JP7418978B2 - 自転車またはオートバイのフォーク・チューブ用シール・ユニット - Google Patents

Description

本発明は、自転車またはオートバイのフォーク・チューブ用のシール・ユニットに関する。

より詳細には、シール・ユニットまたはガスケットは「ダストカバー」機能を有し、すなわちそれは用途、この場合はフォーク・チューブにおいて、外部の汚染物質から保護し、使用中に、フォーク・チューブのステム上へのシール・リップの一定の接触を改善するように設計される。

自転車またはオートバイのフォーク・チューブを例として説明するが、本願のシール・ユニットの設計は、性能の同様の改善が必要とされる他の種類の用途にも使用され得る。

オートバイ用のフォーク・チューブは、外側ライニングと、ライニングの内側をスライドするステムとを備え、入口開口部を通ってステム内側に導入される。スライド動作は、ステムとライニングとの間に配置された２つのスライド・ブッシュによって可能にされる。ブッシュの潤滑は、ライニングとステムとの間でその内部をステムがスライドするオイルによって実行される。このキャビティは、ライニングの端部に位置し且つステムにより貫通されている入口開口部の周りのライニングに取り付けられたシール・ユニットによって外側に閉じられている。

自転車またはオートバイのフォーク・チューブは、いつも、不良の半径方向のアライメントで作動することが知られている。実際に、アライメント不良は、フォーク・チューブに作用する荷重と、車両または搭乗者、あるいは、サスペンションに影響を与えるあらゆる場合での動的条件によって伝達される荷重によるものである。フォーク・チューブは垂直位置に取り付けられていないので、フォーク・チューブに作用する荷重の成分が、ステムとフォーク・チューブの外側ライニングとの間でアライメント不良を生じさせる。

自転車またはオートバイのフォーク・チューブ用の従来タイプのシール・ユニットは、軸対称で、その結果、同じ対称条件下で機能する。したがって、上記の考察に照らし、従来タイプのシール・ユニットは、フォーク・チューブ・ステムの動力学に従うことが困難である。結果として、外部環境からの汚染物質に対するシール作用を確実にするそれらの機能が悪影響を受ける。フォークの内側にほこりが入ると、２つの点で問題が生じる。第１に、ほこりはシールのシール・リップにダメージを与え、さらには破損させ、その結果、潤滑油が失われる。第２に、第１の問題の結果として、オイルの消失が内部部品の損傷または作動不良をもたらし、それ故に、必要な性能特性を保証することができない。

このタイプの問題に対する既知の解決策は、シール・ユニットの内径を小さくすることで、ステムによって伝達される半径方向の荷重を増大させ、さらに、半径方向のアライメント不良の頻繁な状況においてもシール作用を確実にすることである。しかしながら、理解され得るように、この解決策は、シール・リップのための不適切な作業条件をもたらし、その結果、摩擦による受動抵抗の増加をもたらす。

したがって、フォーク・チューブ・ステムを用いた、アライメント不良のこれらの問題を解決することができ、さらに前述の欠点を有さない、自転車またはオートバイのフォーク・チューブのためのシール・ユニットを設計する必要がある。

本発明の第１の主な目的は、いかなる動作状態においても外部の汚染物質に対してシール機能を果たすことができるシール・ユニットを提供することである。この目的は、シールの非対称設計によってフォーク・チューブ・ステムの半径方向のアライメント不良を補償することによって達成される。実際に、非対称シール・ユニットを設計することによって、シール・リップはフォーク・チューブ・ステムのアライメント不良に一層容易に追従し得る。特に、シール・リップの軸線が、その外径に対してシール・ユニットの軸線と一致せず、その結果、フォーク・チューブおよびステムの軸線と一致しない。したがって、このオフセット配置が、半径方向荷重によって生じるアライメント不良を補償する。

本発明の他の目的によれば、少なくとも１つの第１のシール・リップは一定ではない厚さを有し得る。例えば、リップは約１８０°の角度振幅にわたってより大きな厚さを有し、残りの１８０°ではより小さな厚さを有することになる。この特性は、このアライメント不良が発生する角度セクタにおいて正確に半径方向荷重のアライメント不良の影響を減らすのに役立つ。アライメント不良が発生した場合とは反対側の残りの角度セクタでは、より薄い厚さのリップが摩擦による受動抵抗の低減に役立つ。

フォーク・チューブ上に組み立てる間にシールの正しい方向付けを確実にするために、非対称シール・ユニットにその半径方向外縁に沿って適当な突起が設けられ得ることが明らかである。

本発明によれば、これらや他の目的および利点は、添付した独立請求項に記載されている性能的な特徴を有する自転車またはオートバイのフォーク・チューブ用のシール・ユニットによって達成される。

本発明のさらなる好ましいおよび／または特に有利な実施形態は、添付した従属請求項に記載されている性能的な特徴によって説明される。

次に、本発明の実施形態の非限定的な例を示す添付の図面を参照しながら本発明について説明する。

本発明の実施形態による自転車またはオートバイのフォークのフォーク・チューブに取り付けられたシール・ユニットの長手方向断面図である。 図１のシール・ユニットの拡大された詳細図である。 図１のシール・ユニットの長手方向断面図で、シール・ユニットとフォーク・チューブとの間のアライメント不良が示されている。 本発明の別の実施形態による、自転車用またはオートバイ用フォークのフォーク・チューブ用のシール・ユニットの長手方向断面図で、シール・ユニットとフォーク・チューブとの間の小さなアライメント不良と、不均一な第１のシール・リップの厚さとが示されている。 図４のシール・ユニットの平面図で、組み立て中のシール・ユニットの正しい配向のための突起が示されている。

ここで図１および図２を参照すると、符号１０は、全体として、シール・ユニット２０を備えた自転車またはオートバイのフォークのフォーク・チューブを示す。

最も一般的な用途では、フォーク・チューブ１０は、２つのプレートによって自転車またはオートバイのステアリング・チューブに接続され得る２つの平行なフォーク・チューブを含む、自転車またはオートバイ用のフォークを形成することを意図している。

フォーク・チューブ１０は、対称軸Ｓを中心とする２つの同軸チューブ１１および１２を含み、これらは互いに入れ子式にスライド可能であり、本明細書の続きでは、これらのチューブは、「ステム１１」（半径方向内側のチューブ）および「ライニング１２」（半径方向外側のチューブ）と呼ばれる。ライニング１２には、ライニング１２の内側をスライド可能なステム１１を導入するための軸方向外側の入口開口部１３が設けられている。

シール・ユニット２０は、ライニング１２の入口開口部１３の内側に固定され、環状の補強インサート２１と、弾性的に柔軟な材料で作られた環状本体２３とを含む。この例ではフランジ付き円筒形部分を有する環状インサート２１は、柔軟な環状本体２３のための支持要素として、さらに、作動中にシール・ユニットが受ける軸方向荷重を支持するための補強材として作用する。補強リング２１の軸方向外側では、弾性的に柔軟な材料（例えば、ゴム）で作られた環状本体２３が、入口開口部１３の外側に配置され、ステム１１とスライド接触するように、軸方向外側および半径方向内側方向に収束する、動的シール機能を有する第１の円錐形ダストカバー・リップ２５を形成する。好ましい実施形態によれば、第１のダストカバー・リップ２５は、リップ２５の半径方向外側面に形成された溝の内側に配置された周方向ばね２８によって半径方向内側方向に把持されている。共通のルート２９から第１のダストカバー・リップ２５に向かって延び、動的シール機能もまた有する第２のリップ２６は、第１のリップ２５および入口開口部１３の内側に軸方向に配置され、第１のリップ２５と同様に、ステム１１にスライド接触するように軸方向外側かつ半径方向内側に収束する。

可撓性の環状本体２３はまた、円筒形表面２７ｓによって半径方向外向きに画定される円筒形静止シール要素２７を形成し、環状補強インサート２１とライニング１２との間で、ライニング１２の入口開口部１３の内側に強制的かつ弾性的に固定される。

ここで図３を参照すると、シール・ユニット２０は、シール・ユニット２の非対称性、より詳細には、シール・ユニット２０の半径方向の外径、すなわち、円筒形静止シール要素２７を画定する外径に対するシール・ユニット２０の対称軸Ｘと、第１のダストカバー・リップ２５の対称軸Ｙとの間の偏心量ｅを示す長手方向の断面図で示されている。図３に示される例によれば、この偏心量「ｅ」は０．３ｍｍの値を有する。シール・ユニットのこの非対称設計により、第１のダストカバー・リップ２５および第２のリップ２６は、ステム１１のアライメント不良に一層容易に追従し得る。特に、シール・リップの軸は、シールの外側軸と一致せず、その結果、ステムの軸とも一致しない。したがって、このオフセット配置が、半径方向荷重によって生じるアライメント不良を補償する。

図４および図５を参照すると、これは、本発明の代替実施形態によるシール・ユニット３０を示す。この実施形態によれば、シール・ユニットは、シール・ユニット３０の半径方向の外径、すなわち、円筒形静止シール要素２７を画定する外径に対するシール・ユニット３０の対称軸Ｘと、第１のダストカバー・リップ３５の対称軸Ｙとの間に依然として偏心量「ｅ」を有する。しかしながら、この場合、偏心量はより小さく、０．１５ｍｍの値を有する。さらに、この実施形態によれば、第１のダストカバー・リップ３５は、不均一な厚さを有し得る。図４に示す例では、リップ３５は、約１８０°の角度振幅にわたって、例えば、１．８ｍｍに等しい、より大きな厚さ「ｓ」を有する一方で、残りの１８０°では、例えば、１．６ｍｍに等しい、より小さい厚さ「ｔ」を有し得る。この特性は、このアライメント不良が発生する角度セクタにおいて正確に半径方向荷重のアライメント不良の影響を減らすのに役立つ。アライメント不良が発生した場合とは反対側の残りの角度セクタでは、より薄い厚さのリップが摩擦による受動抵抗の低減に役立つ。実際、フォークの組み立て角度に応じて、シール・ユニットはさまざまな方法で機能する。特に、フォークの前方に位置するシール部の作用は、フォークの後方に位置するシール部とは異なり、ここで用語「前方」および「後方」は、オートバイの移動方向に関して定義される。

したがって、シールの非対称性および任意選択的に第１のダストカバー・リップの厚さも修正することによって、従来技術によるシール・ユニットの欠点を克服することが可能である。実施された一連の実験的試験と同様に実施された構造計算は、その外径に対するシール・ユニットの軸Ｘと、第１のダストカバー・リップの軸Ｙとの間の偏心量「ｅ」の値が０．５ｍｍを超えるはずがないことを示した。この範囲は、用途の負荷条件に応じて、シール作用／摩擦抵抗の間の妥協によって画定される。同じ計算によって、第１のダストカバー・リップ３５の厚さｓとｔとの間の比率も画定することが可能となった。この比率は、「１．０５＜ ｓ／ｔ ＜１．３」の条件が存在する場合に適している。

最後に、図５を参照すると、非対称シール・ユニット２０、３０には、その半径方向外縁に沿って形成された適切な突起２７´を設けることができることが明らかである。このようにして、フォーク・チューブへの組み立て中にシールを正しい方向に向けることが容易かつ直接的になるであろう。

したがって、本発明によれば、そして特にシール・ユニットの非対称設計によって、ダストカバー・リップが設計条件に従ってステム上で常に正しく作用することを確実にすることが可能である。

さらに、ダストカバー・リップの異なる厚さによって、より大きなストレス作用に耐えることができるより大きな厚さを有する不利な側で前記リップが正しく作用することが保証される。同時に、反対側、すなわち残りの１８０°にわたって、より薄い厚さを有するリップがより小さな摩擦抵抗を生じるので、全体的な摩擦が減少する。

記載されている２つの特性（非対称性および可変厚さ）の全体が、ステムを「追従」するシール・ユニットの能力を改善し、それによって、外部汚染物質に対するより優れたシール作用を確実にする。

本発明の実施形態に加えて、上述したように、多数のさらなる変形が可能であることを理解されたい。また、前記実施形態は例にすぎず、本発明の主題、その用途、またはその可能な構成を限定するものではないことも理解されなければならない。それどころか、上述された説明は当業者が少なくともその構成の例の１つにおいて本発明を実施することを可能にするが、説明された構成要素の多数の変形が本発明の範囲から逸脱することなく実行可能であることを理解しなければならない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲において定義されるように、文言通りにおよび／またはそれらの法的な均等物に従って解釈される。

１０ フォーク・チューブ
１１ 同軸チューブ、ステム
１２ 同軸チューブ、ライニング
１３ 入口開口部
２０、３０ シール・ユニット
２１ 補強インサート、補強リング
２３ 環状本体
２５、３５ 第１のダストカバー・リップ
２６ 第２のリップ
２７ 静止シール要素
２７´ 突起
２７ｓ 円筒形表面
２８ 周方向ばね
２９ ルート

Claims (7)

1. 自転車またはオートバイのフォークのフォーク・チューブ（１０）用のシール・ユニット（２０、３０）であって、
   - 前記フォーク・チューブ（１０）は、内側チューブまたはステム（１１）と、外側チューブまたはライニング（１２）であって、その内側に、前記ステム（１１）のスライド軸（Ｓ）に沿ってスライドする前記ステム（１１）を導入するための入口開口部（１３）が設けられた外側チューブまたはライニング（１２）と、を含み、
   - 当該シール・ユニット（２０、３０）は、前記ステム（１１）とスライド可能に係合するように前記入口開口部（１３）内に取り付けられ、補強用の環状インサート（２１）と、可撓性の環状本体（２３）とを含み、
   - 前記環状本体（２３）の共通のルート（２９）から離れ、円筒形静止シール要素（２７）の対称軸（Ｘ）に向かって収束する２つのダストカバー・リップ（２５、３５）（２６）は、前記ステム（１１）とスライド接触して配置され、２つの前記ダストカバー・リップ（２５、３５）（２６）の第１のリップ（２５、３５）が、前記入口開口部（１３）の、軸方向における外側に配置され、２つの前記ダストカバー・リップ（２５、３５）（２６）の第２のリップ（２６）が、前記入口開口部（１３）の、軸方向における内側に、前記第１のリップ（２５、３５）に対して軸方向に配置され、
   - 前記円筒形静止シール要素（２７）が、補強用の前記環状インサート（２１）と前記ライニング（１２）との間の前記入口開口部（１３）内に強制的かつ弾性的に固定された、
   シール・ユニット（２０、３０）において、前記円筒形静止シール要素（２７）が、少なくとも第１のダストカバー・リップ（２５）の対称軸（Ｙ）に対して偏心している対称軸（Ｘ）をそれぞれ有する円筒形の取付け面（２７ｓ）によって半径方向外側に画定され、前記ステム（１１）上の少なくとも前記第１のダストカバー・リップ（２５）の一定のスライド接触を保証していることを特徴とするシール・ユニット（２０、３０）。
2. 前記円筒形静止シール要素（２７）の前記対称軸（Ｘ）と少なくとも前記第１のダストカバー・リップ（２５）の前記対称軸（Ｙ）との間の偏心量（ｅ）が、０．５ｍｍ未満であることを特徴とする、請求項１に記載のシール・ユニット（２０）。
3. 偏心量（ｅ）が０．３ｍｍに等しい値を有することを特徴とする、請求項１または２に記載のシール・ユニット（２０）。
4. 偏心量（ｅ）が０．１５ｍｍに等しい値を有することを特徴とする、請求項１または２に記載のシール・ユニット（３０）。
5. 少なくとも第１のダストカバーリップ（３５）が、約１８０°の角度セクタ上に、残りの約１８０°の角度セクタの第２の厚さ（ｔ）より大きい第１の厚さを有し、前記第１の厚さ（ｓ）と前記第２の厚さ（ｔ）との間の比率（ｓ／ｔ）が、「１．０５＜ｓ／ｔ＜１．３」を満たすような範囲に含まれていることを特徴とする、請求項２または４に記載のシール・ユニット（２０、３０）。
6. 前記第１の厚さ（ｓ）が１．８ｍｍに等しく、前記第２の厚さ（ｔ）が１．６ｍｍに等しいことを特徴とする、請求項５に記載のシール・ユニット（３０）。
7. 当該シール・ユニットの軸方向および半径方向外縁に沿って形成された突起（２７’）を備え、当該シール・ユニットのフォーク・チューブ（１０）への組み立て中に、当該シール・ユニットを正しく方向付けるように前記突起（２７'）が構成されていることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載のシール・ユニット（２０、３０）。