JP5671398B2 - 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、二輪車の前輪側に装備されて前輪を懸架するフロントフォークの改良に関する。

二輪車の前輪側に装備されて前輪を懸架するフロントフォークとしては、従来から種々の提案があるが、その中で、たとえば、特許文献１に開示の提案にあっては、走行中にフロントフォークにかかる曲げ荷重による影響を低減するためにフロントフォークにおける曲げ剛性を高める。

すなわち、特許文献１に開示の提案にあっては、フロントフォークを構成するアウターチューブの外周面にアウターチューブと別部材からなる補強部を溶接したり接着したりして設け、フロントフォークを構成するアウターチューブにおける曲げ剛性を高める。

特開２００６−３４７３８６号公報

しかしながら、上記の特許文献１に開示の提案にあっては、その実施を勘案すると、些かの不具合があると指摘される可能性がある。

すなわち、このアウターチューブにおける曲げ剛性を高めるために、アウターチューブの外周に補強部を接着して設けるとき、アウターチューブとの一体性を保障し難くなる危惧があり、この危惧を払拭するために、補強部を溶接して設けるとなると、アウターチューブが溶接熱で歪む危惧がある。

そして、実際に、アウターチューブが溶接熱で歪む場合には、このアウターチューブ内にインナーチューブを挿通し得なくなったり、アウターチューブ内に挿通されたインナーチューブがアウターチューブに対して摺動自在にならなかったりする。

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、アウターチューブにおける曲げ剛性を高めるのについて、アウターチューブに対するインナーチューブの挿通や摺動を妨げないフロントフォークを提供することを目的とする。

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、上端側部材たるアウターチューブ内にこのアウターチューブの下端開口部を介して下端側部材たるインナーチューブの上端側が入出自在に挿通されると共に、上記アウターチューブの上端部がアッパーブラケットとアンダーブラケットとからなるブリッジ機構で二輪車の前輪側に連結されるフロントフォークにおいて、上記アウターチューブにおける下端開口部と上記アンダーブラケットとの間であって収縮時に上記アウターチューブと上記インナーチューブとが重なる領域に上記アウターチューブに対する上記インナーチューブの入出方向に伸縮して減衰作用をする筒型のダンパが連結機構を介して設けられてなるとする。

それゆえ、この発明にあっては、ダンパが上端側部材たるアウターチューブに設けられるから、アウターチューブに対する下端側部材たるインナーチューブの入出、すなわち、フロントフォークにおける伸縮作動をダンパが妨げない。

また、この発明にあっては、アウターチューブに設けられたダンパが伸縮するとき減衰作用をするから、アウターチューブにおける根本的な設計変更を要せずして、アウターチューブにおける曲げ剛性を高めることが可能になる。

そして、この発明にあって、ダンパが連結機構を介してアウターチューブに設けられるから、アウターチューブに、たとえば、溶接熱による歪みを発生させず、アウターチューブに対するインナーチューブの挿通や摺動が妨げられない。

その結果、この発明によれば、フロントフォークを構成するアウターチューブにおける曲げ剛性を高めるのについて、アウターチューブに対するインナーチューブの挿通および摺動を妨げない。

この発明によるフロントフォークを装備した二輪車の前輪側を示す概略図である。 ダンパを原理的に示す図である。 （Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は、フロントフォークを構成するアウターチューブに対するダンパの配設位置を示す概略図である。

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、この発明によるフロントフォークＦは、図１に示すように、二輪車Ａの前輪側に装備され、下端部で前輪Ｔを懸架する。

そして、このフロントフォークＦは、図示するところでは、倒立型に設定されて、上端側部材たるアウターチューブ１内に下端側部材たるインナーチューブ２が入出自在に挿通されるテレスコピック型に形成されて伸縮自在とされる。

このとき、インナーチューブ２は、アウターチューブ１におけるシールケース部から、すなわち、内周をインナーチューブ２の外周に摺接するシール（図示せず）を有する下端開口部１ａから上端側部をアウターチューブ１内に挿通する。

そして、図示するところでは、フロントフォークＦは、倒立型に設定されるが、フロントフォークＦにおける曲げ剛性の観点からすれば、フロントフォークＦが正立型に設定されるよりも、フロントフォークＦが倒立型に設定される方が有利である。

また、図示するフロントフォークＦは、図示しない懸架バネの附勢力で、あるいは、懸架バネに代えてもしくは懸架バネと共に内部に封入されるエア圧でアウターチューブ１内からインナーチューブ２が突出する伸長方向に附勢される。

そして、フロントフォーク自体が減衰作用をすることについてだが、この発明の意図するところからすると、フロントフォークがダンパを内蔵するか否かは、この発明の成立の妨げにはならない。

もっとも、フロントフォークＦ自体が内蔵するダンパで減衰作用を実現するとして良く、このとき、一対のフロントフォークＦがそれぞれダンパを内蔵することに代えて、左右のいずれか一方のフロントフォークＦがダンパを内蔵し、左右のいずれか他方のフロントフォークＦは、ダンパを内蔵せずしてバネ機構のみを有するとしても良い。

ちなみに、フロントフォークＦを二輪車の前輪側に装備するについては、左右で一対となるフロントフォークＦの上端側部をあらかじめブリッジ機構Ｂで連結して一体化する。

そして、ブリッジ機構Ｂで一体化された一対のフロントフォークＦにおける一対となるアウターチューブ１の上端部を二輪車の前輪側に連結し、一対となるインナーチューブ２の下端部で前輪Ｔを挟むようにして懸架する。

また、ブリッジ機構Ｂは、フロントフォークＦを構成するアウターチューブ１における上端部の上方側部に連結されるアッパーブラケットＢ１と、下方側部に連結されるアンダーブラケットＢ２とを有する。

アッパーブラケットＢ１およびアンダーブラケットＢ２は、図示しないが、それぞれの両端部に形成の割り構造の取り付け孔を有し、この取り付け孔にアウターチューブ１における上端部を挿通させて、この状態下でのボルトナット利用による締付で一体的に把持する。

さらに、このブリッジ機構は、図示しないが、上下となるアッパーブラケットＢ１とアンダーブラケットＢ２とを一体的に縦方向に連結する一本のステアリングステムを両者の中央に有する。

このステアリングステムは、同じく図示しないが、二輪車における車体の先端部を構成するヘッドパイプ内に回動可能に導通されて、図示しないハンドルの回動操作時の回動中心になり、一対のフロントフォークＦを介してのハンドル操作で前輪Ｔにおける左右方向への転舵を可能にする。

ところで、この発明によるフロントフォークＦにあっては、アウターチューブ１における曲げ剛性を高めるためのダンパＤが連結機構（符示せず）を介してアウターチューブ１に設けられる。

このとき、ダンパＤは、アウターチューブ１における下端開口部１ａと上方のアンダーブラケットＢ２との間に配設されて、アウターチューブ１に対するインナーチューブ２の入出方向、つまり、フロントフォークＦの伸縮方向に伸縮して減衰作用をする筒型に設定されてなる。

このように、ダンパＤがアウターチューブ１における下端開口部１ａと、アンダーブラケットＢ２との間に配設されるのは、アウターチューブ１における曲げ剛性を高めるためにアウターチューブ１にダンパＤを連結することからすれば、この部分が最適となるからである。

つまり、フロントフォークＦにあって、アウターチューブ１内にインナーチューブ２が大きいストロークで没入している収縮時には、図示しないが、アウターチューブ１の下端開口部１ａ側にある軸受と、インナーチューブ２の上端部側にある軸受との距離が大きくなる。

それゆえ、アウターチューブ１とインナーチューブ２とが重なる領域が長くなることから、フロントフォークＦにおける曲げ剛性、つまり、フロントフォークＦを構成するアウターチューブ１における曲げ剛性が高くなる状況にある。

それに対して、アウターチューブ１内からインナーチューブ２が大きいストロークで突出している伸長時には、同じく図示しないが、アウターチューブ１側にある軸受と、インナーチューブ２側にある軸受との距離が小さくなる。

それゆえ、アウターチューブ１とインナーチューブ２とが重なる領域が短くなることから、フロントフォークＦにおける曲げ剛性、つまり、フロントフォークＦを構成するアウターチューブ１における曲げ剛性が低くなる状況にある。

このことからすると、つまり、フロントフォークＦを構成するアウターチューブ１における曲げ剛性を高めるためにダンパＤを設けるについては、アウターチューブ１側の軸受と、インナーチューブ２側の軸受とがあるアウターチューブ１における下端開口部１ａと、上方のアンダーブラケットＢ２との間が最適になる。

一方、ダンパＤが筒型に設定されるのは、フロントフォークＦを構成するアウターチューブ１における曲げ剛性を高める目的を直接的に達成できるからである。

ちなみに、ダンパがロータリ型に設定されても、原理的には、アウターチューブ１における曲げ剛性を高めることが可能と言い得る。しかし、その場合には、複雑なリンク機構の配設が必須になるなどの不具合の発生が予想される。

また、上記のダンパＤは、筒型であって、片ロッド型に設定されてなるが、このダンパＤがアウターチューブ１における曲げ剛性を高めるとの観点からすれば、両ロッド型に設定されてなるとしても良い。

もっとも、筒型のダンパが片ロッド型に設定される場合には、伸長作動時に効果的な減衰作用をするダンパとして利用することを可能にする、つまり、ダンパの伸長作動でアウターチューブにおける剛性を高めるとする利用に向く。

なお、上記のダンパＤは、図示するころでは、倒立型にしてフロントフォークＦに連結されるが、このダンパＤが機能するところを鑑みると、正立型にしてフロントフォークＦに連結されても良い。

上記ダンパＤをアウターチューブ１に連結する連結具機構については、ダンパＤのアウターチューブ１への連結を可能にする限りには、任意に構成されて良い。

とは言え、一旦連結された後に、フロントフォークＦの振動などでアウターチューブ１の外周で軸線方向や周方向に簡単に位置ズレしない構成とされるのは当然である。

そして、図示するところでは、連結機構は、アウターチューブ１に介装されながらダンパＤを構成するシリンダ体１１に連結される連結具Ｄ１と、同じくアウターチューブ１に介装されながらダンパＤを構成するロッド体１２に連結される連結具Ｄ２とからなる。

それに対して、図示しないが、連結機構が前記したブリッジ機構Ｂを構成するアンダーブラケットＢ２およびアウターチューブ１における下端開口部１ａからなるとしても良い。

この場合には、アンダーブラケットＢ２およびアウターチューブ１における下端開口部１ａに設計変更を伴う不利があるが、連結機構が上記の連結具Ｄ１，Ｄ２からなる場合に比較して、ダンパＤのアウターチューブ１の軸線方向への移動やアウターチューブ１を中心にする回動の発生が完全に阻止される上で有利となる。

上記のダンパＤは、筒型で片ロッド型に設定されるのが良いと言えるが、代表的なモデルとしては、図２に示すように、一方部材とされて作動流体を収容するシリンダ体１１と、このシリンダ体１１内に入出可能に挿通されて他方部材とされるロッド体１２と、このロッド体１２の先端部に連結されながらシリンダ体１１体内に摺動可能に収装されるピストン体１３とを有してなる。

シリンダ体１１およびロッド体１２は、アウターチューブ１に介装される連結機構を構成する連結具Ｄ１，Ｄ２への連結を可能にするアイ１１ａ，１２ａを有する。

なお、上記のアイ１１ａ，１２ａは、連結機構が連結具Ｄ１，Ｄ２からなるのに代えて、連結機構がアンダーブラケットＢ２およびアウターチューブ１における下端開口部１ａからなる場合にも利用される。

シリンダ体１１内に収装されるピストン体１３は、シリンダ体１１内にロッド体１２を挿通させるロッド側室Ｒ１と、ロッド体１２を挿通させないピストン側室Ｒ２とを画成する。

そして、このピストン体１３は、シリンダ体１１内での摺動時にロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２との連通を許容して減衰作用をする減衰手段、つまり、伸側の減衰手段１３ａと圧側の減衰手段１３ｂとを有する。

なお、ピストン体１３が有する伸側の減衰手段１３ａおよび圧側の減衰手段１３ｂについては、いわゆる発生減衰力の調整を可能にするように構成されても良い。

一方、シリンダ体１１にあって、ピストン側室Ｒ２は、摺動可能に収装されるフリーピストン１４を有し、このフリーピストン１４は、図中で右側となる背後側にピストン側室Ｒ２と分離されるガス室Ｇを画成する。ガス室Ｇは、フリーピストン１４の摺動で広狭されて、バネ力たるロッド反力を発生する。

それゆえ、この図２に示すダンパＤにあっては、シリンダ体１１内からロッド体１２が突出するようになる伸長作動時に、ロッド側室Ｒ１からの作動流体が伸側減衰手段１３ａを介してピストン側室Ｒ２に流出し、伸側減衰手段１３ａを作動流体が通過することによる減衰作用をする。

そして、上記と逆に、シリンダ体１１内にロッド体１２が没入するようになる収縮作動時には、ピストン側室Ｒ２からの作動流体が圧側減衰手段１３ｂを介してロッド側室Ｒ２に流入し、圧側減衰手段１３ｂを作動流体が通過することによる減衰作用をする。

このとき、ピストン側室Ｒ２で言わば余剰となるロッド侵入体積分に相当する量の作動流体のいわゆる行き場を補償するために、フリーピストン１４が後退し、したがって、ガス室Ｇが収縮したときのバネ力を発生する。

以上のように形成されたダンパＤは、前記したように、フロントフォークＦを構成するアウターチューブ１に連結されるが、このときのダンパＤのアウターチューブ１に対する位置取りについて説明する。

ちなみに、図３に示すところにあって、図中の上方が二輪車の前方となり、図中の下方が二輪車の後方側となる。

図３（Ａ）は、ダンパＤがアウターチューブ１の言わば後側に配設される場合を示し、これは、上記した図１に示すダンパＤとアウターチューブ１との位置取りである。

また、図３（Ｂ）に示するところは、図１のように図示しないが、ダンパＤがアウターチューブ１の言わば前側に配設される位置取りとなる。

そして、ダンパＤのアウターチューブ１に対する配設位置については、図３（Ｃ）中に実線図で示すように、アウターチューブ１の言わば斜め後側とされても良く、さらには、図３（Ｃ）中に二点鎖線図で示すように、アウターチューブ１の言わば斜め前側とされても良い。

ダンパＤがアウターチューブ１の後側や前側に配設される場合には、二輪車の前後方向となるアウターチューブ１の前後方向における曲げ剛性を高くすることが可能になる。

のみならず、ダンパＤがアウターチューブ１の後側に配設される場合には、二輪車の前側から飛翔してくる飛び石がダンパＤに衝突する機会を減らす上で有効になり、ダンパＤがアウターチューブ１の前側に配設される場合には、二輪車を前側から見る者に、外観上で刺激を与える上で有効になる。

そして、ダンパＤがアウターチューブ１の斜め後側や斜め前側に配設される場合には、二輪車の前後方向となるアウターチューブ１の前後方向における曲げ剛性だけでなく、この前後方向から任意の角度ずれた方向の曲げ剛性も高めることが可能になる。

以上からすると、二輪車の仕様によっては、アウターチューブ１に対するダンパＤの配設位置が異なって良いと言い得る。

つまり、ジャンプした後に、前輪から着地する機会が多いオフロード仕様の二輪車にあっては、前輪Ｔの着地時には、フロントフォークＦが下端部をより前方にするように、すなわち、反り返るように曲がる態勢になる。

このことからすると、フロントフォークＦにおける反り返るような態勢のときの剛性を高めるために、伸側作動時に効果的に減衰作用をするダンパＤをアウターチューブ１の後側に配設するようにしても良いし、反対に、収縮作動時に効果的に減衰作用をするダンパＤをアウターチューブ１の前側に配設するようにしても良いと言い得る。

一方、単筒型で片ロッド型に設定されるダンパにあっては、収縮作動時より伸長作動時の方が効果的に減衰作用をすると言い得るのであれば、図１に示すアウターチューブ１に対するダンパＤの配設態勢は、上記したジャンプした後に、前輪から着地する機会が多いオフロード仕様の二輪車に具現化されるのが良いと言い得る。

たとすると、オフロード仕様の二輪車にあっては、伸側で効果的に減衰作用をするダンパＤをアウターチューブ１の後側に配設するのが好ましいと言い得る。

もちろん、オンロード仕様の二輪車においても、多少の段差を有する悪路を走行する機会も多いため、同様の構成で効果を発揮するのは言うまでもない。

以上のように、この発明にあっては、ダンパＤがアウターチューブ１に設けられるから、このアウターチューブ１に対するインナーチューブ２の入出、すなわち、フロントフォークＦにおける伸縮作動をダンパＤが妨げない。

また、この発明にあっては、アウターチューブ１に設けられたダンパＤの減衰作用でアウターチューブ１における曲げ剛性を高めるから、たとえば、アウターチューブに別部材となる補強部を一体的に設ける場合や、アウターチューブ自体の構成を変更する場合に比較して、アウターチューブ１における根本的な設計変更を要せずして、曲げ剛性を高められる。

そして、この発明にあって、ダンパＤが連結機構を介してアウターチューブ１に設けられるから、アウターチューブ１に、たとえば、溶接熱による歪みを発生させず、アウターチューブ１に対するインナーチューブ２の挿通や摺動が妨げられない。

その結果、この発明によれば、フロントフォークＦを構成するアウターチューブ１における曲げ剛性を高めるのについて、アウターチューブ１に対するインナーチューブ２の挿通および摺動が妨げられない。

二輪車の前輪側に装備されるフロントフォークへの具現化に向く。

１ アウターチューブ
２ インナーチューブ
１１ シリンダ体
１２ ロッド体
１３ ピストン体
１４ 分離体たるフリーピストン
Ｂ ブリッジ機構
Ｂ１ アッパーブラケット
Ｂ２ アンダーブラケット
Ｄ ダンパ
Ｄ１，Ｄ２ 連結機構を構成する連結具
Ｆ フロントフォーク
Ｔ 前輪

Claims (2)

1. 上端側部材たるアウターチューブ内にこのアウターチューブの下端開口部を介して下端側部材たるインナーチューブの上端側が入出自在に挿通されると共に、上記アウターチューブの上端部がアッパーブラケットとアンダーブラケットとからなるブリッジ機構で二輪車の前輪側に連結されるフロントフォークにおいて、
   上記アウターチューブにおける下端開口部と上記アンダーブラケットとの間であって収縮時に上記アウターチューブと上記インナーチューブとが重なる領域に上記アウターチューブに対する上記インナーチューブの入出方向に伸縮して減衰作用をする筒型のダンパが連結機構を介して設けられてなることを特徴とするフロントフォーク。
2. 上記ダンパが上記アウターチューブにおける下端開口部あるいは上記アンダーブラケットのいずれか一方部に連結されて一方部材とされるシリンダ体と、
   このシリンダ体内に先端側部を入出可能に挿通して上記アウターチューブにおける下端開口部あるいは上記アンダーブラケットのいずれか他方部に連結されて他方部材とされるロッド体とを有し、
   上記シリンダ体がこのシリンダ体内に摺動可能に収装されて上記ロッド体の先端部に連結されるピストン体を有し、
   このピストン体が上記シリンダ体内に上記ロッド体を挿通させるロッド側室と、上記ロッド体を挿通させないピストン側室とを画成すると共に上記ロッド側室と上記ピストン側室との連通を許容して減衰作用をする減衰手段を有し、
   上記ピストン側室が摺動可能に分離体を有してこの分離体の背後側に上記ピストン側室と画成される気室を有し、
   単筒型に設定されてなる請求項１に記載のフロントフォーク。

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