルブが弁座に着座する状態でチョーク通路を形成するチョーク溝を臍部に当該臍部を横断して形成したことを特徴とするバルブ。

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