(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記バルブの前記貫通穴は、隅部と、当該隅部よりも中心側に位置するとともに当該隅部よりも剛性が低い他の隅部とを有することを特徴とする請求項1記載の油圧緩衝器。
前記バルブは、前記一方側で周方向に形成された第1長穴と、前記他方側で周方向に形成されるとともに周方向における長さが当該第1長穴よりも短い第2長穴とを備えることを特徴とする請求項1記載の油圧緩衝器。
油圧緩衝器内において閉ざされた空間を区分するとともに、当該閉ざされた空間を外部と連続させる通路が形成された区分部材に対して中心側が固定され、当該区分部材の当該通路の開口端を覆うとともに、当該区分部材側から力を受けた際に当該区分部材から離れる方向に変形可能な部材であり、周方向に貫通穴が形成され、当該貫通穴の周方向中心と中心軸とを結ぶ仮想中心線に対して一方側が他方側に比べて当該区分部材側からの力に対する剛性が低いバルブであって、
前記一方側に位置する前記貫通穴の一端部の剛性が、前記他方側に位置する当該貫通穴の他端部の剛性に比べて高い
ことを特徴とするバルブ。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
<油圧緩衝器100>
図1は、本実施の形態に係る油圧緩衝器100の概略構成を示す図である。本実施の形態に係る油圧緩衝器100は、ストラット型サスペンションの一部を構成する複筒型式油圧緩衝器である。
油圧緩衝器100は、
図1に示すように、薄肉円筒状の外シリンダ11と、外シリンダ11内に収容される薄肉円筒状の内シリンダ12と、円筒状の外シリンダ11の円筒の軸方向(
図1では上下方向)の一方の端部を塞ぐ底蓋13とを有するシリンダ10を備えている。以下では、外シリンダ11の円筒の軸方向を、単に「軸方向」と称す。
【0010】
また、油圧緩衝器100は、内シリンダ12内で軸方向において移動可能に配置されたピストン41と、軸方向に沿って配置されるとともに軸方向の一方の端部(
図1では下端部)でピストン41を支持するピストンロッド22と、外シリンダ11の内側に配置されてピストンロッド22をガイドするロッドガイド25と、ロッドガイド25に対してピストン41とは反対側に設けられシリンダ10内の液体の漏れやシリンダ10内への異物の混入を防ぐオイルシール27とを備えている。
【0011】
さらに、油圧緩衝器100は、内シリンダ12における軸方向の一方の端部に配置された第1バルブ装置30と、ピストンロッド22における軸方向の一方の端部に配置された第2バルブ装置40と、油圧緩衝器100が取り付けられる車輪のナックル(不図示)へ連結するためのブラケット53と、ピストンロッド22における軸方向の他方の端部(
図1では上端部)に取り付けられる上スプリングシート(不図示)と、上スプリングシートとともにスプリング(不図示)を支持する下スプリングシート52とを備えている。
【0012】
ここで、ピストン41は、内シリンダ12の内周に接触し、内シリンダ12内の液体(本実施の形態においてはオイル)が封入された空間を、ピストン41よりも軸方向の一方の端部側の第1油室Y1と、ピストン41よりも軸方向の他方の端部側の第2油室Y2とに区分する。
さらに説明をすると、本実施の形態に係る油圧緩衝器100においては、内シリンダ12の外周と外シリンダ11の内周とで、リザーバ室Rを形成している。図示は省略するが、リザーバ室Rの内部は、オイルが封入された油室と、エア、不活性ガス等が封入されたガス室とで区画される。第1バルブ装置30は、
図1に示すように、後述するバルブボディ31により閉ざされた空間の一例である第1油室Y1とリザーバ室Rとを区分する。
【0013】
第1バルブ装置30は、軸方向に形成された第1油路311、第2油路312を有する円柱状の部材であるバルブボディ31を備えている。また、第1バルブ装置30は、バルブボディ31に形成された第1油路311における軸方向の一方の端部を塞ぐ第1バルブ32と、バルブボディ31に形成された第2油路312における軸方向の他方の端部を塞ぐ第2バルブ33(後述)と、バルブボディ31に対して第1バルブ32および第2バルブ33を固定するボルト・ナット35とを備えている。
第2バルブ装置40は、上述のピストン41を備えている。ここで、ピストン41は、軸方向に形成された第1油路411、第2油路412を有する。また、第2バルブ装置40は、ピストン41に形成された第1油路411における軸方向の一方の端部を塞ぐ第1バルブ42と、ピストン41に形成された第2油路412における軸方向の他方の端部を塞ぐ第2バルブ43とを備えている。
【0014】
次に、上述のように構成された油圧緩衝器100の作用について説明する。
先ずは、油圧緩衝器100の圧縮行程時の作用について説明する。
図2は、油圧緩衝器100の圧縮行程時のオイルの流れを示す図である。
ピストンロッド22が、白抜き矢印のようにシリンダ10に対して軸方向の一方の端部側(
図2においては下方)へ移動すると、ピストン41の移動により第1油室Y1内の圧力は高まる。そして、この第1油室Y1内のオイルは、第2バルブ装置40の第2油路412を塞ぐ第2バルブ43を開き、第2バルブ装置40の上方の第2油室Y2に流入する(矢印A参照)。この第1油室Y1から第2油室Y2へのオイルの流れは、第2油路412および第2バルブ43で絞られ、油圧緩衝器100の圧縮行程時における減衰力を得る。
また、第1油室Y1のオイルは、第1油路311を閉塞する第1バルブ32を開き、内シリンダ12と外シリンダ11との間に形成されるリザーバ室Rに流入する(矢印B参照)。この第1油室Y1からリザーバ室Rへのオイルの流れは、第1油路311および第1バルブ32で絞られ、油圧緩衝器100の圧縮行程時における減衰力を得る。
【0015】
次に、油圧緩衝器100の伸張行程時の挙動について説明する。
図3は、油圧緩衝器100の伸張行程時のオイルの流れを示す図である。
ピストンロッド22が、白抜き矢印のようにシリンダ10に対して軸方向の他方の端部側(
図3においては上方)へ移動すると、その体積分のオイルが第1油室Y1に不足することにより第1油室Y1内は負圧となる。これにより、第2油室Y2内のオイルが第2バルブ装置40の第1油路411を閉塞する第1バルブ42を開き、第1油室Y1に流入する(矢印C参照)。この第2油室Y2から第1油室Y1へのオイルの流れは、第2バルブ装置40の第1油路411および第1バルブ42で絞られ、油圧緩衝器100の伸張行程時における減衰力を得る。
【0016】
また、ピストンロッド22がシリンダ10に対して軸方向の他方の端部側(
図3においては上方)へ移動すると、リザーバ室R内のオイルが第1バルブ装置30のバルブボディ31の第2油路312を閉塞する第2バルブ33を開き、第1油室Y1内に流入する(矢印D参照)。このリザーバ室Rから第1油室Y1へのオイルの流れは、第1バルブ装置30の第2油路312および第2バルブ33で絞られ、油圧緩衝器100の伸張行程時における減衰力を得る。
以上のように構成された油圧緩衝器100は、この油圧緩衝器100が取り付けられた車両の走行時における衝撃力を吸収する。
【0017】
<第2バルブ33>
ここで、
図4を参照しながら、第2バルブ33の構成について説明をする。なお、
図4は、第1バルブ装置30の概略構成を示す図である。より詳細には、
図4(a)は第1バルブ装置30の斜視図であり、
図4(b)は
図4(a)におけるIVb−IVb断面図である。
図4(a)に示すように、第2バルブ(チェックバルブ)33は、略円板状の弾性変形可能な部材である。この第2バルブ33の中心側は、ボルト・ナット35によって、区分部材の一例であるバルブボディ(ボトムピース)31へと固定される。また、第2バルブ33は、複数の貫通穴である第1貫通穴33A、第2貫通穴33Bおよび第3貫通穴33C(後述)が形成されている。
【0018】
第2バルブ33は、
図4(b)に示すように、バルブボディ31に形成された第2油路312を覆うように配置される。より詳細には、第2バルブ33の外環部33E(後述)が第2油路312の開口端312Aと対峙するように配置されるとともに、第1貫通穴33A、第2貫通穴33Bおよび第3貫通穴33Cが、バルブボディ31に形成された第1油路311と対峙するように配置される。
この第2バルブ33は、油圧緩衝器100の圧縮行程時(
図2参照)においては、第1油室Y1(
図2参照)から第2油路312へオイルが流れることを制限する。このとき第2バルブ33は、第1貫通穴33A、第2貫通穴33Bおよび第3貫通穴33Cを通して、第1油室Y1(
図2参照)から第1油路311へオイルが流れることを許容する。また、第2バルブ33は、油圧緩衝器100の伸張行程時(
図3参照)においては、第2油路312から第1油室Y1(
図3参照)へオイルが流れることを許容する。このとき、第2バルブ33は、第2油路312から流出するオイルにより押圧され、バルブボディ31から離れる方向に撓んだ状態となる。
【0019】
さて、
図5を参照しながら、第2バルブ33の構成を詳細に説明する。なお、
図5は、第2バルブ33の概略構成を示す図である。より詳細には、
図5(a)は第2バルブ33の平面図であり、
図5(b)は第1貫通穴33Aの概略構成図である。
図5(a)に示すように、第2バルブ33には、貫通穴の一例である第1貫通穴33A、第1長穴の一例である第2貫通穴33Bおよび第2長穴の一例である第3貫通穴33Cが形成されている。第1貫通穴33A、第2貫通穴33Bおよび第3貫通穴33Cは、それぞれ第2バルブ33の円周方向(周方向)に沿って形成された円弧状の長穴であり、互いに円周方向の長さ(開口面積)が異なる。図示の例においては、第1貫通穴33A、第2貫通穴33Bおよび第3貫通穴33Cの順で、それぞれの円周方向の長さが長い。なお、図示の例において、第1貫通穴33A、第2貫通穴33Bおよび第3貫通穴33Cは、円弧状の長穴として示されているが、第2バルブ33の円周方向に延びる形状であればよく、例えば楕円形、長方形、あるいは多角形等であってもよい。
【0020】
また、第2バルブ33は、第1貫通穴33A、第2貫通穴33Bおよび第3貫通穴33Cよりも半径方向内側でボルト・ナット35(
図4(a)参照)を介してバルブボディ31に固定される内環部33Dと、第1貫通穴33A、第2貫通穴33Bおよび第3貫通穴33Cよりも半径方向外側でバルブボディ31に対して接離可能である外環部33Eと、内環部33Dと外環部33Eとを半径方向で接続する接続部33Fとを有する。なお、この接続部33Fは円周方向において不等間隔に配置されており、第2バルブ33は所謂不等配形状である。
【0021】
ここで、第2バルブ33は、円周方向における長さが異なる第1貫通穴33A、第2貫通穴33Bおよび第3貫通穴33Cが形成されていることから、バルブボディ31側からの力に対する剛性が、第2バルブ33は円周方向において異なる。詳細に説明をすると、円周方向の長さが最も長い第1貫通穴33Aが形成された領域(矢印a参照)、円周方向の長さが2番目に長い第2貫通穴33Bが形成された領域(矢印b参照)、円周方向の長さが最も短い第3貫通穴33Cが形成された領域(矢印c参照)、接続部33Fが形成された領域(矢印d参照)の順で、剛性が低い。なお、剛性が低いほど撓みやすくなることから、その領域における外環部33Eはバルブボディ31に対して接離しやすくなる。
【0022】
次に、第1貫通穴33Aの形状について説明をする。
まず、
図5(b)に示すように、第1貫通穴33Aは、4つの隅部である第1隅部C1、第2隅部C2、第3隅部C3および第4隅部C4を有する。具体的には、第1貫通穴33Aは、円周方向の一端側(第2貫通穴33B側)でかつ半径方向の外側に位置する第1隅部C1、円周方向の他端側(第3貫通穴33C側)でかつ半径方向の外側に位置する第2隅部C2、円周方向の他端側でかつ半径方向の内側に位置する第3隅部C3および円周方向の一端側でかつ半径方向の内側に位置する第4隅部C4を有する。
これら第1隅部C1、第2隅部C2、第3隅部C3および第4隅部C4は、それぞれが湾曲して形成されている。また、第1隅部C1、第2隅部C2、第3隅部C3および第4隅部C4それぞれの曲率半径は異なり、第1隅部C1、第2隅部C2、第3隅部C3および第4隅部C4の順で曲率半径が大きい(曲率が小さい)。
【0023】
より詳細には、半径方向外側の隅部においては、円周方向における第2貫通穴33B側の隅部は、第3貫通穴33C側の隅部よりも曲率半径が大きい。すなわち、第1隅部C1は第2隅部C2よりも曲率半径が大きい。また、半径方向内側の隅部においては、円周方向における第3貫通穴33C側の隅部は、第2貫通穴33B側の隅部よりも曲率半径が大きい。すなわち、第3隅部C3は第4隅部C4よりも曲率半径が大きい。
また、半径方向外側の隅部は、半径方向内側の隅部(他の隅部)よりも曲率半径が大きい。すなわち、第1隅部C1は第4隅部C4よりも曲率半径が大きく、第2隅部C2は第3隅部C3よりも曲率半径が大きい。
【0024】
次に、
図4乃至6を参照しながら、上述のように構成された第2バルブ33の作用について説明をする。なお、
図6は、本実施の形態とは異なる比較例の第2バルブ130,230の概略構成図である。
まず、
図6(a)に示すように、比較例の第2バルブ130においては、複数(図示の例においては9つ)の丸孔133Aが、円周方向に予め定めた間隔を隔てて形成されている。付言すると、第2バルブ130は等配形状である。
【0025】
本実施の形態の第2バルブ33は、上述のように円弧状の第1貫通穴33A、第2貫通穴33Bおよび第3貫通穴33Cが形成されており、
図6(a)の第2バルブ130と比較して、より剛性が低い領域を有する。したがって、第2バルブ33の方が、より変形しやすくなり、油圧緩衝器100の伸張行程時(
図3参照)においては、第2油路312から第1油室Y1(
図3参照)へオイルが流れやすくなる。
【0026】
また、第2バルブ33は、上述のように不等配形状であり、周方向において剛性が異なる。このことにより、油圧緩衝器100の伸張行程時(
図3参照)において、第2バルブ33は、第2バルブ33の剛性が低い領域から順に撓み始める。具体的には、第1貫通穴33Aが形成された領域(矢印a参照)、第2貫通穴33Bが形成された領域(矢印b参照)、第3貫通穴33Cが形成された領域(矢印c参照)、接続部33Fが形成された領域(矢印d参照)の順で撓み、それぞれの領域における外環部33Eが対峙する第2油路312との間にオイルの流路が形成される(開き始める)。このように剛性が低い領域から順に開く第2バルブ33を備える油圧緩衝器100は、例えば等配形状である第2バルブ130を備える場合と比較して、より滑らかな減衰力特性を有することになる。
【0027】
なお、
図6(a)の第2バルブ130は、第2バルブ33と比較して剛性が高いことから、伸長行程時に第2油路312から第1油室Y1(
図3参照)へ流れるオイルによる撓みが不十分となり、第1油室Y1(
図3参照)の圧力低下が生じ得る。
また、上述の第2バルブ33は、第1貫通穴33A、第2貫通穴33Bおよび第3貫通穴33Cを円弧状に形成しており、
図6(a)の第2バルブ130と比較して、第1油路311(
図4(b)参照)に対して開口する面積が大きい。したがって、第2バルブ33においては、油圧緩衝器100の圧縮行程時(
図2参照)のオイルの流路面積がより大きく確保され、オイルの流動性がより高い。
【0028】
次に、
図6(b)に示すように、比較例の第2バルブ230は、複数の貫通穴である第1貫通穴233A、第2貫通穴233Bおよび第3貫通穴233Cが形成されている。この第1貫通穴233A、第2貫通穴233Bおよび第3貫通穴233Cは、上述の第2バルブ33と同様に、円弧状の長穴であり、互いに円周方向(開口面積)の長さが異なるが、上述の第2バルブ33とは異なり、第1貫通穴233Aの4つの隅部である第1隅部C21、第2隅部C22、第3隅部C23および第4隅部C24それぞれの曲率半径が等しい。
【0029】
ここで、比較例の第2バルブ230を用いた場合において、油圧緩衝器100の伸張行程時(
図3参照)に第2バルブ230に生じる応力は、第1隅部C21、第2隅部C22、第3隅部C23および第4隅部C24の順で大きいことが確認された。
すなわち、半径方向外側の隅部においては、円周方向における第2貫通穴233B側の隅部は、第3貫通穴233C側の隅部よりも応力が大きい。具体的には、第1隅部C21は第2隅部C22よりも応力が大きい。また、半径方向内側の隅部においては、円周方向における第3貫通穴33C側の隅部は、第2貫通穴33B側の隅部よりも応力が大きい。具体的には、第3隅部C3は第4隅部C4よりも応力が大きい。また、半径方向外側の隅部は、半径方向内側の隅部よりも応力が大きい。具体的には、第1隅部C21は第4隅部C24よりも応力が大きく、第2隅部C22は第3隅部C23よりも応力が大きい。
【0030】
このことは、次の作用によるものとも考えられる。
すなわち、円周方向の長さがより長い第2貫通穴233Bが形成された領域(矢印b2参照)の方が、円周方向の長さがより短い第3貫通穴233Cが形成された領域(矢印c2参照)よりも剛性が低い。したがって、第2バルブ230がオイルにより押圧された際に、第2貫通穴233Bが形成された領域(矢印b2参照)と第3貫通穴233Cが形成された領域(矢印c2参照)とでは、それぞれが撓む量(バルブボディ31から離間する距離)が異なる。このことにより、第1貫通穴233Aの円周方向における両端で撓み量が異なる状態となる。
さらに、第2油路312から第1油室Y1(
図3参照)へと流れるオイルにより押圧された際に、第2バルブ230は、半径方向外側から半径方向内側へと順に撓む。このことにより、第2バルブ230の半径方向における第1貫通穴233Aの両端で撓み量が異なる状態となる。
【0031】
付言すると、第2バルブ230は半径方向外側から半径方向内側へと順に撓むことから、半径方向内側の隅部は、半径方向外側の隅部の状態に応じて撓み量が変化すると考えられる。具体的に説明すると、仮に第1貫通穴233Aの円周方向における両端が同様に撓むとすると、半径方向外側における2つの隅部(第1隅部C21および第2隅部C22)のうちより大きく撓む隅部(第1隅部C21)の半径方向内側に位置する隅部(第4隅部C24)は、より小さく撓む隅部(第2隅部C22)の半径方向内側に位置する隅部(第3隅部C23)より小さく撓むと考えられる。
以上のことから、第1隅部C21、第2隅部C22、第3隅部C23および第4隅部C24の順で撓み量が大きくなり、それぞれにおける応力がこの順で大きくなるものと考えられる。
【0032】
さて、本実施の形態における第2バルブ33は、比較例の第2バルブ230とは異なり、第1隅部C1、第2隅部C2、第3隅部C3および第4隅部C4の順で曲率半径が大きい。このことにより、第1隅部C1、第2隅部C2、第3隅部C3および第4隅部C4における応力のばらつきが抑制される。
図示の例においては、油圧緩衝器100の伸張行程時(
図3参照)に、第1隅部C1、第2隅部C2、第3隅部C3および第4隅部C4において生じる応力が等しくなることが確認された。なお、第2バルブ33における第1隅部C1において生じる応力は、第2バルブ230における第1隅部C21において生じる応力よりも小さい。
【0033】
以上より、本実施の形態は、第1貫通穴33Aの各隅部の曲率半径を変更することで第1貫通穴33Aの隅部における剛性を高め、第2バルブ33に生じる最大応力値を低下させる。
ここで、第2バルブ33は、比較例の第2バルブ230よりも、応力が分散された状態となることから、耐久性がより向上する。例えば、第1隅部C1、第2隅部C2、第3隅部C3および第4隅部C4それぞれの曲率半径の比率を、1:0.85:0.5:0.35とした際に、第2バルブ33においては、曲率半径が変化しない比較例の第2バルブ230と比較して、最大応力値が約20%低下することが確認された。
さらに説明をすると、第2バルブ33は、応力を増加させない形状とすることにより、比較例の第2バルブ230と同様により低い圧力で撓む(開く)という減衰特性は維持しながら、第2バルブ230よりも耐久性を向上させたものとして捉えることができる。なお、第2バルブ33は、応力が集中する隅部において破損し難くすることができる。
【0034】
さらに説明をすると、本実施の形態は、第2バルブ33の高応力が発生する隅部の曲率半径を、発生する応力に応じて変更するものとして捉えることができる。
また、本実施の形態は、
図5(a)に示すように、第1貫通穴33Aの円周方向における中点(周方向中心)CCと第2バルブ33の中心軸CLとを結ぶ仮想中心線ILに対して剛性が低い側(一方側、第2貫通穴33B側)と高い側(他方側、第3貫通穴33C側)を第2バルブ33が有する場合に、より剛性が低い側に位置する第1貫通穴33Aの端部(隅部)の曲率半径を、より剛性が高い側に位置する第1貫通穴33Aの端部(隅部)の曲率半径よりも大きくする(剛性を高める)ものとして捉えることができる。
【0035】
ここで、上記では説明を省略したが、
図5に示す第2バルブ33の第2貫通穴33Bおよび第3貫通穴33Cそれぞれの半径方向外側の隅部は、それぞれ半径方向内側の端部よりも曲率半径が大きい。このことにより、第2貫通穴33Bおよび第3貫通穴33Cそれぞれの半径方向外側において生じる応力を分散させることができる。
なお、第2貫通穴33Bおよび第3貫通穴33Cにおいて、第1貫通穴33Aと同様に、第2バルブ33の円周方向における剛性に応じて各隅部の曲率半径を変化させることで、第2貫通穴33Bおよび第3貫通穴33Cにおいて生じる応力を分散させてももちろんよい。
【0036】
さて、上記では、第1貫通穴33A、第2貫通穴33Bおよび第3貫通穴33Cのそれぞれの隅部の曲率半径を調整することにより、各隅部における剛性を調整することを説明した。しかしながら、各隅部における剛性を変化させる態様であれば、例えば第1貫通穴33A、第2貫通穴33Bおよび第3貫通穴33C周辺における第2バルブ33の厚みや材質等を調整する構成であってもよい。
また、上記では、円周方向の長さが異なる複数の貫通穴を形成することで、第2バルブ33の周方向の剛性を不均一とすることを説明した。しかしながら、第2バルブ33の周方向の剛性を不均一とする構成であれば、例えば半径方向の長さ(幅)が異なる貫通穴を円周方向に複数形成する構成、円周方向の長さが異なる複数の接続部33Fを形成する構成、円周方向において第2バルブの厚みや材質を異ならせる構成、あるいはこれらの組み合わせ等であってもよい。
また、上記では第1バルブ装置30が備える第2バルブ33として説明をしたが、上記構成は剛性が周方向において不均一なバルブであれば適用可能であり、例えば第1バルブ装置30の第1バルブ32、あるいは第2バルブ装置40の第1バルブ42や第2バルブ43等、他のバルブに上記構成を適用してももちろんよい。