JP5207168B2

JP5207168B2 - フロントフォーク

Info

Publication number: JP5207168B2
Application number: JP2007335774A
Authority: JP
Inventors: 孝彦陣内
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2027-12-27
Also published as: JP2009156359A

Description

この発明は、フロントフォークに関し、特に、二輪車の前輪側に架装されて二輪車の前輪を懸架しながらその前輪に入力される路面振動を吸収する油圧緩衝器たるフロントフォークの改良に関する。

二輪車の前輪側に架装されて二輪車の前輪を懸架しながらその前輪に入力される路面振動を吸収する油圧緩衝器たるフロントフォークとしては、これまでに種々の提案がある。

その中で、たとえば、特許文献１に開示されているように、多くのフロントフォークにあっては、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内の上方側に油面を境にする気室が画成されている。

それゆえ、このフォーク本体内の上方側に気室を有するフロントフォークにあっては、多くの場合にコイルスプリングからなる懸架バネをも有するから、その伸縮に際して、懸架バネの伸縮によるバネ力と、気室の膨縮によるエアバネ力との合力からなるバネ特性の発揮を期待し得る。

そして、フォーク本体が、たとえば、軸線方向に出没する調整ロッドを有するとき、この調整ロッドの出没で気室の容積を大小調整でき、この気室の容積の大小調整で最適なエアバネ力、すなわち、フロントフォークにおける好ましいバネ特性が得られる。
特開２００３‐１８４９３１号公報（要約、明細書中の段落００１２、同００１５、同００３８、図１参照）

しかしながら、上記した特許文献１に開示のフロントフォークにあっては、理論的には、好ましいバネ特性を得られるが、利用の実際を鑑みると、些か不具合があると指摘される可能性がある。

すなわち、フロントフォークにあって、大径となるアウターチューブが車体側部材とされる場合には、小径となるインナーチューブが車体側部材とされる場合に比較して、一般的に、フォーク本体の内部上方に画成される気室の容積が大き目になる。

このような状況下で、フォーク本体の軸線方向に調整ロッドを出没させても、この調整ロッドの出没に依る気室の容積変化率は小さく、したがって、エアバネ力の変化に依る効果的なバネ特性の調整は容易でない。

そこで、作動油の収容量を調整することで、最適な気室の容積を選択するのが良いが、その量は、内蔵されるダンパにおける減衰特性を得るのに必要な量を超えた多量の作動油を必要とした。

その結果、最適なエアバネ力の具現化のために油量が多くなるから、フロントフォークにおける重量の削減を意図する上で妨げになり、また、製品コストの低減を意図する上での妨げになる。

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、内部に収容される作動油の量を削減しながら最適なエアバネ力の発揮を可能にして好ましいバネ特性を具現化でき、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。

上記した目的を達成するため、本発明の手段は、車体側チューブとこの車体側チューブに出没自在に挿入した車輪側チューブとで構成されたフォーク本体と、上記フォーク本体内に設けたダンパと、上記フォーク本体内に設けられた油室とこの油室の油面を境にする気室とを備えたリザーバ室と、上記フォーク本体内に設けられて上記車体側チューブを伸長方向に附勢する懸架バネとを有し、上記ダンパが上記車輪側チューブ内に立設されたシリンダ体と、上記シリンダ体内にピストン体を介して挿入されながら上記車体側チューブの上端部に連結されたロッド体と、上記シリンダ体内に上記ピストン体で画成された上方油室と下方油室と、上記ピストン体に設けられた減衰バルブとで構成されているフロントフォークにおいて、上記シリンダ体と上記車輪側チューブとの間に油室容積削減手段を設け、上記油室容積削減手段が下方キャップと、上方キャップと、この上方キャップと下方キャップとに連設されて軸力部材とされながらシリンダ体との間にリザーバ室における通路部分を画成するパイプとを有し、上記下方キャップの下端を上記車輪側チューブのボトム部に担持させながら上記上方キャップの上端に上記懸架バネの下端を担持させ、また上記懸架バネの上端を上記車体側チューブの上端部あるいは上記ロッド体の上端部に係止させ、更に上記車輪側チューブのボトム部に圧側減衰バルブを配設させる共にこの圧側減衰バルブを介して上記下方油室を上記通路部分に連通させ、この通路部分を上記シリンダ体の上方のリザーバ室における油室に連通させたことを特徴とする。

それゆえ、この発明にあっては、ダンパを形成して車輪側チューブ内に立設されるシリンダ体と車輪側チューブとの間に油室容積削減手段が配設されるから、このシリンダ体と車輪側チューブとの間における油室容積が削減され、したがって、フォーク本体内に収容される作動油量が削減され、その結果、作動油の量を多くせずして気室の容積を最適な大きさに設定できる。

以下に、原理図たる図１および要部の具体図たる図２に示す実施形態に基づいて、この発明を説明する。
この発明によるフロントフォークは、図１に示すように、車体側チューブ１とこの車体側チューブ１に出没自在に挿入した車輪側チューブ２とで構成されたフォーク本体と、上記フォーク本体内に設けた片ロッド型のダンパと、上記フォーク本体内に設けられた油室とこの油室の油面０を境にする気室Ａとを備えたリザーバ室Ｒと、上記フォーク本体内に設けられて上記車体側チューブ１を伸長方向に附勢する懸架バネＳとを有している。
上記ダンパは上記車輪側チューブ１内に立設されたシリンダ体３と、上記シリンダ体３内にピストン体５を介した挿入されながら上記車体側チューブ１の上端部に連結されたロッド体４と、上記シリンダ体５内に上記ピストン体５で画成された上方油室Ｒ１と下方油室Ｒ２と、上記ピストン体５に設けられた減衰バルブ５ａ、５ｂとで構成されている。
そして、このフロントフォークでは、上記シリンダ体５と上記車輪側チューブ１との間に油室容積削減手段１０を設けている。
この油室容積削減手段は下方キャップ１２と、上方キャップ１１と、この上方キャップ１１と下方キャップ１２とに連設されて軸力部材とされながらシリンダ体３との間にリザーバ室Ｒにおける通路部分を画成するパイプ１３とを有している。
さらに、下方キャップ１２の下端を上記車輪側チューブ１のボトム部に担持させながら上方キャップ１１の上端に上記懸架バネＳの下端を担持させ、また上記懸架バネＳの上端を上記車体側チューブ１の上端部に係止させ、更に上記車輪側チューブ２のボトム部に圧側減衰バルブ６ａを配設させる共にこの圧側減衰バルブ６ａを介して上記下方油室Ｒ２を上記シリンダ体５と上記油室容積削減手段１０との間の通路部分に連通させ、この通路部分を上記シリンダ体５の上方のリザーバ室Ｒにおける油室に連通させている。

以下更に詳しく説明する。
図示するフロントフォークは、車体側チューブ１が大径のアウターチューブからなると共に、車輪側チューブ２が小径のインナーチューブからなる倒立型に設定されている（図１参照）が、この発明の具現化の上からは、車体側チューブ１が小径のインナーチューブからなると共に、車輪側チューブ２が大径のアウターチューブからなる正立型に設定されても良い。
また、懸架バネＳの上端を車体側チューブ１の上端部に係止しているが、ロッド体４の上端部に係止させてもよい。

ダンパは、車輪側チューブ２の軸芯部に立設のシリンダ体３に対して車体側チューブ１の軸芯部に垂設のロッド体４を出没可能に挿通し、上端を車体側チューブ１の上端部に連結するロッド体４の下端部に設けられてシリンダ体３内で摺動するピストン体５がシリンダ体３内に上方油室Ｒ１と下方油室Ｒ２を画成している。

ピストン体５は、上方油室Ｒ１からの作動油の下方油室Ｒ２への通過を許容して所定の大きさの伸側減衰力を発生する伸側減衰バルブ５ａと、逆に、下方油室Ｒ２からの作動油の上方油室Ｒ１への通過を許容する圧側減衰バルブ５ｂとを有している。

そして、フォーク本体の内側が後述するダンパの作動を保障するリザーバ室Ｒとされ、このリザーバ室Ｒが油面Ｏを境にして不活性ガスなどを充満させる上記の気室Ａを有している。

また、このリザーバ室Ｒは、図１に示すところでは、フォーク本体のボトム部を構成するベースバルブ部６に配設の圧側減衰バルブ６ａを介してシリンダ体３内の下方油室Ｒ２に連通し、圧側減衰バルブ６ａにはチェック弁６ｂが並列に設けられている。

図２に示すところでは、車輪側チューブ２下端開口を閉塞しながらフォーク本体のボトム部を形成するアクスルブラケット２１に開穿の連通路２１ａ，２１ｂを介してシリンダ体３内の下方油室Ｒ２がリザーバ室Ｒに連通し、連通路２１ａと連通路２１ｂとの間には、圧側減衰バルブ２１ｃとこれに並列にチェック弁２１ｄが設けられている。

懸架バネＳは、図示するところにあって、下端が後述する油室容積削減手段１０の上端に担持されながら上端がバネ受Ｓ１（図１参照）を介して車体側チューブ１の上端部に係止され、車輪側チューブ２が車体側チューブ１内から抜け出る方向に、すなわち、フォーク本体を伸長方向に附勢している。

ちなみに、懸架バネＳの上端は、上記したところに代えて、図示しないが、ロッド体４の上端部に係止されても良い。

それゆえ、このフロントフォークにあっては、フォーク本体の伸縮時に、懸架バネＳの伸縮に依るバネ力と、気室Ａの膨縮に依るエアバネ力との合力からなるバネ特性を具現化し得ると共に、ダンパにおいて、シリンダ体３に対してロッド体４が出没することで、伸側減衰バルブ５ａと圧側減衰バルブ５ｂに依って所定の大きさの減衰力を発生する。

ちなみに、ダンパの伸長作動時に下方油室Ｒ２で不足する作動油は、リザーバ室Ｒから補給され、ダンパの収縮作動時に下方油室Ｒ２で余剰となる作動油は、リザーバ室Ｒに流出されて気室Ａを圧縮する。

なお、気室Ａの圧縮は、ダンパの収縮作動時におけるシリンダ体３内へのロッド体４の没入時の他に、フォーク本体の収縮作動時における車体側チューブ１内への車輪側チューブ２の没入時にも発現される。

ところで、油室容積削減手段１０は、この発明にあって、ダンパを形成して車輪側チューブ２内に立設されるシリンダ体３と車輪側チューブ２との間に配設されている。

この油室容積削減手段１０は、文字通り、フォーク本体内に画成される油室の容積を削減するもので、これによって、フロントフォーク内に注入される作動油量を削減するのが狙いである。

そして、フロントフォーク内に注入される作動油量が削減されると、これに依るフロントフォークにおける重量の軽減および材料費の削減が可能になる。

すなわち、前記した特許文献１に開示のものを含めて内部のダンパを有する従前のフロントフォークにあっては、ダンパの外がリザーバ室Ｒとされて作動油を充満しているが、このリザーバ室Ｒにおける作動油は、特に、シリンダ体と車輪側チューブとの間の作動油は、通路部分とされる分を除き、基本的には、ダンパの作動に関与しない。

このことからすると、シリンダ体と車輪側チューブとの間の作動油で通路部分となる以外は不要であり、この発明にあっては、この不要となる作動油を削減するために油室容積削減手段１０を設ける。

そこで、この油室容積削減手段１０を設けるにあって、一つには、懸架バネＳを担持し、二つには、シリンダ体３内の下方油室Ｒ２とリザーバ室Ｒとの連通を可能にする通路を確保する。

そして、この油室容積削減手段１０は、フォーク本体内に収容される作動油量を削減して、リザーバ室Ｒにおいて油面Ｏを境にして画成される気室Ａにおける占有容積を最適な数値にすべく配設されるから、その限りには、任意に構成されて良い。

そしてまた、この油室容積削減手段１０は、気室Ａにおける占有容積を最適な数値にすることで、リザーバ室Ｒに収容する作動油の量を減じ、その結果、フロントフォークにおける重量の軽減を可能にする。

このことからすると、この油室容積削減手段１０を形成するのにあって、作動油の比重に比較して比重が大きくなる構成を選択するのは好ましくなく、図示するところでは、図２および図３に示すように、油室容積削減手段１０が内側を空部にする空隙構造に形成されるのが好ましい。

また、この油室容積削減手段１０は、懸架バネＳの下端を担持するから、懸架バネＳのバネ力で変形などしない機械的強度を有する軸力部材構造に形成されるのが好ましい。

以下に、図２に基づいて説明するが、油室容積削減手段１０は、上方キャップ１１と、下方キャップ１２と、パイプ１３とを有してなり、内側にリザーバ室Ｒと遮断される空部Ａ１を画成する。

上方キャップ１１は、所定の機械的強度を有しながらいたずらに重量を大きくしない、たとえば、合成樹脂材で環状に形成され、シール１１ａの配在下に車輪側チューブ２の内周に密接する。

下方キャップ１２は、上方キャップ１１と同様に、所定の機械的強度を有しながらいたずらに重量を大きくしない、たとえば、合成樹脂材で環状に形成され、シール１２ａの配在下に車輪側チューブ２の内周に密接する。

そして、この下方キャップ１２は、下端が車輪側チューブ２の下端開口を閉塞しながらフォーク本体のボトム部を形成するアクスルブラケット２１の内底に担持されている。

パイプ１３は、軸力部材とされることから、所定の機械的強度を有する、たとえば、金属パイプからなり、シリンダ体３の外周に干渉せずして、上方キャップ１１と下方キャップ１２とにシール１１ｂ，１２ｂの配在下に気密構造下に連設されて内側にリザーバ室Ｒと遮断される空部Ａ１を画成する。

このとき、パイプ１３の内周は、シリンダ体３の外周から離れていて、間に筒状となるリザーバ室Ｒにおける通路部分Ｌを出現させ、この通路部分Ｌを前記したアクスルブラケット２１に開穿の連通路２１ｂに連通させている。

そして、このパイプ１３は、これが強度部材とされるから、この発明にあっては、これが車輪側チューブ２の内側に配在されることで、フォーク本体の曲げ剛性を向上させる。

以上のように形成された油室容積削減手段１０にあっては、これが所定位置に配設される限りには、リザーバ室Ｒにおける容積を削減し、したがって、ダンパの作動に、また、気室Ａの画成に最小限度必要な作動油量が保障され、特に、気室Ａに依る最適なエアバネ力を最適値に設定できる。

このことからすると、この油室容積削減手段１０にあっては、気室Ａの容積を最適値にするために作動油量を増やす場合に比較して、作動油量を減少させ、重量の軽減と材料コストの低減を可能にする。

また、油室容積削減手段１０の上端に懸架バネＳの下端を担持させるから、油室容積削減手段１０の上端をシリンダ体３の上端より上方に突出させることで、懸架バネＳの長さを短くでき、この点からも懸架バネＳが長く形成される場合に比較して、フロントフォークにおける重量の軽減化に寄与する。

前記したところでは、パイプ１３は、上方キャップ１１および下方キャップ１２に後付で連設されるが、これに代えて、図示しないが、パイプ１３が上方キャップ１１または下方キャップ１２に一体に連設され、あるいは、パイプ１３が上方キャップ１１および下方キャップ１２に一体に連設されてなるとしても良く、この場合には、部品点数が少なくなると共に、油室容積削減手段１０の配設作業や撤去作業を容易にする利点がある。

この発明のフロントフォークを原理的に示す図である。この発明の一実施形態によるフロントフォークの要部を示す部分半截縦断面図である。

符号の説明

１車体側チューブ
２車輪側チューブ
３シリンダ体
４ロッド体
５ピストン体
６ボトム部を構成するベースバルブ部
６ａ，２１ｃ圧側減衰バルブ
１０油室容積削減手段
１１上方キャップ
１１ａ，１２ａシール
１２下方キャップ
１３パイプ
２１ボトム部を構成するアクスルブラケット
Ａ気室
Ｏ油面
Ｒリザーバ室
Ｒ２下方油室
Ｓ懸架バネ

Claims

車体側チューブとこの車体側チューブに出没自在に挿入した車輪側チューブとで構成されたフォーク本体と、上記フォーク本体内に設けたダンパと、上記フォーク本体内に設けられた油室とこの油室の油面を境にする気室とを備えたリザーバ室と、上記フォーク本体内に設けられて上記車体側チューブを伸長方向に附勢する懸架バネとを有し、上記ダンパが上記車輪側チューブ内に立設されたシリンダ体と、上記シリンダ体内にピストン体を介して挿入されながら上記車体側チューブの上端部に連結されたロッド体と、上記シリンダ体内に上記ピストン体で画成された上方油室と下方油室と、上記ピストン体に設けられた減衰バルブとで構成されているフロントフォークにおいて、上記シリンダ体と上記車輪側チューブとの間に油室容積削減手段を設け、上記油室容積削減手段が下方キャップと、上方キャップと、この上方キャップと下方キャップとに連設されて軸力部材とされながらシリンダ体との間にリザーバ室における通路部分を画成するパイプとを有し、上記下方キャップの下端を上記車輪側チューブのボトム部に担持させながら上記上方キャップの上端に上記懸架バネの下端を担持させ、また上記懸架バネの上端を上記車体側チューブの上端部あるいは上記ロッド体の上端部に係止させ、更に上記車輪側チューブのボトム部に圧側減衰バルブを配設させる共にこの圧側減衰バルブを介して上記下方油室を上記通路部分に連通させ、この通路部分を上記シリンダ体の上方のリザーバ室における油室に連通させたことを特徴とするフロントフォーク。
油室容積削減手段が空隙構造に形成されてなる請求項１に記載のフロントフォーク。
油室容積削減手段において、上方キャップの外周および下方キャップの外周が車輪側チューブの内周にシールの配座下に密接してなる請求項１または２に記載のフロントフォーク。
油室容積削減手段において、上方キャップとこの上方キャップに連設されるパイプとが、あるいは、下方キャップとこの下方キャップに連設されるパイプとが一体形成されてなる請求項１、２又は３に記載のフロントフォーク。