TWI405916B - buffer - Google Patents

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TWI405916B
TWI405916B TW099119244A TW99119244A TWI405916B TW I405916 B TWI405916 B TW I405916B TW 099119244 A TW099119244 A TW 099119244A TW 99119244 A TW99119244 A TW 99119244A TW I405916 B TWI405916 B TW I405916B
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air
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Nobuhiro Noguchi
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Kayaba Industry Co Ltd
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    • F16F9/0209—Telescopic
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Description

緩衝器
本發明係關於吸收震動之緩衝器。
日本國特許廳於2001年發行之JP2001-501155A揭示用於自動二輪車之前叉之空氣式之緩衝器。
上述之緩衝器係以設置於桿前端之活塞將筒體之汽缸內分隔為第一空氣室與第二空氣室。緩衝器係利用各空氣室內之空氣壓吸收因路面之凹凸而產生之震動。
在以往技術中之緩衝器係以設於活塞之外周面之密封部將第一空氣室與第二空氣室保持為氣密狀態。然而，於振幅較大之振動輸入，緩衝器成為最收縮狀態或最伸長狀態之場合，會有第一空氣室之空氣壓或第二空氣室之空氣壓過度升高之問題。
因此，本發明之目的係提供可抑制作動流體室內之作動流體之壓力過度升高之緩衝器。
為了達成上述目的，本發明具備筒體、前端從筒體之端部被插入筒體內之插入體、於前述插入體之前端被設為可於筒體內滑動並將筒體內分隔為第一室及第二室之分隔壁部，以被填充於第一室及第二室內之作動流體吸收振動，其特徵在於：具備設於筒體之分隔壁部滑動區域內並於分隔壁部之通過時將第一室及第二室連通之連通部。
參照圖1及圖2說明本發明之第1實施例。
參照圖1，二輪車200於前輪201之左右兩側具備緩衝器210做為前叉。緩衝器210係下端安裝於前輪201之車軸202，上端安裝於做為車體架之轉向托架203。於轉向托架203之中心係設置轉向軸204。
其次，參照圖2針對緩衝器210之構成說明。
緩衝器210係於二輪車200之行進時等利用空氣壓吸收振動之空氣式緩衝器。緩衝器210具備具有汽缸1b之車體側管4、前端從車體側管4之下端部被插入車體側管4內之桿體2、形成於前述桿體2之前端且被設為可沿汽缸1b滑動之活塞3。
車體側管4係圓筒構件，車體側管4之上端附近被安裝於轉向托架203。桿體2係棒狀構件，桿體2之下端被安裝於二輪車200之車軸202。
車體側管4之汽缸1b係被做為分隔壁部之活塞3分隔為第一空氣室R1及第二空氣室R2。於第一空氣室R1及第二空氣室R2填充有空氣做為作動流體。
於活塞3之外周面係設密封部31。密封部31係O型環，與車體側管4之汽缸1b之內周面滑接。藉由密封部31保障第一空氣室R1及第二空氣室R2之氣密性。
第一空氣室R1之空氣壓為P1，第二空氣室R2之空氣壓為P2。此外，第一空氣室R1之剖面積為A1，第二空氣室R2之剖面積為A2。第二空氣室R2之剖面積A2係從第一空氣室R1之剖面積A1減去桿體2之剖面積之值。
於將空氣填充於緩衝器210之第一空氣室R1及第二空氣室R2時，活塞3係被維持於既定之空氣填充位置，並設定成第一空氣室R1之空氣壓P1比第二空氣室R2之空氣壓P2高。因此於無負荷狀態時，活塞3於汽缸1b內移動至空氣壓P1與剖面積A1之乘積與空氣壓P2與剖面積A2之乘積相等之中立位置，緩衝器210成為伸長狀態。
另外，空氣填充時之第一空氣室R1之空氣壓P1設定為與第二空氣室R2之空氣壓P2相同亦可。由於第一空氣室R1之剖面積A1比第二空氣室R2之剖面積A2大，故於無負荷狀態之場合緩衝器210為伸長狀態。
如上述被構成之緩衝器210收縮而活塞3從中立位置上升後，第一空氣室R1之空氣壓P1變為比第二空氣室R2之空氣壓P2高。對活塞3有P1*A1-P2*A2之空氣彈簧力往緩衝器210之伸長方向作用，此空氣彈簧力成為收縮側衰減力。於桿體2以大衝程進入車體側管4之汽缸1b內之緩衝器210之最收縮時，第一空氣室R1之空氣彈簧力為最大，故抑制活塞3碰撞汽缸1b之上端。
反之，緩衝器210伸長而活塞3從中立位置下降後，第二空氣室R2之空氣壓P2變為比第一空氣室R1之空氣壓P1高。對活塞3有P2*A2-P1*A1之空氣彈簧力往緩衝器210之收縮方向作用，此空氣彈簧力成為伸長側衰減力。於桿體2以大衝程從車體側管4之汽缸1b內脫離之緩衝器210之最伸長時，第二空氣室R2之空氣彈簧力為最大，故抑制活塞3碰撞汽缸1b之下端。
由於緩衝器210係利用空氣壓吸收振動，故比起利用線圈彈簧等吸收振動之緩衝器可減少構成零件數目，可圖緩衝器210之輕量化或成本降低。
如圖4所示，以往之緩衝器310亦與緩衝器210同樣以設於桿體2之前端之活塞3將車體側管4之汽缸1b內分隔為第一空氣室R1及第二空氣室R2。
在以往之緩衝器310於振幅較大之振動輸入而活塞3最接近汽缸1b之上端時，會有第一空氣室R1之空氣壓P1過度升高之問題。在活塞3之密封部31劣化之場合，第一空氣室R1之空氣壓P1過度升高時，第一空氣室R1之空氣會通過活塞3與汽缸1b之間隙漏至第二空氣室R2。因此，第一空氣室R1或第二空氣室R2之空氣壓難對活塞3作用，由緩衝器310提供之振動衰減效果降低。在此場合需要進行已劣化之密封部31之交換等往緩衝器310之初期狀態之復原處置。
針對此點，緩衝器210係於活塞3之滑動區域內具備可對應於活塞3之位置連通第一空氣室R1與第二空氣室R2之連通部1a，藉由連通部1a抑制第一空氣室R1及第二空氣室R2之空氣壓過度升高。
如圖2所示，連通部1a係凹陷形成於車體側管4之汽缸1b之內周面之環狀槽。連通部1a之槽寬係被設定為比活塞3之密封部31之厚度大且比活塞3之厚度小。
在以活塞3最接近車體側管4之下端部之最伸長位置為基準位置之場合，連通部1a係配置於從設置於位於基準位置之活塞3之密封部31往上方離開既定衝程L之位置。既定衝程L可在活塞3可通過之範圍內任意決定。
另外，在以活塞3最接近車體側管4之上端部之最收縮位置為基準位置之場合，將連通部1a配置於從設置於位於基準位置之活塞3之密封部31往下方離開既定衝程L之位置亦可。
在上述之緩衝器210，振幅較大之振動輸入後，活塞3於汽缸1b內上升並在該上升過程通過連通部1a。至活塞3通過連通部1a為止，第一空氣室R1之空氣壓係對應於活塞3之上升而增加。活塞3之密封部31到達連通部1a後，第一空氣室R1與第二空氣室R2通過連通部1a暫時連通，故第一空氣室R1之空氣壓會先降低。其後，活塞3通過連通部1a上升後，第一空氣室R1之空氣壓再度增加。
因此，在緩衝器210係可於活塞3之密封部31通過連通部1a時使高壓側之第一空氣室R1之空氣壓暫時減壓，即使其後活塞3上升，亦可抑制第一空氣室R1之空氣壓過度升高。
另外，活塞3於汽缸1b內從最收縮位置下降，活塞3之密封部31通過連通部1a時，緩衝器210之第二空氣室R2之空氣壓比第一空氣室R1高之場合，可使高壓側之第二空氣室R2之空氣壓暫時減壓。因此，即使其後活塞3下降，亦可抑制第二空氣室R2之空氣壓過度升高。
以緩衝器210可藉由於汽缸1b之內周面形成連通部1a之簡單構成抑制第一空氣室R1及第二空氣室R2之空氣壓之異常高壓化。因此，設於活塞3之密封部31不易劣化。此外，比起以往之緩衝器，緩衝器210不必提高密封部31之耐壓性，可採用廉價之密封部31，可減少零件成本。
其次，參照圖3說明本發明之第2實施例。
於圖3顯示之緩衝器210係利用空氣壓及油壓吸收振動之緩衝器。緩衝器210具備設於轉向托架203之車體側管4、安裝於前輪201之車軸202且可滑動地被插入車體側管4內之車輪側管5。
車體側管4係以圓筒狀構件形成。車體側管4之上端係被覆蓋構件41閉塞。於覆蓋構件41之下端部透過鎖定螺帽81設置有構成油壓阻尼機構之阻尼桿8。阻尼桿8係從覆蓋構件41沿車體側管4之軸心往下方突出。
於車體側管4之開口端係設與車輪側管5之外周面滑接之滑接部42。
車輪側管5係圓筒狀構件，車輪側管5之外徑係形成為比車體側管4之內徑小。車輪側管5之下端係被覆蓋構件51閉塞。車輪側管5之上端係被形成為可對車體側管4之內周面滑動之滑動體6閉塞。
於車輪側管5內部係形成構成油壓阻尼機構之圓筒狀之阻尼汽缸7。阻尼汽缸7係從車輪側管5之下端部沿車輪側管5之軸心被突出形成。阻尼汽缸7之上端係被插通阻尼桿8之桿導引部72閉塞。於位於阻尼汽缸7內之阻尼桿8之前端與桿導引部72之下端部之間設置有為了防止於緩衝器210之最伸長時阻尼桿8碰撞桿導引部72之下端部之吸收作用力之彈簧73。
阻尼汽缸7係被設於阻尼桿8之前端之活塞9分隔為桿側油室R3與活塞側油室R4。於桿側油室R3及活塞側油室R4內係填充有作動油。
於阻尼汽缸7之外側之車輪側管5內係如油面O所示裝有作動油。於車輪側管5中，作動油存在之部分為貯藏室R，貯藏室R之上方空間為內側空氣室A。
設置於阻尼桿8之前端之活塞9係可自由滑動地設於阻尼汽缸7內。活塞9具有2個連通桿側油室R3與活塞側油室R4之連通路，於一方之連通路設伸長側衰減閥91，於另一方之連通路設止回閥92。
伸長側衰減閥91係於桿側油室R3之作動油之壓力超過既定值時開閥，僅容許從桿側油室R3往活塞側油室R4之作動油之流入。作動油通過伸長側衰減閥91時產生抵抗，此抵抗即為伸長側衰減力。
止回閥92係禁止從桿側油室R3往活塞側油室R4之作動油之流入，容許從活塞側油室R4往桿側油室R3之作動油之流入。
於阻尼汽缸7之下端部係設置具有收縮側衰減閥101及止回閥102之基閥10。基閥10係透過螺栓71於覆蓋構件51固定為面對阻尼汽缸7之內部。
基閥10具有2個連通活塞側油室R4與貯藏室R之連通路，於一方之連通路設收縮側衰減閥101，於另一方之連通路設止回閥102。
收縮側衰減閥101係於活塞側油室R4之作動油之壓力超過既定值時開閥，僅容許從活塞側油室R4往貯藏室R之作動油之流入。作動油通過收縮側衰減閥101時產生抵抗，此抵抗即為收縮側衰減力。於緩衝器210之收縮時，相當於進入桿側油室R3內之桿體積之量之作動油從活塞側油室R4往貯藏室R流出。
止回閥102係禁止從活塞側油室R4往貯藏室R之作動油之流入，容許從貯藏室R往活塞側油室R4之作動油之流入。於緩衝器210之伸長時，相當於從桿側油室R3退出之桿體積之量之作動油從貯藏室R流入活塞側油室R4。
緩衝器210具有由阻尼桿8或活塞9、阻尼汽缸7等構成之油壓阻尼機構，於伸長時以活塞9之伸長側衰減閥91使伸長側衰減力產生，於收縮時以基閥10之收縮側衰減閥101使收縮側衰減力產生。
另外，緩衝器210利用形成於比滑動體6上方之車體側管4內之第一空氣室R1之空氣壓使收縮側衰減力產生，利用形成於比滑動體6下方之車體側管4與車輪側管5之間之外側空氣室B及車輪側管5之內側空氣室A之空氣壓使伸長側衰減力產生。
內側空氣室A係形成於被以滑動體6閉塞之車輪側管5之內部，經設於車輪側管5之側部之連通部5a與外側空氣室B連通。在緩衝器210係以內側空氣室A及外側空氣室B形成第二空氣室R2。
設於車輪側管5之上端之滑動體6係將緩衝器210之內部分隔為第一空氣室R1與第二空氣室R2之分隔壁部。滑動體6係於其外周面具備密封部61及滑動部62。
密封部61係O型環，與車體側管4之內周面滑接。藉由密封部61，第一空氣室R1及外側空氣室B之氣密性被保障。另外，於外側空氣室B內係如油面O1所示，貯藏有提高車體側管4與車輪側管5之滑動性之潤滑用之作動油。
滑動部62係被形成為可對車體側管4滑動之面，提高滑動體6之滑動性。
此外，滑動體6具有插通阻尼桿8之插通孔6a。於滑動體6之插通孔6a係設滑動部63及密封部64。
滑動部63係被形成為可對阻尼桿8滑動之面，提高滑動體6之滑動性。另外，阻尼桿8亦具有導引滑動體6之上下動之導引桿之機能。
密封部64係O型環，與阻尼桿8之外周面滑接。藉由密封部64，第一空氣室R1及內側空氣室A之氣密性被保障。
於緩衝器210中，第一空氣室R1之空氣壓為P1，由內側空氣室A及外側空氣室B構成之第二空氣室R2之空氣壓為P2。此外，第一空氣室R1之剖面積為A1，第二空氣室R2之剖面積為A2。第二空氣室R2之剖面積A2大約等於從第一空氣室R1之剖面積A1減去阻尼桿8之剖面積之值。
於將空氣填充於第一空氣室R1及第二空氣室R2時，滑動體6係被維持於既定之空氣填充位置，被設定為第一空氣室R1之空氣壓P1比第二空氣室R2之空氣壓P2高。因此於無負荷狀態時，滑動體6移動至空氣壓P1與剖面積A1之乘積與空氣壓P2與剖面積A2之乘積相等之中立位置，緩衝器210成為伸長狀態。
另外，空氣填充時之第一空氣室R1之空氣壓P1設定為與第二空氣室R2之空氣壓P2相同亦可。由於第一空氣室R1之剖面積A1比第二空氣室R2之剖面積A2大，故於無負荷狀態之場合緩衝器210係成為伸長狀態。
緩衝器210收縮而滑動體6從中立位置上升後，第一空氣室R1之空氣壓P1變為比第二空氣室R2之空氣壓P2高。對滑動體6有P1*A1-P2*A2之空氣彈簧力往緩衝器210之伸長方向作用，此空氣彈簧力成為收縮側衰減力。於車輪側管5以大衝程進入車體側管4內之緩衝器210之最收縮時，第一空氣室R1之空氣彈簧力為最大，故抑制滑動體6碰撞車體側管4之上端。
反之，緩衝器210伸長而滑動體6從中立位置下降後，第二空氣室R2之空氣壓P2變為比第一空氣室R1之空氣壓P1高。對滑動體6有P2*A2-P1*A1之空氣彈簧力往緩衝器210之收縮方向作用，此空氣彈簧力成為伸長側衰減力。於車輪側管5以大衝程從車體側管4內脫離之緩衝器210之最伸長時，第二空氣室R2之空氣彈簧力為最大，故抑制滑動體6碰撞車體側管4之滑接部42。
由於緩衝器210係利用空氣壓及油壓吸收振動，故比起利用線圈彈簧等吸收振動之緩衝器可減少構成零件數目，可圖緩衝器210之輕量化或成本降低。
上述之緩衝器210係於滑動體6之滑動區域內具備可對應於滑動體6之位置連通第一空氣室R1與第二空氣室R2之連通部8a，藉由連通部8a抑制第一空氣室R1及第二空氣室R2之空氣壓過度升高。
連通部8a係凹陷形成於車體側管4之阻尼桿8之外周面之環狀槽。連通部8a之槽寬係被設定為比滑動體6之密封部64之厚度大且比滑動體6之插通孔6a之形成長度小。
在以滑動體6最接近車體側管4之下端部之最伸長位置為基準位置之場合，連通部8a係配置於從設置於位於基準位置之滑動體6之密封部64往上方離開既定衝程L之位置。既定衝程L可在滑動體6可通過之範圍內任意決定。
另外，在以滑動體6最接近車體側管4之上端部之最收縮位置為基準位置之場合，將連通部8a配置於從設置於位於基準位置之滑動體6之密封部64往下方離開既定衝程L之位置亦可。
在緩衝器210，振幅較大之振動輸入後，滑動體6於車體側管4內上升並在該上升過程通過阻尼桿8之連通部8a。至滑動體6通過連通部8a為止，第一空氣室R1之空氣壓係對應於滑動體6之上升而增加。滑動體6之密封部64到達連通部8a後，第一空氣室R1與內側空氣室A通過連通部8a暫時連通，故第一空氣室R1之空氣壓會先降低。其後，滑動體6通過連通部8a上升後，第一空氣室R1之空氣壓再度增加。
因此，在緩衝器210係可於滑動體6之密封部64通過連通部8a時使高壓側之第一空氣室R1內之空氣壓暫時減壓，即使其後滑動體6上升，亦可抑制第一空氣室R1之空氣壓過度升高。
另外，滑動體6在車體側管4內從最收縮位置下降，滑動體6之密封部64通過連通部8a時，緩衝器210之第二空氣室R2之空氣壓比第一空氣室R1高之場合，可使高壓側之第二空氣室R2之空氣壓暫時減壓。因此，即使其後滑動體6下降，亦可抑制第二空氣室R2之空氣壓過度升高。
以緩衝器210可藉由於阻尼桿8之外周面形成連通部8a之簡單構成抑制第一空氣室R1及第二空氣室R2之空氣壓之異常高壓化，可獲得與第1實施例同樣之效果。此外，由於緩衝器210亦具備油壓阻尼機構，故可提高振動吸收效果，可更適用於二輪車200。
本發明明顯不限於上述之實施例，於其技術思想之範圍內可為各種變更。
在第1及第2實施例雖說明緩衝器210係做為二輪車200之前叉使用，但亦可使用於自動二輪車或其他機械。
在第1實施例中，連通部1a雖係形成為沿汽缸1b之內周之環狀槽，但形成為於汽缸1b之上下方向具有寬度之凹部亦可。另外，凹部可沿汽缸1b之內周設複數個。
在第2實施例中，連通部8a雖係形成為沿阻尼桿8之外周之環狀槽，但形成為於阻尼桿8之上下方向具有寬度之凹部亦可。另外，凹部可沿阻尼桿8之內周設複數個。
1．．．筒體
1a、8a．．．連通部
2．．．桿體
3．．．活塞
4．．．車體側管
5．．．車輪側管
5a．．．連通孔
6．．．滑動體
7．．．阻尼汽缸
8．．．阻尼桿
L．．．衝程
O、O1．．．油面
R1．．．第一空氣室
R2．．．第二空氣室
圖1係配置於二輪車之前輪之左右兩側之根據本發明之第1實施例之緩衝器之前視圖。
圖2係根據第1實施例之緩衝器之局部縱剖面圖。
圖3係根據本發明之第2實施例之緩衝器之局部縱剖面圖。
圖4係以往之緩衝器之局部縱剖面圖。
210．．．緩衝器
1．．．筒體
1a．．．連通部
1b．．．汽缸
2．．．桿體
3．．．活塞
31．．．密封部
A1．．．剖面積
A2．．．剖面積
L．．．衝程
P1．．．壓力
P2．．．壓力
R1．．．第一空氣室
R2．．．第二空氣室

Claims (7)

  1. 一種緩衝器(210)，具備筒體(1)、前端從筒體(1)端部插入筒體(1)內之插入體(2)、於插入體(2)前端設為可於筒體(1)內滑動並將筒體(1)內分隔為第一室(R1)及第二室(R2)之分隔壁部(3)，以填充於第一室(R1)及第二室(R2)內之作動流體吸收振動，其特徵在於：具備：設於分隔壁部(3)之外周面，且與筒體(1)之內周面滑接之外側密封部(31)；以及設於筒體(1)之內周面，且於外側密封部(31)通過時暫時將第一室(R1)及第二室(R2)連通之連通部(1a)；連通部(1a)之寬度，設定成較外側密封部(31)之厚度為大，且於第一室(R1)及第二室(R2)填充作為作動流體之空氣。
  2. 如申請專利範圍第1項之緩衝器，其中，連通部(1a)之寬度，設定成較分隔壁部(3)之厚度為小。
  3. 如申請專利範圍第2項之緩衝器，其中，連通部(1a)，係凹陷形成於筒體(1)之內周面之環狀槽。
  4. 一種緩衝器(210)，具備筒體(4)、前端從筒體(4)端部插入筒體(4)內之插入體(5)、於插入體(5)前端設為可於筒體(4)內滑動並將筒體(4)內分隔為第一室(R1)及第二室(R2)之分隔壁部(6)，以填充於第一室(R1)及第二室(R2)內之作動流體吸收振動，其特徵在於：具備： 從筒體(4)之端部突出形成之桿體(8)；形成於分隔壁部(6)、供桿體(8)插通之插通孔(6a)；設於插通孔(6a)且與桿體(8)之外周面滑接之內側密封部(64)；以及設有凹陷形成於桿體(8)之外周面之環狀槽，並且構成為於分隔壁部(6)之內側密封部(64)通過時暫時將第一室(R1)及第二室(R2)連通之連通部(8a)；連通部(8a)之寬度，設定成較內側密封部(64)之厚度為大，且於第一室(R1)及第二室(R2)填充作為作動流體之空氣。
  5. 如申請專利範圍第4項之緩衝器，其中，進一步具備形成於插入體(5)內部之內側室(A)；以及被筒體(4)、分隔壁部(6)、插入體(5)分隔並經由設於插入體(5)之連通孔(5a)與內側室(A)連通之外側室(B)；第二室(R2)係由內側室(A)與外側室(B)構成。
  6. 如申請專利範圍第5項之緩衝器，其中，進一步具備形成於插入體(5)內部、以作動油充滿之阻尼汽缸(7)；於桿體(8)之端部被設為可於阻尼汽缸(7)內滑動且將阻尼汽缸(7)內分隔為桿側油室(R3)及活塞側油室(R4)之活塞(9)；以活塞(9)與阻尼汽缸(7)構成產生使振動衰減之衰減力之油壓阻尼機構。
  7. 如申請專利範圍第3或4項之緩衝器，其中，連通部(1a、8a)係形成於分隔壁部(3、6)從最接近筒體(1、4)之 一端部或另一端部之基準位置離開既定衝程之位置。
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