JP5871383B2 - 懸架装置 - Google Patents

Description

この発明は、懸架装置の改良に関する。

一般的に、自動車や自動二輪車等の輸送機器においては、車体と車輪との間に懸架装置を介装し、この懸架装置で路面凹凸による衝撃が車体に伝達されることを抑制している。

そして、上記懸架装置は、車体を弾性支持する懸架ばねと、減衰力を発生する緩衝器とを並列に備えており、上記懸架ばねで路面凹凸による衝撃を吸収し、この衝撃吸収に伴う伸縮運動を上記緩衝器で抑制している。

例えば、自動二輪車等の鞍乗型車両において前輪を懸架する懸架装置は、フロントフォークと称されており、アウターチューブと、このアウターチューブ内に出没可能に挿入されるインナーチューブとからなる懸架装置本体を備え、この懸架装置本体内に上記懸架ばねや上記緩衝器を収容している。

また、上記フロントフォークにおいては、懸架装置本体内に気体を圧縮しながら封入し、懸架装置本体の圧縮量に応じた反力を生じさせ、エアばねとして機能させているものが知られている（特許文献１）。

そして、上記フロントフォークは、アウターチューブとインナーチューブの重複部の間に形成される筒状隙間内に潤滑液を貯留するとともに、アウターチューブの開口端部内周に環状のオイルシールを保持させ、このオイルシールを潤滑液の液膜を介してインナーチューブに摺接させることで、上記気体を懸架装置本体内に密閉している。

また、上記フロントフォークが過酷な環境下で使用され、泥水を被ってインナーチューブに摺接するオイルシールの内周面に異物が挟まれたり、オイルシールが摺接するインナーチューブの外周面が飛び石等により疵付いたりして潤滑液漏れが発生した場合には、アウターチューブから露出するインナーチューブの外周面を潤滑液が伝い落ちてくるため、このことが潤滑液漏れを使用者に知らせる警告となる。

特開２０１０−１６４１６７号公報

しかしながら、上記従来のフロントフォークのように、懸架装置本体内に気体を圧縮しながら封入し、エアばねとして機能させている場合には、以下の不具合を指摘される虞がある。

即ち、上記フロントフォークが過酷な環境下で使用されて潤滑液漏れが発生し、アウターチューブから露出するインナーチューブの外周面を潤滑液が伝い落ちている期間（以下、警告期間という）中に、異物の除去やオイルシール交換、疵の修復等の対応がされず、筒状隙間の潤滑液が無くなった場合には、オイルシールの内周面で潤滑不足となって機密性が低下し、懸架装置本体内に圧縮されていた気体が一気に漏れ、フロントフォークの反力が著しく低下する虞がある。

そこで、本発明の目的は、フロントフォーク（懸架装置）が過酷な環境下で使用され、インナーチューブに摺接するオイルシールの内周面に異物が挟まれたり、オイルシールが摺接するインナーチューブの外周面が飛び石等により疵付いたりして潤滑液漏れが発生した場合にも、筒状隙間内に潤滑液を長く留めて警告期間を延ばし、使用者が異物の除去やオイルシール交換、疵の修復等の対応をするための時間を確保することが可能な懸架装置を提供することである。

上記課題を解決するための手段は、アウターチューブと、このアウターチューブ内に出没可能に挿入されるインナーチューブと、上記アウターチューブと上記インナーチューブの重複部の間に形成されて潤滑液を保持する筒状隙間と、上記アウターチューブの内周に保持されて上記インナーチューブの外周面に摺接する外側軸受と、上記アウターチューブの上記外側軸受よりも外気側の内周に上記外側軸受と直列に保持されて上記インナーチューブの外周面に摺接し上記筒状隙間の外気側開口を塞ぐオイルシールと、上記インナーチューブの外周に保持されるとともに上記外側軸受の反オイルシール側に設けられて上記アウターチューブの内周面に摺接する内側軸受とを備えている懸架装置において、上記筒状隙間には、上記外側軸受の反オイルシール側に配置される摺動隙間と、上記外側軸受と上記オイルシールとの間に配置され連通路を介して上記摺動隙間と連通する液溜室とが形成されており、上記摺動隙間であって上記外側軸受と上記内側軸受との間には、潤滑液が収容されるとともに、この潤滑液を保持することが可能な潤滑液保持手段が設けられ、上記潤滑液保持手段の軸方向長さは、上記外側軸受と上記内側軸受とが最も接近したときの上記外側軸受と上記内側軸受との間の距離に設定されることを特徴とする。

本発明によれば、潤滑液保持手段に潤滑液が保持されているため、従来の懸架装置よりも筒状隙間内に潤滑液を長く留めて、警告期間を延ばし、使用者が異物の除去やオイルシール交換、疵の修復等の対応をするための時間を確保することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る懸架装置たるフロントフォークの主要部の左半分を部分的に切り欠いて示す正面図である。 本発明の一実施の形態に係る懸架装置たるフロントフォークの外側軸受を示す平面図である。 本発明の他の実施の形態に係る懸架装置たるフロントフォークの主要部の左半分を部分的に切り欠いて示す正面図である。 本発明の一実施の形態に係る懸架装置たるフロントフォークの変形例の主要部を部分的に切り欠いて示す正面図である。 図４のＸＸ線断面図である。

以下に本発明の一実施の形態に係る懸架装置について、図面を参照しながら説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同じ部品か対応する部品を示す。

図１に示すように、本実施の形態に係る懸架装置は、アウターチューブ１と、このアウターチューブ１内に出没可能に挿入されるインナーチューブ２と、上記アウターチューブ１と上記インナーチューブ２の重複部の間に形成されて潤滑液を保持する筒状隙間３と、上記アウターチューブ１の内周に保持されて上記インナーチューブ２の外周面に摺接する外側軸受４と、上記アウターチューブ１の上記外側軸受４よりも外気側の内周に上記外側軸受４と直列に保持されて上記インナーチューブ２の外周面に摺接し上記筒状隙間３の外気側開口を塞ぐオイルシール５０とを備えている。

そして、上記筒状隙間３には、上記外側軸受４の反オイルシール側（反外気側）に配置される摺動隙間３０と、上記外側軸受４と上記オイルシール５０との間に配置され連通路Ｌを介して上記摺動隙間３０と連通する液溜室３１とが形成されており、上記摺動隙間３０には、潤滑液が収容されるとともに、この潤滑液を保持することが可能な潤滑液保持手段６が設けられている。

以下、詳細に説明すると、本実施の形態に係る懸架装置は、自動二輪車等の鞍乗型車両において、その前輪を懸架するフロントフォークであり、図示しないが、アウターチューブ１が車体側ブラケットを介して車体側のステアリングシャフトに連結されるとともに、インナーチューブ２が車輪側ブラケットを介して前輪の車軸に連結される倒立型フロントフォークである。

さらに、上記アウターチューブ１と上記インナーチューブ２とで懸架装置本体Ｆを構成し、この懸架装置本体Ｆの図１中上下の開口が、図示しないキャップ部材及び上記車輪側ブラケットで塞がれている。また、懸架装置本体Ｆにおいて、アウターチューブ１とインナーチューブ２の重複部の間に形成される筒状隙間３の外気側開口がシール部材５で塞がれている。このため、懸架装置本体Ｆ内が外気側と区画され、懸架装置本体Ｆ内に作動液や気体を密閉することができる。

また、上記懸架装置本体Ｆにおいて、アウターチューブ１及びインナーチューブ２の内側には、緩衝器Ｄが収容されるとともに、この緩衝器Ｄの外側にリザーバＲが形成されている。そして、このリザーバＲには、緩衝器Ｄの温度補償や体積補償をするための作動液が貯留されるとともに、その液面を介して上側に気体が圧縮されながら封入されている。

さらに、上記リザーバＲは、懸架装置本体Ｆの伸縮に応じて膨縮することから、リザーバＲ内に封入される気体は、懸架装置本体Ｆの圧縮量に応じた反力を発生し、懸架装置本体Ｆを常に伸長方向に附勢して車体を弾性支持する懸架ばね（エアばね）として機能する。このため、本実施の形態に係るフロントフォークは、金属製のコイルスプリングからなる懸架ばねを廃して軽量化されている。尚、本実施の形態において、上記作動液は、水、水溶液、油等の液体であり、上記気体は、窒素等の不活性ガスである。

つづいて、上記懸架装置本体Ｆ内に収容される緩衝器Ｄの構成は、如何なる周知の構成を採用するとしてもよく、詳細に図示しないが、上記緩衝器Ｄは、懸架装置本体Ｆの軸心部に起立するシリンダ９と、懸架装置本体Ｆの伸縮に伴い上記シリンダ９内に出没可能なロッド（図示せず）と、このロッドの先端に保持されて上記シリンダ９の内周面に摺接するピストン（図示せず）とを備えている。そして、上記シリンダ９内には、上記ピストンで区画され作動液で満たされる二つの部屋（図示せず）が形成されている。

さらに、上記緩衝器Ｄは、図示しないが、上記二つの部屋を連通する流路と、この流路を通過する作動液に抵抗を与えるリーフバルブやオリフィス等の減衰力発生手段とを備えている。

上記構成を備えることにより、フロントフォークの伸縮時に加圧される一方の部屋の作動液が、上記流路を通過して他方の部屋に移動するため、緩衝器Ｄは、上記減衰力発生手段の抵抗に起因する減衰力を発生し、フロントフォークの伸縮運動を抑制することができる。

つづいて、アウターチューブ１とインナーチューブ２の重複部の間に形成される筒状隙間３には、潤滑液が収容されている。本実施の形態において、この潤滑液は、緩衝器Ｄにおいて使用される作動液よりも粘度の高い油やちょう度の低いグリスからなるが、緩衝器Ｄで使用される作動液と同じ液体を使用するとしてもよい。

また、上記筒状隙間３には、アウターチューブ１の図１中下端側内周に保持されてインナーチューブ２の外周面に摺接する外側軸受４と、インナーチューブ２の図１中上端側外周に保持されて上記アウターチューブ１の内周面に摺接し上記外側軸受４の反オイルシール側（反外気側）に配置される内側軸受８が設けられている。そして、これら外側軸受４と内側軸受８とでインナーチューブ２を軸支し、アウターチューブ１内へ出没可能としている。

さらに、上記筒状隙間３には、上記外側軸受４の反オイルシール側（反外気側）に配置される摺動隙間３０と、上記外側軸受４とオイルシール５０との間に配置され連通路Ｌを介して上記摺動隙間３０と連通する液溜室３１とが形成されている。

また、摺動隙間３０に潤滑液が貯留されるとともに、連通路Ｌから液溜室３１にかけて潤滑液が満たされている。さらに、上記摺動隙間３０は、インナーチューブ２に形成される図示しない孔を介してリザーバＲ（インナーチューブ２の内側）に連通している。このため、リザーバＲの内圧が上記孔を介して筒状隙間３に作用し、筒状隙間３の潤滑液は加圧された状態にある。

さらに、上記摺動隙間３０における上記外側軸受４と上記内側軸受８との間には、ネットからなる潤滑液保持手段６がインナーチューブ２の外周に巻き付けられた状態に収容されている。尚、この潤滑液保持手段６が、多数の微小空隙を備えたスポンジやフェルト等の多孔質体からなり、微小空隙に潤滑液を保持することができ、吸水性（吸油性）や保水性（保油性）を備えたものであっても良い。

また、上記潤滑液保持手段６の軸方向長さは、フロントフォークの最伸張時において、外側軸受４と内側軸受８が最も接近したときの両軸受４，８間の距離以下になるよう設定されている。

つづいて、筒状隙間３における外側軸受４とオイルシール５０との間に形成される上記液溜室３１には、アウターチューブ１の内周に保持されるワッシャ７が配置されている。

上記ワッシャ７は、環状に形成されるとともに、図１に示すように、断面逆Ｌ字状に形成されており、内周側に突出するストッパ部７０と、このストッパ部７０の外気側（図１中下側）の外周部に連設される筒部７１とからなる。そして、上記ストッパ部７０で外側軸受４を下支えしている。また、上記筒部７１の内周がストッパ部７０の内周よりも大径に形成されていることから、液溜室３１の容積を大きくすることができる。

さらに、上記ストッパ部７０の内周は、上記インナーチューブ２よりも大径に形成されてインナーチューブ２との間に環状の隙間７ａを形成している。このため、ワッシャ７で筒状隙間３を区画することがなく、ワッシャ７の内周側を潤滑液が容易に移動することができる。

もどって、上記摺動隙間３０と上記液溜室３１とを連通する連通路Ｌは、本実施の形態において、外側軸受４に具現化されている。この外側軸受４は、図２に示すように、Ｃ環状に形成されて相対向する合口部４０，４１を備えている。そして、この合口部４０，４１の間を連通路Ｌとして機能させ、摺動隙間３０に収容される潤滑液を液溜室３１側に速やかに移動させる。

もどって、上記筒状隙間３の外気側の開口を塞ぐシール部材５は、図１に示すように、環状に形成されており、液溜室側（図１中上側）に配置されるオイルシール５０と、このオイルシール５０の外気側に直列に配置されるダストシール５１とからなる。そして、上記オイルシール５０は、内周液溜室側に延びるとともに、外周に取り付けられるガータスプリング５２で先端部がインナーチューブ２の外周面に圧接されるオイルシールリップ５０ａを備えている。また、上記ダストシール５１は、内周外気側に延びるとともに、外周に取り付けられるガータスプリング５３で先端部がインナーチューブ２の外周面に圧接されるダストシールリップ５１ａを備えている。

上記構成を備えることにより、シール部材５は、ダストシールリップ５１ａでインナーチューブ２の外周面に付着した異物を掻き落とし、オイルシールリップ５０ａの内周面に異物が挟まれたりオイルシールリップ５０ａの内周面が異物で疵付いたりすることを抑制する。また、シール部材５は、上記オイルシールリップ５０ａでインナーチューブ２の外周面に付着した潤滑液を掻き落とし、潤滑液が外気側に流出することを阻止するとともに、上記オイルシールリップ５０ａを潤滑液の液膜を介してインナーチューブ２の外周面に摺接させることで懸架装置本体Ｆの内部に作動液や気体を密閉し、気密性を保つことができる。

次に、本実施の形態に係るフロントフォークの作用効果について説明する。本実施の形態において、摺動隙間３０と液溜室３１が連通路Ｌを介して連通されるとともに、潤滑液を収容する摺動隙間３０に潤滑液保持手段６が設けられている。また、この潤滑液保持手段６がネットまたは多孔質体からなるため、摺動隙間３０内の潤滑液は、その表面張力で上記潤滑液保持手段６に保持される。

このため、本実施の形態に係るフロントフォーク（懸架装置）が過酷な環境下で使用され、泥水を被ってインナーチューブ２に摺接するオイルシール５０の内周面に異物を噛み込んだり、オイルシール５０が摺接するインナーチューブ２の外周面が飛び石等により疵付いたりして潤滑液漏れが発生した場合においても、潤滑液が潤滑液保持手段６に保持されており、移動が抑制されている。

したがって、従来のフロントフォークよりも筒状隙間３内に潤滑液を長く留めて警告期間（潤滑液漏れが発生し、アウターチューブ１から露出するインナーチューブ２の外周面を潤滑液が伝い落ちている期間）を延ばし、使用者が異物の除去やオイルシール交換、疵の修復等の対応をするための時間を確保することが可能となる。

また、本実施の形態のように、フロントフォーク（懸架装置）がコイルスプリングからなる懸架ばねを廃して、リザーバ内に圧縮されながら封入される気体を懸架ばねとして機能させる場合、オイルシール５０の内周面で潤滑不足となって機密性が低下すると、懸架装置本体Ｆ（リザーバ）内に圧縮されていた気体が一気に漏れ、フロントフォークの反力が著しく低下する虞があるため、警告期間を延長することが特に有効である。

また、本実施の形態においては、潤滑液の粘度が緩衝器Ｄで使用される減衰力発生用の作動液の粘度よりも高いため、潤滑液漏れの原因となる異物や疵の部分から漏れ出る潤滑液の速度をより低くして、さらに警告期間を延長することが可能となる。

また、本実施の形態においては、ネットや多孔質体からなる潤滑液保持手段６を備えているため、潤滑液の粘度が緩衝器Ｄで使用される減衰力発生用の作動液程度に低くてもよく、この作動液を潤滑液として使用することが可能となる。

また、本実施の形態においては、上記潤滑液保持手段６の軸方向長さが、外側軸受４と内側軸受８が最も接近したときの両軸受４，８間の距離以下に設定されていることから、潤滑液保持手段６が両軸受４，８間で圧縮されて撓み、フロントフォークの伸縮の妨げとなることがない。また、上記潤滑液保持手段６の軸方向長さが、外側軸受４と内側軸受８が最も接近したときの両軸受４，８間の距離に設定されている場合には、いわゆるデッドスペースを最大限に利用して、潤滑液の保持機能をより確保することができる。

また、本実施の形態においては、外側軸受４をＣ環状に形成し、合口部４０，４１の間を連通路Ｌとすることから、摺動隙間３０と液溜室３１とを連通するための構成を簡易にすることが可能となる。

次に、本発明の他の実施の形態に係る懸架装置たるフロントフォークについて、図３を参照しながら説明する。本実施の形態においては、潤滑液保持手段の構成が上記一実施の形態と異なり、他の構成及びその作用効果については上記一実施の形態と同様である。したがって、ここでは、主に一実施の形態と異なる構成について説明し、一実施の形態と同様の構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

本実施の形態において、摺動隙間３０内に設けられる潤滑液保持手段６Ａは、上記アウターチューブ１の内周面において、外側軸受４及び内側軸受８が摺接しない位置に形成される複数のディンプル状の凹部からなる。尚、本実施の形態における潤滑液保持手段６Ａは、同じくアウターチューブ１の内周面において外側軸受４及び内側軸受８が摺接しない位置に形成される螺旋状の一つの凹部からなるとしてもよく、アウターチューブ１の内周面の表面積を増すことができる限りにおいて、凹部の形状、数、深さ、幅等を適宜変更することができ、例えば、ローレット加工を施すことで形成されていてもよい。

つまり、本実施の形態においては、一実施の形態と同様に、摺動隙間３０と液溜室３１が連通路Ｌを介して連通されるとともに、摺動隙間３０に潤滑液保持手段６Ａが設けられている。また、上記潤滑液保持手段６Ａがアウターチューブ１の内周面に設けられる一つ以上の凹部からなり、アウターチューブ１の内周面の表面積が従来のフロントフォークよりも大きく、潤滑液がその表面張力で摺動隙間３０に保持され易い。

このため、本実施の形態に係るフロントフォーク（懸架装置）が過酷な環境下で使用され、泥水を被ってインナーチューブ２に摺接するオイルシール５０の内周面に異物を噛み込んだり、オイルシール５０が摺接するインナーチューブ２の外周面が飛び石等により疵付いたりして潤滑液漏れが発生した場合においても、潤滑液が潤滑液保持手段６Ａに保持されており、移動が抑制されている。

したがって、本実施の形態においても一実施の形態と同様に、従来のフロントフォークよりも筒状隙間３内に潤滑液を長く留めて警告期間（潤滑液漏れが発生し、アウターチューブ１から露出するインナーチューブ２の外周面を潤滑液が伝い落ちている期間）を延ばし、使用者が異物の除去やオイルシール交換、疵の修復等の対応をするための時間を確保することが可能となる。

また、本実施の形態においては、潤滑液保持手段６Ａがアウターチューブ１の内周面において、外側軸受４と内側軸受８が摺接しない位置に形成されることから、フロントフォークの円滑な伸縮の妨げとなることがない。

また、本実施の形態においては、一つ以上の凹部からなる潤滑液保持手段６Ａを備えているため、潤滑液の粘度が緩衝器Ｄで使用される減衰力発生用の作動液程度に低くてもよく、この作動液を潤滑液として使用することが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱することなく改造、変形及び変更を行うことができることは理解すべきである。

例えば、上記実施の形態に係る懸架装置が、自動二輪車等の鞍乗型車両における前輪を懸架するフロントフォークであるとしたが、鞍乗型車両における後輪用のリアクッションユニットや、自動車等他の輸送機器用の懸架装置であるとしても良い。

また、上記各実施の形態において、Ｃ環状に形成される外側軸受４の合口部４０，４１の間が、摺動隙間３０と液溜室３１とを連通する連通路Ｌとして機能するが、上記の限りではなく、例えば、図４，５に示すように、外側軸受４を保持するアウターチューブ１の内周面に軸方向に沿って形成され円周方向に並べて配置される複数の溝１０を設け、この溝１０と外側軸受４との間を上記連通路Ｌとして機能させるとしてもよい。尚、この場合においては、上記溝１０を通過する潤滑液を潤滑液保持手段側に移動させるため、ワッシャ７のストッパ部７０に径方向に沿う切欠きを設けることが好ましい。尚、図４中には、一実施の形態の変形例を示すが、他の実施の形態についても、同様に変形することが可能である。

また、上記一実施の形態において、インナーチューブ２の外周に潤滑液保持手段６が巻き付けられているが、アウターチューブ１の内周に潤滑液保持手段６が貼り付けられていてもよく、摺動隙間３０内に配置されていれば、アウターチューブ１やインナーチューブ２に固定されていなくても良い。

また、同じく上記一実施の形態において、潤滑液保持手段６が伸縮可能な場合には、潤滑液保持手段６の一方側が内側軸受８に連結され、他方側が外側軸受４に連結されて、潤滑液保持手段６がフロントフォークの伸縮に伴い伸縮可能であるとしてもよい。

また、上記他の実施の形態において、摺動隙間３０に設けられる潤滑液保持手段６Ａをアウターチューブ１の内周面に形成しているが、摺動隙間３０に設けられる潤滑液保持手段６Ａがインナーチューブ２の外周面において、外側軸受４及び内側軸受８が摺接しない位置に形成されるとしてもよい。

Ｆ 懸架装置本体
Ｌ 連通路
１ アウターチューブ
２ インナーチューブ
３ 筒状隙間
４ 外側軸受
５ シール部材
６，６Ａ 潤滑液保持手段
７ ワッシャ
８ 内側軸受
１０ 溝
３０ 摺動隙間
３１ 液溜室
４０，４１ 合口部
５０ オイルシール
５１ ダストシール
５２，５３ ガータスプリング
７０ ストッパ部
７１ 筒部

Claims (5)

1. アウターチューブと、このアウターチューブ内に出没可能に挿入されるインナーチューブと、上記アウターチューブと上記インナーチューブの重複部の間に形成されて潤滑液を保持する筒状隙間と、上記アウターチューブの内周に保持されて上記インナーチューブの外周面に摺接する外側軸受と、上記アウターチューブの上記外側軸受よりも外気側の内周に上記外側軸受と直列に保持されて上記インナーチューブの外周面に摺接し上記筒状隙間の外気側開口を塞ぐオイルシールと、上記インナーチューブの外周に保持されるとともに上記外側軸受の反オイルシール側に設けられて上記アウターチューブの内周面に摺接する内側軸受とを備えている懸架装置において、
   上記筒状隙間には、上記外側軸受の反オイルシール側に配置される摺動隙間と、上記外側軸受と上記オイルシールとの間に配置され連通路を介して上記摺動隙間と連通する液溜室とが形成されており、
   上記摺動隙間であって上記外側軸受と上記内側軸受との間には、潤滑液が収容されるとともに、この潤滑液を保持することが可能な潤滑液保持手段が設けられ、
   上記潤滑液保持手段の軸方向長さは、上記外側軸受と上記内側軸受とが最も接近したときの上記外側軸受と上記内側軸受との間の距離に設定される
   ことを特徴とする懸架装置。
2. 上記潤滑液保持手段は、上記インナーチューブの外周或いは上記アウターチューブの内周に設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の懸架装置。
3. 上記潤滑液保持手段が、ネット若しくは多孔質体からなる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の懸架装置。
4. 上記潤滑液保持手段は、上記インナーチューブの外周面及び、若しくは上記アウターチューブの内周面において、上記外側軸受及び上記内側軸受が摺接しない位置に形成される一つ以上の凹部からなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の懸架装置。
5. 上記アウターチューブと上記インナーチューブとからなる懸架装置本体内に気体を圧縮しながら封入し、上記懸架装置本体を常に伸長方向に附勢する懸架ばねとして機能させる
   ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の懸架装置。

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