KR20200038971A

KR20200038971A - 완충기

Info

Publication number: KR20200038971A
Application number: KR1020207006577A
Authority: KR
Inventors: 순스케 모리; 다카오 나카다테; 유 이시마루; 오사무 유노
Original assignee: 히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2018-09-04
Publication date: 2020-04-14
Anticipated expiration: 2038-09-04
Also published as: JP2021121756A; CN111051730A; US11204074B2; US20200191229A1; DE112018004751T5; JP6868111B2; JPWO2019049844A1; CN111051730B; WO2019049844A1; JP7182656B2; KR102348272B1; DE112018004751B4

Abstract

솔레노이드 추력이 상대적으로 작을 때의 페일 낙하를 방지한 완충기를 제공한다. 완충기는, 밸브체의 일측에 마련되며, 실린더 일측실과 실린더 타측실에 연통하는 실(室)과, 실과 실린더 일측실을 연통시키는 제1 연통로, 그리고 실과 실린더 타측실을 연통시키는 제2 연통로를 구비한다. 제1 연통로는 제1 오리피스를 구비하고, 제2 연통로는 제2 오리피스를 구비한다.

Description

완충기

본 발명은, 피스톤 로드의 스트로크에 대한 작동 유체의 흐름을 제어하여 감쇠력을 발생시키는 완충기에 관한 것이다.

예컨대, 특허문헌 1에는, 액츄에이터를 포함하는 감쇠력 조정 기구가 실린더에 내장된 완충기가 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 감쇠력 조정식 완충기에 페일 세이프 기구가 내장된 것이 개시되어 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2008-249107호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2009-281584호 공보

액츄에이터를 구성하는 솔레노이드의 추력이 상대적으로 작을 때, 페일 세이프 기구에 의한 반력이나 유체력 등의 영향에 의해, 통상 제어 시에 감쇠력 조정 기구가 페일 상태로 이행할 가능성이 있었다.

본 발명의 목적은, 솔레노이드 추력이 상대적으로 작을 때의 통상 제어 시에 감쇠력 조정 기구가 페일 상태로 이행하는 것을 방지한 완충기를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일실시형태에 의한 완충기는, 작동 유체가 봉입되는 실린더와, 상기 실린더 내에 슬라이딩 가능하게 삽입되며, 상기 실린더 내를 실린더 일측실과 실린더 타측실로 구획하는 피스톤과, 상기 피스톤에 연결되는 일단과, 상기 실린더로부터 외부로 연장되어 나오는 타단을 갖는 피스톤 로드와, 상기 피스톤 내에 마련되는 신장측 통로 및 축소측 통로와, 상기 신장측 통로에 마련되는 신장측 메인 밸브와, 상기 신장측 메인 밸브의 밸브 개방 압력을 조정하는 신장측 배압실과, 상기 축소측 통로에 마련되는 축소측 메인 밸브와, 상기 축소측 메인 밸브의 밸브 개방 압력을 조정하는 축소측 배압실과, 상기 신장측 배압실과 상기 축소측 배압실을 연통시키는 공통 통로와, 상기 공통 통로 내의 통로 면적을 조정하는 밸브체와, 상기 밸브체를 통전 시에 한 방향으로 압박하는 액츄에이터와, 상기 밸브체를 다른 방향으로 압박하는 압박 부재와, 상기 밸브체의 일측에 마련되며, 상기 실린더 일측실과 상기 실린더 타측실과 연통하는 실(室)과, 상기 실과 상기 실린더 일측실을 연통시키는 제1 연통로, 그리고 상기 실과 상기 실린더 타측실을 연통시키는 제2 연통로를 구비하고, 상기 제1 연통로는 제1 오리피스를 구비하고, 상기 제2 연통로는 제2 오리피스를 구비한다.

본 발명의 일실시형태에 의하면, 솔레노이드 추력이 상대적으로 작을 때의 페일 낙하를 방지할 수 있다.

도 1은 제1 실시형태의 완충기의 주요부의 단면도이다.
도 2는 도 1의 일부를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 3은 제1 실시형태의 파일럿 밸브의 작동의 설명도이며, 중심선의 우측은 통상 제어 포지션의 파일럿 밸브를 나타내고, 중심선의 좌측은 페일 포지션의 파일럿 밸브를 나타낸다.
도 4는 제2 실시형태의 완충기의 주요부의 일부를 확대하여 나타내는 도면이다.

(제1 실시형태)

본 발명의 제1 실시형태를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 제1 실시형태의 완충기(1)의 주요부의 단면도이다. 이하의 설명에서, 도 1에 있어서의 상방향(상측) 및 하방향(하측)을, 완충기(1)에서의 상방향(상측) 및 하방향(하측)으로 한다. 또한, 제1 실시형태는 단통형의 감쇠력 조정식 유압 완충기이지만, 리저버를 구비하는 복통형의 감쇠력 조정식 유압 완충기에도 적용할 수 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 실린더(2) 내에는, 피스톤(3)이 슬라이딩 가능하게 끼워져 장착된다. 피스톤(3)은, 실린더(2) 내를 실린더 일측실로서의 실린더 상실(2A)과 실린더 타측실로서의 실린더 하실(2B)의 2실로 구획한다. 실린더(2) 내에는, 실린더(2) 내를 상하 방향으로 이동할 수 있는 프리 피스톤(201)이 마련된다. 프리 피스톤(201)은, 실린더(2) 내를 피스톤(3)측(상측)의 실린더 하실(2B)과 바닥부측(하측)의 가스실(202)로 구획한다. 실린더 상실(2A) 및 실린더 하실(2B)에는 작동 유체로서 오일액이 봉입된다. 가스실(202)에는 작동 유체로서 고압 가스가 봉입된다.

피스톤(3)의 축구멍(4)에는 피스톤 볼트(5)의 축부(6)가 삽입 관통된다. 피스톤 볼트(5)의 대략 원통형의 헤드부(7)의 상측 부분에는, 대략 원통형의 케이스 부재(8)의 하단부가 나사 결합부(10)에 의해 접속된다. 피스톤 볼트(5)에는, 축방향(상하 방향)을 따라 선단측(하측)으로 연장되고 상단이 헤드부(7)의 바닥면 중앙에서 개구되는 축구멍(50)(공통 통로)이 형성된다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 축구멍(50)은, 축구멍(50)의 상부에 형성되어 상단이 개구되는 축방향 통로(48)와, 축구멍(50)의 하부에 형성되는 축방향 통로(30)와, 축방향 통로(30, 48) 사이를 연통시키는 축방향 통로(49)에 의해 구성된다. 축구멍(50)의 직경(내경)은, 축방향 통로(30)의 직경이 가장 크고, 축방향 통로(48), 축방향 통로(49)의 순으로 작아진다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 케이스 부재(8)의 상단부에는, 피스톤 로드(9)의 하단부가 나사 결합부(11)에 의해 접속된다. 피스톤 로드(9)는, 실린더(2)의 상단부에 장착된 로드 가이드(200)에 삽입 관통되며, 상단(타단)이 실린더(2)에서 외부로 연장되어 나온다. 피스톤 로드(9)의 하단부에는 너트(12)가 나사 결합되고, 너트(12)를 케이스 부재(8)의 상단에 맞닿게 하여 체결함으로써, 나사 결합부(11)의 느슨함이 억제된다. 피스톤 로드(9)의 하단에는 소직경부(13)가 형성된다. 소직경부(13)의 외주면에 형성된 고리형 홈에는, 케이스 부재(8)와 피스톤 로드(9) 사이를 시일하는 O링(14)이 장착된다. 피스톤(3)에는, 일단(상단)이 실린더 상실(2A)측으로 개구되는 신장측 통로(15)와, 일단(하단)이 실린더 하실(2B)측으로 개구되는 축소측 통로(16)가 마련된다. 피스톤(3)의 하단에는, 신장측 통로(15)의 작동 유체의 흐름을 제어하는 신장측 감쇠 밸브(17)가 마련된다. 피스톤(3)의 상단에는, 축소측 통로(16)의 작동 유체의 흐름을 제어하는 축소측 감쇠 밸브(18)가 마련된다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 신장측 감쇠 밸브(17)는, 피스톤(3)의 하단면의 외주측에 형성된 고리형의 시트부(19)에 착좌(着座)하는 신장측 메인 밸브(20)와, 너트(21)에 의해 피스톤 볼트(5)에 고정되는 파일럿 케이스(22)와, 신장측 메인 밸브(20)의 배면과 파일럿 케이스(22) 사이에 형성되는 신장측 배압실(23)을 구비한다. 신장측 배압실(23) 내의 압력은, 신장측 메인 밸브(20)에 대하여 밸브 폐쇄 방향으로 작용한다. 너트(21)와 파일럿 케이스(22) 사이에는, 하측에서부터 순서대로, 와셔(24), 리테이너(25) 및 디스크 밸브(26)가 마련된다. 디스크 밸브(26)의 내주연부는, 파일럿 케이스(22)의 내주연부와 리테이너(25) 사이에서 협지(挾持)된다. 또한, 신장측 메인 밸브(20)는, 탄성체로 이루어진 고리형의 시일부(20A)가 파일럿 케이스(22)의 내주면에 전체 둘레에 걸쳐 접촉하는 팩킹 밸브이다.

신장측 배압실(23)은, 파일럿 케이스(22)에 형성된 통로(27) 및 디스크 밸브(26)를 통해 실린더 하실(2B)에 연통된다. 신장측 배압실(23)은, 디스크 밸브(26)에 형성된 오리피스(26A)를 통해 실린더 하실(2B)에 항상 연통된다. 디스크 밸브(26)는, 신장측 배압실(23)의 압력이 소정 압력에 도달했을 때에 밸브 개방되어 신장측 배압실(23) 내의 압력을 실린더 하실(2B)로 릴리프한다. 또한, 신장측 배압실(23)은, 디스크형의 신장측 배압 도입 밸브(28)를 통해, 피스톤 볼트(5)에 형성된 직경 방향 통로(29)에 연통된다. 직경 방향 통로(29)는, 피스톤 볼트(5)에 형성된 축방향 통로(30)(공통 통로)에 연통된다.

신장측 배압 도입 밸브(28)는, 직경 방향 통로(29)로부터 신장측 배압실(23)로의 작동 유체의 흐름만을 허용하는 역지 밸브이다. 신장측 배압 도입 밸브(28)는, 파일럿 케이스(22) 상면의, 통로(27)의 내주측에 형성된 고리형의 시트부(31)에 착좌된다. 신장측 배압 도입 밸브(28)는, 내주연부가 파일럿 케이스(22)의 내주연부와 스페이서(32) 사이에서 협지된다. 신장측 배압실(23)은, 신장측 배압 도입 밸브(28)가 밸브 개방됨으로써, 신장측 배압 도입 밸브(28)에 형성된 오리피스(28A)를 통해 직경 방향 통로(29)에 연통된다.

축방향 통로(30)는, 피스톤 볼트(5)에 형성된 직경 방향 통로(33)(축소측 배출 통로)에 연통된다. 직경 방향 통로(33)는, 피스톤(3)에 마련된 축소측 역지 밸브(34)를 통해 신장측 통로(15)에 연통된다. 직경 방향 통로(33)는, 축소측 역지 밸브(34)에 형성된 오리피스(34A)를 통해 신장측 통로(15)에 항상 연통된다. 축소측 역지 밸브(34)는, 직경 방향 통로(33)로부터 신장측 통로(15)로의 작동 유체의 흐름만을 허용한다.

축소측 감쇠 밸브(18)는, 피스톤(3)의 상단면의 외주측에 형성된 고리형의 시트부(35)에 착좌하는 축소측 메인 밸브(36)와, 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)와 피스톤(3) 사이에서 고정되는 파일럿 케이스(37)와, 축소측 메인 밸브(36)의 배면과 파일럿 케이스(37) 사이에 형성되는 축소측 배압실(38)을 구비한다. 축소측 배압실(38) 내의 압력은, 축소측 메인 밸브(36)에 대하여 밸브 폐쇄 방향으로 작용한다. 또한, 축소측 메인 밸브(36)는, 탄성체로 이루어진 고리형의 시일부(36A)가 파일럿 케이스(37)의 내주면에 전체 둘레에 걸쳐 접촉하는 팩킹 밸브이다.

축소측 배압실(38)은, 파일럿 케이스(37)에 형성된 통로(42) 및 디스크 밸브(41)를 통해 실린더 상실(2A)에 연통된다. 축소측 배압실(38)은, 디스크 밸브(41)에 형성된 오리피스(41A)를 통해 실린더 상실(2A)에 항상 연통된다. 디스크 밸브(41)는, 축소측 배압실(38)의 압력이 소정 압력에 도달했을 때에 밸브 개방되어, 축소측 배압실(38) 내의 압력을 실린더 상실(2A)에 릴리프한다. 또한, 축소측 배압실(38)은, 디스크형의 축소측 배압 도입 밸브(43) 및 파일럿 케이스(37)의 내주면에 형성된 원주홈(39)을 통해 피스톤 볼트(5)에 형성된 직경 방향 통로(44)에 연통된다. 직경 방향 통로(44)는, 피스톤 볼트(5)의 축방향 통로(48)(공통 통로)에 연통된다.

축소측 배압 도입 밸브(43)는, 직경 방향 통로(44)로부터 축소측 배압실(38)로의 작동 유체의 흐름만을 허용하는 역지 밸브이다. 축소측 배압 도입 밸브(43)는, 파일럿 케이스(37) 하면의, 통로(42)의 내주측에 형성된 고리형의 시트부(45)에 착좌된다. 축소측 배압 도입 밸브(43)의 내주연부는, 파일럿 케이스(37)의 내주연부와 스페이서(40) 사이에서 협지된다. 축소측 배압실(38)은, 축소측 배압 도입 밸브(43)가 밸브 개방됨으로써, 축소측 배압 도입 밸브(43)에 형성된 오리피스(43A)를 통해 직경 방향 통로(44)에 연통된다.

축방향 통로(48)는, 피스톤 볼트(5)에 형성된 직경 방향 통로(46)(신장측 배출 통로)에 연통된다. 직경 방향 통로(46)는, 피스톤(3)에 마련된 신장측 역지 밸브(47)를 통해 축소측 통로(16)에 연통된다. 직경 방향 통로(46)는, 신장측 역지 밸브(47)에 형성된 오리피스(47A)를 통해 축소측 통로(16)에 항상 연통된다. 신장측 역지 밸브(47)는, 직경 방향 통로(46)로부터 축소측 통로(16)로의 작동 유체의 흐름만을 허용한다.

피스톤 볼트(5)의 축구멍(50)(공통 통로) 내의 작동 유체의 흐름은 파일럿 밸브에 의해 제어된다. 파일럿 밸브는, 축구멍(50)에 슬라이딩 가능하게 끼워져 장착된 밸브 스풀(51)(밸브체)을 갖는다. 밸브 스풀(51)은 중실(中實) 축으로 이루어지며, 피스톤 볼트(5)와 함께 파일럿 밸브를 구성한다. 밸브 스풀(51)은, 축방향 통로(48)의 상부, 환언하면, 직경 방향 통로(44)보다 상측 부분에 슬라이딩 가능하게 감합되는 베이스부(52)와, 축방향 통로(48) 내에 위치하며 테이퍼부(53)를 통해 베이스부(52)에 연속하는 밸브부(54)와, 파일럿 밸브의 밸브 폐쇄 상태(도 2 참조)에서 축방향 통로(30) 내에 위치하는 선단부(55)(감합부)와, 선단부(55)와 밸브부(54)를 접속시키는 접속부(56)를 갖는다. 또한, 밸브 스풀(51)의 직경(외경)은, 베이스부(52)가 가장 크고, 밸브부(54), 선단부(55), 접속부(56)의 순으로 작아진다. 또한, 밸브부(54)의 외경은 축방향 통로(49)의 내경보다 크다.

밸브 스풀(51)은, 선단부(55)의 스프링 받침부(57)와 피스톤 볼트(5)의 스프링 받침부(58) 사이에 개재되어 장착된 밸브 스프링(59)에 의해 피스톤 볼트(5)에 대하여 상방향으로 압박됨으로써, 베이스부(52)의 단부면이 후술하는 솔레노이드(71)의 로드(72)에 맞닿게 된다(압박된다). 또한, 제1 실시형태에서는 압박 부재로서 밸브 스프링(59)을 이용하는 예를 나타냈지만, 밸브체로서의 밸브 스풀(51)을 압박할 수 있는 것이라면, 신축 가능한 고무재 등이어도 좋다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 밸브 스풀(51)의 선단부(55)는, 축 직각 평면에 의한 단면이, 2면폭의 절결(65)을 갖는 원형으로 형성된다. 선단부(55)는, 밸브 스풀(51)의 이동을 제어하는 액츄에이터로서 이용되는 솔레노이드(71)에 대한 제어 전류가 0 A일 때[페일 시], 밸브 스풀(51)이 밸브 개방 방향(도 3에서의 상방향)으로 스트로크되어 축방향 통로(49)에 감합한다. 이에 따라, 선단부(55)와 축방향 통로(49) 사이에는, 축방향 통로(30, 48) 사이를 연통하는 한쌍의 오리피스(62)가 형성된다. 제1 실시형태에서는, 전류 0 A일 때에 밸브 스풀(51)을 밸브 개방 방향(타방향)으로 압박하는 노멀 오픈의 구조를 나타냈지만, 전류 0 A일 때에 밸브 스풀(51)을 밸브 폐쇄 방향(일방향)으로 압박하는 노멀 클로즈의 구조로 해도 좋다. 즉, 전류 0 A일 때에 밸브 스풀을 통해 공통 통로를 흐르는 작동 유체가 유통하도록 구성하고 있으면 된다.

축방향 통로(49)의 상단(축방향 통로(48)측)의 개구 주연부에는, 밸브 스풀(51)의 밸브부(54)가 착좌하는 고리형의 시트부(63)가 형성된다. 밸브부(54)의 하단(접속부(56)측)의 외주연부에는, 테이퍼형으로 형성된 착좌면(54A)이 형성된다. 밸브 스풀(51)의 착좌면(54A)이 피스톤 볼트(5)의 축구멍(50)에 형성된 시트부(63)에 착좌된 상태, 즉 파일럿 밸브의 밸브 폐쇄 상태에서는, 밸브 스풀(51)은, 선단부(55)가 대략 원형의 수압면(受壓面)(A)(도 3 참조)으로 축방향 통로(30)측의 압력을 받고, 테이퍼부(53)가 고리형의 수압면(B)(도 3 참조)으로 축방향 통로(48)측의 압력을 받는다. 또한, 제1 실시형태에서는, 신장 행정 시에 수압면(B)이 되는 수압 면적과 비교하여, 축소 행정 시에 수압면(A)이 되는 수압 면적은 큰 구성으로 하고 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 솔레노이드(71)는, 케이스 부재(8), 로드(72) 및 코일(74)을 가지며, 로드(72)의 외주면에는 플런저(69)가 결합된다. 가동 철심이라고도 불리는 플런저(69)는, 철계의 자성체에 의해 대략 원통형으로 형성된다. 플런저(69)는, 코일(74)에 통전되어 자력이 발생함으로써 추력을 발생시킨다. 로드(72)는 원통형으로 형성되며, 로드(72)를 축방향(상하 방향)으로 관통하는(연장되는) 로드 내 통로(73)를 갖는다. 로드(72)는, 스테이터 코어(76)에 내장된 부시(78)와 앵커(68)에 내장된 부시(100)에 의해, 상하 방향(축방향)으로 이동할 수 있게 지지된다. 또, 제1 실시형태에서는, 로드(72)에는 로드 내 통로(73)를 마련하는 구성으로 하고 있지만, 로드(72) 내에 통로를 갖지 않는 중실의 로드를 이용해도 좋다.

솔레노이드(71)의 앵커(68)에는, 앵커(68)를 축방향으로 관통하는 축구멍(68A)이 형성된다. 축구멍(68A)의 내측에는 스풀 배압실(70)(실)이 형성된다. 밸브 스풀(51)의 상단과 로드(72)의 하단은, 파일럿 밸브의 상단(일측단)의 스풀 배압실(70) 내에서 맞닿게 된다. 스풀 배압실(70)은, 파일럿 밸브의 밸브 폐쇄 시에, 상실측 연통로(제1 연통로)를 통해 실린더 상실(2A)에 연통된다. 상실측 연통로는, 로드(72)의 선단부(하단부)에 형성된 절결(75), 로드 내 통로(73), 스테이터 코어(76)에 형성된 로드 배압실(101), 스테이터 코어(76) 내에서 직경 방향으로 연장되어 로드 배압실(101)과 스테이터 코어(76)의 외주면을 연통시키는 통로(102) 및 케이스 부재(8)의 측벽에 형성된 제2 오리피스로서의 공기 배출 오리피스(103)에 의해 구성된다. 또, 제1 실시형태에서는, 스풀 배압실(70)(실)과 실린더 상실(2A)은, 절결(75), 로드 내 통로(73), 로드 배압실(101), 통로(102) 및 공기 배출 오리피스(103)를 통해 연통시키는 구성으로 하고 있다. 그러나, 예컨대 로드 내 통로(73)를 중실로 하고, 통로(102) 대신에, 앵커(68), 케이스 부재(8)에 스풀 배압실(70)과 실린더 상실(2A)을 연통하는 연통로를 마련하도록 구성해도 좋다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)와 파일럿 케이스(37) 사이에는, 상측에서부터 순서대로, 스풀 배압 릴리프 밸브(81)(역지 밸브), 리테이너(82), 와셔(83), 디스크(84), 리테이너(85), 디스크 밸브(41)가 마련된다. 디스크 밸브(41)의 내주연부는, 파일럿 케이스(37)의 내주연부와 리테이너(85) 사이에서 협지된다. 와셔(83)의 외주면(83A)은, 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)의 고리형 벽부(7A) 하측의 내주면에 감합된다. 와셔의 외주면(83A)에는 O링(86)이 장착되는 고리형 홈(87)이 형성된다. O링(86)은, 와셔(83)와 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)의 고리형 벽부(7A) 사이를, 환언하면, 후술하는 원주홈(89)과 실린더 상실(2A)의 사이를 액밀하게 시일한다.

스풀 배압 릴리프 밸브(81)는, 내주연부가 리테이너(82)와 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)의 내주연부에 의해 협지되고, 외주연부가 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)의 하면에 형성된 고리형의 시트부(88)에 착좌된다. 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)와 와셔(83) 사이에는, 스풀 배압 릴리프 밸브(81)를 밸브 개방하기 위한 스페이스에 이용되는 원주홈(89)이 형성된다. 스풀 배압 릴리프 밸브(81)의 외주연부에는, 원주홈(89)과 스풀 배압실(70)(실)을 연통시키는 제1 오리피스(80)가 형성된다. 스풀 배압 릴리프 밸브(81)는, 스풀 배압실(70)로부터 원주홈(89)으로의 작동 유체의 흐름만을 허용하는 제1 역지 밸브이다. 또, 제1 실시형태에서는, 제1 역지 밸브로서의 스풀 배압 릴리프 밸브(81)에 제1 오리피스(80)를 마련하는 구성으로 했지만, 제1 오리피스(80)는 연통로의 어떤 위치에 마련되어 있으면 된다. 예컨대, 시트부(88)에 코이닝하는 것에 의해 제1 오리피스(80)를 형성해도 좋다.

스풀 배압실(70)은, 하실측 연통로(제2 연통로)를 통해 실린더 하실(2B)에 연통된다. 하실측 연통로는, 앵커(68)의 하면의 오목부(66)와 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7) 사이의, 밸브 스풀(51)(베이스부(52))의 주위에 형성된 원주홈(104)을 갖는다. 하실측 연통로는, 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)의 상면에 형성된 원주홈(95), 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)의 하면의 시트부(88)의 내측에 형성된 원주홈(94), 및 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)에서 상하 방향으로 연장하여 원주홈(95, 94) 사이를 연통시키는 통로(96)를 갖는다. 이것에 의해, 스풀 배압실(70)은, 원주홈(104), 원주홈(95), 통로(96), 원주홈(94) 및 스풀 배압 릴리프 밸브(81)를 통해 원주홈(89)에 연통된다.

하실측 연통로(연통로)는, 와셔(83)의 상면에 형성되어 와셔(83)의 내주면으로부터 직경 방향 외측을 향해 연장되는 홈(90), 와셔(83)의 하면에 형성되고 와셔(83)의 내주면으로부터 직경 방향 외측을 향해 연장되는 홈(92), 와셔(83)에서 상하 방향으로 연장하고 홈(90, 92) 사이를 연통시키는 통로(91), 및 피스톤 볼트(5)의 축부(6)의 외주면에 형성되고 피스톤 볼트(5)에 형성된 직경 방향 통로(44)와 홈(92)을 연통시키는 홈(93)을 갖는다. 이것에 의해, 원주홈(89)은, 홈(90), 통로(91), 홈(92), 홈(93), 및 직경 방향 통로(44)를 통해 축방향 통로(48)에 연통된다. 또, 홈(93)은, 피스톤 볼트(5)의 축부(6)에 2면폭을 가공함으로써 형성된다.

다음으로, 도 2를 참조하여 작동 유체의 흐름을 설명한다.

피스톤 로드(9)의 축소 행정 시(이하 「축소 행정 시」로 칭함)에는, 실린더 하실(2B)의 작동 유체는, 축소측 메인 밸브(36)의 밸브 개방 전, 축소측 통로(16), 신장측 역지 밸브(47)의 오리피스(47A), 직경 방향 통로(46), 축방향 통로(48), 직경 방향 통로(44), 축소측 배압 도입 밸브(43), 축소측 배압실(38), 파일럿 케이스(7)의 통로(42), 및 디스크 밸브(41)의 오리피스(41A)를 통과하여 실린더 상실(2A)로 흐른다.

또한, 제1 실시형태에서의 피스톤 로드(9)의 축소 행정시에는, 실린더 하실(2B)의 작동 유체는, 축소측 메인 밸브(36)의 밸브 개방 전, 축소측 통로(16), 신장측 역지 밸브(47)의 오리피스(47A), 직경 방향 통로(46), 축방향 통로(48), 직경 방향 통로(44), 홈(93), 홈(92), 통로(91), 홈(90), 원주홈(89), 스풀 배압 릴리프 밸브(81)의 오리피스(80), 원주홈(94), 통로(96), 원주홈(95), 원주홈(104), 스풀 배압실(70), 로드(72)의 절결(75), 및 로드 내 통로(73)를 경유하여 로드 배압실(101)에 도입된다. 이것에 의해, 축소 행정 시에, 축소측 배압실(38)에 부여되는 파일럿 압력의 일부를 로드 배압실(101)에 부여할 수 있다.

그리고, 밸브 스풀(51)(밸브체)이 이동하여 밸브부(54)가 시트부(63)로부터 이좌(離座)되면, 즉 파일럿 밸브가 밸브 개방되면, 실린더 하실(2B)의 작동 유체는, 축소측 통로(16), 신장측 역지 밸브(47)의 오리피스(47A), 직경 방향 통로(46), 축방향 통로(48), 축방향 통로(49), 축방향 통로(30), 직경 방향 통로(33), 축소측 역지 밸브(34) 및 신장측 통로(15)를 통과하여 실린더 상실(2A)로 흐른다. 여기서, 솔레노이드(71)의 코일(74)에 대한 통전 전류를 제어함으로써, 파일럿 밸브의 밸브 개방 압력을 조정할 수 있다. 동시에, 축소측 배압 도입 밸브(43)로부터 축소측 배압실(38)에 도입되는 작동 유체의 압력도 조정되기 때문에, 축소측 메인 밸브(36)의 밸브 개방 압력을 제어할 수 있다.

피스톤 로드(9)의 신장 행정 시(이하, 「신장 행정 시」로 칭함)에는, 실린더 상실(2A)의 작동 유체는, 신장측 메인 밸브(20)의 밸브 개방 전, 신장측 통로(15), 축소측 역지 밸브(34)의 오리피스(34A), 직경 방향 통로(33), 축방향 통로(30), 직경 방향 통로(29), 신장측 배압 도입 밸브(28), 신장측 배압실(23), 파일럿 케이스(22)의 통로(27) 및 디스크 밸브(26)의 오리피스(26A)를 통과하여 실린더 하실(2B)로 흐른다.

그리고, 밸브 스풀(51)(밸브체)이 이동하여 밸브부(54)가 시트부(63)로부터 이좌되면, 즉, 파일럿 밸브가 밸브 개방되면, 실린더 상실(2A)의 작동 유체는, 신장측 통로(15), 축소측 역지 밸브(34)의 오리피스(34A), 직경 방향 통로(33), 축방향 통로(30), 축방향 통로(49), 축방향 통로(48), 직경 방향 통로(46), 신장측 역지 밸브(47) 및 축소측 통로(16)를 통과하여 실린더 하실(2B)로 흐른다. 여기서, 솔레노이드(71)의 코일(74)에 대한 통전 전류를 제어함으로써, 파일럿 밸브의 밸브 개방 압력을 조정할 수 있다. 동시에, 신장측 배압 도입 밸브(28)로부터 신장측 배압실(23)에 도입되는 작동 유체의 압력도 조정되기 때문에, 신장측 메인 밸브(20)의 밸브 개방 압력을 제어할 수 있다.

한편, 신장 행정 시에, 실린더 상실(2A)의 작동 유체는, 상실측의 연통로를 통과하여 스풀 배압실(70)(실)에 유입된다. 즉, 실린더 상실(2A)의 작동 유체는, 제2 오리피스로서의 공기 배출 오리피스(103)에 의해 조여지고, 통로(102), 로드 배압실(101), 로드 내 통로(73), 로드(72)의 절결(75)을 통과하여 스풀 배압실(70)에 유입된다. 스풀 배압실(70)에 유입된 작동 유체는, 하실측의 연통로(연통로)를 통과하여 실린더 하실(2B)로 흐른다. 즉, 스풀 배압실(70)에 유입된 작동 유체는, 원주홈(104), 원주홈(95), 통로(96), 원주홈(94), 스풀 배압 릴리프 밸브(81)(역지 밸브), 원주홈(89), 홈(90), 통로(91), 홈(92), 홈(93), 직경 방향 통로(44), 축방향 통로(48), 직경 방향 통로(46), 신장측 역지 밸브(47)의 오리피스(47A) 및 축소측 통로(16)를 통과하여 실린더 하실(2B)로 흐른다.

여기서, 감쇠력 조정 기구가 실린더에 내장된 완충기는, 소프트측의 감쇠력의 지령 시의 솔레노이드 추력이 작기 때문에, 밸브체(밸브 스풀)에 작용하는 솔레노이드 추력과는 반대 방향의 하중, 즉 스프링 하중과 유압에 의한 하중을 가산한 하중이 솔레노이드 추력을 상회하면, 밸브체가 이동하여 페일 상태에 빠지는, 소위 페일 낙하의 문제가 있다. 특히, 밸브체의 수압 면적은, 신장 행정 시보다 축소 행정 시의 쪽이 크기 때문에, 축소 행정 시에 페일 낙하가 발생하기 쉽다. 여기서, 밸브체의 수압 면적을, 신장 행정 시보다 축소 행정 시 쪽이 커지도록 구성하고 있는 것은, 최근의 감쇠력의 설정 요구로서, 신장 행정 시의 감쇠력 가변폭을 축소 행정 시의 감쇠력 가변폭보다 크게 하는 것이 요구되고 있기 때문이다. 또, 수압 면적의 관계를 신장 행정 시보다 축소 행정 시 쪽이 작아지도록 구성하고, 신장 행정 시의 감쇠력 가변폭을 축소 행정 시의 감쇠력 가변폭보다 작게 하는 것도 가능하지만, 그 경우에는, 솔레노이드 추력을 크게 발생시키는 것이 가능한 대형의 솔레노이드가 필요하다.

이것에 대하여, 제1 실시형태에서는, 축소 행정 시에, 실린더 하실(2B)의 작동 유체를, 축소측 통로(16), 신장측 역지 밸브(47)의 오리피스(47A), 직경 방향 통로(46), 축방향 통로(48), 직경 방향 통로(44), 홈(93), 홈(92), 통로(91), 홈(90), 원주홈(89), 스풀 배압 릴리프 밸브(81)의 오리피스(80), 원주홈(94), 통로(96), 원주홈(95), 원주홈(104), 스풀 배압실(70), 로드(72)의 절결(75) 및 로드 내 통로(73)를 경유하여 로드 배압실(101)에 도입하도록 했기 때문에, 축소측 배압실(38)에 부여되는 파일럿 압력의 일부를 로드 배압실(101)에 부여할 수 있다. 이와 같이, 제1 실시형태에서는, 파일럿 압력에 의해 솔레노이드 추력을 어시스트하는 것이 가능하고, 축소 행정 시의 페일 낙하를 방지할 수 있다.

이하에, 제1 실시형태의 작용 효과를 나타낸다.

제1 실시형태는, 작동 유체가 봉입되는 실린더(2)와, 실린더(2) 내에 슬라이딩 가능하게 삽입되며, 상기 실린더(2) 내를 실린더 일측실(2A)과 실린더 타측실(2B)로 구획하는 피스톤(3)과, 피스톤(3)에 연결되는 일단과, 실린더(2)로부터 외부로 연장되어 나오는 타단을 갖는 피스톤 로드(9)와, 피스톤(3) 내에 마련되는 신장측 통로(15) 및 축소측 통로(16)와, 신장측 통로(15)에 마련되는 신장측 메인 밸브(20)와, 신장측 메인 밸브(20)의 밸브 개방 압력을 조정하는 신장측 배압실(23)과, 축소측 통로(16)에 마련되는 축소측 메인 밸브(36)와, 축소측 메인 밸브(36)의 밸브 개방 압력을 조정하는 축소측 배압실(38)과, 신장측 배압실(23)과 축소측 배압실(38)을 연통시키는 공통 통로(50)와, 공통 통로(50) 내의 통로 면적을 조정하는 밸브체(51)와, 밸브체(51)를 통 전시에 한 방향으로 압박하는 액츄에이터(71)와, 밸브체(51)를 다른 방향으로 압박하는 압박 부재(59)와, 밸브체(51)의 일측에 마련되며, 실린더 일측실(2A)과 실린더 타측실(2B)에 연통되는 실(70)과, 실(70)과 실린더 일측실(2A)을 연통시키는 제1 연통로, 그리고 실(70)과 실린더 타측실(2B)을 연통시키는 제2 연통로를 구비하고, 제1 연통로는 제1 오리피스(80)를 구비하고, 제2 연통로는 제2 오리피스(103)를 구비하기 때문에, 실린더 일측실(2A)과 실린더 타측실(2B)을, 제1 오리피스(80) 및 제2 오리피스(103)를 통해 항상 연통시킬 수 있다.

제1 실시형태에 의하면, 신장 행정 시에, 실(70) 내의 작동 유체는 역지 밸브(81)을 통해 실린더 타측실(2B)에 유통되기 때문에, 파일럿 밸브가 밸브 개방되었을 때의 밸브체(51)가 이동한 만큼의 실(70)의 체적 보상이 가능하다. 이것에 의해, 밸브체(51)를 원활하게 작동시키는 것이 가능하고, 파일럿 밸브의 응답성을 향상시킬 수 있다.

또한, 제1 실시형태에서는, 디스크형의 역지 밸브(81)에 의해 작은 리프트량으로 큰 개구 면적(유로 면적)을 얻도록 했기 때문에, 역지 밸브(81)의 밸브 개방 시의 압력 손실을 저감시키는 것이 가능하고, 실(70)의 압력 상승을 방지할 수 있다. 또한, 코일 스프링형의 역지 밸브를 이용한 경우와 비교한 경우, 파일럿 밸브의 축길이, 나아가서는 완충기(1)의 전체 길이를 짧게 하는 것이 가능하고, 완충기(1)를 소형화할 수 있음과 더불어 완충기(1)의 제조 비용을 삭감할 수 있다.

또한, 제1 실시형태에서는, 제2 연통로는 축소측 배압실(38)을 통해 실린더 타측실(2B)에 연통되기 때문에, 실린더 일측실(2A)과 실린더 타측실(2B)은 축소측 배압실(38)을 통해 연통된다. 따라서, 축소 행정 시에는, 축소측 배압실(38)의 작동 유체는, 실(70)을 경유하여 실린더 일측실(2A)로 유통된다. 이때, 축소측 배압실(38)로부터 실(70)을 경유하여 실린더 일측실(2A)로 유통되는 작동 유체의 흐름을, 예컨대 오리피스를 이용하여 조절함으로써, 축소측 배압실(38)에 발생시키는 압력을 조절하는 것이 가능하고, 나아가서는 축소측 메인 밸브(36)의 밸브 개방 압력을 조절할 수 있다.

또한, 제1 실시형태는, 액츄에이터가, 밸브체(51)를 이동시키는 로드(72)와, 상기 로드(72)의 이동을 제어하는 솔레노이드(71)에 의해 구성되며, 로드(72)에는, 축방향을 따라 연장되는 로드 내 통로(73)가 마련되고, 로드(72)의 일단측에는, 로드 내 통로(73)를 통해 실(70)에 연통되는 로드 배압실(101)이 마련되기 때문에, 축소 행정 시에, 축소측 배압실(38)에 부여하는 파일럿 압력의 일부를 로드 배압실(101)에 부여할 수 있다. 이것에 의해, 솔레노이드 추력을 어시스트하는 것이 가능하고, 축소 행정 시, 특히 솔레노이드 추력이 상대적으로 작을 때의 페일 낙하를 방지할 수 있다.

그리고, 신장 행정 시에는, 실린더 일측실(2A)의 작동 유체가 로드 내 통로(73)를 통해 실(70)에 유입되지만, 실(70)에 유입된 작동 유체는, 연통로의 역지 밸브(81)를 통해 실린더 타측실(2B)로 흐른다. 이것에 의해, 실(70) 내의 압력 상승을 방지하는 것이 가능하고, 파일럿 밸브의 유압 상승에 의한 동작 로크를 방지할 수 있다.

(제2 실시형태)

다음으로, 도 4를 참조하여 제2 실시형태를 주로 제1 실시형태와의 차이 부분을 중심으로 설명한다. 또, 제1 실시형태와 공통된 부위에 관해서는, 동일한 호칭, 동일한 부호로 나타낸다.

제1 실시형태에서는, 축소 행정 시에 파일럿 압력에 의해 솔레노이드 추력을 어시스트함으로써, 솔레노이드 추력이 상대적으로 작을 때의 페일 낙하를 방지하도록 구성했다. 제1 실시형태에서는, 파일럿 압력에 의한 솔레노이드 추력의 어시스트가 과대해지면, 솔레노이드(71)에 대한 통전(제어 전류)이 0 A(암페어)가 되어도, 페일 상태로 원활하게 이행되지 않는, 환언하면, 로드 배압실(101)의 압력이 과대해지면, 솔레노이드(71)에 대한 통전이 0 A가 되어도, 밸브 스풀(61)(밸브체)이 페일측으로 원활하게 이동되지 않는, 소위 페일 이행 불량이 발생할 우려가 있다.

따라서, 제2 실시형태에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 솔레노이드(71)에, 공기 배출 오리피스(103)가 마련되는 통로(102)와는 별개로, 로드 배압실(101)과 실린더 상실(2A)을 연통시키는 통로(111)를 마련하고, 상기 통로(111)에, 축소 행정에 로드 배압실(101) 내의 작동 유체가 실린더 상실(2A)로 유통되는 것을 허용하는 제2 역지 밸브로서의 역지 밸브(112)를 마련했다. 이것에 의해, 축소 행정 시에, 파일럿 압력에 의한 솔레노이드 추력의 어시스트가 과대해지는 것을 방지하는 것이 가능하고, 솔레노이드(71)에 대한 통전이 0 A가 되었을 때, 밸브 스풀(61)(밸브체)을 신속하게 페일측으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 축소 행정 시의 페일 이행 불량을 방지할 수 있다. 또한, 역지 밸브(112)는, 로드 배압실(101) 내의 작동 유체의 압력이 소정 압력으로 되면 밸브 개방되는 체크 밸브이다. 이것에 의해, 파일럿 압력에 의한 솔레노이드 추력의 어시스트력을 유지하면서, 과대해지는 것을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 역지 밸브(112)는, 예컨대 통로 내에 볼과 볼을 압박하는 코일 스프링에 의해 구성한다. 또, 역지 밸브(112)의 형상은 이것에 한정되는 것이 아니다.

이상, 본 발명의 몇가지 실시형태에 관해 설명했지만, 전술한 발명의 실시형태는 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명은, 그 취지를 일탈하지 않고 변경, 개량될 수 있음과 더불어, 본 발명에는 그 균등물이 포함된다. 또한, 전술한 과제의 적어도 일부를 해결할 수 있는 범위 또는 효과의 적어도 일부를 발휘하는 범위에서, 청구범위 및 명세서에 기재된 각 구성 요소의 임의의 조합 또는 생략이 가능하다.

본원은, 2017년 9월 5일 출원의 일본 특허출원번호 제2017-170311호에 기초하는 우선권을 주장한다. 2017년 9월 5일 출원의 일본 특허출원번호 제2017-170311호의 명세서, 특허청구범위, 도면 및 요약서를 포함하는 모든 개시 내용은 참조에 의해 전체가 본원에 삽입된다.

1: 완충기 2: 실린더
2A: 실린더 상실 2B: 실린더 하실
3: 피스톤 9: 피스톤 로드
15: 신장측 통로 16: 축소측 통로
20: 신장측 메인 밸브 23: 신장측 배압실
36: 축소측 메인 밸브 38: 축소측 배압실
50: 축구멍(공통 통로) 51: 밸브 스풀(밸브체)
70: 스풀 배압실(실) 71: 솔레노이드(액츄에이터)
80: 제1 오리피스 81: 스풀 배압 릴리프 밸브(역지 밸브)

Claims

완충기로서,
작동 유체가 봉입되는 실린더와,
상기 실린더 내에 슬라이딩 가능하게 삽입되며, 상기 실린더 내를 실린더 일측실과 실린더 타측실로 구획하는 피스톤과,
상기 피스톤에 연결되는 일단과, 상기 실린더로부터 외부로 연장되어 나오는 타단을 갖는 피스톤 로드와,
상기 피스톤 내에 마련되는 신장측 통로 및 축소측 통로와,
상기 신장측 통로에 마련되는 신장측 메인 밸브와,
상기 신장측 메인 밸브의 밸브 개방 압력을 조정하는 신장측 배압실과,
상기 축소측 통로에 마련되는 축소측 메인 밸브와,
상기 축소측 메인 밸브의 밸브 개방 압력을 조정하는 축소측 배압실과,
상기 신장측 배압실과 상기 축소측 배압실을 연통시키는 공통 통로와,
상기 공통 통로 내의 통로 면적을 조정하는 밸브체와,
상기 밸브체를 통전 시에 한 방향으로 압박하는 액츄에이터와,
상기 밸브체를 다른 방향으로 압박하는 압박 부재와,
상기 밸브체의 일측에 마련되며, 상기 실린더 일측실과 상기 실린더 타측실에 연통하는 실(室)과,
상기 실과 상기 실린더 일측실을 연통시키는 제1 연통로, 그리고
상기 실과 상기 실린더 타측실을 연통시키는 제2 연통로
를 구비하고,
상기 제1 연통로는 제1 오리피스를 구비하고,
상기 제2 연통로는 제2 오리피스를 구비하는 것인 완충기.
제1항에 있어서,
상기 밸브체의 수압(受壓) 면적은, 신장 행정 시보다 축소 행정 시가 큰 것인 완충기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 연통로는, 상기 축소측 통로를 통해 상기 실과 상기 실린더 타측실을 연통시키는 것인 완충기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
신장 행정 시에 상기 제1 연통로 내의 작동 유체가 상기 실린더 타측실에 유통되는 것을 허용하는 제1 역지 밸브를 구비하는 완충기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밸브체는 중실(中實)인 것인 완충기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액츄에이터는, 상기 밸브체를 이동시키는 로드와, 상기 로드의 이동을 제어하는 솔레노이드를 구비하고,
상기 로드에는, 축방향을 따라 연장되는 로드 내 통로가 마련되고,
상기 로드의 일단측에는, 상기 로드 내 통로를 통해 상기 실에 연통되는 로드 배압실이 마련되고,
상기 제1 오리피스는, 상기 로드 배압실과 상기 실린더 일측실을 항상 연통시킬 수 있는 것인 완충기.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 오리피스는 상기 제1 역지 밸브에 형성되는 것인 완충기.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 연통로는 상기 축소측 배압실을 통해 상기 실린더 타측실에 연통되는 것인 완충기.
제6항에 있어서,
축소 행정 시에 상기 로드 배압실 내의 작동 유체가 상기 실린더 일측실에 유통되는 것을 허용하는 제2 역지 밸브를 구비하는 완충기.
제9항에 있어서,
상기 제2 역지 밸브는, 상기 로드 배압실의 압력이 미리 정해진 압력이 되면 밸브 개방되는 체크 밸브인 것인 완충기.