JP2011080573A - 緩衝器のバルブ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ピストン速度が中高速域に減衰力を低減することができる緩衝器のバルブ構造を提供することである。
【解決手段】本発明の緩衝器のバルブ構造は、緩衝器内に形成される一方室４１と他方室４２とを連通する流路１３を備えたバルブディスク１と、バルブディスク１に積層されて流路１３を開閉するリーフバルブ２とを備えた緩衝器のバルブ構造において、バルブディスク１は、リーフバルブ２が離着座する環状の外周側弁座１４と外周側弁座１４の内周側に環状の内周側弁座１５を設け、流路１３が一方室４１から外周側弁座１４と内周側弁座１５との間に通じ、リーフバルブ２が撓んで流路１３を開放する際に外周側弁座１４とリーフバルブ２との間および内周側弁座１５とリーフバルブ２との間を介して流路１３を他方室４２へ連通させることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、緩衝器のバルブ構造の改良に関する。

従来、この種のバルブ構造にあっては、たとえば、車両用の油圧緩衝器のピストン部等に具現化され、緩衝器内に二つの圧力室を隔成するピストンと、当該ピストンに設けたポートの外周に配置される環状弁座に着座する環状のリーフバルブとを備え、このリーフバルブでポートを開閉するものが知られている。

そして、リーフバルブの外周側を撓ませることによりポートを開閉するバルブ構造では、環状弁座に設けた切欠あるいは環状弁座に当接するリーフバルブの外周に設けた切欠によって形成されるオリフィスを備えており、リーフバルブが環状弁座から離座する開弁圧に達するまでは、作動油にオリフィスを通過させるようにしている。

バルブ構造を上記のような構成とすることで、ピストン速度が低い場合には、減衰力が立ち上がるオリフィス特有の自乗特性となる減衰特性（ピストン速度に対する減衰力変化の特性）を得ることができ、ピストン速度が低速領域を脱して中高速となるとリーフバルブの外周側が撓んでポートを開放するので、減衰特性の傾きがピストン速度が低速領域にある場合に比較して小さくなる減衰特性を得ることができるようになっている。

しかし、上記緩衝器のバルブ構造では、ピストン速度が中高速領域における減衰力が過剰となって、車両における乗り心地を損なう場合があり、これを解消するため、リーフバルブの内周側を固定的に支持せずに、ピストンをピストンロッドに固定する筒状のピストンナットの外周にリーフバルブの内周を摺接させ、コイルスプリングでメインバルブを介してリーフバルブの背面を附勢した緩衝器のバルブ構造が提案されるに至っている（たとえば、特許文献１参照）。

このバルブ構造を適用した緩衝器にあっては、図示するところではピストン速度が低速領域にあるときにはリーフバルブの外周側がリーフバルブに積層したメインバルブの当接部位を支点として撓むので、内周が固定的に支持されるバルブ構造と略同様の減衰特性を発揮し、ピストン速度が中高速領域に達すると、ポートを通過する作動油の圧力がリーフバルブに作用し、コイルスプリングの附勢力に抗してリーフバルブがメインバルブとともにピストンから軸方向にリフトして後退するので、内周が固定的に支持される緩衝器のバルブ構造に比較して流路面積が大きくなり、減衰力が過大となることを抑制して、車両における乗り心地を向上することができる。

特開平９−２９１９６１号公報（図１）

しかしながら、上述のような提案のバルブ構造にあっては、内周固定のリーフバルブを備えたバルブ構造に比較して、ピストン速度が中高速域にある際の減衰力を低減することができるのであるが、低減幅が充分ではなく、さらなる減衰力低減が要望されている。

そこで、本発明は、上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、ピストン速度が中高速域にある際の減衰力を低減することができる緩衝器のバルブ構造を提供することである。

上記した目的を解決するために、本発明における課題解決手段は、緩衝器内に形成される一方室と他方室とを連通する流路を備えたバルブディスクと、バルブディスクに積層されて流路を開閉するリーフバルブとを備えた緩衝器のバルブ構造において、バルブディスクは、リーフバルブが離着座する環状の外周側弁座と外周側弁座の内周側に環状の内周側弁座を設け、流路が一方室から外周側弁座と内周側弁座との間に通じ、リーフバルブが撓んで流路を開放する際に外周側弁座とリーフバルブとの間および内周側弁座とリーフバルブとの間を介して流路を他方室へ連通させることを特徴とする。

本発明の緩衝器のバルブ構造によれば、リーフバルブと外周側弁座との間の外周側の環状隙間のみならず、リーフバルブと内周側弁座との間の内周側の隙間を通過するので、流路面積が従来のバルブ構造に比較して大きくなり、ピストン速度が中高速領域にある際の減衰力は、従来に比較しても低減され、従来のバルブ構造に比較して減衰係数が小さくなる減衰特性を実現できる。

一実施の形態におけるバルブ構造が具現化された緩衝器のピストン部の一部におけるＡＡ縦断面図である。 一実施の形態の緩衝器のバルブ構造が具現化したバルブディスクの底面図である。 一実施の形態の緩衝器のバルブ構造が具現化した緩衝器における減衰特性を示す図である。 一実施の形態の一変形例における緩衝器のバルブ構造が具現化したバルブディスクの底面図である。 一実施の形態の一変形例における緩衝器のバルブ構造が具現化したバルブディスクの底面図である。 他の実施の形態におけるバルブ構造が具現化された緩衝器のピストン部の一部におけるＢＢ縦断面図である。 他の実施の形態の緩衝器のバルブ構造が具現化したバルブディスクの底面図である。

以下、本発明における緩衝器のバルブ構造を図に基づいて説明する。一実施の形態における緩衝器のバルブ構造は、図１に示すように、緩衝器のピストン部の伸側の減衰バルブに具現化されており、緩衝器内に形成される一方室４１と他方室４２とを連通する流路１３を備えたバルブディスク１と、バルブディスク１に積層されて流路１３を開閉するリーフバルブ２とを備えて構成されている。

他方、バルブ構造が具現化される緩衝器は、周知であるので詳細には図示して説明しないが、具体的にたとえば、シリンダ４０と、シリンダ４０の上端を封止するヘッド部材（図示せず）と、ヘッド部材（図示せず）を摺動自在に貫通するピストンロッド５と、シリンダ４０内に摺動自在に挿入されてシリンダ４０内を一方室４１と他方室４２とに区画するとともにピストンロッド５の先端５ａに固定される区画部材としてのピストン３と、シリンダ４０の下端を封止する封止部材（図示せず）と、シリンダ４０から出没するピストンロッド５の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、シリンダ４０内には流体、具体的には作動油が充填されている。なお、流体としては、作動油以外の液体や気体を利用することも可能である。

そして、上記バルブ構造にあっては、シリンダ４０に対してピストン３が図１中上方に移動して、圧縮される一方室４１から他方室４２へ流路１３を介して作動油が移動する際に、その作動油の流れに対してリーフバルブ２で抵抗を与えて所定の圧力損失を生じせしめて、緩衝器に所定の減衰力を発生させる減衰力発生要素として機能する。

以下、このバルブ構造について詳しく説明すると、バルブディスク１は、筒状とされてピストンロッド５の先端５ａに装着されており、ピストン３側となる図１中上方側の外径を小径に設定して設けた小径部１１と、反ピストン３側となる図１中下方側の外径を大径に設定して設けた大径部１２と、大径部１２の図１中下端の外周縁に下方に向けて設けられた環状の外周側弁座１４と、大径部１２の図１中下端であって外周側弁座１４より内側に下方に向けて設けられた環状の内周側弁座１５と、大径部１２の図１中下端であって外周側弁座１４と内周側弁座１５との間に設けた環状窓１６と、大径部１２の図１中下端であって内周側弁座１５のすぐ内側に設けた環状窓１７と、小径部１１の図１中上方側となるピストン３側の端部から開口して上記環状窓１６へ連通される複数の流路１３と、大径部１２の図１中上方側となるピストン３側の端部から開口して環状窓１７へ連通される複数の通路１８とを備えて構成されている。

バルブディスク１は、この実施の形態の場合、大径部１２が緩衝器のシリンダ４０との間に環状隙間１９を形成しており、当該環状隙間１９における断面積は、可能な限り小さく設定されるが、当該環状隙間１９が作動油の流れに与える抵抗は、少なくとも、リーフバルブ２と内外周側の各弁座１４，１５で与える抵抗、後述する弁体としてのリーフバルブ６が連通ポート３１を通過する作動油の流れに与える抵抗より小さくなるように設定される。

また、流路１３と通路１８は、バルブディスク１内で互いに連通されないようになっている。具体的には、流路１３は、図１および図２に示すように、この場合、小径部１１のピストン３側の端部から開口する複数の縦孔１３ａと、環状窓１６から開口して図１中上方へ伸びる縦孔１３ｃと、大径部１２内に放射状に設けられて各々縦孔１３ａと縦孔１３ｃとを一つずつ連通する複数の横孔１３ｂとを備えて構成されている。そして、通路１８は、大径部１２の外周の図１中上方に設けた切欠１８ａと、環状窓１７から開口して図１中上方へ伸びる縦孔１８ｂと、大径部１２内に放射状に横孔１３ｂを避ける位置に設けられて各々切欠１８ａと縦孔１８ｂとを一つずつ連通する複数の横孔１８ｃとを備えて構成されている。したがって、上記のように、流路１３と通路１８は、バルブディスク１内で互いに連通されず、流路１３は、バルブディスク１の図１中上端となるピストン３側の端部に積層されたピストン３の接続ポート３２通じて一方室４１へ連通され、流路１８は、他方室４２へ連通されている。

なお、バルブディスク１は、上部ピース１ａと下部ピース１ｂの二つの部品を一体化することで形成されている。具体的には、上部ピース１ａは、小径部１１の全部と、外周を除く大径部１２の上部とを備えて、鍔付き筒形状とされ、下部ピース１ｂは、大径部１２の下部と大径部１２の上部外周とを備えていて、底部にピストンロッドが挿通される孔を有する有底筒形状とされている。そして、上部ピース１ａは、流路１３のうち縦孔１３ａと横孔１３ｂ、通路１８のうち横孔１８ｃを備え、下部ピース１ｂとの合わせ面となる図１中下端面の外周から中央に向けて形成した溝によって横孔１３ｂ，１８ｃが設けられている。また、下部ピース１ｂは、底部の反ピストン３側に、外周側弁座１４、内周側弁座１５、環状窓１６および環状窓１７、さらには、流路１３における縦孔１３ｃと通路１８における縦孔１８ｂを備え、筒部には通路１８における切欠１８ａを備えている。そして、上述のように構成された上部ピース１ａの大径部１２側、つまり、上記上部ピース１ａの形状に言う鍔側を下部ピース１ｂの筒部内に嵌合させることで、下部ピース１ｂにおける縦孔１３ｃが上部ピース１ａの下部ピース１ｂとの合わせ面に形成される溝でなる横孔１３ｂに連通され、また、下部ピース１ｂにおける縦孔１８ｂと切欠１８ａが上部ピース１ａの下部ピース１ｂとの合わせ面に形成される溝でなる横孔１８ｃに連通される。下部ピース１ｂに上部ピース１ａを嵌合させる際に、これら下部ピース１ｂと上部ピース１ａの合わせ面に凹凸を設けておいて互いに凹凸を嵌合させるようにして周方向の位置決めと一体化を図ってもよいし、凹凸によって周方向の位置決めのみを行い、これらの一体化については、ピストンナット９による締め付けによってもよい。

なお、横孔１３ｂ，１８ｃを形成する溝は、上下ピース１ａ，１ｂのいずれか一方の合わせ面のみに設けるほか、両方に設けてもよく、さらに、両方に設けた溝が共同して一つの横孔１３ｂ，１８ｃを形成するようにしてもよい。

上述のように、バルブディスク１を上部ピース１ａと下部ピース１ｂに分割しているので、流路１３、通路１８を形成する加工が非常に容易となる利点があり、また、流路１３の一部をなす横孔１３ｂと通路１８の一部を成す横孔１８ｃを上下ピース１ａ，１ｂの一方または両方の合わせ面に設けた溝で形成するようにしているので、上下ピース１ａ，１ｂを焼結成形することで当該溝を設けることができ、安価にバルブディスク１を製造することができる。また、下部ピース１ｂを有底筒状として筒部に切欠１８ａを設けて横孔１８ｃと他方室４２との連通を確保しているが、下部ピース１ｂを焼結成形することで当該切欠１８ａを設けることができ、特に横孔１８ｃを他方室４２へ連通させる孔開け加工が不要となるので、この点でも安価にバルブディスク１を製造することができる。さらに、下部ピース１ｂを有底筒状として筒部に上部ピース１ａを嵌合させるようにしているが、筒部に上部ピース１ａを圧入して分離しないように一体化してもよい。

さらに、外周側弁座１４は、大径部１２の図１中下端の外周縁に下方に向けて設けられており、環状窓１６と複数の流路１３の外周を囲んでおり、また、内周側弁座１５は、全周を外周側弁座１４に対向させて環状窓１７と複数の通路１８の外周を囲んでいる。また、外周側弁座１４と内周側弁座１５は、図示したところでは、ともに同心となるように配置されているが、外周側弁座１４と内周側弁座１５の一方を偏心させて環状窓１６の径方向幅を周方向で変化を持たせて、リーフバルブ２が全周を一斉に撓ませて流路１３を開放するのではなく、撓み量を周方向に変化を持たせて徐々に流路１３を開放するようにしてもよい。

また、バルブディスク１の図１中下端には、複数の環状板を積んで構成したリーフバルブ２が積層されている。このリーフバルブ２は、背面側に積層される間座７によって支持されて内周がピストンロッド５の先端５ａに固定され、上述の外周側弁座１４および内周側弁座１５に着座し、ピストン３が図１中上方へ移動する際に圧縮される一方室４１の圧力が流路１３を介して作用して間座７によって支持されていない外周側を撓ませると、流路１３を開放して、流路１３、外周側弁座１４とリーフバルブ２との間、内周側弁座１５とリーフバルブ２との間、および通路１８を介して、一方室４１と他方室４２とを連通状態とし、一方室４１から他方室４２へ移動する作動油の流れを外周側弁座１４とリーフバルブ２、内周側弁座１５とリーフバルブ２に形成される環状隙間で制限して抵抗を与えて、緩衝器における伸側減衰力を発生するようになっている。

また、リーフバルブ２を構成する環状板のうちバルブディスク１側から数えて一枚目と二枚目との間にリング２ａが介装されていて、当該リング２ａの介装によって二枚目以降の環状板に初期撓みが与えられている。そして、当該リング２ａの板厚や内径によってリーフバルブ２の開弁圧が調節されている。なお、リング２ａの介装位置は、環状板の一枚目以降であればよく、一枚目と二枚目との間に限られない。そして、リーフバルブ２は、他方室４２の圧力が一方室４１の圧力が上回り当該両室の差圧が開弁圧に達すると、外周側弁座１４と内周側弁座１５から離座して開弁し流路１３を開放する。

また、外周側弁座１４には固定オリフィス１４ａが打刻されており、リーフバルブ２が外周側弁座１４に着座した状態では、固定オリフィス１４ａが一方室４１から他方室４２へ向かう作動油の流れに抵抗を与えるようになっている。この固定オリフィスは、図示した外周側弁座１４に設けるほか、或いはこれに加えて、内周側弁座１５に設けてもよいし、リーフバルブ２の外周に固定オリフィスとして機能する切欠を設けるようにしてもよい。

なお、リーフバルブ２における環状板の積層枚数は、任意であり、緩衝器に発生させたい伸側の減衰力に適した枚数に設定される。この実施の形態の場合、リーフバルブ２の開弁圧がリーフバルブ２の撓み剛性と、バルブディスク１の環状窓１６に対向して一方室４１の圧力が作用するリーフバルブ２の受圧面積とで設定することができ、開弁圧はそのままに、環状窓１６の径方向幅を小さくして受圧面積を小さくすることで、リーフバルブ２の撓み剛性を小さくすることができ、リーフバルブ２における環状板の積層枚数を少なくすることができる。

また、上述のように、リーフバルブ２が開弁する場合、一方室４１と他方室４２とを、リーフバルブ２と外周側弁座１４との間に生じる外周側の環状隙間、およびリーフバルブ２と内周側弁座１５との間に生じる内周側の環状隙間を介して連通することになるので、作動油が内側と外側の二つの環状隙間を通過でき、内周側の環状隙間も作動油の通過を許容するため、流路面積がその分大きくなるので、リーフバルブ２で与える抵抗がその分小さくなる。つまり、圧力損失を小さくなるので、リーフバルブ２の開弁後における減衰力を低減させる効果を得ることができる。

さらに、外周側弁座１４をバルブディスク１の外周縁に設けることにより外周側弁座１４の内外径を可能な限りシリンダ４０の内径に近づけることでリーフバルブ２と外周側弁座１４との間に生じる環状隙間を大きくすることができ、流路面積を大きく確保することが可能となる。なお、内周側弁座１５の内外径を大きくすることによってもリーフバルブ２と内周側弁座１５との間に生じる環状隙間を大きくでき流路面積が大きくなる。外周側弁座１４の内外径を大きくすることで内周側弁座１５の内外径の上限も大きくなることから、外周側弁座１４の内外径を大きくすることは、流路面積の上限を大きくすることでもある。リーフバルブ２の開弁後の流路面積を大きくするということは、すなわち、リーフバルブ２で与える抵抗が小さくなる、つまり、圧力損失を小さくするということであるので、開弁後における減衰力を低減させる効果を得ることができる。

またさらに、本実施の形態におけるバルブ構造では、上記環状隙間１９を上記条件が満たす限りにおいて小さくしてバルブディスク１の外周側弁座１４が設けられる大径部１２の外径をできる限りにおいて大きくすることで、流路面積を大きく確保して開弁後における減衰力を低減させるようにしている。

区画部材としてのピストン３は、環状とされており、一方室４１と他方室４２とを連通するとともに他方室４２から一方室４１へ向かう流体の流れを許容する連通ポート３１と、流路１３を一方室４１へ連通する接続ポート３２とを備えて構成されている。具体的には、この実施の形態におけるピストン３は、環状であってピストンロッド５の先端５ａに装着されるピストン本体３３と、ピストン本体３３の他方室４２側端となる図１中下端の外周から垂下される筒部３４とを備え、ピストン本体３３に連通ポート３１と接続ポート３２とが設けられている。

ピストン本体３３の他方室４２側端となる図１中下端には、環状窓３５が設けられ、当該環状窓３５の内側には環状のシート部３６が設けられるとともに、さらに、シート部３６の内側に環状窓３７が設けられている。そして、複数の連通ポート３１でピストン本体３３の一方室４１側端となる図１中上端と環状窓３５とを連通し、複数の連通ポート３１より内周側に設けた複数の接続ポート３２でピストン本体３３の一方室４１側端となる図１中上端と環状窓３７とを連通している。他方、ピストン本体３３の一方室４１側端となる図１中上端には、花弁型の弁座３８が設けられていて、当該弁座３８は、連通ポート３１のみを囲っている。

このように構成されたピストン３の他方室４２側にバルブディスク１を積み重ねて、バルブディスク１の一方室４１側端部をピストン本体３３に密着させると、バルブディスク１の小径部１１の上端外周がシート部３６に当接するとともに、流路１３が環状窓３７に対向して流路１３が接続ポート３２を介して一方室４１に連通される。バルブディスク１における小径部１１の外径は、シート部３６の内径以上に設定されるが、ピストン３に設けた連通ポート３１を閉塞しないようになっている。バルブディスク１が小径部１１を備えているのは、連通ポート３１が接続ポート３２の設置位置より外周側に設けられているためであり、小径部１１の全長はバルブディスク１をピストン３に積んだ際に大径部１２が筒部３４に干渉せずに両者の間に充分な隙間を形成できるような長さに設定される。なお、本バルブ構造が緩衝器のピストン部に具現化される場合、バルブディスク１の形状は、ピストン３の形状に応じて適宜設計変更することができる。

また、区画部材としてのピストン３の一方室４１側となる図１中上端には、複数の環状板を積んで構成した弁体としてのリーフバルブ６が積層されている。リーフバルブ６における環状板の積層枚数は、任意であり、緩衝器に発生させたい圧側の減衰力に適した枚数に設定される。

そして、リーフバルブ６は、内周がピストンロッド５の先端５ａに固定され、弁座３８に着座していて、連通ポート３１のみを開閉する弁体として機能し、ピストン３が図１中下方へ移動する際に圧縮される他方室４２の圧力を受けて外周側を撓ませると連通ポート３１を開放して、他方室４２から一方室４１へ移動する作動油の流れに抵抗を与えるようになっている。

このように連通ポート３１がピストン３の一方室４１側に積層されるリーフバルブ６によって開閉されることで、連通ポート３１は、他方室４２から一方室４１へ向かう作動油の流れを許容するが一方室４１から他方室４２へ向かう作動油の流れを遮る一方通行のポートとして機能するようになっている。

なお、この緩衝器の場合、ピストン３が図１中下方へ移動する際に、リーフバルブ６で作動油の流れに抵抗を与えて緩衝器の圧側の減衰力を発生するようになっているが、図示はしないが、緩衝器がリザーバを備えていて圧側の減衰力をシリンダ４０の下方に他方室とリザーバとの間に設けられるベースバルブが設けられている場合、リーフバルブ６の代わりに作動油の流れに殆ど抵抗を与えないチェックバルブを設けるようにしてもよい。

上述のように構成された、弁体としてのリーフバルブ６、ピストン３、バルブディスク１、リーフバルブ２および間座７の各部材は、順にピストンロッド５の先端５ａに組み付けられ、当該先端５ａに形成した螺子部５ｂに螺着されるピストンナット９によって上記先端５ａに固定される。

なお、リーフバルブ６の図１中上方には、リーフバルブ６の撓みを規制するバルブストッパ８が積層されるが、当該バルブストッパ８を省略してもよい。

つづいて、上述のように構成されたバルブ構造の作用について説明する。まず、緩衝器が伸長行程にあり、ピストン１がシリンダ４０に対して図１中上方側に移動すると、一方室４１内の圧力が高まり、連通ポート３１はリーフバルブ６によって閉じられるので、一方室４１内の作動油は接続ポート３２および流路１３を通過して他方室４２内に移動しようとする。

そして、緩衝器の伸縮速度、つまりピストン速度が、低速領域にある場合、他方室４２と一方室４１の差圧が上述した開弁圧に達せず、外周側弁座１４と内周側弁座１５に着座するリーフバルブ２は閉弁したままとなり、作動油は、固定オリフィス１４ａのみを通過する。この固定オリフィス１４ａは、作動油の流れに対して抵抗を与えるので、緩衝器が伸長行程にあってピストン速度が低速領域にある際の減衰特性（ピストン速度に対する減衰力の関係）は、図３中実線で示すように、オリフィス特有の特性となってピストン速度の上昇に対して放物線を描くように立ち上がる特性となって、比較的減衰係数が高くなる。

その後のピストン速度が上昇して中速領域に達すると、他方室４２と一方室４１の差圧が上述した開弁圧に達して、リーフバルブ２が外周側弁座１４と内周側弁座１５から離座して開弁して流路１３を開放する。そのため、作動油は、リーフバルブ２と外周側弁座１４との間の外周側の環状隙間と、リーフバルブ２と内周側弁座１５との間の内周側の環状隙間を通過し、外周側の環状隙間を通過する作動油はそのまま他方室４２へ、内周側の環状隙間を通過する作動油は通路１８および環状隙間１９を介して他方室４２へ移動するようになる。

しがたって、このピストン速度が中速領域に達してリーフバルブ２が開弁すると流路面積が増えるので、減衰特性は、図３中実線で示すように、中速領域と低速領域との境以降、ピストン速度の上昇に対して減衰係数が低くなる特性となる。

そして、上述したように、リーフバルブ２が開弁して流路１３を開放すると、作動油は、リーフバルブ２と外周側弁座１４との間の外周側の環状隙間のみならず、リーフバルブ２と内周側弁座１５との間の内周側の環状隙間を通過するので、流路面積が従来のバルブ構造に比較して大きくなり、ピストン速度が中高速領域にある際の減衰力は、従来に比較しても低減され、図３中実線で示すが如くに、従来のバルブ構造に比較して減衰係数が小さくなる減衰特性を実現できる。

また、本実施の形態にあっては、外周側弁座１４をバルブディスク１の外周縁に設けることにより外周側弁座１４の内外径を可能な限りシリンダ４０の内径に近づけることでリーフバルブ２と外周側弁座１４との間に生じる環状隙間を大きくすることができ、流路面積を大きく確保するようにしているので、ピストン速度が中高速領域にある際における減衰力をより一層低減させることができる。

またさらに、本実施の形態におけるバルブ構造では、上記環状隙間１９を上記条件が満たす限りにおいて小さくしてバルブディスク１の外周側弁座１４が設けられる大径部１２の外径をできる限りにおいて大きくするようにしており、流路面積を大きく確保でき、ピストン速度が中高速領域にある際における減衰力をより効果的に低減できる。

なお、バルブディスク１に環状窓１７を設けずに、図４に示すように、内周側弁座２０で通路１８の開口端の周囲を個々に囲むようにするか、図５に示すように、環状窓１６の径方向幅を大きくして環状窓１６の設置範囲内に通路１８の周囲を個々に囲む複数の内周側弁座２１を設けるようにしてもよいが、内周側弁座１５の全周を外周側弁座１４に対向させて複数の通路１８の外周を囲むようにすることで、リーフバルブ２と内周側弁座１５との間に形成される流路面積を大きく確保することができ、より効果的にピストン速度が中高速領域にある際の減衰力を低減することができる。

また、バルブディスク１は、区画部材に、この場合、ピストン３に積層させるようにしているので、従来緩衝器で使用される区画部材に積層しても上記効果を達成することができ、区画部材を特別に設計しなおす必要も無く、汎用性に優れるが、バルブディスク１が区画部材に一体とされる構成を採用することもできる。

なお、通路１８をバルブディスク１に設ける代わりに、リーフバルブ２を構成する各環状板に孔を設けて、リーフバルブ２が流路１３を開放した際に、リーフバルブ２と内周側弁座１５との間を通過した作動油を当該孔を介して他方室４２へ移動させるようにしてもよく、また、ピストンロッド５の先端５ａに他方室４２に通じる孔を設けて環状窓１７を当該孔に連通するようにしてもよいが、リーフバルブ２に孔を設ける場合には、リーフバルブ２を構成する上記各環状板の孔が連続するように、各環状板を周方向に位置決めしなくてはならず、組付作業が煩雑となり加工工数が増加し、ピストンロッド５に孔を設ける場合には、バルブディスク１とピストンロッド５に互いに連通する孔を設けるとともにバルブディスク１をピストンロッド５に対して周方向に位置決めしなくてはならず、リーフバルブ２に孔を設ける場合と同様に組付作業が煩雑となり加工工数が増加する。この点、バルブディスク１に通路１８を設ける方が、組付性および加工性の面で有利となる。

逆に、緩衝器が圧縮行程にあってピストン１がシリンダ４０に対して図１中下方側に移動する場合には、圧縮される他方室４２内の圧力が高まり、流路１３がリーフバルブ２によって閉じられるので、他方室４２内の作動油は、連通ポート３１を通過して一方室４１内に移動しようとする。

そして、この作動油が連通ポート３１を通過して一方室４１内に移動するのに対して、リーフバルブ６で抵抗を与えて緩衝器は、圧側の減衰力を発生する。

つづいて、他の実施の形態の緩衝器のバルブ構造について説明する。この他の実施の形態の緩衝器のバルブ構造は、図６および図７に示すように、バルブディスク５０の構造が上述した一実施の形態の緩衝器のバルブ構造におけるバルブディスク１と異なるのみである。

しがたって、この他の実施の形態の緩衝器のバルブ構造の説明に当たり、一実施の形態の緩衝器のバルブ構造と同様の部材については、説明が重複するので、同じ符号を付すのみとして、詳しい説明を省略することとする。

さて、他の実施の形態の緩衝器のバルブ構造において異なる部分であるバルブディスク５０は、図６および図７に示すように、筒状とされてピストンロッド５の先端５ａに装着されており、ピストン３側となる図６中上方側の外径を小径に設定して設けた小径部５１と、反ピストン３側となる図６中下方側の外径を大径に設定して設けた大径部５２と、大径部５２の図１中下端の外周縁に下方に向けて設けられた環状の外周側弁座５４と、大径部５２の図６中下端であって外周側弁座５４より内側に下方に向けて設けられた環状の内周側弁座５５と、内周側弁座５５の内側に設けられてリーフバルブ２が離着座する第二内周側弁座５６と、第二内周側弁座５６の内側に設けられてリーフバルブ２が離着座する第三内周側弁座５７と、大径部５２の図６中下端であって外周側弁座５４と内周側弁座５５との間に設けた環状窓５８と、大径部５２の図６中下端であって内周側弁座５５と第二内周側弁座５６との間に設けた環状窓５９と、大径部１２の図６中下端であって第二内周側弁座５６と第三内周側弁座５７との間に設けた環状窓６０と、大径部５２の図６中下端であって第三内周側弁座５７のすぐ内側に設けた環状窓６１と、小径部５１の図６中上方側となるピストン３側の端部から開口して上記環状窓５８および環状窓６０へ連通される複数の流路５３と、大径部５２の図６中上方側となるピストン３側の端部から開口して環状窓５９へ連通される複数の第一通路６２と、大径部５２の図６中上方側となるピストン３側の端部から開口して環状窓６１へ連通される複数の第二通路６３とを備えて構成されている。

そして、このバルブディスク５０にあっても、バルブディスク１と同様に、大径部５２が緩衝器のシリンダ４０との間に環状隙間６４を形成しており、当該環状隙間６４における断面積は、可能な限り小さく設定されるが、当該環状隙間６４が作動油の流れに与える抵抗は、少なくとも、リーフバルブ２と各弁座５４，５５，５６，５７で与える抵抗、弁体としてのリーフバルブ６が連通ポート３１を通過する作動油の流れに与える抵抗より小さくなるように設定される。

また、流路５３と第一通路６２、第二通路６３は、バルブディスク５０内で互いに連通されないようになっている。具体的には、流路５３は、図６および図７に示すように、この場合、小径部５１のピストン３側の端部から開口する複数の縦孔５３ａと、環状窓５８，６０から開口してピストン３側へ向けて伸びる縦孔５３ｂ，５３ｃと、縦孔５３ａと縦孔５３ｂ，５３ｃとを連通する横孔５３ｄとを備えて構成されている。第一通路６２および第二通路６３は、ともに複数設けられていて、図７に示すように、横孔５３ｄと交わらないように周方向へこれを避けて設けられている。流路５３は、バルブディスク５０の図６中上端となるピストン３側の端部に積層されたピストン３の接続ポート３２通じて一方室４１へ連通される。

すなわち、流路５３は、一方室４１から外周側弁座５４と内周側弁座５５との間および第二内周側弁座５６と第三内周側弁座５７との間とに通じており、第一通路６２は、内周側弁座５５と第二内周側弁座５６との間から開口して他方室４２へ通じ、第二通路６３は、第三内周側弁座５７より内側から開口して他方室４２へ通じている。

なお、バルブディスク５０は、具体的には、小径部５１と、大径部５２の上半分とを備えた上部ピース５０ａと、大径部５２の下半分でなる下部ピース５０ｂと、上部ピース５０ａと下部ピース５０ｂの合わせ面側に設けた二つの穿孔５０ｃ，５０ｄに圧入されてこれらを一体化するとともに周方向に位置決めるピン５０ｅとを備えて構成されている。このようにバルブディスク５０は、複数の部品を組んでこれを構成するようにしてもよく、バルブディスク１のように単一の部品から構成するようにしてもよい。このことは一実施の形態におけるバルブディスク１についても同様である。また、上記したところでは、ピン５０ｅで上部ピース５０ａと下部ピース５０ｂとを一体介しているが、これらの合わせ面に凹凸を設けておいて互いに凹凸を嵌合させるようにして周方向の位置決めと一体化を図ってもよいし、凹凸によって周方向の位置決めのみを行い、これらの一体化については、ピストンナット８による締め付けによってもよい。そして、上述のように、バルブディスク５０を上部ピース５０ａと下部ピース５０ｂに分割しているので、流路５３、第一通路６２および第二通路６３を形成する加工が非常に容易となる利点がある。また、流路５３における横孔５３を上部および下部ピース５０ａ，５０ｂの合わせ面に設けた溝によって形成するようにしているので、安価にバルブディスクを製造することができるメリットがある。図６に示したところでは、第二通路６３をバルブディスク５０に対して斜めに穿っているが、上部および下部ピース５０ａ，５０ｂの合わせ面の一方または両方に上記横孔５３ｄを避ける溝を設けておき、第二通路６３をバルブディスク５０に対して軸方向に伸びる縦孔として上記溝にて第一通路６２に連通させるようにすることも可能であり、さらには、一実施の形態におけるバルブディスク１と同様に、横孔と切欠とを設けて当該横孔に環状窓５９から延びる縦孔と環状窓６１から延びる縦孔を連通させるようにしてもよく、この場合には、上記バルブディスク１と同様に、上部および下部ピース５０ａ，５０ｂへの切削や孔開け加工を最小限に留めてより一層安価にバルブディスク５０を製造することが可能である。

さらに、外周側弁座５４は、大径部５２の図１中下端の外周縁に下方に向けて設けられており、環状窓５８と複数の縦孔５３ｂの外周を囲んでいる。内周側弁座５５は、全周を外周側弁座５４に対向させて環状窓５９と複数の第一通路６２の外周を囲んでいる。第二内周側弁座５６は、全周を内周側弁座５５に対向させて環状窓６０と複数の縦孔５３ｃの外周を囲んでいる。第三内周側弁座５７は、全周を第二内周側弁座５６に対向させて環状窓６１と複数の第二通路６３の外周を囲んでいる。

また、外周側弁座５４、内周側弁座５５、第二内周側弁座５６および第三内周側弁座５７は、図示したところでは、ともに同心となるように配置されているが、これらを偏心させて配置してもよい。

このように構成されたバルブディスク５０には、リーフバルブ２が積層されており、リーフバルブ２は、外周側弁座５４、内周側弁座５５、第二内周側弁座５６および第三内周側弁座５７に着座した状態では、流路５３を閉じて流路５３と他方室４２との連通および第一通路６２および第二通路６３への連通を断ち、外周側弁座５４、内周側弁座５５、第二内周側弁座５６および第三内周側弁座５７から離座すると流路５３を開弁して、流路５３を他方室４２、第一通路６２および第二通路６３へ連通する。

より具体的には、リーフバルブ２が開弁すると、流路５３、外周側弁座５４とリーフバルブ２との間、内周側弁座５５とリーフバルブ２との間、第二内周側弁座５６とリーフバルブ２との間、第三内周側弁座５７とリーフバルブ２との間、第一通路６２および第二通路６３を介して、一方室４１と他方室４２とを連通状態とし、一方室４１から他方室４２へ移動する作動油の流れを外周側弁座５４とリーフバルブ２との間、内周側弁座５５とリーフバルブ２との間、第二内周側弁座５６とリーフバルブ２との間、第三内周側弁座５７とリーフバルブ２との間にそれぞれ形成される環状隙間で制限して抵抗を与えて、緩衝器における伸側減衰力を発生するようになっている。つまり、リーフバルブ２が撓んで流路５３を開放すると、流路５３が内周側弁座５５とリーフバルブ３との間と第二内周側弁座５６とリーフバルブ２との間を介して第一通路６２と連通し、第三内周側弁座５７とリーフバルブ２との間を介して第二通路６３に連通するのである。

それゆえ、他の実施の形態における緩衝器のバルブ構造にあっては、リーフバルブ２の開弁後における流路面積は、流路面積が外周側弁座１４とリーフバルブ２との間および内周側弁座１５とリーフバルブ２との間の環状隙間を介して一方室４１と他方室４２とを連通する一実施の形態におけるバルブ構造におけるリーフバルブ２の開弁後の流路面積に比較して大きくなるので、ピストン速度が中高速領域における緩衝器の減衰力を、図３中破線で示すように、より低減することができる。

また一実施の形態と同様に、他の実施の形態のバルブ構造にあっても、外周側弁座５４をバルブディスク５０の外周縁に設けることにより外周側弁座５９の内外径を可能な限りシリンダ４０の内径に近づけることでリーフバルブ２と外周側弁座５４との間に生じる環状隙間を大きくすることができ、流路面積を大きく確保するようにしているので、ピストン速度が中高速領域にある際における減衰力をより一層低減させることができる。

またさらに、本実施の形態におけるバルブ構造では、上記環状隙間６４を上記条件が満たす限りにおいて小さくしてバルブディスク５０の外周側弁座５４が設けられる大径部５２の外径をできる限りにおいて大きくするようにしており、流路面積を大きく確保でき、ピストン速度が中高速領域にある際における減衰力をより効果的に低減できる。

また、バルブディスク５０は、区画部材に、この場合、ピストン３に積層させるようにしているので、従来緩衝器で使用される区画部材に積層しても上記効果を達成することができ、区画部材を特別に設計しなおす必要も無く、汎用性に優れるが、バルブディスク５０が区画部材に一体とされる構成を採用することもできる。

なお、本実施の形態においては、減衰特性の変化を説明するために、ピストン速度に低速、中速および高速でなる区分を設けているが、これらの区分の境の速度はそれぞれ任意に設定することができる。

また、上記したところでは、緩衝器のピストン部の伸側の減衰バルブに具現化した例を用いて本発明のバルブ構造を説明しているが、伸側のみ、あるいは、伸圧両側の減衰バルブに具現化することも可能で、さらには、緩衝器がリザーバをシリンダ外に備える複筒型の緩衝器に設定されてベースバルブを備えるような場合には、本発明のバルブ構造をベースバルブ部に具現化することも可能であり、およそ減衰力を発生する減衰力発生要素として機能する緩衝器のバルブに適用することが可能なことは勿論である。なお、バルブ構造が、ベースバルブ部に具現化される場合には、一方室をピストン側室あるいはリザーバ室の一方とし、他方室をピストン側室あるいはリザーバ室の他方とすればよく、ピストン側室とリザーバ室とを区画するベースバルブにおける区画部材にバルブディスクを積層するか一体化して、このバルブディスクにリーフバルブを積層する構成とすればよい。またさらに、バルブ構造を緩衝器のピストン部とベールバルブ部の両方に具現化することも可能である。

以上で緩衝器のバルブ構造の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されない。

本発明は緩衝器のバルブに利用可能である。

１，５０ バルブディスク
２ リーフバルブ
３ 区画部材としてのピストン
５ ピストンロッド
５ａ ピストンロッドの先端
６ 弁体としてのリーフバルブ
７ 間座
８ バルブストッパ
９ ピストンナット
１１，５１ 小径部
１２，５２ 大径部
１３，５３ 流路
１３ａ，１３ｃ，５３ａ，５３ｄ 流路における縦孔
１３ｂ 流路における横孔
１４，５４ 外周側弁座
１４ａ 固定オリフィス
１５，２０，２１，５５ 内周側弁座
１６，１７，５８，５９，６０，６１ 環状窓
１８ 通路
１８ａ 通路における切欠
１８ｂ 通路における縦孔
１８ｃ 通路における横孔
１９，６４ 環状隙間
３１ 連通ポート
３２ 接続ポート
３３ ピストン本体
３４ 筒部
３５ 環状窓
３６ シート部
３７ 環状窓
３８ 弁座
４０ シリンダ
４１ 一方室
４２ 他方室
５０ａ 上部ピース
５０ｂ 下部ピース
５０ｃ，５０ｄ 穿孔
５０ｅ ピン
５３ｄ 横孔
５６ 第二内周側弁座
５７ 第三内周側弁座
６２ 第一通路
６３ 第二通路

Claims (9)

1. 緩衝器内に形成される一方室と他方室とを連通する流路を備えたバルブディスクと、バルブディスクに積層されて流路を開閉するリーフバルブとを備えた緩衝器のバルブ構造において、バルブディスクは、リーフバルブが離着座する環状の外周側弁座と外周側弁座の内周側に設けた環状の内周側弁座とを備え、流路が一方室から外周側弁座と内周側弁座との間に通じ、リーフバルブが撓んで流路を開放する際に外周側弁座とリーフバルブとの間および内周側弁座とリーフバルブとの間を介して流路を他方室へ連通させることを特徴とする緩衝器のバルブ構造。
2. バルブディスクは、内周側弁座より内側から開口して他方室へ通じる通路を備え、リーフバルブが撓んで流路を開放する際に内周側弁座とリーフバルブとの間を介して流路と通路とを連通させ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。
3. バルブディスクは、内周側弁座より内側に通路に通じる環状窓を備え、当該環状窓の外径が少なくともリーフバルブの撓みの支点となる径より大径であ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. バルブディスクは、内周側弁座の内側に設けられてリーフバルブが離着座する第二内周側弁座と、第二内周側弁座の内側に設けられてリーフバルブが離着座する第三内周側弁座と、内周側弁座と第二内周側弁座との間から開口して他方室へ通じる第一通路と、第三内周側弁座より内側から開口して他方室へ通じる第二通路とを備え、流路が一方室から外周側弁座と内周側弁座との間および第二内周側弁座と第三内周側弁座との間とに通じ、リーフバルブが撓んで流路を開放する際に内周側弁座とリーフバルブとの間と第二内周側弁座とリーフバルブとの間を介して流路と第一通路とを連通させるとともに第三内周側弁座とリーフバルブとの間を介して流路を第二通路に連通させ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。
5. バルブブディスクは、外周縁に外周側弁座を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の緩衝器のバルブ構造。
6. バルブディスクは、緩衝器のシリンダとの間に環状隙間を形成するとともに、通路が上記環状隙間を介して他方室へ連通されることを特徴とする請求項２、３または５に記載の緩衝器のバルブ構造。
7. バルブディスクは、緩衝器のシリンダとの間に環状隙間を形成するとともに、第一通路および第二通路が上記環状隙間を介して他方室へ連通されることを特徴とする請求項４または５に記載の緩衝器のバルブ構造。
8. バルブディスクは、シリンダに当接して緩衝器内に一方室と他方室とを区画する区画部材に積層され、区画部材は、流路を一方室へ連通する接続ポートと、他方室から一方室へ向かう流体の流れを許容する連通ポートとを備え、区画部材に連通ポートを開閉する弁体を積層したことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の緩衝器のバルブ構造。
9. バルブディスクは、二分割されたパーツを一体化することで構成され、各パーツの合わせ面の一方または両方に設けた溝で流路、通路、第一通路或いは第二通路の一部を形成することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の緩衝器のバルブ構造。

Images