JP4090793B2

JP4090793B2 - 車両用の油圧緩衝器

Info

Publication number: JP4090793B2
Application number: JP2002163532A
Authority: JP
Inventors: 修永井; 耕二郎吉田
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2022-06-04
Also published as: JP2004011702A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用の油圧緩衝器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
実登録2529994には、アウタチューブとインナチューブの内部にダンパシリンダとピストンロッドからなるダンパを内装した倒立型のフロントフォークが開示されている。しかしながら、この従来技術では、インナチューブの内側にインナチューブとは別体のダンパを設けるため、ダンパシリンダ４７や、該ダンパシリンダをインナチューブの底部に固定する部材等を必要とし、コスト高になる。
【０００３】
実公平5-11400では、部品点数を削減するため、ダンパシリンダを備えない従来技術として、インナチューブ３の上端部内周に、アウタチューブ２側に取り付けた中空のピストンロッド７が挿通する軸受８を設け、インナチューブ内に、作動油を満たした作動油室Ｃ、Ｂを設け、この作動油室Ｃ、Ｂ内を中空のピストンロッドの先端部に設けたピストン１３が直接摺動するものを開示している。この従来技術は、軸受８の上部に、ピストンロッドの作動油室Ｃ、Ｂ内への侵入又は作動油室からの退出に伴なう体積補償を行なう油溜室Ａを設けた簡素な倒立型のフロントフォークである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
実公平5-11400のフロントフォークは、調整弁体５１とポート２２からなる位置依存機構を備え、圧縮時に、検出スプリング３４が撓んだ分、調整弁体５１がピストンロッド内の作動油通路を閉じることにより、圧縮位置に依存した圧側減衰力を発生させるようにしている。
【０００５】
しかしながら、この実公平5-11400の位置依存機構は、調整弁体５１、検出スプリング３４を必要とする等、構造が複雑で、コスト高になる。また、調整弁体５１は検出スプリングと懸架スプリングの間に挟持され支持されているため、調整弁体５１の変位が懸架ばねと該調整弁体５１の慣性力の影響を受け易く、圧縮位置に正確に比例しなくなり、安定した位置依存減衰力が得られない虞がある。
【０００６】
本発明の課題は、インナチューブ内にピストンが摺動する油室を設けた油圧緩衝器において、圧縮位置に依存した圧側減衰力を簡素な構造によって安定的に発生させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、アウタチューブ内にインナチューブを上下のガイドブッシュを介して摺動自在に挿入し、前記アウタチューブと前記インナチューブの間に、前記２つのガイドブッシュにて区画される環状の油室を設け、前記インナチューブの内周に、前記アウタチューブ側に取り付けたピストンロッドを摺動自在に案内する隔壁部材を設け、該隔壁部材と該インナチューブの内周との間に油室を区画し、前記ピストンロッドの先端部に設けたピストンにて、前記インナチューブ内の油室を、前記ピストンロッドを収容するピストンロッド側油室とピストンロッドを収容しないピストン側油室に区画し、前記ピストン又はピストンロッドに前記ピストンロッド側油室とピストン側油室を連通する油路と圧側減衰力発生手段を設けた車両用の油圧緩衝器において、前記インナチューブに、前記環状の油室と前記ピストンロッド側油室を連通する第１の油孔と、前記環状の油室と前記ピストン側油室を連通する第２の油孔を設け、前記ピストンロッド側油室とピストン側油室を前記環状の油室によって形成されるバイパス油路により連通可能にし、圧縮行程の最圧縮側で、前記ピストンによって該第２の油孔を該ピストン側油室に対し遮断し、上記バイパス油路を閉じるようにし、前記環状の油室により、前記インナチューブに進入、退出するピストンロッドの容積分の作動油を補償する体積補償室を形成するようにしたものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記ピストン又はピストンロッドの側に支持され、インナチューブの底部側に向かって縮径し、前記第２の油孔との間に環状の隙間を形成するスプリングカラーを設け、該スプリングカラーと前記インナチューブの側との間に懸架スプリングを介装したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は油圧緩衝器の全体を示す断面図、図２は図１の下端側の要部を拡大して示す断面図、図３は図１の上端側の要部を拡大して示す断面図、図４は図３のIV−IV線に沿う断面図、図５は図３の要部拡大断面図、図６はチェック弁を示す斜視図である。
【００１０】
油圧緩衝器１０は、アウタチューブ１１を車体側に、インナチューブ１２を車輪側に配置する倒立型フロントフォークであり、図１〜図３に示す如く、アウタチューブ１１の下端開口部の内周に固定したガイドブッシュ１１Ａと、インナチューブ１２の上端開口部の外周に固定したガイドブッシュ１２Ａを介して、アウタチューブ１１の内部にインナチューブ１２を摺動自在に挿入する。１１Ｂはオイルシール、１１Ｃはダストシールである。アウタチューブ１１の上端開口部にはキャップ１３が液密に螺着され、アウタチューブ１１の外周には車体側取付部材１４Ａ、１４Ｂが設けられる。インナチューブ１２の下端開口部にはボトムブラケット１５がＯリング１２Ｂを介して液密に挿着されて螺着され、ボトムブラケット１５には車輪側取付部１６が設けられる。
【００１１】
油圧緩衝器１０は、アウタチューブ１１の内周と、インナチューブ１２の外周と、前記２つのガイドブッシュ１１Ａ、１２Ａにて区画される環状油室１７を区画する。
【００１２】
油圧緩衝器１０は、インナチューブ１２の上端側内周にＯリングを介する等により液密に、隔壁部材１９を設け、隔壁部材１９のロッドガイド部１９Ａより下部に油室２１を区画するとともに、上部に油溜室２２を区画する。油溜室２２の中でその下側領域は油室２２Ａ、上側領域は空気室２２Ｂである。
【００１３】
油圧緩衝器１０は、アウタチューブ１１に取付けたピストンロッド２３を隔壁部材１９のロッドガイド部１９Ａに摺動自在に挿入する。具体的には、キャップ１３の中心部にばね荷重調整スリーブ２４を液密に螺着し、油溜室２２に挿入されたスリーブ２４の下端部に中空ピストンロッド２３を螺着し、これをロックナット２５で固定する。
【００１４】
油圧緩衝器１０は、隔壁部材１９のロッドガイド部１９Ａからインナチューブ１２に挿入したピストンロッド２３の先端部に、インナチューブ１２の内周に摺接するピストン２６を固定し、前記油室２１をピストンロッド２３が収容されるピストンロッド側油室２１Ａと、ピストンロッド２３が収容されないピストン側油室２１Ｂに区画する。ピストン２６はナット２７により固定される。
【００１５】
油圧緩衝器１０は、前記環状油室１７を、インナチューブ１２に設けた油孔２８を介して、ピストンロッド側油室２１Ａに常時連通する。
【００１６】
油圧緩衝器１０は、ピストン２６のピストン側油室２１Ｂに臨む下端面にスプリングカラー３１を衝合し、ボトムブラケット１５が形成するインナチューブ１２の底部にスプリングシート３２を着座させ、スプリングカラー３１の後述するテーパ部３１Ａに連なる最下端縮径部３１Ｂとの段差部に設けたスプリングシート３１Ｃとスプリングシート３２の間に懸架スプリング３３を介装している。油圧緩衝器１０は、前述のばね荷重調整スリーブ２４を螺動することにより、ピストンロッド２３及びピストン２６を上下動し、この上下動により懸架スプリング３３のばね荷重を調整する。油圧緩衝器１０は、車両走行時に路面から受ける衝撃力を懸架スプリング３３の伸縮振動により吸収する。
【００１７】
油圧緩衝器１０は、ピストン２６に減衰力発生装置４０を備える。
減衰力発生装置４０は、圧側流路４１と伸側流路４２を備える。圧側流路４１は、バルブストッパ４１Ｂにバックアップされる圧側ディスクバルブ４１Ａにより開閉される。伸側流路４２は、バルブストッパ４２Ｂにバックアップされる伸側ディスクバルブ４２Ａにより開閉される。尚、バルブストッパ４１Ｂ、バルブ４１Ａ、ピストン２６、バルブ４２Ａ、バルブストッパ４２Ｂは、ピストンロッド２３に挿着されるバルブ組立体を構成し、ピストンロッド２３に係着されたストッパリング４１Ｃと、ピストンロッド２３に螺着されるナット２７に挟まれて固定される。
【００１８】
減衰力発生装置４０は、ばね荷重調整スリーブ２４の中心部にアジャストロッド４３を液密に螺着し、アジャストロッド４３に固定したニードルバルブ４４をピストンロッド２３の中空部に挿入し、ピストンロッド２３に設けたバイパス路４５の開度をニードルバルブ４４の上下動により調整する。バイパス路４５は、ピストン２６をバイパスし、ピストンロッド側油室２１Ａとピストン側油室２１Ｂを連絡する。
【００１９】
減衰力発生装置４０は、圧側行程では、低速域で、ニードルバルブ４４により開度調整されたバイパス路４５の通路抵抗により圧側減衰力を発生し、中高速域で、圧側ディスクバルブ４１Ａの撓み変形により圧側減衰力を発生する。また、伸側行程では、低速域で、ニードルバルブ４４により開度調整されたバイパス路４５の通路抵抗により伸側減衰力を発生し、中高速域で、伸側ディスクバルブ４２Ａの撓み変形により伸側減衰力を発生する。この圧側減衰力と伸側減衰力により、前述した懸架スプリング３３の伸縮振動を制振する。
【００２０】
油圧緩衝器１０は、キャップ１３の下端面に、インナチューブ１２に設けた隔壁部材１９の上端部が最圧縮ストロークで衝合するストッパラバー１３Ａを固着しており、このストッパラバー１３Ａによって最圧縮ストロークを規制する。
【００２１】
油圧緩衝器１０は、インナチューブ１２の上端側の隔壁部材１９のピストンロッド側油室２１Ａに臨む下端面に加締め固定したスプリングシート５１と、ピストン２６の上端面の側に設けたバルブストッパ４１Ｂとの間にリバウンドスプリング５２を介装してある。油圧緩衝器１０の最伸長時に、隔壁部材１９がリバウンドスプリング５２をバルブストッパ４１Ｂとの間で加圧することにより、最伸長ストロークを規制する。
【００２２】
しかるに、油圧緩衝器１０にあっては、図４に示す如く、アウタチューブ１１とインナチューブ１２の環状隙間からなる前記環状油室１７の断面積Ｓ１を、ピストンロッド２３の断面積（外径に囲まれる面積）Ｓ２より大きく形成している（Ｓ１＞Ｓ２、但しＳ１≧Ｓ２でも可）。
【００２３】
また、図５に示す如く、隔壁部材１９のロッドガイド部１９Ａに、圧側行程では油溜室２２からピストンロッド側油室２１Ａへの油の流れを許容し、伸側行程ではピストンロッド側油室２１Ａから油溜室２２への油の流れを阻止するチェック弁６０を設けている。隔壁部材１９のロッドガイド部１９Ａの内周にはバルブ室６１が設けられ、バルブ室６１の上端側の段差部６１Ａと、バルブ室６１の下端側に設けられた前述のスプリングシート５１との間にチェック弁６０が収容される。チェック弁６０は、図６に示す如く、段差部６１Ａとスプリングシート５１の間隔より短尺とされ、下端面に横溝６２を形成される。チェック弁６０は、隔壁部材１９のロッドガイド部１９Ａに設けたバルブ室６１の内周に摺接して上下変位可能に設けられる。チェック弁６０の外周は、隔壁部材１９のロッドガイド部１９Ａに設けたバルブ室６１の内周との間に、油溜室２２からピストンロッド側油室２１Ａへの油の流れを許容する流路を形成する。チェック弁６０は、ピストンロッド２３を摺動自在に支持するブッシュ７０をその内周に圧入されて備える。圧側行程では、チェック弁６０はインナチューブ１２に進入するピストンロッド２３に連れ移動して図５の下方に移動し、スプリングシート５１に衝合するとともに、段差部６１Ａとの間に隙間を形成し、ピストンロッド側油室２１Ａの油を横溝６２からその外周経由で段差部６１Ａとの隙間を通って油溜室２２へ排出可能とする。伸側行程では、チェック弁６０はインナチューブ１２から退出するピストンロッド２３に連れ移動して図５の上方に移動し、段差部６１Ａに衝合して該段差部６１Ａとの間の隙間を閉じ、ピストンロッド側油室２１Ａの油が上述した圧側行程の逆経路で油溜室２２へ排出されることを阻止する。
【００２４】
また、隔壁部材１９のロッドガイド部１９Ａはピストンロッド２３の周囲にオイルシールを封着していないから、チェック弁６０の内周に圧入してあるブッシュ７０がピストンロッド２３の周囲に形成する微小間隙（又はチェック弁６０が段差部６１Ａとの間に形成する微小間隙）により、ピストンロッド側油室２１Ａと油溜室２２を連通する微小流路（オリフィス）７１（不図示）を構成する。微小流路７１は、隔壁部材１９のロッドガイド部１９Ａに穿設され、ピストンロッド側油室２１Ａと油溜室２２を連通するものでも良い。
【００２５】
しかるに、油圧緩衝器１０にあっては、圧縮位置に依存した圧側減衰力を発生させるため、以下の構成を備える。
【００２６】
油圧緩衝器１０では、環状油室１７とピストンロッド側油室２１Ａを連通するようにインナチューブ１２に設けた前述の油孔２８を第１の油孔とし、環状油室１７とピストン側油室２１Ｂを連通する第２の油孔２９をインナチューブ１２に設け、乗車１Ｇ（Ｇは重力の加速度）位置を中心とする小さなストロークを超えて圧縮するときにピストン２６の外周に設けたピストンリング２６Ａによって第２の油孔２９をピストン側油室２１Ｂに対し遮断する（スプリングカラー３１等のピストン２６に付帯する部材により第２の油孔２９をピストン側油室２１Ｂに対し遮断するものでも良い）。
【００２７】
ここで、ピストン２６の下端面に前述の如く支持されているスプリングカラー３１は、圧縮ストロークでピストン２６が第２の油孔２９に到達する前段階で、第２の油孔２９が設けられているインナチューブ１２の内周との間に環状の間隙を形成する。そして、スプリングカラー３１は、ピストン２６に衝合する上端外径をピストン２６の外周径に等しくする状態下で、インナチューブ１２の底部側に向かって縮径するテーパ部３１Ａをその外周に備え、圧縮ストロークが大きくなるに従い、第２の油孔２９との間隙（第２の油孔２９の開度）を徐々に狭める。
【００２８】
油圧緩衝器１０の動作は以下の如くになる。
（圧側行程）
圧側行程でインナチューブ１２に進入するピストンロッド２３の進入容積分の作動油がインナチューブ１２の内周の油室２１Ａからインナチューブ１２の油孔２８を介して環状油室１７に移送される。このとき、環状油室１７の容積増加分ΔＳ１（補給量）がピストンロッド２３の容積増加分ΔＳ２より大きいから、環状油室１７への油の必要補給量のうち、（ΔＳ１−ΔＳ２）の不足分が油溜室２２からチェック弁６０を介して補給される。
【００２９】
この圧側行程では、前述した通り、低速域で、ニードルバルブ４４により開度調整されたバイパス路４５の通路抵抗により圧側減衰力を発生し、中高速域で、圧側ディスクバルブ４１Ａの撓み変形により圧側減衰力を発生する。
【００３０】
また、この圧側行程では、圧側減衰力を下記(a)〜(c)の如くに圧縮位置に依存せしめる。
【００３１】
(a)乗車１Ｇ位置（図１）を中心とした小ストローク域では、ピストン２６は第２の油孔２９をピストン側油室２１Ｂに全開させており、ピストンロッド側油室２１Ａとピストン側油室２１Ｂを、環状油室１７が第１の油孔２８、第２の油孔２９とともに形成するバイパス油路により導通し、ピストン側油室２１Ｂからピストンロッド側油室２１Ａへの作動油の流れを減衰力発生装置４０に対しバイパスさせるから、圧側減衰力は低い。
【００３２】
(b)圧縮ストロークが大きくなるに従い、スプリングカラー３１のテーパ部３１Ａが第２の油孔２９との間隙を徐々に狭め、上述(a)のバイパス油路の入口開度を狭めるから、減衰力発生装置４０を通過するピストン側油室２１Ｂからピストンロッド側油室２１Ａへの作動油の流れが次第に多くなり、圧側減衰力は次第に高くなる。
【００３３】
(c)乗車１Ｇ位置を中心とする小さなストローク域を超えて圧縮ストロークが更に大きくなると、ピストン２６が第２の油孔２９をピストン側油室２１Ｂに対し遮断する。ピストン側油室２１Ｂからピストンロッド側油室２１Ａヘ流れる作動油の全量が減衰力発生装置４０を通過するものとなり、高い圧側減衰力を発生させる。
【００３４】
（伸側行程）
伸側行程でインナチューブ１２から退出するピストンロッド２３の退出容積分の作動油が環状油室１７からインナチューブ１２の油孔２９を介してインナチューブ１２の内周の油室２１Ａに移送される。このとき、環状油室１７の容積減少分ΔＳ１（排出量）がピストンロッド２３の容積減少分ΔＳ２より大きいから、環状油室１７からの油の排出量のうち、（ΔＳ１−ΔＳ２）の余剰分が微小流路７１を介して油溜室２２へ排出される。
【００３５】
この伸側行程では、前述した通り、低速域で、ニードルバルブ４４により開度調整されたバイパス路４５の通路抵抗により伸側減衰力を発生し、中高速域で、伸側ディスクバルブ４２Ａの撓み変形により伸側減衰力を発生する。また、上述の微小流路７１の通路抵抗による伸側減衰力も発生する。
【００３６】
この伸側行程でも、最圧縮ストローク側では、ピストン２６が第２の油孔２９をピストン側油室２１Ｂに対し遮断しており減衰力発生装置４０による伸側減衰力は高い。他方、乗車１Ｇ位置を中心とした小ストローク域では、ピストン２６が第２の油孔２９をピストン側油室２１Ｂに対し全開させ伸側減衰力は低い。中間ストローク域では、スプリングカラー３１のテーパ部３１Ａが第２の油孔２９との間隙を徐々に開き、伸側減衰力は次第に低くなる。
【００３７】
尚、インナチューブ１２の内部の油の温度変化による容積変化量は、微小流路７１を介して油溜室２２に排出され、又は油溜室２２から補給されて補償される。
【００３８】
従って、本実施形態によれば以下の作用がある。
（請求項１に対応する作用）
▲１▼乗車１Ｇ位置を中心とした小ストローク域では、ピストン２６の両側の油室２１Ａ、２１Ｂが環状油室１７によって形成されるバイパス油路により連通し、ピストン側油室２１Ｂからピストンロッド側油室２１Ａへの作動油の流れがピストン２６に設けた減衰力発生装置４０をバイパスするから、発生する圧側減衰力は低く、やわらかい乗り心地が得られる。他方、大きくストロークした最圧縮側では、バイパス油路が閉じられ、ピストン側油室２１Ｂからピストンロッド側油室２１Ａへの作動油の流れはピストン２６に設けた減衰力発生装置４０を通るから、圧側減衰力が高くなり、大入力を緩衝し、ふんばり感（底突き防止）を得ることができる。
【００３９】
▲２▼アウタチューブ１１とインナチューブ１２の間に形成される環状油室１７を利用し、ピストン２６の両側の油室２１Ａ、２１Ｂを連通するバイパス油路を形成するから、格別な部材を必要とせず、構造簡素な位置依存機構を構成することができる。また、検出スプリングを使用する場合に比べ、位置に依存した圧側減衰力を安定、確実に発生させることができる。
【００４０】
（請求項２に対応する作用）
▲３▼ピストン２６の側に支持したスプリングカラー３１をテーパ状にしたから、圧縮ストロークが大きくなるに従い、該スプリングカラー３１が第２の油孔２９との間に形成する間隙（第２の油孔２９の開度）を徐々に狭め、結果として、圧側減衰力を徐々に高める。これにより、第２の油孔２９の開閉の切替えに伴なう減衰力変化の違和感をなくすことができ、圧側減衰力を圧縮位置に依存してスムースに変化させることができる。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。本発明が適用される油圧緩衝器は、インナチューブに進入／退出するピストンロッドの進入容積分／退出容積分の作動油の容積変化や、インナチューブ内の油室の温度変化による作動油の容積変化を補償する体積補償室を、アウタチューブとインナチューブの間の環状油室により構成する。
【００４２】
また、本発明が適用される油圧緩衝器は、アウタチューブを車輪側に、インナチューブを車体側に配置する正立型フロントフォークであっても良い。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、インナチューブ内にピストンが摺動する油室を設けた油圧緩衝器において、圧縮位置に依存した圧側減衰力を簡素な構造によって安定的に発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は油圧緩衝器の全体を示す断面図である。
【図２】図２は図１の下端側の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】図３は図１の上端側の要部を拡大して示す断面図である。
【図４】図４は図３のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】図５は図３の要部拡大断面図である。
【図６】図６はチェック弁を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０油圧緩衝器
１１アウタチューブ
１１Ａガイドブッシュ
１２インナチューブ
１２Ａガイドブッシュ
１７環状油室
１９隔壁部材
２１油室
２１Ａピストンロッド側油室
２１Ｂピストン側油室
２３ピストンロッド
２６ピストン
２８第１の油孔
２９第２の油孔
３１スプリングカラー
３３懸架スプリング
４０減衰力発生装置（圧側減衰力発生手段）
４１圧側流路（油路）

Claims

アウタチューブ内にインナチューブを上下のガイドブッシュを介して摺動自在に挿入し、
前記アウタチューブと前記インナチューブの間に、前記２つのガイドブッシュにて区画される環状の油室を設け、
前記インナチューブの内周に、前記アウタチューブ側に取り付けたピストンロッドを摺動自在に案内する隔壁部材を設け、該隔壁部材と該インナチューブの内周との間に油室を区画し、
前記ピストンロッドの先端部に設けたピストンにて、前記インナチューブ内の油室を、前記ピストンロッドを収容するピストンロッド側油室とピストンロッドを収容しないピストン側油室に区画し、
前記ピストン又はピストンロッドに前記ピストンロッド側油室とピストン側油室を連通する油路と圧側減衰力発生手段を設けた車両用の油圧緩衝器において、
前記インナチューブに、前記環状の油室と前記ピストンロッド側油室を連通する第１の油孔と、前記環状の油室と前記ピストン側油室を連通する第２の油孔を設け、前記ピストンロッド側油室とピストン側油室を前記環状の油室によって形成されるバイパス油路により連通可能にし、圧縮行程の最圧縮側で、前記ピストンによって該第２の油孔を該ピストン側油室に対し遮断し、上記バイパス油路を閉じるようにし、
前記環状の油室により、前記インナチューブに進入、退出するピストンロッドの容積分の作動油を補償する体積補償室を形成するようにしたことを特徴とする車両用の油圧緩衝器。
前記ピストン又はピストンロッドの側に支持され、インナチューブの底部側に向かって縮径し、前記第２の油孔との間に環状の隙間を形成するスプリングカラーを設け、該スプリングカラーと前記インナチューブの側との間に懸架スプリングを介装した請求項１に記載の車両用の油圧緩衝器。