JPH11291968A - 自転車と自転車用の前輪サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】伸縮形のサスヘ゜ンション装置に代わるサスヘ゜ンション装置を
提供すること 【解決手段】二輪車の自転車の前輪用のサスヘ゜ンション装置
は、ハント゛ルが上に設けられ、且つ自転車のフレームのヘット゛ハ゜イ
フ゜内部に回転するために周知の方法で支持されるステアリンク
゛コラムと、下端において前輪の主軸を装着するフォーク構造と
から成る。フォーク構造はステアリンク゛コラムの前方に離間してこれ
と平行に上方へと延び、ハント゛ル操作時にステアリンク゛コラムの回
転軸を中心として一体として回転するようフォーク構造
を制約する手段を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自転車と自転車用
の前輪のサスペンション装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】モウルトン社製の自転車は1962年の発売
以来、すべて「フルサスペンション」すなわち両方の車
輪用のサスペンションを有する。そのような車輪は、直
径が一般的に16又は18インチで、例えば20インチを越え
るものはめったに無い。

【０００３】最近登場したオフロード用のいわゆるマウ
ンテンバイクは、現在普及している自転車用に対するサ
スペンションの必要性に光を当てた。使用されているフ
ロントサスペンションの最も一般的なタイプは、二本の
伸縮形の、或いは摺動フォークであり、標準的なオート
バイの技術から概念的に得られたものであるが、これは
その後逆に、今世紀の初めから1950年代までのオートバ
イに使われていたガーダータイプに取って代わることに
なった。伸縮形のフォークは、外観において均整がとれ
ている一方で、その摺動する作用表面はフォークの脚部
（レグ）内部にあり、また油圧ダンパーもレグに収容さ
れたものであり得る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、自転車に使用
する場合に伸縮形のフォークは、動くレグを連接する補
強部品を必要とする欠点がある。これは特にオートバイ
のものとは対照的に、標準的な自転車ではハブ主軸の剛
性が不足するためである。また基本的な伸縮形のフォー
クサスペンションは、ブレーキング時に突っ込む固有の
傾向がある。なぜならば回転の中心が瞬間的にリアに対
して低くなるためである。また、自転車用の標準的な伸
縮形のフォークは、著しい重量増加を伴う。

【０００５】従来の前輪サスペンション装置において、
英国特許第2 130 983号の伸縮形の装置は、前輪の上下
動に大きな摩擦性の抵抗を被る。本発明の目的は、いか
なる摩擦もない、より容易なばねを実現することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】広く言えば、本発明は自
転車の前輪用サスペンション装置を提供するものであ
り、そこでは自転車のステアリングコラムに対して上下
両方向における前輪の動きは、多数のブッシュ装置によ
って支持される。ブッシュ装置は、それぞれが少なくと
も一つのゴムスリーブから成り、このゴムスリーブは前
輪がステアリングコラムに対して上方向に動く時、ねじ
り剪断でもって弾性的に屈曲する。

【０００７】ひとつの好適な形態において、自転車の前
輪用のサスペンションは、ハンドルが上に設けられ、且
つ自転車のフレームのヘッドパイプ内部に、回転するた
めに周知の方法で支持されるステアリングコラムから成
る。このサスペンションは更にフォーク構造を含み、こ
れはその下端に前輪の主軸を装着する。またフォーク構
造は、ステアリングコラムの前方にこれと平行に、上方
へと延びている。フォーク構造の上部領域は、ヘッドパ
イプから上方向に突出するステアリングコラムの領域に
ピボット結合している。前記ピボット結合は、ゴムスリ
ーブを有する少なくとも一つの結合型ゴム／金属ねじり
剪断ばねを含み、このゴムスリーブは前輪がステアリン
グコラムに対して上昇する時、剪断を受けて弾性的に屈
曲する。

【０００８】好適には、ステアリングコラムはまた、ヘ
ッドパイプから下方に突出し、且つ前記フォーク構造の
中間の領域が、ステアリングコラムのそのような下方に
突出する部分にピボット結合される。この第二のピボッ
ト結合は、やはりゴムスリーブを有する少なくとも一つ
の結合型ゴム／金属ねじり剪断ばねを含み、このゴムス
リーブは前輪がステアリングコラムに対して上昇する
時、剪断を受けて弾性的に屈曲する。

【０００９】これらのピボット結合は、前記フォーク構
造を制約する手段を構成する先行リンクである。その結
果、ハンドル操作時に、フォーク構造はステアリングコ
ラムの回転軸を中心として一体として回転する。そして
リンク及びゴムブッシュは、前輪が路面の凹凸により上
下動する際、ステアリングコラムの前方でフォーク構造
が上下動することを可能とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明により提供される自転車の
フロントサスペンション装置について、添付図面を参照
して、例示的により詳細に説明する。

【００１１】図示の実施態様において、自転車の前輪用
サスペンションは、ハンドル11が上に設けられ、且つ自
転車のフレームの構造上の一部を構成するヘッドパイプ
12の内部で、回転するように周知の仕方で上部玉軸受け
アセンブリ８及び下部玉軸受けアセンブリ９によって支
持されるステアリングコラム10から成る。このサスペン
ションは更に、下端に前輪15の主軸14を装着するフォー
ク構造13を含んでいる。

【００１２】フォーク構造13は、二本のレグを一緒に接
合して形成され、且つヘッドパイプ12の内部で回転可能
なステアリングコラム10の前方でこれと平行に、上方向
へと延びている。

【００１３】フォーク構造13の上部領域は、ヘッドパイ
プ12から上方向に突出するステアリングコラム10の領域
にピボット結合されている。このピボット結合は、ゴム
スリーブを有する少なくとも一つの結合型ゴム／金属ね
じり剪断ばねを含み、ゴムスリーブは車輪を支持するフ
ォーク構造13がステアリングコラム10に対して上昇する
時、ねじり剪断を受けて弾性的に屈曲する。

【００１４】ステアリングコラム10はまた、ヘッドパイ
プ12から下方に突出し、且つ前記フォーク構造13の中間
の領域は、ステアリングコラムのこの下方に突出する部
分にピボット結合している。この第二の、下部のピボッ
ト結合もまた、ゴムスリーブを有する少なくとも一つの
結合型ゴム／金属ねじり剪断ばねを含み、前輪がステア
リングコラムに対して上昇する時、ゴムスリーブが、ね
じり剪断を受けて弾性的に屈曲するようになっている。

【００１５】前記上部及び下部のピボット結合は、前記
フォーク構造13を制約する手段を構成する上部先行リン
ク対16及び下部先行リンク対17によって行われている。
その結果、ハンドル操作時に、フォーク構造13はステア
リングコラム10の回転軸を中心として一体として回転す
る。そしてリンク及びゴムブッシュは、前輪15が路面の
凹凸により上下動する時、ステアリングコラム10の前方
でフォーク構造13が上下動することを可能とする。

【００１６】上部及び下部リンク16,17のそれぞれは、
横方向に配置された、前部及び後部のゴムねじりブッシ
ュ18,19の間を延びる。前部ブッシュ18はフォーク構造1
3の前方に配置され、これに対し後部ブッシュ19はステ
アリングコラム10の後部に配置される。上下の前部ブッ
シュ18の間の垂直方向間隔は、上下の後部ブッシュ19の
間の対応する間隔より長い。その結果、リンク16と17の
線を後方に伸ばすと、二つの線は自転車の後輪20の主軸
の上の点で架空に交差する。

【００１７】好適には、図２に示されるように、上部先
行リンクアセンブリ16と下部先行リンクアセンブリ17の
各々は、直列に作用する二つのゴムねじりブッシュを含
み、各リンクの前部ブッシュと後部ブッシュの内部の軸
は結合されて四辺形のブレスレットになる。

【００１８】一つのブッシュをより大きく詳細に示す図
４からわかるように、それぞれのブッシュは内側の円筒
形金属シェル52とやはり金属製の一対の外側ハーフシェ
ル53,54との間に結合された円筒形のゴム体51から成
る。最初にハーフシェル53,54は隙間によって隔てられ
ている。しかしこの隙間は、外側のハーフシェルを包む
巻締めバンド55によって、ゴム体51を前もって圧縮する
ために閉じることができる。ナットとボルトの締め付け
アセンブリ56の締め付けによって、巻締めバンド55がハ
ーフシェルをクランプし、内部のゴム上にこれらを押し
つけるように圧力を作用させることができ、スペーサブ
ロック57が過度の締め付けを防止する。巻締めバンド55
はほぼＵ形でボルト穴58を有し、それによって状況に応
じてステアリングコラム10またはフォーク構造13に固定
可能である。

【００１９】上部先行リンクアセンブリ16及び下部先行
リンクアセンブリ17から成るリンクは、内側のシェル52
を貫通するシャフト50と結合され、又はそれと一体化さ
れ、例えばキー50Aによって相対的な回転に対して固定
されているまたはスプラインを用いて、相対的な回転を
防止してもよい。リンク16及び17は、前部ブッシュ18及
び後部ブッシュ19の２本の軸50を相互に接続する。

【００２０】締め付けアセンブリ56を固く締めると、ブ
ッシュの外側のシェル53,54は、巻締めバンド55に対し
て回転に逆らって保持される。そして、これらの巻締め
バンド55は、図２に示される前部ブッシュ18及び後部ブ
ッシュ19を、一方のブッシュ19はステアリングコラム10
へ、他方のブッシュ18はフォーク構造13の２本のレグへ
と固定する。これらの管状のレグは、レグの基部で前輪
の主軸を保持している。

【００２１】従って、巻締めバンド55を介する同等の曲
げモーメントによって、シェル53,54からのねじり力
（トルク）の反作用は取り去られる。すなわち一方の曲
げモーメントはステアリングコラム10に、もう一方の曲
げモーメントはフォーク構造13に作用する。図２及び図
３に示される構成においては、実際上二つの同様なゴム
ブッシュ付きの先行リンクブレスレットがあり、その一
方の先行リンク16はステアリングコラム10の頭部とフォ
ーク管構造13の頭部の間に固定され、他方の先行リンク
17はステアリングコラム10の基部と前輪15のすぐ上のフ
ォーク管構造13の中間部との間に固定されている。

【００２２】ステアリングコラム10は、頭部と底部に従
来の軸受け、すなわちヘッドレース8,9を有する。それ
らは、ヘッドパイプ12を介して通常の方法で、車輪の跳
ね荷重（sprung wheel losds）をフレームで受ける。

【００２３】ステアリング即ち案内機能は、たまにオー
トバイに見受けられる「ガーダー・フォーク」のような
仕方で、これらの二つのゴムブッシュ付き先行リンクブ
レスレット16,17を介して成し遂げられる。しかしその
オートバイの方法との本質的な違いは、リンクの軸受け
に潤滑が必要でなく、またガタが生じないことである。
更に、これらのゴムブッシュの寄生剛性は極めて高く、
例えば、自転車のサスペンションに適当な小さなサイズ
でも半径方向に10.7×10⁴ kg/m（6000 lb/in）を越え
る。従って、案内機能の一体性は十分に達成される。す
なわち、いかなる片側負荷状況のもとでも所期の平面に
車輪を維持するために、フォーク構造13とステアリング
コラム10は所要の平行関係に維持される。

【００２４】自転車に乗る人の体重の変化の範囲は広
く、また自転車の乗り方も好みで大きく異なる。常にサ
スペンションの恩恵を享受するために、これらの変化に
応える調節手段を有することが好適である。本発明の新
しい概念についての好ましい選択肢は、前輪のゴムブッ
シュからの主たるライドレイト（ride rate）を低く例
えば894〜1072kg/m（50〜60 lb/in）にすることであ
る。この低いレイトは、補助的なエラストマーばねによ
って徐々に増加させられ、そこで、車輪の行程係合点を
調節することができる。この補助的なばね（図示せず）
の都合の良い位置はステアリングコラムの底部であり、
且つこの位置に前方へ突出するブラケットを設けること
ができる。ステアリングコラムに取り付けられたこのブ
ラケットは、フォーク構造13の二本のフォークレグの間
に伸長し、フォークレグにまたがるクラウンに係合す
る、手動調節できるゴムの受け、或いは踊り押さえを装
着する。この受けは、ブラケットに対してネジで着脱さ
れ、クラウンに当接する軟らかいゴムクッションである
踊り押さえを上下させることが可能である。この装置で
は、補助的なゴムばねによって提供される追加の抵抗力
を乗り手のニーズに合うよう調節できる。

【００２５】跳ね返りの制御は、下端でフォーク構造13
に取り付けられ、上方に伸長するケーブル又はストラッ
プによって実現できる。その上方端は、ステアリングコ
ラムに固定されているブラケットと選択的に係合でき
る。この作用点は手動のねじ調整器から成ることがで
き、有効な長さを変えて、好みに応じてサスペンション
の下向きの、即ち跳ね返りの動きを制限できる。このね
じ調節器は、上述した補助的なゴムばねの高さを調節す
るために使用されるのと同じ部品であっても良い。速動
性の解放レバもまた装着できる。

【００２６】リンク16,17は、後部ブッシュ19から容易
に、好適にはそれぞれのブッシュの一本のボルト61を外
すことで取り外し可能なように、設計されるのが好適で
ある。この様にして、前輪をフォーク構造13と一緒に一
つのユニットとして、自転車の残りの部分から容易に分
離することができる。

【００２７】別の構成では図３に示されるように、それ
ぞれのリンクを二つの部品に分離できる。その前部と後
部は伸縮スリーブ62によって一緒に接続され、各々のス
リーブ62には、締め付けボルト63が装着される。

【００２８】リンク16,17は好適には、関連したゴムね
じりブッシュ51の前部と後部へと、ブッシュに対するリ
ンクの角度の調整を可能とする仕方で接続される。設定
と乗車位置が得られたならばそのような調整の後に確実
な締め付け固定が行われれる。

【００２９】以上を要するに、二輪車の自転車の前輪用
のサスペンション装置は、ハンドルが上に設けられ、且
つ自転車のフレームのヘッドパイプ内部に回転するため
に周知の方法で支持されるステアリングコラムと、下端
において前輪の主軸を装着するフォーク構造とから成
る。フォーク構造はステアリングコラムの前方に離間し
てこれと平行に上方へと延び、ハンドル操作時にステア
リングコラムの回転軸を中心として一体として回転する
ようフォーク構造を制約する手段を含む。フォーク構造
の上部領域が、ヘッドパイプから上方向に突出するステ
アリングコラムの領域にピボット結合され、前記ピボッ
ト結合が第一に、それぞれが自転車の各側に対するもの
である一対のリンクを含み、第二に、少なくとも一つの
円筒形のゴムブッシュを有する少なくとも一つの結合型
ゴム／金属ねじり剪断ばねを含み、そのゴムブッシュ
が、前輪のステアリングコラムに対する上昇時に剪断を
受けて弾性的に屈曲する。更に、フォーク構造が、前輪
の最上部の平面のすぐ上の領域で、フレームパイプから
下方向に伸長しているステアリングコラムの領域にピボ
ット結合され、前記ピボット結合が第一に、それぞれが
自転車の各側に対するものである一対のリンクを含み、
第二に、円筒形のゴムブッシュを有する少なくとも一つ
の結合型ゴム／金属ねじり剪断ばねを含み、そのゴムブ
ッシュが、前輪のステアリングコラムに対する上昇時に
剪断を受けて弾性的に屈曲する。好適には、装置によっ
て、ステアリングコラムがフォーク構造にピボット結合
され、装置がゴムブッシュアセンブリからそれぞれ成る
四つの前記剪断ばねから成り、ステアリングコラムに対
する前輪の上昇時にゴムブッシュのすべてが平行に屈曲
する。又好適には、それぞれのゴムブッシュが、内側と
外側の金属スリーブ間に結合された円筒形のゴム体から
成り、金属スリーブの一方の他方に対する回転時に、ゴ
ム体がねじり剪断でもって弾性的に屈曲する。

【００３０】

【発明の効果】本発明により、自転車の前輪用の伸縮形
のサスペンション装置に代わる、ゴム／金属のねじり剪
断ばねを使用したサスペンション装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフロントサスペンションを有する自転
車の側面図である。

【図２】本発明のフロントサスペンションの拡大側面図
である。

【図３】二つのねじり剪断ばねが組み込まれている対の
先行リンクアセンブリの一例の平面図である。

【図４】図３のIV−IV線で取った断面の拡大詳細図であ
る。

【符号の説明】

10 ステアリングコラム 11 ハンドル 12 ヘッドパイプ 13 フォーク管構造 14 主軸 15 前輪 16,17 先行リンク 18,19 ゴムねじりブッシュ 51 ゴム体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二輪車の自転車とその前輪用のサスペンシ
   ョン装置であって、ハンドルが上に設けられ、且つ前記
   自転車のフレームのヘッドパイプの内部に回転するため
   に周知の方法で支持されるステアリングコラムと、下端
   において前記前輪の主軸を装着するフォーク構造とから
   成り、 前記フォーク構造が前記ステアリングコラムの前方に離
   間してこれと平行に上方へと延び、ハンドル操作時に前
   記ステアリングコラムの回転軸を中心として一体として
   回転するよう前記フォーク構造を制約する手段を含み、 前記フォーク構造の上部領域が、前記ヘッドパイプから
   上方向に突出する前記ステアリングコラムの領域にピボ
   ット結合され、前記ピボット結合が第一に、それぞれが
   自転車の各側に対するものである一対のリンクを含み、
   第二に、少なくとも一つの円筒形のゴムブッシュを有す
   る少なくとも一つの結合型ゴム／金属ねじり剪断ばねを
   含み、前記ゴムブッシュが、前記前輪の前記ステアリン
   グコラムに対する上昇時に剪断を受けて弾性的に屈曲
   し、 前記フォーク構造が、前記前輪の最上部の平面のすぐ上
   の領域で、フレームパイプから下方向に伸長している前
   記ステアリングコラムの領域にピボット結合され、前記
   ピボット結合が第一に、それぞれが自転車の各側に対す
   るものである一対のリンクを含み、第二に、円筒形のゴ
   ムブッシュを有する少なくとも一つの結合型ゴム／金属
   ねじり剪断ばねを含み、前記ゴムブッシュが、前記前輪
   の前記ステアリングコラムに対する上昇時に剪断を受け
   て弾性的に屈曲する、自転車と前記自転車の前輪用のサ
   スペンション装置。
2. 【請求項２】前記ステアリングコラムの前記フォーク構
   造に対するピボット結合が、ゴムブッシュアセンブリか
   らそれぞれ成る四つの前記剪断ばねから成り、前記ステ
   アリングコラムに対する前記前輪の上昇時に、前記ゴム
   ブッシュのすべてが平行に屈曲する、請求項１の自転車
   と前記自転車用のサスペンション装置。
3. 【請求項３】それぞれのゴムブッシュが、内側と外側の
   金属スリーブ間に結合された円筒形のゴム体から成り、
   前記金属スリーブの一方の他方に対する回転時に前記ゴ
   ム体がねじり剪断でもって弾性的に屈曲する、請求項２
   の自転車と前記自転車用のサスペンション装置。