JP2015152024A - サスペンション - Google Patents

Abstract

【課題】 メインシールの直上部に気体が入り込むことを抑制し、気体がチューブ部材外に漏れることを防ぐことが可能なサスペンションを提供する。
【解決手段】 サスペンションＦが車体側のアウターチューブ１０と車輪側のインナーチューブ１１とからなるテレスコピック型のチューブ部材１と、インナーチューブ１１内に貯留される液体の液面Ｌ０を介して上側に封入される気体と、アウターチューブ１０とインナーチューブ１１の重複部の間に形成される筒状隙間Ｔと、インナーチューブ１１の内側と筒状隙間Ｔとを連通する通孔１１ａと、通孔１１ａの上下に配置され筒状隙間Ｔの開口を塞ぐサブシール３及びメインシール２とを備え、インナーチューブ１１内に貯留される液体の液面Ｌ０は、通孔１１ａよりも上側に位置するように設定される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、サスペンションに関するものである。

車両において車体と車輪との間に介装されるサスペンションの中には、車体を弾性支持して路面凹凸による衝撃を吸収するための懸架ばねとして、エアばねを利用するものがある。

例えば、特許文献１に開示のサスペンションは、二輪車や三輪車等の鞍乗型車両において、前輪を懸架するフロントフォークであり、アウターチューブとインナーチューブとからなるテレスコピック型のチューブ部材を備え、このチューブ部材内に気体を圧縮しながら封入して、エアばねからなる懸架ばねとして機能させている。

特開２０１０−１８５５７１号公報

上記サスペンションにおいては、図３に示すように、チューブ部材１の上下の開口を封止部材１３，１２で塞ぐとともに、アウターチューブ１０とインナーチューブ１１の重複部の間に形成される筒状隙間Ｔに作動油を収容し、この筒状隙間Ｔの下側開口をメインシール２で塞いで筒状隙間Ｔの作動油の流出を防いでおり、上記構成により、チューブ部材１内の作動油の液面Ｌ０を介して上側に形成される気室Ｇに収容される気体の流出を防いでいる。しかしながら、上記メインシール２が疵付く等の理由により、メインシール２のシール性が低下すると、気体がメインシール２から漏れて所望の反力を得られなくなる問題がある。

具体的には、インナーチューブ１１は、上下一対の環状の軸受５，６で軸支されながらアウターチューブ１０に出入りしている。そして、上下の軸受５，６が離間して筒状隙間Ｔが拡大されるサスペンションの圧縮作動時に、気室Ｇの気体が筒状隙間Ｔにおけるメインシール２の直上部に入り込む動的な現象が確認されている。そして、サスペンションが伸長作動に転じて両軸受５，６が接近し、筒状隙間Ｔが縮小されるとき、メインシール２のシール性が低下していると、メインシール２の直上部に入りこんでいた気体がチューブ部材１外に押し出されるという不具合がある。

そこで、本発明の目的は、メインシールの直上部に気体が入り込むことを抑制し、気体がチューブ部材外に漏れることを防ぐことが可能なサスペンションを提供することである。

上記課題を解決するための手段は、車体側のアウターチューブと車輪側のインナーチューブとからなるテレスコピック型のチューブ部材と、上記インナーチューブ内に貯留される液体と、この液体の液面を介して上側に封入される気体と、上記アウターチューブと上記インナーチューブの重複部の間に形成される筒状隙間と、上記インナーチューブに形成されて上記インナーチューブの内側と上記筒状隙間とを連通する通孔と、この通孔よりも下側に配置され上記アウターチューブの内周に保持されて上記インナーチューブの外周面に摺接する環状のメインシールと、上記通孔よりも上側に配置され上記インナーチューブの外周に保持されて上記アウターチューブの内周面に摺接する環状のサブシールとを備え、上記インナーチューブ内に貯留される液体の液面は、上記通孔よりも上側に位置するように設定されることである。

本発明によれば、サブシールとメインシールとの間を液体で満たした状態に維持できるので、メインシールの直上部に気体が入り込むことを抑制し、気体がチューブ部材外に漏れることを防ぐことが可能となる。

本発明の一実施の形態に係るサスペンションの主要部を簡略化して示した縦断面図である。 本発明の一実施の形態に係るサスペンションのサブシール部分を拡大し、具体的に示した縦断面図である。 従来のサスペンションの主要部を簡略化して示した縦断面図である。

以下に本発明の一実施の形態に係るサスペンションについて、図面を参照しながら説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同じ部品か対応する部品を示す。

図１に示すように、本実施の形態に係るサスペンションＦは、車体側のアウターチューブ１０と車輪側のインナーチューブ１１とからなるテレスコピック型のチューブ部材１と、上記インナーチューブ１１内に貯留される液体と、この液体の液面Ｌ０を介して上側に封入される気体と、上記アウターチューブ１０と上記インナーチューブ１１の重複部の間に形成される筒状隙間Ｔと、上記インナーチューブ１１に形成されて上記インナーチューブ１１の内側と上記筒状隙間Ｔとを連通する通孔１１ａと、この通孔１１ａよりも下側に配置され上記アウターチューブ１０の内周に保持されて上記インナーチューブ１１の外周面に摺接する環状のメインシール２と、上記通孔１１ａよりも上側に配置され上記インナーチューブ１１の外周に保持されて上記アウターチューブ１０の内周面に摺接する環状のサブシール３とを備えている。そして、上記インナーチューブ１１内に貯留される液体の液面Ｌ０は、上記通孔１１ａよりも上側に位置するように設定されている。

上記サスペンションＦは、本実施の形態において、二輪車や三輪車等の鞍乗型車両の前輪を懸架するフロントフォークであり、前輪を両側から支える一対の緩衝器（一方の緩衝器Ａのみを図示し、他方の緩衝器を省略する）と、これら緩衝器Ａを連結するとともに車体の骨格となる車体フレームに連結される車体側ブラケット（図示せず）と、各緩衝器Ａと前輪の車軸とを連結する車輪側ブラケット１２とを備えている。本実施の形態において、対となる緩衝器Ａが、共に共通の構成を備えており、各緩衝器Ａに本発明が具現化されているが、一方の緩衝器Ａにのみ本発明が具現化されるとしてもよい。また、対となる緩衝器Ａが異なる構成を備えるとしてもよく、一方の緩衝器Ａのみを備えてサスペンションＦが構成されるとしてもよい。

上記したように、対となる緩衝器Ａは共通の構成を備えているので、以下、一方の緩衝器Ａについてのみ詳細に説明する。緩衝器Ａは、当該緩衝器Ａの外殻となるテレスコピック型のチューブ部材１と、このチューブ部材１内に収容されるダンパ４とを備えており、チューブ部材１とダンパ４との間には、液体を貯留するリザーバＲが形成されている。

図１中、液体の液面Ｌ０は、インナーチューブ１１内に位置しており、チューブ部材１におけるインナーチューブ１１内に液体が貯留された状態を示しているが、液体の液面Ｌ０がアウターチューブ１０内に位置し、インナーチューブ１１からアウターチューブ１０にかけて液体が貯留されるようになってもよい。本実施の形態において、液体は、作動油からなるが、他の液体からなるとしてもよい。また、本実施の形態において、リザーバＲとは、アウターチューブ１０の内側で、かつ、インナーチューブ１１の内側の空間のことである。

リザーバＲ内に貯留される液体の液面Ｌ０を介して上側には、気体が圧縮されながら封入されて気室Ｇが形成されている。当該気室Ｇの圧縮された気体は、チューブ部材１の圧縮量に応じた反力を発揮するエアばねとして機能し、このエアばねは、チューブ部材１を常に伸長方向に附勢して車体を弾性支持する懸架ばねとして機能する。

チューブ部材１は、図示しない車体側ブラケットに連結されるアウターチューブ１０と、車輪側ブラケット１２に連結されてアウターチューブ１０に出入りするインナーチューブ１１とを備えてテレスコピック型となっており、路面凹凸による衝撃が車輪に入力されると、インナーチューブ１１がアウターチューブ１０に出入りしてサスペンションＦが伸縮作動するようになっている。

チューブ部材１の上端開口は、封止部材であるキャップ部材１３で塞がれており、チューブ部材１の下端開口は、同じく封止部材である車輪側ブラケット１２で塞がれている。さらに、アウターチューブ１０とインナーチューブ１１の重複部の間に形成される筒状隙間Ｔの下側開口は、アウターチューブ１０の下端部内周に保持されてインナーチューブ１１の外周面に摺接する環状のメインシール２で塞がれている。このため、チューブ部材１内に収容される液体や気体がチューブ部材１外に漏れ出ないようになっている。

また、図示しないが、キャップ部材１３には、エアバルブが設けられており、このエアバルブを介して気室Ｇに気体を給排できるようになっている。気室Ｇは、チューブ部材１の伸縮に伴い膨縮し、当該気室Ｇの圧縮比をリザーバＲに貯留される液体の量により調節することができる。そして、気室Ｇが所定容積にあるときの圧力を気体の給排で調節することにより、エアばね（懸架ばね）によるばね特性を所望の特性にすることができる。

チューブ部材１に収容されるダンパ４は、本実施の形態において、正立型に設定されており、インナーチューブ１１の軸心部に起立するシリンダ４０と、キャップ部材１３に吊り下げた状態に保持されてシリンダ４０内に軸方向に移動可能に挿入されるロッド４１と、シリンダ４０の図１中上端部に固定されてロッド４１を軸方向に移動自在に軸支する環状のロッドガイド４２と、ロッド４１の図１中下端部に保持されてシリンダ４０の内周面に摺接するピストン４３と、シリンダ４０の反ロッド側に固定されるベース部材４４とを備えている。

そして、シリンダ４０内には、ピストン４３で区画されて液体が充填される図１中上側の伸側室Ｌ１及び図１中下側の圧側室Ｌ２と、ベース部材４４で圧側室Ｌ２と区画される液溜室Ｌ３とが形成されている。シリンダ４０の図１中下部には、ベース部材４４よりも下側に、シリンダ４０内外を連通する孔４０ａが形成されており、液溜室Ｌ３は、孔４０ａを介してリザーバＲと連通している。また、リザーバＲ内に貯留される液体の液面Ｌ０は、ロッドガイド４２よりも常に上側になるように設定されているので、ロッドガイド４２とロッド４１との間を塞ぐシールを設けなくても、気室Ｇの気体がシリンダ４０内に侵入しないようになっている。

ピストン４３には、伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２とを連通する伸側減衰通路４３ａと圧側吸込み通路４３ｂとが設けられている。伸側減衰通路４３ａの途中には、絞りＶ１が設けられており、伸側減衰通路４３ａを通過する液体の流れに抵抗を与えるようになっている。また、圧側吸込み通路４３ｂの途中には、チェック弁Ｖ２が設けられており、圧側吸込み通路４３ｂを圧側室Ｌ２から伸側室Ｌ１に向かう液体の流れのみを許容する。

ベース部材４４には、圧側室Ｌ２と液溜室Ｌ３とを連通する伸側吸込み通路４４ａと圧側減衰通路４４ｂとが設けられている。伸側吸込み通路４４ａの途中には、チェック弁Ｖ３が設けられており、伸側吸込み通路４４ａを液溜室Ｌ３から圧側室Ｌ２に向かう液体の流れのみを許容する。また、圧側減衰通路４４ｂの途中には、絞りＶ４が設けられており、圧側減衰通路４４ｂを通過する液体の流れに抵抗を与えるようになっている。

上記構成によれば、インナーチューブ１１がアウターチューブ１０から退出し、ロッド４１がシリンダ４０から退出するサスペンションＦの伸長作動時において、縮小される伸側室Ｌ１の液体が伸側減衰通路４３ａを通って拡大する圧側室Ｌ２に移動するとともに、シリンダ４０から退出したロッド体積分の液体が伸側吸込み通路４４ａを通って液溜室Ｌ３から圧側室Ｌ２に移動する。このため、伸長作動時において緩衝器Ａは、主に、液体が伸側減衰通路４３ａを通過する際の抵抗に起因する伸側減衰力を発揮する。また、液溜室Ｌ３から液体が流出すると、液溜室Ｌ３にリザーバＲの液体が孔４０ａを通って流入し、ロッド退出体積分のシリンダ内容積変化をリザーバＲで補償できる。

反対に、インナーチューブ１１がアウターチューブ１０に進入し、ロッド４１がシリンダ４０に進入するサスペンションＦの圧縮作動時において、縮小される圧側室Ｌ２の液体が圧側吸込み通路４３ｂを通って拡大する伸側室Ｌ１に移動するとともに、シリンダ４０に進入したロッド体積分の液体が圧側減衰通路４４ｂを通って圧側室Ｌ２から液溜室Ｌ３に移動する。このため、圧縮作動時において緩衝器Ａは、主に、液体が圧側減衰通路４４ｂを通過する際の抵抗に起因する圧側減衰力を発揮する。また、液溜室Ｌ３に液体が流入すると、この液溜室Ｌ３の液体が孔４０ａを通ってリザーバＲに流出し、ロッド進入体積分のシリンダ内容積変化をリザーバＲで補償できる。

このように、本実施の形態においては、伸側減衰通路４３ａと圧側減衰通路４４ｂを備えることにより、緩衝器Ａがピストン速度に依存する減衰力を発生し、サスペンションＦの伸縮運動を抑制できるが、緩衝器Ａに減衰力を発生させるための構成は、図示する限りではない。例えば、図中、伸側減衰通路４３ａと圧側減衰通路４４ｂは、双方向の移動が許容されているが、一方通行であってもよい。また、絞りＶ１，Ｖ４に替えて、伸側減衰通路４３ａや圧側減衰通路４４ｂの途中に、これらの通路４３ａ，４４ｂを遮断する方向に附勢される弁体を設け、この弁体が伸側減衰通路４３ａや圧側減衰通路４４ｂを通過する液体の抵抗となるとしてもよく、圧側吸込み通路４３ｂや伸側吸込み通路４４ａを通過する液体の流れに絞りや弁体で抵抗を与えるようにしてもよい。

また、チューブ部材１に収容されるダンパ４の構成は、上記の限りではなく、シリンダ４０が車体側に配置されるとともにロッド４１が車輪側に配置されて、正立型に設定されるとしてもよく、シリンダ４０内に膨縮可能な気室を形成して、この気室でロッド出没体積分のシリンダ内容積変化を補償するようにしてもよい。

アウターチューブ１０とインナーチューブ１１の重複部の間に形成される筒状隙間Ｔは、インナーチューブ１１に形成される通孔１１ａを介してリザーバＲと連通されており、リザーバＲの液面Ｌ０は、通孔１１ａよりも高い位置に設定されているので、液体がインナーチューブ１１の内側と筒状隙間Ｔとを通孔１１ａを介して行き来できるようになっている。通孔１１ａは、絞りではなく、インナーチューブ１１内外を移動する液体がなるべく抵抗なく通孔１１ａを介して行き来できるように配慮されている。

筒状隙間Ｔには、通孔１１ａの上下に配置される一対の環状の軸受５，６が設けられており、インナーチューブ１１は、これら軸受５，６に軸支されてアウターチューブ１０に出入りする。筒状隙間Ｔに収容される液体は、各軸受５，６の摺動隙間を潤滑してインナーチューブ１１の円滑な摺動を助けている。通孔１１ａの上側に配置される軸受５は、インナーチューブ１１の上部外周に保持されてアウターチューブ１０の内周面に摺接しており、通孔１１ａの下側に配置される軸受６は、アウターチューブ１０の下部内周に保持されてインナーチューブ１１の外周面に摺接している。

上記下側の軸受６の下側には、当該軸受６と直列にアウターチューブ１０の内周に保持されてインナーチューブ１１の外周面に摺接する上記したメインシール２が設けられている。当該メインシール２は、周知であるので詳細に図示しないが、筒状隙間Ｔの液体の流出を防ぐオイルシールと、インナーチューブ１１の外周面に付着した異物を掻き落とすダストシールとを備えている。このため、メインシール２でチューブ部材１内に異物が混入し、オイルリップや軸受５，６の摺動部を疵付けることを防ぐとともに、筒状隙間Ｔの下側開口を液密に塞ぐことができる。なお、メインシール２の構成は、上記の限りではなく、筒状隙間Ｔの下側開口を塞ぐことが可能な限りにおいて、適宜変更することが可能である。

また、上側の軸受５の上側には、当該軸受５と直列にインナーチューブ１１の外周に保持されてアウターチューブ１０の内周面に摺接するサブシール３が設けられている。このサブシール３は、図２に示すように、環状のＵパッキンからなり、軸方向の一端部に周方向に沿う環状の溝部３ａを備え、この溝部３ａが上側を向くように配置されている。つまり、サブシール３は、当該サブシール３の上側（図２中矢印ｙ１）からの流体の侵入を防ぐように設定されているので、気室Ｇの気体が筒状隙間Ｔにおけるサブシール３よりも下側に侵入することを防ぐことができる。なお、サブシール３の構成は、上記の限りではなく、筒状隙間Ｔの上側開口を塞ぐことができる限りにおいて、適宜変更することが可能であり、例えば、サブシール３がＯリングからなるとしてもよい。

以下、本実施の形態に係るサスペンションＦの作動について説明する。

筒状隙間Ｔが縮小されるサスペンションＦの伸長作動時には、上下の軸受５，６が接近するとともに、サブシール３とメインシール２が接近して筒状隙間Ｔの液体が通孔１１ａを通ってリザーバＲに排出される。

反対に、筒状隙間Ｔが拡大するサスペンションＦの圧縮作動時には、上下の軸受５，６が離間するとともに、サブシール３とメインシール２が離間してリザーバＲの液体が通孔１１ａを通って筒状隙間Ｔに吸い上げられる。このとき、チューブ部材１内の気体は、サブシール３によって筒状隙間Ｔ内への侵入が阻止されているので、サスペンションＦの圧縮作動時においても、筒状隙間Ｔにおけるサブシール３とメインシール２との間は、液体が充満された状態に維持される。

つまり、サブシール３を設けることにより、メインシール２の直上部に気体が入り込むことを防ぐことができるので、サスペンションＦが圧縮作動から伸長作動に転じて両軸受５，６の間の圧力が高まったとき、メインシール２のシール性が低下していても、気体の漏れを防ぐことが可能となる。このため、気体の漏れによる反力の低下を抑制することができる。

以下、本実施の形態に係るサスペンションＦの作用効果について説明する。

本実施の形態において、サスペンションＦは、シリンダ４０と、このシリンダ４０内に軸方向に移動可能に挿入されるロッド４１とを備えるダンパ４を備えており、当該ダンパ４をチューブ部材１に収容する。

上記構成によれば、チューブ部材１内に収容される液体を減衰力発生用にも利用することができるが、チューブ部材１内にダンパ４を必ずしも収容しなくてもよい。また、チューブ部材１内に収容するダンパ４の構成も上記の限りではなく、適宜変更することが可能である。

また、本実施の形態において、サブシール３は、軸方向の一端部に周方向に沿う環状の溝部３ａを備える環状のＵパッキンからなり、上記溝部３ａを上に向けて配置される。

上記構成によれば、サブシール３を介して上側から下側に向かう（図２中矢印ｙ１）流体の流れを防ぐことができるので、チューブ部材１内の気体が筒状隙間Ｔにおけるサブシール３よりも下側に侵入することを確実に防ぐことができる。なお、筒状隙間Ｔの上側開口を塞ぐことができれば、サブシール３は、Ｕパッキン以外であるとしてもよく、例えば、Ｏリングからなるとしてもよい。

また、本実施の形態において、インナーチューブ１１は、通孔１１ａの上下に配置される一対の環状の軸受５，６で軸支されながらアウターチューブ１０に出没し、上側の軸受５は、インナーチューブ１１の外周に保持されてアウターチューブ１０の内周面に摺接し、下側の軸受６は、アウターチューブ１０の内周に保持されてインナーチューブ１１の外周面に摺接する。

上記構成によれば、サブシール３を備えていない場合、上下の軸受５，６が離間するサスペンションＦの圧縮作動時に、チューブ部材１内の気体がメインシール２の直上部に入り込む動的な現象が確認されており、メインシール２のシール性が低下していると、サスペンションＦが伸長作動に転じて軸受５，６が接近したとき、メインシール２の直上部の気体がチューブ部材１外に押し出される不具合がある。このため、上記したようなサスペンションＦの伸縮作動に伴い遠近する軸受５，６を備える場合、サブシール３を設けて気体がメインシール２の直上部に入り込むことを防ぐことが特に有効である。

なお、本実施の形態において、上下の軸受５，６が液体で満たされるサブシール３とメインシール２との間に配置されるので、両軸受５，６の摺動隙間を液体で常に潤滑することができ、アウターチューブ１０内でインナーチューブ１１を円滑に摺動させることができるが、上側の軸受５がサブシール３よりも上側に配置されるとしてもよい。

また、本実施の形態において、サスペンションＦは、車体側のアウターチューブ１０と車輪側のインナーチューブ１１とからなるテレスコピック型のチューブ部材１と、上記インナーチューブ１１内に貯留される液体と、この液体の液面Ｌ０を介して上側に封入される気体と、上記アウターチューブ１０と上記インナーチューブ１１の重複部の間に形成される筒状隙間Ｔと、上記インナーチューブ１１に形成されて上記インナーチューブ１１の内側と上記筒状隙間Ｔとを連通する通孔１１ａと、この通孔１１ａよりも下側に配置され上記アウターチューブ１０の内周に保持されて上記インナーチューブ１１の外周面に摺接する環状のメインシール２と、上記通孔１１ａよりも上側に配置され上記インナーチューブ１１の外周に保持されて上記アウターチューブ１０の内周面に摺接する環状のサブシール３とを備えている。そして、上記インナーチューブ１１内に貯留される液体の液面Ｌ０は、上記通孔１１ａよりも上側に位置するように設定されている。

上記構成によれば、サブシール３で、筒状隙間Ｔにおけるサブシール３よりも下側に気体が流入することを抑制し、サブシール３とメインシール２との間を液体で満たした状態に維持できるので、メインシール２の直上部に気体が入り込むことを抑制し、気体がチューブ部材１外に漏れることを防ぐことが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱することなく改造、変形及び変更を行うことができることは理解すべきである。

Ｆ サスペンション
Ｌ０ 液面
Ｔ 筒状隙間
１ チューブ部材
２ メインシール
３ サブシール
３ａ 溝部
４ ダンパ
５，６ 軸受
１０ アウターチューブ
１１ インナーチューブ
１１ａ 通孔
４０ シリンダ
４１ ロッド

Claims (4)

1. 車体側のアウターチューブと車輪側のインナーチューブとからなるテレスコピック型のチューブ部材と、上記インナーチューブ内に貯留される液体と、この液体の液面を介して上側に封入される気体と、上記アウターチューブと上記インナーチューブの重複部の間に形成される筒状隙間と、上記インナーチューブに形成されて上記インナーチューブの内側と上記筒状隙間とを連通する通孔と、この通孔よりも下側に配置され上記アウターチューブの内周に保持されて上記インナーチューブの外周面に摺接する環状のメインシールと、上記通孔よりも上側に配置され上記インナーチューブの外周に保持されて上記アウターチューブの内周面に摺接する環状のサブシールとを備え、
   上記インナーチューブ内に貯留される液体の液面は、上記通孔よりも上側に位置するように設定されることを特徴とするサスペンション。
2. 上記インナーチューブは、上記通孔の上下に配置される一対の環状の軸受で軸支されながら上記アウターチューブに出没し、上側の上記軸受は、上記インナーチューブの外周に保持されて上記アウターチューブの内周面に摺接し、下側の上記軸受は、上記アウターチューブの内周に保持されて上記インナーチューブの外周面に摺接することを特徴とする請求項１に記載のサスペンション。
3. 上記サブシールは、軸方向の一端部に周方向に沿う環状の溝部を備える環状のＵパッキンからなり、上記溝部を上に向けて配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサスペンション。
4. シリンダと、このシリンダ内に軸方向に移動可能に挿入されるロッドとを備えるダンパを備えており、当該ダンパを上記チューブ部材に収容することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のサスペンション。
   

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