JP4839175B2 - Air suspension - Google Patents
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Description
この発明は、エアサスペンションに関し、特に、自転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緩衝器としての利用に向くエアサスペンションの改良に関する。 The present invention relates to an air suspension, and more particularly to an improvement of an air suspension suitable for use as a shock absorber that is mounted on a front wheel side of a bicycle and absorbs road surface vibrations input to the front wheel.
自転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には、反力を金属製のコイルバネの伸縮で得るのではなくエアの膨縮で得るとする提案がある。
There have been various proposals for shock absorbers that are mounted on the front wheel side of the bicycle and absorb road vibrations input to the front wheels. Among them, for example,
すなわち、特許文献1には、上端側部材とされるシリンダ体内に下端側部材とされるロッド体を出没可能に挿通し、シリンダ体内にピストンを摺動可能に収装すると共にこのピストンにシリンダ体内に導入されるロッド体の先端を連結し、シリンダ体内にピストンで画成されるロッド側室がエアを充満した気体室とされる緩衝器たるサスペンションが開示されている。
That is, in
それゆえ、この特許文献1に開示のサスペンションにあっては、シリンダ体にピストンで画成されるロッド側室がエアを充満した気体室であるから、この気体室が膨縮されるときに反力たるエアバネ力を発揮することになり、また、シリンダ体内のピストン室に画成される気室部分を有するから、この気室部分の膨縮で同じく反力たるエアバネ力を発揮することになる。
Therefore, in the suspension disclosed in
その結果、この特許文献1に開示のサスペンションにあっては、伸長時の反力をエアの収縮で得ると共に、収縮時に反力を金属製のコイルバネではなく同じくエアの収縮で得ることが可能になるから、サスペンションにおける全体重量の軽減化が可能になり、このサスペンションを緩衝器として自転車の前輪側に架装する場合には、自転車の前輪側における質量を小さくしてハンドルの操縦性を改善し得ることになる。
しかしながら、上記した特許文献1に開示のサスペンションにあっては、全体重量の軽減化を可能にし得るとする点で、また、凡そ筒型の緩衝器とされることから、些かの不具合があると指摘される可能性がある。
However, the suspension disclosed in the above-mentioned
すなわち、凡そ従来の周知の緩衝器がそうであるように、上記したサスペンションにあっても、収縮時の反力は、シリンダ体内のピストン側室における反力とされるが、サスペンションを収縮させるいわゆる車体荷重に対抗するものであるから、このサスペンションの伸長時の反力に比較すると極めて大きくなるのが通例である。 That is, as is the case with conventional well-known shock absorbers, even in the above-described suspension, the reaction force during contraction is the reaction force in the piston side chamber in the cylinder body, but the so-called vehicle body that contracts the suspension. Since it is against the load, it is usually very large compared to the reaction force when the suspension is extended.
その結果、上記したサスペンションにあっても、ピストン側室における反力の基準となる内圧に対抗し得る構造を備え、また、シール部材がピストン側室における反力の基準となる内圧に対抗し得る高い耐久性を有することが要請されることになる不具合がある。 As a result, the above-described suspension has a structure capable of resisting the internal pressure that is a reference for the reaction force in the piston side chamber, and the seal member has high durability that can resist the internal pressure that is the reference for the reaction force in the piston side chamber. There is a problem that it is required to have the property.
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、全体重量の軽減化を可能にするのはもちろんのこと、シール部材における耐久性を大幅に向上させることを可能にして、その汎用性の向上を期待するのに最適となるエアサスペンションを提供することである。 The present invention was created in view of such a current situation, and the object of the present invention is to greatly reduce the durability of the seal member as well as to reduce the overall weight. It is possible to provide an air suspension that is optimal for expecting an improvement in its versatility.
上記の目的を達成するため、本発明の手段は、自転車におけるハンドル側に連結されるアウターチューブと、上記アウターチューブ内に出没自在に挿入した車輪側インナーチューブと、上記インナーチューブ内に摺動可能に収装したピストンと、上記アウターチューブの軸芯部に垂設すると共に上記インナーチューブ内に挿入されて上記ピストンに連結したロッド体と、上記インナーチューブ内に上記ピストンで画成されたロッド側室及びピストン側室とを備えた自転車用エアサスペンションにおいて、上記アウターチューブ内に上記インナーチューブの挿通で画成した気体室を設け、上記ロッド側室を気体室として構成させると共に上記ピストン側室を常時大気に連通させ、上記アウターチューブ内の上記気体室が上記インナーチューブの外径を内圧の基準径にしたことを特徴とするものである。
この場合、アウターチューブ内に画成される気体室の断面積がインナーチューブの外径から導き出される断面積からロッド体の断面積を差し引いた値とされてなる一方で、ロッド体の断面積がインナーチューブの断面積より小さく設定されているのが好ましい。
同じく、ロッド体がインナーチューブ内にピストンで画成されるロッド側室たる気体室と外部との連通を許容する通路を有すると共に、この通路に外部からのエアの供給を許容するチェック弁が配設されてなるのが好ましい。
同じく、アウターチューブがアウターチューブ内の気体室と外部との連通を許容する通路を有すると共に、この通路に外部からのエアの供給を許容するチェック弁が配設されているのが好ましい。
In order to achieve the above object, the means of the present invention includes an outer tube connected to the handle side of a bicycle, a wheel side inner tube inserted in and out of the outer tube, and a slide in the inner tube. A rod housed in the inner tube, and a rod body inserted into the inner tube and connected to the piston, and a rod side chamber defined by the piston in the inner tube And an air suspension for a bicycle having a piston side chamber, a gas chamber defined by the insertion of the inner tube is provided in the outer tube, the rod side chamber is configured as a gas chamber, and the piston side chamber is always in communication with the atmosphere. is, the gas chamber in the outer tube of the inner tube It is characterized in that it has a diameter standard diameter of the internal pressure.
In this case, the cross-sectional area of the gas chamber defined in the outer tube is a value obtained by subtracting the cross-sectional area of the rod body from the cross-sectional area derived from the outer diameter of the inner tube, while the cross-sectional area of the rod body is It is preferable to set it smaller than the cross-sectional area of the inner tube.
Similarly, the rod body has a passage that allows communication between the gas chamber, which is a rod side chamber defined by a piston in the inner tube, and the outside, and a check valve that allows supply of air from the outside is provided in this passage. It is preferable to be made.
Similarly, it is preferable that the outer tube has a passage that allows communication between the gas chamber in the outer tube and the outside, and a check valve that allows supply of air from the outside is provided in this passage.
本発明の自転車用エアサスペンションによれば、アウターチューブ内に気体室が画成され、インナーチューブ内のロッド側室も気体室として画成され、同じくインナーチューブ内のピストン側室を常時大気に連通させ、そして、伸長時にインナーチューブ内の気体室が収縮してエア反力を生じることになり、収縮時にはアウターチューブ内の気体室が収縮して同じくエア反力を生じることになる。According to the air suspension for a bicycle of the present invention, a gas chamber is defined in the outer tube, a rod side chamber in the inner tube is also defined as a gas chamber, and the piston side chamber in the inner tube is always in communication with the atmosphere. When the gas tube extends, the gas chamber in the inner tube contracts to generate an air reaction force. At the time of contraction, the gas chamber in the outer tube contracts to generate an air reaction force.
したがって、ピストン側室の断面積に対してアウターチューブ内の気体室における断面積の方が大きくなるから、車体からの荷重が同じ場合に、ピストン側室の断面積に基づく内圧よりアウターチューブ内の断面積に基づく内圧の方が低くなる。Accordingly, since the cross-sectional area in the gas chamber in the outer tube is larger than the cross-sectional area in the piston-side chamber, the cross-sectional area in the outer tube is larger than the internal pressure based on the cross-sectional area in the piston-side chamber when the load from the vehicle body is the same. The internal pressure based on is lower.
その結果、収縮時の内圧をピストンの径に依存する設定に比較して、インナーチューブの外径に依存する設定の方が機械的構造やシール部材にいわゆる余裕を持たせることが可能になり、耐久性を向上させることが可能になり、全体重量の軽減化に寄与することになる。
As a result, compared to the setting that depends on the piston diameter for the internal pressure during contraction, the setting that depends on the outer diameter of the inner tube can provide a so-called margin for the mechanical structure and the seal member, Durability can be improved, which contributes to reduction of the overall weight.
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、この発明によるエアサスペンションは、図示するところでは、自転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緩衝器として具現化されるとしている。 The present invention will be described below on the basis of the illustrated embodiment. The air suspension according to the present invention is, as illustrated, a buffer that is mounted on the front wheel side of a bicycle and absorbs road surface vibrations input to the front wheel. It is supposed to be embodied as a container.
そこで、この緩衝器について説明すると、まず、原理的には、図1に示すように、アウターチューブ1と、インナーチューブ2と、ピストン3と、ロッド体4とを有してなるとしている。
Therefore, this shock absorber will be described. First, in principle, as shown in FIG. 1, the shock absorber has an
アウターチューブ1は、緩衝器における上端側部材とされるもので、具体的には、上端側が自転車におけるハンドル側(図示せず)に連結され、下端側にインナーチューブ2の上端側を出没可能に挿通させるとしている。
The
インナーチューブ2は、緩衝器における下端側部材とされるもので、具体的には、下端側が自転車における車輪側(図示せず)に連結され、上端側がアウターチューブ1内に出没可能に挿通されることで、このアウターチューブ1内に部屋たる気体室Aを画成するとしている。
The
ピストン3は、インナーチューブ2内に摺動可能に収装されて、このインナーチューブ2内に図中でピストン3の上方側となるロッド側室たる気体室Bと図中でピストン3の下方側となり対器に連通するピストン側室Cを画成するとしている。
The
ロッド体4は、上端がアウターチューブ1の上端部の軸芯部に連設された状態でアウターチューブ1の軸芯部に垂設されてなると共に、下端側がインナーチューブ2内に出没可能に挿通され、インナーチューブ2内に導入される図中で下端となる先端に上記のピストン3を連結させている。
The rod body 4 is suspended from the shaft core portion of the
それゆえ、以上のように形成された緩衝器にあっては、アウターチューブ1内に気体室Aが画成され、インナーチューブ2内にも気体室Bが画成されると共に、同じくインナーチューブ2内に画成されるピストン側室Cが大気に連通されてなるとするから、全体重量の軽減化に寄与し得ることになる。
Therefore, in the shock absorber formed as described above, the gas chamber A is defined in the
そして、この緩衝器にあっては、伸長時にインナーチューブ2内の気体室Bが収縮してエア反力を生じることになり、収縮時にはアウターチューブ1内の気体室Aが収縮して同じくエア反力を生じることになる。
In this shock absorber, the gas chamber B in the
上記したところがこの緩衝器の基本的な構成であるが、さらには、まず、緩衝器にあって、アウターチューブ1は、上端部1aにチェック弁1bを有してなるとしており、このチェック弁1bによって、アウターチューブ1内の気体室Aに対する外部からのエアの補給的供給を許容するとしている。
The above is the basic configuration of the shock absorber. First, in the shock absorber, the
つぎに、この緩衝器にあって、ロッド体4は、気体室Bと外部との連通を許容する通路4aを有すると共に、この通路4aにチェック弁4bを有してなるとしており、このチェック弁4bによって、気体室Bに対する外部からのエアの補給的供給を許容するとしている。
Next, in this shock absorber, the rod body 4 has a
ところで、上記した緩衝器にあって、アウターチューブ1内の気体室Aは、原理的には、インナーチューブ2の外径を内圧の基準径にしてなるもので、具体的には、ロッド体4が存在するから、図1中に符号aで示す環状となる断面積がインナーチューブ2の外径によって導き出される断面積からロッド体4の断面積を差し引いた値とされて、気体室Aにおける内圧が設定されるとしている。
By the way, in the above-described shock absorber, the gas chamber A in the
それゆえ、この緩衝器にあって、アウターチューブ1内にインナーチューブ2が没入することになる収縮時には、上記の環状の断面積aに基づいた内圧が発生されることになる。
Therefore, in this shock absorber, when the
すなわち、凡そこの種の緩衝器が収縮するのはいわゆる車体荷重が作用するときであり、このときの荷重は、緩衝器が伸長するときの荷重に比較すると、比較にならないほどに大きいのは、経験則の示すところである。 In other words, the shock absorber of this kind contracts when a so-called vehicle body load is applied, and the load at this time is so large that it cannot be compared with the load when the shock absorber extends. This is the rule of thumb.
ちなみに、図示する緩衝器の伸長時における気体室Bの内圧は、図1中に符号bで示す環状となる断面積がピストン3の断面積からロッド体4の断面積を差し引いた値を基準値にして設定される。
Incidentally, the internal pressure of the gas chamber B at the time of expansion of the shock absorber shown in the figure is a reference value obtained by subtracting the cross-sectional area of the rod body 4 from the cross-sectional area of the
一方、この緩衝器にあって、インナーチューブ2内にピストン4の収装で画成されるピストン側室Cが閉塞された気体室とされていると仮定すると、この緩衝器の収縮時におけるピストン側室Cの内圧は、ピストン3の断面積、すなわち、図1中に符号cで示す円形となる断面積を基準値にすることになる。
On the other hand, in this shock absorber, assuming that the piston side chamber C defined by the accommodation of the piston 4 in the
それに対して、この発明にあって、緩衝器の収縮時に発生される内圧は、アウターチューブ1内の気体室Aにおける内圧とされるとしており、このとき、図中に符号aで示す環状の断面積が基準面積となるのは上述した通りである。
On the other hand, in the present invention, the internal pressure generated when the shock absorber contracts is assumed to be the internal pressure in the gas chamber A in the
したがって、この緩衝器にあっては、ロッド体4の断面積がインナーチューブ2の断面積を超えない設定にある限りにおいて、ピストン側室Cの断面積cに対してアウターチューブ内の気体室Aにおける断面積aの方が大きくなるから、この緩衝器に作用する車体からの荷重が同じ場合に、断面積cに基づく内圧より断面積aに基づく内圧の方が低くなると言い得ることになる。
Therefore, in this shock absorber, as long as the cross-sectional area of the rod body 4 is set so as not to exceed the cross-sectional area of the
その結果、この緩衝器にあっては、収縮時の内圧をピストン3の径に依存する設定に比較して、同じ機械的構造やシール部材を採用する場合に比較して、インナーチューブ2の外径に依存する設定の方が機械的構造やシール部材にいわゆる余裕を持たせることが可能になり、耐久性を向上させることが可能になると言い得ることになる。
As a result, in this shock absorber, the inner pressure at the time of contraction is compared with a setting that depends on the diameter of the
図2乃至図4は、上記した緩衝器を具体的に形成する場合の一例を示すものであり、以下には、これについて少し説明するが、まず、図2に示すように、緩衝器は、上端側部材たるアウターチューブ1内に下端側部材たるインナーチューブ2を出没可能に挿通してなるとしており、このとき、インナーチューブ2の上端部2cの外周には、軸受け部材21が介装されていて、この軸受け部材の外周をアウターチューブ1の内周に摺接させるとしている。
FIG. 2 to FIG. 4 show an example in the case where the above-described shock absorber is specifically formed. Hereinafter, this will be described a little, but first, as shown in FIG. An
そして、この緩衝器にあって、インナーチューブ2の上端部2cの内周にはヘッドキャップ部材22が螺着されていて、このヘッドキャップ部材22によってインナーチューブ2の上端開口を閉塞するとしている。
In this shock absorber, a
また、このヘッドキャップ部材22は、軸芯部にロッド体4を貫通させており、このとき、ロッド体4の外周に摺接するブッシュ部材23とシール部材24とを軸芯部に有してなるとしている。
Further, the
一方、インナーチューブ2内に収装されるピストン3は、外周にピストンリング31とピストンシール32とを有してなるとしており、このピストンリング31およびピストンシール32の外周がインナーチューブ2の内周に摺接するとしている。
On the other hand, the
そして、このピストン3は、ロッド体4の図中で下端部となる先端螺条部4cに螺着されてロッド体4の先端に連結されてなるとしており、このとき、前記した通路4aを形成するロッド体4の軸芯部に開穿の透孔4dにおける下端開口を閉塞するとしている。
The
ロッド体4は、通路4aたる軸芯部の透孔4dとインナーチューブ2内のロッド側室たる気体室Bの連通を許容する連通孔4eを有してなるとしており、前記したチェック弁4bを介しての外部からのエアの気体室Bへの補給的供給を可能にするとしている。
The rod body 4 has a communication hole 4e that allows communication between the through
一方、図3に示すように、アウターチューブ1の上端部1cの内周には、上端キャップ部材11が螺着されていて、この上端キャップ部材11によってアウターチューブ1の上端開口を閉塞するとしている。
On the other hand, as shown in FIG. 3, an upper
そして、この上端キャップ部材11は、軸芯部にロッド体4の上端部4fを螺着させており、このとき、ロッド体4の上端部4fには、弛み止めのナット41が螺着されてなると共に、上端部4fの近傍下方部にバンプクッション42をホルダ43の利用下に介装させてなるとしている。
The upper
また、上端キャップ部材11は、前記したチェック弁1b,4b(図1参照)を構成するゴム体12,13を有すると共に、前記した通路1a,4a(図1参照)構成する連通孔11a,11bを有してなるとしている。
The upper
それゆえ、このゴム体12,13と連通孔11a,11bとからなるチェック弁にあっては、いわゆる注射針構造の注入治具を利用して、すなわち、連通孔11a,11bを介して注入治具でゴム体12,13を貫通し、外部からのエア、たとえば、空気入れからのエアを気体室Aに供給し得ることになる。
Therefore, in the check valve including the
なお、上記のチェッ弁を有する、すなわち、上端キャップ部材11に連通孔11a,11bを有するアウターチューブ1にあっては、たとえば、図中に仮想線図で示すように、防塵キャップ14が嵌着されてなるとしても良いだろう。
In the
さらに、図4に示すように、インナーチューブ2は、下端部2cにボトム部材25を螺着させていて、このボトム部材25の軸芯部に前記した連通孔2b(図1参照)を構成する連通孔25aを有するとしている。
Further, as shown in FIG. 4, the
ちなみに、このボトム部材25には、図示しないが、多くの場合に、この緩衝器を自転車の前輪に枢着するための各種ブラケットが一体に設けられるとされている。
Incidentally, although not shown, the
前記したところは、この発明のエアサスペンションが自転車の前輪側に架装される緩衝器としての利用に向くとして説明したが、この発明が意図するところからすれば、このエアサスペンションの基本構想が自動二輪車の前輪側に架装される緩衝器たるフロントフォークに具現かされるとしても良いことはもちろんであり、その場合にこの発明の効果の発揮が可能とされるのももちろんである。 In the above description, the air suspension of the present invention has been described as being suitable for use as a shock absorber mounted on the front wheel side of a bicycle. However, from the point of view of the present invention, the basic concept of this air suspension is automatic. Of course, it may be embodied in a front fork that is a shock absorber mounted on the front wheel side of the two-wheeled vehicle, and in that case, the effect of the present invention can be exhibited.
1 アウターチューブ
1a,4a 通路
2b,4b チェック弁
2 インナーチューブ
3 ピストン
4 ロッド体
6 チェック弁を構成するゴム体
A アウターチューブ内の気体室
B ロッド側室たる気体室
C ピストン側室
a 気体室Aの断面積
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