JPH0911968A - チェーンステーの延長効果を選択的に適用するための自転車ホイールの走行経路及びそれを提供するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】ペダル入力と伴って生じる不都合なサスペンシ
ョンの圧縮を防止する自転車用のリアサスペンションシ
ステムの提供。 【解決手段】サスペンションが圧縮されたときに、後輪
が所定のＳ字型の移動軌跡をたどる。移動軌跡は、乗り
手によるペダル入力に対抗するために必要となる箇所に
おいてのみ、チェーン張設距離伸張効果が得られるよう
に形成されている。車輪の移動軌跡のかかる箇所ではチ
ェーン張設距離伸張効果が発生し、ペダル入力に伴って
生じるチェーンの張力によって後輪が下向きに押し下げ
られ、サスペンションの不都合な圧縮を防止する。この
システムでは、ボトムブラケットシェルの付近に２つの
偏心クランク機構を配設して所望の制御特性を得てい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本願は、米国の一部継続出願、すなわち出
願日１９９５年１月２５日、発明の名称「自転車のリア
・サスペンション・システム」、Serial No.0877,931に
対応するものである。

【０００２】

【発明の属する技術分野】本発明は自転車に関し、より
詳細にはエネルギー伝達効率が優れており、しかも自転
車が荒路を走破する場合にも穏やかな挙動が得られるリ
ア・サスペンション・システムに関する。

【０００３】

【発明の背景】自転車向けのショックアブソーバ機能を
備えたリア・サスペンションはすでに知られているが、
これらは完全に満足すべきものとなっているわけではな
い。多くのリア・サスペンションでは、凹凸を乗り越え
る際に衝撃力を受けると、後輪の車軸がある一点を中心
として旋回するようになっている。この設計では、リア
・サスペンションのバネ／ダンパは、乗り手からのペダ
ル踏力によって、圧縮されたり伸びたりすることにな
る。この点で、リア・サスペンションのバネ／ダンパが
ペダル踏力の作用を受けてしまうとともに、乗り手のエ
ネルギーがいくらか無駄に消費されることとなる。この
効果については、乗り手がペダルを漕いだとき、リア・
サスペンション・システムが浮き上がったりまたは沈み
込んだりする傾向が一般にみられることからも明らかで
ある。これらのシステムは、ほとんどが単一の旋回アー
ムを一点を中心として回動させるようになっており、チ
ェーンの張力が旋回アームに作用して突き上げや沈み込
みが起きている。仮に、回動中心がチェーンの直線に対
して上側にあったとすると、サスペンションは概して浮
き上がり傾向になり、突き上げ力がチェーンの張力を上
回ったときにのみ最適なコンプライアンスが得られるこ
とになる。逆に、サスペンション・システムの回動中心
がチェーンの直線の下側にあるときは、チェーンの張力
は、突き上げ力が働いたときの如くサスペンション・シ
ステムのバネ／ダンパを圧縮するように働くため、シス
テムは概して沈み込む傾向になる。 〔発明の概要〕本発明は、上述の問題点を解決したもの
で、動力伝達チェーンと圧縮式のリアサスペンションと
を備えた自転車用の車輪の制御された移動軌跡であっ
て、駆動スプロケット軸から後輪の車軸までの距離を変
数ＣＳＬで表し、車軸が所定の起点から移動軌跡に沿っ
て動いた距離を変数Ｄと表す。広くいえば、車輪の制御
された移動軌跡は、(a) 車輪の移動軌跡上における点Ｄ
p に、最適ペダリングポジションが設定され、(b) 点Ｄ
p の下方に位置する下側曲線区間においては、サスペン
ション・システムが圧縮されるにつれてチェーン張設距
離伸張の割合が増加する、すなわち、一階微分 ｄ［Ｃ
ＳＬ］／ｄ（Ｄ）が、概略正の傾きの曲線となってお
り、換言すれば、二階微分ｄ²［ＣＳＬ］／ｄ（Ｄ）
²が、概略正となっており、(c) 点Ｄp の上方に位置す
る上側曲線区間においては、サスペンション・システム
が圧縮されるにつれてチェーン張設距離伸張の割合が減
少する、すなわち、一階微分ｄ［ＣＳＬ］／ｄ（Ｄ）
が、概略負の傾きの曲線となっており、換言すれば、二
階微分ｄ²［ＣＳＬ］／ｄ（Ｄ）² が、概略負となって
いる。

【０００４】より好ましくは、車輪の制御された移動軌
跡の下側曲線区間には、凹部を前方に向けた円弧であっ
て、その平均半径が駆動スプロケット軸から後輪の車軸
までの一定の半径の円弧に比べて大きくなっている第１
の下側円弧区間が含まれている。そして、上側の曲線区
間は、好ましくは、凹部を前方に向けた円弧であって、
その平均半径が第１の下側円弧区間の半径よりも小さい
上側円弧区間を含むとともに、上側円弧区間と下側円弧
区間との結合点は、点Ｄp の近傍における変曲点となっ
ており、Ｄが点Ｄp の前後にあるときにチェーン張設距
離伸張の割合がピークに達するようになっている。第１
の下側円弧区間は、凹部を前方に向けた円弧であって、
その平均半径が無限大に近づく円弧区間を含んでおり、
下側曲線区間は前方に傾いた直線軌跡に近づいていくよ
うにしてもよく。また、下側曲線区間には、さらに、第
１の円弧区間の下方に第２の円弧区間が設けられ、この
第２の円弧区間は後方に配置した平均半径を有し、第２
の円弧区間が第１の曲線区間に対して逆向きにまがって
おり、下側曲線区間の下端に向かってＤが移動したとき
に、チェーン張設距離伸張の割合が比較的急激に増加す
るようにしてもよい。

【０００５】本発明は、さらに自転車を提供するもので
あって、この自転車は、駆動チェーンにおける駆動スプ
ロケット軸から後輪の車軸までの距離を変数ＣＬＳで表
し、圧縮式のリアサスペンションと、このサスペンショ
ンが圧縮されたときに車軸を車輪の制御された移動軌跡
に沿って移動させる手段とを有し、車輪の制御された移
動軌跡には、(a) 車輪の制御された移動軌跡上の点Ｄp
に定められた最適ペダリングポジションと、(b) 点Ｄｐ
の下方に配置され、サスペンションシステムが圧縮され
るにつれてチェーン張設距離伸張の割合が増加する、下
側曲線区間であって、一階微分ｄ〔ＣＳＬ〕／ｄ（Ｄ）
が概略正の傾きの曲線となっており、換言すれば、２
階微分ｄ²〔ＣＳＬ〕／（ｄ（Ｄ））²が概略正である区
間と、(c) 点Ｄｐの上方に配置され、サスペンションシ
ステムが圧縮されるにつれてチェーン張設距離伸張の割
合が減少する、上側曲線区間であって、一階微分ｄ〔Ｃ
ＳＬ〕／ｄ（Ｄ） が概略負の傾きの曲線となってお
り、換言すれば、２階微分ｄ²〔ＣＳＬ〕／（ｄ
（Ｄ））²が概略負である区間とを備えている。ここ
で、車輪の制御された移動軌跡に沿って車軸を移動させ
る手段は、(a) 車輪が取り付けられる後端部と前端部と
を有するコントロールアームと、(b) コントロールアー
ムの前端部に取り付けられるピボットアセンブリとを備
え、ピボットアセンブリは、ピボットアセンブリと自転
車の前部フレームとを結合させるとともに、サスペンシ
ョンが圧縮されるのに応じて後輪を移動軌跡に沿わせる
ための、カム手段を備えている。ここで、カム手段は、
前部フレームにおける駆動スプロケットより前方に回転
自在に取り付けられた前側の偏心カム部材と、前部フレ
ームにおける駆動スプロケット付近の後方に回転自在に
取り付けられた後ろ側の偏心カム部材と、コントロール
アームの前端部に取り付けられ、前側フレーム部に偏心
カム部材を介して結合された、フレームとから構成する
とよい。

【０００６】それぞれの偏心カム部材には、前部フレー
ムに取付けられ、第１の回転軸となる主軸部分と、主軸
部分に延設され、第１の回転軸と平行で偏心した第２の
回転軸となるクランク部分とを備えるとよい。偏心カム
部材のクランク部分は、ピボットアセンブリのフレーム
に回転自在に取付けるのが好ましい。さらに、カム手段
には、偏心カム部材と摩擦する摩擦手段を備えてもよ
く、これにより、所定の最小値よりも小さな外部からの
突き上げ力を受けたときに圧縮式サスペンションのコン
プライアンスを抑制できる。そして、摩擦手段としては
偏心クランク部材を前部フレームに対して回転自在に支
持する摩擦ブッシュを用いることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】

ａ．概要 本発明が提供するリア・サスペンション・システムは、
不規則な凹凸路から受ける衝撃力を効果的に吸収するこ
とができるとともに、乗り手が快活ないし乱暴にペダリ
ングしても、その作用によるサスペンションの圧縮・伸
長を最小限に抑えることができるものである。このこと
を達成するために２つの偏心クランク機構を用い、サス
ペンションが圧縮されるにつれて後輪があらかじめ設定
された軌跡上を移動するように構成し、これにより、圧
縮過程のある段階においてフレームに働く下向きの力を
チェーンの張力で打ち消すこととした。図１は自転車の
斜視図であって、自転車０１のフレーム１０には、本発
明のリア・サスペンション・システム１２が備えられて
いる。フレームとサスペンション・システムには、従来
から公知の構成部品であってそれ自体が本願発明を構成
するわけではないが、前輪０２，後輪０３，ハンドル０
４，サドル０５，クランク０６，駆動チェーン０８が備
えられている。図２は、自転車のフレーム１０とリア・
サスペンション・システム１２を示す拡大図である。図
２に示す実施形態のフレームは、古典的な「ダイヤモン
ド型」のものと似た全体形状をとっている。フレーム前
方部１３には、乗り手の体重を支持すべく略垂直に設け
られたサドルチユーブ１４と、これとほぼ平行にやや短
めに設けられた、フロントフオーク１８及びハンドルを
支持するためのヘッドチユーブ１６が備えられている。
サドルチューブとヘッドチューブを結合しているのは略
水平に配設されたトップチューブ２０と斜めに配設され
たダウンチユーブ２２で、これらダウンチユーブ２２と
サドルチユーブ１４の下端部分は、円筒状のボトムブラ
ケットシェル２３に結合されている。ボトムブラケット
シェルは水平向きに配設され、チェーンに駆動張力を与
えるための公知のクランクセット（すなわち、ペダル，
クランクアーム，クランクシャフト，チェーン，及び付
属部品）を装着する。なお、本明細書および特許請求の
範囲において、「チェーン」なる語は、通常の自転車チ
ェーンに限られず、ドライブベルトや歯付ベルト等の類
似の動力伝達要素をも含むものとする。

【０００８】先にも述べたが、上述したフレームの部分
は伝統的な形態のものであり、このことは多かれ少なか
れ、サドルやハンドル軸などの部品について、標準化さ
れたものを使用できる点で有利となる。しかし、本発明
のサスペンション・システムは、ここで述べたような従
来から一般的な形態のものとは異なった形態の自転車用
フレームに対しても適用することができるものである。
本発明のリア・サスペンション・システム１２は３つの
サブアセンブリを互いに連結して構成される。すなわ
ち、(1) 下部ピボットアセンブリ３０，(2) 上部ピボッ
トアセンブリ３２，及び(3) リアスイングアームアセン
ブリ３４であり、後者(3) の尖端部分に形成された切欠
３５ａ，３５ｂに後輪が取り付けられることになる。詳
しくは後述するが、下部ピボットアセンブリ３０には、
フレームワーク３６が備えられ、前後２つの偏心クラン
ク部材３８ａ，３８ｂによってフレーム前方部に対して
移動自在に結合されている。一方、上部ピボットアセン
ブリ３２には、ロッカーフレーム４０が備えられ、フレ
ームのサドルチューブに軸４２を介して回動自在に取付
けられている。ロッカーフレーム４０は、サドルチュー
ブ１４の前後にわたるように配設されており、その前端
部はバネ／ショックアブソーバ４４の上端部に軸支され
るとともに、ショックアブソーバの下端部はサドルチュ
ーブのブラケット４６に軸支されている。ロッカーフレ
ームの後端部は、スイングアームアセンブリの上部コン
トロールアーム５０の上端部に、軸４８ａ，４８ｂを介
して連結されている。このコントロールアームは二股に
分かれ、第１の脚５２ａ及び第２の脚５２ｂとなってお
り、これらは通常のサドル位置が得られるよう、後ろ向
きに延びている。そしてこれらの後端部は、軸５４ａ，
５４ｂによって下部アーム５８の２本の脚５６ａ，５６
ｂの後端部に連結されている。脚５６ａ，５６ｂの前端
部は下部ピボットアセンブリ３０のフレームワークに固
着されている。

【０００９】本発明のシステムにより提供される車輪の
移動軌跡は、実際にはかなり複雑であり、詳しくは後述
するが、ここでは概要として、サスペンションの動きを
要約しておくことにする。自転車が荒路を走行すると、
後輪には衝撃力が加わって、スイングアームアセンブリ
３４の後端部は、矢印６０で示す如く、曲線軌跡に沿っ
て上下に動く。これと同時に、上部ピボットアセンブリ
３２の後端部とアーム５０の連結点が、矢印６２で示す
如く、円弧を描くように上下して、上部ピボットアセン
ブリのロッカーフレームは、軸４２を中心に傾動する。
これにより、上部ピボットアセンブリの端部とフレーム
ブラケット４６との間に取付けられたショックアブソー
バ４４は圧縮されたり伸びたりする。さらにこの動きと
同時に、偏心クランク部材３８ａ，３８ｂに支持された
下部ピボットアセンブリ３０のフレームワークは、ボト
ムブラケットシェルの周りを矢印６６，６８で示す如く
揺動する。詳しくは後述するように、この動きによっ
て、サスペンションが圧縮されたときに後輪の車軸が沿
って動くカーブが描かれることになる。この動きは３つ
の区間に区分することができる。すなわち、第１の区間
においては、２つの偏心部材の動きを合成すると、アセ
ンブリの実質的な回転中心は後ろ側の偏心部材の付近に
存することになる。第２の区間では、偏心部材は共に動
くようになり、アセンブリの動きには後方への動きが加
え合わされるようになって、回転中心はボトムブラケッ
トに重なる位置に移動する。第３の区間では、回転中心
は前側の偏心部材に向けて移動する。

【００１０】以上のような複合された動きから「仮想回
動中心」が得られ、これが移動することにより、サスペ
ンションが圧縮されたときに後輪が沿って動くべき複雑
なカーブが規定されることになる。詳しくは後述する
が、このことにより「チェーン張設距離伸張効果("chai
nstay lengthening effect")」（すなわち、ボトムブラ
ケットシェル２３と後輪の車軸の位置３５との距離が実
質的に長くなる効果）として知られる作用が、サスペン
ションが圧縮される過程での特定の点において、システ
ムに備えられることになる。チェーン張設距離伸張効果
が増加するフェーズにおいては、ペダルに加えられる下
向きの力に呼応して、サスペンションはチェーンの張力
に基づいてフレームに上向きの力を作用させる。乗り手
が腰掛けてサドルチューブに体重を加えたとき等に、こ
のポジション（「最適ペダリングポジション」と称す
る）よりも下方にまでサスペンションが圧縮されたとき
には、チェーン張設距離伸張効果は小さくなり、その結
果、最適ペダリングポジションより下側では、サスペン
ションに対するチェーンの張力の影響が小さくなり、サ
スペンションは乗り手からの動力以外の垂直入力（即
ち、乗り手の体重）及び凸凹路からの衝撃力に対してコ
ンプライアントであり続けることになる。これによる効
果とは、つまり、システムへのペダルからの入力と凸凹
路からの入力とを「分離」することができることであ
る。すなわち、乗り手がペダルを漕いでも、サスペンシ
ョンが圧縮されたり伸びたりすることはなく、荒路の凸
凹に対してコンプライアントでいることができる。

【００１１】以上、本発明のシステムの概要を説明した
が、以下では各構成部分（サブアセンブリ）について詳
しく説明し、それに続いて、これら各構成部分が連携し
て得られる動作について説明する。 ｂ．サブアセンブリ i. 下部ピボットアセンブリ 図３は下部ピボットアセンブリを示す拡大図である。図
示の通り、下部ピボットアセンブリ３０には、重要かつ
特徴的な部材である２枚の平坦なサイドプレート７０
ａ，７０ｂが備えられており、機械加工，鋳造，鍛造な
どによって製作されている。各プレートの略中央部に
は、ポトムブラケットシェル２３を受け入れるべく、こ
れに相対すように開口部７２が形成され、２つの偏心機
構によってフレームに対して動き得る範囲をカバーして
いる。プレートには、他にもいくつか開口部７４ａ−７
４ｄを形成しておくことが好ましいが、これらは軽量化
のためである。これらの開口部の数や形状は任意である
が、図３においては、すぐれた強度が得られるように、
また独特な審美感のある外観が得られるように、略三角
形の開口部の内周にウェブを突設している。

【００１２】サイドプレート７０ａ，７０ｂの後端部に
は、サイドプレートの間隔に合致するように設けられた
ブロック７６とともに、下部コントロールアームの前端
部が固定されている。下部アームには、ここから後方に
２本の脚部５６ａ，５６ｂがほぼ平行に伸びており、後
輪を収容するための空間７８が設けられる。サイドプレ
ート７０の前端部及び後端部付近には、丸孔８０ａ，８
０ｂが設けられ、偏心クランク部材の端部３８ａ，３８
ｂ及びそのための軸受８２ａ，８２ｂを受け入れるよう
になっており、図示の実施形態では、偏心クランク部材
の端部と軸受は、締付ボルト８４ａ，８４ｂによって、
フレームワークに保持されるようになっている。偏心ク
ランク部材のそれぞれの主軸は、ダウンチューブ２２と
サドルチューブ１４にそれぞれ固定された前後２つの突
設部８６，８８（図８をも参照のこと）に、軸受８９
ａ，８９ｂを介して回動自在に支持されている。偏心ク
ランク部材の具体的な位置関係と方向については後で詳
しく説明するが、図３だけを見ても、前側のクランク部
材３８ａはボトムブラケットシェル２３の中心軸に対し
て前方やや上方に位置しており、一方、後ろ側のクラン
ク部材は後方やや下方に位置していることがわかるだろ
う。これら３つの軸（すなわち、ボトムブラケットシェ
ルと２つの偏心クランク部材の軸）は、間隔をあけて、
いずれも互いに平行に配設されている。

【００１３】ii. 上部ピボットアセンブリ 図４は上部ピボットアセンブリ３２を示す拡大図であ
る。図示の通り、前記下部ピボットアセンブリと類似し
て、自転車の長手方向に向けて互いに平行に配置された
第１及び第２のサイドプレート９０ａ，９０ｂによっ
て、フレームワーク３２が構成されている。またボトム
ブラケットアセンブリと同様、軽量化のために、プレー
ト９０ａ，９０ｂには開口部９２が列設されている。フ
レームワークの中央部分において、サイドプレートには
孔９４が穿設され、締付ボルト９８によって軸４２及び
その軸受９６をプレートに締付保持するようになってい
る。軸４２はサドルチューブに設けられた突設部１００
の孔に挿着される。この点では偏心軸を用いた下部ピボ
ットアセンブリと異なり、軸４２は単一の回転軸を提供
するための真っ直ぐな軸棒である。フレームワーク４０
の後端部は、上部コントロールアーム５０の上端部に軸
着されている。図示の実施形態では、２本の脚部５２
ａ，５２ｂの上端部をクロスバー１０２で連結し、ここ
から２枚のサイドプレート９０ａ，９０ｂの間に第１及
び第２のプレート１０４を延設している。プレート１０
４には２本のピン４８ａ，４８ｂと係合すべく孔（図示
せず）が設けられ、各ピンの外向きの端部は、軸受１０
６を介して孔１０８に、締付ボルト１１０で締付保持さ
れる。

【００１４】フレームワークの前端部をみると、２枚の
サイドプレート９０ａ，９０ｂには孔１１２が形成さ
れ、ショックアブソーバの上端部１１６の孔（図示せ
ず）に挿通されたピン１１４を受け入れるようになって
いる。ショックアブソーバの下端部１１８は、フレーム
ブラケットの突端の孔１２２に挿通された第２のピン１
２０を介してフレームに取付けられる。軸４２とピン４
８，１１４，１２０は、それらすべての中心軸が互いに
平行になるよう配置されている。ショックアブソーバ４
４は、スプリングとダンパーからなる自転車後輪用のユ
ニットで、例えばＦｏｘ（登録商標）やＲｉｓｓｅ（登
録商標）など、一般的なタイプのものでよい。また上述
したような形式のものと違った、他の形式のショックア
ブソーブ機構で、それに応じたバネとダンパを備えたも
のを採用するようにしてもよい。 iii.スイングアームアセンブリ 図５はスイングアームアセンブリ３４の後端部を示す拡
大図である。スイングアームアセンブリの尖端部には、
左右に車軸アクセルブラケット１３０ａ，１３０ｂが設
けられ、この全体的な形状は従来の伝統的な自転車の車
軸保持部分に似て、車軸を受け入れるための切欠部３５
ａ，３５ｂが設けられている。右側のアクセルブラケッ
ト１３０ｂにはチェーン張り器を取付けるための脚部１
３２が備えられている。

【００１５】アクセルブラケットの前方に延設された首
部１３４ａ，１３４ｂは、下部アーム５８の脚部５６
ａ，５６ｂに固着される。一方、上端の角部１３６ａ，
１３６ｂは、上部アーム５０の脚部５２ａ，５２ｂの下
端に形成された二股部に受け入れられ、ピン１４０ａ
（図示せず），１４０ｂで軸着される。ピン１４０ａ，
１４０ｂの中心軸はシステムの他の回動軸と平行になる
ように配置されている。 ｃ．オペレーション ｉ．チェーン張設距離伸張効果 車輪が垂直方向に動いたときに、これに応じてチェーン
張設距離の長さが伸びるように構成したサスペンション
システムでは、チェーンが張られたとき、即ちペダルを
漕いだときに、車輪に下向きの力が発生する。これを
「チェーン張設距離伸張効果」と呼ぶ。車輪の単位垂直
変位に対するチェーン張設距離の伸びが大きくなるほ
ど、つまり、チェーン張設距離伸張の割合が大きくなる
ほど、チェーンが張られたときに車輪に働く下向きの力
も大きくなる。チェーン張設距離伸張が、（従来の多く
のサスペンションシステムがそうであったように）、サ
スペンションの伸縮のすべての領域で見境なく生じたと
すると、凹凸路で車輪が動いたときに自転車に「逆ペダ
ル力」が生じることになったり、張設距離の距離の変化
に対応できる充分な弛みを確保するために、とても長い
チェーンとチェーン張り器が必要になるなどの不都合が
ある。一方で、チェーンの伸張がまったくないと、乗り
手がペダルを下向きに踏みつけたときに、これに対抗す
る上向きの力をフレームに作用させることはできなくな
る。これに対して本発明では、以下のように後輪の移動
軌跡を制御することで、「チェーン張設距離伸張効果」
の割合を変化させることができ、乗り手の漕ぐ力とバラ
ンスをとる必要がある場合にのみ、かかる効果を発生さ
せる。

【００１６】サスペンションに作用する基本的な力は以
下の通りである。(1) 乗り手の体重、即ち「駆動でな
い」入力（サドル及び／又はボトムブラケットの中心軸
に働く垂直下向きの力）、(2) 乗り手がペダルを漕ぐ
力、即ち「駆動入力」（垂直下向きの力及び／又はボト
ムブラケットの回転軸まわりの回転モーメントでチェー
ンの張力となって後輪を前方へ進めようとする力）、
(3) バネとダンパの複合力（フレームに対する上向きの
力と、後輪の中心軸に対する下向きの力）、および(4)
凹凸路からの垂直な入力（若干の後ろ向きの力及び／又
は後輪の中心軸に対する上向きの力）。本発明では、チ
ェーン張設距離伸張効果を選択的に作用させて最初の３
つの力をバランスさせ、これらと４番目の力との関係を
断ち切る。このことを達成するため、車輪の移動軌跡の
どの区間においてベダルからの入力によるサスペンショ
ンの圧縮力が最大になるのかを決定し、その部分だけで
チェーン張設距離伸張効果が発生するように移動軌跡を
設定する。移動軌跡の最初の区間は、最適ペダリングポ
ジションを含む区間である。乗り手の体重でサスペンシ
ョンが撓み、車輪がペダリングに最適な位置に移動した
とき、これを「最適ペダリングポジション」という。本
発明における車輪の移動軌跡は、このポイント（即ち最
適ペダリングポジションの付近）でチェーン張設距離伸
張効果が増加するように設定されており、これにより、
フレームに働く下向きの力は、チェーンの張力の結果で
ある車輪を押し下げようとする力によって打ち消され
る。最適ペダリングポジションのすぐ上では、最も大き
なチェーン張設距離の伸張が得られるようになってお
り、快活にペダルを漕いだときにサスペンションが圧縮
されないようにしている。

【００１７】次に、車輪が最適ペダリングポジションの
上側の次の区間に移動したときには、サスペンションの
バネユニット（例えばショックアブソーバ）の反発力が
増加して、チェーン張設距離伸張効果が乗り手のペダル
入力を打ち消すのを補助するようになる。このことか
ら、車輪が上方に向けて移動するにつれ必要とされるチ
ェーン伸張は段々少なくなり、移動軌跡の最後の区間で
は、バネの反発力が最大になりチェーン張設距離伸張効
果が最小になるように設計されている。本発明の移動軌
跡を従来技術のものと対比するとこうである。例えば、
ローピボット型のサスペンションシステムでは、ピボッ
ト点はボトムブラケットの付近にあり、チェーン張設距
離の伸張はきわめて僅かしかなく、このため、最適ペダ
リングポジションの付近に車輪があるときにサスペンシ
ョンに不都合な動きが生じてペダリングの効率が低下す
る。一方、ハイピボット型では、チェーン張設距離の伸
張を生じて、乗り手の垂直方向の入力を打ち消すことが
できるが、伸張量が、特にロングストローク型（例えば
３インチ以上）のサスペンションを採用したときに過剰
になる不都合がある。さらにハイピボット型では、ハー
ドなペダリングに対して後輪がオーバーコントロールに
なりがちな傾向があって、車輪が最適ペダリングポジシ
ョンよりも下にあるとき、後輪がサスペンションストロ
ークの最下点に押し付けられてしまう。このようにみて
いくと、ピボット点をハイとローとの中央に設定すれば
最適な特性が得られると思われるかも知れない。しかし
ながら、これは実際にはうまくいかない。ライディング
ポジションやペダリングテクニックには、（例えば、座
ったり立ったり、又はぐるぐる漕いだりドスンドスンと
漕いだり等）、様々なバリエーションがあるからであ
る。本発明はより包括的な解決を図ろうとするもので、
ピボットの中心点を「移動させる」ことにより、車輪が
移動軌跡の上端又は下端にあるときにはローピボット型
に似せた挙動を得る一方、車輪が最適ペダリングポジシ
ョンの付近に位置して大きなチェーン張設距離伸張効果
が必要とされるときにはハイピボット型に似た特性を示
すようにしたのである。

【００１８】ii. デュアル偏心リンク デュアル偏心リンクは、本発明による車輪の移動軌跡を
定義するもので、ボトムピボットアセンブリ３０の一部
をなしている。図６は、このアセンブリと前後の偏心部
材３８ａ，３８ｂの概略配置を示す図であり、図７及び
図８はアセンブリをクランク部分を露出させて示す図で
ある。符号１５０で示す拡大図のとおり（なおアセンブ
リの右側面図は本図と鏡像関係にあらわされる。）、偏
心部材３８ａ，３８ｂは、フレームブラケット８６，８
８と軸受８９ａ，８９ｂの中で回転自在に支持された主
軸部分１５２ａ，１５２ｂと、フレームワークの孔８０
ａ，８０ｂに挿入するための偏心したクランク部分１５
４ａ，１５４ｂと（図６参照）、から構成されている。
従って、サスペンションが圧縮されると主軸部分がフレ
ーム内で回動し、クランク部分１５４は、矢印１５６
ａ，１５６ｂに示す如く、円弧を描いて旋回する。な
お、図示の実施形態では、２つの軸の間隔は約７インチ
にしているが、この間隔は１インチ以下から２３インチ
まで可能である。図８では、サスペンションが初期の、
圧縮されない状態における各クランク部材の方向関係を
も示している。具体的には、この状態では、前側の偏心
クランク部材３８ａは前方上向きを向いており、クラン
クが上死点から約９０°の位置になる。一方、後ろ側の
偏心クランク部材３８ｂはクランクが上死点から１６５
°の位置になっている。

【００１９】iii.車輪が移動したときの偏心クランク間
の相互関係 図９乃至１１は、前側の偏心クランクを前側のリンク１
６０ａによって、後ろ側の偏心部材を後ろのリンク１６
０ｂによって、それぞれ示す簡略図である。図中の矢印
は圧縮工程の各フェーズにおける各リンクの回転範囲を
示している。図９は、車輪の移動軌跡を３分した最初の
（もっとも下の）部分における動きを示す図である。こ
の無負荷の状態のとき、２つの偏心部材の角度配置の間
には約９０°の差があるため、車輪がこの３分の１の軌
跡を動いたときには、前側のリンク１６０ａの動き（矢
印１６４にて示す）の方が、後ろ側のリンク１６０ｂの
動き（矢印１６６）よりも大きくなる。よって、車輪の
移動軌跡のこの区間においては、中心点は後ろ側のリン
ク１６０の近くに来ることになる（以下中心点Ａと称す
る）。そして後ろ側のリンクはボトムブラケットの近く
に設けられているから、結果的にチェーン張設距離の伸
張はとても小さくなる。この区間はサスペンションが乗
り手の体重で最適ペダリングポジションまで単に撓んで
ゆく過程なので、チェーン張設距離の伸張は必要ないの
である。図１０は移動軌跡を３分した中央の区間におけ
るリンクの動きを示している。この区間は最適ペダリン
グポジションの付近から開始するもので、サスペンショ
ンには駆動入力の圧縮力に対抗すべく最も大きな反発力
が必要とされる区間である。図１０に示すように、この
区間の始まりにおいては、２つのリンクの相互の角度は
もはや直角ではなく、平行に近い配置に変化している。
このため、矢印１６８，１７０に示すように、２つのリ
ンクの回転量はこの区間では同じくらいになっており、
両者の動きを合成すると、後輪の支持部材は略後方へ動
くことになる。この結果、「仮想回転中心」は、ボトム
ブラケットのはるか上方に移動して（中心点Ｂ）、チェ
ーン張設距離伸張効果が増強されることになり、ペダル
入力でチェーンに発生する張力によって車輪を下向きに
押し下げる力が生み出され、これがフレームに作用する
ボトムブラケットからの力とバランスするようになる。
実際、この配置はきわめて有効で、乗り手が非常に不規
則なペダル入力を行ったり、あるいはジャンプするよう
にペダルを漕いだとしても、サスペンションが最適ペダ
リングポジションから下に著しく圧縮されるようなこと
はない。

【００２０】図１１は、移動軌跡の最後の区間を示す図
である。この区間ではサスペンションは完全な圧縮状態
に向かう。この区間の始まりは車輪が最適ペダリングポ
ジションよりかなり上に移動したところにあり、リンク
１６０ａ，１６０ｂの相互の角度は概略直角（９０°）
に戻っている。この結果、矢印１７４，１７２に示すよ
うに、後ろ側のリンクの動きが前側のリンクの動きより
も大きくなる。これにより、車輪の動きの中心点は前側
のリンク１６０ａの近くに移動して（中心点Ｃ）チェー
ン張設距離伸張効果は抑制される。この区間においては
チェーンの張力による車輪の押し下げ力は徐々に小さく
なるが、これと同時的にバネの反発力が大きくなって乗
り手の駆動入力を打ち消すようになる。図１２乃至１１
は、上述のリンクが車輪の移動軌跡を制御・定義するよ
うすを更に詳しく示した図である。具体的には、図１２
は圧縮過程の最初と最後における偏心クランク部材の相
互関係を示している。リンク１６０ａ，１６０ｂは簡略
に図式化して円１８０ａ，１８０ｂとして示してあり、
第１の軸（即ち、偏心部材の主軸部分の中心軸）は円の
中心点に対応し、第２の軸（即ち、偏心部材のクランク
部分の中心軸）は円周上の点としてあらわされる。円１
８２はボトムブラケットシェル２３に対応し、ボトムブ
ラケットアセンブリの中心軸は円の中心になる。以上よ
り、２つの偏心部材のクランク部の相互の距離は一定長
の第１の線分１８４であらわされ、また、後ろ側のクラ
ンクから後輪の車軸までの距離は第２の線分１８６で示
されることになる。

【００２１】図１２から更にわかるのは、サスペンショ
ンが圧縮されるにつれて矢印１８８のように前後のリン
クが回転し、この結果、後輪の車軸が矢印１８９のよう
に後方かつ上方に変位することである。このようにして
後輪の車軸（１８６−１８６’の後端に位置する）は前
述した軌跡をたどる。図１３は前記図１２と似ている
が、２本の線分を圧縮過程の全域にわたって連続的に
（約１０°おきに）示した点が異なっている。図１４は
一定長の線分１８６−１８６’の後端にある車軸がたど
っていく軌跡１９０を示している。矢印１９４は車軸の
動きが概略上方に向かっていくことを示している。 ｄ．車輪の移動軌跡の説明 i.基礎的な外形 図１５は合成された曲線１９０の一例を示す拡大図であ
り、サスペンションの圧縮過程における上記３つの異な
る区間で、３つの中心点ＡＢＣの相対位置が変化するの
を示している。車輪の移動軌跡の最下位の部分２０の中
心点Ａは、合成軌跡１９０の前側（即ち、チェーンが張
られている側）に位置する。次に、移動軌跡の略中央に
位置する部分２０２では、合成曲線１９０の中心点Ｂ
は、チェーンの張られている側から、車輪の移動軌跡の
後ろ側へと移動する。最後に、車輪の移動軌跡の最上部
２０４では、中心点Ｃは前方に移動して、再びチェーン
が張られている側に位置する。前述したように、この合
成曲線は乗り手のペダル入力にバランスするようなチェ
ーン張設距離伸張効果の変化を生み出す。移動軌跡の各
曲線部分は単純な円弧にはなっていないが、それぞれは
平均半径を有していると考えることができる。半径が小
さければ曲線は急にまがり、半径が大きければ緩やかに
まがる。すると、移動軌跡の中央部分（中心点Ｂ）はよ
り小さな平均半径を有しており、これは他の２つの部分
（中心点ＡとＣ）と同等又はより小さな平均半径となっ
ている。これにより、最適ペダリングポジションのすぐ
上において、相当に急激なチェーン張設距離伸張の変化
が引き起こされる。そして、この場所こそ、厳密な意味
で、ペダル入力に対する反力がもっとも必要とされる場
所なのである。

【００２２】ここで留意すべきは、サスペンションにと
って一番大切な特性とは、最適ペダリングポジションに
おけるチェーン張設距離伸張効果（中心点Ｂ）であり、
また、この上側に続く区間においてチェーン張設距離伸
張効果が漸次減少することであるということである。従
って、車輪の移動軌跡の３区分の最下位の部分（中心点
Ａ）は、いわばオプション的なものということができる
（これがため、実施形態によっては省略することが可能
である。）。この区間によって生み出される効果は、他
の２つの区間と比較すれば、付随的なものにすぎない。
そして、Ｓ字型の移動軌跡の下の部分の半径は無限大に
してもよく、この場合、かかる部分の軌跡は直線にな
る。最適ペダリングポジションの位置は、好ましくは
（つまり、全ての実施形態に対して必須というわけでは
ないが）、上側の２つの区間の間の変曲点の近傍又はそ
のわずか下方に配置するのがよい。こうすれば、車軸が
最適ペダリングポジションから上方に動いたときに、チ
ェーン張設距離伸張効果を増強する（即ち、チェーン張
設距離伸張の割合を大きくする）ことができ、他方、車
軸が曲線の上側の区間に動いたときには、チェーン張設
距離伸張効果を減少させる（即ち、チェーン張設距離伸
張の割合を小さくする）ことができる。簡単にいえは、
最適ペダリングポジション別言すれば「撓み位置」（図
示の実施形態では、車輪の移動軌跡の約１インチ目の部
分）のすぐ上では、チェーン張設距離伸長が著しく増加
する。そして後輪が当該自転車によって定められた適当
な長さ（例えば１〜２インチ）だけ移動すると、チェー
ン張設距離伸長の割合は減少し、又は伸びが鈍る。

【００２３】チェーン張設距離伸長が伸び鈍り、又は減
少することは、とくにストロークの長いサスペンション
にとって重要である。上記したように、この理由は、車
輪が移動軌跡の上端に向かって動くとき、バネの生み出
す反発力が増加するので、この区間においてチェーン張
設距離伸長の割合が過剰であると、ペダルに不都合なフ
ィードバックが生じたり、駆動部分に引張力が生じるこ
とにある。後輪の移動ストロークが適度な値（例えば３
インチ以下）をもった自転車においては、移動軌跡の上
端部分でチェーン張設距離伸長効果をとりたてて減じる
必要はないかも知れない。サスペンションのストローク
が限られていれば、比較的単純な曲線を採用してもペダ
ルに不要なキックバックが生じることはない。例えば、
サスペンションのストロークが短いロードサイクル型の
自転車では、車輪の移動軌跡を単純な凹円弧（ボトムブ
ラケットの中心に対して）とするのが適している。最適
ペダリングポジションの下側においても、ある程度のチ
ェーン張設距離伸長効果があったほうが望ましい。その
理由を説明すると、乗り手がペダルに立ち上がったと
き、体重はサドルの上、つまり後輪のほぼ直上から、ボ
トムブラケットつまり後輪の相当前方へと移動する。こ
の結果、リアサスペンションに加わる荷重は減少し、サ
スペンションはわずかに伸びて、車軸は最適ペダリング
ポジションよりも下方に位置しがちになる。従って、車
輪の移動軌跡としては、曲線の下側の部分は最適ペダリ
ングポジションから下方かつ前方へ向けて比較的に直線
状（又は緩やかな凹曲線状）に延びているのが望まし
く、こうすれば、乗り手が立ち上がって車輪が下がって
も、ペダル入力に応じた反力が得られるよう、車軸は曲
線に沿った点にあることとなる。

【００２４】具体例としては、乗り手が座って１インチ
撓んだ点を最適ペダリングポジションとし、乗り手が立
ち上がって体重が自転車の前方へ移動したときに、後輪
の車軸が移動軌跡に沿って約２／３インチ下がるとした
とき、曲線の下側部分を前側に傾斜した「直線」にすれ
ば、乗り手が立ち上がったときの曲線の傾斜は、乗り手
が座ったときのものと近似したものとなる。 ii. 曲線のバリエーション 上述の実施形態によるＳ字型の曲線は、とくに激しいオ
フロードでの走行を始め、多く応用例に対して高い効果
を有している。しかし、本発明はあらゆる曲線に適用で
きるもので、例えばロードタイプや軽量物牽引用の自転
車など、他の用途にも好適である。図１６乃至１９に示
すように、本発明ではチェーン張設距離伸張効果をさま
ざまな度合いに変化させて、広い範囲の車輪の移動軌跡
を提供することができる。具体的には、各曲線で示した
車輪の移動軌跡は、右から左に（即ち図１９から図１６
に）向けて、最適ペダリングポジションにおけるチェー
ン張設距離伸張効果が大きくなっている。上述したＳ字
型軌跡１９０は図１７に示してある。また、各図に示し
た曲線２０８は、ボトムブラケットから一定半径の円弧
を参考のために示したものである。

【００２５】一番右の図１９に示した第１の曲線２１０
は、サスペンションの動きが比較的限られているシステ
ム、例えば（詳しくは後述するような）偏心部材に高摩
擦のブッシュを設けて、サスペンションの動きがチェー
ンの張力を介してペダルに伝わるのを防止するようにし
たシステムに採用するのに最も適している。この曲線は
基本的に２つの円弧からできており、下側の部分２１６
の半径は上側の部分２１８の半径に比べてとても大きく
なっている。すなわち、ボトムブラケットから下側の部
分までの半径は、ボトムブラケットから上側の部分まで
の半径よりも大きい。このため、大きな半径の下側の部
分２１６は、本当は前方に屈曲しているけれども、おお
ざっぱには前方に傾いた直線とみることができ、その作
用は前述の如くである。図１８の車輪の移動軌跡２２０
は、図１９と比較すると、軌跡の下側の部分２２２が、
変曲点２２４の下側において、実質的に傾斜直線になっ
ている点が異なる。この効果は曲線２１０と似ており、
最適ペダリングポジションに向かってチェーン張設距離
伸張の割合が増加しつづける。ただ、この効果は曲線２
２０の方がわずかに強くなる。

【００２６】前記したように、図１７は先に説明したＳ
字型曲線１９０を示している。図示の通り、この軌跡の
下側部分２２６の反転した曲線は、軌跡の後ろ側に位置
する定点を中心とする凸曲線である。このため変曲点２
２７に向かって上昇するとき、チェーン張設距離伸張の
割合はかなり増加する。この結果、この部分ではペダル
入力によって強い反発力が生み出され、最適ペダリング
ポジションに向けてサスペンションを引き戻そうとする
傾向が生じる。ただし、曲線の反転部分が始まるのは最
適ペダリングポジションの少し（例えば約１インチ）下
からであることに留意されたい。最適ペダリングポジシ
ョンの直下では、サスペンションは外からの突き上げ力
に対してコンプライアントであることが望ましいからで
ある。次に曲線１９０の上側部分２２８は、前方に曲が
って参照曲線２０８に近づいていき、チェーン張設距離
伸張の割合は減少していく。これは前述のように重要な
ことで、圧縮工程のある点（例えば最適ペダリングポジ
ションから１インチ上の点）を越えたとき、ペダル入力
によって生み出される反発力は漸減して、これをバネが
生み出す下向きの力が引き継ぐことになる。最後に図１
６は、さらに強調したＳ字型曲線２３０を示している。
ここでも上側の部分２３４は図１７と実質的に同じだ
が、下側の部分２３２はよりはっきりした反転曲線に形
成されている。このため図１６の曲線によれば、サスペ
ンションが最適ペダリングポジションに戻ろうとする傾
向は更に強く、より明瞭なものとなる。前述した理由か
ら、図１６及び１７に示すような強いＳ字型の曲線は、
乗り手のポジション移動による重心の変化が少ない自転
車にもっとも適している。この極端な例としては、リコ
ンベント型のような乗り手が常時座ったままの自転車が
ある。

【００２７】iii.グラフによる解析 図２０乃至２２，２３乃至２５，２６乃至図２８は、上
述した３つの実施形態による車輪の移動軌跡について、
サスペンションのストロークの各点においてチェーン張
設距離伸張効果がどのように生じるのかを示したもので
ある。図２０のプロット２４０は図１６の強いＳ字型曲
線に対応しており、ボトムブラケットからの距離と車軸
の垂直方向の変位との関係を示している。図２１はプロ
ット２４０に曲線を当てはめて描いたもので、「ＣＳ
Ｌ」（チェーン張設距離の長さ："Chainstay length"）
と車輪の中心の垂直方向の変位（"Ｙ"）との関係を示し
ている。この曲線２４４からＹに対するＣＳＬの変化の
割合（傾き若しくは微分）を計算して第２の曲線２４６
として描いている。これは曲線２４４上の各点における
チェーン張設距離の増加の割合を示すことになる。図２
１に見られるように、傾きが最大となるのは、即ちチェ
ーン張設距離伸張の増加の割合がピークになるのは、最
適ペダリングポジションの、約１インチ沈んだ位置２４
２である。換言すれば、曲線は負の傾きで始まるが、０
より上で一旦増加した後、再び減少することになり、こ
れにより、最適ペダリングポジションの近傍でチェーン
張設距離伸張効果が最大になる。

【００２８】図２２は図２１に似ているが、同様の曲線
を描くのに、横軸を変更して、フレームに対する垂直変
位であるＹから、曲線軌跡に沿っての車軸の移動距離Ｓ
にした点が異なっている。先程と同じく、微分ＣＳＬ’
すなわち曲線２５０の傾きは、車輪が移動するにつれて
のチェーン張設距離伸張の割合を示している。Ｓに対す
るＣＳＬ’のプロットは、曲線２５０を細かくきざん
で、ＣＳＬ’＝▲（ＣＳＬ）／▲Ｄと計算した。ここで
▲ＣＳＬと▲Ｄの隣接する点間の差は十分小さくした。
（増分を小さくするほど、この比は関数ＣＳＬの微分な
いし傾きに近付く）。図２５には微分ＣＳＬ’のプロッ
トを結んだ曲線２５２を示している。図示の通り、チェ
ーン張設距離伸張の割合がピークに達するのは、曲線の
約５単位目にあたる点２５４で、（垂直変位が）約１イ
ンチ撓んだ点となる。このようなＣＳＬ及びＣＳＬ’の
Ｄに対するプロットは最適ペダリングポジションの近く
でチェーン張設距離伸張の割合が増加するようすを明瞭
に示している。図２３乃至２５は、図１８の車輪の移動
軌跡すなわち変曲点より下側の部分２２２を傾いた直線
とした、曲線２２０に対応させたプロットである。図２
４及び２５（図２１及び２２と同様に、それぞれＣＳＬ
と車軸の垂直変位との関係，およびＣＳＬと曲線に沿っ
た変位Ｄとの関係を示している。）からわかるように、
チェーン張設距離伸張の増加の割合がピークに達するの
は、最適ペダリングポジションのすぐ上の、図２４では
ＣＳＬのプロット２６４上の点２６２、図２５ではＣＳ
Ｌ’のプロット２６８上の点２６４になっている。しか
し、図２５を図２２と比べてみればわかるように、チェ
ーン張設距離伸張の減少のしかたは、とくに最適ペダリ
ングポジションの上において、車輪の移動軌跡が「直
線」になっている方がＳ字型に比べて緩やかになってい
る。

【００２９】最後の図２６乃至図２８は、車輪の移動軌
跡２１０に対応するプロットで、この軌跡は上側の部分
が円弧で形成され、その半径は下側の部分を形成する円
弧の半径よりも小さくなっており、一方、下側の部分は
上側の半径よりも大きな第２の半径の円弧になってお
り、この第２の半径はボトムブラケットからの半径より
も大きくなっている。図２７からわかるように、このと
きチェーン張設距離（ＣＳＬ）のプロット２７０はかな
り真っ直ぐになり、プロット２７２はピーク２７４の両
側でとてもゆるやかな増加及び減少を示す。図２８は、
図２２及び２５と同様に、ＣＳＬ及びＣＳＬ’とＤとの
関係を示している。ＣＳＬのＤに対する曲線は再び真っ
直ぐになり、サスペンションのストロークの上限に向か
って緩やかに傾きが小さくなる。この結果、ＣＳＬ’の
Ｓに対する曲線２７８も浅くなり、チェーン張設距離伸
張の割合はとても緩やかに増加して、最適ペダリングポ
ジションの近くでピーク２８０に達し、その後ゆるやか
に減少する。これがため、曲線２１０は本発明に従った
チェーン張設距離伸張効果が得られる車輪の移動軌跡と
しては限界に近くなる。図２９と図３０は、図２２，２
５及び図２８に対比すべきもので、ＣＳＬ及びＣＳＬ’
とＤとの関係を示しているが、描かれているのは先行技
術による２つのサスペンションシステムによって得られ
る曲線である。具体的には、図２９は、複数の製造者に
よって採用されている、単一の回転中心を前方に有する
デザインにおける曲線をプロットしたものであり、図３
０は、先行技術による４節リンク型のシステムによる曲
線をプロットしている。

【００３０】図２９において、曲線２８２はチェーン張
設距離（ＣＳＬ）と車輪の移動軌跡に沿った変位（Ｄ）
との関係を示しているが、ゆるやかに傾きが増加する比
較的まっすぐな曲線になっている。曲線２８４は微分Ｃ
ＳＬ’とＤとの関係を示しているが、チェーン張設距離
伸張の割合はサスペンションが圧縮されるにつれて、た
だ単調に増加している。ＣＳＬ及びＣＳＬ’とＤとの曲
線が「ピーク」に達することは、本発明にとってカギと
なる点なのだが、曲線２８２，２８４には全く見られな
い。しかも、すでに説明したように、前方にピボット点
を有するシステムでは、チェーン張設距離伸張の割合が
圧縮の限度の点に向けて増加しつづけて、ペダルには不
都合なフィードバックが生じる。図３０からわかるよう
に、先行技術による４節リンク型のシステムでは、まっ
たく逆の問題が生じている。この型のシステムでは、車
輪の移動軌跡２８６は全域で傾きが負になっている。従
って、ＣＳＬ’とＤとの関係を示すプロット２８８には
いかなる種類の「ピーク」も認められず、従来の４節リ
ンク型システムによっては、本発明の特徴であるチェー
ン張設距離伸張は得られないことがわかる。

【００３１】iv. 曲線の数学的な記述 上述のように、本発明により提供される移動軌跡の曲線
の形状は、２つのパラメータ、すなわちチェーン張設距
離（ＣＳＬ）と、車軸がサスペンションの最下位の起点
から軌跡に沿って移動した距離（Ｄ）とによって記述さ
れる。すでに説明したように、チェーン張設距離ＣＳＬ
は、ペダルのスプロケット軸の中心から後輪の車軸の中
心までの距離を表すものである。これに対して距離Ｄ
は、軌跡上に沿って一連の点列を定め、各部分の円弧の
長さを積算することによって、車軸が初期位置から動い
た距離とするものである。ＣＳＬのＤによる微分（ＣＳ
ＬのＤに対する曲線の傾きとも言える）は、曲線に沿っ
た距離Ｄに対してのＣＳＬの変化の割合を示している。
車軸が最下位から略上方へ向けて軌跡上を移動すると
き、この割合は、当初はＤの増加とともに大きくなる
が、最大値に達し、その後はＤの増加にともなって減少
するようになる。このため本発明の特徴を示すには、Ｃ
ＳＬの変化の割合の増加および減少について説明するこ
とが必要である。数学的にいえば、変化の割合、すなわ
ちＣＳＬのＤによる一階微分の定義は、 ｒａｔｅ＝ｄ（ＣＳＬ）／ｄ（Ｄ）＝ＣＳＬ’ この割合の増加および減少については、ＣＳＬのＤによ
る２階微分として示される。即ち、ｄ² （ＣＳＬ）／
（ｄ（Ｄ））² ＝ｄ（ｒａｔｅ）／ｄ（Ｄ）＝ＣＳＬ” ここで、ＣＳＬ”は車軸が軌跡上を上方に移動すると
き、正の値をとり、つづいてゼロとなり、さらなる車軸
の上昇にともなって負の値をとるようになる。

【００３２】従って、本発明により提供される車輪の移
動軌跡は以下の如く記述されることになる。ここでＤｐ
は曲線の上下部分の結合点の近傍に配置されるのが通常
であるが、必ずしも結合点自身に重なる必要はない。 (a) 車輪の移動軌跡上における点Ｄp に、最適ペダリン
グポジションが設定され、(b) 点Ｄp の下方に位置する
下側曲線区間においては、サスペンション・システムが
圧縮されるにつれてチェーン張設距離伸張の割合が増加
する、すなわち、一階微分ｄ［ＣＳＬ］／ｄ（Ｄ）
が、概略正の傾きの曲線となっており、換言すれば、二
階微分ｄ²［ＣＳＬ］／ｄ（Ｄ）² が、概略正となって
おり、(c) 点Ｄp の上方に位置する上側曲線区間におい
ては、サスペンション・システムが圧縮されるにつれて
チェーン張設距離伸張の割合が減少する、すなわち、一
階微分ｄ［ＣＳＬ］／ｄ（Ｄ）が、概略負の傾きの曲線
となっており、換言すれば、二階微分ｄ²［ＣＳＬ］／
ｄ（Ｄ）² が、概略負となっている。 ｅ．簡略化されたデュアル偏心機構 図３１に示すサスペンションアセンブリ３００は、前記
図２乃至１０のものと似ており、実質的に同一の車輪の
移動軌跡を得られるものであるが、このアセンブリは特
に偏心クランク機構について簡略化され、かつ強化され
ている。

【００３３】図３１において、２つの偏心クランク部材
３０２，３０４は、下向きに設けられたフレームブラケ
ット３０６によって、ボトムブラケットシェル２３の下
方に配設されている。一方、アセンブリの上端にはロッ
カーアーム（トップリンク）３１０が設けられている。
ロッカーアームの前端部は、前記実施形態と同様に、バ
ネ／ダンパユニット４４の上端部に軸着されるが、本実
施形態では、トップリンクの支点はサドルチューブの下
方に移設され、バネ／ダンパの下端部が簡略化されたブ
ラケット３１２に軸着されるようになっている。ブラケ
ット３１２はサドルチューブ１４とダウンチューブ２２
の下端部に橋わたして設けられる。このため、小型のフ
レームに対する適用も容易になる。下部スイングアーム
３１４と上部スイングアーム３１６は、前記実施形態に
おける対応する要素と概略同じであるが、鍛造／鋳造に
ついて簡略化され、製造コストを下げ、強度を増してい
る。図３２は、所望の車輪の移動軌跡を生むための、デ
ュアル偏心部材３０２，３０４の複合的な回転のようす
を示す。図３２には、二股状に構成されたフレームブラ
ケット３０６が下向きに配設され、前後の部分で２つの
クランク部材を支持するようすも示されている。

【００３４】図３３及び３４に示すように、前後の偏心
部材３０２，３０４にはリンク３２０，３２２が備えら
れ、その上端部は軸受３２４，３２６を介してフレーム
ブラケット３０６に回転自在に取り付けられ、下端部は
軸受３２８，３３０によって下部スイングアーム３１４
の前端部に回転自在に取り付けられている。図３５及び
図３６に示すように、クランクリンク３２０，３２２の
上端部３３２，３３４は二股状に形成され、その間にフ
レームブラケット３０６の下端部を受け入れるようにな
っている。ピン３３６，３３８は、リンク上端の穴３３
９，３４０に螺入され、フレームブラケット３０６の両
側面の座ぐり部に挿着された軸受３２４ａ，ｂおよび３
２６ａ，ｂに貫通している。スラストワッシャ３４１ａ
−ｄは、軸受３２４，３２６の外側面とリンク３２０，
３２２の内側面との間に介装される。クランクリンクの
下端部３４２，３４４は二股になってはいないが、穴３
４６，３４８が形成され、ピン３５０，３５２の長手方
向の中央部分を支持する。これら２つのピンの両端部分
は、軸受３５４ａ−ｄを介して下部スイングアームの前
端部に支持される。これらのピンは焼入れボルトででき
ており、片端の頭部３５６，３５８と他端のナット３６
０，３６２とで軸受３５４ａ−ｄを両側から挟んで所定
の予圧荷重をかけている。軸受の内側の面はスラストワ
ッシャ３６４ａ−ｄを介して２つのリンク３２０，３２
２の外側面に当接している。軸受に泥や水が侵入しない
ように、スイングアームの穴には着脱自在なダストキャ
ップ３６６ａ−ｄが取り付けられる。

【００３５】本実施形態では、前記実施形態に比べて偏
心部材が互いに接近してフレームに取り付けられてい
る。このため、偏心部材の相互のなす角度はかなり小さ
くなければならない。例えば図示の実施形態では、２つ
の偏心部材の間隔は約２．５インチであるが、相互の角
度の初期値はせいぜい約３０°で、例えばＴＤＣ前１３
５°と１６０°となる。図３１乃至２３に示す実施形態
の利点は、おもに、低コストで、強度に優れ、製造が簡
単で、メンテナンスも容易なことである。この簡略化し
た実施形態では、部品の数も溶接箇所も少ない。さら
に、２つの偏心部材を接近させてボトムブラケットシェ
ルの下側に配置したことから、もはや下部スイングアー
ムを複数の部品から組み立てる必要はなく、偏心部材の
ほか、結合部品（トップリンクも含めて）を単一のユニ
ットとして製造することができる。図３１乃至図３６に
示した実施形態では、さらに、横方向の安定性も向上し
ている。まず、トップリンク３１０は一体型で剪断力に
耐性があるため、後輪に加わるねじり力に耐えることが
できる。さらに、横方向への抵抗力は下部スイングアー
ム３１４のデザインによっても増強されている。すなわ
ち、第一に、一体型に２つの梁を掛け渡したデザインは
本来的に強固であり、第二に、２つの偏心部材が近接配
置されているため、ピボット機構全体の安定性につい
て、前側の偏心部材が受け持つ割合が相対的に大きくな
る。

【００３６】簡略化されたアセンブリ３００は軸受とブ
ッシュの公差についても許容範囲が広くなる。本実施形
態において、軸受に加わる主たる力は、ラジアル方向で
なく、直線方向だからである。スラストワッシャブッシ
ュを締まりばめにして、偏心部材とマウンティングブラ
ケットと下部アームとの遊びを除去するようにしてもよ
い。また、図示の実施形態ではボルトによって必要な予
圧を偏心軸に加えたが、スラストワッシャを加工すると
きに部品自体の寸法に所望の予圧を見込んでおき、ボル
トを用いることなく、簡易かつ安価なスプリングクリッ
プと軸の組み合わせにすることもできる。図３１乃至図
３６のサスペンションアセンブリ３００の他の利点は、
長期間にわたる耐久性が著しく向上したことである。特
に、下部アーム（チェーンステー部材）に加わる力を
（四節リンクやホルストリンク等におけるような「直
列」とは異なり）、「並列」に分配したことで、長期使
用での摩耗を大幅に抑えることができる。さらに、摩耗
が大きくなったときには、標準的なベアリングと安価な
ブッシュを交換するだけでよい。 ｆ．追加的な実施形態 i.摩擦ブッシュシステム 図３７は下部ピボットアセンブリ４００の前の部分を示
している。これは図３５で説明した下部ピボットアセン
ブリと似ているが、ボールベアリングの代わりに摩擦ブ
ッシュを用いた点が異なる。したがって、アセンブリ４
００には、前記同様、下部スイングアーム３１４，ピボ
ットリンク３２０，フレームブラケット３０６が備えら
れているが、上部ピボットピン４１０をフレームブラケ
ット３０６の孔４１３へ支持するのは、ブッシュ４１２
ａ，４１２ｂを介して行われている。そしてピボット軸
の両端は、摩擦ブッシュ４１４ａ，４１４ｂを介して、
クランクリンク２２０の上部に形成された孔４１６ａ，
４１６ｂに支持される。摩擦ブッシュは内側に向いたス
ラストフランジ４１８ａ，４１８ｂを備えており、もう
一方のブッシュに外側向きに設けられたスラストフラン
ジ４２０ａ，４２０ｂと当接している。スナップリング
４２２ａ，４２２ｂは、ピボット軸の端部の溝に嵌着さ
れ、ワッシャ４２４ａ，４２４ｂを保持し、クランクリ
ンクの側方に外れないように組み立てている。同様に、
下部ピボットシャフト４３０がスイングアーム３１４の
前端部に組付けられる部分では、ピボット軸の端部はブ
ッシュ４３２ａ，４３２ｂ，４３４ａ，４３４ｂに挿入
され、スナップリング４３６ａ，４３６ｂおよびワッシ
ャ４３８ａ，４３８ｂによってピボット軸が保持され
る。

【００３７】図３７には示していないが、後ろ側のクラ
ンクリンクについても、実質的に同一の摩擦ブッシュア
センブリを用いている。摩擦ブッシュを用いた構造の利
点は、前述のような「ロスの少ない」ボールベアリング
システムと比べると、ブッシュの面でわずかな摩擦力が
生じて、通常の走行時の車輪の移動が抑制されることに
ある。しかも大きな突き上げ力を受けた時には、サスペ
ンションは衝撃を吸収するのに十分なコンプライアンス
を保っている。このため、「ロスの少ない」ボールベア
リングの構造で生じることのある、コンプライアンスの
過剰（揺さぶり"jiggling"の発生）を抑制・防止するこ
とができる。さらに、ペダル力が大きくなったときには
チェーンの張力と本発明の車輪の移動軌跡から得られる
反発力とによって、ブッシュに働く力も大きくなる。こ
のため、摩擦ブッシュが発生する抵抗力は大きくなり、
サスペンションのコンプライアンスは小さくなり、この
結果、ペダルを強く漕ぐことで効率が向上することにな
る。さらに、後ろ側の偏心部材に用いるブッシュの摩擦
を比較的大きくすると、ブッシュで生ずる摩擦の強さ
は、車輪が軌跡の上端に近付くほど、つまりサスペンシ
ョンが圧縮の限度に近付くほど、大きくなる。これは車
軸が軌跡の上端に向かうほど、後ろ側の偏心部材の回転
が大きくなることによる。従って、後ろ側のブッシュの
摩擦係数を大きくすると、車輪の移動軌跡の上端におけ
る摩擦ダンピングの効果を大きくすることができる。こ
れはショックアブソーバの可変ダンピングを「模擬す
る」ことになる。このため摩擦ブッシュシステムを用い
たタイプでは、流体ダンパのない安いバネや簡単なウレ
タンバンパ，クロスフレームを用いても、バネが最大に
圧縮されたときに不要なリバウンドを生ずることはな
い。

【００３８】この構成においては、所望の強さの摩擦を
得るために、あらゆるブッシュを用いることができる
が、鉛−テフロンを含浸させた多孔性の青銅ブッシュが
とくに適している。このタイプのブッシュの発売は、Ga
rlock, Inc., 1666 Division St. Palmyra, N.Y. 14522
および、INA Bearing Co. Ltd, 2200 Vauxhall Place,R
ichmond, B.C., Canada V6V 1Z9のPermaglide bushings
がある。 ii. 偏心クランク部材 図３８及び図３９は、上述したサスペンションシステム
で採用した偏心クランク部材の２種類の構造を示す図で
ある。図３８には最初の形態のクランク部材５１０を示
している。主軸部分５１２はリアフレームの突部８８の
孔に挿通されている。クランク部分は側板５１４を主軸
部分５１２の端部に圧入又はキーによって固定すること
で構成されており、側板に穿設された小さめの偏心孔５
１８には偏心軸５１６ａ，５１６ｂが固定されている。
図３９は、Ｕ字型のヨーク５２０（例えば鍛造や鋳造で
できている。）による偏心クランクの形態を示してい
る。これはフレームブラケット８８を跨ぐように配置さ
れ、第１のピボットピン５２２で組み付けられる。ヨー
クの他端５２８には孔５２６が形成され、第２のピン５
２４を挿通して、下部アームなどのピボットアセンブリ
フレームと結合する。

【００３９】iii.ボトムピボットアーム 図４０及び図４１の実施形態では、ボトムピボットアセ
ンブリのフレームは、ボトムブラケットシェル２３を取
巻くように、ではなく、その上下いずれかを通るよう
に、配置されている。図４０の実施形態では、リアコン
トロールアーム５８の前端部は、直接、後ろ側の偏心ク
ランク部材３８ｂに結合され、ボトムブラケットシェル
２３の下側を通って延在している。コントロールアーム
の前端には、上方かつ前方にむけてエクステンションア
ーム５３０が延設されており、これが前側の偏心クラン
ク部材３８ａに結合されている。コントロールアームと
エクステンションアームの接合部の内側５３２には、動
作中にボトムブラケットシェルと干渉しないように、十
分なクリアランスが設けられている。図４１に示すボト
ムピボットアセンブリは、基本的には図４２と似ている
が、エクステンションアーム５３４がボトムブラケット
シェル２３に対して下側でなく、上側を通るようになっ
ている。 iv. 偏心軸受機構 図４２乃至４４に示した本発明の実施形態では、後ろ側
の偏心クランク機構を、偏心軸受機構５４０に置き換え
た。偏心軸受アセンブリは、インナー軸受リング５４２
と、アウター軸受リング５４４と、自転車のボトムブラ
ケットシェルとクランクセットを取り囲む開口部５４６
とからなる。

【００４０】図４３及び図４４の通り、インナー軸受リ
ング５４２の回転軸は、アウター軸受リング５４４の回
転軸に対して偏心している。インナー及びアウター軸受
リングとしては、大径のボールペアリングを用いてもよ
く、これらを、スペーサーディスク（基板）５４８に組
み付ける。このような軸受構造によると、下部ピボット
アセンブリのフレーム５５０は、矢印５５２の如く、ボ
トムブラケットシェルを中心に偏心してまわることか
ら、上述の実施形態の偏心クランク部材と同様な動きが
得られることになる。前側の偏心クランク部材について
も、偏心軸受アセンブリ５４０を用いることができる
が、図４２では、前側の偏心クランク部材の代わりにカ
ム機構５６０を採用した。図示の通りこの機構では、フ
レームの前端部に形成した溝５６２をカム面とし、カム
フォロワとしては、ピン５６４を自転車の前側フレーム
に植設して、溝５６２に嵌入させた。これにより、ピボ
ットアセンブリが揺動すると溝内をピンが動いて矢印５
６６のようなカム動作が得られる。これは上述の前側の
偏心クランク部材によって得られる動きと同じである。 v.カムスロットおよびフォロワによる機構 図４５及び図４６は、本発明の実施形態による下部ピボ
ットアセンブリの２つの形態を示すものであり、カム面
を備えた溝と、サスペンションが圧縮されるにつれてこ
の溝内を移動するローラー又はピンとによって、所望の
Ｓ字型の車輪の移動軌跡を発生させるようにした。

【００４１】図４５に示した形態では、ピボットアセン
ブリ５７０には、ボトムブラケットシェル２３及びサド
ルチューブ１４の後方に固着されたカム板５７２と、下
部スイングアーム５７６の前端部に取り付けられたカム
フォロワ５１４とが備えられている。カム板５７２には
溝５７８が形成され、その縁部がカム面５８０となって
いる。Ｓ字型のカム面５８０の形状は、車輪の移動軌跡
のＳ字型と一致しているが、逆向きに配置されている。
カムフォロワ５７４には、横向きに突設されたローラー
ピン２８２が用いられ、カム溝５７８の中にぴったり収
まってカム面と係合しており、ピンが溝５７８の中を上
方に移動すると、カム面で規定される軌跡にフォロワが
追従するようになっている。下部スイングアーム５７６
は、その前端付近で且つカムフォロワよりも後ろ側の箇
所において、接続アーム５８４で支持されている。接続
アームの下端部は、スイングアームにピボットピン５８
６にて軸着され、上端部はサドルチューブに固定された
フレームブラケット５８７にピボットピン５８８で軸着
されている。したがって、矢印５８９に示す如く、下部
スイングアームの後端部が上下に変位すると、ローラー
ピン５７４はカム板の溝５７８内を上下に昇降し、カム
面の働きで後輪の車軸が所定の移動軌跡に沿って移動す
ることとなる。

【００４２】図４６に示したピボットアセンブリ５９０
は、図４５で説明したものと似ているが、カム板５９２
及びカム溝５９４を下部スイングアーム５９６の前端部
に形成し、カムフォロワのピン５９８は、ボトムブラケ
ットシェルに取り付けられたフレームブラケット５９９
に固定した点が異なっている。これにより本実施形態で
は、図４５の実施形態とは逆に、サスペンションが圧縮
されたとき、カム板と溝がピンに対して下向きに移動す
ることになる。図４７及び図４８は、２つのピボットア
センブリ５７０，５９０におけるカム板とカムフォロワ
の構造を示す上面図である。図４７の通り、２枚のカム
板５７２ａ，５７２ｂがスイングアーム５７６の前端部
の両側面に配設され、スイングアームの側面に突設され
たローラーピン５７４が２つのカム溝に陥入している。
次に、図４８では、スイングアームの前端部に設けられ
た２枚のカム板５９２が、フォロワ５９８が植設された
ブラケット５９９を、両側から挟んでいる。２枚のカム
板を用いることの利点は、カムの面積が増加する分、摩
耗を減らして耐久性を向上させることにあるが、もし必
要なら、図４７及び図４８の配置を「反転」させ、フォ
ロワピンを２枚のブラケットで支持し、これらで両側か
ら１枚のカム板を挟むようにしてもよい。

【００４３】上記説明から明らかなように、本発明が提
供する車輪の移動軌跡は、サスペンションが最適ペダリ
ングポジションに向けて圧縮されるときにチェーン張設
距離伸張の割合が増加する下側の曲線区間と、最適ペダ
リングポジションの上側に位置し、チェーン張設距離伸
張の割合が減少する第二の曲線区間とを有し、上述のよ
うな効果を生み出す。発明者は、本発明のいくつかの実
施形態を示し、その中で車輪の制御された移動軌跡を作
り出す様々な機構を開示した。当業者はこれらの機構を
さまざまに変形・応用することが可能であり、それらは
本発明の範囲に含まれるものであることを理解された
い。さらに、ここで図示した実施形態において、車輪の
移動軌跡を生み出すのは、おもに下部ピボットアセンブ
リの機能であり、このことから、前記又は他の下部ピボ
ット機構を用いて上記移動軌跡を生み出すとともに、こ
れに組み合わせて、前記ロッカーアーム，トップリンク
の他、適当な上部サスペンション機構を組み合わせるこ
とができる。本発明の前記実施形態について、上述の他
にも様々な改変をすることは、本発明の目的・範囲を逸
脱することなく可能である。一例をあげれば、ピボット
アセンブリのベアリングは、支持部材側にではなく、偏
心部材の側に取り付けることもできる。このように、本
発明は、請求の範囲の記載以外によって限定されるもの
ではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成によるリアサスペンションシステ
ムを備えた自転車の斜視図である。

【図２】図１の自転車のフレームとリアサスペンション
を拡大して示す斜視図である。

【図３】リアサスペンションシステムにおけるフレーム
のブラケットシェル付近の部分を拡大して示す斜視図で
ある。

【図４】リアサスペンションシステムにおけるフレーム
のサドルチューブの上端部付近の部分を拡大して示す斜
視図である。

【図５】自転車の後輪が取り付けられるサスペンション
システムの後端部分を拡大して示す斜視図である。

【図６】サスペンションシステムのボトムピボット部分
を示す立面図である。

【図７】図７は、図２のフレームを示す立面図であっ
て、ボトムピボット部分を一部分解し、自転車のフレー
ムとの結合部である偏心クランクアームを露出させて示
す図である。

【図８】図８は、図７のリアサスペンションのボトムピ
ボット部分を示す拡大図である。

【図９】図９−１１は、２つの偏心クランクアームが動
いて、サスペンションが圧縮されたときに後輪を所定の
移動軌跡に従って移動させる様子を、順次、図式化して
示した図である。

【図１０】図９−１１は、２つの偏心クランクアームが
動いて、サスペンションが圧縮されたときに後輪を所定
の移動軌跡に従って移動させる様子を、順次、図式化し
て示した図である。

【図１１】図９−１１は、２つの偏心クランクアームが
動いて、サスペンションが圧縮されたときに後輪を所定
の移動軌跡に従って移動させる様子を、順次、図式化し
て示した図である。

【図１２】サスペンションシステムのボトムピボットア
センブリを図式化して示す図であって、圧縮過程の始点
および終点における各部分の位置関係を示している。

【図１３】図１３は、図１２と似ているが、位置関係を
連続して１０°おきに示す図である。

【図１４】図１４は、図１３と似ているが、アセンブリ
の後端部について示す図で、各部分の相対位置の変化に
よって所定の車輪の移動軌跡が生じる様子を示してい
る。

【図１５】サスペンションシステムが圧縮されたときに
後輪の車軸がたどる軌跡について、区間分けして示すグ
ラフである。

【図１６】図１６−１９は、図１５と似たグラフである
が、本発明によって提供される一連の車輪の移動軌跡に
おいて、軌跡の各区間に変化をつけることでチェーン張
設距離伸張効果が小さく又は大きくできることを示して
いる。

【図１７】図１６−１９は、図１５と似たグラフである
が、本発明によって提供される一連の車輪の移動軌跡に
おいて、軌跡の各区間に変化をつけることでチェーン張
設距離伸張効果が小さく又は大きくできることを示して
いる。

【図１８】図１６−１９は、図１５と似たグラフである
が、本発明によって提供される一連の車輪の移動軌跡に
おいて、軌跡の各区間に変化をつけることでチェーン張
設距離伸張効果が小さく又は大きくできることを示して
いる。

【図１９】図１６−１９は、図１５と似たグラフである
が、本発明によって提供される一連の車輪の移動軌跡に
おいて、軌跡の各区間に変化をつけることでチェーン張
設距離伸張効果が小さく又は大きくできることを示して
いる。

【図２０】図２０は、図１６に示した車輪の移動軌跡に
ついて、チェーン張設距離と車輪の垂直変位との関係を
プロットして示すグラフである。この移動軌跡において
は、変曲点の下側は、はっきりした逆向きの曲線になっ
ている。

【図２１】図２１は、図２０にプロットした車輪の移動
軌跡について、(i) チェーン張設距離伸張と、(ii)チェ
ーン張設距離伸張の曲線の傾きと、の２つの曲線をプロ
ットしたもので、後者は、後輪の車軸の垂直変位の各点
におけるチェーン張設距離伸張の割合を示す。

【図２２】図２２は、後輪の車軸の垂直変位に代え、図
２０に示したＳ字型曲線の曲線に沿った距離に対して
の、(i) チェーン張設距離伸張と、(ii)チェーン張設距
離伸張の増加の割合と、の２つの曲線をプロットした図
である。

【図２３】図２３−２５は、図２０−２２と似ている
が、図１８に示した車輪の移動軌跡についてのグラフを
プロットしたものである。この移動軌跡においては、曲
線の下側の部分は実質的に直線になっている。

【図２４】図２３−２５は、図２０−２２と似ている
が、図１８に示した車輪の移動軌跡についてのグラフを
プロットしたものである。この移動軌跡においては、曲
線の下側の部分は実質的に直線になっている。

【図２５】図２３−２５は、図２０−２２と似ている
が、図１８に示した車輪の移動軌跡についてのグラフを
プロットしたものである。この移動軌跡においては、曲
線の下側の部分は実質的に直線になっている。

【図２６】図２６−図２８は、図２０−２２及び図２３
−２５に似ているが、図１９に示した車輪の移動軌跡に
ついてのグラフをプロットしたものである。この移動軌
跡においては、曲線の下側の部分は、前方に向けて曲が
った曲線になっており、その半径は軌跡の上側の部分の
曲線の半径よりも大きくなっている。

【図２７】図２６−図２８は、図２０−２２及び図２３
−２５に似ているが、図１９に示した車輪の移動軌跡に
ついてのグラフをプロットしたものである。この移動軌
跡においては、曲線の下側の部分は、前方に向けて曲が
った曲線になっており、その半径は軌跡の上側の部分の
曲線の半径よりも大きくなっている。

【図２８】図２６−図２８は、図２０−２２及び図２３
−２５に似ているが、図１９に示した車輪の移動軌跡に
ついてのグラフをプロットしたものである。この移動軌
跡においては、曲線の下側の部分は、前方に向けて曲が
った曲線になっており、その半径は軌跡の上側の部分の
曲線の半径よりも大きくなっている。

【図２９】図２９は、図２２，２５及び図２８に似てい
るが、従来技術のフォワードピボット型のサスペンショ
ンシステムにおける車輪の移動軌跡のグラフをプロット
したものである。従来のシステムでは、チェーン張設距
離伸張効果を軌跡上の特定の位置で発生させることは出
来ていない。

【図３０】図３０は、図２９に似ているが、従来技術の
四節リンク型のサスペンションシステムについてのもの
である。ここでもチェーン張設距離伸張効果は圧縮の所
望の箇所に現れていない。

【図３１】本発明の実施形態を示す立面図であって、図
２−７に示したものと比べると、偏心クランク部材を接
近させてボトムブラケットの下方に配置しており、強度
の向上とコストの低下をはかっている。

【図３２】図３２は、図３１と同様な立面図であるが、
下部スイングアームを取り外して他の部材との関係を分
かりやすく示した図である。

【図３３】図３３は、図３１のアセンブリにおける偏心
クランク機構を示す立面図である。

【図３４】図３４は図３３の偏心クランク機構を一部分
解して示す立面図である。

【図３５】図３１−３４の偏心クランク機構を水平に破
断して示す上面図である。

【図３６】図３５のアセンブリを示す分解図である。

【図３７】ボールベアリングに代えて摩擦ブッシュを用
いたことで、サスペンションが圧縮されたときに摩擦ダ
ンピング効果が得られる実施形態について、図３５と同
様に、偏心クランク機構の前部を水平に破断して示した
上面図である。

【図３８】図３８−３９は、図１−５のサスペンション
システムの下部ピボット部分について偏心クランク部材
の２種類の構造を示す分解図である。

【図３９】図３８−３９は、図１−５のサスペンション
システムの下部ピボット部分について偏心クランク部材
の２種類の構造を示す分解図である。

【図４０】図４０−４１は、車輪のコントロールアーム
の前端部にエクステンションフレームを設けて偏心クラ
ンク部材と結合させるようにした、下部ピボットアセン
ブリの２種類の構造を示す立面図である。

【図４１】図４０−４１は、車輪のコントロールアーム
の前端部にエクステンションフレームを設けて偏心クラ
ンク部材と結合させるようにした、下部ピボットアセン
ブリの２種類の構造を示す立面図である。

【図４２】図４２は、図２−８の偏心クランク部材を偏
心軸受アセンブリと前部カム機構とで置き換えた、本発
明の実施形態における下部ピボットアセンブリの立面図
である。

【図４３】図４３−４４は、図４２の偏心軸受アセンブ
リを示す立面図および断面図である。

【図４４】図４３−４４は、図４２の偏心軸受アセンブ
リを示す立面図および断面図である。

【図４５】図４５−４６は、サスペンションが圧縮され
たときに溝内のカム面に従ってフォロワピンが移動する
ことで車輪の移動軌跡が得られるようにした、本発明の
２種類の実施形態による下部ピボットアセンブリの立面
図である。図４５の実施形態では、カム面が前部フレー
ム側に設けられており、図４６の実施形態では、チェー
ンステー部材の前端部にカム面が設けられている。

【図４６】図４５−４６は、サスペンションが圧縮され
たときに溝内のカム面に従ってフォロワピンが移動する
ことで車輪の移動軌跡が得られるようにした、本発明の
２種類の実施形態による下部ピボットアセンブリの立面
図である。図４５の実施形態では、カム面が前部フレー
ム側に設けられており、図４６の実施形態では、チェー
ンステー部材の前端部にカム面が設けられている。

【図４７】図４７−４８は、それぞれ図４５−４６に対
応し、下部ピボットアセンブリのカム溝とピンフォロワ
の機構を示す平面図である。

【図４８】図４７−４８は、それぞれ図４５−４６に対
応し、下部ピボットアセンブリのカム溝とピンフォロワ
の機構を示す平面図である。

【符号の説明】

１０ フレーム １２ リアサスペンションシステム １４ サドルチューブ １６ ヘッドチューブ １８ フロントワオーク ３０ 下部ピボットアセンブリ ３５ 切り欠き ３８ 偏心クランク部材 ４０ ロッカーフレーム ４２ 軸 ４４ バネ／ショックアブソーバ ５０ 上部コントロールアーム ５２ 第１の脚 ５４ 第２の脚 ７２ 開口部 ８０ 丸穴 ８６ 突設部 ８９ 軸受

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェイミー ダブリュー カーロン カナダ ティー２エヌ ０ゼット３ アル バータ カルガリー セヴンス アベニュ ー ノースウェスト 1421−237

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動チェーン及び圧縮式のリア・サスペ
   ンションを備えた自転車における車輪の制御された移動
   軌跡であって、駆動スプロケット軸から後輪の車軸まで
   の距離を変数ＣＳＬで表し、前記移動軌跡上における所
   定の起点からの前記車軸の変位を変数Ｄで表したとき、 前記車輪の移動軌跡上における点Ｄp に、最適ペダリン
   グポジションが設定され；前記点Ｄp の下方に位置する
   下側曲線区間においては、前記サスペンション・システ
   ムが圧縮されるにつれてチェーン張設距離伸張の割合が
   増加する、すなわち、一階微分 ｄ［ＣＳＬ］／ｄ（Ｄ） が、概略正の傾きの曲線となっており、換言すれば、二
   階微分 ｄ²［ＣＳＬ］／ｄ（Ｄ）² が、概略正となっており；前記点Ｄp の上方に位置する
   上側曲線区間においては、前記サスペンション・システ
   ムが圧縮されるにつれてチェーン張設距離伸張の割合が
   減少する、すなわち、一階微分 ｄ［ＣＳＬ］／ｄ（Ｄ） が、概略負の傾きの曲線となっており、換言すれば、二
   階微分 ｄ²［ＣＳＬ］／ｄ（Ｄ）² が、概略負となっていることを特徴とする、車輪の制御
   された移動軌跡。
2. 【請求項２】 請求項１記載の車輪の制御された移動軌
   跡において、前記下側曲線区間には、 凹部を前方に向
   けた円弧であって、その平均半径が前記駆動スプロケッ
   ト軸から前記後輪の車軸までの一定の半径の円弧に比べ
   て大きくなっている第１の下側円弧区間が含まれている
   ことを特徴とする車輪の制御された移動軌跡。
3. 【請求項３】 請求項２記載の車輪の制御された移動軌
   跡において、前記上側曲線区間は、 凹部を前方に向け
   た円弧であって、その平均半径が前記第１の下側円弧区
   間の半径よりも小さい上側円弧区間を含むとともに、 前記上側円弧区間と前記下側円弧区間との結合点は、前
   記点Ｄp の近傍における変曲点となっており、Ｄが点Ｄ
   p の前後にあるときにチェーン張設距離伸張の割合がピ
   ークに達するようになっていることを特徴とする車輪の
   制御された移動軌跡。
4. 【請求項４】 請求項３記載の車輪の制御された移動軌
   跡において、前記第１の下側円弧区間は、 凹部を前方に向けた円弧であって、その平均半径が無限
   大に近づく円弧区間を含んでおり、前記下側曲線区間は
   前方に傾いた直線軌跡に近づいていくことを特徴とする
   車輪の制御された移動軌跡。
5. 【請求項５】 請求項３記載の車輪の制御された移動軌
   跡において、前記下側の曲線区間には、さらに、 前記第１の円弧区間の下方に第２の円弧区間が設けら
   れ、この第２の円弧区間は後方に配置した平均半径を有
   し、前記第２の円弧区間が前記第１の曲線区間に対して
   逆向きにまがっており、下側曲線区間の下端に向かって
   Ｄが移動したときに、前記チェーン張設距離伸張の割合
   が比較的急激に増加することを特徴とする、車輪の制御
   された移動軌跡。
6. 【請求項６】 駆動チェーンにおける駆動スプロケット
   軸から後輪の車軸までの距離を変数ＣＬＳで表し、 圧縮式のリアサスペンションと、このサスペンションが
   圧縮されたときに前記車軸を車輪の制御された移動軌跡
   に沿って移動させる手段とを有し、前記車輪の制御され
   た移動軌跡には、 前記車輪の制御された移動軌跡上の
   点Ｄp に定められた最適ペダリングポジションと； 前
   記点Ｄｐの下方に配置され、サスペンションシステムが
   圧縮されるにつれてチェーン張設距離伸張の割合が増加
   する、下側曲線区間であって、一階微分 ｄ〔ＣＳＬ〕／ｄ（Ｄ） が概略正の傾きの曲線となっており、換言すれば、２階
   微分 ｄ²〔ＣＳＬ〕／（ｄ（Ｄ））² が概略正である区間と；前記点Ｄｐの上方に配置され、
   サスペンションシステムが圧縮されるにつれてチェーン
   張設距離伸張の割合が減少する、上側曲線区間であっ
   て、一階微分 ｄ〔ＣＳＬ〕／ｄ（Ｄ） が概略負の傾きの曲線となっており、換言すれば、２階
   微分 ｄ²〔ＣＳＬ〕／（ｄ（Ｄ））² が概略負である区間とを備えていることを特徴とする自
   転車。
7. 【請求項７】 請求項６記載の自転車において、前記車
   輪の制御された移動軌跡の前記下側曲線区間には、 凹部を前方に向けた円弧であって、その平均半径が前記
   駆動スプロケットから前記後輪の車軸までの一定の半径
   の円弧に比べて大きくなっている第１の下側円弧区間が
   含まれていることを特徴とする自転車。
8. 【請求項８】 請求項７記載の自転車において、前記車
   輪の制御された移動軌跡の前記上側曲線区間は、 凹部を前方に向けた円弧であって、その平均半径が前記
   第１の下側円弧区間の半径よりも小さい上側円弧区間を
   含むとともに、 前記上側円弧区間と前記下側円弧区間との結合点は、前
   記点Ｄp の近傍における変曲点となっており、Ｄが点Ｄ
   p の前後にあるときにチェーン張設距離伸張の割合がピ
   ークに達するようになっていることを特徴とする自転
   車。
9. 【請求項９】 請求項６記載の自転車において、前記車
   軸を前記車輪の制御された移動軌跡に沿って移動させる
   手段は、 前記車輪が取り付けられる後端部と前端部とを有するコ
   ントロールアームと；前記コントロールアームの前端部
   に取り付けられるピボットアセンブリとを備え、前記ピ
   ボットアセンブリは、 前記ピボットアセンブリと前記前部フレームとを結合さ
   せるとともに、前記サスペンションが圧縮されるのに応
   じて前記後輪を前記移動軌跡に沿わせるための、カム手
   段を備えている自転車。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の自転車において、前記
    カム手段は、 前記前部フレームにおける前記駆動スプロケットより前
    方に回転自在に取り付けられた前側の偏心カム部材と；
    前記前部フレームにおける前記駆動スプロケットより後
    方に回転自在に取り付けられた後ろ側の偏心カム部材
    と；前記コントロールアームの前記前端部に取り付けら
    れ、前記前側フレーム部に前記偏心カム部材を介して結
    合された、フレームとで；前記サスペンションが圧縮さ
    れるのに応じて前記車軸を前記車輪の制御された移動軌
    跡に沿わせて移動させる、前記偏心カム部材とを備えた
    自転車。
11. 【請求項１１】 請求項９記載の自転車において、前記
    車軸を前記車輪の制御された移動軌跡に沿って移動させ
    るための前記手段は、 その下端部が前記下部コントロールアームの後端部に軸
    着された上部コントロールアームと；その後端部が前記
    上部コントロールアームの上端に軸着され、中央部が前
    記前側フレーム部に軸着された、ロッカー部材と；前記
    ロッカー部材の前端部と前記自転車の前記フレーム部と
    の間に軸着されたバネ部材とからなり、前記バネ部材
    は、サスペンションが圧縮されると前記ロッカー部材の
    前記前端部と前記フレーム部との間で圧縮され、前記上
    部コントロールアームが上方に変位する自転車。