JP6487804B2 - 緩衝器のバルブ構造 - Google Patents

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Description

本発明は、緩衝器のバルブ構造に関するものである。
特許文献１には、シリンダ内を２つの室に区画するピストンと、ピストンに形成され２つの室を連通する通路と、ピストンに設けられる減衰弁と、を備える緩衝器が開示されている。減衰弁は、複数のリーフ弁から構成され、通路を流れる作動油に抵抗を付与することによって減衰力を発生させる。
特許文献１に記載の緩衝器の減衰力特性は、リーフ弁の撓み方を変化させることによって変更される。
特開２０１５−９０１８０号公報
しかしながら、特許文献１に記載の緩衝器において、減衰力特性を変更することができる範囲は、リーフ弁が開弁し始めてから全開となるまでのピストン速度域に限定される。このため、より広いピストン速度の範囲で減衰力特性を変更させることは困難である。
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、広い範囲で減衰力特性を変更させることが可能な緩衝器のバルブ構造を提供することを目的とする。
第１の発明は、緩衝器のバルブ構造が、シリンダ内に設けられ第１圧力室と第２圧力室とを区画するバルブディスクと、バルブディスクに設けられ、第１圧力室と第２圧力室とを連通する第１連通路と、第１連通路よりも径方向内側においてバルブディスクに設けられ、第１圧力室と第２圧力室とを連通する第２連通路と、第１連通路の第１圧力室側の開口端の周囲に設けられる第１シート部と、第２連通路の第１圧力室側の開口端の周囲に設けられる第２シート部と、第１シート部及び第２シート部に当接する環状の第１板弁と、第１板弁を第１シート部及び第２シート部に押し付ける初期荷重を付与する荷重付与部材と、を備え、バルブディスクは、第１板弁の内周端が当接する当接部と、第２シート部と当接部との間に設けられ第１板弁を支持する支持部と、を有し、荷重付与部材は、軸方向に突出し第１板弁に当接する突起が設けられた環状の伝達板を有し、第１板弁には、第１連通路の径方向外側に位置する第１シート部よりも径方向内側であって前記支持部が設けられる領域から径方向外側の範囲内において、突起が設けられる位置で初期荷重が付与され、支持部は、第２シート部から径方向内側に向かって延びることを特徴とする。
第１の発明では、第１シート部及び第２シート部から第１板弁が離座する荷重は、第１板弁に初期荷重が作用する位置と初期荷重の大きさによって変化する。このため、緩衝器の減衰力特性は、初期荷重が付与される位置または初期荷重の大きさを変更することによって変化する。
第２の発明は、緩衝器のバルブ構造が、シリンダ内に設けられ第１圧力室と第２圧力室とを区画するバルブディスクと、バルブディスクに設けられ、第１圧力室と第２圧力室とを連通する第１連通路と、第１連通路よりも径方向内側においてバルブディスクに設けられ、第１圧力室と第２圧力室とを連通する第２連通路と、第１連通路の第１圧力室側の開口端の周囲に設けられる第１シート部と、第２連通路の第１圧力室側の開口端の周囲に設けられる第２シート部と、第１シート部及び第２シート部に当接する環状の第１板弁と、第１板弁を第１シート部及び第２シート部に押し付ける初期荷重を付与する荷重付与部材と、を備え、バルブディスクは、第１板弁の内周端が当接する当接部と、第２シート部と当接部との間に設けられ第１板弁を支持する支持部と、を有し、荷重付与部材は、環状の第２板弁と、第１板弁と第２板弁との間に挟持される環状の伝達板と、を有し、伝達板は、軸方向に突出し第２板弁に当接する突起を有し、第１板弁には、第１連通路の径方向外側に位置する第１シート部よりも径方向内側であって前記支持部が設けられる領域から径方向外側の範囲内において、突起が設けられる位置で初期荷重が付与され、支持部は、第２シート部から径方向内側に向かって延びることを特徴とする。
第２の発明では、第１シート部及び第２シート部から第１板弁が離座する荷重は、第１板弁に初期荷重が作用する位置と初期荷重の大きさによって変化する。このため、緩衝器の減衰力特性は、初期荷重が付与される位置または初期荷重の大きさを変更することによって変化する。
第３の発明は、第１連通路及び第２連通路がそれぞれ複数設けられ、第１シート部は、第１連通路毎に設けられ、第２シート部は、すべての第２連通路を囲むように環状に形成されることを特徴とする。第４の発明は、第１シート部が、径方向内側に向かって延びる部分を有し、当該部分と支持部とは径方向に連続して形成されることを特徴とする。第５の発明は、突起が、伝達板の外周端から突出して設けられることを特徴とする。第６の発明は、突起が、伝達板とは別部材のリング状部材であることを特徴とする。
本発明によれば、広い範囲で減衰力特性を変更させることが可能な緩衝器のバルブ構造を提供することができる。
本発明の実施形態に係る緩衝器を示す部分断面図である。 本発明の実施形態に係る緩衝器のバルブ構造を示す拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る緩衝器のピストンの平面図である。 本発明の実施形態に係る緩衝器の減衰力特性を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る緩衝器の減衰力特性を示すグラフである。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１から図３を参照して、本発明の実施形態に係る緩衝器１００のバルブ構造について説明する。
緩衝器１００は、例えば、自動車（図示せず）の車体と車軸との間に介装され、減衰力を発生させて車体の振動を抑制する装置である。
緩衝器１００は、図１に示すように、作動液としての作動油が充填されるシリンダとしてのインナーチューブ１と、インナーチューブ１を覆って配設されるアウターチューブ２と、インナーチューブ１に摺動自在に挿入されるバルブディスクとしてのピストン３と、インナーチューブ１に進退自在に挿入され、ピストン３と連結されるピストンロッド４と、を備える。
インナーチューブ１内は、ピストン３によって第１圧力室としての圧側室６０と第２圧力室としての伸側室５０とに区画される。また、インナーチューブ１とアウターチューブ２との間には、作動油を貯留するリザーバ７０が形成される。リザーバ７０には、作動油が貯留されるほか、作動液のキャビテーション防止等のために圧縮気体が封入される。
アウターチューブ２の底部側である圧側室６０側の端部は、ボトム部材５により閉塞される。ボトム部材５は、アウターチューブ２に溶接で固定される。また、ボトム部材５には、緩衝器１００を車両に取り付けるための連結部材６が設けられる。
インナーチューブ１の伸側室５０側の端部には、ピストンロッド４を摺動自在に支持するロッドガイド（図示せず）と、作動油及び圧縮気体が緩衝器１００の外部に漏れることを防止するためのオイルシール（図示せず）と、が設けられる。また、インナーチューブ１の底部側である圧側室６０側の端部には、圧側室６０とリザーバ７０とを区画するベースバルブ８が設けられる。
ベースバルブ８は、ボトム部材５側の面における外周側に形成されてボトム部材５と当接する複数の脚部８ａと、圧側室６０とリザーバ７０とを連通する通路８ｂ、８ｃと、外周側に形成された圧入部８ｄと、を有する。ベースバルブ８は、圧入部８ｄがインナーチューブ１に圧入されるとともに、インナーチューブ１の圧側室６０側の端面とボトム部材５との間に脚部８ａが挟持されることによって固定される。
ベースバルブ８の圧側室６０側にはチェック弁９が配設され、ベースバルブ８のリザーバ７０側には減衰弁１０が配設される。
チェック弁９は、緩衝器１００の伸長時に圧側室６０とリザーバ７０との差圧により開弁して通路８ｂを開放する。また、緩衝器１００の収縮時には、通路８ｂを閉塞する。
減衰弁１０は、緩衝器１００の収縮時に圧側室６０とリザーバ７０との差圧により開弁して通路８ｃを開放するとともに、通路８ｃを通って圧側室６０からリザーバ７０に移動する作動油の流れに抵抗を与える。また、緩衝器１００の伸長時には、通路８ｃを閉塞する。
ピストンロッド４のピストン３側の端部には、ピストンロッド４の外径よりも小径であってピストン３を貫通する小径部４ａが形成される。小径部４ａにはおねじが形成されており、小径部４ａにナット１１が螺合されることによってピストンロッド４とピストン３とが連結される。
ピストン３は、伸側室５０と圧側室６０とを連通する第１連通路３ａ，第２連通路３ｂ及び第３連通路３ｃを有する。また、ピストン３の伸側室５０側には、チェック弁１３が配設され、ピストン３の圧側室６０側には、減衰弁４０が配設される。本実施形態において、バルブ構造は、ピストン３と減衰弁４０とにより構成される。
チェック弁１３は、円環状のリーフバルブであり、内周端が固定端としてピストン３とピストンロッド４との間に挟持され、外周端が自由端として弾性変形する。チェック弁１３は、緩衝器１００の収縮時に伸側室５０と圧側室６０との差圧により開弁して第３連通路３ｃを開放する。また、緩衝器１００の伸長時には、第３連通路３ｃを閉塞する。
減衰弁４０は、図２に示されるように、ピストン３に当接して配置される第１板弁としての第１リーフバルブ４１と、第１リーフバルブ４１をピストン３に押し付ける方向に作用する初期荷重Ｆを第１リーフバルブ４１に付与する荷重付与部材４２と、を有する。
第１リーフバルブ４１は、円環状であり、内周端が固定端としてピストン３とナット１１との間に挟持され、外周端が自由端として弾性変形する。
荷重付与部材４２は、第２板弁としての円環状の第２リーフバルブ４３と、第１リーフバルブ４１と第２リーフバルブ４３との間に挟持され、第２リーフバルブ４３の弾性力を第１リーフバルブ４１へ伝達する円環状の伝達板４４と、第２リーフバルブ４３内周端と伝達板４４の内周端との間に挟持される円環状のスペーサ４５と、を有する。
伝達板４４の外周端には、第２リーフバルブ４３の外周端を弾性変形させる突起４４ａが第２リーフバルブ４３の外周端に向けて突出して形成される。第２リーフバルブ４３の外周端が弾性変形することにより生じた荷重は、伝達板４４の突起４４ａを介して第１リーフバルブ４１へ初期荷重Ｆとして作用する。このように、荷重付与部材４２は、第１リーフバルブ４１をピストン３に向けて押圧する。
荷重付与部材４２により付与される初期荷重Ｆの大きさは、第２リーフバルブ４３の剛性または第２リーフバルブ４３の外周端の変形量を変更することにより変化する。特に第２リーフバルブ４３の外周端の変形量は、スペーサ４５の厚さを変更することにより変化するため、初期荷重Ｆの大きさは、スペーサ４５を交換するだけで容易に調整することができる。初期荷重Ｆの大きさを調整する方法としては、上記方法に限定されず、伝達板４４の突起４４ａの突出量を変更し、第２リーフバルブ４３の外周端の変形量を変更することにより初期荷重Ｆの大きさを調整してもよい。
また、第１リーフバルブ４１に初期荷重Ｆが付与される位置は、伝達板４４及び第２リーフバルブ４３の外径を変更することにより変化させることができる。
突起４４ａは、周方向に連続して設けられてもよいし、断続的に設けられてもよい。また、突起４４ａは、第２リーフバルブ４３ではなく、第１リーフバルブ４１へ向けて突出して形成されていてもよい。また、突起４４ａの断面形状は半球状に限定されず、第２リーフバルブ４３の外周端を弾性変形させることができればどのような断面形状であってもよい。また、突起４４ａは、伝達板４４とは別部材で形成されてもよく、例えば、伝達板４４と第２リーフバルブ４３との間に挟持されるリング状部材として形成される。
上記構成の減衰弁４０は、ピストン３側から、第１リーフバルブ４１、伝達板４４、スペーサ４５、第２リーフバルブ４３の順番で積層される。積層された状態で各部材の内周端がワッシャ４６を介してナット１１とピストン３との間に挟持される。このようにして減衰弁４０はピストン３に対して固定される。
減衰弁４０は、緩衝器１００の伸長時に伸側室５０と圧側室６０との差圧により開弁して第１連通路３ａ及び第２連通路３ｂを開放するとともに、第１連通路３ａ及び第２連通路３ｂを通って伸側室５０から圧側室６０に移動する作動油の流れに抵抗を与える。また、緩衝器１００の収縮時には、第１連通路３ａ及び第２連通路３ｂを閉塞する。減衰弁４０の具体的な作動については後述する。
次に、図２及び図３を参照して、減衰弁４０が設けられる側のピストン３の構造について説明する。図３は、圧側室６０側から見たピストン３の平面図である。
ピストン３は、中央にピストンロッド４の小径部４ａが挿通する挿通孔３ｄが形成された円環状部材である。第１連通路３ａと第３連通路３ｃとは、ピストン３の外周寄りの部分において周方向に交互に設けられ、第２連通路３ｂは、第１連通路３ａの径方向内側に設けられる。これらの連通路３ａ，３ｂ，３ｃは、ピストン３を軸方向に貫通して形成される。
挿通孔３ｄと第２連通路３ｂとの間には、第１リーフバルブ４１の内周端が当接する平坦状の当接部３ｅが設けられる。また、第１連通路３ａの開口端の周囲と第２連通路３ｂの開口端の周囲とには、第１リーフバルブ４１が当接する第１シート部３ｆ及び第２シート部３ｇがそれぞれ設けられる。
第１シート部３ｆは、第１連通路３ａの開口端を取り囲むように形成され、第１連通路３ａ開口端と第２連通路３ｂの開口端との間の部分は、第２シート部３ｇと共通のシート部となっている。また、第１連通路３ａの径方向外側に設けられる第１シート部３ｆには、切欠３ｈが設けられる。切欠３ｈは、オリフィスとして機能し、第１シート部３ｆに第１リーフバルブ４１が当接しているときも第１連通路３ａを通じて伸側室５０と圧側室６０とを連通させる。
第２シート部３ｇは、第２連通路３ｂの径方向外側に設けられ、ピストン３の軸心を中心とした円環状に形成される。内周端が当接部３ｅに当接する第１リーフバルブ４１が、第２シート部３ｇに当接することによって、すべての第２連通路３ｂは、閉塞される。
また、ピストン３には、第２シート部３ｇと当接部３ｅとの間に、第１リーフバルブ４１を支持する支持部３ｉが設けられる。支持部３ｉは、第２シート部３ｇから径方向内側に向けて延びる複数のリブである。支持部３ｉが第１リーフバルブ４１と接触する面は、第１シート部３ｆ、第２シート部３ｇ及び当接部３ｅが第１リーフバルブ４１と接触する面と、同一平面上に設けられる。支持部３ｉが設けられることにより、第２シート部３ｇと当接部３ｅとの間において、第１リーフバルブ４１がピストン３に向かって変形することが防止される。
ここで、一般的に、環状のリーフバルブの開弁圧は、その剛性によって決まり、自由端に向かうほど低くなる。上記構成のピストン３に設けられる減衰弁４０では、図２に示すように、ピストンロッド４の軸中心Ｏから所定の距離（半径Ｒ）離れた位置において第１リーフバルブ４１に初期荷重Ｆが付与される。このため、初期荷重Ｆの大きさに応じて初期荷重Ｆが付与される位置よりも径方向内側における第１リーフバルブ４１の開弁圧は大きくなる。つまり、初期荷重Ｆが付与される位置よりも径方向内側と径方向外側とにおける第１リーフバルブ４１の開弁圧をそれぞれ異ならせることができる。
初期荷重Ｆが付与される位置が第１連通路３ａの径方向外側に位置する第１シート部３ｆ上であると、初期荷重Ｆの大きさに応じて第１リーフバルブ４１全体の開弁圧が増大する。このため、初期荷重Ｆが付与される位置よりも径方向内側と径方向外側とにおける第１リーフバルブ４１の開弁圧をそれぞれ異ならせることができない。また、初期荷重Ｆが付与される位置が当接部３ｅ上であると、第１リーフバルブ４１の開弁圧は変化しない。従って、初期荷重Ｆが付与される位置は、第１連通路３ａの径方向外側に位置する第１シート部３ｆよりも径方向内側であって当接部３ｅよりも径方向外側の範囲内で設定される。
つまり、初期荷重Ｆが付与される位置を、図２で示される最大半径Ｒｍａｘから最小半径Ｒｍｉｎまでの範囲内において変更すれば、初期荷重Ｆが付与される位置よりも径方向内側と径方向外側とにおける第１リーフバルブ４１の開弁圧をそれぞれ異ならせることができる。
次に、図２、図４及び図５を参照して、減衰弁４０の作動について説明する。図４は、初期荷重Ｆが付与される位置（半径Ｒ）を変化させた場合の減衰力特性の変化を示すグラフである。図５は、初期荷重Ｆの大きさを変化させた場合の減衰力特性の変化を示すグラフである。
減衰弁４０は、ピストンロッド４がインナーチューブ１から退出する緩衝器１００の伸長時に、ピストン３の移動速度に応じて第１連通路３ａ及び第２連通路３ｂの開放度合いを変えることによって緩衝器１００の減衰力を変化させる。
まず、図２に示されるように、初期荷重Ｆが付与される位置が第２シート部３ｇ近傍である場合（以下、第１態様Ａ１という。）について説明する。
ピストン３の移動速度が比較的低速である間は、第１リーフバルブ４１に作用する作動油の押圧力が低いため、第１リーフバルブ４１は第１シート部３ｆ及び第２シート部３ｇに着座した状態に維持される。このため、作動油は、切欠３ｈを通じて伸側室５０から圧側室６０へと移動する。切欠３ｈはオリフィスとして機能するため、この間の減衰力は、ピストン速度の二乗に比例して変化する二乗特性となる。
ピストン３の移動速度が上昇し、作動油の圧力が、初期荷重Ｆが付与される位置よりも径方向外側の第１リーフバルブ４１の開弁圧に達すると、第１リーフバルブ４１の外周端が撓み、第１リーフバルブ４１は第１シート部３ｆから離座する。このため、作動油は、第１リーフバルブ４１の外周端と第１シート部３ｆとの間の隙間を通じて伸側室５０から圧側室６０へと移動する。この隙間は、作動油の圧力が上昇するにつれて、すなわち、ピストン速度が上昇するにつれて大きくなる。このため、緩衝器１００の減衰力は、ピストン速度にほぼ比例して変化する。
ピストン３の移動速度がさらに上昇し、作動油の圧力が、初期荷重Ｆが付与される位置よりも径方向内側の第１リーフバルブ４１の開弁圧に達すると、第１リーフバルブ４１は第２シート部３ｇから離座する。このため、作動油は、すでに開放された第１連通路３ａに加えて、第１リーフバルブ４１と第２シート部３ｇとの間の隙間を通じて伸側室５０から圧側室６０へと移動する。このように、伸側室５０と圧側室６０とを連通する通路の面積が、ピストン速度の上昇にともなって増加するため、緩衝器１００の減衰力は、緩やかに上昇する。
また、第１リーフバルブ４１によって閉塞される第１連通路３ａと第２連通路３ｂとは、それぞれ独立して形成されるため、第１リーフバルブ４１が開弁してからの減衰力は、図４の実線で示されるように、二段階に変化する。このため、ピストン速度に対して減衰力が急激に変化することが抑制され、車両の乗り心地を向上させることができる。
次に、初期荷重Ｆが付与される位置が第２シート部３ｇよりも径方向外側である最大半径Ｒｍａｘ寄りにある場合（以下、第２態様Ａ２という。）について説明する。
ピストン３の移動速度が比較的低速である間は、第１態様Ａ１と同様に、作動油は、切欠３ｈを通じて伸側室５０から圧側室６０へと移動する。このため、その説明を省略する。
ピストン３の移動速度が上昇し、作動油の圧力が、初期荷重Ｆが付与される位置よりも径方向外側の第１リーフバルブ４１の開弁圧に達すると、第１リーフバルブ４１の外周端が撓み、第１リーフバルブ４１は第１シート部３ｆから離座する。ここで、第２態様Ａ２では、初期荷重Ｆが付与される位置、すなわち、第１リーフバルブ４１の外周端の撓みの支点となる位置は、第１態様Ａ１よりも径方向外側である。このため、第１リーフバルブ４１の外周端が軸方向に撓むことが可能な範囲は、第１態様Ａ１と比較して小さくなり、第１リーフバルブ４１の外周端と第１シート部３ｆとの間の隙間は、第１態様Ａ１より小さくなる。従って、図４に破線で示されるように、第２態様Ａ２の減衰力は、第１態様Ａ１の減衰力よりも大きくなる。
ピストン３の移動速度がさらに上昇し、作動油の圧力が、初期荷重Ｆが付与される位置よりも径方向内側の第１リーフバルブ４１の開弁圧に達すると、第１リーフバルブ４１は第１連通路３ａを開放させ、さらに、第２シート部３ｇから離座する。このため、作動油は、第１連通路３ａに加えて、第１リーフバルブ４１と第２シート部３ｇとの間の隙間を通じて伸側室５０から圧側室６０へと移動する。この結果、第２態様Ａ２の減衰力は、第１態様Ａ１と同様に、ピストン速度にほぼ比例して緩やかに上昇する。
次に、初期荷重Ｆが付与される位置が第２シート部３ｇよりも径方向内側である最小半径Ｒｍｉｎ寄りにある場合（以下、第３態様Ａ３という。）について説明する。
ピストン３の移動速度が比較的低速である間は、第１態様Ａ１と同様に、作動油は、切欠３ｈを通じて伸側室５０から圧側室６０へと移動する。このため、その説明を省略する。
ピストン３の移動速度が上昇し、作動油の圧力が、初期荷重Ｆが付与される位置よりも径方向外側の第１リーフバルブ４１の開弁圧に達すると、第１リーフバルブ４１の外周端が撓む。ここで、第３態様Ａ３では、初期荷重Ｆが付与される位置、すなわち、第１リーフバルブ４１の外周端の撓みの支点となる位置は、第１態様Ａ１よりも径方向内側である。このため、作動油の圧力、すなわち、ピストン速度が上昇すると、第１リーフバルブ４１は第１シート部３ｆから離座するとともに第２シート部３ｇからも離座する。このように、作動油が流通できる隙間は、第１態様Ａ１よりも大きくなる。従って、図４の一点鎖線で示されるように、第３態様Ａ３の減衰力は、第１態様Ａ１の減衰力よりも小さくなる。
ピストン３の移動速度がさらに上昇し、作動油の圧力が、初期荷重Ｆが付与される位置よりも径方向内側の第１リーフバルブ４１の開弁圧に達すると、第１リーフバルブ４１は第２連通路３ｂをさらに開放させる。このため、作動油は、第１連通路３ａに加えて、開放された第２連通路３ｂを通じて伸側室５０から圧側室６０へと移動する。この結果、第３態様Ａ３の減衰力は、第１態様Ａ１と同様に、ピストン速度にほぼ比例して緩やかに上昇する。
なお、初期荷重Ｆが付与される位置を第２シート部３ｇよりも径方向内側とした場合には、第２シート部３ｇと当接部３ｅとの間において、初期荷重Ｆによって第１リーフバルブ４１がピストン３側に変形し、第１リーフバルブ４１の外周端が第１シート部３ｆから浮き上がるおそれがある。本実施形態では、ピストン３には、第２シート部３ｇと当接部３ｅとの間に、支持部３ｉが設けられる。第１リーフバルブ４１は、この支持部３ｉによって支持され、初期荷重Ｆが付与されてもピストン３側に変形することが防止される。この結果、第１リーフバルブ４１の外周端が第１シート部３ｆから浮き上がることが防止されるとともに、初期荷重Ｆを付与することが可能な範囲が広がるため、所望の減衰力特性を得ることができる。
このように、第１リーフバルブ４１に初期荷重Ｆが付与される位置である半径Ｒを変化させることによって、図４に示されるように、特に低速側の中速域の減衰力特性を変更させることができる。具体的には、半径Ｒを大きくするほど減衰力は大きくなり、半径Ｒを小さくするほど減衰力は小さくなる。
続いて、初期荷重Ｆの大きさを第１態様Ａ１と比較して大きくした場合（以下、第４態様Ａ４という。）について説明する。
ピストン３の移動速度が比較的低速である間は、第１態様Ａ１と同様に、作動油は、切欠３ｈを通じて伸側室５０から圧側室６０へと移動する。このため、その説明を省略する。
ピストン３の移動速度が上昇し、作動油の圧力が、初期荷重Ｆが付与される位置よりも径方向外側の第１リーフバルブ４１の開弁圧に達すると、第１リーフバルブ４１の外周端が撓み、第１リーフバルブ４１は第１シート部３ｆから離座する。第４態様Ａ４における初期荷重Ｆが付与される位置、すなわち、第１リーフバルブ４１の外周端の撓みの支点となる位置は、第１態様Ａ１と同じである。このため、第４態様Ａ４の減衰力は、第１態様Ａ１と同様に、ピストン速度にほぼ比例して上昇する。
ピストン３の移動速度がさらに上昇し、作動油の圧力が、初期荷重Ｆが付与される位置よりも径方向内側の第１リーフバルブ４１の開弁圧に達すると、第１リーフバルブ４１は第２連通路３ｂを開放させる。ここで、第４態様Ａ４の初期荷重Ｆは、第１態様Ａ１と比較して大きいため、初期荷重Ｆが付与される位置よりも径方向内側の第１リーフバルブ４１の開弁圧は、第１態様Ａ１よりも大きくなる。このため、図５に破線で示されるように、ピストン速度が速い領域において第４態様Ａ４の減衰力は、第１態様Ａ１の減衰力を上回る。
次に、初期荷重Ｆの大きさを第１態様Ａ１と比較して小さくした場合（以下、第５態様Ａ５という。）について説明する。
ピストン３の移動速度が比較的低速である間は、第１態様Ａ１と同様に、作動油は、切欠３ｈを通じて伸側室５０から圧側室６０へと移動する。このため、その説明を省略する。
ピストン３の移動速度が上昇し、作動油の圧力が、初期荷重Ｆが付与される位置よりも径方向外側の第１リーフバルブ４１の開弁圧に達すると、第１リーフバルブ４１の外周端が撓み、第１リーフバルブ４１は第１シート部３ｆから離座する。第５態様Ａ５における初期荷重Ｆが付与される位置、すなわち、第１リーフバルブ４１の外周端の撓みの支点となる位置は、第１態様Ａ１と同じである。このため、第５態様Ａ５の減衰力は、第１態様Ａ１と同様に、ピストン速度にほぼ比例して上昇する。
ピストン３の移動速度がさらに上昇し、作動油の圧力が、初期荷重Ｆが付与される位置よりも径方向内側の第１リーフバルブ４１の開弁圧に達すると、第１リーフバルブ４１は第２連通路３ｂを開放させる。ここで、第５態様Ａ５の初期荷重Ｆは、第１態様Ａ１と比較して小さいため、初期荷重Ｆが付与される位置よりも径方向内側の第１リーフバルブ４１の開弁圧は、第１態様Ａ１よりも小さくなる。このため、図５の一点鎖線で示されるように、ピストン速度が速い領域において第５態様Ａ５の減衰力は、第１態様Ａ１の減衰力を下回る。
このように、初期荷重Ｆの大きさを変化させることによって、図５に示されるように、特に高速域の減衰力特性を変更させることができる。具体的には、初期荷重Ｆを大きくするほど減衰力は大きくなり、初期荷重Ｆを小さくするほど減衰力は小さくなる。
以上のように、本実施形態によれば、初期荷重Ｆが作用する半径Ｒと初期荷重Ｆの大きさとをそれぞれ変化させることによって、広いピストン速度範囲において、減衰力特性を変更させることができる。
また、一般的に、ピストン速度に対して減衰力が急激に変化する部分があると車両の乗り心地が悪化するおそれがある。本実施形態では、第１リーフバルブ４１によって閉塞される第１連通路３ａと第２連通路３ｂとがそれぞれ独立して形成されるため、図４及び図５に示されるように、減衰力は、急激に変化することなく、ピストン速度に応じて徐々に変化する。この結果、車両の乗り心地を向上させる減衰力特性を実現することができる。
以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
緩衝器１００のバルブ構造は、インナーチューブ１内に設けられ、圧側室６０と伸側室５０とを区画するピストン３と、ピストン３に設けられ、圧側室６０と伸側室５０とを連通する第１連通路３ａと、第１連通路３ａよりも径方向内側においてピストン３に設けられ、圧側室６０と伸側室５０とを連通する第２連通路３ｂと、第１連通路３ａの圧側室６０側の開口端の周囲に設けられる第１シート部３ｆと、第２連通路３ｂの圧側室６０側の開口端の周囲に設けられる第２シート部３ｇと、第１シート部３ｆ及び第２シート部３ｇに当接する環状の第１リーフバルブ４１と、第１リーフバルブ４１を第１シート部３ｆ及び第２シート部３ｇに押し付ける初期荷重Ｆを付与する荷重付与部材４２と、を備え、ピストン３は、第１リーフバルブ４１の内周端が当接する当接部３ｅを有し、第１リーフバルブ４１には、第１連通路３ａの径方向外側に位置する第１シート部３ｆよりも径方向内側であって当接部３ｅよりも径方向外側の範囲内において、初期荷重Ｆが付与されることを特徴とする。
この構成によれば、初期荷重Ｆが付与される位置と初期荷重Ｆの大きさとをそれぞれ変化させることによって、第１リーフバルブ４１が第１シート部３ｆ及び第２シート部３ｇから離座する荷重が変化する。この結果、広いピストン速度範囲において、緩衝器１００の減衰力特性を変更させることができる。特に、初期荷重Ｆが付与される位置を変更することによって、低中速域の減衰力特性を変更することが可能となり、初期荷重Ｆの大きさを変更することによって、高速側の減衰力特性を変更することが可能となる。
また、この構成では、第１リーフバルブ４１によって閉塞される通路がそれぞれ独立して形成されるため、減衰力は、低速側から高速側へ向かって徐々に変化する。加えて、初期荷重Ｆが付与される位置や初期荷重Ｆの大きさを変更することで、低速側の減衰力と高速側の減衰力とが滑らかにつながれるように中速域の減衰力を調整することができる。この結果、ピストン速度に対して減衰力が急激に変化することが抑制され、車両の乗り心地を向上させることができる。
さらに、この構成では、第１リーフバルブ４１によって閉塞される通路がそれぞれ独立して形成されるとともに、第１リーフバルブ４１に初期荷重Ｆが付与されることで各通路が開放されるピストン速度が異なる。このため、第１リーフバルブ４１の外周端側の第１連通路３ａを早めに開弁させることで、バルブ特性となる減衰力特性の領域を低速側に拡大させることができる。この結果、オリフィス特性の領域が小さくなるため、オリフィス特性の減衰係数を大きくし、極低速域の減衰力を増加させることが可能となる。
また、ピストン３は、第２シート部３ｇと当接部３ｅとの間に設けられ第１リーフバルブ４１を支持する支持部３ｉをさらに有することを特徴とする。
第１リーフバルブ４１に初期荷重Ｆが付与される位置を第２シート部３ｇよりも径方向内側とすると、第１リーフバルブ４１がピストン３側に変形し、第１リーフバルブ４１の外周端が第１シート部３ｆから浮き上がるおそれがある。この構成によれば、ピストン３には、第２シート部３ｇと当接部３ｅとの間に、支持部３ｉが設けられる。第１リーフバルブ４１は、この支持部３ｉによって支持されるため、初期荷重Ｆが付与されてもピストン３側に変形することが防止される。この結果、第１リーフバルブ４１の外周端が第１シート部３ｆから浮き上がることが防止され、所望の減衰力特性を発揮させることができる。
また、第１リーフバルブ４１には、第１連通路３ａの径方向外側に位置する第１シート部３ｆよりも径方向内側であって支持部３ｉよりも径方向外側の範囲内において、初期荷重Ｆが付与されることを特徴とする。
この構成によれば、第１リーフバルブ４１は支持部３ｉによって支持され、ピストン３側に変形することが防止されるとともに、第１リーフバルブ４１に付与される初期荷重Ｆの位置を変更することによって、低速域から高速域にかけての減衰力特性を任意に変更することができる。
また、荷重付与部材４２は、環状の第２リーフバルブ４３と、第１リーフバルブ４１と第２リーフバルブ４３との間に挟持される環状の伝達板４４と、を有し、伝達板４４は、軸方向に突出し第１リーフバルブ４１または第２リーフバルブ４３に当接する突起４４ａを有することを特徴とする。
この構成によれば、第１リーフバルブ４１には、伝達板４４を介して第２リーフバルブ４３から初期荷重Ｆが付与される。したがって、伝達板４４の外径や突起４４ａの突出量、第２リーフバルブ４３の剛性等を変更することによって、第１リーフバルブ４１に初期荷重Ｆが付与される位置と、初期荷重Ｆの大きさと、を容易に変更することができる。この結果、所望の減衰力特性を容易に実現させることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体例に限定する趣旨ではない。
例えば、上記実施形態では、作動液として作動油を用いているが、水等のその他の液体を用いてもよい。
また、荷重付与部材４２は、第２リーフバルブ４３の反発力を利用するものに限定されず、一端がナット１１等に支持されるコイルスプリング等の弾性力を利用するものであってもよい。
また、バルブ構造は、複筒式の緩衝器のピストン３と減衰弁４０とにより構成されるものに限定されず、複筒式の緩衝器のベースバルブ８と減衰弁１０とにより構成されるものであってもよい。また、バルブ構造は、単筒式の緩衝器において、圧側室から伸側室へ流通する作動油に抵抗を与えるものや伸側室から圧側室へ流通する作動油に抵抗を与えるものに適用されてもよい。
また、ピストン３に設けられる第１シート部３ｆ、第２シート部３ｇ、支持部３ｉ及び当接部３ｅが、第１リーフバルブ４１と接触する面は、第１リーフバルブ４１の外周端に向かうほど高くなるように傾斜して形成されてもよい。この場合、第１リーフバルブ４１が各シート部に接しやすくなり、シール性を向上させることができる。
また、第１リーフバルブ４１によって開閉される通路は、第１連通路３ａと第２連通路３ｂとに限定されず、径方向に並んで形成される３つ以上の通路であってもよい。例えば、第２連通路３ｂよりも径方向内側に、独立した通路をさらに設けてもよい。
また、減衰力特性を変化させるために、初期荷重Ｆの大きさや位置を変更することに加えて、第１リーフバルブ４１や第２リーフバルブ４３、伝達板４４の剛性を適宜変更してもよい。
１００・・・緩衝器、１・・・インナーチューブ（シリンダ）、３・・・ピストン（バルブディスク）、３ａ・・・第１連通路、３ｂ・・・第２連通路、３ｅ・・・当接部、３ｆ・・・第１シート部、３ｇ・・・第２シート部、３ｈ・・・切欠、３ｉ・・・支持部、４・・・ピストンロッド、４０・・・減衰弁、４１・・・第１リーフバルブ（第１板弁）、４２・・・荷重付与部材、４３・・・第２リーフバルブ（第２板弁）、４４・・・伝達板、４４ａ・・・突起、４５・・・スペーサ、５０・・・伸側室（第２圧力室）、６０・・・圧側室（第１圧力室）

Claims (6)

  1. シリンダ内に設けられ、第１圧力室と第２圧力室とを区画するバルブディスクと、
    前記バルブディスクに設けられ、前記第１圧力室と前記第２圧力室とを連通する第１連通路と、
    前記第１連通路よりも径方向内側において前記バルブディスクに設けられ、前記第１圧力室と前記第２圧力室とを連通する第２連通路と、
    前記第１連通路の前記第１圧力室側の開口端の周囲に設けられる第１シート部と、
    前記第２連通路の前記第１圧力室側の開口端の周囲に設けられる第２シート部と、
    前記第１シート部及び前記第２シート部に当接する環状の第１板弁と、
    前記第１板弁を前記第１シート部及び前記第２シート部に押し付ける初期荷重を付与する荷重付与部材と、を備え、
    前記バルブディスクは、前記第１板弁の内周端が当接する当接部と、前記第２シート部と前記当接部との間に設けられ前記第１板弁を支持する支持部と、を有し、
    前記荷重付与部材は、軸方向に突出し前記第１板弁に当接する突起が設けられた環状の伝達板を有し、
    前記第１板弁には、前記第１連通路の径方向外側に位置する前記第１シート部よりも径方向内側であって前記支持部が設けられる領域から径方向外側の範囲内において、前記突起が設けられる位置で前記初期荷重が付与され、
    前記支持部は、前記第２シート部から径方向内側に向かって延びることを特徴とする緩衝器のバルブ構造。
  2. シリンダ内に設けられ、第１圧力室と第２圧力室とを区画するバルブディスクと、
    前記バルブディスクに設けられ、前記第１圧力室と前記第２圧力室とを連通する第１連通路と、
    前記第１連通路よりも径方向内側において前記バルブディスクに設けられ、前記第１圧力室と前記第２圧力室とを連通する第２連通路と、
    前記第１連通路の前記第１圧力室側の開口端の周囲に設けられる第１シート部と、
    前記第２連通路の前記第１圧力室側の開口端の周囲に設けられる第２シート部と、
    前記第１シート部及び前記第２シート部に当接する環状の第１板弁と、
    前記第１板弁を前記第１シート部及び前記第２シート部に押し付ける初期荷重を付与する荷重付与部材と、を備え、
    前記バルブディスクは、前記第１板弁の内周端が当接する当接部と、前記第２シート部と前記当接部との間に設けられ前記第１板弁を支持する支持部と、を有し、
    前記荷重付与部材は、環状の第２板弁と、前記第１板弁と前記第２板弁との間に挟持される環状の伝達板と、を有し、
    前記伝達板は、軸方向に突出し前記第２板弁に当接する突起を有し、
    前記第１板弁には、前記第１連通路の径方向外側に位置する前記第１シート部よりも径方向内側であって前記支持部が設けられる領域から径方向外側の範囲内において、前記突起が設けられる位置で前記初期荷重が付与され、
    前記支持部は、前記第２シート部から径方向内側に向かって延びることを特徴とする緩衝器のバルブ構造。
  3. 前記第１連通路及び前記第２連通路はそれぞれ複数設けられ、
    前記第１シート部は、前記第１連通路毎に設けられ、
    前記第２シート部は、すべての前記第２連通路を囲むように環状に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の緩衝器のバルブ構造。
  4. 前記第１シート部は、径方向内側に向かって延びる部分を有し、
    当該部分と前記支持部とは径方向に連続して形成されることを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載の緩衝器のバルブ構造。
  5. 前記突起は、前記伝達板の外周端から突出して設けられることを特徴とする請求項１から４の何れか１つに記載の緩衝器のバルブ構造。
  6. 前記突起は、前記伝達板とは別部材のリング状部材であることを特徴とする請求項１から４の何れか１つに記載の緩衝器のバルブ構造。
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