(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
一方室と他方室とを区画するバルブディスクと、このバルブディスクに積層されるリテーナと、上記一方室と上記他方室とを連通するとともに上記バルブディスクの内周側に形成されるバルブディスク通孔と上記リテーナに形成されるリテーナ通孔とからなる内周側流路と、上記バルブディスクの外周側に形成されて上記一方室と上記他方室とを連通する外周側流路と、上記リテーナの反バルブディスク側に積層されて外周部で上記内周側流路を開閉可能に塞ぐ環板状のリーフバルブとを備える緩衝器のバルブ構造において、
上記リテーナ通孔の流路面積が上記バルブディスク通孔の流路面積以上に設定されることを特徴とする緩衝器のバルブ構造。
上記バルブディスク及び上記リテーナの少なくとも何れか一方の合わせ面に環状の窓が形成され、この窓を介して上記バルブディスク通孔と上記リテーナ通孔とが連通することを特徴とする請求項1に記載の緩衝器のバルブ構造。
上記バルブディスク通孔及び上記外周側流路が上記バルブディスクを軸方向に貫通するとともに、上記リテーナ通孔が上記リテーナを軸方向に貫通することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の緩衝器のバルブ構造。
上記バルブディスクは、シリンダの内周面に摺接するとともに上記シリンダ内を上記一方室と上記他方室とに区画するピストンであり、上記外周側流路及び上記バルブディスク通孔が形成されるピストン本体と、このピストン本体の外周に沿って取り付けられる摺接部とからなることを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載の緩衝器のバルブ構造。
【背景技術】
【0002】
上記緩衝器のバルブ構造は、例えば、車両用の緩衝器のピストン部等に具現化され、緩衝器内に作動流体を収容する一方室と他方室とを区画するピストン(バルブディスク)と、このピストンに形成されて一方室と他方室とを連通する流路と、この流路を通過する作動流体に抵抗を与えるリーフバルブ等の減衰力発生要素とを備える。
【0003】
そして、ピストンが一方室側若しくは他方室側に移動する作動時に一方室若しくは他方室が加圧され、作動流体が上記流路を通過して一方室と他方室との間を移動するため、緩衝器は減衰力発生要素の抵抗に起因する減衰力を発生する。
【0004】
また、車両用の緩衝器においては、緩衝器が発生する減衰力が車両の乗り心地に大きく影響するため、緩衝器が所望の減衰特性(ピストン速度に対する減衰力変化)を実現できるよう、多様な減衰特性を実現可能なバルブ構造を備えることが好ましい。
【0005】
例えば、特許文献1には、
図5に示すように、一方室Aと他方室Bとを区画するピストン100にリテーナ(特許文献1中セパレータ3)200を積層した緩衝器D1のピストン構造が開示されている。
【0006】
そして、引用文献1の緩衝器D1は、一方室Aと他方室Bとを連通するとともにピストン100の内周側に形成されるバルブディスク通孔110とリテーナ200に形成されるリテーナ通孔210とからなる内周側流路300aと、ピストン100の外周側に形成されて一方室Aと他方室Bとを連通する外周側流路300bとを備えている。
【0007】
また、上記ピストン100の反リテーナ側面には、外周側流路300bと連なる窓101と、この窓101の外周を囲う弁座102が形成される。他方、上記リテーナ200の反ピストン側面には、内周側流路300aと連なる窓201と、この窓201の外周を囲う弁座202が形成されている。そして、上記各弁座202,102に環板状のリーフバルブ4a,4bの外周部がそれぞれ着座しており、内周側流路300aと外周側流路300bの出口を開閉可能に塞いでいる。
【0008】
つまり、上記構成を備えることにより、特許文献1に開示の緩衝器は、ピストン100の外周側と内周側に流路を形成したとしても、ピストン100にリテーナ200を介してリーフバルブ4aを積層することで、内周側流路300aに対応するリーフバルブ4aが着座する弁座202の径を大きくすることができ、径が大きく撓み易いリーフバルブ4aを使用できる。
【0009】
したがって、上記緩衝器D1においては、作動流体がリーフバルブ4aの外周部と弁座202との隙間を通過する際の抵抗に起因するバルブ特性の減衰係数(ピストン速度変化量に対する減衰力変化量の割合)を小さくすることができる。
【0010】
さらに、上記緩衝器D1においては、各種寸法形状のリテーナ200を載せ換えることで減衰力特性を多様に変更させることができる(特許文献1中段落0032)。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下に本発明の一実施の形態を示す緩衝器のバルブ構造について、図面を参照しながら説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同じ部品か対応する部品を示す。
【0021】
図1に示すように、本実施の形態に係る緩衝器のバルブ構造は、緩衝器Dのピストン部に具現化されており、一方室Aと他方室Bとを区画するピストン(バルブディスク)1と、このピストン1に積層されるリテーナ2と、上記一方室Aと上記他方室Bとを連通するとともに上記ピストン1の内周側に形成されるバルブディスク通孔10と上記リテーナ2に形成されるリテーナ通孔20とからなる内周側流路3aと、上記ピストン1の外周側に形成されて上記一方室Aと上記他方室Bとを連通する外周側流路3bと、上記リテーナ2の反ピストン側に積層されて外周部で上記内周側流路3aを開閉可能に塞ぐ環板状のリーフバルブ4aとを備える。そして、上記リテーナ通孔20の流路面積が上記バルブディスク通孔10の流路面積以上に設定される。
【0022】
また、上記バルブ構造を備える緩衝器Dは、周知であるので詳細には図示して説明しないが、例えば、水、水溶液、油等の液体からなる作動流体を収容するシリンダ5と、このシリンダ5の一方側開口を封止する環状のヘッド部材(図示せず)と、このヘッド部材に軸支されて上記ヘッド部材を摺動自在に貫通するピストンロッド6と、このピストンロッド6の取り付け部60に保持されるピストン1と、シリンダ5の他方側開口を塞ぐ封止部材(図示せず)と、シリンダ5内に出没するピストンロッド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る。
【0023】
また、上記シリンダ5内は、作動流体で満たされる一方室Aと他方室Bとに上記ピストン1で区画されており、これら一方室Aと他方室Bは、内周側流路3aと外周側流路3bを介して連通している。
【0024】
そして、上記バルブ構造にあっては、シリンダ5の内周面に沿ってピストン1が移動して緩衝器Dが伸縮し、一方室Aと他方室Bとを内周側流路3aや外周側流路3bを介して作動流体が交流するときに、その作動流体の流れに対してそれぞれ対応するリーフバルブ4a,4bで抵抗を与えて所定の圧力損失を生じさせ、緩衝器Dに所定の減衰力を発生させる減衰バルブとして機能する。
【0025】
以下、このバルブ構造について詳しく説明すると、ピストンロッド6に保持されるピストン(バルブディスク)1の
図1中上側となる一方側には、複数枚の環板状のリーフバルブ4b、4b、・・・と、間座7と、バルブストッパ8がピストン側から順に積層される。他方、ピストン1の他方側には、リテーナ2が積層されており、このリテーナ2の反ピストン側に、環板状のシム9と、複数枚の環板状のリーフバルブ4a,4a,・・・と間座7がリテーナ側から順に積層されている。
【0026】
また、上記ピストン1を保持するピストンロッド6の先端部には、その他の部分よりも小径な取り付け部60が形成されており、他の部分との境界に段部61が形成されている。また、取り付け部60の先端部60aには、螺子溝が形成されてナットNが螺合している。
【0027】
上記構成を備えることにより、ピストンロッド6の取り付け部60をピストン1、リテーナ2、リーフバルブ4a,4b、間座7、バルブストッパ8及びシム9の軸心部に貫通させた状態でナットNを先端部60aに螺合し、段部61とナットNとの間にこれらを挟持して、ピストンロッド6に保持させることができる。
【0028】
また、このとき、各リーフバルブ4a,4bの内周端は、ピストンロッド6に固定されるが、各リーフバルブ4a,4bの外周側は反ピストン側に撓むことができるようになっている。さらに、本実施の形態において、リテーナ2に積層されるリーフバルブ4aには、初期撓みが与えられており、この撓み量は、厚さの異なるシム9を使用したり、シム9の積層枚数を変更したりすることにより調整することができる。
【0029】
つづいて、上記ピストン1は、上記ピストンロッド6の取り付け部60が貫通する取り付け孔1aを備えて環状に形成されるピストン本体1bと、このピストン本体1bの外周に沿って取り付けられてシリンダ5の内周面に摺接する摺接部1cとからなる。また、上記ピストン本体1bにおいて、その外周部がリテーナ側に延びており、筒状のスカート部1dが形成されている。
【0030】
さらに、上記ピストン本体1bの外周側で上記スカート部1dの内側には、一方室Aと他方室Bとを連通する外周側流路3bが形成されており、この外周側流路3bの出口がピストン1に積層されるリーフバルブ4bで開閉可能に塞がれている。また、上記ピストン本体1bの内周側からリテーナ2にかけて内周側流路3aが形成されており、この内周側流路3aの出口がリテーナ2に積層されるリーフバルブ4aで開閉可能に塞がれている。
【0031】
さらに、最もピストン(リテーナ)側に位置する各リーフバルブ4a,4bの外周部には、オリフィスとして機能する周知の切欠き40がそれぞれ形成されている。
【0032】
また、上記外周側流路3bは、ピストン1を軸方向に貫通するとともにピストン1の外周側に円周方向に沿って複数形成される。他方、上記内周側流路3aは、ピストン1を軸方向に貫通するとともにピストン1の内周側に円周方向に沿って複数形成されるバルブディスク通孔10と、リテーナ2を軸方向に貫通するとともにリテーナ2の円周方向に沿って複数形成されるリテーナ通孔20とからなる。
【0033】
つづいて、上記ピストン1の反リテーナ側面には、
図2(a)に示すように、上記各外周側流路3bと連なる窓11と、上記各バルブディスク通孔10と連なる窓12が周方向に交互に形成されている。そして、これらの窓11,12は、外周側流路3bと連なる窓11の外周を囲う花弁状の弁座13で区画されている。このため、弁座13にリーフバルブ4bが着座しているとき、外周側流路3bの一方室側がリーフバルブ4bで塞がれるが、バルブディスク通孔10の一方室側がリーフバルブ4bで塞がれることがない。
【0034】
尚、バルブディスク通孔10と連なる窓12には、リーフバルブ4bを下支えするための突起14がそれぞれ設けられているが、
図1において、この突起14の記載を省略している。また、
図1に記載するピストン1の断面は、
図2(a)のX−X線の切断面である。
【0035】
また、上記ピストン1の合わせ面(リテーナ側面)には、
図2(b)に示すように、バルブディスク通孔10と連なる環状の窓15と、この窓15の外周を囲う小径環状の弁座16と、上記窓15の内周側に起立する環状の座部17とが形成されている。また、上記外周側流路3bは、上記弁座16の外周側に開口している。
【0036】
つづいて、上記ピストン1に積層されるリテーナ2は、
図1に示すように、ピストン1のスカート部1dの内側に挿入されて、外周が小径に形成される小外径部2aと、この小外径部2aの反ピストン側に同軸に連設されて小外径部2aよりも外周が大きく形成される大外径部2bとを備えている。
【0037】
そして、上記小外径部2aがスカート部1dの内周よりも小径に形成されるとともに、小外径部2aの反ピストン側がスカート部1dから突出する。また、大外径部2bの外周には、シリンダ5との間に隙間(符示せず)ができており、他方室B内の作動流体が外周側流路3b内に流入することの妨げにならないようになっている。
【0038】
さらに、上記リテーナ2に形成される複数のリテーナ通孔20は、
図3に示すように、円弧状にそれぞれ形成されるとともに、リテーナ2の周方向に沿って等間隔に配置されており、これらリテーナ通孔20の間に変形可能な弾性変形部21が形成される。尚、
図1に記載するリテーナの断面は、
図3(a)のY−Y線の切断面である。
【0039】
また、上記リテーナ通孔20の流路面積は、上記バルブディスク通孔10の流路面積以上に設定されている。このリテーナ通孔20の流路面積とは、リテーナ通孔20の各開口面積の総和であり、本実施の形態において、各リテーナ通孔20が同一形状を有していることから、リテーナ通孔20の流路面積をリテーナ通孔一つの開口面積×リテーナ通孔の数で求めることができる。他方、バルブディスク通孔10の流路面積とは、バルブディスク通孔10の各開口面積の総和であり、本実施の形態において、各バルブディスク通孔10も同一形状を有していることから、バルブディスク通孔10の開口面積をバルブディスク通孔一つの開口面積×バルブディスク通孔の数で求めることができる。
【0040】
尚、本実施の形態において、各リテーナ通孔20及び各バルブディスク通孔10を
図1中左右方向に切断したときの断面積は、入口から出口にかけて等しいことから、リテーナ通孔20及びバルブディスク通孔10の断面積が各開口面積にそれぞれ等しい。しかし、リテーナ通孔20及び、またはバルブディスク通孔10に縮径されている部分がある場合には、最も縮径されている部分の断面積が開口面積に相当する。
【0041】
もどって、上記リテーナ2の合わせ面(ピストン側面)には、
図2(a)に示すように、上記リテーナ通孔20と連なる環状の窓22と、この窓22の外周を囲う環状の外周シート面23と、この窓22の内周側に起立する環状の内周シート面24とが形成されている。また、上記外周シート面23及び内周シート面24は、リテーナ2をピストン1に重ねたとき、ピストン1の合わせ面の弁座16及び座部17にそれぞれ合わさるように形成される(
図1)。
【0042】
そして、外周シート面23を上記弁座16に密着させることで、バルブディスク通孔10とリテーナ通孔20とで構成される内周側流路3aの途中から作動流体が漏れることを防止することが可能となる。
【0043】
尚、この外周シート面23を上記弁座16に密着させるための方法は、適宜周知の方法を採用することが可能であるが、本実施の形態においては、外周シート面23を弁座16に当接させたとき、内周シート面24と座部17との間に隙間が生じるよう設定する。そして、リテーナ側からナットNを締め付けて弾性変形部21を弾性変形させ、内周シート面24を座部17に向けて平行移動させる。これにより、外周シート面23が弁座16に密着するため、内周側流路3aの途中から作動流体が漏れることを防ぐことができる。
【0044】
もどって、上記リテーナ2の反ピストン側面には、
図3(b)に示すように、リテーナ通孔20と連なる環状の窓25と、この窓25の外周を囲う大径環状の弁座26とが形成されている。そして、この弁座26にリーフバルブ4aが着座しているとき、内周側流路3aの他方室側がリーフバルブ4aで塞がれる。
【0045】
次に、本実施の形態における緩衝器Dのバルブ構造の作用効果について説明する。ピストン1がシリンダ5から退出する緩衝器Dの伸長時において、ピストン速度が低速領域にある場合には、加圧された一方室Aの作動流体がリーフバルブ4a,4b切欠き40を作動流体が通過して他方室Bに移動するため、緩衝器Dは、オリフィスによる二乗特性の減衰力を発生する。
【0046】
また、緩衝器Dの伸長時において、ピストン速度が低速領域を脱して中速領域に達すると、作動流体がリテーナ2に積層されるリーフバルブ4aの外周部を撓ませて、リテーナ2の弁座26とリーフバルブ4aの外周部の間にできる隙間を通過し、一方室Aから他方室Bに移動するため、緩衝器Dは、リーフバルブ4aによる比例特性の減衰力を発生する。
【0047】
また、緩衝器Dの伸長時において、ピストン速度がさらに高くなり、高速領域に達してリーフバルブ4aがある程度開くと、緩衝器Dは、内周側流路3aを作動流体が通過する際の抵抗によるポート特性の減衰力を発生する。
【0048】
他方、ピストン1がシリンダ5内に進入する緩衝器Dの圧縮時おいて、ピストン速度が低速領域にある場合には、加圧された他方室Bの作動流体がリーフバルブ4a,4bの切欠き40を作動流体が通過して一方室Aに移動するため、緩衝器Dは、オリフィスによる二乗特性の減衰力を発生する。
【0049】
また、緩衝器Dの圧縮時において、ピストン速度が低速領域を脱して中速領域に達すると、作動流体がピストン1に積層されるリーフバルブ4bの外周部を撓ませて、ピストン1の弁座13とリーフバルブ4bの外周部の間にできる隙間を通過し、他方室Bから一方室Aに移動するため、緩衝器Dは、リーフバルブ4bによる比例特性の減衰力を発生する。
【0050】
また、緩衝器Dの圧縮時において、ピストン速度がさらに高くなり、高速領域に達してリーフバルブ4bがある程度開くと、緩衝器Dは、外周側流路3bを作動流体が通過する際の抵抗によるポート特性の減衰力を発生する。
【0051】
また、本発明において、リテーナ通孔20の流路面積がバルブディスク通孔10の流路面積以上に設定されることから、バルブディスク通孔10を通過した作動流体をリテーナ通孔20で絞る事がなく、ポート特性の減衰力をバルブディスク通孔10の流路面積で設定することができる。このため、異なる流路面積を備えるピストン1に交換することで、減衰力特性を変更することができる。
【0052】
また、バルブディスク通孔10の流路面積は、リテーナ通孔20の流路面積以下であればよいため、ピストン1を単体で使用した場合にも、ポート特性の減衰係数を大きくすることができ、既存のピストンを利用することが可能となる。そして、リーフバルブ4aの抵抗に起因する減衰力を立ち上げたい場合には、リテーナ2を積層することなくピストン1を単体で使用すればよい。
【0053】
このため、例えば、バルブディスク通孔10の流路面積が異なる3種類のピストン1を用意し、図示しないが、最も流路面積の大きいバルブディスク通孔10を有するピストン1をピストン1A、次に流路面積の大きいバルブディスク通孔10を有するピストン1をピストン1B、最も流路面積の小さいバルブディスク通孔10を有するピストンをピストン1Cとした場合、これらのピストン1A,1B,1Cに組み合わせられるリテーナ2に形成されるリテーナ通孔20の流路面積は、上記ピストン1Aのバルブディスク通孔10の流路面積以上に設定され、
図4に示す6種類の減衰特性を実現することができる。
【0054】
図4中実線で示すP1,P2,P3は、上記3種類のピストン1A,1B,1Cを上記リテーナ2とそれぞれ組み合わせて使用した場合における減衰特性を示し、P1は上記ピストン1Aを使用した場合、P2は上記ピストン1Bを使用した場合、P3は上記ピストン1Cを使用した場合を示す。
【0055】
また、
図4中破線で示すP4,P5,P6は、上記3種類のピストン1A,1B,1Cをピストン単体で使用した場合における減衰特性を示し、この場合、上記P1がP4に、上記P2がP5に、上記P3がP6に変化する。
【0056】
つまり、本発明によれば、異なるポート径のバルブディスク通孔10を有するn種類のピストン1と、これら何れのピストン1のバルブディスク通孔10を通過する作動流体をも絞らないよう設定される一つのリテーナ2を用意することで、ピストン単体で使用する場合のn通りの減衰力特性と、リテーナ2とピストン1とを組み合わせて使用する場合のn通りの減衰力特性、即ち、2n通りの減衰力特性を実現することが可能となり、少ない部品数で多様な減衰力特性を実現することができる。
【0057】
また、本実施の形態において、ピストン1には、内周側と外周側に内周側流路3aと外周側流路3bが形成されている。このため、内周側流路3aの出口を塞ぐリーフバルブ4aをピストン1に形成される小径環状の弁座16に直接着座させる場合には、リーフバルブ4aの径が小径となり、ピストン速度が中速領域にあるときの減衰係数が大きくなる。
【0058】
したがって、本発明のように、ピストン1にリテーナ2を介してリーフバルブ4aを積層し、内周側流路3aに対応するリーフバルブ4aが着座する弁座26の径を大きくし、径が大きく撓み易いリーフバルブ4aの使用を可能にしてピストン速度が中速領域にあるときの減衰係数を小さくするよう調整できることが好ましい。
【0059】
また、本実施の形態において、バルブディスク通孔10とリテーナ通孔20が窓15,22を介して連通しているため、バルブディスク通孔10とリテーナ通孔20との周方向の位置あわせをする必要がない。
【0060】
また、本実施の形態において、バルブディスク通孔10及び外周側流路3bがピストン1を軸方向に貫通し、上記リテーナ通孔20がリテーナ2を軸方向に貫通していることから、バルブディスク通孔10、外周側流路3b及びリテーナ通孔20を容易に開穿することができる。
【0061】
また、本実施の形態において、ピストン本体1aがスカート部1dを備えており、このスカート部1dにリテーナ2の小外径部2aが挿入されることから、摺接部1bの軸方向長さを確保するとともに、ピストン1とリテーナ2とを組み合わせた時の軸方向長さを短くすることができ、緩衝器Dを小型化することができる。
【0062】
以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱することなく改造、変形及び変更を行うことができることは理解すべきである。
【0063】
例えば、上記実施の形態における緩衝器のバルブ構造は、緩衝器Dのピストン部に具現化されるとしたが、緩衝器Dのベースバルブ部に具現化されるとしても良い。
【0064】
また、上記緩衝器Dは、作動流体として液体を使用する液圧緩衝器であるが、作動流体として気体を使用する空圧緩衝器であるとしても良い。
【0065】
また、上記実施の形態において、バルブディスク通孔10とリテーナ通孔20がピストン1及びリテーナ2の各合わせ面に形成される窓15,22を介して連通しているが、ピストン1若しくはリテーナ2の何れか一方に窓が形成されていれば、周方向の位置あわせの必要がない。また、位置あわせができれば、バルブディスク通孔10とリテーナ通孔20とを連通する際、上記窓15,22を介して連通させなくても良い。
【0066】
また、ピストン1またはリテーナ2の形状や、バルブディスク通孔10、外周側流路3b、リテーナ通孔20の形状や数は、上記の限りではなく、適宜変更することが可能である。
【0067】
また、上記実施の形態におけるリテーナ2は、隣り合うリテーナ通孔20の間に弾性変形部21を有しており、これにより、内周側流路3aの途中から作動流体が漏れることを防ぐことができるが、この効果を達成することができれば弾性変形部21を有していなくても良い。