特開 2025-32550 リアサスペンション付き自転車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025032550

(43)【公開日】2025-03-12

(54)【発明の名称】リアサスペンション付き自転車

(51)【国際特許分類】

   B62K 25/10 20060101AFI20250305BHJP

   B62K 3/02 20060101ALI20250305BHJP

【ＦＩ】

B62K25/10

B62K3/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023137872

(22)【出願日】2023-08-28

(71)【出願人】

【識別番号】523327318

【氏名又は名称】ＨＯＮＢＩＫＥ Ｒ＆Ｄ ＪＡＰＡＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003546

【氏名又は名称】弁理士法人伊藤ＩＰ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】古田 慎司

【テーマコード（参考）】

3D014

【Ｆターム（参考）】

3D014DD03

3D014DF05

3D014DF12

3D014DF13

3D014DF32

3D014DF37

3D014DF40

(57)【要約】

【課題】リアサスペンション付き自転車において、プログレッシブなクッション特性を実現できる技術を提供する。
【解決手段】本開示のリアサスペンション付き自転車は、フレームと、サスペンションピボット９を介してフレームに揺動可能に取り付けられたスイングアーム１０と、スイングアーム１０に接続されたピボットリンク３０と、フロントボディ６とピボットリンク３０との間に接続され、ストローク速度に比例した減衰力を発生させるリアサスペンション１３と、を備えた、自転車１において、ピボットリンク３０は、３つのピボットマウントを有し、第１ピボットマウント３１がスイングアーム１０に枢動可能に結合され、第２ピボットマウント３２がリアサスペンション１３に枢動可能に結合され、第３ピボットマウント３３がアーム４０を介してフレームに枢動可能に結合される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シートチューブ、ヘッドチューブ及びフロントボディで構成されたフレームと、
サスペンションピボットを介して前記フレームに揺動可能に取り付けられたスイングアームと、
前記スイングアームに接続されたピボットリンクと、
前記フロントボディと前記ピボットリンクとの間に接続され、ストローク速度に比例した減衰力を発生させるリア緩衝部と、
を備えた、自転車において、
前記ピボットリンクは、３つのピボットマウントを有し、第１ピボットマウントが前記スイングアームに枢動可能に結合され、第２ピボットマウントが前記リア緩衝部に枢動可能に結合され、第３ピボットマウントがアームを介して前記フレームに枢動可能に結合される、
リアサスペンション付き自転車。

【請求項2】

前記ピボットリンクは、
少なくとも３つの頂点を有し、前記３つのピボットマウントのうちの何れか１つが該頂点に配置される、
請求項１に記載のリアサスペンション付き自転車。

【請求項3】

前記ピボットリンクは、３つの頂点を有する３角に形成され、且つ前記第２ピボットマウントが、該３つの頂点のうち前記自転車の高さ方向における最も高い位置の頂点に配置され、
前記アームは、前記スイングアームを介して揺動可能に配置されたリアアクスルが所定の初期状態にあるとき、前記リア緩衝部のストローク方向の仮想線と該アームの長手方向の仮想線とが鋭角をなすように配置される、
請求項２に記載のリアサスペンション付き自転車。

【請求項4】

前記アームは、前記リアアクスルが上方にストロークするほど、前記リア緩衝部のストローク方向の仮想線と該アームの長手方向の仮想線とがなす角度が大きくなるように、前記フレームに設けられたアームピボットを中心に回転可能に構成される、
請求項３に記載のリアサスペンション付き自転車。

【請求項5】

前記ピボットリンクは、３つの頂点を有する３角に形成され、且つ前記第２ピボットマウントが、該３つの頂点のうち前記自転車の高さ方向における最も高い位置の頂点に配置され、
前記自転車は、
前記フレーム、前記スイングアーム及び前記アームの形状が保持されたまま、前記第２ピボットマウントが配置される頂点の位置が変更された前記ピボットリンクが用いられることで、ストローク量が異なる種々の前記リア緩衝部を搭載可能に構成される、
請求項２に記載のリアサスペンション付き自転車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プログレッシブなクッション特性を実現し得るリアサスペンション付き自転車に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、マウンテンバイク等にリアサスペンション付きのフレームを用いることが知られている。そして、一般に、リアサスペンション付きの自転車は、１点ピボット式と多点ピボット式とに分けられ、いずれの方式においても、凹凸の激しい路面の走行時にリアサスペンションが作動することにより、起伏のある地形をスムーズに走行することを可能にしている。

【0003】

そして、クッション特性の設計自由度を高められる多点ピボット式のリアサスペンションにおいては、４つのリンクを備えた４バーリンク機構が用いられることがある。

【0004】

例えば、特許文献１には、ピボットリンク、シートステー、チェーンステー、およびシートチューブによって提供される４つのリンクを備えた４バーリンク機構の自転車が開示されている。そして、この自転車は、スプリングマウント、ピボットマウント、およびスプリングマウントをピボットマウントに実質的に直接接続する補強支柱を確定するメインフレームを備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１９／０２３３０４６号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来から知られている多点ピボット式のリアサスペンションによれば、クッション特性の設計自由度を高めることができるため、起伏のある地形でもよりスムーズに走行することができるようにも思われる。ここで、マウンテンバイク等の自転車は、起伏のある未舗装路だけでなく平坦な舗装路の走行に用いられることもあり、更に、フィールドに応じて様々な種類（クロスカントリー、トレイル、エンデューロ、ダウンヒル等）が開発されている。しかしながら、ユーザ視点から捉えると、１台の自転車で様々なフィールドに対応できることが望ましい。

【0007】

そこで、本開示人は、リアサスペンション付き自転車に対して、非線形なクッション特性を付与することで、良好な乗り心地で平坦な舗装路から起伏のある未舗装路まで走行できることを新たに見出した。なお、特許文献１に記載の技術は、リアサスペンション付き自転車において、フレームの横方向またはねじり剛性を向上させたフレームを提供するものであって、プログレッシブなクッション特性を実現するものではない。

【0008】

本開示の目的は、リアサスペンション付き自転車において、プログレッシブなクッション特性を実現できる技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示のリアサスペンション付き自転車は、シートチューブ、ヘッドチューブ及びフロントボディで構成されたフレームと、サスペンションピボットを介して前記フレームに揺動可能に取り付けられたスイングアームと、前記スイングアームに接続されたピボットリンクと、前記フロントボディと前記ピボットリンクとの間に接続され、ストローク速度に比例した減衰力を発生させるリア緩衝部と、を備えた、自転車において、前記ピボットリンクは、３つのピボットマウントを有し、第１ピボットマウントが前記スイングアームに枢動可能に結合され、第２ピボットマウントが前記リア緩衝部に枢動可能に結合され、第３ピボットマウントがアームを介して前記フレームに枢動可能に結合される。

【0010】

上記のリアサスペンション付き自転車では、ピボットリンクおよびアームによってプログレッシブなクッション特性が実現されることで、平坦な舗装路から起伏のある未舗装路まで良好な乗り心地で走行することが可能になる。詳しくは、自転車が平坦な舗装路を走行時には、リア緩衝部において反発力が比較的小さくなることになり、滑らかな乗り心地となる。一方で、自転車が起伏のある未舗装路を走行時には、リア緩衝部において反発力が比較的大きくなることになり、しっかりとした乗り心地となる。

【0011】

そして、上記のリアサスペンション付き自転車において、前記ピボットリンクは、少なくとも３つの頂点を有し、前記３つのピボットマウントのうちの何れか１つが該頂点に配置されてもよい。

【0012】

この場合、前記ピボットリンクは、３つの頂点を有する３角に形成され、且つ前記第２ピボットマウントが、該３つの頂点のうち前記自転車の高さ方向における最も高い位置の頂点に配置され、前記アームは、前記スイングアームを介して揺動可能に配置されたリアアクスルが所定の初期状態にあるとき、前記リア緩衝部のストローク方向の仮想線と該アームの長手方向の仮想線とが鋭角をなすように配置され得る。更に、前記アームは、前記リアアクスルが上方にストロークするほど、前記リア緩衝部のストローク方向の仮想線と該アームの長手方向の仮想線とがなす角度が大きくなるように、前記フレームに設けられたアームピボットを中心に回転可能に構成されてもよい。このような構成によれば、リアアクスルのストローク量が比較的小さいときには、リア緩衝部のストローク量が、リアアクスルのストローク量に対してほぼ線形に比例することになる。一方で、リアアクスルのストローク量が比較的大きいときには、リア緩衝部のストローク量が、リアアクスルのストローク量に対して非線形的に変化するようになり、リアアクスルのストローク量が大きくなるにつれて、リア緩衝部で発生する反発力および減衰力が次第に大きくなる。

【0013】

また、前記ピボットリンクは、３つの頂点を有する３角に形成され、且つ前記第２ピボットマウントが、該３つの頂点のうち前記自転車の高さ方向における最も高い位置の頂点に配置され、前記自転車は、前記フレーム、前記スイングアーム及び前記アームの形状が保持されたまま、前記第２ピボットマウントが配置される頂点の位置が変更された前記ピボットリンクが用いられることで、ストローク量が異なる種々の前記リア緩衝部を搭載可能に構成されてもよい。

【発明の効果】

【0014】

本開示のリアサスペンション付き自転車によれば、プログレッシブなクッション特性を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１実施形態におけるリアサスペンション付き自転車の概略構成を示す図である。

【図2】第１実施形態におけるピボットリンクおよびアームの配置構造を説明するための図である。

【図3】第１実施形態におけるピボットリンクの詳細形状を例示する図である。

【図4】リアアクスルが所定の初期状態にあるときのピボットリンクおよびアームの姿勢を示す図である。

【図5】リアアクスルが所定のストローク状態にあるときのピボットリンクおよびアームの姿勢を示す図である。

【図6】リアアクスルのストローク量とリアサスペンションのストローク量との関係を例示する図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面に基づいて、本開示の実施の形態を説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本開示は実施形態の構成に限定されない。

【0017】

＜第１実施形態＞
第１実施形態におけるリアサスペンション付き自転車の概要について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態におけるリアサスペンション付き自転車の概略構成を示す図である。

【0018】

本実施形態に係る自転車１は、サドル２を支持するシートチューブ３と、ハンドル４を支持するヘッドチューブ５と、フロントボディ６と、によって、構成されたフレームを備える。なお、フロントボディ６には、シートチューブ３の下部とヘッドチューブ５の下部とがそれぞれ接合される。なお、自転車１は、ヘッドチューブ５から前方斜め下向きに延びるフロントフォーク２０を有し、このフロントフォーク２０の下端部には、前輪２１が回転自在に装着されている。

【0019】

そして、自転車１は、サスペンションピボット９を介して上記のフレームに揺動可能に取り付けられたスイングアーム１０を備える。なお、このスイングアーム１０には、後輪１１を回転させるリアアクスル１２が軸支される。また、自転車１は、上記のフレームに回転自在に取り付けられた駆動側回転部材７、および、駆動側回転部材７の回転軸の両端に連結され、先端にペダルが取り付けられるとともに駆動側回転部材７と一体に回転するクランク８を有している。

【0020】

更に、自転車１においては、上記のスイングアーム１０に対して、後述するピボットリンク３０が接続される。そして、フロントボディ６とピボットリンク３０との間には、リアサスペンション１３が接続される。

【0021】

リアサスペンション１３は、シリンダが上側で該シリンダ内のピストンと共にストロークするピストンロッドが下側となるように配置されたダンパー（減衰装置）と、シリンダの上端部およびピストンロッドの下端部にそれぞれ設けられたフランジ部間に所定の初期荷重となるようにセットされたスプリングと、を有する。このようなリアサスペンション１３は、ストローク速度に比例した減衰力を発生させることができる。

【0022】

そして、リアサスペンション１３は、シリンダが配置された上方側がサスペンションマウント１３１を介してフロントボディ６に支持され、ピストンロッドが配置された下方側がヨーク１３２を介してピボットリンク３０に接続される。

【0023】

ここで、マウンテンバイク等の自転車にリアサスペンションを搭載することで、起伏のある地形のスムーズな走行が可能になることが知られている。しかしながら、マウンテンバイク等の自転車は、起伏のある未舗装路だけでなく平坦な舗装路の走行に用いられることもあり、従来までの技術では、１台の自転車で様々なフィールドに対応させることが困難であった。

【0024】

そこで、本開示人は鋭意検討を行った結果、リアサスペンション付き自転車に対して、非線形なクッション特性を付与することで、良好な乗り心地で平坦な舗装路から起伏のある未舗装路まで走行できることを新たに見出した。

【0025】

そして、このようなプログレッシブなクッション特性は、ピボットリンク３０およびアーム４０によって実現される。

【0026】

詳しくは、本実施形態におけるリアサスペンション付き自転車において、ピボットリンク３０は、３つのピボットマウントを有し、第１ピボットマウントがスイングアーム１０に枢動可能に結合され、第２ピボットマウントがリアサスペンション１３に枢動可能に結合され、第３ピボットマウントがアーム４０を介してフレームに枢動可能に結合される。これについて、図２に基づいて以下に説明する。

【0027】

図２は、本実施形態におけるピボットリンク３０およびアーム４０の配置構造を説明するための図である。

【0028】

図２に示すように、本実施形態におけるピボットリンク３０は、３つの頂点を有する３角に形成される。そして、これら頂点のそれぞれに、上記の３つのピボットマウントのうちの何れか１つが配置される。

【0029】

具体的には、リアサスペンション１３に枢動可能に結合される第２ピボットマウント３２が、上記の３つの頂点のうち自転車１の高さ方向における最も高い位置の頂点に配置される。そして、スイングアーム１０に枢動可能に結合される第１ピボットマウント３１は、残りの２つの頂点のうちの後輪１１側の頂点に配置され、アーム４０を介してフレームに枢動可能に結合される第３ピボットマウント３３は、残りの２つの頂点のうちの前輪２１側の頂点に配置される。

【0030】

なお、本実施形態におけるピボットリンク３０は、自転車１の幅方向に左右対称に形成され、自転車１の側方視における３角形状が左右夫々に形成されている。ここで、図３は、本実施形態におけるピボットリンク３０の詳細形状を例示する図であって、図３に示すように、第２ピボットマウント３２および第３ピボットマウント３３が、左右夫々に配置される。そして、各第３ピボットマウント３３にアーム４０が接続されることで、ピボットリンク３０は、２本のアーム４０を介してフレームに接続されることになる。また、各第２ピボットマウント３２には、ブリッジ状のヨーク１３２が接続される。ここで、左右夫々に形成された、自転車１の側方視における３角形状は、第１ピボットマウント３１の部分で剛体結合され、該第１ピボットマウント３１に対して、左右夫々のスイングアーム１０が枢動可能に結合される。

【0031】

次に、ピボットリンク３０およびアーム４０によって実現されるプログレッシブなクッション特性について、図４から図６に基づいて説明する。

【0032】

図４は、リアアクスル１２が所定の初期状態にあるときのピボットリンク３０およびアーム４０の姿勢を示す図である。

【0033】

ここで、上記の初期状態とは、例えば、自転車１が停車中のときのように、リアアクスル１２が上下にストロークしていない状態であって、この場合、図４（ａ）に示すように、リアサスペンション１３も伸長した状態にある。

【0034】

そして、リアアクスル１２がこのような初期状態にあるとき、アーム４０は、リアサスペンション１３のストローク方向と鋭角をなしている。ここで、図４（ｂ）は、自転車１が有する各ピボットの位置関係を表す図であって、第１ピボットマウント３１、第２ピボットマウント３２、および第３ピボットマウント３３によって、ピボットリンク３０の３角形状が表現され得る。また、スイングアーム１０は、サスペンションピボット９、およびリアマウント点１２１によって表現され得る。更に、図４（ｂ）には、リアサスペンション１３のストローク方向の仮想線Ｌ１、およびアーム４０の長手方向の仮想線Ｌ２が示される。なお、アーム４０の長手方向の仮想線Ｌ２は、第３ピボットマウント３３と、フレームに対してアーム４０を枢動可能に支持するアームピボット４１と、を結ぶ線である。

【0035】

そうすると、リアアクスル１２が初期状態にあるとき、アーム４０は、リアサスペンション１３のストローク方向の仮想線Ｌ１と該アーム４０の長手方向の仮想線Ｌ２とが鋭角をなすように配置されることになる。

【0036】

一方で、図５は、リアアクスル１２が所定のストローク状態にあるときのピボットリンク３０およびアーム４０の姿勢を示す図である。

【0037】

ここで、上記のストローク状態とは、例えば、自転車１が凹凸の激しい路面を走行しているときのように、リアアクスル１２が上方に大きくストロークした状態であって、この場合、図５（ａ）に示すように、リアサスペンション１３もストロークした状態（縮んだ状態）にある。

【0038】

そして、リアアクスル１２がこのようなストローク状態にあるとき、アーム４０は、リアサスペンション１３のストローク方向と鈍角をなしている。ここで、図５（ｂ）は、自転車１が有する各ピボットの位置関係を表す図であって、リアアクスル１２が初期状態にある図４（ｂ）と比較して、アーム４０の長手方向の仮想線Ｌ２がアームピボット４１を中心として回転していることが判る。その結果、リアサスペンション１３のストローク方向の仮想線Ｌ１とアーム４０の長手方向の仮想線Ｌ２とが鈍角をなすことになる。

【0039】

このように、アーム４０は、リアアクスル１２が上方にストロークするほど、リアサスペンション１３のストローク方向の仮想線Ｌ１と該アーム４０の長手方向の仮想線Ｌ２とがなす角度が大きくなるように、フレームに設けられたアームピボット４１を中心に回転可能に構成される。

【0040】

そして、上記を、アーム４０の長手方向の仮想線Ｌ２における、アームピボット４１と、仮想線Ｌ１との交点と、の間の線分（以下、「アーム回転半径」と称する場合もある。）に着目して捉えることで、プログレッシブなクッション特性を説明することができる。

【0041】

ここで、図６は、リアアクスル１２のストローク量とリアサスペンション１３のストローク量との関係を例示する図である。

【0042】

本実施形態の自転車１では、リアアクスル１２が初期状態にあるときの仮想線Ｌ１と仮想線Ｌ２とがなす角度が、９０°に近い鋭角とされている。そして、リアアクスル１２が初期状態から上方にストロークしていくと、仮想線Ｌ１と仮想線Ｌ２とがなす角度は、９０°に近い鋭角から９０°に近い鈍角に大きくなっていく。このとき、上記角度が９０°近傍で変化していることになるため、上記のアーム回転半径は、ほぼ一定の長さとなる。そうすると、図６に示す低ストローク側比例特性に表されるように、リアサスペンション１３のストローク量は、リアアクスル１２のストローク量に対してほぼ線形に比例することになる。

【0043】

一方で、リアアクスル１２のストローク量が更に増大していくと、仮想線Ｌ１と仮想線Ｌ２とがなす角度は、９０°に近い鈍角から大きくなっていくことになる。そうすると、上記のアーム回転半径は、仮想線Ｌ１と仮想線Ｌ２とがなす角度が増大するにしたがって漸増することになり、図６に示す高ストローク側比例特性に表されるように、リアサスペンション１３のストローク量は、リアアクスル１２のストローク量に対して非線形的に変化するようになる。

【0044】

つまり、上述したピボットリンク３０およびアーム４０の配置構造によれば、リアサスペンション１３のストローク量の変化が、リアアクスル１２のストローク量が小さい低ストローク側よりもリアアクスル１２のストローク量が大きい高ストローク側で大きくなる結果、リアアクスル１２のストローク量が大きくなるにつれて、リアサスペンション１３で発生する反発力が次第に大きくなることになる。また、リアアクスル１２のストローク量が大きい高ストローク側におけるリアサスペンション１３のピストンのストローク速度が、リアアクスル１２のストローク量が小さい低ストローク側におけるリアサスペンション１３のピストンのストローク速度よりも大きくなる結果、リアアクスル１２のストローク量が大きくなるにつれて、リアサスペンション１３で発生する減衰力も次第に大きくなることになる。

【0045】

そして、このようにして、ピボットリンク３０およびアーム４０によってプログレッシブなクッション特性が実現されることで、平坦な舗装路から起伏のある未舗装路まで良好な乗り心地で走行することが可能になる。詳しくは、自転車１が平坦な舗装路を走行時には、リアアクスル１２のストローク量の変化が比較的小さくなるため（この場合、リアサスペンション１３のストローク特性は、上記の図６に示した低ストローク側比例特性となる。）、リアサスペンション１３において、反発力が比較的小さくなることになり、滑らかな乗り心地となる。一方で、自転車１が起伏のある未舗装路を走行時には、リアアクスル１２のストローク量の変化が比較的大きくなるため（この場合、リアサスペンション１３のストローク特性は、上記の図６に示した高ストローク側比例特性となる。）、リアサスペンション１３において、反発力が比較的大きくなることになり、しっかりとした乗り心地となる。

【0046】

以上に述べた自転車１によれば、プログレッシブなクッション特性を好適に実現することができる。

【0047】

＜第２実施形態＞
第２実施形態におけるリアサスペンション付き自転車について、以下に説明する。なお、本実施形態に係る自転車１の構造は、上記の第１実施形態の説明で述べたものと同様であって、本実施形態に係る自転車１では、リアサスペンション１３およびピボットリンク３０が組として取替え可能に構成される。

【0048】

マウンテンバイク等の自転車では、従来から、フィールドに応じて様々な種類（クロスカントリー、トレイル、エンデューロ、ダウンヒル等）が開発されていて、これら自転車では、クッション特性が異なっている傾向にある。ここで、異なるクッション特性を実現するためには、ストローク量が異なるリア緩衝部を使い分けることが考えられるが、従来の自転車では、リア緩衝部の変更（ストローク量の変更）がフレームやスイングアームに対する取付け諸元に影響を及ぼすため、リア緩衝部の変更に伴ってこれらも変更せざるを得なかった。

【0049】

そこで、本実施形態に係る自転車１では、フレーム、スイングアーム１０及びアーム４０の形状が保持されたまま、第２ピボットマウント３２が配置される頂点の位置が変更されたピボットリンク３０が用いられることで、ストローク量が異なる種々のリアサスペンション１３を搭載可能に構成される。

【0050】

つまり、上記の自転車１では、３つの頂点を有する３角に形成され、これら頂点のそれぞれに３つのピボットマウント（第１ピボットマウント３１、第２ピボットマウント３２、第３ピボットマウント３３）のうちの何れか１つが配置されるピボットリンク３０を備えることで、リアサスペンション１３のクッション特性に合わせた取付け諸元を有するピボットリンク３０をリアサスペンション１３と組として用いることができる。これによれば、リアサスペンション１３の変更がフレームやスイングアーム１０に対する取付け諸元に影響を与えることなく、つまり、フレーム、スイングアーム１０及びアーム４０の形状が保持されたまま、ストローク量が異なる種々のリアサスペンション１３を搭載することが可能になる。

【0051】

以上に述べた自転車１によれば、プログレッシブなクッション特性を実現し得るリアサスペンション付き自転車において、１台の自転車で様々なフィールドにより好適に対応させることが可能になる。

【0052】

＜その他の変形例＞
上記の実施形態はあくまでも一例であって、本開示はその要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施しうる。例えば、上記の実施形態で説明した自転車１は、電動アシストマウンテンバイク（ｅＭＴＢ）であってもよい。

【符号の説明】

【0053】

１・・・・・自転車
６・・・・・フロントボディ
９・・・・・サスペンションピボット
１０・・・・スイングアーム
１２・・・・リアアクスル
１３・・・・リアサスペンション
３０・・・・ピボットリンク
３１・・・・第１ピボットマウント
３２・・・・第２ピボットマウント
３３・・・・第３ピボットマウント
４０・・・・アーム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】