フロントフォークの構造について～ダンパーがスプリングを安定させる～

「フロントフォークの構造ってどうなってるん？」

「サスペンションってスプリングだけじゃあかんの？」

 

こんにちわ、GSX-R1000 K6を所有している管理人のhaseです!(^^)!

どんどんバイクの季節になってきましたね♪

 

早朝のひんやりとした空気の中をバイクで走ると凄く気持ちが良いです。

「俺って今風になってるよなぁ～(^.^)/~~~」

その様な気分にさせてくれます。

 

そこでふと思ったんです。

「バイクのフロントフォークってどう言う構造になってるん？」と 。

 

だってあれですよ(ﾟДﾟ)ﾉ

風の様に走れるって事は、それは即ちサスが頑張って路面追従してくれるお陰だと思うです。何よりバイクの車体が安定しています。

 

今回この記事ではサスでもフロントフォークの構造について、油圧ダンパーの原理も織り交ぜながらお伝えしていきますね!(^^)!

フロントフォークの構造

フロントフォークの構造を知る為に、まずは基本的な部分から見ていきますね。

 

サスはバネと油圧で成り立っている

フロントフォークはザックリと言えばバネとダンパーで成り立っています。

これはバネが伸び縮みする事で衝撃を吸収するんですが、それだけでは車体が安定しないんです。

びょ～ん！びょ～ん！

この様になるんです . . .

 

これでは走っていられませんよね(*ﾉωﾉ)

 

なので、そこにダンパー（減衰装置）を付加させる事でバネの収縮を安定させるんです。

 

更に詳しく見ていきますね。

油圧式ダンパーの仕組みについて

「んじゃ、油圧式ダンパーの仕組みはどうなってるん？」

お次はこれについて見ていきます。

 

まず、オイルを満たして密閉した筒があります。

その筒の中にはピストンが入っていて、ピストンには小さな穴が空いています。

 

そのピストンはピストンロッドを介して外部から押したり引いたりする事が出来、ピストンに空いた小さな穴をオイルが流れます。

これです(/・ω・)/

 

オイルが小さな穴を流れる時の抵抗が【減衰力】となって安定した動きを実現するんです。


 

 

このバネと油圧ダンパーの組み合わせが安定したサスペンションの動きを可能にしています。

 

お次はこちらになります。

テレスコピック式フロントフォーク

フロントフォークは径の太いアウター側とインナー側の二段の筒で構成されています。

それが望遠鏡に似ている事からテレスコピック式と言われ、今現在のバイクの主流になっています。

 

そんなテレスコピック式にも油圧による減衰力の取り出し方に二通りの方法があります。

 

ここに挙げますね。

• フローティングバルブ式（フリーバルブ式）
• インナーロッド式（カートリッジ式）

 

これらを更に詳しく見ていきますね。

フローティングバルブ式

少し複雑なお話ですが . . .

 

こちらはインナーチューブが収縮する事で、フォークオイルがインナーチューブ内のシリンダーに設けられた小さな穴【オリフィス】を通過してシリンダーの内側と外側を行き来します。

 

 

更に詳しく見ていくと、インナーチューブとシリンダーとの間にオイル室があります。そのオイル室にも【オイル室A、B】があります。

※下図参照


 

 

そのオイル室A、Bはフローティングバルブによって分割されているんです。


 

サスが動く事でインナーチューブが伸縮して、それぞれのオイル室の容積に変化が起こります。そしてオイルがフローティングバルブを通過するんです。

 

これです！


その通過によって起こる抵抗が減衰力を発生させるんです。

 

「何故その様な構造を取っているのか？」

 

これが一番需要な部分ですね。

それはインナーチューブとアウターチューブが直接摺動する事で接触面積が増え剛性が上がるのも要因の一つです。

もう一つはスプリングがインナーチューブ内に収まる事でスプリングを長くとる事が出来るんです。すると柔らかなスプリングを使用する事が可能になります。

 

 

お次はこちらです。

インナーロッド式

 

こちらの機構はリアショックのダンパー機構と同じ構造になります。

インナーチューブ内にリアショックが内蔵されている、そう考えてもいいでしょう(=ﾟωﾟ)ﾉ

それを踏まえて。

 

こちらのサス、フローティングバルブに薄い金属板を何枚か重ねた物【リーフバルブ】を使用しています。

 

 

「何でそんな事するん？」

 

これ、私も凄く凄く悩みました。

 

何でだろ . . .

悩んだ結果、それが分かりましたよ!(^^)!

それはピストンの動きが速く動いた場合、油圧が高くなりますよね。そうすると金属板がたわんでオイルの通路が大きくなるんです。

※下図参照


 

考えてますよねぇ〜(^^)

 

そんな金属板のリーフバルブ、

調整の範囲が広くて従来からあるフローティングバルブより優れた減衰機能を得る事が出来ます。

そして伸び側と圧縮側にそれぞれ独立した減衰機構を備えていて、それを外側から調整することが出来ます!(^^)!

 

凄い機能です！

 

お次はこちらになります。

BPF（ビッグピストンフロントフォーク）

こちらのフォークは画期的な構造になっています。

それはインナーロッド式では必要だったシリンダーを無くしたんです。

 


これにする事でインナーチューブとピストンが直接摺動する構造に。

シリンダーが一つ無くなる事で構造が一気に簡略化され、軽量化も実現しました!(^^)!

 

そして今までシリンダー内で動いていたピストンがインナーチューブと直接摺動する事でピストン径が一気に大径化されます。

するとピストンの受ける油面が従来の3～4倍以上になるんです。

 

これの意味する事は油面の圧力差による泡立ちが軽減でき、低い圧力でも減衰力が発生する事が可能になる事です。すると作動初期の減衰力の動きが良くなり特性も向上させる事が出来ています。

 

あともう一つ。

BPFによる軽量化について。

 

どれ程の軽量化なのか？

例を挙げますと、43mm径の倒立フォークで一本あたり1kg近い軽量化を実現しています。

これって凄くないですか？

 

しかもその軽量化がバネ下荷重の部分なんです。運動性能にかなり恩恵があります!(^^)!

まさに最新のフォークですね。

 

 

では、最後になります。

最後に

今回、フロントフォークについてお伝えしてきました。

調べていて分かった事は

「サスってオイルの減衰力が凄い重要なんだな」て事でした。

 

フロントサスのスプリングの動きやオイルが伸びた時や縮んだ時の流れ。これらを理解するのに結構悩みましたが知れば知る程凄いシステムです。

BPFを理解した時は正直「何故最初から何故BPFにしなかったのか？」と思ったりしましたが . . .


 

どんどんサスペンションも進化してきています。

バイク好きにはこの日進月歩が嬉しい限りです(^-^)/

 

では、失礼します。