JP2021100844A - サドル昇降装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サドルの高さを所定の位置で的確にロックでき、乗員の体重にも耐え得る強固で安定したサドル昇降装置を実現する。【解決手段】固定筒１にスライド自在に挿入される昇降ロッド２と、昇降ロッド２を筒軸方向上方へ付勢するストロークバネ５ｂ，５ｃと、昇降ロッド２を所定高さでロックするロック機構Ａと、ロック機構Ａを昇降ロッド２の昇降許容状態とロック状態とに切り替えるロック切替手段Ｂとを備え、ロック機構Ａは、筒軸方向に沿って複数の係止凹部２０ａを有する係止部材２０と、係止凹部２０ａに噛み合うツメ掛け２２ａを有するツメ部材２２とを備え、ロック切替手段Ｂは、乗員が操作する操作部３０からの引っ張りが入力された状態でワイヤ３２に引かれてツメ掛け２２ａを係止凹部２０ａから離脱させ、ツメ掛け２２ａを係止凹部２０ａに噛み合う方向へ押圧するツメ切替部材２４とを備えるサドル昇降装置１０とした。【選択図】図１

Description

この発明は、自転車のサドルを乗車中に昇降させるサドル昇降装置に関するものである。

一般に、自転車のサドルは、車体フレームが備える上下方向のシートチューブに、シートポストがスライド自在に挿入され、そのシートポストの上端に取り付けられている。シートポストをスライド方向に対して任意の位置でクランプによりシートチューブに締め付けて、適宜の高さに設定されるようになっている。

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。しかし、上記のような通常のサドル昇降装置では、乗車中にサドルの高さを変更することはできない。

そこで、例えば、特許文献１，２には、乗車中にサドルを昇降させることができる装置として、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や流体ばね等で抑制し、且つ、ハンドル側に設けたレバーの操作によって、サドル昇降の許容及び阻止を切り替えるものが提案されている。

サドルは、シートポスト内に挿入された昇降ロッド（ピストン）の上端に固定され、昇降ロッドは、シートポストの内側空間（シリンダ）内で上下方向へスライド可能である。シートポストの上部には下受具が、昇降ロッドの上部には上受具がそれぞれ取り付けられ、下受具と上受具とがリンク機構で連結されている。リンク機構は、下受具に連結された下リンク片と上受具に連結された上リンク片とが、昇降ロッドのスライドに伴い所定範囲で開閉し、その開閉によりサドルが昇降する。また、下リンク片と上リンクとはばねにより開く方向へ付勢されているので、昇降ロッドは上方へ突出する方向に付勢されている。また、特許文献２では、この昇降ロッドの上方への付勢手段として、シートポスト内に設けた流体ばねによる弾性力を併用している。

また、リンク機構は、サドルの昇降を許容する昇降許容状態と、サドルの昇降を規制するロック状態とに切り替える昇降切替手段を備えている。その昇降切替手段は、サドルの昇降許容状態として、サドルの上昇のみを許容する上昇限定状態と、下降のみを許容する下降限定状態とに切り替えることもできるとされている。

特開２００６−２７４９７号公報 特開２００９−８３８３９号公報

上記従来のサドル昇降装置では、サドルの昇降切替手段として、ギヤとそれに噛み合う爪を備えたラチェット機構を採用している。このラチェット機構は、リンク機構の下リンク片と上リンク片との間に設けられている。

しかし、昇降切替手段は乗員の体重に耐え得る構造とする必要があるため、昇降切替手段をリンク機構内に設けるとすると、リンク機構が大型化する恐れがある。サドルの高さを所定の位置で的確にロックするためには、強固で安定した昇降切替手段が求められる。

そこで、この発明の課題は、自転車のサドルを乗車中に昇降させるサドル昇降装置に関し、サドルの高さを所定の位置で的確にロックでき、乗員の体重にも耐え得る強固で安定したサドル昇降装置を実現することである。

上記の課題を解決するために、この発明は、自転車のフレームに挿入される固定筒と、サドルが上端部に取り付けられ前記固定筒にスライド自在に挿入される昇降ロッドと、前記昇降ロッドを前記固定筒に対して筒軸方向上方へ付勢するストロークバネと、前記固定筒に対して前記昇降ロッドを所定高さでロックするロック機構と、前記ロック機構を前記昇降ロッドの昇降を許容する昇降許容状態と前記昇降ロッドの昇降を規制するロック状態とに切り替えるロック切替手段と、を備え、前記ロック機構は、前記固定筒内に設けられ筒軸方向に沿って複数の係止凹部を有する係止部材と、前記昇降ロッドに設けられ前記係止凹部に噛み合うツメ掛けを有するツメ部材と、を備え、前記ロック切替手段は、乗員が操作する操作部から引っ張りの入力を受けるワイヤと、前記引っ張りが入力された状態で前記ワイヤに引かれて前記ツメ掛けを前記係止凹部から離脱させ、前記引っ張りの入力が解除された状態で前記ツメ掛けを前記係止凹部に噛み合う方向へ押圧するツメ切替部材と、を備えるサドル昇降装置を採用した。

ここで、前記係止部材は、前記固定筒内に立ち上がる軸芯棒であり、前記係止凹部は前記軸心棒の軸回りに複数設けられ、複数の前記係止凹部にそれぞれ前記ツメ掛けが同時に噛み合っている構成を採用することができる。

また、前記ツメ切替部材は、前記ワイヤに接続されたワイヤ掛筒に設けられ、前記ワイヤ掛筒の下端は前記昇降ロッドに押しバネを介して支持され、前記ワイヤ掛筒の上端は前記昇降ロッドに戻しバネを介して支持される構成を採用することができる。

これらの各態様において、前記係止凹部は、前記ツメ掛けの上端に係止する凹部上面と、前記ツメ掛けの下端に係止する凹部下面と、前記凹部上面及び前記凹部下面とを結ぶ凹部底面と、を備え、前記凹部上面の面方向は軸直交方向又は前記凹部底面から遠ざかるにつれて下方へ向かう勾配であり、前記凹部下面の面方向は前記凹部底面から遠ざかるにつれて下方へ向かう下り勾配である構成を採用することができる。

この発明は、自転車のサドルを乗車中に昇降させるサドル昇降装置に関し、サドルの高さを所定の位置で的確にロックでき、乗員の体重にも耐え得る強固で安定したサドル昇降装置を実現することができる。

この発明の一実施形態を示すサドル昇降装置の縦断面図 図１の要部拡大図 同実施形態のサドル昇降装置の作用図 図１の上方からの要部斜視図 （ａ）はリンク機構の上リンク片を示す側面図、（ｂ）はリンク機構の正面図、（ｃ）はリンク機構の下リンク片を示す側面図 係止部材とツメ部材との係合状態を示す拡大図 （ａ）（ｂ）は、同実施形態の作用を示す要部拡大縦断面図 図７の要部拡大図 ツメ切替部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は（ａ）の一部切断正面図、（ｄ）は（ａ）の右側面図、（ｅ）は（ａ）の底面図 ツメ受部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は（ａ）の一部切断正面図、（ｄ）は（ｃ）の右側面図、（ｅ）は（ｃ）の底面図 ツメ部材を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ｂ）の右側面図 操作部を示す平面図 サドル昇降装置を用いた自転車の全体図

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。この実施形態は、市販の自転車、例えば、シティサイクルと呼ばれる一般的な自転車に装着される汎用のサドル昇降装置である。

図１から図４にサドル昇降装置１０の主要部を示し、図５から図１２にサドル昇降装置１０の作用及び構成部品を示す、また、図１３にサドル昇降装置１０を搭載した自転車６０を示す。自転車６０は、前後の車輪５６，５６を結ぶフレーム５９を備え、そのフレーム５９は、自転車６０の前後方向中央付近に上下方向に伸びる筒状のシートチューブ５７を備えている。サドル昇降装置１０は、そのシートチューブ５７に取り付けられている。以下、各部部材の素材は、特に記載したもの以外は金属を主体とするが、強度や耐久性が確保できる限りにおいて、樹脂、繊維強化樹脂、カーボン素材等、周知の素材を採用することができる。

サドル昇降装置１０の構成は、シートチューブ５７の上端開口から内部に挿入される固定筒１と、サドル５０が上端部に取り付けられ固定筒１にスライド自在に挿入される昇降ロッド２とを備えている。固定筒１は、自転車に通常用いられるシートポストと同じように、クランプによってシートチューブ５７に締め付けて固定される。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。また、サドルフレーム５３とサドル５０との間にはサドルバネ５５が配置され、乗員の乗り心地を確保している。

昇降ロッド２は、ストロークバネ５ｂ，５ｃによって固定筒１に対して筒軸方向上方へ付勢されている。ストロークバネ５ｂ，５ｃは、固定筒１と昇降ロッド２との間に設けられたリンク機構５に設けられている。

リンク機構５の構成を説明すると、固定筒１の上部に下受具（外ツバ受）３が取り付けられ、昇降ロッド２の上部には上受具（サドル受）４がそれぞれ取り付けられ、下受具３と上受具４とが、左右一対のリンク機構５で連結されている。下受具３は、固定筒１にカシメ固定され、上受具４も昇降ロッド２にカシメ固定されている。各リンク機構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ている。下リンク片６と上リンク片７とは、ストロークバネ５ｂ，５ｃによって開く方向に付勢されているので、その付勢力によって、昇降ロッド２が上昇すればその昇降ロッド２とともにサドル５０が上昇し、付勢力に抗して乗員の体重が下向きに作用すれば昇降ロッド２とともにサドルは下降する。

下リンク片６は、図５に示すように、左右に配置された２つ部材で構成され、その先端部は、固定筒１の上部に固定された下受具３にピン６ａで結合されて、下受具３と下リンク片６とはピン６ａの軸回りに回動自在である。下リンク片６の根元部は、筒状を成す軸芯部材５ａの軸方向両端の外周に嵌合され、その軸方向両端はネジ５ｅで固定されている。下リンク片６と軸芯部材５ａとは、互いの嵌合部に設けた凹凸により回り止めされている。

上リンク片７は、左右の下リンク片６間に配置された１つ部材で構成され、その先端部は、昇降ロッド２の上部に固定された上受具４にピン７ａで結合されて、上受具４と上リンク片７とはピン７ａの軸回りに回動自在である。上リンク片７の根元部は、内ツバボスと呼ばれる筒状部材で構成され、その根元部の内ツバボスは軸芯部材５ａの外周に嵌合されている。上リンク片７は、軸方向両側の下リンク片６間に挟まれて軸方向に位置決めされ、上リンク片７と軸芯部材５ａとは、軸回りに回動自在である。上リンク片７の内ツバボスの外周にはヘリカルギヤが形成されている。また、そのヘリカルギヤに噛み合うウォームギヤ７ｂが、内ツバボスの外周側に設けられている。

軸心部材５ａの外周には、図５に示すように、軸方向両側にそれぞれストロークバネ５ｂ，５ｃが配置される。ストロークバネ５ｂ，５ｃは、外径側に位置するストロークバネ５ｂと、内径側に位置するストロークバネ５ｃとからなり、それらの内外のストロークバネ５ｂ，５ｃが、連続する１本の線材で構成されて内外の二重構造のコイルバネとなっている。内外のストロークバネ５ｂ，５ｃ同士は、軸方向外側の位置でコイルバネの直径方向へ延びる連結材５ｂ´´で連結されている。

外径側に位置するストロークバネ５ｂは、左右のそれぞれのストロークバネ５ｂにおいて、コイルバネの軸方向内側の先端５ｂ´が、上リンク片７の根元部に設けたバネ掛け穴に係止されている。また、内径側に位置するストロークバネ５ｃは、同じく左右のそれぞれのストロークバネ５ｃにおいて、コイルばねの軸方向内側の先端５ｃ´が、軸芯部材５ａに設けたバネ入り部に係止されている。すなわち、外巻きのストロークバネ５ｂの先端５ｂ´は、ヘルカルギヤを備えた内ツバボスのバネ掛け穴に嵌り、内巻きのストロークバネ５ｃの先端５ｃ´は、軸芯部材５ａのバネ入り部に嵌っている。

図５の左側のストロークバネ５ｂ，５ｃにおいて、コイルバネの巻き方は、軸方向内側の先端５ｂ´，５ｃ´から軸方向外側へ向かって見ると、それぞれ外径側に位置するストロークバネ５ｂは左巻き（反時計回りへの巻回）、内径側に位置するストロークバネ５ｃは右巻き（時計回りへの巻回）となっている。また、図５の右側のストロークバネ５ｂ，５ｃにおいて、コイルバネの巻き方は、軸方向内側の先端５ｂ´，５ｃ´から軸方向外側へ向かって見ると、それぞれ外径側に位置するストロークバネ５ｂは右巻き（時計回りへの巻回）、内径側に位置するストロークバネ５ｃは左巻き（反時計回りへの巻回）となっている。すなわち、内外のストロークバネ５ｂ，５ｃ同士は逆向きに巻回され、左右のストロークバネ５ｂ，５ｃ同士は、図５（ｂ）に示す正面視において、軸芯部材５ａの軸方向中心を挟んで左右対称の巻き方となっている。

このため、ウォームギヤ７ｂを一方向に回転させることで、それに噛み合うヘリカルギヤを介して内ツバボスを軸回り一の方向へ回転させ、左右のストロークバネ５ｂ，５ｃによる付勢力がそれぞれ高くなるように調整することができる。また、ウォームギヤ７ｂを他方向に回転させることで、それに噛み合うヘリカルギヤを介して内ツバボスを軸回り他の方向へ回転させ、左右のストロークバネ５ｂ，５ｃによる付勢力がそれぞれ低くなるように調整することができる。

なお、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６ｃ，７ｃがそれぞれ設けられている。また、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を設けてもよい。

このように、固定筒１と昇降ロッド２とは、リンク機構５のストロークバネ５ｂ，５ｃによって、サドル５０が上昇する方向へ付勢されている。なお、固定筒１に対して昇降ロッド２を上方へ付勢する手段としてのストロークバネは、この実施形態には限定されず、他にも例えば、固定筒１がシリンダとなり、昇降ロッド２がピストンとなって、固定筒１及び昇降ロッド２に亘って空気やその他ガス等の気体が圧入されることで、その気体の圧縮・膨張に伴い弾性を発揮する流体ばねを構成してもよい。また、ストロークばねとして、例えば、固定筒１又は昇降ロッド２の内部に、固定筒１に対して昇降ロッド２を上方へ付勢するバネ（コイルバネ等）を配置してもよい。

このようなストロークバネ５ｂ，５ｃの付勢力は、停車状態からの発進時に運転者がペダル５８を漕ごうとするだけで、ペダル５８への荷重分散に伴い、自らペダル５８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する。例えば、ストロークばねの付勢力として、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３００〜４００Ｎ程度に設定しておくとよい。

また、このサドル昇降装置１０では、固定筒１に対して昇降ロッド２を所定高さでロックするロック機構Ａが備えられている。さらに、そのロック機構Ａを、昇降ロッド２の昇降を許容する昇降許容状態と、昇降ロッド２の昇降を規制するロック状態とに切り替えるロック切替手段Ｂが備えられている。

ロック機構Ａは、固定筒１に対して昇降ロッド２を所定高さでロックすることができる。また、ロック機構Ａは、固定筒１に対する昇降ロッド２の昇降を許容する昇降許容状態と、昇降ロッド２の昇降を規制するロック状態とに切り替えることができるものである。ロック機構Ａは、固定筒１内に設けられ筒軸方向に沿って複数の係止凹部２０ａを有する係止部材２０と、昇降ロッド２に設けられ係止凹部２０ａに噛み合うツメ掛け２２ａを有するツメ部材２２とを備えている。

また、ロック切替手段Ｂは、乗員が操作する操作部３０から引っ張りの入力を受けるワイヤ３２と、引っ張りが入力された状態でワイヤ３２に引かれてツメ掛け２２ａを係止凹部２０ａから離脱させ、引っ張りの入力が解除された状態で押しバネ１３の付勢力によりツメ掛け２２ａを係止凹部２０ａに噛み合う方向へ押圧するツメ切替部材２４とを備えている。

係止部材２０は、固定筒１内に軸方向に沿って立ち上がる軸芯棒、すなわち軸状部材である。この係止部材２０は、固定筒１の下部内側に固定された袋ネジ（固定回り止め）９によって、その固定筒１内に軸芯が一致した状態で固定されている。

係止凹部２０ａは、その係止部材２０の軸方向中ほどから上部にかけて、軸方向に沿って所定の間隔をおいて複数設けられて、軸方向に沿って並列する係止凹部２０ａ群を構成している。また、その軸方向に沿って並列する係止凹部２０ａ群は、軸回りに沿って複数列設けられている。この実施形態では、２列の係止凹部２０ａ群が、軸芯を挟んで反対側の位置に並列して設けられている。複数列の係止凹部２０ａ群は、互いに軸方向同一の位置に対応する係止凹部２０ａが設けられており、その対応する係止凹部２０ａ同士は、互いに大きさ及び形状、軸方向への始終端が同一となっている。なお、この実施形態では、係止部材２０の軸心を挟んで両側にそれぞれ１列の係止凹部２０ａ群を備えているが、これを３列以上とすることもできるし、逆に１列のみで構成することもできる。

昇降ロッド２の軸方向下方寄りの部分には、外周全周に亘るシール嵌合溝が設けられ、そのシール嵌合溝にシール１６が嵌合している。昇降ロッド（ピストン）２の外径（直径）は、固定筒（シリンダ）１の内径（直径）よりも約１ミリだけ小さくしている。これにより、仮に固定筒１の内部に油が回っても、昇降ロッド２の外側との間に隙間があるため、昇降ロッド２の外周に油が付かないようになっている。また、シール１６の介在により、固定筒１と昇降ロッド２との軸方向へのスライドが案内されている。

昇降ロッド２の内側には、図１に示すように、補強筒１１、ワイヤ掛筒１２が設けられている。補強筒１１は、昇降ロッド２を構成する筒状部材のすぐ内側に配置され、上受具４を介して補強筒１１と昇降ロッド２とは一体に動くように固定されている。ワイヤ掛筒１２は、補強筒１１のすぐ内側に配置され、補強筒１１に対して筒軸方向へスライド自在である。

ワイヤ掛筒１２の上部には、ワイヤ係止具（シリンダ回り止め）１５が嵌合固定されている。このワイヤ係止具１５に、ハンドル５１に取り付けられた操作部（手元切替装置）３０から引き出されたワイヤ３２が接続されている（図１２及び図１３参照）。乗員が操作部３０の上昇レバー３１ａを指で引けば、ワイヤ３２は上昇レバー３１ａから引っ張りの入力を受けて、ワイヤ３２はワイヤ掛筒１２を上方へ引き上げる。また、乗員が操作部３０の下降レバー３１ｂを指で引けば、ワイヤ３２への引っ張りの入力は解除された状態となるので、ワイヤ掛筒１２は、その上部に配置した戻しバネ１４の弾性力によって、下方へ降下する。この実施形態では、戻しバネ１４としてコイルバネを採用している。

ワイヤ掛筒１２の下部には、軸方向上方から下方に向かって、ツメ切替部材２４、ツメ部材２２、ツメ受部材２１が配置されている。また、ツメ切替部材２４と補強筒１１の下端との間には、押しバネ１３が配置されている。この実施形態では、押しバネ１３としてコイルバネを採用している。ワイヤ掛筒１２が上方へ引き上げられた際、ツメ切替部材２４がワイヤ掛筒１２とともに上昇するが、その上昇は、押しバネ１３の弾性力に抗して行うこととなる。なお、ツメ受部材２１は、ワイヤ掛筒１２の下端にネジ込まれたナット２５によって昇降ロッド２からの脱落が防止され、ツメ部材２２は、そのツメ受部材２１に係止されている。

ロック機構Ａの構成は、前述のように、固定筒１内に設けられる係止部材（軸芯棒）２０と、前述のツメ部材２２とを備えている。係止部材２０は、筒軸方向に沿って複数の係止凹部２０ａを有している。この実施形態では、係止部材２０は、固定筒１内に固定筒１と同軸で立ち上がる軸芯棒を採用している。

ツメ部材２２は、図１１に示すように、円柱状の支持部２２ｃと、その支持部２２ｃの柱軸方向中ほどから上方へ延びるアーム部２２ｄと、アーム部２２ｄの上端に設けられるツメ掛け２２ａとツメ耳２２ｂとを備えている。アーム部２２ｄが支持部２２ｃの柱軸回りに回動することで、ツメ掛け２２ａは係止部材２０の係止凹部２０ａに噛み合う状態（噛合状態）と、その噛み合いから離脱した状態（離脱状態）とに切り替わる。

ツメ部材２２は、図１０に示すツメ受部材２１に支持されている。ツメ受部材２１は、昇降ロッド２の内部に収容され、その外周に設けた凸状の回り止め２１ｇが、昇降ロッド２の内面に設けた凹状の凹み部（図示せず）に入り込んで、ツメ受部材２１と昇降ロッド２とが軸心周りに回り止めされている。ツメ受部材２１の回り止め２１ｇは、図１０に示すように、その外周に沿って複数箇所（実施形態では４箇所）に設けられている。また、ツメ受部材２１は、その側面中央において、軸心を挟む対の横方向溝からなるツメ軸入部２１ｆを備えている。このツメ軸入部２１ｆにツメ部材２２の円柱状の支持部２２ｃが入り込んで支持されている。

ツメ受部材２１の中心部には、断面四角形の穴からなる軸芯入部２１ｂが設けられている。軸芯入部２１ｂは、上部２１ａから下部２１ｃへ上下方向に貫通している。この軸芯入部２１ｂに、係止部材２０を構成する軸芯棒が入り込む。断面が四角形の係止部材２０が断面四角形の軸芯入部２１ｂにぴったりと嵌り、両者が軸回りに回り止めされている。なお、図１０中の符号２１ｄは上部２１ａと下部２１ｃとを結ぶツメ軸２１ｄであり、符号２１ｅは、ツメ部材２２のアーム部２２ｄが入り込むスリット部２１ｅである。

ツメ切替部材２４は、本体部２４ａの上部中心部に断面円形の軸芯入部（ワイヤ掛パイプ穴）２４ｂがあり、この軸芯入部２４ｂにワイヤ掛筒１２の下端が嵌合固定されている。ツメ切替部材２４の下部側面にはツメ開部（ツメ解除部）２４ｄがあり、上部外周から下方向に向かってツメ押部（ツメ押さえ）２４ｃが伸びている。本体部２４ａの下部中心部は断面四角形の穴となっており、この穴に係止部材２０を構成する軸芯棒が入り込むことで回り止めされている。なお、図９中の符号２４ｅは溝２４ｅであり、符号２４ｆは本体部２４ａの裾部２４ｆである。ツメ切替部材２４は、これらの各部部材が樹脂や金属等によって一体成型されている。

ワイヤ３２に引かれて、ワイヤ掛筒１２とともにツメ切替部材２４が上昇すると（例えば上側に６ミリ程度押し上げると）、図６〜図８に示すように、ツメ開部２４ｄがツメ耳２２ｂに当接し、そのツメ耳２２ｂを外側に押圧する。これにより、アーム部２２ｄとともにツメ掛け２２ａも外側へ回動して、ツメ掛け２２ａは係止凹部２０ａへの噛合状態から離脱状態へと移行する。逆に、ワイヤ掛筒１２とともにツメ切替部材２４が下降すると（例えば上側に６ミリ程度押し下げると）、ツメ押部２４ｃがツメ耳２２ｂを内側へ押圧する。これにより、アーム部２２ｄとともにツメ掛け２２ａも内側へ回動して、ツメ掛け２２ａは係止凹部２０ａからの離脱状態から噛合状態へと移行する。

ここで、ワイヤ掛筒１２の下端は昇降ロッド２に押しバネ１３を介して支持され、ワイヤ掛筒１２の上端は昇降ロッド２に戻しバネ１４を介して支持されている。このため、ツメ掛け２２ａの係止凹部２０ａへの噛合状態は、押しバネ１３による下向きの付勢力によってより強固に固定されている。

１つの列の係止凹部２０ａ群と、他の列の係止凹部２０ａ群との間において、両者の係止凹部２０ａの軸方向位置、大きさ、形状は共通であるので、ツメ部材２２が備える２つのツメ掛け２２ａが、それぞれ対面する係止凹部２０ａに同時に噛み合っている。このため、より強固で安定したロック状態を維持できるようになっている。

また、各係止凹部２０ａは、図６に示す軸心を通る断面において、ツメ掛け２２ａの上端２２ｆに係止する凹部上面２０ｂと、ツメ掛け２２ａの下端２２ｅに係止する凹部下面２０ｃと、その凹部上面２０ｂ及び凹部下面２０ｃとを結ぶ凹部底面２０ｄとを備える断面形状となっている。また、凹部上面２０ｂはフラット面であり、その面方向は軸直交方向となっている（図中の軸方向に対する角度ｂ＝９０°）。さらに、凹部下面２０ｃもフラット面であり、その面方向は凹部底面２０ｄから遠ざかるにつれて下方へ向かう下り勾配となっている（図中の軸直交方向に対する角度ａ＞０°）。

ツメ掛け２２ａが、係止凹部２０ａへの噛合状態から離脱状態へと移行する際について説明すると、ワイヤ３２に引かれてツメ切替部材２４が上昇すると、ツメ開部２４ｄがツメ耳２２ｂに当接してそのツメ耳２２ｂを外側に押圧する。この操作の前段では、乗員の荷重（体重）によって、昇降ロッド２は、固定筒１の底部に配置されたクッションバネ８の付勢力に抗して下向きに押圧されており、これにより、補強筒１１とともにツメ切替部材２４も下向きに押圧されているが、乗員がやや腰を浮かせるとその荷重が緩和されて、軽やかなワイヤ３２の操作でツメ切替部材２４が上昇しやすくなる。乗員の荷重が最大限作用している時は、その荷重によりツメ掛け２２ａの下端２２ｅと凹部下面２０ｃとは強く噛み合った状態であるが、その荷重が緩和されることで、ツメ切替部材２４が持ち上がりやすくなるので、アーム部２２ｄとともにツメ掛け２２ａも外側へ回動しやすい。これにより、昇降ロッド２の昇降を許容する昇降許容状態となるので、乗員の荷重を大きく作用させて昇降ロッド２を降下させたり、あるいは、荷重を緩和した状態でストロークバネ５ｂ，５ｃの付勢力により昇降ロッド２を上昇させたりすることができる。

ツメ掛け２２ａが、係止凹部２０ａからの離脱状態から噛合状態へと移行する際について説明すると、乗員の荷重を作用させて昇降ロッド２が所望の高さになった時に、押しバネ１３の作用によりワイヤ掛筒１２とともにツメ切替部材２４を下降させると、ツメ押部２４ｃがツメ耳２２ｂを内側へ押圧する。このとき、乗員の荷重（体重）によって、昇降ロッド２はクッションバネ８の付勢力に抗して下向きに押圧されており、ツメ切替部材２４は強い力でツメ耳２２ｂを内側へ押圧する。これにより、アーム部２２ｄとともにツメ掛け２２ａも内側へ回動して、ツメ掛け２２ａは係止凹部２０ａからの離脱状態から噛合状態へと移行する。ここで、図６に示すように、ツメ掛け２２ａの上端２２ｆとそれに対向する凹部上面２０ｂとの間には軸方向への隙間があるので、噛み込みの動作がスムーズである。また、その後、乗員の荷重が緩和されても、ツメ掛け２２ａの上端２２ｆとそれに対向する凹部上面２０ｂとが係合するので、噛合状態が維持される。なお、凹部上面２０ｂの面方向を、凹部底面２０ｄから遠ざかるにつれて下方へ向かう勾配としてもよい。

この実施形態では、図６に示すように、噛合状態において、アーム部２２ｄの中心線方向に対するツメ耳２２ｂの外面の面方向との成す角度が図中の符号ｄの部分であり、昇降ロッド２の軸心方向に対するツメ押部２４ｃの内面の面方向との成す角度が図中の符号ｅの部分である。ここで、角度ｄ＜角度ｅに設定されており、ツメ耳２２ｂの外面とツメ押部２４ｃとが面接触し、より確実に噛合状態へ移行し、その噛合状態が保持できるようになっている。

以上のように、この実施形態では、サドル５０から作用する乗員の荷重による負荷は、昇降ロッド２が固定筒１に対して上昇しようとする力と、昇降ロッド２内においてツメ部材２２を係止凹部２０ａ側へ回動させて、その噛合いによって係止部材２０へ荷重を伝達させることで受けることになる。これにより、サドル５０の高さを所定の位置で的確にロックでき、また、乗員の体重にも耐え得る強固で安定したサドル昇降装置を実現することができる。

さらに、係止部材２０のツメ嵌り凹み面を構成する係止凹部２０ａの下面（下降止面）２０ｃと上面（上昇止面）２０ｂとの軸心方向への間隔は、噛合状態におけるツメ部材２２のツメ掛け２２ａの軸心方向への長さ、すなわち、ツメ掛り突起長さよりも長く（例えば、１ミリ長く）設定されている。サドル５０からの荷重がツメ部材２２を通じて係止凹部２０ａの下面２０ｃに作用している状態においてに、ツメ掛け２２ａの上端２２ｆと係止凹部２０ａの上面２０ｂとの間に、隙間（この例では１ミリの隙間）ができる。これにより、ツメ部材２２が噛合状態から離脱状態に移行する際にツメ掛け２２ａが回動し、その回動に伴ってツメ掛け２２ａの上端２２ｆの位置はやや上昇（この例では０．３５ミリ上昇）するが、係止凹部２０ａの上面２０ｂとの間にはまだ隙間（この例では０．６５ミリの隙間）があるのでツメ部材２２の回動を阻害しない。

また、図１及び図２に示すように、固定筒１内における昇降ロッド２の下側にクッションバネ８を自由長よりも圧縮した状態で配置する。この実施形態では、クッションバネ８は、大径の外バネ８ａと小径の内バネ８ｂからなる２本のコイルバネで構成し、大径の外バネ８ａは線径が太く、小径の内バネ８ｂは外バネ８ａよりも線径を細くしている。クッションバネ８の上端はバネ受ワッシャ２３で、クッションバネ８の下端は回り止バネ受け９で支持する。

図１に示すように、係止部材２０の下端近く、具体的には、昇降ロッド２の最下降位置よりも下（例えば、最下降位置より１ミリ下）において、回り止バネ受け９から上方へ立ち上がる筒状の係止部材支持部には係止部材２０の下端が嵌合して、係止部材２０は回り止バネ受け９から立ち上がるように支持されている。係止部材支持部には、（例えば、最下降位置より４７ミリ下に）横方向に貫通するピン穴が設けられている（図１の下部参照）。ピン穴にはピンが差し込まれ係止部材２０の抜け止めとしている。また、そのピンの両端が係止部材２０の外面から突出して（例えば、１ミリ突出して）、回り止バネ受け９の上限当て止めとしている。この上限当て止めによってクッションバネ８の弾性力を制限した分だけ、サドル５０上に座る乗員の荷重に対してクッションの機能は効かなくなる。しかし、車輪５６から突き上げるような挙動が生じる段差の衝撃を吸収する機能は発揮することができる。

なお、この実施形態では、クッションバネ８は、大径の外バネ８ａと小径の内バネ８ｂからなる２本のコイルバネとで構成されているが、これを１本のコイルバネで構成してもよいし、コイルバネ以外の他の弾性部材としてもよい。

１ 固定筒（シリンダ）
２ 昇降ロッド（ピストン）
３ 下受具
４ 上受具
５ リンク機構
５ａ 軸芯部材
５ｂ ストロークバネ（外バネ）
５ｃ ストロークバネ（内バネ）
５ｄ ヘリカルギヤ
６ 下リンク片
６ａ ピン
７ 上リンク片
７ａ ピン
７ｂ ウォームギヤ
８ クッションバネ
８ａ 外バネ
８ｂ 内バネ
９ 袋ネジ（回り止バネ受け）
１０ サドル昇降装置
１１ 補強筒
１２ ワイヤ掛筒
１３ 押しバネ
１４ 戻しバネ
１５ ワイヤ係止具（シリンダ回り止め）
１６ シール
２０ 係止部材（軸芯棒）
２０ａ 係止凹部
２０ｂ 凹部上面
２０ｃ 凹部下面
２１ ツメ受部材
２１ａ 上部
２１ｂ 軸芯入部
２１ｃ 下部
２１ｄ ツメ軸
２１ｅ スリット部
２１ｆ ツメ軸入部
２１ｇ 回り止め
２２ ツメ部材
２２ａ ツメ掛け
２２ｂ ツメ耳
２２ｃ ツメ軸
２２ｄ アーム部
２３ バネ受ワッシャ
２４ ツメ切替部材
２４ａ 本体部
２４ｂ 軸芯入部
２４ｃ ツメ押部
２４ｄ ツメ開部
２４ｅ 溝
２４ｆ 裾部
２５ ナット
３０ 操作部（手元切替装置）
３１ａ 上昇レバー
３１ｂ 下降レバー
３２ ワイヤ
３３ 外ケース
３４ バネ受
３５ａ 扇状部
３５ｂ レバー部
３６ バネ
５０ サドル
５１ ハンドル
５２ グリップ
５３ サドルフレーム
５５ サドルバネ
５６ 車輪
５９ フレーム
６０ 自転車
Ａ ロック機構
Ｂ ロック切替手段

ここで、前記係止部材は、前記固定筒内に立ち上がる軸芯棒であり、前記係止凹部は前記軸芯棒の軸回りに複数設けられ、複数の前記係止凹部にそれぞれ前記ツメ掛けが同時に噛み合っている構成を採用することができる。

Claims (4)

1. 自転車のフレームに挿入される固定筒（１）と、
   サドル（５０）が上端部に取り付けられ前記固定筒（１）にスライド自在に挿入される昇降ロッド（２）と、
   前記昇降ロッド（２）を前記固定筒（１）に対して筒軸方向上方へ付勢するストロークバネ（５ｂ，５ｃ）と、
   前記固定筒（１）に対して前記昇降ロッド（２）を所定高さでロックするロック機構（Ａ）と、
   前記ロック機構（Ａ）を前記昇降ロッド（２）の昇降を許容する昇降許容状態と前記昇降ロッド（２）の昇降を規制するロック状態とに切り替えるロック切替手段（Ｂ）と、
   を備え、
   前記ロック機構（Ａ）は、前記固定筒（１）内に設けられ筒軸方向に沿って複数の係止凹部（２０ａ）を有する係止部材（２０）と、前記昇降ロッド（２）に設けられ前記係止凹部（２０ａ）に噛み合うツメ掛け（２２ａ）を有するツメ部材（２２）と、
   を備え、
   前記ロック切替手段（Ｂ）は、乗員が操作する操作部（３０）から引っ張りの入力を受けるワイヤ（３２）と、前記引っ張りが入力された状態で前記ワイヤ（３２）に引かれて前記ツメ掛け（２２ａ）を前記係止凹部（２０ａ）から離脱させ、前記引っ張りの入力が解除された状態で前記ツメ掛け（２２ａ）を前記係止凹部（２０ａ）に噛み合う方向へ押圧するツメ切替部材（２４）と、
   を備えるサドル昇降装置。
2. 前記係止部材（２０）は、前記固定筒（１）内に立ち上がる軸芯棒であり、前記係止凹部（２０ａ）は前記軸心棒の軸回りに複数設けられ、複数の前記係止凹部（２０ａ）にそれぞれ前記ツメ掛け（２２ａ）が同時に噛み合っている請求項１に記載のサドル昇降装置。
3. 前記ツメ切替部材（２４）は、前記ワイヤ（３２）に接続されたワイヤ掛筒（１２）に設けられ、前記ワイヤ掛筒（１２）の下端は前記昇降ロッド（２）に押しバネ（１３）を介して支持され、前記ワイヤ掛筒（１２）の上端は前記昇降ロッド（２）に戻しバネ（１４）を介して支持される請求項１又は２に記載のサドル昇降装置。
4. 前記係止凹部（２０ａ）は、前記ツメ掛け（２２ａ）の上端に係止する凹部上面（２０ｂ）と、前記ツメ掛け（２２ａ）の下端に係止する凹部下面（２０ｃ）と、前記凹部上面（２０ｂ）及び前記凹部下面（２０ｃ）とを結ぶ凹部底面（２０ｄ）と、を備え、
   前記凹部上面（２０ｂ）の面方向は軸直交方向又は前記凹部底面（２０ｄ）から遠ざかるにつれて下方へ向かう勾配であり、前記凹部下面（２０ｃ）の面方向は前記凹部底面（２０ｄ）から遠ざかるにつれて下方へ向かう下り勾配である請求項１から３のいずれか一つに記載のサドル昇降装置。

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