JP2009119990A - チェーンレスの自転車 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転伝達効率の良い、乗り心地のよいチェーンレスの自転車を提供することにある。
【解決手段】 前輪６側と後輪８側とを連結するフレーム２の後端のサドル３１の下方部に後輪８の中心軸９を軸支するとともに、上記後輪８に所定回転伝達比率の歯車伝達装置２１を内設して後輪８を回転駆動自在に後輪８の中心軸９にペダル１０を軸着し、自転車１を走行自在に形成している。特に、後方側に１０〜３０度傾斜したサドル支持フレーム４の下方への延長線上に後輪支持フレーム７を配設して、その下端部に後輪８を軸支し、この後輪８の少し後方に補助輪２４を配設して自転車１の後方部を支持するようにしている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、乗物分野における、特にチェーンレスの自転車に関するものである。

自転車は、老若男女に広く利用されている。その従来の自転車は、周知のとおり前後に車輪を装着していて、中央部のサドルの下方部にペダルをクランクモーションとして軸着し、ペダル部に軸着したスプロケットホイールを回転駆動し、スプロケットホイールに懸架したチェーンを旋回して後輪軸に軸着したスプロケットホイールに回転伝達し、後輪を回転して走行するようにしているものである。

しかし、ペダル部の主動軸から後輪の従動軸に懸架して連結するチェーンは、その距離の長さに比例して曲げ、捻れ、引張り等の応力を生じ、衝撃や繰り返し荷重によってチェーンが外れたり、破断するものであった。

そこで、先行特許調査したところ、特開平１１−７９０５０号公報、特開平７−２７７２５７号公報、実開平７−３７８７９号公報、特開平１０−３０６２８１号公報などが検索された。
特開平１１−７９０５０号公報 特開平７−２７７２５７号公報 実開平７−３７８７９号公報 特開平１０−３０６２８１号公報

上記特開平１１−７９０５０号公報は、チェーンレスの自転車に係るものであるが、ペダルアームを揺動支点型のてこ部材を使用して後輪駆動しているものであり、クランク回転連動のペダルに比べて走行能率がよくない。
また、特開平７−２７７２５７号公報も、チェーンレスの自転車に係るものであるが、ペダルの回転をベベルギヤを介してシャフトを回転し、後輪に回転伝達しているもので、構造は簡単であるが、ベベルギヤを介するので回転伝達効率が低くなるものである。

さらに、実開平７−３７８７９号公報も、チェーンレスの自転車に係るものであるが、チェーンレスのためサドルを自転車の中心から後方に設けざるを得ないため、上り坂や凸凹道を走行するときに、前輪が上方へ上がるのに対して乗輪者の姿勢を安定化させるものである。
またさらに、特開平１０−３０６２８１号公報には、遊星歯車をペダル部に使用した自転車に係るものであるが、シャフトを介して後輪に回転伝達しているもので、自転車の安定性はよいものの、回転伝達効率がよくない。

このようにチェーンレスの自転車についていろいろ提案がなされているが、回転伝達効率が悪かったり、乗り心地がよくないもので、回転伝達効率の良い、乗り心地のよい自転車を開発することが課題であった。

本発明は、上記のような点に鑑みたもので、上記の課題を解決するために、前輪側と後輪側とを連結するフレームの後端のサドルの下方部に後輪を軸支するとともに、上記後輪に所定回転伝達比率の歯車伝達装置を内設して後輪を回転駆動自在に後輪にペダルを軸着して自転車を走行自在に形成したことを特徴とするチェーンレスの自転車を提供するにある。

また、後輪のタイヤを装着したリムの内側に内歯車を周設し、後輪の中心部に駆動歯車を軸着し、上記内歯車と駆動歯車との間に支持アームを介して中間歯車を配設して所要の回転伝達比とした歯車伝達装置を後輪部に内設してペダルで回転駆動伝達するようにしたチェーンレスの自転車を提供するにある。

さらに、後方側に１０〜３０度傾斜したサドル支持フレームの下方への延長線上に後輪支持フレームを配設してその下端部に後輪を軸支し、この後輪の少し後方に補助輪を上下動可能として回転自在に自転車の後方部を支持するように配設したチェーンレスの自転車を提供するにある。

さらにまた、補助輪を自在継手の接続支持具を介して配設するとともに、緩衝材を介して後輪部側に配設したチェーンレスの自転車を提供するにある。

本発明のチェーンレスの自転車は、前輪側と後輪側とを連結するフレームの後端のサドルの下方部に後輪を軸支するとともに、上記後輪に所定回転伝達比率の歯車伝達装置を内設して後輪を回転駆動自在に後輪にペダルを軸着して自転車を走行自在に形成したことによって、サドル下方のペダルを通常のように踏み込んで回転駆動すると、このペダルのクランク運動で後輪に歯車伝達装置の所定の回転比率で回転駆動伝達できて自転車を効率よく走行できる。

そして、チェーンレスなので、ペダル部の主動軸から後輪の従動軸に懸架して連結するチェーンのようにその距離の長さに比例して曲げ、捻れ、引張り等の応力が生じることなく、衝撃や繰り返し荷重によってチェーンが外れたり、破断することもなく、自転車を心地よく走行できる。

また、後輪のタイヤを装着したリムの内側に内歯車を周設し、後輪の中心部に駆動歯車を軸着し、上記内歯車と駆動歯車との間に支持アームを介して中間歯車を配設して所要の回転伝達比とした歯車伝達装置を後輪部に内設してペダルで回転駆動伝達するようにすることによって、上記したペダルのクランク回転を歯車伝達機構を介して後輪のリムに回転伝達して後輪を走行駆動できる。

さらに、後方側に１０〜３０度傾斜したサドル支持フレームの下方への延長線上に後輪支持フレームを配設してその下端部に後輪を軸支し、この後輪の少し後方に補助輪を上下動可能として回転自在に自転車の後方部を支持するように配設することによって、サドルの下方部に後輪が位置して後輪をペダルを踏み込んでクランク駆動して、上り坂や凸凹道等でも、自転車の前輪側が浮き上がって不安定になるのを補助輪で支持でき、安定して走行できる。

さらにまた、補助輪を自在継手の接続支持具を介して配設するとともに、緩衝材を介して後輪部側に配設したことによって、上記したペダルの踏み込みで生じる自転車の振れを防止して転倒防止がはかれ、安全に走行できる。

本発明のチェーンレスの自転車は、前輪側と後輪側とを連結するフレームの後端のサドルの下方部に後輪を軸支するとともに、上記後輪に所定回転伝達比率の歯車伝達装置を内設して後輪を回転駆動自在に後輪にペダルを軸着して自転車を走行自在に形成したことを特徴としている。

チェーンレスの自転車１は、図１のように小型のもので、本体フレーム２の前後にハンドル支持フレーム３とサドル支持フレーム４をほぼ平行状に少し後方へ１０〜３０度傾斜して配設し、上記ハンドル支持フレーム３の下方部に本体フレーム２から二又状の前輪支持フレーム５を支着してその下端部にやや小径の前輪６を枢着し、サドル支持フレーム４の下方部に本体フレーム２から二又状の後輪支持フレーム７を支着してその下端部に前輪６と同一径のやや小径の後輪８を枢着し、この後輪８のハブシャフトである中心軸９にペダル１０をクランク１１を介して取着して、自転車１を円滑に走行駆動できるようにしている。

上記後輪８は、図２（ａ）、（ｂ）のように上記した二又状の後輪支持フレーム７や後述する補強用フレームに後輪８の両側のホイールカバー１２をスペーサー１３を介して固定具１４でそれぞれ取着して、その中心に中心軸９を旋回可能に軸着し、この中心軸９の中央に駆動歯車１５を取着し、この駆動歯車１５のまわりに軸対称状に（図上３個）支持アーム１６に中間歯車１７（図上２個）をそれぞれ取着するとともに支持アーム１６を上記ホイールカバー１２や後輪支持フレーム７、補強用フレーム２３に固定し、この中間歯車１７の内側を駆動歯車１５にそれぞれ係合するとともに、外側を後輪８のタイヤ１８を装着するリム１９の内周面に設けた内歯車２０にそれぞれ内接して係合した歯車伝達装置２１をホイールカバー１２間に内設している。

そして、このように形成したホイールカバー１２の外周部に、図２（ａ）、（ｂ）のように軸受２２を取り付けてリム１９を円滑に回転可能に装着し、中心軸９に上記したようにクランク１１を取着してペダル１０で歯車伝達装置２１を所定の回転比率で回転駆動してリム１９に回転伝達し、後輪８を所定の回転速度で回転駆動して自転車１を走行するようにしている。

上記歯車伝達装置２１の各歯車等は、所要のモジュールのインボリュートの歯形とした同一曲線のものとして、従来のチェーン懸架の自転車と同じ速度となる歯車列として走行するようにできる。なお、必要により、歯車列を増加したりして可変速伝達とすることもできる。

このように中心軸９の中心に駆動歯車１５を装着し、軸対称状のＹ字状等として配設した支持アーム１６に中間歯車１７を配設することで、後輪８のリム１９からの荷重の偏重による歪みを防止し、チェーン駆動やドライブシャフト等の応力や動摩擦係数を低減して、歯車伝達装置２１による円滑な円運動による伝達効率のよい走行機能を奏するものである。なお、支持アーム１６を介することなく、中間歯車１７をホイールカバー１２等に軸支することも可能である。

また、後輪支持フレーム７の両辺にホイールカバー１２をそれぞれ固定することにより、歯車伝達装置２１は確実に所定の連動を行い、かつホイールカバー１２は固定した状態でその周部のリム１９を介して後輪８が回転するので、チェーンのように衣類や手足の巻き込みが防止できる。さらに、ホイールカバー１２をＡＢＳ樹脂一体成形円板とすることで、リム取付ねじ等の緩みから生じる車輪の振れを防止できる。また、図１のように後輪７の中心軸９部には、本体フレーム２から補強用フレーム２３を適宜に突設して支持し、上記したように後輪８を強固に支持するようにできる。

上記した自転車１には、図１のようにその後部にやや小径の補助輪２４を前輪６、後輪８と一列状に取り付けることが好ましく、特にサドル支持フレーム４部に図３のような自在継手の接続支持具２５を介して補助輪支持フレーム２６を接続してその下端部に左右に傾斜可能や上下に揺動可能に軸支し、上り坂や凸凹道等でも自転車の前輪側が浮き上がって不安定になるのを補助輪２４で支持でき、また旋回する場合にも補助輪２４で支持できて、安定して走行できるようにするのが好ましい。接続支持具２５は、図のように軸受を装着して接続するのが円滑に操作できて好ましい。

また、上記補助輪２４は、図１のように上記後輪８の軸支部に図４のようなコイルスプリングなどのショックアブソーバーの緩衝材２７を介して補助フレーム２８を接続し、この補助輪２４によってペダル１０の踏み込みで生じる慣性による転倒の防止をはかることができ、自在継手の接続支持具２５、ショックアブソーバーの緩衝材２７によって上記自転車１の走行時のふらつきを調整し、前後、左右の均衡を良好に保持して走行するようにできる。補助輪２４は２輪とするのが自転車１を安定して走行でき、特に老人や子供用に好ましい。２９はさらなる補助支持材で、適宜に補強できる。３０はハンドル、３１はサドルである。

上記自転車１は、車輪サイズが１２インチ（３０ｃｍ）以下の小型のものがスポークを不要としてホイールカバー１２に上記のようにできて有効であり、また補助輪２４は前輪６と後輪８間のホイールベースの１／２〜１位の間隔で後輪８の後方に配置するのが自転車１のバランス上好ましく、さらに補助輪２４は常時接地状態に位置するよりも、前輪６が浮き上がり状態となるときに接地して自転車１を支持できるように配置するのが運転しやすくて好ましい。

また、図５のように歯車伝達装置２１として、駆動歯車１５に支持アーム１６に装着した第１複合歯車とした第１子歯車１７ａを係合して、その第１親歯車１７ｂに次の第２複合歯車とした第２子歯車１７ｃを係合して、その第２親歯車１７ｄにリム１９内側のうち歯車２０をそれぞれ係合して後輪８を所定の回転速度で駆動するようにできる。

またさらに、図６（ａ）、（ｂ）のように上記した支持アーム１６をそれぞれホイールカバー１２や補強用フレーム２３等に固定せずに駆動歯車１５のまわりに回転自在に配設して、遊星歯車列の歯車伝達装置２１として後輪８を所定の回転速度で駆動するようにできる。

なお、近年自転車の盗難が増加していることから、図７のように自転車１のハンドル３１部を着脱可能として、駐輪時に取り外したり、折り曲げ状態として固定したりして防犯をはかったり、折り曲げ自転車とするなど、本発明の上記した趣旨にもとづいた他の変形態様を採択することができる。

図１〜図４は、本発明の一実施例を示すもので、自転車１は簡易に乗れる小型のもので、本体フレーム２の前後にハンドル支持フレーム３とサドル支持フレーム４をほぼ平行状に少し後方へ２０度傾斜して支着し、上記ハンドル支持フレーム３の下方部に本体フレーム２から二又状の前輪支持フレーム５を支着してその下端部に３０ｃｍの小径の前輪６を枢着し、サドル支持フレーム４の下方部に本体フレーム２から二又状の後輪支持フレーム７を支着して本体フレーム２の前端部側から補強用フレーム２３を後輪支持フレーム７の下端部に架設してこれらの下端部の交差部に前輪６と同一径の３０ｃｍの後輪８を枢着し、この後輪８のハブシャフトの中心軸９にペダル１０をクランク１１を介して取着して自転車１を通常のチェーン式の自転車のように足を身体よりもやや前方でペダル１０を踏み込んで回転して走行駆動するようにしている。

上記後輪８は、図２（ａ）、（ｂ）のように後輪８の両側にＡＢＳ樹脂で一体成形のホイールカバー１２を配設してスペーサー１３を介して固定具１４で軸支し、このホイールカバー１２の両側をハンドル支持フレーム３側から二又状の後輪支持フレーム７側に架設した補強用フレーム２３と後輪支持フレーム７の交差部に取着している。そして、その中心軸９に駆動歯車１５を固着し、駆動歯車１５のまわりに軸対称状にホイールカバー１２に固定した３個の支持アーム１６をＹ字状として配設して中間歯車１７を２個それぞれ取着して、中間歯車１７の内側を駆動歯車１５に、外側を後輪８のタイヤ１８を装着するリム１９の内周面に設けた内歯車２０に係合してホイールカバー１２間に内設している。

そして、上記した歯車伝達装置２１を内設した両側のホイールカバー１２の外周部に軸受２２を取り付けてリム１９を円滑に回転可能に装着し、上記歯車伝達装置２１を従来のチェーン懸架の自転車と同じ速度となる歯車比の所定の回転比率として後輪８を所定の回転速度で回転駆動して自転車１を回転効率よく走行できるようにしている。特に、歯形をインボリュートとすることによって、軸間距離が多少違っても正しくかみ合って速比に影響なくできる。

上記した自転車１には、図１のようにその後部に２０ｃｍの小径の補助輪２４を前輪６、後輪８と一列状に２輪を取り付け、サドル支持フレーム４部に図３のような自在継手の接続支持具２５を介して補助輪支持フレーム２６を接続し、上り坂や凸凹道等でも補助輪２４で支持できて安定して走行できるようにしている。

上記補助輪２４には、図１のように上記後輪８の軸支部に図４のようなコイルスプリングのショックアブソーバーの緩衝材２７を介して補助フレーム２８を接続し、この補助輪２４によってペダル１０の踏み込みで生じる慣性による転倒の防止をはかり、自在継手の接続支持具２５、ショックアブソーバーの緩衝材２７によって上記自転車１の走行時のふらつきを調整し、特に補助輪２４を2輪とすることで前後、左右の均衡を良好に保持できて走行できようにしている。

上記した自転車１に乗って、サドル３１の下方のペダル１０を通常のように足を踏み込んで回転すると、ペダル１０のクランク運動で後輪８の中心軸９に軸着した駆動歯車１５を回転し、２個の中間歯車１７で駆動歯車１５と同一方向に回転伝達してリム１９の内歯車２０に同一方向に回転伝達して、所定の回転比率で回転駆動伝達でき、自転車を効率よく円滑に走行できる。特に、チェーンレスなので、ペダル部の主動軸から後輪の従動軸に懸架して連結するチェーンの距離の長さに比例した曲げ、捻れ、引張り等の応力が生じなく、衝撃や繰り返し荷重によってチェーンが外れたり、破断することもなく、故障も少なく、心地よく走行できる。しかも、折り畳みも簡単な構造としてできる。

また、ペダル１０のクランク回転を歯車伝達装置２１を介して後輪８のリム１９に回転伝達して後輪８を走行駆動でき、上り坂や凸凹道等で自転車１の前輪６側が浮き上がって不安定になるのを補助輪２４で支持できて安定して走行できるとともに、ペダル１０の踏み込みで生じる自転車１の振れを防止でき、転倒防止がはかれ、安全に走行できる。

図５は、本発明の他の実施例で、歯車伝達装置２１として、駆動歯車１５に支持アーム１６に装着した第１複合歯車とした第１子歯車１７ａを係合して、その第１親歯車１７ｂに次の第２複合歯車とした第２子歯車１７ｃを係合して、その第２親歯車１７ｄにリム１９内側のうち歯車２０をそれぞれ係合して後輪８を所定の増速回転速度で駆動するようにしたものである。

図６は、本発明のさらに他の実施例で、支持アーム１６をそれぞれホイールカバー１２や補強用フレーム２３等に固定せずに駆動歯車１５のまわりに回転自在に配設して遊星歯車列の歯車伝達装置２１として後輪８を所定の回転速度で駆動するようにしたものである。

なお、ペダル１０の回転とリム１９の回転を同一方向となるように支持アーム１６に中間歯車１７を２個としたが、適宜数とすることもでき、さらに駆動歯車１５を中心軸９に取着することが好ましいが、必要により偏心させて適宜径の中間歯車を左右対称状に配設するなど、本発明の趣旨にもとづいて適宜の変形態様を実施することができる。

また、図７のように上記自転車１のハンドル３０部を着脱可能として、駐輪時に取り外したり、折り曲げ状態とし、防犯をはかることもできる。

本発明の車輪カバー等を省略した一実施例の概略斜視図、 同上の後輪部のホイールカバーを外した側面図（ａ）と一部省略した説明用の縦断面図（ｂ）、 同上の補助輪支持部の接続支持具の傾斜図（ａ）と説明用断面図（ｂ）、 同上の緩衝材の説明用断面図、 同上の他の実施例の後輪部のホイールカバーを外した側面図、 同上のさらに他の実施例の後輪部のホイールカバーを外した側面図（ａ）と一部省略した説明用の縦断面図（ｂ）、 同上の他の実施例のハンドル部の傾斜図。

符号の説明

１…自転車 ２…本体フレーム ３…ハンドル支持フレーム ４…サドル支持フレーム ５…前輪支持フレーム ６…前輪
８…後輪 ９…中心軸 １０…ペダル
１１…クランク １２…ホイールカバー １５…駆動歯車
１６…支持アーム １７…中間歯車 １８…タイヤ
１９…リム ２０…内歯車 ２１…歯車伝達装置
２３…補強用フレーム ２４…補助輪 ３１…サドル

Claims (4)

1. 前輪側と後輪側とを連結するフレームの後端のサドルの下方部に後輪を軸支するとともに、上記後輪に所定回転伝達比率の歯車伝達装置を内設して後輪を回転駆動自在に後輪にペダルを軸着して自転車を走行自在に形成したことを特徴とするチェーンレスの自転車。
2. 後輪のタイヤを装着したリムの内側に内歯車を周設し、後輪の中心部に駆動歯車を軸着し、上記内歯車と駆動歯車との間に支持アームを介して中間歯車を配設して所要の回転伝達比とした歯車伝達装置を後輪部に内設してペダルで回転駆動伝達するようにした請求項１に記載のチェーンレスの自転車。
3. 後方側に１０〜３０度傾斜したサドル支持フレームの下方への延長線上に後輪支持フレームを配設してその下端部に後輪を軸支し、この後輪の少し後方に補助輪を上下動可能として回転自在に自転車の後方部を支持するように配設した請求項１または２に記載のチェーンレスの自転車。
4. 補助輪を自在継手の接続支持具を介して配設するとともに、緩衝材を介して後輪部側に配設した請求項１ないし３のいずれかに記載のチェーンレスの自転車。

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