JP4559752B2

JP4559752B2 - 自動二輪車のフロントフォーク

Info

Publication number: JP4559752B2
Application number: JP2004054058A
Authority: JP
Inventors: 久利小林
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: JP2005239052A; CN100384687C; CN1660651A

Description

本発明は、自動二輪車の前輪を懸架するフロントフォークに関し、特に、フロントフォークの溶接取付を強化し、また、車両の乗り心地を向上させることができる技術に関する。

自動二輪車には前輪を懸架するためのフロントフォークが備えられている。フロントフォークは車体フレームの前端に軸回り回動自在に設けられたステアリング軸の下端にボトムブリッジを介して一対のフォークパイプを取付けた構造であり、これらフォークパイプの下端部間に前輪を回転自在に支持し、ステアリング軸の上端にハンドルバーを取り付けて、ハンドルバーの操作による前輪の操舵系を構成している。
また、フロントフォークは前輪のクッション系も構成しており、一対のフォークパイプをそれぞれボトムブリッジに溶接される支持筒軸に可動筒軸を軸方向に摺動自在に嵌合させ、これら支持筒軸と可動筒軸との間にクッションスプリングを介装した構造として、可動筒軸の下端部間に回転自在に支持した前輪の上下動を許容して緩衝するようにしている。

上記のようにフロントフォークは自動二輪車の前輪を支持するものであるので、十分な強度や剛性を確保する必要があり、また、十分な強度や剛性を確保することにより走行時やブレーキ作動時における乗り心地を向上することができる。
このようなことから、フロントフォークを構成するボトムブリッジと一対のフォークパイプとの取付けは図１１及び図１２に示すような構造により行われていた。なお、図１１はボトムブリッジと一対のフォークパイプとの取付部の正面図、図１２は図１１中のＡ―Ａ矢視断面図である。

ボトムブリッジ１は鋼板をコ字形に折り曲げ加工し、上板部１ａと下板部１ｂとを縦板部１ｃによりつないだ形状となっている。ボトムブリッジ１の中央にはステアリング軸２が上方から挿着されており、このステアリング軸２はブラケット３を介して上板部１ａに溶接（溶接部４ａ）されるとともに下板部１ｂに溶接（溶接部４ｂ）されている。
また、ボトムブリッジ１のステアリング軸２を中心とした対称な位置にはフォークパイプの支持筒軸５が下方から挿着されており、これら支持筒軸５はその上端を上板部１ａの下面に当て付けて溶接（溶接部６ａ）されるとともに下板部１ｂに溶接（溶接部６ｂ）されている。

このようにステアリング軸２とフォークパイプ（支持筒軸５）との連結は、ボトムブリッジ１にステアリング軸２と支持筒軸５とをそれぞれ挿着して２箇所を溶接することにより、フロントフォークの強度や剛性を確保するようにしている。
また、フロントフォークのクッション系の構造については、ボトムブリッジに取り付けられた両方の支持筒軸内にダンパ弾性部材を設け、当該支持筒軸に下方から嵌合された可動筒軸の摺動をダンパ弾性部材で緩衝する技術が知られており、更に、これら２つのダンパ弾性部材の高さを相違させ或いはこれら２つのダンパ弾性部材のボトムブリッジに当接する高さを相違させて、緩衝特性に変化をもたせる技術が知られている（特許文献１参照。）。
特公平６―４１２７６号公報

上記のようなボトムブリッジ１と支持筒軸（フォークパイプ）５との取付構造にあっては、図１２に詳示されるように、支持筒軸５の上板部１ａに当て付けた部分の溶接が全周の３分の２程度でしかできず、支持筒軸５の略全周にわたって溶接するのが望ましいにも拘らず溶接部６ａの範囲が制限されていた。このように溶接範囲が制限されてしまう理由は、溶接できない部分は上板部１ａと下板部１ｂとにより挟まれた狭い空間の尚且つ縦板部１ｃやステアリング軸２が邪魔をする位置であるので、溶接棒を当該部分に差し入れて溶接作業するのが極めて困難だからである。
なお、支持筒軸５の上端開口は、雨水や塵埃の侵入防止のため、上記のように支持筒軸５の上端を上板部１ａに当て付けてその上端開口を塞いでいる。

また、フロントフォークのクッション系の構造については、支持筒軸内にダンパ弾性部材を設けて可動筒軸の摺動を緩衝するのが好ましいが、この反面、ダンパ弾性部材を設けることにより可動筒軸の摺動可能長が短くなってしまうので、必要な摺動可能長を確保するために可動筒軸の長さを短くしなければならず、延いては、支持筒軸と可動筒軸との嵌合長が短くなってしまっていた。この支持筒軸と可動筒軸との嵌合長はフォークパイプ全体としての強度や剛性に寄与するものであるとともに、可動筒軸を円滑に摺動させるために重要な要素であり、車両の走破性をより向上させる際には、改善の余地があった。

本発明は上記従来の事情に鑑みなされたもので、フロントフォークの溶接取付構造を合理的に強化することを実現することを目的としている。
更に、本発明は、フロントフォークの改良により自動二輪車の乗り心地を向上させることを目的としている。

本発明は、ボトムブリッジのフォークパイプ（すなわち、支持筒軸）を取り付ける部位に切欠きを設け、支持筒軸の上端面をフォークパイプ取り付け部位に当て付けて切欠きを通してボトムブリッジに溶接した自動二輪車のフロントフォークである。
したがって、従来のようにボトムブリッジの板部で挟まれた狭い空間に溶接棒を差し入れて溶接作業する必要はなく、切欠きを通した溶接作業により支持筒軸の上端をボトムブリッジに容易に溶接することができる。しかも、切欠きであるのでボトムブリッジの支持筒軸取り付け部位は脱落することなく残るため、当該部位が支持筒軸の上端開口を塞いでフォークパイプ内への雨水や塵埃の侵入を防止する。
すなわち、例えば、支持筒軸の略全周にわたって連続した又は断続した切欠きを設けることにより、支持筒軸をその略全周にわたってボトムブリッジに溶接することができる。

更に、本発明は、いずれか一方のフォークパイプの支持筒軸内部に可動筒軸の摺動を緩衝するダンパ弾性部材を設け、ダンパ弾性部材を設けない他方のフォークパイプの可動筒軸の長さを前記一方の可動筒軸の長さより長くして、当該他方のフォークパイプにおける支持筒軸と可動筒軸との嵌合長を前記一方のフォークパイプより長くした自動二輪車のフロントフォークである。
したがって、ダンパ弾性部材による可動筒軸の緩衝を実現しつつ、支持筒軸と可動筒軸との嵌合長を十分に確保して、フォークパイプとしての強度や剛性を高めるとともに可動筒軸の円滑な摺動を実現し、車両の乗り心地を向上させることができる。

本発明によると、ボトムブリッジに設けた切欠きを通して、当該ボトムブリッジに当て付けられる支持筒軸の上端面を溶接するようにしたため、支持筒軸の上端開口を塞いだ構造にて支持筒軸の略全周にわたって溶接することができ、フォークパイプとしての強度や剛性を高めることができる。
更に、本発明によると、いずれか一方のフォークパイプの支持筒軸内部に可動筒軸の摺動を緩衝するダンパ弾性部材を設け、ダンパ弾性部材を設けない他方のフォークパイプの可動筒軸の長さを長くしたため、フォークパイプにおける支持筒軸と可動筒軸との嵌合長を十分に確保することができ、ダンパ弾性部材による緩衝と可動筒軸の円滑な摺動を実現することができる。

本発明を一実施形態に基づいて具体的に説明する。
まず、本例の自動二輪車は、図８に示すように、車体の骨格をフレーム２０により構成し、フレーム２０の前部にレッグシールド２１と低床のステップフロア２２を設け、フレーム２０の後部にリアボディ２３を設け、リアボディ２３上にシート２４を設けたスクータ型である。
ハンドルバー２５を上端に設けたステアリング軸２６がフレーム２０の前端に軸回りに回動自在に設けられ、ステアリング軸２６の下端にはボトムブリッジ２７が溶接されて設けられている。ボトムブリッジ２７にはフロントフォーク２８が溶接されて設けられており、フロントフォーク２８の下端には前輪２９が回転自在に設けられている。

エンジン３１とエンジン出力を伝達するベルト式無段変速機３２とを一体化してパワーユニット３３が構成されており、このパワーユニット３３はフレーム２０に設けられたブラケット３４にリンク機構３５を介して上下に揺動自在に設けられて、また、パワーユニット３３はフレーム２０との間にクッションユニット４０を介して支持されている。パワーユニット３３に支持された後輪３６にはエンジン出力がベルト式無段変速機３２を介して伝達され、後輪３６が駆動回転される。

前輪２９と後輪３６とにはそれぞれ機械式ドラムブレーキ装置４２が設けられており、これらブレーキ装置４２はブレーキアーム４３をブレーキ操作力伝達部材４４により引っ張ることにより車輪の回転を制動する。すなわち、ハンドルバー２５に設けられたブレーキレバー４５を運転者が握るブレーキ操作力がブレーキ操作力伝達部材４４を介して伝達され、ブレーキアーム４３が回動して車輪回転が制動される。

図９及び図１０には上記自動二輪車のフロント側部分の詳細を示してある。
フロントフォーク２８は一対のフォークパイプをボトムブリッジ２７に取付けた構造であり、各フォークパイプは支持筒軸５０内にコイルスプリング５２を介装して可動筒軸５１が摺動自在に納められたクッション構造で、各支持筒軸５０の上端部がボトムブリッジ２７に溶接固定されてステアリング軸２６とともに操舵回動するようになっている。
一方の支持筒軸５０内にはゴム等の弾性体から成るダンパ弾性部材５３が設けられており、自動二輪車が障害物を乗り越えた際等において、可動筒軸５１が大きく摺動した場合に当該可動筒軸５１の上端と支持筒軸５０の底面側（ボトムブリッジ２７）との間にダンパ弾性部材５３が当接して摺動を緩衝するようになっている。

可動筒軸５１の下端部間には車軸５５が支持されており、前輪２９のホイール５６が車軸５５に軸受を介して回転自在に支持されている。ホイール５６の中央にドラム状に形成されたハブ部５７はドラムブレーキ装置４２のブレーキドラムを兼ねており、当該ハブ部５７内に、公知のように、一対の半円形のブレーキシューをブレーキアーム４３の回動により拡開させてブレーキドラム５７の内周面に圧接させ、ブレーキドラム５７（すなわち、前輪２９）の回転を制動する機械式ドラムブレーキ装置が設けられている。
ブレーキアーム４３にはブレーキ操作力伝達ワイヤ４４が連結されており、当該アーム４３とワイヤ４４とはブレーキジョイント６０により連結されている。なお、図９中に示す５９は前輪２９の回転数を伝達するスピードメータケーブルである。

ボトムブリッジ２７への支持筒軸５０（フォークパイプ）及びステアリング軸２６の取付構造を、図１〜図４を参照して詳しく説明する。
図１はボトムブリッジと一対のフォークパイプとの取付部の正面図、図２は図１中の上方から見た平面図、図３は図２中のＢ―Ｂ矢視断面図、図４は支持筒軸５０を取付ける前の状態を図２と同じ視線で示す平面図である。
なお、本例の取付構造は、ボトムブリッジ２７のおおよその構造や、支持筒軸５０やステアリング軸２６のおおよその取付け構造は図１１及び図１２に示した構造と同様で、鋼板をコ字形に折り曲げ加工したボトムブリッジ２７にステアリング軸２６と一対のフロントフォーク支持筒軸５０を溶接した構造であり、下記のように支持筒軸５０とボトムブリッジ２７との切欠きを通した溶接構造が特徴的な部分である。

ボトムブリッジ２７は鋼板をコ字形に折り曲げ加工し、上板部２７ａと下板部２７ｂとを縦板部２７ｃによりつないだ上記従来と同様な形状となっている。ボトムブリッジ２７の中央にはステアリング軸２６が上方から挿着されており、このステアリング軸２６はブラケット３０を介して上板部２７ａに溶接（溶接部６１ａ）されるとともに下板部２７ｂに溶接（溶接部６１ｂ）されている。
また、ボトムブリッジ２７のステアリング軸２６を中心とした対称な位置にはフォークパイプの支持筒軸５０が下方から挿着されており、これら支持筒軸５０はその上端を上板部２７ａの下面に当て付けて溶接（溶接部６２ａ）されるとともに下板部１ｂに溶接（溶接部６２ｂ）されている。

上板部２７ａの上記支持筒軸５０を当接させて取付ける部位には一対の半円状切欠き２７ｄがそれぞれ貫通して設けられており、また、上板部２７ａの対向する半円状切欠き２７ｄ間には上方へ膨らんだ膨出部２７ｅが設けられている。これら一対の半円状切欠き２７ｄはそれぞれ支持筒軸５０の上端に対応する大きさ及び形状で形成されており、これら一対の半円状切欠き２７ｄによって囲まれた上板部２７ａの円形部分２７ｆが膨出部２７ｅによって上板部２７ａにつながった構造となっている。
したがって、支持筒軸５０を上板部２７ａの下面に当て付けると、キャップ部材を別途必要とすることなく支持筒軸５０の上端開口が円形部分２７ｆにより塞がれるとともに支持筒軸５０の上端縁の略全周が半円状切欠き２７ｄに臨むこととなり、これら半円状切欠き２７ｄ内を溶接することにより、支持筒軸５０の上端を閉塞した状態でその略全周を均一に上板部２７ａに溶接することができ、支持筒軸５０内への雨水等の侵入を防止するとともに支持筒軸５０をボトムブリッジ２７に十分な強度剛性をもって取付けることができる。

上板部２７ａに上記のような切欠き２７ｄを形成するには、例えば図５に示すように、一対の膨出部２７ｅにまたがる径の円筒型の切削工具６４を用い、この切削工具６４を軸回転させて先端の切歯により上板部２７ａを環状に切削することにより容易に行うことができる。すなわち、切削工具６４が上板部２７ａを切り抜いたところで切削を停止することにより、膨出部２７ｅが切り抜かれないままで残るため、上記のように一対の半円状切欠き２７ｄによって囲まれた円形部分２７ｆが膨出部２７ｅによって上板部２７ａにつながった構造が容易に形成される。

なお、このような切欠き２７ｄの形成は、プレス打ち抜き等の公知の種々な方法で行うこともできる。
また、上記のような切削加工を行う場合には膨出部２７ｅは極めて有用であるが、例えばプレス打ち抜き加工の場合には膨出部２７ｅは省略することができ、膨出部２７ｅは切欠き２７ｄの加工方法に応じて設ければよい。
また、本発明では、切欠き２７ｄの形状は半円形に限定されるものではなく、全体として環状となる間欠的な切欠き等、要は、支持筒軸５０の上端縁を必要な範囲にわたって露呈させて溶接可能とするものであればよい。そして、本発明では、ボトムブリッジ２７の構成及び形状は上記の例に限定されるものではなく、要は、フォークパイプの支持筒軸５０をボトムブリッジ２７に突き当てて溶接する取付け構造において、当該支持筒軸５０の上端を溶接するための切欠き２７ｄをボトムブリッジ２７に設ければよい。

図６にはフロントフォーク２８の内部構造の詳細を一部断面して示してある。なお、支持筒軸５０、可動筒軸５１、コイルスプリング５２について、一方と他方とを区別する場合には、これらの符号に区別符号Ｒ、Ｌを添えて記載し、また、図６中にも区別記号を添えた符号をもって記載してある。
図示のフロントフォーク２８は、そのフォークパイプ部を断面して示すように、一方の支持筒軸５０Ｒ（図示の例では、紙面に向かって左側）の内部にのみダンパ弾性部材５３が設けられており、他方の支持筒軸５０Ｌの内部にはダンパ弾性部材は設けられていない。
フロントフォーク２８は、支持筒軸５０内にその下端開口から可動筒軸５１を軸方向摺動自在に嵌合し、支持筒軸５０の上端面（すなわち、ボトムブリッジの上板部２７ａ）と可動筒軸５１の上端との間にコイルスプリング５２を介装して、コイルスプリング５２に抗して可動筒軸５１を軸方向へ摺動自在とした構造であり、ダンパ弾性部材５３は支持筒軸５０Ｒの上端面と可動筒軸５１Ｒの上端との間（すなわち、コイルスプリング５２Ｒの内部）に軸方向へ移動自在に内装されている。なお、図中の６６は可動筒軸５１Ｒの上端開口を閉塞してダンパ弾性部材５３の当り面を構成する蓋部材である。

すなわち、自動二輪車の走行中に前輪２９に外力が加わると、可動筒軸５１がコイルスプリング５２に抗して上方へ摺動してこれを緩衝し、更に大きな外力が加わると、ダンパ弾性部材５３が支持筒軸５０Ｒの上端と可動筒軸５１Ｒの上端との間に挟まれて更に大きな緩衝作用を与えるとともに可動筒軸５１の更なる摺動を規制する。
なお、支持筒軸５０Ｒの上端側でのダンパ弾性部材５３の当り面はボトムブリッジ上板部２７ａの円形部分２７ｆによって構成されるが、上記のように円形部分２７ｆを切欠き２７ｄによって支持筒軸５０の上端と溶接しているため、支持筒軸５０Ｒのダンパ弾性部材当り面が十分な強度及び剛性をもって構成されている。

ここで、上記のようなダンパ弾性部材５３への当りを考慮したストロークを確保する必要から、ダンパ弾性部材５３を設けた側の支持筒軸５０Ｒと可動筒軸５１Ｒとの嵌合長は決定されるが、ダンパ弾性部材５３を設けていない側の支持筒軸５０Ｌと可動筒軸５１Ｌとの嵌合長は、同じストローク長さが得られればこのような制限がない。そのため、ダンパ弾性部材５３を設けた側の可動筒軸５１Ｒに較べてダンパ弾性部材を設けていない側の可動筒軸５１Ｌの長さを長く（Ｈ）して、ダンパ弾性部材を設けていない側の支持筒軸５０Ｌと可動筒軸５１Ｌとの嵌合長を、ダンパ弾性部材５３を設けた側の支持筒軸５０Ｒと可動筒軸５１Ｒとの嵌合長より長くしている。
これにより、ダンパ弾性部材を設けない側のフォークパイプにより支持筒軸５０と可動筒軸５１との嵌合長をできるだけ確保してフォークパイプに要求される強度や剛性を十分に満たすとともに可動筒軸５１の摺動を円滑にし、しかも、ダンパ弾性部材５３を設けない側のフォークパイプにより緩衝特性に変化をもたせることができ、総じて、車両の乗り心地を向上させることができる。

図７にはフロントフォーク２８の内部構造の他の例を示してある。なお、支持筒軸５０、可動筒軸５１、コイルスプリング５２について、一方と他方とを区別する場合には、これらの符号に区別符号Ｒ、Ｌを添えて記載し、また、図７中にも区別記号を添えた符号をもって記載してある。
図示のフロントフォーク２８は、上記の例と同様に一方のフォークパイプにのみダンパ弾性部材５３が設けられており、当該ダンパ弾性部材５３を設けた側のフォークパイプの構造は上記の例と同様である。
ダンパ弾性部材５３が設けられていない側のフォークパイプは、上記の例と同様に他方より支持筒軸５０Ｌと可動筒軸５１Ｌとの嵌合長が長く（Ｈ）されているが、若干小径としたコイルスプリング５２Ｌをスプリングガイド６８により保持して可動筒軸５１Ｌ内側で支持するインナータイプの構造となっている。

すなわち、ダンパ弾性部材５３が設けられていない側のフォークパイプにおいては、可動筒軸５１Ｌの内部にコイルスプリングの座板６９を設けるとともに、可動筒軸５１Ｌの上端に開口を有するフォルダ部材７０を設けている。そして、上端をボトムブリッジ上板部２７ａの円形部分２７ｆに取付けた筒軸状のスプリングガイド６８にコイルスプリング５２Ｌを保持し、コイルスプリング５２Ｌの下端部をフォルダ部材７０の開口から可動筒軸５１Ｌ内に挿し入れて座板６９により支持させている。
このような構造によると、上記の例と同様にダンパ弾性部材を設けない側のフォークパイプにより支持筒軸５０Ｌと可動筒軸５１Ｌとの嵌合長をできるだけ確保できることに加えて、このように支持筒軸５０Ｌと可動筒軸５１Ｌとの嵌合長を長くしても座板６９の取付位置に応じてコイルスプリング５２Ｌを長尺とすることができる。スプリングの長さはバネ特性を設定する上での１つの重要な要素であり、コイルスプリング５２Ｌを長尺化してソフトな緩衝フィーリングを実現することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るボトムブリッジとフォークパイプとの取付部の一部破断した正面図である。本発明の一実施形態に係るボトムブリッジとフォークパイプとの取付部を図１中の上方から見た平面図である。図２中のＢ―Ｂ矢視断面図である。本発明の他の一実施形態に係るボトムブリッジの支持筒軸を取付ける前の状態を図２と同じ視線で示す平面図である。本発明の一実施形態に係る切欠きの形成方法を説明する図である。本発明の一実施形態に係るフロントフォークの内部構造を示す部分断面図である。本発明の一実施形態に係るフロントフォークの内部構造の他の例を示す部分断面図である。本発明を適用する自動二輪車の全体構成を示す側面図である。本発明を適用する自動二輪車のフロントフォーク部を示す一部断面側面図である。本発明を適用する自動二輪車のフロントフォーク部を示す一部断面正面図である。従来のボトムブリッジとフォークパイプとの取付部の一部破断した正面図である。図１１中のＡ―Ａ矢視断面図である。

符号の説明

２６：ステアリング軸、２７：ボトムブリッジ、
２７ａ：上板部、２７ｂ：下板部、
２７ｃ：縦板部、２７ｄ：切欠き、
２７ｅ：膨出部、２７ｆ：円形部、
２８：フロントフォーク、５０、５０Ｒ、５０Ｌ：支持筒軸、
５１、５１Ｒ、５１Ｌ：可動筒軸、５２、５２Ｒ、５２Ｌ：コイルスプリング、
５３：ダンパ弾性部材、６２ａ、６２ｂ：溶接部、
Ｈ：嵌合長の差、

Claims

自動二輪車のフロントフォークにおいて、
ステアリング軸の下端に取り付けられるボトムブリッジが、上板部、下板部、縦板部からなり且つフォークパイプの長手方向と直交する方向に開放されるコ字状に形成されるとともに、ボトムブリッジにフォークパイプが上板部及び下板部で溶接されるものであり、
フォークパイプが当て付けられる上板部の一部に、円筒形状に形成されるフォークパイプの外形に沿った形状に貫通する切欠きを有し、
フォークパイプの上端面を上板部に当て付けて切欠きを通して上板部に溶接したことを特徴とする自動二輪車のフロントフォーク。
自動二輪車のフロントフォークにおいて、
ステアリング軸の下端に取り付けられるボトムブリッジのフォークパイプ取り付け部位に切欠きを設け、フォークパイプの上端面をフォークパイプ取り付け部位に当て付けて切欠きを通してボトムブリッジに溶接した構造であり、
前輪を支持する一対のフォークパイプはそれぞれ、ボトムブリッジに取り付けられる支持筒軸に可動筒軸を軸方向に摺動自在に嵌合させ、これら支持筒軸と可動筒軸との間にクッションスプリングを介装した構造であり、
更に、いずれか一方のフォークパイプの支持筒軸内部に可動筒軸の摺動を緩衝するダンパ弾性部材を設け、ダンパ弾性部材を設けない他方のフォークパイプの可動筒軸の長さを前記一方の可動筒軸の長さより長くして、当該他方のフォークパイプにおける支持筒軸と可動筒軸との嵌合長を前記一方のフォークパイプより長くしたことを特徴とする自動二輪車のフロントフォーク。