(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内にピストンを介して上下２つの油室を区画し、当該ピストンに設けた伸圧用のポートのいずれか一方の開口端にアッパーリーフと、センターリーフと、ロアリーフを積層してなる減衰力発生弁を備えた油圧緩衝器において、
当該減衰力発生弁のアッパーリーフには透孔を設け、センターリーフには前記透孔と連通する長孔と、その外環に一方の油室と連通するオリフィスと、当該オリフィスと連通する複数の開口部を備え、また、ロアリーフには前記センターリーフの開口部及び長孔と対応する各流路を備え、
前記アッパーリーフに設けた透孔と、センターリーフに設けた長孔と、ロアーリーフに設けた流路を連通させるとともに、
更にセンターリーフに設けた当該各開口部はオリフィスを介して直列に連通し、当該外環に備えた当該オリフィスから最遠となる当該開口部とロアリーフに設けた流路を連通してなることを特徴とする油圧緩衝器の減衰力発生構造。
【請求項２】
センターリーフに設けたオリフィスは下流側のオリフィス開口面積が上流側のオリフィス開口面積より大きいことを特徴とする請求項１に記載の油圧緩衝器の減衰力発生構造。
【請求項３】
センターリーフに設けた各開口部の流路長さをその断面積に比べ長く設定し、チョークとしたことを特徴とする請求項１に記載の油圧緩衝器の減衰力発生構造。
【請求項４】
センターリーフに設けた開口部の圧力が次式により決定されるようにオリフィス開口面積を決定したことを特徴とする請求項１に記載の油圧緩衝器の減衰力発生構造。
【数１】
0003962794.tif 000005
ここで、
Ｐ1：入口圧力
ＰN：出口圧力
Ｐi：中間部の容積室の圧力
Ｎ：オリフィス段数＋１
【請求項５】
シリンダ内にピストンを介して上下２つの油室を区画し、当該ピストンに設けた伸圧用のポートのいずれか一方の開口端にアッパーリーフと、センターリーフと、ロアリーフを積層してなる減衰力発生弁を備えた油圧緩衝器において、
当該減衰力発生弁のアッパーリーフにはオリフィスと透孔を設け、センターリーフには開口部と長孔を備え、そして、ロアリーフには前記センターリーフの開口部及び長孔と対応してオリフィスと流路を備え、
アッパーリーフに設けた透孔と、センターリーフに設けた長孔と、ロアーリーフに設けた流路が連通し、
そして、アッパーリーフに設けたオリフィスとロアリーフに設けたオリフィスがセンターリーフに設けた開口部を介して連通してなることを特徴とする油圧緩衝器の減衰力発生構造。
【請求項６】
シリンダ内にピストンを介して上下２つの油室を区画し、当該ピストンに設けた伸圧用のポートのいずれか一方の開口端にアッパーリーフと、センターリーフと、ロアリーフを積層してなる減衰力発生弁を備えた油圧緩衝器において、
当該減衰力発生弁のアッパーリーフにはオリフィスと透孔を設け、センターリーフには複数の開口部と長孔を備え、そして、ロアリーフには前記センターリーフの開口部及び長孔と対応してオリフィスと流路を備え、
アッパーリーフに設けた透孔と、センターリーフに設けた長孔と、ロアーリーフに設けた流路が連通し、
そして、センターリーフに設けた当該各開口部はオリフィスを介して直列に連通し、
アッパーリーフに設けたオリフィスとロアリーフに設けたオリフィスが、センターリーフに備えた当該直列の両端に位置する各々の開口部に連通してなることを特徴とする油圧緩衝器の減衰力発生構造。
【請求項７】
下流側のオリフィス開口面積が上流側のオリフィス開口面積より大きくなることを特徴とする請求項５又は６記載の油圧緩衝器の減衰力発生構造。
【請求項８】
アッパーリーフ、センターリーフ、ロアリーフの各リーフを接着剤等で一体に構成したことを特徴とする請求項１、５、６のいずれかに記載の油圧緩衝器の減衰力発生構造。
【請求項９】
シリンダ内にピストンを介して上下２つの油室を区画し、当該ピストンに設けた伸用のポートの開口端にアッパーリーフと、センターリーフと、ロアリーフを積層してなる減衰力発生弁を備えた油圧緩衝器において、
当該減衰力発生弁のセンターリーフにはその外環に一方の油室と連通するオリフィスと、当該オリフィスと連通する複数の開口部を備え、また、センターリーフに設けた当該各開口部はオリフィスを介して直列に連通し、そして、ロアリーフには当該外環に備えた当該オリフィスから最遠となる当該開口部と連通する流路を備えたことを特徴とする油圧緩衝器の減衰力発生構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、自動車の懸架装置など車体の振動を抑制する油圧緩衝器の減衰力発生構造に関し、特に、ピストン部で発生するキャビテーションの発生を抑制する減衰力発生構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の緩衝器としては、例えば図１２に示すようなものが知られている。まず、構造の概要を図面に基づいて説明する。車体と車輪との間に結合部材を介して取り付けられる油圧緩衝器は、ピストンロッド１にピストン５とピストンバルブＰＶを組み付け、それを摺動自在に収容するとともに下端部に図示しないベースバルブＢＶを装着したシリンダ１３を外筒１７に収容し、外気を遮断するシール１５とロッドガイド１４を収容したパッキンケース１６を外筒１７の上部から嵌装した後、外筒１７の上端部を全周溶接等に密封して形成されている。そして、シリンダ１３と外筒１７の間にはタンク室Ｄが形成される。
【０００３】
作動油の充満したシリンダ１３内をピストンロッド１が上昇する際には、密封された上部油室Ａの作動油は、ピストンバルブＰＶを介して、下部油室Ｂに流出し、この際の通路抵抗が伸側減衰力となる。ピストンロッド１の上昇によって不足するピストンロッド退出体積分の作動油は、前記シリンダ１３の下端部に配設された図示しないベースバルブＢＶを介してタンク室Ｄに連なる底部室Ｃより吸入される。
【０００４】
次に、この油圧緩衝器のピストンバルブＰＶについて説明する。ピストンロッド１の下端部には上部よりも小径のインロー部１Ａが設けられ、ここにバルブストッパ２、当該バルブストッパ２に巻挿され前記バルブストッパ２の円筒部２Ａに内周側に形成された支持脚が案内されるノンリタンバルブ４、当該ノンリタンバルブ４を背面からピストン５の上面に付勢するつる巻き状のノンリタンスプリング３、シリンダ１３内に摺設するピストンリング６及びガイドメタル７を外面に装着したピストン５、当該ピストン５の下面に対向し外周側の一部を切り欠いた切欠きリーフバルブ８と共に内周側が固定される座金状のサブリーフバルブ９を順次嵌装する。
【０００５】
最後に、当該下側リーフバルブ９の外周側に当接するスプリングシート１０及び当該スプリングシート１０を背面から付勢するスプリング１１を上下動自在に案内するピストンナット１２を螺着し、締め付け工具により締結することによりピストンバルブＰＶが構成される。
【０００６】
シリンダ１３内を上部油室Ａと下部油室Ｂに区画するピストン５には、下部油室Ｂに連通する外周ポート５Ａ及び上部油室Ａに連通する内周ポート５Ｂが形成され、開口窓５Ｅには、切欠きリーフバルブ８と座金状のサブリーフバルブ９とが重畳され、ピストンナット１２により内周側を固定されて対向している。ピストン速度が小さくピストン下部の開口窓５Ｅと下部油室Ｂ間の圧力差が小さい微低速〜低速域においては、スプリング１１に付勢されている切欠きリーフバルブ８の外周は、シート面５Ｄに着座したまま前記開口窓５Ｅを覆窓しているので、上部油室Ａに連通する内周ポート５Ｂを経てピストン下部の開口窓５Ｅに導かれた圧油は、切欠きリーフバルブ８の切欠き８Ａを介して下部油室Ｂに開放され、この際の通路抵抗により微低速〜低速域の伸側減衰力を発生する。
【０００７】
ピストン速度が増大するに伴い切欠き８Ａを通過する流量も増え、当該切欠き８Ａ前後の圧力差も増大する。ピストン速度が中速域に近づくにつれ、ピストン下部の開口窓５Ｅと下部油室Ｂの圧力差が大きくなるので、スプリング１１に付勢されている切欠きリーフバルブ８とその背面に重畳して配設されているサブリーフバルブ９の外周が、スプリング１１の付勢力と切欠きリーフバルブ８及び下側リーフバルブ９の合成された撓み剛性に打ち勝って、ピストン下側のシート面から押し開かれ、作動油が下部油室Ｂに流出し、この際の通路抵抗により中速域以降の伸側減衰力を発生する。
【０００８】
以上の説明は作動油の充満したシリンダ１３内をピストンロッド１が上昇する伸張側についてであるが、逆にピストンロッド１が下降する際には、密封された下部油室Ｂの作動油は、ピストン５の外周ポート５Ａを通り、ノンリタンバルブ４を押し開き、負圧となる上部油室Ａに補充される分を除いて、シリンダ１３の下端部に装着された図示しないベースバルブＢＶを介して下部油室Ｂよりタンク室Ｄに連なる底部室Ｃに流出し、この際の通路抵抗が圧側減衰力となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図１３は図１２のオリフィス部の拡大図を表す。低速時において、スプリング１１の付勢力によってサブリーフバルブ９がピストン５に押しつけられて開かないため、圧力がＰ1である上部油室Ａから図１４に示す切欠きリーフバルブ８の切欠き８Ａ（以後、オリフィスＳ1とする）を通り、圧力がＰ2である下部油室Ｂへ作動油が流れる様子が示されている。図１５は作動油の流れを模式的に表したもので、当該従来の構成では、ピストン速度が大きくなり流量Ｑが大きくなるとオリフィス部でキャビテーションが発生し、スウィッシュ音と呼ばれる異音が発生し、車両の乗員に不快感を与えるのである。
【００１０】
当該キャビテーションの発生を抑えるには、Ｋ＝Ｐ2／（Ｐ1−Ｐ2）で与えられるキャビテーション係数Ｋを所定値以上に大きくする、また、ｕをオリフィスを通る作動油の平均流速、ｄをオリフィス径、そして、ｖを作動油の動粘度としたとき、Ｒｅ＝ｕｄ／ｖで与えられるレイノルズ数Ｒｅを小さくすることが考えられる。
【００１１】
キャビテーション係数を所定値以上に大きくするには、Ｐ2を大きくすることとまた、切欠き８Ａを介した上部油室Ａと開口部との差圧Ｐ1−Ｐ2を小さくすることの２通りが考えられる。いま、Ｐ2を大きくするには、一般に緩衝器にガスを封入することで達成できるが、しかし、シール部で発生するフリクションが増大し、乗り心地を悪化させるという不具合が生じる。また、Ｐ1−Ｐ2を小さくする方法も、Ｐ1−Ｐ2の値が減衰力仕様により決定される値であることから変更不可能である。
【００１２】
一方、レイノルズ数Ｒｅを小さくするには、一般にオリフィス数を増大させ、その代わり各々のオリフィス径を小さくするという方法が採用されるが、これは設計製作上オリフィス数を増大させることに制約があり所定速度以上ではキャビテーションの発生を完全に防止することができない。また、オリフィス数を増大させると、その分オリフィスの孔径が微少になり、作動油の粘度の影響を受け易くなる。このため、減衰力の温度特性が悪化するという弊害も生じ、従って、キャビテーション係数を小さくしたり、また、レイノルズ数を小さくすることでキャビテーションの発生を抑えることは以上詳述したように一般に困難である。
【００１３】
本発明は以上のような実情に鑑みてなされたれたものであり、その目的とするところは、同一の減衰力仕様で、従来より高いピストン速度域までキャビテーションの発生を抑制することができ、異音の発生しにくい緩衝器を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願発明は、シリンダ内にピストンを介して上下２つの油室を区画し、当該ピストンに設けた伸圧用のポートのいずれか一方の開口端にアッパーリーフと、センターリーフと、ロアリーフを積層してなる減衰力発生弁を備えた油圧緩衝器を前提とするものである。
【００１５】
上記の油圧緩衝器を前提にしつつ、本願の第１の発明は、上記減衰力発生弁のアッパーリーフに透孔を設け、センターリーフに前記透孔と連通する長孔と、その外環に一方の油室と連通するオリフィスと、当該オリフィスと連通する複数の開口部を備え、また、ロアリーフには前記センターリーフの開口部及び長孔と対応する各流路を備え、前記アッパーリーフに設けた透孔と、センターリーフに設けた長孔と、ロアーリーフに設けた流路を連通させるとともに、更にセンターリーフに設けた当該各開口部はオリフィスを介して直列に連通し、当該外環に備えた当該オリフィスから最遠となる当該開口部とロアリーフに設けた流路を連通したことに特徴を有する。
【００１６】
【００１７】
第２の発明は、センターリーフに設けたオリフィスは、下流側のオリフィス開口面積が上流側のオリフィス開口面積より大きいことに特徴を有するものである。
【００１８】
第３の発明は、センターリーフに設けた各開口部の流路長さをその断面積に比べ長く設定し、チョークとしたことに特徴を有するものである。
【００１９】
第４の発明は、センターリーフに設けた開口部の圧力が次式により決定されるよう、オリフィス開口面積を設定したことに特徴を有するものである。
【数２】
0003962794.tif 000002
ここで、
Ｐ1：入口圧力
ＰN：出口圧力
Ｐi：中間部の容積室の圧力
Ｎ：オリフィス段数＋１
【００２０】
第５の発明は、上記減衰力発生弁のアッパーリーフにはオリフィスと透孔を設け、センターリーフには開口部と長孔を備え、そして、ロアリーフには前記センターリーフの開口部及び長孔と対応してオリフィスと流路を備え、アッパーリーフに設けた透孔と、センターリーフに設けた長孔と、ロアーリーフに設けた流路が連通し、そして、アッパーリーフに設けたオリフィスとロアリーフに設けたオリフィスがセンターリーフに設けた開口部を介して連通してなることに特徴を有するものである。
第６の発明は、上記減衰力発生弁のアッパーリーフにはオリフィスと透孔を設け、センターリーフには複数の開口部と長孔を備え、そして、ロアリーフには前記センターリーフの開口部及び長孔と対応してオリフィスと流路を備え、アッパーリーフに設けた透孔と、センターリーフに設けた長孔と、ロアーリーフに設けた流路が連通し、そして、センターリーフに設けた当該各開口部はオリフィスを介して直列に連通し、アッパーリーフに設けたオリフィスとロアリーフに設けたオリフィスが、センターリーフに備えた当該直列の両端に位置する各々の開口部に連通してなることに特徴を有するものである。
第７の発明は、下流側のオリフィス開口面積が上流側のオリフィス開口面積より大きくなることに特徴を有するものである。
【００２１】
第８の発明は、アッパーリーフ、センターリーフ、ロアリーフの各リーフを接着剤等で一体に構成したことに特徴を有するものである。
【００２２】
第９の発明は、当該減衰力発生弁のセンターリーフにはその外環に一方の油室と連通するオリフィスと、当該オリフィスと連通する複数の開口部を備え、また、センターリーフに設けた当該各開口部はオリフィスを介して直列に連通し、そして、ロアリーフには当該外環に備えた当該オリフィスから最遠となる当該開口部と連通する流路を備えたことに特徴を有するものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る油圧緩衝器は、図１２の従来技術と同じ基本構造を備え、シリンダ内にピストンを介してピストンロッドが移動自在に挿入され、ピストンはシリンダ内に上下２つの油室をＡ、Ｂを区画するものである。以下、本発明を図１（Ａ）〜（Ｃ）及びこれらを組み合わせた図２に示す第１実施形態に基づき、従来技術と異なる部分のみを説明する。
【００２４】
従来技術で説明したピストンバルブとの相違点は、減衰力発生バルブがアッパーリーフ１８、センターリーフ１９、ロアリーフ２０の３枚のリーフから成り、複数の油路を有するアッパーリーフ１８と、長方形状の開口部を２つ備え容積室１９Ｂ，１９Ｄとし、外方に位置する容積室１９Ｂが包囲される外環の一部を切断しオリフィス１９Ａとし、容積室１９Ｄの内側に円環状の長孔１９Ｅを設け、そして、当該両容積室１９Ｂ，１９Ｄをオリフィス１９Ｃで連通してなるセンターリーフ１９と、上記センターリーフ１９から導かれた圧油を下部油室Ｂへ導く円環状の流路２０Ａと、当該流路２０Ａより内環側に複数の流路２０Ｂを設けてなるロアーリーフ２０の以上３枚のリーフを積層してなることである。尚、上記センターリーフ１９に設けた容積室１９Ｂ，１９Ｄの形状は本実施例のように長方形に限定されるものではなく、本願発明の要旨を逸脱しない範囲でどのような形状でも許容されるものである。
【００２５】
図２はピストン５背面部に図１の減衰力発生バルブを設けた例であり、図１３の従来例の切欠きリーフバルブ５による一段オリフィスＳ1の代わりに、２段オリフィスＳ2を設けることを示している。本実施例では、センターリーフ１９とロアリーフ２０には各々切欠き１９Ｆ，２０Ｃが設けられ、ピストンの凹部２３と位置合わせピン２２を用いて、３枚のリーフに設けられた流路の位置合わせができるようになっている。
【００２６】
ピストン５が低速で伸側動作を行うとき、上部油室Ａからの圧油は、前述したセンターリーフ１９の外環に設けられたオリフィス１９Ａから、当該オリフィス１９Ａと連通する容積室１９Ｂへ流入し、次に、当該容積室１９Ｂから下流側に設けたオリフィス１９Ｃ、容積室１９Ｄを経て、ロアーリーフ２０に設けた流路２０Ａ、外周ポート２４を経由して下部油室Ｂに排出される。つまり、伸側減衰バルブを流入した上部油室Ａの圧油は、オリフィス１９Ａ，１９Ｃからなる２段のオリフィスを経ることで、小さな圧力降下を２回繰り返し、上部油室Ａから外周ポート２４へ排出されるので急激な圧力降下が緩和される構成となっている。
【００２７】
また、ピストン５が中〜高速域で伸側動作を行うとき、上部油室Ａからの圧油は上述した伸側減衰バルブで生ずる減衰力に加え、アッパーリーフ１８に設けられた透孔１８Ａ、センターリーフ１９に設けられた環状の長孔１９Ｅ、ロアーリーフ２０に設けられた流路２０Ｂ、そして内周ポート２５を経て下部油室Ｂへと流出し、ピストン５内周面に設けたサブリーフバルブ９によっても減衰力を生ずる。
【００２８】
図３は図２の２段オリフィスを模式的に示したものであり、上部油室Ａより容積室１９Ｄの中間に直列につながる２段からなるオリフィス１９Ａ，１９Ｃを設け、当該両オリフィスと連通する容積室１９Ｂで構成されていることを示す。ここで、上部油室Ａの圧力をＰ1、途中の容積室１９Ｂの圧力をＰ2、そして、容積室１９Ｄの圧力をＰ3とおくと、上流段、下流段における各キャビテーション係数Ｋ1、Ｋ2は、以下の式で与えられる。
オリフィス１９Ａに対するキャビテーション係数：Ｋ1＝Ｐ2／（Ｐ1−Ｐ2）
オリフィス１９Ｃに対するキャビテーション係数：Ｋ2＝Ｐ3／（Ｐ2−Ｐ3）
【００２９】
次に、各オリフィスの開口面積の設定について説明する。一段目オリフィス１９Ａを介した上部油室Ａから容積室１９Ｂへの圧力降下（Ｐ1−Ｐ2）と２段目オリフィス１９Ｃを介した容積室１９Ｂから容積室１９Ｄへの圧力降下（Ｐ2−Ｐ3）とが同一（Ｐ1−Ｐ2＝Ｐ2−Ｐ3）となるよう各オリフィス１９Ａ，１９Ｃの開口面積を設定することが諸条件の１つとして提案されるが、しかし、伸び側作動時では容積室１９Ｄの圧力Ｐ3は容積室１９Ｂの圧力Ｐ2よりも常に低い（Ｐ3≦Ｐ2）ことを考慮にいれると、左記の条件では、オリフィス１９Ｃに対するキャビテーション係数がオリフィス１９Ａに対するキャビテーション係数より小さくなり、下流側の２段目オリフィス１９Ｃで一段目オリフィス１９Ａより先にキャビテーションが発生する惧れがある。当該現象はキャビテーションの発生を抑制する上で必ずしも適切なことではない。
【００３０】
つまり、下流側のオリフィス１９Ｃに対するキャビテーション係数Ｋ2を上流側のオリフィス１９Ａに対するキャビテーション係数Ｋ1より大きく設定すること（Ｋ2≧Ｋ1）が必要で、そのためには、前記したキャビテーション係数Ｋ1,Ｋ2の定義式より、Ｋ1の分母であるＰ1−Ｐ2をＫ2の分母であるＰ2−Ｐ3より小さく設定すること（Ｐ1−Ｐ2≦Ｐ2−Ｐ3）が必要である。ここで、Ｐ2−Ｐ3は２段目オリフィス１９Ｃを介した容積室１９Ｂから容積室１９Ｄへの圧力降下であり、Ｐ1−Ｐ2は一段目オリフィス１９Ａを介した上部油室Ａから容積室１９Ｂへの圧力降下であるから、下流側のキャビテーション係数Ｋ2を大きくするには、具体的には、２段目オリフィス１９Ｃの開口面積を一段目オリフィス１９Ａの開口面積より大きく設定することで足りる。
【００３１】
２段目オリフィス１９Ｃの開口面積を一段目オリフィス１９Ａの開口面積より大きく設けることでキャビテーションの発生を効果的に抑制することが分かったが、ではどのように各段のオリフィスの開口面積を求めるのかが問題となる。当該問題に対し、各段のオリフィス開口面積は、一段目、２段目のオリフィスの各オリフィスでのキャビテーション係数が同一、即ち、各オリフィスでの耐キャビテーション性が同一であるとし、合理的に求めることができるので、以下にその求め方を述べる。
【００３２】
センターリーフ１９のオリフィス１９Ａが外環上に設けられた個数をｎ1、その開口面積をａ1、容積室１９Ｂと１９Ｄを連通するオリフィス１９Ｃがセンターリーフ１９上に設けられる個数をｎ2、その開口面積をａ2とする。そして、上流段、下流段における各キャビテーション係数Ｋ1，Ｋ2は前述したように、Ｋ1＝Ｐ2／（Ｐ1−Ｐ2）、Ｋ2＝Ｐ3／（Ｐ2−Ｐ3）で与えられる。いま、両キャビテーション係数Ｋ1，Ｋ2が等しいと置いて整理すると、次式を得る。
Ｐ2＝√（Ｐ1Ｐ3）…（１）
ここで、減衰力Ｆと受圧面積Ａより、圧力差は次式で求められる。
Ｐ1−Ｐ3＝Ｆ／Ａ …（２）
そして、流量Ｑ、作動油密度ρ、オリフィス仕様ｎ1ａ1，ｎ2ａ2と、圧力Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3には以下の関係が成立する。
Ｐ1−Ｐ2＝ρＱ2／２（ｎ1ａ1）2…（３）
Ｐ2−Ｐ3＝ρＱ2／２（ｎ2ａ2）2…（４）
従って、以下の手順でオリフィス仕様が決定する。
【００３３】
減衰力（Ｆ）と受圧面積（Ａ）から、式（２）より、圧力差Ｐ1−Ｐ3（＝Ｆ／Ａ）が求まる。次に、オリフィス下流圧は一般に緩衝器の封入ガス圧と考えて良いので、Ｐ3を緩衝器の封入ガス圧と仮定すると、Ｐ1＝Ｆ／Ａ＋Ｐ3が容易に求まる。そして、式（１）よりＰ2＝√（Ｐ1Ｐ3）＝√（（Ｆ／Ａ＋Ｐ3）×Ｐ3）が求まり、また、式（３）、（４）よりｎ1ａ1＝√（ρＱ2／２（Ｐ1−Ｐ2））、ｎ2ａ2＝√（ρＱ2／２（Ｐ2−Ｐ3））だから、Ｐ1＝Ｆ／Ａ＋Ｐ3、Ｐ2＝√（（Ｆ／Ａ＋Ｐ3）×Ｐ3）を各々代入して、オリフィス仕様が求まる。
【００３４】
具体的な数値を与えて求めると、以下のようになる。
Ａ＝368.2 mm2（シリンダ内径φ25×ピストンロッド外径φ12.5）
ρ＝0.88×10-6／9800 kg／mm3
Ｖ＝100 mm／sec（ピストン速度）
Ｑ＝ＡＶ＝3.682×104mm3／sec
Ｐ3＝0.1ＭＰａ＝0.1 Ｎ／mm2
Ｆ＝200Ｎ
Ｐ1−Ｐ3＝200／368.2＝0.543 Ｎ／mm2
Ｐ1＝0.543＋0.1=0.643 Ｎ／mm2
Ｐ2＝√(0.643×0.1)＝0.254 Ｎ／mm2
Ｐ1−Ｐ2＝0.643−0.254＝0.389 Ｎ／mm2
故に、
ｎ1ａ1＝√（0.88×10-6／2×98×0.389）×3.682×104＝0.396mm2
Ｐ2−Ｐ3＝0.254−0.100＝0.154 Ｎ／mm2
故に、
ｎ2ａ2＝√（0.88×10-6／2×98×0.154）×3.682×104＝0.629mm2
【００３５】
オリフィスが一段であると仮定した場合のキャビテーション係数をＫ0とおき、以上の結果を用いて、上部油室Ａから容積室１９Ｄへの各キャビテーション係数Ｋ0，Ｋ1，Ｋ2を求めると、以下の値が求まる。
Ｋ0＝Ｐ3／（Ｐ1−Ｐ3）＝0.100／0.543＝0.18
Ｋ1＝Ｐ2／（Ｐ1−Ｐ2）＝0.254／0.389＝0.65
Ｋ2＝Ｐ3／（Ｐ2−Ｐ3）＝0.100／0.154＝0.65
【００３６】
即ち、オリフィスを２段設け、且つ、各オリフィスでの耐キャビテーション性が同一となるよう設定することで、オリフィスが一段であると仮定した場合のキャビテーション係数Ｋ0＝０．１８が、各段でのキャビテーション係数が、Ｋ1＝Ｋ2＝０．６５となり、耐キャビテーション性が約３．６倍向上するのである。即ち、同一減衰力であればキャビテーションの発生する限界の速度が約３．６倍高くなり、同一速度であれば、キャビテーションの発生する限界の減衰力を約３．６倍高く設定することができる。
【００３７】
本発明は、このように伸側減衰バルブにおけるオリフィスを多段に形成することで、小さな圧力降下を複数回行い、上部油室Ａから下部油室Ｂへの急激な圧力降下を緩和し、加えて、各段での耐キャビテーション特性が同一になるように下流段のオリフィス開口面積を上流段のオリフィス開口面積より大きく設定したことに特徴を有する。このため、同じ減衰力仕様の下で従来の速度域で生じていたキャビテーションの発生を抑制することができる。
【００３８】
図４に２段オリフィスを用いたときの他の実施例を示す。本実施例は、アッパーリーフ１８に複数のオリフィス１８Ｂを設け、そして、ロアリーフ２０にはオリフィス２０Ｄを設ける点で図１の第１実施例と相違する。アッパーリーフ１８のオリフィス１８Ｂとセンターリーフ１９の容積室１９Ｇ、そして、ロアリーフ２０のオリフィス２０Ｄが連通するよう、当該実施例では、各リーフに切欠き１８Ｄ，１９Ｉ，２０Ｃを設け、内面側の位置合わせピン２２とピストンの凹部２３とを用いて、各リーフの流路の位置合わせができるようになっている。
【００３９】
本実施例における作動を説明すると、ピストン５が低速で伸側に作動するとき、上部油室Ａからの作動油はアッパーリーフ１８に設けたオリフィス１８Ｂ、センターリーフ１９上の容積室１９Ｇ、ロアリーフ２０上に設けたオリフィス２０Ｄ、そして、外周ポート２４を経て下部油室Ｂへ流出される。つまり、上部油室Ａの作動油は、アッパーリーフ１８上のオリフィス１８Ｂ、そしてロアリーフ２０上のオリフィス２０Ｄと合計２段のオリフィスを経由することになる。このため、本実施例においても小さな圧力降下を２回繰り返すことになり、上部油室Ａから最終段に至るまでの急激な圧力降下が緩和される構成となっている。しかも、各段での耐キャビテーション特性が同一になるように下流段のオリフィス２０Ｄの開口面積を上流段のオリフィス１８の開口面積より大きく設定しているので、同じ減衰力仕様の下で従来の速度域で生じていたキャビテーションの発生を抑制することができることは、前述の実施例で説明した通りである。
【００４０】
また、本実施例ではオリフィスをアッパーリーフ１８とロアリーフ２０の２枚のリーフに分けて設けたので、減衰力の調整がセンターリーフ１９にのみオリフィスを設けた第１実施例より容易である。つまり、アッパーリーフ１８及びロアーリーフ２０を用いてオリフィスの仕様が異なる２種類のリーフを用意することができ、減衰力の仕様が相違する減衰力発生バルブを容易に得ることができる。例えば、オリフィス１８Ｂの仕様を変えたアッパーリーフ１８を３枚、オリフィス２０Ｄの仕様を変えたロアリーフ２０を３枚用意すると、合計９通りの減衰力の仕様の異なる減衰力バルブを得ることができる。これは、所望の減衰力を得るため標準化、基準化を行う上で有効であり、且つ、減衰力の相違する種々の減衰力バルブを容易に得ることができる点で量産性においても適する。
【００４１】
ピストン５が中速域〜高速域で伸側に作動するときは、上部油室Ａからの作動油は、上記流路の他、アッパーリーフ１８上の流路１８Ｃ、センターリーフ１９上の流路１９Ｊ、ロアリーフ２０上の流路２０Ｅ、そして、内周ポート２５を経て下部油室Ｂへ流出しピストン５内周面に設けたサブリーフバルブ９により減衰力を発生することも前述の実施例で説明した通りである。
【００４２】
図５に３段オリフィスを用いた実施例を示す。オリフィスを多段に形成することで、上部油室Ａから下部油室Ｂへの急激な圧力降下を緩和する点は２段オリフィスを用いて説明した通りで、ピストン５が伸側動作を行うとき、センターリーフ１９に設けたオリフィス１９Ｏを経てロアーリーフ２０に設けた流路２０Ｆへと圧油が至る点、即ち、図１で示した２段オリフィスを設けた実施例よりも一段多くオリフィスを経る点が相違する。本実施例の場合、キャビテーション係数が２段の実施例よりも大きくなる点でその効果が顕著である。
【００４３】
図６は図５の３段オリフィスを模式的に示したものであり、上部油室Ａより直列につながる３段オリフィス１９Ｋ，１９Ｍ，１９Ｏを設け、当該３段オリフィスと連通する容積室１９Ｌ，１９Ｎ，１９Ｐで構成されている。ここで、上流段に位置するオリフィスより先に下流段に位置するオリフィスでキャビテーションが発生することを防止するため、各オリフィスの開口面積は順次大きくなるよう設定されていることは前述の実施例で説明した通りである。
【００４４】
次に、各段におけるキャビテーション係数を具体的に求めてみる。上部油室Ａの圧力を、オリフィス１９Ｋ，１９Ｍ，１９Ｏと連通する容積室１９Ｌ，１９Ｎの各圧力をＰ2，Ｐ3、そして容積室１９Ｐの圧力をＰ4とする。各オリフィス１９Ｋ，１９Ｍ，１９Ｏに対するキャビテーション係数Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3は以下の式で与えられる。
オリフィス１９Ｋに対するキャビテーション係数：Ｋ1＝Ｐ2/(Ｐ1−Ｐ2)…(５)
オリフィス１９Ｍに対するキャビテーション係数：Ｋ2＝Ｐ3/(Ｐ2−Ｐ3)…(６)
オリフィス１９Ｏに対するキャビテーション係数：Ｋ3＝Ｐ4/(Ｐ3−Ｐ4)…(７)
ここで、Ｋ2＝Ｋ3とおいて整理すれば、以下の式を得る。
Ｐ3＝√（Ｐ2Ｐ4）…（８）
式（５）および式（８）よりＰ3を消去してＰ2を求めると、次式を得る
Ｐ2＝√（Ｐ12Ｐ4）…（９）
【００４５】
即ち、上流圧Ｐ1と下流圧Ｐ4が与えられたとき、上部油室Ａからセンターリーフ１９の環状部に設けた切欠きからなるオリフィス１９Ｋを介して圧油が流入する開口部の圧力を式（９）の様に設定すれば、３段オリフィスの各段の耐キャビテーション性を同一にすることができる。
【００４６】
２段オリフィスの場合と同様の条件、手続を用いて各オリフィス１９Ｋ，１９Ｍ，１９Ｏにおけるキャビテーション係数Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3を求める。与えられる条件は、
Ａ＝368.2 mm2（シリンダ内径φ25×ピストンロッド外径φ12.5）
ρ＝0.88×10-6／9800 kg／mm3
Ｖ＝100 mm／sec（ピストン速度）
Ｑ＝ＡＶ＝3.682×104mm3／sec
Ｐ3＝0.1ＭＰａ＝0.1 Ｎ／mm2
Ｆ＝200Ｎ
であり、計算の結果、
Ｋ0＝Ｐ4/(Ｐ1−Ｐ4)＝0.100/0.543＝0.18
Ｋ1＝Ｐ2/(Ｐ1−Ｐ2)＝0.346/0.297＝1.16
Ｋ2＝Ｐ3/(Ｐ2−Ｐ3)＝0.186/0.160＝1.16
Ｋ3＝Ｐ4/(Ｐ3−Ｐ4)＝0.100/0.086＝1.16
が得られる。
【００４７】
即ち、一段オリフィスを用いたと仮定した場合のキャビテーション係数Ｋ0＝０．１８が、オリフィスを３段設け、且つ、下段の圧力降下を順次小さく設定することで、Ｋ1＝Ｋ2＝Ｋ3＝１．１６となり、耐キャビテーション性が約６．４倍向上するのである。これは、同一減衰力であればキャビテーションの発生する限界の速度が約６．４倍高くなり、同一速度であれば、キャビテーションの発生する限界の減衰力を約６．４倍高く設定することができることを示す。
【００４８】
また、ここで、ピストン５が中速域〜高速域で伸側動作を行うとき、上部油室Ａからの圧油が、別途、アッパーリーフ１８に設けられた油路１８Ｅ、センターリーフ１９に設けられた流路１９Ｑ、ロアリーフ２０に設けられた油路２０Ｇ、そして内周ポート２５を経て下部油室Ｂへ流入し、サブリーフバルブ９によって減衰力を生ずる点も前述した通りである。更に、本実施例においてセンターリーフ１９の容積室１９Ｌ，１９Ｎ，１９Ｐの形状を適切に設定すれば低速域の減衰力特性を二乗特性から比例特性に近づけることは後述する。
【００４９】
図７に３段オリフィスを用いたときの他の実施例を示す。本実施例の場合、アッパーリーフ１８には複数のオリフィス１８Ｆが設けられ、センターリーフ１９の容積室１９Ｒへ連通されている。当該センターリーフ１９には２つの容積室１９Ｒ，１９Ｔが設けられ、当該両容積室１９Ｒ，１９Ｔはオリフィス１９Ｓで連通されている。
【００５０】
アッパーリーフ１８上の当該オリフィス１８Ｆ、センターリーフ１９上の容積室１９Ｒ、そしてロアーリーフ２０上のオリフィス２０Ｈとが連通するよう各リーフに設けられた切欠き１８Ｈ，１９Ｕ，２０Ｊ及びピストン凹部２３、位置合わせピン２２で前述したように互いの流路の位置合わせができるよう配置される。また、下流段におけるキャビテーションの発生を防止するため、オリフィス１８Ｆ，１９Ｓ，２０Ｈの開口面積が順次大きくなるよう設定されていることは前述した通りである。
【００５１】
本実施例ではオリフィスをアッパーリーフ１８、センターリーフ１９及びロアリーフ２０の３枚のリーフに分けて設けたので、アッパーリーフ１８またはロアーリーフ２０のオリフィスの仕様が相違すると減衰力の仕様の相違する減衰力発生バルブが容易に得られること、また、所望の減衰力を得るため標準化、基準化を行う上で有効であり、且つ、減衰力の相違する種々の減衰力バルブを得ることができる点で量産性においても適することは前述した通りである。
【００５２】
なお、図１はピストン背面部に用いた例であるが、ベースバルブＢＶにも適用できること勿論であり、また、当該減衰力発生バルブにおいて、アッパーリーフ１８とロアリーフ２０の積層順位を入れ替えることにより、ピストン内面側にも適用できる。図８にピストン内面側に適用した場合の実施例を、図９にピストン内面側に用いた場合の各リーフの組み合わせた例を示す。
【００５３】
ここで、センターリーフ１９の容積室１９Ｂ，１９Ｄ或いは各容積室１９Ｒ，１９Ｔの形状を適切に設定すれば減衰力を発生させる流路とすることができる。即ち、流路幅やセンターリーフ１９の板厚等の形状と、有効流路長Ｌ1，Ｌ2を適切に設定することでいわゆるチョークとすることも可能であり、低速域の減衰力特性を二乗特性から比例特性に近づけることも可能である。従って、従来の一段オリフィスと比較し、より多様な減衰力の設定ができ、設計自由度が向上する。図１０に低速域二乗特性と比例特性の減衰力特性の例を示す。Ａがオリフィス型二乗特性をＢがチョーク型比例特性を表す。
【００５４】
図１１に３段オリフィスを用いたときの更に他の実施例を示す。本実施例の場合、アッパーリーフ１８、センターリーフ１９、ロアーリーフ２０の各リーフが接着または溶接等で一体に構成されているもので、作用、効果はセンターリーフ１９にオリフィスを３段設けたものと同様である。３枚のリーフを事前に一体とすることで、緩衝器組立時にオリフィスを流れる作動油の流路の位置合わせが不要になり、組立性が向上するものである。
【００５５】
以上、圧側減衰力バルブのリーフの枚数が２枚、または３枚の場合について詳述したが、リーフの枚数は２枚、または３枚に拘泥されるものではなく、流路途中の容積室の圧力が以下に示すＮ段の場合の一般式を満足すれば良いのである。
【数３】
0003962794.tif 000003
ここで、
Ｐ1：入口圧力
ＰN：出口圧力
Ｐi：中間部の容積室の圧力
Ｎ：オリフィス段数＋１
【００５６】
【発明の効果】
第１、２の発明によれば、減衰力バルブのセンターリーフに下流側のオリフィスの開口面積が順次大きくなるよう複段のオリフィスを設けたので、同一の減衰力仕様で、従来より高いピストン速度域までキャビテーションの発生を抑制することができ、この結果、異音の発生も抑制することができる。
【００５７】
第３の発明によれば、センターリーフに設けた開口部の流路幅、リーフの板厚等、形状、有効流路長を適切に設定することができるので、当該開口部をチョークとすることも可能で、低速域の減衰力特性を二乗特性から比例特性に近づけることも可能であり、設計の自由度を向上させ、緩衝器としての多様な特性を得ることができる。
【００５８】
第４の発明によれば、流路途中の容積室の圧力が以下に示すＮ段の場合の一般式を満足すれば、圧力減衰力発生バルブのリーフの枚数が制限されるものではない。
【数４】
0003962794.tif 000004
ここで、
Ｐ1：入口圧力
ＰN：出口圧力
Ｐi：中間部の容積室の圧力
Ｎ：オリフィス段数＋１
【００５９】
第５、６、７の発明によれば、オリフィスをアッパーリーフとロアリーフに分けて設けたので、減衰力の調整が容易である。つまり、アッパーリーフまたはロアーリーフのオリフィスの仕様を異ならせるだけで、減衰力の異なる減衰力発生バルブを容易に製作することができる。
【００６０】
第８の発明によれば、アッパーリーフ、センターリーフ、ロアーリーフの各リーフが接着または溶接等で一体に構成することで、緩衝器組立時にオリフィスを流れる作動油の流路の位置合わせが不要になり、組立性が向上するものである。
【００６１】
第９の発明によれば、ピストン内面側にも適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】（Ａ）本発明の２段オリフィスにおけるアッパーリーフである。
（Ｂ）本発明の２段オリフィスにおけるセンターリーフである。
（Ｃ）本発明の２段オリフィスにおけるロアーリーフである。
【図２】ピストン背面で２段オリフィスの各リーフを組み合わせた図である。
【図３】２段オリフィスの模式図である。
【図４】（Ａ）２段オリフィスの他の実施例におけるアッパーリーフである。
（Ｂ）２段オリフィスの他の実施例におけるセンターリーフである。
（Ｃ）２段オリフィスの他の実施例におけるロアーリーフである。
【図５】（Ａ）本発明の３段オリフィスにおけるアッパーリーフである。
（Ｂ）本発明の３段オリフィスにおけるセンターリーフである。
（Ｃ）本発明の３段オリフィスにおけるロアーーリーフである。
【図６】３段オリフィスの模式図である。
【図７】（Ａ）３段オリフィスの他の実施例におけるアッパーリーフである。
（Ｂ）３段オリフィスの他の実施例におけるセンターリーフである。
（Ｃ）３段オリフィスの他の実施例におけるロアーリーフである。
【図８】ピストン内面で２段オリフィスの各リーフを組み合わせた図である。
【図９】（Ａ）ピストン内面で２段オリフィスの各リーフを組み合わせたときのアッパーリーフである。
（Ｂ）ピストン内面で２段オリフィスの各リーフを組み合わせたときのセンターリーフである。
（Ｃ）ピストン内面で２段オリフィスの各リーフを組み合わせたときのロアーリーフである。
【図１０】減衰力特性図である。
（Ａ）オリフィス特性である。
（Ｂ）チョーク特性である。
【図１１】（Ａ）一体型３段減衰力発生バルブのセンターリーフである。
（Ｂ）一体型３段減衰力発生バルブである。
【図１２】従来の緩衝器の構造である。
【図１３】従来の減衰力バルブの構造である。
【図１４】従来の減衰力バルブに用いられていた切欠きリーフバルブである。
【図１５】従来の緩衝器の一段オリフィスの実施例である。
【符号の説明】
１２ ピストン
１３ シリンダ
１８ アッパーリーフ
１８Ａ，１８Ｃ，１８Ｇ 透孔
１８Ｂ，１８Ｆ オリフィス
１９ センターリーフ
１９Ａ，１９Ｈ，１９Ｋ，１９Ｍ，１９Ｏ オリフィス
１９Ｂ，１９Ｄ，１９Ｇ，１９Ｉ，１９Ｌ， 容積室
１９Ｎ，１９Ｐ，１９Ｒ，１９Ｔ 容積室
１９Ｃ，１９Ｓ オリフィス
１９Ｑ 流路
２０ ロアリーフ
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ， 流路
２０Ｉ 流路
２０Ｄ，２０Ｈ オリフィス
【図１】
0003962794.tif 000006
【図２】
0003962794.tif 000007
【図３】
0003962794.tif 000008
【図４】
0003962794.tif 000009
【図５】
0003962794.tif 000010
【図６】
0003962794.tif 000011
【図７】
0003962794.tif 000012
【図８】
0003962794.tif 000013
【図９】
0003962794.tif 000014
【図１０】
0003962794.tif 000015
【図１１】
0003962794.tif 000016
【図１２】
0003962794.tif 000017
【図１３】
0003962794.tif 000018
【図１４】
0003962794.tif 000019
【図１５】
0003962794.tif 000020