JP2020111242A

JP2020111242A - ステアリングダンパー

Info

Publication number: JP2020111242A
Application number: JP2019004560A
Authority: JP
Inventors: 浩史森下; Hiroshi Morishita
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2019-01-15
Filing date: 2019-01-15
Publication date: 2020-07-27

Abstract

【課題】微細な穴加工を施すことなく所望の流路絞り効果を得られるステアリングダンパーを実現する。【解決手段】ステアリングダンパー（１）は、シリンダ（１１）内を摺動するピストン（１６）と、前記ピストンの動作によって生じる油の流れによって減衰力を発生させるアジャスタ（２０）と、温度変化による前記油の体積の変化量を補償する油溜室（２４）と、前記油溜室へ油を流入させる流入路（３３）と、前記流入路の内部に配置され、前記流入路の開口面積を低減することにより、前記流入路を流れる油の量を制限する平行ピン（３４）とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は二輪車等の操向輪から操舵機構に伝達した振動を緩衝するステアリングダンパーに関する。

二輪車等の操舵機構と車体の間に取り付けられ、前記操舵機構の動作に連動して油（作動油）等の媒質が充填されたシリンダ内をピストンが移動することで生じた圧力差を減衰力として操舵機構に反映するステアリングダンパーが知られている。また、温度変化による油の体積の変化量を補償する油溜室を備えたステアリングダンパーも知られている。例えば、特許文献１には油が膨張した場合は油を油溜室に滞留させ、油が収縮した場合は前記油溜室からシリンダ内へ油を還流させるステアリングダンパーが開示されている。

米国特許第７９７５８１４号明細書（２００６年８月１７日公開）

特許文献１を含む公知のステアリングダンパーにおいて、シリンダから油溜室へ向かう流路には、前記油溜室へ油が入り過ぎないようにするために前記流路の一部を小孔とした絞りが設けられている。しかしながら小孔の微細加工技術には限界があるため、絞りの効果が不足するなど、小孔の開口面積の設計には困難が伴う。

本発明の一態様は、微細な穴加工を施すことなく所望の流路絞り効果が得られるステアリングダンパーを実現することを目的とするものである。

前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るステアリングダンパーは、ステアリング動作に連動してシリンダ内を摺動するピストンと、前記ピストンの動作によって生じる油の流れによって減衰力を発生させる減衰力発生部と、前記シリンダの内部と連通しており、温度変化による前記油の体積の変化量を補償する油溜室と、前記油溜室へ油を流入させる流入路と、前記流入路の内部に配置され、前記流入路の開口面積を低減することにより、前記流入路を流れる油の量を制限する制限部材とを備えている。

本発明の一態様によれば、微細な穴加工を施すことなく所望の流路絞り効果を得ることができる。

本発明の一実施形態に係るステアリングダンパーの構成を示す断面図である。図１における領域Ａの拡大図である。前記ステアリングダンパーが備えるサブシリンダの端部周辺における油の流れを示す図である。

〔実施形態１〕
本発明のステアリングダンパーの一実施形態について、図１〜図３を用いて以下の説明を行う。

図１は、本発明の一実施形態に係るステアリングダンパー１の構成を示す断面図である。ステアリングダンパー１は、二輪車等の操向輪から操舵機構に伝達した振動を緩衝する緩衝装置として機能する。ステアリングダンパー１は、シリンダ接続部１３を有する筐体１０、およびシャフト接続部１４が接続されたメインシャフト１２を備えている。シリンダ接続部１３およびシャフト接続部１４は、二輪車等の操舵機構および車体にそれぞれ接続され、操舵機構の動作に連動してステアリングダンパー１の内部において減衰力が発生する。

図１に示すようにステアリングダンパー１は、内部に円筒状の内壁面を有するシリンダ１１を筐体１０の内部に有するとともに、シリンダ１１の長手方向に沿ってシリンダ１１を貫通するように配されたメインシャフト１２を備えている。図１の例では、シリンダ１１は、筐体１０の一部として形成されているが、シリンダ１１は、筐体１０とは別の部材として形成されていてもよい。

ステアリングダンパー１は、操舵機構の動作（ステアリング動作）に連動してメインシャフト１２がシリンダ１１に対して相対的に移動することにより、シリンダ１１の内部をピストン１６が移動する。図１においてピストン１６が右側（ｘ軸の正方向）へ移動する行程を押し行程と称し、ピストン１６が左側（ｘ軸の負方向）へ移動する行程を引き行程と称する。

シリンダ１１の両端はスライドメタル１５によって閉塞されており、メインシャフト１２はこれらのスライドメタル１５を貫通する。スライドメタル１５は、メインシャフト１２を摺動可能に支持する。シリンダ１１の内部には非圧縮性の媒体として油（作動油）が充填されており、シリンダ１１の内部の油が漏れ出ないように、スライドメタル１５とシリンダ１１の端部、およびメインシャフト１２との間に形成される筒状の隙間はオイルシール等で塞がれる。

メインシャフト１２には、ピストン１６が固定され、ピストン１６は、シリンダ１１に対するメインシャフト１２の相対的な移動に応じてシリンダ１１の内周面を摺動する。ピストン１６は、シリンダ１１の内部空間を第１油室１７と第２油室１８とに区画する。図１の例では、ピストン１６を挟んで、ｘ軸の正方向側を第１油室１７とし、ｘ軸の負方向側を第２油室１８とする。

ピストン１６には、一部に流路１６Ａが設けられており、ピストン１６の摺動時にシリンダ１１の内部に充填されている油は流路１６Ａを通って第１油室１７と第２油室１８との間で流動することができる。油が流路１６Ａを流れることにより減衰力が発生し、低速動作時の作動性を確保できる。

シリンダ１１の内部に充填されている油は、ピストン１６に設けられた流路１６Ａに加えて、シリンダ１１の内部と連通する第１流路１９を通って第１油室１７と第２油室１８との間で流動することができる。

第１流路１９は筐体１０の内部に形成された流路であり、一端が第１油室１７と連通し、他端が第２油室１８と連通している。図１に示す例において、第１流路１９は、シリンダ１１の両端を閉塞するスライドメタル１５を介して第１油室１７および第２油室１８と連通している。

ステアリングダンパー１では、押し行程において油は第１油室１７から第１流路１９を通って第２油室１８へ向かって流れる。一方、引き行程において油は第２油室１８から第１流路１９を通って第１油室１７へ向かって流れる。

第１流路１９の一部に、第１流路１９の開口面積を調整可能なアジャスタ２０が接続されている。アジャスタ２０は、ピストン１６の動作によって生じる油の流れによって減衰力を発生させる減衰力発生部である。図１に示す例では、アジャスタ２０は、先端部２０Ａを第１流路１９に設けられた開口部１９Ａに挿入可能な形状を有しており、先端部２０Ａの挿入量を調整することで開口部１９Ａの開口面積を調整することができる。この調整により、先端部２０Ａと第１流路１９との間の隙間を油が通過するときに生じる減衰力の大きさを制御する。

アジャスタ２０による減衰力の調整は、筐体１０から突出した端部２０Ｂをユーザが把持し、回転等させることにより行うことができる。第１流路１９を通る油がアジャスタ２０と筐体１０との間の隙間から漏れ出ないように、アジャスタ２０と筐体１０との間に形成される筒状の隙間はオイルシール等で塞がれる。

サブシリンダ２５は筐体１０の内部、かつシリンダ１１の外部に円筒状の内壁面を有するように形成されており、主要な部材として、チェックバルブ２３、油溜室２４、フリーピストン２６、ばね２７、および閉塞部２８を備えている。

シリンダ１１の内部に充填される油は温度変化によって体積が変化する。油溜室２４は、このような油の体積の変化量を補償する補助的な油室である。油溜室２４は、第１流路１９から分岐した第２流路２１を介してシリンダ１１と油の受容および供給を行う。油が膨張して体積が増大し、第２流路２１から油溜室２４へ油が流入する行程を膨張行程と称し、油が収縮して体積が減少し、油溜室２４から第２流路２１へ油が流出する行程を収縮行程と称する。

第２流路２１は筐体１０の内部に形成された流路であり、第１流路１９とサブシリンダ２５とを連通する流路である。第２流路２１の一部には開口部２１Ａが形成されており、開口部２１Ａにプラグ２２が挿入されている。第２流路２１を通る油がプラグ２２と筐体１０との間の隙間から漏れ出ないように、プラグ２２と筐体１０との間に形成される筒状の隙間はオイルシール等で塞がれる。

チェックバルブ２３は、第２流路２１側から油溜室２４側へ油が流入することを防止するバルブであり、油溜室２４と第２流路２１との間の流路に設けられている。チェックバルブ２３はサブシリンダ２５の一端側に配されており、サブシリンダ２５の他端は、閉塞部２８によって閉塞されている。

図１に示すように、サブシリンダ２５の内部空間は、フリーピストン２６によって油溜室２４と、内部にばね２７が配された気室２９とに区画されている。図１に示す例において、サブシリンダ２５はシリンダ１１の外部に設けられているが、シリンダ１１と一体として設けられてもよい。この場合、サブシリンダ２５は、メインシャフト１２によって貫通される形状となる。

油溜室２４は、第２流路２１および第１流路１９を介してシリンダ１１の内部と連通している。一方、気室２９には可圧縮性の気体が充填されている。ばね２７によって付勢されるフリーピストン２６は、油溜室２４に滞留する油の圧力と、気室２９内に配されたばね２７の反発力および気室２９内に充填された気体の圧力の合力との優劣にしたがって油溜室２４側または気室２９側へ向かって摺動する。

すなわち、膨張行程では第２流路２１の油の体積が増加することに伴い、油溜室２４に滞留する油の圧力が上昇する。その結果、気室２９内に配されたばね２７の反発力と気室２９内に充填された気体の圧力との合力に対して油溜室２４に滞留する油の圧力が優位となり、フリーピストン２６は気室２９側に向かって摺動する。

一方、収縮行程では第２流路２１の油の体積が減少することに伴い、油溜室２４に滞留する油の圧力が低下する。その結果、油溜室２４に滞留する油の圧力に対して気室２９内に配されたばね２７の反発力と気室２９内に充填された気体の圧力との合力が優位となり、フリーピストン２６は油溜室２４側へ向かって摺動する。

油溜室２４内の油および気室２９内の気体がフリーピストン２６とサブシリンダ２５との間に形成される筒状の隙間から漏れ出ないように、フリーピストン２６にはピストンリングが配される。閉塞部２８は、気室２９の開口された端部を閉塞する。気室２９の内部に充填される気体が漏れ出ないように、閉塞部２８とサブシリンダ２５の端部との間に形成される筒状の隙間はＯリング等で塞がれる。

（油溜室２４への油の流入量の調節機構）
図２は、図１において破線枠にて示した、チェックバルブ２３が配されたサブシリンダ２５の端部を含む領域Ａについて拡大した拡大図である。図２に示すように、サブシリンダ２５の端部にはチェックバルブ２３を内部に有するシーリングボルト３１が配されており、シーリングボルト３１は、サブシリンダ２５の内壁面の一部と協働して油溜室２４を画定する。

膨張行程において第２流路２１から油溜室２４側へ油が流れるために通る一連の流路の一部として流入路３３が第２流路２１の末端に形成されている。そして、シーリングボルト３１の外側表面と、シーリングボルト３１が挿入されている凹部の壁面との間には、流入路３３の下流に位置する流路３８が形成されている。膨張行程において、第２流路２１から流入路３３および流路３８を経て油溜室２４側へ油が流入する。

図２に示す例において、流入路３３は円筒状の内壁面を有し、一端が流路３８と連通するように形成されている。流入路３３の内部には、円柱状に形成された平行ピン３４が配置されている。

平行ピン３４は、流入路３３の内部に配置されることによって流入路３３の開口面積を低減し、流入路３３を流れる油の量を制限する制限部材である。平行ピン３４を流入路３３の内部に配置した場合に平行ピン３４と流入路３３との間に適切な隙間が生じるように、平行ピン３４および流入路３３の大きさや形状が設定される。図２に示す例では、円柱状に形成された平行ピン３４と円筒状の内壁面を有する流入路３３との間に環状の隙間が生じている。かかる適切な隙間を生じる設定によって、平行ピン３４を用いない場合と同様の流路抵抗を実現できる。

図３は、本実施形態に係るステアリングダンパー１が備えるサブシリンダ２５の端部周辺における油の流れを示す図である。図３に示すように、流入路３３は、キャップ３５の内部に形成されている。平行ピン３４は、流入路３３の内部において、図３の上下方向へ移動可能である。流入路３３の末端の開口部は、シーリングボルト３１の一側面と対向しており、両者の間には流路３８の始端となる流路３８Ａが形成されている。流路３８Ａを形成することにより、油が流入路３３から流路３８へ流入できる。

第２流路２１から流入路３３および流路３８を経て油溜室２４側へ油が流入し過ぎないよう、流入路３３の開口面積は絞られている。ステアリングダンパー１では、流入路３３の内部に平行ピン３４を配置することによって開口面積を絞っている。そのため、小孔の微細加工技術を用いて流入路３３の開口面積のみで所望の流路絞り効果を得ようとする場合と比較して、流入路３３の開口面積を大きく設計しつつも所望の開口面積の絞り流路を実現することができ、所望の絞り流路を容易に実現することができる。

一方、油溜室２４の下流側には、油溜室２４と連通する流出路３２Ａ、流出路３２Ｂおよび流出路３２Ｃが形成されている。流出路３２Ａは、シーリングボルト３１に形成されており、流出路３２Ｂは、キャップ３５とシーリングボルト３１との間に形成されており、流出路３２Ｃは、キャップ３５に形成されている。流出路３２Ａ〜Ｃは、収縮行程において、油溜室２４に滞留する油が第２流路２１側へ流出する場合に流れる一連の流路の一部である。流出路３２Ａは、油溜室２４と直接連通する流路であり、後述する防止弁３７によって塞がれる流路である。流出路３２ＢおよびＣは、収縮行程における油の流れにおいて流出路３２Ａの下流に位置している。流出路３２Ｃは、第２流路２１と直接連通している。

チェックバルブ２３は、流出路３２Ａを塞ぐ防止弁３７と、防止弁３７が流出路３２Ａを塞ぐように防止弁３７を付勢するばね３６とを備えている。ばね３６は、シーリングボルト３１の内部に一端が固定され、他端が防止弁３７に接続されている。防止弁３７は流出路３２Ａを閉塞する閉塞部材であり、ばね３６の反発力と油の圧力差との大小関係にしたがって流出路３２Ａの閉塞および開放を行う。チェックバルブ２３の防止弁３７が流出路３２Ａを塞ぐことにより、膨張行程において第２流路２１から油溜室２４へは油は流れない。一方、収縮行程において防止弁３７は流出路３２Ａを開放して流出路３２Ａと流出路３２Ｂとを連通させるため、油は油溜室２４から流出路３２Ａ〜Ｃを経て、第２流路２１へ流出する。

（サブシリンダ２５における油の流れ）
図３を参照しつつ、本実施形態に係るステアリングダンパー１が備えるサブシリンダ２５における油の流れを説明する。図３において、実線の矢印は膨張行程における油の流れを示し、破線の矢印は収縮行程における油の流れを示す。

まず、膨張行程における油の流れを説明する。油の温度の上昇によって第２流路２１の油が膨張して体積が増大すると、第２流路２１の油は、流入路３３と平行ピン３４との間の隙間、および流路３８を通って油溜室２４へ流入する。油の流入によって油溜室２４に滞留する油の圧力が上昇するため、フリーピストン２６は気室２９側へ向かって摺動し、油溜室２４の容積が増加する。油の体積の膨張分に相当する体積の油を油溜室２４が受け入れるとフリーピストン２６の移動および油溜室２４への油の流入は止まる。

次に、収縮行程における油の流れを説明する。油の温度の低下によってシリンダ１１の内部に充填されている油が収縮して体積が減少すると、油溜室２４に滞留する油の圧力が第２流路２１に滞留する油の圧力に対して優位となる。圧力差がばね３６の反発力を越えると、ばね３６は圧縮し、防止弁３７は流出路３２Ａを開放する。そのため、油は油溜室２４から流出路３２Ａへ流出し、流出路３２Ａからさらに流出路３２Ｂおよび流出路３２Ｃを通って第２流路２１へ流出する。

このようにして、収縮行程において油は油溜室２４からチェックバルブ２３を通って第２流路２１へ流出する。そして、油溜室２４から油が流出することで油溜室２４に滞留する油の圧力が低下するため、フリーピストン２６は油溜室２４側へ向かって摺動し、油溜室２４の容積が減少する。油溜室２４に滞留する油の圧力が、気室２９内に配されたばね２７の反発力と気室２９内に充填された気体の圧力との合力と一致すると、油溜室２４からの油の流出およびフリーピストン２６の移動は止まる。

このようにステアリングダンパー１では、膨張行程では油をシリンダ１１側から油溜室２４側へ流入させるとともに、収縮行程では油溜室２４側からシリンダ１１側へ流出させることができる。なお、図３の例では膨張行程において油が流れる一連の流路には防止弁３７に類する部材が設けられていないため、収縮行程において、ごく一部の油は膨張行程で通った流路を逆方向に流れることで油溜室２４側からシリンダ１１側へ流動する。しかし、流入路３３における流路抵抗が大きいため、収縮行程では、大半の油はチェックバルブ２３を通って流れることになる。

〔実施形態２〕
前記実施形態１において、アジャスタ２０は、手動で開口面積を調整することで流路を流れる油の量を調整可能な構成であったが、例えば何らかの測定値に基づいて流量を電子的に制御可能な構成であってもよい。例えば、アジャスタ２０は、ステアリングダンパー１が装着された二輪車等の車速、舵角、および転舵速度等に関する測定値に基づいて第１流路１９の開口面積の大きさを調整する構成であってもよい。特に減衰力を発生させるアジャスタ２０は、電子制御される減衰力発生装置として構成されてもよい。

〔まとめ〕
以上のようにステアリングダンパー１は、ステアリング動作に連動してシリンダ１１内を摺動するピストン１６と、ピストン１６の動作によって生じる油の流れによって減衰力を発生させる減衰力発生部として機能するアジャスタ２０と、シリンダ１１の内部と連通しており、温度変化による油の体積の変化量を補償する油溜室２４と、油溜室２４へ油を流入させる流入路３３と、流入路３３の内部に配置され、流入路３３の開口面積を低減する平行ピン３４とを備えている。平行ピン３４は、流入路３３を流れる油の量を制限する制限部材として機能する。

温度上昇によって油の体積が膨張すると、その変化量に相当する油は平行ピン３４によって開口面積が低減された流入路３３を流れて油溜室２４へ流入する。流入路３３の内部に平行ピン３４を配置し、絞り流路を形成することにより、微細な穴加工によって流入路３３の開口面積を調整しなくとも、所望する流路絞り効果を容易に得ることができる。

また、ステアリングダンパー１において油溜室２４を形成するサブシリンダ２５は、シリンダ１１の外部に備えられてもよい。この構成により、ステアリングダンパー１の長軸方向の長さを短くすることができ、コンパクトなステアリングダンパーを実現することができる。

また、ステアリングダンパー１において減衰力発生部として機能するアジャスタ２０は、電子制御される減衰力発生装置であってもよい。アジャスタ２０はステアリングダンパー１が装着された二輪車等の車速、舵角、および転舵速度等に応じて減衰力を発生させるので、状況に応じた適切な減衰力を発生させることができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ステアリングダンパー
１１シリンダ
１６ピストン
２０アジャスタ（減衰力発生部）
２３チェックバルブ
２４油溜室
２５サブシリンダ
２６フリーピストン
３３流入路
３４平行ピン（制限部材）

Claims

ステアリング動作に連動してシリンダ内を摺動するピストンと、
前記ピストンの動作によって生じる油の流れによって減衰力を発生させる減衰力発生部と、
前記シリンダの内部と連通しており、温度変化による前記油の体積の変化量を補償する油溜室と、
前記油溜室へ油を流入させる流入路と、
前記流入路の内部に配置され、前記流入路の開口面積を低減することにより、前記流入路を流れる油の量を制限する制限部材とを備えることを特徴とするステアリングダンパー。
前記油溜室を形成するサブシリンダを、前記シリンダの外部に備えることを特徴とする請求項１に記載のステアリングダンパー。
前記減衰力発生部は、電子制御される減衰力発生装置であることを特徴とする請求項１または２に記載のステアリングダンパー。