JP2005261871A - 二輪操舵のスケートボード - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の二輪車はハンドルを持たなくては、正しい旋回走行はできないと考えられてきた。板の下面にくるま二輪を配置した、スケートボードに類似した用具により、人が板の上面に立ち乗り、下りの傾斜地を、オートバイが旋回走行するように、操作することが可能なのではないだろうか。不安定とも思える、二輪の直立走行のスタイルによる、ボードスポーツ用具が作れないものか見当してみた。
【解決手段】 主体となるくるま二輪に、各々柔軟で復元作用を持つ舵軸構造を備え、前輪と後輪の舵軸角度。及び、車輪接地点から舵軸延長線の距離と位置の関係とその組合わせ。また、前輪と後輪の操舵角を連動すること。以上の連絡構造が過重変化に作用し二輪操舵を発生する。また、後退方向に走行した場合も同方向の操舵角が発生する。
二輪操舵走行が可能なことにより、人が板上で操作し続けることを目的とした、新しいスポーツ用具が発明できました。
【選択図】図１

Description

本発明は、二輪操舵を可能とした事により、人が板上で操作し続けることを目的としたスポーツ用具に関する。

オートバイや自転車などの二輪車は、進行方向に対して左右（ロール方向）に傾きと過重変化とハンドル操作により、傾斜方向に進路を移行する事ができる（図４（ａ）参照）。

以下、現存する二輪車のロール傾斜による進路の移行（旋回走行）について説明する。
図３のように、前輪の舵軸に角度がつけられており（キャスタ角：Ｃｆ）、車輪の設置点を支点とし、舵軸の延長線は前輪の設置点より前方に位置している。この距離（トレール：Ｔｆ）を設けることにより。車体のロール傾斜で重心が支点上から移行する事を利用し、操舵角（ステア角）が発生し、自然なハンドル操作が行なえる。

以上で述べた二輪車のしくみを、ハンドルを持たない本用具（図１参照）の板下部に採用しても、機能できない理由を簡単に説明する。

図４（ｂ）のようにロール傾斜に対して逆方向の舵角（カウンターステア）の発生が存在する。
現存する二輪車ではハンドルを手で支え、この挙動を体験学習し、選択しながらハンドル操作を行っています。

また、現存する二輪車で後退（バック）方向での走行で、旋回操作を行うとしたら、生理的に不可思議でサーカスなみの操作技術が要求されるはずで、一般的に考え、ほぼ不可能な操作方法と判断できる。

本発明は、ハンドルを持たず、図２のように下りの傾斜地（アスファルトやコンクリートまたは、床）など一定の速度を与え走行（または、滑走）。板上で行う操作運動（ロール傾斜と過重）により、同方向の旋回走行を発生させること。また、図６・図７のように後退方向に進行した場合も、同方向の旋回走行をすること（以降、二輪操舵と称する）。さらに図４（ｂ）のようにロール傾斜とは逆方向（カウンターステア）に車輪が向かないこと。以上のことを条件に開発しました。

二輪操舵の条件を満たす原則は、図５のように、前輪のキャスタ角とトレールは前ページ記載（現存する二輪車）の条件をほぼ採用する。
Ｃｆ＝前輪のキャスタ角１５°〜３０°
Ｔｆ＝前輪のトレール…車輪接地点より前方向に位置する。距離はキャスタ角が、ほぼ前輪の回転軸上を通るため、特に設定せず。

つぎに、Ｃｒ＝後輪のキャスタ角は０°とする。
Ｔｒ＝後輪のトレール…車輪接地点より後方向に位置する。距離はタイヤの直径の５％〜２０％程度とする。
言い方を変えれば、後輪の舵軸角は路面からの垂線と同軸とし、車輪の回転軸の後方向に舵軸位置を設ける。と定義しました。微妙な数値の決定は、他の二輪車や四輪車と同様に永遠の課題となるかもしれませんが、原則的な基準は、この範囲内と判断しました（図５参照）。

また、前輪と後輪の舵角（ステア）方向を、図６（ａ）・図７（ａ）のようにに連動（または、連結）すること。連動方法は、ロッドやシャフト・ギア（歯車）・ワイヤー・油圧方式。また、何らかの化学的連絡伝達物質、また電気的手段等が考えられる（具体例、図９参照）。

キャスタ角とトレールの位置の関係とその組合わせを、捕足的に述べると、ロール傾斜により発生する操舵角は、重心の崩れを利用して発生するもので、かといって、キャスタ角が大きすぎたりトレール距離が長すぎると崩れが大きく、不安定になります。
また、前輪と後輪に、働きの異なるキャスタ角とトレールを採用することで、物理的な作用が反発することなく、正しく自然な動きの二輪操舵走行による旋回が可能となります。

また、二輪操舵走行の条件を満たす為には、柔軟で復元作用のある舵軸構造が必要である。しかも、上記載のキャスタ角やトレールの原則を機能させ、人為的に操作しやすい板の高さを設定できる設計構造が望まれる。

以下、図１１・図１２の舵軸構造について説明する。舵軸５ｄにベアリング等の回転を補助する部品を持たず。同等の円滑さと復元力（車輪自体は進行方向に戻ろうとする復元作用はあるが、この場合、ブッシュ９による補助も働く）を合わせもつ舵軸構造。つまり、ボールベアリング１６はくるまの回転軸にのみ用い、舵軸５ｄはベアリングを使わない構造としました。

また、実体の回転軸が舵軸の外周に位置するため、ホイールボールベアリング１６の消耗（減りによるガタ）が増しても。その影響による、舵軸角度のグラツキを小さくできると考えます。

図１１（ａ）は・図９におけるＡ−Ａ線断面図です。図１１（ｂ）はステア角１０°の状態を示す。ホイールハブ３ａの穴にテーパーが付けられる。また、ブッシュ９の変形を示す。

図１１・図１２のホイールツインシャフト５ａ〜ｄとホイールハブ３ａは前輪の図で、後輪用の形状は原則の相点により、シャフトの位置、またハブの穴の位置が異なります。（図９参照）

複雑化を避け、できるだけシンプル（細かな部品を少なくし耐久性に配慮）にする。かつ、全ての周動部が、ほぼ円滑に安定して可動しなくては、過重による物理的作用（二輪操舵）を自然な一連の動きとして伝達できません。また、主要な周動部分などの消耗が、作用の発生を変化させにくく、同等に消耗を経ていくように設計しました。

全体の設計・デザインにあたり、機能を追求した形であること、より安全であること、外観からも人に性能や扱い方を感じさせる姿であること。を念頭に開発しました。

走行運動中の過重や速度によって旋回中に発生する遠心力を相殺できる板の最大傾斜角（ロール方向のバンク角）が必要な分つくれること（図８参照）。また、板上面に乗せたシューズが路面と接触しないこと。この、二つの条件から、おおよその板の高さが設計判断できます。
本用具の場合、路面から板２上面（前方の低い方）の高さ：１０センチ〜１３センチ（図９参照）

前輪から後輪の距離（ホイールベース）は旋回半径（曲がる軌道の大きさ）を決定する重要な要素で、たとえ、前後ともステア角を有しても、ホイールベースが長過ぎれば、曲がりが小さく、ロール傾斜した過重が支えを失い、バランスが取りづらくなります。逆に、ホイールベースが短か過ぎると、挙動変化が多く真直ぐ走りづらくなります。このことから、人と本用具による共同作用に適したバランスの取りやすい、おおよそのホイールベースの距離も求めることができます。また、生理的に立ち良い足幅（スタンス）から、要求される値も存在します。
本用具の場合、ホイールベース：車輪の直径の４．７倍〜３．７倍程度。
または、６０センチ〜４７センチ程度。

さらに、人為的にあつかい安く、今後の発展した乗り方にも一定の適応を示せる形状であること。

停止のため、また、後傾に崩れた姿勢の補助のため、後部にブレーキを装備する。

以上に述べた、これらの備えとおおよその形状は、二輪操舵作用の発生をスポーツ用具として、機能させるために重要であり。また、安全面から体感と設計で求めた、おおよの値は、本用具の安全な実施の目的上、発明の保護範囲であると解釈します。

本用具の発明は、二輪操舵の作用により、乗る人はバランスを保ちがら板上で立ち続けることができる。比較するなら、スキー・スノーボード・サーフィン・オートバイ・自転車等と同じく、人と用具による共同作用により、与えられた性能を発揮します。

また、旋回走行（ロール傾斜）からの復帰は、回転する前後の車輪から得られる、わずかなジャイロ効果と人の操作動作による共同作用が必要で、要求される一連の身体運動は、構想時の期待どおりで、スノーボードの操作動作と非情に酷似しており、「スノーボードの練習用具」としての普及が、最も適当ではないかと感じています。

タイヤ１の断面形状が走行や旋回性能に与える影響は小さくなく、図１３のように目的やフィーリングに合わせた形状が用意されることが望ましい。

ホイールハブ３ａとホイールツインシャフト５ｂ〜ｄの接点は摩擦による減りが生じる（図１１参照）。たとえるなら、歯車やチョウツガイの軸部品、また、ベアリングなど金属同士が擦れ合うのと同等の消耗度と予測している。対策としては、まず適度な硬度と粘りをもつ錆びにくい金属素材を採用すること。つぎに、ゴミの混入を防止するダストカバーを装着し、周動部のグリース（粘度のある潤滑油）塗布で耐久性を補助することが望ましい。

乗る人は、必ず手袋（グローブ）の着用が義務です。特に進行方向に対して後足側の手（後足が右足の人は、右手）は、スノーボードと同様に急な操作で必要となるので、摩擦に強い、頑丈なグローブ（また、テープや革・ゴム・プラスチックなどで補強）が必要です。

初心者の心得として、最初から板２の上面に立とうとするのではなく。壁・机や椅子に体を支え、バランスの要点をしっかり頭と体で確認することが大切です。

本用具はくるまのころがりと路面とタイヤ１（ゴムなどの素材）の摩擦変化、また、板２上面には滑り止め１８・１９を張り、足が滑らない条件のもと、運動作用が発生するスポーツ用具です。従って、濡れた路面、また、濡れたシューズ・滑りやすい靴などの条件では、物理的基準が異なり危険です。このことは、オートバイや自転車など他の二輪車などと事情は同じで、乗る人の適切な判断と慎重な注意が必要です。

図２は本発明の１号モデルの走行テストの様子を連続写真で撮影し、図式化したものです。共同作用による二輪操舵走行の運動変化の一例として掲載します。

スノーボードのフィーリングを楽しめ、雪がなくても、波がなくてもボードトレーニングするのに適したスポーツ用具が発明できたと考えます。
全てのボードスポーツの愛好者へ、健全な操作技術の向上・発展、またスポーツの楽しさが、広がることを目的とし、提供したいと考えます。

スノーボード以外のボードスポーツとの操作運動やフィーリングの比較は、発明者の体験の範囲ではなく、今後の普及に伴い、論じられることと期待します。

本用具の働きや仕組みが社会的に周知されれば、他の分野での原理の応用・発展も奇態できると考えます。二輪操舵の作用は、動力をもたず、人為的に曲がろうとする共同作用を伴う様々な二輪車等に、また本原理の二輪操舵を並列とした四輪車に、応用や利用が可能です。（具体例、オートバイの側車（サイドカー）・ローラースケート・狭所で使用する運搬車・グライダーの車輪など）

本用具の外観図 本用具による二輪操舵走行の連続展開図 現存する二輪車の例 現存する二輪車の旋回例 本用具の原則説明図 同直線走行の図 同旋回走行の図 本用具の正面図 同左側面図 同下面図 図９におけるＡ−Ａ線断面図 舵軸構造部の部品展開図 タイヤ断面図

符合の説明

１ タイヤ
２ 板
３ａ Ｆホイールハブ
３ｂ Ｆステアリングプレート
４ａ Ｒホイールハブ
４ｂ Ｒステアリングプレート
５ａ〜ｄ プレート〜Ｆホイールツインシャフト
６ Ｆホイールプッシュプレート
７ａ〜ｄ プレート〜Ｒホイールツインシャフト
８ Ｒホイールプッシュプレート
９ ブッシュ（ゴムなどの弾性部材によりホイールハブを完全に固定することなく位置決め）
１０ ワッシャ（ブッシュに安定した圧をかける）
１１ カラー（クリアランスのため）
１２ ロック付ナット（締込みトルクによりブッシュの反発力を変化させる）
１３ａ ステアリングＦシャフト
１３ｂ ステアリングＲシャフト
１４ ギア
１５ ブレーキ
１６ ホイールボールベアリング
１７ ホイール
１８・１９ 滑り止め
２０ バンクガイドローラー（急な減速を防ぐこと。また、板の保護が目的。旋回を補助する機能はない）

Claims (3)

1. 二輪操舵走行を可能にする原則。前輪と後輪の舵軸角度（キャスタ角）、及び車輪接地点から舵軸延長線の距離（トレール）と位置の関係とその組合わせ。
   また、前輪と後輪の操舵角（ステア角）を連動することが必要であること。
2. 板の高さを低くでき。二輪操舵の作用に適した舵軸構造。
3. 二輪操舵走行を可能にし、人と本用具による共同作用に適した、おおよその板の高さ、また、おおよその前輪と後輪の距離（ホイールベース）。及び、おおよその板の形状。

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