(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図1は、本実施形態の自動二輪車1の概略構成を示す図である。
自動二輪車1は、
図1に示すように、車体フレーム11と、この車体フレーム11の前端部に取り付けられているステアリングステム12と、ステアリングステム12に連結するハンドル13と、ステアリングステム12のハンドル13とは逆の端部側にてステアリングステム12に連結されたフロントフォーク14と、フロントフォーク14の下端に取り付けられた前輪15と、前輪15に設けられたブレーキディスク16と、ブレーキディスク16を押さえて前輪15の回転を停止するブレーキキャリパ17とを有している。
なお、以下の説明において、フロントフォーク14のハンドル13の端部を「一端部」、フロントフォーク14の前輪15側の端部を「他端部」、フロントフォーク14の軸方向を単に「軸方向」と称する。
【0009】
また、前輪15は、車軸15Sを介してフロントフォーク14に回転可能に支持される。さらにまた、ステアリングステム12は、車体側支持部材の一例としてのブラケット12Bを介してフロントフォーク14と連結している。そして、フロントフォーク14は、前輪15を支持するとともに、ハンドル13にて受けた操舵を前輪15に伝達し前輪15の向きを変更する。
【0010】
さらに、自動二輪車1は、下方に配置されたエンジン18と、変速機19と、車体フレーム11の下部にスイング自在に取り付けられたスイングアーム20と、このスイングアーム20の後端に取り付けられた後輪21と、スイングアーム20の後部(後輪21)と車体フレーム11の後部との間に取り付けられた2つのリヤサスペンション22と、を有している。なお、2つのリヤサスペンション22は、後輪21の左側と右側にそれぞれ1つずつ配置されている。
【0011】
図2は、本実施形態のフロントフォーク14の全体図である。
懸架装置の一例としてのフロントフォーク14は、左側フロントフォーク部14Lと右側フロントフォーク部14Rとを有する。なお、左側フロントフォーク部14Lと右側フロントフォーク部14Rとは、左側フロントフォーク部14Lにブレーキキャリパ17が設けられている点で異なるものの、他の基本構成は同じである。従って、以下では、左側フロントフォーク部14Lを代表例として詳細に説明する。
【0012】
左側フロントフォーク部14Lは、
図2に示すように、懸架スプリング30と、緩衝器40と、ロッド部材の一例としてのフォークパイプ部50と、車輪側支持部材の一例としてのボトムケース部60と、を有する。
懸架スプリング30は、緩衝器40の外周を覆うようにして、緩衝器40の軸方向に取り付けられる。また、フォークパイプ部50およびボトムケース部60は、懸架スプリング30および緩衝器40に隣接して懸架スプリング30および緩衝器40に沿って配置されることで、懸架スプリング30および緩衝器40に並行するように配置される。
本実施形態のフロントフォーク14においては、フォークパイプ部50およびボトムケース部60と、懸架スプリング30および緩衝器40とを並行して配置することで、従来技術にない奇抜なフロントフォークの外観を構成している。
【0013】
そして、懸架スプリング30および緩衝器40は、衝撃および振動を吸収する機能を奏する。また、フォークパイプ部50は、一方でステアリングステム12を介してハンドル13に接続し、他方にてボトムケース部60を介して車軸15Sを支持することで、ハンドル13から前輪15への操舵力の伝達を行う(
図1参照)。
【0014】
図3は、懸架スプリング30および緩衝器40の断面図である。
〔懸架スプリング30の構成・機能〕
懸架スプリング30は、
図3に示すように、コイルスプリングであって、本実施形態では緩衝器40の外周を囲うように緩衝器40の軸方向に沿って設けられる。懸架スプリング30は、一端側が後述の一端側接続部材44に接続し、他端側が後述の他端側接続部材45に接続する。そして、懸架スプリング30は、車体フレーム11と前輪15との間に設けられて衝撃を吸収する(
図1参照)。
【0015】
〔緩衝器40の構成・機能〕
緩衝器40は、
図3に示すように、シリンダ部41と、ピストン42と、ピストンロッド43と、一端側接続部材44と、他端側接続部材45と、を備える。
(シリンダ部41)
シリンダ部41は、有底円筒状の部材であって、シリンダ41Sと、シリンダ41Sの一端側に底部41Bと、シリンダの外周に設けられるスプリング保持部41Pとを有している。
シリンダ41Sは、内径がピストン42の後述するピストンボディ42Bの外径と略等しく形成される。シリンダ41Sの内周面には、低粘度のグリスが塗布され、後述するようにピストンボディ42Bの軸方向の移動の際にシリンダ41Sとの間にて摩擦熱の発生や摩耗を低減する。
また、スプリング保持部41Pは、緩衝器40の外側に配置される懸架スプリング30の一端側を保持する。スプリング保持部41Pは、懸架スプリング30の内径よりも大きな外径を有する端部にて懸架スプリング30の一端側を保持する。
底部41Bは、シリンダ41Sの一端側を塞ぐとともに、一端側接続部材44が取り付けられる。
【0016】
(ピストン42)
ピストン42は、円柱形状のピストンボディ42Bと、ピストンボディ42Bの中心部に形成されピストンロッド43が貫通するロッド孔42Rと、ロッド孔42Rの周囲に複数設けられる貫通口42Hとを有している。そして、ピストン42は、ロッド孔42Rにてピストンロッド43が貫通して取り付けられる。また、ピストン42は、シリンダ41Sの内周面において軸方向に摺動可能に設けられる。このシリンダ41S内におけるピストン42の摺動の際に、シリンダ41S内における気体の流れはピストン42の貫通口42Hを介して行われる。
【0017】
(ピストンロッド43)
ピストンロッド43は、中空または中実の棒状の部材である。そして、一端部にピストン42が取り付けられ、他端部にて他端側接続部材45の後述するロッド接続部451に接続する。そして、ピストンロッド43は、少なくとも一部がシリンダ41Sの内側において進退移動する。
【0018】
(一端側接続部材44)
一端側接続部材44は、シリンダ接続部441と、ボルト孔442とを有する。そして、一端側接続部材44は、シリンダ接続部441が底部41Bに取り付けられる。また、一端側接続部材44は、ボルト孔442を介してブラケット12Bの保持孔12Bhにボルト等の固定部材により連結される(後述する
図4参照)。なお、ボルト孔442は保持孔12Bhに対して回転可能に連結する。従って、緩衝器40は、一端側接続部材44を介してブラケット12Bに対して回転可能に接続する(後述する
図4参照)。
【0019】
(他端側接続部材45)
他端側接続部材45は、ロッド接続部451と、ボルト孔452とを有する。ロッド接続部451は、懸架スプリング30の内径よりも大きい外径を有する円板状に形成される。そして、他端側接続部材45は、ロッド接続部451にてピストンロッド43の他端部に連結するとともに、懸架スプリング30を保持する。また、他端側接続部材45は、ボルト孔452を介して、ボトムケース部60の後述する緩衝器保持部614のボルト孔614Bにボルト等の固定部材によって連結される(後述の
図4参照)。なお、ボルト孔452はボルト孔614Bに対して回転可能に連結する。従って、緩衝器40は、他端側接続部材45を介してボトムケース部60に対して回転可能に接続する(後述の
図4参照)。
【0020】
図4は、フォークパイプ部50およびボトムケース部60の断面図である。
〔フォークパイプ部50の構成・機能〕
フォークパイプ部50は、
図4に示すように、フォークパイプ51と、ストッパシート52と、ストッパラバー53とを有している。
(フォークパイプ51)
フォークパイプ51は、軸方向に長く延びた円管形状の部材である。また、本実施形態では、フォークパイプ51の内径および外径が軸方向に一定であるいわゆる直管状に形成される。フォークパイプ51の一端部は、上述したブラケット12Bに取り付けられ、ブラケット12Bとの関係では軸方向に移動しないように固定される。また、フォークパイプ51の他端部には、ストッパシート52を保持する周方向に形成された溝である環状溝部51Rが形成される。
【0021】
(ストッパシート52)
ストッパシート52は、円筒状の部材であって、フォークパイプ51の他端部に取り付けられる。また、ストッパシート52は、内周面にて内側に突出した環状突起52Pを有している。そして、ストッパシート52は、環状突起52Pがフォークパイプ51の環状溝部51Rに嵌め込まれる。ストッパシート52は、フロントフォーク14の伸張時に、ストッパラバー53を介して後述する他端側ロッドガイド部63に引っ掛かることで、フォークパイプ51がボトムケース部60から抜け出ないように作用する。
【0022】
(ストッパラバー53)
ストッパラバー53は、円筒状の部材であって、ゴムなどの衝撃を吸収することが可能な材料によって構成される。そして、ストッパラバー53は、フォークパイプ51においてストッパシート52よりも軸方向の内側に設けられる。そして、ストッパラバー53は、
ストッパシート52と後述する他端側ロッドガイド部63との間に位置し、フロントフォーク14の伸張時に後述する他端側ロッドガイド部63および
ストッパシート52の損傷を抑制する。
【0023】
〔ボトムケース部60の構成・機能〕
ボトムケース部60は、フォークパイプ51を軸方向に移動可能に収容するボトムケース61と、一端側ロッドガイド部62と、他端側ロッドガイド部63と、スライド部64と、ダストシール部65とを有している。
(ボトムケース61)
ボトムケース61は、内側が筒状に形成されており、一端部から他端部にかけて、第1筒部611と、第1筒部611に連続する第2筒部612と、第2筒部612に連続する第3筒部613とを有する。また、ボトムケース61は、外側に、緩衝器保持部614、車軸保持部615、およびキャリパ保持部616を有している。
【0024】
第1筒部611、第2筒部612および第3筒部613は、少なくともフォークパイプ51の外径よりも大きな内径を有する。そして、第1筒部611、第2筒部612および第3筒部613において、フォークパイプ51が軸方向に移動可能に構成する。
なお、本実施形態では、ボトムケース61の第1筒部611、第2筒部612および第3筒部613が保持部の一例として機能する。
【0025】
そして、第1筒部611は、一端側ロッドガイド部62を保持する箇所を形成する。すなわち、第1筒部611においては、一端側ロッドガイド部62を介してフォークパイプ51を保持する。
また、第2筒部612は、第1筒部611の内径よりも小さく形成された箇所である。そして、第2筒部612は、スライド部64を保持する箇所を形成する。
【0026】
さらに、第3筒部613は、第2筒部612の内径よりも大きく形成された箇所であって、フォークパイプ51の他端部に設けられるストッパシート52およびストッパラバー53の外径よりも大きく形成される。そして、第3筒部613は、他端側ロッドガイド部63を保持するとともに、ボトムケース61内におけるストッパシート52およびストッパラバー53の移動を可能にする区間を形成する。具体的には、本実施形態では、ボトムケース61は、フォークパイプ51が相対的に移動する際に、フォークパイプ51の他端部が第3筒部613内に収容されたり、第3筒部613よりも突出したりする。
このように、ボトムケース61の他端部を開口した筒状形状にし、フォークパイプ51がボトムケース61を貫通するように構成している。
【0027】
連結部の一例としての緩衝器保持部614は、ボトムケース61の他端部に設けられ、ボトムケース61の径方向外側に突出した部分であって、ボルト等の固定部材が挿入されるボルト孔614Bを有する。そして、緩衝器保持部614は、ボルト孔614Bに固定部材を用いて他端側接続部材45のボルト孔452を連結することで、緩衝器40のピストンロッド43側(
図3参照)を支持する。
【0028】
車軸保持部615は、ボトムケース61にて、緩衝器保持部614のボルト孔614Bよりもさらに他端側に設けられる。そして、車軸保持部615は、ボトムケース61にて、緩衝器保持部614(ボルト孔614B)とは異なる箇所に形成される。車軸保持部615は、ボトムケース61の径方向外側に突出した部分であって、前輪15の車軸15Sが挿入される車軸孔615Sを有する。そして、車軸保持部615は、車軸孔615Sに車軸15S(
図1参照)が通される。
【0029】
キャリパ保持部616は、ボトムケース61の他端部に設けられ、ボトムケース61の径方向外側に突出した部分であって、ボルト等の固定部材が挿入されるボルト孔616Bを有する。本実施形態では、キャリパ保持部616は、ボトムケース61の他端部において緩衝器保持部614および車軸保持部615の反対側に設けられる。そして、キャリパ保持部616は、固定部材を用いてボルト孔616Bにブレーキキャリパ17(
図2参照)を固定する。
【0030】
(一端側ロッドガイド部62)
一端側ロッドガイド部62は、ロッドガイド621と、ガイドブッシュ622と、Oリング623と、ワッシャ624とを有している。
ロッドガイド621は、円柱状の概形を有する部材であって、内周部がフォークパイプ51の外径よりも大きく、外周部が第1筒部611の内径と略等しい外径を有している。そして、ロッドガイド621は、第1筒部611にてボトムケース61に圧入される。
ガイドブッシュ622は、ロッドガイド621の内側に設けられる。そして、ガイドブッシュ622は、内周部においてフォークパイプ51を軸方向に摺動可能に支持する。
【0031】
Oリング623は、ロッドガイド621の内側であって、ガイドブッシュ622よりも軸方向の外側に設けられる。Oリング623は、ゴムなどの弾性部材であって、耐油性を有する材料を用いている。そして、Oリング623は、ロッドガイド621とフォークパイプ51との間をシールして、後述するスライド部64の潤滑剤の流出を抑制する。
【0032】
ワッシャ624は、フォークパイプ51の外径よりも大きい内径の開口を有するとともに、第1筒部611の内径と略等しい外径を有する円板状の部材である。ワッシャ624は、第1筒部611と第2筒部612とによって形成される段差部と、一端側ロッドガイド部62の他端部とのに挟み込まれて、ガイドブッシュ622のロッドガイド621からの抜けを防止する。
【0033】
(他端側ロッドガイド部63)
他端側ロッドガイド部63は、ロッドガイド631、ガイドブッシュ632、Oリング633およびワッシャ634を有している。なお、他端側ロッドガイド部63の構成および機能は、基本的には上述した一端側ロッドガイド部62と同様である。従って、基本構成についてはその詳細な説明を省略する。
ロッドガイド631は、第3筒部613にてボトムケース61に圧入される。また、ガイドブッシュ632は、ロッドガイド631の内側に設けられる。そして、ガイドブッシュ632は、内周部においてフォークパイプ51を軸方向に摺動可能に支持する。
【0034】
Oリング633は、ロッドガイド631とフォークパイプ51との間をシールして、後述するスライド部64の潤滑剤の流出を抑制する。また、ワッシャ634は、ガイドブッシュ632のロッドガイド631からの抜けを防止する。
【0035】
以上のように、本実施形態では、一端側ロッドガイド部62および他端側ロッドガイド部63によって、ボトムケース部60におけるフォークパイプ51を軸方向における2点で移動可能に支持する。また、ボトムケース61の一端側と他端側とのそれぞれ設けられるガイドブッシュ(622,632)およびOリング(623,633)により、後述のスライド部64の潤滑剤の流出を防止する。
【0036】
図5は、ボトムケース部60のスライド部64周辺の断面図である。
スライド部64は、潤滑剤保持部材641を備えて構成される。
潤滑剤保持部材641は、低粘度のグリスなどの潤滑剤が含浸される部材である。潤滑剤保持部材641は、内部に細かな孔が無数に空いた多孔質の材料であって、耐油性を有する材料を用いる。さらに、潤滑剤保持部材641は、対向するフォークパイプ51の表面を損傷させないよう例えば軟らかい弾性部材などによって構成される。例えば、合成樹脂を発泡形成した合成スポンジなどを用いることができる。
【0037】
潤滑剤保持部材641は、円筒形状を有し、内径がフォークパイプ51と略等しく設定され、外径が第2筒部612と略等しく形成される。そして、潤滑剤保持部材641は、グリスなどの潤滑剤を常にフォークパイプ51の表面に供給するように作用する。
【0038】
さらに、潤滑剤保持部材641は、内周部において、周方向に形成される溝64Tを備えている。この溝64Tは、軸方向において複数設けられる。また、
図5の例では、溝64Tは、断面がT字状に形成される。この溝64Tの断面の形状は、T字状の他、逆テーパ状などであっても良い。すなわち、溝64Tの断面は、径方向に外周部側となる奧側(溝の底側)の幅W2と比較して、フォークパイプ51との対向部側の幅W1が狭くなっていれば良い。
【0039】
そして、本実施形態では、潤滑剤保持部材641に溝64Tを形成することによって、例えばフォークパイプ51表面に外部から異物が侵入した場合であっても、溝64Tにて異物を回収して取り込むことによって、フォークパイプ51の表面から異物を退けるようにしている。
さらに、溝64Tは、フォークパイプ51側となる幅W1が、奧側の幅W2よりも狭くなっているため、一度取り込んだ異物が再度フォークパイプ51側に出ないようにしている。
【0040】
なお、本実施形態では、グリスなどの潤滑剤を潤滑剤保持部材641内部に含浸させる構成としているが、上述した溝64Tによって形成される空間にグリスが満たさせるように構成しても構わない。この場合、潤滑剤保持部材641によって、フォークパイプ51の表面に対して潤滑剤をより多く供給でき、フォークパイプ51の安定したスライドを実現できる。
また、溝64Tは、軸方向に異なる大きさ、(溝間の)間隔を部分的に異なるようにしても良く、さらに、一部の形状を異なるように構成しても良い。
【0041】
(ダストシール部65)
ダストシール部65は、シール本体部651とスクレーパ652とを有している。
シール本体部651は、
図5に示すように、軸方向の他端側が第1筒部611の外周部に引っ掛かるようにして取り付けられ、一端側がフォークパイプ51の外周面に対向するように設けられる。
【0042】
スクレーパ652は、シール本体部651の一端側に取り付けられた、円筒形状の部材である。スクレーパ652は、内周部にてフォークパイプ51側に向けて突出する複数の環状突起65Rを有している。そして、これら複数の環状突起65Rが内周部において複数連なることによって、複数の溝部65Vが形成される。
環状突起65Rは、フォークパイプ51の軸方向と略直交する面に沿う垂直面R1と、垂直面R1よりもスライド部64側に位置し、軸方向と略直交する面に対して傾斜する傾斜面R2によって構成される。
【0043】
そして、ダストシール部65は、ボトムケース61の一端部に位置して、ボトムケース61内部への異物の進入を抑制する。
特に、端部に位置するスクレーパ652においては、外側から内側へと異物が侵入しようとする際、異物に対して垂直面R1が対向する。垂直面R1とフォークパイプ51の表面との間には、異物が入り込む余地がないため、異物はボトムケース61の内部へと進入し難い。
一方で、例えばボトムケース61内部に入り込んでしまった異物に対しては、傾斜面R2が対向する。そのため、傾斜面R2とフォークパイプ51との間にて異物が挟まれた状態が生じる。さらに、フォークパイプ51がスクレーパ652に対して相対的に移動することで、傾斜面R2は異物により押されて変形する。その結果、異物は傾斜面R2を乗り越えるようにして、一段外側に位置する溝部65Vへと移動する。そして、最終的に、異物は、ダストシール部65の外側へと排出される。
【0044】
〔フロントフォーク14の動作〕
図6は、フロントフォーク14の動作を説明するための図である。
なお、
図6では左側フロントフォーク部14Lを例に説明するとともに、
図6(a)には圧縮行程時の状態を示し、
図6(b)には伸張行程時の状態を示す。
まず、圧縮行程時における動作について説明する。
図6(a)に示すように、フロントフォーク14が圧縮する方向の力を受けると、懸架スプリング30が圧縮される。さらに、緩衝器40においては、懸架スプリング30における振幅力を減衰させる。具体的には、ピストン42がシリンダ41S(
図3参照)を摺動する際の摩擦により減衰力が発生する。さらに、ピストン42の貫通口42H(
図3参照)を介した気体の流れの抵抗によっても減衰力が発生する。
【0045】
また、フロントフォーク14が圧縮する方向の力を受けると、フォークパイプ部50の一端部に対して、ボトムケース部60の一端部が相対的に近づくように移動する。このように、フォークパイプ51は、ボトムケース部60の移動を案内する。この場合、フォークパイプ51の他端部は、ボトムケース61の他端部において突出する。
なお、ボトムケース部60では、スライド部64においてフォークパイプ51に潤滑剤を供給しながら、フォークパイプ51を摺動可能に支持するため、フォークパイプ51の摩耗などの損傷が抑制される。
【0046】
続いて、伸張行程時における動作について説明する。
図6(b)に示すように、フロントフォーク14が伸張する方向の力を受けると、懸架スプリング30が伸張する。さらに、緩衝器40においては、懸架スプリング30における振幅力を減衰させる。具体的には、ピストン42がシリンダ41S(
図3参照)を摺動する際の摩擦により減衰力が発生する。さらに、ピストン42の貫通口42H(
図3参照)を介した気体の流れの抵抗によっても減衰力が発生する。
【0047】
また、フロントフォーク14が伸張する方向の力を受けると、フォークパイプ部50の一端部に対して、ボトムケース部60の一端部が相対的に遠ざかるように移動する。このように、フォークパイプ51は、ボトムケース部60の移動を案内する。この場合、フォークパイプ51の他端部は、ボトムケース61の第3筒部613内に収容される。
【0048】
以上のように構成され動作する本実施形態のフロントフォーク14は、懸架スプリング30や緩衝器40の構成を変更する場合に、懸架スプリング30や緩衝器40の着脱を容易に行うことを可能にする。
【0049】
ここで、従来技術のように、例えばフォークパイプ内部に懸架スプリングや緩衝装置が設けられている場合、懸架スプリングおよび緩衝装置を替える際に、フォークパイプそのものをフロントフォークから取り外さなければならない。また、フォークパイプの端部に車輪の車軸を通す車軸孔が設けられる場合、懸架スプリングおよび緩衝装置を替える際に、車輪を取り外す必要がある。
【0050】
これに対して、本実施形態が適用されるフロントフォーク14では、懸架スプリング30および緩衝器40は、フォークパイプ部50およびボトムケース部60とは分離して構成される。また、ボトムケース部60において、緩衝器保持部614と車軸保持部615とは別に構成される。従って、本実施形態のフロントフォーク14では、懸架スプリング30や緩衝器40の構成を変更する際に、懸架スプリング30や緩衝器40の構成の変更や交換を容易に行うことができる。
【0051】
また、本実施形態では、ボトムケース部60において、
第1筒部611、第2筒部612、第3筒部613、緩衝器保持部614
および車軸保持部615
が一体形成され、緩衝器40が緩衝器保持部614に直接的に連結される。従って、前輪15から受ける衝撃を懸架スプリング30および緩衝器40に直接的に伝えることができる。また、例えばリンク機構などを介さないことにより、装置の複雑化を抑制するとともに信頼性を向上させることができる。
【0052】
さらに、本実施形態のフロントフォーク14では、フォークパイプ51をグリスなどの潤滑剤を介して摺動保持する構成にすることによって、例えば流動性の高いオイルを内部に封入するような場合と比較して、高い気密性が求められない。そのため、フォークパイプ51を保持するボトムケース61を、開口を有する単純な円筒形状に形成することができる。そして、フォークパイプ51をボトムケース61に貫通させることができる。
従って、フォークパイプ51の形状の単純化に伴う加工容易性の向上とともに、ボトムケース61を例えばダイキャストにより製造可能とするなど加工を容易にし、小型化を図ることが可能となる。
【0053】
図7は、変形例のフォークパイプ251を説明するための図である。
図7に示すように、フォークパイプ251は、円筒形状を有する部材であって、他端側の一端側と比較して外径が大きく形成される。すなわち、変形例のフォークパイプ251は、一端部においてブラケット12Bにて保持される部分の外径に対して、他端部にてボトムケース部60に保持される部分の外径を大きくすることができる。
本実施形態が適用されるフロントフォーク14では、フォークパイプ部およびボトムケース部の構成が、内部に減衰機構あるいは懸架スプリングを持たずに摺動するだけの構成であり従来技術と比較して単純化されている。そのため、
図7に示す変形例のように、フォークパイプ251の外径を軸方向に異ならせるといった仕様の変更を容易に行うことを可能にする。
【0054】
なお、上述した実施形態においては、緩衝器40は、気体が収容されるシリンダの内部にてピストンを摺動させる形式を採用しているが、これに限定されるものではない。例えば、シリンダ内部にオイルを収容し、ピストンがオイル液中を移動するいわゆるオイルダンパを用いるなど、各種緩衝器の構成を用いて構わない。
さらに、本実施形態では、自動二輪車に本発明に係わる懸架装置(フロントフォーク14)を適用しているが、これに限定されるものではない。例えば、本発明に係わる懸架装置は、自動三輪車等の他の車体にも適用することができる。