JP2014190359A - 緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】 フロントフォークの改良に関し、軸受けの摺動隙間を狭くすることなくガタを抑制する。
【解決手段】 アウターチューブ１０と、このアウターチューブ１０に出入りするインナーチューブ１１と、上記アウターチューブ１０と上記インナーチューブ１１の重複部の間に形成される筒状隙間ａと、この筒状隙間ａに配置されて上記インナーチューブ１１を上記アウターチューブ１０に出入り自在に軸支する一対の軸受け２Ａ，２Ｂと、上記筒状隙間ａに収容されて上記軸受け２Ａ，２Ｂの摺動面を潤滑する液体とを備える緩衝器Ｄにおいて、上記筒状隙間ａの軸方向に沿って延び上記筒状隙間ａの横断面積を小さくする狭窄手段３Ａを備えている。
【選択図】 図１

Description

緩衝器の改良に関する。

一般的に、緩衝器は、車両、機器、構造物の振動を抑制するものである。例えば、二輪車や三輪車等の鞍乗型車両では、前輪を一対の緩衝器で支えており、各緩衝器は、アウターチューブと、このアウターチューブに出入りするインナーチューブとからなり緩衝器の外殻となる緩衝器本体を備え、この緩衝器本体に液体や気体を封入している。

特開２００７−１２０６７６号公報

インナーチューブは、アウターチューブとインナーチューブの重複部の間に形成される筒状隙間に配置される一対の軸受けでアウターチューブに出入り自在に軸支されている。そして、軸受けが摺接するアウターチューブの内周面やインナーチューブの外周面と軸受けとの間には、インナーチューブがアウターチューブに円滑に出入りできるように、摺動隙間が設けられている。この摺動隙間は、インナーチューブがアウターチューブの内周面に沿って摺動する際に不可欠であるが、摺動隙間があるとアウターチューブに対してインナーチューブが傾斜できるようになるので直径方向のガタの発生の原因となる。しかし、ガタを抑制するため摺動隙間を狭くするとインナーチューブの円滑な摺動の妨げとなる。

そこで、本発明の目的は、軸受けの摺動隙間を狭くすることなく、ガタを抑制することが可能な緩衝器を提供することである。

上記課題を解決するための手段は、アウターチューブと、このアウターチューブに出入りするインナーチューブと、上記アウターチューブと上記インナーチューブの重複部の間に形成される筒状隙間と、この筒状隙間に配置されて上記インナーチューブを上記アウターチューブに出入り自在に軸支する一対の軸受けと、上記筒状隙間に収容されて上記軸受けの摺動面を潤滑する液体とを備える緩衝器において、上記筒状隙間の軸方向に沿って延び上記筒状隙間の横断面積を小さくする狭窄手段を備えていることである。

本発明の緩衝器によれば、軸受けの摺動隙間を狭くすることなく、ガタを抑制することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る緩衝器を原理的に示した図である。 本発明の一実施の形態に係る緩衝器の横断面を拡大して示した図である。 本発明の一実施の形態に係る緩衝器の横断面を拡大して示し、インナーチューブがアウターチューブに対して傾斜したときの作動油の流れを示した説明図である。 本発明の一実施の形態に係る緩衝器の横断面を拡大して示した図であり、狭窄手段の第一の変形例を示す。 本発明の一実施の形態に係る緩衝器の横断面を拡大して示した図であり、狭窄手段の第二の変形例を示す。

以下に本発明の一実施の形態に係る緩衝器について、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、同じ部品か対応する部品を示す。

図１に示すように、本実施の形態に係る緩衝器Ｄは、アウターチューブ１０と、このアウターチューブ１０に出入りするインナーチューブ１１と、上記アウターチューブ１０と上記インナーチューブ１１の重複部の間に形成される筒状隙間ａと、この筒状隙間ａに配置されて上記インナーチューブ１１を上記アウターチューブ１０に出入り自在に軸支する一対の軸受け２Ａ，２Ｂと、上記筒状隙間ａに収容されて上記軸受け２Ａ，２Ｂの摺動面を潤滑する作動油（液体）とを備えるとともに、上記筒状隙間ａの軸方向に沿って延び上記筒状隙間ａの横断面積を小さくする狭窄手段３Ａを備えている。

本実施の形態において、上記緩衝器Ｄは、二輪車や三輪車等の鞍乗型車両において、前輪を懸架するフロントフォークに利用されている。このフロントフォークの構成は周知であるので、詳細に図示しないが、前輪の両側に起立して前輪を支える一対の緩衝器（一方の緩衝器Ｄのみを図示し、他方の緩衝器を図示せず）と、これら緩衝器を連結するとともに車体の骨格となる車体フレームに連結される車体側ブラケットと、各緩衝器を前輪の車軸に連結する車輪側ブラケット１２とを備えている。なお、本発明に係る緩衝器Ｄは、フロントフォーク以外に利用されるとしてもよく、鞍乗型車両の後輪を懸架するリアクッションや、鞍乗型車両以外の車両、機器、構造物等に利用されるとしてもよい。

また、本実施の形態において、本発明は、上記フロントフォークを構成する一方または両方の緩衝器に具現化されており、以下、本発明が具現化された緩衝器Ｄについて詳細に説明する。

緩衝器Ｄは、アウターチューブ１０と、このアウターチューブ１０に出入りするインナーチューブ１１とからなり、緩衝器Ｄの外殻を構成する緩衝器本体１を備えており、アウターチューブ１０に車体側ブラケットが連結され、インナーチューブ１１に車輪側ブラケット１２が連結されているので、路面からの突き上げ入力があると、インナーチューブ１１がアウターチューブ１０に進入することができ、緩衝器本体１が伸縮する。緩衝器本体１の上側開口がキャップ部材１３で塞がれ、下側開口が車輪側ブラケット１２で塞がれ、アウターチューブ１０とインナーチューブ１１の重複部の間に形成される筒状隙間ａの下側開口がアウターチューブ１０の内周に保持されてインナーチューブ１１の外周面に摺接する環状のシール部材１４で塞がれており、緩衝器本体１内に収容される液体や気体が外気側に漏れないようになっている。なお、本実施の形態において、アウターチューブ１０が車体側に連結されるとともに、インナーチューブ１１が車輪側に連結されてフロントフォークが倒立型に設定されているが、アウターチューブ１０が車輪側に連結されるとともに、インナーチューブ１１が車体側に連結されてフロントフォークが正立型に設定されるとしてもよい。

さらに、緩衝器１は、キャップ部材１３に吊り下げられた状態に保持されてアウターチューブ１０の軸心部に起立するピストンロッド４と、このピストンロッド４の先端に保持されてインナーチューブ１１の内周面に摺接するピストン５と、インナーチューブ１１の内周に固定されてピストンロッド４を軸方向に移動自在に軸支するロッドガイド６とを備えている。緩衝器本体１の内部において、アウターチューブ１０の内側で且つインナーチューブ１１の内側に形成される空間は、ロッドガイド６で図１中下側の作用室Ｐと図１中上側のリザーバＲとに区画されており、作用室Ｐは、ピストン５で図１中上側のロッド側室ｐ１と図１中下側のピストン側室ｐ２とに区画され、リザーバＲには、作動油が貯留されて液溜室ｒ１が形成されるとともに、その液面を介して上側に気体が封入されて気室ｒ２が形成されている。アウターチューブ１０とインナーチューブ１１の重複部の間に形成される筒状隙間ａ、ロッド側室ｐ１及びピストン側室ｐ２には、作動流体として作動油が充填されており、インナーチューブ１１には、通孔１１ａが形成されているので、筒状隙間ａとロッド側室ｐ１との間を作動油が自由に移動できるようになっている。

ロッドガイド６には、ロッド側室ｐ１と液溜室ｒ１とを連通する伸側と圧側のロッドガイド通路６０，６１が形成されている。そして、伸側のロッドガイド通路６０の途中に、伸側のロッドガイド通路６０を通過する作動油に所定の抵抗を与えるオリフィス６２が設けられており、圧側のロッドガイド通路６１の途中に、圧側のロッドガイド通路６１を液溜室ｒ１からロッド側室ｐ１に移動する作動油の流れを許容するがその反対方向の流れを阻止する逆止弁６３が設けられている。

ピストン５には、ロッド側室ｐ１とピストン側室ｐ２とを連通する伸側と圧側のピストン通路５０，５１が形成されている。そして、伸側のピストン通路５０の途中に、伸側のピストン通路５０をロッド側室ｐ１からピストン側室ｐ２に移動する作動油の流れを許容するがその反対方向の流れを阻止するとともに、伸側のピストン通路５０を通過する作動油に抵抗を与える伸側減衰弁５２が設けられており、圧側のピストン通路５１の途中に、圧側のピストン通路５１をピストン側室ｐ２からロッド側室ｐ１に移動する作動油の流れを許容するがその反対方向の流れを阻止するとともに、圧側のピストン通路５１を通過する作動油に抵抗を与える圧側減衰弁５３が設けられている。

筒状隙間ａには、上記したように、インナーチューブ１１をアウターチューブ１０に出入り自在に軸支する一対の軸受け２Ａ，２Ｂが配置されている。図１中上側の軸受け２Ａは、インナーチューブ１１の上側部分外周に保持されてアウターチューブ１０の内周面に摺接しており、図１中下側の軸受け２Ｂは、アウターチューブ１０の下側部分内周に保持されてインナーチューブ１１の外周面に摺接している。上側の軸受け２Ａとアウターチューブ１０との間及び下側の軸受け２Ｂとインナーチューブ２Ｂとの間には、符示しないがそれぞれ摺動隙間が設けられており、インナーチューブ１１がアウターチューブ１０に円滑に出入りできるようになっている。また、インナーチューブ１１の上端部外周には、アウターチューブ１０の内周面に摺接する環状のシール部材１５が取り付けられているので、筒状隙間ａの作動油がロッド側室ｐ１を通過することなくリザーバＲに移動しないようになっている。つまり、両軸受け２Ａ，２Ｂは、筒状隙間ａの両側開口を塞ぐシール部材１４，１５の内側に配置されているので、筒状隙間ａに収容される作動油で両軸受け２Ａ，２Ｂの摺動面を潤滑することができる。

さらに、筒状隙間ａには、一対の軸受け２Ａ，２Ｂの間に筒状のスリーブからなる狭窄手段３Ａが挿入されている。一対の軸受け２Ａ，２Ｂは、アウターチューブ１０からインナーチューブ１１が最も退出する緩衝器Ｄの最伸長時に最接近し、この最接近時の距離よりも狭窄手段３Ａの軸方向長さが短くなるように設定されている。以下、筒状隙間ａにおいて、狭窄手段３Ａが配置されている部分を狭窄部ａ１、狭窄手段３Ａが配置されていない部分を広漠部ａ２とすると、図２に示すように、広漠部ａ２の横断面積Ｘ２は、アウターチューブ１０において上側の軸受け２Ａが摺接する摺接部分の内周横断面積からインナーチューブ１１において下側の軸受け２Ｂが摺接する摺接部分の外周横断面積を引いた面積となる。他方、狭窄部ａ１の横断面積Ｘ１は、広漠部ａ２の横断面積Ｘ２から狭窄手段３Ａの横断面積Ｘ３を引いた面積（Ｘ１＝Ｘ２−Ｘ３）となる。そして、突き上げ入力等によりアウターチューブ１０に対してインナーチューブ１１が傾斜して、図３に示すように、アウターチューブ１０内をインナーチューブ１１が直径方向（図３中矢印ｙ１）に移動すると、筒状隙間ａの作動油が周方向（図３中矢印ｙ２）に移動して、図中３中一点鎖線で囲んで斜線で示した部分ｚ１に移動する。狭窄部ａ１では、横断面積Ｘ１が狭窄手段３Ａの分小さくなっているので、作動油が移動するための流路面積が狭くなり、作動油の周方向の移動が抑制されてインナーチューブ１１の直径方向のガタを抑制することができる。

また、広漠部ａ２の横断面積Ｘ２は、ピストンロッド４の横断面積Ｘ４（図１）よりも大きくなるように設定されている。このため、インナーチューブ１１がアウターチューブ１０から退出するとともに、ピストンロッド４がインナーチューブ１１から退出する緩衝器Ｄの伸長時には、ピストンロッド退出分の容積よりも筒状隙間減少分の容積の方が大きくなるので、作動室Ｐ内で作動油が余剰となり、ピストン５で加圧されたロッド側室ｐ１の作動油が伸側のロッドガイド通路６０を通過して液溜室ｒ１に移動するとともに、伸側のピストン通路５０を通過してピストン側室ｐ２に移動する。このとき、緩衝器Ｄは、伸側減衰弁５２及びオリフィス６２の抵抗に起因する伸側減衰力を発生する。反対に、インナーチューブ１１がアウターチューブ１０に進入するとともに、ピストンロッド４がインナーチューブ１１に進入する緩衝器Ｄの圧縮時には、ピストンロッド進入分の容積よりも筒状隙間増加分の容積の方が大きくなるので、作用室Ｐ内で作動油が不足し、液溜室ｒ１の作動油が圧側のロッドガイド通路６１を通過してロッド側室ｐ１に移動するとともに、ピストン５で加圧されたピストン側室ｐ２の作動油が圧側のピストン通路５１を通過してロッド側室ｐ１に移動する。このとき、緩衝器Ｄは、圧側減衰弁５３及び逆止弁６３の抵抗に起因する圧側減衰力を発生するが、逆止弁６３の開弁圧は低く設定されているので、上記圧側減衰力は、主に圧側減衰弁５３の抵抗によるものである。

以下、本実施の形態に係る緩衝器Ｄ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Ｄは、アウターチューブ１０に連結されてインナーチューブ１１に出入りするピストンロッド４と、このピストンロッド４の先端に保持されて上記インナーチューブ１１の内周面に摺接するピストン５と、上記インナーチューブ１１の内周に固定されて上記ピストンロッド４を軸方向に移動自在に軸支するロッドガイド６と、上記ピストン５で区画され作動油（液体）が充填されるロッド側室ｐ１及びピストン側室ｐ２と、上記ロッドガイド６で上記ロッド側室ｐ１と区画され上記作動油が貯留される液溜室ｒ１と、上記インナーチューブ１１に形成されて上記ロッド側室ｐ１と筒状隙間ａとを連通する通孔１１ａと、上記ピストン５に形成されて上記ロッド側室ｐ１と上記ピストン側室ｐ２とを連通するピストン通路５０，５１と、上記ロッドガイド６に形成されて上記ロッド側室ｐ１と上記液溜室ｒ１とを連通するロッドガイド通路６０，６１とを備え、上記筒状隙間ａにおける狭窄手段３Ａが配置されていない広漠部ａ２の横断面積Ｘ２が上記ピストンロッド４の横断面積Ｘ４よりも大きく設定されている。

上記構成を備える緩衝器Ｄにおいては、ピストンロッド４の横断面積Ｘ４との兼ね合いで筒状隙間ａの軸方向全体に狭窄手段３Ａを設けて筒状隙間ａの横断面積を均一的に狭くすることが難しい。このため、アウターチューブ１０の内周を縮径して狭窄手段としたり、インナーチューブ１１の外周を拡径して狭窄手段としたりしようとすると、アウターチューブ１０やインナーチューブ１１を部分的に縮径したり拡径したりしなければならず、加工が煩雑になる。そこで、上記構成を備える緩衝器Ｄにおいては、筒状隙間ａの横断面積を小さくするため、狭窄手段３Ａを筒状のスリーブにして筒状隙間ａ内に挿入することが好ましい。しかし、緩衝器Ｄの構成は、適宜変更することが可能であり、例えば、緩衝器本体１の内部にシリンダを起立させ、このシリンダ内にピストン５を摺接させるとしてもよい。

また、本実施の形態において、一対の軸受け２Ａ，２Ｂのうちの一方（２Ｂ）は、アウターチューブ１０の図１中下側となるインナーチューブ側内周に保持されてインナーチューブ１１の外周面に摺接し、一対の軸受け２Ａ，２Ｂのうちの他方（２Ａ）は、インナーチューブ１１の図１中上側となるアウターチューブ側外周に保持されてアウターチューブ１０の内周面に摺接し、狭窄手段３Ａの軸方向長さは、上記両軸受け２Ａ，２Ｂが最接近したときの距離よりも短く設定されている。

上記構成によれば、狭窄手段３Ａが筒状のスリーブからなる場合や、部分的に縮径されたアウターチューブ１０の内周や、部分的に拡径されたインナーチューブ１１の外周からなる場合において、狭窄手段３Ａが緩衝器本体１の伸縮の妨げとなることを防止することができる。しかし、アウターチューブ１０の内周全体を縮径したり、インナーチューブ１１の外周全体を拡径したりして、狭窄手段を構成し、この狭窄手段に軸受け２Ａ，２Ｂを摺接させるとしてもよく、この場合、筒状隙間ａの横断面積を軸方向に均一に小さくすることができる。また、上記一対の軸受け２Ａ，２Ｂがアウターチューブ１０またはインナーチューブ１１の一方に固定され、緩衝器Ｄが伸縮しても軸受け２Ａ，２Ｂの距離が変わらないものとしてもよい。この場合、狭窄手段３Ａの軸方向長さを自由に設定することができる。

また、本実施の形態において、狭窄手段３Ａは、筒状隙間ａに挿入される筒状のスリーブからなる。

このため、アウターチューブ１０の内径や、インナーチューブ１１の外径を変えることなく筒状隙間ａの横断面積を小さくしてインナーチューブ１１の直径方向のガタを抑制することができる。さらに、本実施の形態においては、狭窄手段３Ａの横断面が真円状となっているが、図４に示す狭窄手段３Ｂのように、狭窄手段３Ｂの横断面を楕円状にしたり、図５に示す狭窄手段３Ｃのように、横断面真円状の狭窄手段３Ｃの外周に一対の突起３１，３１を形成したりしてもよい。この場合、狭窄手段３Ｂ，３Ｃを緩衝器本体１に対して回り止めすることで、特定の方向に対するガタを抑制することができる。例えば、狭窄手段３Ｂ，３Ｃにおいてアウターチューブ１０の内周に接近する部分３０，３０や突起３１，３１を車体の進行方向に向かって左右に配置すると、筒状隙間ａの作動油が前側から後側に向かって移動し難くなるので、前後方向のガタを抑制することができる。また、アウターチューブ１０の外側から狭窄手段３Ｂ，３Ｃを回転できるようにしておけばガタを抑制する方向を調節することも可能となる。しかし、狭窄手段３Ａ，３Ｂ，３Ｃの構成や形状は、適宜変更することが可能であり、狭窄手段がアウターチューブ１０またはインナーチューブ１１と一体形成されるとしてもよい。

また、本実施の形態において、緩衝器Ｄは、アウターチューブ１０と、このアウターチューブ１０に出入りするインナーチューブ１１と、上記アウターチューブ１０と上記インナーチューブ１１の重複部の間に形成される筒状隙間ａと、この筒状隙間ａに配置されて上記インナーチューブ１１を上記アウターチューブ１０に出入り自在に軸支する一対の軸受け２Ａ，２Ｂと、上記筒状隙間ａに収容されて上記軸受け２Ａ，２Ｂの摺動面を潤滑する作動油（液体）とを備えるとともに、上記筒状隙間ａの軸方向に沿って延び上記筒状隙間ａの横断面積を小さくする狭窄手段３Ａ〜３Ｃを備えている。

インナーチューブ１１がアウターチューブ１０に対して傾斜してガタつく際、インナーチューブ１１がアウターチューブ１０内を直径方向に移動して筒状隙間ａの作動油（液体）を周方向に移動させるが、上記構成によれば、筒状隙間ａの作動油が周方向に移動する際の流路面積を狭窄手段３Ａ〜３Ｃで狭くすることができ、作動油の周方向の移動が抑制されるので、軸受け２Ａ，２Ｂの摺動隙間を狭くすることなくガタを抑制することが可能である。なお、本実施の形態においては、軸受け２Ａ，２Ｂの摺動面を潤滑するための液体として、減衰力を発生するための作動流体である作動油を利用しているが、作動油以外の液体を利用するとしてもよい。

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することなく改造、変形及び変更を行うことができることは理解すべきである。

ａ 筒状隙間
ａ２ 広漠部
Ｄ 緩衝器
ｐ１ ロッド側室
ｐ２ ピストン側室
ｒ１ 液溜室
Ｘ２ 広漠部の横断面積
Ｘ４ ピストンロッドの横断面積
２Ａ，２Ｂ 軸受け
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ 狭窄手段
４ ピストンロッド
５ ピストン
６ ロッドガイド
１０ アウターチューブ
１１ インナーチューブ
１１ａ 通孔
５０，５１ ピストン通路
６０，６１ ロッドガイド通路

Claims (5)

1. アウターチューブと、このアウターチューブに出入りするインナーチューブと、上記アウターチューブと上記インナーチューブの重複部の間に形成される筒状隙間と、この筒状隙間に配置されて上記インナーチューブを上記アウターチューブに出入り自在に軸支する一対の軸受けと、上記筒状隙間に収容されて上記軸受けの摺動面を潤滑する液体とを備える緩衝器において、
   上記筒状隙間の軸方向に沿って延び上記筒状隙間の横断面積を小さくする狭窄手段を備えていることを特徴とする緩衝器。
2. 上記狭窄手段は、上記筒状隙間に挿入される筒状のスリーブからなることを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
3. 上記狭窄手段の外周が楕円状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の緩衝器。
4. 上記一対の軸受けのうちの一方は、上記アウターチューブのインナーチューブ側の内周に保持されて上記インナーチューブの外周面に摺接し、
   上記一対の軸受けのうちの他方は、上記インナーチューブのアウターチューブ側の外周に保持されて上記アウターチューブの内周面に摺接し、
   上記狭窄手段の軸方向長さは、上記両軸受けが最接近したときの距離よりも短く設定されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の緩衝器。
5. 上記アウターチューブに連結されて上記インナーチューブに出入りするピストンロッドと、このピストンロッドの先端に保持されて上記インナーチューブの内周面に摺接するピストンと、上記インナーチューブの内周に固定されて上記ピストンロッドを軸方向に移動自在に軸支するロッドガイドと、上記ピストンで区画され上記液体が充填されるロッド側室及びピストン側室と、上記ロッドガイドで上記ロッド側室と区画され上記液体が貯留される液溜室と、上記インナーチューブに形成されて上記ロッド側室と上記筒状隙間とを連通する通孔と、上記ピストンに形成されて上記ロッド側室と上記ピストン側室とを連通するピストン通路と、上記ロッドガイドに形成されて上記ロッド側室と上記液溜室とを連通するロッドガイド通路とを備え、
   上記筒状隙間における上記狭窄手段が配置されていない広漠部の横断面積が上記ピストンロッドの横断面積よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項４に記載の緩衝器。

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