JP6343213B2 - フロントフォーク - Google Patents

Description

この発明は、フロントフォークに関し、特に、二輪車前輪側に装備されて走行中の振動を吸収するフロントフォークの改良に関する。

近年、フロントフォークにあって、懸架バネとしてのコイルバネの使用に代えて、所定圧のエアを封入してフロントフォークを伸長方向に附勢する、いわゆるエアばねを懸架バネとしたフロントフォークが開発されている。

エアばねを利用したフロントフォークでは、金属製のコイルバネを使用しない分フロントフォーク全体の重量を軽量化できる。また、エアばねの場合、フロントフォークの一端に設けられているエアバルブからエアを封入して、フロントフォーク内のエア圧を調整できるので、手軽に車高調整を行える。

しかしながら、このようなエアばねを利用したフロントフォークにあっては、アウターチューブ内周の開口端部に設けられたオイルシールが劣化した場合などに、アウターチューブとインナーチューブの隙間からエアが外部に漏れ出してしまう可能性がある。

図３を用いて具体的に説明すると、アウターチューブ１とインナーチューブ２の隙間Ｓにフォーク内の油室Ｒから作動油を供給して、インナーチューブ２とアウターチューブ３のスムーズな移動を実現するために、インナーチューブ２に連通孔１０を設けている。しかしながら、このようにするとインナーチューブ２がアウターチューブ１の内部に挿入される圧縮行程では、隙間Ｓが拡大されて、エア室Ｇに封入されているエアが、作動油とともに連通孔１０を通じて流入する。作動油は粘性を有しているため、この圧縮行程の際に、オイルシール４の直上にある作動油がインナーチューブ２の移動につられて持ち上げられ、エアがオイルシール４の直上に入り込む。このように、エアがオイルシール４に到達するため、オイルシール４が劣化していると、エアがわずかではあるが漏れてしまう恐れがある。

エアが外部に漏れ出してしまう状態で、長期間エアの補充をしないと、所定のエアばねの反力が弱くなり、二輪車における車高が低下し、乗り心地が損なわれてしまう恐れがある。

そこで、従来からオイルシール越しにエアが外部に漏れてしまい、乗り心地が損なわれるなどの不具合を防ぐための提案がある。

例えば、引用文献１に開示の提案であっては、アウターチューブとインナーチューブの隙間の開口端部に設けられたオイルシールと、このオイルシールに隣接する液溜まり室を画成し、前記液溜まり室に貯留液体を収容するので、前記オイルシールが劣化した場合に、前記液溜まり室に収容された貯留液体が初めに外部に漏れ出すため、エアが漏れ出す前にオイルシールの劣化を検知できる。

特開２０１２−１０７６８０

しかしながら、引用文献１に開示の提案は、エアが漏れ出す前に検知して、二輪車の使用を止めるなどの手段によって、エア漏れによる乗り心地が損なわれるなどの不具合を事前に防ぐもので、エア漏れを防ぐには至っていない。

そこで、本発明の目的は、オイルシールが劣化してもエア漏れの発生を起こりにくくし、二輪車における所定の車高を維持すると共に、乗り心地が損なわれないようにしたフロントフォークの提供である。

前記課題を解決するための手段は、
アウターチューブとインナーチューブとの間の隙間において、前記アウターチューブの開口端部の軸方向の内周に固定される環状のオイルシールと、前記オイルシールの軸方向の内側にワッシャを設け、前記ワッシャと離間させた位置に軸受を備えることにより、前記ワッシャと前記軸受の間に作動油が貯留される油溜室を形成することを特徴とする。

前記構成によると、オイルシールの直上に作動油が多量に貯留されるため、アウターチューブとインナーチューブとの間の隙間に入り込んでしまったエアが、オイルシールに到達することを抑制でき、エア漏れを防止できる。

その結果、オイルシールが劣化してもエア漏れの発生が起こりにくくなり、二輪車における所定の車高維持と乗り心地の維持が達成される。

本実施の形態に係るフロントフォークの縦断面図である。 図１に示すフロントフォークの一部拡大断縦面図である。 従来の形態に係るフロントフォークの縦断面図である。

以下に、図示した本実施の形態に基づいて、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。

本実施の形態に係るフロントフォークは、図１に示すように、アウターチューブ１と、前記アウターチューブ１内に軸方向移動自在に挿入されるインナーチューブ２とを備えたフォーク本体３と、前記フォーク本体３内にエアを封入することで形成されて、前記フォーク本体３を伸長方向へ附勢するエアばねＧと、前記アウターチューブ１の開口端部の内周に固定され、前記インナーチューブ２の外周に摺接する環状のオイルシール４と、前記アウターチューブ１の内周であって、前記オイルシール４より軸方向の内側に設けられるワッシャ５と、前記アウターチューブ１の内周の前記ワッシャ５より軸方向の内側であって、前記ワッシャ５に離間した位置に設けられて、前記インナーチューブ２の外周に摺接する環状の軸受６と、前記アウターチューブ１と前記インナーチューブ２との隙間Ｓであって、前記ワッシャ５と前記軸受６の間に設けられて作動油が貯留される油溜室Ｏとを備えて構成されている。

フロントフォークは、主に二輪車の前輪側に装備されて、前輪を保持している。ちなみに、フロントフォークを二輪車の前輪側に装備する方法については、図示しないが、左右となる二本のフロントフォークの上端側部をアッパーブラケット及びアンダーブラケットで連結し、各フロントフォークにおけるインナーチューブ２の下端部を前輪の車軸に連結させて前輪を挟むようにして懸架する。

本実施の形態に係るフロントフォークは、図１に示すように、アウターチューブ１と、アウターチューブ１内に軸方向移動自在に挿入されるインナーチューブ２とを備えたフォーク本体３と、フォーク本体３内に収納されるダンパ１２とを備えている。ダンパ１２は、図１中下端がインナーチューブ２の底部に起立するシリンダ１３と、シリンダ１３内に摺動自在に挿入されてシリンダ１３内を二つの圧力室に区画する図示しないピストンと、一端がピストンに連結されるとともに図中上端がアウターチューブ１の頂部に連結されるピストンロッド１４とを備えている。

また、フォーク本体３の内部は、所定量の作動油が収容される油室Ｒと、この作動油の油面を境にして画成されるエア室Ｇを有し、このエア室Ｇにエアを封入して、エア室Ｇに形成されるエアばねがフォーク本体３を伸長方向に附勢している。このフロントフォークを二輪車の車体と車輪の間に介装すると車体はエアばねによって弾性支持される。

なお、フォーク本体３の一端にはエアバルブが設けられており、このエアバルブを介して、エア室Ｇ内の圧力を調整できるため、車高を容易に調整できる。

さらに、本発明のフロントフォークは、エア室Ｇに形成されるエアばねによってフォーク本体３が伸長方向に附勢されるため、たとえば、コイルバネを懸架バネとしてフォーク本体３に設ける場合と比較して、金属製のコイルバネを使用しない分フロントフォーク全体の重量を軽減化できる。

そして、詳しくは図示しないが、ピストンロッド１４がシリンダ１３から進退方向に移動するフロントフォークの伸縮時には、ピストンで区画されたシリンダ１３内の二つの圧力室を、ピストンに設けられた減衰バルブを通じて作動油が移動する。

また、ピストンロッド１４がシリンダ１３から退出方向に移動する場合には、シリンダ１３内では、退出したピストンロッド１４体積分の作動油が不足するため、作動油のシリンダ１３内への移動のみ許容する図示しない伸側チェックバルブを介して、不足分の作動油が油室Ｒからシリンダ１３内に供給される。

他方、ピストンロッド１４がシリンダ１３内への進入方向に移動する場合には、シリンダ１３内では、進入したロッド体積分の作動油が余剰となり、この余剰分の作動油が、作動油のシリンダ１３外への移動のみを許容する図示しない圧側減衰バルブを介して、シリンダ１３から油室Ｒに排出される。

したがって、ダンパ１２は、シリンダ１３内にピストンロッド１４が進退方向に移動するフロントフォークの伸縮時に、ピストン及び図示しない各バルブを作動油が通過する際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。そして、シリンダ１３内に進退移動するピストンロッド１４体積分のシリンダ１３内容積変化は、油室Ｒによって補償される。

図１および図２に示すように、本実施の形態に係るフロントフォークは、アウターチューブ１の内部にインナーチューブ２が軸方向に移動自在になるように挿入されるため、アウターチューブ１の内径はインナーチューブ２の外径より大きくなっている。そのため、アウターチューブ１とインナーチューブ２との間に隙間Ｓが形成されている。

そして、図１および図２に示すように、隙間Ｓ内には、アウターチューブ１の内周に装着されて、インナーチューブ２の外周に摺接する環状の軸受１１と、アウターチューブ１の開口端部の内周に固定され、インナーチューブ２の外周に摺接する環状のオイルシール４および環状のダストシール７と、アウターチューブ１の内周であって、オイルシール４より軸方向の内側で、オイルシール４に隣接して設けられる筒状のスペーサ９と、スペーサ９に隣接して設けられるワッシャ５と、アウターチューブ１の内周のワッシャ５より軸方向の内側であって、ワッシャ５に離間した位置に設けられて、インナーチューブ２の外周に摺接する環状の軸受６が設けられており、ワッシャ５と軸受６の間に作動油が貯留される油溜室Ｏが形成されている。

また、隙間Ｓは、インナーチューブ２に設けられたフォーク本体３内と隙間Ｓを連通させる連通孔１０を介してフォーク本体３内の作動油の流入を可能とし、この流入した作動油を潤滑油にしてアウターチューブ１とインナーチューブ２の軸方向の移動をスムーズにする。また、インナーチューブ２がアウターチューブ１の内部に挿入される圧縮行程では、増大する隙間Ｓにエア室Ｇに封入されているエアが、連通孔１０を通じて流入するので、隙間Ｓには作動油とエアが混在する状態となる。

図２に示すように、隙間Ｓを構成するアウターチューブ１の内周は、図中下方の開口端側で拡径されて形成される中径部１ｃと、中径部１ｃより図中下方の開口端側でさらに拡径されて形成される大径部１ｄを備える。このようにアウターチューブ１の内周に中径部１ｃと大径部１ｄを設けているので、アウターチューブ１の内周には段部１ａ，１ｂも形成される。

そして、図１及び２に示すように、軸受６は、軸受６を保持する保持部材１５を介して、中径部１ｃに嵌合されて、アウターチューブ１に装着されると共に段部１ｂに当接しており、この段部１ｂによって、図１中上方となる密封側への移動が規制されている。加えて、軸受６は、インナーチューブ２の外周に摺接する。また、ワッシャ５は大径部１ｄに嵌合されて、アウターチューブ１に装着されると共に段部１ａに当接しており、この段部１ａによって、図１中上方となる密封側への移動が規制されている。さらに、その上からスペーサ９、オイルシール４が積層され、スナップリング８によって、抜け止めされる。このように、ワッシャ５、スペーサ９およびオイルシール９は、段部１ａとスナップリング８とで挟持されて、軸方向に動かないように固定される。さらに、ダストシール７は、アウターチューブ１の大径部１ｄの先端内周に圧入して固定される。

以下、隙間Ｓ内に設けられている部材を詳細に説明する。

図２に示すように、本実施の形態に係るオイルシール４は、環状のインサートメタル４ｃを内部に有して、アウターチューブ１の内周に固定される基部４ａと基部４ａから内径方向に延び、インナーチューブ２の外周に摺接するシール部４ｂとを備える。

また、オイルシール４の図中上方の密封側に固定されている環状のワッシャ５およびスペーサ９と、オイルシール４の図中下方の開口端側に隣接して設けられるスナップリング８によって、基部４ａが挟持されて、オイルシール４は、アウターチューブ１に固定される。加えて、オイルシール４の基部４ａは、内部に環状のインサートメタル４ｃを備えているため、アウターチューブ１に圧入されると、強固にアウターチューブ１に固定できるようになっている。

そして、オイルシール４は、インナーチューブ２がアウターチューブ１内から退出される伸長行程にて、インナーチューブ２の外周に附着している作動油を掻き落として、作動油の外部への漏れを防ぐと共に、オイルシール４の内径はインナーチューブ２の外径よりも小さいため、アウターチューブ１とインナーチューブ２の隙間Ｓを密封してエアの漏れも防止する。

図２に示すように、本実施の形態に係るダストシール７は、断面Ｌ字状のインサートメタル７ｃを有し、アウターチューブ１の大径部１ｄの先端内周に固定される基部７ａと、基部７ａから内径方向に延び、インナーチューブ２の外周に摺接するシール部７ｂとを備える。

さらに、ダストシール７の基部７ａは、インサートメタル７ｃの形状に合わせて、一端に外径方向かつ外方に延びるフランジ部７ｄを有しており、フランジ部７ｄをアウターチューブ１の開口端部に当接させて、基部７ａをアウターチューブ１の大径部１ｄの先端内周に圧入して、ダストシール７が固定される。

そして、ダストシール７は、インナーチューブ２がアウターチューブ１内に挿入される圧縮行程にて、インナーチューブ２の外周に附着している塵や埃などのダストを掻き落として、フォーク内へのダストの侵入を防止している。

また、ダストシール７の基部７ａは、内部に環状のインサートメタル４ｃを備えているため、アウターチューブ２に圧入されると、強固にアウターチューブ２に固定できるようになっている。

加えて、インサートメタル７ｃを設けているので、基部７ａはアウターチューブ１の内周とアウターチューブ１の開口端部に強く密着して、ダストシール７はアウターチューブ１の内周をシールする。

なお、図示するところでは、オイルシール４とダストシール７は、分離されているが、オイルシール４とダストシール７が一体のシールとなっていてもよい。

図２に示すように、ワッシャ５はアウターチューブ１の内周に設けられた大径部１ｄに嵌合されており、その上から筒状のスペーサ９とオイルシール４が積層されているため、スナップリング８と段部１ｂに挟まれ、各部とも固定される。

スペーサ９は、インサートメタル４ｃを有するオイルシール４の基部４ａにのみ当接するため、基部４ａは変形せず、たとえ、シール部４ｂが基部４ａのスペーサ９との当接部より密封側に延びていたとしても、オイルシール４のシール部４ｂを傷つける恐れがない。

また、本実施の形態に係るフロントフォークにおいて、オイルシール４や軸受６，１１を交換する際には、まず、ダストシール７とスナップリング８を外し、その後、アウターチューブ１からインナーチューブ２を退出方向に引っ張る。これにより、インナーチューブ２の外周に装着されている軸受１１が、アウターチューブ１の内周に装着されている軸受６を押すため、軸受６がアウターチューブ１の内周から外れ、外れた軸受６がワッシャ５に当接する。さらに引っ張ると、軸受１１が、軸受６と共にワッシャ５を押して、スペーサ９およびオイルシール４も押されて、各部品が取り外される。

ここでも、スペーサ９は、オイルシール４の基部４ａにのみ当接しているため、オイルシール４を取り出す際に、オイルシール４のシール部４ｂを傷つける恐れがない。

なお、本実施の形態においては、スペーサ９を設けているが、スペーサ９を省略して、ワッシャ５が直接オイルシール４に当接しても問題なければスペーサ９を省略できる。スペーサ９を省略した場合、組み込む手間と部品の点数を少なくできる。

図１および図２に示すように、本実施の形態に係る環状の軸受６は、ホルダ部１５を介して、アウターチューブ１の内周に設けられた中径部１ｃに嵌合されて、アウターチューブ１の内周の図中下方に設けられ、環状の軸受１１は、軸受６と離間してインナーチューブ２の外周の図中上方に設けられている。そして、軸受６，１１がそれぞれインナーチューブ２の外周と、アウターチューブ１の内周に摺接するため、インナーチューブ２がアウターチューブ１内を軸方向に移動する際に、軸受６，１１は、インナーチューブ２を案内して、インナーチューブ２が偏芯するのを防止する。

軸受６は、図２に示すように、ホルダ部材１５を介して、アウターチューブ１の内周に固定される。また、ホルダ部材１５の密封側端部には、内周径方向に向けて延びるストッパ部１５ａが形成されており、これにより、組み込みの際に軸受６を位置決めできる。また、軸受６は、ホルダ部材１５を介してアウターチューブ１に固定されているため、ホルダ部材１５の分だけ、アウターチューブ１とインナーチューブ２の隙間Ｓの径が拡径され、後述する油溜室Ｏの容積が大きくなり、油溜室Ｏ内に大量の作動油を貯留できる。

さらに、本実施の形態においては、ホルダ部材１５に軸受６を保持させて、隙間Ｓの径を拡大しているから、ホルダ部材１５を新たに設けるだけで、従来の軸受をそのまま使用できる。

なお、軸受６の肉厚を、本実施の形態に係るホルダ部材１５と軸受６の肉厚を合わせた大きさにしてもよく、その場合、アウターチューブ１の内周に軸受６を固定するために、ホルダ部材１５を介する必要がなくなる。ただし、本発明が効果を奏するためには、軸受６の肉厚を常に大きくする必要はない。

また、図２に示すように、軸受６は、ワッシャ５から離間した位置に設けられているため、ワッシャ５と軸受６との間に作動油が貯留される油溜室Ｏが形成される。そのため、オイルシールの直上に常に作動油を大量に貯留できる。

なお、ワッシャ５と軸受６との間の距離は、充填される作動油の粘性等の条件によって、適宜設定されればよい。

以下、本実施の形態に係るフロントフォークの作動と効果について説明する。

インナーチューブ２の前輪に連結される側から振動が入力されると、アウターチューブ１の内部にインナーチューブ２が挿入され、フォーク本体３内に収納されているダンパ１２が収縮して、フォーク本体３の伸縮を防げる減衰力が発生する。

また、インナーチューブ２が、アウターチューブ１の内部に挿入される圧縮行程では、増大するアウターチューブ１とインナーチューブ２の隙間Ｓの体積を補償するために、油室Ｒに収容されている作動油が、インナーチューブ２に設けられた連通孔１０を通じて隙間Ｓに流入する。

さらに、隙間Ｓ内にはワッシャ５と軸受６との間に大量に作動油を貯留可能な油溜室Ｏが形成されているため、フロントフォークの圧縮行程において、作動油の粘性によって、インナーチューブ２の移動につられて作動油が油溜室Ｏの外に移動したとしても、作動油が不足せず、また、連通孔１０を通じて隙間Ｓに流入してしまったエア室Ｇのエアが、オイルシール４の直上まで到達しにくい。

したがって、オイルシール４が劣化していた場合であっても、エア漏れが発生しにくい。

また、軸受６のインナーチューブ２との隙間は、極めて狭いので、油溜室Ｏ内の作動油は、インナーチューブ２の摺動によって、軸受６より図中上方の密封側に移動し難く、油溜室Ｏ内に多量に作動油が貯留されているので、インナーチューブ２の摺動によって枯渇してしまう危惧もない。

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しない範囲で改造、変形及び変更はできるのはもちろんである。

１ アウターチューブ
２ インナーチューブ
３ フォーク本体
４ オイルシール
５ ワッシャ
６ 軸受
Ｏ 油溜室

Claims (1)

1. アウターチューブと、前記アウターチューブ内に軸方向移動自在に挿入されるインナーチューブとを備えたフォーク本体と、
   前記フォーク本体内にエアを封入することで形成されて、前記フォーク本体を伸長方向へ附勢するエアばねと、
   前記アウターチューブの開口端部の内周に固定され、前記インナーチューブの外周に摺接する環状のオイルシールと、
   前記アウターチューブの内周であって、前記オイルシールより軸方向の内側に設けられるワッシャと、
   前記アウターチューブの内周の前記ワッシャより軸方向の内側であって、前記ワッシャに離間した位置に設けられて、前記インナーチューブの外周に摺接する環状の軸受と、
   前記アウターチューブと前記インナーチューブとの間の隙間であって、前記ワッシャと前記軸受の間に設けられて作動油が貯留される油溜室とを備えることを特徴とするフロントフォーク。
   

Images