(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アウタチューブの内面に対し先端側のピストンを摺接させて中空なインナチューブを摺動自在に挿通し、上記ピストンを介して上記アウタチューブの内部をアウタチューブ側の気室とインナチューブ側の気室とに隔成し、更に上記インナチューブ内に上記インナチューブ側の気室に常時連通するインナチューブ内の気室を区画し、ピストンに対して常にインナチューブ側の気室からアウタチューブ側の気室へと向う気体の流通を許容しながら、外部からの操作によってもこれら各気室間の相互の連通を可能にする機能を備えたチェックバルブ機構を介装したことを特徴とする二輪車の前輪支持用伸縮支柱。
【請求項２】
チェックバルブ機構を外部からの操作によって強制開放する機構として、インナチューブの内部に納めた電動アクチュエータの出力軸によりチェックバルブ機構をリターンばねに抗して押し開くように構成した請求項１記載の二輪車の前輪支持用伸縮支柱。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自転車や軽量のモータバイク等の二輪車における操向輪としての前輪を車体フレームに対し、弾性的にかつ操向可能に支持するための二輪車の前輪支持用伸縮支柱に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
従来、この種の自転車や軽量のモータバイク等の二輪車に用いられている前輪支持用の伸縮支柱は、テレスコープ状に嵌挿したアウタチューブとインナチューブからなる伸縮支柱を用いて車体フレームに転舵可能に取り付け、かつ、操向輪としての前輪を当該伸縮支柱の下端に支架して車体前部を支持する。
【０００３】
しかも、この場合において、車体前部を前輪に対して弾性的に支架してやるために、上記伸縮支柱を構成するアウタチューブとインナチューブの間に懸架用のばねである金属製のコイルスプリングを介装し、このコイルスプリングに初期荷重調整用の装置を付設して車体を支持やる手段が一般に広く用いられている。
【０００４】
しかし、上記した従来の二輪車における前輪支持用伸縮支柱にあっては、これまでのところ車体前部に対して弾性的な懸架力を付与するのに金属製のコイルスプリングを用いてやるのが通例であることから、特に、軽量化と低廉化とが強く望まれる自転車や軽量のモータバイク等の二輪車に用いられる前輪支持用の伸縮支柱には採用し難いという問題点を有していた。
【０００５】
したがって、この発明の目的は、弾性的な懸架力の付与要素として重量の点から望ましくない金属製のコイルスプリングを用いることなく、エアー等の気体圧力を利用して懸架力を発揮しつつ、かつ、二段に亙り懸架特性をも容易に調整することのできる二輪車の前輪支持用伸縮支柱を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する為、本発明の手段は、 アウタチューブの内面に対し先端側のピストンを摺接させて中空なインナチューブを摺動自在に挿通し、上記ピストンを介して上記アウタチューブの内部をアウタチューブ側の気室とインナチューブ側の気室とに隔成し、更に上記インナチューブ内に上記インナチューブ側の気室に常時連通するインナチューブ内の気室を区画し、ピストンに対して常にインナチューブ側の気室からアウタチューブ側の気室へと向う気体の流通を許容しながら、外部からの操作によってもこれら各気室間の相互の連通を可能にする機能を備えたチェックバルブ機構を介装したことを特徴とするものである。
【０００７】
すなわち、このものによれば、ピストンに設けたチェックバルブ機構を閉じた状態で前輪支持用の伸縮支柱が圧縮動作したときには、大きな受圧面積をもつピストンの断面積でアウタチューブ側の気室のみを圧縮し、したがって、そのときの圧縮動作時における気体ばね反力は比較的大きくなる。
【０００８】
それに対し、外部操作でチェックバルブ機構を開いてやったとすると、インナチューブ側とインナチューブ内の両気室がアウタチューブ側の気室へと連通して気室容積が大きくなり、しかも、受圧面積がインナチューブの断面積となって小さくなることから、先のチェックバルブ機構を閉じて圧縮動作した場合に比較して小さな気体ばね反力となる。
【０００９】
このようにして、金属製のコイルスプリングを用いることなくアウタチューブとインナチューブからなる伸縮支柱の内部に潤滑用の少量のオイルを入れるだけで、軽量化と低廉化とを図りつつ気体圧力を利用して容易に二段切り換え式の懸架特性をもつ前輪支持用の伸縮支柱とすることが可能になるのである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基いてこの発明の実施の形態を説明する。
本発明は、自転車における前輪支持用の伸縮支柱のみに限らず、その他軽量のモータバイク等（以下、自転車をも含めてこれらを自転車等という）にもそのまま適用し得るものである。
本発明の一実施の形態に係る二輪車の前輪支持用伸縮支柱１は図１、図２に示すように、アウタチューブ２の内面に対し先端側のピストン８を摺接させて中空なインナチューブ５を摺動自在に挿通し、上記ピストン８を介して上記アウタチューブ２の内部をアウタチューブ側の気室１１とインナチューブ側の気室１２とに隔成し、更に上記インナチューブ５内に上記インナチューブ側の気室１２に常時連通するインナチューブ内の気室１３を区画している。
そして、上記ピストン８に対して常にインナチューブ側の気室１２からアウタチューブ側の気室１１へと向う気体の流通を許容しながら、外部からの操作によってもこれら各気室１１，１２間の相互の連通を可能にする機能を備えたチェックバルブ機構１９を介装している。
以下更に詳しく説明する。
【００１１】
図１は、この発明による自転車等への使用に好適な前輪支持用の伸縮支柱１を上下方向に三分割して示したものであって、当該伸縮支柱１は、通常のオートバイ等で用いられている前輪支持用の伸縮支柱と同様に左右それぞれを組として使用する他に、片持ちタイプとして一本の伸縮支柱１を単体で使用する場合とがある。
【００１２】
上記した前輪支持用の伸縮支柱１は、下端で自転車等の前車輪軸を支持するアウタチューブ２を備え、このアウタチューブ２の上端から内部へと軸受３，４を介してインナチューブ５を摺動自在に挿入し、これらアッパブラケットとアンダブラケットを通して図示しない二輪車の車体フレームに対し転舵可能に支持される。
【００１３】
インナチューブ５の閉塞端側である上端の部分は、気体封入バルブ６を備えたキャップ７で密封されており、この気体封入バルブ６を通してアウタチューブ２とインナチューブ５からなる伸縮支柱１の内部へと圧力気体を封入し得るようにしてある。
【００１４】
インナチューブ５の下端には、アウタチューブ２の内壁を摺接するピストン８を取り付け、図２に示すように当該ピストン８の外周面にシール９を挟んでピストンリング１０を設け、これらシール９とピストンリング１０で気密状態を保ちつつ伸縮支柱１の内部を、アウタチューブ２側の気室１１とインナチューブ５側の気室１２、および、インナチューブ５内の気室１３とに区画している。
【００１５】
上記したインナチューブ５側の気室１２は、軸受４とインナチューブ５との間の摺接隙間１４からインナチューブ５と当該インナチューブ５に対するピストン８の取り付け部であるボス部１５とに亙って穿った通孔１６，１７を通してインナチューブ５内の気室１３に常時通じている。
【００１６】
また、ピストン８のボス部１５には、通孔１７から分岐してアウタチューブ２側の気室１１に通じる連通路１８を設け、当該連通路１８の途中にアウタチューブ２側の気室１１に向う気体の流れのみを許容するチェックバルブ機構１９を配設し、当該チェックバルブ機構１９をピストン８に嵌着したキャップ体２０との間に介装したリターンばね２１に抗して押し開くことで、インナチューブ５側とインナチューブ５内の気室１２，１３をアウタチューブ２側の気室１１に通じるようにしている。
【００１７】
このようにして、インナチューブ５とピストン８によりアウタチューブ２の内部を大きな受圧面積をもつアウタチューブ２側の気室１１と、常に連通状態を保ちつつ合計の受圧面積がそれよりも小さいインナチューブ５側とインナチューブ５内の気室１２，１３とに区画している。
【００１８】
そして、チェックバルブ機構１９を外部から開閉操作してアウタチューブ２側の気室１１とインナチューブ５側およびインナチューブ５内の気室１２，１３との相互の連通を断続制御するために、ピストン８のボス部１５とスナップリング２２とで挟んでインナチューブ５内の気室１３の内部に電動アクチュエータ２３を固定して納めたのである。
【００１９】
かくして、図１に示すこの発明の自転車等への使用に好適な前輪支持用の伸縮支柱１は、以下に述べるようにして動作することになる。
【００２０】
すなわち、チェックバルブ機構１９を閉じた状態で自転車等を走行しているときに負荷の慣性力や路面からの突き上げ力等の大きな外力を受け、前輪支持用の伸縮支柱１が圧縮側に動作してアウタチューブ２側の気室１１が圧縮されたとすると、このときの気室１１の圧縮はピストン８の断面積を受圧面積として圧縮され、伸縮支柱１は、大きな外力の下で比較的大きな気体ばね反力を受けつつ圧縮動作してこれらの慣性力や突き上げ力を効果的に吸収する。
【００２１】
それに対して、負荷の慣性力や路面からの突き上げ力等の外力が比較的小さい平坦な路面走行等の場合には、外部からの操作により電動アクチュエータ２３の出力軸２４でチェックバルブ機構１９をリターンばね２１に抗して強制的に押し開き、インナチューブ５側の気室１２とインナチューブ５内の気室１３を同時にアウタチューブ２側の気室１１に通じて全体の気室容量を増大する。
【００２２】
これにより、気室１１，１２，１３内の気体の作用する有効受圧面積が差し引きしてインナチューブ５の断面積となり、先のチェックバルブ機構１９を外部から強制的に押し開いた場合よりも小さくなることから、チェックバルブ機構１９を閉じた状態で圧縮動作した場合に比べて気体ばね反力が小さくなる。
【００２３】
なお、電動アクチュエータ２３によりチェックバルブ機構１９を開放した状態で伸縮支柱１が圧縮動作したときには、アウタチューブ２側の気室１１に生じた気体圧力によってチェックバルブ機構１９が閉じられ、大きな気体反力が生じてしまう恐れが考えられる。
【００２４】
しかし、この場合にあっても、続く伸縮支柱１の伸長動作に伴いインナチューブ５側の気室１２が圧縮され、インナチューブ５側とインナチューブ５内の気室１２，１３の気体圧力が、アウタチューブ側の気室１１の気体圧力よりも大きくなってチェックバルブ機構１９が開き、気室１２，１３内の気体がアウタチューブ２側の気室１１に流入してその場合に加わる慣性力や突き上げ力を効果的に吸収することになる。
【００２５】
さらに、伸長動作時において所定の減衰特性を発揮し得るようにしてやるためには、図２のようにインナチューブ側とインナチューブ内の気室１２，１３に通じる連通路１８の途中に所定の大きさをもつ絞り２５を設けるようにしてやればよい。
【００２６】
なお、特に説明はしなかったが、左右一対の伸縮支柱１で前輪を支持する場合には、一方の伸縮支柱１をこれまでのようにして構成してやると共に、他方の伸縮支柱は金属製のコイルスプリングで支持してやるなり、或いは、気体圧力支持と併せて油圧ダンパ機構を組み込むようにしてやってもよい。
【００２７】
また、この発明の実施の形態では、負荷の慣性力や路面からの突き上げ力等を効果的に吸収して当該負荷を支持する点に絞って説明してきたが、例えば、ペダリング操作の不要な下り坂等での走行に際しては小さな気体ばね反力を選択してソフトな乗心地を得るようにし、ペダリング操作の必要時には大きなばね反力としてペダリング効率を向上させるように用いることもできる。
【００２８】
さらに、チェックバルブ機構１９は、電動アクチュエータ２３の出力軸２４で直に押し開くことなく、出力軸２４を回動式にしてカム等の機構を介し軸方向力に変換して押し開くなり、或いは、ワイヤなどを用いた公知の機械的なリモートコントロール操作によって開閉するようにしてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べてきたように、請求項１の発明によれば、アウタチューブの内面に対し先端側のピストンを摺接させて中空なインナチューブを摺動自在に挿通し、上記ピストンを介して上記アウタチューブの内部をアウタチューブ側の気室とインナチューブ側の気室とに隔成し、更に上記インナチューブ内に上記インナチューブ側の気室に常時連通するインナチューブ内の気室を区画し、ピストンに対して常にインナチューブ側の気室からアウタチューブ側の気室へと向う気体の流通を許容しながら、外部からの操作によってもこれら各気室間の相互の連通を可能にする機能を備えたチェックバルブ機構を介装したことにより、負荷が大きくて走行路面が荒れているような場合には、チェックバルブ機構を閉じ状態に保って気室容積を小さくしつつ、かつ、受圧面積を大きく保って大きな気体ばね反力を発揮し、また、逆に負荷が比較的小さくて走行路面もそれ程荒れていない場合には、チェックバルブ機構を外部から強制的に押し開いて気室容量を大きくしつつ受圧面積を小さく保って小さな気体ばね反力を選択し、このようにして、軽量化と低廉化とが強く望まれる自転車等の前輪支持用伸縮支柱の懸架力要素として望ましくない金属製のコイルスプリングを用いることなく気体圧力を利用して良好な懸架作用を行うことが可能になるのである。
【００３０】
また、請求項２の発明によれば、チェックバルブ機構を外部からの操作によって強制開放する機構として、インナチューブの内部に納めた電動アクチュエータと、当該電動アクチュエータの出力軸によりチェックバルブ機構をリターンばねに抗して押し開くように構成したことにより、上記した請求項１の発明の効果に加えて、これらの機構を簡単かつ小型に纏めて二輪車等の前輪を支持する伸縮支柱に対し容易に内蔵して設けることが可能になるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による二輪車の前輪支持用伸縮支柱の実施の形態を三分割して示す部分縦断正面図である。
【図２】同じく、上記した二輪車の前輪支持用伸縮支柱の主要部を拡大して示した部分縦断正面図である。
【符号の説明】
１  前輪支持用伸縮支柱
２  アウタチューブ
５  インナチューブ
８  ピストン
１１  アウタチューブ側の気室
１２  インナチューブ側の気室
１３  インナチューブ内の気室
１９  チェックバルブ機構
２１  リターンばね
２３  電動アクチュエータ
２４  出力軸
【図１】
0004117098.tif 000002
【図２】
0004117098.tif 000003