JP4630830B2 - フロントフォーク - Google Patents

Description

この発明は、フロントフォークに関し、特に、二輪車たる自転車の前輪側に架装されて下端部で前輪を懸架するフロントフォークの改良に関する。

近年の二輪車たる自転車にあっては、たとえば、長時間走行やオフロード走行を有利にする上から、あるいは、駐輪時や搬送時などのいわゆる取り扱い時の負担を軽減する上から、可能な限りに車体重量の軽減化を図るとしている。

そして、特に、オフロード仕様の自転車にあっては、乗り心地を改善するために、後輪側にダンパやバネなどのクッションユニットを架装するだけでなく、前輪側にも油圧緩衝器として機能するフロントフォークを架装するとしている。

ところで、自転車の前輪側にフロントフォークを架装するについて、同じ二輪車たる自動二輪車用として開発されているフロントフォークを単に小型化しただけで、自動二輪車と比較すれば車体重量が大幅に小さくなる自転車の前輪側に架装する場合には、自転車における重量の軽減化には必ずしも寄与することにはならないと指摘される可能性がある。

そこで、フロントフォークにおける重量軽減化を図る方策として、たとえば、特許文献１に開示されているように、フロントフォークにおける構成部品たる車体側チューブや車輪側チューブを、たとえば、炭素繊維強化プラスチック（以下、ＣＦＲＰと略称する）パイプで形成することが提案されることになる。

そして、車輪側チューブをＣＦＲＰパイプで形成するとき、この車輪側チューブには、上記の特許文献１にも開示されているように、多くの場合に金属材からなるアクスルブラケットが連結されるから、このアクスルブラケットの上端が位置決められる車輪側チューブにおける臨界部分に曲げ応力の集中によって曲がりや破断が発現されるのを回避するために、車輪側チューブの肉厚を厚くして補強する方策が採用されることになる。
特開２００５‐２６５１２９号公報（明細書中の段落０００２，同００２８，図６）

しかしながら、上記したアクスルブラケットが連結されるＣＦＲＰパイプからなる車輪側チューブにおける臨界部分を補強する方策として、車輪側チューブにおける肉厚を厚くすることについては些か問題があると指摘される可能性がある。

すなわち、ＣＦＲＰパイプからなる車輪側チューブにおける肉厚を全体的に厚くすることで、アクスルブラケットの上端に位置する車輪側チューブにおける臨界部分の補強を図るとするのは、素材量や全体重量のことを勘案すれば、現実性に乏しい提案となる。

そこで、ＣＦＲＰパイプからなる車輪側チューブにおけるアクスルブラケットの上端に位置する臨界部分を包含するように言わば部分的に補強することが提案されるが、このとき、車輪側チューブを内側に厚肉にして補強する場合には、外径が変化されない点で有利となる反面、内側を厚肉にする作業に手間を要し、部品コストを高くする不具合が懸念される。

そして、上記に代えて、車輪側チューブを外側に厚肉にして車輪側チューブにおける臨界部分を包含するように補強する場合には、上記の作業の手間を要しない利点がある反面、ＣＦＲＰパイプからなる車輪側チューブにおいて、全体的に外径を大きくさせることなり、この車輪側チューブを構成部品とするフロントフォークの自転車への架装性を悪くすることが懸念されることになる。

この発明は、このような現状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、構成部品たる車輪側チューブがＣＦＲＰパイプで形成されるとき、アクスルブラケットの連結に起因する曲げ応力の集中が車輪側チューブにおけるいわゆる境界部分に発現されるとしても、それによる車輪側チューブの曲がりや破断が招来させずして、その汎用性の向上を期待できるフロントフォーク、すなわち、自転車の前輪側に架装され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。

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、炭素繊維強化プラスチックパイプの内周に金属パイプを連設させてなる車体側チューブと、炭素繊維強化プラスチックパイプからなると共に上端側が車体側チューブの下端側に懸架バネの配在下に出没可能に挿通される車輪側チューブと、この車輪側チューブの軸線方向に延びる筒状の立ち上り部を有すると共にこの立ち上り部の内側に車輪側チューブの下端部を嵌挿させて車輪側チューブに固着状態に連結されるアクスルブラケットとを有してなるフロントフォークにおいて、車輪側チューブが上端部に金属材からなる筒状部材を連結させると共にこの筒状部材の外周に介装されたブッシュ部材を車体側チューブにおける金属パイプの内周に摺接させ、車輪側チューブの下端部の内側に金属パイプからなると共に車輪側チューブの軸線方向に延びる筒状に形成の周壁部を有するインナーパイプを収装し、このインナーパイプにおける周壁部の外周が車輪側チューブの内周に密接すると共に周壁部における車輪側チューブの軸線方向となる高さがアクスルブラケットの立ち上り部における車輪側チューブの軸線方向となる高さより高く形成されてなるとする。

それゆえ、この発明にあっては、車体側チューブに出没可能に挿通される車輪側チューブが炭素繊維強化プラスチックパイプからなることで、少なくとも、車輪側チューブが金属パイプからなる場合に比較して、フロントフォークにおける重量の軽減化に寄与することになる。

また、この発明にあっては、車輪側チューブの下端部の内側に金属材からなりながら車輪側チューブの軸線方向に延びる筒状に形成の周壁部を有するインナーパイプが収装されると共に、このインナーパイプにおける周壁部の外周が車輪側チューブの内周に密接するから、このインナーパイプが車輪側チューブにおける下端部の肉厚を大きくするようにして補強する一方で、その際に、車輪側チューブの下端部を内側で厚肉にする態勢になるから、この下端部を外側に厚肉にする場合に比較して、たとえば、フロントフォークにおける自転車への搭載性を低下させなくなる。

そして、インナーパイプの周壁部における車輪側チューブの軸線方向となる高さがアクスルブラケットの立ち上り部における車輪側チューブの軸線方向となる高さより高く形成されてなるとするから、このインナーパイプが懸架バネの下端を担持する設定の場合に、懸架バネの全長を短くできることになると共に、アクスルブラケットの上端が位置決められる車輪側チューブにおける臨界部分が内側からいわゆる裏打ち状態に補強されていることになり、したがって、この臨界部分における曲がりや破断の発現を阻止できることになる。

その結果、この発明によれば、構成部品たる車輪側チューブをＣＦＲＰパイプで形成することで、自転車の前輪側に架装されるフロントフォークにおける軽量化を可能にする一方で、車輪側チューブへのアクスルブラケットの連結に起因する車輪側チューブにおける境界部分への曲げ応力の集中があっても、それによる車輪側チューブの曲がりや破断が招来されずして、フロントフォークの汎用性の向上を期待し得ることになる。

以下に、図示した実施形態に基づいて、この発明を説明するが、図示するフロントフォークは、二輪車たる自転車の前輪側に左右で一対とされて架装されるときの一方のフロントフォークであって、この一方のフロントフォークは、いわゆるバネ作用のみをするとしている。

すなわち、この一方のフロントフォークは、車体側チューブと車輪側チューブ１とからなるフォーク本体内にバネ要素たる懸架バネ２を収装していて、この懸架バネ２の附勢力によって伸長方向に、すなわち、車輪側チューブ１が車体側チューブ内から抜け出る方向に附勢されてなるとしている。

そして、他方のフロントフォークは、同じく車体側チューブと車輪側チューブとからなるフォーク本体の軸芯部にダンパを有していて、このダンパがフォーク本体の伸縮作動時に同期して伸縮作動して減衰力を発揮し、走行中の自転車の前輪に入力される路面振動を吸収する油圧緩衝器として機能するとしている。

このとき、この他方のフロントフォークにおけるダンパについては特別な構成を有することが要請されるものではく、したがって、ダンパの構成については、正立型に設定されているか倒立型に設定されているかを含めて、周知の構成が採用されて良い。

このように、左右で一対とされて自転車の前輪側に架装されるフロントフォークの一方がバネ作用をし、他方が減衰機能を発揮する設定の場合には、左右に同じ構成となるフロントフォークを利用しなくて済むことになるから、自転車における軽量化に寄与するのはもちろんのこと、自転車における製品コストの低廉化に寄与することになる。

また、図示するフロントフォークにあっては、フォーク本体がいわゆる倒立型に設定されていて、比較すれば大径となるアウターチューブが車体側チューブとされて自転車におけるハンドル側を連結させ、比較すれば小径となるインナーチューブが車輪側チューブ１とされて自転車における前輪を連結させるとしている。

しかしながら、この発明が意図するところからすれば、言わば大径のアウターチューブを車輪側チューブ１にすると共に、言わば小径のインナーチューブを車体側チューブにするいわゆる正立型に設定されてなるとしても良いことはもちろんである。

すなわち、この発明が意図するところは、後述するアクスルブラケット３の上端が位置する車輪側チューブ１における臨界部分に曲げ応力の集中による曲がりや破断の発現を阻止することであるから、車輪側チューブ１が大径とされているか小径とされているかは基本的には問題にならないと言えるからである。

ちなみに、図示するように、フォーク本体が倒立型に設定されてなるとする場合には、これが逆の正立型に設定される場合に比較して、フロントフォークにおけるいわゆる下端側の質量を小さくすることによるバネ下荷重の軽減が可能になり、自転車におけるハンドルの操作性を向上させる上で有利となる。

ところで、図示するところは、一方のフロントフォークの下端側部を示すものであるが、このフロントフォークにあっては、車輪側チューブ１がＣＦＲＰパイプからなりながら図中で下端部となる下端部１１にアクスルブラケット３を固定状態に有してなる、すなわち、固着してなるとしている。

このように、車輪側チューブ１がＣＦＲＰパイプからなるとすることで、これがフォーク本体の構成部品とされるとき、軸方向部材としての機械的強度を備えるのはもちろんのことであろうが、少なくとも、これが金属材のみからなる場合に比較して、フォーク本体における重量の軽減化に寄与することになり、このフォーク本体を有するフロントフォークを前輪側に架装する自転車における重量の軽減化に寄与することになる。

それゆえ、この自転車における重量の軽減化に寄与する観点からすれば、この車輪側チューブ１と共にフォーク本体を構成する車体側チューブについても、その軽量化が意図されるのが好ましいことになる。

そこで、この発明にあっては、車体側チューブについてもＣＦＲＰパイプからなるとし、このとき、車体側チューブは、ＣＦＲＰパイプの内周に金属パイプを一体的に連設させてなるとしている。

そして、車体側チューブがＣＦＲＰパイプの内周に金属パイプを一体に連設させてなるとするとき、車輪側チューブ１は、上端部に金属材からなる筒状部材を連結させてなると共に、この筒状部材の外周にブッシュ部材を介装させてなるとし、さらに、このブッシュ部材の外周を車体側チューブにおける金属パイプの内周に摺接させる、すなわち、車輪側チューブ１の上端部を軸受状態に車体側チューブの内周に当接させる、すなわち、接触させるとしている。

それゆえ、車輪側チューブ１にあっては、上端部に連結の筒状部材に介装のブッシュ部材を車体側チューブの内周に摺接させてなるとすることで、車輪側チューブ１がいわゆる傾斜した態勢で車体側チューブに対して出没される事態を危惧しなくて済むことになる。

そして、車輪側チューブ１の上端側を出没可能に挿通させる車体側チューブにおける下端部たる開口端部が内周にブッシュ部材を有していて、このブッシュ部材を車輪側チューブ１の外周に摺接させる、すなわち、接触させるとする場合には、この車体側チューブに保持されたブッシュ部材が上記した車輪側チューブ１側に保持されたブッシュ部材と共にこのフォーク本体における軸受構造を構成することになる。

以上からすれば、車輪側チューブ１にあって、上記した車体側チューブにおける開口端部の内周に保持されるブッシュ部材が摺接することになる外周部には、金属パイプが車体側チューブ１を形成するＣＦＲＰパイプの外周に一体に連設されてなるとしても良いと言い得ることになる。

そして、車輪側チューブ１にあって、ＣＦＲＰパイプの外周に金属パイプが一体に連設されてなるとするとき、この金属パイプが後述するアクスルブラケット３の配設部位まで及ぶとする場合には、この発明が意図する車輪側チューブ１における曲げ応力の集中による曲がりや破断の発現阻止を効果的に実現し得ることになると言い得る。

つぎに、このフロントフォークにあって、車輪側チューブ１の下端部１１にアクスルブラケット３を固着させるについては、アクスルブラケット３の筒状に形成の、すなわち、車輪側チューブ１の外周に沿うように円筒状に形成の立ち上り部３１の内側に車輪側チューブ１の下端部１１を圧入することによるとしている。

このように、車輪側チューブ１の下端部１１をアクスルブラケット３の立ち上り部３１の内側に圧入して固着することで、両者間におけるいわゆるガタツキの発生を阻止できると共に、自転車における前輪をフロントフォークに確実に懸架させることが可能になる。

そして、車輪側チューブ１における下端部１１の外周とアクスルブラケット３における立ち上り部３１の内周との間に、たとえば、水が浸入する不具合を解消するには、両者間に、たとえば、エポキシ樹脂などからなる接着材を介在させるとするのが良く、この場合には、アクスルブラケット３が車輪側チューブ１の下端部１１の外周で周方向に回動するのを効果的に阻止し得ることになる。

ちなみに、アクスルブラケット３は、アルミ材などの軽金属材で形成されてフォーク本体における軽量化に寄与するとし、また、立ち上り部３１の外周に一体に連設されていて自転車の前輪の軸を連結させる車軸把持部３２と、同じく一体に連設されていてブレーキ機構を連結させるブレーキキャリパ部３３とを有してなる。

一方、この発明によるフロントフォークにあっては、車輪側チューブ１の下端部１１の内側に金属パイプからなるインナーパイプ４が収装されてなるとしており、車輪側チューブ１がインナーパイプ４を有することで、車輪側チューブ１に対する曲げ応力の集中に起因する曲がりや破断などが発現されなくなるとしている。

すなわち、まず、インナーパイプ４は、金属材たる、たとえば、アルミ材からなるとして、この発明によるフロントフォークにあって、車輪側チューブ１がＣＦＲＰパイプからなるとしてフォーク本体における重量の軽減化を実現していることに呼応するとしている。

つぎに、このインナーパイプ４は、車輪側チューブ１の軸線方向に延びる筒状に形成の周壁部４１を有してなり、この周壁部４１の外周が車輪側チューブ１の内周に密接すると共に、この周壁部４１における車輪側チューブ１の軸線方向となる高さがアクスルブラケット３の立ち上り部３１における車輪側チューブ１の軸線方向となる高さより高く形成されてなるとしている。

それゆえ、このインナーパイプ４にあっては、周壁部４１の外周が車輪側チューブ１の内周に密接することによって、車輪側チューブ１におけ下端部１１の肉厚が大きくなっていわゆる補強されることになると共に、インナーパイプ４が車輪側チューブ１における下端部１１の内側で径方向にいわゆるガタツクことがなく、騒音発生を危惧しなくて済むことになる。

そして、このインナーパイプ４にあっては、周壁部４１における上端部４２の外周に車輪側チューブ１の内周との間における液密性を保障するシール部材４３が介装されてなるとすると共に、周壁部４１の閉塞された上端に懸架バネ２の下端をバネシート２１の介在下に担持させてなるとしている。

それゆえ、図示する実施形態にあっては、インナーパイプ４の上方に、たとえば、摩擦低減や錆止めのための油が収容される場合に、この油の抜けを危惧しなくて済むことになる。

そして、図示するインナーパイプ４にあっては、周壁部４１の閉塞された上端にバネシート２１を介して懸架バネ２の下端を担持させるとしているから、この懸架バネ２における全長を短く設定することを可能にすることになる。

さらに、このインナーパイプ４にあっては、周壁部４１における下端部４４に外周側に突出する突出部４５が形成されてなるとし、しかも、この突出部４５が車輪側チューブ１の下端とアクスルブラケット３の底部との間に挟持されてなるとしている。

それゆえ、図示する実施形態にあっては、インナーパイプ４が車輪側チューブ１における下端部１１の内側でこの車輪側チューブ１の軸線方向にいわゆるガタツクことがなく、懸架バネ２の下端を安定状態に担持することを可能にすると共に、騒音発生を危惧しなくて済むことになる。

ところで、上記のインナーパイプ４にあって、周壁部４１の高さ位置たる図中での上端位置は、アクスルブラケット３における立ち上り部３１の同じく図中での上端位置より高くなるように設定されてなるとしている。

すなわち、インナーパイプ４における周壁部４１の高さ位置が、たとえば、前記した特許文献１中の図６に開示されているように、アクスルブラケット３における立ち上り部３１の高さ位置より低くなる場合には、アクスルブラケット３における立ち上り部３１の上端が位置決められることになる車輪側チューブ１における臨界部分がインナーパイプなどのいわゆる他部材で裏側から裏打ち状態に補強されていないことになる。

その結果、このいわゆる裏打ち状態に裏側から補強されていない車輪側チューブにおける臨界部分に曲げ応力が集中する場合には、車輪側チューブが簡単に曲がりあるいは破断することになる。

それに対して、この発明では、車輪側チューブ１における下端部１１の内側に上端位置がアクスルブラケット３の立ち上り部３１の上端位置より高くなるインナーパイプ４を裏打ち状態に有するから、車輪側チューブ1における上記した臨界部分に外側からそこを曲げるようにする荷重が作用するとしても、このことによって、車輪側チューブ１に曲がりや破断が発現されないことになる。

すなわち、上記の車輪側チューブ１を構成部品にするフォーク本体を有するフロントフォークが自転車の前輪側に架装されている状態で、たとえば、ブレーキの作動による慣性によって、アクスルブラケット３におけるブレーキキャリパ部３３が車軸把持部３２を回動中心にするようにして図中で右方向に移動するようになる場合には、アクスルブラケット３における立ち上り部３１が車輪側チューブ１を外周側から押しながら倒れるような状態になる。

そのため、立ち上り部３１の上端が接触することになる車輪側チューブ１におけるいわゆる臨界部分には、曲げ応力が集中することになるが、このとき、車輪側チューブ１が内側からインナーパイプ４によって裏打ちされて補強されているから、車輪側チューブ１において曲げ応力の集中によって上記の臨界部分への曲がりや破断を発現させないことが可能になる。

のみならず、車輪側チューブ１における曲がりや破断を回避させるいわゆる補強が車輪側チューブ１の内側へのインナーパイプ４の配在によるとされるから、車輪側チューブ１における外径を膨径させないことになり、自転車への架装性を低下させない点で有利となる。

前記したところは、この発明がバネ作用をするフロントフォークに具現化される場合を例にして説明したが、この発明が意図するところからすれば、この発明がこの明細書に言う他方のフロントフォークたるフォーク本体の軸芯部にダンパを有して減衰作用をするように形成されたフロントフォークに具現化されるとしても良いことはもちろんである。

この発明によるフロントフォークの下端側部を一部破断して示す縦断面図である。

符号の説明

１ 車輪側チューブ
２ 懸架バネ
３ アクスルブラケット
４ インナーパイプ
１１ 下端部
３１ 立ち上り部
３２ 車軸把持部
３３ ブレーキキャリパ部
４１ 周壁部
４２ 上端部
４３ シール部材

Claims (4)

1. 炭素繊維強化プラスチックパイプの内周に金属パイプを連設させてなる車体側チューブと、炭素繊維強化プラスチックパイプからなると共に上端側が車体側チューブの下端側に懸架バネの配在下に出没可能に挿通される車輪側チューブと、この車輪側チューブの軸線方向に延びる筒状の立ち上り部を有すると共にこの立ち上り部の内側に車輪側チューブの下端部を嵌挿させて車輪側チューブに固着状態に連結されるアクスルブラケットとを有してなるフロントフォークにおいて、車輪側チューブが上端部に金属材からなる筒状部材を連結させると共にこの筒状部材の外周に介装されたブッシュ部材を車体側チューブにおける金属パイプの内周に摺接させ、車輪側チューブの下端部の内側に金属パイプからなると共に車輪側チューブの軸線方向に延びる筒状に形成の周壁部を有するインナーパイプを収装し、このインナーパイプにおける周壁部の外周が車輪側チューブの内周に密接すると共に周壁部における車輪側チューブの軸線方向となる高さがアクスルブラケットの立ち上り部における車輪側チューブの軸線方向となる高さより高く形成されてなることを特徴とするフロントフォーク。
2. インナーパイプの周壁部における上端部の外周に車輪側チューブの内周との間における液密性を保障するシール部材が介装されると共に、周壁部の閉塞された上端に懸架バネの下端を担持されてなる請求項１に記載のフロントフォーク。
3. インナーパイプの周壁部における下端部に外周側に突出する突出部が形成されると共に、この突出部が車輪側チューブの下端とアクスルブラケットの底部との間に挟持されてなる請求項１に記載のフロントフォーク。
4. アクスルブラケットが自転車の前輪の軸を連結させる車軸把持部と、ブレーキ機構を連結させるブレーキキャリパ部とを有してなる請求項１に記載のフロントフォーク。

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