JP2017180806A - フロントフォーク、及び車輪懸架装置 - Google Patents

Abstract

【課題】底付きが発生した場合の衝撃と衝撃音を抑制することが可能なフロントフォーク、車輪懸架装置を提供する。
【解決手段】フロントフォーク１０は、車軸側に設けられるとともに、上端側が開口し、下端側が閉鎖された車軸側チューブ１１と、車体側に設けられるとともに、上端側が閉鎖され、下端側が開口し、前記車軸側チューブ１１の内側に挿入されて、車軸側チューブ１１に対して軸方向に沿って相対的に移動する車体側チューブ１２と、車軸側チューブ１１と車体側チューブ１２により形成されるとともに油が封入された油室と、車体側チューブ１２の下端側の開口に設けられ、車体側チューブ１２の下端部と車軸側チューブ１１の下端部との衝突を緩衝する弾性変形可能な衝突緩衝部材３０と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動二輪車等に用いられるフロントフォーク、及び車輪懸架装置に関する。

例えば、自動二輪車のフロントフォークとして、走行中に前輪が路面凹凸に追従して上下動すると、アウターチューブとインナーチューブとが相対移動することで全長が伸縮動するものが知られている。これらの伸縮動に伴う懸架スプリングの伸縮による反力と、オイルの流動抵抗によって発生する減衰力とによって前輪が路面から受ける衝撃を吸収緩和している。
特許文献１には、懸架スプリング、及びダンパ（減衰力発生装置）を備えた正立型フロントフォークと、これと対をなす他方側のフロントフォークとで構成される車輪懸架装置が記載されている。

特開２０１５−１６１３９７号公報

ところで、上記した車輪懸架装置における他方側のフロントフォークには、懸架スプリング、及びダンパのいずれも設けられていない。このため、フロントフォークが最大ストローク分だけ沈み込んだ場合、インナーチューブとアウターチューブとが突き当たってしまう虞がある。インナーチューブとアウターチューブとが突き当たる（底付きが発生する）と、運転者に衝撃が伝わるとともに、衝撃音も生じてしまう。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、底付きが発生した場合の衝撃と衝撃音を抑制することが可能なフロントフォーク、車輪懸架装置を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様によれば、フロントフォークは、車軸側に設けられるとともに、上端側が開口し、下端側が閉鎖された車軸側チューブと、車体側に設けられるとともに、上端側が閉鎖され、下端側が開口し、前記車軸側チューブの内側に挿入されて、該車軸側チューブに対して軸方向に沿って相対的に移動する車体側チューブと、前記車軸側チューブと前記車体側チューブにより形成されるとともに油が封入された油室と、前記車体側チューブの下端側の開口に設けられ、前記車体側チューブの下端部と、前記車軸側チューブの下端部との衝突を緩衝する弾性変形可能な衝突緩衝部材と、を備える。

この構成によれば、車体側チューブの下端側に弾性変形可能な衝突緩衝部材が設けられていることから、車体側チューブの下端部と車軸側チューブの下端部とが衝突した場合（底付きが発生した場合）であっても、衝撃と衝撃音を抑制することができる。

本発明の第二の態様によれば、上記フロントフォークでは、前記衝突緩衝部材は、前記車体側チューブの下端側の開口から突出する衝突緩衝部材本体と、前記車体側チューブの下端側の開口に係合する衝突緩衝部材係合部と、を有してもよい。

この構成によれば、衝突緩衝部材本体が車体側チューブの下端側の開口から突出している。これにより、底付きが発生した場合であっても、車体側チューブの下端部と車軸側チューブの下端部との間に当該衝突緩衝部材本体が介在することで、衝撃や衝撃音を抑制することができる。

本発明の第三の態様によれば、上記フロントフォークでは、前記衝突緩衝部材本体は、前記車体側チューブの内径よりも大きな径を有する拡径部と、前記車体側チューブの内径と同じ径で、前記衝突緩衝部材係合部まで延設された延設部と、を有してもよい。

この構成によれば、衝突緩衝部材本体は、車体側チューブの内径よりも大きな径の拡径部を有している。これにより、底付きが発生した場合であっても、車体側チューブの下端部と車軸側チューブの下端部との間に当該拡径部が介在することで、衝撃や衝撃音をさらに抑制することができる。

本発明の第四の態様によれば、上記フロントフォークでは、前記拡径部は、前記車体側チューブの下端側から上端側に向かうに従って径方向外側から内側に向かって延びるテーパ面を有してもよい。

ここで、底付きが発生する際、衝突緩衝部材本体が車体側チューブの下端面と車軸側チューブの下端部上面との間に挟まれる虞がある。しかしながら、上記のような構成によれば、衝突緩衝部材にテーパ面が形成されているため、挟まれた際に生じる圧縮力をこのテーパ面に沿って逃がすことができる。これにより、衝突緩衝部材本体の周縁部がちぎれることを抑制することができる。

本発明の第五の態様によれば、上記フロントフォークでは、前記衝突緩衝部材には、前記車体側チューブの軸線方向に沿って延びる中空部が形成される。

この構成によれば、衝突緩衝部材に圧縮力が加わった場合であっても、中空部によって当該圧縮力を逃がすことができる。すなわち、底付きが発生した場合の衝撃や衝撃音をさらに抑制することができるとともに、衝突緩衝部材の耐久性を高めることができる。

本発明の第六の態様によれば、車輪懸架装置は、上記第一から第五のいずれか一態様に係る第一フロントフォークとしてのフロントフォークと、該第一フロントフォークと対をなす第二フロントフォークと、を備え、前記第二フロントフォークは、車軸側に設けられるとともに、上端側が開口し、下端側が閉鎖された第二車軸側チューブと、前記第二車軸側チューブの下端側に取り付けられて、該第二車軸側チューブと同軸に延びるシートパイプと、車体側に設けられるとともに、上端側が閉鎖され、下端側が開口し、前記第二車軸側チューブの内側に挿入されて、該第二車軸側チューブに対して軸方向に沿って相対的に移動する第二車体側チューブと、前記車軸側チューブと前記車体側チューブにより形成されるとともに油が封入された油室と、前記第二車体側チューブの上端と前記シートパイプの上端との間に介装された懸架スプリングと、を有する。

この構成によれば、底付きが発生した場合の衝撃と衝撃音を抑制することが可能な車輪懸架装置を提供することができる。

本発明によれば、底付きが発生した場合の衝撃と衝撃音を抑制することが可能なフロントフォーク、車輪懸架装置を提供することができる。

本発明の第一実施形態に係る車輪懸架装置の構成を示す図である。 本発明の第一実施形態に係る第一フロントフォークの要部拡大断面図である。 本発明の第一実施形態に係る第一フロントフォークの要部拡大断面図であって、底付きが発生した場合の様子を示す図である。 本発明の第一実施形態に係る衝突緩衝部材の変形の様子を示す説明図である。 本発明の第二実施形態に係る衝突緩衝部材の構成を示す断面図である。

［第一実施形態］
本発明の第一実施形態について、図１から図４を参照して説明する。本実施形態に係る車輪懸架装置１００は、主として自動二輪車の前輪を懸架するために用いられる装置である。具体的には、この車輪懸架装置１００は、図１（ａ）に示す第一フロントフォーク１０（フロントフォーク）と、図１（ｂ）に示す第二フロントフォーク２０と、を備えている。

これら第一フロントフォーク１０と第二フロントフォーク２０とは互いに対をなしている。すなわち、第一フロントフォーク１０は車輪の車軸の一方側に取り付けられ、第二フロントフォーク２０は車軸の他方側に取り付けられる。第一フロントフォーク１０は、上記車軸側に設けられる第一車軸側チューブ１１と、自動二輪車の車体側に設けられる第一車体側チューブ１２と、第一車体側チューブ１２の下端部に取り付けられる衝突緩衝部材３０と、を備えている。

第一車軸側チューブ１１は、軸線Ａ１に沿って延びる円筒状をなしている。第一車軸側チューブ１１の上端側（軸線Ａ１方向一方側）は開口されている。第一車軸側チューブ１１の下端側（軸線Ａ１方向他方側）は第一底面部１４によって閉鎖されている。すなわち、この第一車軸側チューブ１１は有底筒状をなしている。さらに、第一車軸側チューブ１１の外周面上には、例えばブレーキキャリパー等の補機類を支持するための複数のステー１５が設けられている。

第一車体側チューブ１２は、第一車軸側チューブ１１と同様に軸線Ａ１を中心とする円筒状をなしている。第一車体側チューブ１２は、第一車軸側チューブ１１の内径寸法と同一かわずかに小さな外径寸法を有している。これにより、第一車体側チューブ１２は、第一車軸側チューブ１１の内周側で軸線Ａ１方向（上下方向）に摺動可能とされている。第一車体側チューブ１２の上端部（軸線Ａ１方向一方側の端部）は第一キャップ１６によって閉鎖されている。一方で、第一車体側チューブ１２の下端部（軸線Ａ１方向他方側の端部）は開口されている。この開口には、衝突緩衝部材３０が設けられている。

図２に示すように、第一車体側チューブ１２の開口における内周側端縁は、軸線Ａ１に対して斜めに延びる傾斜面１７とされている。より具体的には、この傾斜面１７は、軸線Ａ１方向他方側（下端側）から一方側（上端側）に向かうにしたがって径方向外側から内側に向かって延びている。さらに、この傾斜面１７よりも上側の領域は、軸線Ａ１に対して平行に延びる平行面１８とされている。

この平行面１８よりもさらに上側の領域には、内周面から径方向外側に向かって凹没する凹溝１９が形成されている。凹溝１９の各面のうち、下側を向く面は軸線Ａ１に対して傾斜して延びている。一方で、上側を向く面は軸線Ａ１の径方向に延びている。この凹溝１９には、後述する衝突緩衝部材３０の一部が係合する。

衝突緩衝部材３０は、ゴム等のように、弾性変形可能な材料で一体に形成されている。衝突緩衝部材３０は、軸線Ａ１を中心とする筒状をなしている。衝突緩衝部材３０の内周側の領域は中空（中空部Ｈ）とされている。さらに具体的には、衝突緩衝部材３０は、第一車体側チューブ１２の開口から下側に突出する拡径部３３を有する衝突緩衝部材本体３１と、衝突緩衝部材本体３１と一体に形成されるとともに、上記開口における凹溝１９に係合する衝突緩衝部材係合部３２と、を有している。

衝突緩衝部材本体３１は、上記拡径部３３と、拡径部３３の上側に一体に接続された延設部３４と、を有している。拡径部３３は、第一車体側チューブ１２の内径よりも大きな径を有している。さらに、この拡径部３３の上側を向く面（テーパ面３５）は、第一車体側チューブ１２の内周面に形成された傾斜面１７と同一の方向に傾斜している。すなわち、これらテーパ面３５と傾斜面１７とは、互いに隙間なく当接している。延設部３４は、軸線Ａ１と平行に延びることで、上記の平行面１８と隙間なく当接している。

衝突緩衝部材係合部３２は、上記の凹溝１９と対応する断面形状を有している。すなわち、衝突緩衝部材係合部３２の上側の面は、凹溝１９の上側の面と同様に軸線Ａ１に対して傾斜して延びている。また、衝突緩衝部材係合部３２の外周面は、凹溝１９の底面（径方向外側の面）と同様に軸線Ａ１に平行に延びている。衝突緩衝部材係合部３２の下側の面は、凹溝１９の下側の面と同様に軸線Ａ１の径方向に延びている。これにより、衝突緩衝部材係合部３２の各面は、凹溝１９の各面に対してそれぞれ隙間なく当接している。

以上のように構成された第一フロントフォーク１０の内周側の空間（油室V１）は、油（液体）で満たされている。この油は、第一フロントフォーク１０の伸縮に応じて、衝突緩衝部材３０の中空部Ｈを通じて第一車体側チューブ１２の内周側と第一車軸側チューブ１１の内周側とを互いに往来する。

第二フロントフォーク２０は、車軸側に設けられる第二車軸側チューブ２１と、車体側に設けられる第二車体側チューブ２２と、第二車軸側チューブ２１の内周側で軸線Ａ２に沿って延びるシートパイプ２３と、シートパイプ２３と第二車体側チューブ２２の上端部（軸線Ａ２方向一方側の端部）にある第二キャップ２６との間に介装されている懸架スプリング２４と、を備えている。なお、第二フロントフォーク２０の軸線Ａ２は、上記の軸線Ａ１と平行をなしている。

第二車軸側チューブ２１は、軸線Ａ２に沿って延びる円筒状をなしている。第二車軸側チューブ２１の上端側（軸線Ａ２方向一方側）は開口されている。第二車軸側チューブ２１の下端側（軸線Ａ２方向他方側）は第二底面部２５によって閉鎖されている。すなわち、この第二車軸側チューブ２１は有底筒状をなしている。

さらに、第二底面部２５には、当該第二底面部２５から軸線Ａ２方向他方側（上側）に向かって延びるシートパイプ２３が取り付けられている。シートパイプ２３は、軸線Ａ２方向において第二車軸側チューブ２１の延在中途まで延びている。言い換えると、シートパイプ２３は、第二車軸側チューブ２１よりも小さい軸線Ａ２方向寸法を有している。シートパイプ２３の上端部には、当該シートパイプ２３よりも大きな径寸法を有するフランジ部２３Ｆが設けられている。

第二車体側チューブ２２は、第二車軸側チューブ２１と同様に軸線Ａ２を中心とする円筒状をなしている。第二車体側チューブ２２は、第二車軸側チューブ２１の内径寸法と同一かわずかに小さな外径寸法を有している。これにより、第二車体側チューブ２２は、第二車軸側チューブ２１の内周側で軸線Ａ２方向（上下方向）に摺動可能とされている。第二車体側チューブ２２の上端部（軸線Ａ２方向一方側の端部）は第二キャップ２６によって閉鎖されている。一方で、第二車体側チューブ２２の下端部（軸線Ａ２方向他方側の端部）は開口されている。

この開口の内周側には、オイルロック機構２７が設けられている。さらに、このオイルロック機構２７とフランジ部２３Ｆとの間には、リバウンドスプリング２８が取り付けられている。リバウンドスプリング２８は、第二車体側チューブ２２が、第二車軸側チューブ２１から進出する方向に変位した際に、オイルロック機構２７とフランジ部２３Ｆとの直接的な接触や衝突を回避するために設けられている。

さらに、第二車軸側チューブ２１の内周側に第二車体側チューブ２２が挿入された状態において、シートパイプ２３の上側の部分（フランジ部２３Ｆ）は、第二車体側チューブ２２の内周側に挿入されている。すなわち、シートパイプ２３の外周面と第二車軸側チューブ２１の内周面との間には、第二車体側チューブ２２が介在している。

フランジ部２３Ｆの上側の端面と、第二車体側チューブ２２の第二キャップ２６との間には、懸架スプリング２４が介装されている（架け渡されている）。懸架スプリング２４は、軸線Ａ２を中心として巻回されたコイルばねである。以上のように構成された第二フロントフォーク２０の内周側の空間（油室V２）は、第一フロントフォーク１０と同様に、油で満たされている。

次に、本実施形態に係る車両懸架装置の動作について説明する。自動二輪車の走行中には、路面の凹凸等によって、車輪を懸架する車輪懸架装置１００に対して軸線Ａ１方向に力が加わる。より具体的には、第一フロントフォーク１０では、第一車体側チューブ１２が第一車軸側チューブ１１に対して近接する方向に力が加わる。第二フロントフォーク２０では、第二車体側チューブ２２が第二車軸側チューブ２１に対して近接する方向に力が加わる。

第一フロントフォーク１０では、第一車体側チューブ１２が第一車軸側チューブ１１の内周側に引き込まれる際に、衝突緩衝部材３０の中空部Ｈを通じて、油が第一車軸側チューブ１１側から第一車体側チューブ１２側に向かって流通する。中空部Ｈを通過する際、油には流動抵抗が生じ、減衰力を発生する。これにより、第一車体側チューブ１２が第一車軸側チューブ１１に対して急激に相対変位する虞が低減される。

一方で、第二フロントフォーク２０では、第二車体側チューブ２２が第二車軸側チューブ２１の内周側に引き込まれる際に、上述の懸架スプリング２４が変形することによる復元力がはたらく。同時に、油がオイルロック機構２７を通過する際の流動抵抗による減衰力も生じる。これら復元力と減衰力とによって、第二車体側チューブ２２が第二車軸側チューブ２１に対して急激に相対変位する虞が低減される。

ところで、第二フロントフォーク２０には、上記のように懸架スプリング２４、及びオイルロック機構２７が設けられている。そして、これら装置による復元力と減衰力とが得られる。その一方で、第一フロントフォーク１０内には、オイルロック機構２７に相当する装置が設けられていない。このため、第一フロントフォーク１０が最大ストローク分だけ沈み込んだ場合、第一車体側チューブ１２と第一車軸側チューブ１１とが突き当たってしまう虞がある。具体的には、第一車体側チューブ１２の下端部と、第一車軸側チューブ１１の下端部とが突き当たってしまう虞がある。

このように、第一車体側チューブ１２と第一車軸側チューブ１１とが突き当たる（底付きが発生する）と、運転者に衝撃が伝わるとともに、衝撃音も生じてしまう。しかしながら、本実施形態に係る第一フロントフォーク１０では、第一車軸側チューブ１１の下端部に、弾性変形可能な材料で形成された衝突緩衝部材３０が取り付けられている。したがって、上記の底付きが発生した際には、この衝突緩衝部材３０が弾性変形することにより、衝撃と衝撃音とを抑制することができる（図３参照）。

底付きが発生した際の衝突緩衝部材３０の挙動について、図４を参照して詳述する。同図に示すように、衝突緩衝部材３０に対して軸線Ａ１方向両側から力（圧縮力）が加わった場合、衝突緩衝部材３０は、軸線Ａ１方向に縮むように変形する。さらに、衝突緩衝部材３０の拡径部３３には、上述のテーパ面３５が形成されていることから、拡径部３３の周辺では上記の圧縮力は当該テーパ面３５に沿う方向に向きを変える。したがって、拡径部３３は軸線Ａ１方向に縮むと同時に、径方向外側から内側に向かって縮むように変形する（図４中の鎖線）。このとき、中空部Ｈの内径寸法も縮小する。このような変形が衝突緩衝部材３０に生じることで、路面の凹凸等に基づく衝撃と衝撃音の発生とをより効果的に抑制することができる。

さらに、衝突緩衝部材本体３１は、第一車体側チューブ１２の下端側の開口から突出していることから、底付きが発生した場合であっても、第一車体側チューブ１２の下端部と第一車軸側チューブ１１の下端部との間に当該衝突緩衝部材本体３１が介在することで、衝撃や衝撃音を抑制することができる。

ところで、底付きが発生する際、衝突緩衝部材本体３１が第一車体側チューブ１２の下端面と車軸側チューブの下端部上面との間に挟まれる虞がある。しかしながら、上記のような構成によれば、衝突緩衝部材３０にテーパ面３５が形成されているため、挟まれた際に生じる圧縮力をこのテーパ面３５に沿って逃がすことができる。これにより、衝突緩衝部材本体３１の周縁部がちぎれることを抑制することができる。

加えて、上記の構成によれば、衝突緩衝部材３０に圧縮力が加わった場合であっても、中空部Ｈが積極的に変形することによって当該圧縮力を逃がすことができる。すなわち、底付きが発生した場合の衝撃や衝撃音をさらに抑制することができるとともに、衝突緩衝部材３０の耐久性を高めることができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について図５を参照して説明する。なお、上記の第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。同図に示すように、本実施形態に係る衝突緩衝部材４０では、拡径部４３にテーパ面３５が形成されておらず、拡径部４３の軸線Ａ１方向他方側の面は、軸線Ａ１の径方向に延びている。このような構成であっても、上記の第一実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

［他の実施形態］
さらに、本発明の他の実施形態として、詳しくは図示しないが、第一フロントフォーク１０に加えて、第二フロントフォーク２０に上記各実施形態で説明した衝突緩衝部材３０を設けることも可能である。より具体的には、第二車体側チューブ２２の下端部に、衝突緩衝部材３０を取り付ける構成が考えられる。このような構成によれば、第一フロントフォーク１０、及び第二フロントフォーク２０の双方で底付きが発生した場合であっても、これに伴う衝撃や衝撃音の発生を抑制することができる。

１００…車輪懸架装置
１０…第一フロントフォーク
１１…第一車軸側チューブ
１２…第一車体側チューブ
１４…第一底面部
１５…ステー
１６…第一キャップ
１７…傾斜面
１８…平行面
１９…凹溝
２０…第二フロントフォーク
２１…第二車軸側チューブ
２２…第二車体側チューブ
２３…シートパイプ
２３Ｆ…フランジ部
２４…懸架スプリング
２５…第二底面部
２６…第二キャップ
２７…オイルロック機構
２８…緩衝スプリング
３０…衝突緩衝部材
３１…衝突緩衝部材本体
３２…衝突緩衝部材係合部
３３…拡径部
３４…延設部
３５…テーパ面
４０…衝突緩衝部材
Ａ１…軸線
Ａ２…軸線
Ｈ…中空部
V１…油室
V２…油室

Claims (6)

1. 車軸側に設けられるとともに、上端側が開口し、下端側が閉鎖された車軸側チューブと、
   車体側に設けられるとともに、上端側が閉鎖され、下端側が開口し、前記車軸側チューブの内側に挿入されて、該車軸側チューブに対して軸方向に沿って相対的に移動する車体側チューブと、
   前記車軸側チューブと前記車体側チューブにより形成されるとともに油が封入された油室と、
   前記車体側チューブの下端側の開口に設けられ、前記車体側チューブの下端部と前記車軸側チューブの下端部との衝突を緩衝する弾性変形可能な衝突緩衝部材と、
   を備えるフロントフォーク。
2. 前記衝突緩衝部材は、
   前記車体側チューブの下端側の開口から突出する衝突緩衝部材本体と、
   前記車体側チューブの下端側の開口に係合する衝突緩衝部材係合部と、
   を有する請求項１に記載のフロントフォーク。
3. 前記衝突緩衝部材本体は、
   前記車体側チューブの内径よりも大きな径を有する拡径部と、
   前記車体側チューブの内径と同じ径で、前記衝突緩衝部材係合部まで延設された延設部と、
   を有する請求項２に記載のフロントフォーク。
4. 前記拡径部は、前記車体側チューブの下端側から上端側に向かうに従って径方向外側から内側に向かって延びるテーパ面を有する請求項３に記載のフロントフォーク。
5. 前記衝突緩衝部材には、前記車体側チューブの軸線方向に沿って延びる中空部が形成されている請求項１から４のいずれか一項に記載のフロントフォーク。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載された第一フロントフォークとしてのフロントフォークと、
   該第一フロントフォークと対をなす第二フロントフォークと、
   を備え、
   前記第二フロントフォークは、
   車軸側に設けられるとともに、上端側が開口し、下端側が閉鎖された第二車軸側チューブと、
   前記第二車軸側チューブの下端側に取り付けられて、該第二車軸側チューブと同軸に延びるシートパイプと、
   車体側に設けられるとともに、上端側が閉鎖され、下端側が開口し、前記第二車軸側チューブの内側に挿入されて、該第二車軸側チューブに対して軸方向に沿って相対的に移動する第二車体側チューブと、
   前記第二車軸側チューブと前記第二車体側チューブにより形成されるとともに油が封入された油室と、
   前記第二車体側チューブの上端と前記シートパイプの上端との間に介装された懸架スプリングと、を有する車輪懸架装置。

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