(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内にピストンを介してピストンロッドを下方に向けて移動自在に挿入し、ピストンはシリンダ内に上部作動油室と下部作動油室とを区画し、上記上部作動油室の上方に空間部を設け、当該空間部を上方作動油室の作動油面を自由表面としてピストンロッドの浸入および退出体積分を補償する気体室とした気液混合型の単筒式油圧緩衝器において、上記上部作動油室における気液境界面における作動油中に遮蔽盤をシリンダの内壁面へと摺接して浮沈可能に設け、これら遮蔽盤とシリンダとの間に位置決め要素を設けて遮蔽盤の下方への沈下を制限すると共に、遮蔽盤とシリンダに亙って上記位置決め状態でのみ遮蔽盤を迂回しつつ上記遮蔽盤で隔成した上部作動油室の上下の部分を連通するバイパス油路を設けたことを特徴とする油圧緩衝器。
【請求項２】
周囲に下方へと向う垂下部を備えたカップ状の部材で遮蔽盤を構成すると共に、シリンダに嵌着したスナップリングで遮蔽盤に位置決めを施し、かつ、遮蔽盤の垂下部を部分的に切り欠いて形成した放射油路とシリンダの内壁面に形成した環状油路とで遮蔽盤を迂回しつつ上部作動油室の上下の部分を連通するバイパス油路を形成した請求項１の油圧緩衝器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、オートバイや自動車等のサスペンション装置に使用される油圧緩衝器に関し、さらに詳しくは、気液混合型の単筒式油圧緩衝器における作動油中への気体の混入を防止するためのものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、油圧緩衝器において作動油中への気体の混入を防止するための手段としては、例えば、昭和５２年９月２２日付で特許出願公開された特開昭５２−１１３４７４号公報に記載されたようなものが知られている。
【０００３】
すなわち、このものは、当該発明と形式を異にする複筒式の油圧緩衝器において、シリンダとアウタシェルとの間にある貯油室の作動油面上にリング状の浮体を浮遊させて配置し、当該浮体により作動油と上方の気体とを隔離して作動油中への気体の混入を防止するようにしている。
【０００４】
その結果、このような複筒式の油圧緩衝器であれば、伸張動作時の減衰力に比べて発生する減衰力の低い圧縮作動時においてのみ、ピストンロッドの浸入体積分に相当する量の少ない作動油が貯油室へと押し出されてくるに過ぎない。
【０００５】
したがって、上記したような気体混入防止手段によっても作動油中への気体の混入を防止することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、当該発明が対象とする作動油室と気体室を区画する移動壁を有しない気液混合型の単筒式油圧緩衝器にあっては、気体の密封性を安定して確保するためにピストンロッドを下方に向けて倒立状態で使用するのが一般である。
【０００７】
そのために、気体室は、必然的にピストンロッドと反対側の上部作動油室の上方に設けられることになる。
【０００８】
このことから、伸張動作時において下部作動油室の断面積と伸張ストロークとの積に応じた多量の作動油が下部作動油室からピストンの減衰バルブで絞られつつ噴流となって上部作動油室へと押し出されてくる。
【０００９】
その結果、上記した気体混入防止手段をこのような気液混合型の単筒式油圧緩衝器に適用しようとして、上部作動油室の作動油面上に円盤状の浮体を浮かべて配置したとしても、当該浮体によって直ちに作動油中への気体の混入を効果的に防止することはできない。
【００１０】
何となれば、この場合にあっては、浮体が環状ではなく円盤状となるために上部作動油室に押し出されてきた作動油が噴流となって衝突したときに、当該浮体が浮き上がって上に持ち上げらるだけでなく傾きをも起し、結果的にシリンダの内壁面との間に隙間を生じて噴流を遮蔽することができずに気体を巻き込んでしまうことになるからである。
【００１１】
勿論、上記浮体の傾きを阻止するためには、当該浮体の厚みを増して作動油の比重に近づけてやればよいが、そうとは言っても、浮体の浮き上がりを許容するのに必要なシリンダの内壁面との間の隙間までもなくすことはできない。
【００１２】
これにより、作動油が噴流となって浮体に衝突すると、当該浮体とシリンダの内壁面との間の隙間を通して作動油が浮体の上部へと浸入し、浮体の比重が作動油に比べて小さかったとしても、この浮体上へと浸入した作動油は、粘性によって再び上部作動油室へと戻ることはできない。
【００１３】
そのために、油圧緩衝器の継続的な伸縮動作に伴って浮体が上部作動油室の作動油中へと向かって次第に沈下していくことになり、圧縮動作時に下部作動油室へと押し出される作動油の流れを阻止して圧側減衰力の発生を妨げる。
【００１４】
しかも、上記の繰り返しにより、次第に浮体が大きく沈下して最終的にはピストンへと当接し、ピストンに対し異常な力を加えて油圧緩衝器としての働きをも阻害することになる。
【００１５】
また、そればかりでなく、この種の倒立型の単筒式油圧緩衝器では、気体室を有するシリンダを車両の車体側へと取り付けて使用することになるので、急激な車体の振動や姿勢の変動がシリンダを通して油圧緩衝器の内部にある作動油に伝達される。
【００１６】
これによって、上部作動油室内の作動油には、油面を水平面状態に維持しようとするための移動や作動油自体の慣性によって生じる移動などで浮体を持ち上げつつ波打ちや飛散を生じることになる。
【００１７】
加えて、これら作動油面の波打ちや飛散現象は、油圧緩衝器の急激な圧縮動作に伴いピストンから受ける作動油自体の慣性によっても発生し、これらの波打ちや飛散の発生により作動油中に気体室の気体を巻き込んでしまうことになる。
【００１８】
その結果、油圧緩衝器の伸側および圧側減衰特性の立ち上がりに応答遅れが生じてそれらの初期減衰特性がダレてしまったり、作動油中への気体の混入状態の進展によっては、減衰特性そのものが低下して車両の振動を充分に吸収し得ないことになる。
【００１９】
したがって、この発明の目的は、伸張動作時の作動油の噴き上げによって生じる気体室内の気体巻き込みと併せて、急激な車体の振動や姿勢の変動或いは急激な圧縮動作によって作動油面に生じる波打ちや飛散をも抑えて作動油中への気体の巻き込みを防止することのできる気液混合型の単筒式油圧緩衝器を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の手段は、 シリンダ内にピストンを介してピストンロッドを下方に向けて移動自在に挿入し、ピストンはシリンダ内に上部作動油室と下部作動油室とを区画し、上記上部作動油室の上方に空間部を設け、当該空間部を上方作動油室の作動油面を自由表面としてピストンロッドの浸入および退出体積分を補償する気体室とした気液混合型の単筒式油圧緩衝器において、上記上部作動油室における気液境界面における作動油中に遮蔽盤をシリンダの内壁面へと摺接して浮沈可能に設け、これら遮蔽盤とシリンダとの間に位置決め要素を設けて遮蔽盤の下方への沈下を制限すると共に、遮蔽盤とシリンダに亙って上記位置決め状態でのみ遮蔽盤を迂回しつつ上記遮蔽盤で隔成した上部作動油室の上下の部分を連通するバイパス油路を設けたことを特徴とするものである。
この場合、 周囲に下方へと向う垂下部を備えたカップ状の部材で遮蔽盤を構成すると共に、シリンダに嵌着したスナップリングで遮蔽盤に位置決めを施し、かつ、遮蔽盤の垂下部を部分的に切り欠いて形成した放射油路とシリンダの内壁面に形成した環状油路とで遮蔽盤を迂回しつつ上部作動油室の上下の部分を連通するバイパス油路を形成するのが好ましい。
【００２１】
すなわち、このように構成することで、油圧緩衝器の伸張動作時に下部作動油室からピストンを通して上部作動油室へと押し出されてくるシリンダからのピストンロッドの退出体積分に相当する量の作動油は、当該ピストンを通るときの流動抵抗で絞られながら伸側減衰力を発生しつつ噴流となって上部作動油室へと流入する。
【００２２】
上記噴流は、そのときの油圧緩衝器の伸張動作速度が速ければ速いほど勢いよく噴き上がって遮蔽盤へと衝突し、当該噴流の噴流圧により遮蔽盤を上方へと向かって押し上げる。
【００２３】
この遮蔽盤の上方への移動に伴い、それまで上部作動油室と気体室とを連通していた遮蔽盤とシリンダに亙るバイパス油路が途中から切り離されて遮断状態へと切り換えられる。
【００２４】
これによって、上部作動油室へと噴流となって流入してきた作動油が遮蔽盤の上方にある気体室へと噴き上がって内部の気体を巻き込み、気体室内の気体が作動油中へと混入してしまうのを阻止する。
【００２５】
そして、以後は、遮蔽盤がフリーピストンとしての作用を行いながら気体室の膨張を許容すると共に、遮蔽盤がバイパス油路を開くようになると当該バイパス油路を通して気体室の膨張を許容し、ピストンロッドの退出によって生じるシリンダ内の容積変化を補償する。
【００２６】
しかも、油圧緩衝器が伸張動作端に達する等して上部作動油室への作動油の噴流がなくなったり、或いは、静止状態になった場合等には、遮蔽盤が自重により元の位置決め状態まで直ちに沈下してバイパス油路を開くことになる。
【００２７】
一方、油圧緩衝器の伸張速度が比較的遅くて上部作動油室へと噴き上がってくる噴流の勢いが弱い場合には、当該噴流によって遮蔽盤を上方へと押し上げることなく上部作動油室へと流入する。
【００２８】
そのために、ピストンロッドの退出に伴って生じた上部作動油室内の容積変化は、遮蔽盤とシリンダに亙るバイパス油路を通して当該遮蔽盤の上方にある作動油を上部作動油室へと吸い込むことによって補償される。
【００２９】
なお、この場合にあっても、バイパス油路を通して上部作動油室へと吸い込まれてくる作動油の流れは緩やかであり、かつ、遮蔽盤の付近にある作動油が流れ込むことになるので作動油が気体室の気体を巻き込むことはない。
【００３０】
それに対して、油圧緩衝器の圧縮動作時にあっては、上記した伸張動作時とは逆に、シリンダへのピストンロッドの浸入体積分に相当する量の作動油を遮蔽盤とシリンダとに亙るバイパス油路を通して当該遮蔽盤の上方へとへと押し上げつつ気体室を圧縮することで、作動油圧力を保持しながらピストンを通して下部作動油室へと向う作動油に流動抵抗を与えて圧側減衰力を発生する。
【００３１】
しかし、このときのピストンの位置は下方にあるので上部作動油室の作動油の水頭は伸張動作時に比べて多く、かつ、ピストンによる作動油の押し上げも遮蔽盤の上方にある作動油の自由油面に対し単純な全面の押し上げとなって静的に行われ、作動油自体が等価的に隔壁となって作動油の噴流を抑制する。
【００３２】
ただし、圧縮動作が急激に行われたとすると、遮蔽盤とシリンダに亙るバイパス油路から作動油が噴流となって気体室に流入することにもなるが、この場合には、先に述べた伸張動作時と同様に遮蔽盤が上方へと押し上げられてバイパス油路を閉じ、かつ、フリーピストンとして作用しつつ作動油中へと気体室の気体が巻き込まれるのを阻止する。
【００３３】
しかも、これに加えて、圧縮動作時にあっては、下部作動油室が作動油で充満されていると共に、上部作動油室の作動油にはバイパス油路を通して気体室の気体圧力が作用しており、これらによって、作動油中からの気体の分離を抑制することになるので何等の異常も発生することはない。
【００３４】
また、これまで述べたことから、作動油に比べて遮蔽盤の比重を大きくとることが可能になるので、伸張動作時に当該遮蔽盤が作動油の噴流を受けても傾くことなくシリンダとの間の隙間を最小限に保ち、当該隙間からの作動油の噴流を抑えて作動油中に気体を巻き込んでしまうのを防止することもできる。
【００３５】
さらに、そればかりでなく、急激な車体の振動や姿勢の変動或いは急激な圧縮動作によって遮蔽盤の上方におけるガス室内の作動油面が波打ちや飛散を起したとしても、これら波打ちや飛散を遮蔽盤により小さく抑えると共に速やかに減衰し、上部作動油室の作動油への気体の巻き込みを防止することにもなる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態である油圧緩衝器を添付した図面に基づいて説明するが、図１にあっては、この発明を自動二輪車の後輪サスペンション装置である気液混合型の単筒式油圧緩衝器１に適用した例を示してある。
【００３７】
すなわち、油圧緩衝器１は、密閉筒体からなるシリンダ２と当該シリンダ２の内部に摺動自在に挿入したピストン３、および、ピストン３からシリンダ２の下端密閉部４を貫通して下方に延びるピストンロッド５、並びに、シリンダ２とピストンロッド５との間に介装した懸架スプリング６とで構成してある。
【００３８】
シリンダ２の内部には、上方部分にピストンロッド５の浸入および退出体積分を補償する気体室Ｇを残して作動油が充填してあり、この作動油は、油面を自由表面として気体室Ｇの気体と接している。
【００３９】
ピストン３は、ピストンロッド５の上端に嵌挿した状態でピストンナット７により固定し、当該ピストン３でシリンダ２の内部を下部作動油室Ａと上部作動油室Ｂとに区画している。
【００４０】
また、ピストン３には、公知の伸側減衰バルブ８と圧側減衰バルブ９が設けてあり、これら伸側および圧側減衰バルブ８，９を通して下部作動油室Ａと上部作動油室Ｂを互いに連通している。
【００４１】
このようにして、上記した油圧緩衝器１は、従来からよく知られている気液混合型の単筒式油圧緩衝器を構成し、シリンダ２とピストンロッド５に設けた取付ブラケット１０，１１を介して車体とリヤフォークの間にピストンロッド５を下に向けて倒立状態に装着される。
【００４２】
そして、当該油圧緩衝器１により、リヤフォークを通して自動二輪車の後輪を懸架しつつ後輪に加わる振動が直接車体に伝わるのを緩衝して乗心地と操縦安定性を確保することになる。
【００４３】
この実施の形態にあっては、上記した構成をもつ油圧緩衝器１に対して、上部作動油室Ｂにおける気液境界面の作動油中に当該作動油よりも比重の大きい遮蔽盤１２を沈めて配置し、この遮蔽盤１２をシリンダ２の内壁面に設けた位置決め要素１３で係止しつつ沈下を制限して浮沈可能に設けてある。
【００４４】
遮蔽盤１２は、図２に示す詳細図にみられるように、周囲に下方へと向う垂下部１２ａを備えたカップ状の部材として構成してあり、この垂下部１２ａを部分的に切り欠いて放射油路１４を形成している。
【００４５】
また、位置決め要素１３は、シリンダ２の内壁面にスナップリング１３ａを嵌着して形成し、このスナップリング１３ａへと垂下部１２ａを当てることによって遮蔽盤１２の位置決めを行うようにしている。
【００４６】
しかも、この状態において、シリンダ２の内壁面に遮蔽盤１２の放射油路１４へと通じる環状油路１５を形成し、これら放射油路１４と環状油路１５により遮蔽盤１２を迂回しつつ上下の部分を連通するバイパス油路１６を形成するようにしたのである。
【００４７】
かくして、バイパス油路１６は、遮蔽盤１２が位置決め要素１３であるスナップリング１３ａで係止される最沈下位置にある状態において、放射油路１４と環状油路１５の連通を確保すると共に、遮蔽盤１２の上面による環状油路１５の閉塞を解除し、遮蔽盤１２を迂回して上下の部分を相互に連通することになる。
【００４８】
それに対して、遮蔽盤１２の上方への移動に伴い上面がシリンダ２の環状油路１５を越えるようになると、環状油路１５が遮蔽盤１２により閉じられてバイパス油路１６の連通が遮断され、このようにして、遮蔽盤１２の上下の部分の連通を遮蔽盤１２によるバイパス油路１６の断続によって切換制御するように構成したのである。
【００４９】
次に、上記のようにして構成した気液混合型の単筒式油圧緩衝器１の作用を基本的な緩衝作用と併せて説明する。
【００５０】
油圧緩衝器１の伸長動作時には、ピストン３で下部作動油室Ａを圧縮しつつ当該下部作動油室Ａ内の作動油を上部作動油室Ｂへと向かいピストン３の伸側減衰バルブ８を押し開いて流し、当該伸側減衰バルブ８で伸張速度に応じた伸側減衰力を発生する。
【００５１】
これにより、上部作動油室Ｂへと押し出されてきた作動油は、伸側減衰バルブ８を押し開いて流れるときの流動抵抗で絞られながら伸側減衰力を発生しつつ噴流となって上部作動油室Ｂへと流入することになる。
【００５２】
しかも、この噴流は、そのときの油圧緩衝器１の伸張速度が速ければ速いほど勢いよく噴き上がって遮蔽盤１２へと衝突し、当該噴流の噴流圧で遮蔽盤１２を上方へと向かって押し上げる。
【００５３】
この遮蔽盤１２の上方への移動によりそれまで通じていた遮蔽盤１２を迂回するバイパス油路１６が直ちに遮断され、上部作動油室Ｂに噴流となって作動油が流入してきたとしても、当該噴流を遮蔽盤１２でカットして作動油中に気体室Ｇの気体が巻き込まれるのを防止する。
【００５４】
そして、以後は、遮蔽盤１２がフリーピストンとしての下降動作と噴流による上昇動作とを行いながら全体としては気体室Ｇの膨張に伴って下降し、ピストンロッド５の退出によって生じるシリンダ２内の容積変化を気体室Ｇの膨張で補償する。
【００５５】
また、油圧緩衝器１が伸張動作端に達する等して上部作動油室Ｂへの作動油の噴流がなくなったり、或いは、静止状態になった場合にあっても、遮蔽盤１２が自重により位置決め要素１３であるスナップリング１３ａで係止される元の下降位置まで直ちに沈下し、バイパス油路１６を開いて遮蔽盤１２の上下の部分を連通する。
【００５６】
さらに、上記に加えて、油圧緩衝器１の伸張速度が遅くて上部作動油室Ｂへと噴き上がる噴流の勢いが弱い場合には、噴流により遮蔽盤１２を上方へと押し上げることなくスナップリング１３ａで係止した状態を保つ。
【００５７】
これにより、ピストンロッド５の退出によって生じた上部作動油室Ｂの容積変化分の作動油は、遮蔽盤１２の上方部分からバイパス油路１６を通して吸い込まれる作動油によって補給される。
【００５８】
しかも、この場合において、遮蔽盤１２の上方から吸い込まれる作動油の流れは比較的緩やかであり、加えて、遮蔽盤１２の上面と接する付近の作動油が流れ込むことになるので作動油中に気体室Ｇの気体が巻き込まれることはない。
【００５９】
一方、それに対して、逆にピストン３が上部作動油室Ｂに向って移動する圧縮動作時にあっては、ピストン３で上部作動油室Ｂ内の作動油をバイパス油路１６から遮蔽盤１２の上方の部分へと押し上げつつ気体室Ｇを圧縮することで作動油圧力を保持しながら、ピストン３の圧側減衰バルブ９を押し開いて圧側減衰力を発生しつつ下部作動油室Ａへと押し出す。
【００６０】
しかし、このときのピストン３の位置は、シリンダ２内の下方にあるので上部作動油室Ｂの作動油の水頭は伸張動作時に比べて多く、かつ、ピストン３による作動油の押し上げも気体室Ｇへの自由油面に対し単純な全面の押し上げとなって静的に行われ、作動油自体が等価的に隔壁となって作動油の噴流を抑制する。
【００６１】
ただし、圧縮動作が急激に行われると、バイパス油路１６から作動油が噴流となって気体室Ｇ側に流入することにもなるが、この場合には、先に述べた伸張動作時と同様に遮蔽盤１２が上方へと向って押し上げられ、バイパス油路１６を閉じて作動油中へと気体室Ｇの気体が巻き込まれるのを阻止する。
【００６２】
しかも、上記に加えて、圧縮動作時にあっては、圧側減衰バルブ９の流動抵抗で下部作動油室Ａに作動油が噴流となって押し出されてくるが、このとき、当該下部作動油室Ａは作動油で充満されている。
【００６３】
また、上部作動油室Ｂの作動油には、バイパス油路１６を通して或いはバイパス油路１６が閉じられているときには遮蔽盤１２のフリーピストン作用によって気体室Ｇの気体圧力が作用しており、これらによって作動油中に含まれている気体が気泡となって分離してくるのを抑制することになる。
【００６４】
さらに、上記と併せて、圧縮動作時のピストンロッド５の浸入によって生じるシリンダ２内の容積変化は、バイパス油路１６を通して遮蔽盤１２の上方部分へと押し出されてくる作動油が、気体室Ｇの気体を押し縮めることで補償されるので何等の異常も発生することはない。
【００６５】
以上によって、当該実施の形態の油圧緩衝器１にあっては、作動油に比べて遮蔽盤１２の比重を大きくとることができるので、油圧緩衝器１の伸張動作時に遮蔽盤１２が作動油の噴流を受けても傾くことなく、シリンダ２の内壁との間の隙間を最小限に保って作動の円滑化と、当該隙間からの作動油の噴流とを抑えて作動油中に気体を巻き込んでしまうのを防止することもできる。
【００６６】
なお、上記した遮蔽盤１２の傾きをより効果的に防いでやるためには、当該実施の形態にみられるように、遮蔽盤１２を上方からスプリング１７の復元力で抑えてやるようにすればよい。
【００６７】
しかも、そればかりでなく、急激な車体の振動や姿勢の変動或いは急激な圧縮動作によってシリンダ２内の作動油面が波打ちや飛散を起したとしても、遮蔽盤１２が常に隔壁部材として作用して作動油中への気体の巻き込みを防止することにもなる。
【００６８】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１の発明によれば、気液混合型の単筒式油圧緩衝器において、上部作動油室における気液境界面における作動油中に遮蔽盤をシリンダの内壁面へと摺接して浮沈可能に設け、これら遮蔽盤とシリンダとの間に位置決め要素を設けて遮蔽盤の下方への沈下を制限すると共に、遮蔽盤とシリンダに亙って上記位置決め状態でのみ遮蔽盤を迂回しつつ上記遮蔽盤で隔成した上部作動油室の上下の部分を連通するバイパス油路を設けたことにより、油圧緩衝器としての有効ストローク長を殆ど損なうことなく、ピストンロッドの退出および浸入によって生じるシリンダ内の容積変化を気体室の膨張および圧縮によって補償し得るばかりか、作動油が上部作動油室へと噴流となって噴き上がってきたとしても当該噴流により遮蔽盤を上方へと押し上げてバイパス油路を遮断し、遮蔽盤を介して気体室の膨張を許容しつつ気体室への作動油の噴き上がりを遮蔽盤で阻止して作動油中への気体の巻き込みを防止することができる。
【００６９】
しかも、上記と併せて、急激な車体の振動や姿勢の変動或いは急激な圧縮動作によって生じる作動油面の波打ちや飛散をも遮蔽盤により抑制して、気体室内の気体が作動油中へと巻き込まれてしまうのを防止することもできる。
【００７０】
また、請求項２の発明によれば、周囲に下方へと向う垂下部を備えたカップ状の部材で遮蔽盤を構成すると共に、シリンダに嵌着したスナップリングで遮蔽盤に位置決めを施し、かつ、遮蔽盤の垂下部を部分的に切り欠いて形成した放射油路とシリンダの内壁面に形成した環状油路とで遮蔽盤を迂回しつつ上下の部分を連通するバイパス油路を形成したことにより、ピストンがスナップリングと接触して上昇を阻止されるまで有効ストロークを大きく保って上記した請求項１の発明と同等の効果をもたせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を適用した気液混合型の単筒式油圧緩衝器の左半分を縦断して示す正面図である。
【図２】この発明の要部である気液混合型の単筒式油圧緩衝器における気体混入防止用の機構部分を拡大して示す部分縦断正面図である。
【符号の説明】
Ａ  下部作動油室
Ｂ  上部作動油室
Ｇ  気体室
１  油圧緩衝器
２  シリンダ
３  ピストン
５  ピストンロッド
６  懸架スプリング
１２  遮蔽盤
１２ａ  垂下部
１３  位置決め要素
１３ａ  スナップリング
１４  放射油路
１５  環状油路
１６  バイパス油路
【図１】
0003867217.tif 000002
【図２】
0003867217.tif 000003