(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ロッドを出没可能に挿通させ、又シリンダ内にそれぞれ気体を封入したピストン側気室とロッド側気室とをピストンで画成し、ロッド側気室内にＯリング状に形成されたリバウンドストッパを設けている気体バネにおいて、シリンダのボトム部に上記ピストン側気室に加圧された気体を封入する封入用孔を形成し、シリンダ内でピストンが最圧縮状態あるいは最圧縮近傍状態にあるときにロッド側気室の内圧を大気圧に設定した状態で密封し、次いで上記封入孔を介して上記ピストン側気室に加圧された気体を封入して上記ロッド側気室を圧縮させながら当該ロッド側気室のバネ力をあらかじめ大気圧以上に高く維時させ、最伸長時に上記ロッド側室のバネ力と上記リバウンドストッパの弾性力とを協働させて衝撃の緩和を図ることを特徴とする気体バネ。
【請求項２】
シリンダがボトム部にこのシリンダ内のピストン側気室に加圧された気体を封入するための外部に通じる封入用孔を有してなる請求項１に記載の気体バネ。
【請求項３】
シリンダがピストンを摺動可能に収装する筒状の本体と、この本体の開口端に連結されながら軸芯部にロッドを挿通させるヘッド体とを有してなる請求項１又は２に記載の気体バネ。
【請求項４】
ロッドがシリンダの軸芯部に臨在されてピストンを連設させる筒状の本体と、この本体の開口端に連結されるヘッド体とを有してなる請求項１、２又は３に記載の気体バネ。
【請求項５】
シリンダを構成するヘッド体の内周にロッドの外周に摺接するチェックシールと軸受部材とダストシールとを保持してなる請求項３に記載の気体バネ。
【請求項６】
ロッドを構成する本体の内側をサブ気室にしながら軸芯部にアクチュエーターを臨在させる一方で、ピストンにアクチュエーターの駆動で開閉作動する切換バルブを配在してなり、切換バルブの開閉作動でシリンダ内のピストン側気室とサブ気室との連通遮断が選択されてなる請求項４に記載の気体バネ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、気体バネの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エアや不活性ガスなどの気体が封入されていながら、たとえば、自転車における車体側と後輪側との間に配在されて、後輪に入力される路面振動を吸収する気体バネとしては、これまでに種々の提案がある。
【０００３】
その中で、たとえば、図２に示す気体バネにあっては、シリンダ１内にロッド２が出没可能に挿通されると共に、このロッド２の図中で下端となる基端に連設されたピストン３がシリンダ１内に摺動可能に収装されていながらこのシリンダ１内に上記の気体が封入されるピストン側気室Ｒ１とロッド側気室Ｒ２を画成するとしている。
【０００４】
そして、この気体バネにあっては、ピストン３の図中で下端面となる受圧面たるピストン側気室Ｒ１側の端面に環状のバンプクッション４を有し、ピストン３の図中で上端面となる背面たるロッド側気室Ｒ２側の端面に伸び切りバネに相当する環状のリバウンドストッパ５を有するとしている。
【０００５】
ちなみに、このバンプクッション４とリバウンドストッパ５は、それぞれ弾性に富む、たとえば、ゴム材で形成されている。
【０００６】
それゆえ、この気体バネによれば、バンプクッション４でこの気体バネの最圧縮時にピストン３がシリンダ１、すなわち、図示するところでは、シリンダ１を構成する有底筒状に形成の本体１１におけるボトム部１１ａに衝突することを阻止し得ることになる。
【０００７】
そして、この気体バネによれば、リバウンドストッパ５でこの気体バネの最伸長時にピストン３がシリンダ１、すなわち、図示するところでは、本体１１に連結されて同じくシリンダ１を構成する筒状に形成のヘッド体１２に衝突することを阻止し得ることになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の気体バネにあっては、最伸長時における衝撃緩和が思うに任せない、すなわち、ピストン３がシリンダ１たるヘッド体１２に衝突しているようないわゆるアタリ感があると指摘される可能性がある。
【０００９】
すなわち、上記の気体バネにあっては、ロッド２内に特殊な構成を有するために、ロッド２の径が言わば大きく設定されていて、ピストン側気室Ｒ１とロッド側気室Ｒ２における受圧面積に大きな差を生じるように構成されている。
【００１０】
それゆえ、ロッド側気室Ｒ２に配在されるリバウンドストッパ５は、Ｏリング状に形成されていて、ロッド側気室Ｒ２の容積をいたずらに減少させず、ピストン３の有効ストローク領域をできるだけ長くし得るように配慮している。
【００１１】
その結果、このリバウンドストッパ５は、図示しないが、ある程度巻数を有することが必須になるコイルバネや筒状に形成されたゴム体からなる場合に比較して、短いストロークで簡単に潰れることになり、最伸長時におけるエネルギー吸収が充分に実現されず、ピストン３がシリンダ１たるヘッド体１２に衝突しているようないわゆるアタリ感を発現させることになる。
【００１２】
ちなみに、リバウンドストッパ５が簡単に潰れないようにするために、Ｏリングを構成するゴム材における硬度を上げると、上記のアタリ感が一層鮮明に感じられることになり、採用できない選択になる。
【００１３】
この発明は、上記した事情を鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、所定のバネ機能を発揮し得るのはもちろんのこと、最伸長時におけるアタリ感をなくして、その汎用性の向上を期待するのに最適となる気体バネを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明の手段は、 シリンダ内にピストンを介してロッドを出没可能に挿通させ、又シリンダ内にそれぞれ気体を封入したピストン側気室とロッド側気室とをピストンで画成し、ロッド側気室内にＯリング状に形成されたリバウンドストッパを設けている気体バネにおいて、シリンダのボトム部に上記ピストン側気室に加圧された気体を封入する封入用孔を形成し、シリンダ内でピストンが最圧縮状態あるいは最圧縮近傍状態にあるときにロッド側気室の内圧を大気圧に設定した状態で密封し、次いで上記封入孔を介して上記ピストン側気室に加圧された気体を封入して上記ロッド側気室を圧縮させながら当該ロッド側気室のバネ力をあらかじめ大気圧以上に高く維時させ、最伸長時に上記ロッド側室のバネ力と上記リバウンドストッパの弾性力とを協働させて衝撃の緩和を図ることを特徴とするものである。
【００１５】
このとき、ロッド側気室の密封は、大気圧下にある不活性ガス雰囲気中で実行されるのが好ましい。
【００１６】
それゆえ、爾後にピストン側気室に加圧された気体が封入されることで、ロッド側気室が圧縮されて加圧状態になり、このロッド側気室におけるバネ力があらかじめ高く維持され、その結果、この気体バネの最伸長時にあらかじめ高く維持されたバネ力とリバウンドストッパの弾性力とが協働することになる。
【００１７】
そして、上記した構成において、より具体的には、シリンダがボトム部にこのシリンダ内のピストン側気室に加圧された気体を封入するための外部に通じる封入用孔を有してなるとする。
【００１８】
また、シリンダがピストンを摺動可能に収装する有底筒状の本体と、この本体の開口端に連結されながら軸芯部にロッドを挿通させるヘッド体とを有してなるとする。
【００１９】
さらに、ロッドがシリンダの軸芯部に臨在されてピストンを連設させる筒状の本体と、この本体の開口端に連結されるヘッド体とを有してなるとする。
【００２０】
そしてまた、シリンダを構成するヘッド体の内周にロッドの外周に摺接するチェックシール，軸受部材およびダストシールを保持してなるとする。
【００２１】
そしてさらに、ロッドを構成する本体の内側をサブ気室にしながら軸芯部にアクチュエーターを臨在させる一方で、ピストンにアクチュエーターの駆動で開閉作動する切換バルブを配在してなり、切換バルブの開閉作動でシリンダ内のピストン側気室とサブ気室との連通遮断が選択されてなるとする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、図示した実施形態に基づいて、この発明を説明するが、この発明による気体バネにあっても、基本的には、前記した従来の気体バネと同様の構成を有している。
【００２３】
それゆえ、以下に図示するところにおいて、その構成が従来の気体バネの場合と同様となるところについては、図中に同一の符号を付するのみとして、要する場合を除き、その詳しい説明を省略し、以下には、この発明において特徴となるところを中心に説明する。
【００２４】
ちなみに、図示する実施形態にあって、シリンダ１は、ピストン３を摺動可能に収装する有底筒状の本体１１と、この本体１１の図中で上端となる開口端に螺着によって連結されながら軸芯部にロッド２を挿通させるヘッド体１２とを有してなる。
【００２５】
このとき、シリンダ１を構成するヘッド体１２の内周には、ロッド２の外周に摺接するシール６，軸受部材７およびダストシール８が保持されてなるとしている。
【００２６】
これによって、シリンダ１を構成する本体１１にあっては、その内周にリバウンドストッパ５を近隣させる部位を除いてピストン３を摺動させるのに充分となる加工をすれば足りることになる。
【００２７】
さらに、ロッド２は、シリンダ１を構成する本体１１の軸芯部に臨在されてピストン３を連設させる筒状の本体２１と、この本体２１の図中で上端となる開口端に螺着によって連結されるヘッド体２２とを有してなる。
【００２８】
このとき、ロッド２を構成する本体２１は、内側を後述するサブ気室Ｒ３にしながら軸芯部に同じく後述するアクチュエーターＡを臨在させている。
【００２９】
このように、ロッド２を構成する本体２１が筒状に形成されることで、ロッド２を軽量にしながら上記のサブ気室Ｒ３を確保し、また、アクチュエーターＡの臨在を可能にし得ることになる。
【００３０】
以上のように構成されているこの発明による気体バネにあっては、シリンダ１内でピストン３が最圧縮状態あるいは最圧縮近傍状態にあるときにロッド側気室Ｒ２が大気圧下に密封されると共に、爾後にピストン側気室Ｒ１に加圧された気体が封入されるとしている。
【００３１】
このとき、ロッド側気室Ｒ２の密封は、大気圧下にある窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気中で実行されるのが好ましく、この場合には、不活性ガス雰囲気エリアが必要になるが、爾後にロッド側気室Ｒ２が関与する部位に酸化による錆を発現させないで済む点で有利となる。
【００３２】
また、ロッド側気室Ｒ２の密封後にピストン側気室Ｒ１に加圧された気体、たとえば、同じく窒素ガスなどの不活性ガスが封入されることで、ロッド側気室Ｒ２が圧縮されて加圧状態になる。
【００３３】
そして、ピストン側気室Ｒ１に加圧された気体を封入するために、図示するところでは、シリンダ１を構成する本体１１におけるボトム部１１ａにこのシリンダ１内、すなわち、本体１１内のピストン側気室Ｒ１に気体を封入するための外部に通じる封入用孔１１ｂを有している。
【００３４】
ちなみに、図示しないが、この封入用孔１１ｂには、多くの場合に、外部からの手動操作を許容する封入栓が連繋されるであろう。
【００３５】
それゆえ、上記のようにして、ロッド側気室Ｒ２におけるバネ力があらかじめ高く維持される場合には、この気体バネの最伸長時に、あらかじめ高く維持されたロッド側気室Ｒ２におけるバネ力と、このロッド側気室Ｒ２に配在されているリバウンドストッパ５の弾性力とがこの気体バネの最伸長時に協働することになる。
【００３６】
その結果、気体バネの最伸長時にリバウンドストッパ５の弾性力のみによって衝撃緩和を図る場合に比較して、最伸長時におけるエネルギー吸収が充分に実現されてより効果的な衝撃緩和が可能になり、ピストン３がシリンダ１たるヘッド体１２に衝突しているようないわゆるアタリ感が発現されなくなる。
【００３７】
以上からすれば、この発明にあっては、ロッド側気室Ｒ２における内圧をより高くする程に最伸長時における効果的な衝撃緩和が可能になるから、たとえば、ロッド側気室Ｒ２を大気圧下に密封した後に加圧気体を封入して加圧するとしても良いことになる。
【００３８】
このときには、図示しないが、たとえば、ヘッド体１２にロッド側気室Ｒ２に連通する通路を設けると共に、この通路に連繋するガス封入栓などを設けることになるであろう。
【００３９】
上記したところに加えて、この発明による気体バネにあっては、ピストン３に設けられた切換バルブＶの切換作動で、大きい気体容量による圧縮比の小さいバネ力と、小さい気体容量による圧縮比の大きいバネ力とが得られるとしている。
【００４０】
すなわち、ピストン３は、ピストン側気室Ｒ１とサブ気室Ｒ３とを連通する連通路（符示せず）を有すると共に、この連通路にこの連通路を開閉する上記の切換バルブＶと、この切換バルブＶに直列する絞りとしてのオリフィスＯとを有するとしている。
【００４１】
このとき、ピストン３の中央部には、上記の切換バルブＶに連通しながら上記の連通路の一部を構成する流路３ａが形成されており、この流路３ａは、上記したサブ気室Ｒ３に連通している。
【００４２】
ちなみに、切換バルブＶは、背後側から附勢バネＶｓで附勢されるポペット型の弁体Ｖｐを有していて、この弁体ＶｐがアクチュエーターＡの駆動によって附勢バネＶｓの附勢力に抗して図示する下降状態たる後退状態にあるときに、ピストン側気室Ｒ１とサブ気室Ｒ３の連通を許容し、弁体Ｖｐが附勢バネＶｓの附勢力によって図中で上昇状態となる前進状態におかれるときに、ピストン側気室Ｒ１とサブ気室Ｒ３の連通を遮断するとしている。
【００４３】
なお、上記のアクチュエーターＡは、ロッド２を構成するヘッド体２２に保持されているコネクターＣに電気的に接続されていて、このコネクターＣに外部からの電気信号が入力されるときに駆動するとしている。
【００４４】
また、上記のオリフィスＯは、弁体Ｖｐが後退して開弁状態にあるときに、軸状の先端部（符示せず）の回りに環状に形成される。
【００４５】
それゆえ、この図示する気体バネにあっては、ピストン側気室Ｒ１がサブ気室Ｒ３と連通するときに、言わば大きい容量による圧縮比の小さいバネ力が得られ、ピストン側気室Ｒ１がサブ気室Ｒ３との連通を遮断されるときに、言わば小さい容量による圧縮比の大きいバネ力が得られることになる。
【００４６】
前記したところは、気体バネが自転車に架装される場合を例にしたが、この気体バネの機能するところからすれば、自転車に代えて自動二輪車とされるとしても良く、さらには、凡そ路面などの下方からの振動が入力されるスノーモービルや車椅子あるいは四輪車両などに架装されるとしても良く、その場合において、前記した作用効果が得られるのはもちろんである。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、この発明にあっては、シリンダ内でピストンが最圧縮状態あるいは最圧縮近傍状態にあるときにロッド側気室の内圧を大気圧に設定し、次いでピストン側気室に加圧された気体を封入してロッド側気室を加圧させることにより当該ロッド側気室のバネ力をあらかじめ大気圧以上に高く維持させることが出来る。
このため、気体バネの最伸長時にあらかじめ大気圧以上に高く維持されたロッド側気室におけるバネ力と、このロッド側気室に配在されているリバウンドストッパの弾性力とが協働することになり、気体バネの最伸長時に、リバウンドストッパの弾性力のみで衝撃緩和を図る場合に比較して、最伸長時におけるエネルギー吸収が充分に実現されてより効果的な衝撃緩和が可能になり、ピストンがシリンダに衝突しているようないわゆるアタリ感が発現されなくなる。
【００４９】
ちなみに、ロッド側気室の密封は、大気圧下にある窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気中で実行されるのが好ましく、この場合には、爾後にロッド側気室が関与する部位に酸化による錆を発現させないで済む点で有利となる。
【００５０】
そして、請求項２の発明にあっては、ピストン側気室への加圧された気体の封入が容易になる。
【００５１】
また、請求項３および請求項５の発明にあっては、シリンダを構成する本体の内周にリバウンドストッパを近隣させる部位を除いてピストンを摺動させるのに充分となる加工をすれば足りることになる。
【００５２】
さらに、請求項４および請求項６の発明にあっては、気体バネにおいて、ピストンに設けられた切換バルブの切換作動で、大きい気体容量による圧縮比の小さいバネ力と、小さい気体容量による圧縮比の大きいバネ力とが得られることになる。
【００５３】
その結果、この発明の気体バネによれば、所定のバネ機能を発揮し得るのはもちろんのこと、最伸長時におけるアタリ感をなくして、その汎用性の向上を期待するのに最適となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による気体バネを示す縦断面図である。
【図２】従来の気体バネを図１と同様に示す図である。
【符号の説明】
１  シリンダ
２  ロッド
３  ピストン
３ａ  流路
４  バンプクッション
５  リバウンドストッパ
６  シール
７  軸受部材
８  ダストシール
１１，２１  本体
１１ａ  ボトム部
１１ｂ  封入用孔
１２，２２  ヘッド体
Ａ  アクチュエーター
Ｃ  コネクター
Ｒ１  ピストン側気室
Ｒ２  ロッド側気室
Ｒ３  サブ気室
Ｖ  切換バルブ
Ｖｐ  弁体
Ｖｓ  附勢バネ
【図１】
0004275342.tif 000002
【図２】
0004275342.tif 000003