ショックアブソーバ
【課題】シリンダとピストンロッドの減衰力を所望の大きさに設定できるショックアブソーバを提供する。
【解決手段】シリンダ１内に設けたピストン３に第１室７内の液圧作用により開弁して第１室７のオイルを第２室８に流入させる一方向弁としての第１バルブ部と、第２室８内の液圧作用により開弁して第２室８のオイルを第１室７に流入させる一方向弁としての第２バルブ部とをそれぞれ複数のボール弁により構成し、ボール弁は、ボール９、１７およびコイルスプリング１０、１８とを収納する収納孔１２、２０と、該各ボールにより遮断される作動流体が流通する流路１１、１９と、をピストン３の軸方向に形成した。
【解決手段】シリンダ１内に設けたピストン３に第１室７内の液圧作用により開弁して第１室７のオイルを第２室８に流入させる一方向弁としての第１バルブ部と、第２室８内の液圧作用により開弁して第２室８のオイルを第１室７に流入させる一方向弁としての第２バルブ部とをそれぞれ複数のボール弁により構成し、ボール弁は、ボール９、１７およびコイルスプリング１０、１８とを収納する収納孔１２、２０と、該各ボールにより遮断される作動流体が流通する流路１１、１９と、をピストン３の軸方向に形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両に装備される懸架装置を構成するショックアブソーバに係り、シリンダ内のピストンに連結されたピストンロッドと該シリンダとの相対移動時に、該ピストンで区画された該シリンダ内の２室間に満たされた作動流体の流通を制御して衝撃吸収力を得るためのバルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に設けられた懸架装置（サスペンション）を構成するショックアブソーバは、車両の走行中に生じた懸架装置のスプリングによる周期振動を収束させる機能を有している。
【０００３】
一般に、ショックアブソーバは、例えば作動流体が充填されているシリンダ内
のピストンをピストンロッドの一端部に取り付け、例えば該ピストンロッドの他端部を車体側に固定すると共に、前記シリンダを車輪側に固定する。そして、走行中に生じる車体と車輪との相対移動により、前記ピストンロッド（ピストン）と前記シリンダとが相対移動し、その際該ピストンにより区画された該シリンダ内の一方の区室内の作動流体が他方の区室に流通するのを制御（流通開始の圧力、流量）する一方向弁としての第１バルブ部と、逆に該他方の区室内の作動流体を該一方の区室内に流通するのを制御する一方向弁としての第２バルブ部とをそれぞれ前記ピストンに設けている。
【０００４】
このような第１バルブ部と第２バルブ部とは同様に構成され、例えば弁体に板バネを用いて構成したものが提案されている。
【０００５】
図４はこのような板バネを弁体としたバルブ部を備えたショックアブソーバの断面図、図５はそのバルブ機構を示す拡大断面図である。
【０００６】
このショックアブソーバは、オイル等の作動流体で満たされたシリンダ１０１内をピストンロッド１０２の一端部に取付けられたピストン１０３により第１室１０６と第２室１０７とにより区画した構成としている。
【０００７】
ピストン１０３には、外周部に厚み方向に沿って複数の第１流路１１０と第２流路１１３が中心軸に対して斜めに貫通形成され、第１流路１１０の孔端面は第２室１０７側が内径側で第１室１０６側が外径側に形成され、第２流路１１３はその逆に形成されている。そして、ピストン１０３の両面に板バネ１０８と１１１をそれぞれ複数枚積層して配置し、さらにその上にバネ押え板１０４と１０５をそれぞれ配置し、これらをピストンロッド１０２の一端部に形成されたねじ部１０２ａに通し、ナット１０２ｂで固定して一体化している。
【０００８】
板バネ１０８と板バネ１１１は、第１流路１１０と第２流路１１３の内径側の孔端面を塞ぐが外径側の孔端面まではカバーしておらず、第１流路１１０の外径側の孔端面は第１室１０６に直接臨み、第２流路１１３の外径側の孔端面は第２室に直接臨む。また、第１流路１１０と第２流路１１３の内径側の孔端面の周囲は溝部に形成されて弁座をなし、板バネ１０８により第１流路１１０を通って第１室１０６から第２室１０７へのオイルの流通は許容するがその逆は阻止する一方向弁（逆止弁）として機能する第１バルブ部１０９と、板バネ１１１により第２流路１１３を通って第２室１０７から第１室１０６へのオイルの流通は許容するがその逆は阻止する一方向弁（逆止弁）として機能する第２バルブ部１１２を形成している。すなわち、第１バルブ部１０９は、ピストン１０３がシリンダ１０１内に押し込まれるショックアブソーバの圧縮工程の際に開弁し、第２バルブ部１１２はピストン１０３がシリンダ１０１から引き出されるショックアブソーバの伸工程の際に開弁する。また、板バネ１０８および板バネ１１１には、ピストン１０３との接触面に僅かな段差をつけることにより、予備荷重（プリロード）がかかる構造になっている。加えて、第１室１０６と第２室１０７の間に、板バネを介さず液体を流通させるための細い通路であるオリフィス１１４も設けられている。
【０００９】
ショックアブソーバに圧縮工程の相対的運動が作用すると、シリンダ１０１とピストンロッド１０２の速度差が小さい時には、第１室１０６と第２室１０７の圧力差が小さいため、板バネの予備荷重（プリロード）に達しないため、オイルはオリフィス１１４のみを通過する。シリンダ１０１とピストンロッド１０２の相対的な速度差が大きくなり、オイルがオリフィス１１４を通過した上で、さらに第１室１０６と第２室１０７の圧力差が大きくなり、板バネの予備荷重（プリロード）を越えると、板バネ１０８の先端部が該弁座シート面より離れ、第１流路１１０が開弁する。そして、図５中矢印1)で示すようにオイルが第１流路を流れる。このため、この第１バルブ部１０９の弁体の弁開度に応じて第１室１０６から第２室１０７に流入するオイルの流通量が制御され、ショックアブソーバの圧縮工程に伴うピストンの相対移動速度、即ち減衰力が制御される。また、ショックアブソーバに伸工程の相対的運動が作用すると、第２室１０７のオイル圧の上昇により、第２バルブ部１１２が第１バルブ部と同様の動作を行い、矢印２で示すようにオイルが流れ、ショックアブソーバの伸工程に伴う減衰力が制御される。
【００１０】
このような板バネを用いた一方向バルブを備えたショックアブソーバでは、第１、第２のバルブ部１０９，１１２を構成する板バネの厚みや枚数、大きさなどを適宜選択することにより、装着した車両に適した減衰力を得ることができる。
【００１１】
また、ショックアブソーバの減衰力を制御する一方向バルブとして、ボール弁を用いた構成が提案されている（特許文献１）。
【００１２】
この特許文献１に記載のショックアブソーバに設けたボール弁は、ピストンロッドの先端軸部内に形成した一つの流通路内に弁体をなすボールを収容し、コイルスプリングによりこのボールを弁座シート面に押付けた構成としており、該弁座シート面に通じるオイル流入孔をピストンロッドに形成し、前記流通路に通じるオイル吐出孔をピストンロッドに形成している。
【特許文献１】特開平9‐287628号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ショックアブソーバの減衰力を制御するために設けられた一方向バルブの構成として、上述の弁体として板バネを用いた構成にあっては、第１バルブ部および第２バルブ部をそれぞれ構成する複数の流路の端面にそれぞれ形成された弁座シート面に対し、弁体として共通の板バネが当接するようにしている。
【００１４】
基本的に、板バネタイプのバルブは、弁座シート面の高さを内外で変えることにより、予備荷重を調整するが、その高さ差が極めて小さく、かつ性能に大きな影響を与えるため、加工や製作に手間がかかっていた。すなわち、板バネのバルブの場合、開放時の板バネ強度をある程度強いものにしておかないと、バネが永久変形してしまうため、ある程度以上の厚みや曲げ角を制限した板バネが必要とされる。そのため、バネ定数をある程度高く設定しなくてはならないが、それによって、１／１００ｍｍ程度の弁座シート面のズレがあっただけで予備荷重は大きく変動し、開弁タイミングも大きくずれてしまう。そのため、量産時の性能誤差もある程度広い範囲で見込まなければならない。
【００１５】
また、ショックアブソーバの減衰力の制御において、弁開度と相対移動速度との関係は、ピストンの相対移動速度の小さい領域で減衰力を細かく制御でき、複数の流路を一度に開弁せず、開弁するバルブを徐々に増やすようにできれば、第１室と第２室との間を流通するオイルの全体的な圧力制御をより一層細かく制御できるが、板バネのバネ定数および予備荷重は全ての流路に対して一定であるため、個々の弁座シート面に対して開弁のタイミングが同一となり細かな圧力制御ができないのが現状である。
【００１６】
本発明は斯かる観点に鑑みなされたもので、ピストン内の個々の通路の開弁タイミング及び開弁抗力を任意に複数設定することが可能になることにより、細かな流量制御を可能とし、かつ量産時における個体差を減らすことにより、安定した高い性能のショックアブソーバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の目的を実現するショックアブソーバの第１の構成は、請求項１に記載のように、作動流体で満たされたシリンダと、ピストンロッドに固定され、前記シリンダ内を第1室と第2室に区画しながら移動するピストンと、前記第１室内の液圧作用により開弁して該第１室の作動流体を前記第２室に流入させる一方向弁としての第１バルブ部と、前記第２室内の液圧作用により開弁して該第２室の作動流体を前記第１室に流入させる一方向弁としての第２バルブ部と、を有するショックアブソーバにおいて、前記第１バルブ部と前記第２バルブ部の少なくともいずれか一方又は双方を複数の独立した独立開閉弁により構成し、前記独立開閉弁は、流路を遮断するバルブ（弁）と、前記バルブを閉弁方向に付勢する弾性体と、それらを収納する収納孔と、独立開閉弁により遮断される作動流体が流通する流路と、を前記ピストンの軸方向に形成したことを特徴とする。
【００１８】
本発明の目的を実現するショックアブソーバの第２の構成は、請求項２に記載のように、上記の構成において、前記独立開閉弁は、前記弾性体に付勢された前記バルブが当接する弁座シート面を有する弁座を前記ピストンの端面に設け、該弁座を該ピストンと一体的に前記ピストンロッドの一端部にナットを用いた締結体により締結したことを特徴とする。
【００１９】
本発明の目的を実現するショックアブソーバの第３の構成は、請求項３に記載のように、上記したいずれかの構成において、前記複数の弾性体は、同一のバネ定数あるいは複数の異なるバネ定数であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の目的を実現するショックアブソーバの第４の構成は、請求項４に記載のように、上記したいずれかの構成において、前記弾性体により前記バルブを付勢する予備荷重を、各弾性体毎に設定できることを特徴とする。
【００２１】
本発明の目的を実現するショックアブソーバの第５の構成は、請求項５に記載のように、上記したいずれかの構成において、前記第１バルブ部と第２バルブ部のいずれか一方又は双方を構成する前記複数の独立開閉弁を、同一円周上に配置したことを特徴とする。
【００２２】
本発明の目的を実現するショックアブソーバの第６の構成は、請求項６に記載のように、前記第１バルブ部と第２バルブ部のいずれか一方又は双方は、前記独立開閉弁と板バネ弁が前記ピストンの軸方向に直列に配置されて構成され、または、前記一方又は双方のバルブ部は前記独立開閉弁と前記板バネ弁とが並列して構成されたことを特徴とする。
【００２３】
本発明の目的を実現するショックアブソーバの第７の構成は、請求項7に記載のように前記弾性体にコイルスプリングを用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、第１バルブ部と第２バルブ部の一方又は双方を複数のバルブで構成しているので、各バルブの開弁タイミングおよび開弁抗力を個々に設定することが可能となる。このため、第１室と第２室との間を移動する作動流体の流量を細かく制御してシリンダとピストンロッドとの相対的移動速度を調整でき、ショックアブソーバの減衰力を所望の強さに設定することが可能となる。
【００２５】
また、既存の板バネのタイプより、開弁時の予備荷重（プリロード）の設定が正確にできる。そのため、量産時におけるプリロードの個体差を減らすことにより、安定した性能を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。なお、本実施例は自動車等の車両に装備される懸架装置を構成するショックアブソーバを例にしているが、懸架装置用に限定されるものではない。
【００２７】
図１〜図３は本発明の実施例を示し、図１はショックアブソーバの縦断面図、図２は図１に示すピストン周辺の部分拡大図、図３は図２のＬ−Ｌ矢視図である。
【００２８】
本実施例のショックアブソーバは、作動流体としてのオイルで満たされたシリンダ１内にピストン３を配置し、ピストンロッド２の一端部にこのピストン３を固定している。そして、例えばシリンダ１の奥側を車輪側に連結し、ピストンロッド２の他端側を車体側に連結するようにしてこのショックアブソーバは取付けられる。
【００２９】
シリンダ１内は、ピストン３によりシリンダ１の奥側を第１室７、シリンダ１の開口側を第２室８とする２室に区画され、このピストン３にはシリンダ１とピストンロッド２とが相対的に移動する際に、第１室７と第２室８との間でのオイルの流通を制御する第１バルブ部Ｖ１と第２バルブ部Ｖ２とを一体的に設けている。
【００３０】
本実施例において、第１バルブ部Ｖ１と第２バルブ部Ｖ２を、一方向弁として機能する複数のボール弁でそれぞれ構成している。第１バルブ部Ｖ１はシリンダ１とピストンロッド２との相対移動でショックアブソーバの全長が縮む方向に外力が加わった際に、ピストン３により加圧された第１室７内のオイルを第２室８に流通させ、第２バルブ部Ｖ２は、シリンダ１とピストンロッド２との相対移動でショックアブソーバの全長が伸びる方向に外力が加わった際に、ピストン３により加圧された第２室８内のオイルを第１室７に流通させる。
【００３１】
本実施例において、第１バルブ部Ｖ１は複数の第１ボール弁で構成し、同様に第２バルブ部Ｖ２は複数の第２ボール弁で構成しており、これらバルブとしての第１ボール弁と第２ボール弁との構成を図２および図３に基づいて説明する。
【００３２】
ピストン３には、中心から半径ｒ１の円周上に、第１ボール弁を構成する第１ボール９を軸（ピストン）方向移動自在に収納する第１収納孔１２が複数形成され、該半径ｒ１よりも大きな半径ｒ２の円周上に第２ボール弁を構成する第２ボール１７を軸方向移動自在に収納する第２収納孔２０が複数形成されている。
【００３３】
また、各第１収納孔１２から少し径方向外方に離れた位置にオイルが流通するための第１流路１１が貫通形成され、同様に、第２収納孔２０から少し径方向外方に離れた位置にオイルが流通するための第２流路１９が貫通形成されている。
【００３４】
第１室７側に面するピストン３の一端面３ａには、第１流路１１と第１収納孔１２との間でオイルの流通が図られる凹形状の第１逃げ部１５が平面視略円弧状に形成され、第２室８側に面するピストン３の他端面３ｂには、第２流路１９と第１収納孔２０との間でオイルの流通が図られる凹形状の第２逃げ部２３が平面視略円弧状に形成されている。
【００３５】
また、各ボール収納孔１２、２０の逃げ部１５、２３付近は、ピストン３の径方向外方が各ボール９、１７の径よりも大きくなるように溝が形成されている。この溝は、後述するように各ボールが各シート面１４、２２に当接している状態において、ボールがコイルスプリングと接している位置よりもピストン３の軸方向中心側（第1収納孔１２は第2室8側へ、第2収納孔２０は第1室7側へ）の位置まで形成されている。
【００３６】
ピストン３の一端面３ａ側には、第２収納孔２０までの径方向外方位置をカバーする円盤状に形成された第１弁座４が配置され、ピストン３の他端面３ｂ側には、第２流路１９および第１逃げ部２３までの径方向外方位置をカバーする円盤状に形成された第２弁座５が配置されている。
【００３７】
第１弁座４よりも径方向外方に位置する第２流路１９はピストン３の一端面３ａ側における開口端が第１室７に臨み、各第２収納孔２０はピストン３の一端面３ａ側において閉塞され、有底の第２収納孔２０を形成する。また、第１弁座４には、各第１収納孔１２に正対して第１流入孔１３がそれぞれ形成され、第１弁座４の内側（ピストン３の一端面３ａと対向する側）には、この第１流入孔１３の内周縁に第１弁座シート面１４を形成している。そして、第１収納孔１２に収納されている第１ボール９が第１弁座シート面１４に当接することで、第１流入孔１３と第１逃げ部１５との流通を遮断している。
【００３８】
第１収納孔１２はピストン３の他端面３ｂ側において第２弁座５により閉塞されて有底の第１収納孔１２を形成しており、各第１収納孔１２に配置された第１コイルスプリング１０のバネ力により第１ボール９を第１弁座シート面１４に当接させて一方向弁である第１ボール弁を構成している。
【００３９】
また、第２弁座５には、各第２収納孔２０に正対して第２流入孔２１がそれぞれ形成され、第２弁座５の内側（ピストン３の他端面３ｂと対向する側）には、この第２流入孔２１の内周縁に第２弁座シート面２２を形成している。そして、第２収納孔２０に収納されている第２ボール１７が第２弁座シート面２２に当接することで、第２流入孔２１と第２逃げ部２３との流通を遮断している。
【００４０】
また、各第２収納孔２０に配置された第２コイルスプリング１８のバネ力により第２ボール１７を第２弁座シート面２２に当接させて一方向弁である第２ボール弁を構成している。
【００４１】
第２弁座５には、各第１流路１１を通過するオイルが第２室８へ流出するための流出孔１６を各第１流路１１に正対して形成している。
【００４２】
上述した第１ボール弁と第２ボール弁を構成する第１弁座４をピストン３の一端面３ａ側にあてがった状態で各収納孔１２、２０にボール９、１７およびコイルスプリング１０、１８を収納し、その上から第２弁座５を押し当て、中心に設けている挿通孔にピストンロッド２の一端部のねじ部を挿通し、ナット６をこのねじ部に締付けることにより、ピストン３と第１弁座４と第２弁座５とが一体的に固定され、複数の第１ボール弁で構成される第１バルブ部V1と、複数の第２ボール弁で構成される第２バルブ部V2と、をピストン３に一体に構成したピストンバルブが提供される。
【００４３】
また、ピストン３には、第１弁座４および第２弁座５に封鎖されず、各弁を通過せずに第１室７と第２室８を液体が流通するための細い通路である、オリフィス２４が形成されている。
【００４４】
なお、第１バルブ部V１と第２バルブ部V２のいずれか一方のみを上述したボール弁で構成し、いずれか他方を他のバルブ、例えば図５で示した板バネを用いた構成としても良い。
【００４５】
また、本実施例の各ボール弁と板バネを軸方向に並べて二つのバルブ機構を直列したピストンバルブにしてもよいし、ボール弁と板バネによる弁をピストン３の径方向に並べて各バルブ部にボール弁と板バネによる弁とが並列したピストンバルブにしてもよい。
【００４６】
上記した第１バルブ部Ｖ１と第２バルブ部Ｖ２との動作を以下説明する。
【００４７】
まず、ショックアブソーバの全長を短くする方向にシリンダ１とピストンロッド２とに外力が加わると、ピストン３に対してシリンダ１の奥側に向かう力が作用し、第１室７内の液圧が高くなる。
【００４８】
外力によってピストン３がシリンダ１の奥側に向かう際において、シリンダ１とピストン３の速度差が小さい時には、第１室７と第２室８の圧力差が小さく、オイルが第1ボール９を押す力が第１コイルスプリング１０の予備荷重（プリロード）に達しないため、オイルはオリフィス２４のみを通過する。オイルがオリフィス２４を通過している状態で、シリンダ１とピストンロッド２の速度差が大きくなり、さらに第１室７と第２室８の圧力差が大きくなると、
第１バルブ部Ｖ１の第1ボール弁は、第１流入孔１３を通して第１ボール９が第１室７の液圧Ｐ１を受ける。この場合、第１ボール９は第１弁座シート面１４に第１コイルスプリング１０のバネ力で押付けられているため、第１流入孔１３と第１逃げ部１５とは連通されていないが、第１室７の液圧Ｐ１が第１コイルスプリング１０のバネ力により第１ボール９にかかっている予備荷重を超えると、第１ボール９が第１弁座シート面１４から離れ、開弁が開始される。そうすると、第１流入孔１３と第１逃げ部１５とが連通し、第１室７内のオイルが第１流入孔１３から第１逃げ部１５に入り込み、さらに第１流路１１から流出孔１６を経て第２室８に矢印Ａで示すように流入する。
【００４９】
これに対し、第２バルブ部Ｖ２の第２ボール１７は第１室７内からの液圧、およびコイルスプリング１８のバネ力による予備荷重で第２ボール１７が第２弁座シート面２２に押付けられて逆止弁として機能する。第1室7からの液圧は、第2流路１９及び第2逃げ部２３を通って、第2ボール収納孔２０の第2室側に設けられた溝部により、第2ボール１７を第2シート面２２に押し付ける方向に作用するため、コイルスプリング１８のバネ力と合わさって逆止弁として機能する。
【００５０】
第１ボール弁が開弁するタイミングは第１コイルスプリング１０のバネ定数ｋ１（単位Ｎ／ｍｍ）と、あらかじめ圧縮されている長さ（ｍｍ）の掛け算による力（単位Ｎ）、いわゆる予備荷重（プリロード）に依存し、予備荷重が小さい場合には、ショックアブソーバが縮方向に外力を受けるとシリンダ１とピストンロッド２との縮方向への相対移動速度が遅い状態で開弁する。また、バネ定数ｋ１が小さいと弁開度も大きくなり、第１室７から第２室８へ流入するオイルの流量が多くなるので、開弁後のシリンダ１とピストンロッド２との縮方向への相対移動による減衰力が弱くなる。これに対し、ショックアブソーバが縮方向に例えば上記の場合と同じ条件で外力を受けた場合であって、予備荷重が上記の場合より大きい場合には、予備荷重が小さい場合よりも開弁するタイミングが遅くなり、シリンダ１とピストンロッド２との縮方向への相対移動速度が一定の速度に達した状態になるまで開弁を遅くできる。また、このときバネ定数ｋ１が大きいと、弁開度も小さいため、第１室７から第２室８へ流入するオイルの流量が少なくなるので、シリンダ１とピストンロッド２との縮方向への相対移動による減衰力を強くすることが可能である。
【００５１】
つまり、予備荷重を変更することにより、ピストンスピードの低速領域での減衰力を調整することが可能であり、バネ定数ｋ１を変更する（バネ定数の異なるバネに変更する）ことにより、ピストンスピードの高速領域での減衰力を調整することが可能となる。
【００５２】
一方、第１バルブ部Ａを構成する第１ボール弁は複数設けられているため、第１室７から第２室８へ流入するオイルの流量は、開弁している第１ボール弁の個数によっても変化する。したがって、第１ボール弁の第１コイルスプリング１０のバネ定数及び予備荷重を一つに統一せず、バネ定数の異なるコイルスプリングを用いたり、予備荷重をそれぞれ異なる値にすることにより、開弁のタイミングを異ならせることができ、ショックアブソーバの相対移動速度毎に減衰力をきめ細かく制御することが可能となる。
【００５３】
この場合、ピストンスピードの遅い領域では、第１室７から第２室８へ流入するオイルは、オリフィス２４を通過する。ピストンスピードが早くなり、第１室７と第２室８の圧力差が第1バルブ部V1の第1コイルスプリング１０の予備荷重を上回ると、第1バルブ部が開放され、第1流路にオイルが流れるようになり、流路が増える。すると、シリンダーに対するピストンロッドの速度毎での抗力が減る。但しここで、流路がひとつ（速度毎での抗力がひとつ）の場合、シリンダーに対するピストンロッドの抗力は、シリンダーとピストンとの相対速度の２乗に比例して増えるため、ピストンスピードが増えるに従い流路を増やしていかなければショックアブソーバの減衰力が高くなりすぎて硬くなりすぎ、実用的な減衰力が得られない。このとき、たとえば、流路を一つのまま流路の容積を10％増やすより、新たにその10％分の流路を別に作ったほうが、圧力（減衰力）に対する影響が大きく、実用的な範囲での減衰力の調整が行いやすくなる。
【００５４】
これより、例えばバネ定数に差を有する２種類の第１コイルスプリング１０を用意し、半数の第１ボール弁にバネ定数の小さい方の第１コイルスプリング１０を配置し、残りの第１ボール弁にバネ定数の大きな方の第１コイルスプリングを配置して、それぞれのプリロードを異なるものにしておけば、最初に半数の第１ボール弁のみが開弁するため、全数の第１ボール弁が同時に開弁する場合よりも、最初に開弁する半数の弁が開弁しても抗力減少を小さくでき、その後引き続いて設定した予備荷重に応じて残りの第１ボール弁が開弁するので、開弁のタイミングを複数段階に分けることができる。全数のボール弁が同時に開弁する場合には、開弁した段階で一気にオイルが流れ出して抗力が急激に減少してしまうが、上記のようにバネ定数や予備荷重を異なるようにすることにより、減衰力の特性を滑らかなものにできる。
【００５５】
異なるバネ定数の第１コイルスプリング１０を第１ボール弁に設ける組合せとしては、全ての第１ボール弁に設ける第１コイルスプリング１０のバネ定数を異ならせ、順次に開弁させる場合なども例示できる。
【００５６】
自動車用の懸架装置として車体重量を支える懸架バネと共にショックアブソーバのシリンダ１とピストンロッド２が外力により縮方向に相対移動してゆくと、ショックアブソーバ内のオイルがピストンを通過する抵抗によって減衰力が発生し、外力が前記懸架バネとショックアブソーバの抗力により吸収され、上記相対移動速度が減速し、速度がゼロに達すると、第１室７と第２室８の液圧の差がなくなり、第１コイルスプリング１０のバネ力によって第１ボール９が第１弁座シート面１４に当接し閉弁状態になり、オイルの流れは停止する。そして、前記懸架バネに蓄勢されたバネ力を外力として、ショックアブソーバの全長が長くなる方向にシリンダ１とピストンロッドが相対的に移動する伸び工程が開始される。
【００５７】
次に、この伸び工程の動作について説明するが、基本的にショックアブソーバの全長を短くする方向にシリンダ１とピストンロッド２とに外力が加わる場合の動作と同様であるため重複する部分についての詳細な説明は省略する。
【００５８】
まず、この伸び工程が開始されると、上記した縮み工程とは逆の方向にオイルの流れが発生する。まず、第２室８内の液圧が上昇して第１室７との圧力差が発生するが、シリンダ１とピストンロッド２の速度差が小さい時には、第２室８と第１室７の圧力差が小さく、オリフィス２４をオイルが通過することで圧力差は解消されて第２コイルスプリング１８の予備荷重（プリロード）に達しないため、バルブは開弁しない。オイルがオリフィス２４を通過している状態で、シリンダ１とピストンロッド２の速度差が大きくなり、さらに第２室８と第１室７の圧力差が大きくなると、この第２室８内のオイルが第２バルブ部Ｖ２の第２ボール弁を開弁する方向に、液圧が第２流入孔２１を通して第２ボール１７に作用する。
【００５９】
第２ボール１７に作用する第２室８の液圧が第２ボール１７を第２弁座シート面２２に押付けている第２コイルスプリング１８の予備荷重を超えると、この第２ボール弁が開弁し、第２室８内のオイルが第２流入孔２１から第２逃げ部２３を通り、更に第２流路１９を経て第１室７へ矢印Ｂで示すように流入する。その際、第２ボール１７がオイルの液圧を制御する作用は第１ボール弁と同様である。
【００６０】
そして、予備荷重とバネ定数の設定により開弁の時期と弁開度の違いによる減衰力の調整については第1ボール弁と同様であり、また、第２コイルスプリング１８のバネ定数を複数種類用意し、種々の組合せを行うことができることも上述の通りである。
【００６１】
もちろん、第１バルブ部Ｖ１の全体的な予備荷重およびバネ定数と、第２バルブ部Ｖ２の全体的な予備荷重およびバネ定数とを合わせる必要はなく、第1バルブ部Ｖ１と第2バルブ部Ｖ２とを非対称に設定しても良い。
【００６２】
なお、本実施例では、第１ボール弁および第２ボール弁のコイルスプリングを他のバネ定数のもの、あるいは新品のものに交換することも可能であり、例えばナット６を取り外せば第１弁座４が抜き取れるので、第１コイルスプリング１０、第２コイルスプリング１７を容易に交換することができる。
【００６３】
一方、本実施例では、弾性体にコイルスプリングを使用しているため、バルブ全作動（スプリング密着）時に永久変形しない応力でのコイルスプリングの設計をしておけば、バルブの耐久性は高く保持することが可能となる。
【００６４】
また、第２収納孔２０をピストン３の外周側に配置し、第２流路１９をさらにピストン３の径方向外方に設けることにより、第１弁座４を第２弁座５よりも小径とし、第１弁座４にこれらの第２流路１９と通じる流出孔を設けなくても済むようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、各第１収納孔１２と第２収納孔２０を任意の位置に形成しても良い。
【００６５】
また、第１コイルスプリング１０の各バネ定数をそれほど高いものにしなければ、各バルブの予備荷重（プリロード）の管理も容易であり、安定した性能のショックアブソーバが提供可能となる。
【００６６】
さらに、第１コイルスプリング１０と第２コイルスプリング１８とは、第１ボール９と第２ボール１７に付与する予備荷重を異ならせることにより、上記したバネ定数を異ならせた場合と同様の効果が得られ、例えばコイルスプリングの長さを異ならせることにより異なる予備荷重を得ることができる。
【００６７】
また、第１ボール９と第２ボール１７を第１弁座シート面１４、第２弁座シート面２２に付勢する弾性体としてコイルスプリングを例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各ボールにそれぞれ対応して設けた皿バネ、シリコンゴムなどの弾性体であっても良い。
また、第１流入孔１３と第２流入孔２１を封鎖するバルブとしてボールを例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各弾性体にそれぞれ対応して設けた傘状のバルブ、円錐状のブロックのバルブなどであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係るショックアブソーバの実施例を示す断面図。
【図２】図１に示すショックアブソーバのピストン付近の部分拡大図。
【図３】図２のＬ−Ｌ線矢視図。
【図４】従来の板バネ式のバルブを有するショックアブソーバの断面図。
【図５】図４に示すショックアブソーバのピストン付近の部分拡大図。
【符号の説明】
【００６９】
１ シリンダ
２ ピストンロッド
３ ピストン
４ 第１弁座
５ 第２弁座
６ ナット
７ 第１室
８ 第２室
９ 第１ボール
１０ 第１コイルスプリング
１１ 第１流路
１２ 第１収納孔
１３ 第１流入孔
１４ 第１弁座シート面
１５ 第１逃げ部
１６ 流出孔
１７ 第２ボール
１８ 第２スプリング
１９ 第２流路
２０ 第２収納孔
２１ 第２流入孔
２２ 第２弁座シート面
２３ 第２逃げ部
２４ オリフィス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両に装備される懸架装置を構成するショックアブソーバに係り、シリンダ内のピストンに連結されたピストンロッドと該シリンダとの相対移動時に、該ピストンで区画された該シリンダ内の２室間に満たされた作動流体の流通を制御して衝撃吸収力を得るためのバルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に設けられた懸架装置（サスペンション）を構成するショックアブソーバは、車両の走行中に生じた懸架装置のスプリングによる周期振動を収束させる機能を有している。
【０００３】
一般に、ショックアブソーバは、例えば作動流体が充填されているシリンダ内
のピストンをピストンロッドの一端部に取り付け、例えば該ピストンロッドの他端部を車体側に固定すると共に、前記シリンダを車輪側に固定する。そして、走行中に生じる車体と車輪との相対移動により、前記ピストンロッド（ピストン）と前記シリンダとが相対移動し、その際該ピストンにより区画された該シリンダ内の一方の区室内の作動流体が他方の区室に流通するのを制御（流通開始の圧力、流量）する一方向弁としての第１バルブ部と、逆に該他方の区室内の作動流体を該一方の区室内に流通するのを制御する一方向弁としての第２バルブ部とをそれぞれ前記ピストンに設けている。
【０００４】
このような第１バルブ部と第２バルブ部とは同様に構成され、例えば弁体に板バネを用いて構成したものが提案されている。
【０００５】
図４はこのような板バネを弁体としたバルブ部を備えたショックアブソーバの断面図、図５はそのバルブ機構を示す拡大断面図である。
【０００６】
このショックアブソーバは、オイル等の作動流体で満たされたシリンダ１０１内をピストンロッド１０２の一端部に取付けられたピストン１０３により第１室１０６と第２室１０７とにより区画した構成としている。
【０００７】
ピストン１０３には、外周部に厚み方向に沿って複数の第１流路１１０と第２流路１１３が中心軸に対して斜めに貫通形成され、第１流路１１０の孔端面は第２室１０７側が内径側で第１室１０６側が外径側に形成され、第２流路１１３はその逆に形成されている。そして、ピストン１０３の両面に板バネ１０８と１１１をそれぞれ複数枚積層して配置し、さらにその上にバネ押え板１０４と１０５をそれぞれ配置し、これらをピストンロッド１０２の一端部に形成されたねじ部１０２ａに通し、ナット１０２ｂで固定して一体化している。
【０００８】
板バネ１０８と板バネ１１１は、第１流路１１０と第２流路１１３の内径側の孔端面を塞ぐが外径側の孔端面まではカバーしておらず、第１流路１１０の外径側の孔端面は第１室１０６に直接臨み、第２流路１１３の外径側の孔端面は第２室に直接臨む。また、第１流路１１０と第２流路１１３の内径側の孔端面の周囲は溝部に形成されて弁座をなし、板バネ１０８により第１流路１１０を通って第１室１０６から第２室１０７へのオイルの流通は許容するがその逆は阻止する一方向弁（逆止弁）として機能する第１バルブ部１０９と、板バネ１１１により第２流路１１３を通って第２室１０７から第１室１０６へのオイルの流通は許容するがその逆は阻止する一方向弁（逆止弁）として機能する第２バルブ部１１２を形成している。すなわち、第１バルブ部１０９は、ピストン１０３がシリンダ１０１内に押し込まれるショックアブソーバの圧縮工程の際に開弁し、第２バルブ部１１２はピストン１０３がシリンダ１０１から引き出されるショックアブソーバの伸工程の際に開弁する。また、板バネ１０８および板バネ１１１には、ピストン１０３との接触面に僅かな段差をつけることにより、予備荷重（プリロード）がかかる構造になっている。加えて、第１室１０６と第２室１０７の間に、板バネを介さず液体を流通させるための細い通路であるオリフィス１１４も設けられている。
【０００９】
ショックアブソーバに圧縮工程の相対的運動が作用すると、シリンダ１０１とピストンロッド１０２の速度差が小さい時には、第１室１０６と第２室１０７の圧力差が小さいため、板バネの予備荷重（プリロード）に達しないため、オイルはオリフィス１１４のみを通過する。シリンダ１０１とピストンロッド１０２の相対的な速度差が大きくなり、オイルがオリフィス１１４を通過した上で、さらに第１室１０６と第２室１０７の圧力差が大きくなり、板バネの予備荷重（プリロード）を越えると、板バネ１０８の先端部が該弁座シート面より離れ、第１流路１１０が開弁する。そして、図５中矢印1)で示すようにオイルが第１流路を流れる。このため、この第１バルブ部１０９の弁体の弁開度に応じて第１室１０６から第２室１０７に流入するオイルの流通量が制御され、ショックアブソーバの圧縮工程に伴うピストンの相対移動速度、即ち減衰力が制御される。また、ショックアブソーバに伸工程の相対的運動が作用すると、第２室１０７のオイル圧の上昇により、第２バルブ部１１２が第１バルブ部と同様の動作を行い、矢印２で示すようにオイルが流れ、ショックアブソーバの伸工程に伴う減衰力が制御される。
【００１０】
このような板バネを用いた一方向バルブを備えたショックアブソーバでは、第１、第２のバルブ部１０９，１１２を構成する板バネの厚みや枚数、大きさなどを適宜選択することにより、装着した車両に適した減衰力を得ることができる。
【００１１】
また、ショックアブソーバの減衰力を制御する一方向バルブとして、ボール弁を用いた構成が提案されている（特許文献１）。
【００１２】
この特許文献１に記載のショックアブソーバに設けたボール弁は、ピストンロッドの先端軸部内に形成した一つの流通路内に弁体をなすボールを収容し、コイルスプリングによりこのボールを弁座シート面に押付けた構成としており、該弁座シート面に通じるオイル流入孔をピストンロッドに形成し、前記流通路に通じるオイル吐出孔をピストンロッドに形成している。
【特許文献１】特開平9‐287628号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ショックアブソーバの減衰力を制御するために設けられた一方向バルブの構成として、上述の弁体として板バネを用いた構成にあっては、第１バルブ部および第２バルブ部をそれぞれ構成する複数の流路の端面にそれぞれ形成された弁座シート面に対し、弁体として共通の板バネが当接するようにしている。
【００１４】
基本的に、板バネタイプのバルブは、弁座シート面の高さを内外で変えることにより、予備荷重を調整するが、その高さ差が極めて小さく、かつ性能に大きな影響を与えるため、加工や製作に手間がかかっていた。すなわち、板バネのバルブの場合、開放時の板バネ強度をある程度強いものにしておかないと、バネが永久変形してしまうため、ある程度以上の厚みや曲げ角を制限した板バネが必要とされる。そのため、バネ定数をある程度高く設定しなくてはならないが、それによって、１／１００ｍｍ程度の弁座シート面のズレがあっただけで予備荷重は大きく変動し、開弁タイミングも大きくずれてしまう。そのため、量産時の性能誤差もある程度広い範囲で見込まなければならない。
【００１５】
また、ショックアブソーバの減衰力の制御において、弁開度と相対移動速度との関係は、ピストンの相対移動速度の小さい領域で減衰力を細かく制御でき、複数の流路を一度に開弁せず、開弁するバルブを徐々に増やすようにできれば、第１室と第２室との間を流通するオイルの全体的な圧力制御をより一層細かく制御できるが、板バネのバネ定数および予備荷重は全ての流路に対して一定であるため、個々の弁座シート面に対して開弁のタイミングが同一となり細かな圧力制御ができないのが現状である。
【００１６】
本発明は斯かる観点に鑑みなされたもので、ピストン内の個々の通路の開弁タイミング及び開弁抗力を任意に複数設定することが可能になることにより、細かな流量制御を可能とし、かつ量産時における個体差を減らすことにより、安定した高い性能のショックアブソーバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の目的を実現するショックアブソーバの第１の構成は、請求項１に記載のように、作動流体で満たされたシリンダと、ピストンロッドに固定され、前記シリンダ内を第1室と第2室に区画しながら移動するピストンと、前記第１室内の液圧作用により開弁して該第１室の作動流体を前記第２室に流入させる一方向弁としての第１バルブ部と、前記第２室内の液圧作用により開弁して該第２室の作動流体を前記第１室に流入させる一方向弁としての第２バルブ部と、を有するショックアブソーバにおいて、前記第１バルブ部と前記第２バルブ部の少なくともいずれか一方又は双方を複数の独立した独立開閉弁により構成し、前記独立開閉弁は、流路を遮断するバルブ（弁）と、前記バルブを閉弁方向に付勢する弾性体と、それらを収納する収納孔と、独立開閉弁により遮断される作動流体が流通する流路と、を前記ピストンの軸方向に形成したことを特徴とする。
【００１８】
本発明の目的を実現するショックアブソーバの第２の構成は、請求項２に記載のように、上記の構成において、前記独立開閉弁は、前記弾性体に付勢された前記バルブが当接する弁座シート面を有する弁座を前記ピストンの端面に設け、該弁座を該ピストンと一体的に前記ピストンロッドの一端部にナットを用いた締結体により締結したことを特徴とする。
【００１９】
本発明の目的を実現するショックアブソーバの第３の構成は、請求項３に記載のように、上記したいずれかの構成において、前記複数の弾性体は、同一のバネ定数あるいは複数の異なるバネ定数であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の目的を実現するショックアブソーバの第４の構成は、請求項４に記載のように、上記したいずれかの構成において、前記弾性体により前記バルブを付勢する予備荷重を、各弾性体毎に設定できることを特徴とする。
【００２１】
本発明の目的を実現するショックアブソーバの第５の構成は、請求項５に記載のように、上記したいずれかの構成において、前記第１バルブ部と第２バルブ部のいずれか一方又は双方を構成する前記複数の独立開閉弁を、同一円周上に配置したことを特徴とする。
【００２２】
本発明の目的を実現するショックアブソーバの第６の構成は、請求項６に記載のように、前記第１バルブ部と第２バルブ部のいずれか一方又は双方は、前記独立開閉弁と板バネ弁が前記ピストンの軸方向に直列に配置されて構成され、または、前記一方又は双方のバルブ部は前記独立開閉弁と前記板バネ弁とが並列して構成されたことを特徴とする。
【００２３】
本発明の目的を実現するショックアブソーバの第７の構成は、請求項7に記載のように前記弾性体にコイルスプリングを用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、第１バルブ部と第２バルブ部の一方又は双方を複数のバルブで構成しているので、各バルブの開弁タイミングおよび開弁抗力を個々に設定することが可能となる。このため、第１室と第２室との間を移動する作動流体の流量を細かく制御してシリンダとピストンロッドとの相対的移動速度を調整でき、ショックアブソーバの減衰力を所望の強さに設定することが可能となる。
【００２５】
また、既存の板バネのタイプより、開弁時の予備荷重（プリロード）の設定が正確にできる。そのため、量産時におけるプリロードの個体差を減らすことにより、安定した性能を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。なお、本実施例は自動車等の車両に装備される懸架装置を構成するショックアブソーバを例にしているが、懸架装置用に限定されるものではない。
【００２７】
図１〜図３は本発明の実施例を示し、図１はショックアブソーバの縦断面図、図２は図１に示すピストン周辺の部分拡大図、図３は図２のＬ−Ｌ矢視図である。
【００２８】
本実施例のショックアブソーバは、作動流体としてのオイルで満たされたシリンダ１内にピストン３を配置し、ピストンロッド２の一端部にこのピストン３を固定している。そして、例えばシリンダ１の奥側を車輪側に連結し、ピストンロッド２の他端側を車体側に連結するようにしてこのショックアブソーバは取付けられる。
【００２９】
シリンダ１内は、ピストン３によりシリンダ１の奥側を第１室７、シリンダ１の開口側を第２室８とする２室に区画され、このピストン３にはシリンダ１とピストンロッド２とが相対的に移動する際に、第１室７と第２室８との間でのオイルの流通を制御する第１バルブ部Ｖ１と第２バルブ部Ｖ２とを一体的に設けている。
【００３０】
本実施例において、第１バルブ部Ｖ１と第２バルブ部Ｖ２を、一方向弁として機能する複数のボール弁でそれぞれ構成している。第１バルブ部Ｖ１はシリンダ１とピストンロッド２との相対移動でショックアブソーバの全長が縮む方向に外力が加わった際に、ピストン３により加圧された第１室７内のオイルを第２室８に流通させ、第２バルブ部Ｖ２は、シリンダ１とピストンロッド２との相対移動でショックアブソーバの全長が伸びる方向に外力が加わった際に、ピストン３により加圧された第２室８内のオイルを第１室７に流通させる。
【００３１】
本実施例において、第１バルブ部Ｖ１は複数の第１ボール弁で構成し、同様に第２バルブ部Ｖ２は複数の第２ボール弁で構成しており、これらバルブとしての第１ボール弁と第２ボール弁との構成を図２および図３に基づいて説明する。
【００３２】
ピストン３には、中心から半径ｒ１の円周上に、第１ボール弁を構成する第１ボール９を軸（ピストン）方向移動自在に収納する第１収納孔１２が複数形成され、該半径ｒ１よりも大きな半径ｒ２の円周上に第２ボール弁を構成する第２ボール１７を軸方向移動自在に収納する第２収納孔２０が複数形成されている。
【００３３】
また、各第１収納孔１２から少し径方向外方に離れた位置にオイルが流通するための第１流路１１が貫通形成され、同様に、第２収納孔２０から少し径方向外方に離れた位置にオイルが流通するための第２流路１９が貫通形成されている。
【００３４】
第１室７側に面するピストン３の一端面３ａには、第１流路１１と第１収納孔１２との間でオイルの流通が図られる凹形状の第１逃げ部１５が平面視略円弧状に形成され、第２室８側に面するピストン３の他端面３ｂには、第２流路１９と第１収納孔２０との間でオイルの流通が図られる凹形状の第２逃げ部２３が平面視略円弧状に形成されている。
【００３５】
また、各ボール収納孔１２、２０の逃げ部１５、２３付近は、ピストン３の径方向外方が各ボール９、１７の径よりも大きくなるように溝が形成されている。この溝は、後述するように各ボールが各シート面１４、２２に当接している状態において、ボールがコイルスプリングと接している位置よりもピストン３の軸方向中心側（第1収納孔１２は第2室8側へ、第2収納孔２０は第1室7側へ）の位置まで形成されている。
【００３６】
ピストン３の一端面３ａ側には、第２収納孔２０までの径方向外方位置をカバーする円盤状に形成された第１弁座４が配置され、ピストン３の他端面３ｂ側には、第２流路１９および第１逃げ部２３までの径方向外方位置をカバーする円盤状に形成された第２弁座５が配置されている。
【００３７】
第１弁座４よりも径方向外方に位置する第２流路１９はピストン３の一端面３ａ側における開口端が第１室７に臨み、各第２収納孔２０はピストン３の一端面３ａ側において閉塞され、有底の第２収納孔２０を形成する。また、第１弁座４には、各第１収納孔１２に正対して第１流入孔１３がそれぞれ形成され、第１弁座４の内側（ピストン３の一端面３ａと対向する側）には、この第１流入孔１３の内周縁に第１弁座シート面１４を形成している。そして、第１収納孔１２に収納されている第１ボール９が第１弁座シート面１４に当接することで、第１流入孔１３と第１逃げ部１５との流通を遮断している。
【００３８】
第１収納孔１２はピストン３の他端面３ｂ側において第２弁座５により閉塞されて有底の第１収納孔１２を形成しており、各第１収納孔１２に配置された第１コイルスプリング１０のバネ力により第１ボール９を第１弁座シート面１４に当接させて一方向弁である第１ボール弁を構成している。
【００３９】
また、第２弁座５には、各第２収納孔２０に正対して第２流入孔２１がそれぞれ形成され、第２弁座５の内側（ピストン３の他端面３ｂと対向する側）には、この第２流入孔２１の内周縁に第２弁座シート面２２を形成している。そして、第２収納孔２０に収納されている第２ボール１７が第２弁座シート面２２に当接することで、第２流入孔２１と第２逃げ部２３との流通を遮断している。
【００４０】
また、各第２収納孔２０に配置された第２コイルスプリング１８のバネ力により第２ボール１７を第２弁座シート面２２に当接させて一方向弁である第２ボール弁を構成している。
【００４１】
第２弁座５には、各第１流路１１を通過するオイルが第２室８へ流出するための流出孔１６を各第１流路１１に正対して形成している。
【００４２】
上述した第１ボール弁と第２ボール弁を構成する第１弁座４をピストン３の一端面３ａ側にあてがった状態で各収納孔１２、２０にボール９、１７およびコイルスプリング１０、１８を収納し、その上から第２弁座５を押し当て、中心に設けている挿通孔にピストンロッド２の一端部のねじ部を挿通し、ナット６をこのねじ部に締付けることにより、ピストン３と第１弁座４と第２弁座５とが一体的に固定され、複数の第１ボール弁で構成される第１バルブ部V1と、複数の第２ボール弁で構成される第２バルブ部V2と、をピストン３に一体に構成したピストンバルブが提供される。
【００４３】
また、ピストン３には、第１弁座４および第２弁座５に封鎖されず、各弁を通過せずに第１室７と第２室８を液体が流通するための細い通路である、オリフィス２４が形成されている。
【００４４】
なお、第１バルブ部V１と第２バルブ部V２のいずれか一方のみを上述したボール弁で構成し、いずれか他方を他のバルブ、例えば図５で示した板バネを用いた構成としても良い。
【００４５】
また、本実施例の各ボール弁と板バネを軸方向に並べて二つのバルブ機構を直列したピストンバルブにしてもよいし、ボール弁と板バネによる弁をピストン３の径方向に並べて各バルブ部にボール弁と板バネによる弁とが並列したピストンバルブにしてもよい。
【００４６】
上記した第１バルブ部Ｖ１と第２バルブ部Ｖ２との動作を以下説明する。
【００４７】
まず、ショックアブソーバの全長を短くする方向にシリンダ１とピストンロッド２とに外力が加わると、ピストン３に対してシリンダ１の奥側に向かう力が作用し、第１室７内の液圧が高くなる。
【００４８】
外力によってピストン３がシリンダ１の奥側に向かう際において、シリンダ１とピストン３の速度差が小さい時には、第１室７と第２室８の圧力差が小さく、オイルが第1ボール９を押す力が第１コイルスプリング１０の予備荷重（プリロード）に達しないため、オイルはオリフィス２４のみを通過する。オイルがオリフィス２４を通過している状態で、シリンダ１とピストンロッド２の速度差が大きくなり、さらに第１室７と第２室８の圧力差が大きくなると、
第１バルブ部Ｖ１の第1ボール弁は、第１流入孔１３を通して第１ボール９が第１室７の液圧Ｐ１を受ける。この場合、第１ボール９は第１弁座シート面１４に第１コイルスプリング１０のバネ力で押付けられているため、第１流入孔１３と第１逃げ部１５とは連通されていないが、第１室７の液圧Ｐ１が第１コイルスプリング１０のバネ力により第１ボール９にかかっている予備荷重を超えると、第１ボール９が第１弁座シート面１４から離れ、開弁が開始される。そうすると、第１流入孔１３と第１逃げ部１５とが連通し、第１室７内のオイルが第１流入孔１３から第１逃げ部１５に入り込み、さらに第１流路１１から流出孔１６を経て第２室８に矢印Ａで示すように流入する。
【００４９】
これに対し、第２バルブ部Ｖ２の第２ボール１７は第１室７内からの液圧、およびコイルスプリング１８のバネ力による予備荷重で第２ボール１７が第２弁座シート面２２に押付けられて逆止弁として機能する。第1室7からの液圧は、第2流路１９及び第2逃げ部２３を通って、第2ボール収納孔２０の第2室側に設けられた溝部により、第2ボール１７を第2シート面２２に押し付ける方向に作用するため、コイルスプリング１８のバネ力と合わさって逆止弁として機能する。
【００５０】
第１ボール弁が開弁するタイミングは第１コイルスプリング１０のバネ定数ｋ１（単位Ｎ／ｍｍ）と、あらかじめ圧縮されている長さ（ｍｍ）の掛け算による力（単位Ｎ）、いわゆる予備荷重（プリロード）に依存し、予備荷重が小さい場合には、ショックアブソーバが縮方向に外力を受けるとシリンダ１とピストンロッド２との縮方向への相対移動速度が遅い状態で開弁する。また、バネ定数ｋ１が小さいと弁開度も大きくなり、第１室７から第２室８へ流入するオイルの流量が多くなるので、開弁後のシリンダ１とピストンロッド２との縮方向への相対移動による減衰力が弱くなる。これに対し、ショックアブソーバが縮方向に例えば上記の場合と同じ条件で外力を受けた場合であって、予備荷重が上記の場合より大きい場合には、予備荷重が小さい場合よりも開弁するタイミングが遅くなり、シリンダ１とピストンロッド２との縮方向への相対移動速度が一定の速度に達した状態になるまで開弁を遅くできる。また、このときバネ定数ｋ１が大きいと、弁開度も小さいため、第１室７から第２室８へ流入するオイルの流量が少なくなるので、シリンダ１とピストンロッド２との縮方向への相対移動による減衰力を強くすることが可能である。
【００５１】
つまり、予備荷重を変更することにより、ピストンスピードの低速領域での減衰力を調整することが可能であり、バネ定数ｋ１を変更する（バネ定数の異なるバネに変更する）ことにより、ピストンスピードの高速領域での減衰力を調整することが可能となる。
【００５２】
一方、第１バルブ部Ａを構成する第１ボール弁は複数設けられているため、第１室７から第２室８へ流入するオイルの流量は、開弁している第１ボール弁の個数によっても変化する。したがって、第１ボール弁の第１コイルスプリング１０のバネ定数及び予備荷重を一つに統一せず、バネ定数の異なるコイルスプリングを用いたり、予備荷重をそれぞれ異なる値にすることにより、開弁のタイミングを異ならせることができ、ショックアブソーバの相対移動速度毎に減衰力をきめ細かく制御することが可能となる。
【００５３】
この場合、ピストンスピードの遅い領域では、第１室７から第２室８へ流入するオイルは、オリフィス２４を通過する。ピストンスピードが早くなり、第１室７と第２室８の圧力差が第1バルブ部V1の第1コイルスプリング１０の予備荷重を上回ると、第1バルブ部が開放され、第1流路にオイルが流れるようになり、流路が増える。すると、シリンダーに対するピストンロッドの速度毎での抗力が減る。但しここで、流路がひとつ（速度毎での抗力がひとつ）の場合、シリンダーに対するピストンロッドの抗力は、シリンダーとピストンとの相対速度の２乗に比例して増えるため、ピストンスピードが増えるに従い流路を増やしていかなければショックアブソーバの減衰力が高くなりすぎて硬くなりすぎ、実用的な減衰力が得られない。このとき、たとえば、流路を一つのまま流路の容積を10％増やすより、新たにその10％分の流路を別に作ったほうが、圧力（減衰力）に対する影響が大きく、実用的な範囲での減衰力の調整が行いやすくなる。
【００５４】
これより、例えばバネ定数に差を有する２種類の第１コイルスプリング１０を用意し、半数の第１ボール弁にバネ定数の小さい方の第１コイルスプリング１０を配置し、残りの第１ボール弁にバネ定数の大きな方の第１コイルスプリングを配置して、それぞれのプリロードを異なるものにしておけば、最初に半数の第１ボール弁のみが開弁するため、全数の第１ボール弁が同時に開弁する場合よりも、最初に開弁する半数の弁が開弁しても抗力減少を小さくでき、その後引き続いて設定した予備荷重に応じて残りの第１ボール弁が開弁するので、開弁のタイミングを複数段階に分けることができる。全数のボール弁が同時に開弁する場合には、開弁した段階で一気にオイルが流れ出して抗力が急激に減少してしまうが、上記のようにバネ定数や予備荷重を異なるようにすることにより、減衰力の特性を滑らかなものにできる。
【００５５】
異なるバネ定数の第１コイルスプリング１０を第１ボール弁に設ける組合せとしては、全ての第１ボール弁に設ける第１コイルスプリング１０のバネ定数を異ならせ、順次に開弁させる場合なども例示できる。
【００５６】
自動車用の懸架装置として車体重量を支える懸架バネと共にショックアブソーバのシリンダ１とピストンロッド２が外力により縮方向に相対移動してゆくと、ショックアブソーバ内のオイルがピストンを通過する抵抗によって減衰力が発生し、外力が前記懸架バネとショックアブソーバの抗力により吸収され、上記相対移動速度が減速し、速度がゼロに達すると、第１室７と第２室８の液圧の差がなくなり、第１コイルスプリング１０のバネ力によって第１ボール９が第１弁座シート面１４に当接し閉弁状態になり、オイルの流れは停止する。そして、前記懸架バネに蓄勢されたバネ力を外力として、ショックアブソーバの全長が長くなる方向にシリンダ１とピストンロッドが相対的に移動する伸び工程が開始される。
【００５７】
次に、この伸び工程の動作について説明するが、基本的にショックアブソーバの全長を短くする方向にシリンダ１とピストンロッド２とに外力が加わる場合の動作と同様であるため重複する部分についての詳細な説明は省略する。
【００５８】
まず、この伸び工程が開始されると、上記した縮み工程とは逆の方向にオイルの流れが発生する。まず、第２室８内の液圧が上昇して第１室７との圧力差が発生するが、シリンダ１とピストンロッド２の速度差が小さい時には、第２室８と第１室７の圧力差が小さく、オリフィス２４をオイルが通過することで圧力差は解消されて第２コイルスプリング１８の予備荷重（プリロード）に達しないため、バルブは開弁しない。オイルがオリフィス２４を通過している状態で、シリンダ１とピストンロッド２の速度差が大きくなり、さらに第２室８と第１室７の圧力差が大きくなると、この第２室８内のオイルが第２バルブ部Ｖ２の第２ボール弁を開弁する方向に、液圧が第２流入孔２１を通して第２ボール１７に作用する。
【００５９】
第２ボール１７に作用する第２室８の液圧が第２ボール１７を第２弁座シート面２２に押付けている第２コイルスプリング１８の予備荷重を超えると、この第２ボール弁が開弁し、第２室８内のオイルが第２流入孔２１から第２逃げ部２３を通り、更に第２流路１９を経て第１室７へ矢印Ｂで示すように流入する。その際、第２ボール１７がオイルの液圧を制御する作用は第１ボール弁と同様である。
【００６０】
そして、予備荷重とバネ定数の設定により開弁の時期と弁開度の違いによる減衰力の調整については第1ボール弁と同様であり、また、第２コイルスプリング１８のバネ定数を複数種類用意し、種々の組合せを行うことができることも上述の通りである。
【００６１】
もちろん、第１バルブ部Ｖ１の全体的な予備荷重およびバネ定数と、第２バルブ部Ｖ２の全体的な予備荷重およびバネ定数とを合わせる必要はなく、第1バルブ部Ｖ１と第2バルブ部Ｖ２とを非対称に設定しても良い。
【００６２】
なお、本実施例では、第１ボール弁および第２ボール弁のコイルスプリングを他のバネ定数のもの、あるいは新品のものに交換することも可能であり、例えばナット６を取り外せば第１弁座４が抜き取れるので、第１コイルスプリング１０、第２コイルスプリング１７を容易に交換することができる。
【００６３】
一方、本実施例では、弾性体にコイルスプリングを使用しているため、バルブ全作動（スプリング密着）時に永久変形しない応力でのコイルスプリングの設計をしておけば、バルブの耐久性は高く保持することが可能となる。
【００６４】
また、第２収納孔２０をピストン３の外周側に配置し、第２流路１９をさらにピストン３の径方向外方に設けることにより、第１弁座４を第２弁座５よりも小径とし、第１弁座４にこれらの第２流路１９と通じる流出孔を設けなくても済むようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、各第１収納孔１２と第２収納孔２０を任意の位置に形成しても良い。
【００６５】
また、第１コイルスプリング１０の各バネ定数をそれほど高いものにしなければ、各バルブの予備荷重（プリロード）の管理も容易であり、安定した性能のショックアブソーバが提供可能となる。
【００６６】
さらに、第１コイルスプリング１０と第２コイルスプリング１８とは、第１ボール９と第２ボール１７に付与する予備荷重を異ならせることにより、上記したバネ定数を異ならせた場合と同様の効果が得られ、例えばコイルスプリングの長さを異ならせることにより異なる予備荷重を得ることができる。
【００６７】
また、第１ボール９と第２ボール１７を第１弁座シート面１４、第２弁座シート面２２に付勢する弾性体としてコイルスプリングを例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各ボールにそれぞれ対応して設けた皿バネ、シリコンゴムなどの弾性体であっても良い。
また、第１流入孔１３と第２流入孔２１を封鎖するバルブとしてボールを例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各弾性体にそれぞれ対応して設けた傘状のバルブ、円錐状のブロックのバルブなどであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係るショックアブソーバの実施例を示す断面図。
【図２】図１に示すショックアブソーバのピストン付近の部分拡大図。
【図３】図２のＬ−Ｌ線矢視図。
【図４】従来の板バネ式のバルブを有するショックアブソーバの断面図。
【図５】図４に示すショックアブソーバのピストン付近の部分拡大図。
【符号の説明】
【００６９】
１ シリンダ
２ ピストンロッド
３ ピストン
４ 第１弁座
５ 第２弁座
６ ナット
７ 第１室
８ 第２室
９ 第１ボール
１０ 第１コイルスプリング
１１ 第１流路
１２ 第１収納孔
１３ 第１流入孔
１４ 第１弁座シート面
１５ 第１逃げ部
１６ 流出孔
１７ 第２ボール
１８ 第２スプリング
１９ 第２流路
２０ 第２収納孔
２１ 第２流入孔
２２ 第２弁座シート面
２３ 第２逃げ部
２４ オリフィス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体で満たされたシリンダと、ピストンロッドに固定され、前記シリンダ内を第1室と第2室に区画しながら移動するピストンと、前記第１室内の液圧作用により開弁して該第１室の作動流体を前記第２室に流入させる一方向弁としての第１バルブ部と、前記第２室内の液圧作用により開弁して該第２室の作動流体を前記第１室に流入させる一方向弁としての第２バルブ部と、を有するショックアブソーバにおいて、
前記第１バルブ部と前記第２バルブ部の少なくともいずれか一方又は双方を複数の独立した独立開閉弁により構成し、前記独立開閉弁は、流路を遮断するバルブ（弁）と、前記バルブを閉弁方向に付勢する弾性体と、それらを収納する収納孔と、前記独立開閉弁により遮断される作動流体が流通する流路と、を前記ピストンの軸方向に形成したことを特徴とするショックアブソーバ。
【請求項２】
前記独立開閉弁は、前記弾性体に付勢された前記バルブが当接する弁座シート面を有する弁座を前記ピストンの端面に設け、該弁座を該ピストンと一体的に前記ピストンロッドの一端部にナットを用いた締結体により締結したことを特徴とする請求項１に記載のショックアブソーバ。
【請求項３】
前記複数の弾性体は、同一のバネ定数あるいは複数の異なるバネ定数であることを特徴とする請求項１または２に記載のショックアブソーバ。
【請求項４】
前記弾性体により前記バルブを付勢する予備荷重を、各前記弾性体毎に設定できることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のショックアブソーバ。
【請求項５】
前記第１バルブ部と第２バルブ部のいずれか一方又は双方を構成する前記複数の独立開閉弁は、同一円周上に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のショックアブソーバ。
【請求項６】
前記第１バルブ部と第２バルブ部のいずれか一方又は双方は、前記独立開閉弁と板バネ弁が前記ピストンの軸方向に直列に配置されて構成され、または、前記一方又は双方のバルブ部は前記独立開閉弁と前記板バネ弁とが並列して構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のショックアブソーバ。
【請求項７】
前記弾性体にコイルスプリングを用いたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のショックアブソーバ。
【請求項１】
作動流体で満たされたシリンダと、ピストンロッドに固定され、前記シリンダ内を第1室と第2室に区画しながら移動するピストンと、前記第１室内の液圧作用により開弁して該第１室の作動流体を前記第２室に流入させる一方向弁としての第１バルブ部と、前記第２室内の液圧作用により開弁して該第２室の作動流体を前記第１室に流入させる一方向弁としての第２バルブ部と、を有するショックアブソーバにおいて、
前記第１バルブ部と前記第２バルブ部の少なくともいずれか一方又は双方を複数の独立した独立開閉弁により構成し、前記独立開閉弁は、流路を遮断するバルブ（弁）と、前記バルブを閉弁方向に付勢する弾性体と、それらを収納する収納孔と、前記独立開閉弁により遮断される作動流体が流通する流路と、を前記ピストンの軸方向に形成したことを特徴とするショックアブソーバ。
【請求項２】
前記独立開閉弁は、前記弾性体に付勢された前記バルブが当接する弁座シート面を有する弁座を前記ピストンの端面に設け、該弁座を該ピストンと一体的に前記ピストンロッドの一端部にナットを用いた締結体により締結したことを特徴とする請求項１に記載のショックアブソーバ。
【請求項３】
前記複数の弾性体は、同一のバネ定数あるいは複数の異なるバネ定数であることを特徴とする請求項１または２に記載のショックアブソーバ。
【請求項４】
前記弾性体により前記バルブを付勢する予備荷重を、各前記弾性体毎に設定できることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のショックアブソーバ。
【請求項５】
前記第１バルブ部と第２バルブ部のいずれか一方又は双方を構成する前記複数の独立開閉弁は、同一円周上に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のショックアブソーバ。
【請求項６】
前記第１バルブ部と第２バルブ部のいずれか一方又は双方は、前記独立開閉弁と板バネ弁が前記ピストンの軸方向に直列に配置されて構成され、または、前記一方又は双方のバルブ部は前記独立開閉弁と前記板バネ弁とが並列して構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のショックアブソーバ。
【請求項７】
前記弾性体にコイルスプリングを用いたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のショックアブソーバ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１８０２３６（Ｐ２００９−１８０２３６Ａ）
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７１７４（Ｐ２００８−１７１７４）
【出願日】平成２０年１月２９日（２００８．１．２９）
【出願人】（３９４０１６１０６）株式会社キャロッセ (18)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２９日（２００８．１．２９）
【出願人】（３９４０１６１０６）株式会社キャロッセ (18)
【Ｆターム（参考）】
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