(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず
図1を参照して本発明の第1実施の形態における懸架装置10について説明する。
図1は第1実施の形態における懸架装置10の軸方向の断面図である。懸架装置10は、二輪車や三輪車等の鞍乗型車両において車輪(図示せず)の両側面に左右一対に取り付けられる装置である。本実施の形態における懸架装置10はダンパ(減衰力発生装置)が内蔵されていないので、懸架装置10はダンパが内蔵された懸架装置(図示せず)と組み合わせて車輪の側面に取り付けられる。
【0014】
図1に示すように懸架装置10は、第1チューブ11に第2チューブ12が出入りするテレスコピック型であり、車体側ブラケット(図示せず)に連結される円筒状の第1チューブ11と、車輪側ブラケット13が連結された円筒状の第2チューブ12とを備えている。懸架装置10は、路面の凹凸による衝撃が車輪(図示せず)に入力されると、第2チューブ12が第1チューブ11に出入りして伸縮する。本実施の形態では、車体側の第1チューブ11に車輪側の第2チューブ12が出入りする倒立型の懸架装置10を説明するが、懸架装置10を車体側の第1チューブ11が車輪側の第2チューブ12に出入りする正立側にすることは当然可能である。
【0015】
第1チューブ11は上端の開口がキャップ部材14で塞がれており、第2チューブ12は下端の開口が車輪側ブラケット13(閉塞部材)で塞がれている。第1チューブ11の下部の内周に保持される環状のシール部材15が第2チューブ12の外周面に摺接するので、第1チューブ11と第2チューブ12とが重複する部分に形成される筒状の隙間から、第1チューブ11及び第2チューブ12内に封入される気体や潤滑油が漏れ出ないようにできる。第1チューブ11の下部の内周に保持されるブッシュ16及び第2チューブ12の上部の外周に保持されるブッシュ17により、第2チューブ12が第1チューブ11に出入りするときの摺動をガイドする。
【0016】
第1チューブ11は、キャップ部材14により保持部18を介してシリンダ20を吊り下げた状態に保持する。シリンダ20は、シリンダ20の上部に位置する円筒状の大径部21と、段部22を介して大径部21に連なる円筒状の小径部23とを備えている。段部22は、大径部21側の内面が、第1チューブ11及び第2チューブ12の中心軸に対して直交する。小径部23は、外径が、大径部21の外径より小さく設定される。小径部23は、径方向の内側へ向けて張り出す環状のロッドガイド24が下端に固定されている。ロッドガイド24は内周にブッシュ25を保持する。小径部23は、側面を径方向に貫通する連通孔26が下部に形成されている。
【0017】
シリンダ20は、ピストン30が、軸方向に移動可能に大径部21内に挿入される。ピストン30は、大径部21の内周面に摺接する環状のシール部材31をその外周に保持する。ピストン30のシール部材31により、大径部21内に形成される第1気室35と、第1チューブ11及び第2チューブ12に囲まれる第2気室36とが区画される。第2チューブ12は下部に潤滑油が貯留しているので、第2チューブ12に貯留する潤滑油の液面(図示せず)から上方の空間(第1気室35を除く)が第2気室36である。
【0018】
第1気室35及び第2気室36は、圧縮された気体が封入されている。第1気室35は、圧力が第2気室36の圧力より高く設定される。但し、必要に応じて第2気室36の圧力を第1気室35の圧力より高く設定することは当然可能である。第2気室36は、連通孔26によって小径部23の内部と連通する。
【0019】
ピストン30は、軸方向に延びるロッド32の上端に連結される。ロッド32は、中心軸に沿って大径部21の下部および小径部23を通り、ロッドガイド24から突出してその下端が車輪側ブラケット13に固定される。ロッドガイド24及びブッシュ25はロッド32を軸方向へ移動自在に支持する。ロッド32は、その軸方向に沿って形成される拡張室33が内部に形成されているので、拡張室33の分だけ第1気室35の体積を増やすことができる。本実施の形態では、拡張室33はロッド32を軸方向に貫通する。ロッド32は、ロッドガイド24よりもピストン30側の外周にストッパ34が取り付けられている。
【0020】
キャップ部材14には第1バルブ37及び第2バルブ38が設けられている。第1バルブ37は第1気室35に気体を給排するためのバルブであり、第2バルブ38は第2気室36に気体を給排するためのバルブである。なお、第1バルブ37及び第2バルブ38に代えて、ガス注入器の針を刺し通すことができるゴム膜をキャップ部材14に設けることは当然可能である。
【0021】
第1気室35及び第2気室36の圧縮された気体は、第1チューブ11及び第2チューブ12の圧縮量に応じた反力を発揮するエアばねとして機能し、このエアばねは、第1チューブ11及び第2チューブ12を常に伸長方向に付勢して車体を弾性支持する懸架ばねとして機能する。第1チューブ11及び第2チューブ12の圧縮量は懸架装置10の圧縮量に等しいので、エアばねは、懸架装置10の圧縮量に応じた反力を発揮すると共に、懸架装置10を伸長方向に付勢するともいえる。第1気室35及び第2気室36が所定の体積にあるときの圧力を第1バルブ37及び第2バルブ38による気体の給排で調節することにより、第1気室35及び第2気室36のエアばねを所望のばね特性に設定できる。
【0022】
コイルばね40は、第1チューブ11及び第2チューブ12を伸長方向へ付勢する圧縮ばねであり、懸架装置10の圧縮量に応じた反力を発揮する。本実施の形態ではコイルばね40は金属製である。コイルばね40は、第2チューブ12の下部に設けられるばね受(図示せず)と、第1チューブ11側に設けられるばね受41との間に介在する。コイルばね40は第2チューブ12に配置されるので、第2チューブ12の下部に貯留する潤滑油(図示せず)によりコイルばね40のフリクションを低減できる。
【0023】
コイルばね40に第1気室35及び第2気室36のエアばねを併用するので、第1チューブ11及び第2チューブ12が伸縮するストロークの後半の反力を、第1気室35及び第2気室36のエアばねの立ち上がりによって大きくできる。コイルばね40により、エアばねでは不足する領域(例えばストロークの初期から中間域)の反力を補うことができる。万が一、第1気室35及び第2気室36の気体が抜けても、コイルばね40によって最低限の反力は確保できる。
【0024】
ばね受41はシリンダ20の外周に設けられる部材であり、本実施の形態では小径部23の外周に取り付けられている。ばね受41は環状の部材であり、厚さ方向(軸方向)に繋がる通気孔42が、コイルばね40の座面を避けて形成されている。段部22は、ばね受41の軸方向の位置を規制する。ばね受41は、その内径が、小径部23の外径と略同一に設定されており、その外径が、第2チューブ12の内径より少し小さく設定されている。ばね受41は、段部22に対して小径部23の周りに摺動可能に形成されている。
【0025】
ばね受41は小径部23の外径と内径が略同一なので、ばね受41を小径部23に嵌めることができる。よって、小径部23へのばね受41の取り付けを容易にできる。小径部23は段部22に突き当てられて軸方向の上方への移動が規制されるので、ばね受41を小径部23の軸方向に固定する機構を簡素化できる。ばね受41は第2チューブ12の内径より外径が少し小さいので、第1チューブ11及び第2チューブ12の伸縮時にばね受41が第2チューブ12に擦れることを防止し、ばね受41と第2チューブ12とのフリクション、第2チューブ12やばね受41の損傷、摩耗粉や異音の発生を防止できる。また、ばね受41の通気孔42がコイルばね40の座面で塞がれないようにできるので、第2気室36のスムーズな圧縮や膨張にばね受41が悪影響を与えないようにできる。
【0026】
バランスばね43は、第1チューブ11及び第2チューブ12を圧縮方向へ付勢するばねであり、第1チューブ11及び第2チューブ12の圧縮時における第1気室35及び第2気室36による反力を相殺する。本実施の形態では、バランスばね43は金属製のコイルばねで形成されている。バランスばね43は、小径部23に設けられたロッドガイド24とロッド32に設けられたストッパ34との間に配置されている。ロッドガイド24は、バランスばね受の機能を兼ねている。
【0027】
バランスばね43が配置されているので、第1気室35及び第2気室36の圧縮による反力を相殺して、第1チューブ11及び第2チューブ12が伸縮するストロークの初期の荷重を低減できる。バランスばね43の軸方向の反力をロッドガイド24が受けるので、ストッパ34と軸方向に対向するバランスばね受を別途設けなくても良い。よって、ロッドガイド24とは別にバランスばね受を設ける場合に比べて、部品点数の増加を抑制できる。
【0028】
ストッパ34は、第1チューブ11及び第2チューブ12の圧縮時に、大径部21のピストン30の可動域にバランスばね43が達しないようにするための部材であり、ロッド32に固定されている。ロッド32に固定されたストッパ34によってバランスばね43の上端(ピストン30側)の位置が規制されるので、第1チューブ11及び第2チューブ12の圧縮時に、ピストン30の可動域である大径部21の内周面にバランスばね43が接触して大径部21に傷が付くことを防止できる。ストッパ34よりロッド32の下方(第2チューブ12側)にバランスばね43が配置されるので、バランスばね43によってピストン30の可動域に傷が付いてシール部材31によるシールが不完全になることを防止できる。また、ロッドガイド24(バランスばね受)とピストン30との間にバランスばね43を配置する場合に比べて、バランスばね43の自由長を短縮することができ、バランスばね43を軽量化できる。
【0029】
なお、小径部23の下部に連通孔26が形成されているので、第2チューブ12に貯留する潤滑油(図示せず)を連通孔26から小径部23内に導入できる。連通孔26の位置にバランスばね43が配置されているので、小径部23内に導入された潤滑油によってバランスばね43のフリクションを低減できる。
【0030】
シリンダ20の段部22とピストン30との間にリバウンドばね44が配置されている。リバウンドばね44は、第1チューブ11及び第2チューブ12の最伸長時に反力を生じるばねであり、本実施の形態では金属製のコイルばねで形成されている。リバウンドばね44が配置されているので、第1チューブ11及び第2チューブ12の圧縮時のばね特性に影響を与えずに、第1チューブ11及び第2チューブ12の最伸長時の衝撃を吸収できる。シリンダ20に段部22が形成されているので、ピストン30と段部22との間のスペースを有効活用してリバウンドばね44を配置できる。
【0031】
リバウンドばね44はピストン30と段部22との間に配置されるので、小径部23に設けられたリバウンドばね受とピストン30との間にリバウンドばね44を配置する場合に比べて、リバウンドばね44の自由長を短縮できる。その結果、リバウンドばね44を軽量化できる。また、リバウンドばね44は段部22によって軸方向の第2チューブ12側の位置が規制され、バランスばね43はストッパ34によって軸方向の第1チューブ11側の位置が規制されるので、バランスばね43とリバウンドばね44とが軸直角方向に重複しないようにできる。バランスばね43が伸長したときもリバウンドばね44と重複する部分を少なくできるので、バランスばね43とリバウンドばね44とを干渉し難くできる。
【0032】
懸架装置10は、コイルばね40のばね受41が段部22に配置されている。段部22はピストン30の可動域である大径部21より第2チューブ12側に位置するので、大径部21の内径の大きさは、コイルばね40の制約を受け難くできる。従って、大径部21と第2チューブ12との軸方向の相対移動を阻害しない範囲で、コイルばね40とは無関係に大径部21の外径および内径の大きさを適宜設定できる。同じ反力を得るための第1気室35の圧力は大径部21(シリンダ20)の断面積に反比例するので、コイルばね40とは無関係に大径部21の内径の大きさを適宜設定できるようにすることで、同じ反力を得るための第1気室35の圧力を低下させることができる。その結果、シリンダ20(大径部21)とピストン30(シール部材31)との摺動抵抗を低下させることができるので、車両の乗り心地を向上できる。
【0033】
懸架装置10はバランスばね43があるので、第1チューブ11及び第2チューブ12の圧縮時における第1気室35及び第2気室36による反力を相殺できる。バランスばね43により、第1チューブ11及び第2チューブ12が伸縮するストロークの初期の荷重を低減できる。
【0034】
バランスばね43が収容された小径部23は連通孔26によって第2気室36と連通するので、第1チューブ11及び第2チューブ12の最伸長時に小径部23内が高圧になることを防止できる。よって、第1チューブ11及び第2チューブ12の最伸長時にシール部材31(特に小径部23側)の摺動抵抗が高くなることを防止できる。
【0035】
懸架装置10は拡張室33の分だけ第1気室35の体積を拡大できる。第1気室35の体積が拡大すると、第1気室35が圧縮するときのストローク後半の反力の立ち上がりの変化を抑えられる。よって、車両の乗り心地を向上できる。
【0036】
次に
図2を参照して第2実施の形態について説明する。第1実施の形態では、拡張室33によって第1気室35の体積を拡大する場合について説明した。これに対し第2実施の形態では、第1気室35の体積をさらに拡大する場合について説明する。なお、第1実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
図2は第2実施の形態における懸架装置50の断面図である。
【0037】
図2に示すように懸架装置50は、車輪側ブラケット13(閉塞部材)に連通路51及びサブタンク52が設けられている。連通路51は、ロッド32に形成された拡張室33に連通する通路である。サブタンク52は、車輪側ブラケット13に着脱可能に取り付けられると共に連通路51に連通する。
【0038】
懸架装置50は、第1実施の形態で説明した懸架装置10に比べ、連通路51及びサブタンク52の分だけ第1気室35の体積を拡大できるので、第1気室35が圧縮するときのストロークの後半の反力の立ち上がりの変化をさらに小さくできる。よって、車両の乗り心地をさらに向上できる。
【0039】
リバウンドばね44の自由長を大きくすれば、第1チューブ11及び第2チューブ12の伸長時の反力を早期に得ることができる。一方、車輪に対して車体(いずれも図示せず)を弾性支持する懸架装置50の軸方向長さは決まっているので、リバウンドばね44の自由長が大きくなるにつれて第1気室35の軸方向長は相対的に小さくなる。第1気室35の内径が同じであれば、第1気室35の軸方向長が小さくなると第1気室35の体積が小さくなるので、第1チューブ11及び第2チューブ12が伸縮するストロークの後半の荷重の立ち上がりが早くなる傾向がみられる。これを防ぐため、サブタンク52によって第1気室35の体積を拡張し、第1チューブ11及び第2チューブ12が伸縮するストロークの後半の荷重の立ち上がりの変化を抑制できる。
【0040】
サブタンク52は車輪側ブラケット13に着脱可能であるので、運転者が好む懸架ばねの硬さに応じて、体積の異なるサブタンク52に適宜交換できる。サブタンク52が要らないときは、車輪側ブラケット13からサブタンク52を取り外して連通路51を蓋(図示せず)で塞ぐ。但し、サブタンク52を脱着できないように車輪側ブラケット13に固定することは当然可能である。なお、サブタンク52は車輪側ブラケット13に取り付けられるので、車軸(図示せず)周りのスペースを利用してサブタンク52を配置できる。よって運転者にサブタンク52による違和感を覚えさせ難くできる。
【0041】
サブタンク52はフリーピストン(図示せず)によって内部を仕切り、第1気室35、拡張室33及び連通路51と区画された第3気室(図示せず)をサブタンク52内に形成できる。第3気室は、サブタンク52に設けられたストッパ(図示せず)により体積の最大値が制限される。サブタンク52に設けられたバルブ(図示せず)によって第3気室に圧縮して封入される気体を給排できる。第3気室の圧力を調整できるようにすることで、エアばねのばね特性を適宜設定できる。
【0042】
次に
図3を参照して第3実施の形態について説明する。第1実施の形態および第2実施の形態では、シリンダ20にばね受41が配置される場合について説明した。これに対し第3実施の形態では、シリンダ65に設けられたロッドガイド66がばね受を兼用する場合について説明する。なお、第1実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
図3は第3実施の形態における懸架装置60の断面図である。
【0043】
図3に示すように懸架装置60は、第1チューブ11が第2チューブ61に出入りするテレスコピック型であり、車体側ブラケット(図示せず)に連結される第1チューブ11と、車輪側ブラケット13が連結された円筒状の第2チューブ61とを備えている。懸架装置60は、路面の凹凸による衝撃が車輪(図示せず)に入力されると、第2チューブ61に第1チューブ11が出入りして伸縮する。
【0044】
第2チューブ61は下端の開口が車輪側ブラケット13で塞がれている。第2チューブ61の上端の内周に保持される環状のシール部材62が第1チューブ11の外周面に摺接するので、第1チューブ11と第2チューブ61とが重複する部分に形成される筒状の隙間から、第1チューブ11及び第2チューブ61内に封入される気体や潤滑油が漏れ出ないようにできる。第2チューブ61の上部の内周に保持されるブッシュ63及び第1チューブ11の下部の外周に保持されるブッシュ64により、第1チューブ11が第2チューブ61に出入りするときの摺動をガイドする。
【0045】
第1チューブ11は、キャップ部材14により保持部18を介してシリンダ65を吊り下げた状態に保持する。シリンダ65は、挿入されたピストン30によって第1気室70を形成する。ピストン30のシール部材31により、シリンダ65内に形成される第1気室70と、第1チューブ11及び第2チューブ61に囲まれる第2気室71とが区画される。
【0046】
シリンダ65は、径方向の内側へ向けて張り出す環状のロッドガイド66が下端(キャップ部材14の反対側)に固定されている。ロッドガイド66は内周にブッシュ67を保持する。ロッドガイド66及びブッシュ67は、ロッド32を軸方向へ移動可能に支持する。ロッドガイド66は、ロッドガイド66を軸方向に貫通する連通孔68が形成されている。ロッドガイド66とピストン30との間にリバウンドばね44が配置されている。ロッドガイド66はリバウンドばね受を兼用する。リバウンドばね44が配置されたシリンダ65の第2チューブ61側の空間は、連通孔68によって第2気室71と連通する。
【0047】
コイルばね40は、第2チューブ61の下部に設けられるばね受(図示せず)とロッドガイド66との間に配置される。ロッドガイド66はコイルばね40を受けるばね受を兼用する。なお、第1チューブ11及び第2チューブ61の伸縮時にコイルばね40が第1チューブ11と干渉するのを防ぐため、コイルばね40の撓みを防ぐガイド(図示せず)がロッド32の周りに配置される。
【0048】
第3実施の形態における懸架装置60によれば、ばね受(ロッドガイド66)の制約を受けることなく、ピストン30の可動域のシリンダ65の内径の大きさを設定できるので、第1実施の形態で説明した懸架装置10と同様の作用・効果を実現できる。さらに、シリンダ65が単純な円筒状の形状なので、シリンダ65の製造を容易にできる。
【0049】
次に
図4を参照して第4実施の形態について説明する。第3実施の形態では、シリンダ65が大径部21、段部22及び小径部23を有しない場合について説明した。これに対し第4実施の形態では、大径部21、段部22及び小径部23を有するシリンダ20を第1チューブ11に配置する場合について説明する。なお、第1実施の形態および第3実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
図4は第4実施の形態における懸架装置80の断面図である。
【0050】
図4に示すように懸架装置80は、シリンダ20の段部22よりも第2チューブ61側の第1チューブ11に、ばね受81が固定される。ばね受81は、第2チューブ61の下部に設けられるばね受(図示せず)との間にコイルばね40を介在させるための部材である。ばね受81は、ねじ等の公知の手段によって第1チューブ11に固定されている。なお、第1チューブ11及び第2チューブ61の伸縮時にコイルばね40が第1チューブ11と干渉するのを防ぐため、コイルばね40の撓みを防ぐガイド(図示せず)が小径部23の周りに配置される。
【0051】
第4実施の形態における懸架装置80によれば、コイルバネ40の制約を受けることなく、ピストン30の可動域のシリンダ20(大径部21)の内径の大きさを設定できるので、第1実施の形態で説明した懸架装置10と同様の作用・効果を実現できる。
【0052】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば上記各実施の形態では、ダンパ(減衰力発生装置)が内蔵されていない懸架装置10,50,60,80について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、懸架装置10,50,60,80にダンパを内蔵することは当然可能である。その場合には、ダンパが内蔵された一対の懸架装置10,50,60,80が車輪(図示せず)の側面に取り付けられる。
【0053】
上記各実施の形態では、車体側に第1チューブ11を配置し、車輪側に第2チューブ12,61を配置する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、車輪側に第1チューブ11を配置し、車体側に第2チューブ12,61を配置することは当然可能である。
【0054】
上記第1、第2及び第4実施の形態では、段部22に突き当ててばね受41を小径部23に固定する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、小径部23の段部22以外の箇所に鍔状の部材を設け、その部材にばね受41を固定することは当然可能である。
【0055】
上記第1、第2及び第4実施の形態では、シリンダ20に設けられる小径部23が円筒状の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。小径部23は、ばね受41が配置される段部22を形成し(第1及び第2実施の形態の場合)、バランスばね受(上記実施の形態ではロッドガイド24と兼用)を固定するための部位なので、小径部23の形状は円筒状でなくても良い。例えば小径部23を、軸直角方向の断面が四角形等の角筒状にすることは当然可能である。また、段部22の径方向の内側の部分に、軸方向に延びる2本以上の棒材の端を軸対称状に固定し、その棒材に直交するように環状のバランスばね受を棒材に固定したものを小径部23の代りにすることは当然可能である。バランスばね受にバランスばね43を配置し、棒材の内側にバランスばね43を収容できるからである。この場合、棒材の間に隙間があるので、第2気室36に連通する連通孔26は形成しなくて良い。
【0056】
上記第1、第2及び第4実施の形態では、ロッドガイド24とストッパ34との間にバランスばね43が配置される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。ストッパ34を省略して、ロッドガイド24とピストン30との間にバランスばね43を配置することは当然可能である。また、ロッドガイド24に代えて、小径部23にばね受を設け、そのばね受とストッパ34やピストン30との間にバランスばね43を配置することは当然可能である。
【0057】
上記第1乃至第4実施の形態では、ロッド32の全長に亘って拡張室33が形成される(拡張室33がロッド32を貫通する)場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第1気室35に連通する拡張室33の分だけ第1気室35の体積を拡大できるので、拡張室33は、少なくともロッド32の一部に形成されていれば良い。
【0058】
上記第2実施の形態では、車輪側ブラケット13に連通路51を設け、連通路51に連通するサブタンク52を車輪側ブラケット13に取り付ける場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。車輪側ブラケット13とは別に、第2チューブ12の底部を閉塞する閉塞部材を設け、その閉塞部材に連通路51を設け、その連通路51に連通するサブタンク52を車輪側ブラケット13や閉塞部材に取り付けることは当然可能である。
【0059】
上記第1乃至第4実施の形態では、第2チューブ12,61の下部に設けられるばね受(図示せず)がコイルばね40の下端を支持する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、ばね受を省略して、車輪側ブラケット13(閉塞部材)がコイルばね40を支持するようにすることは当然可能である。また、第3実施の形態では、第2チューブ61の下部に設けられるばね受(図示せず)の代りに、ロッド32の下部にばね受を設け、そのばね受でコイルばね40の下端を支持するようにすることは当然可能である。いずれの場合もコイルばね40は、ばね受41,81やロッドガイド66(ばね受)と第2チューブ12,61との間に介在する。
【0060】
なお、上記の各実施形態は、それぞれ、他の実施形態が有する構成の一部または複数部分を、その実施形態に追加し或いはその実施形態の構成の一部または複数部分と交換等することにより、その実施形態を変形して構成するようにしても良い。例えば、第1及び第2実施の形態で説明したばね受41や第4実施の形態で説明したばね受81を省略して、段部22をばね受として使用する(第3実施の形態のようにシリンダ65の一部(ロッドガイド66)をばね受として使用する)ことは当然可能である。また、第3実施の形態で説明したシリンダ65に第1実施の形態で説明した小径部23を設け、その小径部23にバランスばね43を配置することは当然可能である。