JPH0699874A - 自転車用前輪緩衝装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自転車に最適なブレーキ機構であるキャリパ
ーブレーキ、リムブレーキ等が取り付け可能であり、加
えて大ショック時にも、又、逆に微振動時においても快
適に走行できる前輪緩衝装置を提供すること。 【構成】 前ホーク２の下端部に揺動腕７の一端を回動
自在に連結して、その揺動腕７を後方へ向ける。下端部
に車軸取付部９ａを形成したスタビライザー９を前記揺
動腕７と回動自在に連結する。そのスタビライザー９の
上部を前ホークステム３内に摺動自在に挿入し、その前
ホークステム３内にコイルばね11とゴム状弾性体12を挿
入する。前記ゴム状弾性体12を発泡ポリウレタン等の低
弾性体12Ａと、ポリウレタン等の高弾性体12Ｂとによっ
て構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自転車の前輪の緩衝装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の自転車用の前輪緩衝装置として
は、例えば実開昭62-172689 号公報、特開昭63-130487
号公報に開示されているような構造のもの、すなわち前
ホークの下端部に前輪取付部を有する揺動腕の基端を回
動自在に連結すると共に、前ホークと揺動腕の間に緩衝
器を設けた構造のものが一般的に知られている。

【０００３】また英国のモールトン社製のAM２型の自転
車のように、前ホークの下端部に回動自在に設けた揺動
腕の前端に、前ホーク上部のステム内から延びたスタビ
ライザーの下端を回動自在に連結し、その前ホークステ
ムとスタビライザーとの間にばねを装着した構造のもの
も知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記した実開昭62-172
689 号公報、および特開昭63-130487 号公報に開示され
ているような構造の前輪緩衝装置は、構造が簡単である
為に小型の自動二輪車に多く採用されている。ところが
このような構造のものは、前ホークと前輪がそれぞれ独
立した動きをする為に、前ブレーキとしてはドラムブレ
ーキ又はディスクブレーキしか採用できない。しかしな
がら、自転車においては、軽さや冷却効果の面で優れて
いるキャリパーブレーキやリムブレーキ、すなわちブレ
ーキ本体を前ホークに固定し、そのブレーキ本体に取り
付けられたブレーキシューで車輪のリムを挟んだり、又
はブレーキシューをリムに押しつけたりして制動する機
構のブレーキが適している。ところが、前ホークと車輪
が独立して動く前記した構造のものにキャリパーブレー
キやリムブレーキを採用すると、リムとブレーキシュー
の位置がずれてブレーキが効かなくなったり、又ブレー
キシューがタイヤに当たって車輪が動かなくなったりす
るという大きな問題点がある。

【０００５】またモールトン社製のAM２型の自転車は、
前ホークの下端部に車軸取付部を有する揺動腕の基端を
回動自在に連結し、前輪がその基端より前方に位置する
ようにすると共に、その揺動腕の前端にスタビライザー
の下端を回動自在に連結し、そのスタビライザーの上端
を前ホークの上方に設けた前ホークステム内に摺動可能
に挿入し、更にそのスタビライザー上端と前ホークステ
ムとの間にばねを装着し、前記スタビライザーの上部に
ブレーキ本体を取り付けたものであり、車軸が揺動腕の
基端の前方に配されているため、図10に示すように前輪
ａが障害物ｂに乗り上げた場合、前輪ａにはＦ方向の力
が働くが、前輪ａは支点Ｏを中心に矢印Ａ方向に回転す
るので、前ホークｃには矢印Ｘ方向に大きな力が働く。
従って、乗り手の腕や肩に大きな振動が伝わると共に、
前ホークｃの剛性を高める必要もあり、そのために重量
が増すという問題点があった。また、この装置は前輪荷
重全体を前ホークステムｄ内に設けたばねのみで支持し
ている為に、大きなショックを受ける時にばねが底づき
しないよう強いばねを使用する必要があるので、その為
に微振動を吸収することが出来ないと云う問題点もあっ
た。加えて、前記ばねのばね定数は一定であるため、乗
り手の体重や姿勢、走行路面の状態に合ったばねを選定
することが難しいという問題点もあった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決する
ため本発明においては、前ホークの下端部に揺動腕の一
端を回動自在に連結して、その揺動腕を後方へ向け、下
端部に車軸取付部を形成したスタビライザーを前記揺動
腕と回動自在に連結し、そのスタビライザーの上部を前
ホークステム内に摺動自在に挿入し、その前ホークステ
ム内にコイルばねとゴム状弾性体を挿入した装置におい
て、前記ゴム状弾性体が発泡ポリウレタン等の低弾性体
と、ポリウレタン等の高弾性体とによって構成されるよ
うにして自転車用前輪緩衝装置を構成する。

【０００７】また、前記したゴム状弾性体を発泡ポリウ
レタン等の低弾性体の中心軸線に沿って設けた貫通孔に
ポリウレタン等の高弾性体を充填して自転車用前輪緩衝
装置を構成してもよい。

【０００８】また、前記したゴム状弾性体の略円錐状の
先頭部がポリウレタン等の高弾性体によって形成され、
ゴム状弾性体の略丸棒状の後部が発泡ポリウレタン等の
低弾性体によって形成されるようにして自転車用前輪緩
衝装置を構成してもよい。

【０００９】また前記した前ホークの下端部に揺動腕と
略平行に座板を後方に向けて突設し、この座板と前記揺
動腕との間に弾性体を介在させた装置において、前記弾
性体を前記揺動腕または座板のいずれかに固定して自転
車用前輪緩衝装置を構成することもできる。

【００１０】

【作用】上述のように構成した本発明装置の作用を図９
によって概括的に説明する。図中ａは前輪、ｂは障害
物、ｃは前ホーク、ｄは前ホークステム、ｅはスタビラ
イザー、ｆは揺動腕である。すなわち図９のように、自
転車の前輪ａが路面の障害物ｂに乗り上げると、前輪ａ
には揺動腕ｆの支点Ｏを中心に矢印Ｂ方向回りのモーメ
ントが働き、それに伴い前輪ａを締着したスタビライザ
ーｅと連結した揺動腕ｆがその支点Ｏを中心に同じく矢
印Ｂ方向に回転するとともに、前記揺動腕ｆの後端と連
結しているスタビライザーｅは上方へ突き上げられる。
するとスタビライザーｅと前ホークステムｄとの間に設
けられた弾性体（図示せず）は圧縮される。そしてその
圧縮力で弾性体が変形することにより、振動を吸収し、
次いでこの弾性体の反発力により元の状態に戻ることが
出来る。

【００１１】そして本発明においては、車軸取付部が前
ホークｃよりも後方に位置しているので、凹凸路面によ
る衝撃力Ｆが図９に示すように、前輪ａが支点Ｏを中心
として回転する方向、つまり、矢印Ｂ方向と同一方向で
あるため、前ホークｃに無理な力がかかることなく、衝
撃力をより効果的に抑えることが出来る。以上のような
作用により、本発明によれば、路面の凹凸により発生す
る振動が身体、特に腕や肩に伝わるのを有効に抑えるこ
とが出来る。

【００１２】又、前ホークステム内に設置した弾性体
は、部品点数も少なく、かつ構造も簡単な為、軽量かつ
安価で、メンテナンスフリーとなるすぐれた緩衝装置と
なる。更に、この前ホークステム内には、ばね定数が一
定のコイルばねに加え、ゴム状弾性体の変位量の増加に
伴って徐々に立ち上がる特性のばね定数を合わせもつた
め、小荷重から大荷重まで対応できるという特徴を有し
ている。またゴム状弾性体を発泡ポリウレタン等の低弾
性体と、ポリウレタン等の高弾性体とによって構成すれ
ば、２種の弾性体の異なる弾性率を複合したばね定数を
得ることができる。

【００１３】また、ゴム状弾性体を発泡ポリウレタン等
の低弾性体の中心軸線に沿って設けた貫通孔にポリウレ
タン等の高弾性体を充填した場合は、ゴム状弾性体の初
期変位から両異質材料が同様に変位するため、二つの弾
性体を複合したばね定数を初期変位時期より得ることが
できる。

【００１４】また、ゴム状弾性体の略円錐状の先頭部が
ポリウレタン等の高弾性体によって形成され、ゴム状弾
性体の略丸棒状の後部が発泡ポリウレタン等の低弾性体
によって形成されている場合は、初期変位では、先頭部
の高弾性体の先端部の断面積が小さいため、先端部のば
ね定数は小さい。そして変位量が増加するのに伴って徐
々にばね定数が大きくなるから、ゴム状弾性体全体のば
ね定数は、初期変位から二つの弾性体を複合したばね定
数を得ることができる。

【００１５】また前ホークの下端部に揺動腕と略平行に
座板を後方に向けて突設し、この座板と前記揺動腕との
間に弾性体を介在させた装置において、前記弾性体を前
記揺動腕または座板のいずれかに固定するようにすれ
ば、部品点数が減って、組み立て作業性が向上するた
め、コストダウンになる。また弾性体を前後に移動させ
ないから、弾性体の前後長を長くすることができ、その
結果弾性体の接触面圧を低く抑えることができる。

【００１６】

【実施例】以下、図１〜図８について本発明の実施例を
説明する。図中１は自転車の前輪、1aはそのリム、２は
前輪１を支持するための前ホーク、３は前ホーク２の上
部と嵌合する前ホークステム、４は前ホークステム３と
嵌合するヘッドパイプ、５はヘッドパイプ４と連結して
いる上パイプ、６は下パイプである。

【００１７】本発明の共通的構成要件としては、前ホー
ク２の下端部に揺動腕７の一端をボルト等の軸８により
回動自在に連結して、その揺動腕７を後方へ向け、下端
部に車輪取付部9aを形成したスタビライザー９を前記揺
動腕７の後端部と軸10を介して回動自在に連結し、その
スタビライザー９の上部を前ホークステム３内に摺動自
在に挿入し、その前ホークステム３内に、コイルばね11
とゴム状弾性体12を挿入する。なお13は下わん、14は鋼
球、15は下玉押しであり、また16はスタビライザー９の
上部に設けたブレーキ取付用台座、17はこの台座16に取
り付けたキャリパー式のリムブレーキで、17ａはそのブ
レーキシューである。

【００１８】前記ゴム状弾性体12は、図２および図３に
詳細に示すように、中空状の前ホークステム３の中央部
に形成したくびれ部3aの下面に当接したばね受け座18と
スタビライザー９の上端部に嵌合したブッシュ19間に挿
入され、このゴム状弾性体12の上部に設けた段部12a
と、ブッシュ19との間にコイルばね11が介挿されてい
る。

【００１９】図２, ３, ４のゴム状弾性体12は、発泡ポ
リウレタン等の低弾性体12Ａを素材として略鍔付きの丸
棒状に一体に形成すると共に、その中心軸線に沿って設
けた貫通孔にポリウレタン等の高弾性体12Ｂを充填した
ものである。

【００２０】また図５および図６に示すゴム状弾性体12
は、ゴム状弾性体12の略円錐状の先頭部12ｂ，12ｃがポ
リウレタン等の高弾性体12Ｂによって形成され、ゴム状
弾性体12の略丸棒状の後部12ｄが発泡ポリウレタン等の
低弾性体12Ａによって形成されているものである。

【００２１】図７は、前記揺動腕７の装着部の詳細を示
すもので、本実施例では、前ホーク２の下端部に揺動腕
７と略平行に角状の座板２ａを後方に向けて突設し、こ
の座板２ａを挟むように２枚のリンクによって形成した
揺動腕７がそれぞれボルト８，10によって前ホーク２と
スタビライザー９との間に連結されている。そして本実
施例では、揺動腕７の２枚のリンクの前後部においてそ
れぞれピン20を左右に貫通して設け、これら前後のピン
20，20によってストッパーゴム21を固着したゴム取付用
金具22を揺動腕７に固定してある。なおこのストッパー
ゴム21は前記座板２ａの方に固定してもよい。

【００２２】図８ (ａ)(ｂ)(ｃ) は、図７の各部の断面
を示すもので、図中23は前記ボルト10と嵌合するブッシ
ュ、24はこのブッシュ23とスタビライザー９との間に介
挿した軸受である。

【００２３】

【発明の効果】本発明は以上のように構成したから、以
下に記載したような効果を奏する。すなわち、スタビラ
イザー９の下端部に車輪取付部９ａが形成されている為
前輪１とスタビライザー９とは一体的な動きをする。し
たがってスタビライザー９にブレーキ装置17を取り付け
ても、車輪１のリム１ａとブレーキシュー17ａの位置が
ずれないので、ブレーキ時の不快音が解消される。そし
て自転車に最適なブレーキ、すなわちキャリパーブレー
キ、リムブレーキ及びカンチブレーキ等の軽量かつ冷却
効果の高いブレーキを取り付けることが可能となった。

【００２４】又、車軸取付部９ａが前ホーク２よりも後
方に位置しているので、凹凸路面による衝撃力Ｆが図９
に示すように、前輪ａが支点Ｏを中心として回転する方
向、つまり、矢印Ｂ方向と同一方向であるため、前ホー
ク２に無理な力がかかることなく、衝撃力をより効果的
に抑えることが出来る。

【００２５】又、前ホークステム３内に設置した弾性体
は、部品点数も少なく、かつ構造も簡単な為、軽量かつ
安価で、メンテナンスフリーとなるすぐれた緩衝装置と
なる。更に、この前ホークステム３内には、ばね定数が
一定のコイルばね11に加え、ゴム状弾性体12の変位量の
増加に伴って徐々に立ち上がる特性のばね定数を合わせ
もつため、小荷重から大荷重まで対応できるという特徴
を有している。またゴム状弾性体12を発泡ポリウレタン
等の低弾性体12Ａと、ポリウレタン等の高弾性体12Ｂと
によって構成すれば、２種の弾性体の異なる弾性率を複
合したばね定数を得ることができる。

【００２６】また、ゴム状弾性体12を発泡ポリウレタン
等の低弾性体12Ａの中心軸線に沿って設けた貫通孔にポ
リウレタン等の高弾性体12Ｂを充填した場合は、ゴム状
弾性体12の初期変位から両異質材料が同様に変位するた
め、二つの弾性体を複合したばね定数を初期変位時期よ
り得ることができる。

【００２７】また、ゴム状弾性体12の略円錐状の先頭部
12ｂ, 12ｃがポリウレタン等の高弾性体12Ｂによって形
成され、ゴム状弾性体12の略丸棒状の後部12ｄが発泡ポ
リウレタン等の低弾性体12Ａによって形成されている場
合は、初期変位では、先頭部12ｂ, 12ｃの高弾性体12Ｂ
の先端部の断面積が小さいため、先端部のばね定数は小
さい。そして変位量が増加するのに伴って徐々にばね定
数が大きくなるから、ゴム状弾性体全体のばね定数は、
初期変位から二つの弾性体を複合したばね定数を得るこ
とができる。

【００２８】また前ホーク２の下端部に揺動腕７と略平
行に座板２ａを後方に向けて突設し、この座板２ａと前
記揺動腕７との間に弾性体21を介在させた装置におい
て、前記弾性体21を前記揺動腕７または座板２ａのいず
れかに固定するようにすれば、部品点数が減って、組み
立て作業性が向上するため、コストダウンになる。また
弾性体21を前後に移動させないから、弾性体21の前後長
を長くすることができ、その結果弾性体21の接触面圧を
低く抑えることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を一部断面で示す前輪緩衝装置
の側面図である。

【図２】図１の部分断面図である。

【図３】図２の要部の縦断面図である。

【図４】図３の前ホークステム内に挿入した弾性体を示
す断面図である。

【図５】弾性体の他の変形例を示す側断面図である。

【図６】図５の変形例を示す断面図である。

【図７】図１の揺動腕装着部を一部断面で示す側面図で
ある。

【図８】（ａ）は、図７のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）
は、Ｂ−Ｂ断面図であり、（ｃ）は、Ｃ−Ｃ断面図であ
る。

【図９】本発明装置の作用説明図である。

【図１０】従来装置の作用説明図である。

【符号の説明】

１ 前輪 １ａ リム ２ 前ホーク ２ａ 座板 ３ 前ホークステム ４ ヘッドパイプ ５ 上パイプ ６ 下パイプ ７ 揺動腕 ８ 軸（ボルト） ９ スタビライザー 10 軸（ボルト） 11 コイルばね 12 ゴム状弾性体 12Ａ 発泡ポリウレタン等の低弾性体 12Ｂ ポリウレタン等の高弾性体 13 下わん 14 鋼球 15 下玉押し 16 ブレーキ取付用台座 17 キャリパー式リムブレーキ（ブレーキ装置） 18 ばね受け座 19 ブッシュ 20 ピン 21 ストッパーゴム 22 ゴム取付用金具 23 ブッシュ 24 軸受

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前ホークの下端部に揺動腕の一端を回動
   自在に連結して、その揺動腕を後方へ向け、その下端部
   に車軸取付部を形成したスタビライザーを前記揺動腕と
   回動自在に連結し、そのスタビライザーの上部を前ホー
   クステム内に摺動自在に挿入し、その前ホークステム内
   にコイルばねとゴム状弾性体を挿入した装置において、
   前記ゴム状弾性体が発泡ポリウレタン等の低弾性体と、
   ポリウレタン等の高弾性体とによって構成されているこ
   とを特徴とする自転車用前輪緩衝装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のゴム状弾性体を発泡ポリ
   ウレタン等の低弾性体の中心軸線に沿って設けた貫通孔
   にポリウレタン等の高弾性体を充填して構成したことを
   特徴とする自転車用前輪緩衝装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のゴム状弾性体の略円錐状
   の先頭部がポリウレタン等の高弾性体によって形成さ
   れ、ゴム状弾性体の略丸棒状の後部が発泡ポリウレタン
   等の低弾性体によって形成されていることを特徴とする
   自転車用前輪緩衝装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の前ホークの下端部に揺動
   腕と略平行に座板を後方に向けて突設し、この座板と前
   記揺動腕との間に弾性体を介在させた装置において、前
   記弾性体を前記揺動腕または座板のいずれかに固定した
   ことを特徴とする自転車用前輪緩衝装置。