JP2004330866A

JP2004330866A - 自転車

Info

Publication number: JP2004330866A
Application number: JP2003128998A
Authority: JP
Inventors: Isao Uehara; 勲上原
Original assignee: YGK KK; YGK Co Ltd
Current assignee: YGK KK; YGK Co Ltd
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】リアサスペンションを備えた自転車において、部品点数の増大を防ぎながらレイアウトの自由度を向上させる。
【解決手段】後輪８にサスペンションを備えた自転車であって、サドル１１からの荷重を支持するメインフレーム１と、このメインフレーム１に結合するとともに前輪７側と連結されたヘッドチューブ３と、メインフレーム１またはヘッドチューブ３の少なくとも一方と基端側を結合し、自由端側で後輪８と連結したアンダーフレーム２を備え、このアンダーフレーム２は、可撓性を備えた部材で構成される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自転車に関し、特にリアサスペンションを備えた自転車の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リアサスペンションを備えた自転車としては、特開２００３−６３４７４号公報（特許文献１）や特許２００１−５５１８７号公報（特許文献２）等が知られており、後輪を支持するリアフォークをスイングアーム構造として揺動可能に支持し、リアフォークとフレームの間にスプリングやダンパを介装するものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例においては、リアフォークを揺動可能に支持するため、フレームとの連結部に軸受などの部材が必要になるとともに、荷重を支持するスプリングや振動を減衰するダンパーが必要となって部品点数が増大し、フレームとリアフォークの組立が煩雑となって生産性が低下するという問題があった。
【０００４】
また、路面からの衝撃を円滑に吸収するため、スプリングやダンパ等の配置スペースが必要となり、フレームのレイアウトの自由度が低下するという問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、リアサスペンションを備えた自転車において、部品点数の増大を防ぎながらレイアウトの自由度を向上させることを目的とする。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−６３４７４号公報
【特許文献２】
特開２００１−５５１８７号公報
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、後輪にサスペンションを備えた自転車であって、サドルからの荷重を支持するメインフレームと、このメインフレームに結合するとともに前輪側と連結されたヘッドチューブと、前記メインフレームまたはヘッドチューブの少なくとも一方と基端側を結合し、自由端側で後輪と連結したアンダーフレームを備え、このアンダーフレームは、可撓性を備えた部材で構成される。
【０００８】
また、アンダーフレームは炭素繊維／炭素複合材で構成される。
【０００９】
【発明の効果】
したがって、本発明は、後輪への荷重を支持するアンダーフレームを可撓性を備えた複合材料で構成することで、荷重を支持する強度部材としての機能と、弾性により後輪の上下動を吸収するバネ部材としての機能を併せ持つことができ、前記従来例のようにリアフォークの揺動機構やスプリングが不要となって、リアサスペンションを備えた自転車の構成を簡易にでき、組立に要する労力と部品点数の削減を実現し、また、スプリングなどの配置を考慮する必要がないので、フレームのレイアウトの自由度を大幅に向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は本発明を適用した自転車の側面図で、車体の前後方向に配置されたメインフレーム１の前端（図中右側）には、ほぼ上下方向に配置されたヘッドチューブ３が結合される。このヘッドチューブ３は、ハンドル９とフロントフォーク１０を操舵可能に支持する。なお、フロントフォーク１０は油圧式のダンパを備えたサスペンションを備えて前輪７に連結される。
【００１２】
一方、メインフレーム１の後端には、ほぼ上下方向に配置されたシートチューブ４が結合される。このシートチューブ４の上端にはサドル１１が配置され、また、シートチューブ４の下端はフロントスプロケット１２を設けたクランク１３を回転自在に支持している。
【００１３】
メインフレーム１の前端とヘッドチューブ３の結合位置には、後輪８の車軸８０へ向けて斜め下方へ延設された弧状のアンダーフレーム２の基端が結合される。
【００１４】
このアンダーフレーム２は、図中下方に膨らむような弧状の可撓性を備えた部材で構成され、自由端（図中左）側で後輪８の車軸８０と結合し、シートチューブ４及びメインフレーム１から後輪８に加わる荷重を支持し、かつ、後述するようにアンダーフレーム２が撓むことで後輪８の変位（上下方向のストローク）を許容するバネとしての機能を有するもので、このアンダーフレーム２は強度部材とサスペンション（バネ機能）を兼ね備えたものである。
【００１５】
上記メインフレーム１、アンダーフレーム２、ヘッドチューブ３及びシートチューブ４から自転車のフレームが構成される。
【００１６】
ここで、メインフレーム１とヘッドチューブ３及びアンダーフレーム２は、高強度、高弾性率を備えた炭素繊維／炭素複合材（以下、Ｃ／Ｃ材とする）で構成され、メインフレーム１とヘッドチューブ３は所定の剛性を確保するように構成される一方、アンダーフレーム２は後輪８に加わる荷重を支持する強度を備えるのに加え、後輪８の変位を所定の範囲で許容する弾性（バネ機能）を兼ね備えるように構成される。
【００１７】
なお、シートチューブ４については、所定剛性を有すればよいので軽合金やＣ／Ｃ材など、剛性を確保可能な材料で構成すればよい。
【００１８】
次に、アンダーフレーム２は、メインフレーム１とヘッドチューブ３と結合した基端側から後輪８の車軸８０に伸びる途中、フロントスプロケット１２より上方でシートチューブ４と交差する。
【００１９】
このため、図２で示すように、アンダーフレーム２の途中からは、シートチューブ４と交差してから後輪８及び車軸８０を挟むようなフォーク部２０が形成される。このフォーク部２０は、シートチューブ４と交差する位置よりも基端側の分岐位置２１から自由端側まで切り欠きを設けるように形成して、左右のフォーク部２０Ｌ、２０Ｒ構成する。そして、このフォーク部２０の自由端には、図３に示すようなブラケット２２を設けて、車軸８０と結合する。
【００２０】
図２、図３において、アンダーフレーム２の自由端とシートチューブ４の間には、シートチューブ４側に設けたダンパ６と左右のフォーク部２０Ｌ、２０Ｒを連結するためのリンク１４が、左右のフォーク部２０Ｌ、２０Ｒにそれぞれ揺動自在に設けられる。
【００２１】
左右のフォーク部２０Ｌ、２０Ｒには、シートチューブ４との交差位置よりも自由端側でリンク１４Ｌ、１４Ｒの基端がそれぞれ揺動自在に支持されており、リンク１４Ｌ、１４Ｒの先端は、シートチューブ４を車体前方側に超えた所定の位置まで伸びて、左右のリンク１４Ｌと１４Ｒはこの端部側で結合されるとともに、シートチューブ４側に設けたダンパ６に連結される。
【００２２】
このため、左右のリンク１４Ｌ、１４Ｒは、ダンパ６との連結位置で結合されることで一体となり、左右のフォーク部２０Ｌ、２０Ｒがよじれるのを防止している。
【００２３】
ダンパ６とリンク１４との連結は、図５で示すように、左右のリンク１４（１４Ｌ、１４Ｒ）は軸１５によって結合されており、この軸１５がダンパ６の端部に設けたブラケット１６を貫通するとともに回動可能に支持される。そして、ダンパ６はゴムなどの弾性部材などで構成され、所定の弾性を備えて車体前後方向へ向けて伸縮可能であり、例えば、メインフレーム１とアンダーフレーム２の結合位置などに向けた図中軸線６ｃ方向に沿って伸縮するよう構成される。
【００２４】
したがって、後輪８が路面の凸状の段差などによって衝撃を受けると、アンダーフレーム２は図１の破線のように自由端側から上下方向に撓み、このアンダーフレーム２の撓みによってフォーク部２０側のリンク１４も上下動する。そして、リンク１４の端部では、軸１５を介して車体前方側へ変位してダンパ６を引っ張り方向に変形させるため、ダンパ６は所定の減衰力を発生して後輪８のストロークを収束させる。
【００２５】
このとき、ダンパ６の伸縮方向は図５の軸線方向であるので、リンク１４と結合した軸１５は、相対的に回動しながらダンパ６を伸縮させることになる。このため、リンク１４の先端側ではダンパ６の車体前後方向の伸縮に対して、リンク１４がダンパ６と相対的に揺動しながら変位することになる。
【００２６】
なお、ダンパ６としては、上記のようにラバーダンパ等の弾性部材に限定されるものではなく、フロントフォーク１０と同様の油圧式ダンパを用いても良い。
【００２７】
また、ダンパ６をシートチューブ４からメインフレーム１とアンダーフレーム２の結合位置へ向けて伸縮するようにし、メインフレーム１の下方とアンダーフレーム２の上方の空間にダンパ６を配置したので、ダンパ６の配置空間を特別に用意する必要がなく、フレームのレイアウトの自由度を飛躍的に向上させることができるのである。また、ダンパ６を引っ張り方向で使用し、ダンパ６の配設位置をメインフレーム１の下方とアンダーフレーム２の上方の空間とすることで、ダンパ６のストロークを大きくとることができ、特にＭＴＢ（マウンテンバイク）など、非舗装路用の自転車に好適な構造を提供できる。
【００２８】
なお、ダンパ６のストロークが少なくて済む場合では、ダンパ６とリンク１４の連結位置をシートチューブ４より後方（後輪側）としても良い。
【００２９】
次に、Ｃ／Ｃ材で構成されたメインフレーム１とアンダーフレーム２の断面形状について図３、図４を参照しながら説明する。
【００３０】
まず、高い剛性が必要とされるメインフレーム１の断面形状は、上下方向の撓みをできるだけ抑制するため、図４（Ａ）のように、幅ａに比して高さｂが十分大きくなるように設定され、箱状に構成される。
【００３１】
一方、後輪８にかかる荷重を支持するとともに、サスペンションと機能するアンダーフレーム２の断面形状は、メインフレーム１との結合位置である基端側になるほど高さｂが増大する一方、幅ａが減少して縦長の方形または正方形の断面となるのに対し、フォーク部２０の分岐位置２１になるほど幅ａが増大する一方高さｂが減少して板状の断面になる。
【００３２】
例えば、図３に示す基端側のＢ−Ｂ断面は、図４（Ｂ）で示すようにアンダーフレーム２の幅ａよりも高さｂの方が大きく、あるいはほぼ等しく設定されて、基端側でアンダーフレーム２が撓むのを抑制して、後輪８にかかる荷重の支持を主とする。
【００３３】
この基端側から分岐位置２１に近づくにつれて、アンダーフレーム２の幅ａが増大する一方高さｂが減少して図４（Ｃ）のような板状の断面となり、自由端側を変位可能なバネとすることができる。同様に車軸８０との結合位置に近く、２つに分岐したフォーク部２０においても車軸８０からの衝撃入力に応じて円滑に撓むことができるよう、幅ａの方を高さｂよりも大きく設定する。なお、リンク１４との連結位置近傍や、車軸８０との結合位置近傍では、部分的に高さｂを増大して応力の集中による過度な撓みを防いでも良い。
【００３４】
このように、後輪８への荷重を支持するアンダーフレーム２を途中からフォーク状に形成するとともに、強度と可撓性を備えた複合材料で構成することで、荷重を支持する強度部材としての機能と、弾性により後輪８の上下動を吸収するバネ部材としての機能を併せ持つことができ、前記従来例のようにリアフォークの揺動機構やスプリングが不要となって、リアサスペンションを備えた自転車の構成を簡易にでき、組立に要する労力と部品点数の削減を実現し、また、スプリングなどの配置を考慮する必要がないので、フレームのレイアウトの自由度を大幅に向上させることができる。
【００３５】
また、アンダーフレーム２の上下動を減衰させるダンパ６を、メインフレーム１とアンダーフレーム２の間の空間に配置したので、ダンパ６を配置する空間などを特別に用意することが無くなって、フレームのレイアウトの自由度をさらに向上させることが可能となるのである。
【００３６】
また、アンダーフレーム２は、２つに分岐したフォーク部２０の間隙でシートチューブ４と交差して後輪８を挟むようにしたので、フロントスプロケット１２やクランク１３等とアンダーフレーム２が干渉するのを避けて、アンダーフレーム２の上下方向のストロークを確保することが可能となる。
【００３７】
なお、上記実施形態では、アンダーフレーム２をメインフレーム１とヘッドチューブ３に結合させたが、図示はしないが、メインフレーム１にアンダーフレーム２を結合させてもよく、あるいは、メインフレーム１との結合位置よりも下方でヘッドチューブ３とアンダーフレーム２を結合するようにしても良い。
【００３８】
また、メインフレーム１やヘッドチューブ３はＣ／Ｃ材に代わって、金属や樹脂などで構成しても良く、この場合、少なくともアンダーフレーム２をＣ／Ｃ材などの強度と弾性を備えた素材で構成すればよい。
【００３９】
また、上記実施形態においては、アンダーフレーム２にＣ／Ｃ材を適用した例を示したが、この他に、下記のような素材を適用することが可能である。
【００４０】
アルミニウム合金２０００番（銅系）、２０１７（ジュラルミン）、２０２４（超ジュラルミン）、アルミニウム合金７０００番（亜鉛・マグネシウム系）、７０７５（航空機用）等の強靱な軽合金、ＳＵＰ（ばね鋼）、ＳＵＰ３（重ね板ばね）、ＳＵＰ４（コイルばね）、ＳＵＰ５（トーションバー）等の弾性を有する綱、ポリウレタン（熱硬化性樹脂）、ポリカーボネイト（熱可塑性樹脂）、ポリフェニレンオキサイド（熱可塑性樹脂）、ポリスルホン（熱可塑性樹脂）などの強靱な樹脂を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す自転車の側面図。
図である。
【図２】同じくフレームの斜視図。
【図３】同じくフレームの側面図
【図４】フレームの断面図を示し、（Ａ）は図３のＡ−Ａ矢示断面図。（Ｂ）は図３のＢ−Ｂ矢示断面図、（Ｃ）は図３のＣ−Ｃ矢示断面図、（Ｄ）は図３のＤ−Ｄ矢示断面図である。
【図５】同じくリンクとダンパの連結位置の要部断面図。
【符号の説明】
１メインフレーム
２アンダーチューブ
３ヘッドチューブ
４シートチューブ
５リンク
６ダンパ
７前輪
８後輪
１４リンク
８０車軸

Claims

後輪にサスペンションを備えた自転車であって、
サドルからの荷重を支持するメインフレームと、
このメインフレームに結合するとともに前輪側と連結されたヘッドチューブと、
前記メインフレームまたはヘッドチューブの少なくとも一方と基端側を結合し、自由端側で後輪と連結したアンダーフレームを備え、
このアンダーフレームは、可撓性を備えた部材で構成されたことを特徴とする自転車。
前記メインフレームは、上端にサドルを備える一方、下端にクランクを備えたシートチューブと連結し、
前記アンダーフレームは、後輪および後輪の車軸を挟むように左右に分岐したフォーク部を有し、このフォーク部の間隙で前記シートチューブと交差することを特徴とする請求項１に記載の自転車。
前記アンダーフレームは、前記基端側になるほど断面の幅よりも高さを増大する一方、前記シートチューブとの交差位置に近付くほど断面の高さよりも幅を増大することを特徴とする請求項２に記載の自転車。
前記アンダーフレームは、炭素繊維／炭素複合材で構成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の自転車。