JPH0616169A - 自転車の車輪懸架装置 - Google Patents

自転車の車輪懸架装置

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JPH0616169A
JPH0616169A JP5079850A JP7985093A JPH0616169A JP H0616169 A JPH0616169 A JP H0616169A JP 5079850 A JP5079850 A JP 5079850A JP 7985093 A JP7985093 A JP 7985093A JP H0616169 A JPH0616169 A JP H0616169A
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K25/00—Axle suspensions
    • B62K25/04—Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork
    • B62K25/06—Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork with telescopic fork, e.g. including auxiliary rocking arms
    • B62K25/08—Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork with telescopic fork, e.g. including auxiliary rocking arms for front wheel

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Axle Suspensions And Sidecars For Cycles (AREA)
  • Fluid-Damping Devices (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 道路の衝撃は吸収するが、ペダル駆動エネル
ギーは吸収しないような自転車の車輪懸架システムを提
供すること。 【構成】 前部フォークのそれぞれの脚に配置された一
対の伸縮自在な懸架組立体40と、該伸縮組立体40の圧縮
をコントロールするための流体を含む回路手段とを有す
る自転車の前部フォークの車輪懸架装置10において、前
記流体回路手段は、自転車の乗り手のペダル踏み作用に
よる前記懸架組立体40の圧縮を防止するが、地面からの
インパクト衝撃による前記懸架組立体40の圧縮を許容す
る手段を形成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自転車の車輪懸架装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、自転車の弾性ある緩衝用車輪懸架
システムを設計する際、多くの試みがなされてきたが、
いずれの場合にも、４つの主要な設計上の要素と諸問題
が生じた。その１つは、衝撃エネルギーを有効に吸収す
るための機械システムが軽量でなければならないこと。
２つ目は、自転車のペダル作用の力がそのシステムで吸
収されてはならないこと。さもなければ乗り手のエネル
ギー出力に対して非効率的となる。第３は、前輪の構造
上の剛性が自転車を操縦するハンドルバーに対して保持
されなければならない事。第４は、この懸架システム
が、例えば、車輪の迅速取外しや、リム摩擦ブレーキ
や、ヘッドセット軸受組立体や、取り外し自在のハンド
ルバー接続ステムのような標準型自転車の設計や構成部
材に適合しなければならないことである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】自転車の懸架システム
を設計するための最良のアプローチは、オフロード用オ
ートバイから現在の技術を取りこむことであるけれど
も、その適用性を制限するような要素がいくつかある。
即ち、オートバイの懸架システムは、高出力エンジンの
効率を中心に設計されるが、自転車の懸架システムは人
間の力の制限された出力で処理しなければならない。そ
れらの主な差異は、自転車のペダル踏みにより生じる懸
架システムへの周期的な負荷作用である。さらに又、発
進時のオートバイの懸架システムの負荷の減少や、ブレ
ーキ作用時の懸架システムへの負荷の増加のような要素
が差異を生じさせている。さらにオートバイは自転車の
速度より速度が一層速く、これらの速度で処理するため
に、質量の加速度をより大きくしなければならない。
【０００４】従って、現代のオートバイの技術を自転車
に単に当てはめることは実際的でない。しかしながら、
オートバイの懸架システムの設計が改良されたものによ
れば、いくつかの技術を持ちこんだり、或いは、自転車
の懸架システムの要求を充足するようにそれらの技術を
変化させることもできる。これらの技術は伸縮自在なス
ライド管の設計であり、又、衝撃エネルギーを種々の熱
損へ変える緩衝システムである。
【０００５】そこで、本発明の目的は、道路の衝撃は吸
収するが、ペダル駆動エネルギーは吸収しないような自
転車の車輪懸架システムを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、次の手段を講じた。即ち、本発明の特徴
とする処は、前部フォークのそれぞれの脚に配置された
一対の伸縮自在な懸架組立体と、該伸縮組立体の圧縮を
コントロールするための流体を含む回路手段とを有する
自転車の前部フォークの車輪懸架装置において、前記流
体回路手段は、自転車の乗り手のペダル踏み作用による
前記懸架組立体の圧縮を防止するが、地面からのインパ
クト衝撃による前記懸架組立体の圧縮を許容する手段を
形成している点にある。
【０００７】より具体的には、前記懸架組立体は、軸方
向摺動自在に嵌合した上部伸縮管と下部伸縮管とを有
し、前記流体回路手段は、前記各管内に形成された流体
保持室と、前記流体保持室内に配置された粘性流体と、
前記流体保持室内に配置され、前記伸縮管が互いに軸方
向へ摺動する際、前記片方の伸縮管から他方の伸縮管へ
の流体の流れを制御する圧力応答流体弁手段とを有し、
前記弁手段は、通常では閉鎖した位置を有し、圧力がペ
ダル作用によって生じる圧力より大きくて、それが車輪
の衝撃によるショックによって生じる圧力である時に開
くよう構成されている。
【０００８】また、前記粘性流体の量は、前記流体保持
室を満たすには不十分な量であり、前記流体保持室内の
前記粘性流体の上方に、エアスペースが形成され、該エ
アスペースを加圧する手段が、乗り手の体重の差や乗り
条件を補償することができるように備わっている。ま
た、前記弁手段は、前記一方の伸縮管内にある前記流体
保持室と他方の伸縮管内にある前記流体保持室とを区画
する弁本体と、前記両流体保持室を連通すべく前記弁体
に貫設された第１通口と、該第１通口を開閉自在に遮断
すべくバネで負荷された弁板とを有し、該弁板は、前記
バネ力に抗して流体が下部伸縮管から上部伸縮管へ流動
することを許容するが、その逆方向の流れを防止するよ
う設けられている。
【０００９】また、前記弁手段はさらに流体の戻り通口
を有し、その戻り通口に逆止弁が配置され、該逆止弁
は、流体を上部伸縮管から下部伸縮管へ流動させ得る。
また、一対の懸架組立体は上部伸縮管と下部伸縮管とで
成り、一方の組立体の上部伸縮管は、上部クラウンによ
り他方の組立体の上部伸縮管に接合され、前記懸架組立
体のねじり及び回転運動を制限するため、クロス部材が
前記各懸架組立体の下部伸縮管に接合されている。
【００１０】
【作用】本発明によれば、流体回路手段が、自転車の乗
り手のペダル踏み作用による前記懸架組立体の圧縮を防
止するが、地面からのインパクト衝撃による前記懸架組
立体の圧縮を許容する手段を形成しているので、道路の
衝撃は吸収するがペダル駆動エネルギーは吸収しない。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。第１、２図に示すように、本発明に係わる車輪懸架
装置10は、操縦軸に沿って２個の回転軸受18間に包含さ
れるヘッド管12に装着される。即ち、前記懸架組立体装
置10は、前記ヘッド管12に回動自在に嵌合した中空操縦
管16と、該操縦管16の下端に固定の上方クラウン20と、
該クラウン20の左右両側に設けられた一対の伸縮自在な
懸架組立体40とから成る。
【００１２】前記懸架組立体40は、操縦管16の軸心から
ある角度をもって組付けられているので、前輪21は操縦
軸の線( 操縦管16の軸線) から前方に位置づけられる。
標準型自転車のフォークにおいてはこれはレーキとして
知られているものである。各伸縮自在の組立体40は、上
部伸縮管44と、前輪車軸22に固定される下部伸縮管46と
で成る。下部伸縮管46には、標準型車輪リム摩擦ブレー
キ24と、２個の懸架組立体40を強化するクロス部材48と
が装着される。このクロス部材48は、前ブレーキケーブ
ル28を下部伸縮管46と、ひいては前輪21のリム30と共に
移動させることができるようなケーブルストップ26を有
する。操縦管16の上端には、標準ハンドルバー32と、伸
長ステム34とが取り付けられる。
【００１３】重要な設計基準は、現在の自転車の設計の
パラメーター内で作動しながらこのシステムの構造を完
全な状態に保持し、かつ、このシステム全体の重量を軽
く保持することであった。標準の伸縮しないフォークを
有する自転車では、該フォークがハンドルバーのねじり
応力や、操縦動きに対してその全ての構造上の剛性を与
えている。
【００１４】しかし、伸縮自在のシステムでは、頂部接
続クラウンと車輪軸との間で各フォーク脚に沿ったねじ
り強度が全て失われる。典型的な伸縮型前部フォーク組
立体では、この構造上の剛性はフレーム操縦管の頂部に
もう一つの上部接続クラウンを追加することによって取
り戻しうるが、自転車の場合そうすることによって、重
量が極端に重くなり、操縦のためハンドルをいっぱいに
切ったとき、薄壁フレーム管にひどい損傷を与えること
になる。
【００１５】この好ましい実施例は１個の下部接続クラ
ウンが２個の下部伸縮管46間のクロス部材48によりこの
ねじり剛性の損を取り戻すように機能し、前記クロス部
材48は、フォークにねじり負荷がかかる時、伸縮管が斜
めにならないようにする。このクロス部材48は、そのク
ロス部材48と下部伸縮管46との両方を通って形成された
２個のボルト穴47,49 に２本のボルトを挿入することに
より下部伸縮管46に接続されるので、クロス部材48はそ
の取付時、懸架組立体40のねじりや回転動を生じさせな
い。
【００１６】リムブレーキ24を使用できるようにするた
め、ケーブルストップ26がクロス部材48に付加され、ブ
レーキケーブルがブレーキアームや車輪に比例して移動
できるように設けられている。この特徴は標準自転車リ
ム型ブレーキシステムを本発明に使用することを可能に
する。２個の伸縮自在の懸架組立体40は事実上どちらも
同一構造を有し、その１つを第３図に示す。各懸架組立
体40は上部伸縮管44と下部伸縮管46とで成る。伸縮管44
と46のスライド動きは、下部伸縮管46に固定され、上部
伸縮管44の外面と摺動接触する上部ブッシング50と、上
部伸縮管44に固定され、下部伸縮管46の内面と摺動接触
する下部ブッシング52とによって案内される。
【００１７】これらの伸縮自在管は、係止リング56によ
り適所に保持され、かつ上部ブッシング50を適所に保持
するようにも作用するシール54によって、摺動部がシー
ルされる。この方法により、伸縮管44,46 は係止リング
56を単に取り外すことによって容易に分解される。粘性
流体62を収容する部屋（下部流体保持室）53を作るため
に、下部伸縮管46内に下部シール板51が配置される。上
部シール板55は上部伸縮管44内に配置され、流体62とエ
アスペース74の両方を保有する部屋（上部流体保持室）
57を作る。
【００１８】内側すべり管（上部伸縮管）44の下端に
は、ダンパー弁（流体弁手段）60がねじ係合しており、
これは伸縮自在管の圧縮及び伸長時、両部屋53と57間の
粘性流体62の流れを制御する。この形態は、下部伸縮管
46内にその一部53を有し上部伸縮管44内にその一部57を
有し、その流体保持室を通る流体の流れを調整するため
に、その中に流量制御弁60を有する１つの流体回路手段
と考えることができる。
【００１９】前記ダンパー弁60はその弁の本体60を貫通
する通口64を有し、これらの通口64は、弁板66により閉
鎖され、その弁板66は、肩付ボルト70により適所に保持
される圧縮ばね68によって閉鎖状態に保持される。これ
らの通口64からの流れは、弁板66の下に大きな加圧部分
を作る皿穴部分72により、弁板66の下で合流する。この
皿穴部分72は、弁板66の下の流体の圧力を通口64の圧力
以上に高める。流体圧のこのより高圧の初期値の発生
は、圧縮ばね、即ち前もって負荷のかかっているばね68
と共に、より高いインプット力（衝突衝撃力）に比べて
その場合より低インプット圧縮力（ペダル力）の時に、
より大きな抵抗を有するダンパー特性を生じさせる。
【００２０】この初期値、即ち低インプット力のダンパ
ー作用は、そのシステムをロックするに十分であり、ま
た懸架組立体が自転車に乗っている人のペダル踏みエネ
ルギーを吸収しないように防止する。この好ましい実施
例において、上部伸縮管44の内径は約0.93インチであ
り、下部伸縮管46の内径は約1.1 インチである。皿穴部
分72の直径は約0.75インチであり、ばね68はＳＡＥ５重
量を有する油圧流体を使用する場合は、約40〜50ポンド
／インチの堅牢性を有する。
【００２１】したがって、十分なサイズの道路の隆起部
にぶつかる時、伸縮自在の懸架組立体40の各々によって
圧縮負荷が生じることが判っている。この圧縮負荷は下
部伸縮管46の部屋53の流体62を、バネで押圧される弁板
66より強い圧力でもって弁手段60の通口64を通って押し
出すので、流体は、上部伸縮管44の部屋57へ流入する。
流体が上部伸縮管44へ流入すると、部屋57のエアスペー
ス74の空気が圧縮される。さらに、下部伸縮管46の流体
流失は２本の管44,46 を互いに対して圧縮自在にスライ
ドさせる。それによりブッシング50と52間の開口スペー
ス76が大きくなる。
【００２２】流体通口78が、ブッシング50の下縁の近く
で上部伸縮管44の壁を通って形成されている。それによ
り上部伸縮管44の流体は通口78を通り、２個のブッシン
グ50と52との間の開口スペース76へ流れる。ブッシング
50,52 と管44,46 との摺動結合はそれぞれ、流体の漏れ
ない摺動シールであり、懸架組立体の適切な機能を促進
する。後文でもっと詳しく説明するような理由で、通口
78は、２本の管44と46が完全に伸長したとき、ブッシン
グ50の下端縁より上方約1/10インチの所に配置される。
【００２３】伸縮管44と46を伸長させると、肩付きボル
ト70の中心に位置する戻り通口80によって粘性媒体が弁
手段60を通って戻る。その戻り通口80の直径は約0.17イ
ンチである。戻り通口80の低部には、逆止弁82が位置
し、この逆止弁82はこのシステムが圧縮する時に閉じ、
伸長時に開き、粘性流体62がバイパス通口84を通って圧
縮弁通口64へ流れるようにする。このシステムが完全に
底部に達すると、それらの管は弾性材のバンパー86によ
り金属と金属が接触しないように保護される。
【００２４】システムが完全に伸長した時、ブッシング
50,52 は粘性流体62が上部伸縮管44にある通口78を通っ
て２個の伸縮管44と46との間のスペース76へ流れること
により、又、システムの圧縮時には、上部及び下部ブッ
シング50,52 内に流れることにより、油圧ロック状態が
生じることによって保護される。即ちこのシステムが完
全に伸長する直前の位置に達する時、通口78はブッシン
グ50の下縁の上方1/10インチの所に位置するので、通口
78は上部ブッシング50の下縁によって閉鎖され、スペー
ス76内に油圧ロック状態が生じる。この油圧ロック状態
は、流体がスペース76から逃げることができないので２
個のブッシング50,52 の金属と金属との接触を防ぐ。こ
の好ましい実施例において、金属と金属との接触が生じ
ないようにするため、スペース76にＯリング88を配置す
る。
【００２５】この伸縮自在のシステムは、上部伸縮管44
の上部シール55に位置する空気弁90を通る空気によって
加圧される。このガス圧はそれが衝撃エネルギーの吸収
により圧縮された後、そのシステムに広がり、乗り手の
体重の差や乗り条件を補償するため圧力を変化させるこ
とができる。空気圧は約40psi が好ましいことが判っ
た。
【００２６】自転車に乗っているとき、乗り手の制御に
とって好ましくない種類の衝撃は、例えば穴ぼこや木の
根、小岩や車の跡溝等のように、高さが１〜６インチの
突然の衝突による衝撃である。これらは特に、連続して
いくつも生じたり、急激に生じたりする場合、フレーム
の弾性変形や人体によって吸収され得ない種類の衝撃で
ある。
【００２７】大きな衝撃でも滑らかに接近する場合は、
乗り手の制御にとって恐威とはならない。小さな振動に
よる衝撃は、フレームやタイヤの弾性によって吸収され
る。以上の制約により、油圧型衝撃ダンパーが発明され
た。それはペダルによるインプット力のもとでは、その
力を吸収しないが、車輪による衝撃インパクトのより大
きなインプット力のもとでは、その力を吸収するよう発
明された。これは本発明に関連した次の２つの現象によ
り達成することができた。
【００２８】即ち、第１に、懸架組立体にかかる乗り手
のペダル作用によるインプット力の量は、懸架組立体を
移動させるために必要な力より小さいことである。この
懸架組立体を移動させるに必要な力とは、１インチ以上
の急激な凹凸に出会ったときに生じる衝撃力を言う。第
２に、その懸架組立体の伸縮組立体の伸縮方向は、操縦
軸に対して平行でないということである。即ち、操縦軸
と懸架組立体とは、ある角度をもって組立られている。
それにより、懸架組立体にかかるペダル作用によるイン
プット力と、ペダル力とが等しくならないことである。
【００２９】従って、懸架組立体を収縮させる事が出来
る衝撃力と同じ大きさのペダル力を生じさせても、該ペ
ダル力に依っては懸架組立体を収縮させる事が出来な
い。また、必要なダンピング特性に合わせてこのシステ
ムを設計するに際し、その重量を軽くしなければならな
いと言う要請があった。そこで、材料の重複を最低限に
し、かつ、懸架組立体の伸縮移動量を最小限にするため
に、伸縮自在の管を採用することにした。しかしなが
ら、従来の伸縮式懸架ユニットをそのまま採用すれば、
伸縮運動を生じさせるために第３、第４の内側管を使用
しなければならず、それによって重量を増すをいう問題
があった。
【００３０】これを克服するために、本発明は内部制動
弁を備えた単一の一層簡単なダンピングシステムを採用
する。この制動弁にはある特徴が盛りこまれている。そ
の特徴は、懸架組立体に対するインプット力が、１イン
チ以下の急激な凹凸による鋭い衝撃力より小さい場合、
懸架組立体の圧縮動をロックすることである。この制動
弁は従来の設計の知恵を全て有する。可動部品が殆ど使
用していないので、それは大変簡単であり、従って材料
の使用料も少なくてすみ、従って重量も軽い。
【００３１】本発明を、特にある好ましい実施例に関連
しながら図示し、かつ説明してきたけれども本発明をそ
の形態や詳細部で種々変形しうることは、この技術に熟
達した人々によって理解されるであろう。従って、特許
請求の範囲は本発明の本旨と範囲内に落ちつく全てのそ
のような変形を包含するものとする。
【００３２】
【発明の効果】本発明の効果は、道路の衝撃は吸収する
がペダル駆動エネルギーは吸収しないような自転車の車
輪懸架装置を提供することができたことである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を取付けた自転車の全体図である。
【図２】懸架組立体の正面図である。
【図３】圧縮状態で示された本発明の伸縮自在管及び弁
の側部横断図である。
【図４】伸張状態で示す本発明の伸縮自在管及び弁の側
部横断面図である。
【符号の説明】
10 車輪懸架装置 12 ヘッド管 14 自転車のフレーム 16 中空操縦管 18 回転軸受 20 上部クラウン 22 車輪軸 24 ブレーキ 26 ケーブルストップ 28 前部ブレーキケーブル 30 車輪リム 32 ハンドルバー 40 伸縮自在の懸架組立体 44 上部伸縮管 46 下部伸縮管 48 クロス部材 50 上部ブッシング 52 下部ブッシング 53,57 流体保持室 54 シール 55 上部シール板 60 流体弁手段 62 粘性流体 64 第１通口 66 弁板 68 圧縮ばね 70 肩付きボルト 74 エアスペース 76 開口スペース 78 流体通口 80 戻し通口 82 逆止弁 84 バイパス通口 90 エア弁

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 前部フォークのそれぞれの脚に配置され
    た一対の伸縮自在な懸架組立体と、該伸縮組立体の圧縮
    をコントロールするための流体を含む回路手段とを有す
    る自転車の前部フォークの車輪懸架装置において、 前記流体回路手段は、自転車の乗り手のペダル踏み作用
    による前記懸架組立体の圧縮を防止するが、地面からの
    インパクト衝撃による前記懸架組立体の圧縮を許容する
    手段を形成していることを特徴とする自転車の車輪懸架
    装置。
  2. 【請求項２】 前記懸架組立体は、軸方向摺動自在に嵌
    合した上部伸縮管と下部伸縮管とを有し、 前記流体回路手段は、前記各管内に形成された流体保持
    室と、前記流体保持室内に配置された粘性流体と、前記
    流体保持室内に配置され、前記伸縮管が互いに軸方向へ
    摺動する際、前記片方の伸縮管から他方の伸縮管への流
    体の流れを制御する圧力応答流体弁手段とを有し、 前記弁手段は、通常では閉鎖した位置を有し、圧力がペ
    ダル作用によって生じる圧力より大きくて、それが車輪
    の衝撃によるショックによって生じる圧力である時に開
    くことを特徴とする請求項１記載の自転車の車輪懸架装
    置。
  3. 【請求項３】 前記粘性流体の量は、前記流体保持室を
    満たすには不十分な量であり、 前記流体保持室内の前記粘性流体の上方に、エアスペー
    スが形成され、 該エアスペースを加圧する手段が、乗り手の体重の差や
    乗り条件を補償することができるように備わっているこ
    とを特徴とする請求項２記載の自転車の車輪懸架装置。
  4. 【請求項４】 前記弁手段は、前記一方の伸縮管内にあ
    る前記流体保持室と他方の伸縮管内にある前記流体保持
    室とを区画する弁本体と、前記両流体保持室を連通すべ
    く前記弁体に貫設された第１通口と、該第１通口を開閉
    自在に遮断すべくバネで負荷された弁板とを有し、 該弁板は、前記バネ力に抗して流体が下部伸縮管から上
    部伸縮管へ流動することを許容するが、その逆方向の流
    れを防止するよう設けられていることを特徴とする請求
    項２記載の自転車の車輪懸架装置。
  5. 【請求項５】 前記弁手段はさらに流体の戻り通口を有
    し、その戻り通口に逆止弁が配置され、該逆止弁は、流
    体を上部伸縮管から下部伸縮管へ流動させ得ることを特
    徴とする請求項４記載の自転車の車輪懸架装置。
  6. 【請求項６】 一対の懸架組立体は上部伸縮管と下部伸
    縮管とで成り、一方の組立体の上部伸縮管は、上部クラ
    ウンにより他方の組立体の上部伸縮管に接合され、前記
    懸架組立体のねじり及び回転運動を制限するため、クロ
    ス部材が前記各懸架組立体の下部伸縮管に接合されてい
    ることを特徴とする請求項１記載の自転車の車輪懸架装
    置。
JP5079850A 1989-01-04 1993-04-06 自転車の車輪懸架装置 Expired - Lifetime JP2823473B2 (ja)

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US07/293,257 US4971344A (en) 1989-01-04 1989-01-04 Bicycle with a front fork wheel suspension

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