JPH07502949A - 自転車用サスペンション - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 自転車用サスペンション 発明の背景 本発明はマウンテンパイクに関し、特にそれに使用される後部サスペンションに 関する。マウンテンパイクは比較的新しいタイプの自転車である。これは、ヨー ロッパのレース技術と実用自転車との交配の産物である。これは、最初、１９８ １年にカリフォルニアにおいてミカエル・シンヤード（Ｍｉｃｈａｅｌ　５ｌｎ ｙａｒｄ）と言う名前の男によって開発された。マウンテンパイクとその販売は 、米国の自転車産業を３５億ドルのファミリースポーツ産業に変貌させたと言わ れている。今日では９３百万Å以上の米国人が自転車に乗っている。

これらのうち、２５百万人位は少なくとも週に１回は自転車に乗っている。更に 、１９９０年には、米国人は９３０万台の自動車に対して１０８０万台の自転車 を購入している。マウンテンノくイクの販売のブームは、一部には人口の高齢化 によるものと信じられて０る。

くたびれ勝ちな成人にも優しく且つ通常は若さと筋力が支配している活動への入 場券としての自転車が、このノ＼イテクスポーツマジ・ツクの形でプレゼントさ れる。

市販されているマウンテンパイクは、日々、最新の合金、カーボンファイバ製の チューブ、チタン製の把手等の航空宇宙産業から得られた材料を採用している。

その結果が高強力で軽量の構造である。

例えば、マウンテンパイクの平均重量は２８ポンドであり、これより遥かに壊れ やすいツーリングバイクの方は２０ポンドである。太いタイヤ、直立座席、平ら なハンドルバーも、荒野を走るサイクリストと普通の週末バイカーの両者にアピ ールするこれの特徴である。

米国の自転車デザイナ−を長年にわたってイタリアのメーカーに支配されていた 世界的なビジネスのトップに押し上げたのは、材料、スタイル及び発明力におけ るこのダイナミックな変化によるものである。

発明の開示 これから述べる本発明は、デュアルサスペンション型のマウンテンパイクに採用 されるように設計されたものである。例えば、Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ州のＷａｔｅ ｒｌｏｏに本撚を置くトレック・バイシクル社（ＴｒｅｋＢｉｃｙｃｌｅ　Ｃｏ ｍｐａｎｙ）で製造されている９０００シリーズ等がこれに当たる。バランスと 取扱い性を向上させるために、後述する後部サスペンションは実質的に動的重心 に設けられている。自転車のフレームと後輪とは実質的にスイングアームのみで 連結されており、その連結部はスイングアームの回動点にある。より好ましい実 施例としては、該回動点から後部車軸までのスイングアームの長さは、回動点か らショックアブソーバの連結部までの長さに対して、約４対１となっている。こ れにより、ショックアブソーバが１インチ動くと、後部車軸は４インチ垂直方向 に変位する。ショックアブソーバ自体は、マイナーエンタブライズ社（Ｍｉｎｅ ｒ　Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ、　Ｉｎｃ、　）で製造され、“チクスパック”と 言う登録商標名（ＴＥＣ３ＰＡＣＫ■）で販売されている分割されたエネルギ吸 収ユニットを具えている。孔の中には伸縮部の構成部材が担持されている。該伸 縮部の一端には、段部を具えたフランジ付きのＵリンクロッド端部が設けられ、 弾性パッド積層体のための積極的な支承部を形成している。他端には、荷重ワッ シャと調節可能なナツトとを担持したねじ山付きのＵリンクロッド端部が設けら れ、ライダーの体重又は所望の乗車特性に応じた初期荷重を設定可能にしている 。弾性パッド積層体にシールされてその中に担持されている伸縮部の実際の部品 は、前記両Ｕリンクロッド端部が独立して可動であり、しかも弾性パッド積層体 を実質的にその内壁全体にわたって支持することができるように配置されている 。伸縮部材の内部には、一方のＵリンクロッド端部のフランジに設けられた溝部 と協働する他方のＵリンクロッド端部のフランジに取付けられたフィンガ状突起 部が組み込まれている。該突起部は、常時、溝部内に少なくともその一部が入っ ているので、一方のＵリンクロッド端部を他方のＵリンクロッド端部に対して主 軸を中心とする回転を阻止しつつ往復運動させることが可能である。このように して、所望の初期荷重を設定する荷重ナツトは、主軸を中心とする両Ｕリンクロ ッド端部の回転に起因して変位することが防止される。更に、分割された弾性材 料のブロックは実質的にその全長にわたって支持されているので、作業サイクル 中にその把持状態が変動することはない。このような把持の変動は、作業サイク ル中のカー変位曲線に好ましくない影響を与える。その他の特徴は、以下の説明 によって明らかになるであろう。

図面の簡単な説明 図１は、本発明のサスペンションを組み込んだマウンテンパイクの部分図である 。

図２は、紙の面に平行な面に沿う図１のショックアブソーバの断面図である。

図３は、図２の３−３線に沿う断面図である。

図４は、突起部とスロットの関係を示す図２のショックアブソーバの部分的側面 図である。

図５は、Ｕリンクロッド端部のフランジの側断面図である。

図６は、図５のＵリンクロッド端部のフランジの上から見た平面図である。

図７は、図２に示すような外側チューブの側断面図である。

図８は、図７の外側チューブの平面図である。

より好ましい実施例の詳細な説明 図面、特に図１にはマウンテンパイクｌＯが示されている。前述のように、この 特殊な自転車はライスコンシン（Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ　）州のワルテｏ　−（Ｗ ａｔｅｒｌｏｏ）のトレックコーポレーション（Ｔｒｅｋ　Ｃｏｒｐ。

ｒａｔｉｏｎ）で製造され、９０００スポーツとして知られている。

おおまかに言って、このマウンテンパイク１０は、フレーム１２゜後輪１４．前 輪１６．　クランク１８．チェーン２０．スプロケット２２、後部車軸２４．ス イングアーム２６．スイングアームピボット点２８１分割されたモノブロック弾 性パッドスタック３０を具えている。スイングアームピボット点２８はスイング アーム２６を第１アーム部３２と第２アーム部３４とに分割している。これら両 部の長さの関係は、約４対１である。従って、ピン３６の中心が１インチ動くと 、車軸２４の中心は約４インチ変位する。図１から明らかなように、このピン３ ６はサスペンション装置３０をスイングアーム２６の第２アーム部３４に装着し ている。第２ピン３８がこのサスペンション装置３０をマウンテンパイクｌＯの フレーム１２に装着している。

後述するように本発明の手段であるサスペンション装置３０の詳細が、図２〜８ に示されている。先ず、図２には、サスペンション装置３０の種々の部分と構成 部材とが示されている。要するに、サスペンション装置３０は、第１端１０２と 第２端１０４．中心に沿う主軸１０８及び全長にわたる孔４２を具えた分割モノ ブロック弾性パッドスタック４０で構成されている。フランジ付きのＵリンクロ ッド端部４６．過剰変位防止用弾性体ストッパ４８．内側ロッド５０、軸受５２ ａと５２ｂ、リバウンド用弾性体クッション５４゜外側チューブ５６．荷重ワッ シャ５８．荷重ナツト６０．及びねじ山付きＵリンクロッド端部６２を具えた伸 縮部４４が、前記孔４２内に担持されている。これらすべてのエレメントは前記 パッド積層体４０の主軸１０８と同じ主軸を有することを理解する必要がある。

作動の際には、荷重ナツトを回転させて分割弾性体モノブロックに初期荷重をか ける。その結果、弾性体モノブロック４０の第１端１０２はフランジ６４の段部 に当接し、第２端１０４は荷重ワッシャ５８に当接する。このようにして、弾性 体モノブロック４０は塵埃に対する効果的なシールの機能も果たし、伸縮部４４ の可動部品を汚れから防ぎ、且つ初期荷重を変更することができる。

好適例においては、弾性体モノブロック４０．過剰変位防止用弾性体ストッパ４ ８及びリバウンド用弾性体クッション５４は、弾性歪みに対する塑性歪みの比が １，５対ｌより大きい引っ張り特性を有するエラストマで作られている。このよ うなエラストマの一つは、ｒハイトシル１と言う登録商標（ＨＹＴＲＥＬ［Ｆ］ ）でイー・アイ・デュポンデニモアース（Ｅ、　１．　ｄｕ　Ｐｏｎｔ　ｄｅ　 Ｎｅｍｏｉｒｓ　）で製造・販売されているポリエステル共重合体である。これ は不活性であると共に耐久性に優れている。その上、このエラストマは比較的薄 い断面に作られた場合でも裂けたり亀裂が伝播したりすることがない。更に、こ れら三つの部材は米国特許４．１９８．０３７及び４，５６６．６７８　（Ａｎ ｄｅｒｓｏｎ）に記載されているような処理を受ける。この処理の結果、これら 三つの部材は、「チクスパックｊと言う登録商標名（ＴＥＣ３ＰＡＣＫ■）でマ イナーエンタブライズ社（Ｍｉｎｅｒ　Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ、　Ｉｎｃ、　 ）で製造・販売される製品に変換される。上述の二つのＡｎｄｅｒｓｏｎの特許 はここに言及したことによって、詳述は省略する。

図１から明らかなように、Ｕリンクロッド端部４６はビン３６によって第２スイ ングアーム部３４に装着されている。ねじ山付きＵリンクロー、ド端部６２はビ ン３８によって自転車ｌＯのフレーム１２に装着されている。作業者は、工具を 使用して荷重ナツト６０を回転させて満足が得られるように初期荷重を調節する ことができる。

図４において、仮想線の位置Ａは約２２０ｋｇのライダーや荷重に対して推奨さ れている最大限に締め付けられた荷重ナツト６０を示す。

位置Ｂは約１００ｋｇの荷重に対して推奨されているが、いずれの設定でも少な くとも１インチの動きが可能である。この初期荷重と変位の関係が得られるよう にすることは、これから述べる本発明を理解するのに重要である。先ず、弾性体 モノ１０ツク４０は予め決められた力／変位曲線を有し、初期荷重を変化させる ことによって該曲線上の別の始点に移ることが可能である。サスペンション装置 ３０上に初期荷重を加えることによって、リバウンド用弾性体クッション５４に 圧縮荷重が加わる。即ち、初期荷重が増加するにつれて、内側ロッド５０は図２ と４の左方に付勢され、外側チューブ５６は右方に付勢される。リバウンド用ク ッション５４が押されて固くなると、それ以上の膨張は不可能なことは明らかで ある。しかし、サスペンション装置３０の変位は、外側チューブ５６の当接端１ ２８がフランジ付きＵリンクロッド端部４６の内壁１２６の方に変位可能な距離 によって決められる。この運動及び／又は距離は、過剰変位防止用ストッパー４ ８が押されて固くなる点で固定される。

こうして、サスペンション装置３０にかかる初期荷重が変化しても、全体の変位 には影響しないことは明らかである。Ｕリンクロッド端部のフランジ４６は、中 心孔１１０を形成し且つ外側チューブ５６に切られたスロット部即ち溝７０．７ ２と協働する一対の湾曲したフィンガ状のフォーク６６．６８を具えている。図 ３を参照すると、小さな間隙７４が突起部６９．７１とスロット７６の壁との間 に設けられているのみである。その結果、伸縮運動は自由であるが、ユニットの 主軸を中心とする回転は実質的に阻止される。外側チューブは、ねじ山付き部９ ６と反対側に小径部１１４と当接端１２８とを有する水平孔１１２を具えている 。図４によれば、荷重ナツト６０がねじ山部８０に係合すると、突起部６６．６ ８は常にスロット７０．７２の中に担持されていることは明らかである。即ち、 荷重ナツトを外れるまで後退させることは不可能であり、従って、ユニットは適 正に作動し、突起部６６．６８がスロット７０．７２から外れることはない。

このエレメントの構成により、１２５ポンド〜２５０ボンドの範囲の体重のライ ダーに適するように初期荷重を調節し、しかもなお、少なくとも１インチの変位 を可能にすることができる。これは自転車上の荷重に基づく初期荷重の大きさに は無関係に、ショックアブソーバ３０によって、少なくとも１インチの変位が保 証される。

予見できない衝撃によるユニットの破壊を防ぐために、過剰変位防止用弾性体ス トッパ４８とリバウンドクッション５４が設けられ、この過剰変位防止用弾性体 ストッパ４８は中心孔１１０の内部に、ねじ山付き孔９４に隣接して内壁１２６ に対して設置されている。

前記リバウンド用クッション５４は水平方向孔１１２内に小径部ｌ１４に隣接し て内側壁９０に対して設置されている。水平本体部１２０、ねじ山付き端部１２ ２１段部１３０及び大径端部１２４を具えた前記内側ロッド５０が、実際上、過 剰変位防止用弾性体ストッパ４８とリバウンド用弾性体クッション５４の両者を 保持している。

例えば、大きな荷重がサスペンション装置３０に突然加えられた場合、外側チュ ーブ５６の当接端１２８は過剰変位防止用ストッパ４８に接触し、これをＵリン クロッド端部のフランジ４６の壁１２６に押し付ける。サスペンションユニット ３０が無理に伸ばされた場合には、他方の端でリバウンド用クッション５４が内 側ロッド５０の段部１３０と外側チューブ５６の内側壁９０との間で圧縮される 。

組立工程は比較的簡単なので、一つ一つ説明する。最初にリバウンド用クッショ ン５４が段部１３０に接触するまで内側ロッド５０の上に嵌め込まれる。次にこ のアセンブリは孔９１を通る外側チューブ５６を嵌め込まれる。そして過剰変位 防止用ストッパー４８が内側ロッド５０の上に嵌め込まれ、そのねじ山部９２が Ｕリンクロッド端部フランジ４６のねじ山付き孔９４内に螺合される。次のステ ップはねじ山付きＵリンクロッド端部６２のねじ山部１１６を外側チューブ５６ のねじ山部９６に螺合させることである。次に分割モノブロック弾性パッドスタ ックが伸縮部のハウジングの上に嵌め込まれる。荷重ワッシャ５８がパッドスタ ックの頂部に設置され、これに外力を加えて弾性パッド積層体を圧縮する。次に 荷重ナツト６０が第２の外側ねじ山部１１８に嵌められ、図４に位置Ｂで示され るようにすべてのねじ山が丁度等しくなるまでねじ込まれる。好適例においては 、最後に第１．第２端部ブツシュ９１．９３の押し込みを行う。

本発明の種々の実施例を上に述べたが、当業者ならば特許請求の範囲に記載され た本発明の範囲を逸脱することなしに、本発明の方法と装置に対して改変を行う ことが可能なことを銘記すべきである。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．第１，第２端部、主軸及び該主軸に沿って延在する孔を有する弾性体スプリ ングと、 フランジ付きＵリンクロッド端部、過剰変位防止用弾性体ストッパ、内側ロッド 、リバウンド用弾性体クッション、外側チューブ、荷重ワッシャ、荷重ナット及 びねじ山付きＵリンクロッド端部とを具えて前記孔の内部に担持された伸縮部と を具えた、自転車のフレームと後輪との間に使用されるサスペンション装置であ って、前記フランジ付きＵリンクロッド端部は、部分的な中心孔、フランジ及び ねじ孔を含む湾曲した一対のフィンガー状のフォークを具え、 前記外側チューブは、前記湾曲フィンガー状フォークと係合して前記主軸を中心 とする回転運動を防止する溝部と、小径部とねじ山部とを有する水平に延在する 孔部とを具え、前記過剰変位防止用ストッパは前記部分的な中心孔の内部に前記 ねじ孔に隣接して設置され、前記リバウンド用クッションは前記水平延在孔部の 内部に前記小径部に隣接して設置され、前記内側ロッドは、前記過剰変位防止用 ストッパとリバウンド用クッションの両者を囲繞している前記水平延在孔部の内 部に一部担持され、 前記ねじ山付き端部は第１の内側ねじ山部と第２の外側ねじ山部を有し、該第１ 内側ねじ山部は前記外側チューブのねじ山部と係合し、 前記荷重ワッシャは前記第２外側ねじ山部を囲繞し、前記荷重ナットは前記第２ 外側ねじ山部に係合し、これによって前記弾性体スプリングの前記第１端部は前 記フランジに当接し、前記第２端部は前記荷重ワッシャに当接し、該荷重ナット を前記第２外側ねじ山部の上で回転させることによって、前記弾性体スプリング にかかる初期荷重を変化させることが可能なサスペンション装置。
2. ２．前記内側ロッドが、水平に延在する本体部と、ねじ山付き端部と、大径端部 とを有し、該ねじ山付き端部が前記フランジ付きＵリンクロッド端部の前記ねじ 孔と係合する請求の範囲第１項に記載のサスペンション装置。
3. ３．前記伸縮部が少なくとも１インチの変位が可能な請求の範囲第２項に記載の サスペンション装置。
4. ４．前記フランジ付きＵリンクロッド端部の前記部分的中心孔が内側壁を有し、 前記外側チューブが前記ねじ山部の反対側に当接端部を有し、これによって、過 剰変位が生じた場合に前記過剰変位防止用ストッパが前記内側壁と前記当接端部 との間で圧縮される請求の範囲第３項に記載のサスペンション装置。
5. ５．前記外側チューブの前記小径部が内側壁を有し、前記内側ロッドの大径部が 段部を有し、前記内側ロッドの前記大径部が段部を具え、それによって、リバウ ンド時に前記リバウンド用弾性体クッションが前記内側壁と前記段部との間で圧 縮される請求の範囲第４項に記載のサスペンション装置。
6. ６．前記自転車の前記スイングアームが第１及び第２のアーム部を具え、該第２ アーム部に対する前記第１アーム部の長さが約４対１であり、前記フランジ付き Ｕリンクロッド端部が前記第２アーム部に装着されている請求の範囲第５項に記 載のサスペンション装置。
7. ７．前記第１及び第２アーム部が一つのピボツト点によって分離され、該回動点 は前記自転車のフレームに装着され、前記第１アーム部は端部を有し、該端部は 前記後輪に装着され、前記第２アーム部は端部を有し、該端部は前記フランジ付 きＵリンクロッド端部に装着されている請求の範囲第６項に記載のサスペンショ ン装置。
8. ８．第１及び第２アーム部からなるレバーアームを具え、該第１アーム部は後輪 を担持し、前記第２アーム部はサスペンション装置を担持し、スイングアームピ ボット点によってレバーアームが自転車のフレームに装着され、且つ第１アーム 部の長さが第２アーム部の長さの約４倍に規定されている、後輪と自転車のフレ ームとの間のショックを吸収するのに使用されるサスペンション装置であって、 主軸と該主軸に沿って延在する孔とを有する弾性体スプリングと、前記孔の内部 に一部が担持され、フランジ付きＵリンクロッド端部と、内側ロッドと、外側チ ューブと、ねじ山付きＵリンクロッド端部とを有し、前記フランジ付きＵリンク ロッド端部は前記第２アーム部に連結され、前記フランジ付きＵリンクロッド端 部は前記フレームに連結されている伸縮部とを具え、前記フランジ付きＵリンク ロッド端部は一対の湾曲したフィンが状フォークを具え、 前記外側チューブは前記湾曲フィンが状フォークと係合する溝部を具え、前記主 軸を中心とする回転運動を防止しつつ、前記主軸に沿って少なくとも１インチの 往復運動を可能とするように構成されているサスペンション装置。