JP4740045B2 - 油圧緩衝器の減衰バルブ - Google Patents

Description

本発明は油圧緩衝器の減衰バルブに関する。

油圧緩衝器の減衰バルブとして、特許文献１、２に記載のものがある。
特許文献１に記載の減衰バルブは、リーフバルブからなるバルブ本体の中央から放射状に延在される複数本のスリットを有するものである。

特許文献２に記載の減衰バルブは、複数のリーフバルブを積層してなり、積層時にその中央から外周側に向けて放射状に延在される複数のスリットが形成されるものである。
英国特許966137 特許3191229

特許文献１、２に記載の減衰バルブの減衰特性は、ピストン速度が増加するに従い、スリットの開口面積が増大し、減衰力の増加が緩やかになるものに限られる。

本発明の課題は、ピストン速度が増加するに従い、減衰力の増加率が増大する減衰バルブを提供することにある。

請求項１の発明は、ピストン速度が増加するに従い、開口面積が縮小し、減衰力の増加率が増大する油圧緩衝器の減衰バルブであって、お椀状のバルブ本体を有し、バルブ本体のお椀外周部とお椀底部の間に複数の渦巻状のスリットを設け、バルブ本体のお椀外周部を固定部とし、バルブ本体がお椀中心軸に沿って弾性的に伸縮し、スリットの開口面積を拡縮するようにしたものである。

(a)減衰バルブの減衰特性は、ピストン速度が増加するに従い、開口面積が縮小し、減衰力の増加率が増大する。

(b)減衰バルブはバルブ本体がお椀中心軸に沿って弾性的に伸縮し、バルブ本体に設けた渦巻状のスリットの開口面積を拡縮するようにし、上述(a)の減衰特性を簡易に実現可能にした。バルブ本体の全体形状（外径、高さ）、板厚、スリット形状等の変更により、その減衰特性を自由にセッティングできる。

図１はフロントフォークを示す断面図、図２は図１の要部拡大断面図、図３はピストンに載せた逆止弁を示す平面図、図４はピストンを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図、図５は逆止弁を示し、（Ａ）は平面図、(Ｂ)は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図６は図２のVI部を拡大して示す断面図、図７は減衰バルブを示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図、図８はバルブストッパを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。

自動二輪車等の倒立型フロントフォーク（油圧緩衝器）１０は、図１、図２に示す如く、車体側アウタチューブ１１に、車輪側インナチューブ１２を摺動自在に挿入して倒立にし、両チューブ１１、１２の間に懸架スプリング１３を介装している。

アウタチューブ１１の下端（車輪側をいう）内周と、インナチューブ１２の上端（車体側をいう）外周の２位置には、アウタチューブ１１とインナチューブ１２の摺動をガイドするブッシュ１４、１５が嵌着されている。アウタチューブ１１の下端内周部には、オイルシール１６、ダストシール１７が嵌着されている。

アウタチューブ１１は不図示のアッパ又はロアのブラケットを介して車体側に支持され、インナチューブ１２は該インナチューブ１２の下端外周に螺着されて固定される車軸ブラケット１８を介して車軸に結合される。

アウタチューブ１１の上端部にはキャップ２１が螺着され、キャップ２１に螺着して固定したシートパイプ２２をインナチューブ１２に設けたパイプガイド２３のガイドリング２４に摺動自在に液密に挿入する。このとき、インナチューブ１２は上端側から一定長さ範囲に渡るカラー１９を螺着されて挿着され、カラー１９の下端内周にパイプガイド２３を螺着される。

インナチューブ１２に設けたパイプガイド２３に挿入されたシートパイプ２２の挿入端にはピストン２５が固定され、ピストン２５のピストンリング２６をインナチューブ１２の内周に摺接する。これにより、シートパイプ２２はインナチューブ１２に対しセンタリングされる。ピストン２５は、図４に示す如くに構成され、上小径部をシートパイプ２２の内周に嵌着されるとともに、それらの半径方向に挿着されるピン２７によりその嵌着状態を固定化される。２５Ａはピン２７のために上小径部に設けたピン孔、２５Ｂはピストンリング２６のために大径部に設けた環状溝である。

アウタチューブ１１のキャップ２１に固定したシートパイプ２２に上述の如くに設けたピストン２５の大径部下面と、インナチューブ１２に固定した車軸ブラケット１８の底面に設けたスプリングシート２８との間に、前述の懸架スプリング１３を介装する。ピストン２５はピストンリング２６が設けられる大径部から下方に延びる下小径部を備え、この下小径部まわりの大径部下面に懸架スプリング１３を着座させる。

フロントフォーク１０は、アウタチューブ１１とインナチューブ１２の内部に作動油を装填する。インナチューブ１２とシートパイプ２２の間の環状領域であって、パイプガイド２３とピストン２５に挟まれる領域を作動油室３１とする。インナチューブ１２の少なくとも下端側の内周領域であって上記作動油室３１を構成しない領域と、シートパイプ２２の下端側の内周領域とをピストン２５の中心孔２５Ｃを介して一連の油溜室３２とする。アウタチューブ１１の上端側の内周領域と、シートパイプ２２の上端側の内周領域を、油溜室３２の上部で、シートパイプ２２に設けた通孔２２Ａを介して一連をなす気体室３３とする。

尚、アウタチューブ１１とインナチューブ１２の間の環状隙間であって、上下のブッシュ１４、１５に挟まれる領域は、インナチューブ１２（カラー１９）に設けた通孔１２Ａを介して、油溜室３２、気体室３３に連通され、体積補償される。

フロントフォーク１０は、作動油室３１と油溜室３２を連通する減衰力発生手段３４をシートパイプ２２に設ける。減衰力発生手段３４は、図２に示す如く、孔状オリフィス３４Ａからなり、フロントフォーク１０の伸長行程時に、作動油室３１の油を油溜室３２に排出する通路を形成し、その通路抵抗に起因する伸側減衰力を発生する。

フロントフォーク１０は、図２、図３に示す如く、ピストン２５に、油溜室３２から作動油室３１への油の流入を許容し、その逆流を阻止する逆止弁３５を設ける。逆止弁３５は、ピストン２５と同一外径をなし、インナチューブ１２の内周に摺接できる。逆止弁３５は、作動油室３１内で、シートパイプ２２側に固定したバルブ押え手段３６により押圧され、ピストン２５の大径部の上端面に密着するように載せられる。バルブ押え手段３６は、シートパイプ２２の下端面と、シートパイプ２２が嵌着されたピストン２５の上小径部の段差面との間に挟持されるバルブストッパ３７と、バルブストッパ３７にバックアップされて逆止弁３５を押圧するバルブスプリング３８にて構成される。

ピストン２５は、図４に示す如く、大径部の上端面〜下端面に貫通し、作動油室３１と油溜室３２を連通可能にする複数の油路４１を、大径部の周方向複数位置（本実施例では４位置）に備える。逆止弁３５は、図５に示す如く、概ね円盤状をなし、外周の周方向複数位置（本実施例では４位置）に円弧状に切欠かれた切欠状油路４２を備える。バルブ押え手段３６のバルブストッパ３７は、シートパイプ２２側に固定された状態で、インナチューブ１２との間に環状通路４３を設ける。

シートパイプ２２にピストン２５を固定し、ピストン２５の大径部の上端面の所定位置に逆止弁３５を組付けた状態で、逆止弁３５の切欠状油路４２とピストン２５の油路４１はシートパイプ２２の軸方向視でそれらの一部も重なり合わないように不合致にされる。本実施例では、ピストン２５の大径部の軸方向に圧入した回り止めピン３９に、逆止弁３５の位置合わせ孔３５Ａを摺動自在に係入し、両者の油路４１、４２の位置を互いに上述の不合致状態に組付け維持する。

フロントフォーク１０にあっては、逆止弁３５がピストン２５の端面に載っている状態では、逆止弁３５の切欠状油路４２は、ピストン２５の油路４１と不合致であり、ピストン２５により閉じられる。フロントフォーク１０の圧縮行程で、油溜室３２の油がピストン２５の油路４１を介して逆止弁３５をピストン２５の端面から押し開くと、油溜室３２の油は、ピストン２５の油路４１を経た後、逆止弁３５のインナチューブ１２側外周油路４２から、バルブ押え手段３６のインナチューブ１２側環状通路４３を通って作動油室へ流入する。これにより、油路４１、４２の通路抵抗に起因する圧側減衰力を発生する。

フロントフォーク１０は、ピストン２５の中心孔２５Ｃに減衰力発生手段５０を設け、減衰力発生手段５０を挟む上下の油溜室３２をそれぞれ上油溜室３２Ａと下油溜室３２Ｂに区画する。減衰力発生手段５０は、図６に示す如く、ピストン２５の中心孔２５Ｃの上端段差孔に減衰バルブ５１、バルブストッパ５２を順に重ねて嵌着し、中心孔２５Ｃの上端環状溝に係着される止め輪５３によりこれらの減衰バルブ５１、バルブストッパ５２をその段差孔に固定する。

減衰バルブ５１は、図７に示す如く、自由状態で概ねお椀状の金属、合成樹脂等からなるバルブ本体５１Ａを有し、バルブ本体５１Ａの円形状お椀外周部５１Ｂとお椀底部５１Ｃの間に、複数の相並ぶ渦巻状スリット５１Ｄを設けて構成される。減衰バルブ５１のお椀外周部５１Ｂをピストン２５の中心孔２５Ｃの段差孔に嵌着される固定部とする。減衰バルブ５１のバルブ本体５１Ａはお椀中心軸に沿う方向から作用する油圧を受けたとき、お椀中心軸に沿って自由状態から弾性的に伸縮し、スリット５１Ｄの開口面積（特に、減衰バルブ５１の側面視における開口面積）を拡縮する。尚、減衰バルブ５１は、お椀底部５１Ｃの中心に小孔５１Ｅを開口している。

バルブストッパ５２は、図８に示す如く、孔開き円板状をなし、環状部５２Ａをピストン２５の中心孔２５Ｃの段差孔に嵌着されて減衰バルブ５１のお椀外周部５１Ｂに重なる固定部とする。環状部５２Ａの直径上に設けられる平棒状ストッパ部５２Ｂは、減衰バルブ５１のバルブ本体５１Ａが軸方向の縮み側に変位し、お椀底部５１Ｃがお椀外周部５１Ｂと面一になる位置まで押し込まれたときに、お椀底部５１Ｃに衝合してこれを制止し、バルブ本体５１Ａの縮み側変位を規制する。

減衰力発生手段５０は、減衰バルブ５１のお椀外周部５１Ｂをピストン２５の中心孔２５Ｃに固定したとき、お椀底部５１Ｃをお椀外周部５１Ｂより下油溜室３２Ｂの側に突き出し配置する。フロントフォーク１０の圧縮行程で、下油溜室３２Ｂの油がピストン２５の中心孔２５Ｃ、減衰バルブ５１のスリット５１Ｄを通って上油溜室３２Ａに移行するとき、スリット５１Ｄの通路抵抗に起因する圧側減衰力を発生する。この圧縮行程で、ピストン速度が増加するに従い、下油溜室３２Ｂの油圧が増大すると、その油圧が減衰バルブ５１のお椀底部５１Ｃをお椀中心軸に沿う縮み側に押圧し、バルブ本体５１Ａをお椀中心軸に沿って弾性的に縮め、スリット５１Ｄの開口面積が縮小し、結果として圧側減衰力の増加率が増大することになる。減衰バルブ５１のバルブ本体５１Ａが最大限縮んでお椀外周部５１Ｂとお椀底部５１Ｃが面一をなすに至ったとしても、スリット５１Ｄは尚一定の開口面積を有して閉鎖せず、圧側減衰力が無限大に増加することを回避する。

尚、フロントフォーク１０の伸長行程では、上油溜室３２Ａの油がピストン２５の中心孔２５Ｃ、減衰バルブ５１のスリット５１Ｄを通って下油溜室３２Ｂに移行するが、上油溜室３２Ａの油圧が減衰バルブ５１のお椀底部５１Ｃを伸側に押圧し、バルブ本体５１Ａをお椀中心軸に沿って弾性的に伸ばし、スリット５１Ｄの開口面積を増大する。これにより、油は下油溜室３２Ｂに容易に補充される。

従って、フロントフォーク１０は、懸架スプリング１３と気体室３３の気体ばねにより、車両が路面から受ける衝撃力を吸収し、懸架スプリング１３と気体ばねによる衝撃力の吸収に伴なうアウタチューブ１１とインナチューブ１２の伸縮振動を以下の減衰力により制振する。

（圧縮時）
フロントフォーク１０の圧縮時には、アウタチューブ１１及びシートパイプ２２がインナチューブ１２に対して沈み込んで作動油室３１が拡張され、作動油室３１が負圧になる結果、油溜室３２の油が、前述の如くに逆止弁３５を押し開き、ピストン２５の油路４１、逆止弁３５の切欠状油路４２、インナチューブ１２とバルブストッパ３７の間の環状通路４３を通って作動油室３１に流入し、油路４１、４２の通路抵抗に起因する圧側減衰力を生ずる。

同時に、下油溜室３２Ｂの油がピストン２５の中心孔２５Ｃ、減衰力発生手段５０の減衰バルブ５１のスリット５１Ｄを通って上油溜室３２Ａに流入し、スリット５１Ｄの通路抵抗に起因する圧側減衰力を生ずる。

（伸長時）
フロントフォーク１０の伸長時には、ピストン２５が作動油室３１を加圧する結果、逆止弁３５は閉じられ、作動油室３１の油が減衰力発生手段３４のオリフィス３４Ａを通って油溜室３２に排出され、オリフィス３４Ａの通路抵抗に起因する伸側減衰力を生ずる。

尚、フロントフォーク１０の最大圧縮時には、アウタチューブ１１のキャップ２１の下端面に設けてあるバンプラバー１０１がインナチューブ１２（カラー１９）の上端面に衝合して最圧縮時の緩衝を行なう。

また、フロントフォーク１０の最伸長時には、シートパイプ２２の下端側外周部に係止したスプリング受１０２Ａが支持するリバウンドスプリング１０２をインナチューブ１２（カラー１９）に設けてあるパイプガイド２３の下端面に衝合して最伸長時の緩衝を行なう。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)減衰バルブ５１の減衰特性は、ピストン速度が増加するに従い、開口面積が縮小し、減衰力の増加率が増大する。

(b)減衰バルブ５１はバルブ本体５１Ａがお椀中心軸に沿って弾性的に伸縮し、バルブ本体５１Ａに設けた渦巻状のスリット５１Ｄの開口面積を拡縮するようにし、上述(a)の減衰特性を簡易に実現可能にした。バルブ本体５１Ｄの全体形状（外径、高さ）、板厚、スリット形状等の変更により、その減衰特性を自由にセッティングできる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

図１はフロントフォークを示す断面図である。 図２は図１の要部拡大断面図である。 図３はピストンに載せた逆止弁を示す平面図である。 図４はピストンを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。 図５は逆止弁を示し、（Ａ）は平面図、(Ｂ)は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図６は図２のVI部を拡大して示す断面図である。 図７は減衰バルブを示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。 図８はバルブストッパを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。

符号の説明

１０ フロントフォーク（油圧緩衝器）
５１ 減衰バルブ
５１Ａ バルブ本体
５１Ｂ お椀外周部
５１Ｃ お椀底部
５１Ｄ 渦巻状スリット

Claims (1)

1. ピストン速度が増加するに従い、開口面積が縮小し、減衰力の増加率が増大する油圧緩衝器の減衰バルブであって、
   お椀状のバルブ本体を有し、
   バルブ本体のお椀外周部とお椀底部の間に複数の渦巻状のスリットを設け、
   バルブ本体のお椀外周部を固定部とし、
   バルブ本体がお椀中心軸に沿って弾性的に伸縮し、スリットの開口面積を拡縮する油圧緩衝器の減衰バルブ。

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