JP7297693B2 - バルブ機構および圧力緩衝装置 - Google Patents
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Description
本発明は、装置の複雑化を抑制しつつ、複数の流路における流体の流れの制御を行うことを目的とする。
また、かかる目的のもと、本発明は、液体を収容するシリンダと、軸方向に移動するロッドに接続するとともに、前記シリンダ内にて移動するピストン部と、前記ピストン部の移動に伴って液体が流れる第1流路部と、液体が流入する背圧室を有し、前記背圧室における液体の圧力によって前記第1流路部における液体の流れを制御するバルブ部と、前記第1流路部と並列に設けられる第2流路部と、軸方向において移動可能に設けられ、前記軸方向を向く第1面および前記軸方向の交差方向を向く第2面のいずれか一方で前記背圧室の液体の圧力を制御し、他方で前記第2流路部における液体の流れを制御する制御部と、を備えることを特徴とする圧力緩衝装置である。
<第1実施形態>
[油圧緩衝装置1の構成・機能]
図1は、第1実施形態の油圧緩衝装置1の全体図である。
また、図1に示すシリンダ部10の左右方向は、「半径方向」と称する。そして、半径方向において、中心軸側は、「半径方向内側」と称し、中心軸から離れる側は、「半径方向外側」と称する。
シリンダ部10は、オイルを収容するシリンダ11と、シリンダ11の半径方向外側に設けられる外筒体12と、シリンダ11の半径方向外側であって外筒体12のさらに半径方向外側に設けられるダンパケース13とを有する。
外筒体12は、円筒状に形成される。そして、外筒体12は、シリンダ11との間に、連絡路Lを形成する。また、外筒体12は、外側減衰部100との対向位置に、外筒体開口部12Hおよび外側接続部12Jを有する。外側接続部12Jは、オイルの流路を有するとともに、半径方向外側に向けて突出し外側減衰部100との接続箇所を形成する。
ロッド20は、軸方向に長く延びる棒状の部材である。ロッド20は、一方側にてピストン部30に接続する。また、ロッド20は、他方側にて図示しない連結部材等を介して例えば車体に接続する。ロッド20は、内側が空洞になっている中空状、または、内側に空洞を有さない中実状のいずれでも良い。
ピストン部30は、複数のピストン油路口311を有するピストンボディ31と、ピストン油路口311の他方側を開閉するピストンバルブ32と、ピストンバルブ32とロッド20の一方側端部との間に設けられるスプリング33とを有する。そして、ピストン部30は、シリンダ11内のオイルを第1油室Y1と第2油室Y2とに区画する。
ボトム部40は、バルブシート41と、バルブシート41の他方側に設けられるチェックバルブ部43と、軸方向に設けられる固定部材44と、を有する。そして、ボトム部40は、第1油室Y1とリザーバ室Rとを区分する。
図2は、第1実施形態の外側減衰部100の断面図である。
図3は、第1実施形態のメインバルブ部50および減衰力調整部60の説明図である。
また、図2に示す外側減衰部100の上下方向は、「第2半径方向」と称する。なお、第2半径方向は、第2軸方向に交差する方向である。そして、第2半径方向において、第2軸に沿う中心軸側は、「第2半径方向内側」と称し、第2軸に沿う中心軸に対して離れる側は、「第2半径方向外側」と称する。
外側ハウジング110は、略円筒形状の部材である。外側ハウジング110は、第2軸内側にて、例えば溶接等によってダンパケース13に固定される。
また、外側ハウジング110は、メインバルブ部50および減衰力調整部60の第2半径方向外側に、外側ハウジング110内におけるオイルの流路であるハウジング間流路130を形成する。そして、ハウジング間流路130は、リザーバ室Rに連絡する。
メインバルブ部50は、オイルの流路面積が小さくなるように絞る制御を行うことで減衰力を発生させるメインバルブ51と、メインバルブ51と流路形成部材61との間を液密するシールリング52と、を有する。また、メインバルブ部50は、メインバルブ51が着座するメインバルブシート53と、メインバルブ51をメインバルブシート53に向けて付勢する第1スプリング54と、を有する。
なお、本実施形態において、メインバルブ部50は、「バルブ部」の一例として機能する。
流入流路512は、第2軸外側にて背圧室60Pに連絡し、第2軸内側にてメインバルブシート53のメイン流路533(後述)に連絡する。すなわち、流入流路512は、メイン流路533から背圧室60P内にオイルが流れる経路を形成する。
なお、本実施形態において、メイン流路533は、「第1流路部」の一例として機能する。
流出流路535は、第2軸方向に延びて設けられる。そして、流出流路535は、一方がメインバルブ51とシート部530との対向箇所に対向し、他方がケース開口部13H(図2参照)に連絡する。
図2に示すように、減衰力調整部60は、内側ハウジング120内におけるオイルの流路を形成する流路形成部材61と、背圧室60Pの圧力を制御する調整バルブ62と、調整バルブ62が着座する調整バルブシート63と、を有する。さらに、減衰力調整部60は、調整バルブ62を介した背圧室60Pの圧力の制御および第3低速流路614(後述)におけるオイルの流れを制御する移動バルブ64と、移動バルブ64を第2軸外側に付勢する第2スプリング65と、を有する。さらに、減衰力調整部60は、移動バルブ64を駆動するソレノイド部66と、ソレノイド部66の非通電時におけるオイルの流れを制御する非通電時制御部67と、を有する。
なお、本実施形態において、移動バルブ64は、「制御部」の一例として機能する。
なお、第1実施形態において、第2低速流路613は、「第2流路部」の一例として機能する。
なお、本実施形態において、合流流路615は、「第3流路部」の一例として機能する。
第1内周面部V1および第2内周面部V2の内径は、移動バルブ64の側面部641(後述)の外径よりも若干大きく形成される。そして、第1内周面部V1および第2内周面部V2は、移動バルブ64を第2軸方向において移動可能に移動バルブ64に対向する。
また、第3内周面部V3の内径は、第1内周面部V1および第2内周面部V2よりも大きく形成される。そして、第3内周面部V3には、上述した複数の第3低速流路614の端部である流路口が設けられる。
なお、図4(A)は、調整バルブ62および調整バルブシート63の斜視図を示し、図4(B)は、調整バルブ62および調整バルブシート63を第2軸外側から見た場合の上面図である。
そして、第1実施形態の調整バルブ62は、メインバルブ部50のメイン流路533(図3参照)とは並列に設けられる背圧流路632(後述)におけるオイルの流れを制御する。
背圧流路632は、調整バルブシート63において第2軸方向に延びて、調整バルブシート63を貫通して形成される。また、背圧流路632は、第2軸外側に向けて環状に突出する背圧流路ラウンド632Rを有している。背圧流路ラウンド632Rの第2軸外側に向けた突出高さは、外側シート部631よりも低く形成される。さらに、背圧流路632は、流入流路512よりも流路面積が小さく構成される。
なお、第1実施形態において、側面部641は、「第2面」の一例として機能する。
本実施形態の端面部642の外径は、調整バルブシート63の背圧流路632の内径よりも大きく形成される。さらに、本実施形態の端面部642の外径は、背圧流路632の背圧流路ラウンド632Rの外径よりも小さく形成される。
なお、第1実施形態において、端面部642は、「第1面」の一例として機能する。
なお、第1実施形態において、端面部643Pは、「第1面」の一例として機能する。
なお、本実施形態において、第2スプリング65は、「移動部材」の一例として機能する。
なお、本実施形態において、ソレノイド部66は、「駆動部」の一例として機能する。
そして、開口部671の内径は、移動バルブ64の側面部641の外径よりも大きく形成される。また、開口部671の最小開口時の流路面積は、固定オリフィス614Oと背圧流路632との合計の流路面積よりも小さくなるように形成される。さらに、非通電時制御部67は、移動バルブ64の第2軸方向における位置に応じて、側面部641に対する開口部671との対向状態が変化するように設けられる。
図2に示すように、内側ハウジング120は、ソレノイド部66を保持する第1保持部121と、メインバルブ部50および減衰力調整部60を保持する第2保持部122と、内側ハウジング120の内側から外側にオイルを流す第2流出流路123と、を有する。
第2流出流路123は、第2半径方向に延びて形成される。そして、第2流出流路123は、一方が非通電時制御部67の開口部671を介して第1流出流路616に連絡し、他方がハウジング間流路130に連絡する。
図5は、第1実施形態の減衰力調整部60における調整動作の説明図である。
また、第1実施形態の移動バルブ64は、第2軸方向における位置に応じて、背圧流路632の開度を、端面部642またはスプリング保持部643の端面部643Pによって、変化させることが可能になっている。
図6は、第1実施形態の油圧緩衝装置1の動作説明図である。
なお、図6(A)は伸張行程時におけるオイルの流れを示し、図6(B)は圧縮行程時におけるオイルの流れを示す。
図6(A)に示すように、伸張行程時において、ロッド20は、シリンダ11に対して他方側に移動する。このとき、ピストンバルブ32は、ピストン油路口311を塞いだままである。また、ピストン部30の他方側への移動によって、第2油室Y2の容積は、減少する。そして、第2油室Y2のオイルは、シリンダ開口11Hから連絡路Lに流れ出る。
図6(B)に示すように、圧縮行程時において、ロッド20は、シリンダ11に対して一方側に相対移動する。ピストン部30においては、第1油室Y1と第2油室Y2との差圧によって、ピストン油路口311を塞ぐピストンバルブ32が開く。そして、第1油室Y1のオイルは、ピストン油路口311を通って第2油室Y2に流れ出る。ここで、第2油室Y2には、ロッド20が配置されている。そのため、第1油室Y1から第2油室Y2に流れ込むオイルは、ロッド20の体積分だけ過剰になる。従って、このロッド20の体積分に相当する量のオイルが、シリンダ開口11Hから連絡路Lに流出する。
まず、移動バルブ64の第2軸内側への移動量が比較的小さい状態でのオイルの流れを説明する。この場合、図5(A)を参照しながら説明したように、移動バルブ64は、側面部641にて第3低速流路614を開きながら第3低速流路614におけるオイルの流路面積を小さくなるように絞る。また、移動バルブ64は、スプリング保持部643の端面部643Pにて第2スプリング65および調整バルブ62を介して背圧流路632を開きながら背圧流路632におけるオイルの流路面積を小さくなるように絞る。
なお、図7(A)は、移動バルブ64の第2軸内側への移動量が比較的小さい状態であって低速時のオイルの流れを示し、図7(B)は、移動バルブ64の第2軸内側への移動量が比較的小さい状態であって高速時のオイルの流れを示す。
図7(A)に示すように、ピストン部30(図1参照)の移動速度が低速である場合、オイルは、連絡路Lからメイン流路533に流れ込む。ここで、ピストン部30の移動速度が低速であるため、メイン流路533においてメインバルブ51を開くオイルの流れは生じない。
また、メイン流路533のオイルは、流入流路512から背圧室60P内に流入する。ただし、移動バルブ64は、背圧流路632を開いている。従って、背圧室60Pのオイルは、合流流路615に流れ出る。
そして、合流流路615に流れ出たオイルは、第1流出流路616、第2流出流路123およびハウジング間流路130を順に流れる。そして、オイルは、ハウジング間流路130からリザーバ室Rに流れ出る。
以上のように、ピストン部30の移動速度が低速である場合、減衰力は、第3低速流路614と移動バルブ64との間にてオイルの流路面積が小さくなるように絞られることによって発生する。
図7(B)に示すように、ピストン部30(図1参照)の移動速度が高速である場合、連絡路Lからメイン流路533に流れ込んだオイルは、メインバルブ51を開いて流出流路535に流れ出る。このメイン流路533から流出流路535に流れ出る際に、メインバルブ51は、オイルの流路面積を小さくなるように絞る。そして、流出流路535のオイルは、リザーバ室Rに流れ出る。
なお、図8(A)は、移動バルブ64を第2軸内側に向けて比較的大きい移動量で移動させた状態であって低速時のオイルの流れを示し、図8(B)は、移動バルブ64を第2軸内側に向けて比較的大きい移動量で移動させた状態であって高速時のオイルの流れを示す。
図8(A)に示すように、ピストン部30の移動速度が低速である場合、連絡路Lからメイン流路533に流れ込む。ここで、ピストン部30の移動速度が低速であるため、メインバルブ51を開いてメイン流路533を流れるオイルの流れは生じない。
図8(B)に示すように、ピストン部30(図1参照)の移動速度が高速である場合、連絡路Lからメイン流路533に流れ込んだオイルは、メインバルブ51を開いて流出流路535に流れ出る。このメイン流路533から流出流路535に流れ出る際に、メインバルブ51は、オイルの流路面積を、移動バルブ64が第2軸内側に向けて比較的小さい移動量で移動したときよりも更に小さくなるように絞る。そして、流出流路535に流れ出たオイルは、リザーバ室Rに流れ出る。
図9は、第1実施形態の外側減衰部100におけるオイルの流れの説明図である。
なお、図9(A)は、ソレノイド部66が非通電状態であって低速時のオイルの流れを示し、図9(B)は、ソレノイド部66が非通電状態であって高速時のオイルの流れを示す。
図9(A)に示すように、ピストン部30の移動速度が低速である場合、図7(A)を参照しながら説明したオイルの流れと同様に、メイン流路533に流れたオイルは、合流流路615に流れ出る。そして、合流流路615のオイルは、移動バルブ64と開口部671との間を流れて、第2流出流路123およびハウジング間流路130を通って、リザーバ室Rに流れ出る。
そして、ピストン部30の移動速度が低速である場合、減衰力は、移動バルブ64と開口部671との間にてオイルの流路面積が小さくなるように絞られることによって発生する。
図9(B)に示すように、ピストン部30の移動速度が高速である場合、図7(B)を参照しながら説明したオイルの流れと同様に、メイン流路533に流れたオイルは、メインバルブ51を開いて流出流路535に流れ出る。そして、流出流路535のオイルは、リザーバ室Rに流れ出る。
そして、ピストン部30の移動速度が高速である場合、減衰力は、主に、メイン流路533とメインバルブ51との間にてオイルの流路面積が小さくなるように絞られることによって発生する。このときの減衰力は、移動バルブ64が開口部671に対向していない状態と比較して大きくなっている。
続いて、第2実施形態の油圧緩衝装置1について説明する。
図10は、第2実施形態の外側減衰部100の断面図である。
なお、第2実施形態の説明において、第1実施形態と同様な構成については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
第1背圧流路617は、第2軸方向に延びて形成される。そして、第1背圧流路617は、一方が背圧室60Pに連絡し、他方が第2背圧流路618に連絡する。
第2背圧流路618は、第2半径方向に延びて形成される。そして、第2背圧流路618は、一方が第1背圧流路617に連絡し、他方が合流流路615に連絡する。
また、低速流路633は、第2軸外側に向けて環状に突出する低速流路ラウンド633Rを有している。低速流路ラウンド633Rの第2軸外側に向けた突出高さは、外側シート部631よりも低く形成される。
そして、第2実施形態において、側面部641は、第2背圧流路618におけるオイルの流れを制御することで、背圧室60Pのオイルの圧力を制御可能になっている。
なお、第2実施形態において、側面部641は、「第2面」の一例として機能する。
そして、第2実施形態において、端面部642またはスプリング保持部643の端面部643Pは、低速流路633におけるオイルの流れを制御可能になっている。
なお、第2実施形態において、端面部642またはスプリング保持部643の端面部643Pは、「第1面」の一例として機能する。
まず、移動バルブ64の第2軸内側への移動量が比較的小さい状態でのオイルの流れを説明する。この場合、移動バルブ64は、側面部641(図5(A)参照)にて第2背圧流路618におけるオイルの流路面積を小さくなるように絞る。また、移動バルブ64は、スプリング保持部643の端面部643P(図5(A)参照)にて、第2スプリング65および調整バルブ62を押す。そして、調整バルブ62は、低速流路633におけるオイルの流路面積を小さくなるように絞る。
なお、図11(A)は、移動バルブ64の第2軸内側への移動量が比較的小さい状態であって低速時のオイルの流れを示し、図11(B)は、移動バルブ64の第2軸内側への移動量が比較的小さい状態であって高速時のオイルの流れを示す。
図11(A)に示すように、ピストン部30(図1参照)の移動速度が低速である場合、オイルは、連絡路Lからメイン流路533に流れ込む。ここで、ピストン部30の移動速度が低速であるため、メイン流路533においてメインバルブ51を開くオイルの流れは生じない。
また、低速流路633のオイルの一部は、流入流路634から背圧室60P内に流入する。ただし、移動バルブ64は、第2背圧流路618におけるオイルの流路面積を小さくなるように絞っている。従って、背圧室60Pのオイルは、合流流路615に流れ出る。
そして、合流流路615に流れ出たオイルは、第1流出流路616、第2流出流路123およびハウジング間流路130を順に流れる。そして、オイルは、ハウジング間流路130からリザーバ室Rに流れ出る。
以上のように、ピストン部30の移動速度が低速である場合、減衰力は、低速流路633において調整バルブ62によってオイルの流路面積が小さくなるように絞られることによって発生する。
図11(B)に示すように、ピストン部30(図1参照)の移動速度が高速である場合、連絡路Lからメイン流路533に流れ込んだオイルは、メインバルブ51を開いて流出流路535に流れ出る。このメイン流路533から流出流路535に流れ出る際に、メインバルブ51は、オイルの流路面積を小さくなるように絞る。そして、流出流路535のオイルは、リザーバ室Rに流れ出る。
なお、図12(A)は、移動バルブ64を第2軸内側に向けて比較的大きい移動量で移動させた状態であって低速時のオイルの流れを示し、図12(B)は、移動バルブ64を第2軸内側に向けて比較的大きい移動量で移動させた状態であって高速時のオイルの流れを示す。
図12(A)に示すように、ピストン部30の移動速度が低速である場合、連絡路Lからメイン流路533に流れ込む。ここで、ピストン部30の移動速度が低速であるため、メインバルブ51を開いてメイン流路533を流れるオイルの流れは生じない。
なお、低速流路633のオイルの一部は、流入流路634から背圧室60P内に流入する。そして、移動バルブ64は、第2背圧流路618におけるオイルの流路面積を、移動バルブ64が第2軸内側に向けて比較的小さい移動量で移動したときよりも更に小さくなるように絞っている。従って、背圧室60Pのオイルの圧力は、高くなっている。
図12(B)に示すように、ピストン部30(図1参照)の移動速度が高速である場合、連絡路Lからメイン流路533に流れ込んだオイルは、メインバルブ51を開いて流出流路535に流れ出る。メインバルブ51は、メイン流路533から流出流路535に流れ出る際に、オイルの流路面積を、移動バルブ64が第2軸内側に向けて比較的小さい移動量で移動したときよりも更に小さくなるように絞る。そして、流出流路535に流れ出たオイルは、リザーバ室Rに流れ出る。
また、第2実施形態の外側減衰部100において、ソレノイド部66が非通電状態になった場合の動作は、オイルの流路が異なる点を除いて、第1実施形態と同様である。
続いて、第3実施形態の油圧緩衝装置1について説明する。
図13は、第3実施形態の外側減衰部100の断面図である。
図14は、第3実施形態のメインバルブシート353の上面図である。
なお、第3実施形態の説明において、他の実施形態と同様な構成については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
なお、第3実施形態の流路形成部材61は、メイン流路533(後述)からメインバルブ51を開いて流れ出たオイルが、リザーバ室Rに向かう流出流路124を有している。
メインバルブ部350は、オイルの流れを絞るように制御することで減衰力を発生させるメインバルブ351と、メインバルブ351が着座するメインバルブシート353と、を有する。また、メインバルブ部350は、背圧室60Pを形成する隔壁部材355と、隔壁部材355の外周に設けられるシールリング52と、隔壁部材355をメインバルブ351に押し付ける力を隔壁部材355に付与する戻りバネ356と、を有する。
なお、本実施形態において、メインバルブシート353は、「バルブシート」の一例として機能する。
隔壁部材355は、略円筒状に形成されている。そして、隔壁部材355は、第2軸内側にてメインバルブ351に接触する。
また、第2シート部532は、円環状に形成されている。そして、第2シート部532は、第1シート部531の第2半径方向外側に設けられる。また、第2シート部532は、第2軸外側に向けて突出している。なお、第3実施形態において、第1シート部531および第2シート部532の第2軸外側に向けた突出高さは、略等しくなっている。
また、第1実施形態、第2実施形態および第3実施形態で説明した各々の構成部は、組み合わせたり、相互に入れ替えたりしても良い。例えば、第3実施形態におけるメインバルブ部350の構成は、第1実施形態や第2実施形態のメインバルブ部50に適用することができる。
Claims (8)
- 液体が流れる第1流路部と、
流入流路を通じて液体が流入する背圧室を有し、前記背圧室における液体の圧力によって前記第1流路部における液体の流れを制御するバルブ部と、
前記第1流路部と並列に設けられると共に前記流入流路よりも上流で前記第1流路部から分岐する第2流路部と、
軸方向において移動可能に設けられ、前記軸方向を向く第1面および前記軸方向の交差方向を向く第2面のいずれか一方で前記背圧室の液体の圧力を制御し、他方で前記第2流路部における液体の流れを制御する制御部と、
を備えることを特徴とするバルブ機構。 - 前記制御部は、前記第1面によって前記背圧室の圧力を制御し、前記第2面によって前記第2流路部における液体の流れを制御する請求項1に記載のバルブ機構。
- 前記制御部は、前記第1面によって前記第2流路部における液体の流れを制御し、前記第2面によって前記背圧室の液体の圧力を制御する請求項1に記載のバルブ機構。
- 前記バルブ部が着座する第1シート部と、前記第1シート部よりも径方向外側に設けられて前記バルブ部が着座する第2シート部とを有するバルブシートを備える請求項1乃至3のいずれか1項に記載のバルブ機構。
- 前記第1シート部は、前記バルブ部が前記第1シート部に接触した状態で、前記第1シート部の半径方向内側から前記第1シート部および前記第2シート部との間に液体が流れることを可能にするオリフィス流路を有する請求項4に記載のバルブ機構。
- 通電状態に応じて前記制御部を前記軸方向において駆動する駆動部を有する請求項1乃至5のいずれか1項に記載のバルブ機構。
- 前記背圧室および前記第2流路部に連絡する第3流路部と、
前記駆動部が非通電状態となった場合に、前記駆動部が通電状態である場合よりも前記制御部が前記第3流路部における液体の流れを絞る位置に前記制御部を移動させる移動部材と、
を有する請求項6に記載のバルブ機構。 - 液体を収容するシリンダと、
軸方向に移動するロッドに接続するとともに、前記シリンダ内にて移動するピストン部と、
前記ピストン部の移動に伴って液体が流れる第1流路部と、
流入流路を通じて液体が流入する背圧室を有し、前記背圧室における液体の圧力によって前記第1流路部における液体の流れを制御するバルブ部と、
前記第1流路部と並列に設けられると共に前記流入流路よりも上流で前記第1流路部から分岐する第2流路部と、
軸方向において移動可能に設けられ、前記軸方向を向く第1面および前記軸方向の交差方向を向く第2面のいずれか一方で前記背圧室の液体の圧力を制御し、他方で前記第2流路部における液体の流れを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする圧力緩衝装置。
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