説明

緩衝器

【課題】低コストで小型なモータの使用を可能としつつも、脱調補正も可能で、減衰力調整幅を向上させることができる緩衝器を提供することである。
【解決手段】上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、シリンダ2と、シリンダ2内に摺動自在に挿入されてシリンダ2内を圧側室R2と伸側室R1とに区画するピストン3とを備えた緩衝器本体Dと、緩衝器本体Dの伸長時或いは収縮時のいずれか一方でのみ流体の通過を許容する流路5と、当該流路5の途中に設けられた弁座6と、弁座6に対して進退可能な弁体7と、弁体7を駆動して弁座6に対して進退させることで流路面積を調節するモータ8とを有する減衰力調整機構Vとを備えた緩衝器1において、弁体7をそれ以上弁座6へ向けて移動させるとステッピングモータ8が脱調する可能性がある脱調区間とし、脱調区間では弁体7を着座位置までの距離の二倍以上の距離を移動させるようにステッピングモータ8に通電する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、緩衝器の改良に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、二輪車のフロントフォークに内蔵されて減衰力調整をモータによって行う緩衝器は、たとえば、アウターチューブ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てシリンダ内を圧側室と伸側室とに区画するピストンと、シリンダ内に挿入されて一端が上記アウターチューブに摺動自在に挿入されるインナーチューブに連結されるとともに他端が上記ピストンに連結されるピストンロッドとを備えた緩衝器本体と、緩衝器本体の圧側室と伸側室と連通する通路と、通路の途中に設けられて圧側室から伸側室へ向かう流れのみを許容するか反対に伸側室から圧側室へ向かう流れのみを許容するチェック弁と、当該通路の途中に設けたニードル弁と、ピストンロッドの他端側に固定されるとともにニードル弁を駆動するステッピングモータとを備えて構成されるものがある(たとえば、特許文献1参照)。
【0003】
この緩衝器では、伸長時にはピストンに設けたピストンバルブによって作動油の流れに抵抗を与えて減衰力を発揮するだけでなく、収縮時には、シリンダの端部に設けたベースバルブによってシリンダからリザーバへ流出する作動油の流れに抵抗を与えて減衰力を発揮するようになっている。
【0004】
これに加えて、この緩衝器にあっては、上記チェック弁の作用によって、伸長時のみ或いは収縮時のみ通路に作動油が流れ、この作動油の流れにニードル弁で抵抗を与えることで、緩衝器の伸長時或いは収縮時のいずれか一方ではニードル弁も協働して減衰力を発揮するようになっていて、当該ニードル弁をモータで駆動することで、ニードル弁における減衰力を可変にしている。
【0005】
つまり、ニードル弁は、緩衝器の伸長時或いは収縮時にのみ減衰機能を発揮することになるが、二輪車の車輪を懸架するフロントフォークは、通常左右一対で車輪を懸架することから、一方のフロントフォークに内蔵される緩衝器のニードル弁を伸長時に減衰機能を発揮させるようにし、他方のフロントフォークに内蔵される緩衝器のニードル弁を収縮時に減衰機能を発揮させるようにしておいて、左右のフロントフォークの全体として伸長側と収縮側の減衰力を調節することができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2008−14431号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記した緩衝器によれば、ニードル弁を通過する作動油の流れは常に一方通行であって安定した流れとなるので、緩衝器で発生する減衰力を正確に調節することができると云う利点がある。
【0008】
ところで、ニードル弁で上記通路を遮断することを考えた場合、通路の遮断には作動油の流れによる流体力と圧力に打ち勝ってニードル弁を駆動しなければならず、緩衝器が作動中であって通路を作動油が流れている最中に通路を遮断するためには大トルクを出力可能なステッピングモータを用いる必要がある。ステッピングモータに大きなトルクを出力させようとすると、ステッピングモータが大型化するともに、コストも高くなってしまい、経済性と車両への搭載性が犠牲となってしまう。
【0009】
ここで、通路を作動油が流れている最中に通路を遮断する場合に、通路を遮断する寸前までは比較的小さなトルクでもニードル弁を駆動することができ脱調の心配も少ない。このことから、従来の緩衝器では、通路を完全に遮断しないようにすることで、最大トルクが比較的小さいステッピングモータの使用を可能とし、上記問題の解消を図っている。
【0010】
しかしながら、これでは、通路の遮断を行うことができないためにニードル弁の流路可変幅が必然的に小さくなるので、緩衝器の減衰力調整幅が小さくなるとともに、ステッピングモータが走行中に脱調してしまうと走行中に補正することができず減衰力を正しく調整できなくなるという問題がある。
【0011】
そこで、本発明は、上記不具合を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、低コストで小型なモータの使用を可能としつつも、脱調補正も可能で、減衰力調整幅を向上させることができる緩衝器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、シリンダと、上記シリンダ内に摺動自在に挿入されて当該シリンダ内を圧側室と伸側室とに区画するピストンと、上記シリンダ内に挿入されて上記ピストンに連結されるピストンロッドとを備えた緩衝器本体と、当該緩衝器本体の伸長時或いは収縮時のいずれか一方でのみ流体の通過を許容する流路と、当該流路の途中に設けられた弁座と、当該弁座に対して進退可能な弁体と、当該弁体を駆動して上記弁座に対して進退させることで流路面積を調節するステッピングモータとを有する減衰力調整機構と、を備えた緩衝器において、上記弁体をそれ以上弁座へ向けて移動させると上記ステッピングモータが脱調する可能性がある弁体位置を脱調境界位置とし、上記弁体が弁座に着座する着座位置から上記脱調境界位置までを脱調区間とし、上記弁体を上記着座位置まで移動する際に上記脱調区間では当該着座位置までの距離の二倍以上の距離を移動させるように上記ステッピングモータに通電することを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明の緩衝器によれば、ステッピングモータへ通電時間の半分は弁体を無負荷で駆動することができるので、弁体を確実に弁座へ着座させて流路を遮断することができ、モータの脱調補正を走行中にも行うことができる。
【0014】
また、本発明の緩衝器によれば、流路の遮断を行うことができるので、減衰力調整機構における流路面積調整幅が大きくなって、減衰力調整幅も大きくなり、より車両における乗り心地を向上できるとともに、走行中にも脱調補正が行われるから所望する減衰力を正確に発生することができる。
【0015】
さらに、モータに要求されるトルクは、流路を通過する液体の流体力および圧力に打ち勝つような大きなトルクを求められないので、流路の遮断が要求される場合にあっても、モータの大型化を招くことがない。さらに、モータの大型化を招くことがないので、鞍乗り型車両への搭載性も向上し、コスト的にも有利となる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】一実施の形態における緩衝器の断面図である。
【図2】一実施の形態における減衰力調整機構の拡大断面図である。
【図3】脱調区間と非脱調区間を説明する図である。
【図4】一実施の形態における緩衝器の振動状況を示した図である。
【図5】弁体停止位置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における緩衝器1は、図1に示すように、シリンダ2と、シリンダ2内に摺動自在に挿入されてシリンダ2内を圧側室R1と伸側室R2とに区画するピストン3と、シリンダ2内に挿入されてピストン3に連結されるピストンロッド4とを備えた緩衝器本体Dと、緩衝器本体Dの伸長時でのみ流体の通過を許容する流路5と、当該流路5の途中に設けられた弁座6と、弁座6に対して進退可能な弁体7と、弁体7を駆動して弁座6に対して進退させることで流路面積を調節するステッピングモータ8とを有する減衰力調整機構Vとを備えて構成されている。
【0018】
以下、各部について詳細に説明する。まず、緩衝器本体Dは、この実施の形態では、ピストンロッド4を二輪車などの鞍乗車両の図示しない車体に連結される車体側チューブ10と、鞍乗り型車両の図示しない車軸に連結されて車体側チューブ10内へ摺動自在に挿入される車軸側チューブ11とで構成されるフロントフォークF内に収容されている。より詳しくは、緩衝器本体Dは、ピストンロッド4を車体側チューブ10へ連結し、シリンダ2を車軸側チューブ11へ連結して、車体側チューブ10と車軸側チューブ11との間に介装されつつ、車体側チューブ10と車軸側チューブ11で閉鎖されたフロントフォークF内に収容されている。なお、本実施の形態では、フロントフォークFは、車体側チューブ10内に車軸側チューブ11を挿入する倒立型のフロントフォークとされているが、反対に、車体側チューブ10を車軸側チューブ11へ挿入する正立型のフロントフォークとされていてもよい。
【0019】
また、この緩衝器本体Dのピストンロッド4とシリンダ2との間には、懸架ばね12が介装されており、この懸架ばね12は緩衝器本体Dを介して車体側チューブ10と車軸側チューブ11を離間させる方向、つまり、フロントフォークFを伸長させる方向に弾発力を発揮していて、当該懸架ばね12により図外の鞍乗り型車両の車体が弾性支持されるようになっている。
【0020】
つづいて、フロントフォークF内に内蔵される緩衝器本体Dについて説明する。この緩衝器本体Dは、図1に示すように、車軸側チューブ11に連結されたシリンダ2と、シリンダ2内に摺動自在に挿入されシリンダ2内を2つの作動室である伸側室R1および圧側室R2に区画するピストン3と、一端がピストン3に連結されるとともに他端が車体側チューブ10に連結されたピストンロッド4と、ピストン3に設けられて伸側室R1と圧側室R2とを連通するとともに通過する流体の流れに抵抗を与える減衰通路13と、シリンダ2の下端に設けられて圧側室R2からリザーバRへ向かう流体の流れに抵抗を与える圧側減衰通路15とリザーバRから圧側室へ向かう流体の流れのみを許容する吸込通路16とを有するボトム部材14とを備えて構成され、伸側室R1および圧側室R2には流体として作動油等の液体が充満され、リザーバR内には液体と気体が充填されている。
【0021】
より詳しくは、シリンダ2は、下端に嵌合されたボトム部材14を介して有底筒状に形成された車軸側チューブ11の底部に固定されている。また、シリンダ2の上端には、ピストンロッド4を摺動自在に軸支するロッドガイド17が設けられている。ピストンロッド4は、筒状とされて中空部4bを備えたピストンロッド本体4aと、ピストンロッド本体4aの図1中下端に固定されてピストン3を保持するピストン連結部4cとを備えて構成されており、その図1中上端が減衰力調整機構Vの弁体7を収容するバルブハウジング9を介して車体側チューブ10の上端に固定されている。ピストン連結部4cは、中空部4bと伸側室R1とを連通する連通路4dと、連通路4dの途中に設けられて伸側室R1から中空部4bへ向かう液体の流れのみを許容する逆止弁4eとを備えて構成されていて、図1中下端に環状のピストン3がピストンナット24を用いて固定されるようになっている。
【0022】
そして、ロッドガイド17とバルブハウジング9の外周に設けた筒状のばね受け18との間に上記した懸架ばね12が介装され、緩衝器本体Dが伸長方向に附勢され、これにより、フロントフォークFも伸長方向に附勢されるようになっている。
【0023】
ピストン3は、ピストンロッド4の図1中下端に固定されており、ピストン3に設けられる減衰通路13は、伸側室R1と圧側室R2とを連通する通路13aと、通路13aの途中に設けた減衰弁13bとを備えていて、通過する液体の流れに抵抗を与えるようになっている。この場合、減衰弁13bが絞り弁などとされていて、減衰通路13は、伸側室R1から圧側室R2へ向かう液体の流れと、圧側室R2から伸側室R1へ向かう液体の流れの双方向の流れを許容するようになっているが、通路を二つ以上設けて一部の通路に伸側室R1から圧側室R2へ向かう液体の流れのみを許容する減衰弁を設けるとともにそれ以外の通路に圧側室R2から伸側室R1へ向かう液体の流れのみを許容する減衰弁を設けてもよい。
【0024】
リザーバRは、緩衝器本体DとフロントフォークFとの間の空間に形成されており、リザーバRには、液体と気体が充填されている。ボトム部材14に形成される圧側減衰通路15は、圧側室R2とリザーバRとを連通する通路15aと、圧側室R2からリザーバRへ向かう液体の流れのみを許容して通過する液体の流れに抵抗を与える減衰弁15bとを備えて構成されており、圧側室R2からリザーバRへ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路とされている。他方、ボトム部材14に形成される吸込通路16は、圧側室R2とリザーバRとを連通する通路16aと、リザーバRから圧側室R2へ向かう液体の流れのみを許容する逆止弁16bとを備えて構成されており、圧側減衰通路15とは逆向きにリザーバRから圧側室R2へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路とされている。
【0025】
つづいて、減衰力調整機構Vについて説明する。減衰力調整機構Vは、上述したように、伸側室R1とリザーバRとを連通して伸側室R1からリザーバRへ向かう液体の通過のみを許容する流路5と、当該流路5の途中に設けられた弁座6と、弁座6に対して進退可能な弁体7と、弁体7を駆動して弁座6に対して進退させることで流路面積を調節するステッピングモータ8とを備えて構成される。
【0026】
より詳しくは、流路5は、ピストンロッド4に設けた中空部4bと連通路4dと、ピストンロッド4の図1中上端に連結されるバルブハウジング9に設けられて中空部4bに通じる中空部9aと、当該中空部9aをリザーバRへ連通する横孔9bとを備えて構成されて、伸側室R1とリザーバRとを連通するとともに、連通路4dの途中に設けられた逆止弁4eによって、伸側室R1からリザーバRへ向かう液体の通過のみを許容するようになっている。なお、流路5を一方通行に設定する逆止弁は、ピストン連結部4cに設けるのではなく、他の箇所へ設けてもよく、具体的にはたとえば、ピストンロッド本体4aの中空部4b内に設けてもよいし、ピストンロッド本体4aの図1中上端における中空部4bの開口端に設けるようにしてもよい。
【0027】
バルブハウジング9は、図2に示すように、筒状とされており、内部に形成される中空部9aと、側方から開口して中空部9aに通じる横孔9bと、外周に設けたフランジ9gとを備えている。また、中空部9aは、中空部9aの横孔9bとの交差部よりもピストンロッド側となる図1中下方側の内径を小径にして形成した小径部9cと、小径部9cに連なり小径部9cより内径が大きく横孔9bと交差する横孔交差部9dと、横孔交差部9dよりも内径が大きく弁体7が摺動自在に挿入される弁収容部9eと、弁収容部9eよりも内径が大きい拡径部9fとを備えており、小径部9cと横孔交差部9dとの境の段部で弁座6を形成している。つまり、弁座6は、バルブハウジング9に形成されている。
【0028】
弁体7は、弁収容部9eに摺接する胴部7aと、胴部7aから弁座6側へ向けて伸び、外径が胴部7aより小径であって小径部9cの内径より大径な弁部7bと、弁部7bの先端となる図1中下端から伸びて小径部9c内に挿入可能なニードル型の弁頭7cと、胴部7aの外周に装着されて弁収容部9eの内周に摺接する環状のシールリング7dとを備えて構成されており、胴部7aの図1中下端と中空部9aにおける横孔交差部9dと弁収容部9eとの境の段部との間に介装されたコイルばね19によって、弁座6から遠ざかる方向へ附勢されている。
【0029】
この弁体7は、中空部9a内に弁座6に対して進退可能に収容され、つまり、軸方向へ移動可能に収容されていて、ステッピングモータ8で駆動して弁座6に対して進退させることができるようになっている。そして、弁体7を駆動して、弁体7の弁部7bの弁座6に対向する図1中下端外周を弁座6に当接する着座位置まで移動させると図2に示すように流路5が遮断され、この図2に示す遮断された状態から弁体7を弁座6から遠ざけると弁座6から弁部7bが離間して隙間が生じて流路5が開放されるようになっている。また、弁部7bと弁座6とが離間し流路5が開放される状態においては、弁座6から弁部7bを離間させればさせるほど、弁頭7cと弁座6の内縁との間の隙間が大きくなるようになっており、減衰力調整機構Vにおける流路面積を変化させることができるようになっている。つまり、弁体7と弁座6の位置関係によって減衰力調整機構Vにおける流路面積を変更でき、弁体7が弁座6から最も離間する最大離間位置に移動させると減衰力調整機構Vにおける流路面積が最大となり、弁体7が弁座6に着座する着座位置に移動すると流路5が完全に遮断されて流路面積が0となる。流路5が開放状態である場合、伸側室R1とリザーバRとが連通される状態におかれ、緩衝器1が伸長作動を呈すると、液体は流路5を通過してリザーバRへ排出され、減衰力調整機構Vにおける流路面積に応じて液体の流れに抵抗が与えられる。
【0030】
次に、弁体7を弁座6に進退させる駆動部分について説明する。上記したように、弁体7はステッピングモータ8によって駆動されるが、ステッピングモータ8と弁体7との間には送り螺子機構Sが介装されており、ステッピングモータ8の回転運動を送り螺子機構Sによって弁体7の進退方向の運動へ変換して、弁体7を駆動するようになっている。送り螺子機構Sは、バルブハウジング9の中空部9aの拡径部9fに嵌合されるステッピングモータ8のシャフト8aに回転不能であって軸方向へ移動可能に連結される螺子部材20と、筒状であって螺子部材20が螺合されるとともに中空部9aの拡径部9fに固定されるナット部材21とを備えて構成されている。
【0031】
より詳しくは、螺子部材20は、軸状とされており基端となるモータ8側端から開口するシャフト挿通孔20aと、先端側となる反モータ側端側の外周に設けた螺子部20bとを備えて構成されていて、シャフト挿通孔20aの断面は真円以外の形状とされていて、ステッピングモータ8のシャフト8aの断面はシャフト挿通孔20aの断面に符合して嵌合する形状とされている。
【0032】
ナット部材21は、筒状とされていて中空部9aの拡径部9fに固定されており、内周には螺子部材20の螺子部20bに螺合する螺子部21aが設けられている。そして、螺子部材20は、ナット部材21に螺合しつつ、その先端をナット部材21の下端から突出していて、弁体7に接触している。
【0033】
したがって、ステッピングモータ8を駆動すると、シャフト8aが回転して螺子部材20はナット部材21に対して回転して、ナット部材21に対して図1中上下方向へ移動することになる。他方、弁体7は、上記したようにコイルばね19によって弁座6から離間する方向へ附勢されているので、ステッピングモータ8を駆動して螺子部材20をナット部材21に対して弁座6側へ移動させると弁体7が押されて弁座6側へ進み、反対に、螺子部材20をナット部材21に対して弁座6から離間する方向へ移動させると弁体7がコイルばね19に押されて弁座6から後退することになる。
【0034】
なお、ステッピングモータ8は、外周側に螺子部を備えてバルブハウジング9の外周に装着されるとともにフランジ9gに係合する環状の外周ナット部材22と、バルブハウジング9の開口端を覆って外周ナット部材22に螺合する有頂筒状のキャップ23とによって挟持されて、バルブハウジング9に固定されており、キャップ23には、側方から開口する開口部23aを備えており、当該開口部23aを介してステッピングモータ8のコネクタ8bを外方へ臨ませている。したがって、上記開口部23aを介してステッピングモータ8のコネクタ8bと図外の外部電源とを図示しない電源線で接続することができ、車体側チューブ10外からステッピングモータ8へ給電することができるようになっている。
【0035】
上述のように構成された緩衝器1の場合、シリンダ2に対してピストン3が図1中上方へ移動する伸長時には、ピストン3によって圧縮される伸側室R1から圧側室R2へ移動する液体の流れに減衰通路13で抵抗を与えるとともに、伸側室R1からリザーバRへ向かう液体の流れに対して減衰力調整機構Vで抵抗を与えるようになっている。つまり、緩衝器1は、この実施の形態にあっては、伸長時に減衰通路13および減衰力調整機構Vによって伸側減衰力を発揮する。なお、伸長時に拡大する圧側室R2には、ボトム部材14に設けた吸込通路16を介してリザーバRから液体が供給されて、緩衝器1の伸長時にシリンダ2内からピストンロッド4が退出することで生じるシリンダ2内の容積変化が補償される。
【0036】
反対に、シリンダ2に対してピストン3が図1中下方へ移動する収縮時には、ピストン3によって圧縮される圧側室R1から伸側室R2へ移動する液体の流れに減衰通路13で抵抗を与えるとともに、シリンダ2内へピストンロッド4が侵入することで生じるシリンダ2内の容積減少分の液体がボトム部材14の圧側減衰通路15を介してリザーバRへ排出されてシリンダ2内の体積変化が補償されるので、この圧側減衰通路15でも液体の流れに抵抗を与えることになる。よって、緩衝器1の収縮時には、減衰通路13および圧側減衰通路15で圧側減衰力を発揮し、この場合、流路5には、液体が流れないようになっているので、減衰力調整機構Vは圧側減衰力の発生には関与しない。
【0037】
また、減衰力調整機構Vにおいて、弁体7を駆動することで流路面積を可変にすることができるので、この緩衝器1では、伸長時における伸側減衰力を調節することができるようになっている。
【0038】
ここで、この減衰力調節の際、弁体7が弁座6から離間していて流路5が開放状態にあって、ステッピングモータ8に通電して弁体7を駆動し流路5を完全に遮断する場合を考える。弁体7が弁座6へ接近して、減衰力調整機構Vにおける流路面積を減少させていく際に、緩衝器1が伸長作動を呈していて流路5を液体が通過する場合、弁体7が流路5の減衰力調整機構Vよりも上流側の圧力(以下、「上流圧力」という)による推力と弁体7と弁座6との間を通過する液体の流れによる流体力との合力が弁体7を弁座6から離間させる方向に作用する。上記した上流圧力は、減衰力調整機構Vにおける流路面積が小さくなればなるほど大きくなる傾向を示し、また、流体力も流路面積が小さくなればなるほど通過液体の流速が速くなる傾向となるため、減衰力調整機構Vにおける流路面積が小さくなればなるほど上記合力が大きくなる。対して、緩衝器1が適用される車両の仕様と緩衝器1に要求される減衰特性から、流路5を通過する液体の最大流量および上流圧力の最大値が予め想定される。流路5を通過する液体の最大流量および上流圧力の最大値、ステッピングモータ8の出力トルクといった条件から、弁体7を弁座6へ近づけて流路面積を減じる際に、それ以上弁体7を弁座6へ向けて移動するとステッピングモータ8が脱調する可能性がある脱調境界位置を求めることができる。つまり、上記弁体7が脱調境界位置を超えて弁座6側へ移動する場合、緩衝器1の伸長状況によって上記合力がステッピングモータ8のトルクに打ち勝って脱調する可能性がある。そして、図3に示すように、脱調境界位置Xとすると、着座位置Aから脱調境界位置Xまでの区間を脱調区間とし、脱調境界位置Xを超えて最大離間位置Bまでを非脱調区間としてある。脱調区間では上記したようにステッピングモータ8で弁体7を弁座6側へ向けて移動させると脱調する可能性がある。他方、非脱調区間は、ステッピングモータ8のトルクが上記合力に負けることがなく、弁体7を弁座6側へ向けて移動させても脱調しない区間である。
【0039】
このように、上記弁体7が非脱調区間内に位置する場合、ステッピングモータ8は、弁体7を弁座6へ接近させても脱調せず、また、弁体7を弁座6から離間する方向に移動させる場合には、上記合力がむしろ弁体7の離間を助成する方向に作用するため脱調しないので、この非脱調区間で弁体7を移動させる場合には、ステッピングモータ8に弁体7を移動させたい距離だけ移動させるように通電すればよい。具体的には、ステッピングモータ8に特定の周期でパルス信号を送って駆動するので、非脱調区間では脱調を考慮せずに弁体7を要求される距離だけ移動させるのに必要最低限の数のパルス信号をステッピングモータ8に送って通電すれば足りる。
【0040】
これに対して、上記弁体7を脱調区間内を通過させて弁座6へ着座させる着座位置に移動させる場合には、弁体7が脱調区間内にあるときに弁体7と弁座6との距離の少なくとも二倍以上の距離を移動させるようにステッピングモータ8に通電する。具体的にはたとえば、弁体7が脱調区間内にあって弁座6から離間した離間位置から弁体7が弁座6に着座するまでの距離を移動させるのに必要な数のパルス信号が48回であって、1秒間に100回のパルス信号を打つことができるのであれば、本発明では、少なくとも、弁体7が弁座6から離間した離間位置から弁体7が弁座6に着座するまでの距離を移動させるのに必要な数のパルス信号の二倍の96回以上のパルス信号をステッピングモータ8へ与え、96回に対応する通電時間が0.96秒であるから、ステッピングモータ8を少なくとも0.96秒以上通電することになる。
【0041】
ここで、緩衝器1は、鞍乗車両が走行中にあっては、路面からの振動入力により伸び縮みを繰り返している。したがって、図4に示すように、車両走行中の緩衝器1の振動を任意の時間tで切り取ると、伸長作動と収縮作動が半分ずつ表れる。そして、流路5には、緩衝器1が伸長作動を呈しているときにのみ液体が流れるようになっている。以上から、鞍乗り型車両が走行中であって緩衝器1が振動している状況であって、弁体7が弁座6から離間していて流路5が開放状態から弁体7を駆動して流路5を完全に遮断する際に、弁体7が脱調区間内にあっても弁座6から離間した離間位置から弁体7が弁座6に着座するまでの距離の二倍の距離を移動させるのに必要な時間に亘ってステッピングモータ8に通電すると、通電時間の半分は緩衝器1が収縮作動中であって流路5に液体が流れないので、弁体7に液体通過時の流体力と圧力が作用しないことになる。そして、ステッピングモータ8への通電は、弁体7を離間位置から弁座6に着座するまでの距離の二倍以上の距離を移動させるように行われる。つまり、ステッピングモータ8への通電時間は、弁体7が脱調区間内にあって弁体7を弁座6へ着座させる着座位置まで駆動する際には、弁体7を離間位置から弁座6に着座するまでの距離を移動させるのに必要とされる時間の二倍以上に設定されている。このように本発明では、ステッピングモータ8への通電時間が弁体7が脱調区間にあると弁体7を離間位置から弁座6に着座するまでの距離を駆動するのに必要とされる時間の二倍以上に設定されるとともに、通電時間の半分は液体が流路5を通過しない時間であってその時間中は弁体7をコイルばね19の附勢力を除いて無負荷で駆動することができるのであるから、弁体7を確実に弁座6へ着座させて流路5を遮断することができるのである。換言すれば、弁体7を弁座6へ確実に着座させることができるので、着座させることでモータ8の脱調補正を行うことができるので、走行中にも脱調補正を行うことができる。
【0042】
このように、緩衝器1によれば、流路5の遮断を行うことができるので、減衰力調整機構Vにおける流路面積調整幅が大きくなって、減衰力調整幅も大きくなり、より車両における乗り心地を向上できるとともに、走行中にも脱調補正が行われるから所望する減衰力を正確に発生することができる。
【0043】
また、ステッピングモータ8に要求されるトルクは、弁体7をコイルばね19の附勢力に打ち勝って弁座6へ向けて押圧することができるトルクで済むので、流路5を通過する液体の流体力および圧力に打ち勝つような大きなトルクを求められないので、流路5の遮断が要求される場合にあっても、ステッピングモータ8の大型化を招くことがない。さらに、ステッピングモータ8の大型化を招くことがないので、鞍乗り型車両への搭載性も向上し、コスト的にも有利となる。
【0044】
また、弁体7を弁座6から離間させる駆動を行う場合および弁体7を非脱調区間内で駆動する場合には、ステッピングモータ8は、要求される弁体7の移動距離と等しい距離だけ移動させるように通電するようになっているので、減衰力変更応答性を損なうこともない。
【0045】
さらに、弁体7を弁座6から後退させる場面においては、緩衝器1が収縮していて弁体7が無負荷状態である場合には当然のこととして、緩衝器1が伸長していても、流路5を通過する液体の流体力と圧力は弁体7を弁座6から後退させる方向へ作用しているので、弁体7の後退時にはステッピングモータ8は脱調することがなく、弁体7を所望する位置へ確実に位置させることができる。
【0046】
上記したところでは、減衰力調整を無段階に行う場面を想定しているが、減衰力調整を段階的に変更する場合について説明する。
【0047】
減衰力調整を段階的に行うには、予め、非脱調区間内で予め弁体停止位置を決めておく。この弁体停止位置は、減衰力調整を何段階で変更するかによって弁体停止位置が定められる。たとえば、減衰力をハード、ミディアム、ソフトの3段階に変更したい場合には、図5に示すように、弁体7が着座位置にあって流路5を遮断するときに一番大きな減衰力が発揮されるので、これをハードとし、ミディアムとソフトの減衰力を発揮する二つの弁体停止位置Y,Zを非脱調区間内で設定すればよい。したがって、3段階に減衰力調整する場合には、非脱調区間内で弁体7が停止する弁体停止位置Y,Zを二つ設定する。
【0048】
なお、ミディアム時の減衰力をソフト時の減衰力よりも大きくするため、ミディアム時の弁体7の弁体停止位置Yは、ソフト時の弁体7の弁体停止位置Zよりも弁座6側に設けられる。なお、ソフト時の弁体停止位置Zは、最大離間位置Bに設定されずともよい。脱調区間では弁体7を弁座6へ着座させる方向へ移動させる際に、脱調の可能性を考慮して弁体7の移動距離の少なくとも二倍以上の距離を移動させるようにステッピングモータ8へ通電して確実に弁体7を弁座6させることができるが、脱調区間内では弁体7の弁座6側への移動中に脱調しない場合もあるため、当該脱調区間内に弁体停止位置を設けても弁体7が当該設定される弁体停止位置に位置しない可能性があるので、弁体停止位置Y,Zを脱調区間内には設けない。
【0049】
そして、弁体停止位置Y,Zのうち、脱調境界位置に最も距離的に近いミディアム時の弁体停止位置Yから弁体7を弁座6に着座させる場合には、弁体7を着座位置Aまで移動させるのに要する距離の二倍以上の距離を移動させるようにしている。
【0050】
反対に、弁体7を着座位置Aから離間する方向への移動については、脱調の恐れがなく、また、非脱調区間内での弁体7の移動についても脱調の恐れがないため、要求される移動距離だけ弁体7を移動させるようにステッピングモータ8へ通電する。
【0051】
つまり、減衰力をハードからミディアムへ変更する場合には、ステッピングモータ8は、脱調しないので、ミディアム時の弁体停止位置Yとソフト時の弁体停止位置Zの間の距離だけ弁体7を移動させるようにステッピングモータ8へ通電する。また、ソフト減衰力をミディアムからソフトへ、或いは、ソフトからミディアムへ健康する場合には、各々の弁体停止位置Y,Zが非脱調区間内で設定されているので、脱調の心配がなく、ミディアム時の弁体停止位置Yとソフト時の弁体停止位置Zの間の距離だけ弁体7を移動させるようにステッピングモータ8へ通電する。他方、減衰力をミディアムからハードへ変更する場合には、弁体7をステッピングモータ8が脱調する可能性のある脱調区間を通過させて弁座6へ向けて移動させなくてはならないので、弁体7をミディアム時の弁体停止位置Yとソフト時の弁体停止位置Zの間の距離の二倍の距離を移動させるようにステッピングモータ8へ通電する。なお、減衰力をソフトからハードへ変更する場合には、ミディアム時の弁体停止位置Yを弁体7が通過することになるので、ソフト時の弁体停止位置Zからミディアムの弁体停止位置Yまでは、ミディアム時の弁体停止位置Yとソフト時の弁体停止位置Zの間の距離だけ弁体7を移動させるようにステッピングモータ8へ通電し、ミディアム時の弁体停止位置Yからハード時に位置すべき着座位置Aまでの区間については、弁体7をミディアム時の弁体停止位置Yと着座位置Aの間の距離の二倍以上の距離を移動させるようにステッピングモータ8へ通電すればよい。
【0052】
なお、ミディアム時の弁体停止位置Yが脱調区間と非脱調区間の境を決する脱調境界位置Xに設定されておらず、非脱調区間内に設定されている場合、弁体7をミディアム時の弁体停止位置Yから着座位置Aへ移動させる際に、弁体7は、非脱調区間内を通って脱調区間へ侵入して着座位置Aに移動させられる。この場合、ミディアム時の弁体停止位置Yから脱調境界位置Xまでは、ミディアム時の弁体停止位置Yから脱調境界位置Xまでの距離を弁体7に移動させるようにステッピングモータ8へ通電し、弁体7が脱調区間に到達してからは、脱調境界位置Xから着座位置Aまでの距離のm倍(mは2以上の数)の距離を移動させるようにステッピングモータ8へ通電してもよいが、弁体7をミディアム時の弁体停止位置から着座位置までの距離のm倍の距離を移動させるようにステッピングモータ8へ通電するようにしてもよい。いずれにしても、弁体7がステッピングモータ8が途中で脱調しても確実に弁座6へ着座させることができるが、弁体7をミディアム時の弁体停止位置から着座位置までの距離の二倍以上の距離を移動させるようにステッピングモータ8へ通電する方が通電時間が長く、より確実に弁体7を着座位置まで移動させることができ、脱調補正を確実に行える点で有利となる。
【0053】
また、上記したところでは、減衰力調整を三段階に切り替える場合を説明したが、四段階以上に切換えるようにしてもよい。弁体7が着座位置にあって流路5を閉じ切る場合を段数に数え、段数をN(Nは2以上の整数)段に設定する場合には、N−1個の弁体停止位置を非脱調区間内に設ければよい。そのうち脱調境界位置に一番近い弁体停止位置を境界停止位置として、弁体7を境界停止位置から着座位置まで移動させるのに要する距離の二倍以上の距離を移動させるようにステッピングモータ8に通電するようにすれば、脱調補正を確実に行えることになる。
【0054】
以上、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、上記したところでは、減衰力調整機構Vは、緩衝器1が伸長する際にのみ流路5が流体の通過を許容するようになっており、緩衝器1の伸側減衰力を発生する減衰力発生要素として機能しているので、緩衝器1の伸側減衰力を調整することができるが、緩衝器1が収縮する際にのみ流路5が流体の通過を許容するように設定して、緩衝器1の圧側減衰力を発生する減衰力発生要素として機能して圧側減衰力の調整をするようにしてもよい。つまり、ピストン連結部4cに設けられる連通路4dで伸側室R1の代わりに圧側室R2を中空部4bへ連通するようにすれば、減衰力調整機構Vは、圧側減衰力の調整を行うことができるが、このようにすると、緩衝器1の収縮作動時にのみ流路5を液体が通過するように設定できるので、上記したところと同様に弁体7を弁座6へ着座させる距離の二倍以上の距離を移動させるようにモータ8へ通電すれば、弁体7を弁座6へ着座させることができるので、上記した伸長時にのみ流路5を液体が通過するように設定された緩衝器1と同様の作用効果を奏することができる。
【0055】
また、ピストンロッド4の先端に弁座6を備えるとともに弁体7を収容したバルブハウジング9を設け、流路5は、ピストンロッド4を貫通して緩衝器本体D内の圧側室R1或いは伸側室R2とシリンダ2外に設けたリザーバRとを連通し、鞍乗り型車両の車体に連結される車体側チューブ10と、鞍乗車両の車輪に連結される車輪側チューブ11とを設け、上記バルブハウジング9を介して緩衝器本体Dにおけるピストンロッド4を車体側チューブ10へ連結するとともにシリンダ2を車軸側チューブ11へ連結し、モータ8をバルブハウジング9に固定して車体側チューブ10から突出させて配置することで、弁体7とモータ8とを至近に配置して長尺なコントロールロッドなどを介さずに弁体7を駆動でき弁体7を所望の位置に正確に駆動して減衰力制御性が向上するとともに、モータ8への外部からの給電も容易となり利便性および汎用性が向上する。
【0056】
さらに、減衰力調整機構Vにおける弁体7、弁座6、流路5の構造は、上記した所に限定されるものではなく、本発明の作用効果を奏する限りにおいて、設計変更、改変を行うことができる。したがって、弁体7は、ニードル弁に限られず、ポペット弁等とされてもよい。
【0057】
また、緩衝器本体Dは、減衰力調整機構Vが緩衝器1の伸長時に減衰力を破棄する場合には、伸長時にのみ減衰力を発揮する構成とされてもよく、また、減衰力調整機構Vが緩衝器1の収縮時に減衰力を発揮する場合には、収縮時にのみ減衰力を発揮する構成を採用しても構わない。
【0058】
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】
【0059】
本発明は緩衝器に利用できる。
【符号の説明】
【0060】
1 緩衝器
2 シリンダ
3 ピストン
4 ピストンロッド
5 流路
6 弁座
7 弁体
8 ステッピングモータ
9 バルブハウジング
10 車体側チューブ
11 車軸側チューブ
A 着座位置
B 最大離間位置
D 緩衝器本体
F フロントフォーク
R リザーバ
R1 圧側室
R2 伸側室
V 減衰力調整機構
X 脱調境界位置
Y,Z 弁体停止位置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
シリンダと、上記シリンダ内に摺動自在に挿入されて当該シリンダ内を圧側室と伸側室とに区画するピストンと、上記シリンダ内に挿入されて上記ピストンに連結されるピストンロッドとを備えた緩衝器本体と、当該緩衝器本体の伸長時或いは収縮時のいずれか一方でのみ流体の通過を許容する流路と、当該流路の途中に設けられた弁座と、当該弁座に対して進退可能な弁体と、当該弁体を駆動して上記弁座に対して進退させることで流路面積を調節するステッピングモータとを有する減衰力調整機構と、を備えた緩衝器において、上記弁体をそれ以上弁座へ向けて移動させると上記ステッピングモータが脱調する可能性がある弁体位置を脱調境界位置とし、上記弁体が弁座に着座する着座位置から上記脱調境界位置までを脱調区間とし、上記弁体を上記着座位置まで移動する際に上記脱調区間では当該着座位置までの距離の二倍以上の距離を移動させるように上記ステッピングモータに通電することを特徴とする緩衝器。
【請求項2】
上記弁体が上記脱調境界位置から上記弁座から最大離間した最大離間位置までの区間を非脱調区間とし、上記非脱調区間内で上記弁体を移動させる際には、上記ステッピングモータに上記弁体を移動させたい距離に等しい距離だけ移動させるように通電することを特徴とする請求項1に記載の緩衝器。
【請求項3】
上記非脱調区間内に複数の弁体停止位置を設定し、上記弁体停止位置のうち脱調境界位置に最も距離的に近い弁体停止位置を境界停止位置とし、上記弁体を当該境界停止位置から上記着座位置まで移動させるのに要する距離の二倍以上の距離を移動させるように上記ステッピングモータに通電することを特徴とする請求項1または2に記載の緩衝器。
【請求項4】
上記ピストンロッドの先端に弁座を備えるとともに上記弁体を収容したバルブハウジングを設け、上記流路は、上記ピストンロッドを貫通して上記緩衝器本体内の上記圧側室或いは上記伸側室と上記シリンダ外に設けたリザーバとを連通し、鞍乗車両の車体に連結される車体側チューブと、当該鞍乗車両の車輪に連結される車輪側チューブとを設け、上記バルブハウジングを介して上記緩衝器本体の上記ピストンロッドを上記車体側チューブへ連結するとともに上記シリンダを上記車軸側チューブへ連結し、上記ステッピングモータを上記バルブハウジングに固定して上記車体側チューブの上端開口部から突出させて配置したことを特徴とする請求項1から3のいずれかに一項に記載の緩衝器。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2013−7408(P2013−7408A)
【公開日】平成25年1月10日(2013.1.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−139045(P2011−139045)
【出願日】平成23年6月23日(2011.6.23)
【出願人】(000000929)カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Fターム(参考)】