JP2015086633A - 自転車用施錠装置及びこれを用いた自転車 - Google Patents

Abstract

【課題】自転車走行中に電子的な施錠命令信号を受けても、徐々に速度を低下して急制動状態にしないようにするとともに、自転車停止時では施錠状態での自転車の運転、移動を困難にする。
【解決手段】ハブ本体４の回転に連動するように設けられる被係止部材５と、固定支持軸３側に設けられて前記被係止部材５に係脱する係止部材６と、固定支持軸３側に設けられ、施錠命令信号Ｓ１又は解錠命令信号Ｓ２に応じて係止部材６が被係止部材５と係脱するように係止部材６の位置を移動させる駆動機構７と、被係止部材５と係止部材６とが係止する施錠状態にあるときに、被係止部材５と係止部材６とが係わり合う部分に予め決められた負荷以上の負荷が作用した条件で被係止部材５とハブ本体４とが相対移動可能になるように両者を摩擦制動部材を介して圧着保持する保持機構８と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は自転車用施錠装置に係り、特に、自転車の施錠、解錠を電子的に行う施錠装置及びこれを用いた自転車に関する。

自転車の施錠、解錠は古くから、施錠時にはスポークの回転を制止し、解錠時には制止を解放できるよう、スポーク間に金属バーを挿入、非挿入する事で行われてきた。金属バーの挿入、非挿入は、物理的な鍵（要するに自転車の鍵）を用い、手動力を用い行われていた。近年、レンタサイクルと称す自転車のレンタル事業が普及したり、携帯電話がパソコン並みの機能を有するようになり、また、無線技術も発達したことで、自転車の施錠、解錠を電子的に行おうとする技術も多用されるようになった。特許文献１には、その一例として、手動で施錠されたリング錠を、鍵を使用しなくても、非接触型無線タグを用いて開錠可能にする自転車におけるリング錠装置が示されている。
しかしながら、自転車の施錠、解錠を電子的に行う事は便利である反面、電子回路が雑音によって利用者の意に反して、施錠されてしまうケースもありえ、運転中に急ブレーキがかかった状態となり、大変危険なことである。もちろん施錠、解錠の電子回路の雑音による影響を受けないよう耐雑音強度を高める工夫はされているが、雑音による誤動作の可能性をゼロにする事は難しい事である。

特開２０１２−１９５５（実施例，図３）

本発明が解決しようとする技術的課題は、自転車走行中に電子的な施錠命令信号を受けても、徐々に速度を低下して急制動状態にしないようにするとともに、自転車停止時では施錠状態での自転車の運転、移動を困難にする自転車用施錠装置およびこれを用いた自転車を提供することにある。

請求項１に係る発明は、自転車の車輪中心部に位置する固定支持軸に回転可能に設けられる中空状のハブ本体内に組み込まれ、電子的な施錠命令信号又は解錠命令信号に応じて施錠・解錠する自転車用施錠装置であって、前記ハブ本体の回転に連動するように設けられる被係止部材と、前記固定支持軸側に設けられて前記被係止部材に係脱する係止部材と、前記固定支持軸側に設けられ、前記施錠命令信号又は解錠命令信号に応じて前記係止部材が前記被係止部材と係脱するように前記係止部材の位置を移動させる駆動機構と、前記被係止部材と前記係止部材とが係止する施錠状態にあるときに、被係止部材と係止部材とが係わり合う部分に予め決められた負荷以上の負荷が作用した条件で前記被係止部材と前記ハブ本体とが相対移動可能になるように両者を摩擦制動部材を介して圧着保持する保持機構と、を備えたことを特徴とする自転車用施錠装置である。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る自転車用施錠装置において、前記被係止部材はリング状部材の周面に複数の被係止溝を有するロックリングからなり、前記駆動機構は進退移動する可動部材と、この可動部材によって弾性変形する弾性部材とを有し、前記被係止部材の被係止溝に前記係止部材を弾性的に付勢した状態で係止させるものであることを特徴とする自転車用施錠装置である。
請求項３に係る発明は、請求項２に係る自転車用施錠装置において、前記被係止部材としてのロックリングの被係止溝は鋸歯状の溝形状を有し、自転車の前進方向に対して前記係止部材と係わり合う溝面が他の溝面に比べて急斜面に形成されていることを特徴とする自転車用施錠装置である。
請求項４に係る発明は、自転車の車輪中心部に位置する固定支持軸に回転可能に設けられる中空状のハブ本体内に、請求項１ないし３いずれかに係る自転車用施錠装置を組み込んだ自転車である。

請求項１に係る発明によれば、自転車走行中に電子的な施錠命令信号を受けても、徐々に速度を低下して急制動状態にしないようにするとともに、自転車停止時では施錠状態での自転車の運転、移動を困難にすることができる。
請求項２に係る発明によれば、施錠状態で自転車を運転、移動させようとしても、被係止部材と係止部材との係止状態を外れ難くすることで、自転車の運転、移動を抑止することができる。
請求項３に係る発明によれば、施錠状態で、自転車の前進移動を有効に抑止すると共に、自転車の後退移動にある程度の自由度を与えることで、駐輪場などでの自転車の整頓作業を容易に実施することができる。
請求項４に係る発明によれば、走行中に電子的な施錠命令信号を受けても、徐々に速度を低下して急制動状態にしないようにするとともに、停止時では施錠状態での運転、移動を困難にすることが可能な自転車を容易に構築することができる。

本発明が適用された自転車用施錠装置を搭載した自転車の実施の形態の概要を示す説明図である。 実施の形態１で用いられる自転車用施錠装置の電子回路のブロック図である。 （ａ）は実施の形態１に係る自転車用施錠装置の設置場所を示す説明図、（ｂ）は（ａ）中Ｂ−Ｂ線断面図である。 図３中ＩＶ部拡大図である。 実施の形態１で用いられる自転車用施錠装置の施錠、解錠の動作原理を示す説明図である。 （ａ）は実施の形態１に係る自転車用施錠装置の変形の形態の要部を示す説明図、（ｂ）は（ａ）中Ｂ方向から見た矢視図である。

◎実施の形態の概要
図１は、本発明が適用された自転車用施錠装置の実施の形態の概要を示す。
同図において、自転車用施錠装置は、自転車１の車輪２中心部に位置する固定支持軸３に回転可能に設けられる中空状のハブ本体４内に組み込まれ、電子的な施錠命令信号Ｓ１又は解錠命令信号Ｓ２に応じて施錠・解錠する態様であって、ハブ本体４の回転に連動するように設けられる被係止部材５と、固定支持軸３側に設けられて前記被係止部材５に係脱する係止部材６と、固定支持軸３側に設けられ、施錠命令信号Ｓ１又は解錠命令信号Ｓ２に応じて係止部材６が被係止部材５と係脱するように係止部材６の位置を移動させる駆動機構７と、被係止部材５と係止部材６とが係止する施錠状態にあるときに、被係止部材５と係止部材６とが係わり合う部分に予め決められた負荷以上の負荷が作用した条件で被係止部材５とハブ本体４とが相対移動可能になるように両者を摩擦制動部材（図示せず）を介して圧着保持する保持機構８と、を備えている。

このような技術的手段において、被係止部材５と係止部材６とは互いに係脱可能な構成であればよく、夫々被係止部（例えば凹部など）と、これに係脱する係止部（例えば凸部）を有していればよい。
また、駆動機構７は電子的な施錠命令信号Ｓ１又は解錠命令信号Ｓ２（例えば携帯電話からの信号）に応じて動作する電子回路及び駆動源（例えばモータ）を有し、駆動源にて可動する可動部材で係止部材６の位置を移動させるようにすればよい。
更に、保持機構８は、例えば自転車１走行中に駆動機構７に施錠命令信号Ｓ１が誤信号として入力されたような場合に、被係止部材５と係止部材６との係止状態が完全ロック状態に至ると、自転車１の車輪２の回転が急停止状態になり、自転車１の走行の安全性が損なわれることを回避するものである。

次に、本実施の形態の代表的態様又は好ましい態様について説明する。
先ず、施錠装置の代表的態様としては、被係止部材５はリング状部材５ａの周面に複数の被係止溝５ｂを有するロックリングからなり、駆動機構７は進退移動する可動部材（図示せず）と、この可動部材によって弾性変形する弾性部材（図示せず）とを有し、被係止部材５の被係止溝５ｂに係止部材６を弾性的に付勢した状態で係止させるものが挙げられる。本態様は、ロックリングを使用する態様で、内周面（又は外周面）に複数の被係止溝５ｂを設け、この被係止溝５ｂに係止部材６を弾性付勢した状態で係止させるようにすれば、施錠状態では、完全ロック状態ではないが、車輪２を移動させる際に、複数の被係止溝５ｂと係止部材６との間でがたがた感を伴う制動効果を付与することが可能である。
また、本態様において、被係止部材５としてのロックリングの被係止溝５ｂは鋸歯状の溝形状を有し、自転車１の前進方向に対して係止部材６と係わり合う溝面が他の溝面に比べて急斜面に形成されている態様が好ましい。本態様では、ロックリングに鋸歯状の被係止溝５ｂを設け、この溝面の傾斜度合に差を持たせることで、自転車１の前進移動と、後退移動との間における被係止溝５ｂに対する係止部材６の係止状態の解除に要する力に差を持たせるようにしたものである。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明をより詳細に説明する。
◎実施の形態１
本実施の形態における自転車はレンタサイクル用に使用されるものである。
本例のレンタサイクル用の自転車は、レンタル時の自転車の鍵の受渡しを不要にするため、レンタサイクル業者に利用者の携帯電話を用いて予約登録を必要としている。
レンタサイクル業者は利用者からの予約を予約サーバで受付け、利用者の携帯電話に正規の予約者であることを示す認証データ情報が送られている。自転車にも別途予約サーバから予約者に送信したデータと等価な認証データが送られていて、携帯電話から自転車に解錠の命令を行うときは、解錠命令信号と同時に認証データが送られ、自転車への解錠の命令が正規の利用者からの命令かを確認するため双方の認証コードの一致をみて、自転車が解錠され、利用可能になる。自転車利用中に自転車を駐輪し施錠する時も、同様に認証データの一致が確認される。

図２は、自転車に設置される施錠装置に対する電子回路の構成を示すもので、自転車利用者の携帯電話１７には、自転車にレンタル許可を与えたことを示す認証データが保存されている。自転車にも、同じ認証データが保存されている。予約サーバ（図示せず）から認証データを携帯電話１７に送信するには、携帯電話所有者が利用している３ＧとかＰＨＳの公衆無線通信網が使用される。自転車に認証データを送信するには、同様に予約サーバから公衆無線通信網を利用してもよいが、レンタル自転車店のＷｉ-Ｆｉルータを用いても差し支えない。このため、無線通信部１１は、公衆無線電話の通信回路であったり、Ｗｉ-Ｆｉ通信回路であったり、あるいは、ブルーツース無線通信回路等適宜選定して差し支えない。自転車に登録されている認証データ蓄積部１２のデータと、携帯電話１７から赤外線通信やブルーツース等の無線通信手段を持った認証データ受信部１４で得られたデータを、データ比較部１３で比較し、データが一致したとき、モータ駆動部１５を駆動する事でモータ１６が回転し、自転車用施錠装置の施錠、解錠動作が行われる。

次に、本実施の形態で用いられる自転車用施錠装置の構成を示す。
本例では、自転車用施錠装置２０は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、自転車５０の車輪５１（本例では前輪）中心部に位置する固定支持軸３９に回転可能に設けられるハブ本体２１内に組み込まれている。尚、図３（ａ）中、ハブ本体２１の周囲にはスポーク５２が放射状に設けられ、タイヤ５４を保持する円形リング状のリム５３が連結されている。また、自転車５０はフレーム５５から車輪５１を支える一対のフォーク５６を有しており、このフォーク５６の先端部に固定支持軸３９の両端がネジ５７止め固定されている。
尚、本例では、ハブ本体２１は両端が開口した筒状部材からなり、その両端開口をフランジ蓋４６で塞ぎ、更に、フランジ蓋４６にベアリング４７を設けることで固定支持軸３９に対してハブ本体２１を回転支持するようになっている。
そして、自転車用施錠装置２０は、図３（ｂ）に示すように、ハブ本体２１の回転に連動するように設けられるロックリング２５を有している。このロックリング２５は、図４及び図５に示すように、リング状部材からなる回転子３７の内周面に鋸歯状の複数の被係止溝３８を形成した形状になっている。
また、本例では、ハブ本体２１の内周には内方に向かって突出するリング状の制動リブ２７が一体的に形成されており、ロックリング２５は、この制動リブ２７を挟むように圧着リング２６を対向して配置し、固定ネジ２４で圧着リング２６に固定されている。尚、ロックリング２５のうち制動リブ２７の内側には圧着リング２６側に向かって突出する取付ボス４１が設けられ、この取付ボス４１に固定ネジ２４が止着されるようになっている。
更に、本例では、制動リブ２７に対向するロックリング２５及び圧着リング２６の外周面には適宜数のライニング取付溝２５ａ，２６ａが形成されており、これらのライニング取付溝２５ａ，２６ａには摩擦制動部材としてのブレーキライニング２２が保持され、このブレーキライニング２２がロックリング２５と圧着リング２６との間で制動リブ２７に圧着されるようになっている。このため、ロックリング２５はブレーキライニング２２を介してハブ本体２１に接触することから、ロックリング２５の存在はハブ本体２１の回転に適量な負荷を与えている。

また、図５に示すように、固定支持軸３９には固定枠４５が取り付けられ、この固定枠４５には、ロックリング２５の被係止溝３８（図４参照）に係脱する係止部材としてのラッチ３４が支点３６を中心として揺動自在に取り付けられ、更に、このラッチ３４を揺動させる駆動機構３０が設けられている。
本例において、駆動機構３０は、モータ１６と図示しない電子回路（図２参照、モータ１６を除く）とを有しており、電子回路の出力に応じてモータ１６を正逆回転駆動させるようになっている。
更に、本例の駆動機構３０は、図５に示すようにモータ１６の駆動により、固定点３１に取り付けられたピニオンギア３２を回転させ、その回転に伴ってスプリング３３を伸縮させ、ラッチ３４を支点３６を中心として揺動させるようにしたものである。ラッチ３４が二点鎖線で示すような位置（アンロック位置）にある時には、ラッチ３４はロックリング２５の回転子３７の被係止溝３８と係わり合っていないため、回転子３７の回転運動に何ら影響しないが、ラッチ３４が実線で示す位置（ロック位置）にある時には、回転子３７の被係止溝３８（鋸歯の谷部に相当）に接触することで回転子３７の回転を制動する。
つまり、本例では、施錠命令信号Ｓ１を受けると、自転車用施錠装置２０はラッチ３４をロック位置に移動させ、ロックリング２５の回転を抑止し、一方、解錠命令信号Ｓ２を受けると、自転車用施錠装置２０はラッチ３４をアンロック位置に移動させ、ロックリング２５の回転を許容する。

ここで、バブ本体２１内への自転車用施錠装置２０の組み込み手順の一例について説明する。
先ず、ハブ本体２１内の制動リブ２７に対しロックリング２５及び圧着リング２６をブレーキライニング２２を介して予め圧着保持し、一方、固定支持軸３９に固定枠４５を固定し、この固定枠４５にラッチ３４及び駆動機構３０（モータ１６、ピニオンギア３２、スプリング３３）を予め装着し、しかる後、ロックリング２５等が予め組み込まれたハブ本体２１内にラッチ３４や駆動機構３０が予め組みこまれた固定支持軸３９を配置し、この状態で、ハブ本体２１の両端開口をフランジ蓋４６で塞ぐと共に、固定支持軸３９に対してハブ本体２１を例えばベアリング４７を介して回転支持するようにすればよい。

特に、本実施の形態では、ロックリング２５の回転子３７の被係止溝３８は、鋸歯状の溝形状を有しているが、自転車５０の前進方向に対してラッチ３４と係わり合う溝面３８ａが他の溝面３８ｂに比べて急斜面に形成されている。このため、自転車用施錠装置２０が施錠状態にある場合において、自転車５０を前進方向に移動させようとしても、ラッチ３４とロックリング２５の被係止溝３８の急斜面の溝面３８ａとが係わり合っているため、被係止溝３８の急斜面の溝面３８ａに対してスプリング３３で弾性付勢されているラッチ３４は外れ難い。よって、施錠状体にある自転車５０を無理やり前進させようとすると、ラッチ３４が複数の被係止溝３８を比較的大きな負荷をもって乗り越える挙動になるため、ロックリング２５の制動は多角形の多角の数、つまり鋸歯の谷の数に応じた、ガクガクという感じの制動となる。
これに対し、自転車用施錠装置２０が施錠状態にある場合において、自転車５０を後退方向に移動させようとすると、ラッチ３４とロックリング２５の緩斜面の溝面３８ｂとが係わり合っているため、被係止溝３８の緩斜面の溝面３８ｂに対してスプリング３３で弾性付勢されているラッチ３４は比較的外れ易い。よって、例えば駐輪場などで施錠状態にある自転車５０を整頓作業するような場合には、自転車５０を後退移動させるようにすれば、自転車５０の整頓作業を楽に実施することが可能である。
このように、施錠動作は一般的に自転車を停止して行うもので、施錠時の動作が上記のように行われることで、施錠中に自転車を動かそうとしても、ガクガク感的ブレーキが効いているので、自転車を走らすことはできず、動かす事も嫌気がさす。ただし、自転車の駐輪場の整理整頓のために少し動かすことは可能である。
尚、自転車が駐輪中の解錠は、ラッチ３４がアンロック位置（図５中二点鎖線）に動くので、ロックリング２５がハブ本体２１の回転に制動を与える事はなく、自転車を自由に動かすことができる。

また、自転車運転中に外来ノイズなど何らかの原因で電子的な施錠命令信号がかかった場合には、自転車用施錠装置２０が誤動作で施錠状態に至ってしまう。
しかしながら、自転車用施錠装置２０のロックリング２５はブレーキライニング２２を介してハブ本体２１に圧着しており、また、鋸歯状の被係止溝３８とラッチ３４との係止状態では、ロックリング２５の制動は、複数の被係止溝３８の数、つまり鋸歯の谷の数に応じたガクガクという感じの制動となる。
このガクガク感は、ブレーキライニング２２とともに、ハブ本体２１の回転を制動し、自転車運転中にはガクガク感という違和感（振動、異音など）で自転車にブレーキが効いたかのようになる。このことは、自転車運転中に外来ノイズなど何らかの原因で電子的な施錠命令がかかったとしても、急ブレーキ状態にはならない事を意味している。自転車運転中に外来ノイズなどで、このような施錠状態に陥った時は、自転車を止め、解錠操作を行えば、自転車の運転が再開できる。
なお、自転車運転中のブレーキ操作は、通常のように、ハンドルの握り手とともに設けられている操作レバーにより行われるもので、上記の説明は、運転中のブレーキ操作を説明するものではなく、自転車施錠時の動作である。

◎変形の形態
本実施の形態に係る自転車用施錠装置２０では、ロックリング２５は内周面に鋸歯状の複数の被係止溝３８を有し、この被係止溝３８に対してラッチ３４を係脱させるようにしているが、これに限られるものではなく、例えば図６（ａ）（ｂ）に示すような態様にしても差し支えない。
同図における自転車用施錠装置２０は、ロックリング２５の外周に鋸歯状の複数の被係止溝３８を具備させ、駆動機構３０（モータ１６、ピニオンギア３２、スプリング３３を含む）によってラッチ３４を進退させ、ロックリング２５の被係止溝３８にラッチ３４を係脱させるようにしてもよい。

自転車のレンタル事業が普及するにつれ鍵の受渡しを自動化（無人化）するため、自転車の解錠施錠を電子制御で行う自転車の出荷は増大する事が予想され、それゆえ、外来ノイズによる解錠施錠の誤動作が考えられ、自転車運転中に誤って施錠がかかることを避ける事は、益々重要なこととなり、本発明の産業上での利用は必須的となろう。

１ 自転車
２ 車輪
３ 固定支持軸
４ ハブ本体
５ 被係止部材
５ａ リング状部材
５ｂ 被係止溝
６ 係止部材
７ 駆動機構
８ 保持機構
１１ 無線通信部
１２ 認証データ蓄積部
１３ データ比較部
１４ 認証データ受信部
１５ モータ駆動部
１６ モータ
１７ 携帯電話
２０ 自転車用施錠装置
２１ ハブ本体
２２ ブレーキライニング
２４ 固定ネジ
２５ ロックリング
２５ａ ライニング取付溝
２６ 圧着リング
２６ａ ライニング取付溝
２７ 制動リブ
３０ 駆動機構
３１ 固定点
３２ ピニオンギヤ
３３ スプリング
３４ ラッチ
３６ 支点
３７ 回転子
３８ 被係止溝
３９ 固定支持軸
４１ 取付ボス
４５ 固定枠
４６ フランジ蓋
４７ ベアリング
５０ 自転車
５１ 車輪
５２ スポーク
５３ リム
５４ タイヤ
５５ フレーム
５６ フォーク
５７ ネジ

Claims (4)

1. 自転車の車輪中心部に位置する固定支持軸に回転可能に設けられる中空状のハブ本体内に組み込まれ、電子的な施錠命令信号又は解錠命令信号に応じて施錠・解錠する自転車用施錠装置であって、
   前記ハブ本体の回転に連動するように設けられる被係止部材と、
   前記固定支持軸側に設けられて前記被係止部材に係脱する係止部材と、
   前記固定支持軸側に設けられ、前記施錠命令信号又は解錠命令信号に応じて前記係止部材が前記被係止部材と係脱するように前記係止部材の位置を移動させる駆動機構と、
   前記被係止部材と前記係止部材とが係止する施錠状態にあるときに、被係止部材と係止部材とが係わり合う部分に予め決められた負荷以上の負荷が作用した条件で前記被係止部材と前記ハブ本体とが相対移動可能になるように両者を摩擦制動部材を介して圧着保持する保持機構と、
   を備えたことを特徴とする自転車用施錠装置。
2. 請求項１記載の自転車用施錠装置において、
   前記被係止部材はリング状部材の周面に複数の被係止溝を有するロックリングからなり、
   前記駆動機構は進退移動する可動部材と、この可動部材によって弾性変形する弾性部材とを有し、前記被係止部材の被係止溝に前記係止部材を弾性的に付勢した状態で係止させるものであることを特徴とする自転車用施錠装置。
3. 請求項２記載の自転車用施錠装置において、
   前記被係止部材としてのロックリングの被係止溝は鋸歯状の溝形状を有し、自転車の前進方向に対して前記係止部材と係わり合う溝面が他の溝面に比べて急斜面に形成されていることを特徴とする自転車用施錠装置。
4. 自転車の車輪中心部に位置する固定支持軸に回転可能に設けられる中空状のハブ本体内に、請求項１ないし３いずれかに記載の自転車用施錠装置を組み込んだ自転車。

Images