JP2016070312A - フロントフォーク - Google Patents

Abstract

【課題】懸架ばねの設計自由度を向上でき、かつ、安価なフロントフォークの提供である。
【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におけるフロントフォーク１は、アウターチューブ２とインナーチューブ２の一方に連結されるシリンダＣと、アウターチューブ２とインナーチューブ３の他方に連結されるロッドＲとを備えたダンパＤと、アウターチューブ２とインナーチューブ３とを離間する方向へ附勢する懸架ばねＳと、ロッドＲの外周に装着されて懸架ばねＳの一端を支持するロッド側懸架ばね受７と、ロッドＲの外周に配置されてダンパＤの最収縮時にロッド側懸架ばね受け７に接触してダンパＤの収縮を抑制するバンプスプリングＢとを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、フロントフォークに関する。

従来、鞍乗車両の前側の操向輪を支持するフロントフォークとしては、たとえば、アウターチューブと、アウターチューブ内に移動自在に挿入されるインナーチューブと、アウターチューブとインナーチューブとの間に設けられたダンパとを備えて構成されている。

また、このようなフロントフォークでは、フロントフォーク内にアウターチューブとインナーチューブとを離間させる方向へ附勢する懸架ばねを備えて鞍乗車両の車体を弾性支持しており、車両走行時における車輪側の振動の車体への伝達を絶縁するようにしている。懸架ばねだけでは、伸縮せしめられて段発力を発揮して車体を振動させようとするため、フロントフォークの伸縮時にダンパが減衰力を発揮してアウターチューブとインナーチューブとの相対移動を抑制するようになっており、懸架ばねが伸縮して内部に蓄えた弾性エネルギを吸収して、振動を速やかに収束させ、鞍乗車両における乗り心地を良好に保っている（たとえば、特許文献１参照）。

特開平１１−１１７９８３号公報

このように構成されたフロントフォークでは、アウターチューブあるいはインナーチューブのうち二輪車の車体に取り付けられるチューブに連携される筒状のアッパースプリングシートで懸架ばねの上端を支持するようになっている。

このように、車体側のチューブに連携されるアッパースプリングシートを用いる場合、懸架ばねの上端は、車体側のチューブの上端の近傍で支持されるとともに、下端はフロントフォーク内に収容されるダンパのシリンダで支持されるようになっている。フロントフォークは、長尺なため、懸架ばねの長さはどうして長くなる。懸架ばねの長さを長くする場合、ピッチ角を大きくする必要があるが、ピッチ角を大きくすると線径を太くせざるを得ず、狭いフロントフォーク内に懸架ばねを収め難くなってしまうため、懸架ばねの長さに制約があって、懸架ばねの設計自由度が低いという問題がある。

また、フロントフォークには最収縮時における衝撃を緩和するために、オイルロック機構を設けるのが一般的である。オイルロック機構は、ロッドの外周に装着したオイルロックピースと、シリンダの上端に設けたオイルロックケースとで構成され、フロントフォークの最収縮時にオイルロックケース内にオイルロックピースを挿入させ、オイルロックケース内に作動油が閉じ込められる密閉空間を出現させて、油圧でフロントフォークの収縮作動を停止させる。このようなオイルロック機構は、構成部品の寸法に許容される誤差は少なく高精度の加工が必要となるため、フロントフォークの加工コストが高くなるという問題がある。

そこで、本発明の目的は、懸架ばねの設計自由度を向上させ、かつ、安価なフロントフォークの提供である。

上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段におけるフロントフォークは、アウターチューブとインナーチューブの一方に連結されるシリンダと、アウターチューブとインナーチューブの他方に連結されるロッドとを備えたダンパと、アウターチューブとインナーチューブとを離間する方向へ附勢する懸架ばねと、ロッドの外周に装着されて懸架ばねの一端を支持するロッド側懸架ばね受と、ロッド外周に配置されてダンパの最収縮時にロッド側懸架ばね受けに接触してダンパの圧縮を抑制するバンプスプリングとを備えた。このように、ロッド側懸架ばね受が車体側に配置されるチューブの頂部に連結されるのではなく、ロッド側懸架ばね受をロッドの外周に懸架ばねの長さにあった位置に装着でき、懸架ばねの長さに制約を受けなくなる。また、ロッド側懸架ばね受がバンプスプリングを圧縮してフロントフォークの最収縮時の衝撃を緩和するバンプクッションとして機能するので、オイルロック機構のような加工精度が高い部品を用いる必要がなくなる。

また、請求項２の発明によれば、ロッドの外周に設けた環状溝と、環状溝に装着されてロッド側懸架ばね受をロッドに対して位置決めるスナップリングとを備えたので、ロッド側懸架ばね受のロッドへの組付が安価かつ簡単に行える。

よって、本発明のフロントフォークによれば、懸架ばねの設計自由度を向上させ、かつ、コストも安価に済む。

本発明の一実施の形態におけるフロントフォークの断面図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図１に示すように、一実施の形態におけるフロントフォーク１は、図１に示すように、アウターチューブ２と、アウターチューブ２内に移動自在に挿入されるインナーチューブ３と、フロントフォーク１内に収容されてアウターチューブ２とインナーチューブ３との間に介装されるダンパＤと、アウターチューブ２とインナーチューブ３とを離間する方向へ附勢する懸架ばねＳと、ダンパＤにおけるシリンダＣの外周に取付位置を軸方向に変更可能に装着されるシリンダ側懸架ばね受４とを備えて構成されて、所謂、テレスコピック型に構成されている。そして、このフロントフォーク１は、アウターチューブ２とインナーチューブ３が図１中で上下方向となる軸方向への相対移動する伸縮作動時にダンパＤが発生する減衰力で当該伸縮を抑制するようになっている。

以下、各部について説明する。アウターチューブ２およびインナーチューブ３は、共に筒状で一端が閉塞されており、アウターチューブ２内にインナーチューブ３を符示しない軸受を介して摺動自在に挿入して、伸縮自在とされるとともに、アウターチューブ２とインナーチューブ３との間に設けたシール部材１２によってアウターチューブ２とインナーチューブ３の内部に密閉される空間が形成される。

なお、本実施の形態のフロントフォーク１では、図１に示したように、アウターチューブ２を上方にし、インナーチューブ３を下方に配置した所謂倒立型のフロントフォークとして構成されている、逆に、アウターチューブ２を下方にしてインナーチューブ３を上方に配置する所謂正立型のフロントフォークとして構成されてもよい。

そして、ダンパＤは、インナーチューブ３の底部に図１中下端となる一端が固定されるシリンダＣと、シリンダＣ内に移動自在に挿入されて図１中上端となる一端がアウターチューブ２の頂部に固定されるロッドＲとを備えており、前記したアウターチューブ２とインナーチューブ３で形成される空間内に収容されている。そして、アウターチューブ２とインナーチューブ３とが軸方向に相対移動する際に、シリンダＣとロッドＲも軸方向に相対移動して当該相対移動を抑制する減衰力を発揮するようになっている。

ダンパＤの内部構造は、詳しく図示しないが、ダンパＤは、たとえば、シリンダＣと、シリンダＣの下端を閉塞するボトム部材と、シリンダＣの上端を装着されてロッドＲを軸支するとともにシリンダＣの上端を閉塞するロッドガイドと、シリンダＣ内に移動自在に挿入されるロッドＲと、シリンダＣ内に摺動自在に挿入されるとともにロッドＲの他端に連結されるピストンと、シリンダＣ内にピストンで区画されて液体で満たされた伸側室と圧側室と、伸側室と圧側室と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バルブとを備えて構成される。シリンダＣは、インナーチューブ２の下端を閉塞するロアブラケット１０を介してアウターチューブ２に連結され、ロッドＲの上端はアウターチューブ３の上端を閉塞するアッパーキャップ１１を介してアウターチューブ３に固定される。

そして、ダンパＤは、伸縮作動時に、伸側室と圧側室のうち圧縮される室から伸側室と圧側室のうち拡大される室へ液体が減衰バルブを通過して移動する際に、液体の流れに抵抗が与えられて、伸側室と圧側室の圧力に差が生じ、減衰力を発揮する。なお、ダンパＤの伸縮作動時に、ロッドＲがシリンダＣ内に進退してロッドＲのシリンダＣ内における押し退け容積が変化するが、ダンパＤ内に気室を設けて容積変化を吸収してもよいし、リザーバを設けて押し退け容積変化に伴うシリンダＣ内での液体に過不足をリザーバから液体をシリンダＣへ給排して補償するようにしてもよい。リザーバは、ダンパＤ内に設けてもよいし、ダンパＤ外のアウターチューブ２とインナーチューブ３との間に形成される空間をリザーバとして利用してもよい。また、リザーバを設ける場合、圧側室からリザーバへ移動する液体の流れに抵抗を与えるベースバルブを設けるとよい。なお、ダンパＤは、フロントフォーク１内でシリンダＣをロッドＲよりも図１中下方に配置する所謂正立型に配置されているが、ダンパＤ内に気室あるいはリザーバを設ける場合、ダンパＤを図１中の配置から天地逆向きに配置する所謂倒立型の配置も可能である。

そして、シリンダＣの図１中外周には、周方向に沿って設けた複数条、この場合、五条の環状溝５が設けられている。この環状溝５には、割入りＣ型のスナップリング６の装着が可能とされている。図１に示すように、環状溝５の中央付近から図１中上端側の断面形状は緩やかに傾斜する直線状とされ、中央付近から下端側が断面四半円状とされ、反割にしたティアドロップ型の形状とされている。したがって、環状溝５に装着されたスナップリング６を少し拡径させると、装着されている環状溝５に対して上方への移動は容易であり、スナップリング６を装着されている環状溝５から図１中上方の環状溝５へ移動させやすい。反対に、スナップリング６が環状溝５に装着されると、スナップリング６に図１中上方から荷重をかけても、環状溝５の中央付近から図１中下端側が断面四半円状とされているために、スナップリング６の環状溝５からの抜け出しを防止できる。

シリンダ側懸架ばね受４は、環状であって、内径がシリンダＣの挿通を許容する径とされており、図１中下端内周が拡径されて拡径部４ａが設けられていて、この拡径部４ａ内に環状溝５に装着されるスナップリング６の挿入が可能となっている。また、シリンダ側懸架ばね受４の拡径部４ａ以外の内径は、スナップリング６の外径よりも小径になっており、スナップリング６は、シリンダ側懸架ばね受４に拡径部４ａを設けて形成される段部４ｂに当接するとそれ以上は図１中上方への移動が規制されるようになっている。よって、複数の環状溝５からスナップリング６を装着する環状溝５の選択によって、シリンダ側懸架ばね受４のシリンダＣへの取付位置の変更が可能である。Ｃ形のスナップリング６が両端にプライヤーの先端を差し込む孔を備えている場合、拡径部４ａに前記孔を形成する端部に干渉しないような逃部を設けるか、シリンダ側懸架ばね受４を割りの入ったＣ形としておき、割部分で前記孔を形成する端部に干渉しないようにしてもよい。

シリンダ側懸架ばね受４をシリンダＣに装着するには、シリンダＣに設けた環状溝５のうちいずれかにスナップリング６を装着した状態で、シリンダ側懸架ばね受４内にシリンダＣを図１中下方から挿入する。そして、シリンダ側懸架ばね受４の拡径部４ａ内にスナップリング６が挿入されて段部４ｂに当接すると、シリンダ側懸架ばね受４がそれ以上シリンダＣに対して図１中下方への移動が規制され、シリンダＣにシリンダ側懸架ばね受４が位置決めされる。

ロッドＲの外周には、ロッド側懸架ばね受７が設けられている。ロッド側懸架ばね受７は、環状のばね受部７ａと、ばね受部７ａの内周側上端から立ち上がる筒状の加締部７ｂとを備え、内径がロッドＲの挿通を許容する径とされている。このロッド側懸架ばね受７をロッドＲの外周に装着するには、ロッドＲの外周に周方向に沿って設けた環状溝８に装着されるスナップリング９の外方から加締部７ｂをスナップリング９に向けて加締める。このように、加締部７ｂが加締められると、加締部７ｂがスナップリング９を把持して、ロッド側懸架ばね受７がロッドＲに対して事項方向移動不能に固定される。ロッド側懸架ばね受７のロッドＲへの装着位置は、ロッドＲのシリンダＣに対するストロークを阻害しない位置であれば、懸架ばねＳの長さに応じて任意に設計変更できる。なお、ロッド側懸架ばね受７は、ロッドＲにスナップリング９を利用して装着されるため、ロッドＲへの組付が安価かつ簡単に行えるが、内周に螺子部を形成してロッドＲの外周に螺子部を形成して、ロッドＲへの螺着も可能である。

そして、シリンダ側懸架ばね受４とロッド側懸架ばね受７との間に、懸架ばねＳが介装される。懸架ばねＳは、図１中上端である一端がロッド側懸架ばね受７によって支持され、図１中下端である他端がシリンダ側懸架ばね受４によって支持され、ダンパＤを伸長方向に附勢して、アウターチューブ２とインナーチューブ３を離間する方向へ附勢している。なお、スナップリング６によってシリンダＣへの取付位置から反ロッド側への移動が規制されるシリンダ側懸架ばね受４は、スナップリング９によってロッドＲへ固定されるロッド側懸架ばね受７によって他端が支持される懸架ばねＳに押圧されるため、取付位置からの位置ずれを起こさない。なお、ロッド側懸架ばね受７に加締部７ｂを設けずに、ロッドＲの外周に装着されたスナップリング９によって、シリンダＣからの離間のみが規制されるようにしてもよく、懸架ばねＳによって附勢されるので、このようにしてもロッド側懸架ばね受７が位置ずれを起こさない。

このように、懸架ばねＳを設ければ、フロントフォーク１は、鞍乗車両の前輪と車体との間に介装されると、車体を弾性支持でき、車両走行中の路面から入力される振動が車体へ伝達されにくくするようになっている。特に、フロントフォーク１の収縮に伴ってダンパＤが収縮すると、懸架ばねＳもそれにつれて圧縮されて大きな弾発力を発揮する。この弾発力を受け止めるシリンダ側懸架ばね受４は、内周にスナップリング６の挿入を可能とする拡径部４ａを備えており、スナップリング６の拡径が阻止されるので、前記過大な荷重を受けてもスナップリング６が環状溝５から脱落せず、シリンダＣに対する軸方向への位置ずれも生じない。

なお、ロッド側懸架ばね受７のロッドＲへの取付位置を調節したい場合には、ロッドＲの外周に周方向に沿う環状溝８を軸方向に位置をずらして複数設けておき、スナップリング９を取り付ける環状溝８の選択によって前記取付位置を調節すればよい。

また、ダンパＤのシリンダＣの上方であって、ロッドＲの外周には、コイルばねでなるバンプスプリングＢが設けられている。このバンプスプリングＢは、シリンダＣの上端を閉塞するとともにロッドＲを軸支するロッドガイドに固定されていてもよいし、シリンダＣに固定されていなくともよい。バンプスプリングＢは、ダンパＤがストロークエンド近傍まで収縮すると、ロッド側懸架ばね受７に接触し、ロッド側懸架ばね７とロッドガイドとで圧縮されて、ダンパＤのそれ以上の収縮作動を抑制する弾発力を発揮する。バンプスプリングＢは、前述した状態からさらにダンパＤの収縮が進むとより圧縮量が増えるので、弾発力を強めてダンパＤの収縮速度を減速させてダンパＤの最収縮時の衝撃を緩和する。

このように構成されたフロントフォーク１では、ロッド側懸架ばね受７がインナーチューブ３の頂部に連結されるのではなく、ロッド側懸架ばね受７をロッド６の外周であって懸架ばねＳの長さにあった位置に装着できるので、懸架ばねＳの長さに制約を受けなくなり、懸架ばねＳの設計自由度が向上する。また、従来のフロントフォークでは懸架ばねの長さを長くするためにピッチ角を大きくする必要性から線径が太くしなければならなかったが、従来のフロントフォークに比較して懸架ばねＳの長さを短くできるので、懸架ばねＳのピッチ角を小さくでき、懸架ばねＳの重量を軽減できる。さらに、ロッド側懸架ばね受７がバンプスプリングＢを圧縮してフロントフォーク１の最収縮時の衝撃を緩和するバンプクッションとして機能するので、オイルロック機構のような加工精度が高い部品を用いる必要がなくなるため、フロントフォーク１のコストを低減できる。よって、本発明のフロントフォークによれば、懸架ばねＳの設計自由度を向上でき、かつ、安価に製造できる。

また、前述したように、本実施の形態のフロントフォーク１では、シリンダ側懸架ばね受４がシリンダＣの外周に取付位置を軸方向に変更可能に装着されているので、シリンダ側懸架ばね受４のシリンダＣに対する装着位置を変更してシリンダ側懸架ばね受４とロッド側懸架ばね受７との軸方向距離を変更できる。このようにシリンダ側懸架ばね受４とロッド側懸架ばね受７との軸方向距離を変更すると、懸架ばねＳの初期圧縮量を変更でき、フロントフォーク１を鞍乗車両に適用した際に車体高さを調節できる。したがって、懸架ばねＳの初期圧縮量調整を行う場合であっても、ロッド側懸架ばね受７の位置調整を行うアジャスタ機構を設ける必要がないので、従来のフロントフォークで採用されるスペーサが不要となり、ロッドＲの外周にロッド側懸架ばね受７を固定的に設ければ足りる。ただし、前述したように、ロッド側懸架ばね受７の取付位置を調節可能にロッドＲに装着するようにしてもよい。

また、懸架ばねＳの初期圧縮量の変更は、シリンダ側懸架ばね受４をシリンダＣの外周に取付位置を軸方向に変更可能に装着すれば足りるため、複雑な構造のアジャスタを設けたり、ばね乗数或いは長さの異なる懸架ばね、または、長さの異なるスペーサを多数用意する必要もないので、フロントフォーク１のコストもより一層低減でき、組立作業も容易である。

なお、環状溝５の設置本数と、環状溝５のシリンダＣへの設置範囲は、懸架ばねＳの初期圧縮量の調節幅によって設計すればよい。また、シリンダ側懸架ばね受４のシリンダＣへの装着方向であるが、シリンダＣの外周とシリンダ側懸架ばね受４の内周へ螺子溝を設けておき、シリンダＣへシリンダ側懸架ばね受４の螺着も可能である。ただし、環状溝５とスナップリング６を用いてシリンダ側懸架ばね受４をシリンダＣに装着するほうが、構造が簡単で加工コストが安価に済むだけでなく、複数の環状溝５から製品で予め決められた環状溝５を選択すれば、シリンダ側懸架ばね受４のシリンダＣに対する取付位置が製品毎に異なってしまう事態もなくなり、懸架ばねＳの初期圧縮量が製品毎に均一になるので、組付作業も非常に簡単となる。

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。

１ フロントフォーク
２ アウターチューブ
３ インナーチューブ
４ シリンダ側懸架ばね受
７ ロッド側懸架ばね受
８ 環状溝
９ スナップリング
Ｂ バンプスプリング
Ｃ シリンダ
Ｄ ダンパ
Ｒ ロッド
Ｓ 懸架ばね

Claims (2)

1. アウターチューブと、
   前記アウターチューブ内に移動自在に挿入されるインナーチューブと、
   シリンダと前記シリンダ内に移動自在に挿入されるロッドとを備えて、伸縮時に減衰力を発揮するとともに、前記シリンダが前記アウターチューブと前記インナーチューブの一方に連結され、前記ロッドが前記アウターチューブと前記インナーチューブとの他方に連結されるダンパと、
   前記アウターチューブと前記インナーチューブとを離間する方向へ附勢する懸架ばねと、
   前記ロッドの外周に装着されて前記懸架ばねの一端を支持するロッド側懸架ばね受と、
   前記ロッドの外周に配置されて前記ダンパの最収縮時に前記ロッド側懸架ばね受けに接触して前記ダンパの圧縮を抑制するバンプスプリングとを備えた
   ことを特徴とするフロントフォーク。
2. 前記ロッドの外周に設けた環状溝と、
   前記環状溝に装着されて前記ロッド側懸架ばね受を前記ロッドに対して位置決めるスナップリングとを備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載のフロントフォーク。

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