JP5444159B2 - 流体圧緩衝器 - Google Patents

Description

この発明は、流体圧緩衝器に関し、特に、インナーチューブに結合する結合手段にヘッド部材を結合して当該ヘッド部材とボトム部材とでシリンダを挟持する流体圧緩衝器の軽量化に関する。

流体圧緩衝器は、これまでに種々の提案がなされており、例えば、二輪車の車輪を懸架しながらその車輪に入力される路面振動を減衰するフロントフォークやリアクッションユニット等の懸架装置として利用される。

特許文献１には、従来のフロントフォークの構成が開示されており、このフロントフォークは、アウターチューブと、このアウターチューブ内に摺動自在に挿通されるインナーチューブとからなるフォーク本体を備え、倒立型に設定される。

上記フォーク本体には、上下の開口部を封止するキャップ部材と、ボトム部材とがそれぞれ設けられ、上記フォーク本体は、内部に所定の減衰力を発生する正立型のダンパを収容し、このダンパとの間に作動流体を貯留するリザーバ室を形成する。

このダンパは、上記インナーチューブの軸心部に起立して作動流体を収容するシリンダと、アウターチューブに固定されて上記シリンダ内に出没するロッドと、このロッドの先端に保持されて上記シリンダ内を二つの作用室に区画するピストンとを備える。

そして、特許文献１の図３、４に開示されるように、上記シリンダのヘッド部及びボトム部には、ヘッド部材及びベース部材がそれぞれ螺嵌されてなる。

ところで、フォーク本体の下側の開口部を封止するボトム部材は、筒状に形成されて、フォーク本体側に大径の円柱状空間を形成する開口側大開口部と、この円柱状空間に同軸に延設される小径の円柱状空間を形成する奥側小開口部とを備える。

そして、上記構成を備えることにより、上記開口側大開口部内周にインナーチューブのボトム部を螺合し、上記奥側小開口部内に上記ベース部材を挿入して上記ベース部材外周と奥側小開口部内周との間をシール部材でシールする。

次いで、上記ベース部材にシリンダのボトム部を螺合することにより、シリンダをボトム部材に固定することが可能となる。

上記特許文献１のフロントフォークにおいては、シリンダのヘッド側及びボトム側の開口部に螺子加工を施す必要があり、この螺子加工のためには、少なくとも開口部の肉厚を大きくして螺子加工により機械的強度を低下させないようにしなければならず、フロントフォークの軽量化の妨げとなり、また、加工に手間を要する。

そこで、出願人は、シリンダの螺子加工を不要にして、軽量化及び加工性の向上を図るため、以下の流体圧緩衝器たるフロントフォークを創案した。

このフロントフォークは、図６に示すように、特許文献１のフロントフォークと基本構造を同一にしてなり、ボトム部材２０は、有底筒状に形成されて、開口側大開口部２０ａと、奥側小開口部２０ｂと、段部２０ｃとを備えてなる。

上記段部２０ｃには、ガイドワッシャＷ１及びワッシャＷ２が順に積載されてなり、上記ガイドワッシャＷ１は、環状に形成されて内周部が図６中下方に湾曲し、上記ワッシャＷ２は、環状の平板状に形成される。

そして、開口側大開口部２０ａ内周にインナーチューブ２のボトム部（図中下側）を螺合し、上記段部２０ｃとインナーチューブ２のボトム端との間にガイドワッシャＷ１及びワッシャＷ２を挟持する。

次いで、奥側小開口部２０ｂ内にシリンダ３１のボトム部（図中下側）を挿通し、インナーチューブ２に結合する結合手段Ｊにヘッド部材３０を螺合して当該ヘッド部材３０とボトム部材２０とでシリンダ３１を挟持する。

上記構成を備えることにより、従来のフロントフォークは、ワッシャＷ２でインナーチューブ２の面圧を受け、ガイドワッシャＷ１でシリンダ３１を調心しながら奥側小開口部２０ｂ内に挿通することが可能となる。

特開２００８−６９８３０号 公報

上記従来のフロントフォークたる流体圧緩衝器において、シリンダの螺子加工を不要として流体圧緩衝器の軽量化及び加工性の向上をすることが可能となる点において有用であるが、流体圧緩衝器の更なる軽量化が求められている。

また、上記ガイドワッシャＷ１の内周側端部等にバリが生じている場合には、シリンダ３１を奥側小開口部２０ｂ内に案内する際、上記バリでシリンダ３１の外周面を傷つける虞がある。

そこで、本発明の目的は、ガイドワッシャＷ１を備えることなくシリンダ３１の調心を可能にする流体圧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内に摺動自在に挿入されるインナーチューブとからなる緩衝器本体と、この緩衝器本体側に開口する円柱状空間を有して上記緩衝器本体のボトム側開口部外周に結合するボトム部材と、上記緩衝器本体内に収容されて所定の減衰力を発生するダンパとを備えてなり、上記ダンパが上記インナーチューブの軸心部に起立して内部に作動流体を収容するシリンダを備え、上記ボトム部材内周に上記インナーチューブのボトム部を結合し、次いで、上記インナーチューブ内に上記シリンダを挿通し、上記インナーチューブに結合する結合手段に固定されるヘッド部材と上記ボトム部材とで上記シリンダを挟持して上記ボトム部材に上記シリンダを固定する流体圧緩衝器において、上記シリンダを調心する隔壁部材を備え、上記ボトム部材は、上記隔壁部材を介して上記シリンダを支持することである。

本発明によれば、隔壁部材でシリンダを調心することが可能となるため、従来のガイドワッシャを装着する必要がなく、ガイドワッシャに生じたバリでシリンダを傷つける虞がない。

本発明の一実施の形態に係る流体圧緩衝器たるフロントフォークの左側を切り欠いて示す側面図である。 本発明の一実施の形態に係る流体圧緩衝器たるフロントフォークのボトム部を拡大して示す半断面図である。 本発明の一実施の形態に係る流体圧緩衝器たるフロントフォークのボトム部を拡大して示し、図２に示す隔壁部材の変形例を示す判断面図である。 本発明の一実施の形態に係る流体圧緩衝器たるフロントフォークのボトム部を拡大して示し、図２に示す隔壁部材の他の変形例を示す判断面図である。 本発明の一実施の形態に係る流体圧緩衝器たるフロントフォークのボトム部を拡大して示し、隔壁部材の他の実施の形態を示す判断面図である。 従来の流体圧緩衝器たるフロントフォークを部分的に示す縦断面図である。

以下に本発明の一実施の形態を示す流体圧緩衝器について、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、同じ部品かまたはそれに対応する部品を示す。

本実施の形態に係る流体圧緩衝器は、自動二輪車の前輪を懸架して、路面の凹凸により前輪に入力される路面振動を減衰するフロントフォークである。

図示しないが、上記フロントフォークは、上端部をブリッジ機構で連結される左右一対のフォーク部材からなり、各フォーク部材の下端部を前輪の車軸に連結して前輪を挟むようにして懸架する。

また、上記ブリッジ機構は、同じく図示しないが、ハンドルに連結されるステアリングシャフトを有し、当該構成を備えることによりハンドル操作により前輪を転舵することが可能となる。

上記フォーク部材は、図１に示すように、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とからなる緩衝器本体たるフォーク本体と、このフォーク本体側に開口する円柱状空間を有して上記フォーク本体のボトム側開口部外周に結合するボトム部材２０と、上記フォーク本体内に収容されて所定の減衰力を発生するダンパ３とを備えてなる。

上記ダンパ３は、上記インナーチューブ２の軸心部に起立して内部に作動流体を収容するシリンダ３１を備える。

そして、上記フォーク部材は、上記ボトム部材２０内周に上記インナーチューブ２のボトム部（図１中下部）を結合し、上記インナーチューブ２内に上記シリンダ３１を挿通する。

次いで、フォーク部材は、上記インナーチューブ２に結合する結合手段Ｊに固定されるヘッド部材３０と上記ボトム部材２０とで上記シリンダ３１を挟持して上記ボトム部材２０に上記シリンダ３１を固定する。

また、上記フォーク部材は、上記ボトム部材２０内に空気室Ａを画成すると共に上記シリンダ３１を調心する隔壁部材４を備え、上記ボトム部材２０は、上記隔壁部材４を介して上記シリンダ３１を支持する。

以下に、上記フロントフォークの各構成部品について詳細に説明する。

アウターチューブ１とインナーチューブ２とからなるフォーク本体は、アウターチューブ１が車体側に、インナーチューブ２が車輪側に配置されて倒立型のフロントフォークを構成する。

そして、上記フォーク本体は、その上下端をキャップ部材１０とボトム部材２０とでそれぞれ封止されてなり、内部に路面振動を吸収する懸架ばねＳ１と、所定の減衰力を発生するダンパ３とを収容してなる。

上記構成を備えることにより、フロントフォークは、懸架ばねＳによる路面振動の吸収に伴うフォーク本体の伸縮運動を上記ダンパ３で減衰することが可能となり、二輪車の乗り心地を良好にすることが可能となる。

上記フォーク本体と上記ダンパ３との間には、リザーバ室Ｒが形成されてなり、作動流体が貯留されると共に作動流体の液面Ｏを介して上方に気体が封入されて気室Ｇが形成される。

上記液面Ｏは、液面Ｏが最も低下するフォーク本体の最伸張時においても、シリンダ３１の図中上端に当接するベッド部材３０がリザーバ室Ｒ内に貯留される作動流体内に浸るよう設定される。

また、上記気室Ｇは、フォーク本体の伸縮に伴い膨縮して所定のばね反力を生じ、エアスプリングとして機能する。

尚、図示しないが、上記気室Ｇの内圧は、キャップ部材１０に設けられるエアバルブによって高低調整されることが可能である。

上記フォーク本体内に収容されるダンパ３は、インナーチューブ２の軸心部に起立して作動流体を収容するシリンダ３１と、アウターチューブ１にキャップ部材１０を介して固定されて上記シリンダ３１内に出没するロッド３２と、このロッド３２の出没に伴い所定の減衰力を発生する減衰力発生手段とを備えてなる。

上記シリンダ３１は、インナーチューブ２内周に固定される結合手段Ｊに螺合してシリンダ３１の図中上端に当接するベッド部材３０と、シリンダ３１の図中下端にベース部材３４及び隔壁部材４を介して当接するボトム部材２０との間に挟持されてなる。

そして、上記シリンダ３１は、上記ヘッド部材３０と上記ベース部材３４との間に形成されるシリンダ３１内部に、ピストン３３で区画される二つの作用室、即ち、ロッド側に位置する伸側作用室Ｐ１及びピストン側に位置する圧側作用室Ｐ２を形成する。

上記ヘッド部材３０は、図示しないが、環状に形成されて内周に環状のブッシュを備え、上記ロッド３２の外周に摺接してロッド３２が円滑にシリンダ３１内に出没することを助ける。

上記結合手段Ｊは、上記ヘッド部材３０が内周に螺合する環状のストッパ部材５と、このストッパ部材５をインナーチューブ２内周に結合するピン部材６とを備えてなる。

上記ピン部材６は、ストッパ部材５に開穿される挿通孔（符示せず）とインナーチューブ２に開穿される挿通孔（符示せず）とを貫通するピン６０と、このピン６を外周に向けて附勢するスナップリング６１とからなる。

当該構成を備えることにより、上記両挿通孔を対向させてストッパ部材５側からピン６０を挿通し、上記ピン部材６でストッパ部材５をインナーチューブ２の挿通孔の位置に応じて固定することが可能となる。

尚、上記結合手段Ｊの構成は、上記の限りではなく、ヘッド部材３０をインナーチューブ２に固定して、ヘッド部材３０とボトム部材２０とでシリンダ３１を挟持し得る限りにおいて、適宜構成を選択することが可能である。

上記ダンパ３における所定の減衰力を発生する上記減衰力発生手段は、フォーク本体の伸張時に所定の減衰力を発生する伸側リーフバルブ（図示せず）と、フォーク本体の収縮時に所定の減衰力を発生する圧側リーフバルブ（図示せず）とからなる。

そして、本実施の形態において、上記伸側リーフバルブは、上記ロッド３２の先端に保持されるピストン３３に、上記圧側リーフバルブは、上記シリンダ３１のボトム端（図中下側）に固定されるベース部材３４に装着される。

上記ピストン３３には、図示しないが、上記二つの作用室Ｐ１、Ｐ２を連通する伸側流路と圧側流路とが形成されてなり、上記伸側流路の出口側たる圧側作用室Ｐ２側に上記伸側リーフバルブが開閉可能に装着される。

一方、上記圧側流路には、出口側たる伸側作用室Ｐ１側に圧側作用室Ｐ２から伸側作用室Ｐ１への作動流体の移動のみを許容する圧側チェック弁Ｃ１が開閉自在に装着される。

また、上記ベース部材３４には、同じく図示しないが、上記圧側作用室Ｐ２とリザーバ室Ｒとを連通する伸側流路と圧側流路とが形成されてなり、この圧側流路の出口側たるリザーバ室Ｒ側に上記圧側リーフバルブが開閉可能に装着される。

一方、上記ベース部材３４の伸側流路には、出口側たる圧側作用室Ｐ２側にリザーバ室Ｒから圧側作用室への作動流体の移動のみを許容する伸側チェック弁Ｃ２が開閉自在に装着される。

上記構成を備えることにより、作動流体が上記各リーフバルブを押し開いて移動する際に抵抗を生じるため、フロントフォークは、フォーク本体の伸縮運動を減衰して流体圧緩衝器として機能することが可能となる。

そして、フォーク本体の伸縮の際に、ベース部材３４を介してロッド３２の出没分シリンダ３１内で過不足する作動流体をリザーバ室Ｒで補償することが可能となる。

尚、上記減衰力発生手段の構成は上記の限りではなく、適宜周知の構成を採用することが可能である。

上記ダンパ３を構成するシリンダ３１及びフォーク本体を構成するインナーチューブ２は、フォーク本体の図１中下側開口を封止するボトム部材２０に固定される。

上記ボトム部材２０は、有底筒状に形成されてなり、フォーク本体側に開口する大径の円柱状空間を形成する開口側大開口部２０ａと、上記円柱状空間の奥側に同軸に形成されて小径の円柱状空間を形成する奥側小開口部２０ｂと、上記開口側大開口部２０ａと上記奥側小開口部２０ｂとの間に形成される段部２０ｃとを備えてなる。

そして、上記段部２０ｃ上に隔壁部材４を配置し、次いで、上記開口側大開口部２０ａ内周にインナーチューブ２を螺合することにより、インナーチューブ２のボトム端（図１中下端）と上記段部２０ｃとで上記隔壁部材４を挟持する。

上記隔壁部材４は、図２に示すように、上記インナーチューブ２内周に外周を密接する筒状部４０と、この筒状部４０の天井面を封止する天井部４１とを備えてキャップ状に形成されてなり、上記天井部４１のフォーク本体側面にシリンダ３１を調心するテーパ面４１ａを備える。

上記テーパ面４１ａは、外周端部からベース部材３４が設置される設置面４１ｂにかけてすり鉢状に傾斜してなり、ベース部材３４が上記テーパ面４１ａに当接するとテーパ面４１ａの傾斜に従い設置面４１ｂに案内されて、シリンダ３１を調心することが可能となる。

例えば、シリンダ３４を倒立させて、上方に配置されるベース部にベース部材３４を係合し、次いで、ボトム部材２０に隔壁部材４を装着しながら螺合したインナーチューブ２を上記シリンダ３４に被せる。

これにより、インナーチューブ２内に隔壁部材４でシリンダ３４を調心しながら挿通することが可能となり、また、ストッパ部材５にヘッド部材３０を螺合することにより、上記ヘッド部材３０と隔壁部材４との間にシリンダ３１が挟持される。

尚、シリンダ３１の調心は、テーパ面４１ａ以外の構成により実施するとしても良く、湾曲面４１ｃ（図３）や他の構成を採用するとしても良いことは勿論である。また、図３、図４に示すように、隔壁部材４において、必ずしも設置面４１ｂを有する必要はない。

また、上記筒状部４０は、ボトム部材２０側（図２中下側）端部外周面に突設される環状のフランジ部４０ａを備えてなり、このフランジ部４０ａで上記インナーチューブ２の面圧を受ける。

したがって、従来のワッシャＷ２を設ける必要がなく、フロントフォークを構成する部品点数を減らしてフロントフォークの軽量化及び簡素化を図ることが可能となる。

また、上記隔壁部材４を備えることにより、シリンダ３１を調心する従来のガイドワッシャＷ１を設ける必要がなく、ガイドワッシャＷ１にバリが発生してシリンダ３１の外周に傷をつける虞がない。

また、上記隔壁部材４で上記空気室Ａを画成することにより、従来の作動流体で満たされていた部分を空気室Ａとして、フロントフォークを軽量化することが可能となる。

また、本実施の形態においては、筒状部４とインナーチューブ２とがシール４３を介して密接しているため、従来のように開口側大開口部２０ａとインナーチューブとの間にシール２１を設ける必要がない。

尚、図中には、ボトム部材２０を有底筒状に形成して、上記空気室Ａを密閉した状態を示すが、上記隔壁部材４でフォーク本体のボトム側開口を封止しているため、上記空気室Ａと外気とを連通するとしても良い。

また、上記隔壁部材４をキャップ状に形成することにより、空気室Ａの体積を大きくすることが可能となるがこの限りではなく、隔壁部材４を円板状に形成するとしても良く、隔壁部材４の形状は、適宜形状を選択することが可能である。

また、図示しないが、上記フランジ部４０ａの図中上面に従来のワッシャＷ２を配置して、このワッシャＷ２でインナーチューブ２の面圧を受けるとしても良いことは勿論である。

次に、本実施の形態における流体圧緩衝器たるフロントフォークの隔壁部材４の他の実施の形態について、以下に説明する。

上記隔壁部材４００は、図５に示すように、筒状に形成される筒状部４０１と、この筒状部４０１の天井面を封止する天井部４０３とを備えてキャップ状に形成されてなる。

上記天井部４０３には、ベース部材３４が設置される平面状の設置部４０４と、この設置部４０４外周沿って***する環状の環状突起４０５とが形成される。

上記構成を備えることにより、隔壁部材４００は、シリンダ３１をインナーチューブ２内に挿通したとき、上記環状突起４０５でシリンダ３１のボトム部に保持されるベース部材３４を設置部４０４に案内してシリンダ３１を調心することが可能となる。

また、上記筒状部４０１の図中下端には、外方側に垂設される環状のフランジ部４０２が形成されてなり、このフランジ部４０２は、シール４０６を介してボトム部材２０の段部２０ｃと密接する。

したがって、上記隔壁部材４００でボトム部材２０内部に空気室Ａを画成することが可能となり、隔壁部材４と同様にフロントフォークを従来と比較して軽量化することが可能となる。

また、隔壁部材４００は、上記環状突起４０５でシリンダ３１を調心することが可能となり、従来のガイドワッシャＷ１を設ける必要がなく、ガイドワッシャＷ１でシリンダ３１の外周面を損傷する虞がない。

尚、上記フランジ部４０２の図中上側には、インナーチューブ２の面圧を受けるワッシャＷ２が装着されてなるがこの限りではなく、上記フランジ部４０２がインナーチューブ２の面圧に絶えられる強度に設定される場合においては、上記ワッシャＷ２を設ける必要がない。

以上、本発明の好ましい実施の形態を説明したが、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。

例えば、上記実施の形態においては、フロントフォークに本発明を具現化するとしたがこの限りではなく、例えば、リアクッションユニットなど他の流体圧緩衝器に具現化するとしても良いことは勿論である。

また、上記実施の形態においては、上記隔壁部材４、４００がボトム部材２０内部に気室Ａを画成するとしたがこの限りではなく、図中Ａで示す室内に作動流体を収容し、当該室内とリザーバ室Ｒとをベース部材３４の切欠（符示せず）を介して連通させるとしても良い。

Ａ 空気室
Ｃ１、Ｃ２ チェック弁
Ｇ 気室
Ｊ 結合手段
Ｐ１ 伸側作用室
Ｐ２ 圧側作用室
Ｒ リザーバ室
Ｓ 懸架ばね
Ｗ１ ガイドワッシャ
Ｗ２ ワッシャ
１ アウターチューブ
２ インナーチューブ
３ ダンパ
４、４００ 隔壁部材
５ ストッパ部材
６ ピン部材
１０ キャップ部材
１１ ばね受けケース
２０ ボトム部材
２０ａ 開口側大開口部
２０ｂ 奥側小開口部
２０ｃ 段部
３０ ヘッド部材
３１ シリンダ
３２ ロッド
３３ ピストン
３４ ベース部材
４０、４０１ 筒状部
４０ａ、４０２ フランジ部
４１、４０３ 天井部
４１ａ テーパ面
４１ｂ 設置面
４１ｃ 湾曲面
４０４ 設置部
４０５ 環状突起
６０ ピン
６１ スナップリング

Claims (6)

1. アウターチューブと、このアウターチューブ内に摺動自在に挿入されるインナーチューブとからなる緩衝器本体と、この緩衝器本体側に開口する円柱状空間を有して上記緩衝器本体のボトム側開口部外周に結合するボトム部材と、上記緩衝器本体内に収容されて所定の減衰力を発生するダンパとを備えてなり、
   上記ダンパが上記インナーチューブの軸心部に起立して内部に作動流体を収容するシリンダを備え、
   上記ボトム部材内周に上記インナーチューブのボトム部を結合し、次いで、上記インナーチューブ内に上記シリンダを挿通し、上記インナーチューブに結合する結合手段に固定されるヘッド部材と上記ボトム部材とで上記シリンダを挟持して上記ボトム部材に上記シリンダを固定する流体圧緩衝器において、
   上記シリンダを調心する隔壁部材を備え、
   上記ボトム部材は、上記隔壁部材を介して上記シリンダを支持することを特徴とする流体圧緩衝器。
2. 上記隔壁部材は、上記ボトム部材内に空気室を画成することを特徴とする請求項１に記載の流体圧緩衝器。
3. 上記隔壁部材は、緩衝器本体側面にシリンダを調心するテーパ面を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流体圧緩衝器。
4. 上記ボトム部材は、有底筒状に形成されてなり、上記緩衝器本体側に開口する大径の円柱状空間を形成する開口側大開口部と、上記円柱状空間の奥側に同軸に形成されて小径の円柱状空間を形成する奥側小開口部と、上記開口側大開口部と上記奥側小開口部との間に形成される段部とを備えてなり、
   上記開口側大開口部内周に上記インナーチューブを固定して、上記段部と上記インナーチューブとの間に上記隔壁部材を挟持することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の流体圧緩衝器。
5. 上記隔壁部材が上記インナーチューブ内周に外周を密接する筒状部と、この筒状部の天井面を封止する天井部とを備えてキャップ状に形成されてなり、
   上記天井部のフォーク本体側面に上記シリンダを調心するテーパ面を備えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の流体圧緩衝器。
6. 上記筒状部がボトム部材側端部外周面に突設される環状のフランジ部を備えてなり、
   このフランジ部で上記インナーチューブの面圧を受けることを特徴とする請求項５に記載の流体圧緩衝器。

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