JPH08282570A - 自転車用frp製フォークステム - Google Patents
自転車用frp製フォークステムInfo
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- JPH08282570A JPH08282570A JP7117991A JP11799195A JPH08282570A JP H08282570 A JPH08282570 A JP H08282570A JP 7117991 A JP7117991 A JP 7117991A JP 11799195 A JP11799195 A JP 11799195A JP H08282570 A JPH08282570 A JP H08282570A
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- Japan
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- stem
- fork stem
- frp
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 種々の外力による衝撃や負荷に耐え、軽量
で、かつ振動減衰性に優れた前輪系とするためのフォー
クステムを提供する。 【構成】 ハンドルステム2に結合され、かつ、前フォ
ーク3の支軸3aに接合されるフォークステム1を繊維
強化樹脂製とすると共に、該フォークステム1の曲げ剛
性分布を、前記フォークステム1に負荷が加わった時の
曲げモーメントの分布と略同一の形状となるように設定
する。
で、かつ振動減衰性に優れた前輪系とするためのフォー
クステムを提供する。 【構成】 ハンドルステム2に結合され、かつ、前フォ
ーク3の支軸3aに接合されるフォークステム1を繊維
強化樹脂製とすると共に、該フォークステム1の曲げ剛
性分布を、前記フォークステム1に負荷が加わった時の
曲げモーメントの分布と略同一の形状となるように設定
する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自転車用繊維強化樹脂
(以下FRPと称する。)製フォークステムに関する。
(以下FRPと称する。)製フォークステムに関する。
【0002】
【従来の技術】自転車の前輪系の構造としては、図6に
示すように、前輪4とハンドルバー7は、前記前輪4が
前フォーク3の脚部3bに結合され、前記前フォーク3
に接合されるフォークステム1にハンドルのハンドルス
テム2が結合されることで連結され、舵取りを行ってい
る。前記フォークステム1は、フレーム6と結合してい
るヘッドパイプ5を貫通し、前記フォークステム1とネ
ジ10により結合されている前記ハンドルステム2は、
前記フォークステム1の上部に挿入嵌合されているヘッ
ド調整プラグ8により押さえられ、ヘッドパイプ5の上
下に配置されたベアリングユニット9を介してヘッドパ
イプ5を押さえ、ハンドルのがたつきを防止している。
示すように、前輪4とハンドルバー7は、前記前輪4が
前フォーク3の脚部3bに結合され、前記前フォーク3
に接合されるフォークステム1にハンドルのハンドルス
テム2が結合されることで連結され、舵取りを行ってい
る。前記フォークステム1は、フレーム6と結合してい
るヘッドパイプ5を貫通し、前記フォークステム1とネ
ジ10により結合されている前記ハンドルステム2は、
前記フォークステム1の上部に挿入嵌合されているヘッ
ド調整プラグ8により押さえられ、ヘッドパイプ5の上
下に配置されたベアリングユニット9を介してヘッドパ
イプ5を押さえ、ハンドルのがたつきを防止している。
【0003】従って、フォークステム1には、前記した
押圧力に耐え得る強度が必要であり、且つ衝突や急なブ
レーキング時の前フォークの支軸や、その周辺にかかる
衝撃、負荷に耐えうる強度が必要であり、又、ヘッドパ
イプ5とフォークステム1とは、フォークステム1の上
方部の外面に、ネジ溝を形成して結合する方法がとられ
ており、そのような必要強度を満たすという目的から、
従来よりフォークステムにはクロム・モリブデン鋼製の
ものが一般的である。更に、前記の必要強度を満たし、
且つ自転車の車体重量を軽量化するという目的から、従
来よりフォークステムには、軽合金製のものが見られ、
その他には、実開昭62−71091号公報に開示され
ているように、円筒状ステムの外壁周囲に炭素繊維布片
を接着剤を用い、巻き付けて固着させ、該ステムを補強
してなる軽合金製補強ステムが見られる。前記前フォー
クとしては、金属製と同等又は、それ以上の強度及び曲
げ剛性、ねじれ剛性を有し、金属製のものに比べて、軽
量で振動特性、振動減衰性に優れ、衝撃強度が高い等の
ことから、FRP製の前フォークが見られるようになっ
た。
押圧力に耐え得る強度が必要であり、且つ衝突や急なブ
レーキング時の前フォークの支軸や、その周辺にかかる
衝撃、負荷に耐えうる強度が必要であり、又、ヘッドパ
イプ5とフォークステム1とは、フォークステム1の上
方部の外面に、ネジ溝を形成して結合する方法がとられ
ており、そのような必要強度を満たすという目的から、
従来よりフォークステムにはクロム・モリブデン鋼製の
ものが一般的である。更に、前記の必要強度を満たし、
且つ自転車の車体重量を軽量化するという目的から、従
来よりフォークステムには、軽合金製のものが見られ、
その他には、実開昭62−71091号公報に開示され
ているように、円筒状ステムの外壁周囲に炭素繊維布片
を接着剤を用い、巻き付けて固着させ、該ステムを補強
してなる軽合金製補強ステムが見られる。前記前フォー
クとしては、金属製と同等又は、それ以上の強度及び曲
げ剛性、ねじれ剛性を有し、金属製のものに比べて、軽
量で振動特性、振動減衰性に優れ、衝撃強度が高い等の
ことから、FRP製の前フォークが見られるようになっ
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前輪系に求められる性
能の主なものは、軽量で、ある程度の強度と剛性を有
し、且つ余計な振動を乗員にあまり伝えないことであ
る。従来は、前輪系の各部材であるヘッドパイプ、前フ
ォーク、フォークステム、ハンドルステムを結合する方
法として、フォークステムの上方部の外周面にネジ溝を
形成する事で結合させる方法をとっていることにより、
必要強度と剛性を満足させるために、前記各部材を金属
製としたものが主流であった。従って、前フォーク、フ
ォークステム、ハンドルステムの重量は、800g〜1
000g程度と重いものであったため、ハンドリングが
軽く、操作性の良い前輪系を実現するために軽量で、剛
性感のあるものにすることが望まれていた。前記金属製
のものは、路面からの衝撃を減衰するために金属製の前
フォークの脚部のパイプ径を変化させたり、全体を円弧
状に湾曲させたりして、減衰性能を高めるよう設計され
ているが、路面の凹凸により生じる衝撃は余り減衰する
ことなくハンドル部に伝播するため、ハンドリングに影
響を及ぼす。
能の主なものは、軽量で、ある程度の強度と剛性を有
し、且つ余計な振動を乗員にあまり伝えないことであ
る。従来は、前輪系の各部材であるヘッドパイプ、前フ
ォーク、フォークステム、ハンドルステムを結合する方
法として、フォークステムの上方部の外周面にネジ溝を
形成する事で結合させる方法をとっていることにより、
必要強度と剛性を満足させるために、前記各部材を金属
製としたものが主流であった。従って、前フォーク、フ
ォークステム、ハンドルステムの重量は、800g〜1
000g程度と重いものであったため、ハンドリングが
軽く、操作性の良い前輪系を実現するために軽量で、剛
性感のあるものにすることが望まれていた。前記金属製
のものは、路面からの衝撃を減衰するために金属製の前
フォークの脚部のパイプ径を変化させたり、全体を円弧
状に湾曲させたりして、減衰性能を高めるよう設計され
ているが、路面の凹凸により生じる衝撃は余り減衰する
ことなくハンドル部に伝播するため、ハンドリングに影
響を及ぼす。
【0005】一つの方法として、前記前フォークをFR
P製化し、補強繊維の配向角度、種類を設計することに
より剛性、強度、振動減衰性等を向上させたものがみら
れる。しかし、フォークステムは、衝突や、急なブレー
キング時のフォーク首部やその周辺にかかる衝撃、負荷
に対して、それに耐え得る構造とするために金属製であ
り、従って、路面からの衝撃による振動は、FRP製の
前フォークとすることによりある程度抑制されるように
設計されるが、依然としてフォークステムは金属製であ
るために、その振動減衰性は前フォーク自身の特性によ
るものが大きく、あまり効果がなかった。そこで本発明
は、種々の外力による衝撃や、負荷に耐え得る構成のF
RP製フォークステムを形成し、前記FRP製のフォー
クステムをFRP製の前フォークと一体として、軽量
で、ある程度の剛性を有し、かつ振動減衰性に優れたF
RP本来の性能を発揮させることが出来る前輪系とする
ためのフォークステムを提供しようとするものである。
P製化し、補強繊維の配向角度、種類を設計することに
より剛性、強度、振動減衰性等を向上させたものがみら
れる。しかし、フォークステムは、衝突や、急なブレー
キング時のフォーク首部やその周辺にかかる衝撃、負荷
に対して、それに耐え得る構造とするために金属製であ
り、従って、路面からの衝撃による振動は、FRP製の
前フォークとすることによりある程度抑制されるように
設計されるが、依然としてフォークステムは金属製であ
るために、その振動減衰性は前フォーク自身の特性によ
るものが大きく、あまり効果がなかった。そこで本発明
は、種々の外力による衝撃や、負荷に耐え得る構成のF
RP製フォークステムを形成し、前記FRP製のフォー
クステムをFRP製の前フォークと一体として、軽量
で、ある程度の剛性を有し、かつ振動減衰性に優れたF
RP本来の性能を発揮させることが出来る前輪系とする
ためのフォークステムを提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のフォークステムは以下の構成を有する。即
ち、フォークステムはハンドルステムと結合され、且つ
ヘッドパイプを貫通し、前フォークの支軸に接合されて
前輪系を構成するものであり、本発明の自転車用フォー
クステムは、FRPにより形成されたフォークステムで
ある。前記FRPは、連続繊維又は長繊維を補強繊維と
して強化された繊維強化樹脂層が積層されたものであ
り、フォークステムの全長にわたり、適度の曲げ剛性と
ねじれ剛性を付与する剛性付与層として、補強繊維の配
向角度がフォークステムの長さ方向に対して0゜〜±3
0゜層と、補強繊維の配向角度がフォークステムの長さ
方向に対して±30゜〜±60゜層を、フォークステム
の肉厚に対し、約50%以上とし、下記の補強層を差し
引いた肉厚に対して、各々の割合は略同程度とし、且つ
ハンドルステムを結合することにより、フォ−クステム
は円周方向に縮もうとする力が作用するため、フォーク
ステム全長において、耐円管圧縮強度層として、補強繊
維の配向角度が±60゜〜90゜の層を、フォークステ
ムの肉厚に対して、好ましくは10〜40%程度設ける
のが効果的である。
に、本発明のフォークステムは以下の構成を有する。即
ち、フォークステムはハンドルステムと結合され、且つ
ヘッドパイプを貫通し、前フォークの支軸に接合されて
前輪系を構成するものであり、本発明の自転車用フォー
クステムは、FRPにより形成されたフォークステムで
ある。前記FRPは、連続繊維又は長繊維を補強繊維と
して強化された繊維強化樹脂層が積層されたものであ
り、フォークステムの全長にわたり、適度の曲げ剛性と
ねじれ剛性を付与する剛性付与層として、補強繊維の配
向角度がフォークステムの長さ方向に対して0゜〜±3
0゜層と、補強繊維の配向角度がフォークステムの長さ
方向に対して±30゜〜±60゜層を、フォークステム
の肉厚に対し、約50%以上とし、下記の補強層を差し
引いた肉厚に対して、各々の割合は略同程度とし、且つ
ハンドルステムを結合することにより、フォ−クステム
は円周方向に縮もうとする力が作用するため、フォーク
ステム全長において、耐円管圧縮強度層として、補強繊
維の配向角度が±60゜〜90゜の層を、フォークステ
ムの肉厚に対して、好ましくは10〜40%程度設ける
のが効果的である。
【0007】前記補強繊維としては、カーボン繊維、ガ
ラス繊維、ボロン繊維などの無機繊維、アラミド繊維、
ポリエチレン繊維などの有機繊維、チタン繊維、アモル
ファス繊維、ステンレス繊維などの金属繊維など通常の
FRP成形用に使用される補強繊維を用いることが出来
る。使用されるマトリックス樹脂としては、熱硬化性の
エポキシ樹脂、ポリエステルアミド樹脂、ポリアミノア
ミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などがあげられる。
又、前記全長にわたって配置する層に加えて、部分的に
積層する構成としては、フォークステムの上部に表面保
護層、及び、下部には、曲げ剛性調整層を有する。フォ
ークステムの上部には、ハンドルステムが外嵌されて結
合される。従って、フォークステムは、ハンドルステム
との結合部を補強し、耐久性の向上を図るために、前記
結合部の表面部を破断歪み2%以上となるように構成
し、表面保護層とした。前記構成とするためには、例え
ば、破断歪み10〜50%の金属箔や金属繊維、破断歪
み2.0〜4.4%のガラス繊維、アラミド繊維等を織
布、引き揃え、不織布などの任意の形態で用いる。又、
例えば、炭素繊維のように、補強繊維自体の破断歪みの
値が小さくても、繊維の配向角度や、使用する形態を考
慮することで、表面保護層の破断歪みが2%以上となる
材料を用いることができる。
ラス繊維、ボロン繊維などの無機繊維、アラミド繊維、
ポリエチレン繊維などの有機繊維、チタン繊維、アモル
ファス繊維、ステンレス繊維などの金属繊維など通常の
FRP成形用に使用される補強繊維を用いることが出来
る。使用されるマトリックス樹脂としては、熱硬化性の
エポキシ樹脂、ポリエステルアミド樹脂、ポリアミノア
ミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などがあげられる。
又、前記全長にわたって配置する層に加えて、部分的に
積層する構成としては、フォークステムの上部に表面保
護層、及び、下部には、曲げ剛性調整層を有する。フォ
ークステムの上部には、ハンドルステムが外嵌されて結
合される。従って、フォークステムは、ハンドルステム
との結合部を補強し、耐久性の向上を図るために、前記
結合部の表面部を破断歪み2%以上となるように構成
し、表面保護層とした。前記構成とするためには、例え
ば、破断歪み10〜50%の金属箔や金属繊維、破断歪
み2.0〜4.4%のガラス繊維、アラミド繊維等を織
布、引き揃え、不織布などの任意の形態で用いる。又、
例えば、炭素繊維のように、補強繊維自体の破断歪みの
値が小さくても、繊維の配向角度や、使用する形態を考
慮することで、表面保護層の破断歪みが2%以上となる
材料を用いることができる。
【0008】又、フォークステムの下部には、前フォー
クの支軸が嵌入されて結合される。前フォークの脚部や
支軸、フォークステムには、路面の凹凸により上下方向
をはじめ前後方向、左右方向にさまざまな負荷がかか
り、且つ振動が発生する。更に、衝突時、あるいは、急
なブレーキング時には、前フォークの支軸付近に大きな
衝撃が加わる。例えば、前フォークの下端に、その前後
方向に負荷が加わった時の曲げモーメントの分布は、図
3に示すようになり、前フォークの首部付近が最も大き
くなる。そのため、本発明のフォークステムの曲げ剛性
分布を、前記フォークステムに負荷が加わった時の曲げ
モーメントの分布と略同一の形状となる構成とした。具
体的には、フォークステムを長さ方向に、ハンドルステ
ムと結合する部分近傍である上部と、前フォークの支軸
と接合される部分近傍である下部及び両者の中間部の3
つの部分として見たとき、前記上部の曲げ剛性を10〜
18×107kgf・mm2に設定し、前記下部の曲げ剛性を1
4〜25×107kgf・mm2に設定し、更に、前記上部と下
部との中間の部分の曲げ剛性を前記上部の曲げ剛性と同
等か、あるいは6〜15×107kgf・mm2程度に設定し
た。
クの支軸が嵌入されて結合される。前フォークの脚部や
支軸、フォークステムには、路面の凹凸により上下方向
をはじめ前後方向、左右方向にさまざまな負荷がかか
り、且つ振動が発生する。更に、衝突時、あるいは、急
なブレーキング時には、前フォークの支軸付近に大きな
衝撃が加わる。例えば、前フォークの下端に、その前後
方向に負荷が加わった時の曲げモーメントの分布は、図
3に示すようになり、前フォークの首部付近が最も大き
くなる。そのため、本発明のフォークステムの曲げ剛性
分布を、前記フォークステムに負荷が加わった時の曲げ
モーメントの分布と略同一の形状となる構成とした。具
体的には、フォークステムを長さ方向に、ハンドルステ
ムと結合する部分近傍である上部と、前フォークの支軸
と接合される部分近傍である下部及び両者の中間部の3
つの部分として見たとき、前記上部の曲げ剛性を10〜
18×107kgf・mm2に設定し、前記下部の曲げ剛性を1
4〜25×107kgf・mm2に設定し、更に、前記上部と下
部との中間の部分の曲げ剛性を前記上部の曲げ剛性と同
等か、あるいは6〜15×107kgf・mm2程度に設定し
た。
【0009】即ち、前記構成とするためにフォークステ
ムの下部は、引張弾性率が30000kgf /mm2 以上の
高弾性繊維の曲げ剛性調整層を、該補強繊維の配向角度
がフォークステムの長さ方向に対して0゜〜±30゜と
なるように配置した。前記0゜〜±30゜の曲げ剛性調
整層は、前記フォークステムの肉厚に対して、10%未
満であって、長さはフォークステムの下端より上部にむ
けて約100mm程度の範囲に配置することが好ましい。
又、前記フォークステムの前記下部には、補強繊維の配
向角度が±60゜〜90゜となる円周方向の広がりを防
止する層を配置し、路面からの振動に対してフォークス
テムの支軸との接合部が、円周方向に広がろうとするこ
とを防止するものである。前記配向角度が±60゜〜9
0゜となる円周方向の広がりを防止する層は、前記フォ
ークステムの肉厚に対して、10〜30%程度であっ
て、長さは、下端より上部に向けて約20〜50mm程度
の範囲とするのが好ましい。又、接合部の境界部分を補
強するために、別に円周方向の広がりを防止するチュー
ブを作製し、長さは前記フォークステムの下端より上部
に向けて約20〜50mm程度の範囲とし、肉厚を0.
2〜0.7mmのものを設けた。なお、構成としては、
配向角度が0゜、90゜のクロス材等を使用することが
できる。
ムの下部は、引張弾性率が30000kgf /mm2 以上の
高弾性繊維の曲げ剛性調整層を、該補強繊維の配向角度
がフォークステムの長さ方向に対して0゜〜±30゜と
なるように配置した。前記0゜〜±30゜の曲げ剛性調
整層は、前記フォークステムの肉厚に対して、10%未
満であって、長さはフォークステムの下端より上部にむ
けて約100mm程度の範囲に配置することが好ましい。
又、前記フォークステムの前記下部には、補強繊維の配
向角度が±60゜〜90゜となる円周方向の広がりを防
止する層を配置し、路面からの振動に対してフォークス
テムの支軸との接合部が、円周方向に広がろうとするこ
とを防止するものである。前記配向角度が±60゜〜9
0゜となる円周方向の広がりを防止する層は、前記フォ
ークステムの肉厚に対して、10〜30%程度であっ
て、長さは、下端より上部に向けて約20〜50mm程度
の範囲とするのが好ましい。又、接合部の境界部分を補
強するために、別に円周方向の広がりを防止するチュー
ブを作製し、長さは前記フォークステムの下端より上部
に向けて約20〜50mm程度の範囲とし、肉厚を0.
2〜0.7mmのものを設けた。なお、構成としては、
配向角度が0゜、90゜のクロス材等を使用することが
できる。
【0010】
【作用】以上説明したように、本発明は、自転車のハン
ドルステムに結合され、且つ前フォークの支軸に接合さ
れるフォークステムをFRP製とすることにより、軽量
化を図ることができる。又、FRP製化するにあたって
その構成のうち、曲げ剛性について、前輪系に負荷され
る曲げモーメントの形に対応した剛性分布とすることに
より、路面の凹凸等の状況の把握が容易になり、ハンド
リング性能を向上させるとともに、フォークステムの各
部分に負荷される力に対応する構成をとることにより、
軽量で、振動減衰性及び、耐久性を向上させたフォーク
ステムとすることができる。
ドルステムに結合され、且つ前フォークの支軸に接合さ
れるフォークステムをFRP製とすることにより、軽量
化を図ることができる。又、FRP製化するにあたって
その構成のうち、曲げ剛性について、前輪系に負荷され
る曲げモーメントの形に対応した剛性分布とすることに
より、路面の凹凸等の状況の把握が容易になり、ハンド
リング性能を向上させるとともに、フォークステムの各
部分に負荷される力に対応する構成をとることにより、
軽量で、振動減衰性及び、耐久性を向上させたフォーク
ステムとすることができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を図面に基づ
き、より詳細に説明する。図1〜3は、本実施例の説明
図。図4〜5は、試験方法及びその結果を表す。図6
は、一般的な自転車の前輪系の構成を説明する図であ
る。本実施例のフォークステム1は、図1に示すように
その上部1Aでハンドルステム2が外嵌されることによ
り、該ハンドルステム2と結合され、下部1Bで前フォ
ーク3の支軸3aが嵌入されることにより、該前フォー
ク3と接合されている。フォークステム1は、図2に示
すように複数のFRP層が積層されて形成されている。
前記複数のFRP層は、フォークステム1の長さ方向全
長にわたり、剛性付与層a、耐円管圧縮強度層bを含
む。前記剛性付与層aとしては、炭素繊維をフォークス
テム1の長さ方向に対して0゜と±45゜となるように
配置し、前記耐円管圧縮強度層bは、炭素繊維を前記フ
ォークステムの長さ方向に対して90゜となるように、
肉厚の20%程度配置した。
き、より詳細に説明する。図1〜3は、本実施例の説明
図。図4〜5は、試験方法及びその結果を表す。図6
は、一般的な自転車の前輪系の構成を説明する図であ
る。本実施例のフォークステム1は、図1に示すように
その上部1Aでハンドルステム2が外嵌されることによ
り、該ハンドルステム2と結合され、下部1Bで前フォ
ーク3の支軸3aが嵌入されることにより、該前フォー
ク3と接合されている。フォークステム1は、図2に示
すように複数のFRP層が積層されて形成されている。
前記複数のFRP層は、フォークステム1の長さ方向全
長にわたり、剛性付与層a、耐円管圧縮強度層bを含
む。前記剛性付与層aとしては、炭素繊維をフォークス
テム1の長さ方向に対して0゜と±45゜となるように
配置し、前記耐円管圧縮強度層bは、炭素繊維を前記フ
ォークステムの長さ方向に対して90゜となるように、
肉厚の20%程度配置した。
【0012】又、部分的には以下の層を含む。即ち、前
記フォークステム1の上部1Aのハンドルステム2との
結合部の表面部には、表面保護層cとして、0.1〜
0.3mmの厚みの金属材料であって、錆びにくいステン
レス箔を巻きつけ、ハンドルステムを結合するときの傷
つきを防止する。この場合、ステンレス箔の金属材料を
使用したが、表面部の材料としては、その表面保護層c
の破断歪みが2%以上となる構成であれば良く、アラミ
ド繊維やガラス繊維等の材料自体に破断歪み2%以上の
特性を有するものを用いるほか、例えば、炭素繊維のよ
うに材料自体にはそのような特性はないが、構成方法に
よって条件を満たすことができるものであれば良い。
又、曲げ剛性調整層dとして、フォークステム下部1B
の下端から約80mmの部分に、引張弾性率が40000
kgf /mm2 の高弾性炭素繊維層を繊維の配向角度がフォ
ークステム1の長さ方向に対して0゜となるように、肉
厚全体に対して8%程度配置して、フォークステム1の
曲げ剛性分布を前記下部1Bにおいて最大となるように
し、且つフォークステム1の下部1Bの円周方向の広が
りを防止する層e1として、炭素繊維の配向角度が90
°の層を肉厚全体に対して10%程度配置し、且つ円周
方向の広がりを防止するチューブe2として、炭素繊維
の配向角度が90゜の層と0゜の層を、肉厚が0.2〜
0.7mm程度に配置し、路面からの振動により、フォ
ークステム1の下部1Bが円周方向に広がろうとするの
を防止する。本発明のフォークステムを用いて自転車を
組み立てる場合には、フォークステム1を単独で成形し
て、あらかじめ成形された前フォーク3等の各部材と接
着により接合するほか、前フォーク3がFRP製である
場合には、前記前フォーク3を成形する際に、あらかじ
め成形された本発明のフォークステム1をインサートし
ておき、前記前フォーク3の成形と同時に接着一体化す
る方法とすることもできる。
記フォークステム1の上部1Aのハンドルステム2との
結合部の表面部には、表面保護層cとして、0.1〜
0.3mmの厚みの金属材料であって、錆びにくいステン
レス箔を巻きつけ、ハンドルステムを結合するときの傷
つきを防止する。この場合、ステンレス箔の金属材料を
使用したが、表面部の材料としては、その表面保護層c
の破断歪みが2%以上となる構成であれば良く、アラミ
ド繊維やガラス繊維等の材料自体に破断歪み2%以上の
特性を有するものを用いるほか、例えば、炭素繊維のよ
うに材料自体にはそのような特性はないが、構成方法に
よって条件を満たすことができるものであれば良い。
又、曲げ剛性調整層dとして、フォークステム下部1B
の下端から約80mmの部分に、引張弾性率が40000
kgf /mm2 の高弾性炭素繊維層を繊維の配向角度がフォ
ークステム1の長さ方向に対して0゜となるように、肉
厚全体に対して8%程度配置して、フォークステム1の
曲げ剛性分布を前記下部1Bにおいて最大となるように
し、且つフォークステム1の下部1Bの円周方向の広が
りを防止する層e1として、炭素繊維の配向角度が90
°の層を肉厚全体に対して10%程度配置し、且つ円周
方向の広がりを防止するチューブe2として、炭素繊維
の配向角度が90゜の層と0゜の層を、肉厚が0.2〜
0.7mm程度に配置し、路面からの振動により、フォ
ークステム1の下部1Bが円周方向に広がろうとするの
を防止する。本発明のフォークステムを用いて自転車を
組み立てる場合には、フォークステム1を単独で成形し
て、あらかじめ成形された前フォーク3等の各部材と接
着により接合するほか、前フォーク3がFRP製である
場合には、前記前フォーク3を成形する際に、あらかじ
め成形された本発明のフォークステム1をインサートし
ておき、前記前フォーク3の成形と同時に接着一体化す
る方法とすることもできる。
【0013】本発明のフォークステム1は、FRP製と
することで、前輪系について従来にない軽量化が達成で
きた。又、本発明のフォークステムは、FRP製の前フ
ォークとの組み合わせにより、振動減衰性が向上した。
すなわち、本発明のフォークステムを、FRP製の前フ
ォーク3に結合させたものの振動減衰性能について従来
品と比較した。試験方法は、図4に示すように、前フォ
ーク3とフォークステム1を接着結合させたものをゴム
紐でつるし、インパルスハンマーで、前フォーク3の左
脚下端を打撃し、フォークステム1の上端に取りつけた
加速度計で前後方向の加速度を測定した。結果を図5に
示す。図5の(あ)は、本発明のフォークステムをFR
P製の前フォークに結合したものであり、(い)は、F
RP製の前フォークにスチール製のフォークステムを結
合させたものであり、(う)は、クロム−モリブデン鋼
製の前フォークとフォークステムを結合したものであ
る。結果から分かるように、本発明のフォークステム1
を結合したものは、振動の減衰が極めて速いことが分か
る。又、前記3種類についての対数減衰率を表1に示
す。
することで、前輪系について従来にない軽量化が達成で
きた。又、本発明のフォークステムは、FRP製の前フ
ォークとの組み合わせにより、振動減衰性が向上した。
すなわち、本発明のフォークステムを、FRP製の前フ
ォーク3に結合させたものの振動減衰性能について従来
品と比較した。試験方法は、図4に示すように、前フォ
ーク3とフォークステム1を接着結合させたものをゴム
紐でつるし、インパルスハンマーで、前フォーク3の左
脚下端を打撃し、フォークステム1の上端に取りつけた
加速度計で前後方向の加速度を測定した。結果を図5に
示す。図5の(あ)は、本発明のフォークステムをFR
P製の前フォークに結合したものであり、(い)は、F
RP製の前フォークにスチール製のフォークステムを結
合させたものであり、(う)は、クロム−モリブデン鋼
製の前フォークとフォークステムを結合したものであ
る。結果から分かるように、本発明のフォークステム1
を結合したものは、振動の減衰が極めて速いことが分か
る。又、前記3種類についての対数減衰率を表1に示
す。
【0014】
【表1】
【0015】表1からも分かるように、本発明のフォー
クステムとFRP製の前フォークを結合したものの振動
減衰性が良好であることが分かる。
クステムとFRP製の前フォークを結合したものの振動
減衰性が良好であることが分かる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のフォーク
ステムは、FRP製化することにより、金属製のフォー
クステムに比べ約100〜200gの軽量化が可能であ
り、且つ路面からの衝撃による振動を、ある程度前フォ
ークで抑制し、更に、フォークステムにより振動減衰性
を向上させることが可能となり、振動が手に伝わりにく
く、自転車の操作性が向上する。又、本発明のフォーク
ステムは、その剛性分布を前フォークに負荷のかかった
ときの曲げモーメントの分布に合わせることにより、路
面の凹凸等の状況の把握が容易になり、又、そうするこ
とにより乗車姿勢がダンシング時(立ちこぎ時)の曲げ
モーメント分布にもほぼ相似するため、ハンドリング性
能が向上する。更に、フォークステムの前フォークの支
軸部との接合部の補強を図ったことにより、路面からの
上下左右の振動や衝突時に接合部にかかる衝撃、ハード
ブレーキングによる接合部に負荷される応力集中、剪断
力、振動を抑制することができる。本発明のフォークス
テムをFRP製の前フォークに結合すれば、本発明の目
的を達成するために効果的であり、軽量化で、操作性の
良い前輪系を提供することができる。
ステムは、FRP製化することにより、金属製のフォー
クステムに比べ約100〜200gの軽量化が可能であ
り、且つ路面からの衝撃による振動を、ある程度前フォ
ークで抑制し、更に、フォークステムにより振動減衰性
を向上させることが可能となり、振動が手に伝わりにく
く、自転車の操作性が向上する。又、本発明のフォーク
ステムは、その剛性分布を前フォークに負荷のかかった
ときの曲げモーメントの分布に合わせることにより、路
面の凹凸等の状況の把握が容易になり、又、そうするこ
とにより乗車姿勢がダンシング時(立ちこぎ時)の曲げ
モーメント分布にもほぼ相似するため、ハンドリング性
能が向上する。更に、フォークステムの前フォークの支
軸部との接合部の補強を図ったことにより、路面からの
上下左右の振動や衝突時に接合部にかかる衝撃、ハード
ブレーキングによる接合部に負荷される応力集中、剪断
力、振動を抑制することができる。本発明のフォークス
テムをFRP製の前フォークに結合すれば、本発明の目
的を達成するために効果的であり、軽量化で、操作性の
良い前輪系を提供することができる。
【図1】前輪系の組み立て説明図。
【図2】実施例のフォークステムの構成を説明する説明
図。
図。
【図3】前輪系に負荷される力を説明する摸式図。
【図4】測定方法の説明図。
【図5】測定結果を表す図。
【図6】前輪系の概略説明図。
【符号の説明】 1 フォークステム 1A 上部 1B 下部 2 ハンドルステム 3 前フォーク 3a 支軸 3b 脚部 3c 下端 4 前輪 5 ヘッドパイプ 6 フレーム 7 ハンドルバー 8 ヘッド調整プラグ 9 ベアリングユニット 10 ネジ a 剛性付与層 b 耐円管圧縮強度層 c 表面保護層 d 曲げ剛性調整層 e1 円周方向の広がりを防止する層 e2 円周方向の広がりを防止する層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤池 克治 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目12番35 号 美津濃株式会社内
Claims (5)
- 【請求項1】 ハンドルステムに結合され、かつ、前フ
ォークの支軸に接合されるフォークステムを繊維強化樹
脂製としたことを特徴とする自転車用FRP製フォーク
ステム。 - 【請求項2】 前記フォークステムは、該フォークステ
ムのハンドルステムが外嵌されて結合される結合部の表
面部が、破断歪み2%以上となる構成としたことを特徴
とする請求項1記載の自転車用FRP製フォークステ
ム。 - 【請求項3】 前記フォークステムは、該フォークステ
ムにハンドルステムが外嵌されて結合される結合部の表
面部が、主として金属材料で構成されていることを特徴
とする請求項1又は、2記載の自転車用FRP製フォー
クステム。 - 【請求項4】 前記フォークステムは、該フォークステ
ムの曲げ剛性分布をフォークステムの長さ方向の上部が
10〜18×107 kgf・mm2 に設定し、且つ下部が14
〜25×107 kgf・mm2 に設定し、前記上部と下部の中
間部を前記上部と同等もしくは6〜15×107 kgf・mm
2 に設定したことを特徴とする請求項1、2又は、3記
載の自転車用FRP製フォークステム。 - 【請求項5】 前記フォークステムは、該フォークステ
ムの前フォークとの接合部近傍に引張弾性率が3000
0kgf/mm2 以上の補強繊維からなる曲げ剛性調整層を前
記接合部近傍の肉厚の10%未満であって、且つ円周方
向の広がりを防止する層を前記接合部近傍の肉厚の10
〜30%程度配置したことを特徴とする請求項1、2、
3又は、4記載の自転車用FRP製フォークステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7117991A JPH08282570A (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 自転車用frp製フォークステム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7117991A JPH08282570A (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 自転車用frp製フォークステム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08282570A true JPH08282570A (ja) | 1996-10-29 |
Family
ID=14725330
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7117991A Pending JPH08282570A (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 自転車用frp製フォークステム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08282570A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006040522A1 (de) * | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Canyon Bicycles Gmbh | Fahrradgabel sowie Verfahren zur Herstellung einer Fahrradgabel |
JP6164717B1 (ja) * | 2017-03-31 | 2017-07-19 | 富雄 柿見 | 自転車部品の結合ユニットおよび自転車 |
-
1995
- 1995-04-18 JP JP7117991A patent/JPH08282570A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006040522A1 (de) * | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Canyon Bicycles Gmbh | Fahrradgabel sowie Verfahren zur Herstellung einer Fahrradgabel |
JP6164717B1 (ja) * | 2017-03-31 | 2017-07-19 | 富雄 柿見 | 自転車部品の結合ユニットおよび自転車 |
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