JP2014199062A

JP2014199062A - フロントフォーク及びフロントフォークの製造方法

Info

Publication number: JP2014199062A
Application number: JP2013073662A
Authority: JP
Inventors: 小林　隆; Takashi Kobayashi; 小林　　隆
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2014-10-23

Abstract

【課題】フロントフォークを軽量化するとともに重量比剛性を向上させる。【解決手段】アウターチューブ１と、アウターチューブ１内に進退可能に設けられるインナーチューブ２と、を備えるフロントフォーク１００であって、アウターチューブ１とインナーチューブ２との少なくともいずれか一方は、シェル５１と当該シェル５１を軸方向に貫通する複数の貫通孔５２とを有する筒状に形成される。【選択図】図２

Description

本発明は、二輪車の前輪に架装されるフロントフォークと、その製造方法に関する。

従来から、二輪車の前輪の懸架装置として、アウターチューブにインナーチューブが摺動可能に挿入されるフロントフォークが用いられている。

特許文献１には、アウターチューブの外周面の一部に厚肉の補強部を形成して剛性が高められたフロントフォークが開示されている。このように、アウターチューブやインナーチューブを大径化して厚肉にすることで、剛性が向上する。

特開２００６−３４７３８６号公報

しかしながら、アウターチューブやインナーチューブを大径化して厚肉にすると、重量が重くなるため、単位重量あたりの剛性である重量比剛性は向上しない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、フロントフォークを軽量化するとともに重量比剛性を向上させることを目的とする。

本発明は、アウターチューブと、前記アウターチューブ内に進退可能に設けられるインナーチューブと、を備えるフロントフォークであって、前記アウターチューブと前記インナーチューブとの少なくともいずれか一方は、シェルと当該シェルを軸方向に貫通する複数の貫通孔とを有する筒状に形成される。

本発明では、アウターチューブとインナーチューブとの少なくともいずれか一方は、複数の貫通孔を有する筒状に形成される。これにより、同一の重量であって貫通孔を有さない筒状のアウターチューブやインナーチューブと比較して剛性が向上する。したがって、フロントフォークを軽量化するとともに重量比剛性を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係るフロントフォークの正面の断面図である。アウターチューブの断面図である。アウターチューブの変形例の断面図である。アウターチューブを形成するポートホール押出成形について説明する図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るフロントフォーク１００について説明する。

まず、図１を参照して、フロントフォーク１００の全体構成について説明する。

フロントフォーク１００は、二輪車（図示省略）の前輪側において車体と車軸との間に介装されて前輪に入力される路面振動を吸収し、車体姿勢の変化を抑制する油圧緩衝器として機能するものである。

フロントフォーク１００は、一部にガスを封入したリザーバ室４０を有し、上端側が二輪車におけるハンドル側に連結されると共に、下端側が二輪車における前輪側に連結されてテレスコープ状に伸縮動作するものである。

フロントフォーク１００は、ハンドル側に連結されるアウターチューブ１と、前輪側に連結されアウターチューブ１内に進退可能に設けられるインナーチューブ２と、インナーチューブ２内に設けられアウターチューブ１とインナーチューブ２との相対移動によって減衰力を発生するダンパ部２０とを備える。フロントフォーク１００は、アウターチューブ１とインナーチューブ２とで曲げ力を受ける。

アウターチューブ１は、有底筒状に形成される。アウターチューブ１の底部には、後述するダンパ部２０のロッド５が連結される。

インナーチューブ２は、筒状に形成され、アウターチューブ１内に環状の軸受３０，３１を介して摺動自在に挿入される。アウターチューブ１の開口端内周とインナーチューブ２の外周との間には、環状のシール部材３２が設けられる。

ダンパ部２０は、インナーチューブ２の底部に設けられ作動油が充填されたシリンダ３と、シリンダ３内を第一の油室６と第二の油室７とに区画し、シリンダ３内に摺動自在に配置されたピストン４と、一端がピストン４に連結されると共に他端がアウターチューブ１に連結されたロッド５とを備える。これにより、ピストン４は、アウターチューブ１がインナーチューブ２に沿って移動するのに伴ってシリンダ３内を摺動自在に移動する。第一の油室６と第二の油室７とは、ピストン４に設けた通路８，９を介して連通される。

リザーバ室４０は、アウターチューブ１とインナーチューブ２とで画成される空間、つまりダンパ部２０の外部に形成される。シリンダ３内の第二の油室７は、シリンダ３の下端に形成された通路１０，１１を介してリザーバ室４０に連通する。

リザーバ室４０内には、作動油が封入され、油面４２を境にして図中上方側にガス室４３と、図中下方側に油室１２とが形成される。リザーバ室４０内には、ガス室４３の容積がフロントフォーク１００の最収縮時におけるインナーチューブ２のアウターチューブ１内への進入体積と略同等又はその進入体積より小さくなるように作動油が封入される。つまり、ガス室４３の容積は、フロントフォーク１００の伸縮動作時に変動するフロントフォーク１００の内部容積の最大変化量よりも小さく設定される。

通路８と通路１０には、オリフィスやリーフバルブ等の減衰力発生機構１３，１４が各々設けられる。通路９には、第一の油室６から第二の油室７への作動油の流れを阻止する逆止弁１５が設けられ、通路１１には、第二の油室７からリザーバ室４０への作動油の流れを阻止する逆止弁１６が設けられる。

シリンダ３及びインナーチューブ２の下端は、二輪車の車軸に連結するブラケット１７に結合され、かつ封止される。通路１０、１１は、ブラケット１７に形成される。

ブラケット１７とインナーチューブ２との間には、環状のシール部材１８が設けられる。シール部材１８及びシール部材３２によって、アウターチューブ１とインナーチューブ２とで形成される空間が封止される。

シリンダ３の上端とアウターチューブ１の上端との間には、懸架バネ１９が介装される。フロントフォーク１００が車体と車軸との間に介装された際、懸架バネ１９は、車体重量を受けて所定の車高を維持する。

次に、フロントフォーク１００の動作について説明する。

フロントフォーク１００が圧縮動作する場合には、アウターチューブ１内にインナーチューブ２が進入するため、リザーバ室４０の容積が減少する。また、ダンパ部２０のピストン４はシリンダ３内を第二の油室７を圧縮する方向に移動するため、第二の油室７内の作動油が通路１０を通りリザーバ室４０の油室１２へと流入する。これにより、リザーバ室４０内に油面４２を境にして形成されたガス室４３の容積は減少することになる。

フロントフォーク１００が伸長動作する場合には、アウターチューブ１内からインナーチューブ２が退出するため、リザーバ室４０の容積が増大する。また、ダンパ部２０のピストン４はシリンダ３内を第二の油室７を拡大する方向に移動するため、第二の油室７にて不足する作動油が通路１０を通りリザーバ室４０の油室１２から補給される。これにより、リザーバ室４０内に油面４２を境にして形成されたガス室４３の容積は増大することになる。

このように、フロントフォーク１００が伸縮動作することによって、リザーバ室４０内のガス室４３の容積が増減するため、ガス室４３内の気体が反発力、つまり、エアバネ力を発生することになる。

ダンパ部２０においては、ピストン４がシリンダ３内を移動することによって、作動油が減衰力発生機構１３、１４を通過するため圧力損失が生じる。このように、ダンパ部２０では、ピストン４の移動方向に対向する減衰力が発生する。

次に、図２から図４を参照して、アウターチューブ１の構造について説明する。なお、ここでは、アウターチューブ１についてのみ説明するが、インナーチューブ２も同様の構造としてもよい。また、インナーチューブ２のみを以下のように形成してもよい。このように、アウターチューブ１とインナーチューブ２との少なくともいずれか一方が以下のように形成される。

アウターチューブ１は、シェル５１と当該シェル５１を軸方向に貫通する複数の貫通孔５２とを有する筒状に形成される。これにより、同一の重量であって貫通孔５２を有さない筒状のアウターチューブと比較して剛性が向上する。したがって、アウターチューブ１の軽量化が可能であるとともに、単位重量あたりの剛性である重量比剛性を向上することができる。

貫通孔５２は、図２に示すように、シェル５１の全周に等ピッチ間隔で形成される。貫通孔５２は、角部が丸められた矩形に形成される。この場合、シェル５１断面積のうち貫通孔５２の占める面積を大きくできるため、アウターチューブ１を最大限に軽量化することが可能である。また、貫通孔５２の角部が丸められることによって、角部への応力集中が緩和される。よって、角部の曲率半径の大きさを変更することで、要求される強度を確保することが可能である。

貫通孔５２は、図３に示すように、円形に形成されてもよい。この場合、シェル５１の断面積のうち貫通孔５２の占める面積は、図２に示す矩形の貫通孔５２を形成した場合と比較して小さくなるが、貫通孔５２における応力集中係数を最小限に抑えることができる。よって、アウターチューブ１の軽量化と強度の確保との両立が可能である。なお、貫通孔５２の形状は、図２及び図３に示す矩形や円形に限定されるものではなく、要求される強度や重量に応じて様々な形状とすることが可能である。

アウターチューブ１は、図４に示すように、ポートホール押出成形機２００を用いたポートホール押出成形によって形成される。以下、主に図４を参照して、アウターチューブ１の製造方法について説明する。

ポートホール押出成形機２００は、金属材料としてのビレット５０を収容するコンテナ２０１と、コンテナ２０１内を摺動してビレット５０を押し出すステム２０２と、ステム２０２によって押し出されたビレット５０を成形するダイス２０３とを備える。

ダイス２０３は、ビレット５０を複数の部材に分離するための雄型２０４と、雄型２０４にて分離された複数の部材を接合する雌型２０５とを有する。図４では、ダイス２０３は雄型２０４と雌型２０５との二段構成であるが、これに限らず、三段以上の構成であってもよい。

雄型２０４は、ビレット５０を複数の部材に分離させるポートホール２０４ａを有する。アウターチューブ１を製造する際には、例えば、内周部材と外周部材との二つの部材に分離させる。そして、内周部材と外周部材との各々の対向する位置に複数の凹部を形成する。この他にも、雄型２０４によって、ビレット５０を周方向に並ぶ複数の部材に分離させてもよい。

雌型２０５は、ポートホール２０４ａにて分離された複数の部材を接合して筒状のシェル５１を形成するチャンバ２０５ａを有する。チャンバ２０５ａでは、シェル５１を形成する際に、内周部材と外周部材との凹部どうしが連続するようにして、複数の貫通孔５２が形成される。

このように、アウターチューブ１は、ビレット５０を雄型２０４のポートホール２０４ａにて複数の部材に分離させ、複数の部材を雌型２０５のチャンバ２０５ａにて接合してシェル５１を形成するとともに、対向する一対の凹部を各々有する部材どうしを接合してシェル５１に貫通孔５２を形成するポートホール押出成形によって形成される。

このように、アウターチューブ１をポートホール押出成形によって製造することで、例えば、数ミリメートル程度の薄肉のシェル５１を形成するときに、複数の貫通孔５２を同時に形成することができる。

以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。

フロントフォーク１００では、アウターチューブ１とインナーチューブ２との少なくともいずれか一方は、複数の貫通孔５２を有する筒状に形成される。これにより、フロントフォーク１００は、アウターチューブ１とインナーチューブ２とで曲げ力を受けるので、同一の重量であって貫通孔５２を有さない筒状のアウターチューブやインナーチューブと比較して剛性が向上する。したがって、アウターチューブ１の軽量化が可能であるとともに、重量比剛性を向上することができる。

また、アウターチューブ１をポートホール押出成形によって製造することで、例えば、数ミリメートル程度の薄肉のシェル５１を形成するときに、複数の貫通孔５２を同時に形成することができる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば、フロントフォーク１００は、ダンパ部２０を備える倒立型のものであるが、これに限らず、正立型のものや、ダンパ部２０を備えないものなど、あらゆる構成のものであってよい。

１００フロントフォーク
１アウターチューブ
２インナーチューブ
５０ビレット（金属材料）
５１シェル
５２貫通孔
２００ポートホール押出成形機
２０３ダイス
２０４雄型
２０４ａポートホール
２０５雌型
２０５ａチャンバ

Claims

アウターチューブと、前記アウターチューブ内に進退可能に設けられるインナーチューブと、を備えるフロントフォークであって、
前記アウターチューブと前記インナーチューブとの少なくともいずれか一方は、シェルと当該シェルを軸方向に貫通する複数の貫通孔とを有する筒状に形成されることを特徴とするフロントフォーク。
前記シェルは、雄型のポートホールにて複数の部材に分離された金属材料を雌型のチャンバにて接合するポートホール押出成形によって形成され、
前記貫通孔は、対向する一対の凹部を各々有する前記部材どうしが前記チャンバにて接合されることによって形成されることを特徴とする請求項１に記載のフロントフォーク。
前記貫通孔は、角部が丸められた矩形に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のフロントフォーク。
前記貫通孔は、円形に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のフロントフォーク。
アウターチューブと、前記アウターチューブ内に進退可能に設けられるインナーチューブと、を備えるフロントフォークの製造方法であって、
金属材料を雄型のポートホールにて複数の部材に分離させ、前記複数の部材を雌型のチャンバにて接合してシェルを形成するとともに、対向する一対の凹部を各々有する前記部材どうしを接合して前記シェルに貫通孔を形成するポートホール押出成形によって前記アウターチューブと前記インナーチューブとの少なくともいずれか一方を形成することを特徴とするフロントフォークの製造方法。