JP2009214861A - 自転車の折りたたみフレーム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 自転車用フレームにおいてフレームを折りたたみ可能な構造としながらも、高い剛性と操安性の向上をはかる。
【解決手段】 ヘッドチューブとトップチューブ、ダウンチューブ及び外筒からなる前三角フレームと、シートステー、チェーンステー及びシートチューブからなる後ろ三角フレームで構成されており、ボトムブラケット前方に軸支されたピボットに支柱が前後方向に回動可能に固設されてなり、該支柱には前記外筒が回動可能に差し込まれている。よって前記前三角フレームと支柱はピボットと一体となって前後に回動可能である。また前三角フレームは支柱を中心軸として回動可能である。したがって前三角フレームを後輪側へ折りたたむ事が可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、自転車における折りたたみフレーム構造に関するものである。

従来の自転車におけるフレーム構造としては、スポーツ車に多く採用されている前三角フレームと後ろ三角フレームからなるダイヤモンドフレームが一般的である。

また、折りたたみ自転車のフレーム構造としては、例えば特開平７−１６７０９３に示すように、伸縮可能なハンドルポストとシートポストとを前方へ回転可能にヒンジによって枢着し、フレームはヘッドチューブの前方よりメインフレーム，ギヤボックスフレーム及びリヤフレームに分割してそれぞれヒンジによって回転折り曲げ可能に枢着連結し、ヘッドチューブはメインフレームと折畳み可能であり、ハンドルポスト，シートポスト，各フレーム，及び前輪と後輪はフレームの中心線と平行に折畳み可能とした構成を特徴とする折りたたみ自転車が提示されている。

上記いずれの構造も、ヘッドチューブとシートチューブはそれらを接続するチューブにより、固定されてなるものである。
特開平７−１６７０９３号公報

しかしながら、前述した従来の自転車のフレーム構造においては、下記のような問題点があった。

いわゆる前三角フレーム、後ろ三角フレームは固定されている構造であることから、前輪を取り外しても依然としてフレーム部は大きくかさばることになるため、携行や収納には不便であった。

また、折りたたみ自転車において広く用いられるヘッドチューブとシートチューブを横棒状のフレームで接続し、該フレーム中央をヒンジで折りたたむ形式においては、応力のかかる横棒状のフレームにヒンジが配設されるため、ヒンジ部でのがたつきの発生や、剛性不足が多くみられる。

本発明は前記のような従来技術の問題点に鑑みて、フレームを折りたたみ可能な構造として携行や収納が容易にすると共に、高い剛性の確保を図った自転車のフレーム構造を提供することを目的とするものである

前記課題を解決するため、本発明の自転車用フレームは下記のような構成とした。

前輪のフォークを回転自在に支持するヘッドチューブから後方に三角状に配置されたトップチューブ、ダウンチューブ及び外筒からなる前三角フレームと、後輪を支持する左右一対のシートステー及びチェーンステーが配置されており、該チェーンステーの前端部はボトムブラケットに連結されており、後輪の車軸を支持する該チェーンステーのそれぞれの後端部には、やはり左右一対のシートステーの下端部が連結され、該シートステーの上端部は前記ボトムブラケットに接合されたシートチューブの上部に連結されてなる後ろ三角フレームからなる。

前記ボトムブラケットからは前方に向け左右にピボットステー板が配設され、該ピボットステー板前端にはピボットが該ピボットステー板に左右から挟まれるように取り付けられている。該ピボットは車体に対して左右方向に中心軸を持ち、回動自在に取り付けられている。

前記ピボットにはその中心軸と直角方向に支柱が固設されており、該支柱の外側には前記外筒が差し込まれている。

外筒はヘッドチューブと同様に上下にヘッドセットが配設されており、支柱にかぶせた際は該支柱下部に設けられたヘッドセットストッパーにより下側ヘッドセットを支持する。

また支柱上部は外筒上端より突出しており、該外筒が脱落しないようストッパー構造を支柱上部に有する。

上記のような構造であるため、前記外筒は支柱軸を中心として回動自由である。

前記ヘッドチューブ、トップチューブ、ダウンチューブ、支柱に外装された外筒と支柱、及びピボットは連結されているため、ピボットを中心軸として前三角フレームは一体となって回動が可能である。

また、前記ヘッドチューブ、トップチューブ、ダウンチューブ、及び支柱に外装された外筒は固設され一体であるため支柱を中心軸として回動可能である。

前記外筒上部にはフレーム展開時にシートチューブ方向に向くようにコの字型のブラケットが固設されている。該ブラケット腕部には車体に対して左右方向に固定穴が穿設されており、ボルト等の固定手段が取り付けられている。

前記シートチューブには前記ブラケットの腕部内側に嵌入する位置にブラケット受けが固設されている。該ブラケット受けはブラケットに取り付けられているボルト等の固定手段を受けるように切り欠きが設けられている。

乗車時は乗員の荷重により、シートチューブが押し下げられ、前三角フレームもピボットを中心軸としてシートチューブ側に押し付けられるため、前記ブラケットが前記ブラケット受けへと突き当たる。その際、該ブラケットに取り付けられたボルト等の固定手段の首下部分がブラケット受けの切り欠きにはまり込むと共に突き当たり、荷重を受け止める。また、同時にシートチューブと外筒の相対位置を決めている。

さらにコの字型のブラケットにブラケット受けが嵌入することで、左右方向の動きが規制される。またボルト等の固定手段を締め付けることで、該ブラケットとブラケット受けのクリアランスを減少させ、がたつきを抑止する。

ピボット外周面の支柱固設部後方、ボトムブラケット側にはストッパーアームが固設されている。

該ストッパーアームはピボットステー板の内側の幅よりわずかに狭い幅で形成されており、該ストッパーアーム先端部側面には車体に対して左右方向に固定穴が穿設されている。

前記ピボットステー板にはストッパーアーム固定穴が穿設されている。該ストッパーアーム固定穴はブラケットに取り付けられた固定手段とブラケット受けを突き当てた状態で、前記ストッパーアームの固定穴と同軸になるように穿設されている。

乗車時はストッパーアーム固定穴とストッパーアーム先端の固定穴を合わせてボルト等の固定手段で固定する。これにより、乗車時におけるブラケットとブラケット受けの脱落を防止できる。

前述した本発明の自転車用フレームを折りたたむ際は前記ブラケットとブラケット受けの固定手段を緩めると共に、前記ピボットステー板にストッパーアームを固定している固定手段を取り外し、ピボットを軸として前三角フレームを前方へ回動させた後、支柱を軸として前三角フレームを後輪側へ回転させる。

その際、一般的に自転車の変速機は乗員の右側に配置されていることから、よりコンパクトに車体を収めるためには、前三角フレームは乗員の左側に回転することが望ましい。

本発明は以上のような構造とすることで課題を解決した。

本発明は以上のような構成であることから、乗車時に応力のかかるトップチューブ及びダウンチューブにヒンジ等の折りたたみ構造を設けていないため、ヒンジ部に応力がかかることによるガタつきの発生がなく、高い剛性を維持したままフレームを折りたたみ構造とすることが可能である。

本発明を実施するための最良の形態について、自転車用フレームの構造図を示し、以下実施の形態を説明する。尚、本発明とは直接関係のない構成部品については、説明を省略した。

ヘッドチューブ１の上方にはトップチューブ２が、また該ヘッドチューブ１の下方にはダウンチューブ３がそれぞれ溶接されている。

前記トップチューブ２とダウンチューブ３の後端はそれぞれ外筒４に溶接されている。

該外筒４の上下端にはヘッドセット５ａ、５ｂが取り付けられている。

前記外筒４の上部にはシートチューブ６に向けてコの字形状のブラケット７が溶接されている。

該ブラケット７の腕部には車体に対して左右方向に固定穴８ａ、８ｂが穿設されており、該固定穴８ａ、８ｂにはボルト（図示せず）が挿通されており、ナット（図示せず）で固定されている。この固定手段はボルトとナットに限らず、締め付けができるものならよく、クイックリリースも使用できる。

ボトムブラケット９後方には左右一対のチェーンステー１０が溶接されており、該チェーンステー１０のそれぞれの後端部には後輪１１の車軸を支持する後ろ爪１２が配設されている。該後ろ爪１２にはやはり左右一対のシートステー１３の下端部が溶接され、該シートステー１３の上端部はシートチューブ６の上方に溶接されている。

また、前記ボトムブラケット９の両端には左右一対のピボットステー板１４ａ、１４ｂが前方に向け、溶接されている。

該ピボットステー板１４ａ、１４ｂ前端にはピボット取付穴１５ａ、１５ｂが設けられており、ボルト（図示せず）とナット（図示せず）等の固定手段を介してピボット１６が回動自在に取り付けられている。

また、該ピボット１６の外周面には円筒状の支柱１７がピボット１６中心軸と直角方向に溶接されている。

該支柱１７は上部外周に雄ネジ部１８が形成されている。

また、前記支柱１７下部にはリング状のヘッドセットストッパー１９が溶接されている。

前記支柱１７にはヘッドチューブ１、トップチューブ２、ダウンチューブ３と一体となっている外筒４を差し込む。

該外筒４の下部に配設されている下側ヘッドセット５ｂは前記ヘッドセットストッパー１９に突き当たる。

尚、前記支柱１７は外筒４を挿入した際に上部が突出する長さに設定されており、該支柱１７上部外周に設けられた雄ネジ部１８には、短円筒状のロックナット２０が螺着されている。

該ロックナット２０を締め付けることで上側ヘッドセット５ａを押し下げ、外筒４の上下方向のがたつきを抑止する。

尚、支柱１７上端からの雨水の侵入を防止するためキャップ（図示せず）を装着することが望ましい。

上記のような構造であるため、ヘッドチューブ１、トップチューブ２、ダウンチューブ３及び外筒４からなる前三角フレーム部は支柱１７軸を中心として回動可能である。

また、ヘッドチューブ１、トップチューブ２、ダウンチューブ３及び外筒４からなる前三角フレーム部と支柱１７、及びピボット１６は連結されているため、該ピボット１６を中心軸として回動可能である。

シートチューブ６には前記ブラケット７の腕部内側に嵌入する位置にブラケット受け２１が溶接されている。

該ブラケット受け２１はブラケット７に取り付けられているボルト、ナット等の固定手段を受けるように切り欠き２２が設けられている。

また、該ブラケット受け２１の幅はブラケット７の腕部内側の幅よりわずかに狭い幅に設定されている。

前記ピボット１６の外周面の支柱１７固設部の後方には、ボトムブラケット９に向けてストッパーアーム２３が溶接されている。該ストッパーアーム２３の幅は、左右のピボットステー板１４ａ、１４ｂの内側の幅よりわずかに狭い幅に設定されている。

また該ストッパーアーム２３の先端部側面には車体に対して左右方向に固定穴２４が穿設されている。

前記ピボットステー板１４ａ、１４ｂには左右対称にストッパーアーム２３の固定穴２５ａ、２５ｂが穿設されている。該固定穴２５ａ、２５ｂはブラケット７に取り付けられた固定手段とブラケット受け２１を突き当てた状態で、該ストッパーアーム２３の固定穴２４と同軸となる位置に穿設されている。

乗車時はストッパーアーム２３の固定穴２４とストッパーアーム２３先端の固定穴２５を合わせてボルト、ナット等の固定手段を挿入し固定することで、ブラケット７とブラケット受け２１の脱落を防止する。尚、該固定穴２４に挿入する固定手段をロックピン（図示せず）にすると脱着が容易である。

前述の本実施例における自転車用フレームを折りたたむ際は、まず前記ブラケット７に取り付けられた固定手段を緩めると共に、前記ピボットステー板１４ａ、１４ｂにストッパーアーム２３を固定している固定手段を取り外し、ピボット１６を軸として図５のように前三角フレームを前方へ回動させる。その際、サドル２６を上方へ引き上げると作業が容易である。

次に支柱１７を軸として前三角フレームを後輪１１側へと回転させる。その際、一般的に自転車の変速機は乗員の右側に配置されていることから、よりコンパクトに車体を収めるためには、図６のように前三角フレームは乗員の左側に回転させることが望ましい。

また、コンパクトに車体を収めるためには前記ピボット１６の中心軸を前輪２７と後輪１１の中間位置に設けることが望ましい。これにより折りたたみ時には前輪２７と後輪１１が同軸となり、余計な突出を抑えることができる。

本発明における自転車用フレームの実施の形態を示す側面図である。 図１に示された自転車用フレームにおける折りたたみ構造部の縦断面図である。 図１に示された自転車用フレームにおけるブラケット部の断面図である。 図１に示された自転車用フレームにおけるボトムブラケット部の断面図である。 図１に示された自転車用フレームのブラケット部を外し、前三角フレームを前方へ回動させた際の側面図である。 図５に示された自転車用フレームの前三角フレームを後方へ回動させた際の側面図である。

符号の説明

１ ヘッドチューブ
２ トップチューブ
３ ダウンチューブ
４ 外筒
５ ヘッドセット
６ シートチューブ
７ ブラケット
８ 固定穴
９ ボトムブラケット
１０ チェーンステー
１１ 後輪
１２ 後ろ爪
１３ シートステー
１４ ピボットステー板
１５ ピボット取付穴
１６ ピボット
１７ 支柱
１８ 雄ネジ部
１９ ヘッドセットストッパー
２０ ロックナット
２１ ブラケット受け
２２ 切り欠き
２３ ストッパーアーム
２４ 固定穴
２５ 固定穴
２６ サドル
２７ 前輪

Claims (1)

1. ヘッドチューブから後方に配置されたトップチューブ、ダウンチューブ及び外筒からなる前三角フレームと、シートステー及びチェーンステーとシートチューブからなる後ろ三角フレームを有し、ボトムブラケット前方に支柱が前後方向に回動可能に軸支されてなり、前記外筒は前記支柱に回動可能に外装されたことを特徴とする自転車のフレーム構造。

Images