JP2006170243A - 油圧緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】 油量補償室による所定の油量補償機能を恒久的に発揮し得るようにして、フロントフォークへの利用に向くようにする。
【解決手段】 外筒Ｔ１と内筒Ｔ２とからなるフォーク本体の軸芯部に正立型のダンパを有すると共に、このダンパ内あるいはダンパ外にあってシリンダ体１内の油室とシリンダ体１外のリザーバ室Ｒとを画成するフリーピストンＰがシリンダ体１の内周にあるいはフォーク本体を構成する内筒Ｔ２もしくは外筒Ｔ１の内周に外周を摺接させる隔壁体５と、この隔壁体５に配在されるオペレートチェック弁６とを有し、オペレートチェック弁６がシリンダ体１内の油室における油圧で閉鎖状態を維持すると共に、シリンダ体１内の油室が高圧化されて隔壁体５が最摺動するときにオペレートチェック弁６が対向配置されているストッパ部７に干渉して開放作動するとする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、油圧緩衝器に関し、特に、二輪車の前輪側に架装されて前輪に入力される路面振動を吸収するフロントフォークに利用される油圧緩衝器の改良に関する。

二輪車の前輪側に架装されて前輪に入力される路面振動を吸収するフロントフォークに利用される油圧緩衝器としては、従来から種々の提案があるが、その中で、たとえば、特許文献１に開示の提案にあっては、フロントフォークを構成するフォーク本体、すなわち、外筒内に内筒が出没可能に挿通されてなる伸縮体たるフォーク本体の軸芯部にダンパ部を有してなるとしている。

そして、ダンパ部は、下方部材とされるシリンダ体に対して上方部材とされるロッド体が出没可能に挿通される正立型に形成されてなるとし、フォーク本体の伸縮時に同期して伸縮し、すなわち、シリンダ体に対してロッド体が出没してダンパ部内の減衰力発生部で所定の減衰力を発生するとしている。

その一方で、この特許文献１に開示の提案にあっては、ダンパ部を構成するシリンダ体のボトム端部内にベースバルブ部を有していて、このベースバルブ部を介してシリンダ体内の油室とダンパ部外のリザーバ室との連通を図ると共に、ベースバルブ部とリザーバ室との間に隔壁部材たるフリーピストンを有していて、このフリーピストンとベースバルブ部との間をフリーピストンの摺動で広狭される油量補償室にしている。

そして、フリーピストンは、ダンパ部における通常の伸縮ストロークの領域では、その摺動によってシリンダ体内の油室との間で油量補償室に対するロッド体積分に相当する作動油の流出入を許容するとしている。

そしてまた、このフリーピストンは、たとえば、シリンダ体の油室における蓄圧化や油温の上昇に伴う体積膨張などで、シリンダ体内にいわゆる余剰となる作動油があるときには、フリーピストンの大きいストロークでの移動、すなわち、最摺動で油量補償室をシリンダ体の内周とフリーピストンの外周との間に出現する流路を介してリザーバ室に連通させ、上記の余剰となる作動油をリザーバ室に解放させるとしている。

それゆえ、この特許文献１に開示の提案によれば、シリンダ体内の油室における油圧を常時正常に保てるから、ダンパ部における減衰力発生部で発生される減衰力を設定通りに発生させることが可能になる。
特許第３２０７９６７号公報（特許請求の範囲 請求項１，段落０００９，同００１９，同００２１，図１，図３）

しかしながら、上記した特許文献１に開示の提案にあっては、以下のような不具合があると指摘される可能性がある。

すなわち、上記の提案では、シリンダ体内で余剰となる作動油をリザーバ室に解放させるについて、フリーピストンの最摺動時にシリンダ体の内周とフリーピストンの外周との間に出現する流路を利用するとしている。

このとき、流路を形成するために、シリンダ体の内周には凹状を呈するいわゆる後退部が形成されていて、この後退部にフリーピストンが照準されるとき、この流路が出現するとしている。

それゆえ、上記の後退部にフリーピストンが照準されるときには、フリーピストンの外周に介装されているシールがシリンダ体の内周から離脱して膨張するようになって上記の後退部に対向し、フリーピストンがシリンダ体の内周に摺接することになる爾後のいわゆる復帰時には、シールがシリンダ体の内周と後退部との境界部分を通過して収縮されるようになる。

その結果、フリーピストンの最摺動が繰り返されると、シールがいわゆる膨張収縮を繰り返しながらシリンダ体の内周と後退部との境界部分を往復することになって傷み、フリーピストンによるベースバルブ部との間の画成、すなわち、油量補償室の画成が保障されなくなる危惧がある。

この発明は、このような現状を鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、油量補償室による所定の油量補償機能を恒久的に発揮し得るようにして、フロントフォークへの利用に向き、その汎用性の向上を期待するのに最適となる油圧緩衝器を供することである。

上記した目的を達成するために、この発明による油圧緩衝器の構成を、基本的には、請求項１にあって、外筒内に内筒が出没可能に挿通されてなるフォーク本体の軸芯部に下方部材とされるシリンダ体に対して上方部材とされるロッド体が出没可能に挿通される正立型のダンパ部を有すると共に、このダンパ部内あるいはダンパ外にシリンダ体内の油室とシリンダ体外のリザーバ室とを画成するフリーピストンを有してなる油圧緩衝器において、フリーピストンがシリンダ体の内周にあるいはフォーク本体を構成する内筒もしくは外筒の内周に外周を摺接させる隔壁体と、この隔壁体に配在されるオペレートチェック弁とを有してなり、オペレートチェック弁がシリンダ体内の油室における油圧で閉鎖状態を維持すると共に、シリンダ体内の油室が高圧化されて隔壁体が最摺動するときにオペレートチェック弁が対向配置されているストッパ部に干渉して開放作動することする。

そして、好ましくは、請求項２にあって、シリンダ体内の油室がシリンダ体外のリザーバ室に比較して負圧傾向になるときにオペレートチェック弁が開放作動してリザーバ室からの作動油のシリンダ体内の油室への流入を許容してなるとする。

それゆえ、請求項１の発明にあっては、ダンパ部におけるフリーピストンが大きいストロークで移動する、すなわち、最摺動することで、このフリーピストンを構成する隔壁体に配在されているオペレートチェック弁がストッパ部に干渉する言わば外部入力によって強制的に開放作動されることになる。

したがって、シールをシリンダ体の内周から離脱させてシリンダ体の内周に形成された凹状の後退部に対向させることで流路を形成する場合に比較して、シールがシリンダ体の内周と後退部との境界部分を通過する事態が発現されず、また、シールの膨張収縮が繰り返されないから、シールが傷まないようにすることが可能になり、シールの機能を恒久的に保障し得ることになる。

その結果、この発明の油圧緩衝器によれば、フロントフォークにおいて、シールの痛みを危惧することがなくフリーピストンで画成される油量補償室における所定の油量補償機能を恒久的に保障し得ることになる。

また、請求項２の発明にあっては、シリンダ体内の油室がリザーバ室側に比較して負圧傾向になるときに、オペレートチェック弁が解放作動してリザーバ室からの作動油をシリンダ体内の油室に流入させるから、シリンダ体内の油室において作動油不足が発現されなくなり、シリンダ体内の減衰力発生部で発生される減衰力、すなわち、ダンパ部における減衰力が設定通りに発生されることになる。

以下に、図示した実施形態に基づいて、この発明を説明するが、この発明による油圧緩衝器は、原理図としての図１に示すように、まず、外筒Ｔ１内に内筒Ｔ２が出没可能に挿通されてなる伸縮体たるフォーク本体の軸芯部にダンパ部が収装されてなるとしている。

このとき、フォーク本体は、図１に示すところでは、外筒Ｔ１が車体側部材とされるのに対して内筒Ｔ２が車輪側部材とされる倒立型に設定されているが、図２に示すところでは、外筒Ｔ１が車輪側部材とされるのに対して内筒Ｔ２が車体側部材とされる正立型に設定されており、どちらであっても、この発明が意図するところを具現化する上での限定条件にならないことはもちろんである。

ちなみに、上記のようの構成される図１および図２に示す各フォーク本体にあっては、内部に収装の懸架バネＳでいわゆる伸長方向に附勢されてなるとしている。

つぎに、ダンパ部は、下方部材とされるシリンダ体１内に上方部材とされるロッド体２が出没可能に挿通される正立型に設定されてなるとし、このとき、シリンダ体１は、図１に示すところでは、内筒Ｔ２の軸芯部に起立し、図２に示すところでは、外筒Ｔ１の軸芯部に起立するとしている。

また、ロッド体２は、図１に示すところでは、外筒Ｔ１の軸芯部に垂設され、図２に示すところでは、内筒Ｔ２の軸芯部に垂設されるとし、このロッド体２の各図中で下端側となる基端側がシリンダ体１内に出没可能に挿通されてなるとしている。

そしてまた、このダンパ部は、シリンダ体１内の油室とシリンダ体１外のリザーバ室Ｒ側とを画成するフリーピストンＰを有してなるとしており、図１に示すところでは、このフリーピストンＰがシリンダ体１のボトム端部の内側に収装されてなるとし、図２に示すところでは、シリンダ体１外のリザーバ室Ｒに収装されてなるとしている。

ちなみに、図１および図２に示すダンパ部にあっては、ロッド体２の図中で下端部となる基端部に一体に保持されたピストン部３がシリンダ体１内に摺動可能に収装されていて、このピストン部３によってシリンダ体１内に上記のロッド側油室Ｒ１とピストン側油室Ｒ２とを画成するとしている。

そして、この各ダンパ部にあっては、ロッド側油室Ｒ１とピストン側油室Ｒ２がピストン部３に配在の減衰弁３ａおよびこの減衰弁３ａに並列する伸側チェック弁３ｂを介して相互に連通するとしている。

また、この各ダンパ部にあっては、シリンダ体１のボトム端部の内側にベースバルブ部４を有していて、このベースバルブ部４に配在の減衰弁４ａおよびこの減衰弁４ａに並列する伸側チェック弁４ｂを介して上記のピストン側油室Ｒ２とリザーバ室Ｒ側との連通を許容している。

それゆえ、以上のように形成された各ダンパ部にあっては、フォーク本体が伸縮作動するときに、シリンダ体１に対してロッド体２が同期して出没して伸縮作動することになる。

そして、この各ダンパ部にあって、たとえば、ピストン部３がシリンダ体１内を下降する収縮作動時には、ピストン側油室Ｒ２からの作動油がピストン部３に配在の伸側チェック弁３ｂを介してロッド側油室Ｒ１に流入すると共にベースバルブ部４に配在の減衰弁４ａを介してリザーバ室Ｒ側に流出することになり、上記の減衰弁４ａを作動油が通過することで所定の圧側の減衰力が発生されることになる。

そして、この各ダンパ部にあって、上記と反対に、ピストン部３がシリンダ体１内を上昇する伸長作動時には、ロッド側油室Ｒ１からの作動油がピストン部３に配在の減衰弁３ａを介してピストン側油室Ｒ２に流出し、このとき、作動油が減衰弁３ａを通過することで所定の伸側の減衰力が発生することになる。

また、このとき、各ダンパ部にあっては、ピストン部３の後退によってピストン側油室Ｒ２で不足する作動油がリザーバ室Ｒ側からベースバルブ部４に配在の圧側チェック弁４ｂを介して補充される。

このとき、リザーバ室Ｒ側からベースバルブ部４を介してシリンダ体1内のピストン側油室Ｒ２に流入する作動油は、リザーバ室Ｒにおいて下底側にある作動油となり、したがって、リザーバ室Ｒにおける油面に近いエアを混入する危惧がある作動油でないから、ダンパ部内で発生される減衰力が安定され易くなる。

一方、ダンパ部が上記のように形成されているとき、この発明にあって、フリーピストンＰは、図１に示すところでは、上記のベースバルブ部４の図中で下方となる言わば容室部分をいわゆる上流側となるベースバルブ部４側と、下流側となるリザーバ室Ｒ側とに画成するとしている。

また、このフリーピストンＰは、図２に示すところでは、同じく上記のベースバルブ部４の図中で下方部分とリザーバ室Ｒにおける下端部とで形成される容室部分と、このフリーピストンＰの図中の上方部分、すなわち、リザーバ室Ｒ部分とに画成するとしている。

このとき、図１に示すところでは、上記のフリーピストンＰの上方であって、ベースバルブ部４との間に画成される容室部分がこの発明に言う油量補償室Ａとされ、図２に示すところでは、ベースバルブ部４の下方とリザーバ室Ｒにおける下端部とで形成される容室部分が油量補償室Ａとされるとし、この油量補償室Ａは、ベースバルブ部４を介してシリンダ体１内のピストン側油室Ｒ２に連通する一方で、後述するように、開放作動するオペレートチェック弁６を介してダンパ部外のリザーバ室Ｒに連通するとしている。

以上のように配在されているフリーピストンＰは、図１に示すところでは、シリンダ体１の内周に外周を摺接させる環状に形成の隔壁体５と、この隔壁体５に配在されるオペレートチェック弁６とを有してなり、オペレートチェック弁６がシリンダ体１内の油室における油圧、すなわち、シリンダ体１内の油圧で閉鎖状態に維持されると共に、シリンダ体１内の油圧が高圧化されて隔壁体５が図中で最下降する最摺動時にオペレートチェック弁６が対向配置されているストッパ部７に、すなわち、内筒Ｔ２の底面に定着されたストッパ部７に干渉して開放作動するとしている。

そして、図２に示すフリーピストンＰにあっては、環状に形成された隔壁体５の外周がフォーク本体を形成する外筒Ｔ１の内周に摺接し、この隔壁体５に配在されるオペレートチェック弁６がシリンダ体１内の油圧で閉鎖状態に維持されると共に、シリンダ体１内の油圧が高圧化されて隔壁体５が図中で最上昇する最摺動時にオペレートチェック弁６が対向配置されているストッパ部７に、すなわち、リザーバ室Ｒにあってシリンダ体１の外周に定着されたストッパ部７に干渉して開放作動するとしている。

そして、オペレートチェック弁６は、上記したように、シリンダ体１内の油圧で閉鎖状態に維持されるように形成される一方で、シリンダ体１内の油室がシリンダ体１外のリザーバ室Ｒに比較して負圧傾向になるときに開放作動してリザーバ室Ｒからの作動油のシリンダ体１内の油室への流入を許容するとしている。

このとき、このオペレートチェック弁６は、上記した閉鎖状態と開放作動を許容するように形成されている限りには、自由な構成とされて良いが、たとえば、図３，図４および図６に示すところでは、オペレートチェック弁６が尖端をストッパ部７に対向させながら背後側となるシリンダ体１内の油室側における油圧で、すなわち、具体的には、油量補償室Ａにおける油圧でいわゆるバルブシート部（符示せず）に着座した状態たる閉鎖状態を維持する弁体たるポペット体６１を有してなるとし、また、図５に示すところでは、オペレートチェック弁６が尖端をストッパ部７に対向させながら背後側となるシリンダ体１内の油室における油圧で、すなわち、具体的には、油量補償室Ａにおける油圧で同じく上記した閉鎖状態を維持する弁体たるニードル体６２を有してなるとしている。

また、この各オペレートチェック弁６にあって、弁体たるポペット体６１およびニードル体６２は、このポペット体６１およびニードル体６２をバルブシート部に着座させるようにそれぞれの背後側に配在された附勢バネ６３でいわゆる前進方向に附勢されている。

このとき、この附勢バネ６３におけるバネ力は、シリンダ体１内の油圧が、すなわち、具体的には、油量補償室Ａにおける油圧がリザーバ室Ｒ側に比較して負圧傾向になるときに、弁体たるポペット体６１およびニードル体６２が附勢バネ６３のバネ力に打ち勝って後退し、油量補償室Ａをシリンダ体１内の油室に連通させる、すなわち、リザーバ室Ｒからの作動油の流入を許容するように設定されている。

それゆえ、以上のように形成された各オペレートチェック弁６にあっては、フリーピストンＰを構成する隔壁体５が図３，図４および図５中で大きいストロークで下降するときに、また、図６中では大きいストロークで上昇するときに、すなわち、最摺動するときに、弁体たるポペット体６１およびニードル体６２がストッパ部７に干渉して強制的に後退されることになり、このとき、弁体とバルブシート部との間に隙間が出現して作動油の流通を許容することになる。

ところで、この弁体とバルブシート部との間に上記の隙間が出現するとき、隔壁体５の外周とシリンダ体１の内周あるいは内筒Ｔ２の内周との間に流路となる隙間を出現させないから、隔壁体５の外周にシールが介装されているとしても、前記した特許文献１に開示されている提案に比較すると、このシールが段差部を乗り越えるようなことがなく、また、シールにおいて膨張収縮が繰り返されることがないから、シールが傷みフリーピストンＰにおける画成機能が低下することを危惧しなくて済み、油量補償室Ａにおける油量補償機能を恒久的に保障し得ることになる。

そして、隔壁体５が最摺動するのは、シリンダ体１内の油室における蓄圧や油温の上昇によっていわゆる余剰の作動油がシリンダ体１内にあるときで、したがって、このとき、弁体がストッパ部７に干渉して、いわゆる、流路が形成されることで、シリンダ体１内で余剰となる作動油がリザーバ室Ｒに解放されて、この余剰となる作動油がシリンダ体１内からなくなることで、シリンダ体１内の油室における油圧が正常な状態に維持されることになる。

上記したところにあって、フリーピストンＰが隔壁体５の内側にオペレートチェック弁６を有してなるとする場合には、フリーピストンＰが分割構造に形成されてなることを意味し、したがって、隔壁体５が外周をシリンダ体１の内周や内筒Ｔ２の内周に摺接し、オペレートチェック弁６がセンターロッド４１の外周やシリンダ体１の外周に摺接する構造となるため、シリンダ体1の内周とセンターロッド４１の外周、あるいは、シリンダ体1の外周と内筒Ｔ２の内周との精密な同芯性が確保されていなくても摺動抵抗が小さく、摺動性が保障される点で有利となる。

のみならず、この発明では、オペレートチェック弁６は、隔壁体５に対していわゆる自由運動し得るから、シリンダ体１内がいわゆる負圧傾向になるときに、開放作動してシリンダ体１外、すなわち、リザーバ室Ｒからの作動油のシリンダ体１内への流入を許容するから、いわゆるバキューム現象が招来されるシリンダ体１内への作動油の流入を、たとえば、シリンダ体１に対するロッド体２の出没作動に依存するだけの場合に比較して、速やかにシリンダ体１内におけるバキューム現象を解消し得ることになる点で有利となる。

上記したところがこの発明におけるフリーピストンＰの特徴的な作動状態および効果であるが、さらには、具体的な構成としては、以下のように構成されている。

すなわち、たとえば、図３，図４および図６に示すところにあっては、オペレートチェック弁６を構成するポペット体６１が隔壁体５の軸芯部に、すなわち、環状に形成された隔壁体５の内側に移動可能に、すなわち、昇降可能に配在されてなるとしている。

このとき、図３および図４に示すところにあっては、隔壁体５がシリンダ体１の軸芯部に起立して上端部にベースバルブ部４を保持するセンターロッド４１の外側に介装されてなるとするのはもちろんであるが、この隔壁体５の内側に配在のポペット体６１は、その内周をシリンダ体１の外周に摺接させてなるとしている。

そして、図３および図４に示すポペット体６１は、隔壁体５に形成されたバルブシート部に着座するときいわゆる閉塞状態を具現化するもので、このとき、図４に示すポペット体６１は、上記のバルブシート部に配在された緩衝材５１に着座していわゆる騒音発生を阻止するとしている。

一方、図５に示すところにあっては、弁体たるニードル体６２が隔壁体５における外周側部に配在されてなる、すなわち、隔壁体５内に組み込まれてなるとしている。

このように、隔壁体５内に弁体たるニードル体６２が組み込まれることによって、フリーピストンＰにおいて、隔壁体５の内側に弁体たるポペット体６１を有する場合に比較して、フリーピストンＰにおけるアッセンブリ化を可能にし得ることになる。

そして、図６に示すところにあっては、フリーピストンＰがダンパ部におけるシリンダ体１外の配在されるとするから、フリーピストンＰがシリンダ体１内に配在される場合に比較して、シリンダ体１に対する加工を削減できるだけでなく、シリンダ体１を短くし得ることになる利点がある。

ちなみに、図６に示すところにあって、フリーピストンＰは、内筒Ｔ２の内側に配在された筒体からなるケース体Ｃ内に収装されてなり、隔壁体５の外周がこのケース体Ｃの内周に摺接するとしているが、この発明が意図するところからすれば、ケース体Ｃの配在が省略されて、フリーピストンＰの外周が直接内筒Ｔ２の内周に摺接されてなるとしても良い。

この発明による油圧緩衝器の一例を原理的に示す縦断面図である。 この発明による油圧緩衝器の他例を原理的に示す縦断面図である。 フリーピストンの一実施形態を拡大して示す部分縦断面図である。 フリーピストンの他の実施形態を図３と同様に示す図である。 フリーピストンのさらに他の実施形態を図３と同様に示す図である。 フリーピストンのまたさらに他の実施形態を図３と同様に示す図である。

符号の説明

１ シリンダ体
２ ロッド体
３ ピストン
４ ベースバルブ部
５ 隔壁体
５ａ 外周部
６ オペレートチェック弁
７ ストッパ部
５１ 緩衝材
６１ ポペット体
６２ ニードル体
Ａ 油量補償室
Ｐ フリーピストン
Ｒ リザーバ室
Ｒ１ ロッド側油室
Ｒ２ ピストン側油室
Ｔ１ 外筒
Ｔ２ 内筒

Claims (7)

1. 外筒内に内筒が出没可能に挿通されてなるフォーク本体の軸芯部に下方部材とされるシリンダ体に対して上方部材とされるロッド体が出没可能に挿通される正立型のダンパ部を有すると共に、このダンパ部内あるいはダンパ部外にシリンダ体内の油室とシリンダ体外のリザーバ室とを画成するフリーピストンを有してなる油圧緩衝器において、フリーピストンがシリンダ体の内周にあるいはフォーク本体を構成する内筒もしくは外筒の内周に外周を摺接させる隔壁体と、この隔壁体に配在されるオペレートチェック弁とを有してなり、オペレートチェック弁がシリンダ体内の油室における油圧で閉鎖状態を維持すると共に、シリンダ体内の油室が高圧化されて隔壁体が最摺動するときにオペレートチェック弁が対向配置されているストッパ部に干渉して開放作動することを特徴とする油圧緩衝器
2. シリンダ体内の油室がシリンダ体外のリザーバ室に比較して負圧傾向になるときにオペレートチェック弁が開放作動してリザーバ室からの作動油のシリンダ体内の油室への流入を許容してなる請求項１に記載の油圧緩衝器
3. オペレートチェック弁が隔壁体に分離構造下にあるいは一体構造下に配在されてなる請求項１に記載の油圧緩衝器
4. オペレートチェック弁が尖端をストッパ部に対向させながら背後側となるシリンダ体内の油室における油圧で閉鎖状態を維持するポペット体あるいはニードル体を有してなる請求項１に記載の油圧緩衝器
5. オペレートチェック弁を構成するポペット体が隔壁体の軸芯部に配在されながらシリンダ体の軸芯部に起立して上端部にベースバルブ部を保持するセンターロッドの外周にあるいはシリンダ体の外周に摺接してなる請求項４に記載の油圧緩衝器
6. オペレートチェック弁を構成するポペット体と、このポペット体における尖端部を着座させるバルブシート部との間にポペット体における尖端部の当りを許容する緩衝材が介装されてなる請求項４に記載の油圧緩衝器
7. オペレートチェック弁を構成するニードル体が隔壁体における外周側部に配在されてなる請求項４に記載の油圧緩衝器
   

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