JP2020008150A - 緩衝装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、コイルスプリングによってクッションラバーの拡径を規制する場合であっても、クッションラバーの劣化を抑制して、従来よりもクッションラバーの耐久性が向上する緩衝装置の提供を目的とする。【解決手段】シリンダ2内に軸方向に出入自在に挿入されるロッド3とを有する緩衝器4と、緩衝器4の外周に配置され緩衝器4を伸長方向に附勢するコイルスプリングSと、ロッド3の外周に取り付けられて、緩衝器4の最収縮時の衝撃を緩和するクッションラバー5とを備え、コイルスプリングSは、粗巻部S2と、粗巻部S2よりもピッチが小さく設定されクッションラバー5に対向する規制部21を有する密巻部S1とを有し、規制部21は、内周側を軸方向に沿って切り落としてできる面22を有することを特徴とする。【選択図】 図1
Description
この発明は、緩衝装置に関する。
従来の緩衝装置は、たとえば、車体振動を抑制する目的で車両における車体と車軸との間に介装されるものであって、シリンダと、前記シリンダ内に出入りするロッドとを備える緩衝器と、前記シリンダの外周に配置され前記緩衝器を伸長方向に附勢するコイルスプリングを備えるものがある。
また、緩衝装置は、ロッドの外周に取り付けられるクッションラバーと、シリンダのロッド側端に取り付けられたストッパとを備え、緩衝器の最収縮時にクッションラバーがストッパに当接して弾性変形し、所定の反力を生じて緩衝器の最収縮時の衝撃を緩和する。
また、クッションラバーの外周に、緩衝器の最収縮時にクッションラバーの生じる反力の大きさのコントロールと、コイルスプリングによるクッションラバーの噛み込みを防止するスプリングガイドを設けるものがあるが、このようにすると、部品点数の増加し組付性が悪化する。
そこで、コイルスプリングの内周でクッションラバーの弾性変形による拡径を規制して、スプリングガイドを省略する緩衝装置が開発されている(特許文献1参照)。
具体的には、コイルスプリングを粗巻部と、粗巻部よりもピッチが小さい密巻部を有するいわゆる多段コイルスプリングとし、密巻部をクッションラバーと対向する位置に配置する。そして、クッションラバーが押し潰されるより前に、密巻部が密着するようにして、緩衝器の最収縮時に押し潰されたクッションラバーの外径を密巻部の内周に当接させて、密巻部でクッションラバーの拡径を規制している。
ところが、従来の緩衝装置では、断面が円形の線材によりコイルスプリングが形成されているため、密巻部における内周には、線材の一巻き分をコイル部とすると、図7に示すように、密着時にコイル部200の間には螺旋状の窪み201ができる。したがって、このコイルスプリングの密巻部の内周面には、密巻部が密着するとき、前記窪み201による凹凸ができる。
よって、従来の緩衝装置にあっては、クッションラバーが押し潰されて密巻部の内周面に当接すると、クッションラバーが密巻部の内周面に形成された前記凹凸に食い込んで劣化しやすくなり、クッションラバーの耐久性を低下させてしまっていた。
なお、コイルスプリングを断面が四角形の線材により形成すれば、密巻部の密着時にコイル部の間に前記窪み201はできない。しかしながら、断面が四角形の線材によりコイルスプリングを形成する場合には、コイル部同士が面接触するように、線材が捻じれないように規制しつつ螺旋状に巻き回す必要がある。そのため、断面が四角形の線材によりコイルスプリングを形成する場合には、コイルスプリングの内部に残留応力が生じ、この残留応力によって密巻部の密着時にコイル部同士が径方向にずれて当接しやすい。
そして、コイル部同士が径方向にずれて当接すると、コイル部間に段差ができる。そのため、断面が四角形の線材によって形成されるコイルスプリングにおいても、密巻部が密着するときに、密巻部の内周面に前記段差による凹凸が形成される。よって、線材の断面を四角形としてもクッションラバーの耐久性が低下するといった問題は解消されない。
そこで、本発明は、コイルスプリングによってクッションラバーの拡径を規制する場合であっても、クッションラバーが劣化し難く、従来よりもクッションラバーの耐久性が向上する緩衝装置の提供を目的とする。
前記課題を解決するための手段は、シリンダ内に軸方向に出入自在に挿入されるロッドとを有する緩衝器と、前記緩衝器の外周に配置され前記緩衝器を伸長方向に附勢するコイルスプリングと、前記ロッドの外周に取り付けられて、前記緩衝器の最収縮時の衝撃を緩和するクッションラバーとを備え、前記コイルスプリングは、粗巻部と、前記粗巻部よりもピッチが小さく設定され前記クッションラバーに対向する規制部を有する密巻部とを有し、前記規制部は、内周側を軸方向に沿って切り落としてできる面を有することを特徴とする。
他の手段としては、シリンダ内に軸方向に出入自在に挿入されるロッドとを有する緩衝器と、前記緩衝器の外周に配置され前記緩衝器を伸長方向に附勢するコイルスプリングと、前記ロッドの外周に取り付けられて、前記緩衝器の最収縮時の衝撃を緩和するクッションラバーとを備え、前記コイルスプリングは、粗巻部と、前記粗巻部よりもピッチが小さく設定され前記クッションラバーに対向する規制部を有する密巻部とを有し、前記密巻部の密着時に前記規制部におけるコイル部間の内周側に形成される窪みの深さが、前記粗巻部が密着した場合の前記粗巻部におけるコイル部間の内周側に形成される窪みの深さ未満であることを特徴とする。
また、前記密巻部の密着時に、前記規制部の各コイル部の内周面が面一となる緩衝装置としてもよい。この構成によると、密巻部の密着時に規制部の内周面に凹凸が形成されないため、クッションラバーがより劣化し難くなる。
また、前記密巻部が、常に密着している緩衝装置としてもよい。この構成によると、常に密巻部が密着しているため、規制部を構成する線材のコイル部同士の間に隙間ができず、クッションラバーが規制部に当接する際に、クッションラバーに傷がつかない。
また、前記クッションラバーが押し潰されて拡径し前記規制部に当接する前に前記密巻部が密着する緩衝装置としてもよい。この構成によると、クッションラバーが押しつぶされて拡径して規制部に当接する際には、既に密巻部が密着しているため、規制部を構成する線材のコイル部同士の間に隙間ができず、クッションラバーが規制部に当接する際に、クッションラバーに傷がつかない。
本発明の緩衝装置によれば、コイルスプリングによってクッションラバーの拡径を規制する場合であっても、クッションラバーが劣化し難くなるため、クッションラバーの耐久性が向上する。
以下に、図面を参照しながら本実施の形態について説明する。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。
緩衝装置1は、シリンダ2と、シリンダ2内に軸方向に出入自在に挿入されるロッド3とを有する緩衝器4と、緩衝器4の外周に配置され緩衝器4を伸長方向に附勢するコイルスプリングSと、ロッド3の外周に取り付けられて、緩衝器4の最収縮時の衝撃を緩和するクッションラバー5とを備える。
次に緩衝器4について詳細に説明する。図1に示すように、有頂筒状のシリンダ2の図中下端には、シリンダ2を閉塞するとともにロッド3を軸支する環状のロッドガイド6が設けられている。ロッドガイド6は、シリンダ2を外周側からロール加締め加工してシリンダ2に固定されている。さらに、シリンダ2の下端内周であって、ロッドガイド6の図1中下方には、オイルシール7と、ダストシール8と、ストッパ9が挿入されている。これらオイルシール7、ダストシール8及びストッパ9は、シリンダ2の下端が内側に加締め加工されて形成される加締部2aとロッドガイド6に挟持されてシリンダ2に固定される。
オイルシール7は、環状であって、ロッドガイド6の図1中下方に積み重ねられており、ロッド3の外周に摺接してロッド3の外周に付着した液体が漏れ出るのを防止している。
ダストシール8は、環状であって、オイルシール7の図1中下方に積み重ねられており、ロッド3の外周に摺接してロッド3の外周に付着した異物を掻き落して、緩衝器4の内部に異物が侵入するのを防止している。
ストッパ9は、ダストシール8と加締部2aの間に挟持される環状の本体部9aと、本体部9aの内周側端から図中下向きに突出し、加締部2aの内側に配置される突端部9bを有する。また、図1に示すように、ストッパ9の突端部9bとシリンダ2の加締部2aは等しい高さに設定されている。これにより、ストッパ9は、緩衝器4の最収縮時に、突端部9bがクッションラバー5に当接して、クッションラバー5を圧縮する。
また、図1に示すように、シリンダ2の図中上端には、シリンダ2を車両の車体側に連結可能な車体側ブラケット14が溶接固定されている。
戻って、シリンダ2内にはシリンダ2の内周に対して摺動自在なフリーピストン10が挿入されており、シリンダ2内は液体が充填される液室Rと気体が封入される気室Gに区画されている。
また、本実施の形態において、シリンダ2内に充填される液体は、作動油とされているが、液体は水、水溶液、電気粘性流体、磁気粘性流体といった他の液体としてもよい。
さらに、ロッド3の先端である図1中上端には、液室R内を伸側室R1と圧側室R2の二室に区画するピストン11が連結されている。
ピストン11には、伸側室R1と圧側室R2を連通する伸側通路11a,圧側通路11bが形成されている。また、ピストン11には、ピストン11の圧側室側に積層され伸側通路11aを通過する液体の流れに対して抵抗を与える伸側バルブ12と、ピストン11の伸側室側に積層され圧側通路11bを通過する液体の流れに対して抵抗を与える圧側バルブ13が設けられている。緩衝器4が伸縮すると、伸側室R1と圧側室R2のうちシリンダ2内の圧縮される一方から、拡大する他方へ伸側通路11a又は圧側通路11bを介して液体が移動する際に、液体の流れに対して伸側バルブ12又は圧側バルブ13が抵抗を与えて、これにより緩衝器4は減衰力を発揮する。
また、緩衝器4の伸縮作動に伴うロッド出没体積分のシリンダ内容積変化や、温度変化による作動流体の体積変化は、気室Gのフリーピストン10の軸方向移動による膨縮によって、補償される。
なお、本実施の形態では、緩衝器4は、単筒型であるが、フリーピストン10を廃して、シリンダ2内にベースバルブを設けるとともに、シリンダ2の外周にシリンダ2を覆う外筒を設けて、シリンダ2とこの外筒との間の環状隙間にリザーバが形成される複筒型に設定されてもよい。複筒型とする場合には、シリンダ2と外筒との間に形成されるリザーバによって、緩衝器4の伸縮作動に伴うロッド出没体積分のシリンダ内容積変化が補償される。
また、本実施の形態に係る緩衝器4は、ロッド3がピストン11の一方側にのみ延びる片ロッド型であるが、ロッド3がピストン11の両方に延びる両ロッド型であってもよい。
また、図1に示すように、ロッド3の反シリンダ側端である図中下端には、ロッド3を車両の車輪側に連結可能な車輪側ブラケット15が設けられている。具体的には、ロッド3の図中下端には、螺子溝(符示せず)が形成されており、車輪側ブラケット15は、この螺子溝に螺合されて取り付けられている。
このように、シリンダ2を車体側に車体側ブラケット14を介して連結し、ロッド3を車輪側に車輪側ブラケット15を介して連結して、緩衝器4は、車体と車輪との間に倒立状態で介装される。ただし、緩衝器4のシリンダ2側を車輪に、ロッド3側を車体にそれぞれ連結して、緩衝器4を車体と車輪との間に正立に介装してもよい。
また、ロッド3の車輪側ブラケット15の図1中上方にはロックナット16が螺合されており、車輪側ブラケット15とともにダブルナット構造となって、ロッド3に対する車輪側ブラケット15の緩み止めがなされている。
さらに、ロックナット16の図1中直上には、環状であって、ゴム等で形成されて弾性を備えるクッションラバー5が取り付けられている。そして、クッションラバー5は、緩衝器4の最収縮時に、ストッパ9と当接して弾性変形し、緩衝器4の最収縮時の衝撃を緩和する。
また、車輪側ブラケット15は、コイルスプリングSの図1中下端を支持する下側ばね受15aを有している。他方、シリンダ2の反ロッド側端である図1中上端外周には、コイルスプリングSの図中上端を支持する上側ばね受17が設けられている。このように、コイルスプリングSは、上側ばね受17と下側ばね受15aの間に介装されて、緩衝器4の外周に配置されており、緩衝器4を常に伸長方向に附勢し、車体を弾性支持する懸架ばねとして機能している。
なお、本実施の形態においては、車輪側ブラケット15が下側ばね受15aを有しているが、下側ばね受15aは、車輪側ブラケット15と別体とされてもよい。ただし、車輪側ブラケット15に下側ばね受15aを設けると、部品点数を削減できる点で有利である。
コイルスプリングSは、断面が円形の線材を巻き回して螺旋状に形成されており、コイルスプリングSを構成する線材の一巻き分をコイル部とすると、コイルスプリングSは、軸方向に連なる複数のコイル部20,30,40からなる。さらに、コイルスプリングSは、コイルスプリングSの部分によってコイル部20,30,40の間隔、即ち、ピッチが異なるいわゆる多段コイルスプリングとなっている。
コイルスプリングSのシリンダ側端部である図1中上端部には、ロッド側である図1中下側に向けて内径が徐々に拡径されるとともに、各コイル部40のピッチが小さい円錐状密巻部S3が形成されている。
また、コイルスプリングSの中央部には、各コイル部30のピッチが大きい粗巻部S2が形成されている。粗巻部S2は、円錐状密巻部S3の図1中下側に軸方向に連なっており、円錐状密巻部S3と直列に配置されている。
さらに、コイルスプリングSの図1中下端部には、粗巻部S2よりもピッチが小さい密巻部S1が形成されている。この密巻部S1は、粗巻部S2の図1中下側に軸方向に連なっている。つまり、コイルスプリングSは、上から順に円錐状密巻部S3、粗巻部S2及び密巻部S1を備えている。
そして、密巻部S1は、クッションラバー5に対向する規制部21を有しており、この規制部21によって、緩衝器4の最収縮時に押し潰されたクッションラバー5の拡径を規制する。
密巻部S1の各コイル部20は、内周側に軸方向に沿って切り落とされてできる面22を有する。よって、各面22は、同一円筒面上に配置されている。
具体的には、粗巻部S2の線材の断面が、円形であるのに対し、密巻部S1を構成する線材の断面は、図2(a),(b)に示すように、内周側にストレート状の面22を有する半円形となっている。
そして、図2(b)に示すように、これらの面22は、同一円筒面上に配置されているため、密巻部S1の密着時に、各面22が軸方向視で同一円周上に配置される面一となって、隣り合う各コイル部20の間に螺旋状の窪みができない。そのため、密着時の密巻部S1の内周面は、各コイル部20の面22同士が軸方向で連続して、凹凸のない円筒面となる。そのため、緩衝器4の最収縮時に押し潰されたクッションラバー5が規制部21の内周面に接触してもクッションラバー5は傷つかずにすむ。
続いて、本実施の形態に係るコイルスプリングSの製造方法について説明する。図3及び、図4に破線で示す、断面が円形の線材を巻き回して螺旋状に形成され、断面が全て円形のコイルスプリングS’の密巻部S1’の内周を、図3,図4中破線で示す密巻部S1’の線材の中心の直径である中心径Cで、軸方向に切り落とすように加工し、図4に実線で示すように、密巻部S1のコイル部20の内周側に前述の面22を形成する。
また、本発明において、密巻部S1のコイル部20の内周に面22を形成する加工の方法は特に限定されず、面22は、例えば、切削加工や研削加工によって形成されてもよいし、予め密巻部S1の線材については面22をもつ形状に成形しておいてもよい。
なお、本実施の形態においては、密巻部S1のコイル部20の全ての内周に面22が設けられているが、面22は、密巻部S1のうち少なくともクッションラバー5と対向する規制部21のコイル部20の内周に設けられていればよい。
なお、本実施の形態においては、密巻部S1の内径が密巻部S1’の中心径Cと等しくなるように設定されているが、密巻部S1の内径は、中心径Cよりも大きくされてもよい。
密巻部S1の内径を、密巻部S1’の中心径Cよりも大きくする場合、各コイル部20の面22が面一となり、密着状態の密巻部S1における内周面は凹凸のない円筒面となるから隣り合う各コイル部20の間に螺旋状の窪みができない。
ただし、密巻部S1の内径を大きくするとその分だけ密巻部S1を構成する線材の径方向の肉厚が薄くなって、コイルスプリングSの強度が低下してしまう恐れがある。そのため、コイルスプリングSの強度とのバランスを考えると、規制部21を含む密巻部S1の内径は、中心径Cと等しくなるように設定されるのが好ましい。
続いて、本実施の形態に係る緩衝装置1の作動について説明する。緩衝器4が伸長状態にある場合、コイルスプリングSも伸長しており、図2(a)に示すように、密巻部S1を構成するコイル部20同士が離れている。
しかし、密巻部S1のピッチは粗巻部S2よりも小さく設定されているため、緩衝器4の収縮に伴いコイルスプリングSが圧縮されると、粗巻部S2を構成するコイル部30よりも密巻部S1を構成するコイル部20同士の方が先に当接する。
また、密巻部S1のピッチは、クッションラバー5が押し潰されて規制部21に当接する前に密着するように設定されているため、クッションラバー5が押し潰されたときには、図2(b)に示すように、密巻部S1の規制部21でクッションラバー5の拡径を規制する。これにより、緩衝器4の最収縮時にクッションラバー5の生じる反力の大きさは、規制部21の内径の大きさでコントロールされている。
また、このようにクッションラバー5が規制部21の内周面に当接する際には、既に密巻部S1が密着しているため、規制部21の各コイル部20の間には隙間がなく、クッションラバー5を傷つけないようになっている。
さらに、前述したように、密巻部S1の密着時には、規制部21を含む密巻部S1の内周面に凹凸ができないため、弾性変形したクッションラバー5が、規制部21の内周面に強い力で押し付けられても、クッションラバー5が劣化しにくい。よって、クッションラバー5の耐久性が向上する。
前述したように、本実施の形態に係る緩衝装置1のコイルスプリングSは、粗巻部S2と、粗巻部S2よりもピッチが小さく設定されクッションラバー5に対向する規制部21を有する密巻部S1とを有し、規制部21は、内周側を軸方向に沿って切り落としてできる面22を有している。そして、密巻部S1の密着時には、規制部21の各コイル部20の内周面である各面22が、面一となるようにされている。
この構成によると、密巻部S1の密着時に、隣り合う各コイル部20の間に螺旋状の窪みができず、規制部21が、内周面に凹凸のない円筒状となる。そのため、緩衝器4の最収縮時に、クッションラバー5が押し潰されて、クッションラバー5が、規制部21の内周面に強い力で押し付けられても、クッションラバー5が劣化しにくい。よって、クッションラバー5の耐久性が向上する。
また、本実施の形態に係るコイルスプリングSは、断面が円形の線材を螺旋状に巻き回して形成されているが、断面が四角形である四角柱状の線材を螺旋状に巻き回して形成されてもよい。
コイルスプリングSが、四角柱状の線材を螺旋状に巻き回して形成された場合、密着時に密巻部S1のコイル部20同士が径方向にずれて当接して、コイル部20間に段差が生じ、当該段差によって規制部21の内周面に凹凸が形成される場合がある。
このような場合にあっても、規制部21の内周側を軸方向に切り落として、コイル部20の各面22が、密巻部S1の密着時に面一となるようにすれば、規制部21の内周を、密巻部S1の密着時に、内周面に凹凸のない円筒状にできるため、クッションラバー5の劣化を抑制できる。
また、前述したように、本実施の形態に係る規制部21のコイル部20の内周側に設けられる各面22は、加工前のコイルスプリングS’の密巻部S1’の内周側を中心径C以上で軸方向に沿って切り落とすことで、密着状態で面一になるように形成されているが、図5に示すように、密巻部S1’の内周側が中心径C未満で軸方向に切り落とされていてもよい。
この場合には、図5に示すように、密巻部S1の密着時に規制部21のコイル部20間の内周側に形成される窪みの深さD1が、図5中破線で示す粗巻部S2が密着した場合に粗巻部S2のコイル部30間の内周側に形成される窪みの深さD2未満となる。したがって、密巻部S1の密着時に規制部21の内周面に形成される凹凸が従来よりも小さくなるため、規制部21に押し付けられるクッションラバー5の劣化を従来よりも抑制でき、クッションラバー5の耐久性が向上する。
また、図6に示すように、規制部21のコイル部20の内周面の曲率を、粗巻部S2のコイル部30の内周面の曲率よりも小さくするようにしてもよい。このようにしても、図6に示すように、密巻部S1の密着時に規制部21のコイル部20間の内周側に形成される窪みの深さD3が、図6中破線で示す粗巻部S2が密着した場合に粗巻部S2のコイル部30間の内周側に形成される窪みの深さD2未満となる。したがって、密巻部S1の密着時に規制部21の内周面に形成される凹凸が従来よりも小さくなるため、規制部21に押し付けられるクッションラバー5の劣化を従来よりも抑制でき、クッションラバー5の耐久性が向上する。
また、本実施の形態においては、クッションラバー5が押し潰されて拡径し規制部21に当接する前に密巻部S1が密着するようになっているが、密巻部S1は、常に密着するようにされてもよい。この場合には、常に密巻部S1を構成するコイル部20の間に隙間が生じないため、クッションラバー5が押し潰されて規制部21に当接する際に、クッションラバー5がコイル部20の間に挟まれず、傷つかない。
なお、本実施の形態においては、クッションラバー5が押し潰されて規制部21に当接する前に、密巻部S1が密着するとしたが、必ずしも密着していなくてもよく、クッションラバー5がコイル部20の間に挟まれない程度に接近した状態となっていればよい。
この接近した状態としては、密巻部S1を構成するコイル部20の間隔が5mm以下であることが好ましいが、コイル部20の間にクッションラバー5が挟まれなければ5mmより大きくても良い。
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なく改造、変形及び変更ができるのは当然である。
1・・・緩衝装置、2・・・シリンダ、3・・・ロッド、4・・・緩衝器、5・・・クッションラバー、C・・・中心径、S・・・コイルスプリング、20,30,40・・・コイル部、21・・・規制部、22・・・面、S1・・・密巻部、S2・・・粗巻部
Claims (5)
- シリンダと、前記シリンダ内に軸方向に出入自在に挿入されるロッドとを有する緩衝器と、
前記緩衝器の外周に配置され前記緩衝器を伸長方向に附勢するコイルスプリングと、
前記ロッドの外周に取り付けられて、前記緩衝器の最収縮時の衝撃を緩和するクッションラバーとを備え、
前記コイルスプリングは、粗巻部と、前記粗巻部よりもピッチが小さく設定され前記クッションラバーに対向する規制部を有する密巻部とを有し、
前記規制部は、内周側を軸方向に沿って切り落としてできる面を有する
ことを特徴とする緩衝装置。 - シリンダと、前記シリンダ内に軸方向に出入自在に挿入されるロッドとを有する緩衝器と、
前記緩衝器の外周に配置され前記緩衝器を伸長方向に附勢するコイルスプリングと、
前記ロッドの外周に取り付けられて、前記緩衝器の最収縮時の衝撃を緩和するクッションラバーとを備え、
前記コイルスプリングは、粗巻部と、前記粗巻部よりもピッチが小さく設定され前記クッションラバーに対向する規制部を有する密巻部とを有し、
前記密巻部の密着時に前記規制部におけるコイル部間の内周側に形成される窪みの深さが、前記粗巻部が密着した場合の前記粗巻部におけるコイル部間の内周側に形成される窪みの深さ未満である
ことを特徴とする緩衝装置。 - 前記密巻部の密着時に、前記規制部の各コイル部の内周面が面一となる
ことを特徴とする
請求項1に記載の緩衝装置。 - 前記密巻部が、常に密着している
ことを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の緩衝装置。 - 前記クッションラバーが押し潰されて拡径し前記規制部に当接する前に前記密巻部が密着する
ことを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の緩衝装置。
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