JP2007177926A

JP2007177926A - 緩衝機構

Info

Publication number: JP2007177926A
Application number: JP2005378253A
Authority: JP
Inventors: Takao Tomonaga; 隆男友永
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2007-07-12

Abstract

【課題】フロントフォークが縮む方向の圧縮行程においてストロークの速度に応じた圧側緩衝機能と、フロントフォークの大きな収縮に伴う姿勢変化に対して徐々に大きな反力で押し返すような力が作用する緩衝特性と、所定以上のストロークに依存する吸収性を兼備した緩衝機構を提供する。
【解決手段】ピストン２２の移動速度が速くなるとフリーピストン２８は上部側油室２４Ａ側に移動し、懸架用スプリング２６の圧縮量が大きくなり緩衝特性が向上する。所定のフリーピストンの移動でフリーピストン２８のブッシュ３４とダンパシリンダ１８の外周面との間には隙間が形成される。下部側油室２４Ｂのオイルは貫通流路３５及びこの隙間を介して上部側油室２４Ａに流れ込むため、フリーピストン２８の移動が停止し急激な衝撃に対してはその衝撃力を緩和できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば自動二輪車用フロントフォーク等に用いられる緩衝機構に関する。

一般に、自動二輪車用フロントフォークに用いられる油圧緩衝器には、自動二輪車がコーナーリング走行などしているときに受ける力（フロントフォークが縮む方向の圧縮工程の力）に対して、ライダーの姿勢をあまり変化させないために、フロントフォークが徐々に収縮する圧側減衰機能と、車輪が路面上の障害物から受ける衝撃力に対して、その衝撃力を緩和する圧側緩衝機能との兼備が要求されている。また、フロントフォークの大きな収縮を伴う姿勢変化に対して、徐々に大きな反力で押し返すような力が作用する、いわゆるストロークに依存する緩衝特性を有することが好ましい。

ここで、下記特許文献１には、自動二輪車用フロントフォークに用いられる油圧緩衝器として、アウタチューブ内に下方からインナチューブを摺動自在に挿通し、インナチューブ内にダンパシリンダを設け、このダンパシリンダの内周面に摺接するピストンを装着したピストンロッドの基端部をアウタチューブに取付け、更にダンパシリンダ下端外周面とインナチューブ下端内周面との間にフリーピストンを摺動自在に設け、このフリーピストン上面とアウタチューブとの間に懸架ばねを設け、また、フリーピストンにはチェックバルブを設け、ダンパシリングの下端部に内外を連通する連通孔を設けたものが記載されている。

また、下記特許文献２には、自動二輪車用フロントフォークに用いられる油圧緩衝器として、アウタチューブ内にインナチューブを摺動自在に挿通し、インナチューブ内にダンパシリンダを設け、このダンパシリンダの内周面にピストンロッドの先端部に装着したピストンを摺動自在に嵌挿し、ダンパシリンダの外周にダンパシリンダ内のピストン下部油室と連通する油室を形成した油圧緩衝器であって、ピストンロッド外周面とインナチューブ内周面との間、又はダンパシリンダの外周面とインナチューブの内周面との間にフリーピストンを摺動自在に設け、このフリーピストンにてダンパシリンダ外周の油室を上下に区画し、フリーピストン下部の油室をダンパシリンダ内のピストン下部油室に連通し、またフリーピストンで懸架ばねの一端部を支持し、更にフリーピストンにはチェックバルブをフリーピストン下部の油室から上部の油室への作動油の流れを阻止する方向に設け、このチェックバルブにオリフィスを設けたものが記載されている。
特表昭６２−５０１３５０号公報特開平７−１１９７８２号公報

ところで、上記特許文献１の油圧緩衝器では、ピストンストロークに応じて懸架ばねのばね反力が高くなるが、ピストンスピードに依存したばね反力が得られない。そのため、ブレーキング時やジャンプ後の着地のようにピストンが速い速度でストロークする場合にも、また通常走行時のようにピストンが比較的遅い速度でストロークする場合にも、同様にばね反力が高くなる。このことは、ブレーキング時やジャンプ後の着地等のように操縦安定性が上がる条件では好ましいが、通常走行時のようにばね反力が低い方が好ましい条件では乗心地が悪くなる。

また、上記特許文献２の油圧緩衝器では、油圧緩衝器がフリーピストンを作動させるに至らない低い速度でストロークするときには、ピストンロッドの進入体積相当分のオイルがオリフィスを通じて流れることにより通常の緩衝作用を実現でき、フリーピストンを作動させるに足りる速い速度でストロークするときにはフリーピストンが懸架ばねを圧縮してばね反力を高くすることができるが、そのときに、路面の突起等に乗り上げた場合の衝撃を吸収する機能がない。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、フロントフォークが縮む方向の圧縮行程において、ストロークの速度に応じた圧側緩衝機能と、フロントフォークの大きな収縮に伴う姿勢変化に対して徐々に大きな反力で押し返すような力が作用する緩衝特性と、所定以上のストロークに依存する吸収性と、をそれぞれ兼備した緩衝機構を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、車体側に取り付けられるアウタチューブ内に車輪側に取り付けられるインナチューブを摺動自在に設け、前記インナチューブの内部にダンパシリンダを設け、前記ダンパシリンダの内部にピストンロッドの先端部に装着され前記ダンパシリンダ内の油室を上下に区画形成するピストンを前記ダンパシリンダの内周面に対して摺動自在に設け、前記ダンパシリンダの外周と前記インナチューブの内周との間に油室を形成し、前記油室に懸架用スプリングを設け、前記懸架用スプリングの下端を支持し前記ダンパシリンダの外周面と前記インナチューブの内周面に対してそれぞれ摺接する摺接面を有するフリーピストンを設けた自動二輪車用フロントフォークに用いられ、前記フリーピストンにより前記ダンパシリンダの外周と前記インナチューブの内周との間の前記油室は前記フリーピストンの上部側に位置する上部側油室と前記フリーピストンの下部側に位置する下部側油室とに区画され、前記上部側油室に前記懸架用スプリングが設けられ、前記下部側油室が前記ピストンで区画形成されたピストン下部油室に連通し、前記フリーピストンには、前記下部側油室から前記上部側油室に流れる作動油の流量を制限するとともに前記下部側油室から前記上部側油室に作動油が流れたときに減衰力を発生させる減衰バルブが設けられ、前記減衰力が所定以上の大きさになると、前記フリーピストンは前記上部側油室に向かって移動して前記懸架用スプリングを圧縮するとともに、前記フリーピストンの前記摺接面と前記ダンパシリンダの外周面との間には隙間が形成されることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、ピストンの移動速度が遅い場合には、ピストン下部油室から下部側油室に流れる作動油の流速が遅く、減衰バルブのオリフィスでは減衰力はほとんど発生しないため、作動油がフリーピストンを上部側油室に向けて押圧する押圧力が小さくなる。このため、フリーピストンは上部側油室側に移動しない。

また、車輪が路面の障害物から衝撃力を受けた場合には、その衝撃力によりピストンの移動速度が速くなる。ピストンの移動速度が速くなると、ピストン下部油室から下部側油室に流れる作動油の流速が速いため、減衰バルブのオリフィスでの減衰力は高くなり、作動油がフリーピストンを上部側油室に向けて押圧する押圧力が大きくなる。このため、フリーピストンは上部側油室側に移動する。フリーピストンが上部側油室に向かって移動すると、懸架用スプリングが圧縮される。フリーピストンは上部側油室側に移動し続けると、懸架用スプリングの圧縮量が大きくなるため、懸架用スプリングからフリーピストンに作用する弾性力（ばね反力）が徐々に大きくなる。ここで、所定のフリーピストンのストロークで、フリーピストンの摺接面とダンパシリンダの外周面との間には隙間が形成される。下部側油室の作動油の一部はこの隙間を介して上部側油室に流れ込む。これにより、車輪が障害物を乗り越えるような急激な衝撃に対してはその衝撃力を緩和することができる。この結果、ピストンストロークに応じた緩衝特性を持たせることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の緩衝機構において、前記フリーピストンの前記摺接面に軸方向に沿って離間した複数のブッシュを設け、前記ブッシュの近傍に、前記ダンパシリンダの外周面に臨む流路を設け、前記フリーピストンは前記ブッシュを介して前記ダンパシリンダの外周面に摺接し、前記ダンパシリンダの外周面の径は、前記フリーピストンが前記上部側油室に向かって所定以上移動したときに、前記ダンパシリンダの外周面と前記ブッシュとの間に隙間が形成されるように、細く形成され、前記隙間が前記流路と連通する連通路として機能することを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、フリーピストンの摺接面には軸方向に沿って離間した複数のブッシュが設けられ、フリーピストンはブッシュを介してダンパシリンダの外周面に摺接しているため、下部側油室の作動油からフリーピストンに大きな押圧力が作用しても、フリーピストンの軸方向に対する姿勢が崩れてしまうことを防止できる。これにより、フリーピストンに大きな押圧力が作用した場合でも、フリーピストンの姿勢を安定させることができ、ひいてはフリーピストンの移動を安定させることができる。また、ダンパシリンダの外周面の径は、フリーピストンが上部側油室に向かって所定以上移動したときに、ダンパシリンダの外周面とブッシュとの間に隙間が形成されるように、細く形成されているため、隙間が最上端のブッシュの下に設けた流路と連通する連通路として機能することでフリーピストンの移動が停止し、圧側緩衝機能を維持することができる。

本発明によれば、フロントフォークが縮む方向の圧縮行程において、ストロークの速度に応じた圧側緩衝機能と、フロントフォークの大きな収縮に伴う姿勢変化に対して徐々に大きな反力で押し返すような力が作用する緩衝特性と、所定以上のストロークに依存する吸収性と、をそれぞれ兼備した緩衝機構を提供できる。

次に、本発明の一実施形態に係る緩衝機構について、図面を参照して説明する。

図１及び図２に示すように、本実施形態の緩衝機構は、車体側に取り付けられるアウタチューブ１２内に車輪が取り付けられる車輪取付部１６を有するインナチューブ１４を摺動自在に設け、インナチューブ１４の内部にダンパシリンダ１８を設け、ダンパシリンダ１８の内部にピストンロッド２０の先端部に装着されダンパシリンダ１８内の油室を上下に区画形成するピストン２２をダンパシリンダ１８の内周面に対して摺動自在に設け、ダンパシリンダ１８の外周とインナチューブ１４の内周との間に油室２４を形成し、この油室２４（後述の上部側油室２４Ａ）に懸架用スプリング２６を設け、懸架用スプリング２６の下端を支持しダンパシリンダ１８の外周面とインナチューブ１４の内周面に対してそれぞれ摺接する摺接面を有するフリーピストン２８を設けた自動二輪車用フロントフォーク１０に用いられる。

そして、ダンパシリンダ１８の外周とインナチューブ１４の内周との間の油室２４は、フリーピストン２８によりフリーピストン２８の上部側（図１中矢印Ａ方向側）に位置する上部側油室２４Ａとフリーピストン２８の下部側（図１中矢印Ｂ方向側）に位置する下部側油室２４Ｂとに区画され、上部側油室２４Ａには懸架用スプリング２６が設けられ、下部側油室２４Ｂはピスト２２で区画形成されたピストン下部油室３０に連通している。

また、フリーピストン２８の内周面側（径方向内側）には、ダンパシリンダ１８の外周面と摺接する摺接面３２が形成されている。また、この摺接面３２には、軸方向に沿って離間した複数の樹脂製のブッシュ３４が設けられている。このブッシュ３４はダンパシリンダ１８の外周面と摺接し、フリーピストン２８はこのブッシュ３４を介してダンパシリンダ１８の外周面と接触している。また、フリーピストン２８上であって最上端（図２中矢印Ａ方向側）に位置するブッシュ３４の軸方向下部には、ダンパシリンダ１８の外周面に臨む貫通流路３５が形成されている。

また、フリーピストン２８の外周面側（径方向外側）には、インナチューブ１４の内周面と摺接する摺接面３６が軸方向に沿って形成されている。これにより、フリーピストン２８は、この摺接面３６を介してダンパシリンダ１８の外周面と接触している。

また、フリーピストン２８には、上部側油室２４Ａと下部側油室２４Ｂとを連通しオイルが流動する流路３８が形成されている。また、フリーピストン２８には、下部側油室２４Ｂから上部側油室２４Ａに流れるオイルの流量を制限するとともに下部側油室２４Ｂから上部側油室３４Ａにオイルが流れたときに減衰力を発生させる減衰バルブ４０が設けられている。この減衰バルブ４０は、流路３８の開口部を閉塞又は開放する板バルブ４２と、板バルブ４２に形成された小径のオリフィス４４と、で構成されている。下部側油室２４Ｂのオイルが上部側油室２４Ａに流れようとすると、板バルブ４２が流路を閉塞することにより下部側油室２４Ｂから上部側油室２４Ａに流れるオイルの流量が制限される。ここで、オイルの一部がオリフィス４４から流路３８を通って上部側油室２４Ａに浸入するが、このときに減衰力（圧側減衰力）が発生する。このときオリフィス４４で発生する減衰力は、二乗特性となり、低速ではほとんど減衰力が発生せず、高速になるに従い高い減衰力が発生する。なお、オイルが上部側油室２４Ａから下部側油室２４Ｂに流れる場合には、板バルブ４２が流路３８の開口を開放するため、上部側油室２４Ａから下部側油室２４Ｂに流れるオイルの流量が制限されることはない。

また、ダンパシリンダ１８の外周面の一部の径は、フリーピストン２８が上部側油室２４Ａに向かって所定以上移動したときに、ダンパシリンダ１８の外周面とブッシュ３４との間に隙間が形成されるように、細く形成されている。これにより、減衰力が所定以上の大きさになると、フリーピストン２８は上部側油室２４Ａに向かって移動して懸架用スプリング２６を圧縮するとともに、フリーピストン２８に設けられたブッシュ３４とダンパシリンダ１８の外周面との間には隙間が形成される。そして、この隙間がフリーピストン２８の貫通流路３５と連通し、圧側流路（連通路）として機能する。

次に、本実施形態の緩衝機構の作用について説明する。

図１及び図２に示すように、ピストン２２の移動速度が遅い場合には、ピストン下部油室３０から下部側油室２４Ｂに流れるオイルの流速が遅いため、板バルブ４２のオリフィス４４では減衰力はほとんど発生しない。そのため、オイルがフリーピストン２８を上部側油室２４Ａに向けて押圧する押圧力が小さくなる。これにより、フリーピストン２８は上部側油室２４Ａに向かって移動しない。

一方、車輪が路面の障害物から衝撃力を受けた場合には、その衝撃力によりピストン２２の移動速度が速くなる。ピストン２２の移動速度が速くなると、ピストン下部油室３０から下部側油室２４Ｂに流れるオイルの流速が速いため、板バルブ４２のオリフィス４４での減衰力は高くなり、オイルがフリーピストン２８を上部側油室２４Ａに向けて押圧する押圧力が大きくなる。このため、フリーピストン２８は上部側油室２４Ａ側に移動する。フリーピストン２８が上部側油室２４Ａに向かって移動すると、懸架用スプリング２６が圧縮される。フリーピストン２８が上部側油室２４Ａ側に移動し続けると、懸架用スプリング２６の圧縮量が大きくなるため、懸架用スプリング２６からフリーピストン２８に作用する弾性力（ばね反力）が徐々に大きくなる。ここで、所定のフリーピストン２８のストロークで、フリーピストン２８の摺接面とダンパシリンダ１８の外周面との間には隙間が形成される。下部側油室２４Ｂのオイルの一部は貫通流路３５及び隙間を介して上部側油室２４Ａに流れ込む。これにより、車輪が障害物を乗り越えるような急激な衝撃に対してはその衝撃力を緩和することができる。この結果、ピストンストロークに応じた緩衝特性を持たせることができる。

特に、フリーピストン２８の摺接面には軸方向に沿って離間した複数のブッシュ３４が設けられ、フリーピストン２８はブッシュ３４を介してダンパシリンダ１８の外周面に摺接しているため、下部側油室２４Ｂのオイルからフリーピストン２８に大きな押圧力が作用しても、フリーピストン２８の軸方向に対する姿勢が崩れてしまうことを防止できる。これにより、フリーピストン２８に大きな押圧力が作用した場合でも、フリーピストン２８の姿勢を安定させることができ、ひいてはフリーピストン２８の移動を安定させることができる。

ここで、ダンパシリンダ１８の外周面の径は、フリーピストン２８が上部側油室２４Ａに向かって所定以上移動したときに、ダンパシリンダ１８の外周面とブッシュ３４との間に隙間が形成されるように、細く形成されているため、隙間が最上端のブッシュ３４の軸方向下部側に設けた貫通流路３５と連通する連通路として機能することで、フリーピストン２８の移動が停止し、圧側緩衝機能を緩和することができる。

なお、オイルが上部側油室２４Ａから下部側油室２４Ｂに流れる場合には、板バルブ４２は流路３８の開口を開放するため、上部側油室２４Ａから下部側油室２４Ｂに流れるオイルの流量が制限されることはない。このため、フロントフォーク１０の伸側工程において、上部側油室２４Ａのオイルを下部側油室２４Ｂを介してピストン下部油室３０に流動させることができる。

本発明の一実施形態に係る緩衝機構を備えた二輪車用フロントフォークの構成図である。本発明の一実施形態に係る緩衝機構の部分的な拡大図である。

符号の説明

１０自動二輪車用フロントフォーク
１２アウタチューブ
１４インナチューブ
１８ダンパシリンダ
２０ピストンロッド
２２ピストン
２４油室
２４Ａ上部側油室
２４Ｂ下部側油室
２６懸架用スプリング
２８フリーピストン
３０ピストン下部油室
３４ブッシュ
３５貫通流路（流路）
４０減衰バルブ

Claims

車体側に取り付けられるアウタチューブ内に車輪側に取り付けられるインナチューブを摺動自在に設け、前記インナチューブの内部にダンパシリンダを設け、前記ダンパシリンダの内部にピストンロッドの先端部に装着され前記ダンパシリンダ内の油室を上下に区画形成するピストンを前記ダンパシリンダの内周面に対して摺動自在に設け、前記ダンパシリンダの外周と前記インナチューブの内周との間に油室を形成し、前記油室に懸架用スプリングを設け、前記懸架用スプリングの下端を支持し前記ダンパシリンダの外周面と前記インナチューブの内周面に対してそれぞれ摺接する摺接面を有するフリーピストンを設けた自動二輪車用フロントフォークに用いられ、
前記フリーピストンにより前記ダンパシリンダの外周と前記インナチューブの内周との間の前記油室は前記フリーピストンの上部側に位置する上部側油室と前記フリーピストンの下部側に位置する下部側油室とに区画され、前記上部側油室に前記懸架用スプリングが設けられ、前記下部側油室が前記ピストンで区画形成されたピストン下部油室に連通し、
前記フリーピストンには、前記下部側油室から前記上部側油室に流れる作動油の流量を制限するとともに前記下部側油室から前記上部側油室に作動油が流れたときに減衰力を発生させる減衰バルブが設けられ、
前記減衰力が所定以上の大きさになると、前記フリーピストンは前記上部側油室に向かって移動して前記懸架用スプリングを圧縮するとともに、前記フリーピストンの前記摺接面と前記ダンパシリンダの外周面との間には隙間が形成されることを特徴とする緩衝機構。
前記フリーピストンの前記摺接面に軸方向に沿って離間した複数のブッシュを設け、
前記ブッシュの近傍に、前記ダンパシリンダの外周面に臨む流路を設け、
前記フリーピストンは前記ブッシュを介して前記ダンパシリンダの外周面に摺接し、
前記ダンパシリンダの外周面の径は、前記フリーピストンが前記上部側油室に向かって所定以上移動したときに、前記ダンパシリンダの外周面と前記ブッシュとの間に隙間が形成されるように、細く形成され、
前記隙間が前記流路と連通する連通路として機能することを特徴とする請求項１に記載の緩衝機構。