JP2006160258A - 自転車の前輪駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リカンベント（背もたれ）型自転車は一般に後輪を駆動輪とするが、その伝動行程は比較的長く、伝動効率が劣り、しかも外見の格好がよくない。
【解決手段】自転車の前輪駆動装置の一種であって、乗用車が漕いで駆動力を生ずるペダル１０と、ペダル１０に連結され、且つ前輪の第一側面に位置し、固定フレーム１２に装置された第一駆動アッセンブリ３０を有し、前輪２０に連結され、前輪２０と相対的な第二側面に位置し、操縦ステム６０に固定された第二駆動アッセンブリ５０と第一駆動アッセンブリ３０の駆動力を第二駆動アッセンブリ５０に伝達する為の方向可変の両軸接合器を含み、第一、第二駆動アッセンブリ間で、異なる偏向角度を持つ事を許容する方式のもと、第一駆動アッセンブリ３０の動力を第二駆動アッセンブリ５０と前輪に伝え、これによって前輪２０の回転を促がし自転車を前進させる装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は自転車における一種の駆動装置に係るもので、特にリカンベント（背もたれ）、三輪あるいは折畳み型等のレジャー自転車の前輪駆動装置として最適である。

自転車の前輪は一般的に方向転換機能を司る。駆動と方向転換の両メカニズムの干渉を避ける為、駆動メカニズムを後輪に連結し後輪を駆動輪とし、一方、方向転換を司る前輪は単純な従動輪とした。このように前輪が方向転換、後輪が駆動とそれぞれ司る型は伝統的自転車の定番デザインとなった。しかし時代の移り変りに従って、自転車は昔の歩行に替わる機具より、レジャー用機具へと発展して行った、そのような効能に応えるため、近頃は折畳み式自転車、リカンベント（背もたれ）型ならび古典的な三輪式自転車などが脚光をあび、就中リカンベント（背もたれ）型自転車は旅行レジャー愛好家達のペットになりつつある。ただ、リカンベント（背もたれ）型自転車のペダルと後輪間の駆動行程は、従来の自転車のものより遥かに長く、駆動効率の影響のみならず、乗者も力を出しきれぬ感覚を伴い、又相対的に長々しいチェーンはリカンベント（背もたれ）型自転車の外形認知上大きな弱点となった。さらに、このリカンベント（背もたれ）型の自転車を折り畳み出来る構造にデザインし、利用者の便利をはかる為車身を縮小して、郊外まで携帯し乗用させる場合、そのチェーン行程の長さと折畳むことが出来ない駆動チェーン、そして両端のギヤは、さらにそれが折畳まれた後、リカンベント（背もたれ）型自転車の長さがまだ折畳まない前とあまり違わない結果となり、一般の折り畳み型自転車のように畳まれた後、車の長さを元の半分程にする事が不可能となり、後輪駆動の定番デザインはリカンベント（背もたれ）型に適用し難いことがわかってくる。同様な理由で、一部の折畳み式自転車においては、その折畳み効果が強く要求される場合、後輪駆動デザインには適合し難いと考えられる。

ここ数年来、相当なファンを占める三輪型自転車は、そのデザイン上一般に方向転換を司る従動前輪および二個の間隔を置き、且つ同軸により駆動された後輪（註：ある種のデザインによれば、後輪の一個を駆動輪とし、他の一個を従動輪とした例もある）。周知のように、車がカーブをする時、同軸である間隔を有する内外側の各車輪が曲る半径は必ず差別を生じる。一般の自動車においては、一組の駆動輪の間に差動歯車が設置されていて、比較的高いトークを外側車輪に伝えて、その回転数を内側の車輪より高目にして、カーブにさしかかる時の半径差を調整する。しかし後輪駆動の定番デザイン三輪自転車は駆動後輪が磨滅しやすく、方向転換のコントロールが難しい等の欠点を生じている。例え一個の後輪を駆動輪に、別の一個を従動輪とした場合も、一直線に走ることが難しく、従って、その操縦が容易でない等の欠点が生じる。経験不足の利用者にとっては、操縦の困難がもとで事故に繋がる危険がある。

本案の発明者は前述のオーソドックスな自転車に定番の後輪駆動装置はリカンベント（背もたれ）型、三輪型、折畳み式等挙げられる新しいモデルの種類のテクニック課題に応用し難いと考えた末、極力研究開発をすすめ、ついに本案の自転車の前輪駆動装置を完成させるに至った。

本発明の目的は自転車における駆動装置の一種を提供することであって、その仕組みはペダルの動力を直接に前輪へ伝え、且つ、その伝動メカニズムは前輪の元来有する操縦メカニズムを干渉せず、前輪を方向転換と駆動の両機能を兼ね備えた操縦駆動輪となし、後輪は単純な従動輪とした。

本発明の更なる目的の一つは自転車の前輪駆動装置の一種を提供することであって、その仕組みはペダルと駆動をされる前輪との間の伝動行程を短縮し、駆動効率を高め、乗用者が比較的楽に自転車を漕いで行くことが出来る為である。

本発明の更なる目的の一つは自転車の前輪駆動装置の一種を提供することであって、その仕組みはリカンベント（背もたれ）型、折り畳み式などと挙げられる新しいモデルの自転車には最適であり、その仕組みは相対的に長々しい元の駆動チェーンを大幅に短縮できるのみならず、それらニューモード各車の外見をさらに簡潔又格好よくし、なお、その折り畳み効果はオーソドックスな後輪駆動式のものより更に優れている。

本発明の更なる目的の一つは自転車における前輪駆動装置の一種を提供することであって、その仕組みは三輪型自転車の駆動装置としては最適であり、その理由は二個の間隔を置いた後輪は皆自由に回転することが出来る従動輪であり、自転車がカーブをする時、軸受の設置によりその後輪の内、外側はそれらの車軸との間でそれぞれの転向半径にふさわしい速度差を生じ、その結果後輪駆動三輪式自転車を使う時生じる、後輪が磨滅しやすい、操縦及び直線を維持することが共に困難などの欠点を完全に改善することが出来るのである。

前述の発明目的を達成することができる自転車の前輪駆動装置は、乗用者が漕いで駆動力を発生させる一組のペダルと、そのペダルに連結され、その前輪の第一側面に位置し、且つ固定フレームに取り付けられた第一駆動アッセンブリ、なお、前輪に連結され、前輪と相対的に第二側面に位置し、且つ操縦ステム上に取り付けられた第二駆動アッセンブリ、なお当該第一駆動アッセンブリの動力を第二駆動アッセンブリに伝える為の方向可変の両軸接合器などから構成されている。乗用者がそれらのペダルを漕いで動力を発生させた時、その動力は第一駆動アッセンブリを経て、方向可変の両軸接合器に伝わり、利用者がペダルを漕いで動力を発生させた時、当該動力は第一駆動アッセンブリを経て当該方向可変の両軸接合器に伝わり、しかも第一と第二アッセンブリ相互間で異なる偏向角が生じることを許容の下、引続きその動力を第二駆動アッセンブリと前輪に伝え、その前輪を回転させて自転車を前進させるものである。

以下本発明に係わるより良い実施例の詳細な説明とその図面を参照されれば、本発明の技術の内訳とその効果の目的がさらにお判りになるはずです。

図１と図２を共に参照されよ。本発明が提供する自転車における前輪駆動装置は、主に乗用者が漕いで動力を発生させる一対のペダル１０と、当該ペダル１０連結され、その前輪２０の第一側面に位置し、その固定フレーム１２の上に取り付けられた第一駆動アッセンブリ３０、その前輪２０の相対的第二側面に位置し、且つ操縦ステム６０の上に取り付けられた第二駆動アッセンブリ５０ならび第一駆動アッセンブリ３０の動力を第二アッセンブリ５０に伝える為の方向可変の両軸接合器４０などから構成されている。一対のペダル１０は自転車の定番構成であり、それはクランク１１の両側に取り付けられている。当該クランク１１は前輪２０の第一側面からその自転車の固定フレーム１２に取り付けられたハンガ小物１３貫通して前輪の第二側面まで伸出している。前述の固定フレーム１２は当該自転車のハンガ小物１３、後輪１４ならびシート１５等を取り付ける為に設けてあるが、当該固定フレーム１２、クランク１１、ハンガ小物１３、後輪１４ならびシート１５等は自転車の定番構造であることは多言を要しない。

当該第一駆動アッセンブリ３０に関しては、比較的優れた実施例において当該クランク１１の上に固定され、又ペダル１０と同期的に連動することができる大ギヤ３１ならび当該大ギヤ３１と第一アイドラーギヤ３３の間に架設され動力の伝達を司る第一チェーン３２等を含む。当該第一アイドラーギヤ３３は第一チェーン３２との案配の為、優れた実施例においては同様にチェーンギヤ構造体である。当該第一アイドラーギヤ３３は第一サポートステム３４の上に取り付けられてあって、当該第一サポートステム３４には第一アイドラーギヤ３３が自由に回転でき、その軸を貫通させる為の第一軸承け３５が設けてある。前述の第一サポートステム３４は固定フレーム１２の任意の位置を選んで取り付けることができ、原則として第一チェーン３２の動力の伝達を妨げないだけがポイントとなる。当該第二駆動アッセンブリ５０に関しては、比較的優れた実施例において当該前輪２０のハブ２１に取り付けられ、前輪と同期的に連動する従動チェーンギヤ５３ならび当該従動チェーン５３と第二アイドラーギヤ５１との間に架設され動力の伝達を司る第二チェーン５２等を含む。

当該第二アイドラーギヤ５１は、比較的優れた実施例によれば第二チェーン５２との案配の下チェーンギヤの構造体をなす。当該第二アイドラーギヤ５１は第二サポートステム５４の上に取り付けられていて、その第二サポートステム５４の上には第二アイドラーギヤ５１が自由に回転でき、又そのシャフトを通すための第二ボールベアリング５５が設置されている。当該第二サポートステム５４は自転車の操縦ステム６０の任意の位置を選んで取り付けることができ、原則として当該第二チェーン５２の動力の伝達を妨げないことだけがポイントとなる。

操縦ステム６０と云われるものは、上方から下方に向かってお互いに連結している一対のハンドル６１、ハンドルステム６２、ヘッドチューブ６３、前フォーク６４などから構成されている。その内ハンドル６１は乗用者が両手でつかみ平衡を保つ外、方向転換の操縦を行う為である。ヘッドチューブ６３は固定フレーム１２と連結してあるばかりでなく、当該固定フレーム１２と操縦ステム６０との間で相対的に回転することが可能である。ハンドルステム６２はハンドル６１とヘッドチューブ６３を連結する為であって、ヘッドチューブ６３に連結されている前フォーク６４は前輪２０を取り付ける為の主な構造物である。この操縦ステム６０は自転車の定番デザインであるので本文では更らなる供述を省く。

本発明においては、当該第二サポートステム５４も当該操縦ステム６０に定番である前フォーク６４に取って替わり、直接にヘッドチューブ６３と結合し、下方に伸びて前輪２０を装着することができる。このような別な選擇肢的デザインの下当該前輪２０のハブ２１の両側にＵ型の輪座２２を設け、よって当該前輪２０の穏定度を増すことに努めた。図のように第一および第二駆動アッセンブリ３０、５０はチェーンホイールとチェーンを使った駆動構造であるが、たとえば、已に周知である各駆動構造に使われる歯車類、駆動軸等はすべて本発明のもと予測できる同効果の実施例である。
其の他、当該第一駆動アッセンブリ３０の中にある第一サポートステム３４も又別な選擇肢によれば操縦ステム６０の上に取り付け、一方、第二サポートステム５４も案配の下変更を行い、固定フレーム１２の上に取り付ける、このような変更も又本発明のもと予測できる同効果の実施例である。

当該方向可変の両軸接合器４０は第一駆動アッセンブリ３０にある第二アイドラーギヤ３３と、第二駆動アッセンブリ５０の中の第二アイドラーギヤ５１を連結し、第一、第二アイドラーギヤ各々の間で異なった偏更角が生じるのを許容する一方、両者間の動力の伝達をスムーズに行うためである。

当該方向可変の両軸接合器４０は、図３に示すようなユニバーサルジョイント４１か或は図４に示すような弾性ジョイント４５を使用することができる。図３にあるユニバーサルジョイント４１はそれぞれ両側に位置し、又第一第二アイドラーギヤ３３、５１は同期連動の様式のもと、お互いに連接された第一と第二ユニバーサルジョイント４２、４３、ならび当該第一と第二ユニバーサルジョイント４２、４３の間に位置する中間シャフト４４などを含む。

当該ユニバーサルジョイント４１は第一及び第二ユニバーサルジョイント４２、４３をそれぞれ使用して第一と第二アイドラーギヤ３３、５１に接続されている。このようなデザインは、第一と第二アイドラーギヤ３３、５１がお互いに異なる偏向角を持ち、且つ両者の間の動力の伝達を妨げないため、更に前述の大ギヤ３１より始まり従動チェーン５３に至る動力の伝達過程と当該前輪２０の操縦動作との間にはすこしも干渉が起こらないものである。図４にある弾性ジョイント４５は両側がそれぞれ第一第二アイドラーギヤ３３、５１に接続された弾力をもつ軸であって、当該第一と第二アイドラーギヤ３３、５１の間で異なる偏向角を許容しながら両者間の動力の伝達を妨げないものである。

利用者がペダル１０を漕ぎ動力を発生させた時、其の動力は第一駆動アッセンブリ３０を経て当該方向可変両軸接合器４０に伝わり、第一、第二アッセンブリ３０、５０の間でお互いに異なる偏向角を起こすことを許容の下、動力を第二駆動アッセンブリ５０と前輪２０に伝達し、それによって当該前輪２０を回転させて自転車を前進させるものである。利用者が自転車に定番の操縦ステム６０を使って前輪２０の方向を変えた時、当該可変両軸接合器４０と前輪２０は同期的に曲がり、従って当該前輪駆動装置と当該操縦ステム６０との間には干渉は見られない。

図５を参照されよ。本発明にある第二実施例において、第二チェーン５２が第二アイドラーギヤ５１の動力を直接従動チェーンギヤ５３に伝えるような元来のデザインを変更し、中間同軸のアイドラーセット５６を経過して間接に伝達する方法を採用すればよい。即ち第二チェーン５２の動力を当該中間同軸のアイドラーセットギヤ５６に伝え、更に第三チェーン５７により動力を当該従動チェーンギヤ５３に伝え、それと共に当該第二サポートステム５４は、お互いに枢軸で連らなる第一と第二のエルボー式連続パイプ５８、５９に取って替えられる。枢軸の芯にあたいする中間連軸アイドラーセットギヤ５６は第一と第二連続エルボパイプ５８、５９の枢軸点に装着されてあり、このような動力間接伝達とエルボー式連続パイプデザインは、第二アイドラーギヤ５１をして従動チェーンギヤ５３との間に垂直方向の相対移行関係を許容することができ、このため、前輪２０とヘッドチューブ６３、或は固定フレーム１２との間に緩衝器７０を安置して、自転車が走る時起こるであろう震動現象を吸収し、乗用の安楽を増すものである。

図６を参照されよ。本発明にある第三実施例は主な構造において第一実施例と異ならない、従って両者にある同様なポイントは省くことにする。その異なる所は只固定フレーム１２をヘッドチューブ６３の前まで伸出し、よって一対のペダル１０と第一サポートステム３４を装着する延長固定フレーム１６を形成する、言い変えれば当該ペダル１０はヘッドチューブ６３の前方に取り付けられていて、利用者が寝そべった姿勢で自転車を漕ぐことができるのである。前輪２０の穏定性を増すためのＵ型輪座２２が、もしも延長式ペダル１０の回転ルートを妨げるようなことがあった場合、図に示すような水平ポジションあるいはペダル１０の其他任意の場合を選んで良いと考える。

図７を参照されよ。これは本発明による前輪駆動装置を、三輪型自転車に応用したその実施状況である。本案では、当該前輪２０は方向転換と駆動両効能を兼ねた操縦駆動輪であって、間隔をおいた一対の後輪１４ａ、１４ｂは皆従動輪である。即ち一対の後輪１４ａ、１４ｂと後輪車軸１７との間にベアリングが装置されていて、それらの後輪１４ａ、１４ｂは自由に回転できるものである。当該三輪型自転車が方向を変える時、一対の自由に回転することができる従動後輪１４ａ、１４ｂは、カーブ半径にふさわしい速度差を自然に出し、従来の三輪型自転車に係り起こり易い後輪の磨滅、操縦及び直線維持の困難などの諸欠点を完全に改善できるものである。

上記の詳細な説明は本発明における実現できる実施の形態の具体的説明であるが、これ等の実施の形態は本発明の特許範囲に限制を加えるものではなく、本発明の技芸精神を離脱することなく行われた同等効果の実施案あるいは変更案も、すべて本案の特許範囲に含まれるべきものである。

本発明の自転車における前輪駆動装置の第一実施例の正視図である。 当該自転車における前輪駆動装置の側面図である。 当該自転車における前輪駆動装置の内方向可変の両軸接合器の第一実施例の組立斜視拡大図である。 当該自転車における前輪駆動装置の内方向可変の両軸接合器の第二実施例の正視拡大図である。 当該自転車における前輪駆動装置の第二実施例の側面図である。 当該自転車における前輪駆動装置の第三実施例の側面図である。 当該自転車における前輪駆動装置の三輪型自転車に応用された場合の実施状態を示す正面図である。

符号の説明

１０ ペダル
１１ クランク
１２ 固定フレーム
１３ ハンガ小物
１４ 後輪
１５ シート
１６ 延長固定フレーム
１７ 後輪車軸
２０ 前輪
２１ ハブ
２２ Ｕ型輪座
３０ 第一駆動アッセンブリ
３１ 大ギヤ
３２ 第一チェーン
３３ 第一アイドラーギヤ
３４ 第一サポートステム
３５ 第一ベアリング
４０ 方向可変の両軸接合器
４１ ユニバーサルジョイント アッセンブリ
４２ 第一ユニバーサルジョイント
４３ 第二ユニバーサルジョイント
４４ 中間シャフト
４５ 弾性ジョイント
５０ 第二駆動アッセンブリ
５１ 第二アイドラーギヤ
５２ 第二チェーン
５３ 従動チェーンギヤ
５４ 第二サポートステム
５５ 第二軸受け
５６ 中間同軸アイドラーセット
５７ 第三チェーン
５８ 第一連続パイプ
５９ 第二連続パイプ
６０ 操縦ステム
６１ ハイドル
６２ ハンドルステム
６３ ヘッドチューブ
６４ 前フォーク
７０ 緩衝器

Claims (7)

1. 自転車における前輪駆動装置であって、次の部分を含む：
   一つの前輪、
   一対の漕ぐことによって動力を生じるペダル、
   当該ペダルを取り付ける固定フレーム、
   当該前輪を装着し、なお、それを操縦し方向転換を行うための操縦アッセンブリ、当該操縦アッセンブリは固定フレームと相対的に方向転換ができる様式に依り連結されている、
   当該ペダルに連接され、当該前輪の第一側面に位置し、且つ当該固定フレームに取り付けられている第一駆動アッセンブリ、当該前輪に連接され、当該前輪に相対的な第二側面に位置し、且つ当該操縦アッセンブリの上に装着された第二駆動アッセンブリ、更に当該第一駆動アッセンブリの動力を第二駆動アッセンブリに伝える為の方向可変の両軸接合器、それは第一、第二駆動アッセンブリの間で異なる偏向角を生じることを許容する方式で動力を当該第一駆動アッセンブリから第二駆動アッセンブリに伝達し、その動力を当該前輪に伝えるものである。
2. 前記の第一駆動アッセンブリはペダルと同期的に動く大ギヤ、当該固定フレームの上に取り付けられた第一サポートステム、当該サポートステムの上に装着された第一アイドラーギヤ、そして大ギヤと当該第一アイドラーギヤ間に掛けられ、動力を伝達する為の第一チェーン等を含む、請求項1に記載の自転車における前輪駆動装置。
3. 前記の第二駆動アッセンブリは前輪と繋がって同期的に廻転する一個の従動チェーンギヤ、当該第二サポートステムに装置された一つの第二アイドラーギヤ、ならび当該従動チェーンギヤと第二アイドラーギヤとの間に掛けられ、動力を伝達する為の第二チェーン等を含む、請求項1に記載の自転車における前輪駆動装置。
4. 前記の方向可変の両軸接合器は、一つのユニバーサルジョイントであって、それは個別に当該第一と第二駆動アッセンブリと連接された一組の第一と第二ユニバーサルジョイント、ならび第一と第二ユニバーサルジョイントの中間に繋がったシャフト等を含む、請求項1に記載の自転車における前輪駆動装置。
5. 前記の方向可変の両軸接合器は、それぞれ第一と第二駆動アッセンブリに連接された一つの弾性ジョイントである、請求項1に記載の自転車における前輪駆動装置。
6. 前記の固定フレームは操縦ステムの前に伸びた延長フレームがあり、当該ペダルは延長フレームの上に取り付けられている、請求項1に記載の自転車における前輪駆動装置。
7. 前記の第二駆動アッセンブリはなお中間同軸アイドラーギヤセットを含み、当該第二チェーンは第二アイドラーギヤの動力を当該中間同軸アイドラーギヤセットに伝え、さらに、第三チェーンによってその動力を当該従動チェーンギヤに伝える。当該中間同軸アイドラーギヤセットは枢軸でお互いに連接された第一と第二連続パイプのエルボ型連続パイプの枢軸上に装置されていて、それによって、当該第二アイドラーギヤと従動チェーンギヤとの間に垂直方向に起る相対的移動を許容することができるのである、請求項３に記載の自転車における前輪駆動装置。

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