JP6456561B1 - 弁機構および緩衝器 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、所望の減衰力を得られやすい弁機構等を提供することを目的とする。
またさらに、先端部の、筒体側の端面に、環状の凹部を有するようにしてもよい。これにより、先端部とバルブ体との接触面積を小さくすることができる。
そして、段部は円環状にしてもよい。これにより、段部の形成がより容易になる。
また、中空部は、バルブ体に近付くにつれて内径が大きくなるオリフィス部を有するようにしてもよい。これにより、筒体が、流体の流れを阻害しにくくなる。
さらに、筒体は、バルブ体と接触する上段部を有するようにしてもよい。これにより、伸側行程において、流体の噴出による受圧面積の変化を抑制することができる。
またさらに、バルブ体は、環状の外枠部と、外枠部の半径方向内側に配置された環状の内枠部と、外枠部と内枠部とを繋ぐ複数のスポーク部と、を有し、複数のスポーク部は、互いに離間して配置されるようにしてもよい。これにより、バルブ体に軸方向の流路を複数形成することができる。
そして、複数枚のバルブ体は、3枚以上のバルブ体としてもよい。これにより、流路面積の制御をより行いやすくなる。
図1は、本実施の形態に係る緩衝器10の全体構成を示す断面図である。
図1に示すように、緩衝器10は、例えば自動二輪車の車体と後輪を支持する後輪支持部との間に設けられ、後輪から入力される衝撃や振動を緩衝する。以下の説明において、緩衝器10は、上下方向に延び、その上端部に設けられた車体側取付部18が車体側に連結され、下端部に設けられた車軸側取付部材20が後輪側に連結される。ただし、本発明は、緩衝器10を例えば横方向(略水平方向)に延びるように設ける場合を排除するものではない。
また、ロッドガイド23には、その上側に、ピストン12が衝突したときの衝撃を吸収するリバウンドラバー24が設けられている。
ダンパーケース16には、油孔104に対向する位置に、後述する減衰力発生装置40の第三油室S13(図3参照)に連通する流路105が形成されている。
図2は、緩衝器10に設けられたダンパーケース16を示す平面図である。
図2に示すように、リザーバ30は、ダンパーケース16に形成され、例えば円筒状で、その内部に袋状のブラダ31を備えている。ブラダ31はゴム等の弾性体によって袋状に成形されたもので、膨張および収縮が可能となっている。ブラダ31の内部には、エア等のガスが充填されている。また、リザーバ30内において、ブラダ31の外側の空間は、油溜室S3とされ、連通路107を介して、後述する減衰力発生装置40の第二油室S12(図3参照)に連通している。つまり、減衰力発生装置40を経た油は油溜室S3と流通可能である。
図3は、ダンパーケース16に設けられた減衰力発生装置40を示す断面図である。
減衰力発生装置40は、ピストンロッド13の相対的な移動に伴って油が流れる流路を有し、油が流路を流れる際に減衰力を発生させる。減衰力発生装置40は、ダンパーケース16に形成された有底筒状のダンパ保持部27に設けられている。減衰力発生装置40は、全体として円柱状をなし、カートリッジケース41と、メインダンパ42と、弁座部材50と、制御弁部60とを、主に備えている。
以下の説明において、減衰力発生装置40において、カートリッジケース41が設けられている側の端を第一端40aとし、その反対側の端を第二端40bとし、第一端40aと第二端40bとを結ぶ方向を中心軸C方向とする。
伸側入口油路44tは、伸側弁座部材44の第二端40b側に開口している。伸側減衰バルブ45は、伸側入口油路44tの第一端40a側の出口を塞ぐように設けられている。伸側減衰バルブ45は、複数枚のディスクバルブを積層して構成されている。
圧側出口油路44cは、伸側弁座部材44の第一端40a側に開口している。圧側出口チェック弁43は、ディスクバルブからなり、圧側出口油路44cの第二端40b側の出口を塞ぐように設けられている。
圧側入口油路48cは、圧側弁座部材48の第一端40a側に開口している。圧側減衰バルブ47は、圧側入口油路48cの第二端40b側の出口を塞ぐように設けられている。圧側減衰バルブ47は、複数枚のディスクバルブを積層して構成されている。
伸側出口油路48tは、圧側弁座部材48の第二端40b側に開口している。伸側出口チェック弁49は、ディスクバルブからなり、伸側出口油路48tの第一端40a側の出口を塞ぐように設けられている。
圧側出口チェック弁43は、通常時は、圧側出口油路44cを閉塞して油の流れを遮断し、圧側出口油路44cを通る油の圧力に応じて撓み変形し、油を流通させる。また、伸側出口チェック弁49は、通常時は伸側出口油路48tを閉塞して油の流れを遮断し、伸側出口油路48tを通る油の圧力に応じて撓み変形し、油を流通させる。
小径部51は、弁座部材50において第二端40b側に形成されている。小径部51は、減衰力発生装置40の中心軸C方向に沿って延び、円環状のバルブストッパ39、圧側出口チェック弁43、伸側弁座部材44、伸側減衰バルブ45、中間部材46、圧側減衰バルブ47、圧側弁座部材48、および伸側出口チェック弁49の中心部に形成された開口に挿通されている。小径部51の外径は、円環状のバルブストッパ39、圧側出口チェック弁43、伸側弁座部材44、伸側減衰バルブ45、中間部材46、圧側減衰バルブ47、圧側弁座部材48、および伸側出口チェック弁49の中心部に形成された開口の直径と略同一の大きさである。最も第二端40b側に配置されたバルブストッパ39は、小径部51の外周面に設けられたストッパーリング39sにより、小径部51から第二端40b側に抜ける方向への移動が規制されている。
図3および図4に示すように、大径部52には、小径部51側に向かって窪む凹部54が形成されている。大径部52の凹部54の中央部には、凹部54の底面54bから***したボス部55が形成されている。
また、大径部52には、第一端40a側に、さらに外周側に拡径して第一端40a(図4の上方、図3参照)側に延びる筒状部52tが形成されている。
このようにしてカートリッジケース41から第二端40b側に突出したメインダンパ42と弁座部材50の大径部52とは、有底筒状のダンパ保持部27の内側に挿入配置されている。
第一油室S11は圧側弁座部材48のシールリング48sよりも第一端40a側に形成されている。第二油室S12は、伸側弁座部材44のシールリング44sと圧側弁座部材48のシールリング48sとの間に形成されている。第三油室S13は、ダンパーケース16の第二端40b側の底部と伸側弁座部材44のシールリング44sとの間に形成されている。
また、ダンパーケース16には、圧側弁座部材48と伸側弁座部材44との間で第二油室S12に臨む位置に、リザーバ30内の油溜室S3に連通する連通路107が形成されている。
図4に示すように、駆動弁61は、中心軸C方向に形成された流路61hを内部に有する軸部61jと、軸部61jの外周面61aから軸部61jの径方向外側へと延びた段部61bとを備える。流路61hは、中心軸C方向に貫通する貫通孔であり、軸部61jは、外周面61aと流路61hとにより全体として略円筒状をなしている。外周面61aは、円筒の外側面であり、流路61hは、円筒の内周面あるいは内側面である。軸部61jは、第一端40a側の後端部に、先端部側に向かって窪むロッド収容部61sを有している。
図5に示すように、中心軸Cを法線方向とする平面と、オリフィスカラー80に面する凹部61e1の頂部61e2側の傾斜面とがなす角度θは、10°以上30°以下(10°≦θ≦30°)であることが好ましく、20°であることが特に好ましい。これにより、渦流が発生しにくくなり、圧側行程における油の流れが、より円滑になる。
コイル66は、円筒状で、プランジャ室69の外周側に配置されている。
ロッド67は、中心軸C方向に貫通する貫通孔67hを有している。
また、コア65Aと弁体ホルダ64との間には、ロッド67の外周側に広がる背圧室65rが形成されている。この背圧室65rは、隙間61gに連通し、さらに、連通孔(図示無し)を通してロッド67の貫通孔67h内にも連通している。
なお、図6では、バルブ体70の他に、駆動弁61およびバルブカラー78について併せて図示している。
図示するバルブ体70は、全体としては円筒状をなす部材である。バルブ体70は、その中心が中心軸Cと略一致するように配される。バルブ体70は、第一端40aから第二端40bに向けて順に積層された、スポークバルブ71A、スペーサ73A、スポークバルブ71B、スペーサ73B、および、スポークバルブ71Cを有している。換言すれば、スポークバルブ71A、スポークバルブ71Bおよびスポークバルブ71Cは、ソレノイドアクチュエータ62が駆動弁61を押圧する方向に向けて積層されている、と言うこともできる。本実施の形態において、バルブ体70は、軸方向に積層された複数枚のバルブ体(3枚のスポークバルブ71A、71B、71C)と、この積層方向に隣接するバルブ体の間に配設されたスペーサ(積層方向に隣接するスポークバルブの間に配設されたスペーサ73A、73B)と、を備えている。ここでは、スポークバルブが、軸方向に3枚積層されている場合を示しているが、本発明は、軸方向に積層された4枚以上のスポークバルブを備える形態とすることも可能である。
ただし、スポークバルブ71Bの内枠部75は、スポークバルブ71Aの内枠部75よりも半径方向内側に形成されている。つまりスポークバルブ71Bの内枠部75は、スポークバルブ71Aの内枠部75よりも大きさが小さい。その結果、スポークバルブ71Bの中心孔76は、スポークバルブ71Aの中心孔76よりも小さい。
さらに、スポークバルブ71Cの内枠部75は、スポークバルブ71Aの内枠部75よりも半径方向外側に形成されている。つまり、スポークバルブ71Cの内枠部75は、スポークバルブ71Aの内枠部75よりも大きさが大きい。その結果、スポークバルブ71Cの中心孔76は、スポークバルブ71Aの中心孔76よりも大きい。
つまり、中心孔76の大きさは、スポークバルブ71C、スポークバルブ71A、スポークバルブ71Bの順に小さくなっていく。
一方、スポークバルブ71Bは、このような積層体ではなく、1枚の板状部材からなる。
スポークバルブ71Bの内枠部75は、第一端40a側の面である上面が、駆動弁61の先端部61eと対峙する。
さらに、スポークバルブ71Cの内枠部75は、後述するオリフィスカラー80上およびバルブカラー78上に載置される。
スポークバルブ71Aとスポークバルブ71Bとの軸方向の間隙は、油を流通させる隙間流路110Aとして機能する。同様に、スポークバルブ71Bとスポークバルブ71Cとの軸方向の間隙も、油を流通させる隙間流路110Bとして機能する。これら隙間流路110Aおよび隙間流路110Bは、バルブ体70に形成される流路の一部であり、バルブ体70における半径方向の流路であると言うこともできる。なお以後、隙間流路110Aと隙間流路110Bとを区別しない場合は、単に「隙間流路110」と言うことがある。
また、スペーサ73Bも、円環状をなし、スポークバルブ71Bとスポークバルブ71Cとの間に配され、スポークバルブ71Bとスポークバルブ71Cとの間隙を調整する。これにより、スポークバルブ71Bとスポークバルブ71Cとの間の隙間流路110Bの流路面積が調整される。
スペーサ73Aおよびスペーサ73Bは、それぞれ、積層方向に隣接するスポークバルブ71A、71B、71Cの外枠部74の間に位置するように配される。つまり、スペーサ73Aおよびスペーサ73Bは、スポークバルブ71A、71B、71Cの外枠部74と同様の形状および大きさとなっており、積層方向に隣接する外枠部74の間に挟まることで、スポークバルブ71Aとスポークバルブ71Bとの間の間隔、およびスポークバルブ71Bとスポークバルブ71Cとの間の間隔を調整する。
また、バルブカラー78は、載置部78dを有している。この載置部78d上にスポークバルブ71Cの内枠部75が載置される。これにより、スポークバルブ71A、71B、71Cの中心軸C方向の位置決めを行なうことができる。
オリフィスカラー80は、中心軸C方向第一端40a側の端面に、バルブ体70と接触してこれを収容するための上段部81を有している。上段部81の中心軸方向第一端40a側の端面とスポークバルブ71Cの内枠部75のオリフィスカラー80側の端面とが接触した状態で、バルブ体70がオリフィスカラー80に収容される。
さらに、オリフィスカラー80は、軸方向に貫通した中空部として貫通孔82を有する。この貫通孔82は、オリフィスカラー80の内部において中心軸C方向(軸方向)に油を流す。貫通孔82は、第一端40a側である上部に位置する上部貫通孔82Hと、第二端40b側である下部に位置する下部貫通孔82Lと、上部貫通孔82Hと下部貫通孔82Lとを繋ぐ中部貫通孔82Mとからなる。このうち上部貫通孔82Hおよび下部貫通孔82Lの流路は、中心軸C方向(軸方向)で直径が一定である。対して、中部貫通孔82Mの形状は、中心軸C方向(軸方向)に対しバルブ体70から離れるに従い径が小さくなるオリフィス形状である。換言すれば、中部貫通孔82Mは、バルブ体70に近付くにつれて内径が大きくなるオリフィス部であると言うこともできる。そして、中部貫通孔82Mの第一端40a側の端部の直径を、上部貫通孔82Hの直径と同じとし、中部貫通孔82Mの第二端40b側の端部の直径を、下部貫通孔82Lの直径と同じとすることで、上部貫通孔82H、中部貫通孔82Mおよび下部貫通孔82Lは、連続的に接続されている。
次に、減衰力発生装置40の動作について説明を行なう。
ピストン12がシリンダ11内で車体側に移動する圧側行程においては、ピストン側油室S1内の油がピストン12により圧縮される。すると、ピストン側油室S1内の油は、ダンパーケース16に形成された油孔102から、ダンパ保持部27内に形成された第一油室S11に送り込まれる。図3の矢印C1に示すように、第一油室S11に送り込まれた油は、メインダンパ42の圧側弁座部材48に形成された圧側入口油路48cを通り、その出口側に設けられた圧側減衰バルブ47を押し開き、第二油室S12へと流れ込む。このとき圧側減衰バルブ47を押し開いて、圧側入口油路48cの出口と圧側減衰バルブ47との間に形成された隙間を油が通ることで、減衰力が発生される。
大径部52の内側へと流れ込んだ油は、図4の矢印C5に示すように、スポークバルブ71Bおよびスポークバルブ71Cに形成された開口部77、隙間流路110、および、スポークバルブ71Bとスポークバルブ71Cに形成された開口部77を通り、オリフィスカラー80の貫通孔82に流れ込む。その後、貫通孔82へと流れ込んだ油は、弁座部材50に形成された中央流路106を通り、第三油室S13へと流れ込む。
このとき、矢印C5で示した経路を流れる油が、隙間流路110を通過する際に生ずる抵抗により減衰力が発生する。
車輪の上下動によってピストン12がシリンダ11内で車輪側に移動する伸側行程においては、ロッド側油室S2内の油がピストン12により圧縮される。すると、ロッド側油室S2内の油は、内筒14の下端部に形成された油孔103を通り、内筒14と外筒15との間に形成された円筒状の流路101へと流れ込む。この流路101を流れる油は、外筒15の上端部に形成された油孔104から、ダンパーケース16に形成された流路105を通り、減衰力発生装置40の第三油室S13へと送り込まれる。
この抗力は、圧側行程では、スポークバルブ71Bから先端部61eを離そうとする向きの力であり、この抗力が及ぼされる面積である受圧面積は、先端部61eの頂部61e2の箇所の円の面積となる。即ち、図7Aで図示する直径M1の円の面積である。また、上記抗力は、伸側行程では、スポークバルブ71Bをオリフィスカラー80から離そうとする向きの力であり、この抗力が及ぼされる面積である受圧面積は、オリフィスカラー80の上部貫通孔82Hの開口部の円の面積となる。即ち、図7Aで図示する直径M3の円の面積である。
図示するように、段部61bを設けた場合、Vpが大きいときに、減衰力を大きくすることができる。つまり減衰力の立ち上がりが鋭い。対して段部61bを設けなかった場合、ピストン12の速度がより高速になっても、減衰力はあまり大きくならない。つまり、段部61bを設けた場合よりも、減衰力の立ち上がりが鈍い。
図9Aには、図4に示した駆動弁61を示し、図9B〜図9Fには、これとは異なる形状の駆動弁61の例を示している。
このうち、図9Bは、先端部61eを、第二端40b側の端部をテーパ形状として実現した場合である。図9Bに示した、駆動弁61の第二端40b側の端部は、第二端40bへと近付くにつれて、内径が大きくなっている。
また、図9Cは、先端部61eを、中心軸C方向を法線方向とする平面とした形態である。図9Cに示した駆動弁61の先端部61eとスポークバルブ71Bとは、面で接触する。
Claims (10)
- 軸方向に貫通した中空部、を有する筒体と、
前記軸方向に貫通した貫通孔を有し、前記筒体の軸方向端面と接触するように配置された第1バルブ体を含む複数枚のバルブ体と、
前記軸方向へ移動可能に、且つ、前記複数枚のバルブ体を境に、前記筒体とは反対側に配置された駆動弁と、を備え、
前記駆動弁は、
前記軸方向に貫通した流路を内部に有する軸部と、
前記軸部の外周面から前記軸部の径方向外側へと延びた段部と、を備え、
前記軸部は、前記段部よりも前記筒体側に延びた先端部を備え、
前記先端部の外径は、前記段部の外径よりも小さく、
前記バルブ体に接近する方向へと移動した前記駆動弁、と接触する前記バルブ体の内周部を、前記バルブ体の外周部に対して、前記筒体に接近する方向へと弾性変形させることにより、前記複数枚のバルブ体の隙間を可変とし、
前記段部は、前記複数枚のバルブ体に含まれる、最も前記駆動弁側に配置された第2バルブ体と接触し、
前記先端部は、前記第2バルブ体よりも前記筒体側に配置されているバルブ体と接触する、弁機構。 - 前記第1バルブ体と前記第2バルブ体との間に、スペーサを備える、請求項1に記載の弁機構。
- 前記先端部の、前記筒体側の端面に、環状の凹部を有する、請求項1又は2に記載の弁機構。
- 前記段部は円環状である、請求項1〜3の何れか1項に記載の弁機構。
- 前記中空部は、前記バルブ体に近付くにつれて内径が大きくなるオリフィス部を有する、請求項1〜4の何れか1項に記載の弁機構。
- 前記筒体は、前記バルブ体と接触する上段部を有する、請求項1〜5の何れか1項に記載の弁機構。
- 前記バルブ体は、環状の外枠部と、該外枠部の半径方向内側に配置された環状の内枠部と、前記外枠部と前記内枠部とを繋ぐ複数のスポーク部と、を有し、前記複数のスポーク部は、互いに離間して配置されている、請求項1〜6の何れか1項に記載の弁機構。
- 前記複数枚のバルブ体は、3枚以上のバルブ体である、請求項1〜7の何れか1項に記載の弁機構。
- 請求項1〜8の何れか1項に記載の弁機構と、
流体を収容するシリンダと、
前記シリンダ内に摺動可能に嵌装されたピストンと、
前記ピストンに連結されて前記シリンダの外部へと延出されたピストンロッドと、
前記シリンダ内に前記ピストンロッドが進入する場合に前記ピストンロッドの進入体積分の油量を補償する油溜室と、
前記ピストンの摺動に起因して流動する前記流体が前記弁機構に流れることにより減衰力を発生し、前記弁機構を経た前記流体が前記油溜室と流通可能である、緩衝器。 - 前記弁機構とは独立して設けられ、前記流体の流通による減衰力を発生する減衰力発生機構をさらに備え、
前記減衰力発生機構を経た前記流体が前記油溜室と流通可能である、請求項9に記載の緩衝器。
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