JP5624484B2 - 緩衝器 - Google Patents

Description

本発明は、緩衝器の改良に関する。

従来、緩衝器としては、たとえば、二輪車のフロントフォークがあり、このような緩衝器では内蔵された緩衝器本体の減衰力を調整できるようになっている。

具体的には、アウターチューブに連結されるシリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されてシリンダ内を圧側室と伸側室とに区画するピストンと、シリンダ内に挿入されて一端が上記アウターチューブに摺動自在に挿入されるインナーチューブに連結されるとともに他端が上記ピストンに連結されるピストンロッドとを備えた緩衝器本体と、緩衝器本体の圧側室と伸側室と連通する通路と、通路の途中に設けられて圧側室から伸側室へ向かう流れのみを許容するか反対に伸側室から圧側室へ向かう流れのみを許容するチェック弁と、当該通路の途中に設けたニードル弁と、ピストンロッドの他端側に固定されるとともにニードル弁を駆動するステッピングモータとを備えて構成されるものがある（たとえば、特許文献１参照）。

この緩衝器では、伸長時には、ピストンに設けたピストンバルブによって作動油の流れに抵抗を与えて減衰力を発揮し、収縮時には、シリンダの端部に設けたベースバルブによってシリンダからリザーバへ流出する作動油の流れに抵抗を与えて減衰力を発揮するようになっているが、これに加えて、ニードル弁を駆動してニードル弁における流路抵抗を調整することで緩衝器の発生する減衰力を可変にすることができる。

特開２００８−１４４３１号公報

上記した緩衝器によれば、ニードル弁を駆動するのにステッピングモータを使用しているので、弁開度の変更に時間がかかり、フロントフォークの減衰力をスカイフック制御等といったアクティブ制御にて調整しようとしても、減衰力調整の応答が間に合わず、上記制御を実施するは困難である。

また、上記緩衝器にあっては、減衰力調整の応答性を向上するためソレノイドを用いることもできるとしている。しかしながら、緩衝器には、車両の走行中に上下方向の振動が絶えず入力されており、特に、悪路等を走行する場合には、緩衝器に作用する加速度が大きい。実際に減衰力を可変にする弁をソレノイドで軸方向に駆動しようとする場合、弁やソレノイドの可動部が軸方向に弾性支持されているのみで固定的に支持されないため、上記加速度による慣性力が大きく働くと弁の開度が変化して、狙った減衰力を発揮することができなくなるという問題がある。

そこで、本発明は、上記不具合を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、安定した減衰力を発揮しつつ、減衰力調整をアクティブに行うことができる緩衝器を提供することである。

上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段一つは、シリンダと、上記シリンダ内に摺動自在に挿入されて上記シリンダ内を液体が充填される圧側室と伸側室とに区画するピストンと、上記シリンダ内に挿入されて上記ピストンに連結されるピストンロッドとを備えた緩衝器本体と、
上記緩衝器本体の伸長時と収縮時の一方または両方で液体の通過を許容する流路と、
当該流路に設けられて減衰力を調整する減衰力調整機構と、を備えた緩衝器において、
上記減衰力調整機構は、上記流路中に設けたスプール弁と、上記スプール弁を可動鉄心として駆動するソレノイドとを備え、
上記スプール弁が、スプール弁本体と、当該スプール弁本体に一体化されるとともに上記ソレノイドの可動鉄心としての磁性部材とを備え、
上記ソレノイドは、上記スプール弁が挿通されるケースと、上記ケースに収容されるコイルと、上記コイルの内周に挿入されるとともに上記コイルへの通電により上記スプール弁を吸引するベースとを備え、
上記磁性部材は、上記ベースに吸着した状態で少なくとも上記ケースに径方向で対向する基部と、上記基部から上記スプール弁本体側へ延長されて上記ケースに径方向で対向するとともにスプール弁本体の外周を小径にして形成した嵌合部へ嵌合する筒状のソケットとを備え、
上記スプール弁本体の比重を上記磁性部材の比重より小さくしたことを特徴とする。
同じく、他の手段は、 シリンダと、上記シリンダ内に摺動自在に挿入されて上記シリンダ内を液体が充填される圧側室と伸側室とに区画するピストンと、上記シリンダ内に挿入されて上記ピストンに連結されるピストンロッドとを備えた緩衝器本体と、
上記緩衝器本体の伸長時と収縮時の一方または両方で液体の通過を許容する流路と、
当該流路の途中に設けられて減衰力を調整する減衰力調整機構と、を備えた緩衝器において、
上記減衰力調整機構は、上記流路中に設けたスプール弁と、上記スプール弁を可動鉄心として駆動するソレノイドと、上記流路の一部を形成する中空部と、外方から開口して当該中空部へ連通されるとともに当該中空部とともに上記流路の一部を形成するポートとを備えたハウジングと、を備え、
上記スプール弁が、スプール弁本体と、当該スプール弁本体に一体化されるとともに上記ソレノイドの可動鉄心としての磁性部材とを備え、
上記スプール弁本体は、一端側から開口する空部と、外周から開口して上記空部に連通するスプールポートとを備えるとともに比重を上記磁性部材の比重より小さくして形成し、
上記中空部内に上記スプール弁を摺動自在に挿入し、
上記液体は上記空部と、上記スプールポートと、上記ポートとを通過することを特徴とする。

本発明の緩衝器では、スプール弁を可動鉄心として機能する磁性部材と磁性部材よりも比重の小さいスプール弁本体とで構成し、スプール弁全体が磁性部材で構成される場合に比較して、減衰力調整機構における可動部であるスプール弁全体重量の軽量化を図っている。これにより、車両走行中に緩衝器に入力される上下方向となる伸縮方向の大きな加速度によってスプール弁に作用する慣性力を軽微なものとして、スプール弁の振動を抑制することができ、緩衝器の発生する減衰力が狙った減衰力とならずに振動的に変化してしまうことを防止できる。つまり、ソレノイドを利用しつつも安定した減衰力を発揮することができるので、換言すれば、緩衝器にソレノイドの利用が可能となり、緩衝器の減衰力を調整する応答性が飛躍的に向上する。

請求項１及び３の発明によれば、全体が磁性部材で構成される場合に比較して、減衰力調整機構における可動部であるスプール弁全体重量の軽量化を図れ、車両走行中に緩衝器に入力される上下方向となる伸縮方向の大きな加速度によってスプール弁に作用する慣性力を軽微なものとして、スプール弁の振動を抑制することができ、緩衝器の発生する減衰力が狙った減衰力とならずに振動的に変化してしまうことを防止でき、安定した減衰力を発揮することが可能である。
換言すれば、緩衝器にソレノイドの利用が可能となるから、緩衝器の減衰力調整応答性を飛躍的に向上でき、安定した減衰力を発揮しつつ減衰力調整をスカイフック制御等といったアクティブ制御にて行うことが可能となり、本発明の緩衝器は、特に、大きな上下加速度が作用する悪路走行に向く鞍乗車両に用いられる緩衝器に最適となる。
更に、請求項１の発明によれば、常時ケースの内筒に対向する基部の肉厚を確保することができるので、磁路の断面積が小さくなりすぎて磁束密度が飽和して吸引力が低下してしまうことがなく、スプール弁の振動をより抑制することができ、より一層安定した減衰力の発揮に寄与できる。

一実施の形態における緩衝器の断面図である。 一実施の形態における減衰力調整機構の拡大断面図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における緩衝器１は、図１に示すように、シリンダ２と、シリンダ２内に摺動自在に挿入されてシリンダ２内を作動油等の液体が充填される伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに区画するピストン３と、シリンダ２内に挿入されてピストン３に連結されるピストンロッド４とを備えた緩衝器本体Ｄと、緩衝器本体Ｄの伸長時のみに液体の通過を許容する流路５と、当該流路５の途中に設けられて緩衝器１の発生する減衰力を調整する減衰力調整機構Ｖとを備えて構成されている。

以下、緩衝器１の各部について詳細に説明する。まず、緩衝器本体Ｄは、この実施の形態では、ピストンロッド４を二輪車などの鞍乗車両の図示しない車体に連結される車体側チューブ１０と、鞍乗車両の図示しない車軸に連結されて車体側チューブ１０内へ摺動自在に挿入される車軸側チューブ１１とで構成されるフロントフォークＦ内に収容されている。より詳しくは、緩衝器本体Ｄは、ピストンロッド４が後述するハウジング６を介して車体側チューブ１０へ連結され、シリンダ２が車軸側チューブ１１へ連結されて、車体側チューブ１０と車軸側チューブ１１との間に介装されつつ、車体側チューブ１０と車軸側チューブ１１で閉鎖されたフロントフォークＦ内となる空間Ｌに収容されている。なお、本実施の形態では、フロントフォークＦは、車体側チューブ１０内に車軸側チューブ１１を挿入する倒立型のフロントフォークとされているが、反対に、車体側チューブ１０を車軸側チューブ１１へ挿入する正立型のフロントフォークとされていてもよい。

また、この緩衝器本体Ｄのピストンロッド４とシリンダ２との間には、懸架ばね１２が介装されており、この懸架ばね１２は緩衝器本体Ｄを介して車体側チューブ１０と車軸側チューブ１１を離間させる方向、つまり、緩衝器１を伸長させる方向に弾発力を発揮していて、当該懸架ばね１２により図外の鞍乗車両の車体が弾性支持されるようになっている。

そして、緩衝器本体Ｄは、図１に示すように、車軸側チューブ１１に連結されたシリンダ２と、シリンダ２内に摺動自在に挿入されシリンダ２内を２つの作動室である伸側室Ｒ１および圧側室Ｒ２に区画するピストン３と、一端がピストン３に連結されるとともに他端が車体側チューブ１０に連結されたピストンロッド４と、ピストン３に設けられて伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通するとともに通過する液体の流れに抵抗を与える減衰通路１３と、シリンダ２の下端に設けられて圧側室Ｒ２からリザーバＲへ向かう液体の流れに抵抗を与える圧側減衰通路１５とリザーバＲから圧側室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路１６とを有するボトム部材１４とを備えて構成され、伸側室Ｒ１および圧側室Ｒ２には液体として作動油等の液体が充満され、リザーバＲ内には液体と気体が充填されている。

より詳しくは、シリンダ２は、下端に嵌合されたボトム部材１４を介して有底筒状に形成された車軸側チューブ１１の底部に固定されている。また、シリンダ２の上端には、ピストンロッド４を摺動自在に軸支するロッドガイド１７が設けられている。ピストンロッド４は、軸方向に沿って図１中上下に貫通する空孔４ｂを備えたピストンロッド本体４ａと、ピストンロッド本体４ａの図１中下端に固定されてピストン３を保持するピストン連結部４ｃとを備えて構成されており、その図１中上端となる先端が減衰力調整機構Ｖにおけるスプール弁７を収容するハウジング６を介して車体側チューブ１０の上端に固定されている。ピストン連結部４ｃは、空孔４ｂと伸側室Ｒ１とを連通する連通路４ｄと、連通路４ｄの途中に設けられて伸側室Ｒ１から空孔４ｂへ向かう液体の流れのみを許容する逆止弁４ｅとを備えて構成されていて、図１中下端に環状のピストン３がピストンナット２４を用いて固定されるようになっている。

そして、ロッドガイド１７とハウジング６の外周に設けた筒状のばね受１８との間に懸架ばね１２が介装され、緩衝器本体Ｄが懸架ばね１２により伸長方向に附勢され、これにより、緩衝器１も懸架ばね１２により伸長方向に附勢されるようになっている。

ピストン３は、ピストンロッド４の図１中下端に固定されており、ピストン３に設けられる減衰通路１３は、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通する通路１３ａと、通路１３ａの途中に設けた減衰弁１３ｂとを備えていて、通過する液体の流れに抵抗を与えるようになっている。この場合、減衰弁１３ｂが絞り弁などとされていて、減衰通路１３は、伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ向かう液体の流れと、圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう液体の流れの双方向の流れを許容するようになっているが、通路を二つ以上設けて一部の通路に伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容する減衰弁を設けるとともにそれ以外の通路に圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう液体の流れのみを許容する減衰弁を設けてもよい。

リザーバＲは、上記空間Ｌ内であって緩衝器本体Ｄ外に形成されており、リザーバＲには、液体と気体が充填されている。ボトム部材１４に形成される圧側減衰通路１５は、圧側室Ｒ２とリザーバＲとを連通する通路１５ａと、圧側室Ｒ２からリザーバＲへ向かう液体の流れのみを許容して通過する液体の流れに抵抗を与える減衰弁１５ｂとを備えて構成されており、圧側室Ｒ２からリザーバＲへ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路とされている。他方、ボトム部材１４に形成される吸込通路１６は、リザーバＲと圧側室Ｒ２とを連通する通路１６ａと、リザーバＲから圧側室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容する逆止弁１６ｂとを備えて構成されており、圧側減衰通路１５とは逆向きにリザーバＲから圧側室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路とされている。なお、この緩衝器１にあっては、圧側減衰力を減衰弁１５ｂにて発生することができるので、上記したように圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう液体の流れのみを許容する通路を設ける場合、当該通路に減衰弁を設けずともよい。

つづいて、減衰力調整機構Ｖについて説明する。減衰力調整機構Ｖは、上記した流路５の途中に設けられており、中空部６ａを備えたハウジング６と、ハウジング６の中空部６ａ内に摺動自在に挿入されるスプール弁７と、スプール弁７を可動鉄心として当該スプール弁７を中空部６ａ内で駆動するソレノイド８とを備えて構成されている。

ハウジング６は、図１および図２に示すように、筒状とされており、図２中下端から開口して内部に形成される中空部６ａと、側方から開口して中空部６ａに通じるポート６ｂと、図２中上端から開口して中空部６ａに通じて中空部６ａより大径で上記ソレノイド８を収容する収容部６ｃと、上端外周に設けたフランジ６ｄと、下端側外周を小径にして設けた小径部６ｅと段部６ｆと、小径部６ｅの外周に軸方向に沿って設けた溝６ｇとを備えて構成されており、この場合、上記ポート６ｂは、径方向へ伸びて溝６ｇと中空部６ａとを連通している。

そして、このハウジング６の中空部６ａの図２中下方内周には螺子孔部６ｈを設けてあり、ピストンロッド４の上端の外周には螺子部４ｆが設けてあって、螺子孔部６ｈ内にピストンロッド４の上端を挿入しつつ螺子締結することができるようになっている。なお、この実施の形態では、螺子部４ｆにナット１９を螺着していて、当該ナット１９の図２中上端をハウジング６の図２中下端に当接させてハウジング６に軸荷重をかけることで上記螺子孔部６ｈと螺子部４ｆとが緩まないように配慮している。

このようにハウジング６をピストンロッド４に連結すると、中空部６ａがピストンロッド４の空孔４ｂとが同軸で且つ直列に接続されて、中空部６ａは、当該空孔４ｂおよび連通路４ｄを介して緩衝器本体Ｄにおける伸側室Ｒ１に連通される。また、中空部６ａは、ポート６ｂおよび溝６ｇを介して緩衝器本体Ｄ外に形成されたリザーバＲに連通される。よって、この実施の形態の場合、流路５は、上記した連通路４ｄ、空孔４ｂ、中空部６ａ、ポート６ｂおよび溝６ｇとで構成されており、伸側室Ｒ１とリザーバＲとを連通している。また、流路５は、この場合、逆止弁４ｅによって、伸側室Ｒ１からリザーバＲへ向かう液体の通過のみを許容するようになっている。流路５を一方通行に設定する逆止弁は、ピストン連結部４ｃに設けるのではなく、他の箇所へ設けてもよく、具体的にはたとえば、ピストンロッド本体４ａの空孔４ｂ内に設けてもよいし、ピストンロッド本体４ａの図１中上端における空孔４ｂの開口端に設けるようにしてもよい。

ハウジング６の小径部６ｅの外周には、懸架ばね１２の上端を支承する筒状のばね受１８の上端を支持するカラー２０が嵌合されていて、カラー２０がポート６ｂを覆うように配置されているため、溝６ｇを設けてポート６ｂとリザーバＲとの連通を確保しているが、ポート６ｂがカラー２０或いはばね受１８と干渉しないようであれば、溝６ｇを省略することも可能である。

また、ハウジング６の図２中上方の外周には、螺子部６ｉが設けられており、車体側チューブ１０の開口端にハウジング６に螺子締結することができるようになっていて、ハウジング６を介してピストンロッド４を車体側チューブ１０に連結可能とされている。

スプール弁７は、円柱状とされて、一端側を下方に向けて中空部６ａ内に摺動自在に挿入されており、スプール弁本体２１と、スプール弁本体２１の他端側に嵌合されて一体化された筒状の磁性部材２２とを備えて構成されている。また、スプール弁本体２１は、アルミニウム、アルミニウム合金やマグネシウム合金といった材料から構成されており、磁性部材２２よりも比重の小さい材料で構成されている。

そして、スプール弁本体２１は、一端となる図２中下端に流路５内の圧力を受けるようになっており、この一端から開口する空部２１ａと、外周から開口して空部２１ａに連通するスプールポート２１ｂと、空部２１ａに連通してスプール弁７の他端となる図２中上端側に流路５の圧力を導く圧力導入孔２１ｃと、外周に円周方向に沿って設けられてスプールポート２１ｂに連通される環状溝２１ｄと、他端となる図２中上端の外周を小径にして形成した嵌合部２１ｅとを備えて構成されている。

また、磁性部材２２は、鉄、ニッケル、コバルトやこれらを含む合金、フェライト等といった磁性材料で形成されていて筒状とされ、図２中上方側の基部２２ａと、基部２２ａから図２中下方側となるスプール弁本体２１側へ伸びるとともに基部２２ａより薄肉筒状のソケット２２ｂとを備え、外周径は単一径とされていて、ソケット２２ｂ内にスプール弁本体２１の嵌合部２１ｅを嵌合することでスプール弁本体２１に一体化されている。なお、当該嵌合に当たり、たとえば、焼き嵌めや圧入することで、スプール弁本体２１と磁性部材２２とが強固に一体化される。また、上記一体化は、嵌合部に接着剤を塗布して行うこともできる。

ソレノイド８は、内筒３０ａと外筒３０ｂと内筒３０ａおよび外筒３０ｂの図２中下端を接続する環状底部３０ｃとでなり磁性体で形成されるケース３０と、コイル３１ａをモールド樹脂３１ｂにてモールドして形成されて上記外筒３０ｂと内筒３０ａとの間に収容される筒状のモールドコイル３１と、モールドコイル３１の内周に挿入される筒状であって磁性体であるベース３３と、ベース３３とケース３０の内筒３０ａとの間に環状のギャップを設ける非磁性リング３２と、ベース３３内に螺着されるアジャスタ３４と、アジャスタ３４とスプール弁７との間に介装される附勢ばね３５とを備えて構成されている。ソレノイド８は、スプール弁７における磁性部材２２を可動鉄心として、コイル３１ａへの通電によってスプール弁７を駆動することができるようになっている。

ケース３０の内筒３０ａは、その内径をスプール弁７が移動自在に挿入可能な径に設定されており、外筒３０ｂとともにハウジング６の収容部６ｃ内に収容されても、スプール弁７の移動を妨げないようになっている。なお、当該内筒３０ａの内径をスプール弁７が摺動可能な径に設定されてもよく、その場合には、内筒３０ａの内周をハウジング６の中空部６ａと面一となるようにすればよい。

また、ケース３０のハウジング６に対する径方向の位置決めは、外筒３０ｂとハウジング６の収容部６ｃへの嵌合によって行ってもよいし、ハウジング６の中空部６ａとケース３０の内筒３０ａの内周とにスプール弁７を摺接させる場合には、スプール弁７を利用して行うことも可能である。なお、ケース３０とハウジング６との間は、ケース３０の環状底部３０ｃとハウジング６との間に介装される環状シール３６によって密にシールされている。

モールドコイル３１は、コイル３１ａへ通電するための電源端子３１ｃを内部に収容する筒状のコネクタ３１ｄを備えており、このコネクタ３１ｄは、モールド樹脂３１ｂによってコイル３１ａに一体化されている。上記コネクタ３１ｄ内の電源端子３１ｃを図外の外部電源へ接続することで、外部からコイル３１ａへの通電ができるようになっている。

ベース３３は、筒状とされてモールドコイル３１の内周に挿入されており、図２中下端となるスプール弁側端の外周にスプール弁側へ突出する環状凸部３３ａを備えており、当該環状凸部３３ａは、外周がテーパ状に面取りされている。そして、この環状凸部３３ａとケース３０の内筒３０ａとの間には、アルミニウム、銅、亜鉛、ＳＵＳ３０５等の非磁性ステンレス鋼や高マンガン鋼等といった材料で形成した非磁性リング３２が介装され、当該非磁性リング３２は、ろう付け等によってケース３０およびベース３３に一体化されている。この非磁性リング３２は、コイル３１ａの通電時に磁化されるベース３３で磁性部材２２を吸引できるようにベース３３とケース３０との間にギャップを形成するとともに、ケース３０とベース３３とを一体化し、ケース３０とベース３３との間をシールする役割も果たしている。

さらに、ベース３３の外周であってモールドコイル３１およびケース３０の図２中上端には、コネクタ３１ｄの通過を許容する割３８ａを備えた環状のエンドリング３８が積層される。このエンドリング３８の図２中上方からハウジング６の収容部６ｃの開口端となる図２中上端の内周にナット部材３７を螺着し、ナット部材３７とハウジング６とで、モールドコイル３１およびケース３０とこれに一体化された非磁性リング３２とベース３３とを挟持して、これら部材を当該ハウジング６に固定している。

なお、ベース３３とケース３０の内筒３０ａとの間にギャップを設けるには、非磁性リング３２を介装するほか、ケース３０の内筒３０ａの外周とベース３３の外周に筒状のフィラーリングを圧入してギャップを設けつつケース３０とベース３３とを一体化するようにしてもよく、その場合には、非磁性リング３２を省略することも可能である。フィラーリングを用いる際には、フィラーリングとの嵌合長を確保しなければならないので、ケース３０の内筒３０ａの軸方向長さが非磁性リング３２でケース３０とベース３３とを一体化するよりも長くなる。換言すれば、非磁性リング３２でケース３０とベース３３とを一体化する構造を採用することで、ソレノイド８の非可動部の全長を短くすることができる点で有利となる。

転じて、アジャスタ３４は、軸状であって図２中上端となる基端外周に螺子部を備えてベース３３の筒部３３ａの内周に螺着されており、その先端となる図２中下端とスプール弁７との間に附勢ばね３５が圧縮状態で介装されている。

ここで、スプール弁７における圧力導入孔２１ｃは、スプール弁７の他端となる図２中上端から開口して空部２１ａに通じ、空部２１ａに接続される部位が小径に設定されていて圧力導入孔２１ｃ内に段部２１ｆが形成されており、当該段部２１ｆとアジャスタ３４との間に附勢ばね３５が介装される。そして、アジャスタ３４を送り螺子の要領で、ベース３３に対して軸方向となる図２中上下方向へ進退させて、附勢ばね３５の圧縮長さを調整することで、スプール弁７へ附勢ばね３５が与える初期荷重を調整することができるようになっている。

このように構成されたソレノイド８は、コイル３１ａへ通電すると、ベース３３が磁化されて磁性部材２２を吸引する吸引力が発生し、スプール弁７を附勢ばね３５の附勢力に抗して図２中上方側へ駆動することができるようになっている。なお、磁性部材２２がベース３３に吸着した状態、つまり、磁性部材２２の基部２２ａの図２中上端が完全にベース３３の図２中下端内周に当接した状態で、ソケット２２ｂより肉厚の基部２２ａが径方向でケース３０の内筒３０ａに対向するようになっており、また、ソケット２２ｂがスプール弁本体２１の他端外周に嵌合していて上記内筒３０ａに対向しているので、磁路の断面積が小さくなりすぎて磁束密度が飽和して吸引力が低下してしまうことのないように配慮されている。

そして、車両が走行中には緩衝器１には上下方向の大きな加速度が作用するが、この加速度の方向がスプール弁７の摺動方向とほぼ一致するので、この実施の形態では、スプール弁７の重量を軽量にして上記加速度によるスプール弁７の慣性力を小さくしスプール弁７の振動を抑制するため、スプール弁７を可動鉄心として機能する磁性部材２２と磁性部材２２よりも比重の小さいスプール弁本体２１とで構成し、減衰力調整機構Ｖにおける可動部であるスプール弁７全体重量の軽量化を図っている。また、この実施の形態では、スプール弁本体２１の重量の更なる軽減を図るため、空部２１ａ、圧力導入孔２１ｃの内径を大きくして肉厚を極力薄くしている。

なお、磁性部材２２内に附勢ばね３５を収容する構造を採用しているため、附勢ばね３５の収容スペースが確保され、アジャスタ３４を含めたソレノイド８の全長を短くすることができる。

戻って、上述のように、スプール弁７を附勢ばね３５で附勢すると、スプール弁７は、中空部６ａ内で最下方位置に位置決められる。具体的には、スプール弁７の下端がピストンロッド４の上端に当接すると、スプール弁７のそれ以上のピストンロッド４側への移動が制限され、スプール弁７がこの最下方位置に位置決められる。

この最下方位置では、スプール弁７の環状溝２１ｄがポート６ｂに対向して、スプールポート２１ｂとポート６ｂが連通状態におかれ、流路５は開放された状態となる。

なお、上記環状溝２１ｄは、スプール弁７が周方向に回転してもポート６ｂとスプールポート２１ｂとを連通可能とするために設けられるものであり、ハウジング６の中空部６ａの内周にポート６ｂに連通される環状溝を設けて上記環状溝２１ｄを省略するようにしてもよく、その場合には、スプール弁７の外周径の全てを単一径に設定するようにすればよい。また、ハウジング６側に環状溝を設ける場合には、スプールポート２１ｂがハウジング６の中空部６ａの内周に設けられてポート６ｂに連通される環状溝に直接対向することになるので、スプール弁７の軸方向となる上下方向の駆動によってスプールポート７ｂと環状溝のラップ面積を調整して流路５の流路面積を調整することができる。さらに、環状溝は、スプール弁７とハウジング６の双方に設けるようにしてもよいが、スプール弁７がハウジング６に対して周方向に回転しないようにしてある場合には、環状溝を省略してもよい。

また、この実施の形態では、コイル３１ａへ通電してスプール弁７をベース３３側へ向けて吸引して、スプール弁７を中空部６ａ内で図２中上方へ後退させることで、環状溝２１ｄとポート６ｂのラップ面積（環状溝７ｄとポート６ｂとの対向面積）を小さくして、流路５を絞る（流路面積を減じる）ことができるようになっている。さらに、コイル３１ａの通電量によってスプール弁７の移動量をコントロールすることで、環状溝２１ｄとポート６ｂのラップ面積を調整できる。つまり、コイル３１ａへの通電によりスプール弁７を図２中上方向へ駆動でき、コイル３１ａへの通電を停止すればスプール弁７を図２中下方向へ駆動でき、コイル３１ａの通電量でスプール弁７の位置を調節できる。このように、ソレノイド８でスプール弁７を軸方向となる図２中上下方向へ駆動することができる。

そして、環状溝２１ｄとポート６ｂとで流路５を絞ることで、流路５を通過しようとする液体の流れに与える抵抗を、スプール弁７が最下方位置にある場合に比較して大きくすることができる。この場合、スプール弁７の後退量が大きくなればなるほど、環状溝２１ｄとポート６ｂとのラップ面積が減少して流路５の絞り度合が大きくなるので、スプール弁７の後退量の増加に伴って流路５を通過する液体の流れに与える抵抗が大きくなる。

また、流路５内の圧力は、スプール弁７の一端となる下端に作用するだけでなく、圧力導入孔２１ｃによってスプール弁７の他端となる上端にも作用するようになっており、流路５の圧力でスプール弁７を一端側から他端側へ押圧する推力（図２中上向きの推力）と流路５の圧力でスプール弁７を他端側から一端側へ押圧する推力（図２中下向きの推力）とが等しくなるように設定されている。つまり、スプール弁７を図２中上方へ押し上げるように流路内圧力が作用するスプール弁一端側の受圧面積と、スプール弁７を図２中下方へ押し下げるように流路内圧力が作用するスプール弁他端側の受圧面積とが等しくなるように設定されている。なお、スプール弁７の流路５の圧力を受けるスプール弁一端側の受圧面積とスプール弁他端側の受圧面積は、必ずしもスプール弁７の両端面でなくともよい。つまり、スプール弁７を図２中下方へ押圧するように流路５の圧力を受ける面積と、スプール弁７を図２中上方へ押圧するように流路５の圧力を受ける面積とを等しくすればよく、たとえば、スプール弁７の途中に段部を設けて、段部の上面と下面に流路５の圧力を作用させるスプール弁７を、一端側から他端側へ押圧する推力と他端側から一端側へ押圧する推力とを等しくするようにしてもよい。

続いて、このように構成された緩衝器１の作動について説明する。シリンダ２に対してピストン３が図１中上方へ移動する緩衝器１の伸長時には、ピストン３によって圧縮される伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ移動する液体の流れに減衰通路１３で抵抗を与えるとともに、伸側室Ｒ１からリザーバＲへ向かう液体の流れに対して減衰力調整機構Ｖで抵抗を与えるようになっている。つまり、緩衝器１は、この実施の形態にあっては、伸長時に減衰通路１３および減衰力調整機構Ｖによって伸側減衰力を発揮する。なお、伸長時に拡大する圧側室Ｒ２には、ボトム部材１４に設けた吸込通路１６を介してリザーバＲから液体が供給されて、緩衝器１の伸長時にシリンダ２内からピストンロッド４が退出することで生じるシリンダ２内の容積変化が補償される。

反対に、シリンダ２に対してピストン３が図１中下方へ移動する緩衝器１の収縮時には、ピストン３によって圧縮される圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ移動する液体の流れに減衰通路１３で抵抗を与えるとともに、シリンダ２内へピストンロッド４が侵入することで生じるシリンダ２内の容積減少分の液体がボトム部材１４の圧側減衰通路１５を介してリザーバＲへ排出されてシリンダ２内の体積変化が補償されるので、この圧側減衰通路１５でも液体の流れに抵抗を与えることになる。よって、緩衝器１の収縮時には、減衰通路１３および圧側減衰通路１５で圧側減衰力を発揮し、この場合、流路５には、液体が流れないようになっているので、減衰力調整機構Ｖは圧側減衰力の発生には関与しない。

つまり、この実施の形態では、減衰力調整機構Ｖにおいて、スプール弁７を駆動することで流路５の流路面積を可変にすることができるので、この緩衝器１では、伸長時における伸側減衰力を調節することができるようになっている。

この減衰力調節の際、必要に応じてスプール弁７をソレノイド８で駆動して流路５の流路面積を変化させるが、スプール弁７を可動鉄心として機能する磁性部材２２と磁性部材２２よりも比重の小さいスプール弁本体２１とで構成し、全体が磁性部材で構成される場合に比較して、減衰力調整機構Ｖにおける可動部であるスプール弁７全体重量の軽量化を図っているので、車両走行中に緩衝器１に入力される上下方向となる伸縮方向の大きな加速度によってスプール弁７に作用する慣性力を軽微なものとして、スプール弁７の振動を抑制することができ、緩衝器１の発生する減衰力が狙った減衰力とならずに振動的に変化してしまうことを防止でき、安定した減衰力を発揮することが可能である。

このようにソレノイド８を利用しつつも安定した減衰力を発揮することができ、換言すれば、緩衝器１にソレノイド８の利用が可能となるから、緩衝器１の減衰力調整応答性を飛躍的に向上でき、安定した減衰力を発揮しつつ減衰力調整をスカイフック制御等といったアクティブ制御にて行うことが可能となり、本発明の緩衝器１は、特に、大きな上下加速度が作用する悪路走行に向く鞍乗車両に用いられる緩衝器に最適となる。

また、磁性部材２２が筒状とされてスプール弁本体２１の他端に一体化され、スプール弁本体２１の他端側から開口して空部２１ａに連通するとともにスプール弁７の他端側に流路５の圧力を導く圧力導入孔２１ｃとを有していて、流路５の圧力はスプール弁７の圧力導入孔７ｃによって両端側に作用し、双方の受圧面積が等しくしている。すなわち、スプール弁７に作用する流路５の圧力による一端側から受ける推力と他端側から受ける推力を等しくしている。これにより、流路５の圧力によってスプール弁７を一端側から他端側へ押圧する推力と他端側から一端側へ押圧する推力とが拮抗して、スプール弁７を軸方向の何れへも移動させることがないから、この緩衝器１にあっては、流路５の圧力が高圧となっても、ソレノイド８による流路５の流路面積の調整に影響しない。この結果、ソレノイド８の推力を流路５の圧力に打ち勝つように大きくしなければならないという問題を解消でき、小型のソレノイド８でスプール弁７を駆動して減衰力調整を行うことができる。

また、流路５の圧力でスプール弁７が移動してしまうことがないので、この緩衝器１にあっては、流路５の圧力によって緩衝器１の発生減衰力が変動せず、充分な制振効果を得ることができる。

さらに、ソレノイド８の大型化を招かずに、スプール弁７の駆動が可能となるから、この緩衝器１にあっては、鞍乗車両といった小型な車両への搭載性を損なうこともなく、コスト高となって経済性も損なってしまう問題もない。

そしてさらに、スプール弁７が可動鉄心とされているので、ソレノイド８とスプール弁７とを至近に配置して別途の長尺な可動鉄心などを介さずにスプール弁７を駆動でき減衰力制御性が向上するとともに、スプール弁７といった可動部重量を軽減できるから緩衝器１に入力される振動加速度によって減衰力が変化してしまうことを抑制することができ、安定した減衰力の発生と調整が可能となる。

また、ソレノイド８は、スプール弁７の挿通を可能とする内筒３０ａと、当該内筒３０ａの外周側に配置される外筒３０ｂと、内筒３０ａと外筒３０ｂを接続する環状底部３０ｃとを備えたケース３０と、ケース３０内に収容されるコイル３１ａと、ケース３０の内筒３０ａと環状のギャップを介して対向してコイル３１ａの内周に挿入されるとともにコイル３１ａへの通電によりスプール弁７を吸引するベース３３とを備え、磁性部材２２は、ベース３３に吸着した状態で少なくともケース３０の内筒３０ａに径方向で対向する基部２２ａと、基部２２ａからスプール弁本体２１側へ延長されてケース３０の内筒３０ａに径方向で対向するとともにスプール弁本体２１の他端外周を小径にして形成した嵌合部２１ｅへ嵌合する筒状のソケット２２ｂとを備えている。これにより、常時ケース３０の内筒３０ａに対向する基部２２ａの肉厚を確保することができるので、磁路の断面積が小さくなりすぎて磁束密度が飽和して吸引力が低下してしまうことがなく、スプール弁７の振動をより抑制することができ、より一層安定した減衰力の発揮に寄与できる。

また、緩衝器１は、鞍乗車両の車体に連結される車体側チューブ１０と、鞍乗車両の車軸に連結される車軸側チューブ１１とを備え、ピストンロッド４の先端に連結したハウジング６を介してピストンロッド４を車体側チューブ１０に連結するとともにシリンダ２を車軸側チューブ１１に連結して緩衝器本体Ｄを車体側チューブ１０と車軸側チューブ１１とで形成される空間Ｌ内に収容し、空間Ｌ内であって緩衝器本体Ｄ外にリザーバＲを形成し、流路５がピストンロッド４を貫通してシリンダ２内の圧側室Ｒ２或いは伸側室Ｒ１とハウジング６の中空部６ａとを連通し、ポート６ｂがリザーバＲに連通される。これにより、減衰力調整機構Ｖを車体側チューブ１０の上方へ集約することができ、ソレノイド８への通電も容易となるとともに、減衰力調整機構Ｖが緩衝器１にて制振される鞍乗車両の車体側へ連結されることになるから、車両走行中におけるスプール弁７の振動を抑制することができ、当該振動による減衰力変動を抑制することができる。

また、緩衝器１は、ピストンロッド４が軸方向に沿って流路５の一部を形成する空孔４ｂを備え、ピストンロッド４と当該ピストンロッド４の先端に連結されるハウジング６とが中空部６ａと空孔４ｂとを同軸かつ直列となるように連結される。これにより、スプール弁７の駆動方向がピストンロッド４の軸方向に一致するからスプール弁７を駆動するソレノイド８が側方へ張り出すことがなく、スプール弁７の駆動方向をピストンロッド４の軸線に対して交差する方向とする場合に比較して、緩衝器１をスリムにすることができる。無論、当該効果と引き換えにスプール弁７の駆動方向を緩衝器１の伸縮方向とは異なった方向とする、つまり、ピストンロッド４の軸線と一致させないようにすることもできるが、この場合、車両の振動と上記駆動方向とが一致しないため、当該振動によってスプール弁７の駆動方向へ加振させることを抑制することができる。

さらに、緩衝器１は、ハウジング６が中空部６ａに連なってソレノイド８を収容する収容部６ｃを備えて当該収容部６ｃを図２中外方へ臨ませて車体側チューブ１０の開口端に固定され、ソレノイド８の附勢ばね３５の初期荷重を調節するアジャスタ３４が車体側チューブ１０の開口端から緩衝器１の外方へ臨んで設けられる。これにより、アジャスタ３４を外部操作することができるので、上記初期荷重の調整が容易となる。なお、附勢ばね３５のばね定数にバラつきがある場合等にこの初期荷重調整を行うことで、製品毎でバラツキのない均一な減衰力調整を行うことができる。緩衝器１の減衰力調整の均一化は、ソレノイド８に与える電流量を補正することで行ってもよい。

また、緩衝器１は、スプール弁７の外周に円周方向に沿ってスプールポート２１ｂに連通する環状溝２１ｄを設け、ソレノイド８でスプール弁７を駆動してポート６ｂと環状溝２１ｄとのラップ面積を変化させることで当該流路５を絞って減衰力調整する。これにより、ポート６ｂとスプールポート２１ｂの周方向ずれが環状溝２１ｄによって許容されるとともに、環状溝２１ｄを設ける加工がハウジング６側に環状溝を設けるよりも簡単となりコストを低減することができる。

なお、上記したところでは、減衰力調整機構Ｖは、緩衝器１が伸長する際にのみ流路５が液体の通過を許容するようになっており、緩衝器１の伸側減衰力を発生する減衰力発生要素として機能しているので、緩衝器１の伸側減衰力を調整することができるが、緩衝器１が収縮する際にのみ流路５が液体の通過を許容するように設定して、緩衝器１の圧側減衰力を発生する減衰力発生要素として機能して圧側減衰力の調整をするようにしてもよい。つまり、ピストン連結部４ｃに設けられる連通路４ｄで伸側室Ｒ１の代わりに圧側室Ｒ２を中空部４ｂへ連通するようにすれば、減衰力調整機構Ｖは、圧側減衰力の調整を行うことができる。このようにすると、緩衝器１の収縮作動時にのみ流路５を液体が通過するように設定できる。

また、流路５が伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通するように設定される場合には、減衰力調整機構Ｖは、緩衝器１の伸長時と収縮時の両方で減衰力調整を行うように設定されてもよい。この場合、たとえば、ハウジングをピストンロッド若しくはピストン連結部としてスプール弁を収容し、ピストンロッド若しくはピストン連結部に伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通する流路を設けて、ソレノイドでスプール弁を駆動してやればよい。

さらに、上記したところでは、スプール弁７の後退時に流路５の流路面積が減少するように設定されているが、スプール弁７が最下方位置にて流路５の流路面積を最小とするように設定しておき、スプール弁７の後退で流路５の流路面積が大きくなるようにしてもよく、また、流路５を完全に遮断することができるようになっていてもよい。

また、ハウジング６は、ピストンロッド４と一体とされて一部品とされてもよく、ハウジング６を複数の部品で構成するようにしてもよい。

さらに、上記実施の形態では、コイル３１ａへ通電するためのコネクタ３１ｄをモールドコイル３１に一体化しているが、コネクタ３１ｄをモールドコイル３１から分離してコイル３１ａと電源端子３１ｃとをコードで接続するようにしてもよいし、コネクタおよび電源端子を廃してコイル３１ａをコードのみを介して外部電源に接続するようにしてもよい。

また、緩衝器本体Ｄは、減衰力調整機構Ｖが緩衝器１の伸長時に減衰力を発揮する場合には、伸長時にのみ減衰力を発揮する構成とされてもよく、また、減衰力調整機構Ｖが緩衝器１の収縮時に減衰力を発揮する場合には、収縮時にのみ減衰力を発揮する構成を採用しても構わず、緩衝器１が左右一対で車両に適用されて車輪を支持するような場合、左右の緩衝器１の一方が伸長時に減衰力を発揮し、他方が収縮時に減衰力を発揮するように設定されてもよい。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

１ 緩衝器
２ シリンダ
３ ピストン
４ ピストンロッド
４ｂ 空孔
５ 流路
６ ハウジング
６ａ 中空部
６ｂ ポート
６ｃ 収容部
７ スプール弁
８ ソレノイド
１０ 車体側チューブ
１１ 車軸側チューブ
２１ スプール弁本体
２１ａ 空部
２１ｂ スプールポート
２１ｃ 圧力導入孔
２１ｄ 環状溝
２１ｅ 嵌合部
２２ 磁性部材
２２ａ 基部
２２ｂ ソケット
３０ ケース
３０ａ 内筒
３０ｂ 外筒
３０ｃ 環状底部
３１ａ コイル
３３ ベース
３４ アジャスタ
３５ 附勢ばね
Ｄ 緩衝器本体
Ｌ 空間
Ｒ リザーバ
Ｒ１ 圧側室
Ｒ２ 伸側室
Ｖ 減衰力調整機構

Claims (8)

1. シリンダと、上記シリンダ内に摺動自在に挿入されて上記シリンダ内を液体が充填される圧側室と伸側室とに区画するピストンと、上記シリンダ内に挿入されて上記ピストンに連結されるピストンロッドとを備えた緩衝器本体と、
   上記緩衝器本体の伸長時と収縮時の一方または両方で液体の通過を許容する流路と、
   当該流路に設けられて減衰力を調整する減衰力調整機構と、を備えた緩衝器において、
   上記減衰力調整機構は、上記流路中に設けたスプール弁と、上記スプール弁を可動鉄心として駆動するソレノイドとを備え、
   上記スプール弁が、スプール弁本体と、当該スプール弁本体に一体化されるとともに上記ソレノイドの可動鉄心としての磁性部材とを備え、
   上記ソレノイドは、上記スプール弁が挿通されるケースと、上記ケースに収容されるコイルと、上記コイルの内周に挿入されるとともに上記コイルへの通電により上記スプール弁を吸引するベースとを備え、
   上記磁性部材は、上記ベースに吸着した状態で少なくとも上記ケースに径方向で対向する基部と、上記基部から上記スプール弁本体側へ延長されて上記ケースに径方向で対向するとともにスプール弁本体の外周を小径にして形成した嵌合部へ嵌合する筒状のソケットとを備え、
   上記スプール弁本体の比重を上記磁性部材の比重より小さくしたことを特徴とする緩衝器。
2. 上記ケースは、上記スプール弁の挿通を可能とする内筒と、当該内筒の外周側に配置される外筒と、上記内筒と上記外筒を接続する環状底部とを備え、
   上記基部は、上記ケースの内筒に径方向で対向し、
   上記ソケットは、上記ケースの内筒に径方向で対向するとともにスプール弁本体の他端外周を小径にして形成した嵌合部へ嵌合していることを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
3. シリンダと、上記シリンダ内に摺動自在に挿入されて上記シリンダ内を液体が充填される圧側室と伸側室とに区画するピストンと、上記シリンダ内に挿入されて上記ピストンに連結されるピストンロッドとを備えた緩衝器本体と、
   上記緩衝器本体の伸長時と収縮時の一方または両方で液体の通過を許容する流路と、
   当該流路の途中に設けられて減衰力を調整する減衰力調整機構と、を備えた緩衝器において、
   上記減衰力調整機構は、上記流路中に設けたスプール弁と、上記スプール弁を可動鉄心として駆動するソレノイドと、上記流路の一部を形成する中空部と、外方から開口して当該中空部へ連通されるとともに当該中空部とともに上記流路の一部を形成するポートとを備えたハウジングと、を備え、
   上記スプール弁が、スプール弁本体と、当該スプール弁本体に一体化されるとともに上記ソレノイドの可動鉄心としての磁性部材とを備え、
   上記スプール弁本体は、一端側から開口する空部と、外周から開口して上記空部に連通するスプールポートとを備えるとともに比重を上記磁性部材の比重より小さくして形成し、
   上記中空部内に上記スプール弁を摺動自在に挿入し、
   上記液体は上記空部と、上記スプールポートと、上記ポートとを通過することを特徴とする緩衝器。
4. 上記磁性部材が筒状とされて上記スプール弁本体の他端に一体化され、上記スプール弁の一端側に上記流路の圧力を作用させるとともに、上記スプール弁本体に、当該スプール弁の他端側から開口して空部に連通し上記スプール弁の他端側に流路の圧力を導く圧力導入孔を設け、上記スプール弁に作用する上記流路圧力による一端側から受ける推力と他端側から受ける推力を等しくしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の緩衝器。
5. 鞍乗車両の車体に連結される車体側チューブと、鞍乗車両の車軸に連結される車軸側チューブとを備え、
   上記ピストンロッドの先端に連結した上記ハウジングを介して上記ピストンロッドを上記車体側チューブに連結するとともに上記シリンダを上記車軸側チューブに連結して上記緩衝器本体を上記車体側チューブと上記車軸側チューブとで形成される空間内に収容し、
   上記空間内であって上記緩衝器本体外にリザーバを形成し、
   上記流路が上記ピストンロッドを軸方向に貫通し、上記シリンダ内の上記圧側室或いは上記伸側室と上記ハウジングの中空部とを連通し、上記ポートが上記リザーバに連通されることを特徴とする請求項３または請求項３を引用する請求項４に記載の緩衝器。
6. 上記ピストンロッドが軸方向に沿って上記流路の一部を形成する空孔を備え、上記ピストンロッドと当該ピストンロッドの先端に連結される上記ハウジングとが上記空孔と上記中空部とを同軸かつ直列となるように連結されることを特徴とする請求項３、請求項３を引用する請求項４または請求項５に記載の緩衝器。
7. 上記ハウジングは、上記中空部に連なって上記ソレノイドを収容する収容部を備えて当該収容部を外部へ臨ませて上記車体側チューブの開口端に固定され、上記ソレノイドは上記スプール弁を附勢する附勢ばねと当該附勢ばねの初期荷重を調節するアジャスタを備え、当該アジャスタを上記車体側チューブの開口端から外部へ臨ませたことを特徴とする請求項３、請求項３を引用する請求項４、請求項５または請求項６に記載の緩衝器。
8. 上記ソレノイドで上記スプール弁を駆動して上記ポートと上記環状溝とで上記流路を絞って減衰力調整することを特徴とする請求項３請求項３を引用する請求項４、請求項５、請求項６または請求項７のいずれか一項に記載の緩衝器。

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