JP3122610B2 - 自転車用ショックアブソーバーフレーム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は衝撃吸収装置を設け
た自転車用フレームの改良に関し、とくに自転車走行中
における衝撃の吸収力を、より増大して乗車フィーリン
グを一層良好にするとともに、自転車の走行する路面状
況如何により路面衝撃吸収範囲を調整することができる
ようにして走行性能と耐久性、ならびに安全性を向上さ
せることを目的とする。

【０００２】

【従来の技術】自転車の走行に伴う衝撃の吸収について
は、これまでフロントフォークのベンド（曲げ）により
衝撃を緩和するように設計されたものが殆どであった
が、最近では前輪側のフロントフォークで衝撃を吸収
し、あるいはヘッド部内にウレタン強化樹脂を組み込ん
だもの、あるいはサドル自体にサスペンションを施した
ものなどが逐次研究されるに至った。

【０００３】しかし上記した各種のサスペンションは、
いずれも前輪側あるいはサドル部での衝撃吸収であり、
衝撃吸収能力に限界があるばかりでなく、走行中の乗車
フィーリングや機能性の面から最も重要視される後輪側
の衝撃吸収機能を備え、しかも高剛性を備えたものがな
く、とくにオフロード走行に求められる前後輪の衝撃吸
収能力の面で著しく不完全であった。 そしてフレーム
素材の軽量化実現とともに、ついに自転車用フレームの
分野においても、フレーム自体にリンク機構を介してサ
スペンションを組み込んだ構造のものが、本発明者らの
手によって開発され、実開平６−１１７５号として公開
された。

【０００４】これは図２に示したように、ハンガーラグ
１およびシートラグ２とヘッドラグ３の相互間には立パ
イプ４、上パイプ５、下パイプ６が介在され、これに後
述するチェーンステー７およびバックフォークを加える
ことによって自転車用のフレームが構成される。 チェ
ーンステー７は、一端をハンガーラグ１に軸９によって
回動自在に保持させるとともに、他方の自由端には後輪
軸受け（リヤフォークエンド）８が一体に取り付けら
れ、しかも該後輪軸受け８には、軸８ａを介してバック
フォーク部材１４が回動自在に取り付けられている。

【０００５】さらに三角形リンク１０は、一辺の長さが
最も長い長辺ａと、中間の長さの中辺ｂと、最も短い短
辺ｃとからなり、長辺ａ側をショックアブソーバーシリ
ンダー１１側（ヘッドラグ側）に向けて、その長辺ａと
短辺ｃとの交差する長・短辺角部ｄをシートラグ２に対
して軸により回動自在に支承させる。 ショックアブソ
ーバーシリンダー１１は、油圧シリンダー１１ａと、そ
の外側に配したところのコイル状のスプリング１１ｂと
により、シリンダーロッド１３を常時外方向（突出先端
方向）に向けて付勢させるとともに、その基部を、上パ
イプ５に取り付け金具１２を介して回動自在に保持さ
せ、さらに上記シリンダーロッド１３の先端を、前記し
た三角形リンク１０の中片ｂと、短片ｃとの交差する中
・短辺角部ｆに回動自在に軸着させる。

【０００６】そして長辺ａと中辺ｂとの交差する長・中
辺角部ｅには、前記したバックフォーク部材１４の先端
が軸着され、これにより後車輪が衝撃を受けた際に、図
２の鎖線位置に示したように、チェーンステー７が上方
に移動し、三角形リンク１０の長・中辺角部ｅを、長・
短辺角部ｄを中心に図において時計方向に回動させ、同
時に中・短辺角ｆに連結されているシリンダーロッド１
３をショックアブソーバーシリンダー１１内に、その外
方付勢力に抗して押し込むことにより衝撃を吸収する。

【０００７】なおこの場合におけるシリンダーロッド１
３の受ける押圧トルクについて説明すると、後輪が衝撃
を受けると、後輪軸受け８の移動に伴ってチェーンステ
ー７が、ハンガーラグ１の保持部の軸９を支点に、図に
おいて反時計方向に回動（図２の鎖線位置参照）し、後
輪軸受け８の部分が上方に跳ね上がる。 その際これ
に追従してバックフォーク部材１４が三角形リンク１０
の長・中辺角部ｅをショックアブソーバーシリンダー１
１方向に押圧すると、三角形リンク１０はシートラグ２
の支承部（長・短辺角部ｄ）を中心に、シリンダーロッ
ド１３の押圧力に抗して、その長・中辺角部ｅをショッ
クアブソーバーシリンダー１１方向に向けて移動させ
る。

【０００８】これに伴って、長辺ａ、中辺ｂ、短辺ｃ
が、それぞれ移動する結果、中・短辺角部ｆも順次移動
し、この中・短辺角部ｆの移動に伴ってシリンダーロッ
ドの中心軸線に沿ってシリンダーロッド１３を押圧して
ショックアブソーバーシリンダー１１を次第に圧迫す
る。 このとき長・中辺角部ｅとシートラグ支点部（長
・短辺角部ｄ）とを結ぶ線と、バックフォーク部材１４
の中心線とのなす角度が図２の実線位置に示すように略
直角であり、これを過ぎたところからバックフォーク部
材１４によるリンクの振り角が増加し、これによりシリ
ンダーロッドの移動量が順次増加することになり、いわ
ゆるプログレッシブ効果によりチェーンステー７の上方
移動を制御し、これによりサスペンションと高剛性を維
持するようにしたものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記したフレーム自体
にサスペンションを組み込んだ構造のものは、それ自体
その後の使用実績においても比較的好ましい路面衝撃吸
収能力を有し、大きな評価を得るに至ったが、近時特に
マウンテンバイク（ＭＴＢ）の目覚ましい普及に伴い、
オフロードやダウンヒル走行をはじめとし、各種のレー
スが盛んとなり、また荒れた路面走行の衝撃を吸収する
必要性に迫られ、より優れた乗車フィーリングが求めら
れるに至り、上記のサスペンションを組み込んだ構造の
ものにおいても、サスペンションの一部を構成するチェ
ーンステーの長さに限界があるために、後輪のスイング
半径が比較的小さく、そのために十分な衝撃吸収能力が
得られないところから、その改善が望まれるようになっ
てきた。

【００１０】またそればかりでなく、フレームの衝撃吸
収をおこなうサスペンションのストローク範囲について
も、これを大きくすると路面の比較的大きな凹凸に対応
して衝撃吸収能力が向上し、乗車フィーリングが向上す
る反面、比較的なだらかな路面走行時には機敏性に富む
ダイレクトな操行性能に欠け、機動性の面においてかえ
って不満を抱く、といった問題がある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、上記し
た軽量化の要請や、高剛性の要求に十分に対応できるば
かりでなく、上記したこれまでのサスペンションにはみ
られない大きな衝撃吸収能力を有するとともに、走行す
る路面の状況如何により、サスペンションのストローク
範囲を自在に調整することができる画期的なサスペンシ
ョン装置を開発した。

【００１２】すなわち本発明は、具体的にはハンガーラ
グ・シートラグ・ヘッドラグを中心とし、これらを立パ
イプ、上パイプ、下パイプで連結したフレームと、該フ
レームの後方に位置し、バックフォークおよびチェーン
ステーとの結合により後輪軸受けを介して略Ｖ字状に一
体に構成した後輪スイング体とからなり、該後輪スイン
グ体を構成するチェーンステーの一端を、下パイプに対
して回動自在に連結合させるとともに、バックフォーク
の一端を、リンク機構を介してシートラグに回動自在に
保持させてなり、しかも該リンク機構は、基部をシート
ラグに回動自在に保持させるとともに、中間部にショッ
クアブソーバーのシリンダーロッドを連結させて常時フ
レーム後方に向けて付勢させ、さらに先端部にバックフ
ォークの一端を、いずれかの軸穴に取りつけるべく、後
輪軸との間の距離が異なる複数のバックフォーク取り付
け用軸穴を形成してなることを特徴とした自転車用ショ
ックアブソーバーフレームに関する。

【００１３】自転車の走行中に、後輪が路面衝撃を受け
るとバックフォークおよびチェーンステーとの結合によ
る略Ｖ字状の後輪スイング体が、チェーンステーの一端
を下パイプに回動自在に固定した支点保持部を支点とし
て、後輪を支承する後輪軸受け部分が上方に跳ね上が
る。 これに伴ってバックフォークの上端部が、リンク
機構を介して上パイプに固定したショックアブソーバー
シリンダーのシリンダーロッドを押圧し、衝撃を吸収す
る。 すなわち車軸の移動に対して車軸荷重が曲線状に
変化する、いわゆるプログレッシブ効果をもつものであ
り、これにより十分なサスペンションと高剛性を維持
し、パワーロスのない走行フィーリングを得る。

【００１４】さらにこの場合において、走行する路面状
況如何により、バックフォークのリンク機構に対する取
り付け位置について、通常は複数のバックフォーク取り
付け用軸穴のうち、中間の軸穴に取り付けておき、比較
的なだらかな路面を走行する場合には、後輪軸との間の
距離が短くなる方のバックフォーク取り付け用軸穴に、
また反対にかなり荒れた路面を走行する場合には、後輪
軸との間の距離が長くなる方のバックフォーク取り付け
用軸穴に結合させて使用する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下において本発明の具体的な内
容を図１にあらわした実施例をもとに説明すると、２１
はハンガーラグ、２２はシートラグ、２３はヘッドラ
グ、２４はハンガーラグ２１とシートラグ２２との間に
介在される立パイプ、２５はシートラグ２２とヘッドラ
グ２３との間に介在される上パイプ、２６はハンガーラ
グ２１とヘッドラグ２３との間に介在される下パイプを
それぞれあらわし、これらにより自転車用フレームの所
謂前三角フレーム部分を構成する。 さらに２７は後輪
スイング体を示し、一般的には後三角といわれる部分で
あり、この場合にはバックフォーク３０とチェーンステ
ー２８とを後輪軸受け２９を介して略Ｖ字状に構成して
後輪スイング体２７を形成する。

【００１６】さらにこの後輪スイング体２７は、チェー
ンステー２８の一端（下端）を、下パイプ２６に回動自
在に保持させる。 すなわち、チェーンステー２８の一
端（下端）には、ハンガーラグ２１の底部分を回避して
下パイプ２６に沿わせるべく上方にくの字状に折り曲げ
て回りこませた保持部２８ａを有し、該保持部２８ａの
先端に有する支点保持部２８ｂを、下パイプ２６に対し
て取り付け金具３１を介してピン３２により回動自在に
取り付けてある。 さらにバックフォーク３０の一端
（上端）を、三角形のリンク機構３４を介してシートラ
グ２２の一部に回転自在に保持させる。 すなわちリン
ク機構３４は、その全体が略三角形で、一辺を短くして
短辺とし、短辺の両角部に軸着部３５．３６を形成する
とともに、頂角部（先端部）にバックフォーク取り付け
部３３を形成する。

【００１７】すなわちリンク機構３４は、軸着部３５を
シートラグ２２の後部に回動自在に軸着保持させるとと
もに、中間部の軸着部３６をショックアブソーバーシリ
ンダー３９のシリンダーロッド４１先端に軸着させる。
なおショックアブソーバーシリンダー３９は、油圧シ
リンダー４０と、その外側に配したところのコイル状の
スプリング４２とにより、シリンダーロッド４１および
前記したリンク機構３４を軸着部３５を支点として図１
の状態において常時反時計方向に付勢させるとともに、
その基部を、上パイプ２５に取り付け金具３７、および
取り付けネジ３８を介してその一端を回動自在に保持さ
せている。 さらにバックフォーク取り付け部３３に
は、後輪軸との間の距離が異なる複数のバックフォーク
取り付け用軸穴３３ａ．３３ｂ．３３ｃが形成されてい
る。

【００１８】図１においてはバックフォーク３０の一端
を、後輪軸との間の距離が最も近いバックフォーク取り
付け用軸穴３３ａに軸着させた状態を示しているが、こ
のバックフォーク取り付け用軸穴３３ａ．３３ｂ．３３
ｃは、リンク機構３４が図１に示した状態の位置にある
とき、軸穴３３ｂに比べて、軸穴３３ａは後輪軸受け２
９の支える後輪軸Ｐとの間の距離が最も長く、また軸穴
３３ｃは反対に最も短い。 したがってバックフォーク
３０の一端を、リンク機構３４の軸穴３３ａに軸着させ
た場合には後輪スイング体２７の衝撃吸収ストローク範
囲が最も小さく、また反対に軸穴３３ｃに軸着させた場
合には後輪スイング体２７の衝撃吸収ストローク範囲が
最も大きくなる。

【００１９】そしてこの場合における軸着手段としては
とくに限定されるものではないが、例えば一般的なピン
およびその両端部にワッシャーを介在させてネジ止めす
る等の抜け止め手段を施したものなど、バックフォーク
３０の軸着部がリンク機構３４に対して回動可能とする
ことができるものであり、しかも比較的容易に取り外し
および取り付けが可能な構造のものであればよい。

【００２０】上記した構成により、自転車の走行中にお
いて、後輪軸受け２９に取り付けた後車輪（図示省略）
が衝撃を受けた際に、略Ｖ字状の後輪スイング体２７
が、下パイプ２６に取り付けた支点保持部２８ｂの取り
付けピン３２を支点として図１の鎖線位置に示したよう
に上方に移動し、これに伴って三角形のリンク機構３４
を介して衝撃が油圧シリンダー４０ならびにコイル状の
スプリング４２によって緩衝されこれによりサスペンシ
ョンと高剛性を維持し、パワーロスのない走行フィーリ
ングを得る。

【００２１】さらにこの場合において、通常はバックフ
ォーク３０の一端を、リンク機構３４に対し、中間の軸
穴３３ｂに連結合させて使用するとともに、比較的平担
な路面を走行する場合には、軸穴３３ａに連結合させて
使用する（図１の状態）。また反対に比較的凹凸の激し
い荒れた路面を走行する場合には軸穴３３ｃに連結合さ
せて使用する。

【００２２】

【発明の効果】本発明は上記したように、ハンガーラグ
・シートラグ・ヘッドラグを中心とし、これらを立パイ
プ、上パイプ、下パイプで連結したフレームと、該フレ
ームの後方に位置し、バックフォークおよびチェーンス
テーとの結合により後輪軸受けを介して略Ｖ字状に一体
に構成した後輪スイング体とからなり、該後輪スイング
体を構成するチェーンステーの一端を、下パイプに対し
て回動自在に連結合させるとともに、バックフォークの
一端を、リンク機構を介してシートラグに回動自在に保
持させてなり、しかも該リンク機構は、基部をシートラ
グに回動自在に保持させるとともに、中間部にショック
アブソーバーのシリンダーロッドを連結させて常時フレ
ーム後方に向けて付勢させ、さらに先端部のバックフォ
ーク取り付け用軸穴にバックフォークの一端を、連結合
させてなり、略Ｖ字状に一体に構成した後輪スイング体
の、とくにチェーンステーの支点保持部が下パイプに支
承されているために、以下に示すような特異な作用効果
を発揮することができる。

【００２３】すなわち、従来のようなハンガーラグ後部
に支承させたものに比べて、後輪軸受けからチェーンス
テーの支点保持部までの距離が長く、そのために後輪ス
イング体のスイング半径が拡大し、その結果後輪の動き
が、より直線的となって耐衝撃性が著しく良好となり、
障害物を乗り越えやすくなり、自転車の走行中後輪が衝
撃を受けた際に、衝撃の吸収力をより増大して、乗車フ
ィーリングを一層良好にするとともに、フレームの耐久
性と走行性能を向上させ、これにより十分なサスペンシ
ョンと高剛性を維持し、パワーロスのない走行フィーリ
ングを得るようにし、より一層の走行安全性を向上させ
ることができる。

【００２４】さらにバックフォークの一端を、リンク機
構の先端部に連結合させる場合において、リンク機構の
先端部にバックフォークの一端を、いずれかの軸穴に取
りつけるべく、後輪軸との間の距離が異なる複数のバッ
クフォーク取り付け用軸穴を形成してなるものであるた
めに、バックフォークのリンク機構に対する取り付け位
置について、通常は複数のバックフォーク取り付け用軸
穴のうち、中間の軸穴に取り付けておき、比較的なだら
かな路面を走行する場合には、後輪軸との間の距離が短
くなる方のバックフォーク取り付け用軸穴に、また反対
にかなり荒れた路面を走行する場合には、後輪軸との間
の距離が長くなる方のバックフォーク取り付け用軸穴に
結合させて使用する等、走行する路面の状況如何によ
り、後輪スイング体の衝撃吸収のためのストローク範囲
（後輪移動量）を自在に調整することができ、より一層
の良好な走行フィーリングを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例をあらわした自転車用ショッ
クアブソーバーフレームの側面図。

【図２】従来公知の自転車用フレームの側面図。

【符号の説明】

２１ ハンガーラグ ２２ シートラグ ２３ ヘッドラグ ２４ 立パイプ ２５ 上パイプ ２６ 下パイプ ２７ 後輪スイング体 ２８ チェーンステー ２８ａ 保持部 ２８ｂ 支点保持部 ２９ 後輪軸受け ３０ バックフォーク ３１ 取り付け金具 ３２ ピン ３３ バックフォーク取り付け部 ３３ａ バックフォーク取り付け用軸穴 ３３ｂ バックフォーク取り付け用軸穴 ３３ｃ バックフォーク取り付け用軸穴 ３４ リンク機構 ３５ 軸着部 ３６ 軸着部 ３７ 取り付け金具 ３８ 取り付けネジ ３９ ショックアブソーバーシリンダー ４０ 油圧シリンダー ４１ シリンダーロッド ４２ コイル状のスプリング Ｐ 後輪軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−213256（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−145186（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−109973（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−255586（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−1175（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−3793（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭36−28009（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62K 25/00 - 25/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハンガーラグ・シートラグ・ヘッドラグを
   中心とし、これらを立パイプ、上パイプ、下パイプで連
   結したフレームと、該フレームの後方に位置し、バック
   フォークおよびチェーンステーとの結合により後輪軸受
   けを介して略Ｖ字状に一体に構成した後輪スイング体と
   からなり、該後輪スイング体を構成するチェーンステー
   の一端を、下パイプに対して回動自在に連結合させると
   ともに、バックフォークの一端を、リンク機構を介して
   シートラグに回動自在に保持させてなり、しかも該リン
   ク機構は、基部をシートラグに回動自在に保持させると
   ともに、中間部にショックアブソーバーのシリンダーロ
   ッドを連結させて常時フレーム後方に向けて付勢させ、
   さらに先端部にバックフォークの一端を、いずれかの軸
   穴に対して交換自在に取りつけるべく、後輪軸との間の
   距離が異なる複数のバックフォーク取り付け用軸穴を形
   成してなることを特徴とした自転車用ショックアブソー
   バーフレーム。