JP6431330B2 - フロントフォーク - Google Patents

Description

本発明は、フロントフォークに関し、特に、エンジンの振動に関わらずロッドやガイドシリンダの軸線にずれが生じないようにして、振動に起因するシール部材からのオイル漏れの防止を可能にしたフロントフォークに関する。

従来、二輪車のフロントフォークには、引用文献１で開示されるものが知られている。引用文献１に開示されるフロントフォークは、車体側チューブのキャップ部材に上端を固定したロッドにピストンを取り付け、作動油が封入されたシリンダ室内に上記ピストンを設けて、作動油内をストローク動作に伴って移動させることで減衰力を得るようにしている。上記ピストンは、ロッドの下端側が突き出るようにロッドに取り付けられており、ピストンよりも下端側に突き出たロッドをシリンダ室内に立設されたガイドシリンダに収容するようにしている。ガイドシリンダには、上端側にロッドの下端側の外周を液密状態でシールするシール部材を有するシリンダヘッドが取り付けられており、作動油がガイドシリンダ内に漏れ出ないように構成される。このガイドシリンダの内周側の空間は、フロントフォークの外部と連通して大気開放されており、ガイドシリンダ内に収容されたロッドの下端側には力が作用しないようになっている。このように構成することで、フロントフォークのストローク動作に伴なってシリンダ室内にロッドが進退することによるロッドの体積分のシリンダ室の容積変化をなくして、シリンダ室内の圧力を一定にして、安定した減衰力を得るようにしている。

特開２０１２−９２９４４号公報

しかしながら、上記構成のフロントフォークには、走行時におけるエンジンの振動がフレームから伝達され、ある回転域におけるエンジン振動が、ロッドやシリンダヘッド及びガイドシリンダに共振を生じさせることにより、ロッドやガイドシリンダを大きく揺らし、ロッドやガイドシリンダの軸線にずれを生じさせることで、シリンダヘッドに設けられたシール部材とロッドの外周との間に隙間を生じさせ、結果としてシリンダ室内のオイルが外部に漏れ出てしまうという問題があった。

本発明は、こうした問題を鑑みてなされたものであり、エンジンの振動に関わらず、ロッドやガイドシリンダが大きく揺れて、ロッドやガイドシリンダの軸線にずれが生じないようにするフロントフォークを提供することを目的とする。

上記課題を解決するためのフロントフォークの構成として、車体側チューブと、前記車体側チューブと互いに摺動自在に嵌合した車軸側チューブと、前記車軸側チューブの底部から立設されたシリンダと、前記シリンダの上端側に固着され、前記車軸側チューブの内部空間を上側に気室、下側に油室に区画する区画部材と、上端側が前記車体側チューブに固定され、下端側が前記区画部材を液密状態で貫通し、前記シリンダ内に進入したロッドと、前記シリンダ内を摺動して前記ロッドとともに移動するように設けられたピストンと、前記ロッドの下端側の外周を液密状態に保持する保持部材と、を備えたフロントフォークであって、前記ロッドの下端側、前記ロッドの下端側を保持する保持部材のうちの少なくとも一方の重量が前記ロッドの前記保持部材よりも上端側の重量よりも重いので、ロッドやロッドの下端側を保持する保持部材にエンジンの振動等の振動が伝達されても大きく振動しないため、ロッドと保持部材との液密状態が維持され、保持部材からのオイル漏れを防止することができる。
また、上記課題を解決するためのフロントフォークの他の構成として、前記保持部材は、前記シリンダの内部に前記車軸側チューブの底部から立設され、前記ロッドが挿入された円筒状のガイドシリンダと、前記ガイドシリンダの上端側に取り付けられ、ガイドシリンダの内周側に進入した前記ロッドの外周とガイドシリンダの内周との液密状態を維持する封止部材とを備えたので、封止部材がロッドの外周とガイドシリンダの内周とに密着するため、保持部材からのオイル漏れを防止することができる。
また、上記課題を解決するためのフロントフォークの他の構成として、前記フロントフォークのストローク範囲内において、前記ロッドは前記ガイドシリンダの内部に位置し、フロントフォークが最も伸長したときの前記ロッドの前記ガイドシリンダへの進入分の重量を前記ガイドシリンダへの非進入分の重量よりも重くしたので、ロッド及びガイドシリンダの共振点の位置がロッドの下端側に移動するため、ロッド及びガイドシリンダの振動を抑制することができる。
また、上記課題を解決するためのフロントフォークの他の構成として、前記ロッドは、ピストンよりも下側部分において、軸線方向の中心を境界としてピストン側と下端側との重量配分が、ピストン側が３、下端側が７となるように設定したので、ロッド及びガイドシリンダの振動を抑制することができる。
また、上記課題を解決するためのフロントフォークの他の構成として、前記ロッドは、ピストンよりも下側部分において、ピストン側と下端側とで密度の異なる素材で構成され、ピストン側の素材の質量よりも下端側の素材の質量が大きいので、ロッド及びガイドシリンダの振動を抑制することができる。
また、上記課題を解決するためのフロントフォークの他の構成として、前記ロッドは、アルミニウム合金からなる中空パイプと、下端に前記中空パイプの内周側空間を封止するキャップと、を備え、前記キャップを前記中空パイプよりも密度の大きい素材によって構成したので、ロッドの振動を抑制することができる。
また、上記課題を解決するためのフロントフォークの他の構成として、前記ガイドシリンダは、前記ロッドを構成する素材よりも密度の大きい素材によって構成したので、ガイドシリンダの振動を抑制することができる。

フロントフォークの正面図である。 フォーク本体の断面図である。 要部拡大図である。 減衰力発生装置の断面図である。 シミュレーションの振動モデルを示す図である。 シミュレーション結果を纏めた表である。

図１は、フロントフォーク１の一実施形態を示す図であり、図２は、フォーク本体４の断面図である。図１に示すように、フロントフォーク１は、フレームに取り付けられた操舵り装置２にフォーク本体４を取り付けて構成される。
舵取り装置２は、図外のフレームに軸線が上下方向を向くように設けられた円筒状のヘッドパイプ１０１に取り付けられる。ヘッドパイプ１０１の上端及び下端の内周には、それぞれ図外のベアリングが設けられる。舵取り装置２は、ロアブラケット１１及びアッパブラケット１２を備える。ロアブラケット１１には、中央に舵取り軸１１Ａ、舵取り軸１１Ａの左右両側にフォーク本体４を固定するための取付孔１１Ｂ，１１Ｂがそれぞれ設けられ、アッパブラケット１２には、中央に貫通孔１２Ａ、貫通孔１２Ａの左右両側にフォーク本体４を固定するための取付孔１２Ｂ，１２Ｂがそれぞれ設けられている。

舵取り装置２は、ロアブラケット１１の舵取り軸１１Ａをヘッドパイプ１０１に設けられた上下のベアリングの内周側を下側から上側に向けて貫通させ、ヘッドパイプ１０１の上端側に突き出た舵取り軸１１Ａをアッパブラケット１２の貫通孔１２Ａに貫通させ、アッパブラケット１２から突き出た舵取り軸１１Ａにナット１３を締め付けることで、上下のベアリングの機能によりヘッドパイプ１０１に対して回転自在に固定される。ロアブラケット１１の左右の取付孔１１Ｂ及びアッパブラケット１２の左右の取付孔１２Ｂは、左右それぞれの中心位置が同軸上に配置される。ロアブラケット１１の取付孔１１Ｂ及びアッパブラケット１２の取付孔１２Ｂに、フォーク本体４をそれぞれ挿通し、図外のボルトを締め付けることでフォーク本体４が舵取り装置２に固定される。フォーク本体４は、車体側にアウターチューブ（車体側チューブ）５、車軸側にインナーチューブ（車軸側チューブ）６が配置されるいわゆる倒立型である。

図２は、フォーク本体４を示す断面図である。同図に示すように、アウターチューブ５は、内周面に軸受５Ａ，５Ｂが軸線方向に所定距離間して嵌合固定されている。この軸受５Ａ，５Ｂは、いわゆるすべり軸受けであって、内周側に形成された摺動面によりインナーチューブ６の外周を支持することで、インナーチューブ６によるアウターチューブ５の内部への進退動作を可能にしている。インナーチューブ６がアウターチューブ５の内部に進退することで、フォーク本体４の全長が伸縮可能となる。フォーク本体４の内部には、スプリング１０が介装されており、アウターチューブ５とインナーチューブ６とを離間する方向に付勢している。

アウターチューブ５は、車体側の端部にキャップ部材７を備える。キャップ部材７は、基部４１より突出する筒部４２の外周がアウターチューブ５の車体側端部の内周にねじ結合により固定される。基部４１の穴４１Ａには、空転状態で調整ボルト４３が取り付けられる。調整ボルト４３は、一端側から他端側に軸線方向に沿って貫通する中空ボルトであって、ヘッド部４３Ａと、軸部４３Ｂと、ねじ部４３Ｃとを備える。ヘッド部４３Ａは、外周が例えば、６角形状に形成され、工具の係合が可能となっている。軸部４３Ｂは、外周が穴４１Ａの内周との間で回転可能な隙間を形成する寸法で形成される。ねじ部４３Ｃは、外径が軸部４３Ｂよりも小径に形成される。調整ボルト４３は、軸部４３Ｂに介挿された環状の位置決めリング４４によりキャップ部材７におけるその位置が位置決めされる。位置決めリング４４は、基部４１の上側に形成された溝に収容されたばね４５により下側から上向きに付勢することで、調整ボルト４３のヘッド部４３Ａを上向きに押し上げてキャップ部材７における調整ボルト４３の位置を位置決めしている。

調整ボルト４３のねじ部４３Ｃの外周には、調整ボルト４３の回転とともに回転する筒状のナット部材４６が調整ボルト４３と一体となるようにねじ結合により固定される。ナット部材４６は、軸線方向に沿って延長する溝４６Ａを外周に形成されている。ナット部材４６の外周には、平板円環状のリング体４７が設けられる。リング体４７は、内周に前述の溝４６Ａに嵌る凸部４７Ａと、外周に筒部４２の内周に形成されたねじ溝とねじ結合するねじ溝４７Ｂを備える。このリング体４７は、調整ボルト４３を回転することにより、調整ボルト４３とともに筒部４２の内周のねじ溝に沿って回転し、溝４６Ａの延長方向に沿って上下に移動する。

調整ボルト４３のナット部材４６の下側には、接続筒４８を挟んで吊り筒体５２が取り付けられる。接続筒４８は、外周の中央側にフランジ部４８Ａを備え、フランジ部４８Ａを挟んだ上下の外周に、円周方向に沿って断面矩形状に窪むように形成されたシール溝にＯリング等のシール部材５０，５１が嵌着される。接続筒４８は、フランジ部４８Ａよりも上側の外周が調整ボルト４３の下端側内周に挿入可能な大きさで形成され、下側の外周が上側ロッド１６の内周に挿入可能な大きさで形成される。

吊り筒体５２は、内周側の中央に環状の仕切り片５２Ａを有する円筒状の筒体からなり、仕切り片５２Ａを挟んで上下の内周がねじ穴として形成される。吊り筒体５２は、接続筒４８を調整ボルト４３の中空部に下側から挿入した状態で、接続筒４８の下側から被せるようにして接続筒４８の下側を仕切り片５２Ａの中空部を貫通させ、仕切り片５２Ａ及び調整ボルト４３の下端とで挟みこむようにして調整ボルト４３とねじ結合して固定される。

吊り筒体５２の仕切り片５２Ａより下部筒体５２Ｂの内周には、上側ロッド１６がねじ結合により固定される。吊り筒体５２の外周には、当該吊り筒体５２の外周を軸線方向に沿って移動するリング状のばね座１４が設けられる。

上述のリング体４７とばね座１４との間には、スプリング１０への初期荷重の変更を可能にするための筒状のばね座押圧体５３と、筒状の押圧体支持リング５４とが設けられる。ばね座押圧体５３は、押圧体支持リング５４の内周側に設けられ、ばね座押圧体５３の外周と押圧体支持リング５４の内周との間をＣリング等の保持手段で互いの位置関係を保持させることで、円周方向に沿って互いに回転可能であるが軸線方向には移動不能となるように押圧体支持リング５４と一体にされる。一体となったばね座押圧体５３及び押圧体支持リング５４は、押圧体支持リング５４の開放端面がリング体４７の下面と当接し、ばね座押圧体５３の開放端面がばね座１４の上面と当接するように設けられる。

したがって、調整ボルト４３を回転することにより、リング体４７が筒部４２の内周のねじ溝に沿って回転して上下方向に移動してばね座押圧体５３及び押圧体支持リング５４を上下動させ、このばね座押圧体５３及び押圧体支持リング５４が上下動することで、ばね座１４の上下位置を変位させる。なお、ばね座１４が上下に変位することにより、スプリング１０を上端側を押圧する押圧力が調整され、初期のばね荷重が調整可能となる。

吊り筒体５２の下側内周には、中空円筒の上側ロッド１６の上端側外周がねじ結合により固定される。このとき接続筒４８は、下側筒部が上側ロッド１６の上端側の内周に進入して、上側ロッド１６の内周と接続筒４８の下側筒部の外周との隙間をシール部材５１により封止する。このように、接続筒４８を介して調整ボルト４３と上側ロッド１６とを連結することにより、調整ボルト４３の内周と上側ロッド１６の内周とが液密状態で連通して１つの空間が形成される。吊り筒体５２に取り付けられた上側ロッド１６は、アウターチューブ５の軸線と同軸に配置される。

上側ロッド１６は、軸線方向に沿って外径が一定の円筒状の筒体からなり、例えばアルミニウム合金を素材として形成される。上側ロッド１６は、吊り筒体５２からインナーチューブ６に向けて延長し、車軸ホルダ９に立設された後述するシリンダ２５の内部空間に到達する長さを有する。この上側ロッド１６の下端には、シリンダ２５内を移動するピストン２０が取り付けられる。

上側ロッド１６の上部外周には、ストッパ１９が設けられる。ストッパ１９は、上側ロッド１６の外周に図外の固定手段で固定されたストッパホルダ１９Ａにねじ止めされた止め具１９Ｂと一体化される。上記ストッパ１９は圧側行程においてピストン２０とともに上側ロッド１６が下方に移動し、ピストン２０が一定位置まで移動したときに後述の区画部材６０の上端に当接してピストン２０及び上側ロッド１６の下方向への移動を規制する。

区画部材６０の上端には、リング状の下側受部材１１１が配置される。下側受部材１１１は、内周側に形成された段部１１１ａにより、所定長さで設定された筒状のスペーサ１１２の下端を支持する。スペーサ１１２は、外周に複数の肉抜き孔を備える薄肉の筒体からなり、下側受部材１１１と対をなすように、上側がリング状に形成された上側受部材１１３の内周側に形成された下向きの段部１１３ａで支持される。上側受部材１１３の上面側には、ばね座１１４が設けられる。ばね座１１４は、上述のばね座１４との間で、上側ロッド１６の外周を巻回するように設けられたスプリング１０の下端を支持する。つまり、スプリング１０は、下端側がばね座１１４、上側受部材１１３、スペーサ１１２および下側受部材１１１を介して後述の区画部材６０によって支持される。スプリング１０の内周側には、スプリング１０の圧縮時にスプリング１０の内周側と接触して、スプリング１０の形崩れを防止するスプリングガイド１１５が上側ロッド１６の外周を包囲するように設けられる。

ピストン２０は、壁部２０Ｅにより上下に仕切られた筒体よりなり、下部外周にはピストンリング２１を備える。ピストンリング２１は、シリンダ２５の内周とピストン２０の外周との液密状態を維持してシリンダ２５内のピストン２０の移動を可能にする。ピストンリング２１は、例えば外周が摺動面として形成された円筒状のすべり軸受けからなる。ピストン２０は、壁部２０Ｅにより仕切られた上部内周２０ａ及び下部内周２０ｂがそれぞれねじ穴として形成される。上部内周２０ａのねじ穴には、上述の上側ロッド１６の下端側外周がねじ結合により固定され、下部内周２０ｂのねじ穴には下側ロッド１７の上端側外周がねじ結合により固定される。

下側ロッド１７は、軸線方向に沿って外径が一定の円筒状の筒体、例えば中空パイプからなり、外径が上側ロッド１６の外径と同一に設定される。図２，３に示すように、下側ロッド１７は、下端側の内周にキャップ部材１８を備える。下側ロッド１７は、一端側の外周にピストン２０とねじ結合するねじ溝１７Ａ、他端側の内周にキャップ部材１８を固定するためのねじ穴１７Ｂを備える。この下側ロッド１７は、例えば上側ロッド１６と同一の素材のアルミニウム合金からなる。

キャップ部材１８は、例えば下側ロッド１７の内周側に収容可能な所定長さの軸体からなり、軸部１８Ｂと、軸部１８Ｂの一端側の外周に下側ロッド１７のねじ穴１７Ｂとねじ結合するねじ溝１８Ａと、ねじ溝１８Ａ側の端面には、プラス溝、マイナス溝や六角穴等の工具係合部１８Ｃとを備える。キャップ部材１８は、鉄、真鍮等の金属及び非鉄金属を含み下側ロッド１７を構成する素材よりも密度の大きい素材からなる。下側ロッド１７は、キャップ部材１８を装着した状態において、ピストン２０に固定されるねじ溝１７Ａ側の端部と、キャップ部材１８が挿入されるねじ穴１７Ｂ側の端部との重量バランスがねじ穴１７Ｂ側が重くなるように構成される。つまり、キャップ部材１８を装着した状態の下側ロッド１７の重心位置が、キャップ部材１８の挿入されるねじ穴１７Ｂ側となるように設定される。

好ましくは、下側ロッド１７の軸線方向の中心における重量比が、例えば上端側のねじ溝１７Ａ側が３、下端側のねじ穴１７Ｂ側が７となるようにおもり部材の長さ及び素材を設定するとよい。すなわち、下側ロッド１７は、ピストン２０よりも下側部分において、ピストン２０側と下端側との重量配分が、ピストン側が３、下端側が７となるように設定することで、ロッド及びガイドシリンダの振動を抑制することができる。なお、本明細書において、上端側及び下端側とは、下側ロッド１７の軸線方向の中心を境界とし、この境界よりも上側を上端側、下側を下端側という。下側ロッド１７は、キャップ部材１８を装着した状態で、下側ロッド１７の下端側を保持する保持部材としてのガイドシリンダ２６の内部に挿入される。

上記アウターチューブ５に嵌合するインナーチューブ６は、上端から下端にかけて一定の外径で形成された所定長さの筒体である。インナーチューブ６は、アウターチューブ５よりも固い素材からなり、例えば、鉄を主材料とする鉄合金からなる。インナーチューブ６は、当該インナーチューブ６の底部を形成する車軸ホルダ９を備える。

車軸ホルダ９は、ピストン２０の外周が摺動する円筒状のシリンダ２５と、ピストン２０から延長された下側ロッド１７をガイドするガイドシリンダ２６と、フォーク本体４における減衰力を発生させる減衰力発生機構７０とを備える。

車軸ホルダ９は、下側に車軸を支持する車軸支持部９１と、インナーチューブ６と組み付けられる組付部９２とを備える。車軸支持部９１は、車軸ホルダ９の軸線に対して直交方向に貫通する車軸貫通孔９１ａを備える。車軸貫通孔９１ａには、内周から車軸ホルダ９の下端面に向けて切割部９１ｂが延長する。切割部９１ｂは、車軸貫通孔９１ａの下側において、この切割部９１ｂの延長方向と直交方向に形成された図外のネジ孔に螺合させたボルト９３を締め付けることで図外の車軸を挟持固定する。

組付部９２は、円筒状に形成され、外周に上述のインナーチューブ６の下端側内周と螺着するためのねじ部９２ａと、このねじ部９２ａの下側に車軸ホルダ９とインナーチューブ６とを組み付けたときの液密状態を維持するためのＯリングなどのシール部材９４を嵌着するシール溝９２ｄと、車軸ホルダ９にインナーチューブ６を螺着するときに、インナーチューブ６の先端を突き当てる環状の突当部９２ｃを備える。

インナーチューブ６は、下端が車軸ホルダ９の突当部９２ｃに突き当たるまで、車軸ホルダ９の外周のねじ部９２ａにインナーチューブ６の内周のねじ部９ａを螺合させることで車軸ホルダ９に固定されるとともに、シール溝９２ｄに設けたシール部材９４によりインナーチューブ６の内周と車軸ホルダ９の外周とがシールされる。

組付部９２は、内周底部側にシリンダ２５を固定するシリンダ固定部９５、ガイドシリンダ２６を固定するガイドシリンダ固定部９６、貫通孔９７を備える。シリンダ固定部９５及びガイドシリンダ固定部９６は、それぞれインナーチューブ６の軸心と同心円のねじ孔として形成される。シリンダ固定部９５は、ガイドシリンダ固定部９６よりも大径かつ上側に設けられる。

シリンダ固定部９５は、車軸ホルダ９の組付部９２の内周面９２ｂとシリンダ２５の外周２５ａとの間で所定の隙間ｅ１を有するように、組付部９２の内径よりも小さな寸法で形成される。シリンダ固定部９５の底部側には、シリンダ２５の下端を突き当てるための突当部９５ａが設けられる。突当部９５ａは、軸心方向に突出して環状に形成される。突当部９５ａは、軸心方向において、車軸ホルダ９の外周に設けられたインナーチューブ６の突当部９２ｃよりも下側に位置するように設けられる。これにより、シリンダ２５は、突当部９５ａに下端を突き当てた状態で、下端側外周がシリンダ固定部９５とねじ結合により固定される。

ガイドシリンダ固定部９６は、シリンダ２５の内周面２５ｂとガイドシリンダ２６の外周２６ａとの間に隙間ｅ２を有するように、シリンダ固定部９５の内径よりも小さな寸法のねじ穴として形成される。ガイドシリンダ固定部９６の底部側には、ガイドシリンダ２６の下端を突き当てるための突当部９６ａが設けられる。突当部９６ａは、軸心方向に突出して環状に形成される。突当部９６ａは、軸心方向において、シリンダ２５の突当部９５ａよりも下側に位置するように設けられる。これにより、ガイドシリンダ２６は、突当部９６ａに下端を突き当てた状態で、下端側外周がガイドシリンダ固定部９６とねじ結合により固定される。

貫通孔９７は、ガイドシリンダ固定部９６の突当部９６ａの内周側に一端が開口し、他端が車軸貫通孔９１ａに開口するように軸線方向に沿って形成される。

シリンダ２５は、円筒状の筒体よりなり、下端側外周及び上端側外周にねじ部２５Ａ；２５Ｂを備える。シリンダ２５の上端側のねじ部２５Ｂには、区画部材６０が取り付けられる。区画部材６０は、インナーチューブ６の内部空間を上下に区画する。本実施形態では、上側の空間を空気室Ａ、下側の空間を作動油室Ｆに区画する。空気室Ａは、フロントフォークにおける空気ばねとして機能する。区画部材６０は、ベース部６０Ｄと筒部６０Ｃよりなり、ベース部６０Ｄの中央孔の内周に上述の上側ロッド１６が貫通するガイド部６０Ａを有する。ベース部６０Ｄの外周には、インナーチューブ６の内周面に沿って接触するように膨出する封止部６０Ｂを備える。ガイド部６０Ａには、上側ロッド１６の外周と液密状態を維持するシール部材６１と、摺動自在に支持する軸受部材６２が設けられる。封止部６０Ｂには、インナーチューブ６の内周との液密を維持するシール部材６３が設けられる。筒部６０Ｃの上部側には、連通孔６０ｍが形成される。連通孔６０ｍは、区画部材６０のベース部６０Ｄ及びシリンダ２５で囲まれた空間からインナーチューブ６の内周及びシリンダ２５の外周で囲まれた空間に連通して作動油の相互の流通を許容する。

なお、連通孔６０ｍは、ピストン２０のストローク範囲よりも上側であれば、シリンダ２５に設けても良い。また、インナーチューブ６には、区画部材６０よりも上側においてアウターチューブ５との隙間に開口する潤滑孔５ａが設けられ、空気室Ａ内に貯留した潤滑用油をアウターチューブ５とインナーチューブ６との間に流入出可能に構成される。

区画部材６０は、筒部６０Ｃの下端側の内周をシリンダ２５の上端側外周に螺着させることでシリンダ２５にねじ結合により固定される。この筒部６０Ｃのベース部６０Ｄの底面と、上述したピストン２０との間には、フォーク本体４の最伸長時に、ピストン２０と区画部材６０との衝突を緩衝するための緩衝材、例えば、リバウンドスプリング２００が設けられる。

ガイドシリンダ２６は、下側ロッド１７の内部への進退を許容可能な内径を有する円筒状の筒体からなり、一端側の外周及び他端側の外周にねじ部２６Ａ，２６Ｂをそれぞれ備える。ガイドシリンダ２６は、車軸ホルダ９の突当部９６ａに端部が突き当たるまで、一端側のねじ部２６Ａをガイドシリンダ固定部９６に螺入することにより固定される。このとき、ガイドシリンダ２６は、ガイドシリンダ固定部９６の環状溝９６ｂに設けられたシール部材９８が、ねじ部２６Ａよりも端部側に小径に形成された非ねじ部２６ｃの外周面に密着してガイドシリンダ２６の外周と車軸ホルダ９との隙間を封止した状態で、車軸ホルダ９にねじ結合により固定される。ガイドシリンダ２６の他端側のねじ部２６Ｂには、シリンダヘッド３０が螺着して被せられる。

図３に示すように、シリンダヘッド３０は、例えば、アルミニウム合金を素材とする筒体であって、下端側の内周にねじ部３０Ａ、ねじ部３０Ａの上側にシール部材３１が設けられるシール溝３０Ｂ、シール溝３０Ｂの上側にシール部材３２が設けられるシール溝３０Ｃ、シール溝３０Ｃよりも上側に軸受３３が嵌着する軸受固定部３０Ｄと、外周中央部に半径方向に膨出する膨出部３０Ｅとを備える。ねじ部３０Ａは、ガイドシリンダ２６の上端側外周のねじ部２６Ｂと螺合する雌ねじとして形成される。膨出部３０Ｅは、軸線方向から見た時の外形形状が花弁状に形成される。膨出部３０Ｅは、外周のうちシリンダヘッド３０の軸心から最も遠い部分がシリンダ２５の内周面２５ｂと接触するように形成される。シリンダヘッド３０の外形形状を花弁状に形成することにより、膨出部３０Ｅの上下方向に作動油の流通が可能に構成される。

シール部材３１は、Ｏリングなどのゴム製のシール部材よりなり、ガイドシリンダ２６の外周２６ａと、シリンダヘッド３０の内周３０ｂとの間を封止する封止部材として機能する。シール部材３２は、例えばＯリングや、Ｏリングよりも封止性能の高い断面Ｘ字状のＸリングからなるゴム製のシール部材よりなり、下側ロッド１７の外周１７ａとシリンダヘッド３０の下部内周３０ｃとの隙間を摺動可能に封止する封止部材として機能する。軸受３３は、内周面側が摺動面となる円筒状のすべり軸受であって、シリンダヘッド３０の上部内周に設けられた軸受固定部３０Ｄの内周に外周が嵌着される。この軸受３３の内周面により、下側ロッド１７の外周１７ａを摺動可能に支持してガイドシリンダ２６内への進退がガイドされる。

ガイドシリンダ２６は、下端側が車軸ホルダ９に支持され、上端側に取り付けられたシリンダヘッド３０の最外部がシリンダ２５の内周面２５ｂに接することでシリンダ２５によって支持される。また、シリンダヘッド３０のシール部材３１，３２の封止作用により、シリンダ２５内にガイドシリンダ２６の内周空間よりなる外部空間に連通する空間が画成される。
なお、ガイドシリンダ２６は、シリンダ２５よりも短く、フォーク本体４の最伸長時においても下側ロッド１７がガイドシリンダ２６から抜け出ない長さ、かつ最短縮時においてピストン２０が衝突しない長さに設定される。

車軸ホルダ９に立設されたガイドシリンダ２６の内周空間は、貫通孔９７と連通し、ガイドシリンダ２６内の圧力が、フォーク本体４の外部の大気圧と同じ圧力となる。すなわち、ガイドシリンダ２６の内周空間は、大気解放された状態にある。この貫通孔９７は、例えば、上述の下側ロッド１７に取り付けられたキャップ部材１８の外径よりも径大な穴として形成される。これにより、キャップ部材１８の重さを変更する場合に、異なる重さのキャップ部材１８に容易に交換することができる。
上記下側ロッド１７、シリンダヘッド３０、ガイドシリンダ２６及び貫通孔９７は、フォーク本体４のストローク動作においてシリンダ室Ｓの容積を補償する容積補償機構を構成する。

シリンダ２５に区画部材６０を取り付け、シリンダ２５の内部空間を閉塞したことにより、シリンダ２５の内部がシリンダ室Ｓとして画成される。さらに、シリンダ室Ｓは、ピストン２０よりも上側が伸側油室Ｆ１、シリンダ室Ｓの内部をピストン２０よりも下側が圧側油室Ｆ２とに分けられる。車軸ホルダ９の側部には、上記圧側油室Ｆ２からの作動油を減衰力発生機構７０に流通させる孔６５と、伸側油室Ｆ１からの作動油を減衰力発生機構７０に流通させる孔６８とが開口する。

次に、減衰力発生機構７０及び温度補償機構１３０の構成を説明する。図４は、減衰力発生機構７０及び温度補償機構１３０を示す要部拡大断面図である。
上記減衰力発生機構７０は、圧側行程では一端６６側からの作動油に減衰力を与えて他端６９側から流出させ、伸側行程で他端６９側からの作動油に減衰力を与えて一端６６側より流出させることで圧側及び伸側行程におけるフォーク本体４の動作に減衰力を付与する。

図４に示すように、減衰力発生機構７０は中心筒体７１と、この中心筒体７１の両側外周に固着された円板状の仕切板７２，７３と、一端６６側の仕切板７２に形成された貫通孔７２ａを塞ぐように仕切板７２の他端６９側に取り付けられた圧側減衰バルブ７４と、他端６９側の仕切板７３に形成された貫通孔７３ａを塞ぐように仕切板７３の一端６６側に取り付けられた伸側減衰バルブ７５と、圧側減衰バルブ７４と伸側減衰バルブ７５との間の空間よりなる中間室７０ａと、中心筒体７１の中心に位置される針弁７６とを備える。

圧側減衰バルブ７４と伸側減衰バルブ７５との間には、円板状のリング体７７が設けられる。リング体７７には、厚さ方向中央部分に、内周から外周にかけて径方向に貫通する複数の貫通孔７７ａが放射状に形成される。また、この貫通孔７７ａに対応するように中心筒体７１には、この中心筒体７１を径方向に貫通する貫通孔７１ａが設けられている。中心筒体７１の中央孔７１ｂは一端６６側が小径孔７１ｃとなり、反対側が大径孔７１ｄとなり、小径孔７１ｃの他端６９側で針弁７６の先端のテーパ７６ａとで間隙８１を形成する角部７１ｅが形成される。また、針弁７６の根元側には、テーパ部材７８が設けられ、このテーパ部材７８のテーパ面と間隙８２を形成する角部７１ｆが形成される。

針弁７６は、調整機構８３により進退自在に微調整される。なお、７９は貫通孔７２ｂを一端６６側から塞ぐチェック弁、８０は貫通孔７３ｂを他端６９側から塞ぐチェック弁である。圧側減衰バルブ７４、伸側減衰バルブ７５、チェック弁７９，８０はいずれも弾性薄板を複数重ねて層状化して構成される。このような減衰力発生機構７０は、車軸ホルダ９の側部にフォーク本体４の軸線に対し、例えば傾斜するように設けられる。

以上の構成によれば、圧側行程では、一端６６側からの作動油が、貫通孔７２ａから流入し圧側減衰バルブ７４を押し開いて中間室７０ａに供給されるとともに小径孔７１ｃにも先端側から流入し、間隙８１を介して中央孔７１ｂの貫通孔７１ａからリング体７７の貫通孔７７ａを介して中間室７０ａに供給される。中間室７０ａの作動油は、貫通孔７３ｂを介してチェック弁８０を押し開いて、他端６９方向に供給され、孔６８、リング溝６７ａ、第２下部開口６７、隙間ｅ１から連通孔６０ｍを経由して伸側油室Ｆ１に導かれる。

また、伸側行程時では、他端６９側からの作動油は、貫通孔７３ａから流入し、伸側減衰バルブ７５を押し開いて中間室７０ａに供給されるとともに大径孔７１ｄに連通する孔８４から中央孔７１ｂの貫通孔７１ａを介して中間室７０ａに供給される。中間室７０ａの作動油は、貫通孔７２ｂからチェック弁７９を押し開いて一端６６方向に供給され、孔６５、リング溝６４ａ、第１下部開口６４を経由して圧側油室Ｆ２に導かれる。

上述の減衰力発生機構７０による減衰力の発生動作において、作動油の温度変化による作動油の体積変化は、中間室７０ａに開口する通路１１６を介して温度補償機構１３０に導かれることで、温度補償がなされる。温度補償機構１３０は、通路１１６が開口する油溜室１３２と、位置が変位自在に設けられたフリーピストン１３３により区画される加圧室１３４を反対側に備え、加圧室１３４内に封入されたガスの圧力と減衰力発生機構７０側の作動油の圧力とのバランスをフリーピストン１３３を変位させることにより、油溜室１３２に一部の作動油を流入出させて、減衰力発生機構７０側の作動油の容積を一定に維持する。これにより、外気温度や、フォーク本体４の動作による作動油の温度上昇などに依存しない安定した減衰力が得られる。

以下本発明にかかるフォーク本体４の動作について説明する。伸側油室Ｆ１、圧側油室Ｆ２、隙間ｅ１，ｅ２、減衰力発生機構７０、油溜室１３２には減衰力を生じさせるための作動油が充填される。それ以外の空間は空洞となっている。なお、この空洞には、インナーチューブ６及びアウターチューブ５の摺動を潤滑するための潤滑油が注入されている。

［圧側行程］
車体側と車軸側に取り付けられたフォーク本体４が収縮する圧側行程では、キャップ部材７側が車軸ホルダ９方向に相対的に近接することにより、アウターチューブ５とともに、上側ロッド１６、ピストン２０、下側ロッド１７が車軸ホルダ９に向けて下降する。

ピストン２０は、圧側油室Ｆ２内の作動油を加圧して、第１下部開口６４よりリング溝６４ａ、孔６５を介して減衰力発生機構７０の一端６６に押し出し、この一端６６から他端６９に向けて通過させる。この減衰力発生機構７０内の通過過程において作動油は、流れに所定の抵抗（減衰力）を受けてから他端６９、孔６８を介してリング溝６７ａ、第２下部開口６７、隙間ｅ１、連通孔６０ｍを経由して伸側油室Ｆ１に移動する。このように、ピストン２０などの圧側行程での減衰力発生機構７０の動作により圧側行程における緩衝性能を得ることができる。

［伸側行程］
車体側と車軸側に取り付けられたフォーク本体４が伸長する伸側行程では、スプリング１０の付勢力によりキャップ部材７側が車軸ホルダ９方向に相対的に離間することにより、アウターチューブ５とともに、上側ロッド１６、ピストン２０、下側ロッド１７が上昇する。

ピストン２０は、伸側油室Ｆ１内の作動油を加圧して、第２下部開口６７よりリング溝６７ａ、孔６８を介して減衰力発生機構７０の他端６９に押し出し、この他端６９から一端６６に向けて通過させる。この減衰力発生機構７０内の通過過程において作動油は、流れに一定の抵抗（減衰力）を受けてから一端６６、孔６５を介してリング溝６４ａ、第２下部開口６７を経由して圧側油室Ｆ２に移動する。このように、伸側行程での減衰力発生機構７０の動作により伸側行程における緩衝性能を得ることができる。

上記構成のフォーク本体４には、エンジン振動が舵取り装置２を介して、まずアウターチューブ５に入力される。アウターチューブ５に入力された振動は、キャップ部材７と、軸受５Ａ，５Ｂを介してインナーチューブ６へと伝達される。キャップ部材７に伝達された振動は、上側ロッド１６、ピストン２０を経て下側ロッド１７に伝達される。インナーチューブ６に伝達された振動は、車軸ホルダ９に伝達されてシリンダ２５及びガイドシリンダ２６へと伝達される。

上側ロッド１６、ピストン２０、下側ロッド１７及びシリンダヘッド３０を含むガイドシリンダ２６は、アウターチューブ５、シリンダ２５や車軸ホルダ９に使用されるアルミニウム合金に比べて密度が低い軽量のアルミニウム合金が使用されるため、アウターチューブ５、シリンダ２５や車軸ホルダ９よりも振動による影響を受けやすい。このため、下側ロッド１７やシリンダ２５は、アウターチューブ５やインナーチューブ６には影響の無い振動でも影響を受けることになる。

［実施例］
そこで、本発明の効果を検証するため、図５に示すように、下側ロッド１７、シリンダヘッド３０及びガイドシリンダ２６で構成した振動モデルを作成し、コンピュータによるシミュレーションを行った。また、その結果を図６の表に示す。この振動モデルには、比較モデルと発明モデルとを用意し、それぞれ下側ロッド１７の先端にキャップ部材１８を装着した。比較モデルでは、キャップ部材１８を２ｇ、シリンダヘッド３０を１５ｇとし、アルミニウム合金製を想定した。また、発明モデルでは、キャップ部材１８を１７ｇ、シリンダヘッド３０を４２ｇとし、鋳鉄製を想定した。シミュレーションでは、比較モデル及び発明モデルのガイドシリンダ２６に進入する下側ロッド１７の進入長さを図５（ａ）に示す０ｍｍ、図５（ｂ）に示す６０ｍｍ、図５（ｃ）に示す１３０ｍｍに変えて、この３種類について共振周波数について調べた。
なお、進入長さ０ｍｍとは、フォーク本体４がストローク範囲において最も伸長したときを示し、１３０ｍｍとは、フォーク本体４が最も縮短したときを示している。そして、振動モデルにエンジン振動とみなした振動を付与し、付与する振動の振動数を徐々に上昇させて、共振周波数を調べた。

シミュレーションの結果、図６（ｂ）の表に示すように、比較モデルでは、０ｍｍで２５４２Ｈｚ、６０ｍｍで１４３３Ｈｚ、１３０ｍｍで３８８Ｈｚであった。発明モデルでは、０ｍｍで４７５Ｈｚ，６０ｍｍで７５０Ｈｚ，１３０ｍｍで２６５Ｈｚであった。すなわち、振動部位の重量を増加させたことで、共振周波数が低周波域に変化している。

また、図６（ａ）に示すように、比較モデルのストローク量が０ｍｍでは、下側ロッド１７のみが大きく共振しているため、ガイドシリンダ２６の振動に対して大きくずれが生じ、シールの追従性が悪化してシール部材からオイル漏れを生じさせる。一方、発明モデルでは、下側ロッド１７及びガイドシリンダ２６の全体が共振するため、下側ロッド１７とガイドシリンダ２６との間にずれが生じないのでシールが破られることがない。つまり、下側ロッド１７、シリンダヘッド３０及びガイドシリンダ２６で構成される構造体の共振点の位置がずれたことで、構造体全体が振動するため、シール性が確保できる。

また、比較モデルのストローク量が６０ｍｍでは、下側ロッド１７の先端のみが大きく共振しているため、ガイドシリンダ２６の振動に対して大きくずれが生じ、シールの追従性が悪化してシール部材からオイル漏れを生じさせる。一方、発明モデルでは、下側ロッド１７及びガイドシリンダ２６の全体が共振するため、下側ロッド１７とガイドシリンダ２６との間にずれが生じないのでシールが破られることがない。つまり、下側ロッド１７、シリンダヘッド３０及びガイドシリンダ２６で構成される構造体の共振点の位置がずれたことで、構造体全体が振動するため、シール性が確保できる。

以上まとめると、下側ロッド１７の下端側、下側ロッドの下端側を保持するシリンダヘッド３０及びガイドシリンダ２６のうちの少なくとも一方の重量を下側ロッドの上端側の重量よりも重くしたことにより、図５（ｂ）に示すように、伸側行程におけるストローク量が大きい場合、下側ロッド１７の軸線とガイドシリンダ２６の軸線とが交差するように、下側ロッド１７が大きく振動しないので、下側ロッド１７の外周１７ａとシリンダヘッド３０の内周３０ｂとの間に隙間が生じなくなる。その結果として、常にシール部材３２のシール機能が維持されて、走行中の様々な周波数のエンジン振動が伝達されたとしてもシール部材３２からオイル漏れが生じなくなる。

また、図５（ｃ）に示すように、圧側行程におけるストローク量が大きい場合、下側ロッド１７の軸線とガイドシリンダ２６の軸線とが交差するように、下側ロッド１７が大きく振動しないので、下側ロッド１７の外周１７ａとシリンダヘッド３０の内周３０ｂとの間に隙間が生じなくなる。その結果として、常にシール部材３２のシール機能が維持されて、エンジン振動に関わらずシール部材３２からオイル漏れが生じなくなる。
つまり、下側ロッド１７、シリンダヘッド３０及びガイドシリンダ２６で構成される構造体の質量分布において、構造体の中心位置に共振点が位置するように重さに変化を与えることで、共振を抑制してシール部材からのオイル漏れの防止が可能となる。例えば、ストロークの範囲内において、最も伸長したときの下側ロッド１７のガイドシリンダ２６への進入分の重量をガイドシリンダ２６への非進入分の重量よりも重くなるようにすることで、下側ロッド１７及びガイドシリンダ２６の共振点の位置が下側ロッド１７の下端側に移動するため、下側ロッド１７及びガイドシリンダ２６の振動を抑制して、シール部材からのオイル漏れを防止できる。

上記実施例を踏まえると、下側ロッド１７、シリンダヘッド３０及びガイドシリンダ２６で構成される構造体において、下側ロッド１７に挿入したキャップ部材１８と重なる位置に、キャップ部材１８の質量に相当する質量があればよいことが言える。つまり、下側ロッド１７に挿入するキャップ部材１８に代えて、シリンダヘッド３０を上記キャップ部材１８の質量に相当する質量を有する素材、鉄で構成しても同様の効果を得られる。また、ガイドシリンダ２６を上記キャップ部材１８の質量に相当する質量を有する素材、鉄で構成しても同様の効果を得られる。

上記実施形態では、下側ロッド１７、ガイドシリンダ２６、シリンダヘッド３０をアルミニウム合金製で構成するものとして説明したが、例えば、下側ロッド１７及びガイドシリンダ２６をアルミニウム合金製、下側ロッド１７及びガイドシリンダ２６を構成するアルミニウム合金よりも密度の大きい素材でシリンダヘッド３０を構成するようにしても良い。

また、下側ロッド１７及びシリンダヘッド３０をアルミニウム合金製、下側ロッド１７及びシリンダヘッド３０を構成するアルミニウム合金よりも密度の大きい素材でガイドシリンダ２６を構成するようにしても良く、ガイドシリンダ２６及びシリンダヘッド３０をアルミニウム合金製、ガイドシリンダ２６及びシリンダヘッド３０を構成するアルミニウム合金よりも密度の大きい素材で下側ロッド１７を構成するようにしても良い。

フロントフォークとしての機能を考えた場合、全体の重量が軽くなるように、下側ロッド１７、ガイドシリンダ２６、シリンダヘッド３０をアルミニウム合金製で構成し、このアルミニウム合金よりも密度の大きいキャップ部材１８を下側ロッド１７の中空内部の下端側に取り付けるようにすると良い。このように構成することで、車体に搭載されるエンジンが変更されても、フォーク本体４を分解することなく、車軸ホルダ９の下端に設けられた貫通孔９７から変更されたエンジンによる振動に対応したキャップ部材１８に変更することができる。

なお、上側ロッド１６と下側ロッド１７は、上述したように上側ロッド１６と下側ロッド１７とに分割せずに、一本のピストンロッドで構成しても良い。この場合、ピストンロッドが貫通可能となるようにピストンを構成し、ピストンロッドの外周にピストンを固定するための固定手段を設けてピストンを固定するとともに、下端内周にキャップ部材１８を装着可能に構成すればよい。

１ フロントフォーク、４ フォーク本体、５ アウターチューブ、
６ インナーチューブ、１６ 上側ロッド、１７ 下側ロッド、１８ キャップ部材、
２０ ピストン、２５ シリンダ、２６ ガイドシリンダ、３０ シリンダヘッド、
６０ 区画部材、７０ 減衰力発生機構、１３０ 温度補償機構、
Ａ 空気室 、Ｆ 作動油室、Ｆ１ 伸側油室、Ｆ２ 圧側油室、Ｓ シリンダ室。

Claims (7)

1. 車体側チューブと、
   前記車体側チューブと互いに摺動自在に嵌合した車軸側チューブと、
   前記車軸側チューブの底部から立設されたシリンダと、
   前記シリンダの上端側に固着され、前記車軸側チューブの内部空間を上側に気室、下側に油室に区画する区画部材と、
   上端側が前記車体側チューブに固定され、下端側が前記区画部材を液密状態で貫通し、前記シリンダ内に進入したロッドと、
   前記シリンダ内を摺動して前記ロッドとともに移動するように設けられたピストンと、
   前記ロッドの下端側を液密状態で保持する保持部材と、
   を備えたフロントフォークであって、
   前記ロッドの下端側、前記ロッドの下端側を保持する保持部材のうちの少なくとも一方の重量が前記ロッドの前記保持部材よりも上端側の重量よりも重いことを特徴とするフロントフォーク。
2. 前記保持部材は、前記シリンダの内部に前記車軸側チューブの底部から立設され、前記ロッドが挿入された円筒状のガイドシリンダと、
   前記ガイドシリンダの上端側に取り付けられ、ガイドシリンダの内周側に進入した前記ロッドの外周とガイドシリンダの内周との液密状態を維持する封止部材とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のフロントフォーク。
3. 前記フロントフォークのストローク範囲内において、前記ロッドは前記ガイドシリンダの内部に位置し、フロントフォークが最も伸長したときの前記ロッドの前記ガイドシリンダへの進入分の重量を前記ガイドシリンダへの非進入分の重量よりも重くしたことを特徴とする請求項２に記載のフロントフォーク。
4. 前記ロッドは、ピストンよりも下側部分において、軸線方向の中心を境界としてピストン側と下端側との重量配分が、ピストン側が３、下端側が７となるように設定されたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のフロントフォーク。
5. 前記ロッドは、ピストンよりも下側部分において、ピストン側と下端側とで密度の異なる素材で構成され、ピストン側の素材の質量よりも下端側の素材の質量が大きいことを特徴とする請求項２に記載のフロントフォーク。
6. 前記ロッドは、アルミニウム合金からなる中空パイプと、下端に前記中空パイプの内周側空間を封止するキャップと、を備え、前記キャップを前記中空パイプよりも密度の大きい素材によって構成したことを特徴とする請求項１に記載のフロントフォーク。
7. 前記ガイドシリンダは、前記ロッドを構成する素材よりも密度の大きい素材によって構成したことを特徴とする請求項２に記載のフロントフォーク。

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