(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
筒状のシリンダと、このシリンダに出入りするピストンロッドと、このピストンロッドに保持されるピストンと、上記シリンダ内に形成されて上記ピストンで区画され作動液が充填される伸側室及び圧側室と、上記シリンダ外に配置されて作動液が貯留されるタンクと、上記伸側室と上記圧側室或いは上記シリンダと上記タンクとを接続する通路とを備える緩衝器において、
上記通路は、上記伸側室から作動液を逃がす第一、第二の伸側排出通路と、上記圧側室に作動液を供給する伸側吸込み通路と、上記圧側室から作動液を逃がす第一、第二の圧側排出通路と、上記伸側室に作動液を供給する圧側吸込み通路とを備えて構成され、
上記第一の伸側排出通路に設けられて当該第一の伸側排出通路を通過する作動液に所定の抵抗を与える伸側減衰弁と、上記第二の伸側排出通路に設けられて上記伸側室の圧力を制御する伸側電磁圧力制御弁と、上記第一の圧側排出通路に設けられて当該第一の圧側排出通路を通過する作動液に所定の抵抗を与える圧側減衰弁と、上記第二の圧側排出通路に設けられて上記圧側室の圧力を制御する圧側電磁圧力制御弁とを備えおり、上記伸側電磁圧力制御弁及び上記圧側電磁圧力制御弁は、ピストン速度が高速領域に達する前に最大開口となるように設定されていることを特徴とする緩衝器。
上記ピストンロッドは、上記シリンダ内の一方側端部に上記ピストンを保持し、上記第一、第二の圧側排出通路は、上記圧側室と上記タンクとを連通するとともに、上記通路は、上記圧側室から上記伸側室に作動液を逃がす第三の圧側排出通路を備えていることを特徴とする請求項1に記載の緩衝器。
【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、同じ部品か対応する部品を示す。
【0012】
図1に示すように、本実施の形態に係る緩衝器Dは、筒状のシリンダSと、このシリンダSに出入りするピストンロッドRと、このピストンロッドRに保持されるピストンPと、上記シリンダS内に形成されて上記ピストンPで区画され作動液が充填される伸側室A及び圧側室Bと、上記シリンダS外に配置されて作動液が貯留されるタンクTと、上記伸側室Aと上記圧側室B或いは上記シリンダSと上記タンクTとを接続する通路Lとを備えている。そして、上記通路Lは、上記伸側室Aから作動液を逃がす第一、第二の伸側排出通路1,2と、上記圧側室Bに作動液を供給する伸側吸込み通路3と、上記圧側室Bから作動液を逃がす第一、第二、第三の圧側排出通路4,5,6と、上記伸側室Aに作動液を供給する圧側吸込み通路7とを備えて構成されている。
【0013】
さらに、上記緩衝器Dは、上記第一の伸側排出通路1に設けられて当該第一の伸側排出通路1を通過する作動液に所定の抵抗を与える伸側減衰弁10と、上記第二の伸側排出通路2に設けられて上記伸側室Aの圧力を制御する伸側電磁圧力制御弁20と、上記第一の圧側排出通路4に設けられて当該第一の圧側排出通路4を通過する作動液に所定の抵抗を与える圧側減衰弁40と、上記第二の圧側排出通路5に設けられて上記圧側室Bの圧力を制御する圧側電磁圧力制御弁50とを備えおり、上記伸側電磁圧力制御弁20及び上記圧側電磁圧力制御弁50は、ピストン速度が高速領域に達する前に最大開口となるように設定されている。
【0014】
以下、詳細に説明すると、上記緩衝器Dは、二輪車や三輪車等の鞍乗型車両における後輪を懸架するリアクッションに利用されている。
【0015】
筒状のシリンダSの一端は、蓋Cによって閉塞されており、シリンダSの他端には、環状のロッドガイドGが取り付けられている。このロッドガイドGの内側には、シリンダSに出入りするピストンロッドRが摺動自在に挿入されている。ピストンロッドRにおけるシリンダS内の一方側端部は、同じくシリンダS内に摺動自在に挿入されているピストンPに連結されるとともに、ピストンロッドRの他方側は、シリンダS外へ突出させてある。ピストンロッドRの外周とロッドガイドGとの間は、図示を省略したシール部材によってシールされており、これによりシリンダS内は密閉状態に維持されている。そして、シリンダS内にピストンPによって区画される伸側室Aと圧側室Bには、作動液が充填されている。この作動液は、本実施の形態において、油からなるが、水、水溶液等他の液体からなるとしてもよい。
【0016】
もどって、ピストンロッドRの
図1中右端とシリンダSの
図1中左端を閉塞する蓋Cには、取り付け部Jがそれぞれ設けられており、一方の取り付け部Jが車体の骨格となるフレームに連結され、他方の取り付け部Jが後輪を支持するとともにフレームに揺動可能に取り付けられるスイングアームに連結されているので、後輪に衝撃が入力されると、ピストンロッドRがシリンダSに出入りする。
【0017】
タンクTは、シリンダSの外側に設けられており、タンクT内には、作動液が貯留されるとともに、気体が充填されている。本実施の形態において、タンクT内の作動液と気体は、ブラダ、ベローズ、フリーピストン等で区画され、温度変化による作動液の体積変化や、シリンダS内に出没するピストンロッド体積分のシリンダ内容積変化をタンクTで補償できるようになっている。
【0018】
ピストンPで区画される伸側室Aと圧側室Bや、シリンダSとタンクTは、通路Lを介して連通されており、当該通路Lは、本実施の形態において、緩衝器Dの伸長時に縮小される伸側室Aから作動液を逃がす第一、第二の伸側排出通路1,2と、緩衝器Dの伸長時に拡大する圧側室Bに作動液を供給する伸側吸込み通路3と、緩衝器Dの圧縮時に縮小される圧側室Bから作動液を逃がす第一、第二、第三の圧側排出通路4,5,6と、緩衝器Dの圧縮時に拡大する伸側室Aに作動液を供給する圧側吸込み通路7とを備えて構成されている。本実施の形態において、本発明に係る通路Lのうち、第一の伸側排出通路1と第三の圧側排出通路6がシリンダS内に配置され、他の通路2,3,4,5,7がシリンダS外に配置されているが、この限りではなく、通路Lの全てをシリンダS外に配置するとしてもよい。
【0019】
本実施の形態において、第一の伸側排出通路1はピストンPに設けられ、第二の伸側排出通路2はシリンダS外に設けられており、これらは伸側室Aと圧側室Bとを連通している。第一の伸側排出通路1には、伸側室Aから圧側室Bへ移動する作動液の流れを許容するとともに、この反対方向の流れを阻止し、第一の伸側排出通路1を通過する作動液に所定の抵抗を与える伸側減衰弁10が設けられている。この伸側減衰弁10は、所定のイニシャル荷重がかけられたパッシブ弁である。他方、第二の伸側排出通路2には、比例ソレノイド20aを備えて伸側室Aの圧力を制御する伸側電磁圧力制御弁20が設けられている。
【0020】
比例ソレノイド20aには、図示しない制御装置が接続されており、この制御装置は、比例ソレノイド20aへの供給電流量を制御することにより、伸側電磁圧力制御弁20を開閉して伸側室Aの圧力が目標圧力になるように制御できる。また、伸側電磁圧力制御弁20は、伸側室Aから圧側室Bへ移動する作動液の流れを許容するが、その反対方向の流れを阻止する。さらに、伸側電磁圧力制御弁20として、容量が適度に小さいものが採用されており、ピストン速度が高速領域に達する前に最大開口(全開)となり、流量が飽和するように設定されている。
【0021】
伸側電磁圧力制御弁20が流量飽和するピストン速度は、適宜変更可能であるが、本実施の形態のように緩衝器Dがリアクッションに利用される場合であって、当該リアクッションがオフロード車に利用される場合には、1〜1.5m/s以下で最大開口となるように設定されることが好ましく、リアクッションがオンロード車に利用される場合には、0.5〜0.8m/s以下で最大開口となるように設定されることが好ましい。また、伸側電磁圧力制御弁20が流量飽和するピストン速度は、例えば、緩衝器Dがフロントフォークに利用される場合であって、当該フロントフォークがオフロード車に利用される場合には、2〜3m/s以下で最大開口となるように設定されることが好ましく、フロントフォークがオンロード車に利用される場合には、1〜1.5m/s以下で最大開口となるように設定されることが好ましい。
【0022】
つづいて、第一、第二の圧側排出通路4,5は、ともにシリンダS外に設けられており、これらは圧側室BとタンクTとを連通している。第一の圧側排出通路4には、圧側室BからタンクTへ移動する作動液の流れを許容するとともに、この反対方向の流れを阻止し、第一の圧側排出通路4を通過する作動液に所定の抵抗を与える圧側減衰弁40が設けられている。この圧側減衰弁40は、所定のイニシャル荷重がかけられたパッシブ弁である。他方、第二の圧側排出通路5には、比例ソレノイド50aを備えて圧側室Bの圧力を制御する圧側電磁圧力制御弁50が設けられている。
【0023】
比例ソレノイド50aには、図示しない制御装置が接続されており、この制御装置は、比例ソレノイド50aへの供給電流量を制御することにより、圧側電磁圧力制御弁50を開閉して圧側室Bの圧力が目標圧力になるように制御できる。また、圧側電磁圧力制御弁50は、圧側室BからタンクTへ移動する作動液の流れを許容するが、その反対方向の流れを阻止する。さらに、圧側電磁圧力制御弁50として、容量が適度に小さいものが採用されており、ピストン速度が高速領域に達する前に最大開口(全開)となり、流量が飽和するように設定されている。
【0024】
圧側電磁圧力制御弁50が流量飽和するピストン速度は、適宜変更可能であるが、本実施の形態のように緩衝器Dがリアクッションに利用される場合であって、当該リアクッションがオフロード車に利用される場合には、1.5〜2.3m/s以下で最大開口となるように設定されることが好ましく、リアクッションがオンロード車に利用される場合には、0.7〜1.2m/s以下で最大開口となるように設定されることが好ましい。また、圧側電磁圧力制御弁50が流量飽和するピストン速度は、例えば、緩衝器Dがフロントフォークに利用される場合であって、当該フロントフォークがオフロード車に利用される場合には、3〜4.5m/s以下で最大開口となるように設定されることが好ましく、フロントフォークがオンロード車に利用される場合には、1.5〜2.3m/s以下で最大開口となるように設定されることが好ましい。
【0025】
第三の圧側排出通路6は、ピストンPに設けられ、伸側室Aと圧側室Bとを連通している。この第三の圧側排出通路6には、圧側室Bから伸側室Aへ移動する作動液の流れを許容するとともに、この反対方向の流れを阻止する圧側減衰弁60が設けられている。第三の圧側排出通路6は、圧側室Bから伸側室Aへの作動液の流れのみを許容できるようになっていればよいので、第三の圧側排出通路6に設けられるバルブは、逆止弁であってもよいが、本実施の形態において、第三の圧側排出通路6がピストンPに設けられる都合上、第三の圧側排出通路6に容量の大きなバルブを取り付けることが難しく、バルブが第三の圧側排出通路6を通過する作動液に抵抗を与えてしまう。このため、
図1中、第三の圧側排出通路6の途中に設けられるバルブを圧側減衰弁60として記載している。また、ピストン速度が高くなり、圧側減衰弁60が最大開口(全開)となると、緩衝器Dは第三の圧側排出通路6を作動液が通過する際のポート特性を発生する。このため、第三の圧側排出通路6の途中に絞り61を記している。
【0026】
つづいて、伸側吸込み通路3は、シリンダS外に設けられ、圧側室BとタンクTとを連通している。この伸側吸込み通路3には、タンクTから圧側室Bへ移動する作動液の流れを許容するとともに、この反対方向の流れを阻止する逆止弁30が設けられている。また、圧側吸込み通路7は、シリンダS外に設けられ、伸側室AとタンクTとを連通している、この圧側吸込み通路7には、タンクTから伸側室Aへ移動する作動液の流れを許容するとともに、この反対方向の流れを阻止する逆止弁70が設けられている。
【0027】
以下、本実施の形態に係る緩衝器Dの作動について説明する。
【0028】
ピストンロッドRがシリンダSから退出する緩衝器Dの伸長時であって、ピストン速度が低速領域にある場合、伸側減衰弁10が開弁しないので、縮小される伸側室Aの作動液が伸側電磁圧力制御弁20を開き第二の伸側排出通路2を通って拡大する圧側室Bに移動するとともに、シリンダSから退出したピストンロッド体積分の作動液が逆止弁30を開き伸側吸込み通路3を通ってタンクTから圧側室Bに移動する。
【0029】
そして、緩衝器Dの伸長時においてピストン速度が高くなり、中速領域に達すると、伸側減衰弁10が開弁するので、伸側室Aの作動液は、第一、第二の伸側排出通路1,2を通って伸側室Aから圧側室Bに移動できるようになる。さらにピストン速度が高くなると、高速領域に達する前に伸側電磁圧力制御弁20が最大開口(全開)となり、流量が飽和する。つまり、
図2に示すように、伸側電磁圧力制御弁20が最大開口するまでは、伸側電磁圧力制御弁20で伸側室Aの圧力を目標圧力に制御できるので、緩衝器Dの発生する伸側減衰力は、ピストン速度によらず略一定になる。しかし、伸側電磁圧力制御弁20が最大開口となった後は、伸側電磁制御弁20で伸側室Aの圧力を制御できなくなるので、緩衝器Dの発生する伸側減衰力は、伸側減衰弁10の抵抗によりピストン速度の増加に伴い大きくなる。
【0030】
反対に、ピストンロッドRがシリンダSに進入する緩衝器Dの圧縮時には、縮小される圧側室Bの作動液が圧側減衰弁60を開き第三の圧側排出通路6を通って拡大する伸側室Aに移動するとともに、タンクTの作動液が逆止弁70を開き圧側吸込み通路7を通って伸側室Aに移動する。さらに、緩衝器Dの圧縮時においてピストン速度が低速領域にある場合、圧側減衰弁40が開弁しないので、シリンダSに進入したピストンロッド体積分の作動液が圧側電磁圧力制御弁50を開き第二の圧側排出通路5を通ってタンクTに移動する。
【0031】
そして、緩衝器Dの圧縮時においてピストン速度が高くなり、中速領域に達すると、圧側減衰弁40が開弁するので、圧側室Bの作動液は、第一、第二の圧側排出通路4,5を通って圧側室BからタンクTに移動できるようになる。さらに、ピストン速度が高くなると、高速領域に達する前に圧側電磁圧力制御弁50が最大開口(全開)となり、流量が飽和する。つまり、
図2に示すように、圧側電磁圧力制御弁50が最大開口するまでは、圧側電磁圧力制御弁50で圧側室Bの圧力を目標圧力に制御できるので、緩衝器Dの発生する圧側減衰力は、ピストン速度によらず略一定になる。しかし、圧側電磁圧力制御弁50が最大開口となった後は、圧側電磁制御弁50で圧側室Bの圧力を制御できなくなるので、緩衝器Dの発生する圧側減衰力は、圧側減衰弁40,60の抵抗によりピストン速度の増加に伴い大きくなる。
【0032】
また、緩衝器Dの圧縮時においてピストン速度が高速領域に達すると、第三の圧側排出通路6に設けられる圧側減衰弁60が最大開口(全開)となり、流量が飽和する。このため、圧側減衰弁60が最大開口となった後は、第三の圧側排出通路6の抵抗、すなわち、絞り61の抵抗により減衰係数(ピストン速度変化量に対する減衰力変化量の割合)が大きくなる。
【0033】
なお、上記説明において、ピストン速度の領域を低速領域、中速領域、高速領域に区画しているが、各領域の閾値はそれぞれ任意に設定することが可能である。
【0034】
以下、本実施の形態に係る緩衝器Dの作用効果について説明する。
【0035】
本実施の形態において、圧側吸込み通路7は、伸側室AとタンクTとを連通している。
【0036】
本実施の形態のように、伸側室Aと圧側室Bとを連通する第三の圧側排出通路6を備える場合には、この第三の圧側排出通路6を通して圧側室Bから伸側室Aに作動液を供給するので、伸側吸込み通路のようにも機能する。しかし、上記したように、第三の圧側排出通路6がピストンPに形成されている場合には、第三の圧側排出通路6に容量の大きなバルブを取り付けることが難しい。このため、
図3に示すように、圧側吸込み通路7を廃止した場合、第三の圧側排出通路6の圧側減衰弁60を作動液が通過する際の抵抗により、
図4に示すように、圧側減衰力にオーバライドが生じて本来狙った減衰力より高い減衰力が発生されてしまう事態が生じる。これに対して、上記したように圧側吸込み通路7を設けて、緩衝器Dの圧縮時に圧側吸込み通路7からも拡大する伸側室Aに作動液を供給するようにすることで、圧側減衰力にオーバライドが生じることがなく、狙い通りの圧側減衰力を緩衝器Dに発生させることが可能となる。
【0037】
また、本実施の形態において、第一、第二の伸側排出通路1,2は、伸側室Aと圧側室Bとを連通する。
【0038】
本実施の形態のように、伸側室Aと圧側室Bとを連通する第三の圧側排出通路6を備えている場合であって、圧側減衰弁60の抵抗が小さい場合、第一、第二の伸側排出通路1,2が伸側室AとタンクTとを連通するように設定されていると、緩衝器Dの圧縮時に伸側室Aの圧力もタンク圧よりも高くなるので、シリンダS内に進入したピストンロッド体積分の作動液が第一、第二の排出通路1,2を通過してタンクTに移動してしまう。これに対して、上記したように第一、第二の伸側排出通路1,2が伸側室Aと圧側室Bとを連通するようにすることで、緩衝器Dの圧縮時に作動液が第一、第二の伸側排出通路1,2を通過することを防ぐことができる。しかし、第三の圧側排出通路6が無ければ、
図5に示すように、第一、第二の伸側排出通路1,2が伸側室AとタンクTとを連通するとしてもよい。このようにした場合には、ピストンロッドRがピストンPの両側に起立する両ロッド型であってもよい。
【0039】
また、本実施の形態において、ピストンロッドRは、シリンダS内の一方側端部にピストンPを保持して、片ロッド型に設定されている。また、第一、第二の圧側排出通路4,5は、圧側室BとタンクTとを連通するとともに、上記通路Lは、圧側室Bから伸側室Aに作動液を逃がす第三の圧側排出通路6を備えている。
【0040】
上記構成によれば、シリンダS内に没入するピストンロッド体積分の作動液が第一、第二の圧側排出通路4,5を流れるようになるので、圧側減衰弁40や圧側電磁圧力制御弁50を通過する作動液の流量を小さくして圧側減衰力を低くすることができる。このようにすることで、たとえば、二輪車が走行中に路面上の突起に乗り上げるなどして、後輪に突き上げる衝撃的振動(インパクトショック)が入力されても、緩衝器Dの圧側減衰力が過剰とならないので、効果的にインパクトショックをいなして、車体への振動伝達を低減することができる。
【0041】
なお、
図6に示すように、第三の圧側排出通路6を廃するとしてもよいが、この場合、ピストンPの断面に、ピストンロッドRがシリンダSに没入した距離を乗じた分の作動液が第一、第二の圧側排出通路4,5を流れるようになるので、流量が増え、圧側減衰力を低くすることが難しい。これは、
図5に示す形態においても同様である。なお、
図6に示す形態の場合、本発明に係る通路Lのうち、第一の伸側排出通路1がシリンダS内に配置され、他の通路2,3,4,5,7がシリンダS外に配置されているが、通路Lの配置は上記の限りではなく、通路Lの全てをシリンダS外に配置するとしてもよい。
【0042】
また、本実施の形態において、緩衝器Dは、筒状のシリンダSと、このシリンダSに出入りするピストンロッドRと、このピストンロッドRに保持されるピストンPと、上記シリンダS内に形成されて上記ピストンPで区画され作動液が充填される伸側室A及び圧側室Bと、上記シリンダS外に配置されて作動液が貯留されるタンクTと、上記伸側室Aと上記圧側室B或いは上記シリンダSと上記タンクTとを接続する通路Lとを備えている。そして、上記通路Lは、上記伸側室Aから作動液を逃がす第一、第二の伸側排出通路1,2と、上記圧側室Bに作動液を供給する伸側吸込み通路3と、上記圧側室Bから作動液を逃がす第一、第二、第三の圧側排出通路4,5,6と、上記伸側室Aに作動液を供給する圧側吸込み通路7とを備えて構成されている。
【0043】
さらに、上記緩衝器Dは、上記第一の伸側排出通路1に設けられて当該第一の伸側排出通路1を通過する作動液に所定の抵抗を与える伸側減衰弁10と、上記第二の伸側排出通路2に設けられて上記伸側室Aの圧力を制御する伸側電磁圧力制御弁20と、上記第一の圧側排出通路4に設けられて当該第一の圧側排出通路4を通過する作動液に所定の抵抗を与える圧側減衰弁40と、上記第二の圧側排出通路5に設けられて上記圧側室Bの圧力を制御する圧側電磁圧力制御弁50とを備えおり、上記伸側電磁圧力制御弁20及び上記圧側電磁圧力制御弁50は、ピストン速度が高速領域に達する前に最大開口となるように設定されている。
【0044】
上記構成によれば、伸側電磁圧力制御弁20及び圧側電磁圧力制御弁50を備えているので、これらに供給される電流量を個別に制御することでピストンPが
図1中右側に移動するときの減衰力と、ピストンPが
図1中左側に移動するときの減衰力を個別に調節することができる。
【0045】
また、上記構成によれば、緩衝器Dに大きな衝撃が入力されてピストンPが一方方向に大きく動かされる最大出力付近では、ピストン速度が高速領域に達しており、伸側電磁圧力制御弁20と圧側電磁圧力制御弁50が最大開口となっている。この最大出力付近での減衰力は、主にパッシブ弁である伸側減衰弁10や圧側減衰弁40,60の抵抗に起因するものであるので、比例ソレノイド20a,50aへの電流供給量を制御する制御装置に誤動作が生じたとしても、著しく車両の乗り心地を損ねることがなく、最大出力付近での減衰力を確保し車両の乗り心地を良好に保つことが可能となる。
【0046】
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。