JP3677532B2 - 自転車用フロントフォーク連結構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自転車のフロントフォークをステアリングチューブに連結するための構造に関し、特に、サスペンション機能を備えるフロントフォーク連結構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
図6は従来のサスペンション式フロントフォークの連結構造を示す図である。この図6において、1はヘッドチューブを示し、ヘッドチューブ1に回転可能に挿入されるステアリングチューブには連結軸2を介して左右のフロントフォーク3が揺動可能に枢支されている。各フロントフォーク3のフロントエンドには前輪4が回転自在に取付けられている。
【0003】
各フロントフォーク3は連結軸2よりも上方に伸長する伸長部5を有し、伸長部5の上端には揺動式のサスペンション機構6が設けられている。このサスペンション機構6は左右の伸長部5を連結する略U字状の連結部材7と、連結部材7に押圧力を付与するコイルスプリング8と、このコイルスプリング8の受け部材9とを有し、受け部材9はヘッドチューブ1の上端のヘッドセット部10に固定されている。
【0004】
この従来の連結構造において、コイルスプリング8は伸長部5,5を自転車の走行方向に押圧しているので、フロントフォーク3,3は連結軸2を中心として時計方向に回動され、従って、前輪4は図示しない後輪側に弾性的に接近している。従って、自転車の走行中に前輪4が障害物に乗り上げると、その反力によりフロントフォーク3がコイルスプリング8の弾性力に抗して反時計方向に回動して前輪4を上動させる。よって、前輪4は障害物に乗り上げても自転車自体を上下動させることなく乗り越えることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図4は揺動式サスペンション機構の乗り上げ高さの限界説明図である。この図4において、上記した従来の連結構造における連結軸2は操舵軸S上の揺動中心「L1」の位置にあり、前輪4の車軸中心は「0」の位置にある。このような位置関係において、揺動中心L1と車軸中心0を結ぶ線分M1が前輪4外周と接する点をK1とすると、この接点K1と地面との間隔H1が上記サスペンション機構における障害物の乗り上げ限界値となる。
従って、障害物の高さがH1より大きくなると、その反力が自転車の走行方向とは逆方向に前輪に加わってしまうため、障害物の乗り越えが不能となってしまう。
このように、従来の連結構造では操舵軸S上に揺動中心L1が位置しているので、前輪の障害物を乗り越え得る高さが小さいという欠点があった。
【0006】
次に、図5はハンドルの操作性を示すトレールの説明図である。即ち、操舵軸Sが地面と接する点を「P」、車軸中心0から垂線を降ろして地面と接する点を「A」とすると、点Pと点Aの距離をトレールTと称し、ハンドルが最適に操作できるように車種毎に決められている値である。
さて、図5において、上記した従来の連結構造において、前輪4が高さXの障害物に乗り上げると、揺動中心L1を中心として反時計方向に揺動し、車軸中心0が01の位置まで変位する。この場合操舵軸Sが地面に代って障害物と接する点は「P1」に変位し、車軸中心は01に変位するので、乗り上げ時のトレールT1は非常に小さくなってしまう。このため、従来の連結構造ではハンドル操作が極端に軽くなり、ハンドル操作を誤ってしまう虞れがあった。
更に、従来の連結構造ではサスペンション機構6が外装されているため、外観的にも好ましくない。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような点を解決するために次の構成を備える。
即ち、本発明の自転車用フロントフォーク連結構造は、ステアリングチューブに固定されて自転車の走行方向の後方に伸長する連結体と、この連結体の先端に枢支されてステアリングチューブに対し接近及び離間可能に揺動する揺動体と、この揺動体に設けられてフロントフォークが固定されるクラウン部と、ステアリングチューブと揺動体との間に配される緩衝用弾性部材と、揺動体のステアリングチューブに対する離間距離を規制するリバウンド規制機構とを含むことを特徴とする。
【0008】
〈説明〉
連結体はステアリングチューブに自転車の走行方向の後方で伸長して取付けられ、その先端に揺動体が枢支されている。従って、揺動体に取付けられたフロントフォークの揺動中心が操舵軸よりも自転車の走行方向の後方に位置する。よって、この揺動中心から前輪の車軸中心を通る線分が前輪外周に接する点は、地面よりも充分な高さに位置するので、乗り上げ限界値が大きくなり、高さの大きい障害物であっても乗り越えることができる。
【0009】
また、フロントフォークの揺動中心が操舵軸よりも後方に位置すると、前輪が障害物に乗り上げて揺動した場合でも前輪の車輪中心は自転車の走行方向の前方にそれほど変位しないので、トレールの変化量が少なくて済む。よって、ハンドルの操作性をそのまま保持することができる。
更に、緩衝用弾性部材がステアリングチューブと揺動体との間に位置し、外部に直接的に現れることがないので、外観的にも優れている。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明に係るフロントフォーク連結構造の断面図、図2は同連結構造の平面図、図3は同連結構造の自転車への取付状態を示す正面図である。
先ず、図3において、1はヘッドチューブを示し、ヘッドチューブに挿入されているステアリングチューブに本発明のフロントフォーク連結構造20を介して左右のフロントフォーク3,3が連結されている。フロントフォーク3,3のフロントエンドには前輪4が回転自在に取付けられている。
【0011】
本発明のフロントフォーク連結構造20は、図1及び図2に示すように、ステアリングチューブ21の下端部に嵌合、固定されている連結体22を備えている。この連結体22は自転車の走行方向の後方であって、かつダウンチューブ11(図3参照)及び泥除け12と接触することがないように傾め下方に向かって伸長している。
【0012】
連結体22の先端には枢支軸23を介して揺動体24が上下方向に揺動可能に枢支されている。この揺動体24は連結体22の両側面を覆うように断面略コ字状に形成されてステアリングチューブ21の下方まで伸長している。揺動体24の先端両側には略筒状のクラウン部25,25が一体的に形成されている。そして、各クラウン部25には左右のフロントフォーク3,3の上端部が嵌入、固定されている。尚、揺動体24の両クラウン部25の間には、図1に示すようにブレーキ装置(図示せず)を取付けるための装着穴26が形成されている。
【0013】
揺動体24の先端とステアリングチューブ21との間には緩衝用コイルスプリング27が上下方向に沿って配されている。このコイルスプリング27の下端は、揺動体24の先端上面に傾斜して形成された凹部4Aに係入され、その上端はステアリングチューブ21内の受け部材28に当接されている。
【0014】
連結体22の中央には厚さ方向に貫通する穴29が形成され、この穴29には揺動体24の中央より上方に伸長するリバウンド規制用突起30が入り込んでいる。この突起30の先端の屈曲部は、穴29に形成されている段部22a上に配されているゴム製の弾性ロッド31に係止されている。尚、穴29、突起30、弾性ロッド31はリバウンド規制機構を形成している。
以上の構成を有するフロントフォーク連結構造において、前輪4が障害物に当接すると、揺動体24が枢支軸23を中心としてコイルスプリング27の弾性力に抗して上方に揺動するので、前輪4が上動して障害物を乗り越える。
【0015】
ところで、本発明の連結構造において、図4に示すように、枢支軸23は操舵軸Sよりも自転車の走行方向の後方、即ち、揺動中心「L2」の位置にあり、この揺動中心L2と車軸中心0を結ぶ線分M2が前輪4外周と接する点は「K2」位置になる。従って、接点K2と地面の間隔H2は従来の間隔H1よりもおおきくなり、障害物の乗り上げ限界を示すので、高さの大きい障害物であってもH2の高さ範囲であれば乗り越えることができる。
【0016】
また、図5に示すように、本発明の枢支軸23は同様に揺動中心「L2」の位置にあるので、車輪4が高さXの障害物に乗り上げた場合、前輪4が揺動中心L2を中心として揺動し、車軸中心0が「02」の位置まで変位する。つまり、車軸中心0の自転車の走行方向前方への変位量が小さい。この場合操舵軸SがXの高さ位置にある点P1に接するので、本発明に係るトレールはT2となる。従って、本発明に係るトレールT2は従来のトレールT1よりも大きく、予め設定したトレールTと近い値となる。よって、障害物に前輪4が乗り上げてもハンドル操作が殆ど変化することがない。
【0017】
更に、コイルスプリング27がステアリングチューブ21と揺動体24との間に配されて外部に露呈していないので外観的に優れている。また、コイルスプリング27は上下方向に沿って配され、かつ揺動体24の凹部24Aを傾斜させているので、フロントフォーク3,3の上下変化を直接的に受けて伸縮することができ、これにより前輪4の上下動が円滑となる。従って、コイルスプリング28として弾性力の小さいものを選定した場合に路面状態のよい場所で走行しても前輪4が円滑に上下動し、よって、市街地に適した安価なフロントフォーク連結構造を備える自転車を提供できる。
【0018】
更に、自転車にブレーキ装置にて制動力を加えると、枢支軸23が操舵軸Sよりも後方に位置しているので、フロントフォーク3に図3において時計方向に回動力が加わる。従って、急ブレーキを掛けた場合でも車体が前方に倒れることがなく、安全に停止することができる。そして、この場合リバウンド規制機構の突起30の屈曲部が弾性ロッド31を押し付けて変形させるので、ブレーキによる衝撃力を吸収することができる。
上記実施態様において、コイルスプリング27に代えて筒状の弾性ゴムを用いてもよい。また、連結体22に設けた穴29にキャップを被着してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る自転車用フロントフォーク連結構造の断面図である。
【図2】同連結構造の平面図である。
【図3】同連結構造を備える自転車の前輪側の正面図である。
【図4】本発明と従来構造との関係で示す乗り上げ高さ限界説明図である。
【図5】本発明と従来構造との関係で示すトレールの説明図である。
【図6】従来のフロントフォーク連結構造を備える自転車の前輪側の正面図である。
【符号の説明】
3 フロントフォーク
21 ステアリングチューブ
22 連結体
23 枢支軸
24 揺動体
25 クラウン部
27 緩衝用コイルスプリング
30 リバウンド規制用突起
31 弾性ロッド
Claims (1)
- 前輪を支持してステアリングチューブと連結されるフロントフォークを備える自転車用フロントフォーク連結構造であって、
前記ステアリングチューブに固定されて自転車の走行方向の後方に伸長する連結体と、
該連結体の先端に枢支されて前記ステアリングチューブに対し接近及び離間可能に揺動する揺動体と、
該揺動体に設けられて前記フロントフォークが固定されるクラウン部と、
前記ステアリングチューブと前記揺動体との間に配されている緩衝用弾性部材と、
前記揺動体の前記ステアリングチューブに対する離間距離を規制するリバウンド規制機構とを含むことを特徴とする自転車用フロントフォーク連結構造。
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