(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
アウターチューブと、このアウターチューブ内に出没可能に挿入されるインナーチューブと、上記アウターチューブ及び上記インナーチューブの内側に形成されて気体が圧縮されながら封入される気室と、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、上記アウターチューブ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する外側軸受と、上記アウターチューブの上記外側軸受よりも外気側の内周に上記外側軸受と直列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筒状隙間の外気側開口を塞ぐオイルシールとを備えている懸架装置において、
上記筒状隙間は、潤滑液を収容するとともに、上記インナーチューブに形成される孔を介して上記気室と連通しており、上記筒状隙間には、上記潤滑液よりも比重が軽く、上記筒状隙間の一定の範囲を軸方向に移動可能なフリーピストンが備えられていることを特徴とする懸架装置。
上記筒状隙間には、上記外側軸受の反オイルシール側に配置される摺動隙間と、上記外側軸受と上記オイルシールとの間に配置されて連通路を介して上記摺動隙間に連通する液溜室とが形成されており、
上記摺動隙間に上記フリーピストンが備えられていることを特徴とする請求項1に記載の懸架装置。
上記フリーピストンは、環状に形成されており、上記フリーピストンが潤滑液の液面に浮いているとき、上記インナーチューブに対して締代を有しておらず、上記アウターチューブで圧縮されないように設定されていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の懸架装置。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下に本発明の一実施の形態に係る懸架装置について、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。
【0016】
図1に示すように、本実施の形態に係る懸架装置は、アウターチューブ1と、このアウターチューブ1内に出没可能に挿入されるインナーチューブ2と、上記アウターチューブ1及び上記インナーチューブ2の内側に形成されて気体が圧縮されながら封入される気室Aと、上記アウターチューブ1と上記インナーチューブ2の重複部の間に形成される筒状隙間3と、上記アウターチューブ1の内周に保持されて上記インナーチューブ2の外周面に摺接する外側軸受4と、上記アウターチューブ1の上記外側軸受4よりも外気側の内周に上記外側軸受4と直列に保持されて上記インナーチューブ2の外周面に摺接し上記筒状隙間3の外気側開口を塞ぐオイルシール50とを備えている。
【0017】
そして、上記筒状隙間3は、潤滑液を収容するとともに、上記インナーチューブ2に形成される孔20を介して上記気室Aと連通しており、上記筒状隙間3には、上記潤滑液よりも比重が軽く、上記筒状隙間3の一定の範囲を軸方向に移動可能なフリーピストン6が備えられている。
【0018】
以下、詳細に説明すると、本実施の形態に係る懸架装置は、自動二輪車等の鞍乗型車両において、その前輪を懸架するフロントフォークであり、図示しないが、アウターチューブ1が車体側ブラケットを介して車体側のステアリングシャフトに連結されるとともに、インナーチューブ2が車輪側ブラケットを介して前輪の車軸に連結される倒立型フロントフォークである。
【0019】
さらに、上記アウターチューブ1と上記インナーチューブ2とで懸架装置本体Fを構成し、この懸架装置本体Fの
図1中上下の開口が、図示しないキャップ部材及び上記車輪側ブラケットで塞がれている。また、懸架装置本体Fにおいて、アウターチューブ1とインナーチューブ2の重複部の間に形成される筒状隙間3の外気側開口がシール部材5で塞がれている。このため、懸架装置本体F内が外気側と区画され、懸架装置本体F内に作動液や気体を密閉することができる。
【0020】
また、上記懸架装置本体Fにおいて、アウターチューブ1及びインナーチューブ2の内側には、緩衝器Dが収容されるとともに、この緩衝器Dの外側にリザーバRが形成されている。そして、このリザーバRには、緩衝器Dの温度補償や体積補償をするための作動液が貯留されるとともに、その液面を介して上側に気室Aが形成されており、この気室に気体が圧縮されながら封入されている。
【0021】
さらに、上記気室Aは、懸架装置本体Fの伸縮に応じて膨縮することから、気室A内に封入される気体は、懸架装置本体Fの圧縮量に応じた反力を発生し、懸架装置本体Fを常に伸長方向に附勢して車体を弾性支持する懸架ばね(エアばね)として機能する。このため、本実施の形態に係るフロントフォークは、金属製のコイルスプリングからなる懸架ばねを廃して軽量化されている。尚、本実施の形態において、上記作動液は、水、水溶液、油等の液体であり、上記気体は、窒素等の不活性ガスである。
【0022】
つづいて、上記懸架装置本体F内に収容される緩衝器Dの構成は、如何なる周知の構成を採用するとしてもよく、詳細に図示しないが、上記緩衝器Dは、懸架装置本体Fの軸心部に起立するシリンダ9と、懸架装置本体Fの伸縮に伴い上記シリンダ9内に出没可能なロッド(図示せず)と、このロッドの先端に保持されて上記シリンダ9の内周面に摺接するピストン(図示せず)とを備えている。そして、上記シリンダ9内には、上記ピストンで区画され作動液で満たされる二つの部屋(図示せず)が形成されている。
【0023】
さらに、上記緩衝器Dは、図示しないが、上記二つの部屋を連通する流路と、この流路を通過する作動液に抵抗を与えるリーフバルブやオリフィス等の減衰力発生手段とを備えている。
【0024】
上記構成を備えることにより、フロントフォークの伸縮時に加圧される一方の部屋の作動液が、上記流路を通過して他方の部屋に移動するため、緩衝器Dは、上記減衰力発生手段の抵抗に起因する減衰力を発生し、フロントフォークの伸縮運動を抑制することができる。
【0025】
つづいて、懸架装置本体Fのアウターチューブ1とインナーチューブ2の重複部の間に形成される筒状隙間3には、潤滑液が収容されている。本実施の形態において、この潤滑液は、緩衝器Dにおいて使用される作動液よりも粘度の高い油やちょう度の低いグリスからなるが、緩衝器Dで使用される作動液と同じ液体を使用するとしてもよい。
【0026】
また、上記筒状隙間3には、アウターチューブ1の
図1中下端側内周に保持されてインナーチューブ2の外周面に摺接する外側軸受4と、インナーチューブ2の
図1中上端側外周に保持されて上記アウターチューブ1の内周面に摺接し上記外側軸受4の反オイルシール側(反外気側)に配置される内側軸受8が設けられている。そして、これら外側軸受4と内側軸受8とでインナーチューブ2を軸支し、アウターチューブ1内へ出没可能としている。
【0027】
さらに、上記筒状隙間3には、上記外側軸受4の反オイルシール側(反外気側)に配置される摺動隙間30と、上記外側軸受4とオイルシール50との間に配置され連通路Lを介して上記摺動隙間30と連通する液溜室31とが形成されており、フロントフォークの初期設定時(組み立て終了時や、メンテナンス終了時等)には液溜室31から摺動隙間30にかけて潤滑液が貯留されている。
【0028】
つづいて、上記摺動隙間30内には、環状に形成されてインナーチューブ2の外周に配置されるフリーピストン6が備えられている。このフリーピストン6は、潤滑液よりも比重が軽く、内径がインナーチューブ2の外径よりもやや大きく形成されて、インナーチューブ2に対して締代を有していない。
【0029】
さらに、上記摺動隙間30は、上記インナーチューブ2に形成される孔20を介して気室Aと連通しているため、上記気室Aの内圧がフリーピストン6を介して潤滑液に作用する。また、上記インナーチューブ2に形成される孔20は、インナーチューブ2において、外側軸受4が摺接しない否摺接部2aの内側軸受側に設けられており、常に摺動隙間30に対向している。
【0030】
他方、アウターチューブ1において、内側軸受8が摺接しない否摺接部1aの外側軸受側には、内側軸受8が摺接する摺接部1bよりも内径が大きく形成される拡径部10が形成されており、常に摺動隙間30に対向している。また、上記否摺接部1aにおいて内径が変わる拡径部10の境界には、環状の段差面11が形成されており、この段差面11は、インナーチューブ2に形成される孔20よりも外気側に配置される。
【0031】
そして、上記拡径部10の内周側に上記フリーピストン6が配置されており、その外径が上記拡径部10の内径よりもやや小さく形成されて、アウターチューブ1で圧縮されないようになっている。このため、本実施の形態において、フリーピストン6は、摺動隙間30内において、外側軸受4に当接する位置から段差面11に当接する位置まで、軸方向(
図1中上下方向)に移動することができる。
【0032】
さらに、フロントフォークの初期設定時において、摺動隙間30に収容される潤滑液の液面の高さは、フリーピストン6が潤滑液の液面に浮くように設定されている。このため、フロントフォークの初期設定時には、気室Aの内圧がフリーピストン6を介して潤滑液に作用するとともに、フリーピストン6自体の重みも潤滑液に作用しており、潤滑液が加圧されている。
【0033】
つづいて、筒状隙間3における外側軸受4とオイルシール50との間に形成される上記液溜室31には、潤滑液が収容されるとともにアウターチューブ1の内周に保持されるワッシャ7が配置されている。
【0034】
上記ワッシャ7は、環状に形成されるとともに、
図1に示すように、断面逆L字状に形成されており、内周側に突出するストッパ部70と、このストッパ部70の外気側(
図1中下側)の外周部に連設される筒部71とからなる。そして、上記ストッパ部70で外側軸受4を下支えしている。また、上記筒部71の内周がストッパ部70の内周よりも大径に形成されていることから、液溜室31の容積を大きくすることができる。
【0035】
さらに、上記ストッパ部70の内周は、上記インナーチューブ2よりも大径に形成されてインナーチューブ2との間に環状の隙間7aを形成している。このため、ワッシャ7で筒状隙間3を区画することがなく、ワッシャ7の内周側を潤滑液が容易に移動することができる。
【0036】
つづいて、上記摺動隙間30と上記液溜室31とを連通する連通路Lは、本実施の形態において、外側軸受4に具現化されている。この外側軸受4は、
図2に示すように、C環状に形成されて相対向する合口部40,41を備えている。そして、この合口部40,41の間を連通路Lとして機能させ、摺動隙間30に収容される潤滑液を液溜室31側に速やかに移動させる。
【0037】
もどって、上記筒状隙間3の外気側の開口を塞ぐシール部材5は、
図1に示すように、環状に形成されており、液溜室側(
図1中上側)に配置されるオイルシール50と、このオイルシール50の外気側に直列に配置されるダストシール51とからなる。そして、上記オイルシール50は、内周液溜室側に延びるとともに、外周に取り付けられるガータスプリング(符示せず)で先端部がインナーチューブ2の外周面に圧接されるオイルシールリップ50aを備えている。また、上記ダストシール51は、内周外気側に延びるとともに、外周に取り付けられるガータスプリング(符示せず)で先端部がインナーチューブ2の外周面に圧接されるダストシールリップ51aを備えている。
【0038】
上記構成を備えることにより、シール部材5は、ダストシールリップ51aでインナーチューブ2の外周面に付着した異物を掻き落とし、オイルシールリップ50aの内周面に異物が挟まれたりオイルシールリップ50aの内周面が異物で疵付いたりすることを抑制する。また、シール部材5は、上記オイルシールリップ50aでインナーチューブ2の外周面に付着した潤滑液を掻き落とし、潤滑液が外気側に流出することを阻止するとともに、上記オイルシールリップ50aを潤滑液の液膜を介してインナーチューブ2の外周面に摺接させることで懸架装置本体Fの内部に作動液や気体を密閉し、気密性を保つことができる。
【0039】
次に、本実施の形態に係る懸架装置たるフロントフォークの作用効果について説明する。本実施の形態に係るフロントフォークの初期設定時において、潤滑液の液面は、フリーピストン6の可動範囲内における反外気側(
図1中上側)に位置し、潤滑液の液面にフリーピストン6が浮くように設定されている。
【0040】
このため、筒状隙間3の潤滑液は、フリーピストン6を介して気室Aの内圧を受けるとともに、フリーピストン6自体の重みも受けて加圧されており、フリーピストン6とオイルシール50との間が潤滑液で満たされた状態となる。
【0041】
したがって、フロントフォークが過酷な環境下で使用され、インナーチューブ2に摺接するオイルシール50の内周面に異物が挟まれたり、オイルシール50が摺接するインナーチューブ2の外周面が飛び石等により疵付いたりした場合にも、上記異物や上記疵の部分に潤滑液を積極的に供給し、上記異物や上記疵の部分で潤滑不足となることを抑制することが可能となる。
【0042】
また、潤滑不足となることが抑制されることから、気密性を維持することができ、気室Aの気体が懸架装置本体F外(外気側)に漏れることを防いで車両の乗り心地が悪化することを抑制することが可能となる。
【0043】
また、この状況においては、アウターチューブ1から露出するインナーチューブ2の外周面を潤滑液が徐々に伝い落ちてくるため、使用者に潤滑液漏れが起きていることを知らしめ、異物の除去やオイルシール50の交換、疵の修復等の対応をとらせ易くすることが可能となる。
【0044】
つづいて、潤滑液の液面が外気側に下がり、例えば、連通路Lや液溜室31に位置してフリーピストン6が潤滑液の液面に浮いていない場合、気室Aから懸架装置本体F外に流出しようとする気体は、フリーピストン6とインナーチューブ2との隙間を通過するため、フリーピストン6が上記気体の移動の妨げとなり、気体の流出による気室Aの内圧低下を遅らせることが可能となる。
【0045】
また、本実施の形態のように、フロントフォークがコイルスプリングからなる懸架ばねを廃して、気室Aに収容される気体を懸架ばねとして機能させる場合、コイルスプリングからなる懸架ばねを備えるフロントフォークと比較して、気室Aの内圧低下により車両の乗り心地が大きく変化するため、本発明のように、潤滑不足となることを抑制することが特に有効である。
【0046】
また、本実施の形態においては、潤滑液の粘度が緩衝器Dで使用される減衰力発生用の作動液の粘度よりも高いため、インナーチューブ2に摺接するオイルシール50の内周面に挟まれた異物や、オイルシール50が摺接するインナーチューブ2の外周面にできた疵の部分を埋めやすい。このため、上記異物や上記疵の部分で潤滑不足となることを抑制する効果が高く、部分的な気密低下が起こることを抑制し易い。
【0047】
さらに、本実施の形態においては、作動液と異なる液体を潤滑液として利用したとしても、フロントフォークの初期設定時において、潤滑液の液面にフリーピストン6が浮いているため、潤滑液と作動液が混じり難く、潤滑液の粘度を高く維持することが可能となる。
【0048】
また、本実施の形態においては、フリーピストン6の反外気側(
図1中上側)への移動を規制する段差面11が、インナーチューブ2に形成される孔20よりも外気側に位置する。このため、路面から入力される振動や衝撃によりフリーピストン6が摺動隙間30内を移動したとしても、上記段差面11で止まり、潤滑液が上記孔20からリザーバ側(インナーチューブ2の内側)に移動することを抑制することが可能となる。
【0049】
また、本実施の形態において、フリーピストン6が環状に形成されるとともに、インナーチューブ2に対して締代を有しておらず、アウターチューブ1で圧縮されないように設定されている。このため、フリーピストン6で潤滑液と作動液が混じることを抑制するとともに、潤滑液の液面の位置に従いフリーピストン6を移動させることが可能となる。また、フリーピストン6がインナーチューブ2の往復運動の妨げとなることがない。
【0050】
次に、本発明の他の実施の形態に係る懸架装置たるフロントフォークについて、
図3を参照しながら説明する。本実施の形態においては、フリーピストンと、摺動隙間の外側軸受側の形状が一実施の形態と異なり、他の構成及びその作用効果については一実施の形態と同様である。したがって、ここでは、主に一実施の形態と異なる構成について説明する。また、一実施の形態と同様の構成については同一符号を付して一実施の形態の説明を参照するものとし、ここでの詳細な説明を省略する。
【0051】
本実施の形態において、フリーピストン6Aは、一実施の形態と同様に環状に形成されており、潤滑液よりも比重が軽い。そして、本実施の形態において、フリーピストン6Aは、円柱状の本体部60と、この本体部60の外気側に連設されて外周が外気側にかけて徐々に縮径される円錐部61とからなる。
【0052】
そして、フリーピストン6Aが潤滑液の液面に浮いている状態において、上記本体部60は、内径がインナーチューブ2の外径よりもやや大きく形成されるとともに、外径がアウターチューブ1の拡径部10の内径よりもやや小さく形成されており、インナーチューブ2に対して締代を有しておらず、アウターチューブ1で圧縮されないようになっている。さらに、本実施の形態におけるフリーピストン6Aは、ゴム等の弾性体からなり、弾性変形することが可能である。
【0053】
つづいて、本実施の形態において、アウターチューブ1の拡径部10の外気側には、外気側にかけて内径が徐々に小さくなるスロープ部12が連設されており、上記スロープ部12とインナーチューブ2との間、即ち、摺動隙間30Aにおける外側軸受側に環状のポケット32が形成されている。
【0054】
そして、上記ポケット32の途中で、上記ポケット32を径方向(
図3中左右方向)に切断したときの断面積が、フリーピストン6Aを径方向(
図3中左右方向)に切断したときの断面積よりも小さくなる。このため、フリーピストン6Aが気室Aの内圧を受けて外気側に移動すると、ポケット32の途中で外気側への移動が規制される。
【0055】
つまり、本実施の形態のフリーピストン6Aは、筒状隙間30A内において、ポケット32で移動が規制される位置から段差面11(
図1参照)に当接する位置まで軸方向に移動することができる。
【0056】
次に、本実施の形態に係る懸架装置たるフロントフォークの作用効果について説明する。本実施の形態においても一実施の形態と同様に、フロントフォークの初期設定時において、潤滑液の液面は、フリーピストン6Aの可動範囲内における反外気側(
図3中上側)に位置し、潤滑液の液面にフリーピストン6Aが浮くよう設定されている。
【0057】
このため、筒状隙間3の潤滑液は、フリーピストン6Aを介して気室Aの内圧を受けるとともに、フリーピストン6A自体の重みを受けて加圧されており、フリーピストン6Aとオイルシール50との間が潤滑液で満たされた状態となる。
【0058】
したがって、一実施の形態と同様に、フロントフォークが過酷な環境下で使用され、インナーチューブ2に摺接するオイルシール50の内周面に異物が挟まれたり、オイルシール50が摺接するインナーチューブ2の外周面が飛び石等により疵付いたりした場合にも、上記異物や上記疵の部分に潤滑液を積極的に供給し、上記異物や上記疵の部分で潤滑不足となることを抑制することが可能となる。
【0059】
また、潤滑不足となることが抑制されることから、気密性を維持することができ、気室Aの気体が懸架装置本体F外(外気側)に漏れることを防いで車両の乗り心地が悪化することを抑制することが可能となる。
【0060】
また、この状況においては、アウターチューブ1から露出するインナーチューブ2の外周面を潤滑液が徐々に伝い落ちてくるため、使用者に潤滑液漏れが起きていることを知らしめ、異物の除去やオイルシール50の交換、疵の修復等の対応をとらせ易くすることが可能となる。
【0061】
つづいて、潤滑液の液面が下がり、これに追従してフリーピストン6Aがポケット32を外気側に移動すると、ポケット32の途中でフリーピストン6Aの移動が規制される。そして、さらに潤滑液の液面が低下した状態で、フリーピストン6Aに気室Aの内圧が作用すると、フリーピストン6Aは、ポケット32内に圧入される(
図3中二点鎖線)。
【0062】
このため、筒状隙間30の外側軸受側がフリーピストン6Aで栓された状態となり、フリーピストン6Aが、懸架装置本体F外に流出しようとする気体の移動の妨げとなるため、気体の流出による気室Aの内圧低下を遅らせることが可能となる。
【0063】
また、本実施の形態においては、上記フリーピストン6Aが円錐部61を備えていることから、ポケット32内に挿入され易い。
【0064】
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。
【0065】
例えば、上記実施の形態に係る懸架装置が、自動二輪車等の鞍乗型車両における前輪を懸架するフロントフォークであるとしたが、鞍乗型車両における後輪用のリアクッションユニットや、自動車等他の輸送機器用の懸架装置であるとしても良い。
【0066】
また、上記実施の形態において、C環状に形成される外側軸受4の合口部40,41の間が、摺動隙間30,30Aと液溜室31とを連通する連通路Lとして機能するが、上記の限りではなく、例えば、
図4,5に示すように、外側軸受4を保持するアウターチューブ1の内周面に軸方向に沿って形成され円周方向に並べて配置される複数の溝13を設け、この溝13と外側軸受4との間を上記連通路Lとして機能させるとしてもよい。尚、この場合においては、上記溝13を通過する潤滑液を液溜室側に移動させるため、ワッシャ7のストッパ部70に径方向に沿う切欠きを設けることが好ましい。尚、
図4中には、一実施の形態の変形例を示すが、他の実施の形態についても、同様に変形することが可能である。
【0067】
また、上記各実施の形態において、フロントフォークの初期設定時における潤滑液の液面がアウターチューブ1の段差面11よりも外気側に設定されている。しかし、潤滑液として緩衝器Dで使用される作動液を使用するなど、潤滑液と作動液が混じっても良い場合には、初期設定時における潤滑液の液面がアウターチューブ1の段差面11よりも上側(反外気側)に設定されていても良い。
【0068】
そして、この場合において、潤滑液の液面が段差面11よりも上側にあるときには、フリーピストン6,6Aは段差面11に当接して潤滑液内に配置されるが、異物や疵の部分から潤滑液が流出してその液面が段差面11よりも下がると、フリーピストン6,6Aが潤滑液の液面に浮き上がり、一実施の形態や他の実施の形態の初期設定時と同様の状態となる。
【0069】
また、上記各実施の形態においては、フリーピストン6,6Aの可動範囲が摺動隙間30,30A内にあるがこの限りではなく、液溜室31内にあるとしてもよい。
【0070】
また、フリーピストン6,6Aの形状は上記の限りではなく、適宜形状を選択することが可能である。
【0071】
また、上記実施の形態において、アウターチューブ1の内周面に段差面11が形成され、この段差面11でフリーピストン6,6Aの反外気側への移動を規制しているが、必ずしも段差面11を設ける必要はなく、拡径部10を備えていなくても良い。尚、この場合には、フリーピストン6,6Aが潤滑隙間30内を軸方向に移動できるよう、フリーピストン6,6Aの外径を適宜変更すればよい。