JP3661833B2 - フロントフォーク - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フロントフォークに関し、特に、圧縮作動時にばね力を上昇させるように設定されたフロントフォークの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、およそフロントフォークは、路面振動を吸収して自動二輪車における乗り心地を良好に保つように機能するが、一般的には、図３に原理的に示すように構成されている。
【０００３】
すなわち、このフロントフォークは、これが倒立型に設定されている場合に、車体側チューブたるアウターチューブ１の下端側内に車軸側チューブたるインナーチューブ２の上端側が出没可能に挿通されてなると共に、内部に収装の懸架ばね３によってインナーチューブ２がアウターチューブ１内から突出するようになる伸長方向に附勢されてなるとしている。
【０００４】
また、このフロントフォークは、アウターチューブ１とインナーチューブ２で区画されるリザーバ室Ｒにいわゆる油溜室（符示せず）を有すると共に、この油溜室の上方に油面Ｏを境にする気室Ｇを有してなるとしている。
【０００５】
さらに、このフロントフォークは、インナーチューブ２のアウターチューブ１に対する出没の際に、すなわち、伸縮作動時に所定のエネルギ吸収たる減衰力発生を可能にするダンパ（符示せず）を内部の軸芯部に有してなるとしている。
【０００６】
ちなみに、ダンパは、任意の構造に設定されていて良いが、図示するところでは、インナーチューブ２の内周との間に筒状の隙間を有してインナーチューブ２の軸芯部に固定状態に立設されるシリンダ４と、アウターチューブ１の軸芯部に固定状態に垂設されて基端側がシリンダ４内に挿通されるロッド５と、シリンダ４内に摺動可能に収装されてこのシリンダ４内に上方側油室Ｒ１と下方側油室Ｒ２を区画しながらロッド５の基端に連設されるピストン６とを有してなる。
【０００７】
そして、このダンパは、ピストン６が上方側油室Ｒ１と下方側油室Ｒ２との間における油の通過を許容して所定の減衰力を発生する伸側減衰バルブ６ａと、この伸側減衰バルブ６ａに並列する伸側チェック弁６ｂとを有してなる。
【０００８】
また、このダンパは、インナーチューブ２とシリンダ４との間に形成される上記した筒状の隙間をリザーバ室Ｒに設定すると共に、インナーチューブ２のボトム部であってシリンダ４の下端を閉塞するベース部２ａにリザーバ室Ｒと下方側油室Ｒ２との間における油の通過を許容して所定の減衰力を発生する圧側減衰バルブ２ｂと、この圧側減衰バルブ２ｂに並列する圧側チェック弁２ｃとを有してなる。
【０００９】
なお、懸架ばね３は、図示するところでは、上記のダンパの頂部とアウターチューブ１の上端内部との間に配在されている。
【００１０】
それゆえ、このフロントフォークにあっては、アウターチューブ１に対してインナーチューブ２が出没することになる伸縮作動時にダンパが伸縮作動して所定の減衰力を発生することになり、このフロントフォークに入力される路面振動を吸収することが可能になる。
【００１１】
そして、このフロントフォークの圧縮作動時には、ダンパから排出されるロッド５の侵入体積分に相当する量の油がリザーバ室Ｒに流入すると共に、インナーチューブ２がアウターチューブ１内に没入することによって、リザーバ室Ｒにおける油面Ｏが上昇し、この油面Ｏを境にする気室Ｇが収縮されて、ばね力が上昇されることになり、このときの気室Ｇのばね力が懸架ばね３と協働してフロントフォークを伸長作動させるように作用することになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したフロントフォークにおいて、圧縮作動時のばね力は、このフロントフォークの圧縮状況に応じて、すなわち、位置に依存して上昇されるように設定されているから、高速で圧縮作動する場合にも同じばね力の上昇しか望めないことになる。
【００１３】
すなわち、フロントフォークが高速で圧縮作動する場合とは、多くの場合に、自動二輪車においてノーズダイブ現象が発現される場合であって、たとえば、急ブレーキ時などで代表される。
【００１４】
そして、この急ブレーキ時などにノーズダイブ現象が発現されるのは好ましくないのは当然だから、車体姿勢を適正に維持するためにばね力が大きく上昇されるべきだが、上記したように、従来のフロントフォークは、位置依存でばね力を上昇させるように設定されているから、高速での圧縮作動時にばね力の大きな上昇を望めないことになる。
【００１５】
なお、高速での圧縮作動時に高いばね力が得られるようにするために、気室Ｇにおける圧力をあらかじめより高く設定する提案をなし得るが、この場合には、通常の伸縮作動時にも高いばね力になり自動二輪車における乗り心地を悪化させるし、さらには、いわゆる内圧の高圧化によってシールの耐久性を低下させ易くなる不具合がある。
【００１６】
この発明は、上記した事情を鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、自動二輪車の通常走行時における路面振動の吸収を可能にするのはもちろんのこと、急ブレーキ時などに高速で圧縮作動する際にばね力を適正に上昇させることが可能になり、その汎用性の向上を期待するのに最適となるフロントフォークを提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、この発明によるフロントフォークの構成を、基本的には、車体側チューブと車軸側チューブとの間における伸縮作動時に内部に収装のダンパによる減衰作用を可能にすると共に、圧縮作動時にリザーバ室において油面を境にして油溜室と区画される気室を圧縮させることでばね力を上昇させるように設定されてなるフロントフォークにおいて、リザーバ室における油溜室に絞り手段が配在されると共に、この絞り手段の下方に油圧の上昇で収縮する第二の気室が配在されてなるとする。
【００１８】
そして、上記した基本的な構成において、より具体的には、第二の気室が弾性体たるベローズの上下端をダンパの外周に定着することで、ダンパの外周に区画されてなるとする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、図示した実施の形態に基づいて、この発明を説明するが、この発明の一実施の形態によるフロントフォークにあっても、基本的には、前記した図３に示すフロントフォークと同様に構成されている。
【００２０】
それゆえ、この実施の形態によるフロントフォークを示す図１および図２中にあって、その構成が同様となるところについては、要する場合を除き、各図中に同一の符号を付するのみとしてその詳しい説明を省略し、以下には、この発明において特徴となるところを中心に説明する。
【００２１】
すなわち、まず、この発明によるフロントフォークにあっては、車体側チューブたるアウターチューブ１と車軸側チューブたるインナーチューブ２との間における伸縮作動時に内部に収装のダンパ（符示せず）による減衰作用を可能にするように設定されてなるとしている。
【００２２】
そして、ダンパは、圧縮作動時にロッド５の侵入体積分に相当する量の油をシリンダ４に開穿の孔４ａ（図２参照）を介してリザーバ室Ｒに排出し、伸長作動時にロッド５の退出体積分に相当する量の油を同じく上記の孔４ａを介してリザーバ室Ｒから吸入するように設定されている。
【００２３】
つぎに、この発明によるフロントフォークにあっては、リザーバ室Ｒにおける油溜室に絞り手段１０が配在されると共に、この絞り手段１０の下方に油圧の上昇で収縮する第二の気室Ａが配在されてなるとしている。
【００２４】
少し説明すると、まず、第二の気室Ａは、油溜室の上方に油面Ｏ（図１参照）を境にして区画される気室Ｇ（図１参照）とは独立する一方で、油溜室に配在されてこの油溜室の油圧が上昇されるときに収縮してばね力を上昇させるように設定されている。
【００２５】
すなわち、この第二の気室Ａは、フロントフォークが中低速で圧縮作動することによって絞り手段１０の上方の油がこの絞り手段１０を介して下方に流れるときに気室Ｇと圧力バランスしながら収縮するように設定されている。
【００２６】
ちなみに、フロントフォークが中低速で圧縮作動するときには、絞り手段１０を通過する油の流速も遅くなり、絞り手段１０による抵抗も発生しないが、フロントフォークが高速で圧縮作動する場合には、絞り手段１０を通過する油の流速も速くなり、絞り手段１０による抵抗が発生することになる。
【００２７】
それゆえ、この第二の気室Ａは、フロントフォークが高速で圧縮作動する場合には、気室Ｇと圧力バランスせずして収縮することになる。
【００２８】
ところで、この第二の気室Ａは、図示する実施の形態では、所定の機械的強度を有しながら伸縮性に富む弾性体たるベローズ２１からなるとしており、このベローズ２１の上下端がダンパを構成するシリンダ４の外周に締付バンド２２の利用下に定着されてなるとし、その結果、シリンダ４の、すなわち、ダンパの外周にこれを取り巻くように形成されてなるとしている。
【００２９】
なお、この第二の気室Ａは、容積的には、気室Ｇより小さくなるように設定されていて、たとえば、フロントフォークの最伸長時に、気室Ｇの容積が１０００ｃｃになるときに第二の気室Ａの容積が６０ｃｃになり、このときに、気室Ｇと第二の気室Ａにおける圧力が１Ｋｇｆ／ｃｍ^２になるとしている。
【００３０】
ちなみに、ダンパを構成するロッド５の断面積を１ｃｍ^２とするときに、インナーチューブ２側における受圧面積、すなわち、図１中に符号Ｄで示す直径で決まる受圧面積は、ロッド５の断面積を除いて、１０ｃｍ^２となるように設定されている。
【００３１】
つぎに、絞り手段１０は、図示する実施の形態にあって、ダンパを構成するシリンダ４の上端に連設の筒体７の外周とこの筒体７の外周が対向するインナーチューブ２の内周との間に位置決められて、油溜室を言わば上下に分断するように配在されてなるとしている。
【００３２】
そして、この絞り手段１０は、環状に形成されていわゆる水平配置され懸架ばね３の下端に隣接される、すなわち、懸架ばね３によって定着されるリリーフプレート１１を有してなり、このリリーフプレート１１に絞りとしてのオリフィス１１ａを穿設してなるとしている。
【００３３】
ところで、上記のリリーフプレート１１は、図示する実施の形態では、上記した筒体７の外周に介装されて懸架ばね３の下端を係止するばね受として、また、実質的に油溜室を上下に分割するものとして機能するサポート１２の上端に離着座可能に載置されてなるとしている。
【００３４】
そして、このリリーフプレート１１にあって、オリフィス１１ａは、いわゆる内周端側寄りに開穿されていて、懸架ばね３の下端による閉塞が避けられるように配慮されている。
【００３５】
また、サポート１２は、上記のオリフィス１１ａに対向する開口１２ａを有しており、また、外周がそこに介装されたベアリング１３を介してインナーチューブ２の内周に摺接するとしている。
【００３６】
ちなみに、上記の絞りについてだが、この絞りをオリフィス１１ａに依らずして、サポート１２の外周に介装されているベアリング１３の外周とこれが摺接するインナーチューブ２の内周との間に形成される環状の摺動隙間（符示せず）に依るとしても良く、この場合には、リリーフプレート１１にオリフィス１１ａを開穿する手間が省ける点で有利となる。
【００３７】
なお、上記の筒体７は、図示する実施の形態では、フロントフォークの最圧縮時に作動するオイルロック構造を構成するオイルロックケースとされていて、このオイルロックケースたる筒体７の内周側には、多くの場合にダンパを構成するロッド５の上端たる先端側に固定状態に保持されているオイルロックピース８が出没可能に嵌挿されるとしている（図１中の仮想線図参照）。
【００３８】
それゆえ、上記のように形成された絞り手段１０にあっては、フロントフォークの圧縮作動で絞り手段１０の上方にある油が絞り手段１０の下方に流れるときに、油が中低速でオリフィス１１ａを通過するのを許容するのに対して、油が高速でオリフィス１１ａを通過する際には絞り抵抗になり、高速の油の通過を阻止する傾向になる。
【００３９】
なお、極めて短時間に連続して大きいストロークの圧縮作動が繰り返されるなどで、絞り手段１０の下方に蓄圧が招来されるような場合には、速度に関係なくして、フロントフォークが伸切状態になるなどで懸架ばね３の荷重が言わば軽減されるときに、リリーフプレート１１をリフトさせるようにして、絞り手段１０の下方の蓄圧を絞り手段１０の上方に解放させることになる。
【００４０】
このとき、図１中に破線図で示すように、リリーフプレート１１を介装させる筒体７の外周に所要本数のいわゆる縦溝７ａを形成しておけば、リリーフプレート１１のリフト時にその上下側が縦溝７ａを介して連通されることになり、上記した蓄圧の解放が速やかに実現されることになる。
【００４１】
ちなみに、筒体７は、前記したように、オイルロック構造を構成するオイルロックケースとされていて、オイルロック構造として機能するときには内周側側が作動部とされることから、外周に上記の縦溝７ａなどのいわゆる迂回路が形成されるとしても、オイルロック構造として機能する上での障害にはならない。
【００４２】
以上のように形成されたフロントフォークにあっては、その伸縮作動時にダンパによる減衰力の発生が可能とされる一方で、圧縮作動時には、その速度によって、以下のように作動することになる。
【００４３】
すなわち、まず、フロントフォークが高速で圧縮作動するときには、絞り手段１０の上方の油が絞り手段１０の下方に流れる速度も速くなり、したがって、絞り手段１０が絞り抵抗になり、油溜室が絞り手段１０を挟んで気室Ｇ側と第二の気室Ａ側との言わば上下に分断される状態になる。
【００４４】
その結果、第二の気室Ａは、圧縮作動するダンパから排出される油のリザーバ室Ｒへの流入のみで、すなわち、絞り手段１０の下方にある油溜室部分における油圧の上昇のみで収縮してばね力を上昇させることになり、このときのばね力がダンパおけるロッド反力になる。
【００４５】
一方、気室Ｇは、インナーチューブ２のアウターチューブ１内への没入によってのみ、すなわち、絞り手段１０の上方にある油溜室部分での油面Ｏが上昇することのみで収縮されてばね力を上昇させることになり、このときのばね力がフロントフォークにおけるチューブ反力になる。
【００４６】
その結果、フロントフォークが高速で圧縮作動するときには、上記したロッド反力とチューブ反力とが合成された反力となって、懸架ばね３のばね力と協働してフロントフォークが圧縮作動するときの反力になる。
【００４７】
ところで、上記のロッド反力とチューブ反力は、以下のようになる。
【００４８】
すなわち、フロントフォークが高速で圧縮したときには、絞り手段１０の絞り抵抗が大きく気室Ｇと第二の気室Ａとが分断されることから、気室Ｇの容積が１０００ｃｃから１００ｃｃになると共に第二の気室Ａの容積が６０ｃｃから３０ｃｃになると仮定する場合には、気室Ｇにおける圧縮比は、１０００ｃｃ／１００ｃｃ＝１０になり、第二の気室Ａにおける圧縮比は、６０ｃｃ／３０ｃｃ＝２になる。
【００４９】
それゆえ、上記のチューブ反力は、
１０ｃｍ^２×１０Ｋｇｆ／ｃｍ^２＝１００Ｋｇｆになり、
上記のロッド反力は、
１ｃｍ^２×２Ｋｇｆ／ｃｍ^２＝２Ｋｇｆになり、
その合計の１０２Ｋｇｆが懸架ばね３のばね力と協働する反力になる。
【００５０】
つぎに、フロントフォークが中低速で圧縮作動するときには、圧縮作動するダンパから排出される油がリザーバ室Ｒにおける油溜室に流出すると共にインナーチューブ２がアウターチューブ１内に没入することで、油溜室の油面Ｏが上昇することになり、この油面Ｏを境にする気室Ｇが収縮される。
【００５１】
このとき、絞り手段１０の上方の油が絞り手段１０の下方に流れる速度も遅くなり、したがって、絞り手段１０の絞り抵抗が小さいから、気室Ｇの収縮に圧力バランスするように第二の気室Ａも収縮される。
【００５２】
そして、このときのばね力たる反力は、以下のようになる。
【００５３】
すなわち、フロントフォークが中低速で圧縮したときには、絞り手段１０の抵抗が小さいことから、気室Ｇと第二の気室Ａが圧力バランスして収縮することになり、このときの圧縮比が、
（１０００ｃｃ＋６０ｃｃ）／（１００ｃｃ＋３０ｃｃ）≒８・２になり、
したがって、このときの反力は、
（１０ｃｍ^２＋１ｃｍ^２）×８・２Ｋｇｆ／ｃｍ^２＝９０・２Ｋｇｆになり、この反力が懸架ばね３のばね力と協働する反力になる。
【００５４】
それゆえ、フロントフォークが高速で圧縮作動する場合には、フロントフォークが中低速で圧縮作動する場合に比較して、言わば高い反力を発生することになる。
【００５５】
その結果、このフロントフォークが架装されている自動二輪車が通常走行している場合には、路面振動を吸収して自動二輪車における乗り心地を良好に維持する一方で、急ブレーキ操作などでノーズダイブ現象が招来される場合には、言わば高いばね力によって車体姿勢を適正に維持し得ることになる。
【００５６】
そして、このフロントフォークにあっては、自動二輪車の車体姿勢を適正に維持すべくばね力が高くなるのは、言わば一時的な状況であり、したがって、いわゆる内圧の継続する高圧化を招来しないので、乗り心地の悪化を招かないのはもちろんのこと、シールの耐久性を低下させる惧れもない。
【００５７】
前記したところは、第二の気室Ａがダンパの外周に固定状態に設けられてなる場合を例したが、この気室Ａの機能するところを勘案すると、絞り手段１０の下方に配在されていれば良く、したがって、図示しないが、インナーチューブ２の内周に定着されているとしても良く、さらには、絞り手段１０に干渉しない限りにおいて、独立する収縮性の袋状に形成されていて、絞り手段１０の下方においていわゆる遊動状態に収装されてなるとしても良い。
【００５８】
また、絞り手段１０にあって、リリーフプレート１１は、懸架ばね３によっていわゆる定着されるとしているが、これに代えて、図示しないが、別途に配在される附勢ばねで所定位置に定着されるとしても良い。
【００５９】
そして、絞り手段１０自体が、前記した実施の形態に代えて、図示しないが、その他の任意の態様に設定されていても良いことはもちろんである。
【００６０】
さらに、フロントフォークは、図示するところでは、倒立型に設定されてなるとしたが、アウターチューブ１が車軸側チューブとされインナーチューブ２が車体側チューブとされる正立型に設定されてなるとしても、前記したところと同様の作用効果を望めることになるのはもちろんである。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように、この発明にあっては、フロントフォークの伸縮作動時にダンパによる減衰力の発生が可能とされる一方で、フロントフォークが中低速で圧縮作動する場合には、高速で圧縮作動する場合に比較すれば低いばね力となり、したがって、フロントフォークが架装されている自動二輪車が通常走行している場合に、路面振動を吸収して自動二輪車における乗り心地を良好に維持することが可能になる。
【００６２】
そして、この発明にあっては、フロントフォークが高速で圧縮作動する場合には、中低速で圧縮作動する場合に比較すれば高いばね力とななり、したがって、急ブレーキ操作などで自動二輪車においてノーズダイブ現象が招来されるような場合に、車体姿勢を適正に維持することが可能になる。
【００６３】
また、この発明にあって、絞り手段の下方に配在される第二の気室が上下端をダンパの外周に定着させながらダンパの外周との間に気室を区画する弾性体たるベローズからなるとする場合には、その構成を簡単にして所定の機能を発揮させることが可能になり、フロントフォークにおける構成のいたずらな複雑化を避け得ることになる。
【００６４】
さらに、この発明にあって、フロントフォークがその最圧縮時にオイルロック機能を発揮するように設定され、しかもオイルロック機能がオイルロックピースのオイルロックケース内への没入で実現されるように設定されてなる場合には、絞り手段をオイルロックケースの外周に介装するように配在し得ることになり、別途に類似の筒状体などを配設して絞り手段を設ける場合に比較すれば、部品点数の増加を阻止できることになる。
【００６５】
そしてさらに、この発明にあっては、ダンパの圧縮作動で油溜り室に排出されるロッド体積分の油量が第二の気室で補償されるから、フロントフォークが圧縮作動するときに油の流れによる油面の乱れを生じさせないようにすることが可能になり、エアレーションを阻止できることにもなる。
【００６６】
その結果、この発明によれば、自動二輪車の通常走行時における路面振動の吸収を可能にするのはもちろんのこと、急ブレーキ時などに高速で圧縮する際にばね力を適正に上昇させることが可能になり、しかも、廉価にしての供給が可能になり、その汎用性の向上を期待するのに最適となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるフロントフォークの中間部を示す部分縦断面図である。
【図２】この発明によるフロントフォークの下端部を示す部分縦断面図である。
【図３】従来例としてのフロントフォークを原理的に示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ アウターチューブ
２ インナーチューブ
２ａ ベース部
２ｂ 圧側減衰バルブ
２ｃ 圧側チェック弁
３ 懸架ばね
４ ダンパを構成するシリンダ
４ａ 孔
５ ダンパを構成するロッド
６ ダンパを構成するピストン
６ａ 伸側減衰バルブ
６ｂ 伸側チェック弁
７ 筒体
７ａ 縦溝
８ オイルロックピース
１０ 絞り手段
１１ リリーフプレート
１１ａ オリフィス
１２ サポート
１２ａ 開口
１３ ベアリング
２１ ベローズ
２２ 締付バンド
Ａ 第二の気室
Ｇ 気室
Ｏ 油面
Ｒ リザーバ室
Ｒ１ 上方側油室
Ｒ２ 下方側油室

Claims (1)

1. 車体側チューブと車軸側チューブとの間における伸縮作動時に内部に収装のダンパによる減衰作用を可能にすると共に、圧縮作動時にリザーバ室において油面を境にして油溜室と区画される気室を収縮させることでばね力を上昇させるように設定されてなるフロントフォークにおいて、リザーバ室における油溜室に絞り手段が配在されると共に、この絞り手段の下方に油圧の上昇で収縮する第二の気室が配在されてなることを特徴とするフロントフォーク

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