JP2016070310A

JP2016070310A - サスペンション装置

Info

Publication number: JP2016070310A
Application number: JP2014197946A
Authority: JP
Inventors: 栗田　典彦; Norihiko Kurita; 典彦栗田
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2016-05-09
Anticipated expiration: 2034-09-29
Also published as: WO2016052214A1; US20170240242A1; EP3203105A4; EP3203105A1; JP6463934B2

Abstract

【課題】シリンダ径やピストンロッド径の設定による不利を受けにくいサスペンション装置の提供である。
【解決手段】前記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段におけるサスペンション装置Ｓ１では、シリンダ内径とピストンロッドの外径の一方または両方が一方のダンパＤＲと他方のダンパＤＬとで異なっている。そのため、サスペンション装置Ｓ１では、一方のダンパＤＲでは減衰力発生までの無駄時間が大きくとも、他方のダンパＤＬでは、減衰力発生までの無駄時間が小さく、速やかに減衰力を発揮できる。さらに、サスペンション装置Ｓ１では、他方のダンパＤＬではシリンダ内の圧力上昇に時間がかかっても、一方のダンパＤＲではシリンダ内の圧力上昇に時間がかからないので、減衰力が速やかに立ち上がる特性を実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、サスペンション装置に関する。

従来、鞍乗車両の前側の操向輪を支持するサスペンション装置は、一対で組をなすフロントフォークで構成される。フロントフォークは、たとえば、アウターチューブとアウターチューブ内に移動自在に挿入されるインナーチューブとを有するフォーク本体と、フォーク本体内に収容されるダンパとを備えて構成されている。

また、ダンパは、インナーチューブに連結されるシリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されてシリンダ内を作動油が充填される伸側室と圧側室とに区画するピストンと、端部がそれぞれピストンとアウターチューブに連結されるとともに前記シリンダ内に移動自在に挿入されるピストンロッドと、伸側室と圧側室を連通する伸側減衰通路と、フォーク本体内に設けたリザーバと圧側室とを連通する圧側減衰通路とを備えて構成されている。

そして、ダンパは、フォーク本体の伸縮に伴って伸縮するが、伸長作動時には、伸側減衰通路を通過する作動油の流れに抵抗を与えて減衰力を発揮し、収縮作動時には圧側減衰通路を通過する作動油の流れに抵抗を与えて減衰力を発揮するようになっている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００１−５０３２７号公報

このように構成されたフロントフォークは、左右一対で組とされて操向輪の車軸の両端を把持して、操向輪を鞍乗車両のハンドルへ取り付けるとともに、内蔵されている懸架ばねで車体を弾性支持するサスペンション装置を構成する。

一般に、組をなす各フロントフォークは、同じ構造となっており、内蔵されるダンパについても同様に同じ構成となっていて、伸縮速度に対し発揮する減衰力の特性も各フロントフォークで異ならず、鞍乗車両の乗り心地を最適とするために、各フロントフォークにおける各部の寸法やバルブ類の仕様が決定される。

フロントフォークにおけるダンパのシリンダ内径を大きくする場合、ピストンの受圧面積が大きくなるため、大きな減衰力を得やすくなる利点があるが、バルブの特性に対して減衰力の感度が大きく製品ごとに減衰力のばらつきが出る傾向にあり、また、バルブを通過する流量が多く、ピストンに積層されるリーフバルブの外径も大きくなるために、伸長から収縮或いは収縮から伸長への作動方向の切換わりにリーフバルブの閉じ遅れが生じて、減衰力発生に時間遅れが生じやすい傾向がある。

フロントフォークにおけるダンパのシリンダ内径を小さくする場合には、バルブを通過する流量が少なく、ピストンに積層されるリーフバルブの外径も小さくなるため、バルブの閉じ遅れの影響が小さく、減衰力発生の時間遅れが少なくて済むという利点がある。その反面、シリンダ内径が小さいダンパとシリンダ内径が大きいダンパとを比較すると、ピストン変位に対する伸側室および圧側室の一定体積当たりの圧縮量はシリンダ内径が小さい方が大きく、作動油中に溶け込んでいる気体の影響で作動油が見かけ上弾性を示し、また、受圧面積も小さいので、シリンダ内径が小さいダンパでは、減衰力の立ち上がりが鈍くなる傾向がある。

なお、シリンダ内径を一定としてピストンロッド外径を大きくすると、シリンダ内径を大きくするのと同じ効果があり、シリンダ内径を一定としてピストンロッド外径を小さくすると、シリンダ内径を小さくするのと同じ効果がある。よって、ピストンロッドの外径を大きくすればシリンダ内径を大きくする場合の得失があり、ピストンロッドの外径を小さくすればシリンダ内径を小さくする場合の得失がある。このように、シリンダ内径或いはピストンロッド外径の大きさによってそれぞれ得失があって、トレードオフの関係となっている。

また、各フロントフォークが伸側用と圧側用の異なる可変減衰弁を備えて、ダンパの伸長作動時と収縮作動時の減衰力調整を行う場合、収縮作動時で要求される減衰力は伸長作動時で要求される減衰力に対しておよそ二分の一程度であり、差圧、または、絞り係数に２倍の違いがある可変減衰弁を開発し量産するのはコスト面で不利となるだけでなく、管理も煩雑となる。また、収縮作動時で要求される「作動速度」は、伸長作動時で要求される「作動速度」に対しておよそ２倍であり、「流量定格」に２倍の違いがある可変減衰弁を開発し量産するのはコスト面で不利となるだけでなく管理も煩雑となる。

そこで、本発明の目的は、シリンダ径やピストンロッド径の設定による不利を受けにくいサスペンション装置の提供である。

前記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段におけるサスペンション装置では、シリンダ内径とピストンロッドの外径の一方または両方が一方のダンパと他方のダンパとで異なっている。そのため、サスペンション装置では、一方のダンパでは減衰力発生までの無駄時間が大きくとも、他方のダンパでは、減衰力発生までの無駄時間が小さく、速やかに減衰力を発揮できる。さらに、サスペンション装置では、他方のダンパではシリンダ内の圧力上昇に時間がかかっても、一方のダンパではシリンダ内の圧力上昇に時間がかからないので、減衰力が速やかに立ち上がる特性を実現できる。

よって、本発明のサスペンション装置によれば、シリンダ内径やピストンロッド外径の設定による不利を受けにくくなる。

本発明の第一の実施の形態におけるサスペンション装置の断面図である。本発明の第一の実施の形態におけるサスペンション装置の減衰力の時間変化を示した図である。本発明の第一の実施の形態におけるサスペンション装置の減衰力特性のチューニング例を示した図である。本発明の第一の実施の形態におけるサスペンション装置の断面図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。

＜第一の実施の形態＞
第一の実施の形態におけるサスペンション装置Ｓ１は、図１に示すように、図外の鞍乗車両の車体と車軸との間に介装されて、車輪を車体に懸架する一対のフロントフォークＦｆＲ，ＦｆＬとを備えて構成されている。

各フロントフォークＦｆＲ，ＦｆＬは、ともに、アウターチューブ１Ｒ，１Ｌとアウターチューブ１Ｒ，１Ｌ内に摺動自在に挿入されるインナーチューブ２Ｒ，２Ｌとを有するフォーク本体ＦＲ，ＦＬと、フォーク本体ＦＲ，ＦＬ内に収容されてフォーク本体ＦＲ，ＦＬの伸縮に伴って伸縮して減衰力を発揮するダンパＤＲ，ＤＬとを備えて構成されている。

以下、サスペンション装置Ｓ１の各部について詳細に説明する。アウターチューブ１Ｒ，１Ｌおよびインナーチューブ２Ｒ，２Ｌは、共に筒状で一端が閉塞されている。フォーク本体ＦＲ，ＦＬは、アウターチューブ１Ｒ，１Ｌ内にインナーチューブ２Ｒ，２Ｌを軸受８Ｒ，９Ｒ，８Ｌ，９Ｌを介して摺動自在に挿入して構成されていて、伸縮自在とされている。また、アウターチューブ１Ｒ，１Ｌとインナーチューブ２Ｒ，２Ｌとの間に設けたシール部材１０Ｒ，１０Ｌにより、フォーク本体ＦＲ，ＦＬの内部に密閉される空間が形成されている。

なお、本実施の形態のフロントフォークＦｆＲ，ＦｆＬでは、図１に示したように、アウターチューブ１Ｒ，１Ｌを上方にし、インナーチューブ２Ｒ，２Ｌを下方に配置した所謂倒立型のフロントフォークとして構成されている、逆に、アウターチューブ１Ｒ，１Ｌを下方にしてインナーチューブ２Ｒ，２Ｌを上方に配置する所謂正立型のフロントフォークとして構成されてもよい。

そして、ダンパＤＲ，ＤＬは、インナーチューブ２Ｒ，２Ｌの底部に図１中下端となる一端が固定されるシリンダ３Ｒ，３Ｌと、シリンダ３Ｒ，３Ｌ内に摺動自在に挿入されてシリンダ３Ｒ，３Ｌ内を作動油が充填される伸側室５Ｒ，５Ｌと圧側室６Ｒ，６Ｌとに区画するピストン４Ｒ，４Ｌと、シリンダ３Ｒ，３Ｌ内に移動自在に挿入されて一端がピストン４Ｒ，４Ｌに連結されるとともに他端がアウターチューブ１Ｒ，１Ｌの頂部に連結されるピストンロッド７Ｒ，７Ｌとを備えており、フォーク本体ＦＲ，ＦＬ内に収容されている。そして、フォーク本体ＦＲ，ＦＬガ伸縮する、つまり、アウターチューブ１Ｒ，１Ｌとインナーチューブ２Ｒ，２Ｌとが軸方向に相対移動する際に、シリンダ３Ｒ，３Ｌとピストンロッド７Ｒ，７Ｌも軸方向に相対移動してダンパＤＲ，ＤＬが伸縮し減衰力を発揮するようになっている。

より詳細には、ダンパＤＲ，ＤＬは、さらに、ピストン４Ｒ，４Ｌに設けた伸側室５Ｒ，５Ｌと圧側室６Ｒ，６Ｌとを連通する伸側減衰通路１１Ｒ，１１Ｌと圧側減衰通路１２Ｒ，１２Ｌと、シリンダ３Ｒ，３Ｌの下方に設けたバルブケース１３Ｒ，１３Ｌと、バルブケース１３Ｒ，１３Ｌに設けられてシリンダ３Ｒ，３Ｌ内をフォーク本体ＦＲ，ＦＬ内であってダンパＤＲ，ＤＬ外に連通する排出通路１４Ｒ，１４Ｌと吸込通路１５Ｒ，１５Ｌとを備えている。そして、フォーク本体ＦＲ，ＦＬ内であってダンパＤＲ，ＤＬ外の空間は、リザーバ１６Ｒ，１６Ｌとして機能していて、作動油と気体が充填されている。

伸側減衰通路１１Ｒ，１１Ｌは、途中に符示しない減衰弁を備えていて伸側室５Ｒ，５Ｌから圧側室６Ｒ，６Ｌへ向かう作動油の流れのみを許容しつつこの流れに抵抗を与えるようになっている。圧側減衰通路１２Ｒ，１２Ｌは、途中に符示しない減衰弁を備えていて圧側室６Ｒ，６Ｌから伸側室５Ｒ，５Ｌへ向かう作動油の流れのみを許容しつつこの流れに抵抗を与えるようになっている。

排出通路１４Ｒ，１４Ｌは、途中に符示しない減衰弁を備えていて圧側室６Ｒ，６Ｌからリザーバ１６Ｒ，１６Ｌへ向かう作動油の流れのみを許容しつつこの流れに抵抗を与えるようになっている。吸込通路１５Ｒ，１５Ｌは、途中に符示しない逆止弁を備えていてリザーバ１６Ｒ，１６Ｌから圧側室６Ｒ，６Ｌへ向かう作動油の流れのみを許容するようになっている。

したがって、このダンパＤＲ，ＤＬの場合、伸長作動を呈すると、ピストン４Ｒ，４Ｌがシリンダ３Ｒ，３Ｌに対して図１中上昇して、圧縮される伸側室５Ｒ，５Ｌから作動油が伸側減衰通路１１Ｒ，１１Ｌを通って圧側室６Ｒ，６Ｌへ移動する。伸側減衰通路１１Ｒ，１１Ｌが作動油の流れに抵抗を与えるので、伸側室５Ｒ，５Ｌの圧力が上昇する一方、圧側室６Ｒ，６Ｌには、ピストンロッド７Ｒ，７Ｌがシリンダ３Ｒ，３Ｌから退出する体積分の作動油が吸込通路１５Ｒ，１５Ｌを介してリザーバ１６Ｒ，１６Ｌから供給され、圧側室６Ｒ，６Ｌはリザーバ圧となる。よって、伸側室５Ｒ，５Ｌと圧側室６Ｒ，６Ｌの圧力に差ができ、この差圧がピストン４Ｒ，４Ｌに作用してダンパＤＲ，ＤＬは伸長作動を抑制する減衰力を発揮する。

対して、ダンパＤＲ，ＤＬが収縮作動を呈すると、ピストン４Ｒ，４Ｌがシリンダ３Ｒ，３Ｌに対して図１中下降して、圧縮される圧側室６Ｒ，６Ｌから作動油が圧側減衰通路１２Ｒ，１２Ｌを通って伸側室５Ｒ，５Ｌへ移動する。また、ピストンロッド７Ｒ，７Ｌがシリンダ３Ｒ，３Ｌ内へ侵入する体積分の作動油が排出通路１４Ｒ，１４Ｌを介してリザーバ１６Ｒ，１６Ｌへ排出される。圧側減衰通路１２Ｒ，１２Ｌおよび排出通路１４Ｒ，１４Ｌが作動油の流れに抵抗を与えるので、圧側室６Ｒ，６Ｌの圧力が上昇する。対して、拡大する伸側室５Ｒ，５Ｌの圧力は下降するので、伸側室５Ｒ，５Ｌと圧側室６Ｒ，６Ｌの圧力に差ができ、この差圧がピストン４Ｒ，４Ｌに作用してダンパＤＲ，ＤＬは収縮作動を抑制する減衰力を発揮する。なお、前記したところでは、圧側減衰通路１２Ｒ，１２Ｌが通過する作動油の流れに抵抗を与えるようになっているが、ダンパＤＲ，ＤＬの収縮作動時に排出通路１４Ｒ，１４Ｌによってシリンダ３Ｒ，３Ｌ内が昇圧されてダンパＤＲ，ＤＬは、圧側減衰力を発揮できる。よって、圧側減衰通路１２Ｒ，１２Ｌは、減衰弁の代わりに抵抗をほとんど与えない逆止弁を備える構成を採用してもよい。

また、一方のダンパＤＲにおけるシリンダ３Ｒの内径は、他方のダンパＤＬにおける内径よりも大径となっており、ピストン４Ｒの外径もピストン４Ｌの外径よりも大径となっている。他方、ピストンロッド７Ｒ，７Ｌの外径は左右のダンパＤＲ，ＤＬとで一致させてある。よって、ピストン４Ｒの伸側室５Ｒ側の受圧面積は、ピストン４Ｌの伸側室５Ｌ側の受圧面積よりも大きく、ピストン４Ｒの圧側室６Ｒ側の受圧面積は、ピストン４Ｌの圧側室６Ｌ側の受圧面積よりも大きくなっている。

減衰通路における減衰弁を円形のシート面を持つポペット弁として、減衰弁の閉じ遅れについて説明する。大径なシリンダを持つダンパのシリンダ断面積をＡ_Ｌ、小径なシリンダを持つダンパのシリンダ断面積をＡ_Ｓ、大径なシリンダを持つダンパの減衰通路における通路径をｄ_Ｌ、小径なシリンダを持つダンパの減衰通路における通路径をｄ_Ｓ、大径なシリンダを持つダンパの減衰弁が減衰通路の開口端を開放する際の減衰弁の開口端からのリフト量をｈ_Ｌ、小径なシリンダを持つダンパの減衰弁が減衰通路の開口端を開放する際の減衰弁の開口端からのリフト量をｈ_Ｓ、大径なシリンダを持つダンパの作動によって圧縮される室の圧力をＰ_Ｌ、小径なシリンダを持つダンパの作動によって圧縮される室の圧力をＰ_Ｓ、流量係数をｃ、作動油の密度をρとし、シリンダ内径の異なる二つのダンパを同じストローク速度Ｖｍで作動させて同じ減衰力Ｆを発揮させる。

大径なシリンダを持つダンパと小径なシリンダを持つダンパが同じストローク速度で発生する減衰力Ｆが等しく、ピストンの受圧面積がシリンダ径に等しいので、以下の式（１）が成り立つ。

また、圧縮される室の圧力と流量の関係を示すオリフィスの式と式（１）を用いると、以下の式（２）が成り立つ。

以上、式（２）を整理すると、式（３）を得る。

つづいて、減衰弁が開弁状態にあってダンパの作動方向が切換わると減衰弁は閉弁するが、減衰弁と減衰通路との間の隙間にある作動油は、減衰弁の閉弁によって減衰通路へ押し出される。減衰弁が閉弁するまではダンパが減衰力を発揮できない状態であり、ダンパの作動方向の切換わりから減衰弁が閉弁するまでの時間は減衰力を発揮できない無断時間となる。大径なシリンダを持つダンパの無断時間をｔ_Ｌ、小径なシリンダを持つダンパの無駄時間をｔ_Ｓとすると、減衰弁と減衰通路との間の隙間にある作動油量は、無駄時間にピストンが変位して圧縮される室から減衰通路に押し出される作動油量に等しい。すると、以下の式（４）、（５）が成り立つ。

式（４）と式（５）を無駄時間ｔ_Ｌ，ｔ_Ｓについて整理して両者の比を求めると以下の式（６）の結果を得る。式（６）を見ると、無駄時間の比ｔ_Ｌ／ｔ_Ｓは、シリンダ断面積の比Ａ_Ｌ／Ａ_Ｓの二乗に比例し、リフト量の比ｈ_Ｓ／ｈ_Ｌに正比例することが分かる。Ａ_Ｌ／Ａ_Ｓは、シリンダ断面積の比であるから、配置スペースの関係上Ａ_Ｌ／Ａ_Ｓ＝（ｈ_Ｌ／ｈ_Ｓ）^２となりやすい。結局、大まかには、無駄時間の比ｔ_Ｌ／ｔ_Ｓは、シリンダ断面積の比Ａ_Ｌ／Ａ_Ｓの３／２乗に比例することになって、シリンダ径が大きい程、ダンパの作動方向が切換わってから減衰力を発揮するまでの無駄時間が長くなる傾向となるのが分かる。

転じて、作動油は、非圧縮性であるが、気体が作動油中に混入していると見かけ上圧縮性のある液体として振る舞う。シリンダ内の油柱高さをＬとし、気体混入率をχとすると、大径なシリンダを持つダンパのシリンダ内に含まれる気体の体積Ｖ_Ｌと、小径なシリンダを持つダンパのシリンダ内に含まれる気体の体積Ｖ_Ｓは、式（７）および式（８）で示される。

また、作動油を圧縮してダンパの発生する減衰力が目標減衰力Ｆに達した場合において、大径なシリンダを持つダンパにおける気体の体積をＶ_ＬＭ、小径なシリンダを持つダンパにおける気体の体積をＶ_ＳＭとし、圧縮前の気体の圧力をＰ_ａｉｒとすると、ボイルの法則より、式（９）および式（１０）が成り立つ。

気体の体積変化をそれぞれΔＶ_Ｌ，ΔＶ_Ｓとして、これら体積変化を求めると、式（１１）および式（１２）を得る。ただし、ΔＶ_Ｌ＝Ｖ_Ｌ−Ｖ_ＬＭ、ΔＶ_Ｓ＝Ｖ_Ｓ−Ｖ_ＳＭであり、二本のシリンダは同じ目標減衰力を持つことからＰ_Ｌ＝Ｆ／Ａ_Ｌ、Ｐ_Ｓ＝Ｆ／Ａ_Ｓである。

作動油の圧縮を始めてからダンパの減衰力が目標減衰力Ｆに達するまでの時間をそれぞれｔ_ＬＰ，ｔ_ＳＰとすると、この時間ｔ_ＬＰ，ｔ_ＳＰの間にピストンがストローク速度Ｖ_ｍで移動して圧縮される体積が気体の体積変化ΔＶ_Ｌ，ΔＶ_Ｓに等しいので、式（１３）および式（１４）を得る。

式（１３）と式（１４）を時間ｔ_Ｌｐ，ｔ_Ｓｐについて整理して両者の比を求めると以下の式（１５）の結果を得る。式（１５）を見ると、Ａ_Ｌ＞Ａ_Ｓの関係から、時間の比ｔ_Ｌｐ／ｔ_Ｓｐは、０以上１未満の値採り、シリンダ径が大きい程、作動油の圧縮性に伴うシリンダ内の圧力上昇の遅れは小さくなる傾向となるのが分かる。

以上より、大きい内径のシリンダ３Ｒを持つダンパＤＲの減衰力の特性は、図２中の破線で示すように、減衰力発生応答に対して無駄時間が大きくなる傾向となるものの、シリンダ３Ｒ内の圧力上昇に対しては時間遅れが生じにくい特性となる。反対に、小さい内径のシリンダ３Ｌを持つダンパＤＬの減衰力の特性は、図２中の一点鎖線で示すように、減衰力発生応答に対して無駄時間が小さくなる傾向となるものの、シリンダ３Ｌ内の圧力上昇に対しては遅れが大きくなる特性となる。

そして、サスペンション装置Ｓ１では、シリンダ内径が大きなダンパＤＲとシリンダ内径が小さいダンパＤＬを備えている。サスペンション装置Ｓ１では、フロントフォークＦｆＲ，ＦｆＬの作動方向が切換わる際に、ダンパＤＲでは減衰力発生までの無駄時間が大きいが、ダンパＤＬでは、減衰力発生までの無駄時間が小さく、速やかに減衰力を発揮できる。また、サスペンション装置Ｓ１では、ダンパＤＬではシリンダ３Ｌ内の圧力上昇に時間がかかるが、ダンパＤＲでは、シリンダ３Ｒ内の圧力上昇に時間がかからないので、減衰力が速やかに立ち上がる特性を実現できる。よって、サスペンション装置Ｓ１のフロントフォークＦｆＲ，ＦｆＬの両方が出力するトータルの減衰力の特性は、図２の実線で示すように、無駄時間が少なく、圧力上昇が鈍くならず減衰力がストローク速度の上昇に伴って速やかに上昇するような特性となる。したがって、本発明のサスペンション装置Ｓ１によれば、シリンダ内径の設定による不利を受けにくく、鞍乗車両における乗り心地を向上でき、また、減衰力特性の設計の自由度も向上する。

また、内径が小径なシリンダ３Ｌを左右のダンパＤＲ，ＤＬに用いる場合、減衰弁の漏れ隙間の影響でストローク速度が０の近傍であると、減衰力が出にくくなるが、本サスペンション装置Ｓ１では、大径なシリンダ３Ｒを有するダンパＤＲを備えているので、ストローク速度が０近傍で推移しても減衰力の発揮が可能となる。

さらに、内径が大径なシリンダ３Ｒを有するダンパＤＲを備えているので、フロントフォークＦｆＲをエアサス化する際に、シリンダ３Ｒ内に最伸長時の気体ばねの初期反力をキャンセルするバランスばねを無理なく設置できる。つまり、サスペンション装置Ｓ１をエアサス化が可能となる。

そしてさらに、減衰弁を可変減衰弁としてフィードバック制御するようにした場合、特定の固有振動数で制御入力と連成して発信する可能性が高くなるが、サスペンション装置Ｓ１では、シリンダ内径が大きなダンパＤＲとシリンダ内径が小さいダンパＤＬを備えているので、両方のフロントフォークＦｆＲ，ＦｆＬの機械的な固有振動数を容易に異なるように設定でき、左右のフロントフォークＦｆＲ，ＦｆＬが同時に発振してしまい制御が困難となる事態を回避できる。

また、内径が小径なシリンダ３Ｌを有するダンパＤＬを備えているので、ダンパＤＬとフォーク本体ＦＬとの間に大きな空間を確保でき、ダンパＤＬの外周に懸架ばねを配置可能で、懸架ばねの選定の自由度も向上する。さらに、ダンパＤＬの外周に懸架ばねの一端を支持する環状のばね受を取り付け可能であり、このばね受をリザーバ１６Ｌ内の作動油中に侵入させて制限流路を形成して、減衰力を発揮できる。

一般的なダンパが伸長する場合を考えると、伸側減衰通路を作動油が通過して、伸側室と圧側室とに差圧が生じる。オリフィスの式から、伸側室と圧側室との差圧は流量の二乗に比例する。流量は、ピストンがシリンダで押しのける容積であるから、ダンパのストローク速度にピストンの伸側室側の受圧面積を乗じた値となる。さらに、減衰力は、差圧にピストンの伸側室側の受圧面積を乗じた値となる。ただし、シリンダ径が大きい場合は、オリフィス径も大きくなる傾向になり、オリフィス開口面積とピストンの受圧面積が比例する関係になりやすい。以上より、ダンパが発揮する減衰力は、ピストンの伸側室側の受圧面積のおよそ２乗に比例する値となる。

ダンパのストローク速度が極低い場合、減衰弁が伸側減衰通路を閉塞するものの、漏れ隙間があって、この漏れ隙間を作動油が通過して、伸側室と圧側室に差圧が生じて減衰力が発生する。これに対して、ダンパのストローク速度が高速となると、伸側減衰通路の内径は一定であるため、減衰弁が伸側減衰通路を最大開放すると減衰弁が制限する流路面積よりも伸側減衰通路の流路面積の方が小さくなる。すると、減衰弁による抵抗より伸側減衰通路の管路抵抗の方が大きくなって、ダンパは、伸側減衰通路の管路抵抗に依存して減衰力を発揮する。

他方、ダンパのストローク速度が極低速を超えて高速になるまでは、ダンパは、減衰弁の設定によって所望する減衰力の発揮が可能となる。以上、整理すると、一般的にダンパは、ストローク速度が極低速域にある場合と高速域にある場合の減衰力のチューニングがしにくい。

前述したように、ダンパが発揮する減衰力は、ピストンの伸側室側の受圧面積のおよそ２乗に比例する値となる。そして、サスペンション装置Ｓ１では、シリンダ内径が大きなダンパＤＲとシリンダ内径が小さいダンパＤＬを備えている。したがって、ストローク速度が極低速域にある場合に、大きなシリンダ内径を持つダンパＤＲが発生する減衰力と小さなシリンダ内径を持つダンパＤＬが発生する減衰力とは異なり、サスペンション装置Ｓ１は左右のダンパＤＲ，ＤＬのそれぞれが発揮する減衰力の合計した減衰力を発揮する。また、ストローク速度が高速域にある場合に、大きなシリンダ内径を持つダンパＤＲが発生する減衰力と小さなシリンダ内径を持つダンパＤＬが発生する減衰力とは異なり、サスペンション装置Ｓ１は左右のダンパＤＲ，ＤＬのそれぞれが発揮する減衰力の合計した減衰力を発揮する。よって、左右のダンパＤＲ，ＤＬのシリンダ内径のチューニングによって、図３に示すように、ストローク速度が極低速域にある場合にサスペンション装置Ｓ１が発揮する減衰力の特性と、ストローク速度が高速域にある場合にサスペンション装置Ｓ１が発揮する減衰力の特性を、簡単にチューニングできる。

なお、図３に示す内容は、圧側減衰力についても同様のことが言える。ところで、前記したところでは、シリンダ内径を左右のダンパＤＲ，ＤＬで異なるように設定しているが、ピストンロッド７Ｒ，７Ｌの外径を異なるように設定しても、ピストン４Ｒ，４Ｌの圧側室６Ｒ，６Ｌ側の受圧面積を左右のダンパＤＲ，ＤＬで異なるようにできる。よって、収縮作動時における減衰力の特性を改善する場合、シリンダ３Ｒ，３Ｌの内径を同一にしておき、ピストンロッド７Ｒ，７Ｌの外径のみを左右のダンパＤＲ，ＤＬで異なるように設定できる。このようにすると、ピストンロッド外径の設定による不利を受けにくく、鞍乗車両における乗り心地を向上でき、また、減衰力特性の設計の自由度も向上する。

＜第二の実施の形態＞
つづいて、第二の実施の形態のサスペンション装置Ｓ２について説明する。この第二の実施の形態のサスペンション装置Ｓ２では、図４に示すように、ダンパＤＲ，ＤＬの構造が第一の実施の形態のサスペンション装置Ｓ１と異なっている。以下の説明では、第二の実施の形態のサスペンション装置Ｓ２と第一の実施の形態のサスペンション装置Ｓ１とで同じ構成部材については説明が重複するので、同じ構成部材については同じ符号を付すのみとして、詳しい説明を省略する。

第二の実施の形態のサスペンション装置Ｓ２の第一の実施の形態のサスペンション装置Ｓ１と異なる部分について詳細に説明する。ダンパＤＲでは、バルブケース１３Ｒを廃止して、シリンダ３Ｒに圧側室６Ｒと常にリザーバ１６Ｒに通じさせる透孔２３が設けられ、ピストン４Ｒに設けていた伸側減衰通路１１Ｒおよび圧側減衰通路１２Ｒを廃止し、その代わりに、圧側室６Ｒから伸側室５Ｒへ向かう作動油の流れのみを許容する通路２４が設けられている。また、このダンパＤＲでは、ピストンロッド７Ｒの伸側室５Ｒに面する側部から開口してリザーバ１６Ｒへ連通する減衰通路２５と、減衰通路２５の途中に設けた可変減衰弁としての比例制御弁２６を備えている。

他方、ダンパＤＬでは、バルブケース１３Ｒに吸込通路１５Ｌのみを設け排出通路１４Ｌを廃止し、ピストン４Ｌに設けていた伸側減衰通路１１Ｌおよび圧側減衰通路１２Ｌも廃止している。シリンダ３Ｌの上端側部には、伸側室５Ｌをリザーバ１６Ｌに連通させる透孔２０が設けられており、伸側室５Ｌは常にリザーバ１６Ｌに通じている。また、このダンパＤＬでは、ピストンロッド７Ｌの下端から開口してリザーバ１６Ｌへ連通する減衰通路２１と、減衰通路２１の途中に設けた可変減衰弁としての比例制御弁２２を備えている。比例制御弁２２と比例制御弁２６は、ともに同一寸法で同一構造の弁とされる。

したがって、ダンパＤＲの場合、伸長作動を呈すると、ピストン４Ｒがシリンダ３Ｒに対して図４中上昇して、圧縮される伸側室５Ｒから作動油が減衰通路２５を通ってリザーバ１６Ｒへ移動する。減衰通路２５を通過する作動油の流れに対して比例制御弁２６が抵抗与えるため、伸側室５Ｒの圧力は、比例制御弁２６によって制御される。また、拡大する圧側室６Ｒには、作動油が透孔２３を介してリザーバ１６Ｒから供給されるので、圧側室６Ｒの圧力はリザーバ圧である。よって、伸側室５Ｒと圧側室６Ｒの圧力に差ができ、この差圧がピストン４Ｒに作用してダンパＤＲは伸長作動を抑制する減衰力を発揮する。対して、ダンパＤＲが収縮作動を呈すると、ピストン４Ｒがシリンダ３Ｒに対して図４中下降して、圧側室６Ｒから作動油が透孔２３を介してリザーバ１６Ｒに押し出される。よって、圧側室６Ｒの圧力は、リザーバ圧である。他方、拡大する伸側室５Ｒには、作動油が通路２４を介してリザーバ１６Ｒに通じている圧側室６Ｒから供給されるので、伸側室５Ｒの圧力はリザーバ圧となる。よって、伸側室５Ｒと圧側室６Ｒの圧力に差が生じず、ダンパＤＲは収縮作動時にはほとんど減衰力を発揮しない。つまり、ダンパＤＲは、伸長作動時のみ減衰力を発揮するようになっている。

他方、ダンパＤＬの場合、伸長作動を呈すると、ピストン４Ｌがシリンダ３Ｌに対して図４中上昇して、伸側室５Ｌから作動油が透孔２０を介してリザーバ１６Ｌに押し出される。よって、伸側室５Ｌの圧力は、リザーバ圧である。他方、拡大する圧側室６Ｌには、作動油が吸込通路１５Ｌを介してリザーバ１６Ｌから供給されるため、圧側室６Ｌの圧力はリザーバ圧となる。よって、伸側室５Ｌと圧側室６Ｌの圧力に差が生じず、ダンパＤＬは伸長作動時にはほとんど減衰力を発揮しない。対して、ダンパＤＬが収縮作動を呈すると、ピストン４Ｌがシリンダ３Ｌに対して図４中下降して、圧縮される圧側室６Ｌから作動油が減衰通路２１を通ってリザーバ１６Ｌへ移動する。減衰通路２１を通過する作動油の流れに対して比例制御弁２２が抵抗与えるため、圧側室６Ｌの圧力は、比例制御弁２２によって制御される。また、拡大する伸側室５Ｌには、作動油が透孔２０を介してリザーバ１６Ｌから供給されるので、伸側室５Ｌの圧力はリザーバ圧である。よって、圧側室６Ｌと伸側室５Ｌの圧力に差ができ、この差圧がピストン４Ｌに作用してダンパＤＬは収縮作動を抑制する減衰力を発揮する。

また、前述のとおり、収縮作動時で要求される減衰力は伸長作動時の二分の一程度であるが、このダンパＤＬのシリンダ３Ｌの内径に２の４乗根を乗じた値に等しくなるようにダンパＤＲのシリンダ３Ｒの内径を設定してある。このようにすると、ダンパＤＬがあるストローク速度で収縮する際に発生する減衰力が、ダンパＤＲが同じストローク速度で伸長する際に発生する減衰力の二分の一となる。

したがって、このサスペンション装置Ｓ２では、同じ構造および寸法の可変減衰弁２２，２６を利用して伸長作動時には収縮作動時の２倍の大きさの減衰力を発揮できる。よって、このサスペンション装置Ｓ２では、一つのフロントフォークＦｆＲ，ＦｆＬにそれぞれ伸長作動用と収縮作動用の二種類の可変減衰弁を設ける必要もなく、同じ規格の比例制御弁２２，２６を設けて伸長作動時と収縮作動時に要求される大きさの減衰力を発揮できる。

本発明のサスペンション装置Ｓ２によっても、シリンダ内径の設定による不利を受けにくく、鞍乗車両における乗り心地を向上でき、また、減衰力特性の設計の自由度も向上する。また、このサスペンション装置Ｓ２では、同じ規格の比例制御弁２２，２６を設けて伸長作動時と収縮作動時に要求される大きさの減衰力を発揮できるので、流量定格に違いがある可変減衰弁を開発し量産する必要もなくなり、コスト面で有利となるだけでなく、可変減衰弁の管理も平易となる。

本実施の形態では、ダンパＤＲ，ＤＬの減衰力を制御するために、比例制御弁２２，２６を用いているため、シリンダ３Ｒの内径をシリンダ３Ｌの内径に２の４乗根を乗じた値に等しくして、ダンパＤＬが発生する減衰力をダンパＤＲが発生する減衰力の二分の一としているが、減衰力制御の必要がなく、比例制御弁２２，２６の代わりに固定オリフィスを用いるのであれば、シリンダ３Ｒの内径をシリンダ３Ｌの内径に２の６乗根を乗じた値に等しくすると、ダンパＤＬが発生する減衰力をダンパＤＲが発生する減衰力の二分の一となる。さらに、比例制御弁２２，２６の代わりに圧力制御弁を用いる場合には、シリンダ３Ｒの内径をシリンダ３Ｌの内径に２の平方根を乗じた値に等しくすると、ダンパＤＬが発生する減衰力をダンパＤＲが発生する減衰力の二分の一となる。本実施の形態では、ダンパＤＬが発生する減衰力をダンパＤＲが発生する減衰力の二分の一に設定しているが、ダンパＤＬが発生する減衰力とダンパＤＲが発生する減衰力の比は、任意に設定でき、設定される比によって、シリンダ３Ｒの内径とシリンダ３Ｌの内径を設定すればよい。たとえば、比例制御弁２２，２６を用い、ダンパＤＬが発生する減衰力をダンパＤＲが発生する減衰力のＮ分の一としたい場合、シリンダ３Ｒの内径をシリンダ３Ｌの内径にＮの４乗根を乗じた値に等しくすればよい。

なお、この実施の形態にあっても、シリンダ内径を左右のダンパＤＲ，ＤＬで異なるように設定しているが、ピストンロッド７Ｒ，７Ｌの外径を異なるように設定しても、ピストン４Ｒ，４Ｌの伸側室５Ｒ、圧側室６Ｌの受圧面積を左右のダンパＤＲ，ＤＬで異なるようにできる。よって、伸長作動時における減衰力の特性を改善する場合、シリンダ３Ｒ，３Ｌの内径を同一にしておき、ピストンロッド７Ｒ，７Ｌの外径のみを左右のダンパＤＲ，ＤＬで異なるように設定できる。このようにすると、ピストンロッド外径の設定による不利を受けにくく、鞍乗車両における乗り心地を向上でき、また、減衰力特性の設計の自由度も向上する。さらに、シリンダ３Ｒ，３Ｌの内径を左右のダンパＤＲ，ＤＬで異なるように設定するだけでなく、ピストンロッド７Ｒ，７Ｌの外径についても左右のダンパＤＲ，ＤＬで異なるように設定してもよい。このようにすると、シリンダ内径およびピストンロッド外径の設定による不利を受けにくく、鞍乗車両における乗り心地を向上でき、また、減衰力特性の設計の自由度も向上する。

なお、前述したところでは、本発明のサスペンション装置を鞍乗車両のフロントフォークに適用された例を用いて説明したが、一つの車輪に対して二本のダンパを設けるようにすれば、鞍乗車両以外にも四輪車両等のサスペンション装置として利用できる。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されない。

ＦｆＲ，ＦｆＬフロントフォーク、ＦＲ，ＦＬフォーク本体、ＤＲ，ＤＬダンパ、３Ｒ，３Ｌシリンダ、４Ｒ，４Ｌピストン、５Ｒ，５Ｌ伸側室、６Ｒ，６Ｌ圧側室、７Ｒ，７Ｌピストンロッド

Claims

伸縮して減衰力を発揮する一対のダンパを有し、
各ダンパが、
シリンダと、
前記シリンダ内に摺動自在に挿入されて前記シリンダ内を伸側室と圧側室とに区画するピストンと、
前記ピストンに連結されるとともに前記シリンダ内に移動自在に挿入されるピストンロッドとを有し、
一方のダンパにおける前記シリンダの内径が他方のダンパの前記シリンダの内径と異なる
ことを特徴とするサスペンション装置。
伸縮に伴って減衰力を発揮する一対のダンパを有し、
各ダンパが、
シリンダと、
前記シリンダ内に摺動自在に挿入されて前記シリンダ内を伸側室と圧側室とに区画するピストンと、
前記ピストンに連結されるとともに前記シリンダ内に移動自在に挿入されるピストンロッドとを有し、
一方のダンパにおける前記ピストンロッドの外径が他方のダンパの前記ピストンロッドの外径と異なる
ことを特徴とするサスペンション装置。
伸縮に伴って減衰力を発揮する一対のダンパを有し、
各ダンパが、
シリンダと、
前記シリンダ内に摺動自在に挿入されて前記シリンダ内を伸側室と圧側室とに区画するピストンと、
前記ピストンに連結されるとともに前記シリンダ内に移動自在に挿入されるピストンロッドとを有し、
一方のダンパにおける前記シリンダの内径が他方のダンパの前記シリンダの内径と異なり、
一方のダンパにおける前記ピストンロッドの外径が他方のダンパの前記ピストンロッドの外径と異なる
ことを特徴とするサスペンション装置。
アウターチューブと前記アウターチューブ内に摺動自在に挿入されるインナーチューブとを有する一対のフォーク本体とを備え、
一方のフォーク本体内に前記一方のダンパを収容し、
他方のフォーク本体内に前記他方のダンパを収容した
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のサスペンション装置。