JP2688396B2

JP2688396B2 - 自転車用前輪緩衝装置

Info

Publication number: JP2688396B2
Application number: JP4139046A
Authority: JP
Inventors: 信秋島田; 明土肥
Original assignee: ブリヂストンサイクル株式会社
Priority date: 1992-05-29
Filing date: 1992-05-29
Publication date: 1997-12-10
Anticipated expiration: 2012-12-10
Also published as: JPH05330473A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自転車の前輪の緩衝装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の自転車用の前輪緩衝装置として
は、例えば実開昭62-172689 号公報、特開昭63-130487
号公報に開示されているような構造のもの、すなわち前
ホークの下端部に前輪取付部を有する揺動腕の基端を回
動自在に連結すると共に、前ホークと揺動腕の間に緩衝
器を設けた構造のものが一般的に知られている。

【０００３】また英国のモールトン社製のAM２型の自転
車のように、前ホークの下端部に回動自在に設けた揺動
腕の前端に、前ホーク上部のステム内から延びたスタビ
ライザーの下端を回動自在に連結し、その前ホークステ
ムとスタビライザーとの間にばねを装着した構造のもの
も知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記した実開昭62-172
689 号公報、および特開昭63-130487 号公報に開示され
ているような構造の前輪緩衝装置は、構造が簡単である
為に小型の自動二輪車に多く採用されている。ところが
このような構造のものは、前ホークと前輪がそれぞれ独
立した動きをする為に、前ブレーキとしてはドラムブレ
ーキ又はディスクブレーキしか採用できない。しかしな
がら、自転車においては、軽さや冷却効果の面で優れて
いるキャリパーブレーキやリムブレーキ、すなわちブレ
ーキ本体を前ホークに固定し、そのブレーキ本体に取り
付けられたブレーキシューで車輪のリムを挟んだり、又
はブレーキシューをリムに押しつけたりして制動する機
構のブレーキが適している。ところが、前ホークと車輪
が独立して動く前記した構造のものにキャリパーブレー
キやリムブレーキを採用すると、リムとブレーキシュー
の位置がずれてブレーキが効かなくなったり、又ブレー
キシューがタイヤに当たって車輪が動かなくなったりす
るという大きな問題点がある。

【０００５】またモールトン社製のAM２型の自転車は、
前ホークの下端部に車軸取付部を有する揺動腕の基端を
回動自在に連結し、前輪がその基端より前方に位置する
ようにすると共に、その揺動腕の前端にスタビライザー
の下端を回動自在に連結し、そのスタビライザーの上端
を前ホークの上方に設けた前ホークステム内に摺動可能
に挿入し、更にそのスタビライザー上端と前ホークステ
ムとの間にばねを装着し、前記スタビライザーの上部に
ブレーキ本体を取り付けたものであり、車軸が揺動腕の
基端の前方に配されているため、図８に示すように前輪
ａが障害物ｂに乗り上げた場合、前輪ａにはＦ方向の力
が働くが、前輪ａは支点Ｏを中心に矢印Ａ方向に回転す
るので、前ホークｃには矢印Ｘ方向に大きな力が働く。
従って、乗り手の腕や肩に大きな振動が伝わると共に、
前ホークｃの剛性を高める必要もあり、そのために重量
が増すという問題点があった。また、この装置は前輪荷
重全体を前ホークステムｄ内に設けたばねのみで支持し
ている為に、大きなショックを受ける時にばねが底づき
しないよう強いばねを使用する必要があるので、その為
に微振動を吸収することが出来ないと云う問題点もあっ
た。加えて、前記ばねのばね定数は一定であるため、乗
り手の体重や姿勢、走行路面の状態に合ったばねを選定
することが難しいという問題点もあった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決する
ため本発明においては、前ホークの下端部に揺動腕の一
端を回動自在に連結して、その揺動腕を後方へ向け、下
端部に車軸取付部を形成したスタビライザーを前記揺動
腕と回動自在に連結し、そのスタビライザーの上部を前
ホークステム内に摺動自在に挿入するとともに前記前ホ
ークステム内にコイルばねとそのコイルばねの内側にて
そのコイルばねの軸線方向に延在するゴム状弾性体とを
挿入し、前ホークの下端部に揺動腕と略平行に座板を後
方に向けて突設して、前記座板とその後方に位置する前
記揺動腕との間に弾性体を介在させ、前記スタビライザ
ーに、ブレーキ装置が取り付けられるブレーキ取付用台
座を設けるようにして自転車用前輪緩衝装置を構成す
る。

【０００７】なお、この発明においては、前記座板と前
記揺動腕とのそれぞれの、前記弾性体が介在する対向面
を互いに傾斜角を持つように形成し、それら傾斜した対
向面間に介在する前記弾性体を、それらの対向面に沿っ
て移動できるように構成しても良い。

【０００８】また、この発明においては、前記ゴム状弾
性体を、発泡ポリウレタン等の軟質弾性体と、黒ゴム等
の硬質弾性体とによって構成しても良い。

【０００９】

【作用】上述のように構成した本発明装置の作用を図９
によって概括的に説明する。図中ａは前輪、ｂは障害
物、ｃは前ホーク、ｄは前ホークステム、ｅはスタビラ
イザー、ｆは揺動腕である。すなわち図９に示すよう
に、自転車の前輪ａが路面の障害物ｂに乗り上げると、
前輪ａには揺動腕ｆの支点Ｏを中心に矢印Ｂ方向回りの
モーメントが働き、それに伴い前輪ａを締着したスタビ
ライザーｅと連結した揺動腕ｆがその支点Ｏを中心に同
じく矢印Ｂ方向に回転するとともに、前記揺動腕ｆの後
端と連結しているスタビライザーｅが上方へ突き上げら
れる。すると、前ホークステムｄ内に挿入されてスタビ
ライザーｅと前ホークステムｄとの間に介在するコイル
ばね（図示せず）とゴム状弾性体（図示せず）とは圧縮
される。そしてその圧縮力でコイルばねとゴム状弾性体
とが変形することにより、振動を吸収し、次いでそれら
コイルばねとゴム状弾性体との反発力により元の状態に
戻ることが出来る。

【００１０】そして本発明においては、車軸取付部が前
ホークｃよりも後方に位置しているので、凹凸路面によ
る衝撃力Ｆが図９に示すように、前輪ａが支点Ｏを中心
として回転する方向、つまり、矢印Ｂ方向と同一方向で
あるため、前ホークｃに無理な力がかかることなく、衝
撃力をより効果的に抑えることが出来る。以上のような
作用により、本発明によれば、路面の凹凸により発生す
る振動がヘッドパイプひいてはフレームを介して身体の
各部、特に腕や肩に伝わるのを有効に抑えることが出来
る。

【００１１】また、前ホークステム内にコイルばねを配
置するとともにその内側にゴム状弾性体を配置した構成
は、部品点数も少なく、かつ構造も簡単な為、軽量かつ
安価で、メンテナンスフリーとなる優れた緩衝装置をも
たらす。しかもこの、前ホークステム内に、ばね定数が
一定のコイルばねに加えて、そのコイルばねの内側にて
そのコイルばねの軸線方向に延在することから変位量の
増加に伴って徐々に立ち上がる特性のばね定数を持つゴ
ム状弾性体を合わせ持つ構成は、小荷重から大荷重まで
対応できるという特徴を有している。

【００１２】さらに、前ホーク下端部に後方へ向けて突
設した座板と、その後方に位置する揺動腕との間に配置
した弾性体は、大ショック時の跳ね返り力による衝撃を
緩和して振動を抑制する作用がある。そして、本発明に
おいては、スタビライザーにブレーキ取付用台座を設け
て、その台座にブレーキを取り付けるようにしたから、
前輪緩衝装置が作動しても車輪のリムとブレーキシュー
との相対位置がずれないので、ブレーキ時の不快音が解
消され、また自転車に最適なブレーキ、すなわちキャリ
パーブレーキ、リムブレーキ及びカンチブレーキ等の軽
量かつ冷却効果の高いブレーキを取り付けることが可能
となった。

【００１３】なお、前記座板と前記揺動腕との、互いに
傾斜角を持った対向面の間で前記弾性体の取り付け位置
を前後に調整することにより、座板と揺動腕との間の間
隔を調節でき、従って、スタビライザーのストップ位置
も調節可能となる。また、前記ゴム状弾性体を発泡ポリ
ウレタン等の軟質弾性体と、黒ゴム等の硬質弾性体とに
よって構成すれば、ばね定数の選択の自由度がさらに増
加する。

【００１４】

【実施例】以下、図１〜図７について本発明の実施例を
説明する。図中１は自転車の前輪、1aはそのリム、２は
前輪１を支持するための前ホーク、３は前ホーク２の上
部と嵌合する前ホークステム、４は前ホークステム３と
嵌合するヘッドパイプ、５はヘッドパイプ４と連結して
いる上パイプ、６は下パイプである。

【００１５】本発明の共通的構成要件としては、前ホー
ク２の下端部に揺動腕７の一端をボルト等の軸８により
回動自在に連結して、その揺動腕７を後方へ向け、下端
部に車輪取付部9aを形成したスタビライザー９を前記揺
動腕７の後端部と軸10を介して回動自在に連結し、その
スタビライザー９の上部を前ホークステム３内に摺動自
在に挿入し、その前ホークステム３内に、コイルばね11
とゴム状弾性体12を挿入する。なお図２の13は下わん、
14は鋼球、15は下玉押しである。

【００１６】前記ゴム状弾性体12は、中空状の前ホーク
ステム３の中央部に形成したくびれ部3aの下面に当接し
たばね受け座16とスタビライザー９の上端部に嵌合した
ブッシュ17間に挿入され、このゴム状弾性体12の上部に
設けた段部12a と、ブッシュ17との間にコイルばね11が
介挿されている。これにより、ゴム状弾性体12の段部12
a から下の部分は、コイルばね11の内側にてそのコイル
ばね11の軸線方向に延在し、コイルばね11は、そのゴム
状弾性体12の、段部12a から下の部分を囲繞している。

【００１７】図２および図３のゴム状弾性体12は、発泡
ポリウレタンを素材として一体に形成したものである
が、図４の実施例は、ゴム状弾性体12の頭部12Ａを黒ゴ
ム等の硬質弾性体とし、その他の部分12Ｂを発泡ポリウ
レタン等の軟質弾性体としたものである。

【００１８】また図５の実施例は、ゴム状弾性体12の上
部の中心部12Ｃを黒ゴム等の硬質弾性体とし、その他の
部分12Ｄを発泡ポリウレタン等の軟質弾性体で形成した
ものである。

【００１９】図６は、前記揺動腕７の装着部の詳細を示
すもので、本実施例では、前ホーク２の下端部に揺動腕
７と略平行に角状の座板２ａを後方に向けて突設し、こ
の座板２ａと前記揺動腕７との間にゴム等の弾性体18を
ストッパーとして介在させる。

【００２０】なおこの場合、座板２ａの上面２ｂと揺動
腕７の上縁部の下面７ａの弾性体18が介在する対向面２
ｂ，７ａが互いに傾斜角αを持つように形成し、その対
向面２ｂ，７ａ間に介在する弾性体18を前記傾斜面２
ｂ，７ａに沿って移動できるようにしてもよい。

【００２１】すなわち図中19は、弾性体18を保持するた
めのキャップ、20はそのキャップ19に突設したボルト、
７ｂは揺動腕７の上縁部に設けたボルト挿通用の長孔、
21はボルト20のナットである。

【００２２】また本実施例では、図１および図７に示す
ように、前記したスタビライザー９に軸筒状のブレーキ
取付用台座22を設けて、その台座22にブレーキ装置23を
取り付けている。なお、本実施例のブレーキ装置23は、
キャリパー式のリムブレーキであり、23ａはそのブレー
キシューである。

【００２３】

【発明の効果】本発明は以上のように構成したから、以
下に記載したような効果を奏する。すなわち、スタビラ
イザー９の下端部に車輪取付部９ａが形成されている為
前輪１とスタビライザー９とは一体的な動きをする。し
たがってスタビライザー９にブレーキ装置23を取り付け
ても、車輪１のリム１ａとブレーキシュー23ａの位置が
ずれないので、ブレーキ時の不快音が解消される。そし
て自転車に最適なブレーキ、すなわちキャリパーブレー
キ、リムブレーキ及びカンチブレーキ等の軽量かつ冷却
効果の高いブレーキを取り付けることが可能となった。

【００２４】又、車軸取付部９ａが前ホーク２よりも後
方に位置しているので、凹凸路面による衝撃力Ｆが図９
に示すように、前輪ａが支点Ｏを中心として回転する方
向、つまり、矢印Ｂ方向と同一方向であるため、前ホー
ク２に無理な力がかかることなく、衝撃力をより効果的
に抑えることが出来る。

【００２５】又、前ホークステム内に設置した弾性体で
あるコイルばね11とゴム状弾性体12は、部品点数も少な
く、かつ構造も簡単な為、軽量かつ安価で、メンテナン
スフリーとなるすぐれた緩衝装置となる。更に、この前
ホークステム３内には、ばね定数が一定のコイルばね11
に加え、ゴム状弾性体12の変位量の増加に伴って徐々に
立ち上がる特性のばね定数を合わせもつため、小荷重か
ら大荷重まで対応できるという特徴を有している。また
ゴム状弾性体12を発泡ポリウレタン等の軟質弾性体12Ｂ
（12Ｄ）と、黒ゴム等の硬質弾性体12Ａ（12Ｃ）とによ
って構成すれば、ばね定数の選択の自由度が更に増加す
る。

【００２６】図10は、コイルばね11と、ゴム状弾性体12
として発泡ポリウレタンを使用した場合の荷重−変位特
性を示すもので、曲線Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ発泡ポリ
ウレタンの密度が 0.5, 0.55, 0.6 ｇ／cm³のものを示
している。しかして曲線Ａ，Ｂ，Ｃが変位量の増大に伴
って立ち上がった状態になっているのは、ゴム状弾性体
12を形成している、前ホークステム３内の発泡ポリウレ
タンがある程度以上圧縮されると、コイルばね11で囲繞
されているその発泡ポリウレタンの逃げ場がなくなるの
で、圧縮量が増す程反力が増々増大するからである。従
って、前ホークステム３内の弾性体全体としては、圧縮
の後半にばね定数が立ち上がった特性が得られる。

【００２７】また図11の曲線Ｄは、前ホークステム３内
に挿入する弾性体が、図２および図３に示したように、
コイルばね11と発泡ポリウレタン12とを組み合わせた場
合の荷重−変位特性を示すもので、曲線Ｅは、図４およ
び図５に示したように、発泡ポリウレタンの一部を黒ゴ
ム等の硬質弾性体12Ａ，12Ｃで置き換えたものの荷重−
変位特性を示すもので、このようにすれば、さらに異な
ったばね定数の弾性体を得ることができる。

【００２８】又、前ホーク２の下端部に形成した角状の
座板２ａと、揺動腕７との間に配置した弾性体18は、大
ショック時の跳ね返り力による衝撃を緩和して振動を抑
制する作用がある。更に前記弾性体18を角状の座板２ａ
の上面２ｂと傾斜角αを持った揺動腕７の上縁部の下面
７ａとの間で、その取り付け位置を前後に調整すること
により、角状の座板２ａと、揺動腕７間の間隔を調節で
きる。したがって、スタビライザー９のストップ位置も
調節可能となるから、このようにすれば、前記した跳ね
返りによる衝撃緩和作用を任意に調整することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す前輪緩衝装置の側面図で
ある。

【図２】図１の部分断面図である。

【図３】図２の要部の縦断面図である。

【図４】図３の前ホークステム内に挿入した弾性体の変
形例を示す断面図である。

【図５】弾性体の他の変形例を一部断面で示す側面図で
ある。

【図６】図１の揺動腕装着部を一部断面で示す側面図で
ある。

【図７】図１のブレーキ取り付け部を示す部分側面図で
ある。

【図８】従来装置の作用説明図である。

【図９】本発明装置の作用説明図である。

【図１０】本発明装置の前ホーク内にコイルばねとそれ
ぞれ密度の異なるゴム状弾性体を設けた場合の荷重−変
位特性を示すグラフである。

【図１１】前ホーク内に設ける弾性体の組み合わせを変
えた場合の荷重−変位特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１前輪１ａリム２前ホーク２ａ座板３前ホークステム４ヘッドパイプ５上パイプ６下パイプ７揺動腕８軸（ボルト）９スタビライザー 10 軸（ボルト） 11 コイルばね 12 ゴム状弾性体（発泡ポリウレタン） 13 下わん 14 鋼球 15 下玉押し 16 ばね受け座 17 ブッシュ 18 弾性体 19 キャップ 20 ボルト 21 ナット 22 ブレーキ取付用台座 23 ブレーキ装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】前ホークの下端部に揺動腕の一端を回動
自在に連結して、その揺動腕を後方へ向け、下端部に車軸取付部を形成したスタビライザーを前記揺
動腕と回動自在に連結し、そのスタビライザーの上部を前ホークステム内に摺動自
在に挿入するとともに前記前ホークステム内にコイルば
ねとそのコイルばねの内側にてそのコイルばねの軸線方
向に延在するゴム状弾性体とを挿入し、前ホークの下端部に揺動腕と略平行に座板を後方に向け
て突設して、前記座板とその後方に位置する前記揺動腕
との間に弾性体を介在させ、前記スタビライザーにブレーキ取付用台座を設け、その
台座にブレーキ装置を取り付けるようにしたことを特徴
とする、自転車用前輪緩衝装置。
【請求項２】前記座板と前記揺動腕とのそれぞれの、
前記弾性体が介在する対向面を互いに傾斜角を持つよう
に形成し、それら傾斜した対向面間に介在する前記弾性
体を、それらの対向面に沿って移動できるようにしたこ
とを特徴とする、請求項１記載の自転車用前輪緩衝装
置。
【請求項３】前記ゴム状弾性体が、発泡ポリウレタン
等の軟質弾性体と、黒ゴム等の硬質弾性体とによって構
成されていることを特徴とする、請求項１記載の自転車
用前輪緩衝装置。
【請求項４】前記ゴム状弾性体が、発泡ポリウレタン
等の軟質弾性体と、黒ゴム等の硬質弾性体とによって構
成されていることを特徴とする、請求項２記載の自転車
用前輪緩衝装置。