以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図1に示すように、一実施の形態における緩衝器Dは、シリンダ1と、シリンダ1内に移動可能に挿入されるロッド2と、ロッド2に連結されてシリンダ1内に移動可能に挿入されるとともにシリンダ1内を伸側室R1と圧側室R2とに区画するピストン6とを備えて伸縮可能な緩衝器本体Aと、シリンダ1内に挿入されてシリンダ1内を圧側室R2とリザーバRとに区画するバルブディスク3と、バルブディスク3に積層されるチェックバルブ4およびリーフバルブ5とを有する減衰バルブVとを備えており、図外の二輪車等の鞍乗車両の前輪を懸架するフロントフォークFに内蔵されている。
フロントフォークFは、図1に示すように、図1中上端がキャップ11によって閉塞されて図外の鞍乗車両の車体側に取り付け可能な筒状の車体側チューブ10と、車体側チューブ10内に摺動自在に挿入されるとともに図1中下端がボトムキャップ13によって閉塞されて図外の鞍乗車両の前輪側に取り付け可能な車軸側チューブ12と、車体側チューブ10と車軸側チューブ12とで形成される閉鎖空間に収容されるとともに車体側チューブ10と車軸側チューブ12との間に介装される緩衝器Dと、シリンダ1とボトムキャップ13との間に介装されて車体側チューブ10と車軸側チューブ12とを離間する方向へ付勢する懸架ばねSとを備えて構成されている。そして、フロントフォークFは、図示しない鞍乗車両の車体と前輪との間に介装され、懸架ばねSが発揮する弾発力で車体を弾性支持するとともに緩衝器Dが発生する減衰力によって車体の振動を減衰する。
以下の説明では、緩衝器DおよびフロントフォークFが鞍乗車両に取り付けられた状態での上下を、特別な説明がない限り、緩衝器DおよびフロントフォークFの「上」「下」とする。また、緩衝器Dを内蔵したフロントフォークFが搭載される鞍乗車両とは、鞍に跨るような姿勢で乗員が乗車する形態の車両全般のことであり、自動二輪車(スクーターを含む)、三輪車等を含む。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てもよい。
以下、一実施の形態の緩衝器Dと緩衝器Dが適用されたフロントフォークFの各部について詳細に説明する。図1および図2に示すように、フロントフォークFは、車体側チューブ10と、車体側チューブ10内に摺動自在に挿入される車軸側チューブ12とを有して構成されるテレスコピック型のフロントフォークとして構成されている。フロントフォークFは、振動が作用すると、車軸側チューブ12が車体側チューブ10に出入りして伸縮する。なお、本実施の形態では、フロントフォークFは、車体側チューブ10内に車軸側チューブ12が挿入される倒立型になっているが、車体側チューブ10が車軸側チューブ12内に挿入される正立型とされてもよい。
つづいて、車体側チューブ10の図2中上端には、緩衝器Dのシリンダ1を介して環状のキャップ11が装着されている。また、フロントフォークFの下端となる車軸側チューブ12の図1中下端は、ボトムキャップ13で塞がれている。さらに、車体側チューブ10と車軸側チューブ12との間は、車体側チューブ10の下端に装着されて車軸側チューブ12の外周に摺接する環状のシール部材19によってシールされ、フロントフォークF内が密閉されている。
このようにしてフロントフォークF内は密閉空間とされており、フロントフォークFの内部に緩衝器Dが収容されている。フロントフォークF内であって緩衝器Dの外側は、液溜室R3として利用されており、気体と液体が充填されている。なお、液体は、本実施の形態では作動油とされるが、作動油以外の液体の使用も可能である。
緩衝器Dは、本実施の形態では、車軸側チューブ12内に収容されるとともに内部に作動油が充填されるシリンダ1と、シリンダ1内に移動可能に挿入されるロッド2と、ロッド2に連結されてシリンダ1内に移動可能に挿入されるとともにシリンダ1内を伸側室R1と圧側室R2とに区画するピストン6とを備えた緩衝器本体Aと、シリンダ1内に挿入されてシリンダ1内に圧側室R2とリザーバRとを区画するバルブディスク3と、バルブディスク3に積層されるチェックバルブ4およびリーフバルブ5とを備えている。
シリンダ1は、上端外周に螺子部1a1を備えたリザーバ筒1aと、リザーバ筒1aの下端に連結される筒状のシリンダ本体1bとで構成されており、螺子部1a1を車体側チューブ10の上端内周に螺子結合して車体側チューブ10に連結されている。また、リザーバ筒1aの上端開口部にはキャップ11が装着されており、キャップ11によって閉塞されている。また、シリンダ本体1bの下端内周には、内周にロッド2が挿通される筒状のロッドガイド7が装着されており、シリンダ1の下端が閉塞されている。
シリンダ1におけるリザーバ筒1a内には、バルブディスク3が挿入されている。バルブディスク3は、シリンダ1内を圧側室R2とリザーバRとに区画している。また、シリンダ1におけるシリンダ本体1b内には、ピストン6が軸方向となる上下方向へ移動可能に挿入されている。そして、ピストン6は、シリンダ1内を伸側室R1と圧側室R2とに区画している。
ロッド2は、下端が車体側チューブ10の下端を閉塞するボトムキャップ13に連結されており、上端側がシリンダ本体1b内に挿入されている。また、ボトムキャップ13は、有底筒状であって、車軸側チューブ12の外周に螺子結合によって連結されている。ボトムキャップ13の底部には、ロッド2の外周にオイルロック室を形成する筒状のオイルロックケース14が載置されており、オイルロックケース14はボトムキャップ13と車軸側チューブ12とで挟持されてロッド2に対して不動に固定されている。
また、シリンダ本体1bの外周には、懸架ばねSの上端を支持する筒状のばね受15が装着されている。ばね受15は、シリンダ本体1bの外周に嵌合する上端が最小径であって下方へ向かうほど径が拡大する筒状であって、側部に孔15aを備えている。そして、懸架ばねSは、ばね受15とオイルロックケース14におけるばね受14aとの間に介装されている。ばね受15は、シリンダ本体1bの外周に装着されるCリング16によってシリンダ本体1bに対して上方側への移動が規制されているので、シリンダ1を介して懸架ばねSから受ける力を車体側チューブ10に伝達する。よって、懸架ばねSは、車体側チューブ10を上方に車軸側チューブ12を下方へ押圧して両者を離間させる弾発力を発揮する。
また、ロッドガイド7の上端内周には、ロッド2の外周に摺接する環状のブッシュ8が取り付けられており、ロッドガイド7の下端外周には、環状のオイルロックピース7aが装着されている。そして、車体側チューブ10と車軸側チューブ12とが接近しフロントフォークFが最収縮近傍まで収縮すると、ロッドガイド7の外周に装着されたオイルロックピース7aがオイルロックケース14内に侵入する。オイルロックピース7aの外周とオイルロックケース14の内周には、適度な隙間が設けられており、オイルロックケース14内から作動油が流出する流れに抵抗が付与される。よって、オイルロックピース7aがオイルロックケース14に侵入すると、オイルロックケース14内の圧力が上昇してフロントフォークFのそれ以上の収縮を妨げられるので、フロントフォークFの最収縮時の衝撃が緩和される。
戻って、シリンダ1内に挿入されたロッド2の上端の外周には、ピストン6が装着されている。ピストン6は、シリンダ本体1bの内周に摺接しており、シリンダ本体1bに対して上下方向となる軸方へ移動可能であり、前述したように、シリンダ1内を伸側室R1と圧側室R2とに区画している。また、ピストン6は、伸側室R1と圧側室R2とを連通する伸側ポート6aと圧側ポート6bとを備えている。そして、ピストン6の圧側室R2側には、伸側ポート6aの出口端を開閉する伸側リーフバルブ17がロッド2の外周に固定された状態で積層され、ピストン6の伸側室R1側には、圧側ポート6bの出口端を開閉するチェックバルブ18がロッド2の外周に固定された状態で積層されている。
伸側リーフバルブ17は、本実施の形態の緩衝器Dでは複数枚の環状板を積層して構成された積層リーフバルブとされており、内周がロッド2の外周に固定されて外周側の撓みが許容されている。また、伸側リーフバルブ17は、作動油が伸側室R1から圧側室R2へ伸側ポート6aを介して移動する際に作動油の流れに抵抗を与え、作動油が圧側室R2から伸側室R1へ向かって移動するのを阻止する。
チェックバルブ18は、本実施の形態の緩衝器Dでは環状板で構成されており、内周がロッド2の外周に固定されて外周側の撓みが許容されている。また、チェックバルブ18は、圧側室R2から伸側室R1へ圧側ポート6bを介して移動する作動油の流れに対して略抵抗なくこれを許容し、作動油が伸側室R1から圧側室R2へ向かって移動するのを阻止する。
つづいて、減衰バルブVについて詳細に説明する。本実施の形態の減衰バルブVは、図1から図4に示すように、シリンダ1内に挿入されてシリンダ1内に二つの作動室としての圧側室R2とリザーバRとを区画するとともに圧側室R2とリザーバRとを連通する複数の第一ポート3bと第二ポート3cとを有するバルブディスク3と、バルブディスク3の一端側である図中下端側に積層されて第一ポート3bを開閉する環状のチェックバルブ4と、バルブディスク3の他端側である図中上端側に積層されて第二ポート3cを開閉する環状のリーフバルブ5と、チェックバルブ4の反バルブディスク側に配置される環状のバルブストッパ23とを備える。
以下、減衰バルブVの各部について詳細に説明する。バルブディスク3は、環状であって、キャップ11に連結されるガイドロッド20の図1中下端の外周に装着されている。このようにバルブディスク3は、ガイドロッド20によって軸方向に位置決められてシリンダ1内に収容されている。バルブディスク3は、リザーバ筒1aの内周に嵌合しており、ガイドロッド20によってシリンダ1に対して不動に固定されて、前述したように、シリンダ1内を圧側室R2とリザーバRとに区画している。
また、バルブディスク3は、図2から図4に示すように、環状の本体部3aと、本体部3aの同一円周上に交互に並べて配置される4つの扇型の第一ポート3bと4つの扇型の第二ポート3cと、本体部3aの一端に設けられて第一ポート3bを取り囲む弁座3dとを備えている。第一ポート3bと第二ポート3cとは、それぞれ、本体部3aの図2中下端となる一端から図2中上端となる他端まで貫通しており、圧側室R2とリザーバRとを連通している。
弁座3dは、図3に示すように、一端の第一ポート3bおよび第二ポート3cの内周側に設けられた円環状の内周部3d1と、内周部3d1の外周に連なって4つの第一ポート3bのそれぞれを個別に取り囲む4つの包囲部3d2とを備えて花弁型に形成されて、本体部3aの一端から図2中下方となる圧側室R2側へ向けて突出するように設けられている。そして、第二ポート3cは、バルブディスク3の一端側にて周方向で隣り合う包囲部3d2,3d2間に開口している。
また、バルブディスク3の他端には、図4に示すように、第一ポート3bを避けて第二ポート3cのみを取り囲む花弁型弁座3hが設けられている。花弁型弁座3hは、本体部3aの他端から図2中上方となるリザーバR側へ向けて軸方向に突出するようにして設けられている。
チェックバルブ4は、バルブディスク3の一端側の弁座3d、つまり、圧側室R2側の端部に設けられた弁座3dに軸方向に遠近可能に積層されている。チェックバルブ4は、弁座3dの内周部3d1に対向する内環4aと、内環4aの外周に連なって周方向に間隔をあけて放射状に設けられて包囲部3d2にそれぞれ対向して第一ポート3bのみをそれぞれ独立して開閉する4つの扇状の弁部4bとを備えている。
そして、チェックバルブ4と後述するバルブストッパ23との間には、チェックバルブ4をバルブディスク3側へ向けて付勢する環状のばね部材9が介装されている。
これにより、チェックバルブ4は、弁部4bを包囲部3d2に着座させると第一ポート3bを閉塞し、第一ポート3b側となる正面側に作用するリザーバRの圧力が背面側に作用する圧側室R2の圧力よりも大きくなるとばね部材9の付勢力に抗して全体をバルブディスク3から離間させて第一ポート3bを開放し、リザーバRから圧側室R2へ向かう作動油の流れを許容する。この際、ばね部材9の付勢力は、リザーバRから圧側室R2へ第一ポート3bを介して移動する作動油の流れに対してほとんど抵抗を与えない程度の力に設定されている。また、チェックバルブ4は、圧側室R2の圧力がリザーバRの圧力よりも大きい場合、弁部4bが包囲部3d2に押し付けられて第一ポート3bを閉塞して圧側室R2からリザーバRへ向かう作動油の流れを阻止する。
また、前述したように、チェックバルブ4は、内環4aと、内環4aの外周に連なって周方向に間隔を開けて放射状に延びる弁部4bを備えており、弁部4bが第二ポート3cを避けて包囲部3d2のみに着座するため、第二ポート3cの入口端の開口面積を一切減じることはない。
また、前述したように、弁座3dの包囲部3d2は、それぞれ1つずつ第一ポート3bを取り囲んでおり、バルブディスク3の一端において第二ポート3cの入口端の軸方向位置よりも軸方向で圧側室R2側へ突出するように設けられている。そのため、仮に円環状の環状板からなるチェックバルブを弁座3dに着座させても、当該チェックバルブと本体部3aとの間に第二ポート3cを圧側室R2へ連通させる空隙が形成される。したがって、円環状のチェックバルブを弁座3dに着座させても第二ポート3cの入口端が閉塞されることがない。
このように、本実施の形態のバルブディスク3は、内環4aと複数の弁部4bとを備えるチェックバルブ4だけでなく、円環状のチェックバルブにも利用できる。つまり、本実施の形態のバルブディスク3は、内環4aと複数の弁部4bとを備えるチェックバルブ4のみに利用可能な専用品ではなく、他のチェックバルブにも利用可能な汎用品となっている。
また、図2に示すように、バルブディスク3の一端と後述のバルブストッパ23との間には、チェックバルブ4とばね部材9の内周に挿入される筒状のガイド部材30が介装されている。この際、ガイド部材30はバルブディスク3の本体部3aの内周側に形成された環状凹部3iに嵌合されているので、ガイド部材30によるチェックバルブ4の内環4aの挟み込みが防止される。
そして、ガイド部材30の外周にはチェックバルブ4の内周が摺接しているため、チェックバルブ4の開閉時における軸方向への移動がガイド部材30によって案内される。よって、チェックバルブ4がスムースに第一ポート3bを開閉できる。
なお、本実施の形態では、環状のばね部材9は、ウェーブワッシャによって構成されているが、ばね部材9は、ウェーブワッシャ以外にも皿ばねやゴムリングであってもよい。環状のばね部材9に代えて、コイルばねによってチェックバルブ4をバルブディスク3側へ付勢するようにしてもよいが、環状のばね部材9は、コイルばねに比べて軸方向長さが短いので、環状のばね部材9を採用した方が減衰バルブVの全長を短くできる。
なお、本実施の形態では、チェックバルブ4は、ガイド部材30の外周に軸方向へ移動可能とされてバルブディスク3の一端側の弁座3dに軸方向に遠近可能に積層されているが、ガイド部材30を廃止して、内環4aをガイドロッド20の外周に固定して弁座3dに積層されてもよい。この場合、チェックバルブ4の内環4aは固定されるが、包囲部3d2に対向する弁部4bの撓みが許容されるので、チェックバルブ4は、リザーバRの圧力が圧側室R2の圧力よりも大きくなると弁部4bを撓ませて第一ポート3bを開放できる。
ただし、本実施の形態のように、チェックバルブ4をバルブディスク3の一端側の弁座3dに軸方向に遠近可能に積層する場合、チェックバルブ4がバルブディスク3から全体が離間して第一ポート3bを開放するので、チェックバルブ4の板厚を厚くして弁部4bの撓み剛性を高くしても、開弁時の包囲部3d2と弁部4bとの間の流路面積を大きく確保できる。よって、チェックバルブ4の板厚を厚くしても、第一ポート3bを通過する作動油の流れに与える抵抗を非常に小さくできるとともに、チェックバルブ4の剛性を高くして、チェックバルブ4の変形を防止することもできる。
つづいて、バルブストッパ23は、図2,図5,図6に示すように、チェックバルブ4の内周に配置されるガイド部材30の反バルブディスク側端に載置されてチェックバルブ4の内環4aに軸方向で対向する環状のプレート23aと、プレート23aの外周に周方向に間隔をあけて設けられて4つの第二ポート3c内にそれぞれ挿入される4つの爪23bを備えている。
プレート23aの外径は、ばね部材9の外径よりも小さくなるように設定されている。そのため、プレート23aとばね部材9の中心が軸方向で一致する状態では、図5に示すように、ばね部材9の外周がプレート23aの外側にはみ出す。また、プレート23aは、前述したように、ばね部材9のばね受としても機能している。なお、本実施の形態ではプレート23aの外周は円形状に形成されているが、プレート23aの外周形状は特に限定されず、例えば、多角形状になっていてもよい。
4つの爪23bは、プレート23aの外周からそれぞれ径方向の外側へ向けて放射状に設けられており、バルブストッパ23をバルブディスク3に対して同心に配置すると、それぞれ対応する第二ポート3cに正対して挿入される。
具体的には、爪23bは、それぞれ、プレート23aの外周から径方向に延びる第一の片としての水平片23b1と、水平片23b1の先端側からバルブディスク3側に向けて軸方向に延びて第二ポート3cに挿入される第二の片としての垂直片23b2と、湾曲して水平片23b1と垂直片23b2とを接続する接続片23b3とを有している。
垂直片23b2は、図5に示すように、軸方向視で第二ポート3cと曲率半径が同一の円弧状に形成されている。また、垂直片23b2の周方向の幅は、第二ポート3cと丁度嵌合する長さに設定されている。そのため、爪23bが第二ポート3cに挿入されると、第二ポート3cの周方向の側面に垂直片23b2の周方向の側面が当接して、バルブストッパ23のバルブディスク3に対する周方向の回転が規制される。
さらに、チェックバルブ4における周方向で隣り合う弁部4b,4b間の周方向の幅は、垂直片23b2が弁部4b,4b間に摺動可能に嵌合する長さに設定されている。したがって、弁部4bを第一ポート3bと対向させながらチェックバルブ4をバルブディスク3の一端に積層した状態で、バルブストッパ23の爪23bが第二ポート3c内に挿入されると、弁部4bの周方向の側面が爪23bの周方向の側面に当接するので、チェックバルブ4の周方向の回転が規制される。よって、チェックバルブ4は、バルブストッパ23によって弁部4bが第一ポート3bを閉塞する位置に位置決めされる。
また、本実施の形態では、チェックバルブ4における周方向で隣り合う弁部4b,4b間の周方向の幅が、垂直片23b2の周方向の幅と一致しているため、チェックバルブ4の開閉時における弁部4bの移動が垂直片23b2によって案内されるので、チェックバルブ4が周方向にずれてガタつくのを防止できる。
ただし、チェックバルブ4の弁部4bを包囲部3d2に着座させたときに第一ポート3bを閉塞できれば、垂直片23b2と第二ポート3cの周方向の側面との間に隙間があって、バルブストッパ23がバルブディスク3に対して周方向へ多少動けるようになっていてもよい。
また、同様に、チェックバルブ4の弁部4bを包囲部3d2に着座させたときに第一ポート3bを閉塞できれば、垂直片23b2と弁部4bの周方向の側面との間に隙間があって、チェックバルブ4がバルブディスク3に対して周方向へ多少動けるようになっていてもよい。
また、本実施の形態では、4つの爪23bの垂直片23b2の内周を通る円の径がばね部材9の外径と略等しくなるように設定されている。よって、ばね部材9がチェックバルブ4とバルブストッパ23の間に配置された状態では、ばね部材9の外周が爪23bの垂直片23b2の内周に当接するので、ばね部材9の径方向移動が規制される。
なお、爪23bにおける垂直片23b2の長さと板厚は、特に限定されず、第二ポート3cを通過する作動油の流れに影響を与えない範囲で適宜決定されればよい。また、上述した爪23bの形状は一例であって、爪23bの形状は、第二ポート3cに挿入可能であって、第二ポート3cに挿入された状態でチェックバルブ4の周方向の回転を阻止できる限りにおいて、特に限定されない。例えば、爪23bの垂直片23b2を二股状に形成してもよく、この場合、バルブストッパ23を軽量化できる。
また、本実施の形態では、バルブストッパ23は、4つの爪23bを有しているが、チェックバルブ4の弁部4bを周方向で位置決めできる限りにおいて、爪23bの数は1つ以上であって第二ポート3cの数以下であれば特に限定されない。また、本実施の形態では、第一ポート3bと第二ポート3cと弁部4bがそれぞれ扇形に形成されているが、第一ポート3bと第二ポート3cと弁部4bの形状は特に限定されず、任意に決定されればよい。
なお、本実施の形態では、金属製であって、円環状のプレート23aと、プレート23aの外周に周方向に間隔をあけて設けられてプレート23aの外周から径方向に延びる4つの板状の腕からなる形状の母材の腕を折り曲げ加工することで爪23bを有するバルブストッパ23を製造している。ただし、バルブストッパ23の製造方法は、上記した方法には限定されず、バルブストッパ23は、例えば、プレート23aの外周に爪23bを溶接したり、鍛造や鋳造によって製造されてもよい。また、バルブストッパ23は、たとえば、合成樹脂を型で成形することで製造されてもよく、金属以外の材料で形成されてもよい。
戻って、リーフバルブ5は、図2に示すように、複数の円環状の環状板を積層して構成される積層リーフバルブとされており、バルブディスク3の他端となるリザーバR側に面する端面に設けられた花弁型弁座3hに積層されている。リーフバルブ5は、ガイドロッド20の外周に嵌合されて花弁型弁座3hに着座した状態で内周が固定され、外周側の撓みが許容されている。そして、リーフバルブ5は、花弁型弁座3hに着座すると第二ポート3cを閉塞し、第二ポート3c側となる正面側に作用する圧側室R2の圧力が背面側に作用するリザーバRの圧力よりも大きくなると外周側を撓ませる。このようにリーフバルブ5の外周が撓むと、当該外周が花弁型弁座3hから離間して第二ポート3cが開放され、リーフバルブ5は、圧側室R2からリザーバRへ向かう作動油の流れを許容するとともに作動油の流れに抵抗を与える。また、リーフバルブ5は、リザーバRの圧力が圧側室R2の圧力よりも大きい場合、花弁型弁座3hに押し付けられて第二ポート3cを閉塞してリザーバRから圧側室R2へ向かう作動油の流れを阻止する。
なお、花弁型弁座3hは、第二ポート3cのみを取り囲んでおり、バルブディスク3の他端において第一ポート3bの入口端の軸方向位置よりも軸方向でリザーバR側へ突出するように設けられている。よって、リーフバルブ5が花弁型弁座3hに着座した状態でもリーフバルブ5とバルブディスク3の花弁型弁座3hとの間に第一ポート3bの入口端へ臨む空隙が形成されるため、リーフバルブ5が第一ポート3bの入口端を閉塞することはない。
そして、このように構成された減衰バルブVは、ガイドロッド20の先端に設けられたディスク保持部20aの取付軸20a1の外周に組み付けられて、取付軸20a1の先端となる図2中下端に螺着されるナット21によって、ガイドロッド20に固定される。ガイドロッド20は、図2に示すように、キャップ11に連結されるロッド本体20bと、ロッド本体20bの先端に取り付けられるディスク保持部20aとを備えている。ディスク保持部20aは、先端に小径な取付軸20a1を備えて、基端がロッド本体20bの先端に螺着されている。
なお、本実施の形態の第一ポート3bと第二ポート3cの設置数は、複数であれば4つに限られない。そして、各第一ポート3bに対してそれぞれ弁座3dにおける包囲部3d2が一対一で設けられる関係にあるので、第一ポート3bの設置数と包囲部3d2の設置数は同数となり、チェックバルブ4の弁部4bの設置数も第一ポート3bおよび包囲部3d2の設置数と同数だけ設ければよい。
つづいて、ガイドロッド20の先端に設けられたディスク保持部20aの取付軸20a1の外周に減衰バルブVを組み付ける方法について詳細に説明する。まず、ガイドロッド20の取付軸20a1に、リーフバルブ5、バルブディスク3をこの順番で組み付ける。次に、ガイド部材30をバルブディスク3の環状凹部3iに嵌合してから、ガイド部材30の外周に配置しつつバルブディスク3の下端にチェックバルブ4を積層する。さらに、ばね部材9をガイド部材30の外周であってチェックバルブ4の反バルブディスク側に重ねる。
次に、チェックバルブ4の弁部4bを第一ポート3bに対向させ、その状態で、爪23bを第二ポート3cに挿入しつつプレート23aをガイド部材30の反バルブディスク側端である下端に重ねて、バルブストッパ23を取付軸20a1に組み付ける。
このようにバルブストッパ23が取付軸20a1に組み付けられた状態では、前述したように、爪23bが第二ポート3cの周方向の側面に当接することでバルブストッパ23の周方向の回転が規制されるとともに、弁部4bの周方向の側面が爪23bに当接することでチェックバルブ4の周方向の回転が規制される。よって、チェックバルブ4は、バルブストッパ23によって弁部4bが第一ポート3bを閉塞する位置に位置決めされる。
さらに、バルブストッパ23が取付軸20a1に組み付けられた状態では、前述したように、プレート23aの外径はばね部材9の外径よりも小さいため、図5に示すように、ばね部材9の外周がプレート23aの外側にはみ出す。
したがって、バルブストッパ23を取付軸20a1に組み付けたときにばね部材9の位置がずれていたとしても、ばね部材9を外側から操作してばね部材9の位置を正しい位置に戻すことができる。特に、本実施の形態では、ばね部材9の内周に筒状のガイド部材30が配置されているため、バルブストッパ23を取付軸20a1に組み付けるときに、ばね部材9がガイド部材30の下端に乗り上げてしまうことがあるが、そのような場合であっても、ばね部材9を外側から操作して、ばね部材9をチェックバルブ4とバルブストッパ23との間の正しい位置に戻すことができる。よって、バルブストッパ23を取付軸20a1に組み付ける際に、ばね部材9がガイド部材30に乗り上げないように慎重に作業する必要が無くなるので、組立作業性が向上する。
さらに、このように取付軸20a1の外周にばね部材9を配置したとき、バルブストッパ23の爪23bの内周側に配置されたばね部材9の径方向移動が複数の爪23bの内周によって規制されるので、軸方向でばね部材9の中心がバルブディスク3の中心と一致するように、ばね部材9が調心される。なお、ばね部材9が調心される限りにおいて、ばね部材9と爪23bの垂直片23b2の内周面との間に隙間があってもよい。最後に、取付軸20a1の先端となる図2中下端にナット21を螺着して締め付けることで、減衰バルブVがガイドロッド20に固定される。
つづいて、ガイドロッド20の外周であってバルブディスク3よりも図1中上方には、有底筒状のフリーピストン24が摺動自在に装着されている。フリーピストン24の底部は、環状であって内周側にガイドロッド20が挿通されている。また、フリーピストン24は、リザーバ筒1aの内周にも摺接しており、リザーバ筒1a内のリザーバRを作動油が充填される液室Lと気体が充填される気室Gとに区画している。さらに、フリーピストン24の底部とキャップ11との間にはコイルスプリングでなる加圧スプリング25が圧縮された状態で介装されていて、フリーピストン24は、加圧スプリング25および気室G内の圧力によって常に液室L側を圧縮する方向に付勢されている。
このように、本実施の形態の緩衝器Dでは、フリーピストン24を加圧スプリング25で付勢して、液室Lに圧縮力を作用させることで、液室Lに連通されるシリンダ1内の伸側室R1および圧側室R2を加圧して、油柱剛性を高めている。作動油には気体が溶け込んでいるために作動油は弾性を示し、作動油の見掛け上の弾性係数が低くなると緩衝器Dの減衰力発生応答性が悪化するが、前述のようにシリンダ1内を加圧することで油柱剛性を高めて緩衝器Dの減衰力発生応答性を向上できる。
なお、シリンダ1のリザーバ筒1aの側部には緩衝器D外に通じる孔1cが設けられている。孔1cは、フリーピストン24が対向している状態ではフリーピストン24によって閉塞された状態に維持されるが、液室L内の作動油量が規定量よりも多くなってフリーピストン24が孔1cよりも上方に後退すると孔1cを介して液室L内の作動油が緩衝器D外の液溜室R3へ排出され、シリンダ1内が過剰に高圧となってしまうのを防止できる。
緩衝器Dは、以上の通り構成されており、以下にその作動について説明する。まず、フロントフォークFが伸長する場合、車体側チューブ10と車軸側チューブ12との相対的な軸方向の離間に伴って、シリンダ1に対してロッド2に連結されるピストン6が図1中下方へ移動する。シリンダ1内の伸側室R1は、ピストン6の移動によって圧縮されて縮小し、シリンダ1内の圧側室R2は、ピストン6の移動によって拡大する。圧縮される伸側室R1内の作動油は、伸側リーフバルブ17を押し開いてピストン6の伸側ポート6aを通過して拡大される圧側室R2へ移動する。伸側リーフバルブ17が伸側ポート6aを通過する作動油の流れに抵抗を与えるので、伸側室R1の圧力が圧側室R2の圧力よりも高くなり、緩衝器Dは自身の伸長を妨げる伸側減衰力を発揮する。
緩衝器Dの伸長時には、シリンダ1からロッド2が退出し、ロッド2がシリンダ1から退出する体積分の作動油がシリンダ1内の圧側室R2で不足する。このように圧側室R2で作動油が不足するために、圧側室R2の圧力がリザーバRの圧力よりも低下して、チェックバルブ4の弁部4bが開弁して第一ポート3bを開放する。よって、圧側室R2で不足する作動油は、リザーバRの液室Lから第一ポート3bを通じて圧側室R2に供給される。リザーバR内では、液室Lから作動油が圧側室R2へ移動するためにフリーピストン24が下方へ移動して液室Lを縮小させるとともに気室Gを拡大させ、ロッド2がシリンダ1から退出する体積の補償がなされる。このように、フロントフォークFの伸長時には、緩衝器Dがともに伸長して、伸側リーフバルブ17によってフロントフォークFの伸長を妨げる伸側減衰力を発生する。
つづいて、フロントフォークFが収縮する場合、車体側チューブ10と車軸側チューブ12との相対的な軸方向の接近に伴って、シリンダ1に対してロッド2に連結されるピストン6が図1中上方へ移動する。シリンダ1内の圧側室R2は、ピストン6の移動によって圧縮されて縮小し、シリンダ1内の伸側室R1は、ピストン6の移動によって拡大する。圧縮される圧側室R2内の作動油は、チェックバルブ18を押し開いてピストン6の圧側ポート6bを通過して拡大される伸側室R1へ移動する。チェックバルブ18は、圧側ポート6bを通過する作動油の流れに抵抗をほとんど与えないので、圧側室R2の圧力と伸側室R1の圧力はほぼ等圧となる。
緩衝器Dの収縮時には、シリンダ1内へロッド2が侵入し、ロッド2がシリンダ1内へ侵入する体積分の作動油がシリンダ1内で過剰となる。このようにシリンダ1内で過剰となった作動油は、リーフバルブ5を押し開いてバルブディスク3の第二ポート3cを通過してリザーバRの液室Lへ移動する。リーフバルブ5が第二ポート3cを通過する作動油の流れに抵抗を与えるので、シリンダ1内の全体の圧力が上昇して、緩衝器Dは自身の収縮を妨げる圧側減衰力を発揮する。リザーバR内では、作動油がシリンダ本体1b内から液室L内へ排出されるためにフリーピストン24が上方へ後退して液室Lを拡大させるとともに気室Gを縮小させ、ロッド2がシリンダ1内へ侵入する体積の補償がなされる。また、フロントフォークFの収縮時には、シリンダ1が車軸側チューブ12内を図1中下方へ移動し、このシリンダ1の移動に伴って液溜室R3内の作動油の油面が上昇し、液溜室R3内の作動油がばね受15の孔15aを通過する場合がある。孔15aは、作動油の通過する流れに対して絞り弁として機能する。よって、フロントフォークFの収縮時には、緩衝器Dがともに収縮して、リーフバルブ5によってフロントフォークFの収縮を妨げる圧側減衰力を発生するとともに、油面がばね受15の孔15aを通過する場合には緩衝器Dの圧側減衰力にばね受15による収縮を妨げる減衰力を付加できる。
前述したように、緩衝器Dの収縮時において作動油は、シリンダ1内から第二ポート3cを通過して液室Lへ移動するが、チェックバルブ4の弁部4bが第二ポート3cの入口の流路面積を減じることがない。そのため、緩衝器Dのピストン速度が高速となって、第二ポート3cを通過する流量が多くなっても、本実施の形態の緩衝器Dの減衰特性にはオリフィス特性が現れず、緩衝器Dの減衰力は過剰とならない。また、弁部4bが弁座3dにおける包囲部3d2によって正対して支持されるので、弁部4bが圧側室R2の圧力を受けて第一ポート3b側に向かって凹んで変形して疲労することも抑制される。
前述したように、本実施の形態の緩衝器Dは、シリンダ1と、シリンダ1内に移動可能に挿入されるロッド2とを有して伸縮可能な緩衝器本体Aと、緩衝器本体A内に圧側室(作動室)R2とリザーバ(作動室)Rとを区画するとともに圧側室R2とリザーバRとを連通する複数の第一ポート3bと複数の第二ポート3cとを有するバルブディスク3と、バルブディスク3の一端側に積層されて第一ポート3bを開閉する環状のチェックバルブ4と、バルブディスク3の他端側に積層されて第二ポート3cを開閉する環状のリーフバルブ5と、チェックバルブ4の反バルブディスク側に配置されるバルブストッパ23とを備え、第一ポート3bおよび第二ポート3cは、バルブディスク3の周方向で交互に並べて配置されており、チェックバルブ4は、バルブディスク3の第一ポート3bおよび第二ポート3cの内周側に対向する内環4aと、内環4aの外周に連なって第一ポート3bのみをそれぞれ独立して開閉する複数の弁部4bとを有し、バルブストッパ23は、チェックバルブ4の内環4aに軸方向で対向する環状のプレート23aと、プレート23aの外周から延びて第二ポート3c内に挿入されてチェックバルブ4の周方向の回転を規制する爪23bを有している。
このように構成された緩衝器Dでは、第二ポート3cに挿入されるバルブストッパ23の爪23bによって、チェックバルブ4の周方向の回転が規制されるので、弁部4bと第一ポート3bが対向する位置でチェックバルブ4を位置決めできる。また、従来の緩衝器のように、バルブディスク3に位置決め部を設ける必要がないので、本発明の緩衝器Dのバルブディスク3を円環状の環状板からなるチェックバルブを備える他の緩衝器にも利用できる。よって、内環4aと複数の弁部4bとを備えるチェックバルブ4の専用品とならないため、緩衝器Dの製造コストを低減できる。
なお、チェックバルブ4は、本実施の形態の緩衝器Dでは、一枚の内環4aと複数の弁部4bとを備えた板で構成されているが、複数枚の板で構成されてもよく、複数枚の板で構成される場合、弁部4bの径方向長さが板同士で異なっていてもよい。
また、本実施の形態の緩衝器Dでは、チェックバルブ4は、バルブディスク3に対して軸方向に遠近可能に積層されており、バルブストッパ23とチェックバルブ4の間に介装されてチェックバルブ4をバルブディスク3へ向けて付勢する環状のばね部材9とを備え、バルブストッパ23が爪23bを4つ有しており、爪23bは、プレート23aの外周に周方向で間隔をあけて設けられて弁部4b,4b間に挿入されており、ばね部材9は、各爪23bの内周に当接して径方向移動が規制されている。
このように構成された緩衝器Dでは、ばね部材9が4つの爪23bの内周に当接して径方向移動が規制されるようになっているため、ばね部材9がバルブディスク3に対して径方向で同心に調心される。また、このように構成された緩衝器Dでは、環状のばね部材9が径方向にずれてしまう恐れがないので、緩衝器Dの伸縮作動中にばね部材9のチェックバルブ4を付勢する位置が変わることがない。よって、ばね部材9がチェックバルブ4を付勢する力が径方向に偏らないので、チェックバルブ4における各弁部4bの開閉タイミングがずれるのを防止できる。
さらに、このように構成された緩衝器Dでは、チェックバルブ4の周方向の回転を規制する爪23bを、環状のばね部材9の径方向移動の規制にも利用しているので、新たにばね部材9の径方向移動を規制する構造を設ける必要が無く、コストを低減できる。
なお、本実施の形態では、バルブストッパ23は、周方向に等間隔で配置される4つの爪23bを有し、これらの4つの爪23bの内周を通る円の径をばね部材9の外径と略等しくなるように設定することで、ばね部材9の径方向移動を規制している。ただし、爪23bの数が3つ以上であれば、これらの爪23bの内周を通る円の径をばね部材9の外径と略等しくなるように設定すれば、ばね部材9の径方向移動を規制できる。
なお、例えば、ばね部材9の内径とガイド部材30の外径を等しくし、ばね部材9をガイド部材30の外周に摺接させてばね部材9の径方向移動を規制するなど、ばね部材9を爪23bの内周に当接させる以外の手段でばね部材9の径方向移動が規制される場合には、各爪23bの内周を通る円の径をばね部材9の外径以上になるように設定してもよいし、あるいは爪23bの数を1つにしてもよい。
また、環状のばね部材9に代えてコイルばねを採用してもよいが、本実施の形態のようにウェーブワッシャ、皿バネ、ゴムリングなどの環状のばね部材9は、コイルばねに比べて軸方向長さが短いので、環状のばね部材9を採用した方が減衰バルブVの全長を短くできる。
また、本実施の形態の緩衝器Dでは、ばね部材9の外径がプレート23aの外径よりも大きくなっている。
このように構成された緩衝器Dでは、ばね部材9の外周がプレート23aの外側にはみ出すため、バルブストッパ23を組み付けたときにばね部材9の位置がずれていたとしても、ばね部材9を外側から操作して、ばね部材9の位置を正しい位置に戻すことができる。よって、バルブストッパ23を組み付ける際に、ばね部材9の位置がずれないように慎重に作業する必要がなくなるので、組立作業性が向上する。
特に、本実施の形態の緩衝器Dでは、チェックバルブ4の内周に筒状のガイド部材30が配置されているため、バルブストッパ23を取付軸20a1に組み付けるときに、ばね部材9がガイド部材30の反バルブディスク側端に乗り上げてしまうことがあるが、そのような場合であっても、ばね部材9を外側から操作して、ばね部材9をチェックバルブ4とバルブストッパ23との間の正しい位置戻すことができる。よって、バルブストッパ23を組み付ける際に、ばね部材9がガイド部材30に乗り上げないように慎重に作業する必要が無くなるので、組立作業性が向上する。
ただし、ばね部材9の外径はプレート23aの外径以下とされてもよい。また、ガイド部材30を省略して、チェックバルブ4とばね部材9を取付軸20a1の外周に直接取付けてもよい。
また、前述したように、本実施の形態では、ばね部材9の外径がバルブストッパ23のプレート23aの外径よりも大きくなっている。そのため、緩衝器Dの伸長速度が高速の場合、第一ポート3bを通過する作動油の流量が多くなるので、チェックバルブ4は弁座3dから最大限離間した状態で、ばね部材9の外周端を支点にして撓むことがある。すると、ばね部材9が弁部4bとともに撓んで、ばね部材9には大きな負荷がかかる。
そこで、図7,図8に示す本実施の形態の変形例のように、ばね部材9に軸方向にワッシャ40を重ねてもよい。この構成によると、チェックバルブ4がばね部材9の外周端を支点にして撓む場合であっても、ばね部材9をワッシャ40で支持してばね部材9の撓みを抑制して、ばね部材9の疲労による劣化を抑制できる。
また、ばね部材9の疲労による劣化を抑制するために、ばね部材9の板厚を厚くしてばね部材9の剛性を高めることも考えられるが、ばね部材9の板厚を厚くした場合、ばね部材9の付勢力が大きくなって、チェックバルブ4の開弁時に作動油の流れに抵抗を与えてしまう恐れがある。これに対して、本実施の形態の変形例のように、ばね部材9にワッシャ40を重ねた場合、ばね部材9の付勢力は変わらないので、チェックバルブ4の開弁時に作動油の流れに抵抗が与えられて減衰力が発生するのを防止できる。
また、前述したように、爪23bは、プレート23aの外周から径方向に延びる第一の片としての水平片23b1と、水平片23b1の先端側からバルブディスク3側に向けて軸方向に延びて第二ポート3cに挿入される第二の片としての垂直片23b2と、水平片23b1と垂直片23b2を湾曲しながら接続する接続片23b3とを有している。
このように構成された爪23bでは、各接続片23b3の内周を通る円の径は、各垂直片23b2の内周を通る円の径よりも小さくなる。そのため、垂直片23b2の内周に当接していたばね部材9が、チェックバルブ4の開弁時にチェックバルブ4によって反バルブディスク側に押されて接続片23b3の内周に当接すると、ばね部材9が撓んで、ばね部材9が本来の性能を発揮できなくなったり、ばね部材9に大きな応力が負荷される恐れがある。
また、各接続片23b3の内周を通る円の径は各垂直片23b2の内周を通る円の径よりも小さいため、ばね部材9が接続片23b3の内周に当接すると、ばね部材9が径方向にずれてしまう。すると、チェックバルブ4が弁座3dから最大限離間して、ばね部材9の外周端を支点にして撓む場合において、上記支点の位置が変わってしまう。
そこで、本実施の形態の変形例の緩衝器Dでは、図7,図8に示すように、水平片23b1の外径をワッシャ40の外径よりも大きくするとともに、ワッシャ40をばね部材9とバルブストッパ23との間に配置している。
このように構成された緩衝器Dでは、ばね部材9とバルブストッパ23の間にワッシャ40が介在することで、ばね部材9とバルブストッパ23との間にワッシャ40の板厚分の隙間ができるので、ばね部材9が接続片23b3の内周に当接するのを防止できる。よって、ばね部材9が接続片23b3の内周に当接して撓んだり、径方向にずれてしまうのを防止できる。また、ばね部材9が接続片23b3に当接して、ばね部材9に大きな応力が負荷されるのを防止できる。また、水平片23b1の外径がワッシャ40の外径よりも大きいため、ワッシャ40が接続片23b3の内周に当接して撓んでしまうこともない。
なお、本実施の形態では、接続片23b3は、水平片23b1の先端と垂直片23b2の基端とを湾曲しながら接続しているが、接続片23b3は、水平片23b1の先端と垂直片23b2の基端とを傾斜しながら接続してもよい。
また、ばね部材9の疲労による劣化を抑制するためだけにワッシャ40を設ける場合は、ワッシャ40はばね部材9とバルブディスク3の間に配置されてもよい。
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しない限り、改造、変形および変更が可能である。