JPH09511819A - 自転車フォーク懸架装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 懸架装置を乗り手の様々な体重と経験に適応させるような広範囲の調整を可能にする可変かつ調整可能な緩衝特性を持つばね型衝撃吸収装置（５）と液圧衝撃緩衝装置（１５）とを有する衝撃吸収装置を備え、該衝撃吸収装置は、積層された弾性パッドとコイルばね型スプリング衝撃吸収装置とともに交換可能に用いられることを特徴とする自転車用前フォーク（１）。積層パッドをユニット単位で別の積層パッド若しくはコイルばね（５０）と交換することができるように弾性パッドが積層された装置（Ｐ）が設けられ、調整機構（４５）は特定の積層パッドの性能特性を変化させることができる。または、板ばね装置（Ｌ）を、軽量のユニットを製造するのに用いられるカーボンファイバ複合板ばねをその凹凸を対向させて対にしたものから形成して設けてもよい。更に、コイル、パッド、又は板型のスプリングユニットは、液圧緩衝ユニットのピストンロッドの上端と共に作用する。

Description

【発明の詳細な説明】発明の名称 自転車フォーク懸架装置発明の分野 この発明は、自転車の前フォーク用衝撃吸収装置に関する。特に、弾性スプリ ングパッドから成る交換可能なスプリングユニットを有する衝撃吸収装置に関す る。関連技術の説明 前フォーク用懸架装置は、自動二輪用として長い間知られており、ターナー米 国特許No.4,971,344の発明により、自転車に応用できるようになり、その後、特 にマウンテンバイク用に広く使用されている。ターナー特許の懸架装置では、空 気圧を用いて液圧フォークを調整し、自転車に乗る人の体重の大小を相殺したり 、より安定した快適な乗り心地を提供する。しかし、懸架装置の引張緩衝性能は 、装置中の空気圧量に直接関連するため、空気圧を調整して乗り手の体重を相殺 すると、懸架装置の引張緩衝性能に悪影響を与える。懸架装置の緩衝性能特性を 変化させるための手段は他にはなく、この懸架装置は、フォークを強い衝撃力に 反応させながら、ペダリングによって発生する低レベルの力を“抑制”すること はできるものの、様々な荷重状況の下で性能特性を変化させるようには設計され ていない。 ターナー米国特許No.5,186,481は、上記ターナー特許のフォーク懸架装置を改 良し、コイル型圧縮ばねに対する予荷重を変化させることを可能にしたものであ る。このコイル型圧縮ばねは、上部及び下部液圧室の間に位置する調整弁の圧縮 弁板を、力が予め決めたレベルに達して調整弁を介して作動液を流すために圧縮 弁板が開くまでは、閉位置に保持するように作用する。特に、調整ロッドを回し て前記調整弁に前記調整ロッドをねじ込んだり緩めたりすることにより、前記コ イル型圧縮ばねを収縮、若しくは伸長させることで、圧縮調整弁を開くために必 要な力を変化させ、乗り手の体重、経験に懸架装置を適応させるような広範囲の 調整を可能にする。しかし、この調整機能は、この懸架装置に対して、フォーク の収縮が始まるしきい値を規定するものの、それ以外の影響は 与えない。 フォークの緩衝性能特性の調整を可能にする衝撃吸収自転車フォークが、他に も開発されている。例えば、ウィルソンらの特許No.5,269,549は、衝撃を吸収す るためにスプリング作用を利用し、該スプリング作用は、フォーク支柱管の端部 間に設けられた、パッドの変形によって衝撃を吸収する弾性パッドを積層してロ ッドに取付けた装置によって得られる自転車の前フォーク用懸架装置を開示して いる。種々の硬度、弾性特性、及び／又は長さを持つパッドを様々に組み合わせ て使用することにより、乗り手の体重及び自転車の荷重状況に従って衝撃吸収特 性を変化させることができる。しかし、このような装置だけでは、液圧懸架装置 を用いた場合と同様の乗り心地を提供できない。ばねの衝撃吸収特性は、ばねの 収縮する長さと相関関係にあるのに対し、液圧懸架装置は、衝撃吸収装置の収縮 速度と相関関係にある緩衝特性を有する。上記特許の取付けロッド装置は、液圧 緩衝ユニットと連携して作用するようには設計されていない。更に、上記特許の ロッドに取付けられたパッド装置では、パッドにかけられる圧縮荷重の分散が効 果的に行われず、圧縮ばね予荷重を変化させる手段、パッドの任意の組み合わせ に対するフォークの初期収縮反応特性を変化させる手段も設けられていない。 チェン米国特許No.5,284,352は、ウィルソンらのものと同様に、圧縮コイルば ねが加えられる、交換可能な積層弾性パッドをロッドに取付けた装置を用いる、 圧縮調整可能な自転車用衝撃吸収前フォークを開示している。弾性パッドを交換 することによる調整機能に加えて、積層パッド及びばねの初期高さを大きく、若 しくは小さくするように作用する取付部材を回転させて、初期収縮特性及び支柱 が収縮する長さを調整できる。更に、ワッシャをゴムパッドの間に設け、フォー ク支柱が収縮される際にパッドにかけられる外部荷重を分散させる。１枚以上弾 性パッドを交換しなくても調整可能である点で、ウィルソンらの特許を改良した ものであるが、液圧懸架装置の緩衝特性を欠いており、ウィルソンらの取付けロ ッド装置と同様に、チェン特許の取付けロッド装置は、液圧緩衝ユニットと連携 して作用するようには設計されていない。また、弾性 パッドの取付けロッド装置は、ユニット毎に交換することができない。 更に、コイルばねと弾性パッドの圧縮反応特性は異なると認識されている。コ イルばねは、一定のばね係数を有し、弾性パッドは収縮量に応じて上昇するばね 係数を有するため、コイルばねは、収縮量に応じて力を略線形に増加させる一方 、弾性パッドは、収縮量に応じて力を指数関数的に増加させる。従って、乗り手 （体重若しくは技量）及び／又は乗車条件により、コイルばねを使用した方が快 適な乗り心地を提供できる場合もあれば、積層弾性パッドを使用した方が望まし い場合もある。しかし、ウィルソンら、チェンの双方の懸架装置とも、ロッドに 取付けられたパッド装置の代わりにコイルばねを使用できるようには設計されて いない。チェンの懸架装置には、ロッドに取付けられたパッド装置に加えてコイ ルばねが設けられているが、これは主に、フォークの移動距離の許容範囲を調整 可能にすることを目的としている。 従って、ばね型衝撃吸収装置と液圧衝撃緩衝装置との利点を組み合わせ、性能 曲線タイプが変化可能であるように、また、懸架装置を地形、乗り手の体重及び 経験に合わせて調整するため、ばね係数を広範囲に調整できるようにばね部を交 換、調整できるとともに、平均的な乗り手が乗る自転車に使用できる実用的、か つ経済的な自転車フォーク衝撃吸収装置が望まれている。発明の要約 本発明の主目的は、懸架装置を乗り手の様々な体重及び経験に適応させるよう な広範囲の調整を可能にする、可変かつ調整可能な緩衝特性を持つ、ばね型衝撃 吸収装置と液圧衝撃緩衝装置とを有する衝撃吸収装置を備えた自転車用前フォー クを提供することにある。特に、前述した先行技術の方法で用いることができる だけでなく、液圧緩衝装置とともに用いることができる衝撃吸収スプリングとし て、積層パッドを利用する自転車用懸架装置を提供することにある。 本発明の他の目的は、積層弾性パッドとコイルばね型スプリング衝撃吸収装置 とを、ともに交換可能に使用できるばね型衝撃吸収装置を備えた自転車用前フォ ークを提供することにある。 また、本発明の更なる目的は、パッドを迅速に、かつ容易に交換でき、一組の パッドが交換される際に初期予荷重に対してなされる調整を不要にした、積層弾 性パッド型スプリング衝撃吸収装置を備えた自転車用前フォークを提供すること にある。 本発明の上記及び他の特徴は、圧縮力を弾性パッドに分散させるためにワッシ ャをパッドの各対の間に設け、積層パッドをユニット毎に別の積層パッド若しく はコイルばねと交換できるように、弾性パッドが保持される好適な実施例によっ て得られるものである。更に、スプリングユニットは、コイル型でもパッド型で も、液圧緩衝ユニットのピストンロッドの上端とともに作用することが可能であ る。 一実施例によれば、取付け延長ロッドを有する分離板に弾性パッドとワッシャ とを取付ける。第二実施例では、反対方向を向いた軸方向の取付け凸部を有する 分離板を用いて、弾性パッドの隣接する各対を連結させる。どちらの場合も、ス プリングユニットが、調整可能な取付けユニットに取付けられ、積層パッド若し くはコイルばねの下端が、ピストンロッドの上端のフランジに位置するため、積 層パッド及び液圧緩衝装置が相互に連携して作用する。更に、積層パッドがロッ ドに取付けられている実施例の場合、ピストンロッドは、取付けロッドが入れ子 式に移動する軸方向の中空部を有する。 本発明の上記及び他の目的、特徴、効果は、本発明に係るいくつかの実施例を 図示する添付図面による詳細な説明によって明らかにする。図面の簡単な説明 第１図は、本発明に係る衝撃吸収装置を組み込んだ自転車用前フォークを示す 斜視図であり、 第２図は、第１図の支柱の一方及びステアリング管を有するクラウンを示す拡 大図であり、 第３図は、第１図のフォークの支柱の一方の一部を示す部分断面図であり、 第４図は、上方支柱管の一部及び積層された弾性スプリングユニットの第１実 施例を示す断面図であり、 第５図は、上方支柱管の一部及び積層された弾性スプリングユニットの第２実 施例の一部を示す断面図であり、 第６図は、第５実施例の積層されたスプリングユニットの分離板を示す側面図 であり、 第７図は、上方支柱管及びコイルばね型スプリングユニットの一部を示す断面 図であり、 第８図は、スプリングユニットの調整機構の変更例を示す断面図であり、 第９図は、調整可能な板ばね型スプリングユニットを示す部分断面図であり、 第１０図は、液圧緩衝ユニットの変更例を示す断面図であり、 第１１図は、第５図のスプリングユニットを有する支柱が収縮した状態を示す 断面図である。好適な実施例の詳細な説明 図１は、一対の入れ子式支柱３を有する自転車用の衝撃吸収前フォーク１を示 す。支柱３の上部筒４は、上方クラウン５によってステアリング管７に連結され 、また、支柱３の下部筒８は、その上端部で、前記上部筒４を入れ子式に収納す る。また、支柱３は、その下端部に、前輪の軸（図示せず）が取付けられる取付 ブラケット１０を有する。 液圧緩衝式衝撃吸収装置１５が、少なくとも一方の入れ子式支柱３の内部に設 けられている。なお、フォーク１の支柱３のうち一方の内部に圧縮緩衝手段を備 えれば十分であること（フォークが曲がるという点からも許容できる）、また、 他方の支柱３の内部には同様の、若しくは異種の、液圧緩衝手段を備えるか、液 圧緩衝手段を全く備えなくてもよいことが分かっている。図２、３に示すように 、この場合、液圧緩衝式衝撃吸収装置１５は、作動液シリンダを上室２１と下室 ２２とに分割するピストン１６を含む、交換可能なカートリッジユニット２０の 本体１９によって形成される。ピストンロッド２５は、ピストン１６に連結され 、上室２１を通るように延びており、カートリッジ本体１９の上端壁１９ａを貫 通する。上端壁１９ａには液漏れを防ぐためのシール２６が設 けられている。カートリッジ本体１９は、適当な手段によって、上部筒４の開放 された下端部に保持される。適当な手段とは、例えば、上部筒４の周壁の環状凹 部に収納されるとともに、任意のワッシャ２７（図２）と、上部筒４の周壁の環 状凹部の下端部で環状の溝に係合するＣ字形をしたスプリング保持クリップ２８ とによって保持される、広がった端部１９ｂである。ロッド３０は、ピストン１ ６のピストンロッド２５と反対の側から延び、シール３１及びカートリッジ本体 １９の下端壁を貫通している。ロッド３０の下端部は、例えばネジ３２によって 、下部筒８の下端部に固定されている。従って、上部筒４と下部筒８との相対移 動によって、ピストン１６とカートリッジ本体１９との相対移動が起こる。この 際、収縮中には、ロッド３０はカートリッジ本体１９内に移動し、ピストンロッ ド２５はカートリッジ本体１９外に移動する。一方、伸長中には逆には逆のこと が起きる。図３は、完全に伸長された状態の上記の位置関係を示し、ピストン１ ６は、カートリッジ本体１９の底部で、弾性体の伸長ストッパ３３と係合してい る。 衝撃を吸収するため、スプリングユニットＳが、ピストンロッド２５の外部側 の上端に設けられたフランジ２５ａ（図２、３）と、各支柱３の上部筒４との間 で作用する。このスプリング手段は、図２〜５に示す１以上のゴム若しくは弾性 体のバンパ、図７に示すコイルばね、又は、他の適当な圧縮スプリング装置から 成る。支柱３が、例えば岩に当たったり轍にはまったりした前輪からの衝撃によ って収縮すると、上部筒４が、その上端とピストンフランジ２５ａとの間でスプ リング手段Ｓを収縮させながら、下部筒８の内部に移動する。スプリングユニッ トＳが収縮することによって、衝撃エネルギーが吸収される。同時に、管４と管 ８との間に作用する力によって、ピストン１６が上室２２内の作動液に対して作 用する。これにより、作動液が上室２２から下室２１へ流れ、収縮緩衝効果が起 きる。この作動液の流れは、上室２２と下室２１との間の作動液流路の特性、及 び／又は、公知の方法若しくは図１０に基づいて後述する方法によって前記作動 液の流れを制御する圧縮弁、に影響される。例として、図３に、後に再度参照す る本願の出願人による現在 係属中の米国特許出願08/254,755に詳しく記載されている方法によって、ポート ３８、４０を介して室２１、２２の間を連通している軸方向の流路３６を有する 、ロッド２５、３０の連結端を示す。この液圧緩衝装置の詳細自体は、本発明を 構成するものではない。 前記のウィルソンら、及びチェンの特許にみられるような、弾性パッドＰがロ ッドに取付けられた装置が、スプリングユニットＳとして用いられる場合、図３ に示されているように、パッドの落下防止のためにスエージング若しくは十分に 拡径された取付けロッド４２の自由端が、ピストンロッド２５の軸方向の中空部 ４４に収納される。支柱３の収縮中にフランジ２５ａが上部筒４内に移動すると 、パッド装置が収縮し、その際、取付けロッド４２は、中空部４４にはまり込む 。パッド装置に対する最初の予荷重を調整可能にし、これによりフォークが収縮 し始める初期荷重を調整可能にするため、上部筒４の上端には、調整機構が設け られる。具体的には、調整ノブ４５が、上部筒４の上端に螺合するエンドキャッ プ４７の上面に配置されている。調整ノブ４５の内部には、ステム４５ａが嵌入 されている。ステム４５ａは、エンドキャップ４７の開口部を通って延び、調整 ノブ４５が回転可能なように、Ｃクリップ４８によって軸支されている。予荷重 部材４９の外部に嵌入されたステム４９ａがステム４５ａに嵌合される。したが って、調整ノブ４５を回転することにより、予荷重部材４９を、上下に移動する ことができ、予荷重部材４９のフランジ端面４９ｂが、弾性パッドＰの上端に係 合するので、パッドＰを積層したものに加えられる予荷重を上記のように増減す ることができる。 エンドキャップ４７を上部筒４から外すと、ロッド４２に取付けられたパッド Ｐが支柱３から取り外される。弾性パッドＰは、前述した先行技術の装置にみら れるように、個別に取り外され、交換される。しかし、以下に説明するより好ま しい装置では、スプリングユニットＳを形成する１組のパッドＰは、１組を１単 位として取り外され、交換され、また、コイルばね５０と交換することも可能で ある（図７）。 図４、５、７に示されているエンドキャップと調整装置の構造は同じ であり、エンドキャップ４７′が、とげ状若しくは鉤状の端部を有する複数の付 属する把持部４７′ａを備え、最上部のパッドＰ（図４、５）若しくはコイルば ね５０（図７）の端部をしっかりと支持し、エンドキャップ４７′の取り外しと ともに、スプリングユニットが上部筒４から引き出される構造で、図３に基づい て前述した構造とは基本的に異なる。しかし、この場合、弾性パッドＰの取付け ロッドは予荷重部材４９に取付けられるものではない。図４の装置において、上 部スペーサプレート５２が、上方の２個のパッドＰの間に設けられ、プレート５ ２は、その下端面から突出して形成された取付けロッド５２ａを有する。一方、 取付けノブ（図６に示す取付けノブ５４′ａと同様のもの）は、上部スペーサプ レート５２の上面から突出して設けられている。二番目及びそれに続くパッドＰ が取付けロッド５２ａに取付けられ、ワッシャ型圧力分散スペーサプレート５４ が、二番目以降の一対のパッドＰの間に、取付けロッド５２ａに対して隙間を設 けて（プレート５４と取付けロッド５２ａとの摩擦を防ぐため）配置されている 。ここで、取付けロッドの下端は、パッドの落下を防ぐためにスエージングされ 、又は、拡径されて、ピストンロッド２５の中空部４４に挿入される。 上記のような装置によれば、パッドＰを１個ずつ取り外したり、装着したりす る必要がなくなり、更に単純に、１ユニットを１単位として、取り外したり、交 換したりすればよい。更に、少なくとも交換ユニットが取付けられるまで、最上 部のパッドＰをそのままの位置に保持することにより、調整ノブを回転させる必 要がほとんどなくなるので、その結果、パッドユニットを交換しても調整された 状態が維持される。 図５は、パッドＰを重ねた装置から成るスプリングユニットＳの他の好ましい 形態を示したものである。この場合、パッドＰの隣接し合う各対は、取付けノブ ５４′ａが上端面、下端面から突出している圧力分散スペーサプレート５４′に よって連結される。この装置は、図４のパッド装置の全ての利点に加え、取付け ロッドから下方のパッドを取り外さなくても、各パッドを交換することができ、 その際、予荷重調整設定に影響を与えないという利点を有している。この利点は 、点検中に、単一 のパッドＰが交換が必要な程度まで劣化しており、取り外されるパッドと同一の サイズと硬度とを有するパッドＰと交換する際に、特に顕著である。 先行技術の説明の欄で述べたように、コイルばね及び弾性パッドは異なる圧力 反応特性を持ち、コイルばねは一定の弾性率を持ち、弾性パッドはその収縮率に 応じて上昇する弾性率を持つ。これにより、コイルばねでは、単位収縮量当りに 力が線形増加する一方、弾性パッドでは、単位収縮量当りに力が指数関数的に増 加する。従って、乗り手（体重若しくは技量により）及び／又は乗車状態により 、コイルばねを使用するほうが快適な乗り心地を提供することもあれば、積層さ れた弾性パッドを使用するほうが望ましいこともある。この点から、コイルばね ５０をスプリングユニットＳに使用することを可能にするため、引掛部のある把 持部４７ａを有するエンドキャップ４７′を使用することが特に好ましい。即ち 、把持部は、コイルばね５０の上端部を、積層パッドＰによって形成されたスプ リングユニットＳを用いる場合と同様に、挿入、取り外し及び予荷重調整が可能 に、かつ交換可能に、把持するのに役立つ。 図８は、前述したエンドキャップ及び調整装置の構造の他の実施の形態を示す 。これによると、エンドキャップ４７″を取り外すことによって、入れ子式支柱 ３の上部筒４からスプリングユニットを取り外すことを可能にする、ということ はできない。しかし、乗り手が、フォーク全体の性能特性を変えることができる だけでなく、低荷重の乗車状態の場合の特性に比較して、支柱が高レベルの収縮 を起こす荷重を受けるような乗車状態において、より安定した性能特性を提供す るという利点がある。更に、取り外し手段としてエンドキャップを使用すること ができなくても、最上部のパッドをその目的で使用することができるので、重大 な欠陥とはならない。すなわち、エンドキャップ４７″を取り外した後、ユーザ は、支柱３を手動で容易に収縮することができ、それによって最上部のパッドＰ を露出させ、それを掴むことにより、相互に連結したパッドＰの全てを引き出す ことができる。 特に、図８に示すエンドキャップと調整装置の構造において、隙間が ある状態でエンドキャップ４７″を貫通して延びその下端に外周に螺刻されたフ ランジ端面４９″ｂを有する螺刻されていないステム４９″ａ、を備えた、調整 部材４９″に連結する調整ノブ４５″を使用する。調整部材４９″は、エンドキ ャップ４７″内を自在に回転するが、ノブ４５″とフランジ端面４９″ｂとを、 エンドキャップ４７″を挟んで反対側に近接するように位置決めしたため、測定 可能な程の距離を軸方向に移動することはできない。更に、ストップスリーブ６ ５がエンドキャップステム４７″ａに、両者が相対的に軸方向に褶動可能である ように被せられている。一方、例えば、エンドキャップステム４７″ａが、六角 形若しくは他の非円形の断面形状を有し、ストップスリーブ６５のそれに対応し た形状の開口部を貫通している、といった方法で、両者の相対回転は防がれてい る。このストップスリーブ６５は、フランジ端面４９″ｂの外周ねじ部と螺合す る内周ねじ部６５ａを有する。これにより、ノブ４５″の回転によって、端面４ ９″ｂが回転し、ストップスリーブ６５を、パッドＰの第１の対の間に配設され た、取付けロッド５２ａのワッシャ型圧力分散スペーサプレート５２に向けて、 若しくはそこから離れるように、軸方向変位させる。 ストップスリーブ６５の自由下端と最上部のスペーサプレート５２の上面との 間の距離によって、最上部のパッドＰが有効でなくなるまでに、支柱３がどの位 収縮するかが決定される。すなわち、ストップスリーブ６５が最上部のスペーサ プレート５２と係合するとき、スプリングユニットＳは、例えば、５個の収縮可 能な弾性パッドＰを有するものから、そのようなパッドを４個有するものに実際 上変化するため、最初の収縮後にフォークの安定性が段階的に向上する。 上記のような調整能力によって、乗車中の性能特性を段階的に調整することが できるだけでなく、フォークの特性を、１組の弾性パッドＰを交換しなくても、 乗り手の体重に合わせて調整することを可能にすることができる。すなわち、乗 り手の体重が軽い場合には、フォークを、５個組のパッドを有するものとして用 い、乗り手の体重が重い場合には、最上部のスペーサプレート５２に対するスト ップスリーブ６５の位置を 調整するだけで、フォークを、より堅い４個組のパッドを有するものとして用い ることができる。 図９に、軽量のスプリングユニットを製造するという点からみて特に有効な、 板ばね型スプリングユニットＳ′の使用例を示す。特に、本実施例では、帯状の （すなわち、上から見ると長方形の）板ばねＬを、その凹凸を対向させて対にし て積層したものを使用する。板ばねＬは、カーボンファイバ複合材料によって形 成され、それによってばねＬの収縮量に応じてほぼ線形に変化するばね力が発生 される。このようなファイバ複合板ばねＬの構成と特性は、現在係属中の米国特 許出願Ｎo.08/314,610に開示されているため、ここでは説明を省略する。 板ばねの対からなる板ばねＬは、各板ばねＬの中心を通るように設けられた取 付け開口により、相互に整列して（すなわち、積み重ねられたばねＬのファイバ 複合材料のファイバの長手方向が、相互に平行になるように）保持される。各板 ばねＬの取付け開口は、例えば、断面形状が長方形であるような非円形状に形成 されており、取付けロッド４２″′は、予荷重部材４９″′から内側、及び下方 向に向かって突出し、積層された板ばねＬ全てを貫通している。取付けロッド４ ２″′は、板ばねＬの取付け開口の形状に対応した断面形状を有するように形成 されており、板ばねＬが取付けロッド４２″′及び各板ばねに対して回転するの を防ぐ。取付けロッド４２″′は、ばね開口が狭いスロット（例えば、板ばねＬ の幅の多くても僅か１０〜１５％）になるように、ブレード状に（すなわち、薄 く幅広の断面形状を有するように）形成するのが望ましい。これにより、上記の 狭いスロット状の開口の長手方向が、平行に配列されたファイバに平行になるた め、カーボンファイバ複合材料のファイバの断裂を最小限に抑さえることができ る。 前述した実施例と同様に、回転自在の調整ノブ４５″′による調整機構が、上 部筒４の上端のエンドキャップ４７″′に設けられ、積層された板ばねＬを収縮 、伸長し、板ばねに予荷重を加える。この場合、フランジ端面４９″′ｂから、 エンドキャップ４７″′の周壁のガイド孔４７″′ｃに延びるガイド突起によっ て、予荷重部材４９″′のステム４ ９″′ａの回転が防がれる。取付けロッド４２を上記のように構成すると、図３ の場合を除いて、板ばねＬを前述した実施例のばね取付け装置とともに使用する ことはできないが、エンドキャップ４５″′等を含むスプリングユニットＳ′全 体は、同じフォーク内で、本実施例で開示した他のばね装置と交換して使用する ことができる。 図１０は、現在係属中の１９９４年６月６日付けの本願出願人による米国特許 出願No.08/254,755「可変液圧緩衝装置を備えたフォーク懸架装置」において開 示されている、圧縮緩衝調整を実施する交換可能なカートリッジユニット２０の 他の形態を示す。上記装置の詳細は、その使用例以外は本発明を構成するもので はなく、上記圧縮緩衝の特徴は上記係属中の出願に開示されているので、ここで は簡単に説明をする。上記係属中の出願において、詳細な説明がなされているた めである。 図１０の交換可能なカートリッジユニット２０において、ピストン１６のピス トンロッド２５と反対側の面に取付けられ、ピストン１６を通る複数の流路にま たがる少なくとも１つの円板ばね５３から成る、圧縮弁がピストン１６に組み込 まれている。支柱の収縮によって上室の圧力が上がることで、円板ばね５３が、 円板ばね５３の周縁を起点とし、ピストン１６からめくれるのに従い、上記流路 のフロー面積が増加する。円板ばね５３のピストン１６からのめくれは、円板ば ね５３上に設けられた環状の弾性パッド５２によって制御される。下方ロッド３ ０は、軸方向に調整可能な当接部材５６が置換可能に設けられる長手方向の中空 部５４を有する、圧縮緩衝調整軸を形成する。中空部５４はスロット５８と交差 しており、横断して延びるピン６０が長孔５８を介して設けられている。当接部 材５６は、ピン６０に作用し、当接プレート６２を弾性パッドに押圧させ、次い で、弾性パッド５２は調整可能な押圧力で円板ばね５３に当接する。例えば、当 接部材５６を図８に示す位置から内側に軸方向に変位させることにより、ピン６ ０が長孔５８に沿って変位する。この結果、当接プレート６２はパッド５２を収 縮させ、支柱３が収縮することによる上室２１の圧力の増加に応じて円板ばね５ ３を下方へめくるために必要な力を増加させる。 支柱の管を液圧シリンダとして使用する従来の慣行の代わりに、カートリッジ ２０を用いることは、製造及び特にサービスの見地から利点がある。例えば、製 造及び組立の点では、ばね構造を液圧緩衝構造から分離するのに特別な工程を要 しない。また、緩衝装置の液圧シリンダを満たす必要性に応じて支柱を設ける必 要がない。更に、次の点で使用者に親切である。即ち、長期間の使用により、作 動液シールがすり切れてシリンダ内の液圧用液体の漏洩が生じた場合、使用者は 、フォークを外し、シールを交換して作動液を再度充填するという汚くて面倒な 作業を行うか、又は、自転車整備工に対価を支払って作業を依頼する代わりに、 使用者は、カートリッジユニット２０全体を手を汚さずに簡単に取り外して新し いものと交換すればよい。更に、ピストンに支持フランジ２５ａを有するピスト ンロッド及び軸方向の中空部４４を設けることにより、スプリングに取付けロッ ドを設けるか否かに関わらず、カートリッジを、種々のばねと連携させて使用す ることができる。このため、単一のカートリッジを、種々のフォーク懸架装置に 用いることができるとともに、特定のフォーク懸架装置に対して前述した利点を 提供できる。 以上本発明に関して様々な実施例を紹介し説明したが、本発明はこれに限定さ れるものではなく、当業者に知られている数多くの変形例に適用できる。例えば 、図示された全ての実施例は、液圧緩衝装置１５と連携させて使用するスプリン グユニットＳを示しているが、当業者は、この装置が好ましいにしても、必須要 件ではないことを認識するであろう。同様に、図４、５に示す弾性パッド装置及 び図９に示す板ばね装置は、本願の図４、５に示すものと同種の、若しくは、図 ９に示すような非円形の断面状に形成された取付けロッドと同種の取付けロッド が取付けられていない、エンドキャップを使用するだけで、ウィルソンらの特許 、及びチェンの特許に開示されている種類のフォーク懸架装置に利用可能である ことは明らかである。更に、図８のエンドキャップ及び調整装置の構造は、図４ の弾性パッド装置に用いることが示されているが、図５の弾性パッド装置にも変 更を加えないで用いることができる。したがって、本発明は、実施の形態で開示 された内容に限定されるものではな く、請求の範囲が包含する全ての変形例を含む。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．上方クラウンによって上端部がステアリング管に連結される上部筒と、輪軸 を下端部に取付けるための手段を有する下部筒と、を備えた入れ子式支柱の一対 を有する、二輪車用衝撃吸収フォークにおいて、前記一対の入れ子式支柱のうち 少なくとも一方の内部に、液圧緩衝式衝撃吸収装置が設けられ、該衝撃吸収装置 は、液圧シリンダとしてのカートリッジ本体を有する交換可能な液圧緩衝カート リッジユニットと、前記液圧シリンダ内に設けられ前記カートリッジ本体ととも に上方、下方作動液室を形成するピストンと、車輪の衝撃力を吸収するばね型衝 撃吸収手段とを有し、前記ばね型衝撃吸収手段は、液圧緩衝カートリッジユニッ トの端部と前記上部筒、下部筒のうちの一方の端部との間に設けられていること を特徴とする衝撃吸収フォーク。 ２．前記ばね型衝撃吸収手段は、弾性パッドが積層された装置から成ることを特 徴とする請求項１記載の衝撃吸収フォーク。 ３．前記弾性パッドが積層された装置は、弾性パッドの各対の間に設けられた圧 力分散スペーサプレートを備えた複数の弾性パッドから成り、前記弾性パッドの 最上部の対の間に設けられた最上部のスペーサプレートは、下端面から突出した 取付けロッドと、上方スペーサプレートの上面から突出した取付けノブとを有し 、二番目のパッド及びその後続のパッドは前記取付けロッドに取付けられ、弾性 パッドの二番目の対及びその後続の対の間に設けられた前記スペーサプレートは ワッシャ形であることを特徴とする請求項２記載の衝撃吸収フォーク。 ４．前記弾性パッドが積層された装置は、弾性パッドの各対の間に設けられた圧 力分散スペーサプレートを備えた複数の弾性パッドから成り、各スペーサプレー トは、上面及び底面から突出する取付けノブを有し、前記ワッシャと弾性パッド の各対とを連結することを特徴とする請求項２記載の衝撃吸収フォーク。 ５．前記ばね型衝撃吸収手段は、コイルばねからなることを特徴とする請求項１ 記載の衝撃吸収フォーク。 ６．前記ばね型衝撃吸収手段は、帯状の板ばねをその凹凸を対向させて 対にしたものを積層した装置と、上記板ばねの対の板ばねを相互に整列させて保 持する手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の衝撃吸収フォーク。 ７．前記板ばねはカーボンファイバ複合材料で形成され、ばねの収縮量に応じて 略線形に変化するばね力を有することを特徴とする請求項６記載の衝撃吸収フォ ーク。 ８．前記上部筒の上端に調整機構が設けられ、該調整機構は、予荷重をかけるた めにばね型衝撃吸収手段に作用する、取り外し可能な面を有することを特徴とす る請求項１記載の衝撃吸収フォーク。 ９．前記調整機構は、内周に螺刻され上部筒のエンドキャップの調整ノブの回転 を許容する開口部を貫通して延びそこに軸支されるステムを有する調整ノブと、 該調整ノブの内周に螺刻されたステムに螺合される外周に螺刻されたステムを有 する予荷重部材とを備え、前記調整ノブの回転によって前記予荷重部材が上下に 移動し、前記ばね型衝撃吸収手段を伸長、収縮し、該ばね型衝撃吸収手段に加え られる予荷重を設定することを特徴とする請求項８記載の衝撃吸収フォーク。 １０．前記ばね型衝撃吸収手段は、帯状の板ばねをその凹凸を対向させて対にし たものを積層した装置と、上記板ばねの対の板ばねを相互に整列させて保持する 手段とを備えたことを特徴とする請求項９記載の衝撃吸収フォーク。 １１．前記板ばねはカーボンファイバ複合材料で形成され、ばねの収縮量に応じ て略線形に変化するばね力を有することを特徴とする請求項８記載の衝撃吸収フ ォーク。 １２．前記保持手段は、非円形状であって各板ばねの中心を通って連通される取 付け開口と、前記予荷重部材から突出する取付け延長部とを有し、該取付け延長 部は、前記取付け開口の形状に対応した断面形状を有し、前記帯状の板ばねをそ の凹凸を対向させて対にしたものを積層した装置を貫通して延びていることを特 徴とする請求項１１記載の衝撃吸収フォーク。 １３．前記保持手段は、非円形状であって各板ばねの中心を通って連通 される取付け開口と、前記予荷重部材から突出する取付け延長部とを有し、該取 付け延長部は、前記取付け開口の形状に対応した断面形状を有し、前記帯状の板 ばねをその凹凸を対向させて対にしたものを積層した装置を貫通して延びている ことを特徴とする請求項１０記載の衝撃吸収フォーク。 １４．前記エンドキャップには、前記ばね型衝撃吸収手段の上部を保持し、前記 ばね型衝撃吸収手段を上部筒から引き出せるようにするための、とげ状若しくは 鉤状の端部を有する複数の付属把持部が設けられていることを特徴とする請求項 ９記載の衝撃吸収フォーク。 １５．前記ばね型衝撃吸収手段は、最上部のパッドが前記付属把持部によって保 持される、弾性パッドが積層された装置から成ることを特徴とする請求項１４記 載の衝撃吸収フォーク。 １６．前記弾性パッドが積層された装置は、弾性パッドの各対の間に設けられた 圧力分散スペーサプレートを備えた複数の弾性パッドから成り、前記弾性パッド の最上部の対の間に設けられた最上部のスペーサプレートは、下端面から突出し た取付けロッドと、上方スペーサプレートの上面から突出した取付けノブとを有 し、二番目のパッド及びその後続のパッドは前記取付けロッドに取付けられ、弾 性パッドの二番目の対及びその後続の対の間に設けられた前記スペーサプレート はワッシャ形であることを特徴とする請求項９記載の衝撃吸収フォーク。 １７．前記弾性パッドが積層された装置は、弾性パッドの各対の間に設けられた 圧力分散スペーサプレートを備えた複数の弾性パッドから成り、各スペーサプレ ートは、上面及び底面から突出する取付けノブを有し、前記ワッシャと弾性パッ ドの各対とを連結することを特徴とする請求項９記載の衝撃吸収フォーク。 １８．前記ばね型衝撃吸収手段はコイルばねからなることを特徴とする請求項８ 記載の衝撃吸収フォーク。 １９．前記弾性パッドが積層された装置は、弾性パッドの各対の間に設けられた 圧力分散スペーサプレートを備えた複数の弾性パッドから成り、調整機構が上部 筒の上端に設けられ、該調整機構は、ばね型衝撃吸収 装置の弾性パッドの最上部の対の間に設けられた前記圧力分散スペーサプレート に作用することにより、前記弾性パッドの最上部のパッドの収縮を調整可能に制 限するための交換可能な要素を有し、該交換可能な要素が弾性パッドの最上部の 対の間に設けられた前記圧力分散スペーサプレートと係合する程度に、前記入れ 子式支柱が収縮すると、前記調整機構が前記ばね型衝撃吸収装置の性能特性を変 化させる手段として作用することを特徴とする請求項２記載の衝撃吸収フォーク 。 ２０．上方クラウンによって上端部がステアリング管に連結される上部筒と、輪 軸を下端部に取付けるための手段を有する下部筒と、を備えた入れ子式支柱の一 対を有する、二輪車用衝撃吸収フォークにおいて、前記一対の入れ子式支柱の両 方の内部に衝撃吸収装置が設けられ、該衝撃吸収装置は、前記上部筒の内側端と 下部筒の下端との間に設けられた、車輪の衝撃力を吸収するための交換可能なば ね型衝撃吸収手段を備え、前記上部筒の上端に調整機構が設けられ、該調整機構 は、予荷重をかけるためにばね型衝撃吸収手段に作用する、取り外し可能な面を 有し、前記調整機構は、上部筒のエンドキャップの調整ノブの回転を許容する開 口部を貫通して延びる、調整ノブから成り、各回転方向に前記調整ノブが回転す ることによって予荷重部材が上下に移動し、前記ばね型衝撃吸収手段を伸長、収 縮し、該ばね型衝撃吸収手段に加えられる予荷重を設定し、前記エンドキャップ には、前記ばね型衝撃吸収手段の上部を保持し、前記ばね型衝撃吸収手段を上部 筒から引き出せるようにするための、とげ状若しくは鉤状の端部を有する複数の 付属把持部が設けられていることを特徴とする衝撃吸収フォーク。 ２１．前記ばね型衝撃吸収手段は、最上部のパッドが前記付属把持部によって保 持される、弾性パッドが積層された装置から成ることを特徴とする請求項２０記 載の衝撃吸収フォーク。 ２２．前記弾性パッドが積層された装置は、弾性パッドの各対の間に設けられた 圧力分散スペーサプレートを備えた複数の弾性パッドから成り、前記弾性パッド の最上部の対の間に設けられた最上部のスペーサプレートは、下端面から突出し た取付けロッドと、上方スペーサプレートの 上面から突出した取付けノブとを有し、二番目のパッド及びその後続のパッドは 前記取付けロッドに取付けられ、弾性パッドの二番目の対及びその後続の対の間 に設けられた前記スペーサプレートはワッシャ形であることを特徴とする請求項 ２１記載の衝撃吸収フォーク。 ２３．前記弾性パッドが積層された装置は、弾性パッドの各対の間に設けられた 圧力分散スペーサプレートを備えた複数の弾性パッドから成り、各スペーサプレ ートは、上面及び底面から突出する取付けノブを有し、前記ワッシャと弾性パッ ドの各対とを連結することを特徴とする請求項２１記載の衝撃吸収フォーク。 ２４．前記ばね型衝撃吸収手段は、コイルばねからなることを特徴とする請求項 ２０記載の衝撃吸収フォーク。 ２５．前記ばね型衝撃吸収手段は、弾性パッドが積層された装置、コイルばねの 交換可能な一方から成り、前記付属把持部は、弾性パッドが積層された装置若し くはコイルばねのそれぞれ最上部のパッド若しくは上端部を保持することを特徴 とする請求項２０記載の衝撃吸収フォーク。 ２６．液圧緩衝式衝撃吸収装置は、前記ばね型衝撃吸収手段の下端と下部筒の下 端との間の入れ子式支柱の少なくとも一方の内部に設けられていることを特徴と する請求項２５記載の衝撃吸収フォーク。 ２７．上方クラウンによって上端部がステアリング管に連結される上部筒と、輪 軸を下端部に取付けるための手段を有する下部筒と、を備えた入れ子式支柱の一 対を有する、二輪車用衝撃吸収フォークにおいて、前記一対の入れ子式支柱の両 方の内部に衝撃吸収装置が設けられ、該衝撃吸収装置は、前記上部筒の内側端と 下部筒の下端との間に設けられた、車輪の衝撃力を吸収するための交換可能なば ね型衝撃吸収手段を備え、前記上部筒の上端に調整機構が設けられ、該調整機構 は、予荷重をかけるためにばね型衝撃吸収手段に作用する、取り外し可能な面を 有し、前記調整機構は、上部筒のエンドキャップの調整ノブの回転を許容する開 口部を貫通して延びる、調整ノブから成り、各回転方向に前記調整ノブが回転す ることによって予荷重部材が上下に移動し、前記ばね型衝撃吸収手段を伸長、収 縮し、該ばね型衝撃吸収手段に加えられる予荷重を設 定し、前記ばね型衝撃吸収手段は、帯状の板ばねをその凹凸を対向させて対にし たものを積層した装置と、上記板ばねの対の板ばねを相互に整列させて保持する 手段とを備えたことを特徴とする衝撃吸収フォーク。 ２８．前記板ばねはカーボンファイバ複合材料で形成され、ばねの収縮量に応じ て略線形に変化するばね力を有することを特徴とする請求項２７記載の衝撃吸収 フォーク。 ２９．前記保持手段は、非円形状であって各板ばねの中心を通って連通される取 付け開口と、前記予荷重部材から突出する取付け延長部とを有し、該取付け延長 部は、前記取付け開口の形状に対応した断面形状を有し、前記帯状の板ばねをそ の凹凸を対向させて対にしたものを積層した装置を貫通して延びていることを特 徴とする請求項２８記載の衝撃吸収フォーク。 ３０．前記保持手段は、非円形状であって各板ばねの中心を通って連通される取 付け開口と、前記予荷重部材から突出する取付け延長部とを有し、該取付け延長 部は、前記取付け開口の形状に対応した断面形状を有し、前記帯状の板ばねをそ の凹凸を対向させて対にしたものを積層した装置を貫通して延びていることを特 徴とする請求項２７記載の衝撃吸収フォーク。 ３１．上方クラウンによって上端部がステアリング管に連結される上部筒と、輪 軸を下端部に取付けるための手段を有する下部筒と、を備えた入れ子式支柱の一 対を有する、二輪車用衝撃吸収フォークにおいて、前記一対の入れ子式支柱の両 方の内部に衝撃吸収装置が設けられ、該衝撃吸収装置は、前記上部筒の上端と下 部筒の下端との間に設けられた、車輪の衝撃力を吸収するための交換可能なばね 型衝撃吸収手段を備え、前記弾性パッドが積層された装置は、弾性パッドの各対 の間に設けられた圧力分散スペーサプレートを備えた複数の弾性パッドから成り 、調整機構が上部筒の上端に設けられ、該調整機構は、ばね型衝撃吸収装置の前 記弾性パッドの最上部の対の間に設けられた前記圧力分散スペーサプレートに作 用することにより、前記弾性パッドの最上部のパッドの収縮を調整可能に制限す るための交換可能な要素を有し、該交換可能な要素が 弾性パッドの最上部の対の間に設けられた前記圧力分散スペーサプレートと係合 する程度に、前記入れ子式支柱が収縮すると、前記調整機構が前記ばね型衝撃吸 収装置の性能特性を変化させる手段として作用することを特徴とする衝撃吸収フ ォーク。