JP6487802B2 - 緩衝器 - Google Patents

Description

本発明は、緩衝器に関する。

従来、緩衝器は、二輪車又は三輪車等の鞍乗型車両の後輪を支持するのに利用されている。このような緩衝器の中には、コイルばねである懸架ばねの一端を支持するばね受をジャッキで駆動し、車高を調整できるようにした緩衝器がある（例えば、特許文献１）。

特開２０１０−１４９５４８号公報

ここで、緩衝器における車高調整量を増やす場合には、懸架ばねの長手寸法を変えずに車高調整量を増やすのが好ましい。なぜなら、既に懸架ばねの長手寸法は最適な設計となっており、懸架ばねを設計しなおすのが煩雑であるためである。しかし、従来の緩衝器において、懸架ばねの長手寸法を変えずに車高調整量をそのまま増やそうとすると、緩衝器が伸び切った状態で懸架ばねに荷重がかからず、懸架ばねが軸方向に自由に動ける状態、即ち、懸架ばねが遊んだ状態となることがある。このため、出願人は、図６に示すように、ジャッキ４とばね受２１との間に補助ばね２２を介装した緩衝器を提案し、懸架ばね２の長手寸法を変えずに車高調整量を増やしたとしても、懸架ばね２が遊ぶのを防止できるようにした。

しかしながら、上記提案の緩衝器において、図６に示すように、ばね受２１、補助ばね２２、及び当該補助ばね２２を支えるジャッキ４のピストン４０を緩衝器の軸方向に並べて縦並びに設けると、緩衝器の全長が長くなって、緩衝器の搭載性が悪化する不具合がある。

そこで、本発明は、補助ばねを設けたとしても、緩衝器の搭載性を良好にできる緩衝器の提供を目的とする。

上記課題を解決する請求項１に記載の発明は、懸架ばねの一端を支持して緩衝器本体の軸方向に移動可能なばね受と、前記緩衝器本体に取り付けられるベースと、前記ベースの外周に移動可能に装着されて前記ベースとの間に液室を形成するピストンとを有するジャッキと、前記ピストンの外周に設けられ、一端が前記ばね受で支えられるとともに他端が前記ピストンで支えられる補助ばねとを備え、前記ばね受が前記ピストンの外周に設けられる。よって、補助ばねを設けたとしても緩衝器の軸方向長さを短くできる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の構成に加えて、前記ピストンは、前記ベースの外周に摺接する筒部と、前記筒部から外側に突出する支持部とを有し、前記補助ばねがコイル状であり、内側に前記筒部が挿入されて他端が前記支持部で支えられるとともに、前記ばね受が環状に形成されて前記ピストンの外周に摺接する。よって、補助ばねの一端をばね受で支えるとともに他端をピストンで支えつつ、ピストンの外周にばね受と補助ばねを配置するための構成を簡易にできる。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の構成に加えて、停車した車両への取付状態では、前記補助ばねが密着高さになる。よって、補助ばねを設けたとしても、車両走行時における緩衝器のばね特性を、補助ばね無しの緩衝器のばね特性と近似させられる。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の構成に加えて、停車した車両への取付状態で、前記ばね受が前記補助ばねを圧縮する方向へ移動するのを規制するストッパを備える。よって、補助ばねを設けたとしても、車両走行時における緩衝器のばね特性を、補助ばね無しの緩衝器のばね特性と近似させられる。さらに、補助ばねの外観不良を抑制できる。

本発明の緩衝器によれば、補助ばねを設けたとしても、緩衝器の搭載性を良好にできる。

本発明の一実施の形態に係る緩衝器を取り付けた車両を簡略化して示した側面図である。 本発明の一実施の形態に係る緩衝器の無負荷状態を部分的に切欠いて示した正面図であり、中心線の右側にピストンを最大限前進させた状態を示し、中心線の左側にピストンを最大限後退させた状態を示す。 本発明の一実施の形態に係る緩衝器の１Ｇ状態を部分的に示した正面図であり、中心線の右側にピストンを最大限前進させた状態を示し、中心線の左側にピストンを最大限後退させた状態を示す。 図２の一部を拡大した図である。 本発明の一実施の形態に係る緩衝器の変形例を部分的に切欠いて示した正面図の一部を拡大した図である。 従来の緩衝器を部分的に切欠いて示した正面図の一部を拡大した図である。

以下に本発明の実施の形態について、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。

図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る緩衝器Ａは、自動二輪車である車両Ｖの車体Ｂと後輪Ｗとの間に介装される。そして、緩衝器Ａは、図２に示すように、緩衝器本体１と、この緩衝器本体１の外周に設けた懸架ばね２と、この懸架ばね２の図２中下端を支持するばね受２０と、懸架ばね２の図２中上端を支持するばね受２１と、このばね受２１の位置を調整するジャッキ３と、ばね受２１とジャッキ３との間に介在させた補助ばね２２とを備える。

緩衝器本体１は、筒状のアウターシェル１０と、このアウターシェル１０内に移動可能に挿入されるロッド１１とを備え、アウターシェル１０とロッド１１の軸方向の相対移動を抑制する減衰力を発揮する。アウターシェル１０とロッド１１には、それぞれブラケット１２，１３が固定されており、アウターシェル１０側のブラケット１２が車体Ｂに連結されるとともに、ロッド１１側のブラケット１３が後輪Ｗを支えるスイングアームｂ１（図１）に図示しないリンクを介して連結される。よって、路面凹凸による衝撃が後輪Ｗに入力されると、ロッド１１がアウターシェル１０に出入りして緩衝器本体１が伸縮し、減衰力を発揮する。そして、緩衝器本体１とともに懸架ばね２が伸縮する結果、緩衝器Ａが伸縮する。

懸架ばね２は、線材をコイル状に巻き回して形成されたコイルばねであり、圧縮されると当該圧縮に抗する弾性力を発揮する。懸架ばね２の図２中下端を支持するばね受２０は、環状に形成されてロッド１１の外周に設けられ、ロッド１１に対する図２中下方への移動を図２中下側のブラケット１３で規制される。また、懸架ばね２の図２中上端を支持するばね受２１は、環状に形成されて、ジャッキ３の後述するピストン３４の外周に設けられ、このピストン３４により補助ばね２２を介して支えられる。

ジャッキ３は、アウターシェル１０の外周に設けられて上記ピストン３４を有するジャッキ本体３０と、このジャッキ本体３０に作動油を供給するポンプ３１と、このポンプ３１を駆動するモータ３２とを備える。ポンプ３１及びモータ３２は、如何なる構成であってもよく、周知の構成を採用できるので、ここでの詳細な説明を省略する。なお、ポンプ３１がギヤポンプである場合には、ポンプ３１が安価であるとともに、耐久性に優れ、ジャッキ本体３０へ作動油を素早く供給できる。

また、アウターシェル１０の図２中上端部外周には、外側に突出するフランジ１４が固定され、アウターシェル１０のフランジ１４よりも図２中下側の外周が筒状のガイド１５で覆われている。ガイド１５には、軸方向の両端部に周方向に沿う環状溝（符示せず）が形成されるとともに、各環状溝にスナップリング１６，１７が嵌る。そして、ガイド１５の外周にジャッキ本体３０が取り付けられて、両スナップリング１６，１７により抜け止めされている。

ジャッキ本体３０は、ガイド１５の外周に設けられる環状のベース３３と、このベース３３の外周に摺動自在に装着される有頂筒状のピストン３４とを備える。ベース３３は、外径の小さい図２中下側の小径部３３ａと、この小径部３３ａの図２中上側に連なり、外径が小径部３３ａの外径よりも大きい大径部３３ｂとを有する。そして、小径部３３ａと大径部３３ｂの境界部分に環状の段差３３ｃが設けられている。他方のピストン３４は、ガイド１５の外周に摺接する環状の頂部３４ａと、この頂部３４ａの外周部から図２中上方へ延びて小径部３３ａの外周に摺接する筒部３４ｂと、筒部３４ｂの図２中上端部から外側に突出する環状の支持部３４ｃとを有する。

ベース３３とガイド１５との間、ピストン３４の頂部３４ａとガイド１５との間、及びピストン３４の筒部３４ｂとベース３３の小径部３３ａとの間は、それぞれ環状のＯリング（符示せず）で塞がれている。そして、頂部３４ａ、筒部３４ｂ、小径部３３ａ、及びガイド１５で囲われる空間が環状の液室Ｌとなっており、作動油が充填される。

上記液室Ｌはホース等を介してポンプ３１に接続されており、ポンプ３１で液室Ｌに作動油を供給すると、ピストン３４が図２中下方へ前進して液室Ｌが拡大する。反対に、ポンプ３１で液室Ｌから作動油を排出させると、ピストン３４が図２中上方へ後退して液室Ｌが縮小する。

上記ピストン３４の外周には、懸架ばね２の図２中上端を支えるばね受２１と補助ばね２２が軸方向に並べて設けられる。ばね受２１は、ピストン３４の支持部３４ｃよりも図２中下側の外周に摺接し、緩衝器本体１の軸方向に移動自在となっている。また、補助ばね２２は、線材をコイル状に巻き回して形成されたコイルばねであり、圧縮されると当該圧縮に抗する弾性力を発揮する。そして、この補助ばね２２の内側にピストン３４の筒部３４ｂが挿通されるとともに、補助ばね２２の図２中下端がばね受２１で支えられ、図２中上端がピストン３４の支持部３４ｃで支えられている。

つまり、上記緩衝器Ａでは、ばね受２１を介して補助ばね２２が懸架ばね２と直列に接続される。このように直列に接続された懸架ばね２、ばね受２１及び補助ばね２２を合わせた構成をばね部材Ｓとすると、このばね部材Ｓの弾性力がピストン３４に作用し、ジャッキ本体３０が上記弾性力でフランジ１４に押し付けられる。また、ジャッキ本体３０のベース３３は、図２中上側のスナップリング１７でガイド１５に対して抜け止めされており、ジャッキ本体３０を上記弾性力でフランジ１４に押し付けると、ガイド１５のアウターシェル１０に対する軸方向の移動がスナップリング１７とフランジ１４で規制される。また、ばね部材Ｓの弾性力は図２中下側のばね受２０にも作用し、このばね受２０が上記弾性力でブラケット１３に押し付けられる。よって、緩衝器本体１が伸縮するとばね部材Ｓが伸縮し、当該ばね部材Ｓで車体Ｂを弾性支持する。

図２は、緩衝器Ａに負荷がかからない無負荷状態において緩衝器Ａが自然長となり、緩衝器本体１が伸び切った状態を示している。そして、図２中中心線の右側にピストン３４を最大限前進させた状態を示し、左側にピストン３４を最大限後退させた状態を示している。

図２中右側に示すように、無負荷状態においてピストン３４を最大限前進させた状態では、補助ばね２２が懸架ばね２を一定量撓ませて初期撓みを与え、懸架ばね２に所定のイニシャル荷重をかける。最大限前進した状態においてもピストン３４は、緩衝器Ａの組立状態では図２中下側のスナップリング１６に干渉しないようになっている。このようにスナップリング１６を設けると、緩衝器Ａの組立工程の途中で、ピストン３４がガイド１５から抜け出るのを防止できるので、緩衝器Ａの組立作業を容易にできる。また、緩衝器Ａの組立が完了した後では、スナップリング１６がピストン３４に干渉せず、当該ピストン３４の移動の妨げにならない。

また、図２中左側に示すように、無負荷状態においてピストン３４を最大限後退させた状態では、ピストン３４がベース３３の段差３３ｃに当接し、懸架ばね２と補助ばね２２が自然長（自由高さ）に近くなる。ピストン３４の基部３４ａの図２中上端部には、外周側に環状の凹み３４ｄが設けられており（図４）、当該凹み３４ｄが液室Ｌとホースとをつなぐ流路の開口に対向する。よって、最後退時にピストン３４の頂部３４ａをベース３３の小径部３３ａの先端に突き当てても作動油の圧力を受けるピストン３４の受圧面積が大きくなる。なお、上記凹み３４ｄを小径部３３ａ側に設けてもよい。

つづいて、上記補助ばね２２の自然長は、ピストン３４のストローク長（ピストン３４が最大限前進した状態から最大限後退した状態になるまでに移動した距離）から、懸架ばね２の初期撓み（圧縮長）を引いた長さ以上である。

ここで、例えば、緩衝器Ａにおいて、ピストン３４を最大限前進させた状態で、懸架ばね２に初期撓みＸ（ｍｍ）を与えるイニシャル荷重を懸架ばね２にかけた状態を最適とし、ピストン３４のストローク長をＹ（ｍｍ）とする。そして、補助ばね２２がない場合を考えると、ピストン３４のストローク長Ｙが懸架ばね２の初期撓みＸを超えない範囲であれば、無負荷状態でピストン３４を最大限後退させても懸架ばね２が遊んだ状態にならない。

しかし、補助ばね２２がない状態で、懸架ばね２の長手寸法を変えずにピストン３４のストローク長Ｙを増やして車高調整量を増やした場合、上記ストローク長Ｙが初期撓みＸを超えると、懸架ばね２が遊んだ状態になることがある。なぜなら、無負荷状態でピストン３４を最大限後退させると、懸架ばねがＸ（ｍｍ）伸びて自然長になった後、更にピストン３４がＹ−Ｘ（ｍｍ）後退するので、この余剰後退（Ｙ−Ｘ）分、懸架ばね２が軸方向に動けるためである。

これに対して、上記緩衝器Ａは補助ばね２２を備え、この補助ばね２２の自然長がピストン３４のストローク長Ｙから初期撓みＸを引いた長さ、即ち（Ｙ−Ｘ）よりも長い。よって、懸架ばね２の長手寸法を変えずに車高調整量を増やしたとしても、上記補助ばね２２は、懸架ばね２が軸方向に動ける分（余剰後退分）の隙間を埋めて、懸架ばね２が遊んだ状態になるのを防止する。

さらに、上記補助ばね２２のばね定数は、懸架ばね２のばね定数よりも格段に小さい。具体的には、水平な地面上で停車（静止）した車両Ｖの車重が取付状態の緩衝器Ａにかかる状態、即ち、１Ｇ状態で、補助ばね２２が最大限に圧縮されて密着高さになる。図３は、１Ｇ状態の緩衝器Ａを示しており、図３中中心線の右側にピストン３４を最大限前進させた状態を示し、図３中中心線の左側にピストン３４を最大限後退させた状態を示している。

上記補助ばね２２に対して懸架ばね２は、緩衝器Ａが最収縮した状態であっても密着高さにはならない。つまり、１Ｇ状態では、前述のように補助ばね２２が密着高さになるので、ばね部材Ｓのばね定数は、懸架ばね２のばね定数となり、実質的に車体Ｂを懸架ばね２のみで支えた状態となる。

以下、本実施の形態の緩衝器Ａの作動について説明する。

車両Ｖが走行を開始すると、ポンプ３１で液室Ｌに作動油を供給してピストン３４を前進させる。すると、当該ピストン３４、ばね部材Ｓ、図３中下側のばね受２０及びブラケット１３がアウターシェル１０に対して図３中下方へ移動するので、ロッド１１がアウターシェル１０から退出して緩衝器Ａが伸長するとともに、車高が上がる。

反対に、車両Ｖを停車させるため速度を落とすると、ポンプ３１で液室Ｌから作動油を排出させてピストン３４を後退させる。すると、当該ピストン３４、ばね部材Ｓ、図３中下側のばね受２０及びブラケット１３がアウターシェル１０に対して図３中上方へ移動するので、ロッド１１がアウターシェル１０に進入して緩衝器Ａが収縮するとともに、車高が下がる。

また、車重、搭乗者の体重、積荷の重量等が緩衝器Ａにかかる通常の車両走行時には、補助ばね２２が最圧縮されて密着高さになる。よって、通常の車両走行時には、ばね部材Ｓが懸架ばね２のみからなるように振る舞う。しかし、段差を乗り越える場合など、緩衝器Ａが伸び切るような場合には、ピストン３４が最後退した状態であっても、補助ばね２２が伸長して懸架ばね２が遊ぶのを防止する。さらに、車両Ｖの停車時にも車重等が緩衝器Ａにかかるので、補助ばね２２は密着高さのまま維持される。

以下、本実施の形態に係る緩衝器Ａの作用効果について説明する。

本実施の形態において、停車した車両Ｖへの取付状態では、補助ばね２２が密着高さになる。よって、補助ばね２２を備える緩衝器Ａと、補助ばね無しの緩衝器とで、長手寸法の同じ懸架ばね２を利用できるとともに、補助ばね２２を設けたとしても、車両走行時における緩衝器Ａのばね特性を補助ばね無しの緩衝器のばね特性と近似させられる。

なお、上記効果を得るため、停車した車両Ｖへの取付状態で、ばね受２１が補助ばね２２を圧縮する方向へ移動するのを規制するストッパを設けてもよい。例えば、図５に示す形態では、ピストン３４の外周に上記ストッパとして機能する段差３４ｅを設け、補助ばね２２が密着高さになる前にばね受２１が段差３４ｅに突き当たる。この場合、補助ばね２２が密着高さにならないので、当該補助ばね２２を構成するコイル同士が擦れて塗装が剥がれる等、補助ばね２２に外観不良が生じるのを抑制できる。さらに、補助ばね２２にかかる負荷を軽減できるので、補助ばね２２の耐久性を向上できる。

また、補助ばね２２を密着高さにしたり、段差（ストッパ）３４ｅで補助ばね２２の圧縮を妨げたりするのは、１Ｇ状態にライダーの体重が加わった乗車１Ｇ状態であってもよい。この場合にも、車両走行時における緩衝器Ａのばね特性を補助ばね無しの緩衝器のばね特性と近似させられる。なお、図５では、段差３４ｅをストッパとして機能させているが、ストッパの構成は適宜変更できる。例えば、図示しないがストッパが筒状のスペーサであり、補助ばね２２の内周又は外周に設けられて、ばね受２１又はピストン３４の一方に連結されていてもよい。

また、本実施の形態において、ピストン３４は、ベース３３の外周に摺接する筒部３４ｂと、この筒部３４から外側に突出する支持部３４ｃとを有する。そして、補助ばね２２がコイル状であり、内側に筒部３４ｂが挿入されて図２中上端（他端）が支持部３４ｃで支えられるとともに、ばね受２１が環状に形成されてピストン３４の外周に摺接する。

上記構成によれば、補助ばね２２の一端をばね受２１で支えるとともに他端をピストン３４で支えつつ、ピストン３４の外周にばね受２１と補助ばね２２を配置するための構成を簡易にできる。なお、ピストン３４の構成は上記の限りではなく、適宜変更できる。そして、このような変更は、ストッパの有無によらず可能である。

また、本実施の形態において、緩衝器Ａは、緩衝器本体１と、懸架ばね２の図２中上端（一端）を支持して緩衝器本体１の軸方向に移動可能なばね受２１と、緩衝器本体１に取り付けられるベース３３と、ベース３３の外周に移動可能に装着されてベース３３との間に液室Ｌを形成するピストンと３４を有するジャッキ３と、ピストン３４の外周に設けられ、図２中下端（一端）がばね受２１で支えられるとともに図２中上端（他端）がピストン３４で支えられる補助ばね２２とを備え、ばね受２１がピストン３４の外周に設けられる。

上記構成によれば、懸架ばね２の軸方向長さを変えずに車高調整量を増やしても、懸架ばね２が遊んだ状態になるのを防止できる。そして、車高調整量を増やすと、停車時の足つき性を良好にできる。また、補助ばね２２で懸架ばね２が遊ばないようにすると、本実施の形態のように、ジャッキ本体３０が懸架ばね２の弾性力で支えられる場合であっても、ジャッキ本体３０が落下したり、ジャッキ本体３０とフランジ１４が離間と接触を繰り返して異音が生じたり、これらがずれたりするのを防止できる。

さらに、上記構成によれば、補助ばね２２を設けて懸架ばね２の遊びを防止したとしても、ピストン３４の外周にばね受２１及び補助ばね２２を設けているので、ジャッキ本体３０、ばね受２１、及び補助ばね２２を合わせた軸方向長さを短くできる。よって、緩衝器Ａの軸方向長さを短くでき、緩衝器Ａの搭載性を良好にできる。

なお、上記緩衝器Ａでは、懸架ばね２及び補助ばね２２がコイルばねであるが、断面矩形の材料をコイル状にした角ばねであってもよく、懸架ばね２及び補助ばね２２のばね定数も、所望のばね特性に応じて適宜変更できる。

また、上記緩衝器Ａでは、アウターシェル１０の外周にガイド１５を設けて、当該ガイド１５にピストン３４を摺接させているが、アウターシェル１０の外周を滑面にして、当該アウターシェル１０の外周に直接ピストン３４を摺接させるようにしてもよい。

また、ジャッキ３は、ピストン３４とベース３３とを有するジャッキ本体３０と、ジャッキ本体３０に作動油を供給するポンプ３１と、このポンプ３１を駆動するモータ３２とを有するが、ジャッキ３の構成は適宜変更できる。例えば、ジャッキ３に利用される液体は作動油以外でもよく、水、水溶液等を利用してもよい。

また、上記緩衝器Ａでは、アウターシェル１０が車体Ｂに連結されるとともにロッド１１が後輪Ｗに連結されており、倒立型となっているが、アウターシェル１０が後輪Ｗに連結されるとともに、ロッド１１が車体Ｂに連結されて、正立型とされてもよい。

また、上記緩衝器Ａは、自動二輪車の車体Ｂと後輪Ｗとの間に介装されるが、当該緩衝器Ａを自動二輪車以外の鞍乗型車両、又は自動車等に利用してもよい。

そして、前述のような変更は、ストッパの有無、補助ばね２２の一端をばね受２１で支え他端をピストン３４で支えつつ、ピストン３４の構成によらず可能である。

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。

Ａ・・・緩衝器、Ｌ・・・液室、Ｖ・・・車両、１・・・緩衝器本体、２・・・懸架ばね、３・・・ジャッキ、２１・・・ばね受、２２・・・補助ばね、３３・・・ベース、３４・・・ピストン、３４ｂ・・・筒部、３４ｃ・・・支持部、３４ｅ・・・段差（ストッパ）

Claims (4)

1. 緩衝器本体と、
   懸架ばねの一端を支持して前記緩衝器本体の軸方向に移動可能なばね受と、
   前記緩衝器本体に取り付けられるベースと、前記ベースの外周に移動可能に装着されて前記ベースとの間に液室を形成するピストンとを有するジャッキと、
   前記ピストンの外周に設けられ、一端が前記ばね受で支えられるとともに他端が前記ピストンで支えられる補助ばねとを備え、
   前記ばね受が前記ピストンの外周に設けられる
   ことを特徴とする緩衝器。
2. 前記ピストンは、前記ベースの外周に摺接する筒部と、前記筒部から外側に突出する支持部とを有し、
   前記補助ばねがコイル状であり、内側に前記筒部が挿入されて他端が前記支持部で支えられるとともに、
   前記ばね受が環状に形成されて前記ピストンの外周に摺接する
   ことを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
3. 停車した車両への取付状態では、前記補助ばねが密着高さになる
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の緩衝器。
4. 停車した車両への取付状態で、前記ばね受が前記補助ばねを圧縮する方向へ移動するのを規制するストッパを備える
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の緩衝器。
   

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