JP7198053B2 - 緩衝器 - Google Patents

Description

本発明は、緩衝器の改良に関する。

例えば、鞍乗型車両の前輪を懸架するフロントフォークに利用される緩衝器の中には、メインの減衰力を発揮する緩衝器本体と、その外周に設けられるチューブ部材との間に懸架ばねとしてのコイルばねを収容し、そのコイルばねの上端を緩衝器本体の外周に設けたばね受けで支えるものがある。

さらに、そのような緩衝器の中には、緩衝器本体とチューブ部材との間に形成されて液体を貯留する液溜室をばね受けで上下に仕切り、このばね受けを液体が通過する際にその液体の流れに抵抗を与えて、この抵抗に起因する減衰力を二次的に発生させるものがある（例えば、特許文献１）。

このように、上記した二次的な減衰力は、液体がばね受けを通過する所定のストローク領域で発生する位置依存の減衰力である。そして、その所定のストローク領域では、メインの減衰力に位置依存の減衰力が付加されて、緩衝器全体としての減衰力を大きくできる。

特開２０１０－２６１４７７号公報

上記従来の緩衝器において、収容される懸架ばね等のコイルばねの上端と緩衝器本体との間にできる環状隙間の開口面積が狭い場合には、その環状隙間が制限通路として機能して、位置依存の減衰力がその制限通路を液体が通過する際の抵抗に支配されることがある。

そして、このような場合に緩衝器が外部からの横力を受けて撓むと、コイルばねの上端が緩衝器本体に干渉して緩衝器本体が傷付く虞がある。さらに、このような問題は、緩衝器本体との間に環状の制限通路を形成する絞り部材がコイルばねである場合に限らず起こり得るのは勿論、その絞り部材がチューブ部材との間に制限通路を形成する場合にも起こり得る。

そこで、本発明は、緩衝器本体又はチューブ部材との間に環状の制限通路を形成する絞り部材を設ける場合であっても、その絞り部材によって緩衝器本体又はチューブ部材が傷付くのを抑制できる緩衝器の提供を目的とする。

上記課題を解決する緩衝器は、緩衝器本体の外周に装着されるホルダと、環状でホルダに遊嵌されて、緩衝器本体とその外周のチューブ部材との間に形成される液溜室を上室と下室とに区画するとともに、これらの間を移動する液体の流れに抵抗を与える環状の制限通路を緩衝器本体との間に形成する絞り部材を備え、その絞り部材が径方向へ移動可能とされている。

上記構成によれば、液体が絞り部材を通過する所定のストローク領域で、制限通路の抵抗に起因する位置依存の減衰力を発生できる。そして、緩衝器が外部からの横力を受けて撓み、緩衝器本体に対する絞り部材の位置が径方向へずれたとしても、制限通路を液体が通過する際に、その制限通路を流れる液体の流速が均等となる方へ絞り部材が動き、緩衝器本体に干渉するのを抑制できる。

また、上記構成のように、ホルダを利用すると、絞り部材を径方向へ移動可能に装着するのが容易である。

また、上記緩衝器が下室に収容されるコイルばねを備えている場合には、そのコイルばねの上端をホルダで支持するとよい。当該構成によれば、絞り部材を保持するホルダがばね受けとしての役割も担うので、これらを個別に設ける場合と比較して緩衝器の部品数を削減できる。

また、上記緩衝器では、絞り部材の内径がコイルばねの上端のコイル内径より小さくなっているとよい。当該構成によれば、位置依存の減衰力が、コイルばねの上端と緩衝器本体との間を液体が通過する際の抵抗に支配されてしまうのを防止できるので、所望の位置依存の減衰力を確実に得られる。

また、上記緩衝器では、ホルダが、円錐台形筒状で側部に内外を連通する窓が形成される本体部と、本体部の下端部外周に嵌合される環状の外嵌部、及びその外嵌部の下端から内周側へ張り出してコイルばねの上端が当接する環状のシート部を含むばね座とを有し、絞り部材が外周部をシート部と本体部の下端との間に挟まれているとよい。当該構成によれば、絞り部材をホルダに遊嵌するのが容易である。

本発明に係る緩衝器によれば、緩衝器本体との間に環状の制限通路を形成する絞り部材を設ける場合であっても、その絞り部材によって緩衝器本体が傷付くのを抑制できる。

本発明の一実施の形態に係る緩衝器の一部を部分的に切欠いて示した正面図である。 図１の一部を拡大して示した部分拡大縦断面図である。

以下に本発明の実施の形態の緩衝器について、図面を参照しながら説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同じ部品を示す。

図１に示す本発明の一実施の形態に係る緩衝器Ａは、鞍乗型車両の前輪を懸架するフロントフォークに利用されている。以下の説明では、フロントフォークが車両に取り付けられた状態、即ち、取付状態での緩衝器Ａの上下を、特別な説明がない限り、単に「上」「下」という。

緩衝器Ａは、アウターチューブ１と、このアウターチューブ１内に摺動自在に挿入されるインナーチューブ２とを有して構成されるテレスコピック型のチューブ部材Ｔを備える。そのチューブ部材Ｔは、本実施の形態では倒立型であり、アウターチューブ１を車体側となる上側へ、インナーチューブ２を前輪側となる下側へ向けて車両に取り付けられる。

より詳しくは、車体側チューブとなるアウターチューブ１の外周には、車体側のブラケット（図示せず）が装着されており、このブラケットに固定されるステアリングシャフトが車体のヘッドパイプ内に回転自在に支持される。その一方、車輪側チューブとなるインナーチューブ２の下端部外周には、車輪側のブラケット２０が装着されており、このブラケット２０が前輪の車軸に連結される。

このようにしてチューブ部材Ｔは車体と前輪の車軸との間に介装される。そして、車両が凹凸のある路面を走行する等して前輪が上下に振動すると、インナーチューブ２がアウターチューブ１に出入りしてチューブ部材Ｔが伸縮する。このように、チューブ部材Ｔが伸縮することを緩衝器Ａが伸縮するともいう。

なお、チューブ部材Ｔは、正立型になっていて、アウターチューブ１を車輪側チューブ、インナーチューブ２を車体側チューブとしてもよい。さらに、緩衝器Ａの用途はフロントフォークに限られず、適宜変更できる。例えば、緩衝器Ａを鞍乗型車両の後輪を懸架するリアクッションユニット、自動車のサスペンション、又は車両以外に利用してもよい。

つづいて、チューブ部材Ｔの上端となるアウターチューブ１の上端は、キャップ１０で塞がれている。その一方、チューブ部材Ｔの下端となるインナーチューブ２の下端は、車輪側のブラケット２０で塞がれている。さらに、アウターチューブ１の下端部には、インナーチューブ２の外周に摺接する環状のシール部材１１が設けられ、アウターチューブ１とインナーチューブ２の重複部の間の筒状の隙間がそのシール部材１１で塞がれている。

このようにしてチューブ部材Ｔ内は密閉空間とされており、そのチューブ部材Ｔ内に緩衝器本体Ｄと懸架ばねＳが収容されている。さらに、懸架ばねＳが配置されるチューブ部材Ｔと緩衝器本体Ｄとの間は液溜室Ｒとされている。この液溜室Ｒには、作動油等の液体が貯留されるとともに、その液面Ｌ上側にエア等の気体が封入されたガス室Ｇが形成されている。

緩衝器本体Ｄの内部構造については、如何なる構造であってもよいので図示を省略するが、緩衝器本体Ｄは、内部に作動油等の液体を収容するシリンダ３と、このシリンダ３内に軸方向へ移動可能に挿入されるロッド４とを有し、シリンダ３とロッド４が軸方向へ相対移動する際にシリンダ３内を移動する液体の流れに抵抗を与えてメインの減衰力を発揮する。

また、本実施の形態において、緩衝器本体Ｄは倒立型となっており、ロッド４がシリンダ３から下方へ突出して、そのロッド４の下端が車輪側のブラケット２０を介してインナーチューブ２に連結されている。その一方、シリンダ３の上端がキャップ１０を介してアウターチューブ１に連結されている。

このようにして緩衝器本体Ｄは、アウターチューブ１とインナーチューブ２との間に介装されている。そして、インナーチューブ２がアウターチューブ１に出入りする緩衝器Ａの伸縮時にロッド４がシリンダ３に対して軸方向へ移動して緩衝器本体Ｄが伸縮するとともに、伸縮速度に依存するメインの減衰力を発揮する。

なお、緩衝器本体Ｄは、正立型になっていて、ロッド４がシリンダ３から上方へ突出し、そのロッド４がアウターチューブ１に連結されるとともに、シリンダ３がインナーチューブ２に連結されていてもよい。そして、このように緩衝器本体Ｄが正立型の場合には、伸縮時に液体がシリンダ３内と液溜室Ｒとの間を行き来するようにしてもよい。

また、このようにシリンダ３内と液溜室Ｒとの間で液体のやり取りがある場合には、シリンダ３内に収容される液体と、液溜室Ｒに貯留される液体は同じになる。しかし、シリンダ３内と液溜室Ｒとの間で液体のやり取りがない場合には、シリンダ３内の液体と液溜室Ｒの液体が異なっていてもよい。

つづいて、懸架ばねＳは、コイルばねである。そして、この懸架ばねＳの上端がシリンダ３の外周に装着されたばね受けＢで支持されるとともに、懸架ばねＳの下端（図示せず）が車輪側のブラケット２０で支持されている。前述の通り、車輪側のブラケット２０はインナーチューブ２に連結されているので、懸架ばねＳはシリンダ３とインナーチューブ（車輪側チューブ）２との間に介装されているといえる。

また、懸架ばねＳは圧縮ばねであり、圧縮されると弾性変形して、その変形量に見合った弾性力を発揮する。緩衝器Ａでは、その収縮作動に伴いシリンダ３がインナーチューブ２内へと侵入するようになっており、緩衝器Ａの収縮時には懸架ばねＳの変形量が大きくなって、発生する弾性力も大きくなる。そして、懸架ばねＳは、その弾性力によって緩衝器Ａを伸長方向へ付勢して、車体を弾性支持するようになっている。

その懸架ばねＳの上端を支持するばね受けＢは、シリンダ３の外周に嵌合するスナップリング３０に固定される環状のストッパ５と、このストッパ５の下側に設けられ、円錐台形筒状で内側にシリンダ３が挿通される本体部６と、この本体部６の下端に嵌合する環状のばね座７とを有する。そして、ばね座７と本体部６との間には、環状の絞り部材Ｃが挟まれて保持されている。この絞り部材Ｃについては、後に詳細に説明する。また、ばね座７には、懸架ばねＳの上端が当接し、本体部６が懸架ばねＳの付勢力によりストッパ５に押し付けられる。

このように、本実施の形態では、懸架ばねＳの付勢力によりストッパ５と本体部６とが一体となってばね受けＢが構成される。また、このばね受けＢは、絞り部材Ｃを保持するホルダとしての役割も担う。なお、ストッパ５を廃し、本体部６をスナップリング３０の外周に固定してもよい。また、スナップリング３０以外を利用してばね受けＢをシリンダ３の外周に装着してもよい。このように、ばね受け（ホルダ）Ｂの緩衝器本体Ｄへの取付構造は、適宜変更できる。

つづいて、ばね受けＢの本体部６は、合成樹脂等で形成されており、シリンダ３の外周に摺接可能で上端がストッパ５に突き当たる環状の支持部６ａと、この支持部６ａの下端に連なり、支持部６ａから離れるに従って内径及び外径が徐々に拡径されるとともに、側部に肉厚を径方向へ貫通する一以上の窓６ｂが形成される胴部６ｃと、この胴部６ｃの下端に連なり、インナーチューブ２の内周に摺接する環状のスライド部６ｄと、このスライド部６ｄの下端に連なり、外径がスライド部６ｄの外径よりも小さく、ばね座７が嵌合する環状の小径部６ｅとを含む。

ばね座７は、金属等で形成されており、図２に示すように、小径部６ｅの外周に嵌合する環状の外嵌部７ａと、この外嵌部７ａの下端から内周側へ張り出す環状のシート部７ｂとを含む。外嵌部７ａの外径は、スライド部６ｄの外径よりも小さく、ばね座７がインナーチューブ２に干渉しない。また、シート部７ｂの上面と小径部６ｅの下端との間に絞り部材Ｃの外周部が挟まれる一方、シート部７ｂの下面には懸架ばねＳの上端が当接する。

絞り部材Ｃは、金属又は合成樹脂等で形成されたワッシャ等の環状板である。その絞り部材Ｃの外径は、ばね受けＢにおける小径部６ｅの内径及びシート部７ｂの内径よりも大きいが、外嵌部７ａの内径よりは小さく、絞り部材Ｃがシリンダ３に対して径方向へ移動できる。このように、遊びをもった状態で嵌ることを遊嵌という。

その一方、絞り部材Ｃの内径は、シリンダ３の外径よりも大きく、シリンダ３との間に液体の流れに抵抗を与える環状の制限通路Ｏを形成する。さらに、絞り部材Ｃの内径は、本体部６における窓６ｂより下側部分の内径、及びばね座７のシート部７ｂの内径よりも小さく、制限通路Ｏの開口面積（流路面積）は、全ての窓６ｂの総開口面積よりも小さい。

上記構成によれば、ばね受けＢに、本体部６の窓６ｂ、本体部６の胴部６ｃから下側部分とシリンダ３との間の隙間、及びシート部７ｂとシリンダ３との間の隙間によってばね受けＢの上下を連通する連通路８が形成される。そして、この連通路８の途中に絞り部材Ｃが設けられ、この絞り部材Ｃによって液溜室Ｒが上室ｒ１と下室ｒ２とに仕切られるとともに、絞り部材Ｃとシリンダ３との間に液体の流れに抵抗を与える環状の制限通路Ｏが形成される。

さらに、絞り部材Ｃの内径は、懸架ばねＳの上端のコイル内径よりも小さい。この懸架ばねＳの上端とシリンダ３との間の隙間Ｐは、下室ｒ２におけるばね受けＢの下側部分と連通路８との接続口となるが、上記構成によれば、その隙間Ｐの開口面積が制限通路Ｏの開口面積よりも大きくなる。このため、ばね受けＢを通過する液体の流れに付与される抵抗（圧力損失）は、制限通路Ｏによる抵抗が支配的となる。

ここでいう懸架ばねＳの上端のコイル内径とは、基本的に、懸架ばねＳを構成する線材の上端から一巻目のコイル内径のことをいう。そして、懸架ばねＳが上端部に一巻以上の座巻部を有する場合、その座巻部の内径が懸架ばねＳの上端のコイル内径となる。なお、図１，２に示す懸架ばねＳの上端は、クローズドエンドとなっていて研削されているが、懸架ばねＳの上端形状は、オープンエンドであっても、研削されていなくてもよい。

また、本実施の形態の絞り部材Ｃは、その外周部を本体部６とばね座７とで挟まれているが、絞り部材Ｃの取付方法はこの限りではない。さらに、絞り部材Ｃを設ける位置も、本体部６の窓６ｂより下方であれば、ばね受け（ホルダ）Ｂのどの位置に設けられていてもよい。

以下に、本発明の一実施の形態に係る緩衝器Ａの作動について説明する。

緩衝器Ａの伸縮時には、ロッド４がシリンダ３に対して軸方向へ移動して緩衝器本体Ｄが伸縮し、メインの減衰力を発揮する。さらに、緩衝器Ａの伸縮時には、シリンダ３がインナーチューブ２に出入りして、ばね受けＢがインナーチューブ２内を上下に移動する。すると、懸架ばねＳが伸縮して変形量に見合った弾性力を発揮する。

また、緩衝器Ａが最伸長状態から収縮していくと、絞り部材Ｃがばね受けＢ及びシリンダ３とともに液溜室Ｒの液面Ｌに接近し、シリンダ３が液中に浸かると液面Ｌ自体が上昇して絞り部材Ｃが浸漬される。このように、緩衝器Ａの伸縮時には、絞り部材Ｃと液溜室Ｒの液面Ｌとが上下方向に相対移動するようになっている。

そして、緩衝器Ａの最伸長状態からの収縮量が所定よりも大きくなって絞り部材Ｃが液中に浸かる所定のストローク領域では、液体が制限通路Ｏを通って上室ｒ１と下室ｒ２との間を移動し、この液体の流れに対して抵抗が付与されて、その抵抗に起因する減衰力が二次的に発生する。その一方、絞り部材Ｃがガス室Ｇ内を移動する所定のストローク領域外の領域では、その二次的な減衰力を得られない。

このように、二次的な減衰力は、液溜室Ｒの液面Ｌと絞り部材Ｃの位置関係に応じて発生する位置依存の減衰力である。そして、緩衝器Ａにおける全ストローク領域のうちの、一部のストローク領域（所定のストローク領域）においてのみ、メインの減衰力に二次的な減衰力が付加されて、緩衝器Ａ全体としての減衰力が大きくなる。

また、緩衝器Ａが外部からの横力を受けて撓み、絞り部材Ｃとシリンダ３との間にできる環状の制限通路Ｏの径方向幅が周方向で変わると、その幅が狭い部分と広い部分とで通過する液体の流速が変わる。すると、絞り部材Ｃがその速度が均等になる方へ動いて、絞り部材Ｃの中心が緩衝器本体Ｄの中心と合うように自動で調心される。

これにより、緩衝器Ａが外部からの横力を受けて撓んだとしても、制限通路Ｏを流れる液体の流速が周方向でバラツクのが抑制されて、発生する位置依存の減衰力が安定する。また、制限通路Ｏを形成する絞り部材Ｃのシリンダ３への干渉が抑制されるとともに、仮に絞り部材Ｃがシリンダ３に干渉したとしても接触時の面圧が低減される。このため、絞り部材Ｃによってシリンダ３が傷付くのが抑制される。

以下に、本発明の一実施の形態に係る緩衝器Ａの作用効果について説明する。

本実施の形態において、緩衝器Ａは、シリンダ３と、このシリンダ３内に軸方向へ移動可能に挿入されるロッド４とを有する緩衝器本体Ｄと、この緩衝器本体Ｄの外周に設けられてその緩衝器本体Ｄとの間に液体を貯留する液溜室Ｒを形成するチューブ部材Ｔと、液溜室Ｒを上室ｒ１と下室ｒ２とに区画する絞り部材Ｃとを備えている。

そして、本実施の形態では、その絞り部材Ｃと緩衝器本体Ｄとの間に、上室ｒ１と下室ｒ２との間を移動する液体の流れに抵抗を与える環状の制限通路Ｏが形成されている。当該構成によれば、液体が制限通路Ｏを通過する所定のストローク領域で、制限通路Ｏの抵抗に起因する位置依存の減衰力を二次的に発生し、緩衝器Ａ全体としての減衰力を大きくできる。

さらに、本実施の形態では、その制限通路Ｏを緩衝器本体Ｄとの間に形成する絞り部材Ｃが径方向へ移動可能とされている。当該構成によれば、緩衝器Ａが外部からの横力を受けて撓み、緩衝器本体Ｄに対する絞り部材Ｃの位置が径方向へずれたとしても、制限通路Ｏを液体が通過する際に、制限通路Ｏを流れる液体の流速が周方向で均等になる方へ絞り部材Ｃが動ける。

このため、上記構成によれば、絞り部材Ｃと緩衝器本体Ｄとの干渉を抑制して、絞り部材Ｃによって緩衝器本体Ｄが傷付くのを抑制できる。さらに、制限通路Ｏを流れる液体の流速が周方向でバラツクのを抑制できるので、発生する位置依存の減衰力が安定する。また、上記構成によれば絞り部材Ｃと緩衝器本体Ｄとの干渉を抑制できるので、制限通路Ｏの開口面積を小さくできる。よって、所定のストローク領域で発生する位置依存の減衰力を大きくできるとともに、位置依存の減衰力の調整幅を大きくできる。

また、本実施の形態の緩衝器Ａは、緩衝器本体Ｄの外周に装着されるばね受け（ホルダ）Ｂと、下室ｒ２に収容されて上端をばね受け（ホルダ）Ｂで支持される懸架ばね（コイルばね）Ｓとを備えている。そして、絞り部材Ｃが環状で、ばね受けＢに遊嵌されている。

このように、本実施の形態では、懸架ばね（コイルばね）Ｓの上端を支えるばね受けＢが、絞り部材Ｃを保持するホルダとしての役割も担うので、絞り部材とばね受けを個別に設ける場合と比較して、緩衝器Ａの部品数を削減できる。さらに、ばね受けＢのようなホルダを利用すると、絞り部材Ｃを径方向へ移動可能に設けるのが容易である。

また、本実施の形態では、絞り部材Ｃの内径が懸架ばね（コイルばね）Ｓの上端のコイル内径よりも小さい。当該構成によれば、位置依存の減衰力が懸架ばねＳの上端と緩衝器本体Ｄとの間にできる隙間Ｐを液体が通過する際の抵抗に支配されてしまうのを防止できる。このため、上記構成によれば、所望の位置依存の減衰力を確実に得られる。

また、本実施の形態のばね受け（ホルダ）Ｂは、円錐台形筒状で側部に内外（内周側と外周側）を連通する窓６ｂが形成される本体部６と、この本体部６の下端部外周に嵌合される環状の外嵌部７ａ、及びその外嵌部７ａの下端から内周側へ張り出して懸架ばね（コイルばね）Ｓの上端が当接する環状のシート部７ｂを含むばね座７とを有する。そして、そのシート部７ｂと本体部６の下端部との間に絞り部材Ｃの外周部が挟まれている。当該構成によれば、絞り部材Ｃをばね受け（ホルダ）Ｂに径方向へ遊びをもたせた状態で遊嵌するのが容易である。

しかし、絞り部材Ｃを緩衝器本体Ｄに取り付けるホルダの構造は、ばね受けＢに限らず適宜変更できる。例えば、懸架ばねＳがエアばねである場合には、そのホルダがばね受けとして機能しなくてもよい。さらに、絞り部材Ｃと液溜室Ｒの液面Ｌとの相対位置が緩衝器Ａの伸縮時に変化するようになっていれば、絞り部材Ｃの取付対象は、緩衝器本体Ｄのロッド４であってもチューブ部材Ｔであってもよい。

また、ばね受けＢ等のホルダを廃し、絞り部材Ｃを緩衝器本体Ｄ又はチューブ部材Ｔに直接取り付けてもよく、制限通路Ｏを絞り部材Ｃとチューブ部材Ｔとの間に形成してもよい。さらに、本実施の形態のチューブ部材Ｔは、テレスコピック型で伸縮できるが、チューブ部材がシリンダ３の外周に設けられるアウターシェルからなり、伸縮しなくてもよい。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、及び変更が可能である。

Ａ・・・緩衝器、Ｂ・・・ばね受け（ホルダ）、Ｃ・・・絞り部材、Ｄ・・・緩衝器本体、Ｏ・・・制限通路、Ｒ・・・液溜室、ｒ１・・・上室、ｒ２・・・下室、Ｓ・・・懸架ばね（コイルばね）、Ｔ・・・チューブ部材、３・・・シリンダ、４・・・ロッド、６・・・本体部、６ｂ・・・窓、７・・・ばね座、７ａ・・・外嵌部、７ｂ・・・シート部

Claims (4)

1. シリンダと、前記シリンダ内に軸方向へ移動可能に挿入されるロッドとを有する緩衝器本体と、
   前記緩衝器本体の外周に設けられて前記緩衝器本体との間に液体を貯留する液溜室を形成するチューブ部材と、
   前記緩衝器本体の外周に装着されるホルダと、
   環状で前記ホルダに遊嵌されて、前記液溜室を上室と下室とに区画するとともに、前記上室と前記下室との間を移動する液体の流れに抵抗を与える環状の制限通路を前記緩衝器本体との間に形成する絞り部材とを備え、
   前記絞り部材が径方向へ移動可能とされている
   ことを特徴とする緩衝器。
2. 前記下室に収容されて上端を前記ホルダで支持されるコイルばねを備えている
   ことを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
3. 前記絞り部材の内径は、前記コイルばねの上端のコイル内径より小さい
   ことを特徴とする請求項２に記載の緩衝器。
4. 前記ホルダは、
   円錐台形筒状で、側部に内外を連通する窓が形成される本体部と、
   前記本体部の下端部外周に嵌合される環状の外嵌部と、前記外嵌部の下端から内周側へ張り出して前記コイルばねの上端が当接する環状のシート部とを含むばね座とを有し、
   前記絞り部材は、外周部を前記シート部と前記本体部の下端との間に挟まれている
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の緩衝器。

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