JP3520455B2 - 二輪車用フロントフォーク - Google Patents
二輪車用フロントフォークInfo
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Description
車体に対して弾性的に支架するためのフロントフォーク
の改良に関する。
来から直接摺動タイプのものや油圧緩衝器内蔵タイプの
ものなど種々の形式のものが広く一般に用いられてい
る。
ントフォークの一例を概略的に示すものであって、この
ものは、自動二輪車の前輪を支架するアウタチューブ1
に対して上方から車体側に操舵可能に連係するインナチ
ューブ2を摺動自在に挿入している。
ューブ2内に亙って中空パイプ3が起立しており、この
中空パイプ3は、下部でアウタチューブ1の内部に連通
すると共に、上端に設けた補助ピストン4を通してイン
ナチューブ2の内周面と摺接する。
向してインナチューブ2の下端にはメインピストン(図
示省略)が取り付けてあり、当該メインピストンが中空
パイプ3の外周面に摺接する。
ンは、互いに協同してインナチューブ2と中空パイプ3
との間にフロントフォークの伸縮動作、即ちアウタチュ
ーブ1とインナチューブ2の相対変位に伴って容量を変
える可変容積室5を区画している。
に配設した伸側減衰力発生要素(図示省略)と圧側吸込
要素(図示省略)を通り、かつ、中空パイプ3の内部を
通して補助ピストン4により区画されたインナチューブ
2内の上方の油溜室6に連通する。
り、これら油溜室6から気体室7の内部に亙ってインナ
チューブ2と補助ピストン4との間に懸架スプリング8
を介装し、この懸架スプリング8でアウタチューブ1と
インナチューブ2を相互に弾性的に支架している。
対変位に伴ってアウタチューブ1とインナチューブ2が
圧縮動作したときに、アウタチューブ1内の作動油をイ
ンナチューブ2のメインピストンに設けた圧側吸込要素
を通してそのとき容積を拡大する可変容積室5に吸い込
む。
に対するインナチューブ2の浸入体積分に相当する量の
作動油を、アウタチューブ1内から中空パイプ3を通し
てインナチューブ2内の油溜室6に押し出す。
チューブ2が伸長動作する際には、容積を縮小する可変
容積室5内の作動油をメインピストンの伸側減衰力発生
要素を通してアウタチューブ1内に押し出し、このとき
伸側減衰力発生要素を通る作動油の流動抵抗で伸側減衰
力を発生する。
対するインナチューブ2の退出体積分に相当する量の作
動油を、油溜室6から中空パイプ3を通してアウタチュ
ーブ1内へと吸い込む。
チューブ2の圧縮および伸長動作に伴って懸架スプリン
グ8が圧縮および伸長する。
の上端が補助ピストン4に対して近づいたり離れたりし
て油溜室6と気体室7の部分の容積が減増する。
タチューブ1とインナチューブ2の圧縮および伸長動作
に伴い上下動して気体室7が圧縮および膨張される。
は、圧縮および伸長動作する懸架スプリング8の懸架ば
ね特性と、上記気体室7の圧縮および膨張作用による気
体ばね特性の相乗作用によって弾性的に行われる。
の合成ばね特性は、図16に曲線cで示すように、懸架
スプリング8の懸架ばね特性aと気体室7の気体ばね特
性bを合成したものとなる。
で述べた直接摺動タイプのフロントフォークに限らず、
油圧緩衝器内蔵タイプやその他の形式のフロントフォー
クにあっても何ら基本的には変わるところはない。
ロントフォークにあっては、自動二輪車としての乗り心
地を重視する上から、気体室7の容積の大小に伴う気体
ばね定数と懸架スプリング8のばね定数を低く選定して
柔らかな合成ばね特性となるように設定するのが一般で
ある。
うに及ばず、通常のブレーキング時にあっても前輪荷重
の増加によってフロントフォークが大きく圧縮動作し、
車体の前方が過度に沈んで車両姿勢が大きく前傾し、走
行および操縦安定性を低下させるという問題点があっ
た。
車としての乗り心地と車両姿勢の変化の抑制の両方を確
保することのできる二輪車用フロントフォークを提供す
ることである。
によれば、懸架スプリングと並列に補助懸架スプリング
と抵抗素子である絞りを備えた補助ダンパを直列に並べ
て配置し、懸架スプリングのばね特性と並行して、この
補助ダンパの絞りによる圧縮抵抗で補助懸架スプリング
のばね特性を制御可能に構成することによって達成され
る。
助ダンパに設けた絞りが抵抗を発生しないようなフロン
トフォークの通常作動速度域にあっては、補助ダンパが
補助懸架スプリングに当接して押されたとしても、当該
補助ダンパは殆ど抵抗なく伸縮動作する。
ークの伸縮速度と同じ速度で伸縮動作することになり、
したがって、補助懸架スプリングは、フロントフォーク
の全ストロークに亙って伸縮されることなくそのままの
状態を保って懸架スプリングのみが伸縮される。
性は、補助懸架スプリングの存在に関係なく、懸架スプ
リングの金属ばねと気体室による気体ばねの合成ばね特
性となり、従来の場合と同様に乗り心地のよい柔らかな
ばね特性の下で伸縮動作することになる。
上記絞りによる抵抗が効いてくるようなフロントフォー
クの高速作動域にあっては、当該絞りの働きによって補
助ダンパがフロントフォークの伸縮速度よりも遅い速度
で伸縮動作する。
は、フロントフォークの作動速度が速くなればなるほど
絞りによる抵抗が効いて遅くなり、例えば、急ブレーキ
時のようにフロントフォークの伸縮速度が或る一定値を
越えると絞りによる抵抗が無限大となって殆ど零とな
る。
スプリングがフロントフォークの伸縮速度に応じて伸縮
動作されることになり、フロントフォーク全体としての
ばね特性がこれら懸架スプリングと気体ばねおよび補助
懸架スプリングの合成ばね特性となって上昇し、フロン
トフォークの沈み込みを抑えて車体の前傾姿勢を抑制す
ることになる。
ォークの全ストロークに亙り補助懸架スプリングが補助
ダンパと接触状態を保つように構成しておけば、当該全
ストロークに亙って合成ばね特性をフロントフォークの
伸縮速度に対応して制御しつつ車体の前傾姿勢を抑制す
ることができる。
の途中から補助懸架スプリングが補助ダンパと接触状態
を保つように構成しておくことにより、通常のストロー
ク範囲での合成ばね特性を比較的低く保って乗り心地を
確保しつつ、かつ、圧縮ストロークの所望位置からの合
成ばね特性を高めて車体の前傾姿勢を抑制することが可
能になる。
絞りをフロントフォークの圧縮ストロークの途中から作
動油中に浸入するように構成することによっても、通常
のストローク範囲での合成ばね特性を比較的低く保って
乗り心地を確保しつつ、圧縮ストロークの所望位置から
の合成ばね特性を高めて車体の前傾姿勢を抑制すること
ができる。
補助ダンパにリターンスプリング或いは伸長動作に伴っ
て開弁するチェックバルブを個々にまたは並設して設け
ることにより、フロントフォークの伸長動作に際して絞
りによる抵抗の大小に関係なく補助ダンパを速やかに伸
長状態に戻し、当該フロントフォークの圧縮動作の初期
から上記した絞りによる抵抗作用を保障することにな
る。
明するが、当該発明の理解を容易にするために、ここで
は予め原理図を用て説明することにする。
クにこの発明を実施した場合の例を示すもので、フロン
トフォーク自体の基本構成については先に述べた従来例
のものと何ら変わるところがなく、したがって、ここで
は同一部品に同一符号を付すことによってその構成およ
び作用の説明は省略する。
来例の油溜室6内に補助ダンパ9を配置し、この補助ダ
ンパ9を懸架スプリング8でインナチューブ2の上端内
面にスペーサ10を介して押し付けることにより、当該
懸架スプリング8で補助ダンパ9を油溜室6内の所定位
置に保持している。
11と、当該シリンダ11内に摺動自在に挿入したフリ
ーピストン12、およびシリンダ11を貫通して設けた
絞り13とで構成されており、この絞り13を通してシ
リンダ11内の油室14とフロントフォーク側の油溜室
6とを相互に連通している。
チューブ1側の補助ピストン4との間に位置して懸架ス
プリング8と並列に補助懸架スプリング15を介装した
のである。
記に述べたような構成をとることなく、例えば、抵抗素
子として絞りを用いた通常の構成からなる油圧ダンパで
あってもよい。
動油に対して流動抵抗を発生しないようなフロントフォ
ークの通常の伸縮速度域にあっては、補助ダンパ9のシ
リンダ11が油室14内の作動油を油溜室6内へと絞り
13を通して抵抗なく押し出しつつフリーピストン12
に対して容易に伸縮動作する。
ークの伸縮速度と同じ速度で伸縮動作することになり、
補助懸架スプリング15は伸縮されることなくそのまま
の状態を保って懸架スプリング8が伸縮される。
対するインナチューブ2の浸入および退出作用による油
溜室6の作動油面の上下動に伴い、気体室7が膨張およ
び収縮して内部の気体圧力が変動する。
作用と気体室7の気体ばね作用とによってフロントフォ
ークの合成ばね特性は、図2にみられるように従来の場
合と同じ特性cを示し、したがって、フロントフォーク
は、乗り心地のよい柔らかな合成ばね特性の下で伸縮動
作することになる。
ロントフォークの圧縮速度が通常の速度域を越えて高速
になると、上記絞り13が効き始めてシリンダ11の動
きに制約を加える。
リーピストン12に対するシリンダ11の進入速度)が
フロントフォークの圧縮速度に対して遅れを生じ、この
遅れた分だけ補助懸架スプリング15も懸架スプリング
8と並行して圧縮される。
の合成ばね特性は、図2のように、先の懸架スプリング
8のばね作用と気体室7の気体ばね作用とによる合成ば
ね特性cにこの補助懸架スプリング15のばね作用を加
えた合成ばね特性dとなって上昇し、これによって、車
体が前方へと傾くのを抑える。
ークの圧縮速度がより高速に達すると、絞り13による
流動抵抗が無限大に近づいてシリンダ11は殆ど圧縮で
きない状態となる。
能の状態になって補助懸架スプリング15を押すことに
なる。
伴って懸架スプリング8と補助懸架スプリング15が同
じストロークを保って圧縮され、かくして、フロントフ
ォーク全体としての合成ばね特性は図2においてより高
いeへと向って上昇し、フロントフォークの沈み込みを
抑えて車体の前傾姿勢を抑制することになる。
クの途中から補助ダンパ9のフリーピストン12が補助
懸架スプリング15と接触状態を保つように構成した場
合の例を示している。
含むフロントフォークの伸縮動作即ちフリーピストン1
2が補助懸架スプリング15と接触しない図4の点Xま
での範囲内にあっては、補助懸架スプリング15が伸縮
動作されることなくそのままの状態を保っている。
ントフォークの伸縮速度に関係なく懸架スプリング8と
気体室7の気体ばねとが働いて従来のものと同じく低い
合成ばね特性cに保つ。
クが圧縮動作したときには、フリーピストン12が補助
懸架スプリング15と当接し始めて補助ダンパ9と補助
懸架スプリング15が先の図1の例の場合と同様に作用
し、合成ばね特性をフロントフォークの圧縮速度に応じ
てf,gのように変化させて車体の前傾姿勢を抑制する
ことになる。
ストローク域を越えて圧縮動作したときに、それまで気
体室7内にあった補助ダンパ9の絞り13が油溜室6の
作動油中に浸入するように構成した場合の例を示すもの
である。
気体室7内にある間は、絞り13を通して油室14の上
部と気体室7間を気体が行き来し、当該絞り13によっ
て発生する流動抵抗が極めて低く保たれる。
の伸縮速度に関係なく常に補助ダンパ9が同じ速度で伸
縮動作し、補助懸架スプリング15は伸縮されることな
くそのままの状態を保っている。
の点Xまでの範囲内にあっては、懸架スプリング8と気
体室7の気体ばねとが働いて従来のものと同じく低い合
成ばね特性cに保つことになる。
越えて圧縮動作したときには、絞り13が油溜室6内に
浸入してフロントフォークの圧縮速度に応じた抵抗を発
生し始め、先の図3の場合と同じく、点Xを越えた時点
から合成ばね特性をフロントフォークの圧縮速度に応じ
てh,iのように変化させ、車体の前傾姿勢を抑制する
ことになる。
ナチューブ2間に亙って油圧緩衝器16を正立状態(ピ
ストンロッドを上方にした状態)に保って介装し、か
つ、アウタチューブ1とインナチューブ2の内部を当該
油圧緩衝器16の油溜室6と気体室7にした正立型(ア
ウタチューブを下方にした状態)の油圧緩衝器内蔵タイ
プのフロントフォークにこの発明を適用した例を示して
いる。
に保ったままフロントフォークのみを倒立状態(アウタ
チューブを上方にした状態)にした倒立型の油圧緩衝器
内蔵タイプのフロントフォークにこの発明を適用した場
合の例を示すものである。
グ8を下置きにした倒立型の油圧緩衝器内蔵タイプのフ
ロントフォークに、図10は、同じく図8において、油
圧緩衝器16をも倒立状態にした倒立型の油圧緩衝器内
蔵タイプのフロントフォークにこの発明を適用した例を
それぞれ示すものである。
ぞれの作動については、先の図1の例と同一部品に同じ
符号を施すことで当該図1の説明に基づいて当業者であ
れば容易に理解できることであるので、ここではその説
明を省略する。
も、フロントフォークの圧縮ストロークの途中から補助
ダンパ9のフリーピストン12と補助懸架スプリング1
5とが接触状態を保つように構成して、先の図3の例と
同様の作用を行い得ることは言うまでもない。
フォークの圧縮ストロークの途中から補助ダンパ9の絞
り13が油溜室6の作動油中に浸入するように構成する
ことで、先の図5の例と同様の作用を行わせ得ることは
勿論である。
架スプリング15を補助ダンパ9のフリーピストン12
に当てるようにしたが、これに代えて、例えば、図1の
変形として示した図11の例のように、補助ダンパ9の
構成を変えることによってシリンダ11側に当てるよう
にしてもよい。
補助ダンパ9のシンンダ11側またはフリーピストン1
2側の何れか一方に適宜に設けてもよく、或いは、シリ
ンダ11とフリーピストン12の両方に分けて設けるよ
うにしてもよい。
あっても、絞り13の抵抗値の設定によっては、フロン
トフォークの伸長動作から圧縮動作への移行に際して補
助ダンパ9の伸長側への復帰タイミングが遅れ、フロン
トフォークの圧縮ストロークの初期から合成ばね特性を
所望の状態で制御できない恐れが生じる。
れぞれの例において図示してあるように、シリンダ11
とフリーピストン12の間にリターンスプリング17を
介装し、かつ、絞り10と並列に油室14側へと向って
開くチェックバルブ18を設けるなり、或いは、必要に
よってその何れか一方を設けてやればよい。
フロントフォークの圧縮動作の全ストロークに亙ってま
たはその後半において、当該フロントフォークの圧縮速
度に対応して合成ばね特性を上げ、それによって、車体
の前傾を抑え得ることが理解できよう。
の実施態様を説明してきたが、この発明の実施を容易に
するために、以下には、具体例を用いて当該発明の実施
態様を説明しておくことにする。
ンナチューブ間に油圧緩衝器を正立状態に保って介装し
た図8の倒立型の油圧緩衝器内蔵タイプのフロントフォ
ークに図3および図5の発明を適用した場合の例を示し
ている。
るアウタチューブ1と、このアウタチューブ1の下端開
口部から内部へとベアリング19,20とシール21を
介して摺動自在に挿入したインナチューブ2を有し、こ
れらアウタチューブ1とインナチューブ2内に亙って油
圧緩衝器16を内装している。
トを介して自動二輪車の車体側に操舵可能に取り付けら
れ、また、インナチューブ2は、下端を密閉するアクス
ルブラケット22を通して自動二輪車の前輪を回転自在
に支架する。
ダの下端をインナチューブ2の下底に結合すると共に、
当該シリンダから延びるピストンロッド23の先端をア
ウタチューブ1の上端に螺着したキャップ24に結合す
ることで、アウタチューブ1とインナチューブ2との間
に正立状態を保って取り付けてある。
緩衝器16との間は、上方部分に気体室7を残して当該
油圧緩衝器16の油溜室6となっており、かくして、フ
ロントフォークFの伸縮動作に伴い油圧緩衝器16が共
に伸縮して伸側および圧側減衰力を発生する。
3の外周には、キャップ24との間にスペーサ10を挟
んで補助ダンパ9が嵌挿してあり、この補助ダンパ9の
鍔部25と油圧緩衝器16におけるシリンダの上端との
間に懸架スプリング8が介装してある。
衝器16のシリンダを通してインナチューブ2を下方に
押すと共に、補助ダンパ9からスペーサ10を通してア
ウタチューブ1を上方に押し、インナチューブ2に対し
てアウタチューブ1を弾性的に支持する。
溜室6と気体室7に対して所定の位置に保ち、この状態
において、補助ダンパ9の上端がフロントフォークFの
圧縮動作に伴って気体室7から油溜室6に浸入するよう
にしてある。
分かるように、筒状に形成したシリンダ11と、当該シ
リンダ11内に摺動自在に挿入したフリーピストン12
とからなる。
端と衝合して補助ダンパ9を所定位置に保持する鍔部2
6をもったキャップ27で塞がれており、当該キャップ
27は、内周面に設けたシールリング28を通して油圧
緩衝器16のピストンロッド23と摺接している。
絞り13が穿設してあって、この絞り13を通してシリ
ンダ11内の油室14とフロントフォークFの内部とを
相互に連通する。
周に設けたベアリング29を通して油圧緩衝器16のピ
ストンロッド23と摺接し、かつ、キャップ27との間
に介装したリターンスプリング17でシリンダ11の下
端に形成したストッパ30に押し付けられている。
ントフォークFの内部とを相互に連通する通孔31が穿
設してあり、この通孔31における油室14側の出口端
に当該油室14側へと向って開くチェックバルブ18が
配設してある。
たキャップ27と協同してシリンダ11の内部に補助ダ
ンパ9の可変容積室である油室14を区画すると共に、
当該油室14がフリーピストン12で圧縮されたときに
絞り13が作用して補助ダンパ9がダンピング作用を行
うことになる。
補助ダンンパ9と対向して上下端にスプリンガイド32
を備えた補助懸架スプリング15(図12参照)がピス
トンロッド23を取り巻いて配置してある。
れピストンロッド23と摺接するベアリング33(図1
3では上端側のみ示す)が設けてあり、この上端側のス
プリングガイド32が補助ダンパ9のフリーピストン1
2と対向している。
トフォークFの圧縮動作に伴って補助ダンパ9の絞り1
3が気体室7から油溜室6に浸入する前に、上方のスプ
リングガイド32が補助ダンパ9側のフリーピストン1
2と衝合するように長さ寸法をとってある。
ば、フロントフォークFの圧縮動作に際して補助ダンパ
9のフリーピストン12が補助懸架スプリング15の上
方のスプリングガイド32と接触するまでは、先の図3
の例の場合と同様に、当該フロントフォークFの圧縮動
作に伴って懸架スプリング8と気体室7の気体ばねとが
圧縮されるだけである。
トン12が補助懸架スプリング15の上端に衝合するよ
うになると、当該補助ダンパ9で補助懸架スプリング1
5を押す。
の絞り13が気体室7の中にあるので、先の図5の例の
場合と同様に、絞り13を通る気体の流動抵抗が極めて
小さいために補助ダンパ9が極めて容易に圧縮動作す
る。
るようになる図14の点Xまでの範囲内における合成ば
ね特性は、フロントフォークFの圧縮速度に関係なく従
来の場合と同じ低い特性cを保持することになる。
伴い補助ダンパ9の絞り13が油溜室6に浸入するよう
になると、油室14からは絞り13を通して作動油が押
し出されることになるので補助ダンパ9の圧縮抵抗が上
がる。
からは、先の図3および5の例の場合と同様に、合成ば
ね特性をフロントフォークFの圧縮速度に応じてj,k
のように変化させて車体の前傾姿勢を抑制することにな
るのである。
トフォークの合成ばね特性を気体室7の気体ばねを含む
合成ばね特性として説明してきたが、気体室7を常時大
気圧に保っておくことにより、合成ばね特性を懸架スプ
リング8と補助懸架スプリング15とで受け持たせるよ
うにしてもよいことは言うまでもない。
ば、フロントフォークの通常の伸縮速度域にあっては、
絞りによる補助ダンパの伸縮抵抗を低く保つて補助懸架
スプリングの懸架力を殺し、フロントフォーク全体とし
てのばね特性を柔らかく保って乗り心地を確保すること
ができる。
フォークの伸縮速度が通常の速度域を越えて上昇した場
合には、絞りによる補助ダンパの伸縮抵抗を上げて補助
懸架スプリングを働かせ、フロントフォーク全体として
の合成ばね特性を高めて車体の前傾姿勢を抑制すること
ができる。
クの全ストロークに亙って上記の効果即ち乗り心地と車
体姿勢変化の抑制の両方を確保することができる。
クの所望ストーク位置から圧縮側に向って上記の効果を
確保することができる。
トフォークの所望ストーク位置から圧縮側に亙って上記
の効果を確保することができる。
クの伸長動作に伴う補助ダンパの伸長側への戻りを速く
して、圧縮動作初期からの上記効果の確保を可能にする
ことができる。
フォークの伸長動作に伴う補助ダンパの伸長側への戻り
をより一層速くして、圧縮動作初期からの上記効果の確
保を可能にすることができる。
す原理図である。
グラフである。
ークの原理図である。
グラフである。
トフォークの原理図である。
グラフである。
ォークに適用した場合の例を示す原理図である。
フォークに実際に適用した場合の一実施例を示す一部切
断正面図である。
である。
すグラフである。
図である。
すグラフである。
Claims (6)
- 【請求項1】 懸架スプリングと並列に補助懸架スプリ
ングと抵抗素子である絞りを備えた補助ダンパを直列に
並べて配置し、懸架スプリングのばね特性と並行して、
この補助ダンパの絞りによる圧縮抵抗で補助懸架スプリ
ングのばね特性を制御可能に構成したこと特徴とする二
輪車用フロントフォーク。 - 【請求項2】 油溜室の内部にシリンダとフリーピスト
ンおよび絞りからなる補助ダンパを固定して配置し、か
つ、懸架スプリングと並列に補助懸架スプリングを設
け、当該補助懸架スプリングを補助ダンパのシリンダま
たはフリーピストンと直列に並べて配置すると共に、フ
ロントフォークの全ストロークに亙って補助懸架スプリ
ングを補助ダンパのシリンダまたはフリーピストンと接
触状態に保つように構成したことを特徴とする二輪車用
フロントフォーク。 - 【請求項3】 油溜室の内部にシリンダとフリーピスト
ンおよび絞りからなる補助ダンパを固定して配置し、か
つ、懸架スプリングと並列に補助懸架スプリングを設
け、当該補助懸架スプリングを補助ダンパのシリンダま
たはフリーピストンと直列に並べて配置すると共に、フ
ロントフォークの圧縮ストロークの途中から補助懸架ス
プリングを補助ダンパのシリンダまたはフリーピストン
と接触状態に保つように構成したことを特徴とする二輪
車用フロントフォーク。 - 【請求項4】 補助ダンパの絞りをフロントフォークの
圧縮ストロークの途中から油溜室内の作動油中に浸入す
るように構成した請求項2または3の二輪車用フロント
フォーク。 - 【請求項5】 補助ダンパに対して常に伸長方向へと向
って付勢するリターンスプリングを配設した請求項2,
3または4の二輪車用フロントフォーク。 - 【請求項6】 補助ダンパの絞りと並列に伸長動作に伴
って開弁するチェックバルブを配設した請求項2,3,
4または5の二輪車用フロントフォーク。
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