JPH09221080A - 自転車用サスペンションフォーク及び自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リジットフォークとの互換性を維持できかつ
普及型の自転車にも装着できる安価なサスペンションフ
ォークを提供する。 【解決手段】 自転車用サスペンションフォーク１０
は、前輪１２を支持するフォーク部４０と筒状の第１フ
ォークステム４１と筒状の第２フォークステム４２とコ
イルバネ４３とバネ荷重調整ボルト４４と連結部４５と
を備えている。第１フォークステム４１はハンドルポス
トと一体で形成され、ヘッド部２１に回転自在に支持さ
れる。第２フォークステム４２はフォーク部４０から第
１フォークステム４１の内部に延び、第１フォークステ
ムに移動自在に支持されている。コイルバネ４３は、２
つのフォークステム４１，４２を互いに離反する方向に
付勢する。連結部４５は、第１及び第２フォークステム
４１，４２を軸方向に相対移動可能かつ回転不能に連結
する回り止めキー５１及びスリット溝５２からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自転車のヘッド部
に回転自在に支持される自転車用サスペンションフォー
ク及びそれを装着した自転車に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、オフロードを走行可能なマウ
ンテンバイクや市街地を走行するシティサイクル等の自
転車には、走行時の衝撃を吸収するためのサスペンショ
ンフォークをリジットフォークに代えて装着したものが
知られている。この種の前輪用のサスペンションフォー
クには、一般に、２本のサスペンションをフォーク足に
代えて装着したフォーク型のものと、ハンドルポストと
フォークステムとの間にサスペンションを配置したヘッ
ド装着型のものとがある。

【０００３】フォーク型のサスペンションフォークは、
オートバイに用いられるものと同様であり、２本のサス
ペンションを前輪を挟んで配置しているので、部品点数
が多く重量の増加や価格の上昇を招く。一方、ヘッド装
着型のサスペンションフォークは、１本のサスペンショ
ンをハンドルポストに配置すればよいので、部品点数が
少なくなり軽量化を図れかつ価格を抑えることができ
る。この種のヘッド装着型のサスペンションフォークと
して米国キャノンデール社のヘッドショック（商標）と
呼ばれるものが知られている。

【０００４】このサスペンションフォークは、前輪を支
持するためのフォーク部と、ハンドルポストと一体で形
成されヘッド部に回転自在に支持された第１フォークス
テムと、第１フォークステムの内部に先端側が配置され
フォーク部に固定された第２フォークステムと、２つの
フォークステムを互いに離反する方向に付勢するための
弾性部材と、第１フォークステムと第２フォークステム
とを軸方向に相対移動可能かつ相対回転不能に連結する
ニードルベアリングからなる連結手段とを備えている。
弾性部材は、ウレタンゴムを使用したものと油空圧シリ
ンダを使用したものとがある。ニードルベアリングは、
第１フォークステムの下部内周面と第２フォークステム
の上部外周面との間に配置されている。

【０００５】このサスペンションフォークでは、前輪に
衝撃が作用すると、第２フォークステムが第１フォーク
ステムの内部でニードルベアリングに案内されて弾性部
材の付勢力に抗して上方に移動して衝撃を吸収する。ま
た、ハンドルを操作すると、ハンドルにとともに第１フ
ォークステムが回動し、ニードルベアリングを介して第
２フォークステムが回動する。この結果、前輪が操舵さ
れて所望の方向に曲がることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のサスペンシ
ョンフォークでは、連結手段が高価なニードルベアリン
グで構成されているので、連結手段の価格が高くなり、
サスペンションフォークの価格が高くなる。したがっ
て、このようなサスペンションフォークは、価格が高い
高級なマウンテンバイクにしか装着できない。また、第
１フォークステムと第２フォークステムとの間に、径方
向の厚みが薄いとはいえニードルベアリングが配置され
ているので、第１フォークステムの外径が通常のリジッ
トフォークのフォークステムの外径（２５．４ｍｍ）よ
りかなり大きくなる。このため、このようなフォークス
テムはオーバーサイズのヘッド部にしか装着できず、一
般の２５．４ｍｍサイズ用のヘッド部にリジットフォー
クに代えて装着することが難しくコスト高になる。

【０００７】本発明の課題は、リジットフォークとの互
換性を維持できかつ普及型の自転車にも装着できる安価
なサスペンションフォークを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る自転車用
サスペンションフォークは、自転車のヘッド部に回転自
在に支持されるフォークであって、フォーク部と、筒状
の第１フォークステムと、筒状の第２フォークステム
と、コイルバネと、荷重調整手段と、連結手段とを備え
ている。フォーク部は、前輪を支持するためのものであ
る。第１フォークステムは、ハンドルポストと一体で形
成され、ヘッド部に回転自在に支持される。第２フォー
クステムは、フォーク部から第１フォークステムの内部
に延び、第１フォークステムに相対移動自在に支持され
ている。コイルバネは、２つのフォークステムを互いに
離反する方向に付勢するためバネである。荷重調整手段
は、コイルバネの初期荷重を調整するための手段であ
る。連結手段は、第１フォークステムと第２フォークス
テムとを軸方向に相対移動可能かつ相対回転不能に連結
するキー及びキーに係合するキー孔からなる手段であ
る。

【０００９】このサスペンションフォークを装着した自
転車の車輪に路面から衝撃が加わると、第２フォークス
テムがコイルバネの付勢力に抗して第１フォークステム
内に入り込み衝撃を吸収する。このとき、キーがキー孔
に案内されることで第２フォークステムが第１フォーク
ステムの軸方向にのみ移動する。また、ハンドルポスト
に取り付けられたハンドルが操作されると操作に連れて
第１フーォクステムが回転し、連結手段によって第１フ
ォークステムに回転不能に連結された第２フォークステ
ムも共に回転する。この結果、前輪が操舵されて自転車
が所望の方向に曲がる。

【００１０】ここでは、連結手段がキー及びキー孔とい
う簡単な部材で構成されているので、連結手段の価格が
安くなり、サスペンションフォーク全体の価格も安くな
り、価格が安い普及品の自転車にもサスペンションフォ
ークを装着できる。また、第１フォークステムと第２フ
ォークステムとの間に第２フォークステムが第１フォー
クステムの内部を移動できるだけのわずかな隙間をあけ
ればよいだけであるので、第１フォークステムの外径を
通常のリジットフォークの外径と同一寸法にしやすい。
このため、リジットフォークとの互換性を維持できる。

【００１１】請求項２に係る自転車用サスペンションフ
ォークは、請求項１に記載のフォークにおいて、前記コ
イルバネは、一端が荷重調整手段に当接し、他端が第２
フォークステムの先端に当接するように第１フォークス
テム内に配置されている。このようにしてコイルバネを
使用することにより、衝撃吸収時の応答性が良くなる。

【００１２】請求項３に係る自転車用サスペンションフ
ォークは、請求項１又は２に記載のフォークにおいて、
前記キーは、第２フォークステムにその直径に沿って貫
通して両端部が外周面から突出するように配置された板
状部材であり、前記キー孔は第１フォークステムの周面
に軸方向に沿って形成されている。この場合には、第１
フォークステムより小径の第２フォークステムにキー孔
をあけていないので、第２フォークステムの強度が低下
しない。

【００１３】請求項４に係る自転車は、請求項１から３
のいずれかに記載の自転車用サスペンションフォークが
フレーム体のヘッド部に装着されている。このサスペン
ションフォークは従来品に比べて安価であるので、これ
を装着しても従来品を装着する場合に比べて自転車の価
格上昇を抑えることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態によ
るサスペンションフォークを装着した自転車１を示して
いる。自転車１は、サスペンションフォーク１０を含む
フレーム２と、サスペンションフォーク１０の上端に固
定されたハンドル１１を含む操舵部３と、フレーム２の
中央部から後部にかけて配置された駆動部４と、フレー
ム２の前後に配置された前後輪１２，１３を含む走行部
５と、前後輪１２，１３を制動する前後のブレーキ１
４，１５を含む制動部６とを備えている。

【００１５】フレーム２は、サスペンションフォーク１
０の他に、概ね水平に配置され内部に空洞を有する変形
卵型断面の主フレーム２０と、ヘッド部２１と、バック
フォーク２２と、シート支持部２３とを主に備えてい
る。主フレーム２０の前部は折れ曲がって上方に延びて
おり、その先端にヘッド部２１が形成されている。ヘッ
ド部２１は、上部が後方にわずかに傾いた回転軸芯Ｘに
沿って斜めに配置されている。バックフォーク２２は、
主フレーム２０の後部から２股に分かれて斜め下方に延
びている。バックフォーク２２の後端に後輪１３が装着
されている。シート支持部２３は、主フレーム２０の後
部から斜め上方に延びている。シート支持部２３の内部
には、上部を斜め後方に傾けたパイプ材からなるシート
スティ２４が取り付けられている。シートスティ２４に
は、サドル２５が上端に固定されたシートポスト２６が
上下移動可能に固定されている。

【００１６】ヘッド部２１はサスペンションフォーク１
０を回転軸芯Ｘ回りに回動自在に支持する。ヘッド部２
１は、図２に拡大して示すように、主フレーム２０の前
部にたとえば溶接されたヘッドパイプ３１と、ヘッドパ
イプ３１を挟んで上下に配置されサスペンションフォー
ク１０を回転軸芯Ｘ回りに回動自在に支持する上下の軸
受部３２，３３とを有している。上軸受部３２は、ヘッ
ドパイプ３１の上端部に圧入された上わん３４と、上わ
ん３４の上方に対向配置されサスペンションフォーク１
０にねじ込まれた上玉押し３５と、上わん３４と上玉押
し３５との間に配置された鋼球３６とを有している。下
軸受部３２は、ヘッドパイプ３１の下端部に圧入された
下わん３７と、下わん３７の下方に対向配置されサスペ
ンションフォーク１０に圧入された下玉押し３８と、下
わん３７と下玉押し３８との間に配置された鋼球３９と
を有している。

【００１７】サスペンションフォーク１０は、図３に示
すように、倒立Ｕ字状のフォーク部４０と、ヘッド部２
１に回転自在に支持される第１フォークステム４１と、
第１フォークステム４１の内部に軸方向に移動可能に配
置された第２フォークステム４２と、第１フォークステ
ム４１の内部に配置されたコイルバネ４３と、コイルバ
ネ４３の初期荷重を調整してサスペンションの固さを調
整するための六角穴付ボルトからなる荷重調整ボルト４
４と、第１及び第２フォークステム４１，４２を軸方向
に相対移動可能にかつ回転不能に連結する連結部４５
と、サスペンションフォーク１０の伸び側（下端）での
衝撃を和らげる下端バンパー４６（図２，図４参照）と
を有している。

【００１８】フォーク部４０は、下端で前輪１２を支持
するとともに、途中でカンチレバー型の前ブレーキ１４
を回動自在に支持する。第１フォークステム４１は、図
４に拡大して示すように、ハンドル１１が固定される通
常のハンドルポストが一体で形成された筒状の部材であ
る。第１フォークステム４１は、上部が小径に絞られた
第１パイプ部５５と、ヘッド部２１の内部に配置される
ように第１パイプ５５の外周に嵌め込まれた２５．４ｍ
ｍ径の第２パイプ部５６とを有している。第１パイプ部
５５は、ハンドル１１が装着される位置から下方に延
び、ヘッド部２１の下端から突出する位置まで形成され
ており、その下端には外方に広がる鍔部５７が形成され
ている。第１パイプ部５５の上端内部には、荷重調整ボ
ルト４４に螺合するナット部５８が溶接されている。こ
のナット部５８は、上端に開口するボルト収納穴５８ａ
を有しており、このボルト収納穴５８ａはキャップ５９
により塞がれている。第２パイプ部５６の上端外周に
は、上玉押し３５に螺合するＢ．Ｃ１山２４の雄ネジ６
０がたとえば３５ｍｍの長さで形成されている。

【００１９】第１フォークステム４１の下部には、図２
に示すように連結部４５のキー孔となる長円形のスリッ
ト溝５２が、軸方向に沿ってたとえば３５ｍｍの長さで
形成されている。スリット溝５２の幅は、連結部４５を
構成する回り止めキー５１の幅より少し大きい。また、
スリット溝５２の上部には、下端バンパー４６を構成す
るストップピン６１が外周面を貫通して固定されてい
る。このストップピン６１は、第１フォークステム４１
の直径上に配置され、かつ伸長側の移動端の手前で後述
するストッパ６２に接触する位置に配置されている。第
１フォークステム４１の下端とフォーク部４０との間に
は、内部に異物が入ってサスペンションフォーク１０の
動きが悪くなるのを防止するために伸縮自在なジャバラ
ブーツ６４が配置されている。

【００２０】第２フォークステム４２は、フォーク部４
０の上端に基端が固定され、そこから上方に第１フォー
クステム４１の内部にまで延びている。第２フォークス
テム４２は、下部が上部より厚肉の筒状のパイプ部４２
ａと、パイプ部４２ａの上端を塞ぐリング状のバネ受け
部４２ｂとを有している。パイプ部４２ａの外径は、第
１フォークステム４１の第１パイプ部５５の内周面に摺
動可能な寸法である。このパイプ部４２ａの中間部に、
連結部４５の板状の回り止めキー５１が外周面を貫通し
て固定されている。回り止めキー５１は、パイプ部４２
ａの直径上に配置されており、その両端は第１フォーク
ステム４１の外周面と面一となるように外方に突出して
いる。パイプ部４２ａの上端内側には下端バンパー４６
を構成するウレタンゴム製のストッパ６２が装着されて
いる。また、パイプ部４２ａの上部周面には、図２に示
すように、ストップピン６１を挿通するための長円形の
逃がし孔６３が軸方向に沿って形成されている。このス
トップピン６１、ストッパ６２及び逃がし孔６３により
下端バンパー４６が構成される。なお、ストップピン６
１は、回り止めキー５１がスリット溝５２の下端に位置
する少し手前の位置でストッパ６２に当接するように配
置されている。

【００２１】コイルバネ４３は、第１フォークステム４
１と第２フォークステム４２とを離反する方向に付勢す
るためのバネであり、図４に示すように、第２フォーク
ステム４２の上端のバネ受け部４２ｂと荷重調整ボルト
４４の下端に配置されたバネ受け板６５との間に圧縮状
態で配置されている。コイルバネ４３の初期荷重は、荷
重調整ボルト４４のねじ込み量を変えて初期長さを変え
ることで所定の範囲で自由に調整できる。

【００２２】このように構成されたサスペンションフォ
ーク１０は、連結部４５が回り止めキー５１及びスリッ
ト溝５２という簡単な部材で構成されているので、連結
部４５の価格が安くなり、サスペンションフォーク１０
全体の価格も安くなる。このため、価格が安い普及品の
自転車にもサスペンションフォーク１０を装着できる。
また、第１フォークステム４１と第２フォークステム４
２との間に第２フォークステム４２が第１フォークステ
ム４１の内部を移動できるだけのわずかな隙間を確保す
るだけでよく、このため、第１フォークステム４１の外
径を通常のリジットフォークの外径と同一寸法（２５．
４ｍｍ）にすることができる。したがって、通常の２
５．４ｍｍ径のフォークステムを有するリジットフォー
クとの互換性を維持できる。

【００２３】また、サスペンションフォーク１０がハン
ドルポストを含めて一体で構成されているので、ヘッド
部２１への装着が上玉押し３５をねじ込むだけで簡単に
行え、メンテナンスや着脱が容易である。さらに、伸長
時に、ストップピン６１が下降端手前でストッパ６２と
接触して衝撃が吸収されるので、回り止めキー５１がス
リット溝５２の下端に接触しにくくなり、伸長時の衝撃
音を低減できる。

【００２４】操舵部３は、図１に示すように、サスペン
ションフォーク１０の上端に固定されたハンドル１１を
有している。ハンドル１１の両端部には、制動部６を構
成する前後用の１対のブレーキレバー６６が取り付けら
れている。各ブレーキレバー６６は、ブレーキワイヤ６
７により前後のブレーキ１４，１５に連結されている。

【００２５】駆動部４は、ペダル７１が先端に回転自在
に装着された左右１対のクランク７０と、クランク７０
の回転を増速する増速部７２と、増速部７２で増速され
た駆動力を後輪１３に伝達するチェーン７３とを有して
いる。増速部７２は、上部を後方に傾けて主フレーム２
０の下面後部に取り付けられている。増速部７２は、図
５に詳しく説明するように、主フレーム２０に中央部が
取り付けられたギアケース８０を有している。ギアケー
ス８０は左右に分割可能な２つ割り構造の筐体であり、
その上端面には上方に突出する取付突起８１が形成され
ている。この突起８１は、シートスティ２４の下端から
内部に嵌め込まれている。

【００２６】ギアケース８０の下部には、左右に延びる
クランク軸８２が左右１対の玉軸受８３により回転自在
に支持されている。また、ギアケース８０の中央部に
は、上下に延びる中空の中間軸８４が上下１対の玉軸受
８５により回転自在に支持されている。また、ギアケー
ス８０の図５左側面上部には、筒状の出力ベベルギア８
６が玉軸受８７により回転自在に支持されている。クラ
ンク軸８２の図５左側の軸受８３の内側には、入力ベベ
ルギア８８が取り付けられている。中間軸８４の下端に
は、入力ベベルギア８８に噛み合う第１中間ベベルギア
８９が取り付けられている。入力ベベルギア８８と第１
中間ベベルギア８９との歯数比は、たとえば２：１であ
る。中間軸８４の上端には出力ベベルギア８６に噛み合
う第２中間ベベルギア９０が取り付けられている。第２
中間ベベルギア９０と出力ベベルギア８７との歯数比
は、たとえば２：１である。この結果、増速部７２は、
クランク７０の回転を４倍に増速する。出力ベベルギア
８７にはチェーン７３に噛み合うスプロケット９１が取
り付けられている。

【００２７】このような構成の駆動部４は、駆動部分が
すべてフレーム２内に収納されるので、見栄えがよくか
つチェーンカバー等を設けなくても衣服が汚れたり噛み
込むことがない。また、ベベルギアを用いて増速してい
るのでコンパクトな構成で増速できる。次に、上記実施
形態のサスペンションフォーク１０の衝撃吸収動作につ
いて説明する。

【００２８】自転車が路面を走行中に歩道の縁石や段差
に乗り上げ、前輪１２に上向きの衝撃荷重が作用する
と、フォーク部４０を介して衝撃力が第２フォークステ
ム４２に伝達される。すると第２フォークステム４２
は、回り止めキー５１がスリット溝５２に案内され、コ
イルバネ４３の付勢力に抗して第１フォークステム４１
内を上方に移動し、コイルバネ４３を圧縮する。これに
より、第２フォークステム４２に伝達された衝撃がコイ
ルバネ４３により吸収される。衝撃が吸収されるとコイ
ルバネ４３に力が作用しなくなるので、コイルバネ４３
は第２フォークステム４２を急激に下方に移動させる。
そして、回り止めキー５１がスリット溝５２の下端に到
達するより前にストップピン６１の周面がストッパ６２
に接触してストッパ６２がへこみ、衝撃が吸収される。
この結果、第２フォークステム４２のそれより下方への
移動が規制される。このため、回り止めキー５１がスリ
ット溝５２の下端に当接しにくくなり、当接時の生じる
金属同士の打音や衝撃音がほとんどしなくなる。

【００２９】また、乗り手の体重や路面の状況等に応じ
てサスペンションフォーク１０の固さを調整する際に
は、キャップ５９を外して、アーレンキー等の工具によ
り荷重調整ボルト４４を回わせばよい。たとえば、体重
に応じて固さを調整する場合には、体重が軽いときには
反時計回りに回し、重いときには時計回りに回し、乗車
したときにサスペンションフォーク１０が僅かに縮むぐ
らいに調整すればよい。

【００３０】〔他の実施形態〕本発明のサスペンション
フォークは、図示した自転車以外でもＪＩＳ Ｄ ９４
０２_-1990 に記載されたリジットフォークの規格に合う
ものを装着可能な自転車であればどのような自転車にも
装着できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明に係る自転車用サスペンションフ
ォークでは、連結手段がキー及びキー孔という簡単な部
材で構成されているので、連結手段の価格が安くなり、
サスペンションフォーク全体の価格も安くなり、価格が
安い普及品の自転車にもサスペンションフォークを装着
できる。また、第１フォークステムと第２フォークステ
ムとの間に第２フォークステムが第１フォークステムの
内部を移動できるだけのわずかな隙間を確保すればよ
く、第１フォークステムの外径を通常のリジットフォー
クの外径と同一寸法にすることができる。したがって、
リジットフォークとの互換性を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を採用した自転車の側面一
部断面図

【図２】ヘッド部の断面拡大図。

【図３】サスペンションフォークの縦断面図。

【図４】その断面部分図。

【図５】増速部の断面図。

【符号の説明】

１ 自転車 １０ サスペンションフォーク １２ 前輪 ２１ ヘッド部 ４０ フォーク部 ４１ 第１フォークステム ４２ 第２フォークステム ４３ コイルバネ ４４ 荷重調整ボルト ４５ 連結部 ５１ 回り止めキー ５２ スリット溝

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自転車のヘッド部に回転自在に支持される
   自転車用サスペンションフォークであって、 前輪を支持するためのフォーク部と、 ハンドルポストと一体で形成され、前記ヘッド部に回転
   自在に支持される筒状の第１フォークステムと、 前記フォーク部から前記第１フォークステムの内部に延
   び、前記第１フォークステムの内周部に相対移動自在に
   支持される筒状の第２フォークステムと、 前記２つのフォークステムを互いに離反する方向に付勢
   するためのコイルバネと、 前記コイルバネの初期荷重を調整するための荷重調整手
   段と、 前記第１フォークステムと第２フォークステムとを軸方
   向に相対移動可能かつ相対回転不能に連結するキー及び
   前記キーが係合するキー孔からなる連結手段と、を備え
   た自転車用サスペンションフォーク。
2. 【請求項２】前記コイルバネは、一端が前記荷重調整手
   段に当接し、他端が前記第２フォークステムの先端に当
   接するように前記第１フォークステム内に配置されてい
   る、請求項１に記載の自転車用サスペンションフォー
   ク。
3. 【請求項３】前記キーは、前記第２フォークステムにそ
   の直径に沿って貫通して両端部が外周面から突出するよ
   うに固定された板状部材であり、前記キー孔は前記第１
   フォークステムの周面に軸方向に沿って形成されてい
   る、請求項１または２に記載の自転車用サスペンション
   フォーク。
4. 【請求項４】請求項１から３のいずれかに記載の自転車
   用サスペンションフォークがフレーム体のヘッド部に装
   着された自転車。