(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
上記容積拡大手段は、上記可動隔壁をエア室側に附勢する附勢手段と、上記緩衝器の圧縮量が所定量に満たないとき上記可動隔壁がエア室側に移動することを防止するストッパとを備えていることを特徴とする請求項2に記載の懸架装置。
【発明を実施するための形態】
【0011】
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、同じ部品を示す。
【0012】
図1に示すように、本実施の形態に係る懸架装置は、緩衝器Dと、この緩衝器Dを常に伸長方向に附勢するエアばねS1とを備え、上記エアばねS1が、上記緩衝器Dの伸縮に伴い容積が拡大、縮小するエア室E1に圧縮されながら封入された気体からなる。さらに、上記懸架装置は、上記緩衝器Dの圧縮量が所定量以上となったとき、上記緩衝器Dの圧縮量の増加に応じて上記エア室E1の容積を拡大させる容積拡大手段Aを備えている。
【0013】
以下に詳細に説明すると、本実施の形態に係る懸架装置は、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である。そして、
図2に示すように、上記緩衝器Dは、車体側に連結されるアウターチューブ1と、車輪側に連結されてアウターチューブ1内に出没可能に挿入されるインナーチューブ2とからなる緩衝器本体Tを備えている。
【0014】
さらに、上記緩衝器本体Tの車体側開口(
図2中上側開口)がアウターチューブ1に取り付けられるキャップ部材10で塞がれるとともに、緩衝器本体Tの車輪側開口(
図2中下側開口)がボトム部材20で塞がれている。また、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t1の外気側開口は、アウターチューブ1の車輪側端部内周に直列に保持されてインナーチューブ2の外周面に摺接する環状のオイルシールC1と環状のダストシールC2とで塞がれている。このため、緩衝器本体T内が外気側と区画され、緩衝器本体T内に収容される気体や液体が緩衝器本体T外に流出することを防ぐことができる。
【0015】
また、上記緩衝器Dは、キャップ部材10に吊り下げられた状態に保持されて緩衝器本体Tの軸心部に起立するシリンダ体3を備えており、このシリンダ体3と緩衝器本体Tとの間にリザーバRが形成されている。そして、このリザーバRには、油、水、水溶液等の液体からなる作動液が貯留されてリザーバ内液室l1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リザーバ内気室e1が形成されている。
【0016】
さらに、上記シリンダ体3は、
図1に示すように、軸方向に連なるサブシリンダ30とシリンダ31とからなる。そして、上記サブシリンダ30は、基端部をキャップ部材10に螺合され、キャップ部材10に吊り下げられた状態に保持されている。また、上記シリンダ31は、サブシリンダ30の先端部30a内周に螺合されており、サブシリンダ30を介してキャップ部材10に保持されている。
【0017】
また、上記シリンダ31内には、
図2に示すように、シリンダ31の内周面に摺接するフリーピストン4が軸方向に移動可能に挿入されている。また、上記シリンダ31内には、作動液が収容されるシリンダ内液室l2と、気体が収容されるシリンダ内気室e2とが形成されており、シリンダ内液室l2とシリンダ内気室e2が上記フリーピストン4で上下に区画されている。
【0018】
また、上記緩衝器Dは、上記ボトム部材20に保持されて上記シリンダ内液室l2内に出没可能に挿入されるピストンロッド21と、このピストンロッド21の先端に保持されてシリンダ31の内周面に摺接するピストン22と、キャップ部材10に保持されて上記シリンダ31の反ピストンロッド側の軸心部に起立するベースロッド11と、このベースロッド11の先端に保持されてシリンダ30の内周に固定されるベース部材12とを備えている。そして、上記ピストン22と上記ベース部材12で上記
シリンダ内液室l2を作動液が充填される三つの部屋L1,L2,L3に区画しており、ピストン22の下側に伸側室L1が形成され、ピストン22とベース部材12との間に圧側室L2が形成され、ベース部材12の上側に液溜室L3が形成されている。
【0019】
さらに、上記ピストン22には、伸側室L1と圧側室L2とを連通する伸側と圧側のピストン流路23,24が形成されるとともに、伸側のピストン流路23を通過する作動液に抵抗を与える伸側減衰バルブV1と、作動液が圧側のピストン流路24を通過して圧側室L2から伸側室L1へ移動することのみを許容する圧側チェック弁V2とが設けられている。
【0020】
また、上記ベース部材12には、圧側室L2と液溜室L3とを連通する伸側と圧側のベース部材流路13,14が形成されるとともに、作動液が伸側のベース部材流路13を通過して液溜室L3から圧側室L2へ移動することのみを許容する伸側チェック弁V3と、圧側のベース部材流路14を通過する作動液に抵抗を与える圧側減衰バルブV4とが設けられている。
【0021】
そして、インナーチューブ2がアウターチューブ1から退出し、ピストンロッド21がシリンダ31から退出する緩衝器D(懸架装置)の伸長時には、ピストン12で加圧された伸側室L1の作動液が伸側のピストン流路23を通過して圧側室L2に移動する。このとき、シリンダ31から退出したピストンロッド体積分の作動液が伸側のベース部材流路13を通過して液溜室L3から圧側室L2に移動するため、フリーピストン4が
図2中下側に移動する。
【0022】
他方、インナーチューブ2がアウターチューブ1内に進入し、ピストンロッド21がシリンダ31内に進入する緩衝器D(懸架装置)の圧縮時には、ピストン22で加圧された圧側室L2の作動液が圧側のピストン流路24を通過して伸側室L1に移動する。このとき、シリンダ31内に進入したピストンロッド体積分の作動液が圧側のベース部材流路14を通過して圧側室L2から液溜室L3に移動するため、フリーピストン4が
図2中上側に移動する。
【0023】
したがって、懸架装置の伸縮に伴い緩衝器Dは、作動液がピストン流路23,24及びベース部材流路13,14を通過する際の抵抗に起因する減衰力を発生することができる。尚、本実施の形態において、伸側チェック弁V3や圧側チェック弁V2による抵抗は、伸側減衰バルブV1や圧側減衰バルブV4による抵抗と比較して小さくなるように設定されており、緩衝器Dの発生する減衰力は、主に伸側減衰バルブV1と圧側減衰バルブV4の抵抗に起因する。しかし、緩衝器Dが減衰力を発生するためのバルブ構造は、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。
【0024】
もどって、上記シリンダ3内に形成されるシリンダ内気室e2は、
図1に示すように、サブシリンダ30に形成される連通孔32を介してリザーバ内気室e1に連通しており、このリザーバ内気室e1とともにエア室E1を構成している。そして、緩衝器Dの伸長時には、インナーチューブ2がアウターチューブ1から退出しフリーピストン4が
図1中下側に移動するため、エア室E1の容積が拡大する。他方、緩衝器Dの圧縮時には、インナーチューブ2がアウターチューブ1内に進入しフリーピストン4が
図1中上側に移動するため、エア室E1の容積が縮小する。
【0025】
さらに、上記エア室E1には、気体が圧縮されながら封入されてエアばねS1として機能しており、このエアばねS1は、緩衝器Dを常に伸長方向に附勢して車体を弾性支持し、懸架ばねとして機能している。また、キャップ部材10には、
図1に示すように、エア室用のエアバルブ15が取り付けられており、このエアバルブ15を介してエア室E1内に気体を吸排し、エアばねS1の反力を調整することができる。
【0026】
また、懸架装置は、緩衝器Dの圧縮量が少ない懸架装置のストローク初期において緩衝器Dを伸長方向に附勢するとともに、懸架装置の最伸長時のエアばね(懸架ばね)による反力を相殺するバランスばねS3を伸側室L1に収容している(
図2)。このため、車体を弾性支持する懸架ばねとしてエアばねを採用したとしても、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。
【0027】
また、緩衝器Dの伸側室L1には、懸架装置の最圧縮時に圧縮されて所定の反力を発生するリバウンドばねS4が設けられており(
図2)、このリバウンドばねS4で懸架装置の最圧縮時の衝撃を吸収することができる。
【0028】
つづいて、
図1に示すように、上記ベースロッド11は、外周に螺子溝が形成されてキャップ部材10の保持部10a内周に螺合される螺子部11aと、この螺子部11aの先端側に同軸に延びる小外径部11bと、この小外径部11bの先端側に同軸に延びるとともに外径が上記小外径部11bの外径よりも大きく形成される大外径部11cと、この大外径部11cの先端側に同軸に延びるとともに外周にベース部材12が保持される取り付け部(図示せず)とを備えている。
【0029】
そして、上記螺子部11aの外周に、後述する容積拡大手段Aのストッパ6が螺合されており、ダブルナット構造としてベースロッド11の緩み止めをしている。また、上記ストッパ6には、フリーピストン4が当接したとき、このフリーピストン4を液溜室側(
図1中下側)に押し戻すリターンばねS5が設けられている。
【0030】
また、フリーピストン4は、環状に形成されるフリーピストン本体40と、このフリーピストン本体40の内周に保持されてベースロッド11の外周面に摺接する環状の内周シール41と、フリーピストン本体40の外周に保持されてシリンダ31の内周面に摺接する環状の外周シール42とを備えている。
【0031】
そして、フリーピストン4の内周シール41が大外径部11cの外周面に摺接している場合、フリーピストン4は、液溜室L3(シリンダ内液室l2)とシリンダ内気室e2(エア室E1)とを区画することができる。しかし、緩衝器Dが圧縮されてフリーピストン4が
図1中上側に移動し、
図3に示すように、内周シール42が小外径部11bに達すると、リターンばねS5がフリーピストン4で圧縮されるとともに、内周シール41と小外径部11bとの間に隙間(符示せず)が生じる。このため、液溜室L3の作動液が上記隙間(符示せず)及び連通孔32を通過してリザーバRに移動することができる。
【0032】
また、緩衝器Dが圧縮
行程から伸長
行程に転じて液溜室L3の内圧が下がると、リターンばねS5の反力によりフリーピストン4が液溜室側(
図3中下側)に押し戻され、内周シール41が大外径部11cの外周面に摺接する位置まで移動する。
【0033】
つづいて、
図1に示すように、緩衝器Dの圧縮量が所定量以上となったとき、上記緩衝器Dの圧縮量の増加に応じてエア室E1の容積を拡大させる容積拡大手段Aは、上記サブシリンダ30と、このサブシリンダ30内に形成される補助室E2と、サブシリンダ30の内周面に摺接しエア室E1と補助室E2とを区画する可動隔壁5と、この可動隔壁5をエア室側(
図1中下側)に附勢する附勢手段S2と、緩衝器Dの圧縮量が所定量に満たないとき上記可動隔壁5がエア室側(
図1中下側)に移動することを防止するストッパ6とを備えている。
【0034】
そして、本実施の形態において、上記附勢手段S2は、補助室E2内に圧縮されながら封入された気体、即ち、エアばねからなり、この補助室E2の内圧は、緩衝器Dの圧縮量が所定量以上となったとき、可動隔壁5が補助室側(
図1中上側)に移動するように設定されている。また、キャップ部材10には、補助室用のエアバルブ16が取り付けられており、このエアバルブ16を介して補助室E2内に気体を吸排し、附勢手段S2の反力、即ち、可動隔壁5をエア室側に附勢する附勢手段S2の附勢力を調整することができる。
【0035】
次に、本実施の形態の容積拡大手段Aの動作について説明する。また、本実施の形態に係る懸架装置のストローク量と反力との関係を
図4中実線で示す。緩衝器Dの圧縮量が所定量に達しておらず、バランスばねS3が働く懸架装置のストローク初期では、可動隔壁5は、附勢手段S2の附勢力でストッパ6に押し付けられているため、ストッパ6に当接した状態に維持されて動かない。このため、このときの懸架装置の反力特性は、バランスばねS3とエアばねS1の合成の特性となり、
図4中実線a1で示すように、略線形特性となる。
【0036】
また、緩衝器Dの圧縮量が所定量に達しておらず、且つ、バランスばねS3が働かなくなる懸架装置のストローク中期でも、可動隔壁5は、ストッパ6に当接した状態に維持されて動かない。このため、このときの懸架装置の反力特性は、エアばねS1のみの特性となり、
図4中実線a2で示すように、非線形特性となる。
【0037】
さらに、緩衝器Dの圧縮量が所定量以上となる懸架装置のストローク後期では、可動隔壁5は、附勢手段S2の附勢力に抗して補助室側(
図1中上側)に移動してストッパ6から離れる。そして、補助室側(
図1中上側)に移動する可動隔壁5の移動量は、緩衝器Dの圧縮量が大きくなるほど大きくなることから、緩衝器Dの圧縮量が大きくなるほどエア室E1の容積が拡大する。このため、このときの懸架装置の反力特性は、エアばねS1と附勢手段S2の合成の特性となり、
図4中実線a3で示すように、非線形特性を持つ。
【0038】
尚、説明の都合上、懸架装置のストローク段階を懸架装置のストローク量(緩衝器Dの圧縮量)に応じて、ストローク量が小さい方からストローク初期、ストローク中期、ストローク後期に区分けしているが、各ストローク段階の閾値は任意に設定することが可能である。
【0039】
次に、本実施の形態の懸架装置の作用効果について説明する。本実施の形態において、懸架装置は、緩衝器Dと、この緩衝器Dを常に伸長方向に附勢するエアばねS1とを備え、上記エアばねS1が、上記緩衝器Dの伸縮に伴い容積が拡大、縮小するエア室E1に圧縮されながら封入された気体からなる。さらに、上記懸架装置は、上記緩衝器Dの圧縮量が所定量以上となったとき、上記緩衝器Dの圧縮量の増加に応じて上記エア室E1の容積を拡大させる容積拡大手段Aを備えている。
【0040】
つまり、容積拡大手段Aは、緩衝器Dの圧縮量が所定量以上である場合にのみ、緩衝器Dの圧縮量の増加に伴いエア室E1の容積を拡大し、緩衝器Dの圧縮量の減少に伴いエア室E1の容積を縮小させる。そして、エアばねによる反力は、エア室E1の容積が大きくなる程小さくなるため、容積拡大手段Aで懸架装置のストローク後期の反力を懸架装置のストローク量に応じてカットすることができる。
【0041】
したがって、懸架装置のストローク中期の反力が大きくなるようにエアばねの反力を調整した場合、従来の懸架装置では、ストローク後期の反力が
図4中破線a4で示すように過大となる虞があるが、本実施の形態においては、ストローク後期の反力が
図4中実線a3で示すように従来よりも抑制され、ストローク後期の反力が過大となることを抑制することが可能となる。
【0042】
また、本実施の形態に係る容積拡大手段Aは、サブシリンダ30と、このサブシリンダ30内に形成される補助室E2と、上記サブシリンダ30の内周面に摺接し上記エア室E1と上記補助室E2とを区画する可動隔壁5とを備え、上記可動隔壁5は、上記緩衝器Dの圧縮量が所定量以上となったとき、補助室側に移動するとともに、この移動量は、上記緩衝器Dの圧縮量の増加に応じて大きくなる。
【0043】
つまり、上記可動隔壁5を備えることにより、緩衝器Dの圧縮量の増加に応じて上記エア室E1の容積を大きくすることが容易に可能となる。
【0044】
また、本実施の形態に係る容積拡大手段Aは、上記可動隔壁5をエア室側に附勢する附勢手段S2と、上記緩衝器Dの圧縮量が所定量に満たないとき上記可動隔壁5がエア室側に移動することを防止するストッパ6とを備えている。
【0045】
つまり、緩衝器Dの圧縮量が所定量に達したとき、附勢手段S2の附勢力に抗して可動隔壁5が補助室側に移動するように附勢手段S2の附勢力を設定することで、緩衝器Dの圧縮量の増加に応じてエア室E1の容積を拡大させることができ、緩衝器Dの圧縮量の増加に応じてエア室E1の容積を拡大させるための構成を簡易にすることが可能となる。
【0046】
また、上記ストッパ6を備えることで、緩衝器Dの圧縮量が所定量以上となったときのみに可動隔壁5を移動させることが容易に可動となる。
【0047】
また、本実施の形態において、上記附勢手段S2は、上記補助室E2内に圧縮されながら封入された気体からなり、この気体はエアばねとして機能している。
【0048】
したがって、附勢手段S2がコイルスプリング等からなる場合と比較して懸架装置を軽量化することが可能となる。また、補助室E2内に気体を吸排することで、附勢手段S2の附勢力(反力)を容易に調整することができるとともに、可動隔壁5が動き始めるタイミングを容易に調整することができる。
【0049】
また、本実施の形態において、上記緩衝器D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とからなる緩衝器本体Tを備え、この緩衝器本体T内に上記サブシリンダ30が収容されるとともに、上記緩衝器本体T内に上記エア室E1が形成されている。
【0050】
つまり、緩衝器本体T内に容積拡大手段A及びエアばねS1を収容することができ、容積拡大手段Aを備えていても、懸架装置の大型化を抑制することができる。
【0051】
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。
【0052】
例えば、上記実施の形態においては、懸架装置が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であるとしたが、鞍乗型車両の後輪を懸架するリアクッションユニットであるとしてもよく、他の車両用の懸架装置であってもよい。
【0053】
また、上記実施の形態においては、アウターチューブ1が車体側に配置されるとともに、インナーチューブ2が車輪側に配置され、懸架装置が倒立型に設定されている。しかし、図示しないが、インナーチューブ2が車体側に配置されるとともに、アウターチューブ1が車輪側に配置されて懸架装置が正立型に設定されるとしてもよく、懸架装置の構成は適宜変更することが可能である。
【0054】
また、上記実施の形態において、シリンダ31が車体側に配置されるとともにピストンロッド21が車輪側に配置され、緩衝器Dが倒立型に設定されている。しかし、図示しないが、シリンダ31が車輪側に配置されるとともにピストンロッド21が車体側に配置されて緩衝器Dが正立型に設定されるとしてもよく、懸架装置を構成する緩衝器Dの構成は、適宜変更することが可能である。
【0055】
また、上記実施の形態においては、容積拡大手段Aが緩衝器本体T内に収容されているがこの限りではなく、サブタンク30が緩衝器本体Tに外付けされていてもよい。また、上記実施の形態において、サブタンク30とシリンダ31は、別体として形成されているが、一体形成されるとしてもよい。
【0056】
また、上記実施の形態においては、容積拡大手段Aが可動隔壁5を備えており、この可動隔壁5を補助室側に移動させることにより、エア室E1の容積を拡大させることができるが、可動隔壁5以外の方法によってエア室E1の容積を拡大させるとしてもよい。
【0057】
また、上記実施の形態において、容積拡大手段Aを構成する可動隔壁5は、附勢手段S2でエア室側に附勢されることにより、緩衝器Dの圧縮量の増加に応じて補助室側に移動し、エア室E1の容積を拡大させることが可能となる。しかし、図示しないが、容積拡大手段Aが緩衝器Dの圧縮量を検知するセンサと、可動隔壁5を駆動するモータと、このモータの回転運動を可動隔壁5の直線運動に変換する運動変換機構と、上記センサで検知した値を基にモータを駆動する制御装置を備え、緩衝器Dの圧縮量に応じてモータを作動し、可動隔壁5を移動させるとしてもよい。
【0058】
また、上記実施の形態において、附勢手段S2がエアばねからなるが、コイルスプリングからなるとしてもよい。