JP5461228B2 - スプリングガイド及びクッションユニット - Google Patents
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Description
このクッションユニットの構造は、筒状の外軸部材に内軸部材を軸方向に摺動自在に嵌合させたダンパセットと、このダンパセットを同軸上に内部に納めて外軸部材と内軸部材との間に介装されるコイルスプリングと、を備える。そして、その機能は、車両の走行に伴う車輪の上下動が、コイルスプリングによって緩衝され、ダンパセットにより減衰・吸収されて乗り心地等が維持される。
これまでのクッションユニットの改善について簡単に説明すると、例えば、コイルスプリングの一端部を、比較的厚みのあるラバーキャップで覆うことで振動を抑える構造のもの、さらには、図15や図16に示すような改良が提案されている。
すなわち、図15に示す構造は、外軸部材61を覆う筒状のスプリングシート66が当該外軸部材61に軸方向摺動自在に設けられ、スプリングシート66に設けられたフランジ66aと外軸部材側のフランジ61aとの間にコイルスプリング64aが介装され、フランジ66aと内軸部材側のフランジ62aとの間にコイルスプリング64bが介装された構造となっている。このクッションユニット65の構造によれば、共振点の異なる2つのコイルスプリング64a、64bがスプリングシート66を介して連結されていることで、これらコイルスプリング64a、64bが相互に干渉し合うことにより共振が抑制される。
ダンパセット53の外軸部材51とコイルスプリング56との間に、切れ目スリット58aを有する筒状のスプリングガイド57を設けた構造である。そして、このスプリングガイド57は、その先端側(クッションユニット中央寄り)に設けられた弾性リング63によりシート径を拡張するような開き方向へ付勢されている。これにより、車両の走行振動等により振動するコイルスプリング56にスプリングガイド57を積極的に接触させてコイルスプリング56の振動を抑制する、というものである。
このクッションユニット40は、コイルスプリング56の内側にスプリングガイド57を設けるだけであるので、クッションユニットが大型化することはなく、また、煩雑な作業を要することなくクッションユニット40を組み立てることができる。
このような状況から、この種のスプリングガイドにおいては、これまで以上にその構造が簡単にして異音の抑制効果が高く、組み込み性も優れているものが求められているのが現状である。
すなわち、従来の断面円筒形状のスプリングガイドに比べると、コイルスプリングとスプリングガイドとの角部分での接触と、スプリングガイドと外軸部材との辺部分(本体胴部の断面からみて辺部分のほぼ中央)との接触という常時離れた位置での接触状態が発生するので、変位する空間が角部にて確保されているので、スプリングガイドの径方向の変形がし易くなる。したがって、コイルスプリングの音を抑制できる。
したがって、本発明のスプリングガイドは、コイルスプリングに対する制振機能を長期に確保できる。
したがって、本発明にかかるスプリングガイドは、その軸方向で本体胴部の弾性力が微妙に異なることで広範囲な周波数の振動に対して制振機能を発揮できるという効果を奏する。
しかも、本発明にかかるクッションユニットは、スプリングガイドの横断面形状が単に多角形というシンプルな構成であるので、製造性に優れ、意匠的にも優れた製品を提供することができる。
さらに、本発明にかかるクッションユニットは、その組み立て時において、スプリングガイドがコイルスプリングに対して差し込み易く、スプリングガイドが外軸部材を挟み込むように保持して、組み立て作業時の仮止め状態を作ることができ、組み立て時の取扱い性を向上させることができる。
(第1実施形態)
まず、本発明の第1実施形態について、図1〜図8を参照しながら詳細に説明する。本実施形態は、自動二輪車に適用したスプリングガイドおよびクッションユニットについて、具体的に説明する。
なお、本発明に係るスプリングガイドおよびクッションユニットは自動二輪車に限らず、種々な車両のクッションユニットにも勿論適用することができるものである。
図8に示すように、自動二輪車100は、車体の骨格がフレーム70により構成され、フレーム70の前部にレッグシールド71と低床のステップフロア72が設けられ、フレーム70の後部にリアボディ73が設けられ、さらに、リアボディ73上にシート74が設けられたスクータ型である。
ハンドルバー75を上端に備えたステアリング軸76は、フレーム70の前端に備わるヘッドパイプ70aに軸回りに回動自在に支持され、ステアリング軸76の下端にはボトムブリッジ77が溶接されて設けられている。ボトムブリッジ77にはフロントフォーク78が溶接又はボルト締結されて設けられており、フロントフォーク78の下端には前輪79が回転自在に設けられている。
すなわち、自動二輪車100の走行に伴う後輪86の上下動は後述するクッションユニット10により緩衝されるように構成されている。
このクッションユニット10は、その構成を大別すると、ダンパセット8と、コイルスプリング13と、スプリングガイド1とを備えた構成である。ダンパセット8は、筒状の外軸部材11に内軸部材12を軸方向に摺動自在に嵌合させた構造を有している。そして、このダンパセット8は、公知のように、自動二輪車100の走行時、外軸部材11内で内軸部材12が軸方向に摺動することにより振動減衰作用をする。
なお、本実施形態では、外軸部材11の一端の取付け部11aがパワーユニット83に取付けられ、内軸部材12の一端が取付用ブラケット12cによりフレーム70に取付けられて、後輪86の上下動により外軸部材11内で内軸部材12が往復摺動する。
したがって、外軸部材11のフランジ11bと内軸部材12のフランジ12bとの間にコイルスプリング13が介装されて、後輪86の上下動をコイルスプリング13の伸縮とダンパセット8の減衰作用により緩衝する。
このスプリングガイド1により、図5に示すように、コイルスプリング13とダンパセット8の外軸部材11との接触は回避される。スプリングガイド1は、その本体胴部2の横断面形状が四角形に構成されていることが大きな特徴である。また、スプリングガイド1の横断面において本体胴部2に外接する外接円13aの直径(D3)は、コイルスプリング13の内径(d3)とほぼ同等か若干小さく構成されている。
なお、本明細書及び特許請求の範囲における横断面とは、スプリングガイドの軸方向に直角な断面を云うものである。
スプリングガイド1は、その一端側である基端2bにはフランジ3が形成され、また、その本体胴部2にはスプリングガイド径方向にガイド内外面に連通するスリット2dが各平面部分に1つずつ(合計で4つ)形成れている。このスリット2dは、図3に示すように、フランジ3を貫通する位置(図1および図4を参照)から本体胴部2の長手方向に沿って先端部2a(フランジ3とは反対側)の若干手前まで伸びる細長い形状を有している。
本実施形態のスプリングガイド1においては、図2に示すように、その横断面における内接円11aの直径D2は外軸部材11の外径D1と略同等に構成されている。また、スプリングガイド1の長さ(L)は、その先端部がコイルスプリング13の長手方向略中央部に位置する長さであり、外軸部材11の全長をほぼ覆う長さに構成されていることが望ましい。
なお、スプリングガイド1はゴムや樹脂等のように適度な弾性を有する材料により形成するのが好ましいが、これらの材質に限定されるものではない。例えば、適用する車両特性や使用状況による特性を考慮して、樹脂とゴムの複合体や、樹脂内に金属やその他の部材をインサート成型した複合部材等も採用することもでき、その振動特性を適宜変更することができる。
なお、図6および図7に示した概略断面模式図は、例えば自動二輪車100が走行中において、衝撃あるいは振動によってクッションユニット10(40)のコイルスプリング13(56)にクッションユニット径方向に力が加わったと仮定した場合の状態を示す。
この場合、スプリングガイド57が外軸部材51とコイルスプリング56との間でその肉厚方向で挟まれる状態となる(図7に示す状態)。
この時に、コイルスプリング56とスプリングガイド57との接触点P3と、スプリングガイド57と外軸部材51との接触点P4とは、該スプリングガイド57の肉厚分の距離を有して押圧力(F)の方向に沿って一直線に並んでいる。このような状態は、押圧力(F)によって、スプリングガイド57のほぼ一点をその厚み方向に押すだけであるので、該スプリングガイド57は変形が起こりにくく、振動エネルギーの吸収は少なく、結果、異音が発生し易い。
その結果、本体胴部2はその内側で外軸部材11を押すように接触する。すなわち、図示のごとく、2か所若しくは1か所の辺部2k(この接触点P2の接触状態の実際は点状でなく線若しくは面状接触になる)において外軸部材11と接触して、該接触点P2部分を押す。このとき、接触点P1の内側は角部分2eの内側空間Sがあるので、該角部分2eはその内側への変位が許容される。
このように、内側空間Sの存在と離れた接触点P1,P2形成する構造によって、本実施形態のスプリングガイド1は本体胴部2自身が受けた押圧力(F)を、極めて効果的にその面方向に分散することができる。したがって、押圧力の繰り返しである振動や衝撃を効果的に吸収することができる。
また、本実施形態によれば、振動吸収・制振効果を格段に高めることができるだけでなく、その構造が単純であるので、成形性にも優れている。また、構造がシンプルでスッキリしているので意匠性にも優れたスプリングガイドを提供できる。
また、本実施形態においては、スリット2dがフランジ3の内側まで延びた構成であるので、フランジ3によってその周辺の剛性が高くなりすぎるのを抑えることができるとともに、スプリングガイド13を型成形する際に軸方向の抜きのみでスリットを形成でき、型費を抑えることができる。
したがって、コイルスプリング本来のバネ特性による緩衝作用を発揮させて良好な乗り心地を実現するとともに、コイルスプリング13と他の部品との摩損を防止し、振動による異音の発生も防止することができる。
本発明の第2実施形態について、図9〜図11を参照しながら詳細に説明する。
なお、本実施形態においては、図9〜図11に示すスプリングガイドのみが前述の第1実施形態と相違する構成であるので、クッションユニット並びに該クッションユニットを適用する自動二輪車については、第1実施形態の図面を参照するとともにその説明を適宜省略する。
しかし、本実施形態では、スリット22dは、その4つすべてがスプリングガイド21の本体胴部22に内接する円、すなわち、外軸部材11との接触位置を避ける位置(本体胴部22の角部分22e寄りの位置)に形成されている。この構成によれば、スリット22dの位置が外軸部材11との接触位置と重なることが回避できる。したがって、本体胴部22と外軸部材11との接触面積を大きく取れるので、スプリングガイド21の摩耗による消耗を抑えることができる。
また、本実施形態においては、コイルスプリングの長手方向の略中段領域において、スプリングガイド自体がしっかりと保持されるので、制振作用ならびに異音抑制効果をより発揮することができる。
また、本実施形態においては、スプリングガイド21はクッションユニット10に組み込まれた状態においては、その先端22aが外軸部材11に軽く圧接しているのでガタつきが抑えられる。さらに、この先端22aと外軸部材11との圧接状態が常時存在することにより、図6を参照して説明した制振時の接触点P1とP2との離れた接触点に加えて、第3の接触点P5が構成される。このことは、スプリングガイド21の本体胴部22の周方向に離れた接触点P1,P2だけでなく本体胴部軸方向にも離れた接触点が作られていることになるので、本体胴部2の変形を複雑にして振動エネルギーをより積極的に吸収することが可能になる。また、本体胴部22が先端22aにおいて外軸部材11にガタなく常時当接している構成によれば、異音を効果的に抑えることができる。
また、本体胴部22の基端22bから先端部22aに向って細くなるような全体的なテーパ構造は、スプリングガイドの成型時の抜きテーパとしても利用でき、その製造性もよくできる。
本発明の第3実施形態について、図12〜図14を参照しながら詳細に説明する。本実施形態においては、図12〜図14に示すスプリングガイドのみが前述の第1実施形態と相違する構成であるので、クッションユニット並びに該クッションユニットを適用する自動二輪車については、第1実施形態の図面を参照するとともにその説明を適宜省略する。
また、本実施形態では、スリット32dは、その4つすべてが第2実施形態と同様に、外軸部材11との接触位置を避ける位置(角部分32e側に寄った位置)に形成されている。
このスプリングガイド31は、図13に示すように、フランジ33が形成された側と先端部32aの外径(D3)の部分は同じ大きさに構成されている。しかし、内径においては、本体胴部32はその軸方向の略中断部位から先端部32aに向かって、湾曲部34の胴部内方への湾曲が徐々に大きくなるように構成されている。すなわち、本体胴部32の軸方向に沿った平面領域(本実施形態では4角形であるので、4つの平面領域)が、先端部32aに向ってテーパ状に漸次小径となるように湾曲部34を有している。これは、スプリングガイド31は、本体胴部32の内方に向かって張り出すような湾曲部34が先端部32aで最大になり、先端部32a及びその近傍において外軸部材11を挟み込むように構成されている。
また、本実施形態においては、スプリングガイド31はクッションユニット10に組み込まれた状態おいては、その先端部32aが外軸部材11を挟持しているのでガタつきが抑えられる。
また、本体胴部32が湾曲部34において外軸部材11にガタ付き無く常時当接している構成によれば、異音を効果的に抑えることができる。
また、本実施形態においては、図13に示すように、本体胴部32は、湾曲部34の湾曲の大きさが本体胴部32の軸方向で異なる領域と、湾曲部34が無い領域がある。すなわち、本体胴部32の基部32bからその略中央部手前までは湾曲部34が形成されておらず、また、中央部の湾曲部34は小さく、先端部32aに向って徐々に大きくなっている。このような構成であると、本体胴部32は、軸方向の部位によってその剛性が異なるように構成される。
さらに、スプリングガイド31を外軸部材11に組み込むときは、フランジ33側の横断面における内接円の内径(D2−2)は外軸部材11の外径D1と略同もしくは若干大きめに構成できるので、差し込み操作性を良くすることができる。この湾曲部34によれば、その押圧力により、スプリングガイド31と外軸部材11との仮止めが容易にできるので、本実施形態においても、クッションユニット10は組立作業を容易に行うことができる構造となっている。
また、第2および第3実施形態において、本体胴部(22,32)に設けられる最小径を有する構造は、本体胴部全体あるいは一部がテーパ状に漸次小径となるように構成されているが、このような構成に限らず、例えば単に突起が本体胴部内方に向かって突出した構造であってもよい。
2a,22a,32a 先端部
2,22,32 本体胴部
3,23,33 フランジ
8 ダンパセット
10 クッションユニット
11 外軸部材
12 内軸部材
13 コイルスプリング
100 自動二輪車
D1 外軸部材の外径
D2 本体胴部のある横断面における内接円の径
D2-1 本体胴部の先端部の横断面における内接円の径
D2-2 本体胴部の基端部の横断面における内接円の径
D3 本体胴部のある横断面における外接円の径
Claims (8)
- 筒状の外軸部材(11)に内軸部材(12)を軸方向に摺動自在に嵌合させたダンパセット(8)の軸部分を同軸上に収納するコイルスプリング(13)と前記外軸部材(11)との間に設けられる略筒形状のスプリングガイド(1,21,31)であって、
前記外軸部材(11)は円筒状に形成され、
前記スプリングガイド(1,21,31)は、その本体胴部(2,22,32)の横断面形状が多角形に構成され、
前記スプリングガイド(1,21,31)と前記コイルスプリング(13)との接触位置は、前記本体胴部(2,22,32)の横断面形状における角部(2e,22e,32e)であり、
前記本体胴部(2,22,32)の横断面形状における角部(2e,22e,32e)と前記外軸部材(11)との間に空間が形成されることを特徴とするスプリングガイド(1,21,31)。 - 前記スプリングガイド(1,21,31)は、前記本体胴部(2,22,32)の横断面形状における角部(2e,22e,32e)以外の領域に、該本体胴部(2,22,32)を径方向に貫通するスリット(2d,22d,32d)を備えていることを特徴とする請求項1に記載のスプリングガイド(1,21,31)。
- 前記スリット(22d,32d)は前記本体胴部の内接円が接する位置から外れた位置に形成されていることを特徴とする請求項2に記載のスプリングガイド(21,31)。
- 前記スプリングガイド(21,31)は、前記本体胴部(22,32)のある横断面における内接円が前記外軸部材(11)の外径よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項1から3の何れかに記載のスプリングガイド(21,31)。
- 前記スプリングガイド(21,31)は、前記本体胴部(21,31)の一端に前記コイルスプリング(13)が当接するフランジ(23,33)を備え、前記フランジ(23,33)とは反対側の前記本体胴部(22,32)の先端部(22a,32a)の内接円がフランジ側の内接円より小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項4に記載のスプリングガイド(21,31)。
- 前記スプリングガイド(21)は、前記本体胴部(22)が前記フランジ(23)の設けられた基端(22b)から該本体胴部(22)の先端部(22a)に向ってその横断面の外接円の径が漸次小径となるように構成されていることを特徴とする請求項5に記載のスプリングガイド(21)。
- 前記スプリングガイド(31)は、前記本体胴部(32)の辺部(32k)の少なくとも一部分が前記基端(32b)から前記先端部(32a)に向って本体胴部内方への落込みを漸次大きくする湾曲部(34)を有するように構成されていることを特徴とする請求項5に記載のスプリングガイド(31)。
- 筒状の外軸部材(11)に内軸部材(12)を軸方向に摺動自在に嵌合させたダンパセット(8)と、前記ダンパセット(8)を同軸上に収納して前記外軸部材(11)と前記内軸部材(12)との間に介装されるコイルスプリング(13)と、を備えた車両用のクッションユニット(10)であって、
前記請求項1から7の何れかに記載のスプリングガイド(1,21,31)を備えたことを特徴とするクッションユニット(10)。
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