JP2015143051A - ハンドル部の折りたたみ機構、及び折りたたみ自転車 - Google Patents

Abstract

【課題】 ハンドル部の折りたたみ機構を小型化した折りたたみ構造を提供する。【解決手段】ハンドルポスト（２１１）は、上端にハンドルバー（２１２）を備え、折りたたみ可能である。ステム（３０）は、フロントフォーク（２１０）の上端のステアリングコラム（５０１）をフレーム（２０１）のヘッド部（２０９）に回動可能に固定する。ハンドルポスト（２１１）はステム（３０）をステアリングコラム（５０１）に固定する固定部材（３０３）を軸として折りたたみ可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、ハンドル部の折りたたみ機構、及び折りたたみ自転車に関する。

持ち運びが容易になるよう折りたたんで外形を小さくする折りたたみ自転車では、全長を短くするために後輪部分を折りたたむほか、背の高いサドル部やハンドル部を折りたたんだり収納したりすることが多い。ハンドル部を折りたたむ機構としては、ハンドルポストの途中に折りたたみ機構を設け、ハンドルポストを折りたたむことで背の高いハンドル部を前輪の横に収納することが広く行われている。

一方、ハンドルポストの下端は、フロントフォークの上部のステアリングコラムを固定して、フレームのヘッド部に固定する機構が設けられている。一般には、フロントフォークの上部にはステアリングコラムが立設しており、ステアリングコラムをフレームのヘッド部に貫通させるとともに、ヘッド部の上下にベアリングを配置して、ステアリングコラムを回転可能に支持している。ステアリングコラムの上部にはステムが取り付けられている。ステムの上部から引き上げボルトでステアリングコラム引き上げてベアリングに適切な与圧を与えている。与圧が適切な値になったら、クランプねじを締めてステムとステアリングコラムとを固定する。このようなステムによる固定はアヘッドステムとも呼ばれ現在の自転車では一般的なものであり、種々の構造が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

アヘッドステムの固定機構を備えた自転車に、前述のようなハンドル部の折りたたみ機構を設けようとすると、まずハンドルポストの下部にヘッド部の固定を行うアヘッドステムの固定機構を設け、固定機構の上部にハンドルポストの折りたたみ機構を設けることとなる。

米国特許第５０９５７７０号公報

しかしながらアヘッドステムの固定機構と折りたたみ機構とをそれぞれ設けると機構が複雑になり、重量がかさんだり部品点数が多くなってコストや信頼性が劣ることとなる。さらに上下方向の高さが必要となり、ハンドル部の折りたたみ位置を下げることができず、じゅうぶんに小型化ができないという問題があった。

そこで本発明が解決しようとする課題は、ハンドル部の折りたたみ機構を小型化することのできる技術を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本願発明は以下の装置を提供するものである。
１）上端にハンドルバー（２１２）を備え、折りたたみ可能なハンドルポスト（２１１）と、フロントフォーク（２１０）の上端のステアリングコラム（５０１）をフレーム（２０１）のヘッド部（２０９）に回動可能に固定するステム（３０）と、を備え、ハンドルポスト（２１１）はステム（３０）をステアリングコラム（５０１）に固定する固定部材（３０３）を軸として折りたたみ可能であることを特徴とするハンドルポストの折りたたみ構造。
２）上端にハンドルバー（２１２）を備え、折りたたみ可能なハンドルポスト（２１１）と、上端にステアリングコラム（５０１）を備え、下端に前輪（２１３）を備えたフロントフォーク（２１０）と、後端に後輪（２０４）を備え、前端にフロントフォーク（２１０）を保持するヘッド部（２０９）を備えたフレーム（２０１、２０２）と、ステアリングコラム（５０１）をヘッド部（２０９）に回動可能に固定するステム（３０）と、を備えた自転車において、ハンドルポスト（２１１）はステム（３０）をステアリングコラム（５０１）に固定する固定部材（３０３）を軸として折りたたみ可能であることを特徴とする折りたたみ式自転車。

この発明により、ハンドル部の折りたたみ機構を小型化することができる。

本発明のヘッド部の固定及びハンドル部の折たたみ機構の一実施形態である折りたたみ機構の斜視図である。 本発明の折りたたみ機構を組み込んだ自転車の側面図である。 本発明の折りたたみ機構における固定クランプの斜視図である。 自転車のヘッド部の断面図の例である。 自転車のステアリングコラムの断面図の例である。 本発明の折りたたみ機構を組み込んだ自転車のステアリングコラムをヘッド部に固定した状態の断面図である。 本発明の折りたたみ機構を組み込んだ自転車を折りたたんだときの側面図である。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。また既に説明したものと同一部分ならびに同一事項には同一符号、番号を付し、重複する説明は省略する。

図２は、本発明の一実施形態である折りたたみ機構を組み込んだ折りたたみ自転車の構成を示す側面図である。自転車２０は、メインフレーム２０１と、リアフレーム２０２と、ハンドル部２０３とを備えている。リアフレーム２０２の後端は後輪２０４を回転可能に支持しており、リアフレーム２０２の前端は、回転軸２０５によりメインフレーム２０１に回転可能に支持されている。本実施形態の自転車２０は折りたたみ自転車であり、リアフレーム２０２は回転軸２０５を中心として、図２における反時計回りに回転し、メインフレーム２０１の下部へと折りたたまれる構造となっている。

メインフレーム２０１の後部には、やや後傾したシートチューブ２０６が立設している。シートチューブ２０６にはシートポスト２０７が挿入されており、シートポスト２０７は昇降可能に保持されている。シートポスト２０６の上部にはサドル２０８が取り付けられている。メインフレーム２０１の前端はヘッド部２０９であり、ハンドル部２０３を回転可能に支持している。

リアフレーム２０２の上部にはダンパ装着部２１４が立設し、その上部にダンパ１０が設けられている。メインフレーム２０１の上部、シートポスト２０７の後方には、ダンパ当接部２１５が突出しており、ダンパ装着部２１４に装着されたダンパ１０の上部に当接している。ダンパ当接部２１５がダンパ１０に当接する位置は、図に示すように、ダンパ１０の中心よりも上部にずれた位置となっている。なお、この位置はダンパ１０の上部に限らず中心からずれた位置であればよいが、衝撃を吸収しやすくするためには、上部にずらして回転軸２０５からの距離を大きくすることが好ましい。なお、詳細な説明は省略するが、ダンパ当接部２１５には、ダンパ装着部２１４との間を係支して、自転車を折りたたみ状態から走行状態に展開したときに、リアフレーム２０２をロックする機構が設けられている。

ハンドル部２０３は、ハンドルバー２１２と、ハンドルポスト２１１と、フロントフォーク２１０と、前輪２１３とを備えている。フロントフォーク２１０は下側が二股となっていてその下端で前輪２１３を回転可能に支持している。フロントフォーク２１０の上側にはステアリングコラム（詳細は後述する）が立設している。ステアリングコラムはメインフレーム２０１のヘッド部２０９を貫通し、ヘッド部２０９から突出した上部をハンドルポスト２１１の固定／折りたたみ機構で固定されている。ハンドルポスト２１１の上部にはハンドルバー２１２が配置されており、自転車に乗る人はハンドルバー２１２を握って操舵を行い、自転車を運転する。

自転車２０にはこのほかペダルやクランク、チェーンといった駆動部が設けられており、後輪２０４を駆動して走行するよう構成されている。その他ブレーキや変速機構、ライト、ボトルホルダー、荷物入れ等が適宜設けられているが、これらについては詳細な説明は省略する。
[ステアリングコラムの固定]

次に、図３〜６を用いて、折りたたみ機構によるステアリングコラムの固定について説明する。

メインフレーム２０１のヘッド部２０９にはヘッドパーツ４０が取り付けられている。ヘッドパーツ４０は図４に示すように複数の部品の集合であり、上部ヘッドパーツ４０ａと下部ヘッドパーツ４０ｂとに分けて説明する。上部ヘッドパーツ４０ａには上から順に、上玉押し４０１、上側ベアリング４０２、上ワン４０３が含まれている。下部ヘッドパーツ４０ｂには上から順に下ワン４０４、下側ベアリング４０５、下玉押し４０６が含まれている。上ワン４０３及び下ワン４０４は、ヘッド部２０９へ圧入される。上ワン４０３及び下ワン４０４はヘッド部２０９と一体に形成してもよい。ヘッドパーツ４０にはまた、先端に雄ねじが設けられたトップキャップ４０ｃが含まれており、後述のようにプレッシャープラグ５０２と螺合する。

図５に示すように、フロントフォーク２１０の上側には、フロントフォーク２１０と一体、または別体の組立体である、中空の円筒形状のステアリングコラム５０１が立設している。本実施形態のフロントフォーク２１０およびステアリングコラム５０１は一体のカーボン製であり、ステアリングコラム５０１の中空部に、プレッシャープラグ５０２が内挿され固定されている。プレッシャープラグ５０２には雌ねじが孔設されており、トップキャップ４０ｃの雄ねじと螺合する。

図６はステアリングコラム５０１をヘッド部２０９に取り付けた状態を示す。ステアリングコラム５０１はメインフレーム２０１のヘッド部２０９を貫通し、ヘッド部２０９から上部へと突出する。ステアリングコラム５０１は、上側ベアリング４０２と下側ベアリング４０５とで、ヘッド部２０９に回転可能に保持されている。また、ステアリングコラム５０１の、ヘッド部２０９の上部に突出した部分には、固定クランプ３０が装着されている。また、固定クランプ３０の上部からトップキャップ４０ｃが挿入され、プレッシャープラグ５０２と螺合されている。

組立て時には、引き上げボルト４０ｃを所定のトルクで締め付ける。プレッシャープラグ５０２の雌ねじを締めつけてプレッシャープラグ５０２を上部に引き上げるので、ステアリングコラム５０１が上部に引き上げられる。同時に固定クランプ３０は上玉押し４０１を下方向に押し付ける。上側ベアリング４０２は上玉押し４０１と上ワン４０３とにはさまれ、下側ベアリング４０５は下ワン４０４と下玉押し４０６とにはさまれているので、トップキャップ４０ｃを所定のトルクで締め付けることにより、ベアリングに適切な与圧をかけることができる。トップキャップ４０ｃの締め付けが終わったら、以下のようにして固定クランプ３０をステアリングコラム５０１に完全に固定する。

図３の斜視図に示すように、固定クランプ３０は右腕部３０１、左腕部３０２が離間して設けられたクランプ状となっており、ステアリングコラム５０１の上部を挟持している。右腕部３０１には固定ボルト３０３が挿間される穴が孔設されており、左腕部３０２には固定ボルト３０３を締結する雌ねじが孔設されている。

固定ボルト３０３は、円柱形状の軸の先端にねじが切られており、中央部はねじのないストレートの円柱形状となっている。先端のねじ部を小径として段差を設けてもよい。右腕部３０１から固定ボルト３０３を挿入して左腕部３０２の雌ねじに締めつけることで固定クランプ３０の内径が締まって小さくなり、ステアリングコラム５０１を締め付けて完全に固定することができる。

固定クランプ３０は右腕部３０１と左腕部３０２とが離間しており、固定クランプ３０に固定ボルト３０３を取り付けたとき、固定ボルト３０３の中央部が露出するよう構成されている。ここで、固定ボルト３０３の中央部には後述のようにハンドルポスト２１１の軸受部１０１が挿嵌され、ハンドルポスト２１１が折りたたみ可能に軸支されるが、それについては後述するものとして、図３及びここまでの説明ではハンドルポスト２１１の軸受部については省略している。

固定クランプ３０の右腕部３０１、左腕部３０２の反対の側には、ハンドルポスト２１１を固定するための鍔部３０４が設けられており、さらに鍔部３０４を挟み込むためのハンドルクランプ３０５と、ハンドルクランプ３０５を固定するためのハンドルクランプねじ３０６とが設けられている。
[ハンドル部の折りたたみ]

次に、図１の折りたたみ機構の斜視図を用いて、折りたたみ機構によるハンドル部２０３の折りたたみについて説明する。

ハンドルポスト２１１の下端には、折りたたみのための折りたたみ軸受部１０１が設けられている。また同じくハンドルポスト２１１の下端の折りたたみ軸受部１０１の反対側には、固定クランプ３０の鍔部３０４と同様、固定のための鍔部１０２が設けられている。

前述のステアリングコラム５０１の固定の説明では省略したが、固定クランプ３０の右腕部３０１と左腕部３０２との間で、固定ボルト３０３の中央部にハンドルポスト２１１の折りたたみ軸受部１０１が軸支されている。なお固定クランプ３０を締め付けたとき右腕部３０１と左腕部３０２との間隔は狭くなるが、折りたたみ軸受部１０１の幅は狭くなったときでも余裕のある程度の幅としている。これにより、固定ボルト３０３を軸としてハンドルポスト２１１が回転することができる。なお、固定クランプ３０を締め付ける固定ボルト３０３をハンドルポスト２１１の折りたたみの軸と共用させているので、固定ボルト３０３はじゅうぶんな強度を持つ太さとすることが望ましい。たとえば本実施形態では直径８ｍｍのボルトを用いている。

このようにハンドルポスト２１１は折りたたみ可能となっており、ハンドル部２０３を折りたたんで前輪２１３の横に収納することができる。自転車２０のハンドル部２０３を折りたたみ、さらにリアフレーム２０２を折りたたんだ状態を図７に示す。自転車２０を折りたたむときは、リアフレーム２０２のロックを解除して、メインフレーム２０１に設けられた回転軸２０５を中心にリアフレーム２０２を図２及び図７における反時計回りに回転させ、後輪２１４をメインフレーム２０１の下部へと折りたたむ。そしてシートポスト２０７のロックを外し、シートポスト２０７を下げる。ハンドル部２０３は、まずハンドル部２０３を回転させて後方に向け、前述のようにハンドルポスト２１１を折りたたむ。

運転可能な状態とするときは、折りたたまれたハンドル部２０３を引き起こして運転位置に展開する。そしてハンドルクランプねじ３０６を回してハンドルクランプ３０５を締め付け、ハンドルポスト２１１の鍔部１０２と固定クランプ３０の鍔部３０４とを締結する。そして前輪２１３を回転させてハンドル部２０３を前方に向ける。また、シートポスト２０７を上げてロックし、リアフレーム２０２を時計回りに回転させて運転位置に展開してリアフレーム２０２を固定する。

以上、詳細に説明したように、本実施形態の折りたたみ機構は、固定クランプ３０を締め付ける固定ボルト３０３をハンドルポスト２１１の折りたたみの軸と共用させるよう構成したので、ハンドル部２０３の折りたたみ機構を小型化することができる。また、部品点数を減らすことによりコストを削減したり、軽量化することができる。

また、固定のための機構と折りたたみのための機構が上下方向に重なることがないので、ハンドル部の折りたたみの位置を低くすることができる。ハンドル部の折りたたみ位置を低くすることにより、自転車を折りたたんだときの大きさを小さくすることができる。

Claims (3)

1. 上端にハンドルバーを備え、折りたたみ可能なハンドルポストと、
   フロントフォークの上端のステアリングコラムをフレームのヘッド部に回動可能に固定するステムと、
   を備え、
   前記ハンドルポストは
   前記ステムを前記ステアリングコラムに固定する固定部材を軸として折りたたみ可能である
   ことを特徴とするハンドルポストの折りたたみ構造。
2. 前記固定部材は締結部材であり、
   前記ステムは
   第１の腕部と前記第１の腕部と離間した第２の腕部とを備え、前記第１の腕部と前記第２の腕部とを挟んで前記締結部材を締め付けることにより前記ステアリングコラムの固定を行うステムであり、
   前記ハンドルポストは
   前記第１の腕部と前記第２の腕部との間の前記締結部材を軸として折りたたみ可能である
   ことを特徴とする請求項１に記載のハンドルポストの折りたたみ構造。
3. 上端にハンドルバーを備え、折りたたみ可能なハンドルポストと、
   上端にステアリングコラムを備え、下端に前輪を備えたフロントフォークと、
   後端に後輪を備え、前端に前記フロントフォークを保持するヘッド部を備えたフレームと、
   前記ステアリングコラムを前記ヘッド部に回動可能に固定するステムと、
   を備えた自転車において、
   前記ハンドルポストは
   前記ステムを前記ステアリングコラムに固定する固定部材を軸として折りたたみ可能である
   ことを特徴とする折りたたみ式自転車。

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