JP4579844B2 - 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、二輪車たる自転車の前輪側に架装されて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。

近年の二輪車たる自転車にあっては、たとえば、長時間走行やオフロード走行を有利にする上から、あるいは、駐輪時や搬送時などのいわゆる取り扱い時の負担を軽減する上から、可能な限りの車体重量の軽減化を図るとしている。

そして、特に、オフロード仕様の自転車にあっては、乗り心地を改善するために、後輪側にダンパやバネなどのクッションユニットを架装するだけでなく、前輪側にも油圧緩衝器として機能するフロントフォークを架装するとしている。

ところで、このフロントフォークを架装するについてだが、同じ二輪車たる自動二輪車用として開発されているフロントフォークを単に小型化しただけで、自動二輪車と比較すれば車体重量が大幅に小さくなる自転車に架装する場合には、自転車における重量の軽減化には必ずしも寄与することにはならないと指摘される可能性がある。

そこで、たとえば、特許文献１に開示されているように、フロントフォークにおける構成部品たる車体側チューブや車輪側チューブの軽量化を図る目的で、各チューブが炭素繊維強化プラスチック（以下、ＣＦＲＰと略称する）パイプからなるとする提案がなされるに至っている。

それゆえ、この特許文献１に開示のインナーチューブによれば、フロントフォークを構成する部品としての必要な強度を具有するのはもちろんであろうが、たとえば、摺動性を確保するための金属部分に対する加工が保障されながら、フロントフォークにおける重量の軽減化に寄与することになる。
特公平７‐１０６７１２号公報（特許請求の範囲 請求項１，明細書（２）頁中の左欄第２行から第１３行，明細書（２）頁中の右欄第１０行から第１３行，第１図，第２図）

しかしながら、上記した特許文献１に開示のインナーチューブにあっては、たとえば、摺動性を確保するための加工性が保障されるのはともかくとして、フロントフォークにおける重量の軽減化への寄与については、些かの不具合があると指摘される可能性がある。

すなわち、上記のインナーチューブにあっては、基材となる金属パイプの一部を残して外周部を切削し、その切削された部位にＣＦＲＰパイプを備えるようにして形成されている。

それゆえ、このインナーチューブにあっては、フロントフォークを構成する部品として必要な強度を具有しながら、金属部分となる内周部とＣＦＲＰパイプを備えない残部に対する加工が可能になるが、このＣＦＲＰパイプを備えない残部が金属材のみからなるから、インナーチューブにおける重量の軽減化が完全には達成されていないことになる。

そして、このインナーチューブを利用して構成されるフロントフォークが自転車の前輪側に架装される場合には、自動二輪車用として開発されているフロントフォークが単に小型化されて架装されるのではないにしろ、自転車における重量の軽減化に完全には寄与しないことになる。

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、構成部品たるアウターチューブをＣＦＲＰパイプで形成するとき、摺動性の保障のために金属パイプを内周に備えるとしても、いたずらな重量の増大化を招来させずして、結果として、その汎用性の向上を期待できるフロントフォーク、すなわち、自転車の前輪側に架装される油圧緩衝器としての利用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、炭素繊維強化プラスチックパイプの内周に金属パイプを連設させてなるアウターチューブと、このアウターチューブに出没可能に挿通されるインナーチューブとを有してなるフロントフォークにおいて、アウターチューブにおけるインナーチューブを挿通させない側の端部の内側に金属パイプの一端を位置決めさせると共に、インナーチューブにおけるアウターチューブ内に挿通される側の端部に筒状体を連結させ、この筒状体の外周に介装されるブッシュ部材をアウターチューブにおける金属パイプの内周に摺接させてなり、インナーチューブがアウターチューブ内から最突出する伸び切り時にアウターチューブにおける金属パイプの他端がアウターチューブにおけるインナーチューブを挿通させる開口端部まで延設されずしてブッシュ部材が摺動する範囲内に位置決められてなるとする。

それゆえ、この発明にあっては、アウターチューブにインナーチューブを出没可能に挿通させてなるフロントフォークにあって、アウターチューブが炭素繊維強化プラスチックパイプの内周に金属パイプを連設させてなるとするから、少なくとも、アウターチューブが金属材のみからなる場合に比較して、フロントフォークにおける重量の軽減化に寄与することになる。

そして、アウターチューブにおけるインナーチューブを挿通させない側の端部の内側に金属パイプの基端たる一端を位置決めさせると共にこのインナーチューブを挿通させない側の端部に金属材からなる筒状体を連結させてなるから、この筒状体に対する加工が可能になるのはもちろんのこと、この筒状体がフロントフォークの上端側を把持するブラケットたるアッパーブラケットの連結部を形成し得ることになる。

そしてまた、インナーチューブにおけるアウターチューブ内に挿通させる側の端部に筒状体を連結させると共にこのインナーチューブに連結の筒状体の外周に介装されるブッシュ部材がアウターチューブにおけるインナーチューブを挿通させる側の内周に摺接するとし、このとき、このブッシュ部材が摺接されるアウターチューブの内周にあっては、金属パイプの終端が上記のブッシュ部材の端部の配在位置よりインナーチューブにおけるアウターチューブ内に挿通されない側の端部寄りになるように位置決められるとするから、金属パイプをブッシュ部材の摺動範囲にのみに設けることが可能になり、金属パイプを必要以上に長く連設しなくて済み、アウターチューブにおける部品コストのいたずらな高騰化を阻止できることになる。

その結果、この発明によれば、構成部品たるアウターチューブをＣＦＲＰパイプで形成するとき、摺動性の保障のために金属パイプを内周に連設させるとしても、いたずらな重量の増大化といたずらな部品コストの高騰化を招来させずして、自転車の前輪側に架装される油圧緩衝器としての利用に向くフロントフォークを提供し得ることになる。

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、二輪車たる自転車の前輪側に左右で一対とされて架装されながら走行中の自転車の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。

そして、図１および図２に示するところは、左右で一対とされる場合の一方を示すもので、アウターチューブ１に対してインナーチューブ２を出没可能に挿通してなるフォーク本体の軸芯部にダンパを有していて、フォーク本体の伸縮作動時にダンパが伸縮作動して減衰機能を発揮するとしている。

また、左右で一対とされる場合の他方のフロントフォークは、図示しないが、フォーク本体がアウターチューブに対してインナーチューブを出没可能に挿通してなるが、ダンパを有せずして、このフォーク本体を伸長方向に附勢するバネ要素、すなわち、懸架バネを有してなるとしている。

このように、左右で一対とされて自転車の前輪側に架装されるフロントフォークの一方が減衰機能を発揮し、他方がバネ作用をする設定の場合には、左右に同じ構成のフロントフォークを利用しなくて済むことになるから、自転車における軽量化に寄与するのはもちろんのこと、自転車における製品コストの低廉化に寄与することになる。

ところで、図１に示すフロントフォークにあっては、アウターチューブ１とインナーチューブ２とからなるフォーク本体がいわゆる倒立型に設定されている、すなわち、アウターチューブ１が自転車におけるハンドル側に連結される車体側部材たる上端側部材とされ、このアウターチューブ１内に出没可能に挿通されるインナーチューブが自転車における車輪を連結させる車輪側部材たる下端側部材としているが、この発明が意図するところは、アウターチューブ１における重量の軽減化によってフォーク本体の重量の軽減化を図るものであるから、このフォーク本体がアウターチューブ１を下端側部材にすると共にインナーチューブを上端側部材にするいわゆる正立型に設定されてなるとしても良いことはもちろんである。

ちなみに、図示するように、フロントフォークが倒立型に設定されてなるとする場合には、これが逆の正立型に設定される場合に比較して、フロントフォークにおけるいわゆる下端側の質量を小さくすることによるバネ下荷重の軽減が可能になり、自転車におけるハンドルの操作性を向上させる上で有利となる。

つぎに、この発明におけるフロントフォークたるフォーク本体を構成するアウターチューブ１は、炭素繊維強化プラスチックパイプ、すなわち、ＣＦＲＰパイプ１１の内周に金属パイプ１２を連設させてなるとしている。

このとき、アウターチューブ1を形成するＣＦＲＰパイプ１１の肉厚と金属パイプ１２の肉厚とを比較すると、アウターチューブ１における可能な限りの重量の軽減化を図る観点から、ＣＦＲＰパイプ１１の肉厚の方が金属パイプ１２の肉厚より大きくなるように設定されている。

そして、ＣＦＲＰパイプ１１の肉厚について、図示するところでは、フォーク本体の外周に後述する筒状のブラケット１４を有してこのフォーク本体の自転車のハンドル側への連結を可能にしているので、このブラケット１４が配在されている部位の肉厚を最も厚くし、そこから図中での上端側および下端側に行くに従って徐々に肉厚を薄くするようにしており、このとき、ＣＦＲＰパイプ１１の外周側面がテーパ面に仕上げられてなるとしている。

また、インナーチューブ２における図中で上端部となるアウターチューブ１内に挿通される側の端部を、すなわち、開口端部２ａを筒状体２１およびブッシュ部材２２の介在下にアウターチューブ１に置ける金属パイプ１２の内周に摺接させるとするから、このブッシュ部材２２の摺動が保障されることになる。

また、金属パイプ１２は、アウターチューブ１の軽量化に寄与する上でそれそれ有利となる材料で形成されるとし、図示するところでは、アルミ材からなるとしている。

それゆえ、このアウターチューブ１にあっては、これがフロントフォークの構成部品とされるとき、必要な機械的強度を備えるのはもちろんのことであろうが、少なくとも、これが金属材のみからなる場合に比較して、フロントフォークにおける重量の軽減化に寄与することになる。

また、このアウターチューブ１にあっては、金属パイプ１２に対して、たとえば、ブッシュ部材２２の摺動性を保障するための加工を施すことが可能になり、少なくとも、これがＣＦＲＰパイプ１１のみからなる場合に比較して、フロントフォークの構成部品とされる上で有利となる。

一方、上記のアウターチューブ１と共にフォーク本体を形成するインナーチューブ２は、この発明にあって、特別の材料に限定される訳ではないが、図示するところでは、フォーク本体の軽量化に寄与するように、ＣＦＲＰパイプからなるとしている。

このとき、このインナーチューブ２は、図示するところでは、アウターチューブ１のように内周に金属パイプを連設させるとはしないが、このインナーチューブ２が内周に、たとえば、フリーピストンやブッシュ部材などを摺接させる設定の場合には、アウターチューブ１と同様に、ＣＦＲＰパイプの内周に金属パイプを連設させてなるとしても良いことはもちろんである。

なお、このインナーチューブ２の図示しない下端部たるアウターチューブ１内に挿通されない側の端部は、いわゆるボトム端部と称されて、多くの場合に金属材からなるアクスルブラケットを外装させ、このアクスルブラケットを介しての自転車における前輪の懸架の他に、このアクスルブラケットを利用しての、たとえば、ブレーキ機構の保持などを可能にするとしている。

以上のように形成されたアウターチューブ１とインナーチューブ２とを有してなるフォーク本体は、図示するところでは、その軸芯部にダンパを有してなるとしているが、このダンパは、図示するところでは、正立型に設定されてなるとしている。

すなわち、このダンパは、構成部品たるシリンダ体３がフォーク本体において下端側部材とされるインナーチューブ２に下端が連結されながらこのインナーチューブ２の軸芯部に立設されると共に、シリンダ体３に出没可能に挿通される同じく構成部品たるロッド体４がフォーク本体において上端側部材とされるアウターチューブ１に上端が連結されながらこのアウターチューブ１の軸芯部に垂設されてなるとしている。

それゆえ、このダンパは、フォーク本体が伸縮作動するときに併せて伸縮作動することになり、このとき、たとえば、ロッド体４に連設されてシリンダ体３内に収装されたピストンが減衰部を有してなるとすることで、所望の減衰機能を発揮し得ることになる。

ちなみに、図示するフロントフォークは、フォーク本体の軸芯部にダンパを有することを条件にしているが、このダンパ自体に特別な構成を有することが要請されるものではく、したがって、ダンパの構成については、周知の構成が任意に採用されて良い。

以上のようにＣＦＲＰパイプ１１の内周に金属パイプ１２を連設させてなるアウターチューブ１を有するこの発明のフロントフォークにあっては、以下のような配慮をしている。

すなわち、まず、アウターチューブ１にあって、図中で上端部となるアウターチューブ１におけるインナーチューブ２を挿通させない側の端部１ａの内側に金属パイプ１２の基端たる一端を位置決めさせると共に、この端部１ａに金属材からなる筒状体１３を、たとえば、エポキシ樹脂などからなる接着材の利用下に連結させてなるとしている。

このとき、金属パイプ１２の一端は、図示するところでは、ＣＦＲＰパイプ１１の一端を越えるようにして筒状体１３の内周に連結されるとしており、したがって、ＣＦＲＰパイプ１１の一端は、比較すればいわゆる磨耗などに強い金属部分に囲まれて保護される態勢に置かれることになるとしている。

そして、この筒状体１３は、アウターチューブ１における端部１ａを外周側から覆うように垂設されたスカート部１３ａを有してなるとし、このスカート部１３ａによって、アウターチューブ１における端部１ａを補強すると共に、この上端部１ａを形成するＣＦＲＰパイプ１１の端部たるいわば上端部を外部からの飛石などから保護するとしている。

また、この筒状体１３は、図示するところでは、金属材たるアルミ材からなるとして、アウターチューブ１に軸線方向に作用する外部からの外力に対する強度部品になると共に、このフロントフォークを自転車のハンドル側に連結する際のブラケットたるアッパーブラケットの把持する態勢での連結を許容するとしている。

ちなみに、図示するところでは、アウターチューブ１の中間部より上方にある筒状体１３側寄りとなる部位の外周に金属材たるアルミ材からなる筒状のブラケット１４をエポキシ樹脂などからなる接着材の利用下に連結させてなるとしており、このフロントフォークを自転車のハンドル側に連結する際のブラケットたるアンダーブラケットの把持する態勢での連結を許容するとしている。

そしてまた、筒状体１３は、図中で上端部となる筒状体１３外に開口する端部の、すなわち、開口端部１３ｂの内周にキャップ部材１５を連結させてなるとしており、したがって、アウターチューブ１の上端側は、このキャップ部材１５で閉塞されていることになり、また、図示するところでは、このキャップ部材１５が軸芯部に前記したダンパにおけるロッド体４の上端を連結させるとしている。

つぎに、インナーチューブ２にあっては、図中で上端部となるアウターチューブ１内に挿通される側の端部に、すなわち、開口端部２ａに筒状体２１を連結させてなると共に、この筒状体２１の外周にブッシュ部材２２を介装させてなるとし、さらに、このブッシュ部材２２がアウターチューブ１の内周に摺接してなるとしている。

このとき、筒状体２１は、図示するところでは、金属材たるアルミ材からなり、インナーチューブ２がＣＦＲＰパイプからなるとすることから、たとえば、エポキシ樹脂などからなる接着材の利用下に開口端部２ａの外周に連結されてなるとしている。

それゆえ、インナーチューブ２にあっては、開口端部２ａに連結された筒状体２１に介装のブッシュ部材２２をアウターチューブ１の内周に摺接させてなるとすることで、インナーチューブ２がいわゆる傾斜した態勢でアウターチューブ１に対して出没される事態を危惧しなくて済むことになり、また、ブッシュ部材２２がアウターチューブ１の内周に、すなわち、金属パイプ１２の内周に摺接することになるから、金属パイプ１２の内周にいたずらに傷付き現象などを発現させなくて済むことにもなる。

ところで、筒状体２１は、図示するところでは、金属材たるアルミ材からなるとしており、また、前記したダンパにおけるシリンダ体３の開口端部３ａをロッド体４の挿通下に閉塞する軸封部材３１が連結されてなるとしている。

それゆえ、図示するダンパにあっては、シリンダ体３のいわゆるヘッド部がインナーチューブ２の開口端部２ａに一体的に連結されていることになり、シリンダ体３のヘッド部における揺れを阻止できるのはもちろんものこと、シリンダ体３とインナーチューブ２との間をリザーバ室Ｒにする、すなわち、油面を境にする気室を有してダンパ内に連通することになるリザーバ室Ｒを画成することが可能になる。

ところで、上記したように、この発明にあっては、インナーチューブ２の開口端部２ａに筒状体２１の介在下に保持されたブッシュ部材２２がアウターチューブ１の内周に摺接するとしているから、このアウターチューブ１の内周を形成する金属パイプ１２は、ブッシュ部材２２の摺接を許容するように配在されるのはもちろんであるが、その一方で必要以上に、すなわち、いわゆる長く配在される必要がないと言い得ることになる。

そこで、この発明によるフロントフォークあっては、インナーチューブ１がアウターチューブ２内から最突出する伸び切り時にアウターチューブ１の内周における金属パイプ１２の図中で下端となる終端たる他端がアウターチューブ１の開口端部１ｂまで延設されずして、ブッシュ部材２２が摺動する範囲内に位置決められてなるとしている。

すなわち、この発明におけるアウターチューブ１は、ＣＦＲＰパイプ１１の内周に金属パイプ１２を連設させていわゆる摺動性を保障するとしているから、このいわゆる摺動性の保障が要請されない部位にあっては、ＣＦＲＰパイプ１１の内周を金属パイプ１２で言わば被覆する必要がないと言い得ることになり、このことからして、金属パイプ１２は、ＣＦＲＰパイプ１１の全長の内周に亘って連設する必要がないことになり、上記したように設定されることで、アウターチューブ１における部品コストのいたずらな高騰化を阻止できることになる。

また、金属パイプ１２の終端を位置決めるのにあたり、図示するところでは、金属パイプ１２の終端の端面がテーパ面からなるとして、金属パイプ１２の終端が位置決められるＣＦＲＰパイプ１１の相応部位に曲げ応力が集中する不具合の招来を回避するとしている。

特に、図示するところでは、アウターチューブ１において、上記した金属パイプ１２の終端を位置決めさせているＣＦＲＰパイプ１１の相応部位は、その上方となる筒状のブラケット１４とが配在されている部位の肉厚を最も厚くしながら開口端部１ｂの肉厚を最も薄くするようにテーパ面に仕上げられてなるとしており、このことからしても、金属パイプ１２の終端を位置決めさせているＣＦＲＰパイプ１１の相応部位に曲げ応力が集中する不具合の招来は、これを絶対的に回避したいとするところである。

そして、上記した金属パイプ１２の終端の端面をテーパ面に仕上げることで、曲げ応力の集中を回避できるとすることは、前記したインナーチューブ２の開口端部２ａに連結される筒状体２１の端部にあっても同様のことが言い得るので、図示するように、筒状体２１の端部をテーパ面に仕上げることが好ましいであろう。

そして、このいわゆる端部をテーパ面に仕上げて曲げ応力の集中を回避する方策を具現化する場合には、たとえば、金属パイプ１２のテーパ面がＣＦＲＰパイプ１１のテーパ面と間隔を有して直接連続されないようにするのが好ましいと言い得るだろう。

この発明によるフロントフォークの上端側を一部破断して示す縦断面図である。 図１に示すところに連続するフロントフォークの中央部分を図１と同様に示す図である。

符号の説明

１ アウターチューブ
１ａ 端部
１ｂ，２ａ，３ａ，１３ｂ 端部たる開口端部
２ インナーチューブ
３ シリンダ体
４ ロッド体
１１ ＣＦＲＰパイプ
１２ 金属パイプ
１３，２１ 筒状体
１５ キャップ部材
２２ ブッシュ部材
３１ 軸封部材

Claims (8)

1. 炭素繊維強化プラスチックパイプの内周に金属パイプを連設させてなるアウターチューブと、このアウターチューブに出没可能に挿通されるインナーチューブとを有してなるフロントフォークにおいて、アウターチューブにおけるインナーチューブを挿通させない側の端部の内側に金属パイプの一端を位置決めさせると共に、インナーチューブにおけるアウターチューブ内に挿通される側の端部に筒状体を連結させ、この筒状体の外周に介装されるブッシュ部材をアウターチューブにおける金属パイプの内周に摺接させてなり、インナーチューブがアウターチューブ内から最突出する伸び切り時にアウターチューブにおける金属パイプの他端がアウターチューブにおけるインナーチューブを挿通させる開口端部まで延設されずしてブッシュ部材が摺動する範囲内に位置決められてなることを特徴とするフロントフォーク。
2. アウターチューブが自転車におけるハンドル側に連結される車体側部材とされると共にインナーチューブが自転車における車輪を連結させる車輪側部材とされてなる請求項１に記載のフロントフォーク。
3. アウターチューブにおけるインナーチューブを挿通させない側の端部に筒状体が連結されると共に、この筒状体における筒状体外に開口する端部が内周に連結されるキャップ部材で閉塞されてなる請求項１に記載のフロントフォーク。
4. インナーチューブが炭素繊維強化プラスチックパイプからなる請求項１に記載のフロントフォーク。
5. インナーチューブにおけるアウターチューブ内に挿通される側の端部に連結される筒状体が金属材からなる請求項１に記載のフロントフォーク。
6. アウターチューブとインナーチューブとからなるフォーク本体の軸芯部にダンパが配在されてなると共に、ダンパがシリンダ体に対してロッド体を出没可能に挿通させながらロッド体がシリンダ体に対して出没される伸縮作動時に減衰機能を発揮してなる請求項１に記載のフロントフォーク。
7. ダンパがシリンダ体をインナーチューブに連結させながらインナーチューブの軸芯部に配在させると共にロッド体をアウターチューブに連結させながらアウターチューブの軸芯部に配在させてなる請求項６に記載のフロントフォーク。
8. インナーチューブにおけるアウターチューブ内に挿通される側の端部に連結される筒状体の内周にダンパにおけるシリンダ体の開口端部をロッド体の挿通下に閉塞する軸封部材が連結されてなる請求項６に記載のフロントフォーク。
   

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