(57)【要約】【課題】組み立て作業が容易でありかつ構成が単純な緩衝構造を有し、安価な、自転車用の前輪緩衝構造を提供すること。【解決手段】フロントフォークブレード部１１は、弾性部材１３が直線状の支持パイプ１２と車軸受け１４との間に形成するように連接されてなり、フロントフォークブレード部１１と、泥除け２０と、泥除けステー３０とが、側面視で略三角形のトラス構造を形成することを特徴とする自転車用前輪緩衝構造。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端部に前輪の車軸を支持する車軸受けが設けられ、フロントフォークステム部に接合された一対のフロントフォークブレード部と、
該フロントフォークブレード部の前記フォークステム部との接合部又は該接合部近傍において接合された前記前輪の泥除けと、
該泥除けと前記車軸受けとを連結した泥除けステーとを備え、
前記フロントフォークブレード部は、弾性部材が直線状の支持パイプと前記車軸受けとの間に形成するように連接されてなり、
前記フロントフォークブレード部と、前記泥除けと、前記泥除けステーとが、側面視で略三角形のトラス構造を形成することを特徴とする自転車用前輪緩衝構造。
【請求項２】
前記弾性部材はコイルバネであり、
該コイルバネの中に２つの棒材が前記コイルバネの両端から挿入され、前記２つの棒材が前記コイルバネの中央部で離間していることを特徴とする請求項１に記載の自転車用前輪緩衝構造。
【請求項３】
前記弾性部材はアーチ形板バネであり、
２つの該アーチ形板バネのそれぞれの両端を回転自在に結合し、一方の前記アーチ形板バネの頂点部において前記支持パイプに接合され、他方の前記アーチ形板バネの頂点部において前記車軸受けに接合されたことを特徴とする請求項１に記載の自転車用前輪緩衝構造。
【請求項４】
前記弾性部材はコイルバネとＵ字形板バネの組合せであり、
前記コイルバネの両端は、前記Ｕ字形板バネの両端部により挟持され、
前記フロントフォークブレード部は、前記コイルバネが直線状の支持パイプと前記車軸受けとの間に形成するように連接されたことを特徴とする請求項１に記載の自転車用前輪緩衝構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車用フロントフォーク及びこれを含む自転車の前輪の構造に関し、特に、衝撃緩衝構造を含んだ自転車用フロントフォーク及びこれを用いた自転車の前輪の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自転車の乗り心地の向上を図る手段として、フロントフォークに緩衝構造を組み込むことが提案されている。この種の従来の緩衝構造の一つでは、フロントフォークのクラウン部から下方に伸びる一対の支持パイプと、前輪車軸を受ける軸受け部が下端部に設けられた摺動パイプとを相互に入れ子式に嵌合させ、これにより伸縮可能な一対のフォークブレード部が構成される。このフォークブレード部の摺動パイプ内に、相互に嵌合された両パイプが収縮運動するときに圧縮力を受ける弾性部材が配置され、この弾性部材の衝撃緩和作用により、自転車の乗り心地の向上が図られる。
【０００３】
また、この種の従来の緩衝構造の他の構造としては、フロントフォークの下端部に前輪取付け部を有する揺動腕の基端を回動自在に連結すると共に、フロントフォークと揺動腕の間に緩衝器や緩衝材を設けた構造のものが知られている（特許文献１）。
さらに、フロントフォークの下端部に回動自在に設けた揺動腕の前端に、フロントフォ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、そのフロントフォ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（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６２−１７２６８９号公報
【特許文献２】特開平０５−６９８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記一の従来の緩衝構造では、弾性部材はクラウン部から下方に伸びる支持パイプや前輪の軸受けが設けられた摺動パイプ内に配置されており、細長いこれらのパイプ内に配置される弾性部材の容量に強い制限を受けることがあり、強い衝撃力を好適に吸収するに充分な弾性部材の容量を確保することが困難になるという欠点があった。また、これらのパイプ内には、弾性部材の過度の圧縮変形を規制するためのストッパ機構や、摺動パイプの支持パイプからの抜け落ちを防止するリバウンド用ストッパ機構の２つのストッパ機構がそれぞれ組み込まれることが多いので、緩衝機構のフロントフォークへの組み込み作業は容易ではなく、構造が複雑になるという欠点があった。
【０００６】
また、上記他の従来の緩衝構造では、パイプ内に弾性部材を組み込む構成とせず、上記前者の欠点を解決した構造が提案されているが、後者の欠点である構造の複雑化に関しては、特許文献１及び２記載の構造においても同様であり、その結果、組み立てプロセスが複雑で、取り付けるのに時間がかかり、必要な部品数が多く、部品コストも増大するので、改良が必要であった。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した点に鑑み案出したもので、弾性部材の容量に強い制限を受けることなく、比較的組み立て作業が容易でありかつ比較的構成が単純な緩衝構造を有し、安価な、自転車用の前輪緩衝構造を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、下端部に前輪の車軸を支持する車軸受けが設けられ、フロントフォークステム部に接合された一対のフロントフォークブレード部と、該フロントフォークブレード部の前記フォークステム部との接合部又は該接合部近傍において接合した前記前輪の泥除けと、該泥除けと前記車軸受けとを連結した泥除けステーとを備え、前記フロントフォークブレード部は、弾性部材が直線状の支持パイプと前記車軸受けとの間に形成するように連接されてなり、前記フロントフォークブレード部と、前記泥除けと、前記泥除けステーとが、側面視で略三角形のトラス構造を形成することを特徴とする自転車用前輪緩衝構造である。
本発明によれば、フロントフォークのブレード部は、支持パイプ、弾性部材、前輪の車軸受けからなり、まっすぐの形状に構成されるので、フロントフォークの構成が単純で、ストッパ機構などの部品が不要なので部品数が減少し、組み立てプロセスが簡便になり、全体として、コスト安な自転車用前輪緩衝構造を提供することが可能となる。
また、フロントフォークのブレード部と、泥除けと、泥除けステーとが略三角形のトラス構造を形成することにより、停止時や定速走行時はもちろん制動時や衝撃時においても、弾性部材に対して横荷重が低減され、多くの軸荷重がかかることとなるので、前輪にかかる様々な過重に対して剛性が大きくなり強固な自転車用前輪緩衝構造を提供することが可能となる。
【０００９】
また、前記弾性部材はコイルバネであり、該コイルバネの中に２つの棒材が前記コイルバネの両端から挿入され、前記２つの棒材が前記コイルバネの中央部で離間していることを特徴としてもよい。
この構成によれば、縮み代を確保しつつ、フロントフォークのブレード部に横荷重を受けた場合でも、軸芯からのずれを規制できる。
【００１０】
また、前記弾性部材はアーチ形板バネであり、２つの該アーチ形板バネのそれぞれの両端を回転自在に結合し、一方の前記アーチ形板バネの頂点部において前記支持パイプに接合され、他方の前記アーチ形板バネの頂点部において前記車軸受けに接合されたことを特徴としてもよい。
この構成によれば、フロントフォークのブレード部に横荷重を受けた場合でも、横荷重に対して強固なフロントフォークのブレード部を提供できる。
【００１１】
また、前記弾性部材はコイルバネとＵ字形板バネの組合せであり、前記コイルバネの両端は、前記Ｕ字形板バネの両端部により挟持され、前記フロントフォークブレード部は、前記コイルバネが直線状の支持パイプと前記車軸受けとの間に形成するように連接されたことを特徴としてもよい。
この構成によれば、フロントフォークのブレード部の軸方向の強い衝撃や大きな荷重がかかった場合にも対応でき、また、横荷重を受けた場合でも、横荷重に対して強固なフロントフォークのブレード部を提供できる。
【発明の効果】
【００１２】
上述の通り、コスト安で、強固な自転車用前輪緩衝構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一実施形態を示した側面図。
【図２】本発明の第一実施形態を示した正面図。
【図３】本発明の第一実施形態におけるブレード部を示した拡大図。
【図４】本発明の第一実施形態におけるブレード部の分解図。
【図５】本発明の第二実施形態におけるブレード部を示した拡大図。（a）は側面図であり、（b）は正面図である。
【図６】本発明の第三実施形態におけるブレード部を示した拡大図。（a）は側面図であり、（b）は正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態の例を説明する。
図１は、第一実施形態を示す側面図であり、図２は、同正面図である。また、図３は、フロントフォークのブレード部を示した拡大図、図４は、フロントフォークのブレード部を分解した場合の構成部材を示す図である。
また、図５と図６は、それぞれ第二実施形態及び第三実施形態におけるフロントフォークのブレード部、特に弾性部材の部分を示した拡大図であり、（a）は側面図であり、（b）は正面図である。
これらの図において、１は自転車、１０はフロントフォーク、１１はフロントフォークブレード部、１２は支持パイプ、１３は弾性部材、１４は前輪軸受け、１５はフロントフォークステム部、１６はクラウン部、２０は泥除け、３０は泥除けステー、４０は前輪、５０はハンドル、６０は自転車フレーム、１２１と１４１は受け金、１２２と１４２は中パイプである。
【００１５】
図１の示すところでは、フロントフォーク１０は、フロントフォークブレード部１１とフロントフォークステム部１５とクラウン部１６からなり、フロントフォークブレード部１１は直線状の支持パイプ１２とコイルバネの弾性部材１３と前輪軸受け１４からなる。支持パイプ１２とコイルバネの弾性部材１３と前輪軸受け１４は直軸をなすように連接され、フロントフォークブレード部１１はまっすぐに形成されている。
【００１６】
また、フロントフォークブレード部１１と泥除け２０と泥除けステー３０は、側面視で略三角形のトラス構造を形成している。
通常トラス構造とは、すべて直線部材から成る三角形を基本にして組まれた構造を言うが、ここで、略三角形のトラス構造とは、本構造要素内の一部に直線で構成されない部材を含むことを言い、具体的には、通常前輪に沿う形で形成される泥除けを含むことを言う。
フロントフォーク１０は、フロントフォークステム部１５において、自転車フレーム６０と結合し、ハンドル５０と接続され、また、前輪軸受け１４において、前輪４０と接続される。
【００１７】
図２の示すところでは、自転車の正面から見ても、フロントフォークブレード部１１は、支持パイプ１２とコイルバネの弾性部材１３と前輪軸受け１４が連接し、まっすぐに形成される。フロントフォークブレード部１１が直軸を形成することにより、フロントフォークブレード部１１には曲げモーメントがあまり働かなくなり、ほとんど軸力のみが働くようになるからである。
【００１８】
上述のように、地面からの衝撃を受けた前輪４０を通して衝撃を受けても、直線状のフロントフォークブレード部１１と通常直線状の泥除けステー３０と泥除け２０が略三角形のトラス構造を形成することにより、強固な自転車用前輪緩衝構造を提供することが可能となる。
【００１９】
図３の示すところでは、クラウン部１６と泥除け２０が螺子止めにより固設され、また、フロントフォークブレード部１１が、クラウン部１６と接続される支持パイプ１２と、コイルバネの弾性部材１３と、前輪の車軸受け１４とからなり、それらが直軸をなすように連接され、さらに、泥除けステー３０が、前輪車軸受け１４と同軸に前輪４０に接続され、かつ泥除け２０とも固設される。
【００２０】
クラウン部１６と泥除け２０の螺子止めの固設部は、トラス構造における節点部となり、荷重が集中するところとなるので、強固に固設することが望ましい。さらに、この固設部の螺子止めにおいて、ナットと締め付け金具又はクラウン部との間にバネを装着すると（図示せず）、当部分に荷重がかかった場合にこのバネにより衝撃等を吸収できるので、より望ましい。なお、図３においては、本螺子止めは、ネジを前から止めているが、これに限定されるものではなく、後ろから止めても、両方から止めてもよい。
また、泥除けステー３０と泥除け２０の固設部も同様に強固に固設することが望ましい。泥除け２０には、泥除けステー３０から荷重を受け、曲げモーメントを生ずるが、泥除け２０の横断面は通常タイヤの表面形状に沿った略Ｕ字形状となっているので、曲げモーメントには強い構造となっている。しかし、より強固なトラス構造とするためには、泥除け２０自体をより剛性の大きい部材を使用することが望ましい。
なお、クラウン部１６は、図に示すようなラグ式のクラウンを使わず、左右のフォークブレード部の上端を曲げて、接合して、クラウンの代わりとした形（ユニクラウン式）でもよいことは言うまでもない。なお、このような場合には、一対の支持パイプ１２におけるこの接合部との近傍と泥除け２０とを固設することもできる。
【００２１】
図４では、フロントフォークブレード部１１を構成する部材とその形成方法をより詳細に説明している。直線状の支持パイプ１２と受け金１２１、受け金１２１と中パイプ１２２はそれぞれ溶接により接合され、すべてが同軸をなしている。支持パイプ１２の断面は四角形として描かれているが、他の多角形、円形や楕円形などの他の形状であってもよい。同様に、受け金１２１と受け金１４１も円盤形状として描かれているが、コイルバネの弾性部材１３を受け付ける範囲で他の形状であってもよい。中パイプ１２２の外径は、コイルバネの弾性部材１３の内径よりも小さく、中に挿入できる大きさ、及び断面形状であればよい。また、パイプ（中空）ではなく、単なる中実の棒であってもよい。
中パイプ１２２と１４２は、コイルバネの弾性部材１３の中に差し込まれ、コイルバネの弾性部材１３にかかる横荷重に対して剛性を補強する。
【００２２】
また、前輪軸受け１４と受け金１４１、受け金１４１と中パイプ１４２はそれぞれ溶接により接合されている。受け金１４１と中パイプ１４２は互いに同軸をなしている。フロントフォークブレード部１１全体として同軸を形成するようにするためである。受け金１２１と受け金１４１、中パイプ１２２と中パイプ１４２は同一の形状・同一の大きさが好ましい。部品数を減らすことができるからである。
【００２３】
コイルバネの弾性部材１３は、圧縮コイルバネが用いられ、その両端の端面は研磨して受け金１２１と受け金１４１の座に密着するようになっている。
また、６０Ｋｇの人間が乗った場合にその５倍の過重に耐えうることを想定し、コイルバネの弾性部材１３の外径は最低でも２５ミリメートル（ｍｍ）、線径は最低でも５ｍｍあることが望ましい。また、コイルの巻き数は８巻き程度が好ましい。巻き数が多すぎると横に撓むこととなり、短すぎると衝撃荷重を受けた際の縮み代がなくなるからである。上記のコイルバネを使用し自転車に装着した場合の本コイルバネの基準荷重時長さは、約６５ｍｍである。上記の中パイプ１２２と中パイプ１４２のそれぞれ長さは、縮み代を確保するためにこの基準荷重時長さの３分の１程度が望ましい。なお、支持パイプ１２の長さは、前輪４０の直径に応じて適宜調節される。
【００２４】
フロントフォークブレード部１１は、コイルバネの弾性部材１３の両側から中パイプ１２２と中パイプ１４２を差し込み、受け金１２１及び受け金１４１とコイルバネの弾性部材１３の両側をそれぞれスポット溶接により３箇所程度結合され、互いに連接されることにより製造される。なお、コイルバネは溶接などにより熱を与えると性能が悪くなることがあるが、スポット溶接であればそのようなことはない。また、スポット溶接以外では、受け金１２１と受け金１４１に数箇所コイルバネに引っ掛かる爪を設け、固定することもでき、また、中パイプ１２２と中パイプ１４２の側面に貫通孔を設け、コイルバネの外径より長い棒材をその貫通孔に挿入することにより、固定することもできるなど、お互いが抜け落ちることがないように様々な方法で固定することが可能である。
【００２５】
図５は、第二実施形態における弾性部材の拡大図である。本実施形態では、アーチ形の板バネ１３Ａ１と１３Ａ２を２枚互いに対向させ、それぞれの両端を回転自在に結合するためヒンジ１３Ａ３で結合した重ね板バネの弾性部材１３Ａを用いている。アーチ形板バネ１３Ａ１のアーチの頂点に支持パイプ１２Ａを、アーチ形板バネ１３Ａ２のアーチの頂点に前輪軸受け１４Ａを溶接により固設し、支持パイプ１２Ａの軸線と前輪軸受け１４Ａの軸線とが一直線上になり、かつ、両端のヒンジ１３Ａ３を結ぶ線とこの軸線とが直角になるように構成される。このような構成により、支持パイプ１２Ａと重ね板バネの弾性部材１３Ａと前輪軸受け１４Ａは直軸をなすように連接され、フロントフォークブレード部はまっすぐに形成される。
【００２６】
６０Ｋｇの人間が乗った場合にその５倍の過重に耐えうることを想定し、板バネ１３Ａ１及び１３Ａ２の幅は２５ｍｍ、長さは１２０ｍｍ、厚さは３ｍｍで、縮み代を確保するためにアーチの高さは４０ｍｍあると望ましい。
【００２７】
図６は、第三実施形態における弾性部材の拡大図である。本実施形態では、コイルバネ１３ＣとＵ字形板バネ１３Ｂを組み合わせて一つの弾性部材を形成している。コイルバネ１３Ｃは、圧縮コイルバネが用いられ、その両端の端面は研磨して、Ｕ字直線部分は互いに平行であるＵ字形板バネ１３Ｂの両端部に密着するようになっている。コイルバネ１３Ｃの長さとＵ字形板バネ１３Ｂの両端部の内径は同じであり、Ｕ字形板バネ１３Ｂの両端部によりコイルバネ１３Ｃは挟まれ、溶接（スポット溶接を含む）により両者は結合される。
【００２８】
Ｕ字形板バネ１３Ｂの両端部の一方の、コイルバネ１３Ｃと接する面と反対の面において支持パイプ１２Ａを、また、Ｕ字形板バネ１３Ｂの両端部の他方の、コイルバネ１３Ｃと接する面と反対の面において前輪軸受け１４Ａを固設し、支持パイプ１２Ａの軸線と、前輪軸受け１４Ａの軸線と、コイルバネ１３Ｃの軸線とが一直線上になるように構成される。このような構成により、支持パイプ１２Ａとコイルバネ１３Ｃと前輪軸受け１４Ａは直軸をなすように連接され、フロントフォークブレード部はまっすぐに形成される。
【００２９】
６０Ｋｇの人間が乗った場合にその５倍の過重に耐えうることを想定し、Ｕ字形板バネ１３Ｂの幅は２５ｍｍ、コイルバネ１３Ｃの長さ及びＵ字形板バネ１３Ｂの両端部の内径は３５ｍｍ、Ｕ字形板バネ１３Ｂの厚さは３ｍｍであると望ましい。また、コイルバネ１３Ｃの外径は最低でも２０ｍｍ、線径は最低でも４ｍｍあることが望ましい。また、コイルの巻き数は４巻き程度が好ましい。巻き数が多すぎると、たとえＵ字形板バネ１３Ｂにより横荷重に対して強固にしたといえ、コイルバネ１３Ｃは横に撓むこととなり、また短すぎると衝撃荷重を受けた際の縮み代がなくなるからである。
【００３０】
このように、フロントフォークのブレード部１１は、カーブの必要ない直線状の支持パイプ、安価なコイルバネや板バネからなり、部品数が少なく、フロントフォークの構造が単純であり、またその製造方法も簡単なので、全体として、コスト安な自転車用前輪緩衝構造を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００３１】
１      自転車
１０    フロントフォーク
１１    フロントフォークブレード部
１２    支持パイプ
１２１  受け金
１２２  中パイプ
１３    弾性部材（コイルバネ）
１３Ａ  弾性部材（重ね板バネ）
１３Ａ１  弾性部材（アーチ形板バネ）
１３Ａ２  弾性部材（アーチ形板バネ）
１３Ａ３  ヒンジ
１３Ｂ  弾性部材（Ｕ字形板バネ）
１３Ｃ  弾性部材（コイルバネ）
１４    前輪軸受け
１４Ａ  前輪軸受け
１４１  受け金
１４２  中パイプ
１５    フロントフォークステム部
１６    クラウン部
２０    泥除け
３０    泥除けステー
４０    前輪
５０    ハンドル
６０    自転車フレーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2010274908.tif 000006
【図５】
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【図６】
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