JP2002059884A - クランク内装ハブレス車輪 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】小型、軽量化でき、走りながらペダルを止めら
れたり、一時停止時にエネルギーを蓄えたり、負荷に応
じた最適な踏足力を発揮出来るようにする。 【解決手段】自転車あるいは一輪車の動輪の径内に、車
輪のハブなしで、動力を伝え得るクランク５を装着し、
クランクと動輪の間に、ラチェット機構、クラッチ機構
や変速機構１３などを組み込めるようにする。サドル６
とクランクと車輪を一定の位置関係を保たせるメインフ
レーム７に車輪を滑輪連結させるために、車輪のドーナ
ツ盤４上のレールに三点以上で、はめあわされる同数の
滑車８又はベアリングを、メインフレームに設け、クラ
ンクからの車輪への動力の伝達は、ドーナツ盤の歯車と
クランクの歯車１０で行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車輪に動力を伝
えるクランクその他の動力伝達機構を、その車輪の径の
内側に装着し、かつクランク軸をその車輪のハブに固着
一体化させない型の車輪に関する分野に属する。この発
明を動輪として使用する乗り物や椅子、例えば自転車や
一輪車は、従来に較べ小型、軽量で使い易くなるため、
人力による人の移動の手段としても、手荷物搬送の手段
としても便利で安全になる。小型、軽量なため、この発
明による乗り物は、電車、バス等への持ち込みも容易で
あり、他の乗客の迷惑になることが少ない。したがい、
これら公共交通手段と組み合わせた複合利用により、新
しい交通方法を人類社会に提供する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自転車では、旧式のだるま型と呼
ばれた自転車を除いては動輪の外側にクランクが位置し
ている。サドルも概ねその垂直線上に位置するために、
乗り手の体重を支える上で、動輪とは別の車輪を必要と
する。つまり、サドルとクランクをはさんで、荷重を支
える二つの車輪を縦に並べる形となる。またそれらの長
いスパンを連結するために強度ある水平材を必要とす
る。この結果、自転車の車体は長大でかつ重くなってい
る。また、従来の一輪車及び旧式のだるま型と呼ばれた
自転車の車輪は、車輪のハブとクランクの軸が固着的一
体であるため、足の回転速度と車輪の走行スピードが一
定の比例関係に固定されていた。このため、走りながら
ペダルを止めることもできず、負荷に応じて最適な踏足
力を発揮することもできなかった。つまり、実用性が少
ないため、遊具的な乗り物にとどまっていたり、廃れて
しまった。従来の自転車も一輪車も一時停止の際に、ブ
レーキによるために、それまでの走行エネルギーは蓄え
られることがなかった。この結果、再スタート時の加速
がたいへんである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の自転車が、部材
の多いことや長大でかつ重いこと。一輪車などが、走り
ながらペダルを止められないことや負荷に応じて最適な
踏足力を発揮できないこと。自転車・一輪車ともに、一
時停止時に走行エネルギーを蓄えられないこと。

【０００４】

【課題を解決するための手段】自転車あるいは一輪車の
動輪である車輪を取り上げ、この発明の手段を説明す
る。その動輪の径の内側に、ハブなしで動力を伝え得る
仕組みのクランクを装着することとする。ハブ及びスポ
ークを取り除くと、車輪は、リムとタイヤだけとなり体
重などの荷重が掛かると真円の形状を保てない。真円形
状を保つために、ドーナツ型の円盤を、リムに造り付け
る。このドーナツ型の円盤を以降、ドーナツ盤という。
ドーナツ盤とリムは固着的一体のタイプと、間にクラッ
チ機構をはさんで分離接続が操作できるタイプとがあ
る。クランクは、新たに創られたこのドーナツ盤のドー
ナツの穴に当たる空間に配置する。次にクランクと車輪
及び、乗り物として必要なサドルの三つを一定の位置関
係を保つように連結する方法について述べる。先ず、こ
れらを連結するための予めクランクが組み込まれた部材
を、メインフレームと呼ぶことにする。メインフレーム
と車輪の連結は、車輪のドーナツ盤に設けるレールに三
点以上で、はめあわせる同数の滑車又はベアリングを、
メインフレームに取り付けることによって、メインフレ
ームと車輪を連結する。サドルは、メインフレームのク
ランク及び、滑車又はベアリングとは反対の端となる箇
所にに取り付ける。クランクから車輪への動力の伝達
は、ドーナツ盤に歯車を装着し、クランクの歯車と噛み
合せることによって行う。この発明を使った乗り物など
で、走りながらペダルを止められるために、クランク軸
とドーナツ盤の歯車との間にラチッェト機構又は、ドー
ナツ盤とリムの間にクラッチ機構を設けて行う。またこ
の発明を使った乗り物などで、負荷に応じた最適な踏足
力を発揮させるためには、クランク軸とリムの間に変速
機構を介在させる。なおまたこの発明を使った乗り物な
どで、一時停止の際に、それまでの走行エネルギーを蓄
えるためには、ドーナツ盤のクランク軸側と車輪側の両
側に、ラチッェト機構又は、クラッチ機構を設けて行
う。クランクが動輪の径の内側に配置できることから、
この発明を使用する二輪以上ある自転車でも、人体を支
えるサドルの位置は動輪のほぼ真上に来るようにでき
る。このため、自転車に必要な動輪とは別のもう一つ以
上の車輪は、荷重を支える機能・強度は極めて小さなも
のになる。残る必要な機能は、転倒の防止、進行方向の
操縦、あるいは公道走行に必要なハンドルや手動ブレー
キの装着だけに限定される。したがい、別の車輪は小型
化でき、同時に動輪の至近距離に配置できるようにな
る。車輪相互の至近配置の結果、水平材を主とする部材
を大幅に削減できるので、動輪のドーナツ盤による重量
増を差し引いても、全体として軽量化でき、かつ小型化
できる。

【０００５】

【発明の実施の形態】 車輪が従来の自転車あるいは一
輪車の動輪であるならば、ハブとスポークがある。これ
を例にこの発明の実施について図１〜図４で説明する。
車輪１のハブとスポークを取り除き、リム２とタイヤ３
だけとする。ドーナツ型の円盤をリム２に固着的に、も
しくは、リムとクラッチ機構をはさんで接続分離が操作
出来るように造り付ける。以降、このドーナツ型の円盤
をドーナツ盤４という。しかし、ドーナツ盤４の目的は
車輪１の真円形状を保つためなので、輪径が小さい場合
はドーナツ盤４の径厚は薄くなり、場合によってはリム
２の肉厚に収まる形もある。クランク５は、新たに創ら
れたこのドーナツ盤４の内側の、ドーナツの穴に当たる
空間に配置する。次にクランク５と車輪１及び、乗り物
として必要なサドル６の三つを一定の位置関係を保つよ
うに連結する方法について述べる。この際、車輪１が、
なめらかに回転できる状態で連結される事が必要であ
り、以降、この状態を滑輪できる、と呼ぶことにする。
先ず、これらを連結するための予めクランク５が組み込
まれた部材を、メインフレーム７と呼ぶことにする。メ
インフレーム７と車輪１の滑輪連結は、車輪１にハブが
無いため、従来のようにハブの軸を介しては行えない。
このため、車輪１のドーナツ盤４に設けるレールに三点
以上ではめあわせる同数の滑車８又はベアリングを、メ
インフレーム７に取り付ける。この三点以上の、滑車８
又はベアリングとドーナツ盤４のレールへのはめあわせ
によって、メインフレーム７と車輪１が滑輪連結でき
る。クランク５から車輪１への動力の伝達は、ドーナツ
盤４に歯車を装着し、クランクの歯車と噛み合せること
によって行う。以降、これらの歯車を各々、リム歯車
９、クランク歯車１０と言う。三つ以上ある滑車８の
内、一つはクランク歯車１０と固着的一体にすることが
できる。走りながらクランクペダル１１を止められるよ
うにするためには、例えば図５〜図８に示すように、ク
ランクと車輪との間にラチッェト機構１２を加える。一
時停止の際に、それまでの走行エネルギーを蓄えるため
には、例えば図９〜図１２に示すように、ドーナツ盤４
のクランク５の軸との間にラチッェト機構を、さらに、
ドーナツ盤４のリム２との間に、とクラッチ機構１８を
設ける。負荷に応じた最適な踏足力を発揮させられるよ
うにするためには、例えば図１３〜図１６に示すよう
に、クランク５の軸とリム歯車９との間に変速装置１３
を加え、変速装置１３の軸端に変速ケーブル１４を付け
て、変速ケーブル１４の他端に変速レバー１５を連結す
る。

【０００６】

【実施例】 このようにして出来た車輪のメインフレー
ム７のクランク５とは反対側の端にサドル６を取り付け
れば、図１７で示すように一輪車となる。ラチェット機
構のあるものは、走りながらクランクペダル１１を止め
足を休めることの出来る一輪車となる。また、クラッチ
機構１８などのあるものは、信号などで一時停止したと
きも、ドーナツ盤を空転させながらフライホイールとし
て走行エネルギーを蓄えておくことが出来る。なおま
た、変速機構を備えたこの発明によれば、変速レバー１
５を操作しながら負荷に応じて最適な踏足力を発揮でき
る一輪車ができる。図１７の例は、変速機構を備えたこ
の発明にサドルを付けた一輪車を示す。さらに、ラチェ
ット機構、クラッチ機構、変速機構を三つとも備えたタ
イプのこの発明による一輪車は極めて便利な乗り物にな
りうる。以上のさまざまなタイプの一輪車の、メインフ
レーム７のサドル６と車輪１の中間に、短い水平材１６
の一端を取り付け、他端を従来の自転車のハンドルと前
輪を含む部材、これを以降、ハンドル・前輪材１７とい
う、に取り付けることにより、二輪の自転車を創ること
が出来る。図１８に示すのは、変速機構を備えたこの発
明を自転車に採用した例を示す。また、ハンドル・前輪
材が二輪のタイプであれば、三輪の自転車になる。

【０００７】

【発明の効果】 まだ、あまり意識されていることでは
ないが、自転車の根強い人気の理由は、歩くことに較べ
速いだけでなく、何倍もラクに移動できるためである。
同距離移動では、消費カロリーは歩行の１／３〜１／５
という説がある。歩行では、足は移動と同時に体重を支
える働きを行っているのに対し、自転車では移動する働
きだけでよいためと考えられる。つまり、体重はサドル
を介して、お尻に委せられているのである。しかも、化
石燃料等を使わずに済むので、これからの地球環境を守
らねばならない時代には、大切な能力を備えている乗り
物である。しかし、現在の自転車はこの便利な性能にも
かかわらず、人の体に較べ、長く大きく重いので、電車
などに乗るときは一緒に車内に携帯できない。最近、人
気の出てきた折り畳み自転車も、実態は大同小異であ
る。この結果、駅前や商店街には自転車があふれ、その
評判を落としている。以上述べてきたようなこの発明を
使用して自転車が小型化・軽量化されたり、あるいは一
輪車が実用的便利さを備えるとすればその程度は、旅行
などに使われる鞄を運ぶバッグキャリアー並の小ささ、
軽さとなろう。この結果、車内に持ち込み、降りた駅で
再びそれに乗って最終目的地まで達するという、電車な
どとの組み合わせでたいへん便利で新しい交通方法が可
能になる。この結果、駅前などの放置自転車が消えるだ
けでなく、マイカー等より便利になるので、市街地内で
の車の使用が減少する可能性も高い。結果、道路渋滞や
炭酸ガスの発生等を抑制でき、環境問題の解決、公害対
策に貢献できる。また、自転車が上記のように小型化さ
れると、従来のようにまたいで騎乗するという感覚では
なく、スツールのような小型軽量の椅子にちょんと腰か
けるという感覚の、乗り方になる。重量そのものも軽い
ので、走り出すときも停まるときもほとんど力がいら
ず、さも歩き出す、立ち止まるというほぼ歩行感覚にな
る。しかも、前述の通り、歩行の時には必要だった体重
を支える力は、足には掛からないので、歩行感覚であり
ながら、歩行よりはるかにラクになる。もちろん、速さ
は、従来通り歩行の３〜４倍のままである。これらの総
合的な結果は、歩き感覚で自転車のラクさ・速さが手に
はいることとなる。したがい、健康な者だけでなく、少
し足腰が不自由になったお年寄りや、足の障害者の一部
の方にとって、極めて便利な歩行の補助手段となり、体
の自由を回復させる。心の面でも、腰を落とした座り方
の車椅子とちがって、高さはほぼ立った状態なので、視
線が低くならず、この分気後れが無くなる。なおまた、
一時停止中に、それまでの走行エネルギーが保てたり、
停止中にフライホイールを加速してエネルギーを蓄えて
おけることは、再スタートがラクになることから、一時
停止が苦にならなくなる。このことから、自転車交通の
安全性を高める効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明であるクランク内装ハブレス車輪の全
体を示す側面図である。この図では、クランク軸が動輪
である車輪の径の内側にありながら、車輪をクランクで
回転させうる構造の最も単純な形を示している。

【図２】この図は、前図と同じものの９０度回転させた
側面図である。

【図３】この図は、前図と同じものの別の９０度回転さ
せた側面図である。

【図４】この図は、前図と同じものの断面図である。

【図５】この発明であるクランク内装ハブレス車輪の、
ラチェット機構をそなえたタイプの全体を示す側面図で
ある。この図では、クランク軸が動輪である車輪の径の
内側にありながら、車輪をクランクで回転させうること
のほかに、クランクペダルを止めながらも車輪を回転さ
せられる構造を示している。

【図６】この図は、前図と同じものの９０度回転させた
側面図である。

【図７】この図は、前図と同じものの別の９０度回転さ
せた側正面図である。

【図８】この図は、前図と同じものの断面図である。

【図９】この発明であるクランク内装ハブレス車輪の、
ラチェット機構、及びクラッチ機構をそなえたタイプの
全体を示す側面図である。この図では、クランク軸が動
輪である車輪の径の内側にありながら、車輪をクランク
で回転させうることのほかに、クランクペダルと車輪を
止めながらもドーナツ盤を回転させられる構造を示して
いる。

【図１０】この図は、前図と同じものの９０度回転させ
た側面図である。

【図１１】この図は、前図と同じものの別の９０度回転
させた側正面図である。

【図１２】この図は、前図と同じものの断面図である。

【図１３】この発明であるクランク内装ハブレス車輪
の、変速機構を備えたタイプの全体を示す側面図であ
る。この図では、クランク軸が動輪である車輪の径の内
側にありながら、車輪をクランクで回転させうることの
ほかに、車輪に掛かる負荷に応じて最適の踏足力を可能
にする構造を示している。

【図１４】この図は、前図と同じものの９０度回転させ
た側面図である。

【図１５】この図は、前図と同じものの別の９０度回転
させた側正面図である。

【図１６】この図は、前図と同じものの断面図である。

【図１７】この図は、本発明を一輪車として利用する時
の例を示す。

【図１８】この図は、本発明を自転車として利用する時
の例を示す。

【符号の説明】

１ 車輪 ２ リム ３ タイヤ ４ ドーナツ盤 ５ クランク ６ サドル ７ メインフレーム ８ 滑車 ９ リム歯車 １０ クランク歯車 １１ クランクペダル １２ ラチッェト機構 １３ 変速装置 １４ 変速ケーブル １５ 変速レバー １６ 水平材 １７ ハンドル・前輪材 １８ クラッチ機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 泉 団 千葉県浦安市入船３丁目18番103号

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動力を車輪に伝達するクランクを、その
   車輪のハブを無くした径内に装着して伝達する装置。
2. 【請求項２】 クランクと車輪の間にラチェット機構を
   介在させる請求項１の装置。
3. 【請求項３】 クランクと車輪の間に変速機構を介在さ
   せる請求項１の装置。
4. 【請求項４】 クランクと車輪の間にクラッチ機構を介
   在させる請求項１の装置。
5. 【請求項５】 クランクと車輪の間にラチェット機構、
   及び変速機構を介在させる請求項１の装置。
6. 【請求項６】 クランクと車輪の間にクラッチ機構、及
   び変速機構を介在させる請求項１の装置。
7. 【請求項７】 クランクと車輪の間にラチェット機構、
   及びクラッチ機構を介在させる請求項１の装置。
8. 【請求項８】 クランクと車輪の間にラチェット機構、
   クラッチ機構及び、変速機構を介在させる請求項１の装
   置。