JP2006183801A - 二輪車等のフロントフォーク - Google Patents

Abstract

【課題】 二輪車等のフロントフォークにおいて、耐久性及び路面入力の吸収性の優れたフリーバルブ機構を提供すること。
【解決手段】 インナチューブ１２の下端部の内周に固定したバルブシート部材３７の上面に形成したテーパ状のバルブシート面３２ａとバルブストッパ３０との間に、環状のフリーバルブ３３を中空パイプ２２の外周との間に環状の隙間を設けて上下に移動自在に設け、フリーバルブ３３の上側にフリーバルブ３３をテーパ状のバルブシート面３２ａに付勢する板スプリングを設けたフロントフォークにおいて、板スプリング４１が環状部４１ａと、環状部４１ａの内周に半径方向に延びる複数の爪部４１ｂからなり、自由状態で平坦な形状をなすもの。
【選択図】 図３

Description

本発明は二輪車等のフロントフォークのバルブ構造に関する。

特許文献１には、本願の図８に示すように、薄板状リング体７ａの中央部にシートパイプ２を挿通する孔７ｂを形成し、更にリング体７ａの外周には径方向に延びる３個の腕部７ｃを形成したバルブスプリング７が開示されている。

その公報の第1図の右半分に示すように、このバルブスプリング７はフリーバルブ６がテーパ面６ａに着座する状態又は初期荷重がかかった状態で、外周の各腕部７ｃが上方に湾曲した形状をなす。そして、荷重がかかっていない自由状態でも湾曲した形状をなすものである。

また、公報の第１図の左半分に示すように、フリーバルブ６がテーパ面６ａから離座した状態、つまり荷重が増大した状態で内周の環状部７ｄが上方に撓む。その結果、仮想的に各腕部７ｃの先端部を円周方向に結ぶ外径（本出願の図８に符号Ａで示す）が拡径して、バルブスプリング７が平坦になることを許容する。

しかしながら、バルブスプリング７が自由状態で湾曲した形状であると、加工時の残留応力等によりバルブスプリング７の耐久性がないという問題がある。

また、特許文献２には、本願の図９に示すように、円板状の弾性体打ち抜きによってシートパイプ２を挿通する孔７ａを中央部に形成し、更に作動油を通す３個の油孔７ｂを形成したバルブスプリング７が開示されている。即ち、この公報の第１図に右半分に示すように、フリーバルブが着座する状態では略平坦な形状をなし、この状態からフロントフォークが圧縮すると、この公報の第１図左半分に示すようにフリーバルブ６が上動してバルブスプリング７の内周部が上方に撓む。

しかしながら、バルブスプリング７の腕部７ｃの内周側の先端部は内側の環状部（本出願の図９に符号７ｄで示す）によって連結されているので、撓み難いという問題がある。その結果、圧縮時の減衰力が高くなって路面入力の吸収性が悪くなるという不具合がある。
実公平4-7386（第１図、第２図） 実開昭63-160455（第１図、第２図）

本発明の課題は、二輪車等のフロントフォークにおいて、耐久性及び路面入力の吸収性の優れたフリーバルブ機構を提供することにある。

請求項１の発明は、インナチューブの下端部の内周に固定したバルブシート部材の上面に形成したテーパ状のバルブシート面とバルブストッパとの間に、環状のフリーバルブを中空パイプの外周との間に環状の隙間を設けて上下に移動自在に設け、フリーバルブの上側にフリーバルブを前記テーパ状のバルブシート面に付勢する板スプリングを設けたフロントフォークにおいて、前記板スプリングが、環状部と、該環状部の内周に半径方向に延びる複数の爪部からなり、自由状態で平坦な形状をなすものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記複数の爪部を前記フリーバルブの上面に係止するとともに、前記環状部を前記バルブストッパの下面側に係止し、前記フリーバルブの半径方向の係止面の幅が該バルブストッパの下面側の半径方向の係止面の幅より大きく形成されたものである。

請求項３の発明は、請求項２の発明において更に、前記バルブストッパと前記バルブシート部材の間に、内周に筒状の支持部を形成したスペーサの鍔部を挟持し、該支持部の下面に前記平坦な板スプリングの環状部を係止するとともに、前記複数の爪部を前記フリーバルブの上面に該板スプリングに初期荷重を与えた状態で係止したものである。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの発明において更に、前記フリーバルブの上面に半径方向に延びる複数の溝を形成し、該複数の溝の底部に前記板スプリングの複数の爪部を係止したものである。

請求項５の発明は、請求項４の発明において更に、前記フリーバルブの溝の底部がフリーバルブの内周部に形成した平坦部と該平坦部から外周に向かって下降する傾斜部とからなるようにしたものである。

請求項６の発明は、請求項３の発明において更に、前記バルブストッパが、環状部と、該環状部の内周に半径方向に延びる複数のストッパ部からなり、該バルブストッパが平坦な板状に形成されてなるものである。

（請求項１）
(a)板スプリングは荷重がかかっていない自由状態で平坦な形状をなすので、従来技術の如く自由状態で撓んだ形状をなす板スプリングに比べ耐久性に優れる。

(b)板スプリングの環状部の内周に形成した複数の爪部の先端部が周方向に互いに分離しているので、板スプリングは自由状態の平坦な状態から容易に上方に撓むことができる。

（請求項２）
(c)フリーバルブの半径方向の係止面の幅Ｒ1（図３）がバルブストッパの下面側の半径方向の係止面の幅Ｒ2より大きく形成されるので、平坦な板スプリングの環状部の内周に形成した複数の爪部（内爪）が上方に撓んで、仮想的に複数の爪部の先端部を結ぶ内径（図４に２点鎖線Ｂで示す）が縮径しても、フリーバルブとの係止が外れることがない。

（請求項３）
(d)バルブストッパとバルブシート部材の間に、内周に筒状の支持部を形成したスペーサの鍔部を挟持し、支持部の下面に平坦な板スプリングの環状部を係止するとともに、複数の爪部をフリーバルブの上面に、板スプリングに初期荷重を与えた状態で係止したので、筒状の支持部の軸方向の長さを適宜変更したスペーサを用意して板スプリングの初期荷重を調整することができる。

（請求項４）
(e)フリーバルブの上面に半径方向に延びる複数の溝を形成し、複数の溝の底部に板スプリングの複数の爪部を係止したので、
1)フリーバルブが上動した際に、フリーバルブの上面の溝内に収容した板スプリングの爪部がバルブストッパの下面に衝合することがないので、板スプリングの損傷等がなく、耐久性が向上する、
2)溝によって、フリーバルブと板スプリングの一定以上の相対回転が抑えられ、また、板スプリングは初期荷重を付与されてスペーサの下面側の係止面に当接するので、その摩擦力により板スプリングとスペーサの下面側の係止面とのフリーバルブの回転が抑えられ、その結果、フリーバルブの回転が抑えられて圧縮時の減衰力が安定する。

（請求項５）
(f)フリーバルブの溝の底部がフリーバルブの内周部に形成した平坦部と、平坦部から外周に向かって下降する傾斜部とからなる。爪部は平坦部に係止するので、板スプリングが傾斜部に沿ってスムーズに撓むことができる。その結果、フリーバルブの爪部の折損等がなくなり耐久性を向上することができる。

（請求項６）
（g）環状部と、環状部の内周に半径方向に延びる複数のストッパ部からなるバルブストッパが平坦な板状に形成されているので、バルブストッパの加工コストを低減することができる。

図１は本発明のフロントフォークを伸張状態において示す全体断面図、図２は図１の要部を示す断面図、図３は図２の要部拡大図、図４は板スプリングの平面図、図５はフリーバルブの上面図、図６は図５のＡ−Ａ線における断面図、図７はバルブストッパの平面図、図８は特許文献１における板スプリングを示す平面図、図９は特許文献２における板スプリングを示す平面図である。

フロントフォーク１０は、自動二輪車等に用いられ、図１に示す如く、一端が閉じ、他端が開口する車輪側のアウタチューブ１１（車輪側チューブ）に、車体側のインナチューブ１２（車体側チューブ）を摺動自在に挿入している。アウタチューブ１１のインナチューブ１２が挿入される開口端には、ガイドブッシュ１３、シールスペーサ１４、オイルシール１５、ストッパリング１６、ダストシール１７、ケースカバー１８が設けられる。インナチューブ１２のアウタチューブ１１に挿入される下端外周部には、スライドブッシュ２０が設けられる。

アウタチューブ１１の底部には銅パッキン２１Ａを介してボルト２１が挿入され、このボルト２１により固定される中空パイプ２２が立設している。中空パイプ２２は上端部に拡径部２２ａを備え、拡径部２２ａの外周の環状溝２２ｂに嵌着したピストンリング２３を介してインナチューブ１２の内周に摺接する。中空パイプ２２は外側に油室Ｓを区画し、内側に油室Ｒ1と上部の気体室Ｒ2からなる油溜室Ｒを区画する。

インナチューブ１２の上端部にはＯリング１９を介してキャップボルト２３が螺着され、中空パイプ２２の拡径部２２ａに下端部を支持された懸架スプリング２４の上端部をワッシャ２５とスプリングカラー２６を介してキャップボルト２３に支持する。

インナチューブ１２の下端部の内周に段差部１２ａを形成し、この段差部１２ａにバルブストッパ３０、スペーサ３１、オイルロックカラー３２からなるバルブシート部材を順に当て止めし、インナチューブ１２の先端部を加締めて、これらを固定している。

オイルロックカラー３２の内周の上面にテーパ状のバルブシート面３２ａを形成し、バルブストッパ３０との間に、環状のフリーバルブ３３を中空パイプ２２の外周との間に環状の隙間αを設けて上下に移動自在に設けている。また、フリーバルブ３３の上面には板スプリング４１を設けて、フリーバルブ３３をテーパ状のバルブシート面３２ａに付勢している。

オイルロックカラー３２は、中空パイプ２２の外側に設けた油室Ｓを上油室Ｓ1と下油室Ｓ2に区画する。また、中空パイプ２２の下端部に複数の通孔４０を設けて、外側の油室Ｓと内側の油溜室Ｒを連通する。また、中空パイプ２２の上端部にオリフィス孔３５を設けて、油室Ｓと油溜室Ｒを連通する。

バルブストッパ３０と中空パイプ２２に設けた拡径部２２ａの間に、リバウンドスプリング３６を設け、最伸張時の緩衝をなす。また、中空パイプ２２の下端部とアウタチューブ１１の底部との間にオイルロックピース３７を挟持し、最圧縮時にオイルロックカラー３２のオイルロックカラー３２の下部に作動油を閉じ込めて最圧縮時の緩衝をなす。

また、オイルロックカラー３２に孔３２ｂを設け、かつインナチューブ１２のオイルロックカラー３２を設けた部分に孔１２ｂを設け、アウタチューブ１１のガイドブッシュ１３、インナチューブ１２のスライドブッシュ２０、及びそれらガイドブッシュ１３、スライドブッシュ２０に挟まれるアウタチューブ１１とインナチューブ１２間のスペースＳ3に油室Ｓの作動油を供給し、ガイドブッシュ１３の潤滑、両チューブ１１、１２間のスペースＳ3の容積補償を行なう。

ところで、オイルロックカラー３２の上面のバルブシート面３２ａの上端部には、図２に示すように、環状の突部３２ｂを軸方向に形成し、この突部３２ｂとバルブストッパ３０との間にスペーサ３１を挟持する。スペーサ３１は鍔部３１ａと鍔部３１ａの内周に一体に形成され、鍔部３１ａより下方に延設する筒状の支持部３１ｂからなり、スペーサ３１の鍔部３１ａをオイルロックカラー３２の環状の突部３２ｂとバルブストッパ３０との間に挟持し、スペーサ３１の筒状の支持部３１ｂをオイルロックカラー３２の突部３２ｂの内周に嵌装する。スペーサ３１の筒状の支持部３１ｂの下面はバルブストッパ３０の下面側の係止面を構成している。

フリーバルブ３３は図５、６にも示すように、合成樹脂製の環状体からなり、断面Ｄ形状をなす。フリーバルブ３３の下面は中心軸線Ｌ上に中心Ｏを有する球面Ｒの一部からなる。フリーバルブ３３の内周には６つの円弧状の突部３３ｂが等間隔に形成され、フリーバルブ３３の中空パイプに対する偏心を防ぎ、中空パイプとの間に形成される環状の隙間αを一定に保つことにより流量係数が変わらないようにしている。

フリーバルブ３３の上面には、半径方向に貫通して延びる３つの溝３４が等間隔に形成される。溝３４の底部は、図３に示すように、内周部に形成した平坦部３４ａとこの平坦部３４ａから外周に向かって下降する傾斜部３４ｂとからなる。

バルブストッパ３０は、図７に示すように、環状部３０ａと環状部３０ａの内周に半径方向に延びる４つのストッパ部３０ｂを等間隔に形成したものからなり、平坦な板状に形成されている。また、バルブストッパ３０のストッパ部３０ｂの幅はフリーバルブ３３の溝３４の幅より大きく形成されている。

バルブストッパ３０のストッパ部３０ｂはフリーバルブ３３の上動を規制し、４つのストッパ部３０ｂの間に作動油の流路を形成する。

板スプリング４１は、図４に示すように、環状部４１ａと環状部４１ａの内周に半径方向に延びる３つの爪部４１ｂからなる。３つの爪部４１ｂは等間隔に形成される。板スプリング４１は自由状態、即ち、荷重がかかっていない状態で平坦な形状をしている。各爪部４１ｂの先端部は、その先端部が周方向に互いに分離されて互いに独立している。つまり、爪部４１ｂと爪部４１ｂの間は内周側が開口し、図９に示す特許文献２の如く、３つの爪部４１ｂの先端部が内側の環状部（図９に符号７ｄで示す）で連結されていないので、板スプリング４１は容易に撓むことができる。

板スプリング４１の環状部４１ａは、図３に示すように、スペーサ３１の支持部３１ｂの下面とオイルロックカラー３２の上面に形成したテーパ状のバルブシート面３２ａとの間に係止されて、軸方向に固定される。また、板スプリング４１の環状部４１ａは、オイルロックカラー３２の環状の突部３２ｂの内周にて径方向の移動を規制される。しかしながら、軸方向及び径方向に完全に固定されるわけではなく、軸方向と径方向に若干（0.1〜0.2mm程度）の隙間を有し、板スプリング４１は僅かに軸方向及び径方向に移動できる。

フリーバルブ３３の上面に形成された３つの溝３４の底部に板スプリング４１の内周の３つの爪部４１ｂが係止される。フリーバルブ３３は作動油の受圧面を形成するため、その半径方向の幅Ｒ1はスペーサ３１の筒状の支持部３１ｂの下面の半径方向の幅Ｒ2より大きく形成されている。その結果、図３に示すように、板スプリング４１の内周の３つの爪部４１ｂのフリーバルブ３３の上面への係り代（当接長さ）をスペーサ３１の下面への係り代（当接長さ）より大きく取ることができる。従って、圧縮行程時にフリーバルブ３３が上動して板スプリング４１の内周の爪部４１ｂが上方に撓んで、板スプリング４１の内径が縮径しても、フリーバルブ３３の上面との係止が外れることがない（外爪にした場合には、外爪とスペーサ３１の下面への係り代が小さいので外爪の係止が外れるおそれがある）。

そして、板スプリング４１は、フリーバルブ３３の上面とスペーサ３１の筒状の支持部３１ｂの下面、即ち、バルブストッパ３０の下面側の係止面との間に初期荷重を与えた状態で係止される。

板スプリング４１の内周の爪部４１ｂは伸張行程及び静止状態では、図３に示すように平坦部３４ａに係止し、圧縮行程時に上動すると傾斜部３４ｂに係止する。

フロントフォーク１０にあっては、車両が受ける衝撃を懸架スプリング２４と気体室Ｒ2の空気ばねによって吸収して緩和し、この衝撃の吸収に伴なう懸架スプリング２４の振動を以下の減衰作用により制振する。

（圧縮行程）
フロントフォーク１０の圧縮行程では、インナチューブ１２が図１の伸張状態から下降すると、オイルロックカラー３２の下部の下油室Ｓ2の圧力が上昇し、図２の左半分に示すように、フリーバルブ３３が板スプリング４１の内周の３つの爪部４１ｂを撓めて上動し、フリーバルブ３３とオイルロックカラー３２の上面のテーパ状のバルブシート面３２ａとの間の流路を開く。下油室Ｓ2の作動油はこのフリーバルブ３３とバルブシート面３２ａとの間の流路を通り、更にバルブストッパ３０の４つのストッパ３０ｂの間の流路を通って上油室Ｓ1の側に置換する。また、インナチューブ１２の断面積×ストローク分の油が下油室Ｓ2から中空パイプ２２の下部の通孔４０を通って内側の油溜室Ｒに移動する。そして、作動油が通孔４０を通るときの通路抵抗で圧縮時の減衰力を発生する。

最圧縮時には、オイルロックカラー３２が中空パイプ２２の下端部の外周に設けたオイルロックピース３７の外周に微小隙間を介して嵌合して、オイルロックカラー３２の下部に作動油を閉じ込めて最圧縮時の緩衝をなす。

（伸張行程）
フロントフォーク１０の伸張行程では、インナチューブ１２が圧縮状態から上昇すると、オイルロックカラー３２の上部の上油室Ｓ1の圧力が上昇すること、及び、板スプリング４１の付勢力により、図２の右半分に示すように、フリーバルブ３３がオイルロックカラー３２の上面のバルブシート面３２ａに着座せしめられる。上油室Ｓ1の油はフリーバルブ３３の内周と中空パイプ２２の間の環状隙間αから下油室Ｓ2に移動する。また、他の作動油は中空パイプ２２の上部に形成したオリフィス孔３５を介して中空パイプ２２の内側の油溜室Ｒに流れる。上油室Ｓ1の油がフリーバルブ３３の内周の環状隙間αを通るときの通路抵抗、及び上油室Ｓ1の油が中空パイプ２２のオリフィス孔３５から油溜室Ｒに移動する際にオリフィス孔３５で生ずる通路抵抗に起因する減衰力を生ずる。

また、この伸張行程では、インナチューブ１２の断面積×ストローク分の油が油溜室Ｒから下油室Ｓ2に補給される。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)板スプリング４１は荷重がかかっていない自由状態で平坦な形状をなすので、従来技術の如く自由状態で撓んだ形状をなす板スプリングに比べ耐久性に優れる。

(b)板スプリング４１の環状部４１ａの内周に形成した複数の爪部４１ｂの先端部が周方向に互いに分離しているので、板スプリング４１は自由状態の平坦な状態から容易に上方に撓むことができる。

(c)フリーバルブ３３の半径方向の係止面の幅Ｒ1（図３）がバルブストッパ３０の下面側の半径方向の係止面の幅Ｒ2より大きく形成されるので、平坦な板スプリング４１の環状部４１ａの内周に形成した複数の爪部４１ｂ（内爪）が上方に撓んで、仮想的に複数の爪部４１ｂの先端部を結ぶ内径（図４に２点鎖線Ｂで示す）が縮径しても、フリーバルブ３３との係止が外れることがない。

(d)バルブストッパ３０とバルブシート部材（オイルロックカラー）３２の間に、内周に筒状の支持部３１ｂを形成したスペーサ３１の鍔部３１ａを挟持し、支持部３１ｂの下面に平坦な板スプリング４１の環状部４１ａを係止するとともに、複数の爪部４１ｂをフリーバルブ３３の上面に、板スプリング４１に初期荷重を与えた状態で係止したので、筒状の支持部３１ｂの軸方向の長さを適宜変更したスペーサ３１を用意して板スプリング４１の初期荷重を調整することができる。

(e)フリーバルブ３３の上面に半径方向に延びる複数の溝３４を形成し、複数の溝３４の底部に板フリーバルブ４１の複数の爪部４１ｂを係止したので、
1)フリーバルブ３３が上動した際に、フリーバルブ３３の上面の溝３４内に収容した板スプリング４１の爪部４１ｂがバルブストッパ３０の下面に衝合することがないので、板スプリング４１の損傷等がなく、耐久性が向上する、
2)溝３４によって、フリーバルブ３３と板スプリング４１の一定以上の相対回転が抑えられ、また、板スプリング４１は初期荷重を付与されてスペーサ３１の下面側の係止面に当接するので、その摩擦力により板スプリング４１とスペーサ３１の下面側の係止面とのフリーバルブ３３の回転が抑えられ、その結果、フリーバルブ３３の回転が抑えられて圧縮時の減衰力が安定する。

(f)フリーバルブ３３の溝３４の底部がフリーバルブ３３の内周部に形成した平坦部３４ａと平坦部３４ａから外周に向かって下降する傾斜部３４ｂとからなり、爪部４１ｂは伸張行程及び静止状態で平坦部３４ａに係止するので、板スプリング４１が傾斜部３４ｂに沿ってスムーズに撓むことができる。その結果、フリーバルブ３３の爪部４１ｂの折損等がなくなり耐久性を向上することができる。

（g）環状部３０ａと、環状部３０ａの内周に半径方向に延びる複数のストッパ部３０ｂからなるバルブストッパ３０が平坦な板状に形成されているので、バルブストッパ３０の加工コストを低減することができる。

以上のように、本発明によれば、二輪車等のフロントフォークにおいて、板スプリングからなるフリーバルブ機構の耐久性及び路面入力の吸収性を向上することができる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

図１は本発明のフロントフォークを伸張状態において示す全体断面図である。 図２は図１の要部を示す断面図である。 図３は図２の要部拡大図である。 図４は板スプリングの平面図である。 図５はフリーバルブの上面図である。 図６は図５のＡ−Ａ線における断面図である。 図７はバルブストッパの平面図である。 図８は特許文献１における板スプリングを示す平面図である。 図９は特許文献２における板スプリングを示す平面図である。

符号の説明

１０ フロントフォーク
１１ アウタチューブ（車輪側チューブ）
１２ インナチューブ（車体側チューブ）
２２ 中空パイプ
３０ バルブストッパ
３０ａ バルブストッパの環状部
３０ｂ バルブストッパのストッパ部
３１ スペーサ
３１ａ 鍔部
３１ｂ 支持部
３２ バルブシート部材（オイルロックカラー）
３２ａ バルブシート面
３３ フリーバルブ
３４ 溝
３４ａ 平坦部
３４ｂ 傾斜部
４１ 板スプリング
４１ａ 板スプリングの環状部
４１ｂ 板スプリングの爪部
Ｓ 油室
Ｒ 油溜室

Claims (6)

1. インナチューブの下端部の内周に固定したバルブシート部材の上面に形成したテーパ状のバルブシート面とバルブストッパとの間に、環状のフリーバルブを中空パイプの外周との間に環状の隙間を設けて上下に移動自在に設け、
   フリーバルブの上側にフリーバルブを前記テーパ状のバルブシート面に付勢する板スプリングを設けたフロントフォークにおいて、
   前記板スプリングが、環状部と、該環状部の内周に半径方向に延びる複数の爪部からなり、自由状態で平坦な形状をなすことを特徴とする二輪車等のフロントフォーク。
2. 前記複数の爪部を前記フリーバルブの上面に係止するとともに、前記環状部を前記バルブストッパの下面側に係止し、
   前記フリーバルブの半径方向の係止面の幅が該バルブストッパの下面側の半径方向の係止面の幅より大きく形成されたものである請求項１に記載の二輪車等のフロントフォーク。
3. 前記バルブストッパと前記バルブシート部材の間に、内周に筒状の支持部を形成したスペーサの鍔部を挟持し、該支持部の下面に前記平坦な板スプリングの環状部を係止するとともに、前記複数の爪部を前記フリーバルブの上面に該板スプリングに初期荷重を与えた状態で係止した請求項２に記載の二輪車等のフロントフォーク。
4. 前記フリーバルブの上面に半径方向に延びる複数の溝を形成し、該複数の溝の底部に前記板スプリングの複数の爪部を係止した請求項１〜３のいずれかに記載の二輪車等のフロントフォーク。
5. 前記フリーバルブの溝の底部がフリーバルブの内周部に形成した平坦部と該平坦部から外周に向かって下降する傾斜部とからなる請求項４に記載の二輪車等のフロントフォーク。
6. 前記バルブストッパが、環状部と、該環状部の内周に半径方向に延びる複数のストッパ部からなり、該バルブストッパが平坦な板状に形成されてなる請求項３に記載の二輪車等のフロントフォーク。

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