JP2005349846A - ４点ピボットによる折り畳み自転車 - Google Patents

Abstract

【課題】 細長くシンプルな形状に折り畳むことができ、走行性能にも優れた折り畳み自転車を提供する。
【解決手段】 本発明では、フレームチューブ１〜４を平行四辺形状に組み合わせることで自転車のフレームを構成し、折り畳み時には、平行四辺形の各頂点に位置する軸１ａ、軸４ａ、フランジ１ｂ、フランジ４ｂによって、これら４本のフレームチューブがスライド、回転し（図７〜９）、細長くシンプルな形状となるようにした。平行四辺形のフレームとすることで、フレーム中央部を一本のパイプで担う従来の折り畳み自転車に比べてねじり剛性を高め、ペダリング時の力を逃がしにくくした。さらにフレームチューブ１〜４の角度を工夫することによって、サドル、ハンドル、ペダルなどの乗車姿勢を決定する部品の位置や調整の自由度を、マウンテンバイクと同等とした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、細長くシンプルな形状に折り畳むことができ、走行性能にも優れた折り畳み自転車に関するものである。

従来、折り畳み自転車の代表的な例としては、車体中央付近に設けられたヒンジを境にして、車体の前半分を左に１８０度折り畳む方式の物がよく知られている。

また独創的な例としては、下記の特許文献１がある。この発明によれば、折り畳みの際には前後の車輪をぴったりと重ね合わせることができ、さらに三角形のフレームは、その３つの辺を形成するパイプが束ねられて一本の棒状となるため、シンプルで美しい形状に折り畳むことができる。
特公平０７−０１７２２２

なお、後述するように、本発明ではハンドルが簡易に着脱できる機構の採用を前提としている。この機構については、下記特許文献２の採用が考えられる。この特許文献２の発明は、本発明とあわせて考案されたものである。
特願２００３−３６５５０８

前記０００２項記載の折り畳み方式の問題点としては、折り畳み時の形状が、鉄道などの混雑した公共交通機関での持ち運びに適さないことが挙げられる。混雑した車内では、荷物はなるべく縦に細長い形状が望ましいが、この方式の折り畳み自転車は、折り畳んだ状態で長さ700mm程度、高さ500mm程度、幅300mm程度で、旅行用のスーツケースほどの大きさになってしまうのである。また、このような折り畳み方式では、折り畳まれたフレームパイプが雑然とした印象を与えてしまい、商品としての魅力を下げる原因になっていた。

一方、前記０００３項記載の折り畳み自転車は、独創的な発明であり、細長くシンプルな形状に折り畳めるという点で、上記０００５項の問題点を解決している。しかし、のんびり走ることに特化したこの発明の性格上、走行性能に関しては通常のスポーツ車に比べて劣っている。例えば三角形のフレームの一辺をハンドルの回転軸として利用しているため、ヘッドアングルが適正でなく、ハンドルの操作が不安定であることなどである。このため、この折り畳み自転車では長距離を爽快に走ることは難しかった。

本発明では、自転車のフレームを、平行四辺形の四辺に相当する位置関係にある４つの部材で構成した。４つの部材とは、１：上部に操舵用ハンドル、下部にフロントフォークをそれぞれ回転自在に備えた第１部材、２：一方の端部が前記第１部材のハンドル取り付け部近傍に回転自在に結合され、他方の端部が後述する第４部材のサドル取り付け部近傍に回転自在に結合された第２部材、３：一方の端部が前記第１部材のフロントフォーク取り付け部近傍に回転自在に結合され、他方の端部にボトムブラケットを一体的に備えた第３部材、４：一方の端部が前記第３部材の途中部分に回転自在に結合され、他方の端部にサドルを備え、そのサドル取り付け部近傍で前記第２部材と回転自在に結合された第４部材、である。

さらに、前記第１部材が、前記第３部材に拘束されたままで前記第３部材に沿って平行にスライドでき、また前記第４部材が、前記第２部材に拘束されたままで前記第２部材に沿って平行にスライドできるようにすることで、折り畳み時にはそれら４つの部材が平行に揃い、細長い形状となるようにした。

回転自在な結合部には全て軸支持方式を採用することで、前記特許文献１の回転継手などに比べてフレームの剛性を高くし、ペダリング時の力が逃げにくいようにした。

さらに前記各部材の角度を工夫することによって、ヘッドアングルをマウンテンバイクに近い角度とし、サドル、ハンドル、ペダルなどの乗車姿勢を決定する部品の位置や調節の範囲も、マウンテンバイクと同等とした。

本発明による折り畳み自転車は、折り畳みの際には前記各部材が互いにスライドおよび回転することで平行に揃い、細長い形状となるので、混雑した鉄道の車内などへも持ち込みやすい。

また前記各部材が、平行四辺形の四辺に相当する位置関係にあるため、従来の多くの折り畳み自転車のように車体中央を１本の部材で担わせる設計よりも、高いフレーム剛性を持ちあわせている。

しかも前記各部材の角度を工夫することによって、マウンテンバイクと同等の乗車姿勢が得られるようになっている。上記のことから、鉄道を利用して気軽に遠方に出かけ、そこでスポーツ自転車の爽快な走行感を楽しむ事が出来る。

さらに、折り畳んだ状態では前記各部材が完全に平行に揃い、かつ上から見て正方形状に並ぶため、シンプルで美しく、商品としての魅力が高まっている。

本発明の折り畳み自転車の最良の実施例を図１に示す。フレームは図２に示すように、ヘッドチューブ１、トップチューブ２、ボトムチューブ３、シートチューブ４の４本のパイプからなる。ヘッドチューブ１とトップチューブ２は、軸１ａによって回転自在に結合されている。この２本のパイプで構成される部分をアッパーセクション５と呼ぶことにする。同様にボトムチューブ３とシートチューブ４も軸４ａによって回転自在に結合されている。この２本のパイプで構成される部分をロアセクション６と呼ぶことにする。アッパーセクション５とロアセクション６は、合わさって平行四辺形のフレームを形成している。

図２に示すように、アッパーセクション５とロアセクション６は同一平面上にはなく、従ってヘッドチューブ１とボトムチューブ３、トップチューブ２とシートチューブ４は、それぞれ段違いに交差している。単純にこのようにしてしまうと、ヘッドチューブ１とシートチューブ４は進行方向に対して左右にずれてしまうはずである。これを防ぐため、図３のようにアッパーセクション５とロアセクション６を一体的に、ヘッドチューブ１の中心軸まわりに少し回転させ、自転車の進行方向に対して偏角αを与え、ヘッドチューブ１とシートチューブ４がちょうど自転車の進行方向に沿って前後に並ぶようにする。ちなみに図３は、図１のＡ方向からの投影図であるため、ヘッドチューブ１およびシートチューブ４は断面のみが見えている。

また、図２に示すように、ボトムチューブ３の後方には、ボトムブラケット３ｃに続いてリヤフォーク７が一体的に結合されており、リヤフォーク７に後輪８が取り付けられている。図４に示すように、ボトムチューブ３は、ボトムブラケット３ｃを境に曲がっており、偏角αを相殺して、リヤフォーク７および後輪８が進行方向に沿うようになっている。

図２に示すように、ヘッドチューブ１の下端には、フロントフォーク９が回転自在に取り付けられており、その下端に前輪１０が取り付けられている。また、ヘッドチューブ１の上端からは、フロントフォーク９と一体的に結合されたフォークコラム１１が突き出しており、その先端のステム１２に、ハンドルが簡易な操作で着脱自在に取り付けられている。この着脱自在な取り付け機構については、前記特許文献２などがある。

図３でわかる通り、前輪１０の回転面はもちろん自転車の進行方向に平行である。一方、アッパーセクション５は自転車の進行方向に対して偏角αを持っているので、その分、直進状態では常に前輪１０とアッパーセクション５が偏角αをなすことになる。

図２のように、アッパーセクション５とロアセクション６の中央には、サイドビーム１３が位置する。サイドビームはその前後端に設けられたボルト１４ａ、１４ｂによってフレームに取り付けられ、平行四辺形の対角長を固定することによってフレームの形状を保持している。サイドビームのボルト１４ａ側の取り付け部は図５のようになっている。この構造はヘッドチューブ１とボトムチューブ３の結合も兼ねている。まずヘッドチューブ１の下端付近にあるフランジ１ｂが、ボトムチューブのスリット３ｂにスライドする形で組み合わさる。このままであれば、ヘッドチューブ１はボトムチューブ３に沿ってスライドすることが可能である。しかし次に、ネジ穴１ｃ、穴３ａ、穴１３ａを一致させ、ボルト１４ａを貫通させ、ネジ穴１ｃに対して締め込むことで、ヘッドチューブ１、ボトムチューブ３、サイドビーム１３が一体的に結合される。なお、ボトムチューブ３は、押し出し成形などの手法で製作すれば、スリット３ｂをはじめから作り込んでおくことが可能である。

図６に示すように、ボルト１４ｂ側の結合も、上記００２０項に準ずる方法で行う。ただしこの場合、ボルト１４ｂがシートチューブ４を貫通するため、シートピラー１５ａは、穴４ｃよりも上に収まるような長さとする必要がある。

次に折り畳みの動作について説明する。図７のように、折り畳み時はまずサドル１５を１８０度回転させるとともに、ハンドル１６を取り外す。さらにボルト１４ａ、１４ｂを緩めてサイドビーム１３を取り外すと、ボルト１４ａが抜けたことで、ボトムチューブ３とヘッドチューブ１がスリット３ｂに沿って自由にスライドできるようになる。同様にボルト１４ｂが抜けたことでトップチューブ２とシートチューブ４もスライド自由となる。そこで、アッパーセクション５を後方いっぱいまでスライドさせる。

次に図８のように、黒丸で示した４つのピボット、すなわち軸１ａ、軸４ａ、フランジ１ｂ、フランジ４ｂで各フレームチューブを矢印のように回転させる。

すると図９のように、ヘッドチューブ１とボトムチューブ３が重なり、トップチューブ２とシートチューブ４が重なって、各フレームチューブが平行に揃い、かつ前輪１０と後輪８もほぼ重なった細長い形状となる。

本発明の最良の実施例を示す側面図である。 フレーム部分の斜視図である。 図１のＡ方向からの車体全体の投影図である。 図１のＡ方向からのボトムチューブの投影図である。 サイドビームの前側取り付け部を示す斜視図である。 サイドビームの後側取り付け部を示す斜視図である。 折り畳みの１段階目動作を示す側面図である。 折り畳みの２段階目動作を示す側面図である。 折り畳みの完成形を示す側面図である。

符号の説明

１・・・ヘッドチューブ
１ａ・・・軸
１ｂ・・・フランジ
１ｃ・・・ネジ穴
２・・・トップチューブ
２ａ・・・ネジ穴
２ｂ・・・スリット
３・・・ボトムチューブ
３ａ・・・穴
３ｂ・・・スリット
３ｃ・・・ボトムブラケット
４・・・シートチューブ
４ａ・・・軸
４ｂ・・・フランジ
４ｃ・・・穴
５・・・アッパーセクション
６・・・ロアセクション
７・・・リヤフォーク
８・・・後輪
９・・・フロントフォーク
１０・・・前輪
１１・・・フォークコラム
１２・・・ステム
１３・・・サイドビーム
１３ａ・・・穴
１３ｂ・・・穴
１４ａ・・・ボルト
１４ｂ・・・ボルト
１５・・・サドル
１５ａ・・・シートポスト
１６・・・ハンドル

Claims (4)

1. 上部に操舵用ハンドル（１６）、下部にフロントフォーク（９）をそれぞれ回転自在に備えた第１部材（１）と、
   一方の端部が前記第１部材のハンドル（１６）取り付け部近傍に回転自在に結合され、他方の端部が後述する第４部材（４）のサドル取り付け部近傍に回転自在に結合された第２部材（２）と、
   一方の端部が前記第１部材のフロントフォーク（９）取り付け部近傍に回転自在に結合され、他方の端部にボトムブラケット（３ｃ）を一体的に備えた第３部材（３）と、
   一方の端部が前記第３部材の途中部分に回転自在に結合され、他方の端部にサドル（１５）を備え、そのサドル（１５）取り付け部近傍で前記第２部材と回転自在に結合された第４部材（４）と、
   を備え、前記第１部材が、前記第３部材に拘束されたままで前記第３部材に沿って平行にスライドでき、また前記第４部材が、前記第２部材に拘束されたままで前記第２部材に沿って平行にスライドできるようにしたことを特徴とする折り畳み自転車。
2. （以下図５参照）前記第１部材（１）と前記第３部材（３）との結合部の構造として、前記第１部材の外表面に一体的に取り付けた円盤状の第１フランジ（１ｂ）を備え、一方で前記第３部材には、前記第１フランジの直径および厚みがちょうど収まり、前記第３部材の長軸方向に沿って前記第１フランジがスライドできるような第１スリット（３ｂ）を備えることによって、前記第１部材が、前記第３部材に拘束されたままで前記第３部材に沿って平行にスライドできるようにし、
   （以下図６参照）同様に、前記第４部材（４）と前記第２部材（２）との結合部の構造として、前記第４部材の外表面に一体的に取り付けた円盤状の第２フランジ（４ｂ）を備え、一方で前記第２部材には、前記第２フランジの直径および厚みがちょうど収まり、前記第２部材の長軸方向に沿って前記第２フランジがスライドできるような第２スリット（２ｂ）を備えることによって、前記第４部材が前記第２部材に拘束されたままで前記第２部材に沿って平行にスライドできるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の折り畳み自転車。
3. （対応する図面なし）前記第１部材と前記第３部材との結合部の構造として、前記第１部材の外表面に取り付けた環状の第１保持部材を備え、その第１保持部材の環内に前記第３部材を差し込み、その抜き差し方向の滑動操作によって、前記第１部材が前記第３部材に沿って平行にスライドできるようにし、
   同様に、前記第４部材と前記第２部材との結合部の構造として、前記第４部材の外表面に取り付けた環状の第２保持部材を備え、その第２保持部材の環内に前記第２部材を差し込み、その抜き差し方向の滑動操作によって、前記第４部材が前記第２部材に沿って平行にスライドできるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の折り畳み自転車。
4. （以下図５参照）前記第１部材の外表面に、棒状の第１固定軸（１４ａ）を差し込み保持するための第１の穴（１ｃ）を備え、一方で前記第３部材の一部にもこれを横断貫通するように第２の穴（３ａ）を備え、
   自転車を走行可能な状態にする際には、前記第１の穴（１ｃ）および前記第２の穴（３ａ）が同軸に揃うように前記第１部材および前記第３部材を位置させた後、前記第２の穴（３ａ）を貫通するように前記第１固定軸（１４ａ）を差し込み、これを前記第１の穴（１ｃ）に保持させることで、前記第１部材と前記第３部材を相対的に回転自在に、しかしスライドは出来ないように固定し、
   （以下図６参照）同様に、前記第２部材の一部に、棒状の第２固定軸（１４ｂ）を差し込み保持するための第３の穴（２ａ）を備え、一方で前記第４部材の一部にもこれを横断貫通するように第４の穴（４ｃ）を備え、
   自転車を走行可能な状態にする際には、前記第３の穴（２ａ）および前記第４の穴（４ｃ）が同軸に揃うように前記第２部材および前記第４部材を位置させた後、前記第４の穴（４ｃ）を貫通するようにして前記第２固定軸を差し込み、これを前記第３の穴（２ａ）に保持させることで、前記第２部材と前記第４部材を相対的に回転自在に、しかしスライドは出来ないように固定し、
   （以下図２参照）さらに前記第１固定軸（１４ａ）と前記第２固定軸（１４ｂ）の距離が一定範囲内に保たれるよう、連結部材（１３）によってこれら２つの固定軸を結ぶ
   ことができることを特徴とする請求項１〜３に記載の折り畳み自転車。
   
   

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