JP6607022B2 - 減衰力調整機構 - Google Patents

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Description

本発明は、減衰力調整機構に関し、特に、自動車の緩衝器に好適な減衰力調整機構に係る。
車両に搭載されるショックアブソーバには、減衰力調整機構を有するものがある。この機構は、減衰力がピストンの作動速度に対して一義的に決まる緩衝器によっては、背反関係にある乗心地と操縦安定性を充足させることができないため、ピストンが発生する減衰力を調整可能とするものであり、種々の形式のものが知られている。例えば下記の特許文献1には、「アクチュエータのフェイル時においても安定した減衰力を発生させることができる減衰力調整式緩衝器を提供する」ことを目的とし、「流体が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に設けられたピストンと、前記ピストンに連結されて前記シリンダから外部へ延出されたピストンロッドと、前記シリンダ内の前記ピストンの摺動によって流体の流れが生じる通路と、該通路の油液の流れを制御して減衰力を発生させ、該流体の流れの一部をパイロット圧として開弁圧力を調整するパイロット型減衰弁と、前記流体の流れの一部を制御すると共に前記パイロット圧を調整することによって減衰力を調整する減衰力調整弁と、該減衰力調整弁を作動させるアクチュエータとを備えた減衰力調整式緩衝器において、 前記減衰力調整弁は、前記アクチュエータのフェイル時に流体の流れを制限し、前記減衰力調整弁と並列にリリーフ弁が設けられ、該リリーフ弁の下流側に流体の流れを制御す副減衰弁が設けられている」減衰力調整式緩衝器が提案されている(特許文献2の段落〔0010〕及び〔0011〕に記載)。
特許第4985984号公報
上記特許文献1に記載の減衰力調整式緩衝器においては、パイロット型減衰弁及び減衰力調整弁を備え、伸び方向及び縮み方向の双方向の流体の流れに対しパイロット圧制御が可能となる構成が開示されているが、部品点数が多く、複雑な構成で大型となり、コストアップ要因となる。また、伸び方向と縮み方向の流体の流れに対し異なる減衰力特性に調整することはできない。
そこで、本発明は、簡単な構成で、双方向の流体の流れに対しパイロット圧制御によって所望の減衰力特性を確保し得る減衰力調整機構を提供することを課題とする。
上記の課題を達成するため、本発明は、作動流体を収容するケースと、該ケース内を第1の流体室と第2の流体室に分離するシール部材と、該シール部材を保持し前記ケース内に収容するハウジングとを備え、該ハウジング内で前記作動流体の圧力を制御し作動流体受圧部の減衰力を調整する減衰力調整機構において、前記ハウジング内に収容され、前記第1の流体室と前記第2の流体室間との間を開閉制御する減衰弁と、該減衰弁とパイロット室を介して流体的に結合され、該パイロット室内の流体の圧力制御に応じて前記減衰弁の開弁圧力を制御する制御弁と、該制御弁を電気的に駆動制御するアクチュエータと、前記ハウジング内に移動可能に収容され、前記減衰弁に当接可能に配置される切替弁と、該切替弁と前記減衰弁との間に形成され、前記減衰弁に形成されたオリフィスを介して前記パイロット室に連通する弁室であって、常時は前記第1の流体室に連通し、前記第2の流体室内の流体の圧力が前記第1の流体室内の流体の圧力より大となったときには前記切替弁が移動して前記第1の流体室との連通が遮断される弁室と、該弁室を、前記パイロット室を介して前記第1の流体室に連通する第1の連通路と、当該弁室を、前記パイロット室を介して前記第2の流体室に連通する第2の連通路と、前記第1の連通路に介装され、前記第1の流体室方向への流体の流れを許容し逆方向の流れを阻止する第1の逆止弁と、前記第2の連通路に介装され、前記第2の流体室方向への流体の流れを許容し逆方向の流れを阻止する第2の逆止弁とを備え、前記切替弁が、前記第2の流体室内の流体の圧力が前記弁室内の流体の圧力より所定圧以上大となったときに前記弁室への流体の流れを許容し逆方向の流れを阻止する弁機構を具備する構成としたものである。
上記の減衰力調整機構において、前記切替弁は、前記減衰弁の受圧面積より大の受圧面積を有し、前記第1の流体室から前記弁室に流体が流入するときには、前記減衰弁の受圧面積に応じた流体圧と前記パイロット室内の流体圧との差圧に基づく減衰力特性に調整し、前記切替弁が移動して前記第1の流体室と前記弁室との連通が遮断されたときには、前記切替弁の受圧面積に応じた流体圧と前記パイロット室内の流体圧との差圧に基づく減衰力特性に調整するように構成するとよい。
あるいは、前記切替弁は、前記減衰弁に当接可能に配置され、前記減衰弁に当接したときには、前記減衰弁の前記オリフィスの流路面積より小さい流路面積とする当接部を有する構成としてもよい。
上記の減衰力調整機構は、前記ケースが、作動流体を収容する筒体で構成され、前記ハウジング及び前記シール部材が夫々、前記筒体内を摺動し前記筒体内を前記第1の流体室たる上室と前記第2の流体室たる下室に分離するピストン、及び該ピストンに装着されるシール部材で構成され、前記筒体内で前記ピストンを介して流動する作動流体を制御し減衰力を調整するように構成することができる。
本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、本発明の減衰力調整機構は、ハウジング内に収容され、第1の流体室と第2の流体室間との間を開閉制御する減衰弁と、減衰弁とパイロット室を介して流体的に結合され、パイロット室内の流体の圧力制御に応じて減衰弁の開弁圧力を制御する制御弁と、制御弁を電気的に駆動制御するアクチュエータと、ハウジング内に移動可能に収容され、減衰弁に当接可能に配置される切替弁と、切替弁と減衰弁との間に形成され、減衰弁に形成されたオリフィスを介してパイロット室に連通する弁室であって、常時は第1の流体室に連通し、第2の流体室内の流体の圧力が第1の流体室内の流体の圧力より大となったときには切替弁が移動して第1の流体室との連通が遮断される弁室と、該弁室を、パイロット室を介して第1の流体室に連通する第1の連通路と、当該弁室を、パイロット室を介して第2の流体室に連通する第2の連通路と、第1の連通路に介装され、第1の流体室方向への流体の流れを許容し逆方向の流れを阻止する第1の逆止弁と、第2の連通路に介装され、第2の流体室方向への流体の流れを許容し逆方向の流れを阻止する第2の逆止弁とを備え、切替弁が、第2の流体室内の流体の圧力が弁室内の流体の圧力より所定圧以上大となったときに弁室への流体の流れを許容し逆方向の流れを阻止する弁機構を具備する構成としたものであり、単一の減衰弁を有する一方向流体制御弁機構に対し、切替弁と二つの逆止弁を設けるという簡単な構成で、双方向の流体の流れに対しパイロット圧制御によって可変幅を広く設定することができ、所望の減衰力特性を確保することができる。
上記の減衰力調整機構において、切替弁は、減衰弁の受圧面積より大の受圧面積を有し、第1の流体室から弁室に流体が流入するときには、減衰弁の受圧面積に応じた流体圧とパイロット室内の流体圧との差圧に基づく減衰力特性に調整し、切替弁が移動して第1の流体室と弁室との連通が遮断されたときには、切替弁の受圧面積に応じた流体圧とパイロット室内の流体圧との差圧に基づく減衰力特性に調整するように構成すれば、例えばハウジングの上昇作動時と下降作動時とでは、異なる減衰力特性に調整することができる。
あるいは、上記の切替弁を、減衰弁に当接可能に配置され、減衰弁に当接したときには、減衰弁のオリフィスの流路面積より小さい流路面積とする当接部を有する構成としても、ハウジングの上昇作動時と下降作動時とで異なる減衰力特性に調整することができる。
上記の減衰力調整機構において、上記のケースが、作動流体を収容する筒体で構成され、上記のハウジング及びシール部材が夫々、筒体内を摺動し筒体内を第1の流体室たる上室と第2の流体室たる下室に分離するピストン、及びピストンに装着されるシール部材で構成され、筒体内でピストンを介して流動する作動流体を制御し減衰力を調整するように構成すれば、自動車の緩衝器に好適な減衰力調整機構を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る減衰力調整機構の断面図である。 本発明の一実施形態に係る減衰力調整機構の伸び作動状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る減衰力調整機構の縮み作動状態を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る減衰力調整機構の断面図である。 本発明の他の実施形態に係る減衰力調整機構の伸び作動状態を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る減衰力調整機構の縮み作動状態を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る減衰力調整機構に供する切替弁及び減衰弁の別の態様を示す断面図である。
以下、本発明の望ましい実施形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態に係る減衰力調整機構を示すもので、例えば自動車の緩衝器に供される。本実施形態では、作動流体を収容するケース1(緩衝器の筒体に相当)に、シール部材2を介して作動流体受圧部のハウジング3(緩衝器のピストンに相当)が収容され、シール部材2によって、ケース1内が第1の流体室UC(緩衝器の上室に相当)と、第2の流体室LC(緩衝器の下室に相当)に分離されており、そのハウジング3にアクチュエータ6及びロッド7が接合されている。ハウジング3内には、第1の流体室UCと第2の流体室LCとの間を開閉制御する減衰弁4が収容されている。更に、減衰弁4とパイロット室CPを介して流体的に結合され、パイロット室CP内の流体の圧力制御に応じて減衰弁4の開弁圧力を制御する制御弁5が配設されると共に、これを電気的に駆動制御するアクチュエータ6が配設されている。即ち、制御弁5はアクチュエータ6によって電気的に駆動制御され、パイロット室CP内の流体圧が制御されるように構成されている。尚、図1に示すシール部材2は、上記ピストンに形成されるラビリンス部を表している。
そして、切替弁8がハウジング3内に移動可能に収容され、減衰弁4に当接可能に配置されており、切替弁8と減衰弁4との間には弁室VCが形成されている。この弁室VCは、減衰弁4に形成されたオリフィスORを介してパイロット室CPに連通すると共に、常時は(連通路P3を介して)第1の流体室UCに連通し、第2の流体室LC内の流体の圧力が第1の流体室UC内の流体の圧力より大となったときには切替弁8が移動して第1の流体室UCとの連通が遮断されるように構成されている。
更に、ハウジング3内には、パイロット室CPを介して、弁室VCを第1の流体室UCに連通する第1の連通路P1と、同様に弁室VCを第2の流体室LCに連通する第2の連通路P2が形成されている。第1の連通路P1には、第1の流体室UC方向への流体の流れを許容し逆方向の流れを阻止する第1の逆止弁91が介装され、第2の連通路P2には、第2の流体室LC方向への流体の流れを許容し逆方向の流れを阻止する第2の逆止弁92が介装されている。即ち、ハウジング3内に導入された流体が排出される際には、第1の逆止弁91又は第2の逆止弁92が開弁するように設定されている。
本実施形態においては、ハウジング3内に環状の弁座部3aが形成されており、減衰弁4は有底筒体のカップ形状に形成され、その底面が弁座部3aに当接して着座し得るように、ハウジング3内に収容され、所定の軸方向距離を摺動可能に支持されている。そして、圧縮コイルばねの減衰弁スプリング41がハウジング3内に収容され、減衰弁4の底部と後述する弁座部材52との間に張設されている。尚、ハウジング3は、上記の各室及び各連通路が形成されるように複数の部材によって構成されているが、図1においては説明を容易にするため全体を一つの符合で表している。
本実施形態の制御弁5は、弁体51と、これに当接するようにハウジング3に支持されるカップ形状の弁座部材52を備え、弁体51がアクチュエータ6によって軸方向(図1の上下方向)に駆動されるように構成され、弁体51と弁座部材52との間に、両者間を拡開する方向に付勢するリターンスプリング53が介装されている。弁座部材52の底部には弁室VCに連通する連通孔54が形成されており、この連通孔54に対し弁体51の先端部が近接離隔するようにアクチュエータ6によって制御される。尚、アクチュエータ6は、ハウジング3に装着されるリニアソレノイド(図示せず)と、このリニアソレノイドの励磁に応じて弁体51を駆動するプランジャ(図示せず)とを備えた一般的な構成であるので、説明を省略する。
そして、本実施形態の切替弁8は、減衰弁4の受圧面積より大の受圧面積を有し、第1の流体室UCから弁室VCに流体が流入するときには、減衰弁8の受圧面積に応じた流体圧とパイロット室CP内の流体圧との差圧に基づく減衰力特性(圧力−流量特性)に調整し、切替弁8が移動して第1の流体室UCと弁室VCとの連通が遮断されたときには、切替弁8の受圧面積に応じた流体圧とパイロット室CP内の流体圧との差圧に基づく減衰力特性(圧力−流量特性)に調整するように構成されている。
図1に示すように、切替弁8はボール弁81及びリリーフプリング82から成る弁機構を備え、第2の流体室LC内の流体の圧力が弁室VC内の流体の圧力より所定圧(リリーフプリング82の付勢力によって設定)以上大となったときに弁室VCへの流体の流れを許容し逆方向の流れを阻止するように構成されている。而して、ハウジング3内に導入される第1の流体室UC側からの流体の流れ(図2)と第2の流体室LC側からの流体の流れ(図3)に応じて、前者の減衰力特性と後者の減衰力特性が異なる特性、即ち、後者(図3に示す作動)が前者(図2に示す作動)より低い圧力差で開弁し、緩やかな圧力−流量特性となるように設定されている。
上記の構成になる減衰力調整機構の作動を説明する。図1に示すアクチュエータ6のソレノイド励磁状態から、例えばロッド7が図1の上方に引き上げられ(例えば緩衝器の伸び作動)、ハウジング3が第1の流体室UC内を圧縮し始めると、第1の流体室UC内の流体が連通路P3を介して弁室VC内に導入され、図2に細線矢印(f1)で示すように、オリフィスOR、パイロット室CP、連通孔54、弁体51周りの間隙、第2の連通路P2及び第2の逆止弁92を介して第2の流体室LC側に排出される。尚、図2(及び図3)においては、引出線が流体の流れを示す矢印と交錯するため、図1に示す符合のうち一部を省略している。また、流体の流れを示す矢印は代表例のみを示し、(図2の左右で)同様の流れを示す矢印は省略している。
ロッド7(ひいてはハウジング3)の上昇速度増加に伴い第1の流体室UC側からハウジング3内に導入される流体の流量が増大すると、減衰弁4の底部の両面に付与される流体の圧力差により、減衰弁4は減衰弁スプリング41の付勢力に抗して弁座部3aから離座し、図2に太線矢印(Fe)で示すように、流体は両者間の間隙から第2の流体室LC側に排出される。このとき、アクチュエータ6によって制御弁5が駆動されてパイロット室CP内の流体圧が制御されるので、減衰弁4の開弁圧が可変制御され、所望の減衰力特性(圧力−流量特性)に調整される。
これに対し、ロッド7が図1の下方に引き下げられ(例えば緩衝器の縮み作動)、ハウジング3が第2の流体室LC内を圧縮し始めると、先ず、切替弁8のボール弁81がリリーフプリング82の付勢力に抗して開弁し、図3に細線矢印(f2)で示すように、オリフィスOR、パイロット室CP、連通孔54、弁体51周りの間隙、第1の連通路P1及び第1の逆止弁91を介して第1の流体室UC側に排出される。
ロッド7(ハウジング3)の下降速度増加に伴い第2の流体室LC側からハウジング3内に導入される流体の流量が増大すると、減衰弁4の底部の両面に付与される流体の圧力差により、減衰弁4は減衰弁スプリング41の付勢力に抗して弁座部3aから離座し、図3に太線矢印(Fs)で示すように、流体は両者間の間隙から第1の流体室UC側に排出される。この場合も、アクチュエータ6によって制御弁5が駆動されてパイロット室CP2内の圧力が制御されるので、減衰弁4の開弁圧が可変制御され、上記のハウジング3上昇時の減衰力特性とは異なる(所望の)圧力−流量特性に調整される。
図4乃至図6は、本発明の他の実施形態に係る減衰力調整機構を示すもので、本実施形態においては、切替弁8xは、減衰弁4に当接可能に配置され、減衰弁4に当接したときには、減衰弁4のオリフィスORの流路面積より小さい流路面積とする当接部8aを有する。この当接部8aは、図6に示すように、減衰弁4のオリフィスORを囲繞すると共にオリフィスORの流路面積より小さい流路面積の連通路8bを有する立壁部として一体的に形成され、その先端面が減衰弁4に当接可能に配置されている。尚、図7に示すように、切替弁8xの当接部8aを円錐状に形成し、その先端部が減衰弁4のオリフィスOR内に侵入し得るように配置すると共に、減衰弁4のオリフィスORにスリットORsを形成し、当接部8aの外周面がオリフィスORの内周面に当接したときにはスリットORsのみの流路面積となるように構成してもよい。
また、切替弁8xには図4乃至図7に示すように連通路8cが形成されると共に、前述の弁機構として機能する逆止弁8yが設けられており、連通路8cを介した第2の流体室LC側から第1の流体室UC側(図4の下方側から上方側)への流体の流れを許容し、逆方向の流れを阻止するように構成されている。その他の構成は前述の実施形態と同様であるので、実質的に同一の部材については同一の符合を付して説明は省略する。
而して、本実施形態においては、図5に示すように、ロッド7が上方に引き上げられ(緩衝器の伸び作動)、ハウジング3が第1の流体室UC内を圧縮し始めると、第1の流体室UC内の流体が連通路P3を介して弁室VC内に導入され、図5に細線矢印(f1)で示すように、オリフィスOR、パイロット室CP、連通孔54、弁体51周りの間隙、第2の連通路P2及び第2の逆止弁92を介して第2の流体室LC側に排出される。尚、図5(及び図6)においても、引出線が流体の流れを示す矢印と交錯するため、図4に示す符合のうち一部を省略している。また、流体の流れを示す矢印は代表例のみを示し、(図5(及び図6)の左右で)同様の流れを示す矢印は省略している。
一方、ロッド7が下方に引き下げられ(緩衝器の縮み作動)、ハウジング3が第2の流体室LC内を圧縮し始めると、図6に示すように切替弁8xの当接部8aの先端面が減衰弁4の底面に当接するが、第2の流体室LC内の流体は図6に細線矢印(f2)で示すように、切替弁8xの連通路8c、逆止弁8y、連通路8b、オリフィスOR、パイロット室CP、連通孔54、弁体51周りの間隙、第1の連通路P1及び第1の逆止弁91を介して第1の流体室UC側に排出される。而して、ロッド7が上方に引き上げられる伸び作動開始時と下方に引き下げられる縮み作動開始時では、前述のように異なる圧力−流量特性となり、夫々の作動に適した初期特性に設定することができる。尚、図7に示す切替弁8xを用いた態様においても同様である。
その後のロッド7の速度増加に伴う作動は前述の実施形態と同様である。即ち、第1の流体室UC側からハウジング3内に導入される流体の流量が増大すると、減衰弁4の底部の両面に付与される流体の圧力差により、減衰弁4は減衰弁スプリング41の付勢力に抗して弁座部3aから離座し、図5に太線矢印(Fe)で示すように、流体は両者間の間隙から第2の流体室LC側に排出される。このとき、アクチュエータ6によって制御弁5が駆動されてパイロット室CP内の圧力が制御されるので、減衰弁4の開弁圧が可変制御される。一方、第2の流体室LC側からハウジング3内に導入される流体の流量が増大すると、減衰弁4の底部の両面に付与される流体の圧力差により、減衰弁4は減衰弁スプリング41の付勢力に抗して弁座部3aから離座し、図6に太線矢印(Fs)で示すように、流体は両者間の間隙から第1の流体室UC側に排出される。また、アクチュエータ6によって制御弁5が駆動されてパイロット室CP内の圧力が制御されるので、減衰弁4の開弁圧が可変制御される。
上記の各実施形態においては、ケース1が、作動流体を収容する緩衝器の筒体で構成され、ハウジング3及びシール部材2が、夫々、筒体内を摺動し筒体内を第1の流体室UC(上室)と第2の流体室LC(下室)に分離するピストンと、このピストンに装着されるシール部材で構成され、筒体内でピストンを介して流動する作動流体を制御し減衰力を調整するように構成されており、緩衝器に好適な減衰力調整機構であるが、緩衝器に限らず、また自動車用に限らず、種々のダンパ、別体の圧力装置等に適用することができる。尚、上記の各実施形態においては、単一の減衰弁4を有する所謂一方向流体制御弁機構に、切替弁8(又は8x)と第1及び第2の逆止弁91及び92が設けられた構成となっているが、図1又は図4に示した一方向流体制御弁機構に限定されるものではなく、また、切替弁8(8x)も異なる構成としてもよい。
1 ケース
2 シール部材
3 ハウジング
4 減衰弁
5 制御弁
6 アクチュエータ
7 ロッド
8、8x 切替弁
41 減衰弁スプリング
51 弁体
52 弁座部材
53 リターンスプリング
54 連通孔
91 第1の逆止弁
92 第2の逆止弁
P1 第1の連通路
P2 第2の連通路
CP パイロット室
OR オリフィス
UC 第1の流体室
LC 第2の流体室

Claims (4)

  1. 作動流体を収容するケースと、該ケース内を第1の流体室と第2の流体室に分離するシール部材と、該シール部材を保持し前記ケース内に収容するハウジングとを備え、該ハウジング内で前記作動流体の圧力を制御し作動流体受圧部の減衰力を調整する減衰力調整機構において、前記ハウジング内に収容され、前記第1の流体室と前記第2の流体室間との間を開閉制御する減衰弁と、該減衰弁とパイロット室を介して流体的に結合され、該パイロット室内の流体の圧力制御に応じて前記減衰弁の開弁圧力を制御する制御弁と、該制御弁を電気的に駆動制御するアクチュエータと、前記ハウジング内に移動可能に収容され、前記減衰弁に当接可能に配置される切替弁と、該切替弁と前記減衰弁との間に形成され、前記減衰弁に形成されたオリフィスを介して前記パイロット室に連通する弁室であって、常時は前記第1の流体室に連通し、前記第2の流体室内の流体の圧力が前記第1の流体室内の流体の圧力より大となったときには前記切替弁が移動して前記第1の流体室との連通が遮断される弁室と、該弁室を、前記パイロット室を介して前記第1の流体室に連通する第1の連通路と、当該弁室を、前記パイロット室を介して前記第2の流体室に連通する第2の連通路と、前記第1の連通路に介装され、前記第1の流体室方向への流体の流れを許容し逆方向の流れを阻止する第1の逆止弁と、前記第2の連通路に介装され、前記第2の流体室方向への流体の流れを許容し逆方向の流れを阻止する第2の逆止弁とを備え、前記切替弁が、前記第2の流体室内の流体の圧力が前記弁室内の流体の圧力より所定圧以上大となったときに前記弁室への流体の流れを許容し逆方向の流れを阻止する弁機構を具備することを特徴とする減衰力調整機構。
  2. 前記切替弁は、前記減衰弁の受圧面積より大の受圧面積を有し、前記第1の流体室から前記弁室に流体が流入するときには、前記減衰弁の受圧面積に応じた流体圧と前記パイロット室内の流体圧との差圧に基づく減衰力特性に調整し、前記切替弁が移動して前記第1の流体室と前記弁室との連通が遮断されたときには、前記切替弁の受圧面積に応じた流体圧と前記パイロット室内の流体圧との差圧に基づく減衰力特性に調整することを特徴とする請求項1記載の減衰力調整機構。
  3. 前記切替弁は、前記減衰弁に当接可能に配置され、前記減衰弁に当接したときには、前記減衰弁の前記オリフィスの流路面積より小さい流路面積とする当接部を有することを特徴とする請求項1記載の減衰力調整機構。
  4. 前記ケースが、作動流体を収容する筒体で構成され、前記ハウジング及び前記シール部材が夫々、前記筒体内を摺動し前記筒体内を前記第1の流体室たる上室と前記第2の流体室たる下室に分離するピストン、及び該ピストンに装着されるシール部材で構成され、前記筒体内で前記ピストンを介して流動する作動流体を制御し減衰力を調整するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の減衰力調整機構。
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