(57)【要約】【課題】圧力変動を抑制でき、大流量時にも十分な流路面積を確保できる流体圧緩衝器の提供。【解決手段】ピストンの移動により流体が内部を流通する通路４６と、通路４６の端部に設けられて流体の流通を一方向のみに限定するチェック弁４９とを備え、チェック弁４９が、通路４６の端部に対して離着座する弁体５１と、弁体５１を付勢する付勢手段５２，５３とを有し、付勢手段５２，５３は、弁体５１の開弁量が小さいときのバネ定数が、開弁量が大きいときのバネ定数よりも大きくされている。【選択図】図２
2009287752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を封入したシリンダと、該シリンダ内を摺動するピストンと、該ピストンに固定されて一端が前記シリンダ外に突出するピストンロッドと、前記ピストンの移動により流体が内部を流通する通路と、該通路の端部に設けられて流体の流通を一方向のみに限定するチェック弁とを備えた流体圧緩衝器において、
前記チェック弁は、前記通路の端部に対して離着座する弁体と、該弁体を付勢する付勢手段とを有し、
該付勢手段は、前記弁体の開弁量が小さいときのバネ定数が、開弁量が大きいときのバネ定数よりも大きくされていることを特徴とする流体圧緩衝器。
【請求項２】
前記付勢手段は、前記通路を開弁する方向に前記弁体を付勢する第１付勢部と、前記通路を閉弁する方向に前記弁体を付勢する第２付勢部とからなり、
前記第１付勢部は、前記弁体が前記通路の端部から所定距離以上離れると、前記弁体を付勢しなくなるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体圧緩衝器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体圧緩衝器に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体圧緩衝器には、流体を封入したシリンダと、このシリンダ内を摺動するピストンと、このピストンに固定されて一端がシリンダ外に突出するピストンロッドとを有するものがある。このような流体圧緩衝器においては、ピストンロッドのシリンダ外への突出量が増加すると、シリンダ内の容積が増すため、この分をリザーバ室から補うことができるように、流体が内部を流通する通路を設け、通路の端部に流体の流通を一方向のみに限定するチェック弁を設けている。この種の流体圧緩衝器において、チェック弁を開方向に付勢するスプリングと閉方向に付勢するスプリングとを設け、これらでチェック弁を常時付勢するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。この流体圧緩衝器では、チェック弁の初期設定荷重をゼロに近づけることで応答性を高めて減衰特性を確保すること、また、チェック弁の開度特性を緩衝器の低速域では低く高速域では高くなるように二段階に開口させること等の効果を狙っている。
【特許文献１】特開平１１−２０１２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、チェック弁は、伸び行程でのピストンロッドの退出分の油液をリザーバ室からピストン下室に補償するものである。よって、最大流量時にも十分な流路面積を確保するためにバルブ剛性を低くしなければならない。特に、伸縮共通の通路を有する外付けセミアクティブ構造の緩衝器では、ピストン下室に補償する油液量が多いため、バルブ剛性の低下が必須となってくる。
【０００４】
一方で、バルブ剛性を低くすることによって、開弁挙動が急激になるため、これが圧力変動の原因となってピストンロッドを加振し、最悪の場合には、いわゆるコトコト音等の異音を発生してしまう。
【０００５】
上記した特許文献１の構造は、チェック弁の開度特性を低速域で低剛性に、高速域で高剛性にするような狙いであり、低速域開弁挙動が急激になり、かつ高速域で十分な流路面積を確保できない虞がある。よって、コトコト音等の異音発生や、吸い込み不足による減衰力不良といった問題を生じる可能性がある。
【０００６】
したがって、本発明は、圧力変動を抑制でき、大流量時にも十分な流路面積を確保できる流体圧緩衝器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、チェック弁が、通路の端部に対して離着座する弁体と、該弁体を付勢する付勢手段とを有しており、該付勢手段は、前記弁体の開弁量が小さいときのバネ定数が、開弁量が大きいときのバネ定数よりも大きくされている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、圧力変動を抑制でき、大流量時にも十分な流路面積を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明に係る流体圧緩衝器の一実施形態を図面を参照して以下に説明する。
【００１０】
図１は、流体圧緩衝器の一実施形態である油圧緩衝器１１を示している。この油圧緩衝器１１は、自動車のサスペンション装置に用いられるものである。油圧緩衝器１１は、流体である油液が封入される内側シリンダ（シリンダ）１２と、内側シリンダ１２より大径で内側シリンダ１２と同軸状に配置される外側シリンダ１３と、内側シリンダ１２の中心軸線上に配置されるとともに一端側が内側シリンダ１２の内部に挿入され他端側が内側シリンダ１２から外部に突出するピストンロッド１５と、このピストンロッド１５に固定されて内側シリンダ１２内に配設され内側シリンダ１２内を二つの油室１６，１７に画成するピストン１８とを有している。
【００１１】
外側シリンダ１３は、略円筒状の外筒２１と、この外筒２１のピストンロッド１５とは反対の一端側を閉塞させるベースキャップ２２と、ピストンロッド１５を挿通させつつ外筒２１の他端側を閉塞させるように取り付けられるキャップ２３とを有している。
【００１２】
内側シリンダ１２は、外側シリンダ１３のベースキャップ２２の内側に配置されるベースボディ２６と、円筒状をなし外筒２１の内側に配置されて一端側がベースボディ２６に嵌合される内筒２７と、ピストンロッド１５を摺動可能に挿通させるとともに内筒２７の他端側を閉塞させるように内筒２７に取り付けられるロッドガイド２８とを有している。
【００１３】
ピストンロッド１５は、ロッドガイド２８に挿入される棒状のロッド本体３０と、このロッド本体３０の内側シリンダ１２に挿入される側の端部に螺合されるナット３１とを有しており、ロッド本体３０のナット３１側に、内側シリンダ１２に摺動可能に嵌合されるピストン１８が取り付けられる。
【００１４】
ピストン１８には、内側シリンダ１２のベースキャップ２２側の油室１７とベースキャップ２２とは反対側の油室１６とを連通可能な油通路３３と、同様の油通路３４とが形成されている。また、ピストン１８には、油通路３３を開閉可能なディスク弁からなる縮み側減衰弁３５がベースキャップ２２とは反対側に配置されるとともに、油通路３４を開閉可能なディスク弁からなる伸び側減衰弁３６がベースキャップ２２側に配置されている。
【００１５】
これら縮み側減衰弁３５および伸び側減衰弁３６は、ロッド本体３０に形成された段部３７と、ロッド本体３０に螺合されるナット３１と、段部３７側のスペーサ３８と、ナット３１側のスペーサ３９とによってピストン１８に取り付けられている。そして、縮み側減衰弁３５は油室１７から油室１６側への油液の流れを許容する一方で逆方向の油液の流れを規制し、これとは反対に、伸び側減衰弁３６は油室１６側から油室１７への油液の流れを許容する一方で逆方向の油液の流れを規制する。
【００１６】
ロッドガイド２８は、段付き円筒状をなしており、その大径の外周部において外筒２１内に嵌合し、小径の外周部において内筒２７内に嵌合する。また、ロッドガイド２８は、その内周部がフッ素樹脂からなる円筒状のカラー４１で構成されており、このカラー４１内にピストンロッド１５のロッド本体３０が挿通されることになる。
【００１７】
ロッドガイド２８とキャップ２３との間には、カラー４１とロッド本体３０との隙間から漏れ出る油液の外側への漏れ出しを規制するオイルシール４２が配置されている。
【００１８】
ベースボディ２６には、図２に示すように、内側シリンダ１２内の油室１７と、外側シリンダ１３と内側シリンダ１２との間のリザーバ室４４とを連通可能な油通路４５が形成されており、同様に油室１７とリザーバ室４４とを連通可能な油通路（通路）４６が油通路４５よりも外径側に形成されている。また、ベースボディ２６には内側の油通路４５を開閉可能で油通路４５の油液の流通を一方向のみに限定するディスク弁からなる縮み側減衰弁４８がベースキャップ２２側に配置されている。さらに、ベースボディ２６には外側の油通路４６を開閉可能で油通路４６の油液の流通を一方向のみに限定するディスク弁を有するチェック弁４９がベースキャップ２２とは反対側に配置されている。チェック弁４９は、油通路４６のピストン１８側（図２上側）の端部に設けられている。
【００１９】
チェック弁４９は、ベースボディ２６の油通路４６のピストン１８側の端部に対して離着座することで油通路４６を開閉するディスク弁である弁体５１と、弁体５１を油通路４６を開弁する方向に付勢する高剛性の皿バネ（付勢手段，第１付勢部）５２と、弁体５１に一端側で当接してこれを油通路４６を閉弁する方向に付勢する低剛性のコイルバネ（付勢手段，第２付勢部）５３とを有している。皿バネ５２の両側にはスペーサ５４が配置されており、コイルバネ５３の他端側にはバネ座５５が設けられている。
【００２０】
弁体５１は、平坦な有孔円板状をなしている。
皿バネ５２は、有孔円板状をなしており、外径側が中央側よりも弁体５１側に位置するように屈曲している。そして、最も弁体５１側に位置する外径側の当接部５２ａで弁体５１に当接するようになっている。
コイルバネ５３は、皿バネ５２の当接部５２ａの径と略同径とされており、よって、コイルバネ５３および皿バネ５２は、弁体５１の径方向の略同位置を表裏両側から押圧する。
【００２１】
そして、上記した縮み側減衰弁４８およびチェック弁４９が、ボルト５６およびナット５７でベースボディ２６に取り付けられる。つまり、例えば、ボルト５６の頭部５６ａを下側にして、その軸部５６ｂを挿通させるように、縮み側減衰弁４８、ベースボディ２６、スペーサ５４、皿バネ５２、スペーサ５４を、この順に設け、ベースボディ２６および皿バネ５２の上に弁体５１を配置し、弁体５１上にコイルバネ５３を配置した状態で、バネ座５５を設ける。そして、この状態で、バネ座５５から突出するボルト５６の軸部５６ｂにナット５７を螺合させることで、縮み側減衰弁４８およびチェック弁４９が、ベースボディ２６に取り付けられる。なお、弁体５１には、図示は略すが半径方向内方に突出する複数のガイド片が形成されており、これらガイド片がボルト５６の軸部５６ｂに案内されることで弁体５１は径方向に位置決めされた状態で軸線方向に移動可能となっている。
【００２２】
縮み側減衰弁４８はチェック弁４９の弁体５１の内周側および油通路４５を介して油室１７からリザーバ室４４側への油液の流れを許容して減衰力を発生する一方で逆方向の油液の流れを規制する。これとは反対に、チェック弁４９は油通路４６を介してリザーバ室４４から油室１７側への油液の流れをほぼ抵抗無く許容する一方で逆方向の油液の流れを規制する。ここで、チェック弁４９は、ピストン１８の移動を伴う油圧緩衝器１１の伸び行程でのピストンロッド１５の退出分の油液をリザーバ室４４から油室１７に補償するもので、チェック弁４９で開閉される油通路４６には、このようなピストン１８の移動により油液が内部を流通する。
【００２３】
本実施形態において、チェック弁４９は、弁体５１に皿バネ５２およびコイルバネ５３が設けられている。ここで、皿バネ５２は弁体５１が油通路４６の端部から所定距離以上離れると、弁体５１から離れて弁体５１を付勢しなくなる一方、コイルバネ５３は弁体５１を常に付勢するように構成されている。これにより、弁体５１の開弁量が小さいときのバネ定数が、開弁量が大きいときのバネ定数よりも大きくなっている。
【００２４】
つまり、図３に模式的に示すように、皿バネ５２のバネ定数をｋ１、コイルバネ５３のバネ定数ｋ２、セット位置を０とした弁体５１の変位をｘとし、弁体５１の開弁荷重（セット荷重（セット位置での押し付け荷重））をＦｓｅｔ、皿バネ５２のセット時たわみ量（セット位置での変位量）をｘ１ｓｅｔ、コイルバネ５３のセット時たわみ量（セット位置での変位量）をｘ２ｓｅｔとすると、弁体５１の開弁前の状態では、次式が成り立つ。
（１）Ｆｓｅｔ＝ｋ２・ｘ２ｓｅｔ−ｋ１・ｘ１ｓｅｔ
【００２５】
油圧緩衝器１１の伸び行程では、ピストンロッド１５が内側シリンダ１２から退出する分の油液が、リザーバ室４４からベースボディ２６の油通路４６を通過して弁体５１を開いて油室１７へと流れる。このとき、弁体５１が開弁するのに必要な荷重Ｆｐは、弁体５１の変位をｘとすると、弁体５１の開弁後、弁体５１が皿バネ５２から付勢力を受けている状態（皿バネ５２が自由長未満の状態（ｘ＜ｘ１ｓｅｔ））では、次式で表される。
（２）Ｆｐ＝｛ｋ２（ｘ２ｓｅｔ＋ｘ）−ｋ１（ｘ１ｓｅｔ−ｘ）｝
この式を変形すると、Ｆｐ＝（ｋ１＋ｋ２）ｘ＋Ｆｓｅｔとなる。
つまり、バネ定数Ｋは、Ｋ＝ｋ１＋ｋ２となる。
【００２６】
これに対して、弁体５１の開弁後、弁体５１が皿バネ５２から離れ付勢力を受けていない状態（皿バネ５２が自由長以上の状態（ｘ≧ｘ１ｓｅｔ））では、次式が成り立つ。
（３）Ｆｐ＝ｋ２（ｘ２ｓｅｔ＋ｘ）
この式を変形すると、Ｆｐ＝ｋ２・ｘ＋ｋ２・ｘ２ｓｅｔとなる。
つまり、バネ定数Ｋは、Ｋ＝ｋ２となる。
【００２７】
以上により、図４に示す特性が得られる。つまり、横軸を弁体５１の変位量ｘとし、縦軸を荷重Ｆｐとすると、荷重Ｆｐが弁体５１の開弁荷重Ｆｓｅｔになると、変位量がｘ１ｓｅｔとなるまで、比較的大きな傾き（ｋ１＋ｋ２）で変位量の拡大に対して荷重が上昇し、変位量がｘ１ｓｅｔとなると、以降は、小さな傾き（ｋ２）で変位量の拡大に対して荷重が上昇する。これにより、弁体５１の開弁時の支持剛性が高く開弁挙動が急激にならない上、弁体５１が一定の変位量を超えた大流量時には支持剛性が低くなって十分な流路面積を確保可能となる。したがって、一度に変曲する従来のものと比べて圧力変動を抑制でき、その上で、大流量時にも十分な流路面積を確保できることになる。そして、圧力変動を抑制できることから、これに起因するコトコト音等の異音の発生を防止できる。また、大流量時にも十分な流路面積を確保できることから、吸い込み不足やキャビテーションの発生を防止でき、安定した減衰力特性が得られる。加えて、油圧緩衝器１１の微振幅領域では、弁体５１の支持剛性が高く応答性が良くなるため、荒れた路面での微振幅入力に対するバネ下追従性を向上させることができ、高い接地性が得られる。
【００２８】
なお、上記構成を、伸縮共通の通路を有する外付けセミアクティブ構造の油圧緩衝器（例えば特開２００１−１２５３４号公報参照）に適用することも可能である。このような外付けセミアクティブ構造の油圧緩衝器では、ピストン下室に補償する油液量が多くなるため、上記構造による効果がより顕著になる。また、上記構成を、ピストンにチェック弁を有する構造の油圧緩衝器（例えば特開平２−１９５０３９号公報参照）に適用することも可能である。このような構造の油圧緩衝器でも、同様の効果を奏することができる。
【００２９】
また、上記した皿バネ５２のバネ定数ｋ１、コイルバネ５３のバネ定数ｋ２、弁体５１の開弁荷重Ｆｓｅｔ、皿バネ５２のセット時たわみ量ｘ１ｓｅｔ、コイルバネ５３のセット時たわみ量ｘ２ｓｅｔ等の設計値は、求められる減衰力特性に応じて適宜設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る流体圧緩衝器の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る流体圧緩衝器の一実施形態を示す要部の断面図である。
【図３】本発明に係る流体圧緩衝器の一実施形態におけるチェック弁を説明する模式図である。
【図４】本発明に係る流体圧緩衝器の一実施形態のチェック弁の特性を示す線図である。
【符号の説明】
【００３１】
１１  油圧緩衝器（流体圧緩衝器）
１２  内側シリンダ（シリンダ）
１５  ピストンロッド
１８  ピストン
４６  油通路（通路）
４９  チェック弁
５１  弁体
５２  皿バネ（付勢手段，第１付勢部）
５３  コイルバネ（付勢手段，第２付勢部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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