TW201313537A - 前叉用外管 - Google Patents

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Abstract

在前叉用外管(11)中，於塑膠管(20)的上端部嵌裝有可供上車體安裝支架(13A)結合的金屬製上套管(30)，且在塑膠管(20)的中間部至下端部嵌裝有金屬製軸套(40)，而軸套(40)係具備：可供下車體安裝支架(13B)結合的下套管(41)以及供內管(12)插入並支撐的密封殼體(42)。

Description

前叉用外管
本發明係關於一種前叉用外管(outer tube)。
作為前叉用外管，有如日本特開2009-180293(專利文獻1)所述，為了補強纖維強化塑膠(以下，稱為FRP)管，而在FRP管的上端部嵌裝有可供上車體安裝支架(bracket)結合的金屬製上套管(collar)，且在FRP管的中間部嵌裝有可供下車體安裝支架結合的金屬製下套管，在FRP管的下端部嵌裝有供內管(inner tube)插入並支撐的金屬製密封殼體(seal case)而成。
在此，上套管和密封殼體係碰到FRP管的上端面和下端面，且接著於該FRP管。另一方面，下套管係在設定位置於FRP管的中間部之適當位置之後，才進行接著。
在先前技術的前叉用外管中有以下的問題點。
(1)將下套管接著於FRP管的中間部時，由於需要進行下套管的位置設定而相當費事。
(2)將FRP管用在車輛的前叉用外管時，作用於前叉的車體前後方向或車體左右方向的荷重，會在FRP管中之與下套管之下端邊緣的碰觸部產生應力集中，而不利於FRP管的疲勞強度。
(3)將FRP管用在車輛的前叉用外管時，在欲使外管對於前叉的車體前後方向或車體左右方向之彎曲剛性在管周方向適當地變化的情況下，有需要在積層FRP的單向材或交叉材等薄片狀素材以製作FRP管時，適當地變更相互積層的各薄片狀素材中的FRP之纖維方向，或局部地變更該積層片數，故相當費事。
本發明的課題係提供一種前叉用外管，其係將可供下車體安裝支架結合的下套管設置於塑膠管的中間部而成，藉此可提高下套管對塑膠管的定位性。
本發明的另一課題在於提高塑膠管的疲勞強度。
本發明的另一課題在於使外管的彎曲剛性容易在塑膠管的周方向變化。
申請專利範圍第1項的發明，係一種藉由塑膠管所構成的前叉用外管，其特徵為：在塑膠管的上端部嵌裝有可供上車體安裝支架結合的金屬製上套管，且在塑膠管的中間部至下端部嵌裝有金屬製軸套(sleeve)，而軸套係具備：可供下車體安裝支架結合的下套管；以及供內管插入並支撐的密封殼體。
申請專利範圍第2項的發明，係在申請專利範圍第1項的發明中，其特徵更進一步為：前述上套管係具備可碰到塑膠管的上端面的內周上段差部，軸套係具備可碰到塑膠管的下端面的內周下段差部。
申請專利範圍第3項的發明，係在申請專利範圍第1或2項的發明中，其特徵更進一步為：前述上套管和軸套係透過接著劑嵌裝在塑膠管而成。
申請專利範圍第4項的發明，係在申請專利範圍第1至3項中任一項的發明中，其特徵更進一步為：前述軸套係將由下套管和密封殼體所包夾的部分，作為比前述的下套管和密封殼體還薄的薄連結部而成。
申請專利範圍第5項的發明，係在申請專利範圍第1至4項中任一項的發明中，其特徵更進一步為：前述軸套係在由下套管和密封殼體所包夾的部分，切口形成開口部而成。
申請專利範圍第6項的發明，係在申請專利範圍第5項的發明中，其特徵更進一步為：前述軸套係在車體左右方向的側面切口形成開口部而成。
申請專利範圍第7項的發明，係在申請專利範圍第1至6項中任一項的發明中，其特徵更進一步為：前述塑膠管為FRP管。
申請專利範圍第8項的發明，係在申請專利範圍第1至7項中任一項的發明中，其特徵更進一步為：在前述塑膠管的內周嵌合有金屬製薄管而成。
申請專利範圍第9項的發明，係在申請專利範圍第1至8項中任一項的發明中，其特徵更進一步為：將前述上套管的下端部形成朝向前端逐漸變薄的推拔面。
申請專利範圍第10項的發明，係在申請專利範圍第1至9項中任一項的發明中，其特徵更進一步為：將前述軸套的上端部形成朝向前端逐漸變薄的推拔面。
申請專利範圍第11項的發明，係一種在車體側的外管滑動自如地插入車軸側的內管而得的倒立型前叉，其特徵為：使用申請專利範圍第1至10項中任一項所述的前叉用外管而成。
依據本發明，可獲得以下的作用效果。
(申請專利範圍第1、9或10項)
(a)前叉用外管，係在塑膠管的上端部嵌裝有可供上車體安裝支架結合的金屬製上套管，且在塑膠管的中間部至下端部嵌裝有金屬製軸套，而軸套係具備：可供下車體安裝支架結合的下套管；以及供內管插入並支撐的密封殼體。
具備下套管和密封殼體的軸套，係嵌裝於塑膠管的中間部至下端部。軸套係可相對於塑膠管的下端部輕易地進行位置設定，結果可將軸套所具備的下套管相對於塑膠管輕易地定位。
在可供下車體安裝支架結合的下套管連結有密封殼體以構成軸套，且該軸套係嵌裝於塑膠管的中間部至下端部。因而，下套管不具有如同碰觸於塑膠管之下端邊緣的情形，不會在塑膠管產生因與下套管的下端邊緣之碰觸而引起的應力集中。可提高塑膠管的疲勞強度。
(申請專利範圍第2項)
(b)上套管係藉由可碰到塑膠管的上端面的內周上段差部，而可相對於塑膠管輕易地定位。
下套管係藉由可碰到塑膠管的下端面的內周下段差部，而可相對於塑膠管輕易地定位。
(申請專利範圍第3項)
(c)上套管和軸套係透過接著劑嵌裝在塑膠管。藉此，可將上套管和塑膠管強固地一體化。又，可將軸套和塑膠管強固地一體化。
(申請專利範圍第4項)
(d)軸套係將由下套管和密封殼體所包夾的部分，作為比前述的下套管和密封殼體還薄的薄連結部。藉此，可在軸套中將不需要強度的連結部形成較薄而一邊謀求軸套整體的輕量化，一邊可連結下套管和密封殼體。
(申請專利範圍第5項)
(e)軸套係在由下套管和密封殼體所包夾的部分，切口形成開口部。設置有軸套的開口部的部分之剛性會降低。在構成外管的塑膠管嵌裝軸套時，可在外管的管周方向使軸套之設置有開口部的方向之彎曲剛性降低，且可使外管的彎曲剛性在塑膠管的周方向輕易地變化。
(申請專利範圍第6項)
(f)嵌裝於構成外管的塑膠管之軸套係在車體左右方向的側面切口形成開口部而成時，會使外管的彎曲剛性在車體左右方向降低。亦即，在該外管，不易將車體安裝部的下方部分之位於車體前後方向的彎曲剛性大幅地變形，而容易將位於車體左右方向的彎曲剛性小幅地變形，藉此，可謀求煞車時與作用於前叉的車體前後方向之荷重相對的牢固感之確保、以及轉彎(cornering)時與作用於前叉的車幅方向之荷重相對的衝擊吸收性之提高。
(申請專利範圍第7項)
(g)藉由塑膠管設為CFRP(碳纖維強化塑膠)等的FRP，可一邊將外管更輕量化一邊高強度化。
(申請專利範圍第8項)
(h)藉由在塑膠管的內周嵌合金屬製薄管，可確保塑膠管的正圓度，且提高內管的滑動性。
(申請專利範圍第11項)
(i)倒立型前叉的外管，係可實現上述(a)至(h)。
如第7A圖、第7B圖所示，左右的倒立型前叉10，係將車軸側內管12滑動自如地插入於車體側外管11，且內置衰減機構。左右的外管11係以下車體安裝支架13B來與上車體安裝支架13A連結，連繫上車體安裝支架13A與下車體安裝支架13B的未圖示之手柄旋轉軸係樞支於車體框架的頭管(head pipe)，而在上車體安裝支架13A固定有把手(bar handle)14。設置於左右的內管12之下端部的車軸支架15，係樞支車輪16的車軸。
如第1圖所示，前叉10，係在外管11的下端開口部設置油封(oil seal)17，且將內管12穿過油封17並插入於外管11。外管11和內管12，係透過設置於外管11之下端內周部的襯套(bush)18A、和設置於內管12之上端外周部的襯套18B，而相互地成為滑動自如。另外，在外管11之上端開口部係螺設有蓋(cap)19。
內置於前叉10的衰減機構，雖然省略圖示，但是可藉由：將由外管11和內管12之其中一方所支撐的活塞桿(piston rod)插入於設置在外管11和內管12之另一方的減震氣缸(damper cylinder)內的動作油室，且在活塞桿的前端活塞設置衰減力產生裝置而構成。或是，可藉由：將由外管11所支撐的活塞桿插入於內管12內的動作油室，且在活塞桿的前端活塞設置衰減力產生裝置而構成。
外管10，係藉由FRP等的塑膠管而構成外管11，且藉由鋁、鐵等的金屬管、或FRP等的塑膠管構成內管12。以下，就外管11的構成加以詳述。
如第2圖至第5圖所示，外管11，係具有FRP等的塑膠管，在本實施例中係具有圓管狀的CFRP管20。CFRP管20，係例如可藉由薄片捲取(sheet winding)法來製作，且將CFRP的單向材或交叉材等薄片狀素材多層地捲繞於芯棒而成形管狀。
外管11，係在CFRP管20之上端部嵌裝有可供上車體安裝支架13A結合的金屬製上套管30。作為上套管30的構成金屬，係可採用鋁、鈦、鎂、鐵等。
上套管30，係具備在朝向CFRP管20嵌裝的方向端可碰到CFRP管20之上端面的內周上段差部30F。上套管30，係透過接著劑從CFRP管20之上端側嵌裝於其外周，且一體結合。上套管30的下端外周面，係為了緩和上套管30之下端部帶給CFRP管20的應力，而將上套管30的下端部形成朝向前端逐漸變薄的推拔面30T。另外，在上套管30的上端內周部係螺設有蓋19。
外管11，係在CFRP管20的中間部至下端部嵌裝有金屬製軸套40。金屬製軸套40，係具備：可供下車體安裝支架13B結合的下套管41；以及供內管12插入並支撐的密封殼體42。在密封殼體42之內周容納有油封17、襯套18A。作為軸套40的構成金屬，係可採用鋁、鈦、鎂、鐵等。
軸套40，係具備在朝向CFRP管20嵌裝的方向端可碰到CFRP管20之下端面的內周下段差部40F。軸套40，係透過接著劑從CFRP管20之下端側嵌裝於其外周，且一體結合。軸套40的上端外周面，係為了緩和軸套40之上端部帶給CFRP管20的應力，而將軸套40的上端部形成朝向前端逐漸變薄的推拔面40T。
如第6圖所示，軸套40，係將由下套管41和密封殼體42所包夾的部分，作為比前述的下套管41和密封殼體42還薄的筒狀薄連結部43。
軸套40，係在由下套管41和密封殼體42所包夾的部分、在本實施例中為上述的薄連結部43，切口形成窗狀開口部44。在本實施例中，係在軸套40之周方向的車體左右方向之兩側面切口形成開口部44，使軸套40之在該方向的剛性降低，甚至使軸套40設置於CFRP管20而成的外管11之在該方向的彎曲剛性降低。開口部44，係藉由：正交於軸套40之中心軸的下邊44A、從下邊44A的兩端部朝向沿著軸套40之中心軸的方向延伸的兩側縱邊44B、以及連繫兩側縱邊44B之上端部的圓弧狀上邊44C之4邊而包圍形成，且以將上邊44C配置於下套管41之側的方式將下邊44A形成切口於密封殼體42之側。
在外管11，係可於CFRP管20之內周，嵌合用以確保CFRP管20之正圓度，且提高內管12之滑動性的鋁、鐵等的金屬製薄管。嵌合於CFRP管20的金屬製薄管係與上套管30的內周上段差部30F和軸套40的內周下段差部40F抵接而可阻止脫落。
依據本實施例可獲得以下的作用效果。
(a)前叉用外管11，係在CFRP管20的上端部嵌裝有可供上車體安裝支架13A結合的金屬製上套管30，且在CFRP管20的中間部至下端部嵌裝有金屬製軸套40，而軸套40係具備：可供下車體安裝支架13B結合的下套管41；以及供內管12插入並支撐的密封殼體42。
具備下套管41和密封殼體42的軸套40，係嵌裝於CFRP管20的中間部至下端部。軸套40係可相對於CFRP管20的下端部輕易地進行位置設定，結果可將軸套40所具備的下套管41相對於CFRP管20輕易地定位。
在可供下車體安裝支架13B結合的下套管41連結有密封殼體42以構成軸套40，且該軸套40係嵌裝於CFRP管20的中間部至下端部。因而，下套管41不具有如同CFRP管20碰觸的下端邊緣的情形，不會在CFRP管20產生因與下套管41的下端邊緣之碰觸而引起的應力集中。可提高CFRP管20的疲勞強度。
(b)上套管30係藉由可碰到CFRP管20的上端面的內周上段差部30F，而可相對於CFRP管20輕易地定位。
下套管41係藉由可碰到CFRP管20的下端面的內周下段差部40F，而可相對於CFRP管20輕易地定位。
(c)上套管30和軸套40係透過接著劑嵌裝在CFRP管20。藉此，可將上套管30和CFRP管20強固地一體化。又，可將軸套40和CFRP管20強固地一體化。
(d)軸套40係將由下套管41和密封殼體42所包夾的部分，作為比前述的下套管41和密封殼體42還薄的薄連結部43。藉此，可在軸套40中將不需要強度的連結部43形成較薄而一邊謀求軸套40整體的輕量化，一邊可連結下套管41和密封殼體42。
(e)軸套40係在由下套管41和密封殼體42所包夾的部分，切口形成開口部44。設置有軸套40的開口部44的部分之剛性會降低。在構成外管11的CFRP管20嵌裝軸套40時，可在外管11的管周方向使軸套40之設置有開口部44的方向之彎曲剛性降低，且可使外管11的彎曲剛性在CFRP管20的周方向輕易地變化。
(f)當嵌裝於構成外管11的CFRP管20之軸套40在車體左右方向的側面切口形成開口部44時，會使外管11的彎曲剛性在車體左右方向降低。亦即，在該外管11，不易將車體安裝部的下方部分之位於車體前後方向的彎曲剛性大幅地變形，而容易將位於車體左右方向的彎曲剛性小幅地變形，藉此，可謀求煞車時與作用於前叉的車體前後方向之荷重相對的牢固感之確保、以及轉彎時與作用於前叉的車幅方向之荷重相對的衝擊吸收性之提高。
(g)藉由CFRP管20設為CFRP(碳纖維強化塑膠)等的FRP，可一邊將外管11更輕量化一邊高強度化。
(h)藉由在CFRP管20的內周嵌合金屬製薄管，可確保CFRP管20的正圓度，且提高內管12的滑動性。
(i)倒立型前叉10的外管11，係可實現上述(a)至(h)。
以上，雖然已藉由圖式詳述本發明的實施例，但是本發明的具體構成並非被限於該實施例，即便有未脫離本發明之要旨的範圍之設計變更等仍涵蓋於本發明。例如，在由軸套40的下套管41和密封殼體42所包夾的部分形成切口的開口部，係可對應設置於軸套40之周方向的車體前後方向之側面等、軸套40之剛性、甚至軸套40設置於塑膠管20而成的外管11之彎曲剛性在塑膠管20之周方向的各種變化，而設定在軸套40之周方向的適當位置。
本發明之藉由塑膠管所構成的前叉用外管，係在塑膠管的上端部嵌裝有可供上車體安裝支架結合的金屬製上套管，且在塑膠管的中間部至下端部嵌裝有金屬製軸套，而軸套係具備：可供下車體安裝支架結合的下套管；以及供內管插入並支撐的密封殼體。藉此，將可供下車體安裝支架結合的下套管設置於塑膠管的中間部的前叉用外管，係可提高下套管對塑膠管的定位性。
10．．．倒立型前叉
11．．．外管
12．．．內管
13A．．．上車體安裝支架
13B．．．下車體安裝支架
14．．．把手
15．．．車軸支架
16．．．車輪
17．．．油封
18A、18B．．．襯套
19．．．蓋
20．．．CFRP管
30．．．上套管
30F．．．內周上段差部
30T、40T．．．推拔面
40．．．內周下段差部
41．．．下套管
42．．．密封殼體
43．．．薄連結部
44．．．窗狀開口部
44A．．．下邊
44B．．．兩側縱邊
44C．．．上邊
第1圖係顯示前叉的主要部分的剖視圖。
第2圖係顯示外管的前視圖。
第3圖係顯示外管的側視圖。
第4圖係沿著第2圖之IV-IV線的剖視圖。
第5圖係沿著第3圖之V-V線的剖視圖。
第6圖係顯示軸套的立體圖。
第7A圖、第7B圖係顯示前叉的示意圖。
11．．．外管
20．．．CFRP管
30．．．上套管
30T．．．推拔面
40．．．內周下段差部
40T．．．推拔面
41．．．下套管
44．．．窗狀開口部
44A．．．下邊
44B．．．兩側縱邊
44C．．．上邊

Claims (11)

  1. 一種前叉用外管，係藉由塑膠管所構成的前叉用外管，其特徵為：在塑膠管的上端部嵌裝有可供上車體安裝支架結合的金屬製上套管，且在塑膠管的中間部至下端部嵌裝有金屬製軸套，而軸套係具備：可供下車體安裝支架結合的下套管；以及供內管插入並支撐的密封殼體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的前叉用外管，其中，前述上套管係具備可碰到塑膠管的上端面的內周上段差部，軸套係具備可碰到塑膠管的下端面的內周下段差部。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的前叉用外管，其中，前述上套管和軸套係透過接著劑嵌裝在塑膠管而成。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述的前叉用外管，其中，前述軸套係將由下套管和密封殼體所包夾的部分，作為比前述的下套管和密封殼體還薄的薄連結部而成。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述的前叉用外管，其中，前述軸套係在由下套管和密封殼體所包夾的部分，切口形成開口部而成。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的前叉用外管，其中，前述軸套係在車體左右方向的側面切口形成開口部而成。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述的前叉用外管，其中，前述塑膠管為FRP管。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述的前叉用外管，其中，在前述塑膠管的內周嵌合有金屬製薄管而成。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述的前叉用外管，其中，將前述上套管的下端部形成朝向前端逐漸變薄的推拔面。
  10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項所述的前叉用外管，其中，將前述軸套的上端部形成朝向前端逐漸變薄的推拔面。
  11. 一種倒立型前叉，係在車體側的外管滑動自如地插入車軸側的內管而得的倒立型前叉，其特徵為：使用申請專利範圍第1至10項中任一項所述的前叉用外管而成。
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