JP2006199113A - ロック機構 - Google Patents

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Abstract

【課題】フレームに対する回転体をロック又は解除する操作が簡単で、転倒や他車との干渉による破損を防止できるロック装置の提供。
【解決手段】フレーム14に固着された上ワン24に係合部24bを形成し、前ホークステム32にベース37が固定され、アーム38がシャフト41を中心にベース37に対して揺動可能に支持される。アーム38の一端部に、係合部24bと係合可能な固定片39を設け、アーム38の他端部は係合部24b回りに沿って延出され、支持部38bがナット43を介してインナワイヤ46に連結される。インナワイヤ46はハンドル12に設けられた操作装置18によって軸線方向に移動し、インナワイヤ46が引かれると、アーム38が揺動し固定片39の歯型部39aが係合部24bと係合し、前ホークステム32の回転がロックされる。インナワイヤ46が元の位置に戻ると、アーム38が揺動して歯型部39aの係合が解除される。
【選択図】図6

Description

本発明は、自転車等に設けられ、車体フレームに対して相対回転する回転体の回転をロックするロック機構に関する。
従来から、自転車等の車体フレームのヘッド部分には、車体フレームに対して相対回転するハンドルの回転をロックするロック装置が設けられている。
このようなロック装置としては、例えば、車体フレームのヘッド部分に設けられた玉受の外周を歯型状に形成し、歯型部を有する係合部材を玉受に係合させることにより、係合部材と連結されたハンドルをロックするものがある。車体フレームのヘッド部分には、係合部材を動作させるロックレバーが設けられており、ユーザーがロックレバーを操作することによってハンドルのロック又はロック解除を行うように構成されている(例えば特許文献1を参照)。
しかし、このロック装置では、ハンドルをロックする際に、ユーザーがヘッド部分まで手を伸ばしてロックレバーを操作する必要があり、特に狭い駐輪場では操作しにくく不便である。また、ハンドルの上部に前かごを取り付けた自転車では、ロックレバーを操作する際に前かごが邪魔になる。
このような不具合に対する対策として、ヘッド部分に設けられたロックレバーとスタンド装置に設けられた脚可動部とをワイヤで連結し、ユーザーがスタンドをかける操作と同時にハンドルのロック操作が行われるようにした自転車用のロック装置が提案されている(例えば特許文献2を参照)。
しかし、このロック装置では、駐輪の際に重い荷物や子供を前かごに乗せている状態でスタンドをかけると、前かごの重みによりハンドルが回転し、不安定になって自転車が転倒するという危険がある。また、片方の手でハンドルを支えながら、もう一方の手と足でスタンドを掛ける必要があり、操作が不便である。
また、このロック装置では、外周を歯型状に形成した下ワンに係合部材を移動させて係合又は係合解除させており、係合部材の適切な移動距離と押圧力(噛合力)を得るためにロックレバーがヘッド部分の外側に大きく突き出している。このため、自転車が転倒した場合や駐輪時に他の自転車などと干渉した場合に、ロック装置のロックレバーなどが破損しやすいという問題点がある。
特許第2861079号公報 特開2004−322805号公報
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ロック及びロック解除の操作がしやすく、また車体の転倒や他車との干渉などによる破損を防止できるロック機構を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、車体フレームに対して相対回転する回転体の回転をロックするロック機構であって、前記車体フレームの外周に設けられた係合部と、前記回転体に設けられ、揺動して前記係合部と係合可能なアームとを備え、前記アームは前記係合部との係合位置付近を支点として、一端部が係合部と係合し、他端部が係合部回りに沿って延出し、操作部材に連結され、手元操作によって前記操作部材を動作させる操作手段を有することを特徴としている。
請求項1に記載の発明では、車体フレームの外周に係合部が設けられており、車体フレームに対して相対回転する回転体に設けられたアームが揺動して係合部と係合可能となっている。アームは、係合部との係合位置付近を支点として、一端部が係合部と係合し、他端部が係合部回りに沿って延出して操作部材に連結されている。そして、操作手段を手元操作することによって操作部材が動作し、操作部材に他端部が連結されたアームが揺動し、アームの一端部が係合部に係合する。その際、アームを係合部回りに沿うように延出させ、支点からの距離を長くしたので、操作部材によってアームの他端部に作用させる力が小さくても、てこの原理でアームの一端部が係合部と係合する方向へ移動する。これにより、操作時に大きな力が必要でなくなると共に、ロック機構がコンパクトな形状となり、ロック機構が車体フレームの外側に突出するのを防止できる。このため、車体フレームの転倒時や停車時の他車との干渉などによるロック機構の破損を防止することが可能となる。
また、ユーザーは操作手段を手元操作することによって、回転体の回転をロックするため、操作が簡単であり、片手で回転体を支えてもう一方の手でロック機構を操作する必要がなく、転倒などの危険が回避される。
請求項2に記載の発明は、車体フレームに対して相対回転する回転体の回転をロックするロック機構であって、前記回転体の外周に設けられた係合部と、前記車体フレームに設けられ、揺動して前記係合部と係合可能なアームとを備え、前記アームは前記係合部との係合位置付近を支点として、一端部が係合部と係合し、他端部が係合部回りに沿って延出し、操作部材に連結され、手元操作によって前記操作部材を動作させる操作手段を有することを特徴としている。
請求項2に記載の発明では、請求項1とは逆に、車体フレームに対して相対回転する回転体の外周に係合部が設けられており、車体フレームに設けられたアームが揺動して係合部と係合可能となっている。このような構成でも、操作部材によってアームの他端部に作用させる力が小さくても、てこの原理でアームの一端部が係合部と係合する方向へ移動するため、操作時に大きな力が必要でなくなると共に、ロック機構がコンパクトな形状となる。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載のロック機構において、前記回転体に所定値以上のトルクが加わったときに、前記アームを揺動させて前記係合部と前記アームとの係合を解除する強制解除機構を有することを特徴としている。
請求項3に記載の発明では、回転体に所定値以上のトルクが加わったときに、強制解除機構によってアームが揺動し、係合部とアームとの係合が解除される。このため、回転体を強制的に回転させることが可能となり、例えば当該機構を二輪車のハンドルのロック機構に採用した場合、万一、ロックを解除するのを忘れて、ロック状態のまま走り出したとしても、車体フレームの転倒などの危険が回避される。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のロック機構において、前記強制解除機構は、前記アームの他端部に設けられた支持部と、前記支持部を貫通して移動可能とされ前記操作部材に連結された連結部材と、前記支持部に設けられ、前記アームが前記係合部をロックする方向へ前記連結部材を付勢する付勢手段とを有することを特徴としている。
請求項4に記載の発明では、操作部材に連結された連結部材がアームの他端部に設けられた支持部を貫通して移動可能されており、支持部に設けられた付勢手段によってアームが係合部をロックする方向へ連結部材が付勢されている。回転体に所定値以上のトルクが加わると、付勢手段の力に抗して支持部が移動し、アームが揺動してアームと係合部との係合が解除される。解除時には大きな力を必要としないため、強制解除機構を軽量化できる。
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の構成において、前記付勢手段が連結部材を付勢する強さを調整する調整機構を有することを特徴としている。
請求項5に記載の発明では、調整機構によって付勢手段が連結部材を付勢する強さが調整されるので、係合部とアームとの係合を解除させる強さを調整することが可能となる。
請求項6に記載の発明は、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のロック機構において、前記操作手段は、回動して前記操作部材を移動させる操作レバーと、前記回転体のロックが解除されているときに、前記係合部と前記アームとが係合されないように前記操作レバーの移動をロックするセーフティ機構とを有することを特徴としている。
請求項6に記載の発明では、回転体のロックが解除されているときに、セーフティ機構によって操作レバーの移動がロックされるので、操作部材が移動して係合部とアームとが係合されることがない。このため、回転体の回転時に誤動作によって回転がロックされることがなく、転倒などの危険が回避される。
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載のロック機構において、前記セーフティ機構は、前記操作レバーにスライド可能に取り付けられたロック部材と、前記ロック部材が当接し前記操作レバーの回動を規制するストッパーと、前記ロック部材がストッパーに当接する位置へ付勢するバネとを有することを特徴としている。
請求項7に記載の発明では、バネによってロック部材がストッパーに当接することで、操作レバーの回動が規制されており、誤動作によって操作部材が移動して回転体がロックされることがない。また、操作レバーをバネに抗してスライドさせることで、ロック部材とストッパーとの当接が外れ、操作レバーを回動させることが可能となる。
本発明に係るロック機構は、回転体の回転をロック又はロック解除する際の操作がしやすく、またコンパクトな形状であるため、転倒や他車との干渉などによる破損を防止できる。
以下、本発明のロック機構における最良の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態であるロック機構10を用いた自転車1を示す部分斜視図である。また、図2は、図1に示すロック機構10を別の方向から見た部分斜視図である。
図1及び図2に示すように、このロック機構10は、自転車1の車体フレームであるヘッドパイプ14とハンドル12との連結部分に設けられたロック装置16と、ユーザーの手元部であるハンドル12のグリップ12a付近に取り付けられ、ロック装置16を動作させる操作装置18と、操作装置18とロック装置16とを接続する操作ワイヤ20とを備えている。ハンドル12はロック装置16の上部で左右に分岐して上方に延設されており、これらの延設部の間に前かご22が取り付けられている。
図3に示すように、ロック装置16は、ヘッドパイプ14の上端に固着される上ワン24を備えている。上ワン24の周縁にはフランジ部24aが延設されており、フランジ部24aの周囲に波形の凹凸からなる係合部24bが形成されている。上ワン24の上部には、リテーナー25を介して上玉押し26が配設される。この上玉押し26は、ハンドル12(図1参照)と一体的に回転する前ホークステム32に螺合される。前ホークステム32は、端部がヘッドパイプ14に挿入され、ヘッドパイプ14に対して相対回転が可能となっている。上玉押し26の上部には、固定片39を有するベースアッシー27が前ホークステム32に回り止めによって固定される。さらに、ベースアッシー27の上部及び周囲を覆うように本体カバー28が取り付けられる。本体カバー28の上面に前ホークステム32に螺合された中ナット29が圧接され、その上に回止め座金30が嵌合された後、止めナット31を前ホークステム32に嵌合して全体を締め付けている。
図4に示すように、ベースアッシー27は、前ホークステム32に固定されるベース37と、このベース37に対して揺動可能に取り付けられるアーム38とを備えている。アーム38の一端部は下方側に折り曲げられ、固定片39が延設されている。固定片39には、係合部24bと係合される歯型部39aが形成されている。ベース37に形成された開孔37aとアーム38及び固定片39に形成された開孔38a,39bにシャフト41が挿通され、このシャフト41にボルト40が締結される。シャフト41には、アーム38と固定片39の間にリターンバネ42が装着され、リターンバネ42の一端がベース37の係止部37bに係止され、他の一端は固定片39に当接される。これにより、図6に示すように、固定片39がリターンバネ42によって係合部24bの方向に付勢されると共に、アーム38はシャフト41を支点として揺動可能となっている。
また、図4に示すように、アーム38の他端部は係合部24b回りに沿って延出しており(図6参照)、その延出端部が折り曲げられて縦方向に支持部38bが形成されている。この支持部38bには開孔38cが形成され、この開孔38cにナット43が挿通されてバネ受けボルト44が締結される。このナット43には、固定片39と係合部24bとの係合を解除するための解除バネ45が装着され、支持部38bが軸線方向に移動可能となっている。この解除バネ45の強さは、バネ受けボルト44の締め付け位置によって調整が可能となっている。
図5及び図6に示すように、ナット43の端面にはインナワイヤ46が挿通される孔43aが形成され、孔43aの周囲にインナワイヤ46の端部46aが係止されている。インナワイヤ46はアウタワイヤ21(図1参照)の内部に移動可能に挿通されており、アウタワイヤ21の端部47は、ベース37に形成された保持部37cに取り付けられている。
図8及び図10(A)に示すように、操作装置18は、インナワイヤ46の他方側の端部46bが係止される保持部50と、ハンドル12(図1参照)に固定されるブラケット54とを備えている。保持部50には、ブラケット54に回動可能に軸支されるベース部51と、インナワイヤ46を移動させてロック装置16をロックさせる操作レバー52とが設けられている。また、ブラケット54の上方には、ワッシャー55、中ナット56を介してベース部51が配置され、さらにリターンバネ58が装着されたバネ保持部57が配置されて締め付けボルト59とナット60で締結されている。リターンバネ58の一端はブラケット54の係止部54aに係止され、他の一端は保持部50に当接されている。これにより、図8に示すように、保持部50はリターンバネ58によってインナワイヤ46の連結方向に付勢され、締め付けボルト59を中心としてブラケット54に対して回動可能となっている。
また、ブラケット54には、解除レバー62を支持する支持部54bが形成されている。支持部54bにはワッシャー61を介して解除レバー62が配置され、さらにワッシャー63とバネ65を介して止め具64で締め付けられている。バネ65の一端はブラケット54に係止され、他の一端は解除レバー62に当接されている。解除レバー62には、ベース部51に形成された突起部51bと係合可能な当接部62aが形成されている。当接部62aはバネ65によってベース部51に押圧されている。また、ベース部51には、当接部62aの側面に当たってベース部51の移動を止めるストッパー51cが設けられている。
また、ブラケット54には、インナワイヤ46が挿通される円弧状の受け部54cが形成されており、この受け部54cとカバー66の開孔66aの位置を合わせてストッパー67が嵌め込まれている。カバー66はブラケット54及び保持部50を覆うことで、誤作動を防止する。また、ストッパー67はインナワイヤ46の抜けなどの誤作動を防止する。ストッパー67にはキャップ68が装着されており、このキャップ68にアウタワイヤ21(図1参照)が連結されている。また、ブラケット54にはネジ孔54dが設けられており、カバー66がネジ69で固定される。
図10及び図11に示すように、操作装置18には、ハンドル12のロックが解除されているときに(図8参照)、保持部50の回動をロックするセーフティ機構70が設けられている。図10(B)に示すように、保持部50には操作レバー52を支持する支持部71が形成されており、支持部71が操作レバー52に形成された凹状部72に挿入される。支持部71の開口部71aにはバネ73が装着されており、操作レバー52が保持部50に対してスライド可能となっている。また、操作レバー52の保持部50側には、回動方向に溝部52bが形成され、この溝部52bの回動中心側に凸状のロック部材52aが設けられている。図11に示すように、カバー66の内側にはロック部材52aが当接する凸状のストッパー66bが形成されており、ロック部材52aがストッパー66bと当接して保持部50の回動が規制される。
次に、本実施形態のロック機構10の作用について説明する。
図8に示すように、操作装置18でハンドル12(図1参照)のロックを解除した状態では、インナワイヤ46の保持部50はリターンバネ58によって回動し、ストッパー51cが当接部62aの側面に当接している。この状態では、図5に示すように、ロック装置16内でインナワイヤ46が本体カバー28の奥側の湾曲部28aに移動しており、ナット43に支持されたアーム38が奥側に揺動している。
一方、ハンドル12をロックするときは、図8に示す操作装置18の操作レバー52をバネ73(図10参照)の圧縮方向に押しながら矢印A方向に回動させる。これにより、図9に示すように、保持部50がリターンバネ58の力に抗して回動し、バネ65の力で当接部62aがベース部51の突起部51bの内側に入り込んで突起部51bと係合し、保持部50が元の位置に戻るのが阻止される。この保持部50の回動とともにインナワイヤ46が引っ張られる。
この状態では、図6に示すように、ロック装置16内でインナワイヤ46が引っ張られ、ナット43の移動により、バネ受けボルト44、解除バネ45を介して支持部38bが移動し、アーム38がシャフト41を支点としてベース37に対して揺動する。これにより、固定片39の歯型部39aが係合部24bに係合し、ハンドル12と連結された前ホークステム32の回転がロックされる。このとき、アーム38を係合部24b回りに沿って延出し、支点のシャフト41から支持部38bまでの距離を長くしたので、インナワイヤ46の引張り力が小さくても、てこの原理でアーム38の固定片39が係合部24bと係合する方向へ移動し、確実に係合する。このため、ロック装置16全体をコンパクトな形状にすることができる。また、インナワイヤ46の張力が小さいため、ロック時の操作入力を軽減できると共に、ロック装置16全体を軽量化できる。
図7に示すように、ロック時に前ホークステム32に所定値以上のトルクが加わり、固定片39の歯型部39aと係合部24bとの係合がずれようとすると、アーム38が揺動して支持部38bが解除バネ45を圧縮させる。これにより、歯型部39aが係合部24bを乗り越え、前ホークステム32が強制的に回転する。また、解除バネ45の強さはバネ受けボルト44の締め付け位置によって調整でき、歯型部39aと係合部24bとの係合を解除する強さを調整できる。
また、図9に示すように、ハンドル12のロックを解除するときは、解除レバー62を図9中の奥側に押すことで、バネ65の力に抗して解除レバー62が回動し、当接部62aと突起部51bとの係合が外れる。これにより、図8に示すように、リターンバネ58によって保持部50及びベース部51が回動してインナワイヤ46が元の位置に戻り、ロック装置16のロックが解除される。
また、図11に示すように、ハンドル12のロックが解除された状態では(図8参照)、セーフティ機構70によって操作レバー52のロック部材52aがカバー66のストッパー66bと当接している。この状態では、ロック部材52aがストッパー66bと干渉して操作レバー52の回動がロックされているため、インナワイヤ46が移動しない。このため、自転車1の乗車時にロック装置16が誤作動してハンドル12がロックされることがなく、転倒などの危険が回避される。
一方、セーフティ機構70を解除するときは、図12に示すように、操作レバー52を図12中の奥側(図10に示すバネ73の圧縮方向)に押すことで、ロック部材52aとストッパー66bの当接が外れる。この状態で、操作レバー52を矢印B方向に回動させると、図13に示すように、ストッパー66bがロック部材52aの外側の溝部52b内に入り込む。そして、図9に示すように、ベース部51の突起部51bに当接部62aが係合されるまで、操作レバー52を回動させる。
このようなロック機構10では、ハンドル12に設けられた操作装置18をユーザーが手元で操作することができ、ハンドル12の両グリップ12aを握りながら、安定した状態で片手を離さなくてもハンドル12のロック操作を行うことができる。また、ユーザーがロック装置16まで手を伸ばす必要がないため、前かご22が邪魔になることがなく、狭い駐輪場などでも簡単にハンドル12をロックすることができる。また、ハンドル12をロックした後は、ハンドル12を支える力が少なく、自転車1のスタンドをかけるために片手をハンドル12から離しても、ふらつかない。このため、ハンドル12に気をとらわれずにスタンドをかけることができる。
また、ロック装置16がコンパクトな形状であるため、ハンドルステム下やバスケットブラケット下に収まり、自転車1の転倒や駐輪時の他車との干渉によりロック装置16が破損するのを防止できる。また、ロック機構10がコンパクトな形状であるため、オプションの子供のせを後付けする際にも幅広く対応できる。
なお、上記実施形態のロック機構10は、上ワン24に形成された係合部24bに歯型部39aを係合させるものであったが、この構成に限定するものではない。例えば、下ワンに係合部を形成してもよい。
なお、上記実施形態のロック機構10は、自転車1のハンドル12をロックするものであったが、この構成に限定するものではない。例えば、ロック装置16を自転車1の後輪側の車体フレームに取り付け、後輪を支持する回転体の回転をロックするものでもよい。
また、このロック機構10は、自転車1に限らず、自動二輪、三輪車など、回転体の回転をロックするものであれば広く適用可能である。
本発明の一実施形態に係るロック機構が用いられた自転車を示す部分斜視図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構が用いられた自転車の他の方向を示す部分斜視図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構のロック装置を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構のロック装置のベースアッシーを示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構のロック装置のロックを解除した状態を示す構成図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構のロック装置のロック状態を示す構成図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構のロック装置の前ホークステムを強制回転させる動作を示す構成図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構の操作装置のロックを解除した状態を示す構成図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構の操作装置のロック状態を示す構成図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構の操作装置を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構の操作装置のセーフティ状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構の操作装置のセーフティを解除する操作を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構の操作装置のセーフティ解除後の操作を示す斜視図である。
符号の説明
1 自転車
10 ロック機構
12a グリップ
12 ハンドル
14 ヘッドパイプ
16 ロック装置
18 操作装置(操作手段)
20 操作ワイヤ(操作部材)
21 アウタワイヤ(操作部材)
24b 係合部
24 上ワン
25 リテーナー
27 ベースアッシー
28 本体カバー
32 前ホークステム
37 ベース
37c 保持部
38 アーム
38b 支持部(強制解除機構)
39 固定片(アーム)
39a 歯型部
39b 開孔
41 シャフト
42 リターンバネ
43 ナット(連結部材)
44 ボルト(調整機構)
45 解除バネ(強制解除機構)
46 インナワイヤ(操作部材)
50 保持部
51 ベース部
52 操作レバー
52a ロック部材
52b 溝部
54 ブラケット
58 リターンバネ
62 解除レバー
66 カバー
66b ストッパー
70 セーフティ機構
73 バネ

Claims (7)

  1. 車体フレームに対して相対回転する回転体の回転をロックするロック機構であって、
    前記車体フレームの外周に設けられた係合部と、
    前記回転体に設けられ、揺動して前記係合部と係合可能なアームとを備え、
    前記アームは前記係合部との係合位置付近を支点として、一端部が係合部と係合し、他端部が係合部回りに沿って延出し、操作部材に連結され、
    手元操作によって前記操作部材を動作させる操作手段を有することを特徴とするロック機構。
  2. 車体フレームに対して相対回転する回転体の回転をロックするロック機構であって、
    前記回転体の外周に設けられた係合部と、
    前記車体フレームに設けられ、揺動して前記係合部と係合可能なアームとを備え、
    前記アームは前記係合部との係合位置付近を支点として、一端部が係合部と係合し、他端部が係合部回りに沿って延出し、操作部材に連結され、
    手元操作によって前記操作部材を動作させる操作手段を有することを特徴とするロック機構。
  3. 前記回転体に所定値以上のトルクが加わったときに、前記アームを揺動させて前記係合部と前記アームとの係合を解除する強制解除機構を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のロック機構。
  4. 前記強制解除機構は、前記アームの他端部に設けられた支持部と、前記支持部を貫通して移動可能とされ前記操作部材に連結された連結部材と、前記支持部に設けられ、前記アームが前記係合部をロックする方向へ前記連結部材を付勢する付勢手段とを有することを特徴とする請求項3に記載のロック機構。
  5. 前記付勢手段が前記連結部材を付勢する強さを調整する調整機構を有することを特徴とする請求項4に記載のロック機構。
  6. 前記操作手段は、回動して前記操作部材を移動させる操作レバーと、前記回転体のロックが解除されているときに、前記係合部と前記アームとが係合されないように前記操作レバーの移動をロックするセーフティ機構とを有することを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のロック機構。
  7. 前記セーフティ機構は、前記操作レバーにスライド可能に取り付けられたロック部材と、前記ロック部材が当接し前記操作レバーの回動を規制するストッパーと、前記ロック部材がストッパーに当接する位置へ付勢するバネとを有することを特徴とする請求項6に記載のロック機構。
JP2005011970A 2005-01-19 2005-01-19 ロック機構 Active JP4580769B2 (ja)

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