JP4907367B2 - 自転車のための衝撃吸収装置 - Google Patents

Description

本発明は、自転車のための衝撃吸収装置に係り、とりわけ自転車のフロントフォーク部分またはサドル部分に用いられる衝撃吸収装置に関する。

図１は、自転車フロントフォークのための従来の衝撃吸収装置を示している。衝撃吸収装置は、フロントフォーク軸１と、垂直方向で当該軸１を移動可能に囲むヘッドチューブ２と、軸１内に配置された衝撃吸収構造３と、軸１とヘッドチューブ２との間に配置されたスライド案内構造４と、を含んでいる。軸１は、軸１の上端に孔１０１’を有する保持部１０１を有している。衝撃吸収構造３は、軸１内に、プランジャー３０１と偏心バネ３０２とを含んでいる。プランジャー３０１は、ヘッドチューブ２内に固定されている。プランジャー３０１は、軸１内まで下方に延在し、偏心バネ３０２の端部に連結されている。当該偏心バネ３０２は、プランジャー３０１が軸１の下端から離れて偏るように、軸１の下端に連結された反対の端部を有している。プランジャー３０１は、軸１の保持部１０１の孔１０１’内まで延在している。プランジャー３０１は、ヘッドチューブ２が軸１に対して回転することを防止する孔１０１’の非円形の内方外形と係合している。スライド案内構造４は、プラスチックまたは金属材料から作られ、自転車が均一でない地面やでこぼこの多い地面の上を移動するときに、軸１に沿ってヘッドチューブ２が容易にスライドして移動するようにＣ型の横断面を有しており、自転車車輪を走行させることで結果として生じる衝撃を偏心バネにより吸収することができる。

しかしながら、従来の衝撃吸収装置は、複数の欠点により悩まされている。例えば、このような装置内に用いられるスライド案内構造４の表面は、比較的大きな摩擦抵抗を生成し、好ましくないことに、偏心バネ３０２の衝撃吸収効果を減少させる。さらに、従来の衝撃吸収装置は、ヘッドチューブ２がスライド移動している間、プランジャー３０１に対して十分に衝撃を吸収することができない。この結果、衝撃は、不必要に乗車者の手に伝わり、乗車者に不快感をもたらしている。

本発明の典型的かつ非限定な目的は、棒の軸の動きを滑らかにし、棒の半径方向の振動を最小にすることにより、改善された衝撃吸収効果を達成することにある。

本発明の一典型的な実施の形態によると、衝撃吸収装置は、軸を囲み軸に沿って延在するとともに、互いに反対側にある下端および重複領域を有する管状壁を有する第一管状棒と、軸を囲み軸に沿って延在するとともに、互いに反対側にある押し上げ端部および被重複領域を有する囲み壁を有する第二棒と、を含んでいる。囲み壁は、重複領域と被重複領域が直面し、互いに軸に沿って相対的に移動可能となるよう、管状壁に入れ子状に密着して配置されている。プランジャーは、押し下げ端部を押し下げるように負荷が加わったときに、管状壁に対して移動可能に、囲み壁に取り付けられている。衝撃吸収構造は、プランジャーを偏らせて負荷に対して下端から離れて移動させるよう配置されている。潤滑軸受構造は、重複領域と被重複領域との間に配置され、重複領域および被重複領域のそれぞれに配置された第一軌道輪と第二軌道輪を含み、複数の回転部材が、被重複領域が重複領域に対して、軸に沿って滑らかに移動しやすいよう、第一軌道輪と第二軌道輪との間に回転可能に配置されている。

一態様において、本開示は衝撃吸収装置に関連している。衝撃吸収装置は、長手方向軸に沿って延在した内面を有する第一棒と、第一棒の一部を受けるように構成された第二棒とを含んでいる。衝撃吸収装置は、第一棒がガイド部材に対して回転することを防止する構造の外面を有するガイド部材を含んでもよい。衝撃吸収装置は、第一棒と第二棒との間に配置された衝撃吸収構造をさらに含んでもよい。衝撃吸収装置は、第一棒の長手方向軸に略平行な方向に沿った第二棒に対して、第一棒の動きを回転可能に案内するとともに、第一棒と第二棒との間の半径方向の振動を防止するように構成された軸受装置を、さらに含んでもよい。

別の態様において、衝撃吸収装置は、第一端部と第二端部との間の軸に沿って延在する管状壁を有する第一棒を含んでいる。第一棒は、第一棒の第一端部に、軸に沿って延在し、内方非円形形状の横断面を有する孔を有してもよい。衝撃吸収装置は、第一端部と第二端部との間の軸に沿って延在する管状壁を有する第二棒も含んでもよい。第一棒の第一端部は、第二棒の第二端部内に、スライド可能かつ同軸になっている。衝撃吸収装置は、第二棒の管状壁内に配置されたプランジャーをさらに含んでもよい。プランジャーは、第二棒に取り付けられた第一端部と、第一棒の孔にスライド可能に受けられた外方非円形形状の横断面を有し、第一棒をプランジャーとともに回転させるよう第一棒の孔に係合した第二端部と、を有してもよい。衝撃吸収装置は、さらに、第一棒の管状壁内に配置された衝撃吸収構造と、第一棒と第二棒との間に配置された軸受けとを含んでもよい。衝撃吸収装置は、第一棒の第二端部から離れるようプランジャーを偏らせてもよい。軸受けは、軸受けに回転可能に連結された複数の回転部材を含んでもよい。

さらなる別の態様において、衝撃吸収装置は、第一端部と第二端部との間の軸に沿って延在する管状壁を有する第一棒を含んでもよい。第一端部は内方非円形形状の横断面を有し、第二端部は自転車フレームに連結されてもよい。衝撃吸収装置は、第一端部と第二端部との間の軸に沿って延在する管状壁を有する第二棒も含んでもよい。第二棒の第一端部は、自転車サドルに連結されてもよい。第二棒の第二端部は、第一棒の第一端部内にスライド可能かつ同軸に受けられてもよい。衝撃吸収装置は、さらにプランジャーを含み、当該プランジャーは、第一棒がプランジャーに対して回転することを防止する構成の外面を有している。衝撃吸収装置は、さらに、第一棒と第二棒との間に配置された衝撃吸収構造を含んでもよい。衝撃吸収構造は、第一棒の第二端部から離れるよう、プランジャーを偏らせてもよい。衝撃吸収装置は、さらに、第一棒と第二棒との間に配置された軸受けを含んでもよい。

さらなる別の態様において、衝撃吸収装置は、第一端部と第二端部との間の軸に沿って延在する第一棒を含んでもよい。衝撃吸収装置は、第一端部と第二端部との間の軸に沿って延在する管状壁を有する第二棒も含んでよい。第一棒の第一端部は、第二棒の第二端部内に、スライド可能かつ同軸に受けられてよい。衝撃吸収装置は、さらに、第一棒の第二端部から離れるよう第二棒の第二端部を偏らせるように、第一棒の管状壁内であって、第一棒の第二端部と第二棒の第二端部との間に配置された衝撃吸収構造を含んでもよい。衝撃吸収装置は、さらに、第一棒と第二棒との間に配置された軸受けを含んでもよい。当該軸受けは、軸受けに回転可能に連結された複数の回転部材を含んでもよい。

本発明の別の特徴および利点は、添付図面を参照として、本発明の好ましい実施の形態の詳細な記載に従って明瞭になる。

発明を実施するための形態

図２に示すように、本発明による衝撃吸収装置の第一の典型的な実施の形態は、第一管状棒１０、第二管状棒２０、ガイド部材３１、衝撃吸収構造３２および潤滑軸受構造４０を含んでいる。“ガイド部材”という文言は、他の部分に対して一の部分を案内して動かすことができる部材、成分または構造のことを広く意味している。一の典型的な実施の形態において、第一管状棒１０は、自転車のフロントフォークに連結され、第二管状棒２０は、自転車のヘッドフレームに連結されている。

この典型的な実施の形態において、第一管状棒１０は、自転車のフロントフォーク軸を形成しており、自転車車輪（図示せず）とともに移動可能な管状壁を有し、垂直方向の軸（Ｌ）を覆うとともに、軸（Ｌ）に沿って延在している。管状壁は、下端１５と、垂直方向で下端１５に対して反対側の重複領域１３とを有している。この典型的な実施の形態において、第一管状棒１０の管状壁は、重複領域１３とともに形成された外方管状表面１１を有している。第一管状棒１０は、さらに、管状壁の内方管状構造１２に固定された保持構造１４と、軸（Ｌ）に沿ってそこに形成された非円形穴１４ｌとを有している。

第二管状棒２０は、自転車ヘッドチューブの形状内にあり、軸（Ｌ）を囲み、軸（Ｌ）に沿って延在する囲み壁を有している。囲み壁は、押し下げ端部２２と、垂直方向で押し下げ端部２２の反対側に位置する被重複領域２１とを有し、重複領域１３と被重複領域２１とが対向し、軸（Ｌ）に沿って互いに相対的に移動することができるように、第一管状棒１０の管状壁に入れ子状に密着するように配置されている。この実施の形態において、第二管状棒２０の囲み壁は、被重複領域２１が重複領域１３を移動可能に囲むように、被重複領域２１とともに形成される内方囲み表面２３を有している。

一の典型的な実施の形態において、ガイド部材３１は、プランジャー３１として具体化されてもよい。プランジャー３１は、押し下げ端部２２を押し下げるように負荷が加わったとき、第一管状棒１０の管状壁に対して移動可能に、第二管状棒２０の内方囲み表面２３に取り付けられてもよい。プランジャー３１は、囲み壁に取り付けられた固定端部３１４と、固定端部３１４の反対側にあるヘッド部３１３と、固定端部３１４とヘッド部３１３との間に挿入されたシャンクとを有している。ヘッド部３１３は、ヘッド部３１３は、ゴムまたはＰＵ材料のように、あらゆる好ましい弾性材料から生成される管状パッド３３を含んでもよい。ヘッド部３１３は、管状パッド３３をシャンク３１１に対して保持する留め端部３１２を含んでもよい。留め端部３１２は、ねじのようなあらゆる好ましい形態からなってもよい。シャンク３１１は、保持構造１４内の孔１４ｌを通過するようにして配置されている。シャンク３１１は、軸（Ｌ）の周りで、第一管状棒１０の管状壁とともに回転することができる。管状パッド３３は、管状パッド３３が孔１４ｌに対して移動する場合に、管状パッド３３の外面と孔１４ｌの内面との間に比較的大きな摩擦が発生するように、孔１４ｌ内に挿入されている。これら表面の間のこのような比較的高い摩擦は、第二管状棒２０が第一管状棒１０に対して移動するときに、衝撃吸収効果をもたらす。

図４Ａの典型的な実施の形態に示すように、プランジャー３１の外面は、二つの平坦な側部と二つの湾曲した側部とを有していてもよい。非変形な孔１４１の内面は、プランジャー３１の外面に密着するような二つの平坦な側部形状と二つの湾曲した側部形状を有している。これらの形状によって、第一管状棒１０がプランジャー３１に対して回転したり、軸方向に移動したりすることを防止している。第一管状棒１０を回転させることにより、第一管状棒１０とともに第二管状棒２０を駆動させる。

図４Ｂの典型的な実施の形態に示すように、プランジャー３１の外面は四つの平坦な側部を有していてもよい。孔１４１は、プランジャー３１の外面に密着するように、二つの四角形の切り抜き側部と二つの対向する横側部とを有する円形形状を有してもよい。孔１４１は、対向する上方側部と下方側部に、二つの湾曲した面を有してもよい。これらの形状により、比較的容易に製造することができるとともに、製造コストを抑えることができる。

図２の典型的な実施の形態にさらに示すように、衝撃吸収構造３２は、あらゆる適切な形状であってもよい。例えば、衝撃吸収構造３２は、第一管状棒１０の管状壁内に配置された偏心バネとして具体化されてもよい。衝撃吸収構造３２は上方および下方偏心端を有し、当該偏心端はプランジャー３１のヘッド部３１３およびエンドキャップ１６と係合し、当該エンドキャップ１６は、押し下げ端部２２に加えられる負荷に対抗する偏心力によりプランジャー３１を下端１５から離して偏らせるよう、第一管状棒１０の下端１５に相対的に固定されている。

図３，図４Ａおよび図４Ｂに示すいくつかの典型的な実施の形態において、潤滑軸受構造４０は重複領域１３および被重複領域２１の間に配置されている。潤滑軸受構造４０は、潤滑ボール軸受として具体化されてもよい。潤滑軸受構造４０は、第一および第二軌道輪４１８，４１９を含み、当該第一および第二軌道輪４１８，４１９の各々は、重複領域１３および被重複領域２１上に配置されている。潤滑軸受構造４０は、軸（Ｌ）に沿って、被重複領域２１が重複領域１３に対して滑らかに容易に移動するように、第一および第二軌道輪４１８，４１９の間に回転可能に配置された複数の回転部材４２を含んでもよい。

潤滑軸受構造４０は、軸（Ｌ）を囲み、重複領域１３に配置されたプラスチックケージ４１を含んでもよい。ケージ４１は、各々が重複領域１３および被重複領域２１に直面するとともに、間隙を置いて配置された第一および第二主要表面４１４，４１５と、第一主要表面４１４から第二主要表面４１５まで延びる複数の保持セル４１６とを有し、回転部材４２の各々は保持セル４１６内で回転可能に軸受けされている。回転部材４２は、例えば比較的固い金属材料のような、あらゆる適切な材料から作られてもよい。

図２の典型的な実施の形態において、ケージ４１は上方部分４１２および下方部分４１１も含み、上方部分４１２および下方部分４１１の各々は、離れて配置され、上端４２２および下端４２１の近くに配置されている。ケージ４１は、上方部分４１２と下方部分４１１との間に挿入された中間部分４１３も含んでもよい。ある典型的な実施の形態において、上方部分４１２および下方部分４１１だけが回転部材４２を受ける保持セル４１６を有している。すなわち、中間部分４１３は、潤滑軸受構造４０の製造コストを下げるために保持セル４１６を含まなくてもよい。別の実施の形態において、保持セル４１６は、上方部分４１２、中間部分４１３または下方部分４１１の一つまたは複数に配置されてもよい。

図５の典型的な実施の形態に示されるように、本発明の衝撃吸収装置を有する自転車（図示せず）は、平らでなくでこぼこの多い表面を移動する。被重複領域２１は、重複領域１３と被重複領域２１に接した回転部材４２が回転することによって、重複部材１３に対して軸（Ｌ）に沿って滑らかに移動する。潤滑軸受構造４０は二つの機能を行ってもよい。第一に、潤滑軸受構造４０は、被重複領域２１を、第一管状棒１０上の重複領域１３に対して第一管状棒１０および第二管状棒２０の中心長手方向軸に略平行な方向に沿って案内してもよい。そして、第二に、潤滑軸受構造４０は、被重複領域２１と重複領域１３が、第一管状棒１０と第二管状棒２０の中心長手方向軸に略垂直な方向に沿って互いに相対的に移動することを防止してもよい。回転部材４２が保持セル４１６内に回転可能に取り付けられているので、被重複領域２１の重複スライド運動の間において、重複領域１３に対する被重複領域２１の半径方向の振動を最小にすることができる。

図５の典型的な実施の形態に示されているように、管状パッド３３は、衝撃吸収装置が平らでなくでこぼこの多い地面上を移動するときの快適性を高めるために、衝撃吸収構造３２の上方偏心端と、プランジャー３１のシャンク３１１との間の緩衝として作用してもよい。

図６および図７は、本発明の別の態様による衝撃吸収装置の第二の典型的な実施の形態を図示している。この第二の典型的な実施の形態は第一の典型的な実施の形態と同様である。しかしながら、第二の典型的な実施の形態において、装置は、自転車のサドル２００に係合する押し下げ端部２２により自転車のサドル管１００に連結された、自転車サドル柱を形成している。すなわち、第二管状棒２０の外方の囲み表面に形成された第二管状棒２０の被重複領域２１は、軸（Ｌ）に沿って、第一管状棒１０の重複領域１３内に移動可能に挿入されるように配置されている。

図６および図７の典型的な実施の形態において、第一管状棒１０は、潤滑軸受構造４０を受ける直線管１７を受ける円形横断面を有する第一内方部分１２１を含んでもよい。第一管状棒１０は、プランジャー３１を受ける非円形形状の横断面を有する第二内方部分１３１をさらに含んでもよい。

図６および図７の典型的な実施の形態にも示されているように、衝撃吸収装置はガイド部材３３を含んでもよい。ガイド部材３３は、プランジャー３１の周りに配置された環状の管状パッドとして具体化されてもよい。管状パッド３３は、第一管状棒１０の非円形の内方部分１３１内に挿入されてもよい。管状パッド３３と第一管状棒１０の非円形の内方部分１３１は、互いに密着するあらゆる適切な方法で形成されてもよい。

図６および図７の典型的な実施の形態にさらに示されているように、プランジャー３１は、囲み壁に取り付けられた固定端部３１４と、固定端部３１４の反対側のヘッド部３１３と、固定端部３１４とヘッド部３１３との間に挿入されるシャンク３１１とを有している。ヘッド部３１３は、シャンク３１１に対して管状パッド３３を保持する留め端部３１２を含んでもよい。留め端部３１２は、ねじのような、あらゆる適切な形態からなってもよい。

図７の典型的な実施の形態において、管状パッド３３の内面の形状は円形になっている。同様に、プランジャー３１の外面の形状も円形になっている。管状パッド３３の外面は四つの四角形タブを有している。第一管状棒１０の非円形の内方部分１３１は、管状パッド３３の外面に密着し、第一管状棒１０が管状パッド３３に対して回転することを防止するような形状の四つの内方四角形切り欠きを有している。管状パッド３３は、ゴムのようなあらゆる適切な材料からなってもよい。管状パッド３３の内面形状は、プランジャー３１が管状パッド３３に対して相対的に回転する運動を抑制または防止するものであれば、どのような形状であってもよい。図示された実施の形態において、管状パッド３３の内面の大きさは、プランジャー３１が管状パッド３３内に挿入されるときに、プランジャー３１の周りをしっかりと把持するように選ばれる。このように、しっかり把持することにより、プランジャー３１の外面と管状パッド３３の内面との間に相対的に高い摩擦を生成するとともに、プランジャー３１と管状パッド３３との間の相対的な回転を防止することができる。相対的に高い摩擦により、管状パッド３３の外面と第一管状棒１０の内面との間に、第二管状棒２０が第一管状棒１０に対して移動するときに衝撃吸収効果をもたらす。

本発明は最も実用的で好ましい実施の形態と思われるものに関連して記載されており、開示された実施の形態に限定されないことが理解され、最も広い解釈および均等な部材の精神およい範囲内に含まれる様々な部材がカバーされることが意図されている。

自転車のフロントフォークのための従来の衝撃吸収装置の縦断面図。 この開示による衝撃吸収装置の実施の形態の断片的な縦断面図。 図２で丸く囲まれた部分の拡大図。 この開示の実施の形態による図２の４−４線に沿った横断面図。 この開示の別の実施の形態による図２の４−４線に沿った横断面図。 フロントフォーク軸に対して下方へ移動したヘッドチューブを示す、図２に示した衝撃吸収装置の断片的な縦断面を示した図。 この開示による衝撃吸収装置の別の実施の形態の断片的な縦断面を示した図。 図６の７−７線に沿って取られた断面図。

Claims (7)

1. 衝撃吸収装置において、
   内面と、円形形状を有する外面を有し、長手方向軸を画定する第一棒と、
   第一棒の一部を受ける構成であって、円形形状の内面を有する第二棒と、
   第二棒に固定して連結されたガイド部材であって、第一棒がガイド部材に対して回転することを防止する構成からなるガイド部材と、
   第一棒と第二棒との間に配置された衝撃吸収構造と、
   第一棒の外面と第二棒の内面との間に配置され、複数の回転可能な球状の回転部材を含み、該回転部材が回転することで第一棒の長手方向軸に略平行な方向に沿って第二棒に対して第一棒の動きを案内し、第一棒と第二棒との間の半径方向の振動を防止する構成の軸受装置と、
   ガイド部材と共に移動可能であり、第一棒の内面と摩擦接触して、ガイド部材と衝撃吸収構造との間の緩衝材として作用する管状パッドと、
   を備えた、衝撃吸収装置。
2. 第一棒は、自転車のフロントフォークに連結され、
   第二棒は、自転車のヘッドフレームに連結された、請求項１記載の衝撃吸収装置。
3. ガイド部材は、プランジャーを有し、
   ガイド部材の外面は、第一棒の内面に密着する構成からなる非円形形状を有する、請求項１記載の衝撃吸収装置。
4. 第一棒は自転車サドルに連結され、
   第二棒は自転車フレームに連結された、請求項１記載の衝撃吸収装置。
5. 衝撃吸収構造は、第一棒の長手方向軸に略垂直な方向に沿って、第一棒と第二棒との間で半径方向に振動することを防止する構成からなる、請求項１記載の衝撃吸収装置。
6. 軸受装置は、第二棒内に配置された管状ケージを含む、請求項１記載の衝撃吸収装置。
7. 軸受装置の管状ケージは、上方部分、中間部分および下方部分を含み、
   回転部材は、上方部分および下方部分内のみに配置されている、請求項１記載の衝撃吸収装置。

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