(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油液が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に嵌挿されたピストンと、一端が前記ピストンに連結され他端が前記シリンダの外部へ延出されたピストンロッドと、該ピストンロッドのストロークによって油液を流通させる油液通路と、該油液通路の流路面積を調整するスプール弁とを備えた減衰力調整式油圧緩衝器において、
前記スプール弁は、一対のポートを有するスリーブと、該スリーブに摺動可能に嵌装され、ランド間に形成された弁溝によって前記一対のポート間を連通させて前記ランドと前記ポートとの間で可変絞りを形成するスプールとを備え、さらに、前記スプールの前記可変絞りを形成する側のランドの周囲には前記弁溝と連通する切欠が部分的に形成され、前記スプールの弁溝には、前記可変絞りを形成する側のランドに隣接する環状の深溝部と、該深溝部と隣接して該深溝部より浅い環状の浅溝部とが形成されていることを特徴とする減衰力調整式油圧緩衝器。
【請求項２】
前記スリーブの内周面には、前記可変絞りを形成するポートに連通する環状溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の減衰力調整式油圧緩衝器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両の懸架装置に装着される減衰力調整式油圧緩衝器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両の懸架装置に装着される油圧緩衝器には、路面状況、走行状況等に応じて乗り心地や操縦安定性をよくするために減衰力を適宜調整できるようにした減衰力調整式油圧緩衝器がある。
【０００３】
減衰力調整式油圧緩衝器は、一般に、油液が封入されたシリンダ内にピストンロッドが連結されたピストンを摺動可能に嵌装し、ピストンロッドの伸縮にともなうピストンの移動によって生じる油液通路内の油液の流動をオリフィス、ディスクバルブ等によって制御して減衰力を発生させ、また、減衰力調整弁によって油液通路の流路面積を変化させることにより減衰力を調整するようになっている。そして、減衰力調整式油圧緩衝器には、減衰力調整弁としてスプール弁を用いたものがあり、このものでは、ソレノイドアクチュエータ等によってスプールを移動させることにより、適宜減衰力特性を調整することができる。
【０００４】
減衰力調整弁として用いられるスプール弁の一例について、図９を参照して説明する。図９に示すように、スプール弁１は、スリーブ２内にスプール３が摺動可能に嵌装されている。スリーブ２には、当該減衰力調整式油圧緩衝器のピストンロッドの伸び行程時に油液を流通させる伸び側油液通路を構成するポート４，５および縮み行程時に油液を流通させる縮み側油液通路構成するポート６，７が設けられている。また、スプール３には、ポート４，５間およびポート６，７間をそれぞれ連通させる弁溝８，９が形成されている。
【０００５】
そして、伸び側のポート４，５間の流路面積は、上流側のポート４と弁溝８の上流側のランド10のエッジ部との間で調整され、下流側のポート５は弁溝８に常時連通されている。また、縮み側のポート６，７間の流路面積は、下流側のポート７と弁溝９の下流側のランド11のエッジ部との間で調整され、上流側のポート６は弁溝９に常時連通されている。ランド10，11のエッジ部には、それぞれポート４，７の開閉時の流路面積の急変を防止するための切欠10a ，11a が設けられている。
【０００６】
この構成により、スプール３をソレノイドアクチュエータ等によって移動させることにより、ポート４，５間およびポート６，７間の流路面積を調整して、伸び側および縮み側の減衰力特性を調整することができる。また、切欠10a ，11a によって、ポート４，７の開閉時の流路面積の急変が防止されるので、減衰力特性を円滑に調整することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のスプール弁を減衰力調整弁として用いた減衰力調整式油圧緩衝器では、次のような問題がある。流速の速い絞り部では圧力が低下するので、ポート４，５間に油液の流れが生じると、ポート４とランド10のエッジ部との間の絞り部に生じる噴流によって、弁溝８内のランド10の端面付近の圧力が低下して、スプール３に閉弁方向の流体力が作用する。同様に、ポート６，７間に油液の流れが生じると、弁溝９内のランド11の端面付近の圧力が低下してスプール３に閉弁方向の流体力が作用する。このとき、スプール３に作用する流体力Ｆは、
Ｆ＝ρＱＶcos θ＝ρV2Ａcos θ      …▲１▼
ただし、ρ：作動油密度、Ｑ：流量、Ｖ：噴流速度、Ａ：絞り部の流路面積、θ：噴流角度
で表すことができる。
【０００８】
このため、減衰力の調整値およびピストン速度等の条件によっては、スプール３に作用する流体力Ｆがスプール３の保持力（通常、ソレノイドによる推力および戻しばねのばね力等によって決定される）を越えてスプール３を移動させ、例えば図８中に破線で示すように、減衰力特性を急変させることがあり、減衰力が不安定となって、車両の乗り心地および操縦安定性を低下させる虞がある。
【０００９】
この点については、ソレノイドの推力および戻しばねのばね力を大きくしてスプール３の保持力を大きくすることにより、ある程度改善することができるが、完全に解消することは困難であり、また、ソレノイドの推力を増大させることによって消費電力が大きくなったり、ソレノイドを大きくせざるを得ないという問題を生じることになる。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、減衰力調整式油圧緩衝器において、減衰力調整弁であるスプール弁のスプールに作用する流体力を軽減することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、油液が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に嵌挿されたピストンと、一端が前記ピストンに連結され他端が前記シリンダの外部へ延出されたピストンロッドと、該ピストンロッドのストロークによって油液を流通させる油液通路と、該油液通路の流路面積を調整するスプール弁とを備えた減衰力調整式油圧緩衝器において、
前記スプール弁は、一対のポートを有するスリーブと、該スリーブに摺動可能に嵌装され、ランド間に形成された弁溝によって前記一対のポート間を連通させて前記ランドと前記ポートとの間で可変絞りを形成するスプールとを備え、さらに、前記スプールの前記可変絞りを形成する側のランドの周囲には前記弁溝と連通する切欠が部分的に形成され、前記スプールの弁溝には、前記可変絞りを形成する側のランドに隣接する環状の深溝部と、
該深溝部と隣接して該深溝部より浅い環状の浅溝部とが形成されていることを特徴とする。
【００１２】
このように構成したことにより、スプール弁のポートとランドとの間に形成される可変絞りで生じる油液の噴流は、深溝部によって、スプール弁の軸方向に対して垂直に近い方向に向けられるので、スプールの軸方向に作用する流体力が小さくなる。
【００１３】
請求項２の発明は、上記請求項１の構成に加えて、前記スリーブの内周面には、前記可変絞りを形成するポートに連通する環状溝が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
このように構成したことにより、ポートに連通する環状溝とスプールのランドとの間で可変絞りが形成される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態の減衰力調整式油圧緩衝器12の油圧緩衝器本体13は、油液が封入されたシリンダ14内にピストン15が摺動可能に嵌装されており、このピストン15によってシリンダ14内がシリンダ上室14a とシリンダ下室14b の２室に画成されている。ピストン15には、ピストンロッド16の一端が連結されており、ピストンロッド16は、シリンダ上室14a を通ってその他端側がシリンダ14の外部へ延出されている。シリンダ下室14b には、シリンダ14の底部に設けられたベースバルブ17を介して油液およびガスが封入されたリザーバ18が接続されている。
【００２０】
ピストン15には、シリンダ上下室14a ，14b 間を連通させる油路19およびこの油路19のシリンダ下室14b 側からシリンダ上室14a 側への油液の流通のみを許容する逆止弁20が設けられている。また、ベースバルブ17には、シリンダ下室14b とリザーバ18とを連通させる油路21およびこの油路21のリザーバ18側からシリンダ下室14b 側への油液の流通のみを許容する逆止弁22が設けられている。そして、油圧緩衝器本体13には、減衰力発生機構23が接続されている。
【００２１】
図２にも示すように、減衰力発生機構23は、略有底円筒状のケース24の開口部に比例ソレノイドアクチュエータ25（以下、比例ソレノイド25という）を取付けてハウジングを構成しており、ケース24には、油圧緩衝器本体13のシリンダ上室14a 、シリンダ下室14b およびリザーバ16にそれぞれ連通する油路26，27，28が設けられている。そして、ケース24内には、油路26から油路27への油液の流動を制御して減衰力を発生させる伸び側減衰弁29および油路27から油路28への油液の流動を制御して減衰力を発生させる縮み側減衰弁30が設けられている。
【００２２】
伸び側減衰弁29は、パイロット型圧力制御弁であるメインバルブ31と、圧力制御弁であるサブバルブ32と、固定オリフィス33と、可変流量制御弁であるスプール弁34とから構成されている。そして、比例ソレノイド25によってスプール弁34を操作して、ポート35，36間の流路面積を変化させることにより、オリフィス特性（減衰力がピストン速度の２乗にほぼ比例する）を直接調整するとともに、これによってパイロット室37の圧力（メインバルブ31のパイロット圧）を変化させ、メインバルブ31の開弁圧力を変化させて、バルブ特性（減衰力がピストン速度にほぼ比例する）を同時に調整することができるようになっている。なお、サブバルブ32は、オリフィス特性域、すなわち、ピストン速度の低速域において、適度な減衰力（バルブ特性）を得ることによって、減衰力特性を適正化するためのものである。
【００２３】
同様に、縮み側減衰弁30は、パイロット型圧力制御弁であるメインバルブ38と、圧力制御弁であるサブバルブ39と、固定オリフィス40と、伸び側減衰弁29と共用のスプール弁34とから構成されている。そして、比例ソレノイド25によってスプール弁34を操作して、ポート41，42間の流路面積を変化させることにより、オリフィス特性を直接調整するとともに、これによってパイロット室43の圧力（メインバルブ38のパイロット圧）を変化させ、メインバルブ38の開弁圧力を変化させて、バルブ特性を同時に調整することができるようになっている。なお、サブバルブ39は、オリフィス特性域、すなわち、ピストン速度の低速域において、適度な減衰力（バルブ特性）を得ることによって、減衰力特性を適正化するためのものである。
【００２４】
スプール弁34は、一対の伸び側のポート35，36および一対の縮み側のポート41，42を有するスリーブ44内に、スプール45が摺動可能に嵌装されている。スプール45には、ランド46とランド47との間にポート35，36間を連通させる環状の弁溝48が形成され、また、ランド47とランド49との間にポート41，42間を連通させる環状の弁溝50が形成されている。
【００２５】
伸び側の一方のポート35および縮み側の一方のポート42の内周側の開口部には、それぞれスリーブ44の内周面に沿って環状溝51，52が形成されている。そして、伸び側のポート35，36間の流路面積は、上流側のポート35の環状溝51とランド46の弁溝48側の端部のエッジ部との間で形成される可変絞りによって調整され、下流側のポート36は、弁溝48に常時連通されている。また、縮み側のポート41，42間の流路面積は、下流側のポート42の環状溝52とランド49の弁溝50側の端部のエッジ部との間で形成される可変絞りによって調整され、上流側のポート41は、弁溝50に常時連通されている。ランド46，49のエッジ部には、それえぞれポート35，42の開閉時の流路面積の急変を防止するために切欠46a ，49a が設けられている。また、各ランド46，47，49には、それぞれ流体固着を防止するために数本の外周溝53，54，55が設けられている。
【００２６】
スプール45の伸び側の弁溝48は、上流側のポート35（環状溝51）との間で可変絞りを形成する一方のランド46に隣接してポート35に対向する深溝部48a と、他方のランド47に隣接して下流側のポート36に対向する浅溝部48b とから構成されている。また、縮み側の弁溝50は、下流側のポート42（環状溝52）との間で可変絞りを形成する一方のランド49に隣接してポート42に対向する深溝部50a と、他方のランド47に隣接して上流側のポート41に対向する浅溝部50b とから構成されている。
【００２７】
ここで、図３ないし図５に示すように、スプール45の直径Ｄと伸び側の弁溝48の深溝部48a の直径D1と浅溝部48b の直径D2との関係は、Ｄ＞D2＞D1であり、かつ、好ましくは、浅溝部48b とスリーブ44との間の流路断面積π（D2−D22 ）／４は、この部分での圧力損失が減衰力特性に影響しないように、伸び側の固定オリフィス33の流路面積の２倍以上とするとよい。
【００２８】
同様に、スプール45の直径Ｄと縮み側の弁溝50の深溝部50a の直径D3と浅溝部50b の直径D4との関係は、Ｄ＞D4＞D3であり、かつ、好ましくは、浅溝部50b とスリーブ44との間の流路断面積π（D2−D42 ）／４は、この部分での圧力損失が減衰力特性に影響しないように、縮み側の固定オリフィス40の流路面積の２倍以上とするとよい。
【００２９】
さらに、好ましくは、可変絞りを形成するポート35，42のそれぞれの直径d1，d2と、弁溝48，50の深溝部48a ，50a のそれぞれの軸方向長さL1，L2との関係はは、おおむね、
L1／d1＝L2／d2＝1.0 〜1.6
となるようにし、また、これらのポート35，42のそれぞれの環状溝51，52の軸方向幅W1，W2と弁溝48，50の深溝部48a ，50a のそれぞれの軸方向長さL1，L2との関係は、おおむね、
L1／W1＝L2／W2＝0.7 〜1.1
となるようにするとよい。
【００３０】
そして、比例ソレノイド25のプランジャ56によって、コイル57への通電電流に応じた推力でスプール45を押圧して戻しばね58のばね力に抗して移動させ、プランジャ56の推力と戻しばね58のばね力とのバランスによってスプール45を所望の位置に位置決めすることにより、伸び側のポート35，36間および縮み側のポート41，42間の流路面積を調整する。このとき、伸び側のポート35，36間と縮み側のポート41，42間との流路面積は、一方が大のとき他方が小となり、一方が小のとき他方が大となる。
【００３１】
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
【００３２】
ピストンロッド16の伸び行程時には、ピストン15の移動にともないピストン15の逆止弁20が閉じてシリンダ上室14a 側の油液が加圧され、減衰力発生機構23の油路26へ流れ、油路26からサブバルブ32、固定オリフィス33、スプール弁34の伸び側のポート35，36および油路27を通ってシリンダ下室14b へ流れる。このとき、シリンダ上室14a 側の圧力がメインバルブ31の開弁圧力に達すると、メインバルブ31が開いて油液がサブバルブ32から油路27へ直接流れる。一方、ピストンロッド16がシリンダ14内から退出した分の油液がリザーバ18からベースバルブ17の逆止弁22を開いてシリンダ下室14b へ流れる。
【００３３】
よって、伸び行程時には、ピストン速度が低くメインバルブ31の開弁前には、固定オリフィス33およびスプール弁34の伸び側のポート35，36間の流路面積に応じてオリフィス特性の減衰力が発生し、ピストン速度が高くなり、シリンダ上室14a 側の圧力が上昇してメインバルブ31が開くと、その開度に応じてバルブ特性の減衰力が発生する。そして、比例ソレノイド25によって、コイル57への通電電流に応じて、スプール弁34の伸び側のポート35，36間の流路面積を調整することにより、オリフィス特性を直接調整するとともに、これによってパイロット室37の圧力（メインバルブ31の背圧）を変化させてバルブ特性を調整することができる。
【００３４】
また、ピストンロッド16の縮み行程時には、ピストン15の移動にともない、ピストン15の逆止弁20が開いてシリンダ下室14b の油液が油路19を通ってシリンダ上室14a に直接流入することによってシリンダ上下室14a ，14b がほぼ同圧力となるので、減衰力発生機構23の油路26，27間では油液の流れが生じない。一方、ピストンロッド16のシリンダ14内への侵入にともなってベースバルブ17の逆止弁22が閉じ、ピストンロッド16が侵入した分、シリンダ14内の油液が加圧されて、シリンダ下室14b から減衰力発生機構23の油路27へ流れ、油路27からサブバルブ39、固定オリフィス40、スプール弁34の縮み側のポート41，42および油路28を通ってリザーバ18へ流れる。このとき、シリンダ上下室14a ，14b 側の圧力がメインバルブ38の開弁圧力に達すると、メインバルブ38が開いて油液がサブバルブ39から油路28へ直接流れる。
【００３５】
よって、縮み行程時には、ピストン速度が低くメインバルブ38の開弁前には、固定オリフィス40およびスプール弁34の縮み側のポート41，42間の流路面積に応じてオリフィス特性の減衰力が発生し、ピストン速度が高くなり、シリンダ上下室14a ，14b 側の圧力が上昇してメインバルブ38が開くと、その開度に応じてバルブ特性の減衰力が発生する。そして、比例ソレノイド25によってコイル57への通電電流に応じてスプール弁34の縮み側のポート41，42間の流路面積を調整することによって、オリフィス特性を直接調整するとともに、これによってパイロット室43の圧力（メインバルブ38の背圧）を変化させてバルブ特性を調整することができる。
【００３６】
そして、スプール弁34の伸び側のポート35，36間と縮み側のポート41，42間との流路面積は、一方が大のとき他方が小となり、一方が小のとき他方が大となるので、伸び側と縮み側とで大小異なる種類の減衰力特性の組合せ（例えば、伸び側がハードで縮み側がソフト、または、伸び側がソフトで縮み側ハードの組合せ）を設定することができる。減衰力調整式油圧緩衝器12の減衰力特性を図８中に実線で示す。
【００３７】
このとき、図６に示すように、スプール弁34の伸び側のポート35，36では、ポート35の環状溝51とランド46のエッジ部との間の絞り部で生じた油液の噴流は、深溝部48a の端面a1に衝突して渦S1を発生し、この渦S1によって噴流は深溝部48a の底面b1側へ向けられ、その後、浅溝部48b を通ってポート36へ流れる。これにより、噴流のスプール弁34の軸方向に対する流入角度θが90°（垂直）に近づくので、上記▲１▼式からスプール45に作用する流体力Ｆが充分小さくなり、流体力によるスプール45の移動を防止して安定した減衰力特性を得ることができる。
【００３８】
また、図７に示すように、スプール弁34の縮み側のポート41，42では、ポート41から流入した油液が浅溝部50b を通り、深溝部50a を流れる際に、深溝部の端面a2で油液の剥離が生じ、これにより、油液の流れが深溝部50a の底面b2側へ引っ張られて渦S2が発生する。この渦S2によって、ポート42の環状溝52とランド49のエッジ部との間の絞り部から流出する油液の噴流のスプール弁34の軸方向に対する流出角度θが90°に近づけられるので、上記▲１▼式からスプール45に作用する流体力Ｆが充分小さくなり、流体力によるスプール45の移動を防止して安定した減衰力特性を得ることができる。
【００３９】
このようにして、伸び側および縮み側ともに、流体力によるスプール45の移動を防止することができ、減衰力の急変を防止して安定した減衰力特性を得ることができる。また、これにより、スプール45の保持力を軽減することができるので、比例ソレノイド25の推力および戻しばね58のばね力を小さくして消費電力を低減することができると共に、ひいてはソレノイドを小さくすることができる。なお、弁溝48，50は、それぞれ深溝部48a ，50a および浅溝部48b ，50b からなる比較的簡単な形状であるから、スプール45を容易に製造することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明に係る減衰力調整式油圧緩衝器は、減衰力調整弁であるスプール弁のスプールの弁溝に深溝部を設けたことにより、スプール弁のポートとランドとの間に形成される可変絞りで生じる油液の噴流は、深溝部によって、スプール弁の軸方向に対して垂直に近い方向に向けられるので、スプールの軸方向に作用する流体力を小さくすることができ、流体力によるスプールの移動を防止して安定した減衰力特性を得ることができる。
【００４１】
請求項２の発明に係る減衰力調整式油圧緩衝器は、スリーブの内周面に可変絞りを形成するポートに連通する環状溝を形成したことにより、この環状溝とスプールのランドとの間で可変絞りが形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の減衰力調整式油圧緩衝器の概略構成を示す図である。
【図２】図１の装置の減衰力発生機構の要部を拡大して示す図である。
【図３】図１の装置のスプール弁を拡大して示す図である。
【図４】図３のスプールのＡ−Ａ線による縦断面図である。
【図５】図３のスプールのＢ−Ｂ線による縦断面図である。
【図６】図１の装置のスプール弁の伸び側のポートの付近の油液の流れを示す図である。
【図７】図１の装置のスプール弁の縮み側のポートの付近の油液の流れを示す図である。
【図８】図１の装置の減衰力特性を示す図である。
【図９】従来の減衰力調整式油圧緩衝器の減衰力調整弁であるスプール弁のポート付近の油液の流れるを示す図である。
【符号の説明】
12  減衰力調整式油圧緩衝器
14  シリンダ
15  ピストン
16  ピストンロッド
34  スプール弁
35,36,41,42 ポート
44  スリーブ
45  スプール
46,47,49  ランド
48,50 弁溝
48a,50a 深溝部
51,52 環状溝
【図１】
0004048507.tif 000002
【図２】
0004048507.tif 000003
【図３】
0004048507.tif 000004
【図４】
0004048507.tif 000005
【図５】
0004048507.tif 000006
【図６】
0004048507.tif 000007
【図７】
0004048507.tif 000008
【図８】
0004048507.tif 000009
【図９】
0004048507.tif 000010