(57)【要約】【課題】本発明は自転車用サスペンションに関し、従来のカム装置において摩耗する部品の交換にコストが嵩んでいることが課題であって、それを解決することである。【解決手段】相互に伸縮自在に挿通した上下一対の円筒部材１１３、１１４内の同一軸心上を上下移動自在に配置された長尺ボルト１１２が、該上円筒部材内に固定された軸受け１０３に上端部を摺動自在に支持され、該下円筒部材内に固定されたリング状支持ベース１１０に下端部を螺合自在に支持されている。該長尺ボルトと上下円筒部材間には該長尺ボルトを上方に付勢するコイルスプリング１０６が配置され、該上下円筒部材には上下一対の回転止ホルダー２０１、２０２が固定されるとともに、該上下回転止ホルダーの両端部いずれか一方又は双方に固定され、対向する回転止ホルダーの両端部いずれか一方又は双方に形成されたガイド孔２０５内を摺動自在のガイドレール２１０、２１１とからなる回転防止機構を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車の車輪に加わる衝撃を吸収するための自転車用サスペンションであって、
相互に伸縮自在に挿通した上下一対の円筒部材と、
該上下円筒部材内部に同一軸心上を上下移動自在に配置された長尺ボルトと、
該上円筒部材内に固定されて該ボルトが挿通する軸受けと、
該下円筒部材内に固定されるとともに該長尺ボルトを支持するリング状の支持ベースと、
該上下円筒部材と長尺ボルト間に配置されるとともに該軸受けと該支持ベースとに上下端をそれぞれ支持されてなるコイルスプリングと、
該上下一対の円筒部材の円周方向への回転を防止する回転止機構とからなり、
該回転止機構は該上下円筒部材にそれぞれ固定された上下一対の回転止ホルダーと、該上下回転止ホルダーの両端部いずれか一方又は双方に固定されたガイドレールと、対向する回転止ホルダーの両端部いずれか一方又は双方に形成された、該ガイドレールが貫通摺動するガイド孔とからなること、
を特徴とする自転車用サスペンション。
【請求項２】
上記軸受け及び支持ベースは、上円筒部材及び下円筒部材の周壁に貫通形成された複数の小さな溶接孔がスポット溶接されて固定されてなる請求項１に記載の自転車用サスペンション。
【請求項３】
上記長尺ボルトは当該長尺ボルトに螺合したナットを介して該支持ベースに支持されてなる請求項１に記載の自転車用サスペンション。
【請求項４】
上記軸受けは内周面に無給油ブシュを嵌合して備えるとともに、該無給油ブシュの上端は該軸受けの上端よりも少し下げて長尺ボルト外周と軸受け間にグリスを充填するためのスペースを形成してなる請求項１に記載の自転車用サスペンション。
【請求項５】
上記回転止ホルダーは中央に形成された上下円筒部材が挿通する軸孔と、一方端部に形成されたガイド孔と、他端部に形成されたガイドレールを挿通固定する固定孔とを備え、
該固定孔と該軸孔間を連通する連通孔を形成するとともに該連通孔の両側壁を貫通する堅締孔を形成してなり、
該堅締孔に挿通した堅締ボルトにて該軸孔及び該固定孔の直径を縮小することによって上下回転止ホルダーを上下円筒部材に固定すると同時に該ガイドレールを固定孔に固定し、対向する回転止ホルダーのガイド孔にガイドレールの先端側を挿通することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の自転車用サスペンション。
【請求項６】
上記堅締孔は、連通孔の両壁の一方の側壁に形成された堅締ボルトが挿通自在の貫通孔と、他方の側壁に形成された内周面にネジ山を有するネジ孔とから構成され、上下２セットの堅締孔が形成されるとともに、各堅締孔は堅締ボルトの挿通方向が対向するように各ネジ孔を上下互い違いに配置したことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の自転車用サスペンション。
【請求項７】
上記下円筒部材内径は該上円筒部材が挿入できるように大径に形成されるとともに、該下回転止ホルダーは、該下円筒部材の上端縁が該下回転止ホルダーの上端面より下方に位置するように固定することによって、該上円筒部材外周面と該下回転止ホルダーの軸孔内周面間にグリス貯留スペースを形成してなる請求項１乃至４のいずれかに記載の自転車用サスペンション。
【請求項８】
上記ガイドレールは円筒体にて形成され、該円筒体内部は上下を密封キャップにて塞がれた潤滑油を補給自在の潤滑油タンクを備えるとともに、該潤滑油タンクの外周壁には潤滑油を自動給油するための給油口が形成されてなる請求項１乃至５のいずれかに記載の自転車用サスペンション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車用サスペンションに関し、殊に前輪と後輪が受ける衝撃からハンドル支柱とサドル支柱を介してライダーに伝わる振動を抑制するためにハンドル支柱やサドル支柱に設けるロードバイク、シティサイクル、電動アシスト自転車に適した自転車用サスペンションに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロードバイク、シティサイクル、電動アシスト自転車等の自転車には、走行時に前輪と後輪からハンドルやサドルに伝達される衝撃を吸収するためのサスペンションをハンドル支柱やサドル支柱に装備したものが知られている。例えば、特許文献１には、前輪を支持するフォーク部と、フレームのヘッド部に回転自在に支持される第１フォークステムと、第１フォークステムの内部に軸方向に移動可能に配置されている第２フォークステムと、これら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コイルバネと、軸方向に進退してコイルバネの初期長さを変更するための調整ネジと、調整ネジと軸方向に相対移動可能かつ相対回転不能に連結された回転部とを備えた荷重調整部と、第１及び第２フォークステムを軸方向に相対移動可能かつ回転不能に連結する連結部を備えて、サスペンションの固さを乗りながら簡単に調整できる「自転車用サスペンションフォーク」が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、特許文献１とほぼ同様の構成であるが、第２フォークステムの伸長側の移動端で衝撃を吸収しつつ第２フォークステムの移動量を規制する下端バンパーを備えて、伸長側の移動端での衝撃音の発生を低減するように構成された「自転車用サスペンションフォーク及び自転車」が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２２１０７８号公報
【特許文献２】特開平９−２２１０７９号公報
【特許文献３】特開平９−２２１０８０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、上述した従来の構成では、いずれもコイルバネが円筒状の第１フォークステム内にはコイルバネが収容されているだけで、ハンドル支柱の強度は専ら第１フォークステム自体の強度に依存しており、また、第１及び第２フォークステムを軸方向に相対移動可能かつ回転不能に連結するために第１フォークステムにスリット溝を形成しているため、強度の確保、上下動の安定性に問題がある。
【０００６】
本発明の課題は、ハンドル支柱の強度を確保しつつ、上下移動が円滑かつ安定したサスペンションを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明に係る自転車用サスペンションは、自転車の車輪に加わる衝撃を吸収するための自転車用サスペンションであって、相互に伸縮自在に挿通した上下一対の円筒部材と、該上下円筒部材内部に同一軸心上を上下移動自在に配置された長尺ボルトと、該上円筒部材内に固定されて該ボルトが挿通する軸受けと、該下円筒部材内に固定されるとともに該長尺ボルトを支持するリング状の支持ベースと、該上下円筒部材と長尺ボルト間に配置されるとともに該軸受けと該支持ベースとに上下端をそれぞれ支持されてなるコイルスプリングと、該上下一対の円筒部材の円周方向への回転を防止する回転止機構とからなり、該回転止機構は該上下円筒部材にそれぞれ固定された上下一対の回転止ホルダーと、該上下回転止ホルダーの両端部いずれか一方又は双方に固定されたガイドレールと、対向する回転止ホルダーの両端部いずれか一方又は双方に形成された、該ガイドレールが貫通摺動するガイド孔とからなる構成とした。
【０００８】
該軸受け及び支持ベースは、上円筒部材及び下円筒部材の周壁に貫通形成された複数の小さな溶接孔をスポット溶接して固定することが好ましい。
【０００９】
該長尺ボルトは当該ボルトに螺合したナットを介して該支持ベースにて支持することで、該サスペンションの可動範囲の下側位置を確実に固定することが好ましい。
【００１０】
該軸受けは内周面に無給油ブシュを嵌合して備えるとともに、該無給油ブシュの上端は該軸受けの上端よりも少し下げて長尺ボルト外周と軸受け間にグリスを充填するためのスペースを形成することで、該長尺ボルトの上下動がより円滑なものとなる。
【００１１】
該回転止ホルダーは中央に形成された上下円筒部材が挿通する軸孔と、一方端部に形成されたガイド孔と、他端部に形成されたガイドレールを挿通固定する固定孔とを備え、該固定孔と該軸孔間を連通する連通孔を形成するとともに該連通孔の両側壁を貫通する堅締孔を形成してなり、該堅締孔に挿通した堅締ボルトにて該軸孔及び該固定孔の直径を縮小することによって上下回転止ホルダーを上下円筒部材に固定すると同時に該ガイドレールを固定孔に固定し、対向する回転止ホルダーのガイド孔にガイドレールの先端側を挿通することが好ましい。
【００１２】
該堅締孔は、連通孔の両壁の一方側壁に形成された堅締ボルトが挿通自在の貫通孔と、他方側壁に形成された内周面にネジ山を有するネジ孔とから構成され、上下２セットの堅締孔が形成されるとともに、各堅締孔は堅締ボルトの挿通方向が対向するように各ネジ孔を上下互い違いに配置することがボルトによる締め付け力を均等に加える上で好ましい。
【００１３】
該下円筒部材内径は該上円筒部材が挿入できるように大径に形成されるとともに、該下回転止ホルダーは、該下円筒部材の上端縁が該下回転止ホルダーの上端面より下方に位置するように固定することによって、該上円筒部材外周面と該下回転止ホルダーの軸孔内周面間にグリス貯留スペースを形成することが上下円筒部材間のスムーズな摺動移動のために好ましい。
【００１４】
該ガイドレールは、円筒体にて形成され、該円筒体内部には上下を密封キャップにて塞がれた潤滑油を補給自在の潤滑油タンクを備えるとともに、該潤滑油タンクの外周壁には潤滑油を自動給油するための給油口が形成されることがガイド孔内におけるガイドレールをスムーズに移動させる上で好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の自転車用サスペンションによれば、円筒体内部に軸心を同じくする長尺ボルトが配置されるとともに、回転止ホルダーによって上下円筒体の円周方向への回転が防止されるので、強度が強く安定性に優れ、ハンドル支柱やサドル支柱のサスペンションとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例に係る自転車用サスペンションの概要を一部分解して示す縦断面図である。
【図２】同サスペンションを構成する円筒体を示す縦断面図である。
【図３】同円筒体内に装着される長尺ボルト及びコイルスプリングを一部断面にて示す正面図である。
【図４】同コイルスプリングの上下支持態様を示す正面図である。
【図５】同上下円筒体に回転止ホルダーを取付けた状態を一部縦断面にて示す正面図である。
【図６Ａ】同回転止ホルダーを示す平断面図である。
【図６Ｂ】同回転止ホルダーを示す縦断面図である。
【図６Ｃ】同回転止ホルダーを堅締ボルトと共に示すＡ−Ａ視断面図である。
【図７】同回転止ホルダー間に管状のガイドレールが挿通される状態を示す縦断面図である。
【図８】上下円筒部材及びガイドレールの他の実施態様を示す正面図である。
【図９】ガイドレールの潤滑システムを示す縦断面図である。
【図１０】同サスペンションが適用されたハンドル支柱を示す縦断面図である。
【図１１】サドル支柱に適用される場合の同サスペンションの実施例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る自転車用サスペンションは、自転車の前輪及び後輪に生じる衝撃を吸収するためにハンドル支柱及びサドル支柱に適用されるもので、図１に示すように、サスペンション１００は、相互に伸縮自在に挿通した上下一対の円筒部材１１３、１１４と、該上下円筒部材内部に同一軸心上を上下移動自在に配置された長尺ボルト１１２と、該ボルトが挿通する軸受け１０３と、該ボルトのネジ部が螺合するリング状支持ベース１１０と、該上下円筒部材１１３，１１４と長尺ボルト１１２の間に配置されるコイルスプリング１０６と、該上下一対の円筒部材の円周方向への回転を防止する回転止機構とから構成されている。
【００１８】
該軸受け１０３と該支持ベース１１０は、図２に示すように、上円筒部材１１３及び下円筒部材１１４の周壁に複数の小さな溶接孔１１５を貫通形成してスポット溶接によってそれぞれ固定されている。図１及び３に示すように、該軸受け１０３の内側には無給油ブシュ１０４が取付けられ、該長尺ボルト１１２のネジ山が形成されていない頭部側の軸を当該無給油ブシュ１０４がスライド自在に支持している。該軸受け１０３とボルト頭部１１２ａ間にはワッシャ１０１とゴムガスケット１０２が挟持させて該軸受け１０３とボルト頭部１１２ａ間に生じる衝撃を減衰している。また、無給油ブシュ１０４は、図３に示すように、上端を該軸受け１０３の上端よりも少し下げて長尺ボルト１１２外周と軸受け１０３間に形成したスペース１０５にグリスを充填している。
【００１９】
該コイルスプリング１０６の上端は該軸受け１０３の下端に当接するとともに、上端部は該無給油ブシュ１０４外周に嵌合している。一方、該コイルスプリング１０６の下端は該長尺ボルト１１２のネジ山に螺合したナット１０８に当接支持されるとともに、同様にネジ山に螺合し該ナット上に下端を当接した筒状のカラー１０７の外周に下端部が嵌合している。該カラーの内周にはネジ山が形成されており、該長尺ボルト１１２のネジ山に螺合した該カラー１０７とナット１０８とを互いに圧接することにより、振動による回転が防止される。該ナット１０８は、ワッシャ１０９を介して該支持ベース１１０上に載置される。符号１１１は、該ナット１０８とワッシャ１０９との接触面を示す。
【００２０】
該支持ベース１１０の中央には、該長尺ボルト１１２の直径よりもやや大きい直径の透孔が形成されている。サスペンション１００を組み立てる際には、まず図３に示すように、ワッシャ１０１、ゴムガスケット１０２、軸受け１０３、無給油ブシュ１０４、コイルスプリング１０６、カラー１０７、ナット１０８、及び支持ベース１１０を予め長尺ボルト１１２に装着しておく。これを上下円筒部材１１３、１１４内に挿入して、溶接孔１１５にてスポット溶接して該軸受け１０３と該支持ベース１１０を上円筒部材１１３及び下円筒部材１１４にそれぞれ固定する。最後に該上下円筒部材１１３、１１４の回転を防止する回転止機構を装着して組み立てが完成する。
【００２１】
該回転止機構は、図５及び図７に示すように、上下円筒部材１１３、１１４にそれぞれ固定された上下一対の回転止ホルダー２０１、２０２と、該上回転止ホルダー２０１の一端側及び下回転止ホルダー２０２の他端側の対偶位置にそれぞれ固定されたガイドレール２１０、２１１と、対向する回転止ホルダー２０２、２０１にそれぞれ形成された当該ガイドレールが貫通摺動するガイド孔２０５、２０５とから構成される。
【００２２】
該回転止ホルダー２０２は、図６Ａ乃至６Ｃに示すように、中央に下円筒部材１１４が挿通する軸孔２０３が形成された円板の両側に当該円板径よりもやや小さい径の円板を膨出した形状厚板材であって、左右膨出部の一方には無給油ブシュを嵌合したガイド孔２０５が形成され、他方にはガイドレール２１１を挿入固定するため固定孔２０４が形成されている。該固定孔２０４と軸孔２０３との間には所定幅で切除して相互に連通せしめた連通孔２０７が形成されるとともに、該連通孔の両側壁を貫通する堅締孔２０８が形成されている。
【００２３】
該堅締孔２０８は、連通孔２０７の両壁の一方の側壁に形成され、堅締ボルト２０９が挿通自在の貫通孔２０８ａと、他方の側壁に形成された内周面にネジ山を有するネジ孔２０８ｂとから構成される。かかる構成の堅締孔２０８が、上下一対の２組形成されるとともに、各堅締孔は堅締ボルト２０９の挿通方向が対向するように上下の各ネジ孔２０８ｂは互い違いに配置されている。
【００２４】
このように構成された堅締孔２０８に堅締ボルト２０９を貫通孔２０８ａ側から挿通してネジ孔２０８ｂに螺合して締め付けることによって連通孔２０７の幅が狭められる。連通孔２０７の幅が縮小すると同時に軸孔２０３と固定孔２０４の直径が縮小して下回転止ホルダー２０２が下円筒部材１１４に固定され、同時に固定孔２０４の直径が縮小してガイドレール２１１が当該固定孔２０４に固定される。
【００２５】
該上回転止ホルダー２０１の構成も軸孔２０３の径寸法が上円筒部材１１３の外径に合わせてほぼ下円筒部材１１３の肉厚分だけ小さいことを除き、該下回転止ホルダー２０２と全く同一である。従って、上円筒部材１１３への取り付け方法も同様である。但し、ガイドレール２１０を取付ける固定孔はガイド孔２０５に対応する配置となり、下回転止ホルダー２０２の固定孔２０４に対応する位置にガイド孔を配置した対偶配置としている。各ガイドレール２１０、２１１には各固定孔側に弾性リング２１２を挿着している。
【００２６】
該下回転止ホルダー２０２の固定位置は、図５に示すように、下円筒部材１１４の上端が下回転止ホルダー２０２の上面よりも少し低い位置にして、下円筒部材１１４の外周面と下回転止ホルダー２０２の内周面の間に形成されるスペースをグリスを充填するグリス貯留部１１７としている。当該グリス貯留部１１７の開口は上円筒部材１１３に挿嵌した金属製のリング状のカバー１１８によって塞がれる。このように、上円筒部材１１３と下円筒部材１１４の上下摺動面１１６にグリスを供給することによって、上下円筒部材１１３、１１４の摺動が円滑になると同時に互いの接触部の気密性が保たれ、空気圧縮効果を生じさせるのでエアサスペンション機能をも併せ持つこととなる。
【００２７】
上述のように構成される本サスペンション１００の上下可動ストロークは、図５に示す上下回転止ホルダー間寸法Ｓとしている。当該上下回転止ホルダー間寸法Ｓは、該長尺ボルト１１２の支持ベース１１０への取り付け位置によって定まり、その位置はナット１０８の固定位置によって定められる。なお、ガイドレール２１０及び２１１の長さは、図５及び図７に示すように、サスペンション１００の最大ストローク時においてガイドレール２１０，２１１先端がガイド孔２０５内の中途位置にあってガイド孔マージン２１３を残す長さにしている。これによって圧縮時における各ガイドレール先端のガイド孔からの突出長さを極力短いものとすることができる。また、このように２本のガイドレール２１０，２１１が上下円筒部材１１３、１１４に固定された上下回転止ホルダー２０２、２０３の各ガイド孔２０５に常時挿通された状態に構成されるので、上円筒部材１１３と下円筒部材１１４とが相互個別に回転することがなく、従って、下円筒部材１１４を固定することによって上下円筒部材１１３、１１４全体が回転することはない。
【００２８】
なお、上記上下円筒部材１１３、１１４及びガイドレール２１０、２１１は、図８に示すように、該回転止ホルダー２０１、２０２の軸孔２０３及び固定孔２０４に対応する外周面に表面処理を施して凹凸面１１３ａ、１１４ａ及び２１１ａを形成して摩擦力を高めることが好ましい。
【００２９】
図９は、上記ガイドレール２１０、２１１の潤滑システムを説明するために縦断面図である。両ガイドレール２１０、２１１共に、円筒状パイプにて構成するとともに内部に潤滑油貯留室２１６、２１７をそれぞれ設けている。下端側がガイド孔２０５に挿通するガイドレール２１０においては、下端開口を密閉するとともに上端開口をも密閉し、上蓋に潤滑油注入口２１５を形成し、ガイド孔２０５に挿通される下端部外壁に潤滑油供給口２１７を形成している。一方、上端側がガイド孔２０５に挿通するガイドレール２１１においては、密封キャップ２１４をガイド孔２０５に挿通される上端部に設け、上端開口を密閉して上蓋に潤滑油注入口２１５を形成し、ガイド孔２０５に挿通される上端部の外壁に潤滑油供給口２１７を形成している。
【００３０】
図１０は、本サスペンション１００をハンドル支柱に適用した態様例を示すもので、長尺ボルト１１２を引上げボルトとして機能させるために長く形成するとともに、下円筒部材１１４の下端３０５はフォークの操縦管（図示せず）に固定させるための固定金具（うす）３０６に合せて斜め楔状に形成している。該長尺ボルト１１２の先端部を該固定金具３０６のネジ孔に螺合してこれを引き上げることによって該固定金具３０６がフォークの操縦管内に固定されることにより本サスペンション１００が固定される。一方、上円筒部材１１３の上端部にはアルミニウム製のハンドルステム３０１の下端部３０２を嵌合固定している。該サスペンション１００と軸心を同じくするハンドルステム３０１上端部には六角形筒状のスクリューキャップ挿通孔３０３が形成されるとともにその底部に形成されたネジ孔にスクリューキャップ３０４にて施蓋される。
【００３１】
図１１は、本サスペンションをサドル支柱に適用した場合の実施例を示すもので、長尺ボルト１１２を支持ベース１１０に連結するだけの短いものとしている点と、下円筒部材１１４の下端部に直角に切除されている点を除いては上記実施例とほぼ同様である。すなわち、長尺ボルト１１２の先端は、ナット１０８とラー１０７とで支持ベース１１０を挟持することによって固定されている。ここで、同サスペンション１００における上下動の最大ストローク時においてガイドレール２１１の先端がガイド孔内の中途位置にあるように構成したので、圧縮時における同ガイドレール先端のガイド孔からの突出長さを極力短いものとすることができ、省スペースとなりサドル下の最小寸法を短いものとすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明にかかる自転車用サスペンションは、特にロードバイク、シティサイクル、電動アシスト自転車のハンドル支柱、サドル支柱に適用することができ有用である。
【符号の説明】
【００３３】
１００：サスペンション装置
１０１：ワッシャ
１０２：ゴムガスケット
１０３：軸受け
１０４：無給油ブシュ
１０５：グリス充填スペース
１０６：コイルスプリング
１０７：カラー
１０８：ナット
１０９：ワッシャ
１１０：支持ベース
１１２：長尺ボルト
１１３：上円筒部材
１１４：下円筒部材
１１５：溶接孔
１１６：上下摺動面
１１７：グリス貯留部
１１８：カバー
２０１：上回転止ホルダー
２０２：下回転止ホルダー
２０３：軸孔
２０４：固定孔
２０５：ガイド孔
２０６：無給油ブシュ
２０７：連通孔
２０８：堅締孔
２０９：堅締ボルト
２１０、２１１：ガイドレール
２１２：弾性リング
２１３：ガイド孔マージン
２１４：密封キャップ
２１５：潤滑油注入口
２１６：潤滑油貯留室
２１７：潤滑油供給口
２１８：ストローク
３０１：ハンドルステム
３０２：ハンドルステム下端部
３０３：スクリューキャップ挿通孔
３０４：スクリューキャップ
３０５：固定金具受け面
３０６：固定金具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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