JP2001501155A - 正のばねおよび負のばねを有する調節可能なサスペンション装置 - Google Patents
正のばねおよび負のばねを有する調節可能なサスペンション装置Info
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Abstract
(57)【要約】
入れ子式で摺動可能に係合し、正のばねによって離間して付勢され、この付勢は負のばねによって打ち消される第一および第二の部材を有するサスペンション装置。一つの実施例において、正のばねおよび負のばねは第一の部材内に配置され、該第一の部材は管形状であり、減衰システムによって分離され、また減衰ピストンは第一の部材に対して固定される。サスペンション装置が自転車サスペンションフォークの二つの脚を含むもう一つの実施例において、正のばねは両方の脚に配置され、負のばねおよび減衰システムは別の脚部に配置される。サスペンション装置が自転車の後部ショックアブソーバーを含むもう一つの実施例において、負および正のばねは第一の管状部材の中に配置され、減衰システムは第二の管状部材の中に配置される。正および負のばねは、好ましくは空気または他の気体ばねを具備し、負のばねは、好ましくはトップアウト衝撃に抵抗する追加の機能を行う。
Description
【発明の詳細な説明】
正のばねおよび負のばねを有する調節可能なサスペンション装置関連仮出願のクロスレファレンス
この出願は、1997年1月17日に出願された継続中の米国暫定特許出願第60/05
2,707号に基づく先の出願日の利益を主張する。発明の分野
本発明は、「正」および「負」の両方のばねを備えた、完全に調節可能な気体
ばねサスペンション装置に関する。より具体的には、本発明は、二つの入れ子式
部材を有するサスペンション装置における、正のばねおよび負のばねの使用に関
する。なお、該正のばねは、前記入れ子式部材を離間した配置に付勢する傾向に
あり、また該負のばねは、該入れ子式部材も一緒に付勢して、正のばね力を打ち
消す傾向がある。発明の背景
従来、サスペンション装置は、一般に車両および機械が受ける衝撃、振動また
は他の外乱の吸収を含む多くの用途に使用されてきた。典型的な用途には、例え
ば自動車、オートバイおよび全地形車両(all-terrain vehicles;「ATVs」)に
おけるサスペンション装置の使用が含まれる。
例えば、自転車は,、自転車がこぶ、溝、岩、ポットホール(pot holes)、ま
たは他の障害物に接触し、また道路が変化したときに、ライダーが受ける衝撃ま
たは振動を緩和するためのサスペンション装置と共に発展してきた。典型的には
、かかる自転車のサスペンション装置は、なかでも前方または後方の自転車フォ
ーク、前方フォークを自転車フレームおよびハンドルバーに結合するヘッド管、
座席ポスト、および後輪揺動アーム組立体(swing-arm assembly)に使用するため
に構成されている。
例えば、自転車サスペンション装置を自転車フォーク内に配置することが益々
普及してきた。自転車のサスペンションフォークは、典型的には、少なくとも一
つのフォーク脚(通常は二つの脚部)を具備しており、夫々の脚部は、第一およ
び第二の入れ子式管状部材(外側管状部材の中で摺動可能な内側管状部材)を含
んでいる。典型的には、内側管状部材は上部管状部材であり、外側管状部材は下
部管状部材であるが、逆の構成も可能である。ばねのような弾性の膨張付勢部材
は、この管状部材を遠くへと付勢するが、内側管状部材が必要に応じて外側管状
部材の中で摺動することを可能にする。
自転車のフォークサスペンション装置は、管状部材を互いに遠くへ付勢して、
自転車の運転の際に受ける衝撃および振動の結果としてフォークに加わる圧縮力
を吸収するために使用されるばねの中で、コイルばね、エラストマーばね、空気
ばねのような気体ばねのような膨張付勢部材を含むことが多い。このようにして
、付勢部材を使用することにより、管状部材が衝撃または他の外力に反応して圧
縮され、外力が除去されたときに膨張または反発して、元の相互に離間した位置
に戻ることを可能にする。また、このような自転車のサスペンション装置には、
水圧減衰機構または摩擦減衰機構のようなダンパー装置と組み合わせた膨張付勢
部材が含められており、これらダンパーは、管状部材の圧縮または反発を生じる
ような、衝撃または他の外力により自転車に加わるエネルギーの幾らかを吸収す
ることによって、管状部材の相互間の移動に抵抗する。
従来のサスペンション装置、特に、自転車サスペンションフォークに組み込ま
れるような車両サスペンション装置に伴う一つの問題は、それらが不必要に重い
ことである。例えば、、自転車フォークの重量は自転車のハンドリングに影響し
、またライダーが駆動およびコントロールしなければならない自転車の全重量を
増大させる。従って、重量を低減することは、全ての自転車ライダー、特に、重
量の減少によって重要な競争力が提供されるレース関係者には大きな関心事であ
る。従って、軽量になるように設計された自転車用サスペンション装置が必要と
されている。
従来、自転車サスペンションフォークのようなサスペンション装置における重
量の減少は、膨張性付勢部材として、金属コイルばねなどの重い付勢部材の代わ
りに気体ばねを使用することによって達成されてきた。しかし、こうして得られ
た気体ばね設計は、サスペンション装置におけるばね率の調節が制限され(「ば
ね率」は、サスペンション装置を所定距離だけ圧縮および膨張させるのに要する
力の大きさとして定義される)、従って、ライダーの好みの広範な多様性に適合
できない等の欠点があった。その結果、完全に調節可能な気体ばねによサスペン
ション装置、特に気体ばねによる自転車サスペンション装置が必要とされている
。
自転車サスペンションフォークのような気体サスペンション装置に組み込まれ
ている一つの調節可能な特徴は、当該サスペンション装置におけるガス圧を増大
または減少する能力である。他のサスペンション装置におけると同様、自転車サ
スペンションにおいて、この調節可能な特徴に伴う一つの問題は、フォークガス
圧における増大または減少によって、こぶ等による外力に反応して第一および第
二の管状部材が圧縮を開始するためにフォークに印加されることが必要な圧縮力
(この力は、「クラック力」として普通に知られている)にも、それに対応した
増大または減少が生じることである。従って、気体ばねにおけるガス圧によって
は、サスペンション装置は望ましくないほど硬く、大きな外力にしか十分に反応
しない可能性がある。
気体ばねによる自転車サスペンションフォークにおいて、例えば、クラック力
がライダーにとって大きすぎると、比較的小さい外力に対しては、フォークは殆
どサスペンションされていない硬いフォークのように働くであろう。クラック力
は小さすぎると、フォーク管は容易に圧縮し、ライダーの重量に反応して大きく
沈み込み、従って使用の際の利用可能な圧縮道程が減少するであろう。これらの
何れの条件も望ましくなく、広範囲に亘るライダーの潜在的重量および好みにと
って、予め設定され又は調節性が不十分なクラック力は問題である。従って、シ
ステムのクラック力を調節するために、改善された調節特性を有するように設計
された、気体ばねによるサスペンション装置、特に気体ばねサスペンションによ
る自転車システムが必要とされている。
特に自転車の場合、定常的に如何なる重量が問題になるかに関して、一つのシ
ステムを用いて複数の特性を達成する能力は極めて魅力的である。即ち、自転車
のサスペンション装置は、過剰膨張したときに二つの管状部材の衝撃を防止する
ための「トップアウト(top-out)」バンパーを必要とするが、この過剰膨張は、
典型的には、サスペンション装置が圧縮後に反発するとき、又はサスペンション
されている車両の車輪が持ち上げられて地面から離れるときに生じる。このよう
な衝撃は望ましくないノイズを生じ、また経時的には構造的損傷を生じる。従来
、トップアウト衝撃を緩和するために種々のタイプのばねが使用されてきたが、
気体ばねは、トップアウトバンパーとして使用または認識されたことはない。し
かし、本発明によって分かったように、気体ばねの漸進的なばね率および他の特
徴は、トップアウト衝撃に対する段階的でかつ容易に調節可能な抵抗を与える独
特な潜在能力を提供する。従って、トップアウト衝撃に抵抗する能力を、クラッ
ク力およびばね率の調節特徴に組み込んだ気体ばねサスペンション装置、特に気
体ばねサスペンション自転車システムが必要とされている。
また、典型的なサスペンション装置は減衰システムを必要とすることが多い。
自転車のフォークサスペンション装置に使用するための典型的な減衰システムは
、例えば、弁付きピストンおよびピストン弁のポートまたは孔を選択的に通過す
る減衰流休(又はガス)を利用する。ピストン弁を通過する減衰流体の流れ(従
って減衰)は、ピストン弁のピストンポートの大きさによって制御される。減衰
特性の調節可能性、並びに減衰システムの重量を減少させることは、サスペンシ
ョン装置にとって一般的に、自転車のサスペンション装置にとっては特に、現在
的な関心事である。従って、軽量で、しかも付勢力、ばね率およびクラック力の
適切な調節能力および減衰のような、上記の特徴を与えるサスペンション装置、
特に自転車のサスペンション装置が現在必要とされている。
従って、本発明の一つの目的は、軽量のサスペンション装置、特に自転車用サ
スペンション装置を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、完全に調節可能な気体ばねによるサスペンション
装置、特に気体ばねによる自転車用サスペンション装置を提供することである。
本発明の更なる目的は、気体ばねによるサスペンション装置、特に気体ばねに
よる自転車用サスペンション装置であって、当該システムのクラック力を調節す
る改善された調節能力を有するシステムを提供することである。
本発明の更に別の目的は、クラック力およびばね率の調節特性対して、トップ
アウト衝撃に抵抗する特徴を組み込んだ気体ばねによるサスペンション装置、特
に気体ばねによる自転車用サスペンション装置を提供することである。
本発明の更に別の目的は、気体ばねによるサスペンション装置、特に気体ばね
による自転車用サスペンション装置であって、軽量で、しかも付勢力、ばね率お
よびクラック力の適切な調節能力、並びに減衰を与えるシステムを提供すること
である。発明の概要
上記の目的および他の目的を達成するために、本発明は、調節可能な正のばね
および負のばねを含む、二つの入れ子式部材を具備したサスペンション装置(好
ましくは、自転車フォークサスペンション装置又は他の自転車サスペンション装
置として具体化される)に向けられている。これら両ばねは、好ましくは空気ば
ねであるが、他の種類の気体ばね、およびコイルばね、エラストマーばねまたは
他の種類のばねからなっていてもよい。本発明により達成された正のばねおよび
負のばねの組合せにより、軽量で、しかも付勢力、ばね率およびクラック力の特
性が高度に調節可能で、またトップアウト衝撃に対して段階的且つ効果的に抵抗
する能力をも調節特徴に組み込んだサスペンション装置が提供される。
本発明の一つの実施例は、コンプレッサーピストンがピストンロッドの一端に
取り付けられて、第一の管状部材内で摺動するサスペンション装置である。第一
の付勢部材は、該コンプレッサーピストンと第一の管状部材の閉じた第二の端と
の間に配置されて、第一の管状部材における第一の端の方へとコンプレッサーピ
ストンを付勢する性質がある。第二の付勢部材は、第一の管状部材における第一
の端とコンプレッサーピストンとの間に配置され、正のばねによる力に対向して
、第一の管状部材の閉じた第二の端へ向けてコンプレッサーピストンを付勢する
性質がある。好ましくは、第一の付勢部材は空気ばねまたは他の気体ばねであり
、コンプレッサーピストンが第一の管状部材の内部表面に対してシールされて、
夫々の付勢部材を含む第一の管状部材の部分を実質的に分離し、また第一の管状
部材における第二の端はシールによって閉鎖され、該シールは、コンプレッサー
ピストンおよび第一の管状部材の内壁と組み合わされて、第一の付勢部材が配置
される実質的に気密なチャンバを形成する。更に、第二の付勢部材は、好ましく
は、コンプレッサーピストン、第一の管状部材の内壁および第一の管状部材にお
ける
第一の端をシールするキャップ組立体によって形成された、実質的に気密なチャ
ンバー内に配置された空気ばねまたは他の気体ばねである。
このサスペンション装置は、減衰システム(これは第一の管状部材の中に配置
すればよいが、必ずしもそうする必要はない)を含むことができる。該減衰シス
テムは、好ましくはコンプレッサーピストンと第二の付勢部材との間に配置され
ており、また、第一の管状部材に対して固定された減衰ピストンと、コンプレッ
サーピストンおよび第二の付勢部材によって画定された空間内に配置された減衰
流体と、該減衰流体が減衰ピストンの周囲またはこれを通して流れることを可能
にする少なくとも一つのポートと、該ポートを通る流体の流れを制御する弁のよ
うな一以上の流れ制御部剤とを具備している。減衰ピストンの周囲またはこれを
貫通して流れる流体流は、流出弁システムを用いて達成することができ、該流出
弁システムは、好ましくは少なくとも一つのポートを備え、減衰ピストンに結合
された流出弁軸を具備する。また、この流出弁システムは、その中に調節器軸が
延びて、流出弁軸ポートの大きさを調節することを可能にするように構成するこ
とができる。第二の付勢部材の少なくとも一部が気体ばねでできているときは、
浮遊ピストンを使用して、減衰流体を第二の付勢部材から分離してもよい。
第一の管状部材のキャップ組立体は、好ましくは、それによって第二の付勢部
材の気体ばねを調節できる弁(例えばシュレーダー(Schrader)弁または他のガス
弁)を有している。第一の付勢部材の気体ばねもまた、好ましくは、気体ばねと
弁(例えばシュレーダーまたは他のガス弁)との間に、ピストンロッドを介して
流通手段を与えることによって調節可能である(この目的でピストンロッドを中
空にしてもよい)。
自転車サスペンションフォークまたは他の自転車サスペンション装置はまた、
第一および第二のフォーク脚を具備することができ、夫々のフォーく脚は、該フ
ォークが圧縮および膨張可能なように、第二の管状部材に対して入れ子式に摺動
可能な第一の管状部材を具備する。負のばねおよび正のばねは、先に記載した本
発明の実施例に関連して述べたように設ければよい。好ましくは、負のばねはフ
ォーク脚の一つのみに配置し、正のばねはフォーク脚の少なくとも一方、好まし
くは両方に配置する。例えば、第二のフォーク脚は負のばね有し、第一のフォー
ク脚は正のばねを有する。しかし、好ましくは、第二のフォーク脚は正および負
の両方のばねを有し、第一のフォーク脚は正のばねのみを有する。また、好まし
くは、第一のフォーク脚は減衰システムを有する。
この実施例の減衰システムは、先の実施例に関連して述べたように、コンプレ
ッサーピストンと正のばねとの間に配置することができる。或いは、ピストンロ
ッドは、第一のフォーク脚における第一および第二の管状部材の中に配置するこ
とができ、ここで該ピストンロッドは、第一のフォーク脚の第二の管状部材に結
合すると共に、第一の管状部材を封止するシールを貫通して延びるようにするこ
とができる。この実施例において、減衰ピストンは、ピストンロッドに結合され
て、第一のフォーク脚における第一の管状部材内で摺動可能に係合され、一つ以
上のポートが設けられ、自転車サスペンションが圧縮または膨張したときにポー
トを通って流れるように減衰流体が配置される。こうして、第一のフォーク脚は
、正のばねおよび減衰システムの両者を具備し、ピストンロッドは、コンプレッ
サピストンおよび減衰ピストンの両方に結合することができる。この実施例の減
衰流体および減衰ピストンは、米国特許第5,456,480号および第5,580,075号に開
示されているようなカートリッジ内に含めることができ、これらの特許は、その
全体が本明細書の一部をなす参照として本願に組み込まれる。好ましくは、カリ
フォルニア州サンノゼのRockShox,Inc.によって現在販売されている、「C3」
カートリッジが用いられる。
本発明によるサスペンション装置の第三の実施例において、ショックアブソー
バー(好ましくは自転車の後部ショックアブソーバーとして使用するるためのも
の)は、第二の管状部材を入れ子式に受け入れる第一の管状部材を具備しており
、該ショックアブソーバーは圧縮および膨張することができる。コンプレッサー
ピストンが第二の管状部材における第一の端に装着され、ショックアブソーバー
が圧縮または膨張すると、第一の管状部材の内壁に沿って摺動する。第一の付勢
部材は、圧縮ピストンと第一の管状部材における第二の端との間に配置されて、
コンプレッサーピストンを、第一の管状部材における第一の端に向けて付勢する
(ショックアブソーバーが圧縮するように付勢する性質がある)。第二の付勢部
材は、コンプレッサーピストンと第一の管状部材における第一の端との間に配置
されて、コンプレッサーピストンを、第一の管状部材における第二の端に向けて
付勢する(ショックアブソーバーが膨張するように付勢する傾向がある)。第一
の付勢部材は、好ましくは、第一の管状部材における第二の端とコンプレッサー
との間に第一の密封チャンバーが形成され、該チャンバーにガスが充填されたと
きに生じる、空気ばねもしくは他の気体ばねを有している。また、好ましくは、
第二の付勢部材は、第一の管状部材における第一の端とコンプレッサーピストン
との間に第二の密封チャンバーが形成されてガスが充填されたときに生じる、空
気ばねもしくは他の気体ばねを有している。
このショックアブソーバーは、更に、第一および第二の管状部材の中に配置さ
れた減衰システムを具備していてもよい。この減衰システムは、コンプレッサー
ピストンと第二の管状部材における第二の端との間に、第二の管状部材と共に配
置された減衰ピストンと、該減衰ピストンを通して、またはその回りに流体を流
すための少なくとも一つのポートと、第一の管状部材に結合されて、第二の管状
部材が第一の管状部材に対して摺動するときに減衰ピストンが第二の管状部材の
中を摺動するように、減衰ピストンロッドに装着された減衰ピストンロッドと、
前記ポートを通って流れることによりショックアブソーバーの運動を減衰する減
衰流体とを具備する。この減衰システムはまた、流出弁システムを具備していて
もよい。
本発明の上記および他の目的、特徴および効果は、以下に述べる本発明の詳細
な説明を、添付の図面と共に読むことによって容易に明らかになるであろう。な
お、添付の図面において、同様の参照番号は同様の部材を表すように使用されて
おり、また本発明の範囲は添付の請求の範囲に提示されている。図面の簡単な説明
図面において:
図1は、本発明の原理に従って形成された少なくとも一つの気体ばねを利用す
るサスペンション装置の断面図であり;
図2は、従来のトップアウトバンパーを用いた、サスペンション装置の伸びvs
.伸び抵抗力を示すグラフであり;
図3は、本発明の原理に従うトップアウトバンパーを用いた、サスペンション
装置の伸びvs.伸び抵抗力を示すグラフであり;
図4は、図1の減衰ピストンの拡大分離断面図であり;
図5は、図4の線IV−IVに沿った、図4の減衰ピストンの断面図であり;
図6は、図1のサスペンション装置を収納した自転車用サスペンションフォー
クを、一部断面で示す正面図であり;
図7は、本発明の原理に従って形成されたサスペンション装置を具体化した、
自転車用サスペンションフォークの断面図であり;
図8は、図7のVII−VII線に沿った、図7のサスペンション装置の拡大部分断
面図であり;
図9は、本発明の原理を採用した自転車のための後部ショックアブソーバーを
示す斜視図であり;
図10は、図9の後部自転車用ショックアブソーバーの断面図であり、その中
に形成されたサスペンション装置を図示している。発明の詳細な説明
本発明の一実施例として、図1は、懸架すべきシステムを支持する第一の摺動
部材12と、該摺動部材12に対して入れ子式に配置された、サスペンション装
置10の支持体に結合され且つ該支持体によって支持された第二の摺動部材12
と、第一および第二の摺動部材12,14をニュートラル配置へと遠くに付勢す
る膨張付勢部材16とを具備したサスペンション装置を示している。図1の実施
例において、第一の摺動部材12は管状部材であり、第二の摺動部材14は、管
状部材12内で入れ子式に摺動可能なピストンロッドである。好ましくは、ピス
トンロッド14は管状部材12内で同心円的に配置され、また管状部材12の長
手軸に整列されている。管状部材12は第一の端18および第二の端20を有し
、またピストンロッド14も同様に、第一の端22および第二の端24を有して
いる。ピストンロッド14の第一の端22は、管状部材12における第二の端2
0の中に挿入されて、サスペンション装置10が圧縮を受けるときに、管状部材
12における第一の端18の方に摺動する。ピストンロッド14の第二の端24
は、サスペンション装置10のための支持体に結合される。例えば車両に適用さ
れるとき、ピストンロッド14の第二の端は、直接または他の部材を介して車両
の車輪に結合されるであろう。
好ましくは、ピストンロッド14の第一の端には、これこれと一体に形成され
るか、または別の部材としてこれに結合されるピストン26が設けられる。従っ
て、ピストンロッドは管状部材12の中に入れ子式に挿入され、コンプレッサー
ピストン26は膨張付勢部材16と相互作用して、サスペンション装置10の圧
縮の際に付勢部材16を圧縮する。サスペンション装置の圧縮の後に付勢部材1
6が膨張して、ピストンロッド14の第一の端22を、管状部材12における第
二の端20に近接したその初期のニュートラル位置へ戻す。管状部材12に対す
るピストンロッド14のこの移動を、サスペンション装置10の膨張(典型的に
は初期ニュートラル配置を超えて移動する)または反発と称する。
本発明の原理に従えば、コンプレッサーピストン26は管状部材12内にシー
ルして配置され、第一の端18とコンプレッサーピストン26との間の上方部分
を、第二の端20とコンプレッサーピストン26との間にある管状部材12の下
方部分から隔離する。O−リングのようなシール部材28をコンプレッサーピス
トン26の回りに設けることにより、コンプレッサーピストン26と管状部材1
2の内壁30との間のシール係合を与える。
シール32は、管状部材12の第二の端20に隣接して設けられる。シール3
2は、図1に示すよりも管状部材12の自由端21に近接して配置され、或いは
これから更に遠くに配置される。コンプレサーピストン26が、シール32によ
って妨害されることなく、管状部材12の第一の端18に近接して移動できるよ
うに、ピストンロッドは、ピストンロッド14に対して密封するシール32の開
口部34を通過する。こうして、コンプレッサーピストン26とピストンロッド
14の第一の端22は、管状部材12の第一の端18に対面したシール32の第
一の側に配置され、またピストンロッド14の第二の端24は、管状部材12の
第二の端20に対面したシール32の第二の側に位置する。こうして、シールさ
れた実質的に気密のチャンバー36が、コンプレッサピストン26とシール32
との間で、且つ管状部材12の内部に形成される。チャンバー36にはガス
(他の如何なる不活性ガスを使用しても同等の効果を得ることができるが、好ま
しくは空気)が充填されて、サスペンション装置10の気体ばねとして機能する
。
膨張付勢部材16は、コンプレッサーピストン26を、管状部材12における
第二の端20の方に付勢する。従って、従来のサスペンション装置における付勢
部材と同様に、膨張付勢部材16は一般に、当該システムを膨張した構成(典型
的には、当該システムが完全に圧縮された構成と完全に膨張した構成との間にあ
るニュートラル配置)へと付勢する。これとは対照的に、気体ばね38は、その
位置のために、コンプレッサーピストン26を管状部材12の第一の端18の方
に付勢する。従って、気体ばね38は、サスペンション装置10を圧縮された配
置へと付勢する圧縮付勢部材として機能する。以下で更に詳細に述べるように、
膨張付勢部材16は、以下では「正の」ばねと言い、当該システムを反対方向に
付勢する気体ばね38は、以下では「負の」ばねと言う。
ここで説明する負のばね38の利点は、気体ばね以外のばね、例えばコイルば
ね、リーフばねまたはエラストマーばねによって与えられてもよい。しかし、気
体ばねを使用することによって追加の利点が得られる。例えば、気体ばねは、負
のばね38におけるばね率の容易で且つ独立した調節を可能にする。加えて、気
体ばねは多くの場合に漸進的なばね率を与え、これは圧縮の際、並びにボトムア
ウト(bottom-out)およびトップアウト(top-out)条件の際に、例外的に優れたサ
スペンション特性を与える。従って、チャンバー36内のガスの圧力調節を可能
にするために、好ましくは、負のばね38と流体連通した弁(好ましくは図8に
示すもの)が与えられる。これは、シュレーダー弁または当該技術において周知
の他の弁を用いて、従来の方法で行うことができる。
負のばねの力が正のばね16の力に逆らうから、サスペンション装置10の組
み合わされたばね率は、正のばね16のばね率を変えることによってだけでなく
、負のばね38のばね率を変えることによっても調節することが可能である。加
えて、負のばね38によって与えられる力を調節して、当該システムのクラック
力を減少させることができ、或いは、サスペンション装置10が圧縮し始めるた
めに必要なクラック力をなくすことさえも可能である。
負のばね38により与えられる圧縮付勢は、正のばね16の膨張付勢に逆らう
から、負の空気ばね38もまた、管状部材12およびピストン部材の「クラック
力」(管状部材12とピストンロツド14との間の相対的な摺動を開始させるの
に必要な力)を減少させるように機能し、このクラック力は、部分的には、サス
ペンション装置10における正のばね16の付勢力によって決定される。気体ば
ねとしての負のばねは十分に加圧されて、管状部材12およびピストンロッド1
4を遠くへ付勢し、ニュートラル配置にする正のばね18の作用に対して有意に
逆らうことができる。例えば、正のばね16が40ポンドの膨張力を管状部材12
およびピストンロッド14に与えるとき、サスペンションが働き始めるためには
、丁度40ポンドを超える力をサスペンション装置10に印加しなければならない
(便宜上、摩擦はないものと仮定する)。しかし、負のばね38が40ポンドの圧
縮力を管状部材12およびピストンロッド14に与えるならば(該力は部材12
および14を圧縮配置へと付勢する)、当該組立体の有効なクラック力はゼロに
なり、当該システムは加えられる如何なる量の力にも反応するであろう。こうし
て、典型的には管状部材12およびピストンロッド14の圧縮ストロークを妨害
するクラック力が、負のばね38の作用によって減少される。
負のばね38のもう一つの潜在的な機能は、サスペンション装置10の過剰膨
張を防止することである。第二の端20に隣接した管状部材の部分を閉鎖するシ
ール32は、コンプレッサーピストン26が管状部材12から引っ張られるのを
阻止することによって、ピストンロッドが管状部材12から抜けるのを妨げる。
過剰膨張したときに、、コンプレッサーピストン26が突然シール32に対して
衝突するのを防止するために、並びに他の位置ではこのような衝撃を吸収するた
めに、サスペンション装置には、コンプレッサーピストン26とシール32との
間にトップアウトバンパーが設けられてきた。負のばね38は、管状部材12お
よびピストンロッド14を一緒に付勢するように機能するから、負のばね38は
、管状部材12およびピストンロッド14が相互に遠ざかるような膨張に対して
抵抗する。従って、負のばね38はまた、次のようにトップアウトバンパーとし
て機能する。
サスペンション装置10が膨張するとき、管状部材12の第一および第二の端
18,20は、夫々ピストンロッド14の対応する第一および第二の端22,
24から遠くへ漸進的に移動し、ピストンロッド14の第一の端22は管状部材
の第二の端20に近づく。こうして、コンプレッサーピストン26はシール32
および管状部材12の第二の端20に向かって移動し、これによってチャンバー
36の容積を減少させ、負のばね38を圧縮させる。気体ばねであるため漸進的
なばね率を有する負のばね38は、チャンバー36内におけるガスの特性に依存
して、管状部材12およびピストンロッド14の膨張に対して徐々に抵抗し、ま
た、コンプレッサーピストン26がシール32に接触するのを防止するであろう
。こうして、負のばね38は、管状部材12およびピストンロッド14が過剰に
膨張および離間するのを防止する。
このような機能は、普通にはサスペンション装置におけるトップアウトバンパ
ーによって行われる。しかし、気体ばねである負のばね38は、コイル、エラス
トマーのばねまたは他の非気体ばねで形成された従来のトップアウトパンパーを
凌駕する追加の利益を提供する。図2に示すように、コイルまたはエラストマー
のばねで形成されたトップアウトバンパーは、入れ子式の部材が衝突点(ここで
は管状部材内のピストンがトップアウトバンパーに接触する)の近傍へと遠くに
移動するまでは、膨張に対して抵抗する力を与えない。点Sにおいて、トップア
ウトバンパーのばね力は迅速に増大し、または図2に示すように「スパイク」す
る。このようなトップアウトばねを備えたサスペンション装置を車両に使用する
と、ライダーは、トップアウトバンパーが効果を生じたときに突然振動で揺すら
れ、また車両に望ましくないノイズおよび構造的歪みが生じる可能性がある。図
2は例示のみを目的としたものであり、典型的なトップアウトばねのための具体
的なばねは、ばね定数およびバンパーに使用される材料の構成によって決定され
るであろう。
対照的に、負のばね38に圧縮エネルギーを提供するガスは常にチャンバー3
6を満たすから、コンプレッサーピストン26がシール32へ向かう如何なる移
動も、負のばね38の圧縮を起こすであろう。従って、負のばね38は、従来の
サスペンション装置におけるトップアウトバンパーのようにスパイクするのでは
なく、図3に示すように、斬新的に増大するより段階的なばね曲線に従う。従っ
て、トップアウト時の振動効果、ノイズおよび構造的衝撃は、本発明によって
全て低減または除去することができる。なお、負のばね38は完全に調節可能に
設計されるから、負のばね38が衝撃を防止する上で不十分に加圧されたときに
、トップアウト衝撃を吸収するための薄いポリウレタンバンパー(図示せず)を
負のばね38に組み合わせて追加することができる。
負のばね38における更に別の利益は、気体ばねが、コイルばねまたはエラス
トマーばねのような他の付勢部材よりも典型的に重量が軽いことである。加えて
、ガスは何れか特定のレベルに加圧したり、ガス圧の調節を提供することは全く
必要ない(しかし、使用者の好みに合わせてサスペンション装置をより適切に調
製するために、そうすることが好ましい)。
正のばね16もまた、好ましくは、気体ばねとして形成される。キャップ組立
体50が管状部材12の第一の端18に設けられて、コンプレッサーピストン2
6の上に密封された実質的な気密チャンバー52(上記のようなシール部材28
によって管状部材12の内壁30に対してシールされる)を与え、このチャンバ
ーには望ましいガス(他の不活性ガスでも同様の効果が得られるが、好ましくは
空気である)が充填される。正のばね18のばね率は、負のばね38の調節とは
独立して容易に調節可能であるのが好ましい。この目的のために、チャンバー5
2と流体流通する弁56を設けるのが好ましい。正のばね16のばね率、および
サスペンション装置10のサスペンション特性を変更するのが望ましいときは、
当該技術で知られているように、チャンバー52内のガス54を加圧することが
できる。上記のことから理解されるように、正のばね16のばね率を変更する能
力と共に、負のばね38のばね率を変更する能力は、正および負のばねの両方が
存在しないサスペンション装置で得られるものに比べて、サスペンション装置1
0のばね率のより大きな調節を可能にする。
更に、正のばね16はまた、その位置のために、漸進的なボトムアウトバンパ
ーとして機能することができ、正のばね16が存在しない場合にも、管状部材1
2およびピストンロッド14の過酷な衝撃(例えば、管状部材12上のキャップ
50に対するピストンロッド14上のコンプレッサーピストン26の衝撃)、ま
たはピストンロッド14を取り囲む部材に対する管状部材12の過剰な衝撃を生
じるような、管状部材12およびピストンロッド14の過剰な圧縮を防止する。
こうして形成されたボトムアウトバンパーは、負のばね38の場合に類似した、
圧縮に対する漸進的な抵抗を有している。従って、気体ばねとして形成されたと
き、正のばね16は、サスペンション装置の圧縮に対して漸進的に抵抗するよう
に機能することができ、当該システムにおける摺動部材の突然のボトムアウトが
減少または排除される。
図1の実施例は、好ましくは、コンプレッサーピストン26と正の付勢部材1
6との間に設けられた減衰システム60を具備する。減衰システム60は、好ま
しくは、図1に示すように弁を設けた減衰ピストン62を含んでいる。減衰ピス
トン62は、その回りに配置されて、ピストン62を管状部材12の内壁30に
密封係合させるための、O−リングのような少なくとも一つのシールを有してい
る。減衰ピストン62は、圧縮または膨張ストロークの際に管状部材12に対し
て移動しないように、好ましくは管状部材12の中に固定して配置される。管状
部材12には、コンプレッサーピストン26の上に、従来グレードの油圧オイル
のような減衰流体66が充填される。使用する油圧オイルの特定の重量は、本発
明の作用に重要ではないが、SAE重量2.5、5、8、10、15または20を有する
オイルが容易に入手可能で且つ使用することができる。また、水、魚油、グリセ
リンまたはこれらの組合せのような、好ましくは非圧縮性の何れか他の望ましい
流体を使用してもよいことが理解されるであろう。
管状部材12を通過して、管状部材12の第一の端18へのコンプレッサーピ
ストン26の移動印(即ち、サスペンション装置10の圧縮)によって、減速流
体66もまた、管状部材12の第一の端18に向けて移動する。従って、図4お
よび図5に最も明瞭に見られるように、減速ピストン62は少なくとも一つ、好
ましくは三つの圧縮ポート68を有しており、サスペンション装置10の圧縮の
際には該ポートを通して減速流体が流れる。圧縮ポート68を通る流れは、圧縮
弁シム(詰め金)またはワッシャーのような圧縮流制御部材70によって制限さ
れる。ポート68を通る流れを制限するための圧縮シム70によって働く付勢力
は、望ましい減衰効果を与えるように、当該技術で公知の何れかの方法で調節す
ることができる。
上記で述べた圧縮状態からのサスペンション装置10の反発、またはニュート
ラル配置からのサスペンション装置の膨張は、コンプレッサーピストン26を管
状部材12の第二の端20に向けて動かす。コンプレッサーピストン26のこの
ような動きによって、減衰流体66も同様に、減衰ピストン62を通して、管状
部材12における第二の端20の方に移動される。従って、減衰ピストン62は
また、図4に示すように、少なくとも一つ、好ましくは三つの反発ポート72を
有し、サスペンション装置10の膨張または反発の際に、減衰流体66はこのポ
ートを通過する。反発ポート72を通る流れは、反発弁シムまたはワッシャー7
4のような流れ制御部材74によって制限される。ポート72を通る流れを制限
する反発シム74の付勢力は、当該技術で公知の何れかの方法で調節すればよい
。こうして、反発に際して、減衰流体66は、減衰ピストン62の反発ポート7
2を通して管状部材12における第二の端20の方に押し出される。減衰ピスト
ン62を通過する減衰流体は、コンプレッサーピストン26を管状部材12にお
ける第二の端20の方に戻すように、該コンプレッサーピストン26を押す。同
様の一連の事象が、摺動部材12,14の膨張ストロークの際に生じるが、これ
は圧縮ストロークの後ではなく、例えば、サスペンション装置10を装備した車
両が道路の窪みの上を通るときの結果として独立に起きる。
コンプレッサーピストン26がこのように移動すると、減衰流体66は、減衰
ピストン62を介して、チャンバー52内に充填されているガスを押圧し、それ
によって正の付勢部材16を構成するガス54を圧縮することが理解される。所
望の場合は、減衰流体66がチャンバー52内のガスを直接押圧しないように、
減速流体66とガス54との間に、浮遊ピストン76(図1に仮想線で示されて
いる)を両者のバリアとして設けてもよい。或いは、上記で引用した米国特許第
5,456,480号および第5,580,075号に示されているように、減衰流体66を充填し
た減衰カートリッジ内にコンプレッサーピストン26を配置してもよい。減衰流
体66を設けなければ、コンプレッサーピストン26は付勢部材16のガスを直
接押圧することになるであろう。
図1および図4に示すように、減衰システム60には、流出弁軸86に形成さ
れたポート82および84を通して減衰流体66を流す二方向性の流出弁システ
ム80が設けられており、該流出弁軸は、減衰ピストン62を貫通して延出し、
好ましくはナット87でそこに固定される。ポート82は半径方向に延出するよ
うに示されており、また、ポート84は長手方向に延びるように示されているが
、ここに開示した概念に基づけば、弁付きポート68,72の流れ制御部剤70
,74による制御を受けることなく、減衰ピストン62を通過する流れを可能に
するような他のポート構成を設けてもよいことが理解されるであろう。従って、
低速の流体流(その力は、流れ制御部剤70,74を有意に通過するには小さす
ぎる)は流出弁システム80を通過できるのに対して、高速の流体流は制御部剤
70,74によって顕著な制御を受ける。
減衰弁システム80による減速効果を調節するために、流出調節器軸88が設
けられており、これはポート82に隣接した流出弁軸86の一部を通って延出し
ている。流出調節器軸88は、ポート82が開度を変化させる形状に成形された
流れ調節端を有しており、それによって、長手軸11に沿った端90およびポー
ト82の相対的な長手方向の位置に応じて、通過できる減衰流体66の量を調節
する。調節器軸88の第一の端上にの調節器ノブ92を回転させることによって
、調節端が長手軸11に沿ってポート82に対して移動するように、調節器軸8
8を流出弁軸86に螺合してもよい。流れ調節端90のポート82に対する位置
を容易に調節し、これにより流出弁減衰の調節を可能にするように、調節器ノブ
92は、管状部材12およびキャップ組立体50の外側からアクセス可能である
のが好ましい。従って、調節器軸88の第一の端またはノブ92がキャップ組立
体50を通して延びるように、キャップ組立体50には、開口部96が形成され
ている。チャンバー52をシールされた配置に維持して、その中にガスを収容す
るために、調節器軸88またはノブ92が貫通するキャップ組立体50の開口部
96の回りには、O−リングのようなシール98が設けられている。
本発明の原理は、高度に調節可能なばね率およびクラック力、並びにトップア
ウトおよび好ましくはボトムアウトへのスムースな移行を有する、軽量のサスペ
ンションステムを生じる如何なるサスペンションにも適用することができる。例
えば、図6に示すように、サスペンション装置110は、前方自転車サスペンシ
ョンフォーク110における少なくとも一つのフォーク脚102内に設けること
ができる。夫々のフォーク脚は、管状部材104を通って管状部材112へと延
びるピストンロッド114を備えた、下部管状部材104および上部管状部材1
12で形成されている。管状部材104,112は、相互に入れ子式に摺動する
ように構成されている。典型的には、上部管状部材112は内側の入れ子式部材
112であり、また、下部管状部材104は外側の入れ子式部材104である。
しかし、逆もまた可能である。下部管状部材104は、第一の端106および第
二の端108を有し、上部管状部材112は、第一の端および第二の端120を
有し、またピストンロッド114は、第一の端122およ124を有する。ピス
トンロッド114の第二の端124は、好ましくは下部管状部材104の第二の
端108に結合され、またピストンロッド114の第一の端112は、好ましく
は上部管状部材112内に配置される。上部管状部材における第一の端118お
よび下部ピストンロッド14の第一の端は、圧縮ストロークの間に互いの方向に
向けて移動する。膨張または反発の際には、ピストンロッド114の第一の端が
、上部管状部材112の第二の端の方に移動する。
ピストンロッド114の第一の端には、上部管状部材112内を摺動するコン
プレッサーピストン126が設けられる。上部管状部材の第二の端120は好ま
しくシールされ、またピストン126を上部管状部材112に密封係合されるこ
とにより(好ましくは、ピストン126の回りに配置されたO−リングのような
シール128を使用して達成される)、ピストン126とシールされた第二の端
120との間に、シールされた実質的に気密のチャンバー136が形成される。
チャンバー136は、上記で説明した負のばね38と同様の負のばね138とし
て機能し、また、フォーク100を圧縮配置へ付勢するように、該チャンバーに
はガスが充填される。負のばね138の圧縮力に逆らって、フォーク100を膨
張配置へと付勢するように、ピストン126と上部管状部材112の第一の端1
18との間には、膨張付勢部材116が設けられる。ばね116は上部管状部材
112をニュートラル配置へと付勢して、ピストンロッド114および下部管状
部材104から遠ざけるから、このばね116を正のばね116と称する。図6
を参照すれば分かるように、下部管状部材104を設けることは、サスペンショ
ン装置110における負のばね138および正のばね116の機能に著しく影響
することはなく、システム110は、上記で述べた図1,4,5のシステム
10と実質的に同じ方法で機能する。従って、圧縮には主に正のばね116が抵
抗し、また膨張には主に負のばね138が抵抗する。
また、上記で述べた減衰システム60と同様の減衰システム(図示せず)を設
けて、減衰システム60に関連して上記で述べた方法で、サスペンション装置1
10の圧縮および膨張を減衰する。減衰システム60は、上記で本明細書の一部
とされた米国特許第5,456,480号および第5,580,075号に示されているようなカー
トリッジ内に設けてもよい。これは、内側管状部材112内に固定して配置され
、該カートリッジは、外側管状部材104の中の内側管状部材と入れ子式に摺動
する。従って、減衰システムは、調節および他の望ましい変形のために容易に除
去されるであろう。
図7に示すもう一つの別の実施例は、サスペンションフォーク200における
一方の脚202aの中に減衰システム260を提供する一方、フォーク200の
他の脚202bの中には、サスペンション装置310が設けられる。夫々の脚2
02a,202bは、下部管状部材204に対して入れ子式に摺動する上部管状
部材212を具備している。典型的には、上部管状部材212は、下部管状部材
(外側入れ子式部材)204内で摺動する内側入れ子式部材212である。しか
し、逆もまた可能である。好ましい実施例において、減衰システム206は、上
記で本明細書の一部とされた米国特許第5,456,480号および第5,580,075号に示さ
れるような、減衰カートリッジ261を有する自己収容式ユニットとして与えら
れる。ピストンロッド214に装着された減衰ピストン262および減衰流体2
66は、減衰カートリッジ261内に配置される。ピストンロッド214の第二
の端224は、下部管状部材204の第二の端208に結合されるから、管状部
材204および212の相対的な移動は、上部管状部材212とピストンロッド
214に装着されたピストン226との間の相対的な移動を生じさせる。
減衰カートリッジ261を介しての(従って、その中の減衰流体266を介し
て)減衰ピストン262の移動によって、ピストンロッド214および下部管状
部材204に対する上部管状部材212の移動の減衰が生じるように、減衰ピス
トン262は減衰ヒストン62と同様に形成される。
図7の実施例において、ピストンロッド214は減衰カートリッジを通って延
びており、ピストンロッドの第一の端222に結合されたコンプレッサーピスト
ン226は、減衰カートリッジ261と上部管状部材218の第一の端との間で
、上部管状部材212内に摺動可能に配置される。膨張付勢部材(好ましくは空
気ばねの形態である)216は、コンプレッサーピストン226と上部管状部材
212における第一の端218との間で、フォーク脚202a,202bのうち
の少なくともに一方、好ましくは両方に設けられる。膨張付勢部材216は、管
状部材104および212を膨張配置へと遠くへ付勢する際に、正のばね16お
よび116と実質的に同様に機能し、従って同様に正のばねと称する。
図7におけるフォーク200の脚202bにおいて、サスペンション装置21
0の構成は、図6におけるそれと同様である。従って、異なる部材および機能の
みを説明する。図7の実施例において、圧縮付勢部材238(好ましくは空気ば
ねの形態)は、フォーク脚202a,202bの一方にのみ設けるのが好ましい
。圧縮付勢部材238は、管状部材204および212を一緒に圧縮配置に付勢
することにおいて、負のばね38および138と実質的に同様に機能し、従って
同様に負のばねと称する。上部管状部材のシールされた第二の端とコンプレッサ
ーピストン226との間に(図6のサスペンション装置110の構成に示される
ような)負のばね238を形成する代わりに、図1のシール32と同様のシール
232を設けて、コンプレッサーピストン226と共に、密封された実質的に気
密のチャンバー236を形成する。コンプレッサーピストン226が、シール3
22と上部管状部材212の第一の端218との間に位置するように、ピストン
ロッド214はシール232の開口部234を貫通して延び、密封された状態で
これと係合する。ピストンロッド214における第一および第二の端222,2
24の間でシール232が摺動可能であるように、ピストンロッド214は、フ
ォーク200の圧縮および膨張に際して、シール232に対して摺動可能である
。
ライダーの重量に大きく依存するが、自転車フォークのクラック力は、正のば
ね216および負のばね238の両方が空気ばねからなるときには、正のばね2
16を約65psi〜70psiに設定し、負のばね238を約100psi〜200psiに設定する
ことにより、ゼロに設定すればよい。如何なる場合にも、正のばね216
の空気圧は、典型的には約50psi〜100psiで変化し、また負のばね238の圧力
は、典型的には約100psi〜200psiで変化するであろう。
好ましい実施例において、チャンバー236(負のばね238を構成する)は
、図8の部分拡大図から更に容易に分かるように、コンプレッサーピストン22
6とシール232との間だけでなく、ピストンロッド214の少なくとも一部を
も貫通して延出する。図8を参照すれば分かるように、ピストンロッド214は
、一般には中空の内部215を有している。上部管状部材212内で、且つコン
プレッサーピストン226とシール232との間にあるチャンバー236の一部
は、ピストンロッド214の、好ましくは半径方向の少なくとも一つの開口部2
17を介して、ピストンロッド214の内部215と流体流通している。チャン
バー236内の圧力は、ピストンロッドにおける第二の端224の弁240を用
いて変化させることができる。この弁240は、容易にアクセスできるように、
好ましくは下部管状部材204における第二の端208の外側に配置される。
本発明の減衰システムの原理は、図9および図10に示すように、自転車の後
部ショックアブソーバー300にも適用できる。後部ショックアブソーバー30
0は、下部摺動部材304および上部摺動部材312を有しており、その夫々は
、ショックアブソーバー300の長手軸301に沿って摺動可能である。図9お
よび図10の実施例において、下部摺動部材および上部摺動部材304,312
は、相互に入れ子式に摺動可能な管状部材である。好ましくは、下部管状部材3
04が上部管状部材内で摺動するが、逆も可能である。先に述べた図1〜図8の
実施例と比較すると、下部管状部材304はピストンロッドと称することができ
るのが分かる。管状部材304,312の夫々は、好ましくは夫々の装着部材3
05,313を有しており、これによって、後部ショックアブソーバー300は
自転車のフレームと後部タイヤ(図示せず)との間に装着されることができる。
上部管状部材312のチャンバー380内に形成された空気ばねのような膨張
付勢部材316は、管状部材304,312を、離間したニュートラル配置へと
付勢する。各管状部材304,312は、夫々の第一の端306,318と、夫
々の第二の端308,320とを有している。ショックアブソーバー300が圧
縮を受けると、下部管状部材における第一の端306は、上部管状部材312の
第一の端318に近づく。また、ショックアブソーバー300が反発または膨張
すると、下部管状部材304の第一の端306は、上部管状部材312における
第二の端320に近づく。ショックアブソーバー300が圧縮を受けたときに、
コンプレッサーピストン326が膨張付勢部材316を圧縮するように、コンプ
レッサーピストン326は下部管状部材304の第一の端306に装着される。
膨張付勢部材316は圧縮に抵抗するから、これは正のばねと称される。負のば
ね338は、コンプレッサーピストン326と上部管状部材312における第二
の端320との間に設けられて、正のばね316の力を打ち消すように働く。シ
ールされた第二の端320と、コンプレッサーピストン326との間に実質的な
気密チャンバー336が形成されるように、好ましくは、上部管状部材312の
第二の端320は、望ましい何れかの方法でシールされる。負のばね338は、
好ましくは上記で述べた負のばね38,138および238と同様に、シールさ
れたチャンバー336に望ましいガス、好ましくは空気を充填する(および所望
のときはチャンバー336を加圧する)ことによって形成された、気体ばねであ
る。こうして、負のばね338もまた、管状部材304、312を圧縮配置に付
勢し、管状部材304,312の過剰膨張に抵抗して、ショックアブソーバー3
00のトップアウトバンパーとして機能することができる。
負のばね338の圧力、従って後部ショックアブソーバー300のばね率は、
弁324を使用して調節可能である。図9および図10の実施例において、弁3
24は、上部管状部材312の第二の端320に装着される。弁324は、負の
ばね338が変化し得るように、コンプレッサーピストン326と上部管状部材
312における第二の端320との間のチャンバー336と連通している。好ま
しくは、上部管状部材312の第二の端320に隣接し且つチャンバー336の
下に、主チャンバー336を補うための追加のチャンバー336aが形成される
。
好ましい実施例において、ショックアブソーバー300には、ショックアブソ
ーバー300の圧縮および反発を下記のように減衰するための減衰システム36
0が設けられる。減衰ピストン362は、下部管状部材304内に配置され
て、その中を摺動する。減衰ピストン362は、同様の弁をと共に減衰ピストン
62と同様に形成され、従って減衰ピストン62の説明は減衰ピストン362に
も適用可能であるから、ピストン362の更に詳細な説明はしない。好ましい実
施例において、減衰ピストン362は、ピストンロッド363によって上部管状
部材312に結合される。ピストンロッド363は、上部管状部材312の第一
の端318に直接結合されるか、または装着部材313を介して該端に結合され
る。こうして、減衰ピストン362は上部管状部材312に固定され、上部管状
部材312に対して下部管状部材304が入れ子式に出し入れされるときに、下
部管状部材304および減衰ピストンは相互に対して移動する。ピストンロッド
363は上部管状部材312を通って延び、またプラグ376を通って下部管状
部材304の中に延びており、チャンバー380をシールするために、シール3
78が該プラグに装着されている。
下部管状部材304の少なくとも一部には、上記で述べた減衰流体66と同様
の減衰流体366が充填される。こうして、管状部材304が上部管状部材31
2に対して移動するに伴って、減衰流体366は減衰ピストン362、特に減衰
ピストン362の弁を通って移動し、後部ショック300の減衰を行う。所望の
通り減衰を変化させるために、調節器軸388が設けられる。調節器軸388は
、上記で述べた調節器軸88と同様であるが、ピストンロッド363を貫通して
おり、また容易に延出する調節器ノブ392を介して調節される。
減衰ピストン362は、下部管状部材を、減衰ピストン362とコンプレッサ
ーピストン326との間にある圧縮チャンバー361Cと、減衰ピストン362
と下部管状部材304の第二の端308との間にある反発チャンバー361Rと
に分割する。圧縮の際には、減衰流体366は反発チャンバー361Rから圧縮
チャンバー361Cへと流れるのに対して、反発の際には、減衰流体366は反
対方向に流れる。浮遊ピストン374は、下部管状部材304内において、減衰
流体366(第一の端306に隣接した下部管状部材304の一部を満たす)と
空気容積375(第二の端308に隣接した下部管状部材304の一部を満たす
)との間に設けられる。圧縮の際、浮遊ピストン374は、下部管状部材304
における第二の端308の方に移動して、ピストンロッド363がチャンバー3
6
1Cの中に延びることに伴って置換された流体容積を補償する。こうして、減衰
流体366が反発チャンバー316Rから圧縮チャンバー361Cへと置換され
るときに、圧縮チャンバー361Cに収容され得なかった流体は、かかる流体が
反発チャンバー361R内に残留することができるように、浮遊ピストン374
を押す。
上記の説明および図面は、本発明の好ましい実施例を表しているが、添付の請
求の範囲において定義される本発明の精神および範囲を逸脱することなく、その
中で種々の追加、変形および置換を行い得ることが理解されるであろう。特に、
本発明は、その精神または本質的な特徴を逸脱することなく、他の特定の形態、
構造、配置、比率、並びに他の部材、材料、および成分において具体化し得るこ
とが当業者には明かである。例えば、「内部」および「外部」、並びに「上部」
および「下部」の用語は単純化のために使用したものであり、限定的な用語とし
て用いたものではない。本発明の基本的原理を組み込んだこのような構成の変形
は、本発明の範囲内である。当業者は、本発明は、本発明の原理を逸脱すること
なく、構造、配置、比率、材料および成分の多くの変形を伴って使用し得るもの
であり、さもなければ、特殊な環境および動作条件に特に適合する本発明の実施
において、これらの変形が使用され得ることを認めるであろう。従って、ここに
開示した実施例は限定的ではなく、全て例示とみなすべきであり、本発明の範囲
は添付の請求の範囲によって示され、上記の説明には制限されない
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY,
DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I
T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ
,CF,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,
NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,L
S,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ
,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL
,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,
BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,E
E,ES,FI,GB,GE,GH,GM,GW,HU
,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR,
KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,M
D,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL
,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,
SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,V
N,YU,ZW
(72)発明者 コーベン ロバート エル ザ セカンド
アメリカ合衆国 カリフォルニア州
95125 サン ホセ バード アベニュー
1241
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.ピストンロッドと入れ子式で摺動可能に係合した、第一の管状部材を具備し 、該第一の管状部材は第一および第二の端を有し、且つ前記第二の端は閉鎖し ていることと; 前記ピストンロッドは、前記第一の管状部材の中に延出しており、且つ第一 および第二の端を有することと; 前記第一の管状部材との摺動可能な係合のための、前記ピストンロッドの前 記第一の端に配置されたコンプレッサーピストンを具備することと; 前記コンプレッサーピストンと前記第一の管状部材における前記閉鎖した第 二の端との間に配置されて、前記コンプレッサーピストンを、前記第一の管状 部材における前記第一の端に向けて付勢する第一の付勢部材を具備することと ; 前記第一の管状部材における前記第一の端と前記コンプレッサーピストンの 間に配置されて、前記コンプレッサーピストンを、前記第一の管状部材におけ る前記第二の端に向けて付勢する第二の付勢部材を具備することとからなるサ スペンション装置.。 2.請求項1に記載のサスペンション装置であって: 前記コンプレッサーピストンは、前記第一の管状部材と密封係合して、前記 第一の管状部材における前記第一の付勢部材が配置された第一の部分を、前記 第一の管状部材における前記第二の付勢部材が配置された第二の部分から隔離 しており; 前記第一の管状部材の第二の端はシールによって閉鎖されており; 前記第一の付勢部材は、前記第一の管状部材、前記コンプレッサーピストン および前記シールによって画定された実質的な気密チャンバーを具備している サスペンション装置。 3.請求項2に記載のサスペンション装置であって: 前記サスペンション装置は更に、前記第一の管状部材における前記第一の端 をシールするキャップ組立体を具備しており; 前記第二の付勢部材は、前記第一の管状部材、前記コンプレッサーピストン および前記キャップ組立体により画定される実質的な気密チャンバーに形成さ れた気体ばねを具備しているサスペンション装置。 4.請求項3に記載のサスペンション装置であって、前記第一の付勢部材は、ト ップアウト衝撃に抵抗するように配置されるサスペンション装置。 5.請求項1に記載のサスペンション装置であって、更に、前記第一の管状部材 の中に配置された減衰システムを具備し、該減衰システムは、前記第一および 第二の管状部材の間の相対的移動を減衰するサスペンション装置。 6.請求項5に記載のサスペンション装置であって、前記減衰システムが、前記 コンプレッサーピストンと前記第二の付勢部材との間に配置されるサスペンシ ョン装置。 7.請求項6に記載のサスペンション装置であって:前記減衰システムが、 前記第一の管状部材の中に固定して配置された減衰ピストンと; 減衰流体と; 前記減衰流体が前記減衰ピストンを通って流れることを可能にする少なくと も一つのポートと; 前記少なくとも一つのポートを通る減衰流体の流れを制御する、少なくとも 一つの流れ制御部剤とを具備するサスペンション装置。 8.請求項7に記載のサスペンション装置であって、前記減衰システムが、更に 流出弁システムを具備するサスペンション装置。 9.請求項8に記載のサスペンション装置であって、前記流出弁システムが、前 記減衰ピストンに結合され且つ少なくとも一つの貫通ポートを有する流出弁軸 を具備し、前記少なくとも一つのポートは、減衰流体が前記減衰ピストンを通 過して流れることを可能にするサスペンション装置。 10.請求項9に記載のサスペンション装置であって、前記流出弁システムは更に 、前記流出弁軸を通って延出し、且つ前記流出弁軸を通る前記少なくとも一つ のポートの大きさを調節するために配置された流れ調節端を有する調節器軸を 具備するサスペンション装置。 11.請求項6に記載のサスペンション装置であって、前記減衰流体は、前記コン プレッサーピストンおよび前記第二の付勢部材によって画定されたスペース内 に配置されるサスペンション装置。 12.請求項11に記載のサスペンション装置であって、前記第二の付勢部材は気 体ばねを具備し、浮遊ピストンが前記減衰流体を前記第二の付勢部材から隔離 するサスペンション装置。 13.請求項6に記載のサスペンション装置であって、前記第一および第二の付勢 部材が第一および第二の気体ばねを具備するサスペンション装置。 14.請求項13に記載のサスペンション装置であって、前記第一の管状部材が、 前記第二の気体ばねを調節するための弁をもったキャップ組立体を有するサス ペンション装置。 15.請求項13に記載のサスペンション装置であって、前記ピストンロッドが、 前記第一の気体ばねと連通した中空の内部と、前記ピストンロッドの前記第二 の端に近接して配置された弁とを有し、それによって前記第一の気体ばねが調 節され得るサスペンション装置。 16.請求項6に記載のサスペンション装置であって、前記第一の付勢部材は、更 に、トップアウト衝撃に抵抗するために構成されるサスペンション装置。 17.自転車サスペンションフォークであって: 第一および第二のフォーク脚を具備し、夫々のフォーク脚は第二の管状部材 に対して入れ子式に摺動可能な第一の管状部材を具備しており、前記フォーク は、前記第一および第二の管状部材が相互に向かって入れ子式に進入するとき には圧縮配置であり、前記第一および第二の管状部材が相互に入れ子式に遠ざ かるときには膨張配置であることと; 前記第一のフォーク脚内に配置された減衰システムを具備することと; 前記第二のフォーク脚内に配置された負のばねを具備することと; 前記第一および第二のフォーク脚のうちの少なくとも一方の中に配置された 、正のばねを具備することとからなる自転車サスペンションフォーク。 18.請求項17に記載の自転車サスペンションフォークであって、前記負のばね がトップアウト衝撃に抵抗するための配置である自転車サスペンションフォー ク。 19.請求項17に記載の自転車サスペンションフォークであって:前記第二のフ ォーク脚における前記第一の管状部材が第一および第二の端を有し、また前記 第二のフォーク脚は更に、 前記第二のフォーク脚における前記第一の管状部材の前記第二の端を閉鎖す るシールと; 前記第一および第二の管状部材内に配置されたピストンロッドであって、前 記シールを通して前記第二のフォーク脚における前記第一の管状部材の中に摺 動可能に延びる第一の端と、前記第二のフォーク脚の前記第二の管状部材に結 合された第二の端とを有するピストンロッドと; 前記第一の管状部材内で摺動可能に移動するために、前記ピストンロッドの 前記第一の端に結合されたコンプレッサーピストンと; 前記コンプレッサーピストンと前記シールとの間に形成されたチャンバー内 に配置された、前記負のばねとを具備する自転車サスペンションフォーク。 20.請求項19に記載の自転車サスペンションフォークであって、前記第二のフ ォーク脚が、更に、前記コンプレッサーピストンと前記第二のフォーク脚の前 記第一の管状部材における第一の端との間に配置された、正のばねを具備する 自転車サスペンションフォーク。 21.請求項20に記載の自転車サスペンションフォークであって: 前記第二のフォーク脚が更に、減衰ピストンと、減衰流体と、該減衰流体が 前記減衰ピストンを通って流れることを可能にする少なくとも一つのポートと 、該少なくとも一つのポートを通る前記減衰流体の流れを制御するための、少 なくとも一つの流れ制御部剤とを具備し; 前記減衰システムは、前記コンプレッサーピストンと前記正のばねとの間に 配置される自転車サスペンションフォーク。 22.請求項21に記載の自転車サスペンションフォークであって、前記減衰シス テムが、更に、流出弁システムを具備する自転車サスペンションフォーク。 23.請求項22に記載の自転車サスペンションフォークであって、前記流出弁シ ステムが、前記減衰ピストンに結合され且つ少なくとも一つの貫通ポートを有 する流出弁軸を具備し、前記少なくとも一つのポートは、減衰流体が前記減衰 ピストンを通って流れることを可能にする自転車サスペンションフォーク。 24.請求項23に記載の自転車サスペンションフォークであって、前記流出弁シ ステムは更に、前記流出弁軸を通って延出し、且つ前記流出弁軸を通る前記少 なくとも一つのポートの大きさを調節するために配置された流れ調節端を有す る調節器軸を具備する自転車サスペンションフォーク。 25.請求項20に記載の自転車サスペンションフォークであって、前記第二のフ ォーク脚における前記正および負のばねが気体ばねからなる自転車サスペンシ ョンフォーク。 26.請求項25に記載の自転車サスペンションフォークであって、前記第二のフ ォーク脚における前記正および負の気体ばねが空気ばねである自転車サスペン ションフォーク。 27.請求項25に記載の自転車サスペンションフォークであって、前記正および 負のばねの少なくとも一方が調節可能である自転車サスペンションフォーク。 28.請求項20に記載の自転車サスペンションフォークであって:前記第一のフ ォーク脚における前記第一の管状部材が第一位および第二の端を有し、前記第 一のフォーク脚が、更に、 前記第一のフォーク脚の前記第一の管状部材における前記第二の端を閉鎖す るシールと; 前記第一のフォーク脚における前記第一および第二の管状部材内に配置され たピストンロッドであって、前記シールを貫通して前記第一のフォーク脚にお ける前記第一の管状部材の中に摺動可能に延びる第一の端と、前記第一のフォ ーク脚における前記第二の管状部材に結合された第二の端とを有するピストン ロッドとを具備し、 前記第一のフォーク脚内に配置された減衰システムが、 前記ピストンロッドに結台され、且つ前記第一のフォーク脚における前記第 一の管状部材内で摺動可能な減衰ピストンと; 前記第一のフォーク脚における前記第一の管状部材内に収容された減衰流体 と; 前記自転車フォークの圧縮および膨張に際して、流体が前記減衰ピストンを 通過して流れることを可能にするための少なくとも一つのポートとを具備する 自転車サスペンションフォーク 29.請求項28に記載の自転車サスペンションフォークであって: 前記第一の管状部材内で摺動可能に移動するために、コンプレッサーピスト ンが前記ピストンロッドの前記第一の端に結合され、 前記コンプレッサーピストンと前記第一のフォーク脚の前記第一の管状部材 における前記第一の端との間に、正のばねが配置される自転車サスペンション フォーク。 30.請求項29に記載の自転車サスペンションフォークであって、前記第一のフ ォーク脚における前記正のばねが、気体ばねからなる自転車サスペンションフ ォーク。 31.請求項30に記載の自転車サスペンションフォークであって、前記第一のフ ォーク脚における前記正の気体ばねが空気ガスからなる自転車サスペンション フォーク。 32.請求項28に記載の自転車サスペンションフォークであって、前記第一のフ ォーク脚における前記減衰システムの、前記減衰流体および前記減衰ピストン がカートリッジ内に収容される自転車サスペンションフォーク。 33.自転車用後部ショックアブソーバーであって: 第一の端および第二の端を有する第一の管状部材を具備することと; 第一の端および第二の端を有する第二の管状部材を具備し、該第二の管状部 材は、前記第一の管状部材の前記第一の端内に、その中で摺動するために入れ 子式に収容されていて、前記記ショックアブソーバーは、前記第二の管状部材 の前記第一の端が前記第一の管状部材の前記第一の端の方に動いたときには圧 縮を受け、また前記第二の管状部材の前記第一の端がが前記第一の管状部材の 前記第二の端の方に動いたときには膨張を受けることと; 前記第一の管状部材の中で摺動するために、前記第二の管状部材の前記第一 の端に装着されたコンプレッサーピストンを具備することと; 前記コンプレッサーピストンと前記第一の管状部材の前記第二の端との間に 配置された第一の付勢部材を具備し、該第一位の付勢部材は、前記コンプレッ サーピストンを前記第一の管状部材の前記第一の端の方に付勢して、前記ショ ックアブソーバーが圧縮を受けるように付勢することと; 前記コンプレッサーピストンと前記第一の管状部材における前記第一の端と の間に配置された第二の付勢部材を具備し、該第二の付勢部材は前記コンプレ ッサーピストンを前記第一の管状部材の前記第二の端の方に付勢して、前記シ ョックアブソーバーが膨張を受けるように付勢することとからなるショックア ブソーバー。 34.請求項33に記載の自転車用後部ショックアブソーバーであって、更に、前 記第一の管状部材における前記第二の端と前記コンプレッサーピストンとの間 で、前記第一の管状部材内に形成された第一のシールされたチャンバーを具備 し、前記第一の付勢部材は、ガスを充填された前記第一のシールされたチャン バーを含む気体ばねを具備するショックアブソーバー。 35.請求項34に記載の自転車用後部ショックアブソーバーであって、更に、前 記第一の管状部材の前記第一の端と前記コンプレッサーピストンとの間に配置 された第二のシールされたチャンバーを具備し、前記第二の付勢部材は、ガス を充填された前記第二のシールされたチャンバーを含む気体ばねを具備するシ ョックアブソーバー。 36.請求項35に記載の自転車用後部ショックアブソーバーであって、前記第一 および第二の付勢部材は空気ばねであるショックアブソーバー。 37.請求項35に記載の自転車用後部ショックアブソーバーであって、前記第一 の付勢部材はトップアウト衝撃に抵抗するように構成されるショックアブソー バー。 38.請求項33に記載の自転車用後部ショックアブソーバーであって、前記第一 および第二の管状部材の1つの内部に位置決めされた減衰システムをさらに具 備することを特徴とする自転車用後部ショックアブソーバー。 39.請求項38に記載の自転車用後部ショックアブソーバーであって、前記減衰 システムは、 前記コンプレッサーピストンと前記第二の管状部材における前記第二の端と の間で前記第二の管状部材内に配置された減衰ピストンと、前記ショックアブ ソーバーの圧縮および膨張に際して、前記減衰ピストンに流体を流すための少 なくとも一つのポートとを具備することと; 前記第一の管状部材に結合された減衰ピストンロッドを具備し、前記第二の 管状部材が前記第一の管状部材に対して摺動可能に移動するときに、前記減衰 ピストンが前記第二の管状部材に対して摺動可能に移動するように、前記減衰 ピストンが前記減衰ピストンロッドに装着されることと; 前記第二の管状部材内の減衰流体を具備し、該減衰流体は、前記減衰ピスト ンが前記第二の管状部材に対して摺動するにつれて、前記少なくとも一つのポ ートを通って流れることとからなるショックアブソーバー。 40.請求項39に記載の自転車用後部ショックアブソーバーであって、更に、前 記減衰ピストンと前記第二の管状部材における前記第二の端との間で前記第二 の管状部材内に配置された浮遊ピストンを具備したショックアブソーバー。 41.請求項39に記載の自転車用後部ショックアブソーバーであって、更に、流 出弁システムを具備するショックアブソーバー。 42.請求項39に記載の自転車用後部ショックアブソーバーであって、 前記第一の管状部材における前記第二の端と前記コンプレッサーピストンと の間の前記第一の管状部材内に、第一のシールされたチャンバーが形成され; 前記第一の付勢部材は、ガスを充填した前記第一のシールされたチャンバー を含む気体ばねを具備するショックアブソーバー。 43.請求項42に記載の自転車用後部ショックアブソーバーであって、 前記第一の管状部材における前記第一の端と前記コンプレッサーピストンと の間に、第二のシールされたチャンバーが形成され; 前記第二の付勢部材は、ガスを充填した前記第二のシールされたチャンバー を含む気体ばねを具備するショックアブソーバー。 44.請求項43に記載の自転車用後部ショックアブソーバーであって、前記第一 および第二の付勢部材が空気ばねを具備するショックアブソーバー。
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