JP2009264488A - フロントフォーク - Google Patents

Abstract

【課題】 ダンパの作動時に作動油中に混入する細かい気泡の膨張を抑え、減衰バルブを設定通りに作動させる。
【解決手段】 懸架バネＳの配在下に車体側チューブ１と車輪側チューブ２とを有してなるフォーク本体内に両ロッド型のダンパを有してなるフロントフォークにおいて、ダンパを構成するシリンダ体３が同じくダンパを構成するロッド体４を貫通させるヘッド端部３ａおよびボトム端部３ｂにそれぞれ加圧手段６を有し、この加圧手段６がシリンダ体３内からのシリンダ体３外に向けての油圧の通過を阻止してなる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、フロントフォークに関し、特に、両ロッド型のダンパを内蔵しながら二輪車の前輪側に架装されて前輪に入力される路面振動を吸収する油圧緩衝器として機能するフロントフォークの改良に関する。

両ロッド型のダンパを内蔵しながら二輪車の前輪側に架装されて前輪に入力される路面振動を吸収する油圧緩衝器として機能するフロントフォークとしては、たとえば、特許文献１に開示の提案がある。

この文献開示のフロントフォークは、懸架バネの配在下に車体側チューブに対して車輪側チューブを出没可能に連繋するフォーク本体内に両ロッド型のダンパを有し、この両ロッド型ダンパは、車輪側チューブ内に配設されるシリンダ体と、車体側チューブ内に垂設されてシリンダ体内に出没可能に挿通されるロッド体と、シリンダ体内に摺動可能に収装されてシリンダ体内に上方室および下方室を画成しながら減衰バルブ介して上方室および下方室の連通を許容するピストン体とを有してなる。

シリンダ体は、ボトム端部に連設のサブシリンダ体を介して車輪側チューブ内に立設され、ロッド体は、先端を車体側チューブに連結させて車体側チューブ内に垂設されると共に基端をシリンダ体のヘッド端部を貫通させてシリンダ体内のピストン体に連結させる上方ロッド体および先端側をシリンダ体のボトム端部を貫通させながら基端をシリンダ体内のピストン体に連結させる下方ロッド体の同径となる二本とされている。

ピストン体は、シリンダ体内に摺動可能に収装されてシリンダ体内に上方室と下方室を画成し、この上方室および下方室は、ピストン体に配在の減衰バルブを介して相互に連通可能とされ、減衰バルブを作動油が通過するときに所定の減衰力が発生される。

それゆえ、上記の文献開示のフロントフォークにあっては、ダンパが両ロッド型とされるので、フォーク本体の伸縮作動時にシリンダ体内とリザーバ室との間に作動油の流出入がないので、シリンダ体内へのエアを見着込む不具合がなく減衰力が安定する。
特許第３８７３１９２号（特許請求の範囲，明細書中の段落００２１，同００３３，同００３７から同００３９，図１参照）

しかしながら、上記した文献開示のフロントフォークにあっては、基本的に問題がある訳ではないが、利用の実際にあって些か不具合があると指摘される可能性がある。

すなわち、上記のフロントフォークにあっては、組み上がった後にフォーク本体内に注入する作動油をフォーク本体の伸縮動作たるポンピング動作でシリンダ体内に充満できる。

そのため、ダンパにおいて、シリンダ体におけるボトム端部にシリンダ体内への作動油の流入を許容するチェック弁を有する一方で、このチェック弁を利用してのシリンダ体内への作動油の充満を妨げないようにシリンダ体に設けた小孔あるいはロッド体の摺動部における隙間をエア抜き通路にしている。

それゆえ、組み上がった後にするポンピング動作でダンパにおけるシリンダ体内に作動油を充満でき、爾後のピストン体が有する減衰バルブにおける作動を可能にし得る。

しかし、シリンダ体内に作動油を充満させる前のエアをシリンダ体外に放出させても、作動油中に残存する細かい気泡まではこれを放出し得ず、したがって、ダンパの作動時にピストン体の摺動でシリンダ体内の上方室あるいは下方室が選択的に低圧化されるときに、上記の細かい気泡が膨張し、反転して高圧化されるときに、上記の細かい気泡が収縮する。

その結果、シリンダ体内の上方室あるいは下方室が低圧側から高圧側に反転するときに、高圧側にあってそれまで膨張していた気泡が収縮するまで、減衰バルブが設定通りに作動し得なくなり、「減衰力のサボリ」と称される現象が発現され、この「減衰力のサボリ」現象が二輪車における乗車フィーリングを悪くする。

この発明は、このような現状を鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、ダンパの作動時にシリンダ体内の作動油中における細かい気泡の膨張を可能な限りに抑え、シリンダ体内の上方室あるいは下方室が低圧側から高圧側に反転するときに、減衰バルブが設定通りに作動し得て、その汎用性の向上を期待するのに最適となるフロントフォークを提供することである。

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、基本的には、懸架バネの配在下に車体側チューブと車輪側チューブとを有してなるフォーク本体内に両ロッド型のダンパを有し、この両ロッド型ダンパが車輪側チューブ内に配設されるシリンダ体と、車体側チューブ内に垂設されてシリンダ体内に出没可能に挿通されるロッド体と、シリンダ体内に摺動可能に収装されてシリンダ体内に上方室および下方室を画成しながら減衰バルブを介して上方室および下方室の連通を許容するピストン体とを有し、ロッド体が先端を車体側チューブに連結させて車体側チューブ内に垂設されながら基端をシリンダ体内のピストン体に連結させる上方ロッド体および先端側をシリンダ体のボトム端部を貫通させながら基端をシリンダ体内のピストン体に連結させる下方ロッド体の同径となる二本とされてなるフロントフォークにおいて、シリンダ体が上方ロッド体を貫通させるヘッド端部および下方ロッド体を貫通させるボトム端部にそれぞれ加圧手段を有し、この加圧手段がシリンダ体内からのシリンダ体外に向けての油圧の通過を阻止してなるとする。

それゆえ、この発明にあっては、フォーク本体内のダンパにおいて、シリンダ体が上方ロッド体を貫通させるヘッド端部および下方ロッド体を貫通させるボトム端部にそれぞれ加圧手段を有し、この加圧手段がシリンダ体内からのシリンダ体外に向けての油圧の通過を阻止するから、シリンダ体内が高圧傾向に維持され、したがって、シリンダ体内の作動油中に混入する細かい気泡がシリンダ体内の低圧化によって膨張する機会が大幅に減り、その結果、シリンダ体内が低圧化するときに上記の気泡が膨張せず、このことから、シリンダ体内の上方室あるいは下方室が低圧側から高圧側に反転するときにそれまで膨張していた気泡が収縮する現象が発現されず、減衰バルブが設定通りに作動する。

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は、図１に示すように、基本的には、前記した文献開示のフロントフォークと同様に、図示しない二輪車の前輪側に架装されて路面振動を吸収する油圧緩衝器とされ、車体側チューブ１と車輪側チューブ２とからなるフォーク本体が懸架バネＳによって伸長方向に附勢されながら軸芯部に両ロッド型のダンパを有してなる。

フォーク本体は、大径のアウターチューブからなる車体側チューブ１の下端側内に小径のインナーチューブからなる車輪側チューブ２の上端側が出没可能に挿通される倒立型に設定されている。

車体側チューブ１は、図示しないアッパーブラケットおよびアンダーブラケットに連結され、アッパーブラケットは、ハンドルを連結させ、車輪側チューブ２は、下端部で前輪を懸架し、したがって、ハンドルの転舵でフォーク本体を介して前輪が転向される。

なお、車体側チューブ１の下端側に挿通される車輪側チューブ２の上端側には、図示しないが、内外の連通を許容する孔を有し、この孔を介しての車体側チューブ１と車輪側チューブ２との間への油の流入を許容し、両者間における潤滑を保障している。

フォーク本体内は、リザーバ室Ｒとされ、フォーク本体の最伸長時にも後述するダンパが油浸状態になるように油面Ｏが位置決められ、油面Ｏの上方が気室Ａとされ、この気室Ａは、フォーク本体の伸縮作動時にエアバネ効果を発揮する。

フォーク本体内に収装の懸架バネＳは、下端がダンパを構成する後述するシリンダ体３における上端部たるヘッド端部３ａに担持され、上端が車体側チューブ１の上端開口を閉塞するキャップ部材１１に係止される。

ダンパは、シリンダ体３とロッド体４とを有し、シリンダ体３は、車輪側チューブ２の軸芯部に配在され、ロッド体４は、上端部が上記したキャップ部材１１に連結されて車体側チューブ１の軸芯部に垂設されている。

シリンダ体３は、下端部たるボトム端部３ｂに連設のサブシリンダ体３１を介して車輪側チューブ２の軸芯部に立設され、サブシリンダ体３１は、車輪側チューブ２の下端開口を閉塞するボトム部材２１の内底に起立している。

ロッド体４は、同径となる上方ロッド体４１と下方ロッド体４２とからなり、上方ロッド体４１は、先端を車体側チューブ１に連結させて車体側チューブ１の軸芯部に垂設されると共に基端をシリンダ体３のヘッド端部３ａを貫通させてシリンダ体３内に摺動可能に収装のピストン体５に連結させ、下方ロッド体４２は、先端側をシリンダ体３のボトム端部３ｂを貫通させながら基端を上記のピストン体５に連結させている。

ピストン体５は、シリンダ体３内に上方室Ｒ１と下方室Ｒ２を画成し、この上方室Ｒ１および下方室Ｒ２は、ピストン体５に配在の減衰バルブ５ａを介して相互に連通可能とされ、減衰バルブ５ａは、作動油が通過するときに所定の減衰力を発生する。

なお、下方ロッド体４２の先端部を臨在させるサブシリンダ体３１の下端部には、連通孔３１ａが開穿され、このサブシリンダ体３１内のサブ室Ｒ３とこのサブシリンダ体３１の外たる前記したリザーバ室Ｒとの連通を許容している。

以上のように、このダンパにあっては、両方のロッド体４１，４２は、同径に形成されながらそれぞれの基端をシリンダ体３内に収装のピストン体５に連設させるから、ピストン体５の両端における受圧面積が同じなり、したがって、フォーク本体の伸縮作動時に同じ特性の減衰力発生を具現化し得ることになり、また、減衰バルブを伸側および圧側で別に設けて(図２中の符号５１，５２参照)、各減衰バルブにおける特性を異ならしめることで、所望の減衰力の発生状態を具現化できる。

なお、このダンパにあっては、両室Ｒ１，Ｒ２が断面積を同じにするから、両室Ｒ１，Ｒ２間を往復する作動油量が同じになり、したがって、原理的には、油量補償は、必要ではないが、後述する加圧手段６と共に後述する油圧保持手段７を有するから、油量補償も油温補償も可能とされる。

ところで、この発明におけるフロントフォークにあっては、ダンパにおけるシリンダ体３が上方ロッド体４１を貫通させるヘッド端部３ａおよび下方ロッド体４２を貫通させるボトム端部３ｂにそれぞれ加圧手段６を有してなる。

この加圧手段６は、図２にも示ように、Ｕパッキンからなり、シリンダ体３外の油圧がシリンダ体３内に向けて通過することを許容するが、シリンダ体３内の油圧がシリンダ体３外に向けて通過することを阻止する。

したがって、このダンパにおけるシリンダ体３内は、加圧手段６を有しないとすれば大きい制限を受けずシリンダ体３外に連通するが、この加圧手段６を有する分大きい制限を受け、シリンダ体３外に容易に連通し得なくなる。

その結果、シリンダ体３内が制限を受けずにシリンダ体３外に連通し得る場合と、シリンダ体３外への連通が制限される場合とを比較すれば、後者の方がシリンダ体３内をより高圧傾向に維持してシリンダ体３内を加圧する。

そして、シリンダ体３内が加圧されることで、この加圧がない場合に比較して作動油中に混入する細かい気泡が膨縮する機会が減り、シリンダ体３内を摺動するピストン体５が有する減衰バルブ５ａの作動が安定する。

以上からすれば、加圧手段６は、上記したＵパッキンからなるのに代えて、自由な構成が選択されて良いが、図示するところでは、シリンダ体３におけるヘッド端部３ａおよびボトム端部３ｂにあって、加圧手段６たるＵパッキンに軸受部材Ｂ１，Ｂ２が直列され、この軸受部材Ｂ１，Ｂ２にロッド体４１，４２が摺接することで、Ｕパッキンに対するロッド体４の摺接力が周方向でバラツクことを阻止している。

一方、この発明にあっては、上記した加圧手段６の機能するところを効果的にするために、図２に示すように、シリンダ体３内における油圧を保持する油圧保持手段７が下方ロッド体４２に設けられている。

この油圧保持手段７は、図示するところでは、アキュムレータ構造に形成され、下方ロッド体４２内に隔壁体たるフリーピストン７１で画成される容室７２を有し、この容室７２は、下方ロッド体４２に開穿された孔４２ａを介してシリンダ体３内の下方室Ｒ２に連通している。

隔壁体たるフリーピストン７１は、背後側に配在された附勢部材たるコイルバネ７３で容室７２を狭める方向に附勢され、コイルバネ７３は、下方ロッド４２の先端に嵌装されたストップリング７４に担持されている。

それゆえ、この油圧保持手段７にあっては、上記のコイルバネ７３の附勢力に基づく圧力をシリンダ体３内の下方室Ｒ２に作用し、したがって、シリンダ体３内の油圧が保持される。

そして、この油圧保持手段７は、シリンダ体３内の作動油における油温が上昇して体積を膨張させる場合に、この膨張した分の作動油の容室７２への流入を許容して油温補償をし、シリンダ体３内の作動油における油温が低下して体積を収縮させる場合に、この収縮した分の作動油のシリンダ体３への流入を許容して油量補償をもする。

以上のように、この発明によるフロントフォークにあっては、内蔵するダンパにおけるシリンダ体３がヘッド端部３ａおよびボトム端部３ｂに加圧手段６を有してなるから、このシリンダ体３内に作動油を充満させるには配慮を要す。

すなわち、この発明では、シリンダ体３がチェック弁８とリリーフ弁９とを有し、チェック弁８がシリンダ体３内への作動油の流入を許容し、このシリンダ体３内への作動油の流入時にシリンダ体３にあるエアをリリーフ弁９がシリンダ体３外に放出させる。

図１に示すところでは、シリンダ体３のボトム端部３ｂにチェック弁８が配設され、シリンダ体３のヘッド端部３ａにリリーフ弁９が配設されるが、これに代えて、図示しないが、チェック弁８がシリンダ体３のヘッド端部３ａに単独であるいはリリーフ弁９と共に配設されても良く、また、リリーフ弁９がボトム端部３ｂに単独であるいはチェック弁８と共に配設されても良い。

特に、図１に示すところでは、シリンダ体３のヘッド端部３ａには、切り欠き通路３ｃが設けられて、このヘッド端部３ａの上方のリザーバ室Ｒ部分と下方のリザーバ室Ｒ部分との連通を可能にしているが、これに代えて、この切り欠き通路３ｃが設けられず、したがって、ヘッド端部３ａの下方となるシリンダ体３の外のリザーバ室Ｒ部分およびサブシリンダ体３１内のサブ室Ｒ３に作動油が充満されない場合には、ヘッド端部３ａにチェック弁８とリリーフ弁９が配設される。

なお、チェック弁８は、フォーク本体における伸縮動作たるポンピング動作で、サブシリンダ体３１内のサブ室Ｒ３にある作動油のシリンダ体３内への流入を可能にし、リリーフ弁９は、チェック弁８の作動を助けるのはもちろんのこと、シリンダ体３内における過剰油圧をシリンダ体３外に放出させ、ダンパにおけるシール保護を可能にする。

ところで、チェック弁８は、所定の機能を発揮する限りには自由に構成されて良いが、図２に示すように、シリンダ体３において、ボトム端部３ｂは、サブシリンダ体３１を連設させる分、径が小さくなる。

そこで、このボトム端部３ｂに配設されるチェック弁８については、その構成が限られ易くなるが、図示するところでは、ボトム端部３ｂに開穿のポート３ｄを開閉可能に閉塞する環状リーフバルブ８１と、この環状リーフバルブ８１を背後側から附勢する附勢バネ８２とで構成し、ボトム端部３ｂを全周に渡って利用して流路面積を確保している。

それに対して、リリーフ弁９は、ボトム端部３ｂに比較すれば大径になるヘッド端部３ａに配設されるから、チェック弁８よりは自由な構成を採用でき、図２に示すところでは、ヘッド端部３ａに開穿のポート３ｅに対向する鋼球９１と、この鋼球９１を背後側から附勢するコイルバネ９２とを有してなり、アッセンブリ化されてヘッド端部３ａに嵌装されている。

また、図３(Ａ) に示すところでは、ヘッド端部３ａに開穿のポート３ｅを開閉可能に閉塞する環状リーフバルブ９２を有する吸い込み弁構造に形成されて、上記した図２に示す構造に比較して、構成の簡素化を図っている。

そして、図３(Ｂ)に示すところでは、リリーフ弁９がヘッド端部３ａに開穿のポート３ｅに連通する容室９４を有すると共に、この容室９４にフリーピストン９５を収装し、このフリーピストン９５を背後側に配設された附勢部材たるコイルバネ９６で附勢している。

それゆえ、このリリーフ弁９は、フリーピストン９５の進退で容室９４の容積を大小でき、したがって、前記した図２に示す油圧保持手段７と同等の機能果たし、したがって、この図３（Ｂ）のリリーフ弁９構造を採用する場合には、ロッド体４への油圧保持手段７の配設を省略できる。

前記したところでは、この発明におけるフロントフォークが内蔵するダンパにあってシリンダ体３が加圧手段６を有するところに、基本的な特徴があるとして説明したので、その他の構成、特に、シリンダ３内のピストン体５の構成やその周辺の構成について詳述しないが、凡そ周知の構成が採用されていれば足りる。

また、前記したところでは、ダンパにおけるシリンダ体３にボトム部材３ｂを介してサブシリンダ体３１を一体的に連結してなるが、この発明が意図するところからすれば、図示しないが、シリンダ体３とサブシリンダ体３１とが一体に形成され、内側にボトム部材３ｂがシール部材の介在下に挿通され、このボトム部材３ｂがシリンダ体３の外周に対するロール加締めなどで定着されるとしても良い。

そして、前記したところでは、この発明によるフロントフォークを構成するフォーク本体が車体側チューブ１を大径のアウターチューブにし、車輪側チューブ２を小径のインナーチューブにする倒立型に設定されているが、この発明が意図するところからすれば、図示しないが、車体側チューブ１をインナーチューブにし、車輪側チューブ２をアウターチューブにする正立型に設定されても良く、その場合の作用効果も異ならないのはもちろんである。

この発明による両ロッド型のダンパを内蔵するフロントフォークを原理的に示す図である。 この発明によるフロントフォークにおけるダンパの要部を一部破断して具体的に示す半截部分縦断面図である。 この発明の他の実施形態をさらに部分的に示す半截縦断面図である。

符号の説明

１ 車体側チューブ
２ 車輪側チューブ
３ シリンダ体
３ａ ヘッド端部
３ｂ ボトム端部
４ ロッド体
５ ピストン体
６ 加圧手段
７ 油圧保持手段
８ チェック弁
９ リリーフ弁
４１ 上方ロッド体
４２ 下方ロッド体
Ｂ１，Ｂ２ 軸受部材
Ｒ１ 上方室
Ｒ２ 下方室
Ｓ 懸架バネ

Claims (5)

1. 懸架バネの配在下に車体側チューブと車輪側チューブとを有してなるフォーク本体内に両ロッド型のダンパを有し、この両ロッド型ダンパが車輪側チューブ内に配設されるシリンダ体と、車体側チューブ内に垂設されてシリンダ体内に出没可能に挿通されるロッド体と、シリンダ体内に摺動可能に収装されてシリンダ体内に上方室および下方室を画成しながら減衰バルブ介して上方室および下方室の連通を許容するピストン体とを有し、ロッド体が先端を車体側チューブに連結させて車体側チューブ内に垂設されながら基端をシリンダ体内のピストン体に連結させる上方ロッド体および先端側をシリンダ体のボトム端部を貫通させながら基端をシリンダ体内のピストン体に連結させる下方ロッド体の同径となる二本とされてなるフロントフォークにおいて、シリンダ体が上方ロッド体を貫通させるヘッド端部および下方ロッド体を貫通させるボトム端部にそれぞれ加圧手段を有し、この加圧手段がシリンダ体内からのシリンダ体外に向けての油圧の通過を阻止してなることを特徴とするフロントフォーク。
2. ロッド体内にシリンダ体内における油圧を保持する油圧保持手段が設けられてなる請求項１に記載のフロントフォーク。
3. 加圧手段がシリンダ体外からのシリンダ体内に向けての油圧の通過を許容してなる請求項１に記載のフロントフォーク。
4. シリンダ体におけるヘッド端部およびボトム端部にあって、加圧手段にロッド体が摺接すると共に、加圧手段に軸受部材が直列され、この軸受部材にロッド体が摺接してなる請求項１に記載のフロントフォーク。
5. シリンダ体のヘッド端部あるいはボトム端部にチェック弁およびリリーフ弁が単独であるいは共存で設けられてなる請求項１に記載のフロントフォーク。

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