JP4524034B2

JP4524034B2 - サスペンション付き自転車用フレーム

Info

Publication number: JP4524034B2
Application number: JP2000341478A
Authority: JP
Inventors: 信秋島田; 恒雄北川
Original assignee: ブリヂストンサイクル株式会社
Priority date: 2000-11-09
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2020-11-09
Also published as: JP2002145163A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型軽量で、必要なストローク及びバネ定数を簡単に得ることができるサスペンション付き自転車用フレームに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自転車における衝撃吸収方法は、サドル部や前輪側のフロントフォークに緩衝装置を取り付けたものが広く知られているが、近年、フレーム自体に緩衝装置を組み込んだサスペンション付き自転車用フレームが種々提案されるようになっている。例えば、実開平５−９４０８７号公報に開示された考案は、図４に示すように、チェーンステー２１をクランク軸部２２と同心に回転可能とし、コイルバネ２３を組み込んで緩衝装置としたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、緩衝装置として金属バネを使用すると重量増になるばかりでなく、フレームの限られた空間に設置して必要なストローク及びバネ定数を得ることは困難である。一方、金属バネに代えてゴム又は樹脂の弾性部材を使用すれば軽量化は図れるが、限られた空間で必要なストローク及びバネ定数を得ることが難しいという問題が残る。
【０００４】
即ち、ゴム又は樹脂の弾性部材のみで自転車の緩衝装置を構成する場合、必要なストローク及びバネ定数を得ようとすれば弾性部材が大型化してフレームに取り付けられないという問題が生じ、取り付けられる程度の大きさにすればストロークが短くなるか、バネ定数が小さくなって実用に耐えないという問題が生じるのである。
【０００５】
本発明は、このような従来のサスペンション付き自転車用フレームを改良したものであって、軽量化を図りつつ、限られた空間内で必要なストローク及びバネ定数を確保できるサスペンション付き自転車用フレームを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたものであって、その要旨は、緩衝装置を備えた自転車用のフレームであって、当該緩衝装置が、ゴム又は樹脂からなる柱状の弾性部材を積層し、かつ、層間に剛性プレートを挿入したものからなり、前記剛性プレートを中間にして、両端部の弾性部材の端面側がフレームに取り付けられており、緩衝装置に貫通孔を設け、取付ボルトを当該貫通孔に挿入してフレームに先端を締結することにより、緩衝装置をフレームに取り付けたものであり、前記貫通孔が、取付ボルトの先端側で当該取付ボルトと同径であり、頭部側で接触しないように拡大しているサスペンション付き自転車用フレームに係るものである。即ち、剛性プレートによって弾性部材を分断し、一つ一つの弾性部材を圧縮方向に薄くすることでバネ定数を上げ、当該弾性部材を直列接続することでストロークを確保しようとするものである。さらに、圧縮時に貫通孔と取付ボルトとの接触を避けて騒音の発生を防止するものである。なお、ここでいうところの貫通孔が取付ボルトと同径とは、物理的に全く同一の直径であることを意味するものではなく、取付ボルトが緩衝装置の位置決めとなる程度に同じくらいの径であることを意味している。
【０００７】
そして好ましくは、前記両端部における弾性部材の剛性プレート側の横断面積が端面側の横断面積よりも大きいものであって、特に、その弾性部材の稜線が八字状であるサスペンション付き自転車用フレームに係るものである。即ち、剛性プレート側に末広がりの形状とすることで剛性プレートと弾性部材の接合部の応力集中を緩和するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の自転車用フレームは緩衝装置を備えたものであるが、当該緩衝装置はリヤ部、フロント部、フロントフォーク部、サドル部等、フレームの各部に取り付けることができる。そして、緩衝装置は、ゴム又は樹脂からなる柱状の弾性部材を積層したものであるので、金属バネを使用したものと比較して軽量であるという利点を有する。ここで、弾性部材を構成するゴム又は樹脂は特に限定されるものではないが、剛性プレートとの接合等が容易であり、また、材料硬度を容易にコントロールして狙いのバネ定数が得られるゴム、更に、使用環境を考慮すれば、耐候性、耐屈曲性等に優れた材料とすることが好適である。
【００１０】
本発明の最大の特徴は、積層した弾性部材の層間に剛性プレートを挿入し、剛性プレートを中間にして両端部の弾性部材の端面側をフレームに取り付けたことにある。即ち、第１に、柱状の弾性部材を剛性プレートで分断し、圧縮方向における個々の弾性部材の長さを短くしたものである。従って、長さが短い分だけバネ定数を上げることができ、例えばリヤサスペンションに適用した場合、クランク軸部付近のチェーンステーに取り付け可能な大きさで、リヤサスペンションに好適な高いバネ定数を得ることができる。
【００１１】
また、圧縮方向における個々の弾性部材の長さを短くすると、バネ定数を上げることはできるが、ストロークが小さくなってしまう。そこで、本発明の第２の特徴は、積層することで弾性部材を直列に配置し、必要なストロークが確保できるようにしたものである。従って、バネ定数を上げつつストロークを大きくすることができ、例えばリヤサスペンションに適用した場合、クランク軸部付近のチェーンステーに取り付け可能な大きさで、リヤサスペンションに十分なストロークを得ることができる。
【００１２】
なお、弾性部材の積層数は特に限定されるものではなく、弾性部材２層（剛性プレート１枚）のみならず、弾性部材３層（剛性プレート２枚）等の多層構造とすることもでき、緩衝装置の取り付け位置に応じて適宜決定される。但し、生産性、経済性の面を考慮すれば、２層とすることが好ましい。また、緩衝装置の取り付け方向も特に限定されるものではなく、上下方向、左右方向等、フレーム内で必要な方向に配置する。但し、いずれの方向にせよ、剛性プレートを中間にして両端部の弾性部材の端面側をフレーム取り付け、弾性部材が剛性プレートを介して変位方向に直列接続されるようにする。
【００１３】
ここで、弾性部材の形状としては、柱状であれば横断面、縦断面とも特に限定されるものではないが、両端部の弾性部材においては、剛性プレート側の横断面積を端面側の横断面積よりも大きくした形状とする（縦断面が略台形状）ことが好ましい。このような形状であれば、弾性部材が圧縮されるにつれて反発荷重が２次曲線的に増加し、緩衝装置として好ましい特性を得ることができるからである。特に、弾性部材の稜線を八字状としておけば、剛性プレートとの固着部の角度が小さくなるので、圧縮に伴って稜線が膨らんでも固着部において応力集中が生じることがなくなり剥離を防止できる。
【００１４】
なお、３層以上積層した場合における剛性プレートの中間部の弾性部材では、両側の剛性プレート固着部の角度が小さくなるように稜線を）（状とすることが好ましい。また、横断面の形状としては四角よりも円形であることが好ましい。
角部があるとその部分で応力集中が生じるからである。
【００１５】
次に、緩衝装置の取り付け方法であるが、脱落したりズレたりしない程度であればよく、例えば、緩衝装置に貫通孔を設け、取付ボルトを当該貫通孔に挿入してフレームに先端を締結して取り付けることができる。即ち、取付ボルトの頭部で緩衝装置の外れを防止するが、弾性部材は圧縮自在としておくのである。
【００１６】
この場合、圧縮に伴って弾性部材の貫通孔が内側に膨らんで取付ボルトとこすられると、変位の大きい取付ボルト頭部側で異音が発生する。特に、クランク軸部付近を中心にチェーンステーが回転するリヤサスペンションに適用した場合には、圧縮に伴って貫通孔の中心軸と取付ボルトの中心軸との間に角度差が生じ、取付ボルト頭部側で余計に貫通孔と取付ボルトとがこすられ騒音源となる。
【００１７】
そこで、取付ボルトの先端側では取付ボルトと略同径であるが、頭部側で接触しないように貫通孔を拡大させることが好ましい。即ち、変位の小さい取付ボルトの先端側では緩衝装置のズレ防止のために取付ボルトと接触させ、変位の大きい取付ボルトの頭部側では異音発生防止のために取付ボルトと接触しないようにするのである。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面により説明する。
図１は、本発明のサスペンション付き自転車用フレームの一例を示す側面図であり、リヤサスペンションに適用したものである。即ち、メインパイプ１の一端にヘッドパイプ２が溶接され、他端にタテパイプ３が溶接されている。また、メインパイプ１の延長線上に緩衝装置支持板４が溶接されており、タテパイプ３の下部にはチェーンステー５が回転支持ボルト６によって回転可能に取り付けられている。
【００１９】
そして、図２に拡大して示すように、緩衝装置支持板４には緩衝装置１０が取付ボルト７によって取り付けられ、チェーンステー５の上下動に対するクッションとなっている。なお、緩衝装置１０の取り付け位置は、スペースや適度なクッション性を考慮して、チェーンステー５の回転中心である回転支持ボルト６の中心軸から後輪の中心軸までの距離をＬ１、回転支持ボルト６の中心軸から緩衝装置１０の中心軸までの距離をＬ２としたとき、Ｌ１：Ｌ２＝４：１程度とすることが好ましい。また、チェーンステー５の上下動に伴い取付ボルト７の頭部とチェーンステー５の位置関係が変化することから、相互に支障が生じないようチェーンステー５には長孔５Ａが設けられている。
【００２０】
図３は、図１の例の自転車用フレームに使用した緩衝装置を示す図であり、図３（Ａ）はその側面図、図３（Ｂ）は一部断面図である。図３に示すように、緩衝装置は円柱状の弾性部材１１及び１２を積層し、層間に剛性プレート（アルミプレート）１３を挿入したものである。ここで、弾性部材１１は端面１１Ａから剛性プレート１３との接着部まで稜線が八字状に変化している。なお、剛性プレート１３との接着部では剥離防止の万全のため、Ｒが付けられている。
【００２１】
また、弾性部材１２も同一形状で、剛性プレート１３を中間にして上下対称に配置されている。従って、緩衝装置の全高は弾性部材の略２倍となる。また、稜線が八字状に変化していることから、圧縮と共に反発荷重が２次曲線的に増加する。
【００２２】
更に、緩衝装置には取付ボルト挿入用の貫通孔１４が設けられている。この貫通孔１４の直径は、弾性部材１１の端面１１Ａ側で取付ボルトと略同径となっており、フレームに取り付けた際の位置決めとなっている。一方、弾性部材１２側の直径は大きく、初期状態で取付ボルトとの間に隙間ができるようになっている。従って、たとえ圧縮に伴って貫通孔の中心軸と取付ボルトの中心軸との間に角度差が生じても、弾性部材１２の端面１２Ａ付近における両者のこすれを回避することができ、異音が生じることはない。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、自転車用フレームの緩衝装置が、ゴム又は樹脂からなる柱状の弾性部材を積層し、かつ、層間に剛性プレートを挿入したものからなるので、軽量化を図りつつ、限られた空間内で必要なストローク及びバネ定数を確保できる。また、弾性部材を剛性プレートに向けて末広がりの形状にすれば、弾性部材と剛性プレートとの接着部の応力集中を緩和することができる。更に、取付ボルト挿入用の貫通孔を取付ボルトと接触しないように拡大させれば、弾性部材とのこすれによる異音の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のサスペンション付き自転車用フレームの一例を示す側面図である。
【図２】図２は、緩衝装置周辺を拡大して示す側面図である。
【図３】図３は、図１の例の自転車用フレームに使用した緩衝装置を示す図である。
【図４】図４は、従来のサスペンション付き自転車用フレームを示す側面図である。
【符号の説明】
１‥メインパイプ
２‥ヘッドパイプ
３‥タテパイプ
４‥緩衝装置支持板
５‥チェーンステー
５Ａ‥長孔
６‥回転支持ボルト
７‥取付ボルト
１０‥緩衝装置
１１‥弾性部材
１１Ａ‥端面
１２‥弾性部材
１２Ａ‥端面
１３‥剛性プレート
１４‥貫通孔
２１‥チェーンステー
２２‥クランク軸部
２３‥コイルバネ

Claims

緩衝装置を備えた自転車用のフレームであって、当該緩衝装置が、ゴム又は樹脂からなる柱状の弾性部材を積層し、かつ、層間に剛性プレートを挿入したものからなり、前記剛性プレートを中間にして、両端部の弾性部材の端面側がフレームに取り付けられており、
緩衝装置に貫通孔を設け、取付ボルトを当該貫通孔に挿入してフレームに先端を締結することにより、緩衝装置をフレームに取り付けたものであり、前記貫通孔が、取付ボルトの先端側で当該取付ボルトと同径であり、頭部側で接触しないように拡大していることを特徴とするサスペンション付き自転車用フレーム。
前記両端部における弾性部材の剛性プレート側の横断面積が、端面側の横断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のサスペンション付き自転車用フレーム。
前記両端部における弾性部材の稜線が、八字状であることを特徴とする請求項２に記載のサスペンション付き自転車用フレーム。