JP2009083839A

JP2009083839A - 自転車のサドル昇降装置

Info

Publication number: JP2009083839A
Application number: JP2008221118A
Authority: JP
Inventors: Hisao Fujiwara; 久男藤原
Original assignee: Fujiwara Wheel Kk
Current assignee: Fujiwara Wheel Kk
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2009-04-23

Abstract

【課題】サドルに腰掛けたままで、サドルを上昇させることができ、安全性に優れ、構造も簡単な自転車のサドル昇降装置を提供する。
【解決手段】サドルを上昇方向へ付勢するストロークばねとして、自転車の立パイプに挿入して固定される固定パイプ１及びこれにスライド自在に挿入されて上端部にサドルが取り付けられる昇降ロッド２の内部空間を利用して、圧入された気体の圧縮・膨張に伴って弾性を発揮する流体ばね８を使用し、ストロークばねの付勢力を、サドルに腰掛けた運転者の体重がそのままサドルに作用すると、サドルが下降し、サドルに腰掛けた運転者がペダルに足を載せてペダルを漕ごうとすると、サドルに作用する荷重が減少してサドルが上昇する大きさとする。
【選択図】図２

Description

この発明は、自転車のサドルを乗車中に昇降させ、走行中にはペダルを漕ぎやすく、停車時には足を着きやすくするための装置に関するものである。

一般に、自転車のサドルは、車体フレームの立パイプにスライド自在に挿入されたサドルポストの上端に取り付けられ、サドルポストを任意の位置でクランプにより立パイプに締め付けて、適宜の高さに設定される。

ところで、サドルの高さは、走行中には高めに設定しておいたほうがペダルを漕ぎやすく、停車時には低くしたほうが地面に足を着きやすくて安全であるが、上記のような通常の高さ調整機構では、乗車中にサドルの高さを変更することはできない。

このため、従来、サドルを乗車中に昇降させる装置として、サドルをばねで上昇方向へ付勢すると共に、サドルの急激な昇降をショックアブソーバ抑制し、ハンドル側に設けたレバーで操作して、サドル昇降の許容・阻止を切り替えるものが多数提案されている。

このようなサドル昇降装置として、本出願人は、下記特許文献１において、自転車の立パイプに挿入して固定される固定パイプをショックアブソーバのシリンダとし、このシリンダにスライド自在に挿入されて上端部にサドルが取り付けられる昇降ロッドをショックアブソーバのピストンとして、固定パイプと昇降ロッドとをリンクで連結し、サドルを上昇方向へ付勢するねじりコイル式のストロークばねを設けたものを提案している。

そして、この装置の一実施形態として、リンクを構成する下リンク片と上リンク片との連結部に、サドルの下降止め及び上昇止め用のラチェット爪とラチェットギヤ並びに切替部材から成る昇降切替機構を組み込み、ストロークばねとして、ねじりコイル式のものを使用したものを記載している。

この装置では、ハンドル側での切替操作に伴い、切替部材が回転して各ラチェット爪とラチェットギヤとが係脱し、サドルを所定高さに固定したロック状態から、サドルの下降を阻止して上昇のみを許容する上昇限定状態と、サドルの上昇を阻止して下降のみを許容する下降限定状態とに切り替えられる。

特開２００６−２７４９７号公報

上記のような自転車のサドル昇降装置では、停車直前に、切替操作に伴い、下降止め用のラチェット爪とラチェットギヤとの係合を解除して、サドルの下降を許容すると、運転者の体重によりサドルが下降する。

一方、発車に際して、切替操作に伴い、上昇止め用のラチェット爪とラチェットギヤとの係合を解除すると共に、下降止め用のラチェット爪とラチェットギヤとを係合させて、運転者がペダル上に立ち上がるように腰を浮かすと、ストロークばねの付勢力によりサドルが上昇し、所定の高さで固定される。

しかしながら、速度が出ていない発車時には、バランスがとりにくいことから、ペダル上に立ち上がるように腰を浮かそうとすると、ハンドル操作が不安定になって、転倒するおそれがある。

また、ショックアブソーバからの油漏れが生じることもあり、装置の重量やコストが大きくなるという問題もある。

そこで、この発明は、サドルに腰掛けたままで、サドルを上昇させることができ、安全性に優れ、構造も簡単な自転車のサドル昇降装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、この発明に係る自転車のサドル昇降装置では、サドルを上昇方向へ付勢するストロークばねとして、自転車の立パイプに挿入して固定される固定パイプ及びこれにスライド自在に挿入されて上端部にサドルが取り付けられる昇降ロッドの内部空間を利用して、圧入された気体の圧縮・膨張に伴って弾性を発揮する流体ばねを使用し、ストロークばねの付勢力を、サドルに腰掛けた運転者の体重がそのままサドルに作用すると、サドルが下降し、サドルに腰掛けた運転者がペダルに足を載せてペダルを漕ごうとすると、サドルに作用する荷重が減少してサドルが上昇する大きさとしたのである。

また、前記流体ばねは、固定パイプ及び昇降ロッドに気体を圧入し、固定パイプがシリンダとなり、昇降ロッドがピストンとなるものとしたのである。

さらに、前記流体ばねの昇降ロッドは、上端にサドルが取り付けられるロッド本体の下端部に、可撓性を有する継手を介してシール部材を接続した構成とし、このシール部材で昇降ロッドと固定パイプとの間をシールしたのである。

なお、前記流体ばねは、昇降ロッドにスライド自在に挿入した内パイプを固定パイプの内部に設け、この内パイプ及び昇降ロッドに亘って気体を圧入し、昇降ロッドがシリンダとなり、内パイプがピストンとなるものとしてもよい。

また、前記いずれかの流体ばねにおいて、流体ばねに連通するポンプ接続用のバルブを設け、このバルブを介し流体ばねの内圧を調整できるようにすると、運転者の体重に応じて、上昇方向への付勢力を調整できる。

そのほか、体重の重い運転者に対応できるように、前記ストロークばねとして、流体ばねとねじりコイルばねとを併用し、両方のばねの弾性により、必要な付勢力を得るようにすると、流体ばねを著しく高圧にすることなく、また、あまり太い線材のねじりコイルばねを使用することなく、必要な付勢力を得られる。

また、前記自転車のサドル昇降装置において、前記下降止め用及び上昇止め用のラチェット爪が共にラチェットギヤに係合した状態で、ラチェット爪とラチェットギヤとの間に遊びを設け、切替部材の回転の軸心と、ラチェット爪の揺動の軸心とをずらしたことにより、昇降切替操作を軽快に行なうことができる。

さらに、前記下降止め用のラチェット爪に、その揺動に伴い、ラチェットギヤに接触回転する転動体を設けると、下降操作時における音鳴りを防止できると共に、切替操作を軽快に行なうことができる。

このような自転車のサドル昇降装置では、停車状態からの発車に際し、サドルに腰掛けたまま、ハンドル側で切替操作を行い、上昇止め用のラチェット爪とラチェットギヤとの係合を解除して、ペダルを漕ごうとするだけで、サドルが上昇するので、腰を浮かそうとしてバランスを崩すおそれがなくなり、安全性が向上する。

また、サドルを上昇方向へ付勢するストロークばねとして、固定パイプ及び昇降ロッドの内部空間を利用する気体圧入式の流体ばねを使用したので、構造が簡単で、軽量化が要求されるスポーツ車にも対応できる。

以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

このサドル昇降装置は、市販の自転車に装着される汎用のものであり、図１乃至図３に示すように、サドル５０を自転車の立パイプ５１の上方に昇降可能に支持する構成とされている。立パイプ５１には、既存のサドルポストに代えて、固定パイプ１が挿入され、クランプ５２により立パイプ５１に挿入して固定されている。固定パイプ１には、昇降ロッド２がスライド自在に挿入され、サドル５０は、サドルフレーム５３に取り付けられた保持具５４により、昇降ロッド２の上端部に取り付けられている。

固定パイプ１の上部には下受具３が、昇降ロッド２の上部には上受具４がそれぞれ取り付けられ、下受具３と上受具４とは、左右一対のリンク５で連結されている。各リンク５は、下リンク片６と上リンク片７とが昇降ロッド２のスライドに伴い所定範囲で開閉する構成とされ、その開閉によりサドル５０が昇降する。

下リンク片６と上リンク片７には、最大開度を規制するストッパ６ａ，７ａがそれぞれ設けられ、下受具３には、サドル５０が下限まで下降したとき上受具４が着座するゴム製の当り部材３ａが設けられている。

固定パイプ１と昇降ロッド２とは、サドル５０を上昇方向へ付勢するストロークばねとして機能するものである。即ち、固定パイプ１がシリンダとなり、昇降ロッド２がピストンとなって、固定パイプ１及び昇降ロッド２に亘って空気が圧入され、空気の圧縮・膨張に伴い弾性を発揮する流体ばね８を構成している。流体ばね８には、空気以外のガスを圧入することもできる。

固定パイプ１の下端には、蓋９が嵌められ、流体ばね８の内部には、上受具４に設けられたバルブ１０を介して空気が充填される。バルブ１０には、軽量かつコンパクトで高圧に耐え得る仏式のものが使用され、汎用の空気ポンプが接続可能となっている。

そして、流体ばね８の付勢力は、停車状態からの発進時に運転者がペダルを漕ごうとするだけで、ペダルへの荷重分散に伴い、自らペダル上に立ち上がろうとしなくても、サドル５０を上昇させることができるように、例えば、サドル５０の下降状態において、運転者の体重よりもやや小さい３０〜４０ｋｇｆ程度に設定しておく。

この場合、流体ばね８の内圧は、７ｋｇｆ／ｃｍ^２前後となるが、自転車の購入者が空気ポンプを所有しておれば、自転車店だけでなく、自分で充填することもできる。また、運転者の体重に応じて、バルブ１０を介し流体ばね８の内圧を調整し、流体ばね８の付勢力を調整することができる。

なお、サドル５０が上限位置付近まで上昇すると、流体ばね８の内圧が内容積の増加に伴い低下するが、このとき、ペダル側へも荷重が分散して必要な付勢力が減少するので、作動に問題はなく、この内圧低下により、上昇終期の衝撃が緩和され、下降初期の動作が迅速になる利点が生じる。

また、流体ばね８において、昇降ロッド２は、上端にサドル５０が取り付けられる金属管のロッド本体１１の下端部に、ゴム等の可撓性を有する継手１２を介してシール部材１３を接続した構成とされている。

ロッド本体１１の下部外周溝には、側圧を受け止める角型断面のパッキン１４が嵌められ、シール部材１３は、下部外周溝にＯリング１５が嵌められて、立パイプ５１の傾斜による側圧に影響されず、昇降ロッド２と固定パイプ１との間をシールでき、長期に亘ってシール性が維持されるようになっている。

リンク５の下リンク片６と上リンク片７の連結部には、サドルの昇降切替機構として、上リンク片７のボス部と一体回転するラチェットギヤ筒１６が設けられ、その内側に嵌められた爪受ボス１７が下リンク片６のボス部と連動し、爪受ボス１７の空隙部には、下降止め用のラチェット爪１８ａと上昇止め用のラチェット爪１８ｂとが設けられている。

ラチェットギヤ筒１６の内周には互いに逆向きの二部分から成るラチェットギヤ１９が形成されている。ラチェット爪１８ａ，１８ｂは、ばねで突出方向へ付勢され、その付勢力により、ラチェット爪１８ａ，１８の先端がラチェットギヤ１９の谷に係合するようになっている。

爪受ボス１７の内周側には、カムとして作用する棒状の切替部材２０が挿入され、図１に示すように、切替部材２０の一端にはワイヤ掛部材２１が係合し、ワイヤ掛部材２１には、ハンドル側に取り付けた操作機構へ延びるワイヤ２２の芯線が接続され、ワイヤ掛部材２１の外周には、ワイヤ２２の芯線が巻き付けられる溝が形成されている。また、ワイヤ掛部材２１には、切替ばねにより復元力が付与されている。

このサドルの昇降切替機構では、図４（ａ）に示すように、下降止め用のラチェット爪１８ａがラチェットギヤ１９に係合して、サドルが上端位置で固定されたロック状態において、円滑な切替動作を可能とするため、上昇止め用のラチェット爪１８ｂとラチェットギヤ１９との間に若干遊びが設けられている。

そして、図４（ｂ）に示すように、切替部材２０を一方向に回転させると、下降止め用のラチェット爪１８ａとラチェットギヤ１９との係合が解除され、サドルの上昇を阻止しつつ下降のみを許容する下降限定状態に切り替わる。

一方、図５（ａ）に示すように、上昇止め用のラチェット爪１８ｂによりサドルが下端位置で固定されたロック状態から、図５（ｂ）に示すように、切替部材２０を他方向に回転させると、ラチェット爪１８ｂとラチェットギヤ１９との係合が解除され、サドルの下降を阻止しつつ上昇のみを許容する上昇限定状態に切り替わる。

これが上記サドルの昇降切替機構の基本動作であるが、特にこの機構では、爪受ボス１７の回転の軸心から切替部材２０の回転の軸心と、ラチェット爪１８ａ，１８ｂの揺動の軸心とが反対方向に偏差ｄだけずらされており、梃子の作用で軽快な切替操作が可能となっている。

また、上昇止め用のラチェット爪１８ｂの先端とラチェットギヤ１９の谷の角度を、下降止め用のラチェット爪１８ａの先端とラチェットギヤ１９の谷の角度より小さく設定することにより、運転者がサドルに腰掛けていない状態で、上昇止め用のラチェット爪１８ｂとラチェットギヤ１９との間に大きな抵抗を作用させ、サドルが不意に上昇する危険性を防止している。

なお、図６（ａ），（ｂ）に示すように、下降止め用のラチェット爪１８ａの先端部に丸底溝または球状底の窪みを形成して、その窪みに円柱状または球状の転動体１８ｃを回動自在に嵌め、ラチェット爪１８ａの揺動に伴い、転動体１８ｃがラチェットギヤ１９に接触回転するようにしておくと、下降操作時において、ラチェット爪１８ａの先端部とラチェットギヤ１９とが強力に圧接した状態で摺動することがないので、音鳴りを防止できると共に、切替操作を軽快に行なえる。

上記のようなサドルの昇降切替機構を操作するため、ハンドル側に取り付ける操作機構では、図７に示すように、外ケース２３の内部に、扇状のばね受板２４と、レバー部材２５の扇状部２５ａが同心で回転するように収容され、レバー部材２５の下降レバー２５ｂと上昇レバー２５ｃとが外ケース２３から突出している。レバー部材２５の扇状部２５ａの中心角は、ばね受板２４の中心角よりも小さく、扇状部２５ａには、ワイヤ２２の芯線が接続されている。

ばね受板２４は、ばね２６によりワイヤ２２の芯線を引き出す方向に付勢され、この付勢力は、前記ワイヤ掛部材２１によるワイヤ２２の芯線の引張力よりも強く、レバー部材２５は、中立位置にあるとき、扇状部２５ａの一側がばね受板２４のストッパ片２４ａに当接している。

この操作機構により、上昇位置にあるサドルを下降させる際、下降レバー２５ｂを図示の方向で時計回りに引くと、ワイヤ２２の芯線が引き出されて、下降限定状態への切替動作が行なわれ、扇状部２５ａの一側はストッパ片２４ａから離れる。その後、下降レバー２５ｂを離すと、ワイヤ２２の芯線に引っ張られて、レバー部材２５は、扇状部２５ａの一側がストッパ片２４ａに当接する中立位置に復帰し、サドルがロックされる。

一方、下降位置にあるサドルを上昇させる際、ばね２６の付勢力に抗して、上昇レバー２５ｃを図示の方向で反時計回りに押すと、ワイヤ２２の芯線が前記ワイヤ掛部材２１に巻き取られて、上昇限定状態への切替動作が行なわれる。その後、上昇レバー２５ｃを離すと、ばね２６の付勢力により、扇状部２５ａの一側がストッパ片２４ａに押され、レバー部材２５は中立位置に復帰し、サドルがロックされる。

また、図１に示すように、下リンク片６と上リンク片７との連結部には、サドル５０へのクッション付与機構が設けられている。この機構は、昇降切替機構がロックされた状態で、下リンク片６のボス部に対し爪受ボス１７が所定範囲で回転する遊びを設け、その遊びを解消する方向にクッションばね２７により爪受ボス１７を付勢したものである。

このようなクッション付与機構を設けておくと、サドル５０の後部に設けられたサドルクッションばね５５との相乗効果により、サドル５０全体にクッション性を付与して、段差の乗越え時等における乗り心地を大幅に改善することができる。

そのほか、体重の重い運転者に対応できるように、図８に示すように、サドル５０を上昇方向へ付勢するストロークばねとして、前記流体ばね８に加えて、ねじりコイルばね２８を併用し、両方のばね８，２８の弾性により必要な付勢力を得るようにしてもよい。

この場合、ねじりコイルばね２８の一端を下リンク片６に係止し、他端をコイル部の外周に嵌めた調整筒２９に係止して、上リンク片７に嵌めた調整ボルト３０を調整筒２９の外周の歯部に螺合させ、調整ボルト３０をレンチ等で回すことにより、ねじりコイルばね２８が締め付けられ、又は緩められて、サドル５０を上昇方向へ付勢する付勢力を調整できるようにしておくとよい。

このように、ねじりコイルばね２８を併用すると、流体ばね８の内圧を著しく高圧にすることなく、また、あまり太い線材のねじりコイルばね２８を使用することなく、必要な付勢力を得ることができる。

そのほか、図９に示すように、流体ばね８は、昇降ロッド２にスライド自在に挿入した内パイプ３１を固定パイプ１の内部に設け、この内パイプ３１及び昇降ロッド２に亘って気体を圧入し、昇降ロッド２がシリンダとなり、内パイプ３１がピストンとなる倒立式のものとしてもよい。

この場合、内パイプ３１の下端にパッキン３２を嵌め、昇降ロッド２のロッド本体１１の下端にＯリング受材３３を取り付け、その内周面の溝に嵌めたＯリング３４により、内パイプ３１と昇降ロッド２との間をシールし、内パイプ３１の上端に取り付けた上限止材３５により、内パイプ３１に対する昇降ロッド２の上限位置を規制し、受止材３６を固定パイプ１の下端に嵌めて、内パイプ３１を下方から受け止めるとよい。また、流体ばね８の下端に内圧を調整するバルブ１０を設けてもよい。

この発明に係る自転車のサドル昇降装置の実施形態を示す斜視図同上のサドル上昇状態を示す左側からの要部断面図同上のサドル下降状態を示す左側からの要部断面図（ａ）昇降切替機構の上端でのロック状態を示す断面図、（ｂ）同上の下降限定状態を示す断面図（ａ）昇降切替機構の下端でのロック状態を示す断面図、（ｂ）同上の上昇限定状態を示す断面図（ａ）転動体を設けた昇降切替機構のロック状態を示す断面図、（ｂ）同上の下降限定状態を示す断面図操作機構の一部切欠平面図ストロークばねにコイルばねを併用した実施形態のサドル上昇状態を示す左側からの要部断面図流体ばねを昇降ロッドがシリンダとなり内パイプがピストンとなる倒立式とした実施形態のサドル上昇状態を示す左側からの要部断面図

符号の説明

１固定パイプ
２昇降ロッド
３下受具
４上受具
５リンク
６下リンク片
６ａストッパ
７上リンク片
７ａストッパ
８流体ばね
９蓋
１０バルブ
１１ロッド本体
１２継手
１３シール部材
１４パッキン
１５Ｏリング
１６ラチェットギヤ筒
１７爪受ボス
１８ａラチェット爪（下降止め用）
１８ｂラチェット爪（上昇止め用）
１８ｃ転動体
１９ラチェットギヤ
２０切替部材
２１ワイヤ掛部材
２２ワイヤ
２３外ケース
２４ばね受板
２４ａストッパ片
２５レバー部材
２５ａ扇状部
２５ｂ下降レバー
２５ｃ上昇レバー
２６ばね
２７クッションばね
２８ねじりコイルばね
２９調整筒
３０調整ボルト
３１内パイプ
３２パッキン
３３Ｏリング受材
３４Ｏリング
３５上限止材
３６受止材
５０サドル
５１立パイプ
５２クランプ
５３サドルフレーム
５４保持具
５５サドルクッションばね

Claims

自転車のサドルを乗車中に昇降可能とするため、自転車の立パイプに挿入して固定される固定パイプ(1)に、サドルが上端部に取り付けられる昇降ロッド(2)をスライド自在に挿入し、固定パイプ(1)と昇降ロッド(2)とをリンク(5)で連結し、サドルを上昇方向へ付勢するストロークばねを設け、リンク(5)を構成する下リンク片(6)と上リンク片(7)との連結部に、サドルの下降止め及び上昇止め用のラチェット爪(18a,18b)とラチェットギヤ(19)並びに切替部材(20)から成る昇降切替機構を組み込んで、ハンドル側に取り付けた操作機構による切替操作に伴い、切替部材(20)が回転して、各ラチェット爪(18a,18b)とラチェットギヤ(19)とが係脱し、サドルを所定高さに固定したロック状態から、サドルの下降を阻止して上昇のみを許容する上昇限定状態と、サドルの上昇を阻止して下降のみを許容する下降限定状態とに切り替えられるようにした自転車のサドル昇降装置において、
前記ストロークばねとして、固定パイプ(1)及び昇降ロッド(2)の内部空間を利用して、圧入された気体の圧縮・膨張に伴って弾性を発揮する流体ばね(8)を使用し、ストロークばねの付勢力を、サドルに腰掛けた運転者の体重がそのままサドルに作用すると、サドルが下降し、サドルに腰掛けた運転者がペダルに足を載せてペダルを漕ごうとすると、サドルに作用する荷重が減少してサドルが上昇する大きさとしたことを特徴とする自転車のサドル昇降装置。
請求項１に記載の自転車のサドル昇降装置において、前記流体ばね(8)は、固定パイプ(1)及び昇降ロッド(2)に気体を圧入し、固定パイプ(1)がシリンダとなり、昇降ロッド(2)がピストンとなるものとしたことを特徴とする自転車のサドル昇降装置。
請求項２に記載の自転車のサドル昇降装置において、前記流体ばね(8)の昇降ロッド(2)は、上端にサドルが取り付けられるロッド本体(11)の下端部に、可撓性を有する継手(12)を介してシール部材(13)を接続した構成とし、このシール部材(13)で昇降ロッド(2)と固定パイプ(1)との間をシールすることを特徴とする自転車のサドル昇降装置。
請求項１に記載の自転車のサドル昇降装置において、前記流体ばね(8)は、昇降ロッド(2)にスライド自在に挿入した内パイプ(31)を固定パイプ(1)の内部に設け、この内パイプ(31)及び昇降ロッド(2)に亘って気体を圧入し、昇降ロッド(2)がシリンダとなり、内パイプ(31)がピストンとなるものとしたことを特徴とする自転車のサドル昇降装置。
請求項１乃至４のいずれかに記載の自転車のサドル昇降装置において、前記流体ばね(8)に連通するポンプ接続用のバルブ(10)を設け、このバルブ(10)を介し流体ばね(8)の内圧を調整できるようにしたことを特徴とする自転車のサドル昇降装置。
請求項１乃至５のいずれかに記載の自転車のサドル昇降装置において、前記ストロークばねとして、流体ばね(8)とねじりコイルばね(28)とを併用し、両方のばね(8,28)の弾性により、必要な付勢力を得るようにしたことを特徴とする自転車のサドル昇降装置。
請求項１乃至６のいずれかに記載の自転車のサドル昇降装置において、前記下降止め用及び上昇止め用のラチェット爪(18a,18b)が共にラチェットギヤ(19)に係合した状態で、ラチェット爪(18a,18b)とラチェットギヤ(19)との間に遊びを設け、切替部材(20)の回転の軸心と、ラチェット爪(18a,18b)の揺動の軸心とをずらしたことを特徴とする自転車のサドル昇降装置。
請求項１乃至７のいずれかに記載の自転車のサドル昇降装置において、前記下降止め用のラチェット爪(18a)に、その揺動に伴い、ラチェットギヤ(19)に接触回転する転動体(18c)を設けたことを特徴とする自転車のサドル昇降装置。