WO2020179095A1

WO2020179095A1 - 油圧緩衝器

Info

Publication number: WO2020179095A1
Application number: PCT/JP2019/026141
Authority: WO
Inventors: 亮尾池; 博行宮田
Original assignee: 株式会社ショーワ
Priority date: 2019-03-04
Filing date: 2019-07-01
Publication date: 2020-09-10
Also published as: US20210354778A1; DE112019006550T5; JP6637626B1; JP2020143700A

Abstract

油圧緩衝器（１）は、車軸側の側壁面に開口部（４３）を有するシリンダ（１５）と、油を貯留するリザーバ（２６）と、減衰力を発生させる制御部（１０）と、シリンダ（１５）の外側かつ開口部（４３）の車体側に少なくとも一部が配され、車軸側から車体側への油の移動を妨げる移動防止部材（４１）とを備えている。

Description

油圧緩衝器

　本発明は、路面からの衝撃を緩衝する油圧緩衝器に関する。

　二輪車や三輪車等の鞍乗型車両では、車輪を懸架する懸架装置として、例えば、特許文献１に記載された、車体側チューブと車輪側チューブとをテレスコピック型にした油圧緩衝器が知られている。特許文献１の油圧緩衝器は、路面の凹凸による衝撃が車輪に入力されると、車輪側チューブが車体側チューブに出入りして伸縮する。

日本国公開特許公報「特開２０１７－１８０６８９号公報（２０１７年１０月５日公開）」

　しかしながら、特許文献１の油圧緩衝器では、油圧緩衝器を搭載した鞍乗型車両が上下方向に振動すると、リザーバ内の油が上方向に移動し、リザーバからシリンダの内部へ通じる開口部の近傍に油が滞留しなくなることがある。この状況で油圧緩衝器が急速に伸長作動すると、シリンダ内への油の供給量が不足し、減衰力発生装置に流入する油に空気が混入してエア噛みが生じる可能性がある。エア噛みが生じると、所望の減衰力を発生させることができなくなる。

　本発明の一態様は、減衰力を安定的に発生させることができる油圧緩衝器を実現することを目的とするものである。

　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る油圧緩衝器は、車体側に配された車体側チューブと、車軸側に配された車軸側チューブと、前記車軸側チューブに設けられ、車軸側の側壁面に少なくとも１つの開口部を有するシリンダと、前記シリンダの外側に区画され、油を貯留するリザーバと、前記車体側チューブに設けられたロッドと、前記ロッドの車軸側に設けられ、前記シリンダの内周面に対して摺動するピストンと、前記ピストンの移動によって生じる油の流れによって減衰力を発生させる減衰力発生部と、前記シリンダの外側かつ前記開口部の車体側に少なくとも一部が配され、車軸側から車体側への油の移動を妨げる移動防止部材とを備える。

　本発明の一態様によれば、減衰力を安定的に発生させることができる。

本発明の一実施形態に係る油圧緩衝器の構成を示す断面図である。前記油圧緩衝器の車軸側端部の構成を示す断面図である。移動防止部材を軸方向から見たときの上面図である。本発明の別の実施形態に係る油圧緩衝器の車軸側端部の構成を示す断面図である。

　〔実施形態１〕
　本発明の油圧緩衝器の一実施形態としてフロントフォークを例示して以下の説明を行う。

　図１は、本発明の一実施形態に係る油圧緩衝器の構成を示す断面図である。油圧緩衝器１は、二輪車や三輪車等の鞍乗型車両において車輪（図示せず）の両側面に左右一対に取り付けられる装置であり、車輪を懸架する懸架装置として機能する。

　図１に示すように油圧緩衝器１は、テレスコピック型であり、車体側ブラケット（図示せず）に連結される円筒状のチューブ１１（車体側チューブ）と、車軸側ブラケット１３が連結された円筒状のチューブ１２（車軸側チューブ）とを備えている。チューブ１２は、ロッド１６を軸としてチューブ１１に対して相対的に移動し、チューブ１１の内部に出入りする。チューブ１２の内部には、チューブ１１とチューブ１２とを伸長方向に付勢するコイルばね１４が配置されている。本実施の形態では、油圧緩衝器１は、コイルばね１４を有しダンパーが内蔵されていない他方の懸架装置（図示せず）と組み合わせて一対のフロントフォークを構成する。なお、別の実施の形態として、左右両側ともダンパーが内蔵されている懸架装置で構成されたフロントフォークを実現してもよい。

　油圧緩衝器１は、路面の凹凸による衝撃が車輪（図示せず）に入力されると、チューブ１２がチューブ１１に出入りして伸縮する。油圧緩衝器１が縮む行程を圧縮行程と称し、油圧緩衝器１が伸びる行程を伸長行程と称する。本実施の形態では、チューブ１１にチューブ１２が出入りする倒立型の油圧緩衝器１について説明するが、油圧緩衝器１を、チューブ１１がチューブ１２に出入りする正立型にすることも可能である。

　油圧緩衝器１は、中心軸Ｃ１を軸としてチューブ１２の車軸側に取り付けられるシリンダ１５と、中心軸Ｃ１を軸としてチューブ１１の車体側に取り付けられたロッド１６とを備えている。中心軸Ｃ１の延びる方向を軸方向と称する。

　シリンダ１５の車体側の開口部は、ロッドガイド１７によって閉塞され、ロッド１６の車軸側はロッドガイド１７を貫通する。ロッドガイド１７は、ロッド１６を摺動可能に支持すると共に、ロッドガイド１７の車軸側には、チューブ１１およびチューブ１２の最伸長時に反力を発生するリバウンドばね１８が配されている。

　シリンダ１５の内部には油（作動油）が充満し、ロッド１６の車軸側に設けられたピストン１９が、チューブ１１およびチューブ１２の伸縮時にシリンダ１５の内周面に対して摺動する。ピストン１９は下方室２０と上方室２１とにシリンダ１５を区画する。

　図１に示すように、ロッド１６は、油を流通させる流路２２を内部に有する中空の軸部材である。ロッド１６は、車軸側端部において開口する開口部２３と、車体側端部において開口する開口部２４とを有している。本実施の形態では開口部２３は、シリンダ１５内の上方室２１の内部に位置している。上方室２１とは、シリンダ１５の内部を摺動するピストン１９によって区画される油室のうちの車体側の油室である。

　油圧緩衝器１では、圧縮行程および伸長行程の両方において、油は上方室２１から流路２２に流入し、流路２２の内部を車軸側から車体側へ向かって流れ、ロッド１６の車体側に配された制御部１０を通過する。

　シリンダ１５の車軸側の端部にはベースバルブ２７が配され、チューブ１１の車体側に配されたキャップ部材２５に制御部１０（減衰力発生部）が配される。制御部１０は、ロッド１６の開口部２４から流出する油の流れ（すなわち、ピストン１９の移動によって生じる油の流れ）によって減衰力を発生させる減衰力発生装置であり、可変絞り弁の開口面積を電子制御することにより、当該可変絞り弁を油が通過するときに生じる減衰力の大きさを制御する。

　なお、油圧緩衝器１に設けられる制御部１０は、電子制御される減衰力発生装置である必要はなく、手動で減衰力の調整を行う減衰力発生装置を油圧緩衝器１に設けてもよい。また、油圧緩衝器１が備える減衰力発生装置は、チューブ１１の車体側にユニットとして形成された装置でなくてもよい。油圧緩衝器１は、代替可能な公知の減衰力発生装置を備えていればよい。

　チューブ１１の車体側の開口はキャップ部材２５によって塞がれており、チューブ１２の車軸側の開口は車軸側ブラケット１３によって塞がれている。チューブ１１およびチューブ１２の内部に封入される気体や油が漏れ出ないように、チューブ１１とチューブ１２とが重複する部分に形成される筒状の隙間はオイルシール等で塞がれる。

　油圧緩衝器１は、チューブ１１およびチューブ１２に囲まれたシリンダ１５の外側の空間であるリザーバ２６に油を貯留する。すなわち、リザーバ２６とは、シリンダ１５の外側かつ、チューブ１１およびチューブ１２の内側に区画された、油を貯留する油室である。リザーバ２６は、油で完全には満たされていないため、貯留された油の液面（図示せず）から車体側に空気等の気体が占める気室が形成される。リザーバ２６は、ロッド１６がシリンダ１５へ進入するときの進入体積分の油、および温度変化に伴う油の体積変化を補償する。

　図２は、油圧緩衝器１の車軸側端部の構成を示す断面図である。図２に示すように、シリンダ１５の車軸側の側壁面には、開口部４３が形成されている。開口部４３は、少なくとも１つ形成されており、例えば、４つ形成されている。開口部４３は、リザーバ２６に貯留された油をシリンダ１５の内部に流入させるための開口部である。これら開口部４３は、ベースバルブ２７の積層バルブ３３よりも車軸側に形成されている。開口部４３の開口中心軸Ｃ２は、中心軸Ｃ１に対して直交している。

　シリンダ１５の外側（すなわち、リザーバ２６の内部）には、リザーバ２６における車軸側から車体側への油の移動を妨げる移動防止部材４１が設けられている。移動防止部材４１は、コイルばね１４の一端を受けるばね受け部４１Ａ（車軸側の面）と、ばね受け部４１Ａから車軸側へ延びる脚部４１Ｂとを備えている。ばね受け部４１Ａは、開口部４３よりも車体側に位置している。移動防止部材４１の少なくとも一部が開口部４３の車体側に配されていればよい。

　脚部４１Ｂの車軸側の端部は、車軸側ブラケット１３の内壁面に形成された段差部１３Ａと当接し、移動防止部材４１、車軸側ブラケット１３の内壁面およびシリンダ１５の外壁面によって油溜り室４２が画定される。

　図３は、移動防止部材４１を軸方向から見たときの上面図である。図３では、移動防止部材４１およびシリンダ１５以外の部材は省略されている。図３に示すように、ばね受け部４１Ａは、略円形の外縁を有しており、脚部４１Ｂは、前記外縁に沿って筒状に形成されている。ばね受け部４１Ａの中央には、シリンダ１５を受け入れる開口部４１Ｃが形成されている。開口部４１Ｃの口径は、シリンダ１５の外径よりも大きいため、開口部４１Ｃとシリンダ１５の外壁面との間には環状の隙間５０が形成される。

　図２において実線の矢印で示すように、通常、リザーバ２６の油は、隙間５０を通って車体側から車軸側へ移動した後、開口部４３を通ってシリンダ１５の内部へ流入する。そのため、移動防止部材４１は、車体側から車軸側への油の流れを許容する隙間５０を画定するといえる。

　上述したようにリザーバ２６の車体側には気体が存在しているため、油圧緩衝器１が上下方向に振動すると、リザーバ２６の内部の油が車体側に移動し、開口部４３の近傍に油が存在しない状態となる。このような状態において油圧緩衝器１が急速に伸長作動すると、シリンダ１５の内部に供給される油が不足する。その結果、ロッド１６の流路２２を通って制御部１０へ供給される油に空気が混入し、減衰力が発生しなくなる、いわゆるエア噛みと呼ばれる現象が発生する。エア噛みが発生すると、車両の乗り心地や操按性が悪化してしまう。

　このような現象を防止するために移動防止部材４１が設けられている。すなわち、油圧緩衝器１が上下方向に振動することに伴い、図２において破線の矢印で示すように、リザーバ２６の車軸側の油が車体側に移動する。移動防止部材４１は、このような油の流れの一部をばね受け部４１Ａによって妨害し、油を油溜り室４２に留める。その結果、開口部４３の近傍に油を滞留させることができ、シリンダ１５の内部への油の供給が途絶えることを防止できる。ばね受け部４１Ａの車軸側の表面４１Ｅは、車体側への油の移動を妨げる、移動防止部材４１の車軸側の表面に相当する。

　このようにばね受け部４１Ａによって移動を妨害された油が開口部４３からシリンダ１５の内部に効率良く流入するように、開口部４３の最も車体側の部分が、ばね受け部４１Ａの表面４１Ｅと概ね一致していることが好ましい。図２に示す例では、ばね受け部４１Ａの表面４１Ｅは平坦であり、表面４１Ｅと、開口部４３の最も車体側の部分とが油圧緩衝器１の軸方向において隣接している。例えば、表面４１Ｅの、前記軸方向における位置と、開口部４３の最も車体側の部分の、前記軸方向における位置とが、設計誤差を考慮した範囲内で実質的に一致している。

　ただし、移動防止部材４１の位置、特に表面４１Ｅの位置は、図２に示したものに限定されず、表面４１Ｅの、前記軸方向における位置が、開口部４３と重なるか、または開口部４３よりも車体側に位置していればよい。また、実施形態２で例示するように、表面４１Ｅは平坦でなくてもよい。

　また、隙間５０の開口面積は、複数の開口部４３の開口面積の合計以上であることが好ましい。隙間５０の開口面積が複数の開口部４３の開口面積の合計よりも小さくなると、隙間５０を通過する油に対する流路抵抗が大きくなり、シリンダ１５の内部への油の流入が妨げられるためである。

　また、図２および図３に示すように、移動防止部材４１は、ばね受け部４１Ａの車体側の面と、開口部４１Ｃとの間に傾斜面４１Ｄを有している。傾斜面４１Ｄを開口部４１Ｃの一部とみなせば、移動防止部材４１に形成された開口部４１Ｃの口径は、車軸側よりも車体側の方が大きくなっている。

　そのため、車体側から車軸側への油の流れは、効率的に開口部４１Ｃを通過するが、車軸側から車体側への油の流れは、妨害されやすい。

　（油圧緩衝器１における油の流れ）
　圧縮行程では、上方室２１（図１参照）の容積の増大に伴い、下方室２０から上方室２１へ油が流入する。さらに、下方室２０ではロッド１６の浸入した体積に相当する量の油が余剰となるため、余剰の油は開口部４３を通過してリザーバ２６に流出する。

　一方、伸長行程では、下方室２０の容積の増大に伴い、リザーバ２６の油が、開口部４３を通過してシリンダ１５内に流入する。

　（まとめ）
　以上のように油圧緩衝器１は、車体側のチューブ１１と、車軸側のチューブ１２と、チューブ１１に設けられ、車軸側の側壁面に少なくとも１つの開口部４３を有するシリンダ１５と、シリンダ１５の外側に区画され、油を貯留するリザーバ２６と、チューブ１１に設けられたロッド１６と、ロッド１６の車軸側に設けられ、シリンダ１５の内周面に対して摺動するピストン１９と、ピストン１９の移動によって生じる油の流れによって減衰力を発生させる制御部１０と、シリンダ１５の外側かつ開口部４３の車体側に少なくとも一部が配され、車軸側から車体側への油の移動を妨げる移動防止部材４１とを備えている。

　この構成によれば、油圧緩衝器１を搭載する車両が上下方向に振動した場合でも、リザーバ２６内の油が上方向に移動することを移動防止部材４１が妨害するので、開口部４３の近傍に油が滞留することになる。

　そのため、油圧緩衝器１が急速に伸長作動しても、シリンダ１５の内部へ油が供給されるので、制御部１０に流入する油に空気が混入されることは無く、それゆえ、減衰力を安定的に発生させることができる。

　移動防止部材４１の車軸側の表面４１Ｅと、開口部４３の最も車体側の部分とが、油圧緩衝器１の軸方向において隣接している。そのため、移動防止部材４１の表面４１Ｅによって移動を妨害された油を開口部４３に効率良く流入させることができる。

　移動防止部材４１は、車体側から車軸側への油の流れを許容する隙間５０をシリンダ１５の側壁面との間に画定する。リザーバ２６の油は、隙間５０を通って、車体側から車軸側へ移動することになる。シリンダ１５の側壁面との隙間を油の流路とすることにより、移動防止部材４１の別の部分に流路を形成する場合よりも、流路の形成が容易になる。

　また、隙間５０をシリンダ１５の側壁面の周囲の少なくとも一部に形成することにより、リザーバ２６の油を車体側から車軸側へ移動させることができる。

　さらに、隙間５０の開口面積は、少なくとも１つの開口部４３の開口面積の合計以上である。この構成により、隙間５０を通過する油に対する流路抵抗が小さくなり、シリンダ１５の内部への油の供給が妨げられることを防止できる。

　リザーバ２６内にコイルばね１４が設けられており、移動防止部材４１は、コイルばね１４を受けるばね受け部４１Ａと、ばね受け部４１Ａから車軸側へ延びる脚部４１Ｂとを備えている。この構成により、移動防止部材４１は、リザーバ２６内のコイルばね１４を受けるばね受け部の機能を兼ねることができる。

　〔実施形態２〕
　本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

　図４は、本実施形態に係る油圧緩衝器１Ａの車軸側端部の構成を示す断面図である。図４に示すように、油圧緩衝器１Ａが備える移動防止部材５１は、移動防止部材４１と同様にばね受け部５１Ａ、脚部５１Ｂ、開口部５１Ｃおよび傾斜面５１Ｄを備えている。移動防止部材５１は、ばね受け部５１Ａの車軸側の表面に、車体側に窪んだ凹部５１Ｅを有している点で、移動防止部材４１と異なっている。そのため、凹部５１Ｅの最も車体側の部分（凹部の底）は、開口部４３の最も車体側の部分よりも車体側に位置している。

　なお、開口部５１Ｃを形成する部分の車軸側の表面は、開口部４３の最も車体側の部分と実質的に一致している。この点については、実施形態１の移動防止部材４１と同様である。

　〔実施形態３〕
　本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、本実施形態における変形例は、移動防止部材５１についても適用できる。

　移動防止部材４１が形成する隙間５０は、シリンダ１５の側壁面の全周にわたって形成されている必要は必ずしもなく、側壁面の少なくとも一部に形成されていればよい。

　また、コイルばね１４を受けるばね受けを移動防止部材４１とは別に設け、脚部４１Ｂを備えない移動防止部材４１を開口部４３の車体側に配置してもよい。

　また、ばね受け部４１Ａは、車体側から車軸側への油の流れを許容する、隙間５０の代替としての開口部を、シリンダ１５の側壁面から離れた位置に有していてもよい。さらに、前記開口部は、車体側から車軸側への油の流れを許容するとともに、車軸側から車体側への油の流れを制限する構造または形状を有していてもよい。

　例えば、ばね受け部４１Ａに開口部を形成し、車体側から車軸側への油の流れを許容するとともに、車軸側から車体側への油の流れを制限するチェック弁を前記開口部に設けてもよい。

　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１　油圧緩衝器
１０　制御部（減衰力発生部）
１１　チューブ（車体側チューブ）
１２　チューブ（車軸側チューブ）
１４　コイルばね
１５　シリンダ
１６　ロッド
１９　ピストン
２６　リザーバ
４３　開口部
４１　移動防止部材
４１Ａ　ばね受け部
４１Ｂ　脚部
４１Ｄ　傾斜面
４１Ｅ　表面
５０　隙間
５１　移動防止部材
５１Ｅ　凹部

Claims

　車体側に配された車体側チューブと、
　車軸側に配された車軸側チューブと、
　前記車軸側チューブに設けられ、車軸側の側壁面に少なくとも１つの開口部を有するシリンダと、
　前記シリンダの外側に区画され、油を貯留するリザーバと、
　前記車体側チューブに設けられたロッドと、
　前記ロッドの車軸側に設けられ、前記シリンダの内周面に対して摺動するピストンと、
　前記ピストンの移動によって生じる油の流れによって減衰力を発生させる減衰力発生部と、
　前記シリンダの外側かつ前記開口部の車体側に少なくとも一部が配され、車軸側から車体側への油の移動を妨げる移動防止部材とを備える、油圧緩衝器。
　前記移動防止部材の、前記油の移動を妨げる車軸側の表面と、少なくとも１つの前記開口部の最も車体側の部分とが、前記油圧緩衝器の軸方向において隣接している、請求項１に記載の油圧緩衝器。
　前記移動防止部材の、前記油の移動を妨げる車軸側の表面には、車体側に窪んだ凹部が形成されている、請求項１に記載の油圧緩衝器。
　前記移動防止部材は、車体側から車軸側への油の流れを許容する隙間を前記シリンダの側壁面との間に画定する、請求項１から３のいずれか１項に記載の油圧緩衝器。
　前記隙間は、前記シリンダの側壁面の周囲の少なくとも一部に形成されている、請求項４に記載の油圧緩衝器。
　前記隙間の開口面積は、前記少なくとも１つの開口部の開口面積の合計以上である、請求項４または５に記載の油圧緩衝器。
　前記リザーバ内にばねが設けられており、
　前記移動防止部材は、前記ばねを受けるばね受け部と、前記ばね受け部から車軸側へ延びる脚部とを備えている、請求項１から６のいずれか１項に記載の油圧緩衝器。