JP2017032014A - 緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】 車高調整量を増やす場合、懸架ばねを設計し直すのが煩雑であるので、車高調整量を増やしたとしても、懸架ばねの懸架ばねを変えずに懸架ばねが遊ぶのを防止できる緩衝器を提供する。【解決手段】 緩衝器Ａが、緩衝器本体１と、懸架ばね２の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、このばね受２１の位置を調整するジャッキ３と、上記ばね受２１と上記ジャッキ３との間に介装される補助ばね２２とを備える。【選択図】 図２

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、車高調整量を増やす場合には、懸架ばね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。

しかしながら、従来の緩衝器において、懸架ばね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。そして、懸架ばねが遊べるようになると、例えば、ジャッキにおいてばね受を駆動するジャッキ本体を懸架ばねの弾性力で支える場合には、ジャッキ本体の位置がずれたり、ジャッキ本体が落下したりする不具合がある。また、ジャッキ本体の位置ずれが防止されている場合でも、懸架ばねが遊べる状態では、ばね受がジャッキから離れると、緩衝器が収縮してジャッキとばね受が当接する際に異音が生じたり、これらがずれたりする不具合がある。また、仮に懸架ばねを変えて遊びを防止する場合には、懸架ばねのばね定数を小さくしなければならず、懸架ばねのばね定数を小さくすると、懸架ばねが密巻きとなって質量の大幅な増加になる。

そこで、本発明は、懸架ばねを変えずに車高調整量を増やしたとしても、懸架ばねが遊ぶのを防止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、前記ばね受の位置を調整するジャッキと、前記ばね受と前記ジャッキとの間に介装される補助ばねとを備える。このため、懸架ばねを変えずに車高調整量を増やしたとしても、懸架ばねとジャッキとの間にできる隙間を補助ばねで埋められる。

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、前記ジャッキが前記緩衝器本体の外周に設けられ、筒部を有するハウジングと、前記筒部内に摺動可能に挿入されて前記ハウジングとの間に液室を形成し、前記補助ばねの一端を支持する環状のピストンとを備える。そして、前記筒部の軸方向長さが前記ピストンの軸方向長さよりも長く、前記補助ばねがコイル状であって、前記補助ばねの内径が前記ピストンの内径以上で、前記補助ばねの外径が前記ピストンの外径以下である。このため、ピストンと補助ばねを縦並びに設けても、緩衝器が軸方向に嵩張るのを防止できる。

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、前記補助ばねのばね定数が前記懸架ばねのばね定数よりも小さい。よって、停車した車両への取付状態であって、ばね受が移動可能な状態で、補助ばねを密着高さにできる。

請求項４に記載の発明では、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の構成に加えて、停車した車両への取付状態であって、前記ばね受が移動可能な状態では、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５に係る発明では、請求項２、請求項２を引用する請求項３、又は請求項２を引用する請求項４に記載の構成に加えて、停車した車両への取付状態であって、前記ピストンを最後退させた状態では、前記ばね受が前記ハウジングで支えられる。よって、補助ばねにかかる負荷を軽減できる。

本発明の緩衝器によれば、懸架ばねを変えずに車高調整量を増やしたとしても、懸架ばねが遊ぶのを防止できる。

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。 図２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、環状に形成されてアウターシェル１０の外周に設けられ、補助ばね２２を介してジャッキ３で支えられる。

より詳細には、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。そして、このガイド１５の外周にばね受２１が摺接し、アウターシェル１０の軸方向に移動自在となっている。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、ばね受２１、補助ばね２２、及びジャッキ３の後述するジャッキ本体３０が図２中下側から順に縦に並べて設けられ、これらが両スナップリング１６，１７で抜け止めされている。

ジャッキ３は、上記ジャッキ本体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。

ジャッキ本体３０は、ガイド１５の外周に設けられる環状の基部３３ａと、この基部３３ａの外周部から図２中下方へ延びる筒部３３ｂとを有する有底筒状のハウジング３３と、このハウジング３３の筒部３３ｂ内に摺動自在に挿入される環状のピストン３４とを備える。基部３３ａとガイド１５との間、ピストン３４とガイド１５との間、及びピストン３４と筒部３３ｂとの間は、それぞれ環状のＯリング（符示せず）で塞がれる。そして、基部３３ａ、筒部３３ｂ、ピストン３４、及びガイド１５で囲われる環状の空間が液室Ｌとなっており、作動油が充填されている。

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。

つづいて、ガイド１５の外周にジャッキ本体３０とばね受２１との間に介在させた補助ばね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。この補助ばね２２は、図２中下端をばね受２１で支えられるとともに、図２中上端をピストン３４で支えられている。そして、補助ばね２２の内径がピストン３４の内径以上であり、補助ばね２２の外径がピストン３４の外径以下である。よって、ピストン３４を後退させると、図２中左側に示すように、補助ばね２２がピストン３４で支えられたまま筒部３３ｂ内に進入する。

また、補助ばね２２の図２中下端を支えるばね受２１は、前述のように、懸架ばね２の図２中上端を支えるとともに、アウターシェル１０の軸方向に移動自在となっており、当該ばね受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のハウジング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、負荷がかかっていない無負荷状態の緩衝器Ａを示しており、この無負荷状態において緩衝器Ａは自然長となり、緩衝器本体１が伸び切る。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。また、ばね受２１は、ピストン３４を最大限前進させた状態でも、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、補助ばね２２の弾性力を受けてばね受２１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。しかし、緩衝器Ａの組立が完了した後では、スナップリング１６がばね受２１に干渉せず、当該ばね受２１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がハウジング３３の基部３３ａ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３４ａが設けられており（図４）、当該凹み３４ａ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を基部３３ａ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３４ａを基部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、懸架ばね２にかけるイニシャル荷重等、懸架ばね２に係る条件を変更せずにピストン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、ピストン３４が最大限前進した状態では、図３に示すように、補助ばね２２が最大限に圧縮されて密着高さになる。また、補助ばね２２の密着高さは、ハウジング３３の筒部３３ｂの軸方向長さとピストン３４の軸方向長さの差分よりも若干短いので、１Ｇ状態でピストン３４の後退量が大きくなると、ばね受２１がハウジング３３の筒部３３ｂの先端に突き当たり、ばね受２１がハウジング３３で支えられた状態になる。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、ばね受２１がハウジング３３で支えられるか、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おいて、ピストン３４の位置が最後退に近いと、ばね受２１がハウジング３３で支えられ、ピストン３４が一定量以上前進すると、補助ばね２２が密着高さになるとともに、ばね受２１がハウジング３３から離れる。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。

また、車両Ｖの停車時にも車重等が緩衝器Ａにかかるので、車両Ｖの停車時にピストン３４を最後退させると、ばね受２１がハウジング３３で支えられた状態になる。

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への取付状態であって、ピストン３４を最後退させた状態では、ばね受２１がハウジング３３で支えられる。このように、補助ばね２１をハウジング３３で支えている間は、補助ばね２２に負荷がかからないので、補助ばね２２にかかる負荷を軽減できる。

なお、補助ばね２２の密着高さよりもハウジング３３の筒部３３ｂの軸方向長さを長くしてもよい。この場合には、ハウジング３３の筒部３３ｂに負荷がかからないので、筒部３３ｂの肉厚を薄くできる。

また、本実施の形態において、補助ばね２２のばね定数は、懸架ばね２のばね定数よりも小さく、停車した車両Ｖへの取付状態であって、ばね受２１が移動可能な状態では、補助ばね３３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、共通の仕様の懸架ばね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、補助ばね２２と懸架ばね２のばね定数は所望のばね特性に合わせて適宜変更できる。また、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い。また、ばね受２１が移動可能な状態、即ち、ばね受２１がハウジング３３で支えられていない状態で補助ばね２２を密着高さするのは、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。そして、このような変更は、ばね受２１とハウジング３３の接触の能否によらず可能である。

また、本実施の形態において、ジャッキ３は、緩衝器本体１の外周に設けられ、筒部３３ｂを有するハウジング３３と、筒部３３ｂ内に摺動可能に挿入されてハウジング３３との間に液室Ｌを形成し、補助ばね２２の図２中上端（一端）を支持する環状のピストン３４とを備える。そして、筒部３３ｂの軸方向長さがピストン３４の軸方向長さよりも長い。さらに、補助ばね２２がコイル状であって、補助ばね２２の内径がピストン３４の内径以上で、補助ばね２２の外径がピストン３４の外径以下である。

上記構成によれば、ピストン３４を後退させると、補助ばね２２がハウジング３３内に挿入される。よって、ピストン３４と補助ばね２２を縦並びに設けても、ジャッキ本体３０と補助ばね２２とを合わせた軸方向長さを短くできるので、緩衝器Ａが軸方向に嵩張るのを防止できる。また、ピストン３４と補助ばね２２を縦並びに設けているので、緩衝器Ａが横方向に嵩張らない。

なお、補助ばね２２をピストン３４の外周に設けてもよく、ジャッキ３の構成は適宜変更できる。また、上記ジャッキ３では、作動油を利用しているが、これ以外の水、水溶液等を利用してもよい。そして、このような変更は、ばね受２１とハウジング３３の接触の能否、懸架ばね２及び補助ばね２２の構成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、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との間に介装される補助ばね２２とを備える。

上記構成によれば、懸架ばね２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、車両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。

なお、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にばね受２１及びピストン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、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、ばね受２１とハウジング３３の接触の能否、懸架ばね２、補助ばね２２及びジャッキ３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・・・ハウジング、３３ｂ・・・筒部、３４・・・ピストン

Claims (5)

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、
   前記ばね受の位置を調整するジャッキと、
   前記ばね受と前記ジャッキとの間に介装される補助ばねとを備える
   ことを特徴とする緩衝器。
2. 前記ジャッキは、
   前記緩衝器本体の外周に設けられ、筒部を有するハウジングと、
   前記筒部内に摺動可能に挿入されて前記ハウジングとの間に液室を形成し、前記補助ばねの一端を支持する環状のピストンとを備え、
   前記筒部の軸方向長さが前記ピストンの軸方向長さよりも長く、
   前記補助ばねがコイル状であって、前記補助ばねの内径が前記ピストンの内径以上で、前記補助ばねの外径が前記ピストンの外径以下である
   ことを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
3. 前記補助ばねのばね定数は、前記懸架ばねのばね定数よりも小さい
   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あって、前記ばね受が移動可能な状態では、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から請求項３の何れか一項に記載の緩衝器。
5. 停車した車両への取付状態であって、前記ピストンを最後退させた状態では、前記ばね受が前記ハウジングで支えられる
   ことを特徴とする請求項２、請求項２を引用する請求項３、又は請求項２を引用する請求項４に記載の緩衝器。

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