JP2015075133A - 懸架装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インナチューブ110内の空間を、油溜室45と作動油室50とに区分する隔壁部材と、一方の端部がアウタチューブ210の上側の開口部を覆うキャップ240に保持され、他方の端部にピストンロッド235の他方の端部を支持する支持部材250と、を備え、インナチューブ110には環状室20と作動油室50とを連通する連通孔114が形成され、ピストンロッド235の内側の空間は作動油室50と連通しており、支持部材250は、筒状の部材であり、キャップ240との間に、ピストンロッド235の内側の空間と連通した上部空間を形成し、キャップ240及び支持部材250の少なくともいずれかには、上部空間と空気室47とを連通する連通路が設けられている。
【選択図】図3
Description
本発明は、伸張動作時に圧力が高められる空気が存在する空間に気泡溜まりが発生したことに起因して衝撃音が発生することを抑制することができる懸架装置を提供することを目的とする。
図1は、本実施の形態に係る自動二輪車1の概略構成を示す図である。
自動二輪車1は、前側の車輪である前輪2と、後前の車輪である後輪3と、自動二輪車1の骨格をなす車体フレーム11、ハンドル12およびエンジン13などを有する車両本体10と、を備えている。また、自動二輪車1は、前輪2と車両本体10とを接続する懸架装置の一例としてのフロントフォーク21を、前輪2の左側と右側にそれぞれ1つずつ有し、後輪3と車両本体10とを接続するリヤサスペンション22を、後輪3の左側と右側にそれぞれ1つずつ有している。図1では、右側に配置されたフロントフォーク21およびリヤサスペンション22のみを示している。また、自動二輪車1は、前輪2の左側に配置されたフロントフォーク21と前輪2の右側に配置されたフロントフォーク21とを保持する2つのブラケット14と、2つのブラケット14の間に配置されたシャフト15と、を備えている。シャフト15は、車体フレーム11に回転可能に支持されている。
図2は、本発明の実施の形態に係るフロントフォーク21の断面図である。
図3は、図2のIII部の拡大図である。
図4は、図2のIV部の拡大図である。
図5は、後述するロッドガイドケース130を下方から見た斜視図である。
本実施の形態に係るフロントフォーク21は、自動二輪車1の車両本体10と前輪2との間に配置されて前輪2を支えるとともに、後述するインナチューブ110が前輪2側にアウタチューブ210が車両本体10側に配置された、所謂倒立型のフロントフォークである。
車軸側ユニット100は、両端が開口した略円筒状のインナチューブ110と、インナチューブ110における下側の端部(下端部)に取り付けられるとともに前輪2に取り付けられる車軸ブラケット120と、インナチューブ110と車軸ブラケット120との間をシールするオイルシール125と、を備えている。また、車軸側ユニット100は、インナチューブ110における上側の端部(上端部)に取り付けられて、本体側ユニット200の後述するピストンロッド235の移動をガイドするロッドガイドケース130と、ロッドガイドケース130とアウタチューブ210との間をシールするオイルリング135と、ロッドガイドケース130内外のオイルの流通を調整する給排装置150と、を備えている。
インナチューブ110は、その外径が、アウタチューブ210の内径よりも小さく形成されており、インナチューブ110がアウタチューブ210内に進入した状態において、インナチューブ110の外周面とアウタチューブ210の内周面との間には環状の油室である環状油室20が形成される。
そして、このインナチューブ110内には所定量のオイルが注入されている。
車軸ブラケット120には、図2に示すように、インナチューブ110が挿入される凹部121と、前輪2の車軸を取り付け可能な車軸取付孔122と、が形成されている。凹部121には、インナチューブ110の雄ねじ113が締め付けられる雌ねじ121aと、インナチューブ110の外周面と凹部121との間をシールするオイルシール125が嵌め込まれるシール溝121bが形成されている。また、凹部121には、コイルスプリング400の下側の端部が載り、スプリング荷重を受ける下ばね受け124が取り付けられている。
ロッドガイドケース130は、図3及び図5に示すように、中心線の方向が上下方向となるように形成された円筒状の円筒状部131と、この円筒状部131における下側の端部の下方に設けられて下側の端部の開口を塞ぐように半径方向の内側に向かうように形成された内向部132と、円筒状部131における上側の端部の上方において、半径方向の外側に向かうように形成された外向部133と、を備えている。
バルブ室140は、内向部132を貫通する貫通孔132aと内向部132における下側の端面から凹んだ第1凹部141および第2凹部142にて構成される。第1凹部141および第2凹部142は、下側の端面から上側の端面にかけて径が小さくなるように異なる円柱状の凹みであり、径が大きい円柱状の第1凹部141と、径が小さい円柱状の第2凹部142と、から構成される。また、第1凹部141の内周面には、この内周面から外側に凹んだ溝141aが全周に渡って形成されている。
外向部133における下側の端面133bは、インナチューブ110における上側の端面が突き当たる突当面として機能する。つまり、外向部133の下側の端面133bは、上下方向に直交する面に形成され、インナチューブ110の上側の端面と全周に渡って接触し、インナチューブ110の内部空間を封止する。そして、外向部133には、下側の端面133bから上側に凹んだ外向部側凹部133cが、周方向の一部の領域であって、円筒状部131の円筒状部側凹部131dと対応する位置に形成されている。つまり、図3及び図5に示すように、外向部側凹部133cと円筒状部側凹部131dとは、連続するように形成されており、環状油室20と環状隙間25とを連通する通路である連通路40として機能する。
なお、インナチューブ110内における油溜室45の上部の空間及びアウタチューブ210内の上部の空間とは繋がり、これらの空間に空気が充填されている。ゆえに、油溜室45の下部は、インナチューブ110内に注入されたオイルが溜まるオイル室46として機能し、油溜室45の上部の空間及びアウタチューブ210内の上部の空間は空気室47として機能する。
給排装置150は、図3に示すように、油溜室45から作動油室50へのオイルの流れを許容するとともに、作動油室50から油溜室45へのオイルの流れを阻止するチェック弁151と、チェック弁151の下方に配置されたバックアップスプリング152と、バックアップスプリング152の下方に配置されてバックアップスプリング152が着座するスプリングシート153と、これらチェック弁151、バックアップスプリング152およびスプリングシート153の下方への脱落を抑制するストッパリング154と、を備える。
本体側ユニット200は、図2に示すように、両端が開口した略円筒状のアウタチューブ210と、アウタチューブ210における下側の端部(下端部)に取り付けられたガイドブッシュ211と、ガイドブッシュ211よりも下方に取り付けられたオイルシール212と、オイルシール212よりも下方に取り付けられたダストシール213と、を備えている。
アウタチューブ210は、図2に示すように、略円筒状の部材であるが、下側の端部は、ガイドブッシュ211、オイルシール212およびダストシール213を内側に保持可能なように拡径されており、上側の端部の内周面には、キャップ240に形成された雄ねじ241aが締め付けられる雌ねじ210aが形成されている。
ダストシール213は、このフロントフォーク21の外部からの水分や挨等の異物の浸入を抑制する。
ピストン220は、図4に示すように、上下方向に形成された複数の油路を有する円筒状の部材である。より具体的には、ピストン220には、ピストンボルト230の後述する第3円筒状部233を通すために中央部に上下方向に貫通されたボルト孔220aと、ボルト孔220aよりも半径方向の外側の部位に上下方向に貫通された孔にて構成される第1油路220bと、第1油路220bよりも半径方向の外側の部位に上下方向に貫通された孔にて構成される第2油路220cとが形成されている。また、ピストン220の外周面には、インナチューブ110の内周面との間をシールするオイルリング221が嵌め込まれるリング溝220dが周方向の全域に渡って形成されている。このリング溝220dに嵌め込まれたオイルリング221が、作動油室50を、オイルリング221よりも上側に位置してピストンロッド235が存在する油室である上方位置空間の一例としてのピストンロッド側油室51と、オイルリング221よりも下側に位置する油室である下方位置空間の一例としてのピストン側油室52とに区画する。つまり、オイルリング221を保持したピストン220が、作動油室50を、ピストンロッド側油室51とピストン側油室52とに区画する。そして、上述した第1油路220bおよび第2油路220cは、ピストンロッド側油室51とピストン側油室52とを連通する連通路として機能する。そして、このピストン220は、減衰力発生装置260の一部を構成する。この減衰力発生装置260については後で詳述する。
ピストンボルト230は、図4に示すように、円筒状の第1円筒状部231と、第1円筒状部231の下側の端部から下方に延びるように形成された円筒状の第2円筒状部232と、第2円筒状部232の下側の端部から下方に延びるように形成された円筒状の第3円筒状部233と、を有している。第1円筒状部231の内周面には、ピストンロッド235に形成された後述する雄ねじ235bが締め付けられる雌ねじ231aが形成されている。また、第3円筒状部233における下側の端部には、雄ねじ233aが形成されている。また、第2円筒状部232には、内外を連通する半径方向(上下方向に直交する方向)の貫通孔252aが形成されている。この貫通孔252aおよび第3円筒状部233の内側の部位が、ピストン220に形成された第1油路220b及び第2油路220cを迂回してピストンロッド側油室51とピストン側油室52とを連通する迂回路60として機能する。
ピストンロッド235は、円筒状の部材であり、上側の端部の外周面には、図3に示すように、支持部材250に形成された後述する雌ねじ252aに締め付けられる雄ねじ235aが形成されており、下側の端部の外周面には、図4に示すように、ピストンボルト230に形成された雌ねじ231aに締め付けられる雄ねじ235bが形成されている。また、ピストンロッド235における雄ねじ235bよりも上方の部位には、内外を連通する半径方向の貫通孔235cが形成されている。貫通孔235cは、上下方向に直交する方向から見ると上下方向が長い長孔状に形成されている。また、貫通孔235cは、ピストンロッド235の外周面に、周方向に180度間隔で形成されている。
なお、ピストンロッド235の外周面をなす外径をDoとした場合の面積πDo2/4を、以下では「ピストンロッド235の断面積」と称す。そして、本実施の形態に係るピストンロッド235の断面積は、環状油室20の断面積(上下方向に直交する面で切断した断面積)よりも小さく設定されている。
キャップ240は、図3に示すように、円筒状の円筒状部241と、この円筒状部241における上側の端部に設けられて開口を塞ぐように半径方向の内側に向かうように形成された内向部242と、内向部242の中央部における下側の端面から下方に突出する円柱状の円柱状部243と、を有している。
支持部材250は、図3に示すように、薄肉円筒状の第1円筒状部251と、第1円筒状部251の下方において第1円筒状部251の肉厚よりも厚肉で円筒状に形成された第2円筒状部252と、を有している。第1円筒状部251の内周面には、キャップ240に形成された雄ねじ243aが締め付けられる雌ねじ251aが形成されている。第1円筒状部251の外周面には、ストッパリング257が嵌められるリング溝251bが形成されている。また、第2円筒状部252の内周面には、ピストンロッド235に形成された雄ねじ235aが締め付けられる雌ねじ252aが形成されている。
図3に示すように、ストッパラバー255は、ゴムなどの弾性部材で成形された円筒状の部材であり、キャップ240の円筒状部241の内周と支持部材250の第1円筒状部251の外周とで形成される環状の凹部に配置される。
ストッパ板256は、中央部に支持部材250の第1円筒状部251を通す孔が形成された円板状の部材である。
ストッパリング257は、C字状の止め輪であり、支持部材250の第1円筒状部251に形成されたリング溝251bに嵌められる。そして、ストッパリング257が、ストッパラバー255およびストッパ板256の下方への脱落を抑制する。
減衰力発生装置260は、図4に示すように、上述したピストン220と、ピストン220の下方に配置されてピストン220に形成された第1油路220bにおける下側の端部を塞ぐ第1バルブ261と、ピストン220の上方に配置されてピストン220に形成された第2油路220cにおける上側の端部を塞ぐ第2バルブ262と、第1バルブ261の下方に配置された第1ワッシャ263と、第2バルブ262の上方に配置された第2ワッシャ264と、を備えている。
減衰力調整装置270は、ピストンボルト230に形成された迂回路60を介してピストンロッド側油室51とピストン側油室52との間に流通するオイルの流通量を調整する第1調整機構280と、第2バルブ262の撓み変形による減衰力を調整する第2調整機構290と、第1調整機構280および第2調整機構290の調整を操作する操作部300と、を備えている。
ニードル弁281は、上方の端部にフランジ部281aを有するとともに、下方の端部が尖った円柱状の部材であり、ピストンロッド235の内側に挿入されている。第1プッシュロッド282は、後述する第2プッシュロッド295の内側に配置された、円筒状又は円柱状の部材である。コイルスプリング283は、上下方向に関しては、ニードル弁281のフランジ部281aの下側の端面とスプリングシート284との間に配置され、半径方向に関しては、ピストンロッド235の内周面とニードル弁281の外周面との間に取り付けられている。スプリングシート284は、中央部にニードル弁281が通る孔が形成された円板状の部材であり、ニードル弁281の外周面との間をシールする。
押し部材294は、中央部に第1プッシュロッド282の外径よりも大きく第2プッシュロッド295の外径よりも小さな径の孔が形成され、長さがピストンロッド235の外径よりも長く形成された板状の部材であり、ピストンロッド235に形成された2つの貫通孔235c内を上下方向に動くように配置されている。
第2プッシュロッド295は、内径が第1プッシュロッド282の外径よりも大きく、外径がピストンロッド235の内径よりも小さな円筒状の部材であり、第1プッシュロッド282の外周面とピストンロッド235の内周面との間に配置されている。そして、第2プッシュロッド295における下側の端部が押し部材294の上側の端面と接触している。
第1操作部310は、第1プッシュロッド282に対して下方向の力を加える第1アジャストナット311と、第1アジャストナット311に形成された雌ねじ311aに螺合してこの第1アジャストナット311を上下方向に移動させる第1アジャストボルト312と、第1アジャストボルト312とキャップ240との間をシールするオイルシール313と、を備えている。
第2円柱状部312bの外径は、キャップ240に形成された貫通孔243bの内径よりも大きい。
第3円柱状部312cの外周面には、第1アジャストナット311に形成された雌ねじ311aに螺合する雄ねじ312gが形成されている。
第2円柱状部322bの外径は、キャップ240に形成された円柱状部243の貫通孔243cの内径よりも大きい。
第3円柱状部322cの外径は、第1アジャストナット311に形成された貫通孔311bの内径よりも小さい。
第4円柱状部322dの外周面には、第2アジャストナット321に形成された雌ねじ321aに螺合する雄ねじ322gが形成されている。
以下に、以上のように構成された本実施の形態に係るフロントフォーク21の作用について説明する。
(伸張行程)
図7は、伸張行程の作用を示す図である。図7(b)は、図7(a)に示す状態から伸張した状態を示す図である。
図7(a)及び図7(b)に示すように、アウタチューブ210に対してインナチューブ110が退出すると、ロッドガイドケース130のリング溝133aに嵌め込まれたオイルリング135とアウタチューブ210に嵌め込まれたガイドブッシュ211との距離が小さくなって環状油室20の容積が小さくなる。これにより、環状油室20のオイルがインナチューブ110の連通孔114を介して作動油室50に流入する(矢印71参照)。また、ピストン220の移動により、作動油室50の内、ピストンロッド側油室51の容積が減少する一方でピストン側油室52の容積が増加することから、環状油室20から作動油室50に流入したオイルは、迂回路60、又はピストン220に形成された第1油路220bを介して、ピストンロッド側油室51からピストン側油室52に流入する。この時、環状油室20の断面積をピストンロッド235の断面積より大きく設定しているので、フロントフォーク21の伸張動作による環状油室20の容積減少分V1が作動油室50からのピストンロッド235の退出による容積減少分V2より大きく、作動油室50で余剰となったオイル(V1−V2)は、ロッドガイドケース130に、環状油室20と環状隙間25とを連通する通路である連通路40が形成されていることから、環状油室20から連通路40を介してロッドガイドケース130とインナチューブ110との間に形成された環状隙間25にオイルが流れる(矢印72参照)。ロッドガイドケース130の円筒状部131における下側の端部には連通孔131cが形成されていることから、環状隙間25から油溜室45のオイル室46へオイルが流れる(矢印73参照)。
図8は、圧縮行程の作用を示す図である。図8(b)は、図8(a)に示す状態から圧縮した状態を示す図である。
図8(a)及び図8(b)に示すように、アウタチューブ210に対してインナチューブ110が進入すると、ロッドガイドケース130のリング溝133aに嵌め込まれたオイルリング135とアウタチューブ210に嵌め込まれたガイドブッシュ211との距離が大きくなって環状油室20の容積が大きくなる。これにより、作動油室50のオイルがインナチューブ110の連通孔114を介して環状油室20に流入する(矢印81参照)。また、ピストン220の移動により、作動油室50の内、ピストン側油室52の容積が減少する一方でピストンロッド側油室51の容積が増加することから、迂回路60、又はピストン220に形成された第2油路220cを介して、ピストン側油室52からピストンロッド側油室51に流入する。この時、環状油室20の断面積をピストンロッド235の断面積より大きく設定しているので、フロントフォーク21の圧縮動作による環状油室20の容積増加分V3がピストンロッド235の作動油室50への進入による容積増加分V4より大きいことから、環状油室20へのオイルの必要補給量(=V3)に対する不足分(=V3−V4)が油溜室45からチェック弁151を介して補給される(矢印82参照)。また、環状油室20へのオイルの必要補給量に対する不足分が、油溜室45から、連通孔131c、環状隙間25および連通路40を介して補給される(矢印83参照)。ただ、ロッドガイドケース130の内向部132に形成されたシール溝132bに嵌め込まれたオイルシール145により、環状隙間25から作動油室50へのオイルの流れは防止される。
次に、操作部300に溜まった気泡を排出する構成について説明する。
図9(a)は、キャップ240、支持部材250、ストッパラバー255及びアウタチューブ210の断面図を示す図である。図9(b)は、図9(a)のIX−IX部の断面図である。キャップ240の内向部242及び円柱状部243には、周方向の2つの箇所に、第1アジャストボルト312が挿入される貫通孔243bと、第2アジャストボルト322が挿入される貫通孔243cとが形成されているが、図9(a)に示した断面は、これら貫通孔243b及び貫通孔243cが形成されていない部位の断面図である。
図10は、他の実施例に係るキャップ240、支持部材250、ストッパラバー255及びアウタチューブ210の断面図を示す図である。
他の実施例においては、支持部材250の第1円筒状部251内の空間53と空気室47とを連通する態様が上述した実施の形態と異なる。つまり、図10に示すように、支持部材250の第1円筒状部251における、キャップ240の円柱状部243よりも下方の部位に、上下方向に直交する方向(半径方向)に貫通する貫通孔251cを形成する。そして、この貫通孔251cが、支持部材250の第1円筒状部251内の空間53と空気室47とを連通する連通路42として機能する。
Claims (4)
- 筒状のアウタチューブと、
前記アウタチューブの内側に同軸的に配置されて当該アウタチューブと軸方向に相対的に移動するインナチューブと、
前記インナチューブ内に挿入されたピストンを一方の端部に保持して、前記アウタチューブと共に当該インナチューブに対して移動する筒状のピストンロッドと、
前記インナチューブにおける上側の端部に取り付けられて前記アウタチューブの内周面と当該インナチューブの外周面との間に形成された環状室の上側の端部を区画すると共に、当該インナチューブの内側に椀状に形成された椀部を有し、当該インナチューブ内の空間を、当該椀部よりも上方の空間である上方空間と下方の空間である下方空間とに区分する隔壁部材と、
前記アウタチューブの上側の開口部を覆うキャップと、
一方の端部が前記キャップに保持され、他方の端部に前記ピストンロッドの他方の端部を支持する支持部材と、
を備え、
前記インナチューブには、前記隔壁部材の下方の部位に前記環状室と前記下方空間とを連通するように貫通された貫通孔が形成され、
前記ピストンロッドの内側の空間であるロッド内部空間は、前記下方空間と連通しており、
前記支持部材は、筒状の部材であり、前記キャップとの間に、前記ロッド内部空間と連通した上部空間を形成し、
前記キャップ及び前記支持部材の少なくともいずれかには、前記上部空間と前記上方空間とを連通する連通路が設けられている
ことを特徴とする懸架装置。 - 前記キャップは、前記支持部材の上側の端面が突き当たる突当面を有し、
前記連通路は、前記キャップの前記突当面から上方に凹んだ上方凹部を含んで構成され、
前記キャップの前記突当面と前記支持部材の上側の端面との間に配置され、前記連通路を介して前記上部空間から前記上方空間への空気の流れを許容し、当該上方空間から当該上部空間への空気の流れを抑制する逆止弁を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の懸架装置。 - 前記連通路は、前記支持部材における前記キャップの下方の部位に形成された前記上部空間と前記上方空間とを連通する連通孔であり、
前記支持部材の周囲における前記上方空間内には、ゴムが配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の懸架装置。 - 前記ピストンは、前記下方空間を、上方に位置する空間である上方位置空間と、下方に位置する空間である下方位置空間とに区分する区分部材を保持すると共に、当該上方位置空間と当該下方位置空間とを連通する孔である空間連通孔が形成されており、
前記ピストンの前記空間連通孔を通過する流体の量を調整する調整機構をさらに備え、
前記上部空間の内部には、前記調整機構を操作する操作部が配置されている
ことを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の懸架装置。
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