リヤクッションユニット
【課題】二輪車の車体振動を抑制するのに最適な減衰特性を実現して良好な乗り心地を得ることができるリヤクッションユニットを提供する事である。
【解決手段】圧力室Ｃを形成するハウジング６と、圧力室Ｃ内に摺動自在に挿入されて圧力室を伸側圧力室７と圧側圧力室８とに区画するフリーピストン９と、伸側室Ｒ１と伸側圧力室７とを連通する伸側通路１０と、圧側室Ｒ２と圧側圧力室８とを連通する圧側通路１１と、フリーピストン９のハウジング６に対する変位を抑制する附勢力を発揮するばね要素１２と、伸側通路１０の途中に設けられて伸側通路１０の流路抵抗を可変にする可変バルブ１３とを備え、圧側通路１１は圧側室Ｒ２と圧側圧力室８を等圧に保つことを特徴とする。
【解決手段】圧力室Ｃを形成するハウジング６と、圧力室Ｃ内に摺動自在に挿入されて圧力室を伸側圧力室７と圧側圧力室８とに区画するフリーピストン９と、伸側室Ｒ１と伸側圧力室７とを連通する伸側通路１０と、圧側室Ｒ２と圧側圧力室８とを連通する圧側通路１１と、フリーピストン９のハウジング６に対する変位を抑制する附勢力を発揮するばね要素１２と、伸側通路１０の途中に設けられて伸側通路１０の流路抵抗を可変にする可変バルブ１３とを備え、圧側通路１１は圧側室Ｒ２と圧側圧力室８を等圧に保つことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二輪車の車体と後輪との間に介装されて車体の振動を抑制するリヤクッションユニットの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の車体と車輪との間に介装される緩衝器にあっては、ピストン速度に応じた減衰力を発揮することで、車体の振動を抑制するものが一般的である。
【０００３】
ここで、自動車の構造を考えると、車体がばねとして振る舞うタイヤと懸架ばねで支持されているので、自動車に入力される振動周波数が車体の固有振動数（共振周波数）の近傍にあると、車体の振動が励起されることになる。
【０００４】
そのため、車体の共振周波数周辺の周波数をもつ振動に対して、緩衝器が大きな減衰力を発揮させるようにすれば、車体の振動を抑制することができる。しかしながら、上記共振周波周辺以外の振動に対して緩衝器が過剰な減衰力を発揮すると、懸架ばねによる車体への振動絶縁効果を邪魔してしまい、却って車両における乗り心地を損ねてしまうことがある。
【０００５】
しがたって、緩衝器に入力される振動の周波数に依存して減衰力を変化させると、車両の乗り心地を向上することができ、これを実現する、いわゆる、周波数感応型の緩衝器が開発されるに至っている。
【０００６】
この周波数感応型の緩衝器としては、たとえば、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されシリンダ内を上室と下室に区画するピストンと、ピストンに設けられた上室と下室を連通して通過する液体の流れに抵抗を与える減衰通路と、ピストンロッドの先端に設けられて圧力室を形成するハウジングと、ハウジング内に摺動自在に挿入されて圧力室を上室に連通される上部側室と下室に連通される下室側室とに区画するフリーピストンと、フリーピストンを附勢するコイルばねとを備えて構成されていて、図５に示すように、比較的低い周波数帯の振動に対しては大きな減衰力を発揮し、高い周波数帯の振動に対しては小さい減衰力を発揮するようになっている（たとえば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３３６８１６号公報
【特許文献２】特開２００７−７８００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、従来の緩衝器は、周波数に感応した減衰特性を発揮する周波数感応型の緩衝器であって、車両における乗り心地を向上することができる点で非常に有用ではあるが、以下の問題がある。
【０００９】
上記緩衝器の構成では、初期設定通りの減衰特性を発揮するが、この初期設定は、上述のように、減衰通路および圧力室と上室および下室とを連通する通路の流路抵抗、フリーピストンの断面積およびコイルばねのばね乗数によって決定されて、一度決定されると、後から自由に変更する事ができず、個々の車両毎に最適となる減衰特性を実現する事が難しい。むろん、減衰力を可変にするには、特開２００８−２９８２２７号公報に開示されているように、減衰通路と並行する通路を設けて、当該通路における流路抵抗を変更することも考えられなくはないが、そうすると、図５の減衰特性の曲線を図５中の矢印で示すように上下方向へシフトさせることはできるが、減衰力の変化幅自体を変更することができないので、最適な減衰特性を得ることは難しい。
【００１０】
また、上記緩衝器にあっては、上部側室と上室とが比較的流路抵抗の少ない通路によって連通されているが、下部側室と下室とが流路抵抗の大きいオリフィスによって連通されている。すると、緩衝器の伸長行程では、上室に伸長によって圧縮される上部側室と同等の圧力を作用させることでフリーピストンを変位させる一方、緩衝器の収縮行程では、オリフィスによる圧力損失のため、収縮によって圧縮される下部側室の圧力より減圧された圧力が下室に作用し、この減圧された圧力でフリーピストンを押すことになるので、伸長行程に比較して収縮行程ではフリーピストンの変位は減少することになる。したがって、上記緩衝器では、収縮における減衰力の周波数に対応する変化幅が伸長行程におけるそれよりも小さくなる特性を有している。このような緩衝器を、そのまま、二輪車の車体と後輪に組み込まれるリヤクッションユニットとして用いると、特に、収縮行程における減衰力の低下幅が小さいので、路面からの高周波の突き上げ入力（インパクトショック）を充分に吸収できず、良好な乗り心地を得ることが難しい場合もある。
【００１１】
そこで、本発明は、上記した不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、二輪車の車体振動を抑制するのに最適な減衰特性を実現して良好な乗り心地を得ることができるリヤクッションユニットを提供する事である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した目的を解決するために、本発明における課題解決手段は、二輪車の後輪と車体の一方に連結されるシリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されシリンダ内を伸側室と圧側室に区画するピストンと、一端がピストンに連結されるとともに二輪車の後輪と車体の他方に連結されるピストンロッドと、ピストンに設けられて伸側室と圧側室を連通するとともに通過する液体の流れに抵抗を与える減衰通路とを備えて上記車体の振動を抑制する減衰力を発揮するリヤクッションユニットにおいて、圧力室を形成するハウジングと、圧力室内に摺動自在に挿入されて圧力室を伸側圧力室と圧側圧力室とに区画するフリーピストンと、伸側室と伸側圧力室とを連通する伸側通路と、圧側室と圧側圧力室とを連通する圧側通路と、フリーピストンのハウジングに対する変位を抑制する附勢力を発揮するばね要素と、伸側通路の途中に設けられて伸側通路の流路抵抗を可変にする可変バルブとを備え、圧側通路は圧側室と圧側圧力室を等圧に保つことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のリヤクッションユニットによれば、収縮行程における減衰力の低下幅を大きくすることができるので、二輪車が路面上の突起を通過するときのような、高周波で振幅の大きく振動（インパクトショック）が入力されても、当該インパクトショックを充分に吸収でき、良好な乗り心地を得ることができる。
【００１４】
また、このリヤクッションユニットにあっては、伸側通路における流路抵抗を可変バルブで調節することで、減衰特性における減衰力変化幅を調節することができ、二輪車の車体振動を抑制するのに最適な減衰特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施の形態におけるリヤクッションユニットの縦断面図である。
【図２】一実施の形態におけるリヤクッションユニットのピストン部の拡大縦断面図である。
【図３】一実施の形態におけるリヤクッションユニットの振動周波数に対する減衰特性を示した図である。
【図４】一実施の形態におけるリヤクッションユニットの伸縮両行程の減衰特性における減衰力変化幅を説明する図である。
【図５】従来の緩衝装置における減衰特性を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図に基づいて本発明を説明する。本発明のリヤクッションユニットＲＣＵは、図１および図２に示すように、図示しない二輪車の後輪と車体の一方に連結されるシリンダ１と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されシリンダ１内を伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２に区画するピストン２と、一端がピストン２に連結されるとともに図外の二輪車の後輪と車体の他方に連結されるピストンロッド３と、ピストン２に設けられて伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２を連通するとともに通過する液体の流れに抵抗を与える減衰通路４，５と、圧力室Ｃを形成するハウジング６と、圧力室Ｃ内に摺動自在に挿入されて圧力室Ｃを伸側圧力室７と圧側圧力室８とに区画するフリーピストン９と、伸側室Ｒ１と伸側圧力室７とを連通する伸側通路１０と、圧側室Ｒ２と圧側圧力室８とを連通する圧側通路１１と、フリーピストン９のハウジング６に対する変位を抑制する附勢力を発揮するばね要素１２と、伸側通路１０の途中に設けられて伸側通路１０の流路抵抗を可変にする可変バルブ１３とを備えて構成されており、伸縮時に減衰力を発揮して図示しない車体の振動を抑制する。
【００１７】
そして、伸側室Ｒ１および圧側室Ｒ２さらには圧力室Ｃ内には作動油等の液体が充満され、また、シリンダ１の下端側方には、タンクＴが連結されており、タンクＴ内は、液体が充満されるとともにシリンダ１に設けたタンク連通孔４０を介して下室Ｒ２に連通される図示しない液室と、気体が充填される図示しない気室とに区画されている。このタンクＴは、シリンダ１内にピストンロッド３が進退することにより、シリンダ１内で生じる液体の過不足を気室の体積を変化させることで吸収するようになっている。タンクＴ内において、液室と気室との区画は、たとえば、タンクＴ内を摺動する摺動隔壁で区画されてもよいし、タンクＴ内に内部が気室として機能するベローズやブラダを収容して行うようにしてもよい。なお、リヤクッションユニットＲＣＵにおけるストローク長との兼ね合いにもよるが、シリンダ１内に気室を形成することができれば、タンクＴを廃止してもよく、また、シリンダ１の外周を覆う外筒を設けてシリンダ１と外筒との間に気室を形成する複筒型に設定される場合にもタンクＴを廃止することができる。伸側室Ｒ１、圧側室Ｒ２および圧力室Ｃ内に充填される液体は、作動油以外にも、たとえば、水、水溶液といった液体を使用することもできる。
【００１８】
以下、リヤクッションユニットＲＣＵの各部について詳細に説明する。ピストン２は、シリンダ１内に移動自在に挿通されたピストンロッド３の一端３ａに連結され、ピストンロッド３は、シリンダ１の図中上端に固定された環状のロッドガイド１５の内周を通して外方へ突出されている。なお、ピストンロッド３とロッドガイド１５との間はシール部材１６によって封止されており、シリンダ１内は液密状態に保たれている。
【００１９】
また、ピストン２は、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２を連通する減衰通路４，５を備えており、減衰通路４の図１中下端がピストン２の図１中下方に積層される減衰バルブとしてのリーフバルブ１７で開閉されるようになっており、また、減衰通路５の図１中上端がピストン２の図１中上方に積層される減衰バルブとしてのリーフバルブ１８で開閉されるようになっている。そして、リーフバルブ１７は、環状であってピストン２とともにピストンロッド３の一端３ａに装着されて、ピストン２が図１中上方に移動するリヤクッションユニットＲＣＵの伸長行程時に、液体が減衰通路４を伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ向けて流れる際に撓んで減衰通路４を開放するとともに当該液体の流れに抵抗を与え、逆向きの流れに対しては減衰通路４を閉塞するようになっており、減衰通路４を伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ向かう流れのみを許容する一方通行の通路に設定している。他方、リーフバルブ１８は、環状であってピストン２とともにピストンロッド３の一端３ａに装着されて、ピストン２が図１中下方に移動するリヤクッションユニットＲＣＵの収縮行程時に、液体が減衰通路５を圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向けて流れる際に撓んで減衰通路５を開放するとともに当該液体の流れに抵抗を与え、逆向きの流れに対しては減衰通路５を閉塞するようになっており、減衰通路５を圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう流れのみを許容する一方通行の通路に設定している。つまり、リーフバルブ１７は、伸長行程時に減衰通路４を流れる液体の流れに抵抗を与える伸側減衰バルブとして機能し、リーフバルブ１８は、収縮行程時に減衰通路５を流れる液体の流れに抵抗を与える圧側減衰バルブとして機能する。このように、減衰通路４，５を複数設ける場合には、減衰通路を一方通行に設定するようにして、伸長行程時のみ或いは収縮行程時のみに液体が流れるようにしてもよく、また、減衰通路が双方向の流れを許容して通過する液体の流れに抵抗を与えるようにしてもよい。減衰通路を通過液体の流れに抵抗を与える減衰通路たらしめる減衰バルブとしては、上記したリーフバルブのほか、ポペットバルブやオリフィス、チョークといった種々の減衰バルブを使用することができる。
【００２０】
つづいて、圧力室Ｃは、この実施の形態の場合、ピストンロッド３の一端３ａの最先端外周に設けた螺子部３ｂに螺合される中空なハウジング６によって形成されており、当該ハウジング６は、上記ピストン２およびリーフバルブ１７，１８をピストンロッド３の一端３ａに固定するピストンナットとしても機能している。
【００２１】
そして、ハウジング６内に形成された圧力室Ｃは、当該圧力室Ｃ内に摺動自在に挿入されるフリーピストン９で図２中上方の伸側圧力室７と図２中下方の圧側圧力室８とに仕切られていて、フリーピストン９は、圧力室Ｃ内でハウジング６に対して図２中上下方向に変位することができるようになっている。
【００２２】
詳しくは、ハウジング６は、ピストンロッド３の一端３ａに形成の螺子部３ｂに螺合されるナット部２０と、ナット部２０の外周から垂下されるとともにフリーピストン９が摺動自在に摺接する筒部２１と、筒部２１の図２中下端開口部に螺合される環状のばね受２２とを備えて構成されて、圧側室Ｒ２内に圧力室Ｃを画成している。なお、筒部２１とばね受２２との一体化に際しては、螺合のほかに加締めや溶接等の他の方法を採用することも可能である。
【００２３】
また、ナット部２０は、その内周にピストンロッド３の螺子部３ｂに螺合する螺子部２０ａを備えるとともに、外周断面形状が図示しない工具で把持可能なように円形以外の形状であって当該工具に符合する形状、たとえば、一部を切欠いた形状や六角形等の形状とされており、工具でナット部２０の外周を把持してナット部２０を周方向へ回転せしめて、上記ナット部２０に所定の締め付けトルクを付加して螺子部３ｂへ螺着することができるようになっている。筒部２１は、側部にポート２１ａが設けられており、当該ポート２１ａにて圧力室Ｃと圧側室Ｒ２とを連通している。
【００２４】
ばね受２２は、筒部２１の下端開口端に螺着されていて、環状であって内周で圧側通路１１を形成しており、当該圧側通路１１で圧側圧力室８を圧側室Ｒ２へ連通している。
【００２５】
また、伸側圧力室７は、ピストンロッド３の伸側室Ｒ１に臨む側部から一端３ａの端部へ通じる伸側通路１０によって、伸側室Ｒ１へ通じている。この伸側通路１０は、ピストンロッド３の伸側室Ｒ１に臨む側部から開口する横穴１０ａと、一端３ａの端部から開口して横穴１０ａへ通じる縦穴１０ｂとで構成されており、縦穴１０ｂ内には、筒状の弁座部材２３が固定されており、この弁座部材２３は、環状弁座２３ａを伸側通路１０内に形成している。
【００２６】
このように形成される圧側通路１１の流路抵抗は、圧力損失が生じない程度に流路面積を極力大きくとっていて、圧側室Ｒ２と圧側圧力室８とを等圧に保つことができるようになっている。
【００２７】
さらに、ピストンロッド３には、その他端３ｃから縦穴１０ｂに通じる中空部３ｄが設けられており、この中空部３ｄ内には、コントロールロッド２４が挿通され、当該コントロールロッド３０の図１中下端となる先端には、ニードル型弁体２５が一体に設けられている。このニードル型弁体２５は、途中で傾斜角が変化する円錐形状をしており、基端がコントロールロッド２４の外径より小径に設定されて段部が設けられており、当該段部で上記環状弁座２３ａへ離着座可能な環状のシート部２６を形成している。
【００２８】
このニードル型弁体２５は、図２に示すように、シート部２６を環状弁座２３ａに着座させると、伸側通路１０を遮断することができ、また、シート部２６を環状弁座２３ａから離座させると、環状弁座２３ａの内縁との間に環状隙間が形成されて伸側通路１０を開放することができるようになっている。そして、ニードル型弁体２５を環状弁座２３ａに対して遠近させることで、当該環状隙間の断面積（流路面積）を変化させることができ、伸側通路１０が当該環状隙間を通過する液体の流れに与える抵抗を調節することができ、このニードル型弁体２５と環状弁座２３ａとで可変バルブ１３を構成している。なお、ニードル型弁体２５が最大限に環状弁座２３ａから遠ざかって伸側通路１０を最大開放しても、液体の流れに充分な流路抵抗を与えるようになっていて、圧力損失を伴うようになっている。
【００２９】
コントロールロッド２４のニードル型弁体２５が設けられる反対側の端部である図１中上端は、円錐形とされてテーパ面２４ａが形成されている。他方、ピストンロッド３の他端３ｃには、ピストンロッド３の他端３ｃを図示しない車体へ固定するためのブラケット２７が装着されており、当該ブラケット２７の側方から開口する調整口２７ａには、円錐形状の先端２８ａを持つ調整螺子２８が螺着されている。そして、調整螺子２８の先端２８ａは、コンロロールロッド２４のテーパ面２４ａに当接させてあって、この調整螺子２８を回転させて送り螺子機構の要領で調整口２７ａ内へ進退させることで、コントロールロッド２４をピストンロッド３内で上下に移動させることができるようになっている。すなわち、調整螺子２８を外部操作で回転させることでニードル型弁体２５を環状弁座２３ａに遠近させることができるようになっている。なお、調整螺子２８を調整口２７ａから退出させる方向へ移動させてニードル型弁体２５を環状弁座２３ａから遠ざける場合、コントロールロッド２４が伸側圧力室７や伸側室Ｒ１内の圧力によって附勢されるので、ニードル側弁体２５を環状弁座２３ａから遠ざかる方向へ附勢するばねを用いずとも、ニードル型弁体２５を環状弁座２３ａから遠ざけることができる。この場合、コントロールロッド２４とニードル型弁体２５を一体化しているが、別体としてもよく、また、ニードル型弁体２５を環状弁座２３ａに対して遠近させる機構は、上記したところに限定されるものではなく、油圧などを用いてもよいし、さらには、コントロールロッド２４自体に送り螺子機構を配してよいし、送り螺子機構の駆動にモータを用いることも可能である。
【００３０】
そして、圧力室Ｃ内に挿入されるフリーピストン９は、円盤状の鏡部３０と、鏡部３０の外周に連なってハウジング６の筒部２１の内周に摺接する摺接筒３１とを備えて、ハウジング６内を伸側室Ｒ１に連通される伸側圧力室７と圧側室Ｒ２に連通される圧側圧力室８とに区画している。また、フリーピストン９は、摺接筒３１の外周の全周渡って設けた環状溝３２と、環状溝３２を伸側圧力室７へ連通する連通孔３３とを備えていて、環状溝３２をハウジング６の筒部２１に形成のポート２１ａに対向させる場合には、圧側室Ｒ２を伸側圧力室７へ連通し、環状溝３２が上記ポート２１ａへ対向せずに摺接筒３１でポート２１ａを閉塞する場合には、圧側室Ｒ２と伸側圧力室７との連通を断つようになっている。ポート２１ａは、この実施の形態の場合、途中にオリフィスＯを備えており、通過する液体の流れに抵抗を与えて所定の圧力損失を生じるようになっていて、圧側室Ｒ２と伸側圧力室７との間に差圧を生じせしめるようになっている。
【００３１】
さらに、このフリーピストン９に、フリーピストン９のハウジング６に対する変位量に比例してその変位を抑制する附勢力を作用させるため、伸側圧力室７内であってナット部２０とフリーピストン９の鏡部３０との間、および、圧側圧力室８内であってばね受２２とフリーピストン９の鏡部３０との間に、それぞれ、ばね要素１２としてコイルばね３４，３５をともに圧縮状態で介装してあり、フリーピストン９は、これらコイルばね３４，３５のばね要素１２によって上下側から挟持されて、圧力室Ｃ内の所定の中立位置に位置決められた上で弾性支持されている。中立位置は、圧力室Ｃの軸方向の中央を指すものではなく、フリーピストン９がばね要素１２によって位置決められる位置のことである。
【００３２】
なお、ばね要素１２としては、フリーピストン９を弾性支持できればよいので、コイルばね３４，３５以外のものを採用してもよく、たとえば、皿ばね等の弾性体を用いてフリーピストン９を弾性支持するようにしてもよい。また、一端がフリーピストン９に連結される単一のバネ要素を用いる場合には、ナット部２０あるいはばね受２２に他端を固定するようにしてもよい。
【００３３】
コイルばね３４の図２中上端は、ナット部２０の図２中下端に形成した嵌合凹部２０ｂの内周に嵌合されて半径方向に位置決められ、また、コイルばね３５の図２中下端は、ばね受２２の内周に形成した嵌合凹部２２ａの内周に嵌合されて半径方向に位置決められている。このように、コイルばね３４，３５は、上記のごとく、ともにセンタリングされて、フリーピストン９に対し位置ずれが防止されており、これによって安定的にフリーピストン９に附勢力を作用させることが可能となっている。
【００３４】
上記したように、フリーピストン９は、ハウジング６内でばね要素１２としてのコイルバネ３４，３５によって弾性支持されてばね要素１２による附勢力以外に力が作用していない状態ではハウジング６内で中立位置に位置決められ、当該中立位置にあるときには必ず上記環状溝３２がポート２１ａに対向して伸側圧力室７と圧側室Ｒ２とが連通されるようになっている。他方、フリーピストン９がある程度、中立位置から変位すると、フリーピストン９の摺接筒３１の外周がポート２１ａに完全にオーバーラップしてこれを閉塞するようになっている。なお、フリーピストン９がポート２１ａを閉塞し始める中立位置からの変位量は、任意に設定することができ、ポート２１ａを閉塞し始めるフリーピストン９の図２中上方となる伸側圧力室７側への中立位置からの変位量と、ポート２１ａを閉塞し始めるフリーピストン９の図２中下方となる圧側圧力室８側への中立位置からの変位量とを異なるように設定してもよい。
【００３５】
つまり、このリヤクッションユニットＲＣＵの場合、フリーピストン９の中立位置からの変位量が所定の変位量となるとき、ポート２１ａが環状溝３２に対向する状況から摺接筒３１の外周に対向し始める状況に移行して徐々にポート２１ａの流路面積を減少し始めて、流路抵抗が徐々に増加するようになっている。
【００３６】
したがって、上記所定の変位量は、環状溝３２の図２中上下方向幅の設定および、ポート２１ａの開口位置によって任意に設定することができる。そして、この実施の形態では、フリーピストン９の変位量の増加に伴って徐々にポート２１ａの流路面積が減少し、フリーピストン９がストロークエンドに達すると、ポート２１ａが完全に閉塞して、伸側圧力室７は、伸側通路１０を介して伸側室Ｒ１のみに連通されるようになっている。
【００３７】
なお、この実施の形態では、ポート２１ａを二つ設けているが、その数は任意であり、環状溝を筒部２１の内周に設け、フリーピストン９の外周側と伸側圧力室７を連通するポートをフリーピストン９に設けるようにしてもよい。
【００３８】
つづいて、リヤクッションユニットＲＣＵの基本的な作動について説明する。まず、フリーピストン９における中立位置からの変位量がポート２１ａを閉塞し始めない範囲内である場合における動作について説明する。この場合、フリーピストン９は、ポート２１ａが完全に連通状態に維持されてポート２１ａにおける流路抵抗が変化せずに一定となる。
【００３９】
まず、リヤクッションユニットＲＣＵが収縮行程にある場合には、フリーピストン９はハウジング６に対して伸側圧力室７と圧側圧力室８の差圧に応じて自由に変位する。そして、圧側圧力室８は圧側通路１１を介して圧縮されて高圧となる圧側室Ｒ２の圧力と等圧に保たれる一方、伸側圧力室７は、伸側通路１０を介して伸側室Ｒ１へ連通されるとともに、ポート２１ａを介して圧側室Ｒ２へも連通されるものの、伸側圧力室７の圧力は、ポート２１ａの圧力損失によって伸側室Ｒ１よりは高圧となるが圧側圧力室８の圧力よりはごく小さくなるので、フリーピストン９の変位量は大きくなる。
【００４０】
他方、リヤクッションユニットＲＣＵが伸長行程にある場合には、フリーピストン９はハウジング６に対して伸側圧力室７と圧側圧力室８の差圧に応じて自由に変位する。この場合、圧側圧力室８は圧側通路１１を介して拡大されて低圧となる圧側室Ｒ２の圧力と等圧に保たれる一方、伸側圧力室７は、圧縮されて昇圧される伸側室Ｒ１へ流路抵抗が付与される伸側通路１０を介して連通されるため、伸側圧力室７の圧力は、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２の圧力の中間の圧力にしかならず、フリーピストン９の変位量は収縮行程に比較して小さくなる。
【００４１】
また、リヤクッションユニットＲＣＵに入力される振動の振幅が同じであれば、振動が高周波になればなるほど、伸側圧力室７と圧側圧力室８との差圧が大きくなり、フリーピストン９の変位量も大きくなる。
【００４２】
フリーピストン９の変位量は、圧力室Ｃを見掛け上通過して液体の流量を示しており、圧力室Ｃを通過する流量は減衰通路４，５を迂回する流量であるので、フリーピストン９の変位量が大きくなればなるほど、迂回する流量が多くなり、リヤクッションユニットＲＣＵの発生減衰力の低減効果が高くなる。つまり、リヤクッションユニットＲＣＵは、図３に示すように、低周波振動に対しては高い減衰力を発揮し、高周波振動に対しては小さい減衰力を発揮するとともに、伸長行程時における減衰力変化幅Ｘよりも収縮行程時における減衰力変化幅Ｙのほうが大きくなる減衰特性を発揮する。
【００４３】
したがって、このリヤクッションユニットＲＣＵによれば、収縮行程における減衰力の低下幅を大きくすることができるので、二輪車が路面上の突起を通過するときのような、高周波で振幅の大きく振動（インパクトショック）が入力されても、当該インパクトショックを充分に吸収でき、良好な乗り心地を得ることができる。
【００４４】
また、このリヤクッションユニットＲＣＵにあっては、伸側通路１０における流路抵抗を可変バルブ１３で調節することができ、当該可変バルブ１３における調節にて、伸側圧力室７の圧力を制御することができるようになっている。伸側圧力室７の圧力を制御することは、すなわち、フリーピストン９の変位量を制御することに繋がり、フリーピストン９の変位量を制御することで、減衰通路４，５の迂回流量を調節することができるので、図４に示すように、伸縮両工程における減衰特性における減衰力変化幅を調節することができる。すなわち、減衰特性を図４中の斜線範囲内で調節することができる。このように従来の緩衝器では、減衰特性曲線を上下にしかシフトできなかったところ、本発明のリヤクッションユニットＲＣＵにあっては、減衰特性における減衰力変化幅を調節することができるので、二輪車の車体振動を抑制するのに最適な減衰特性を得ることができる。
【００４５】
さらに、伸側通路１０をピストンロッド３の伸側室Ｒ１に臨む側部から一端へ通じるようにして配して、ピストンロッド３の一端３ａに連結したハウジング６の圧力室Ｃへ連通させるようにしているので、ハウジング６をピストン２を当該ピストンロッド３に固定するピストンナットとして機能させつつ、伸側通路１０の途中に設けられるべき可変バルブ１３をピストンロッド３内に効率的に配置することができる。また、ピストンロッド３が伸側通路１０に連通される中空部３ｄを備えて、当該中空部３ｄ内に上記ニードル型弁体２５を駆動するコントロールロッドを挿通することで、外部操作で簡単にリヤクッションユニットＲＣＵの減衰特性を調節することができる。
【００４６】
なお、上記した作用効果は、ポート２１ａと環状溝３２の有無に関係なく、享受することができる。すなわち、伸側圧力室７と圧側室Ｒ２とを流路抵抗を備えた通路で連通しない構成を採用しても上記作用効果を享受することができる。つづいて、ポート２１ａと環状溝３２とを設けたことによる利点について説明する。
【００４７】
リヤクッションユニットＲＣＵに入力される振動の周波数が高く振幅が大きくなると、フリーピストン９における中立位置からの変位量も大きくなり、フリーピストン９がポート２１ａを閉塞し始め、フリーピストン９がストロークエンドへ達するとポート２１ａが完全に閉塞される状態となる。
【００４８】
このように、フリーピストン９がポート２１ａを閉塞し始めた後は変位量に応じてポート２１ａと環状溝３２の重なりあう面積（ラップ面積）が小さくなり、ポート２１ａを絞る格好となって、当該ポート２１ａを通過する液体の流れに与えられる流路抵抗がフリーピストン９の変位量の増加とともに徐々に大きくなる。 すると、リヤクッションユニットＲＣＵは、振動周波数が比較的高い場合、フリーピストン９がポート２１ａを閉塞し始める位置へ変位するまでは、比較的低い減衰力を発生しているが、フリーピストン９がポート２１ａを閉塞し始める位置を越えて変位するようになると、徐々にポート２１ａにおける流路抵抗が徐々に大きくなっていくので、フリーピストン９のそれ以上のストロークエンド側への移動速度が減少されて、圧力室Ｃを介しての伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２との液体の移動量も減少し、その分、減衰通路４，５を通過する液体量が増加することになり、リヤクッションユニットＲＣＵの発生減衰力が徐々に大きくなっていく。
【００４９】
そして、フリーピストン９がストロークエンドに達すると、それ以上、圧力室Ｃを介して伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２との液体の移動はなくなり、リヤクッションユニットＲＣＵの伸縮方向が転ずるまでは液体は減衰通路４，５のみを通過することになり、リヤクッションユニットＲＣＵは、減衰力低減効果が消失してリーフバルブ１７，１８に依存した大きな減衰力を発揮することになる。
【００５０】
すなわち、フリーピストン９がストロークエンドまで変位してしまうような高周波数で大振幅の振動がリヤクッションユニットＲＣＵに対し入力されても、リヤクッションユニットＲＣＵは、フリーピストン９の中立位置からの変位量が任意の変位量を超えるとフリーピストン９がストロークエンドに達するまでに、徐々に発生減衰力を大きくするので、低い減衰力から急激に高い減衰力に変化することが無くなる。つまり、フリーピストン９がストロークエンドに達して圧力室Ｃを介しての伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２間の液体の交流ができなくなるときに急激に減衰力の大きさが変化してしまうことがなくなり、低減衰力から高減衰力への減衰力変化がなだらかとなる。さらに、フリーピストン９が圧力室Ｃにおける両端側のストロークエンドまで到る際に、徐々に発生減衰力を大きくするので、減衰力の急激な変化を抑制する機能は、リヤクッションユニットＲＣＵの伸圧の両行程で発揮される。したがって、このリヤクッションユニットＲＣＵにあっては、高周波数で振幅が大きい振動が入力されても、発生減衰力がなだらかに変化することになって、搭乗者に減衰力の変化によるショックを知覚させずにすみ、車両における乗り心地を向上することができる。
【００５１】
また、このリヤクッションユニットＲＣＵにあっては、フリーピストン９がコイルばね３４，３５によって、フリーピストン９を中立位置に戻す附勢力が作用しているので、必要な時に減衰力の急激な変化を抑制する機能を発揮できないという事態を回避することができる。
【００５２】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明のリヤクッションユニットは、二輪車の制振用途に利用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ シリンダ
２ ピストン
３ ピストンロッド
３ａ ピストンロッドの一端
３ｂ ピストンロッドの螺子部
３ｃ ピストンロッドの他端
３ｄ ピストンロッドの中空部
４，５ 減衰通路
６ ハウジング
７ 伸側圧力室
８ 圧側圧力室
９ フリーピストン
１０ 伸側通路
１０ａ 横穴
１０ｂ 縦穴
１１ 圧側通路
１２ ばね要素
１３ 可変バルブ
１４ 摺動隔壁
１５ ロッドガイド
１６ シール部材
１７，１８ リーフバルブ
２０ ナット部
２１ 筒部
２２ ばね受
２０ａ 螺子部
２０ｂ 嵌合凹部
２１ａ ポート
２３ 弁座部材
２３ａ 環状弁座
２４ コントロールロッド
２５ ニードル型弁体
２６ シート部
２７ ブラケット
２７ａ 調整口
２８ 調整螺子
２８ａ 調整螺子の先端
２４ａ テーパ面
３０ 鏡部
３１ 摺接筒
３２ 環状溝
３３ 連通孔
３４，３５ ばね要素としてコイルばね
４０ タンク連通孔
Ｃ 圧力室
Ｏ オリフィス
Ｒ１ 伸側室
Ｒ２ 圧側室
ＲＣＵ リヤクッションユニット
Ｔ タンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二輪車の車体と後輪との間に介装されて車体の振動を抑制するリヤクッションユニットの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の車体と車輪との間に介装される緩衝器にあっては、ピストン速度に応じた減衰力を発揮することで、車体の振動を抑制するものが一般的である。
【０００３】
ここで、自動車の構造を考えると、車体がばねとして振る舞うタイヤと懸架ばねで支持されているので、自動車に入力される振動周波数が車体の固有振動数（共振周波数）の近傍にあると、車体の振動が励起されることになる。
【０００４】
そのため、車体の共振周波数周辺の周波数をもつ振動に対して、緩衝器が大きな減衰力を発揮させるようにすれば、車体の振動を抑制することができる。しかしながら、上記共振周波周辺以外の振動に対して緩衝器が過剰な減衰力を発揮すると、懸架ばねによる車体への振動絶縁効果を邪魔してしまい、却って車両における乗り心地を損ねてしまうことがある。
【０００５】
しがたって、緩衝器に入力される振動の周波数に依存して減衰力を変化させると、車両の乗り心地を向上することができ、これを実現する、いわゆる、周波数感応型の緩衝器が開発されるに至っている。
【０００６】
この周波数感応型の緩衝器としては、たとえば、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されシリンダ内を上室と下室に区画するピストンと、ピストンに設けられた上室と下室を連通して通過する液体の流れに抵抗を与える減衰通路と、ピストンロッドの先端に設けられて圧力室を形成するハウジングと、ハウジング内に摺動自在に挿入されて圧力室を上室に連通される上部側室と下室に連通される下室側室とに区画するフリーピストンと、フリーピストンを附勢するコイルばねとを備えて構成されていて、図５に示すように、比較的低い周波数帯の振動に対しては大きな減衰力を発揮し、高い周波数帯の振動に対しては小さい減衰力を発揮するようになっている（たとえば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３３６８１６号公報
【特許文献２】特開２００７−７８００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、従来の緩衝器は、周波数に感応した減衰特性を発揮する周波数感応型の緩衝器であって、車両における乗り心地を向上することができる点で非常に有用ではあるが、以下の問題がある。
【０００９】
上記緩衝器の構成では、初期設定通りの減衰特性を発揮するが、この初期設定は、上述のように、減衰通路および圧力室と上室および下室とを連通する通路の流路抵抗、フリーピストンの断面積およびコイルばねのばね乗数によって決定されて、一度決定されると、後から自由に変更する事ができず、個々の車両毎に最適となる減衰特性を実現する事が難しい。むろん、減衰力を可変にするには、特開２００８−２９８２２７号公報に開示されているように、減衰通路と並行する通路を設けて、当該通路における流路抵抗を変更することも考えられなくはないが、そうすると、図５の減衰特性の曲線を図５中の矢印で示すように上下方向へシフトさせることはできるが、減衰力の変化幅自体を変更することができないので、最適な減衰特性を得ることは難しい。
【００１０】
また、上記緩衝器にあっては、上部側室と上室とが比較的流路抵抗の少ない通路によって連通されているが、下部側室と下室とが流路抵抗の大きいオリフィスによって連通されている。すると、緩衝器の伸長行程では、上室に伸長によって圧縮される上部側室と同等の圧力を作用させることでフリーピストンを変位させる一方、緩衝器の収縮行程では、オリフィスによる圧力損失のため、収縮によって圧縮される下部側室の圧力より減圧された圧力が下室に作用し、この減圧された圧力でフリーピストンを押すことになるので、伸長行程に比較して収縮行程ではフリーピストンの変位は減少することになる。したがって、上記緩衝器では、収縮における減衰力の周波数に対応する変化幅が伸長行程におけるそれよりも小さくなる特性を有している。このような緩衝器を、そのまま、二輪車の車体と後輪に組み込まれるリヤクッションユニットとして用いると、特に、収縮行程における減衰力の低下幅が小さいので、路面からの高周波の突き上げ入力（インパクトショック）を充分に吸収できず、良好な乗り心地を得ることが難しい場合もある。
【００１１】
そこで、本発明は、上記した不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、二輪車の車体振動を抑制するのに最適な減衰特性を実現して良好な乗り心地を得ることができるリヤクッションユニットを提供する事である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した目的を解決するために、本発明における課題解決手段は、二輪車の後輪と車体の一方に連結されるシリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されシリンダ内を伸側室と圧側室に区画するピストンと、一端がピストンに連結されるとともに二輪車の後輪と車体の他方に連結されるピストンロッドと、ピストンに設けられて伸側室と圧側室を連通するとともに通過する液体の流れに抵抗を与える減衰通路とを備えて上記車体の振動を抑制する減衰力を発揮するリヤクッションユニットにおいて、圧力室を形成するハウジングと、圧力室内に摺動自在に挿入されて圧力室を伸側圧力室と圧側圧力室とに区画するフリーピストンと、伸側室と伸側圧力室とを連通する伸側通路と、圧側室と圧側圧力室とを連通する圧側通路と、フリーピストンのハウジングに対する変位を抑制する附勢力を発揮するばね要素と、伸側通路の途中に設けられて伸側通路の流路抵抗を可変にする可変バルブとを備え、圧側通路は圧側室と圧側圧力室を等圧に保つことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のリヤクッションユニットによれば、収縮行程における減衰力の低下幅を大きくすることができるので、二輪車が路面上の突起を通過するときのような、高周波で振幅の大きく振動（インパクトショック）が入力されても、当該インパクトショックを充分に吸収でき、良好な乗り心地を得ることができる。
【００１４】
また、このリヤクッションユニットにあっては、伸側通路における流路抵抗を可変バルブで調節することで、減衰特性における減衰力変化幅を調節することができ、二輪車の車体振動を抑制するのに最適な減衰特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施の形態におけるリヤクッションユニットの縦断面図である。
【図２】一実施の形態におけるリヤクッションユニットのピストン部の拡大縦断面図である。
【図３】一実施の形態におけるリヤクッションユニットの振動周波数に対する減衰特性を示した図である。
【図４】一実施の形態におけるリヤクッションユニットの伸縮両行程の減衰特性における減衰力変化幅を説明する図である。
【図５】従来の緩衝装置における減衰特性を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図に基づいて本発明を説明する。本発明のリヤクッションユニットＲＣＵは、図１および図２に示すように、図示しない二輪車の後輪と車体の一方に連結されるシリンダ１と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されシリンダ１内を伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２に区画するピストン２と、一端がピストン２に連結されるとともに図外の二輪車の後輪と車体の他方に連結されるピストンロッド３と、ピストン２に設けられて伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２を連通するとともに通過する液体の流れに抵抗を与える減衰通路４，５と、圧力室Ｃを形成するハウジング６と、圧力室Ｃ内に摺動自在に挿入されて圧力室Ｃを伸側圧力室７と圧側圧力室８とに区画するフリーピストン９と、伸側室Ｒ１と伸側圧力室７とを連通する伸側通路１０と、圧側室Ｒ２と圧側圧力室８とを連通する圧側通路１１と、フリーピストン９のハウジング６に対する変位を抑制する附勢力を発揮するばね要素１２と、伸側通路１０の途中に設けられて伸側通路１０の流路抵抗を可変にする可変バルブ１３とを備えて構成されており、伸縮時に減衰力を発揮して図示しない車体の振動を抑制する。
【００１７】
そして、伸側室Ｒ１および圧側室Ｒ２さらには圧力室Ｃ内には作動油等の液体が充満され、また、シリンダ１の下端側方には、タンクＴが連結されており、タンクＴ内は、液体が充満されるとともにシリンダ１に設けたタンク連通孔４０を介して下室Ｒ２に連通される図示しない液室と、気体が充填される図示しない気室とに区画されている。このタンクＴは、シリンダ１内にピストンロッド３が進退することにより、シリンダ１内で生じる液体の過不足を気室の体積を変化させることで吸収するようになっている。タンクＴ内において、液室と気室との区画は、たとえば、タンクＴ内を摺動する摺動隔壁で区画されてもよいし、タンクＴ内に内部が気室として機能するベローズやブラダを収容して行うようにしてもよい。なお、リヤクッションユニットＲＣＵにおけるストローク長との兼ね合いにもよるが、シリンダ１内に気室を形成することができれば、タンクＴを廃止してもよく、また、シリンダ１の外周を覆う外筒を設けてシリンダ１と外筒との間に気室を形成する複筒型に設定される場合にもタンクＴを廃止することができる。伸側室Ｒ１、圧側室Ｒ２および圧力室Ｃ内に充填される液体は、作動油以外にも、たとえば、水、水溶液といった液体を使用することもできる。
【００１８】
以下、リヤクッションユニットＲＣＵの各部について詳細に説明する。ピストン２は、シリンダ１内に移動自在に挿通されたピストンロッド３の一端３ａに連結され、ピストンロッド３は、シリンダ１の図中上端に固定された環状のロッドガイド１５の内周を通して外方へ突出されている。なお、ピストンロッド３とロッドガイド１５との間はシール部材１６によって封止されており、シリンダ１内は液密状態に保たれている。
【００１９】
また、ピストン２は、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２を連通する減衰通路４，５を備えており、減衰通路４の図１中下端がピストン２の図１中下方に積層される減衰バルブとしてのリーフバルブ１７で開閉されるようになっており、また、減衰通路５の図１中上端がピストン２の図１中上方に積層される減衰バルブとしてのリーフバルブ１８で開閉されるようになっている。そして、リーフバルブ１７は、環状であってピストン２とともにピストンロッド３の一端３ａに装着されて、ピストン２が図１中上方に移動するリヤクッションユニットＲＣＵの伸長行程時に、液体が減衰通路４を伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ向けて流れる際に撓んで減衰通路４を開放するとともに当該液体の流れに抵抗を与え、逆向きの流れに対しては減衰通路４を閉塞するようになっており、減衰通路４を伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ向かう流れのみを許容する一方通行の通路に設定している。他方、リーフバルブ１８は、環状であってピストン２とともにピストンロッド３の一端３ａに装着されて、ピストン２が図１中下方に移動するリヤクッションユニットＲＣＵの収縮行程時に、液体が減衰通路５を圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向けて流れる際に撓んで減衰通路５を開放するとともに当該液体の流れに抵抗を与え、逆向きの流れに対しては減衰通路５を閉塞するようになっており、減衰通路５を圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう流れのみを許容する一方通行の通路に設定している。つまり、リーフバルブ１７は、伸長行程時に減衰通路４を流れる液体の流れに抵抗を与える伸側減衰バルブとして機能し、リーフバルブ１８は、収縮行程時に減衰通路５を流れる液体の流れに抵抗を与える圧側減衰バルブとして機能する。このように、減衰通路４，５を複数設ける場合には、減衰通路を一方通行に設定するようにして、伸長行程時のみ或いは収縮行程時のみに液体が流れるようにしてもよく、また、減衰通路が双方向の流れを許容して通過する液体の流れに抵抗を与えるようにしてもよい。減衰通路を通過液体の流れに抵抗を与える減衰通路たらしめる減衰バルブとしては、上記したリーフバルブのほか、ポペットバルブやオリフィス、チョークといった種々の減衰バルブを使用することができる。
【００２０】
つづいて、圧力室Ｃは、この実施の形態の場合、ピストンロッド３の一端３ａの最先端外周に設けた螺子部３ｂに螺合される中空なハウジング６によって形成されており、当該ハウジング６は、上記ピストン２およびリーフバルブ１７，１８をピストンロッド３の一端３ａに固定するピストンナットとしても機能している。
【００２１】
そして、ハウジング６内に形成された圧力室Ｃは、当該圧力室Ｃ内に摺動自在に挿入されるフリーピストン９で図２中上方の伸側圧力室７と図２中下方の圧側圧力室８とに仕切られていて、フリーピストン９は、圧力室Ｃ内でハウジング６に対して図２中上下方向に変位することができるようになっている。
【００２２】
詳しくは、ハウジング６は、ピストンロッド３の一端３ａに形成の螺子部３ｂに螺合されるナット部２０と、ナット部２０の外周から垂下されるとともにフリーピストン９が摺動自在に摺接する筒部２１と、筒部２１の図２中下端開口部に螺合される環状のばね受２２とを備えて構成されて、圧側室Ｒ２内に圧力室Ｃを画成している。なお、筒部２１とばね受２２との一体化に際しては、螺合のほかに加締めや溶接等の他の方法を採用することも可能である。
【００２３】
また、ナット部２０は、その内周にピストンロッド３の螺子部３ｂに螺合する螺子部２０ａを備えるとともに、外周断面形状が図示しない工具で把持可能なように円形以外の形状であって当該工具に符合する形状、たとえば、一部を切欠いた形状や六角形等の形状とされており、工具でナット部２０の外周を把持してナット部２０を周方向へ回転せしめて、上記ナット部２０に所定の締め付けトルクを付加して螺子部３ｂへ螺着することができるようになっている。筒部２１は、側部にポート２１ａが設けられており、当該ポート２１ａにて圧力室Ｃと圧側室Ｒ２とを連通している。
【００２４】
ばね受２２は、筒部２１の下端開口端に螺着されていて、環状であって内周で圧側通路１１を形成しており、当該圧側通路１１で圧側圧力室８を圧側室Ｒ２へ連通している。
【００２５】
また、伸側圧力室７は、ピストンロッド３の伸側室Ｒ１に臨む側部から一端３ａの端部へ通じる伸側通路１０によって、伸側室Ｒ１へ通じている。この伸側通路１０は、ピストンロッド３の伸側室Ｒ１に臨む側部から開口する横穴１０ａと、一端３ａの端部から開口して横穴１０ａへ通じる縦穴１０ｂとで構成されており、縦穴１０ｂ内には、筒状の弁座部材２３が固定されており、この弁座部材２３は、環状弁座２３ａを伸側通路１０内に形成している。
【００２６】
このように形成される圧側通路１１の流路抵抗は、圧力損失が生じない程度に流路面積を極力大きくとっていて、圧側室Ｒ２と圧側圧力室８とを等圧に保つことができるようになっている。
【００２７】
さらに、ピストンロッド３には、その他端３ｃから縦穴１０ｂに通じる中空部３ｄが設けられており、この中空部３ｄ内には、コントロールロッド２４が挿通され、当該コントロールロッド３０の図１中下端となる先端には、ニードル型弁体２５が一体に設けられている。このニードル型弁体２５は、途中で傾斜角が変化する円錐形状をしており、基端がコントロールロッド２４の外径より小径に設定されて段部が設けられており、当該段部で上記環状弁座２３ａへ離着座可能な環状のシート部２６を形成している。
【００２８】
このニードル型弁体２５は、図２に示すように、シート部２６を環状弁座２３ａに着座させると、伸側通路１０を遮断することができ、また、シート部２６を環状弁座２３ａから離座させると、環状弁座２３ａの内縁との間に環状隙間が形成されて伸側通路１０を開放することができるようになっている。そして、ニードル型弁体２５を環状弁座２３ａに対して遠近させることで、当該環状隙間の断面積（流路面積）を変化させることができ、伸側通路１０が当該環状隙間を通過する液体の流れに与える抵抗を調節することができ、このニードル型弁体２５と環状弁座２３ａとで可変バルブ１３を構成している。なお、ニードル型弁体２５が最大限に環状弁座２３ａから遠ざかって伸側通路１０を最大開放しても、液体の流れに充分な流路抵抗を与えるようになっていて、圧力損失を伴うようになっている。
【００２９】
コントロールロッド２４のニードル型弁体２５が設けられる反対側の端部である図１中上端は、円錐形とされてテーパ面２４ａが形成されている。他方、ピストンロッド３の他端３ｃには、ピストンロッド３の他端３ｃを図示しない車体へ固定するためのブラケット２７が装着されており、当該ブラケット２７の側方から開口する調整口２７ａには、円錐形状の先端２８ａを持つ調整螺子２８が螺着されている。そして、調整螺子２８の先端２８ａは、コンロロールロッド２４のテーパ面２４ａに当接させてあって、この調整螺子２８を回転させて送り螺子機構の要領で調整口２７ａ内へ進退させることで、コントロールロッド２４をピストンロッド３内で上下に移動させることができるようになっている。すなわち、調整螺子２８を外部操作で回転させることでニードル型弁体２５を環状弁座２３ａに遠近させることができるようになっている。なお、調整螺子２８を調整口２７ａから退出させる方向へ移動させてニードル型弁体２５を環状弁座２３ａから遠ざける場合、コントロールロッド２４が伸側圧力室７や伸側室Ｒ１内の圧力によって附勢されるので、ニードル側弁体２５を環状弁座２３ａから遠ざかる方向へ附勢するばねを用いずとも、ニードル型弁体２５を環状弁座２３ａから遠ざけることができる。この場合、コントロールロッド２４とニードル型弁体２５を一体化しているが、別体としてもよく、また、ニードル型弁体２５を環状弁座２３ａに対して遠近させる機構は、上記したところに限定されるものではなく、油圧などを用いてもよいし、さらには、コントロールロッド２４自体に送り螺子機構を配してよいし、送り螺子機構の駆動にモータを用いることも可能である。
【００３０】
そして、圧力室Ｃ内に挿入されるフリーピストン９は、円盤状の鏡部３０と、鏡部３０の外周に連なってハウジング６の筒部２１の内周に摺接する摺接筒３１とを備えて、ハウジング６内を伸側室Ｒ１に連通される伸側圧力室７と圧側室Ｒ２に連通される圧側圧力室８とに区画している。また、フリーピストン９は、摺接筒３１の外周の全周渡って設けた環状溝３２と、環状溝３２を伸側圧力室７へ連通する連通孔３３とを備えていて、環状溝３２をハウジング６の筒部２１に形成のポート２１ａに対向させる場合には、圧側室Ｒ２を伸側圧力室７へ連通し、環状溝３２が上記ポート２１ａへ対向せずに摺接筒３１でポート２１ａを閉塞する場合には、圧側室Ｒ２と伸側圧力室７との連通を断つようになっている。ポート２１ａは、この実施の形態の場合、途中にオリフィスＯを備えており、通過する液体の流れに抵抗を与えて所定の圧力損失を生じるようになっていて、圧側室Ｒ２と伸側圧力室７との間に差圧を生じせしめるようになっている。
【００３１】
さらに、このフリーピストン９に、フリーピストン９のハウジング６に対する変位量に比例してその変位を抑制する附勢力を作用させるため、伸側圧力室７内であってナット部２０とフリーピストン９の鏡部３０との間、および、圧側圧力室８内であってばね受２２とフリーピストン９の鏡部３０との間に、それぞれ、ばね要素１２としてコイルばね３４，３５をともに圧縮状態で介装してあり、フリーピストン９は、これらコイルばね３４，３５のばね要素１２によって上下側から挟持されて、圧力室Ｃ内の所定の中立位置に位置決められた上で弾性支持されている。中立位置は、圧力室Ｃの軸方向の中央を指すものではなく、フリーピストン９がばね要素１２によって位置決められる位置のことである。
【００３２】
なお、ばね要素１２としては、フリーピストン９を弾性支持できればよいので、コイルばね３４，３５以外のものを採用してもよく、たとえば、皿ばね等の弾性体を用いてフリーピストン９を弾性支持するようにしてもよい。また、一端がフリーピストン９に連結される単一のバネ要素を用いる場合には、ナット部２０あるいはばね受２２に他端を固定するようにしてもよい。
【００３３】
コイルばね３４の図２中上端は、ナット部２０の図２中下端に形成した嵌合凹部２０ｂの内周に嵌合されて半径方向に位置決められ、また、コイルばね３５の図２中下端は、ばね受２２の内周に形成した嵌合凹部２２ａの内周に嵌合されて半径方向に位置決められている。このように、コイルばね３４，３５は、上記のごとく、ともにセンタリングされて、フリーピストン９に対し位置ずれが防止されており、これによって安定的にフリーピストン９に附勢力を作用させることが可能となっている。
【００３４】
上記したように、フリーピストン９は、ハウジング６内でばね要素１２としてのコイルバネ３４，３５によって弾性支持されてばね要素１２による附勢力以外に力が作用していない状態ではハウジング６内で中立位置に位置決められ、当該中立位置にあるときには必ず上記環状溝３２がポート２１ａに対向して伸側圧力室７と圧側室Ｒ２とが連通されるようになっている。他方、フリーピストン９がある程度、中立位置から変位すると、フリーピストン９の摺接筒３１の外周がポート２１ａに完全にオーバーラップしてこれを閉塞するようになっている。なお、フリーピストン９がポート２１ａを閉塞し始める中立位置からの変位量は、任意に設定することができ、ポート２１ａを閉塞し始めるフリーピストン９の図２中上方となる伸側圧力室７側への中立位置からの変位量と、ポート２１ａを閉塞し始めるフリーピストン９の図２中下方となる圧側圧力室８側への中立位置からの変位量とを異なるように設定してもよい。
【００３５】
つまり、このリヤクッションユニットＲＣＵの場合、フリーピストン９の中立位置からの変位量が所定の変位量となるとき、ポート２１ａが環状溝３２に対向する状況から摺接筒３１の外周に対向し始める状況に移行して徐々にポート２１ａの流路面積を減少し始めて、流路抵抗が徐々に増加するようになっている。
【００３６】
したがって、上記所定の変位量は、環状溝３２の図２中上下方向幅の設定および、ポート２１ａの開口位置によって任意に設定することができる。そして、この実施の形態では、フリーピストン９の変位量の増加に伴って徐々にポート２１ａの流路面積が減少し、フリーピストン９がストロークエンドに達すると、ポート２１ａが完全に閉塞して、伸側圧力室７は、伸側通路１０を介して伸側室Ｒ１のみに連通されるようになっている。
【００３７】
なお、この実施の形態では、ポート２１ａを二つ設けているが、その数は任意であり、環状溝を筒部２１の内周に設け、フリーピストン９の外周側と伸側圧力室７を連通するポートをフリーピストン９に設けるようにしてもよい。
【００３８】
つづいて、リヤクッションユニットＲＣＵの基本的な作動について説明する。まず、フリーピストン９における中立位置からの変位量がポート２１ａを閉塞し始めない範囲内である場合における動作について説明する。この場合、フリーピストン９は、ポート２１ａが完全に連通状態に維持されてポート２１ａにおける流路抵抗が変化せずに一定となる。
【００３９】
まず、リヤクッションユニットＲＣＵが収縮行程にある場合には、フリーピストン９はハウジング６に対して伸側圧力室７と圧側圧力室８の差圧に応じて自由に変位する。そして、圧側圧力室８は圧側通路１１を介して圧縮されて高圧となる圧側室Ｒ２の圧力と等圧に保たれる一方、伸側圧力室７は、伸側通路１０を介して伸側室Ｒ１へ連通されるとともに、ポート２１ａを介して圧側室Ｒ２へも連通されるものの、伸側圧力室７の圧力は、ポート２１ａの圧力損失によって伸側室Ｒ１よりは高圧となるが圧側圧力室８の圧力よりはごく小さくなるので、フリーピストン９の変位量は大きくなる。
【００４０】
他方、リヤクッションユニットＲＣＵが伸長行程にある場合には、フリーピストン９はハウジング６に対して伸側圧力室７と圧側圧力室８の差圧に応じて自由に変位する。この場合、圧側圧力室８は圧側通路１１を介して拡大されて低圧となる圧側室Ｒ２の圧力と等圧に保たれる一方、伸側圧力室７は、圧縮されて昇圧される伸側室Ｒ１へ流路抵抗が付与される伸側通路１０を介して連通されるため、伸側圧力室７の圧力は、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２の圧力の中間の圧力にしかならず、フリーピストン９の変位量は収縮行程に比較して小さくなる。
【００４１】
また、リヤクッションユニットＲＣＵに入力される振動の振幅が同じであれば、振動が高周波になればなるほど、伸側圧力室７と圧側圧力室８との差圧が大きくなり、フリーピストン９の変位量も大きくなる。
【００４２】
フリーピストン９の変位量は、圧力室Ｃを見掛け上通過して液体の流量を示しており、圧力室Ｃを通過する流量は減衰通路４，５を迂回する流量であるので、フリーピストン９の変位量が大きくなればなるほど、迂回する流量が多くなり、リヤクッションユニットＲＣＵの発生減衰力の低減効果が高くなる。つまり、リヤクッションユニットＲＣＵは、図３に示すように、低周波振動に対しては高い減衰力を発揮し、高周波振動に対しては小さい減衰力を発揮するとともに、伸長行程時における減衰力変化幅Ｘよりも収縮行程時における減衰力変化幅Ｙのほうが大きくなる減衰特性を発揮する。
【００４３】
したがって、このリヤクッションユニットＲＣＵによれば、収縮行程における減衰力の低下幅を大きくすることができるので、二輪車が路面上の突起を通過するときのような、高周波で振幅の大きく振動（インパクトショック）が入力されても、当該インパクトショックを充分に吸収でき、良好な乗り心地を得ることができる。
【００４４】
また、このリヤクッションユニットＲＣＵにあっては、伸側通路１０における流路抵抗を可変バルブ１３で調節することができ、当該可変バルブ１３における調節にて、伸側圧力室７の圧力を制御することができるようになっている。伸側圧力室７の圧力を制御することは、すなわち、フリーピストン９の変位量を制御することに繋がり、フリーピストン９の変位量を制御することで、減衰通路４，５の迂回流量を調節することができるので、図４に示すように、伸縮両工程における減衰特性における減衰力変化幅を調節することができる。すなわち、減衰特性を図４中の斜線範囲内で調節することができる。このように従来の緩衝器では、減衰特性曲線を上下にしかシフトできなかったところ、本発明のリヤクッションユニットＲＣＵにあっては、減衰特性における減衰力変化幅を調節することができるので、二輪車の車体振動を抑制するのに最適な減衰特性を得ることができる。
【００４５】
さらに、伸側通路１０をピストンロッド３の伸側室Ｒ１に臨む側部から一端へ通じるようにして配して、ピストンロッド３の一端３ａに連結したハウジング６の圧力室Ｃへ連通させるようにしているので、ハウジング６をピストン２を当該ピストンロッド３に固定するピストンナットとして機能させつつ、伸側通路１０の途中に設けられるべき可変バルブ１３をピストンロッド３内に効率的に配置することができる。また、ピストンロッド３が伸側通路１０に連通される中空部３ｄを備えて、当該中空部３ｄ内に上記ニードル型弁体２５を駆動するコントロールロッドを挿通することで、外部操作で簡単にリヤクッションユニットＲＣＵの減衰特性を調節することができる。
【００４６】
なお、上記した作用効果は、ポート２１ａと環状溝３２の有無に関係なく、享受することができる。すなわち、伸側圧力室７と圧側室Ｒ２とを流路抵抗を備えた通路で連通しない構成を採用しても上記作用効果を享受することができる。つづいて、ポート２１ａと環状溝３２とを設けたことによる利点について説明する。
【００４７】
リヤクッションユニットＲＣＵに入力される振動の周波数が高く振幅が大きくなると、フリーピストン９における中立位置からの変位量も大きくなり、フリーピストン９がポート２１ａを閉塞し始め、フリーピストン９がストロークエンドへ達するとポート２１ａが完全に閉塞される状態となる。
【００４８】
このように、フリーピストン９がポート２１ａを閉塞し始めた後は変位量に応じてポート２１ａと環状溝３２の重なりあう面積（ラップ面積）が小さくなり、ポート２１ａを絞る格好となって、当該ポート２１ａを通過する液体の流れに与えられる流路抵抗がフリーピストン９の変位量の増加とともに徐々に大きくなる。 すると、リヤクッションユニットＲＣＵは、振動周波数が比較的高い場合、フリーピストン９がポート２１ａを閉塞し始める位置へ変位するまでは、比較的低い減衰力を発生しているが、フリーピストン９がポート２１ａを閉塞し始める位置を越えて変位するようになると、徐々にポート２１ａにおける流路抵抗が徐々に大きくなっていくので、フリーピストン９のそれ以上のストロークエンド側への移動速度が減少されて、圧力室Ｃを介しての伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２との液体の移動量も減少し、その分、減衰通路４，５を通過する液体量が増加することになり、リヤクッションユニットＲＣＵの発生減衰力が徐々に大きくなっていく。
【００４９】
そして、フリーピストン９がストロークエンドに達すると、それ以上、圧力室Ｃを介して伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２との液体の移動はなくなり、リヤクッションユニットＲＣＵの伸縮方向が転ずるまでは液体は減衰通路４，５のみを通過することになり、リヤクッションユニットＲＣＵは、減衰力低減効果が消失してリーフバルブ１７，１８に依存した大きな減衰力を発揮することになる。
【００５０】
すなわち、フリーピストン９がストロークエンドまで変位してしまうような高周波数で大振幅の振動がリヤクッションユニットＲＣＵに対し入力されても、リヤクッションユニットＲＣＵは、フリーピストン９の中立位置からの変位量が任意の変位量を超えるとフリーピストン９がストロークエンドに達するまでに、徐々に発生減衰力を大きくするので、低い減衰力から急激に高い減衰力に変化することが無くなる。つまり、フリーピストン９がストロークエンドに達して圧力室Ｃを介しての伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２間の液体の交流ができなくなるときに急激に減衰力の大きさが変化してしまうことがなくなり、低減衰力から高減衰力への減衰力変化がなだらかとなる。さらに、フリーピストン９が圧力室Ｃにおける両端側のストロークエンドまで到る際に、徐々に発生減衰力を大きくするので、減衰力の急激な変化を抑制する機能は、リヤクッションユニットＲＣＵの伸圧の両行程で発揮される。したがって、このリヤクッションユニットＲＣＵにあっては、高周波数で振幅が大きい振動が入力されても、発生減衰力がなだらかに変化することになって、搭乗者に減衰力の変化によるショックを知覚させずにすみ、車両における乗り心地を向上することができる。
【００５１】
また、このリヤクッションユニットＲＣＵにあっては、フリーピストン９がコイルばね３４，３５によって、フリーピストン９を中立位置に戻す附勢力が作用しているので、必要な時に減衰力の急激な変化を抑制する機能を発揮できないという事態を回避することができる。
【００５２】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明のリヤクッションユニットは、二輪車の制振用途に利用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ シリンダ
２ ピストン
３ ピストンロッド
３ａ ピストンロッドの一端
３ｂ ピストンロッドの螺子部
３ｃ ピストンロッドの他端
３ｄ ピストンロッドの中空部
４，５ 減衰通路
６ ハウジング
７ 伸側圧力室
８ 圧側圧力室
９ フリーピストン
１０ 伸側通路
１０ａ 横穴
１０ｂ 縦穴
１１ 圧側通路
１２ ばね要素
１３ 可変バルブ
１４ 摺動隔壁
１５ ロッドガイド
１６ シール部材
１７，１８ リーフバルブ
２０ ナット部
２１ 筒部
２２ ばね受
２０ａ 螺子部
２０ｂ 嵌合凹部
２１ａ ポート
２３ 弁座部材
２３ａ 環状弁座
２４ コントロールロッド
２５ ニードル型弁体
２６ シート部
２７ ブラケット
２７ａ 調整口
２８ 調整螺子
２８ａ 調整螺子の先端
２４ａ テーパ面
３０ 鏡部
３１ 摺接筒
３２ 環状溝
３３ 連通孔
３４，３５ ばね要素としてコイルばね
４０ タンク連通孔
Ｃ 圧力室
Ｏ オリフィス
Ｒ１ 伸側室
Ｒ２ 圧側室
ＲＣＵ リヤクッションユニット
Ｔ タンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二輪車の後輪と車体の一方に連結されるシリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されシリンダ内を伸側室と圧側室に区画するピストンと、一端がピストンに連結されるとともに二輪車の後輪と車体の他方に連結されるピストンロッドと、ピストンに設けられて伸側室と圧側室を連通するとともに通過する液体の流れに抵抗を与える減衰通路とを備えて上記車体の振動を抑制する減衰力を発揮するリヤクッションユニットにおいて、圧力室を形成するハウジングと、圧力室内に摺動自在に挿入されて圧力室を伸側圧力室と圧側圧力室とに区画するフリーピストンと、伸側室と伸側圧力室とを連通する伸側通路と、圧側室と圧側圧力室とを連通する圧側通路と、フリーピストンのハウジングに対する変位を抑制する附勢力を発揮するばね要素と、伸側通路の途中に設けられて伸側通路の流路抵抗を可変にする可変バルブとを備え、圧側通路は圧側室と圧側圧力室を等圧に保つことを特徴とするリヤクッションユニット。
【請求項２】
上記ハウジングに上記圧側室と当該ハウジング内とを連通するポートと環状溝のいずれか一方を設け、上記フリーピストンには外周から開口して上記伸側圧力室へ通じるポートと環状溝の他方を設け、フリーピストンが中立位置にあると上記ポートと上記環状溝とが対向しフリーピストンが中立位置から所定量変位するとポートと環状溝との対向面積が減じられることを特徴とする請求項１に記載のリヤクッションユニット。
オリフィスと環状溝
【請求項３】
ハウジングは、上記ピストンロッドの一端に螺合されてピストンを当該ピストンロッドに固定するピストンナットとして機能し、伸側通路は、ピストンロッドの伸側室に臨む側部から一端へ通じてハウジング内の伸側圧力室と伸側室とを連通し、可変バルブは、上記伸側通路の途中に設けた環状弁座と、環状弁座に遠近して伸側流路の流路面積を変更するニードル型弁体とを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のリヤクッションユニット。
【請求項４】
ピストンロッドは、伸側通路に連通される中空部を備え、当該中空部内に上記ニードル型弁体を駆動するコントロールロッドを挿通し、コントロールロッドを外部操作することでニードル型弁体を環状弁座に対して遠近させて可変バルブの流路面積を変更可能であることを特徴とする請求項３に記載のリヤクッションユニット。
【請求項１】
二輪車の後輪と車体の一方に連結されるシリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されシリンダ内を伸側室と圧側室に区画するピストンと、一端がピストンに連結されるとともに二輪車の後輪と車体の他方に連結されるピストンロッドと、ピストンに設けられて伸側室と圧側室を連通するとともに通過する液体の流れに抵抗を与える減衰通路とを備えて上記車体の振動を抑制する減衰力を発揮するリヤクッションユニットにおいて、圧力室を形成するハウジングと、圧力室内に摺動自在に挿入されて圧力室を伸側圧力室と圧側圧力室とに区画するフリーピストンと、伸側室と伸側圧力室とを連通する伸側通路と、圧側室と圧側圧力室とを連通する圧側通路と、フリーピストンのハウジングに対する変位を抑制する附勢力を発揮するばね要素と、伸側通路の途中に設けられて伸側通路の流路抵抗を可変にする可変バルブとを備え、圧側通路は圧側室と圧側圧力室を等圧に保つことを特徴とするリヤクッションユニット。
【請求項２】
上記ハウジングに上記圧側室と当該ハウジング内とを連通するポートと環状溝のいずれか一方を設け、上記フリーピストンには外周から開口して上記伸側圧力室へ通じるポートと環状溝の他方を設け、フリーピストンが中立位置にあると上記ポートと上記環状溝とが対向しフリーピストンが中立位置から所定量変位するとポートと環状溝との対向面積が減じられることを特徴とする請求項１に記載のリヤクッションユニット。
オリフィスと環状溝
【請求項３】
ハウジングは、上記ピストンロッドの一端に螺合されてピストンを当該ピストンロッドに固定するピストンナットとして機能し、伸側通路は、ピストンロッドの伸側室に臨む側部から一端へ通じてハウジング内の伸側圧力室と伸側室とを連通し、可変バルブは、上記伸側通路の途中に設けた環状弁座と、環状弁座に遠近して伸側流路の流路面積を変更するニードル型弁体とを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のリヤクッションユニット。
【請求項４】
ピストンロッドは、伸側通路に連通される中空部を備え、当該中空部内に上記ニードル型弁体を駆動するコントロールロッドを挿通し、コントロールロッドを外部操作することでニードル型弁体を環状弁座に対して遠近させて可変バルブの流路面積を変更可能であることを特徴とする請求項３に記載のリヤクッションユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−４７３１０（Ｐ２０１２−４７３１０Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９２１２２（Ｐ２０１０−１９２１２２）
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]