JP2015182763A

JP2015182763A - 前輪駆動自転車の駆動装置

Info

Publication number: JP2015182763A
Application number: JP2014081420A
Authority: JP
Inventors: 利宣岩崎; Toshinori Iwasaki
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2015-10-22

Abstract

【課題】自転車を縮小軽量化し、常時携帯可能にする。【解決手段】前輪駆動方式で、駆動伝達は、ロープを使用し、ロープの柔軟性を利用した滑車手段により、ハンドル操作と駆動伝達の独立性を達成し、かつ前輪ハブに主要なメカニズムを集約させてある。【選択図】図１

Description

本発明は、前輪駆動自転車の駆動装置に関する。

本発明は、文献１の改良発明である。

上記文献１は自転車を前輪駆動化し、その特性により軽量縮小化し、携帯性を高め、一般の交通機関に簡単に持ち込める携帯用自転車の発明である。この発明により、駐輪や盗難や放置自転車などの問題を解決する目的があった。また常時携帯できる重量や、形状であれば旅などリクレーションの場でも大いに活躍する。

上記目的を達成すべく試作を続けたが、満足できる形状にならなかった。その一因にペダルより発生したロープを引く力を駆動力とし、ハンドル操作時に駆動力を平滑に伝えるためにハンドルの回転中心線にハンドルステーより前ホークステーまで空間を設け、そこに駆動力伝達用のロープを通し、ロープを引き上げる力を中間軸で受け、中間軸を回しその端部より前輪ハブに駆動力を伝達する方式であるが、中間軸およびハブまでの伝達機構の設備によるスペースの問題また重量の加算があった。

文献１

特許５１６３９４２

上記問題点を解決するための課題は、中間軸を省き、また中間軸からハブまでの駆動伝達手段も省略し、ペダルからのロープを引く駆動力が直接前輪ハブを回し、かつハンドル操作時に発生するねじれを吸収できる事が課題である。

自転車の前輪ハブに前記中間軸の機能を組み込み、直接ハブを駆動させる手段を持ち、ハンドル操作時に駆動力が円滑に伝達できれば課題の解決手段になる。それには前輪ハブに設置されたハブ引き回し用ロープ車と、前記ロープ車を駆動側に固着し従動側に前記ハブを固着した一方向クラッチと、前記ロープ車と前ホークもしくは前ホークに固着された非回転部とを連結し、ロープ車の引き回しを戻すばねと、前記ロープ車に端部を固着し、かつ数回巻きつけ他端をペダルに固着したロープと、前記ペダルの押し下げる力の方向を変え前記ロープ車から出たロープを引き上げ前輪の駆動力を得、かつハンドルの操作角による駆動力のねじれ伝達を解消する滑車手段とを前記ハブの左右から左右両側の前記ペダルまで２列具備したことにより、中間軸と中間軸からハブまでの駆動装置を省略できる。

請求項２に記載した滑車手段として文献１の特徴機能の一部である、ハンドルの回転中心線を含む空間を前ホークステーからハンドルステーまで持ち、その空間に駆動用ロープを通しペダルを押し下げる力を、ハンドルステー上部のフレームに取り付けられた方向変換用滑車により方向を変え、ロープの引き上げ力により駆動力を得る駆動力伝達方式を利用すれば、前記ロープ車より出た前記ロープを受け入れ前記ハンドルの回転中心線近くに送る第一の滑車と、第一の滑車より出た前記ロープを受け入れ前記ハンドルの回転中心線を含む空間に送る第二の滑車と、を左右２列前記前ホークステー部に具備することにより、駆動力は、ペダル、方向変換用滑車、ハンドルの回転中心線を含む空間、第二の滑車、第一の滑車、ロープ車、一方向クラッチ、ハブ、となり課題を解決できる。

請求項３に記載した滑車取手段は、ハンドル軸を支持するフレーム部両側に取り付け、前記ロープ車より出た引き回し用前記ロープを、フレーム後方の前記ペダルに送る第三の滑車である。この手段によりハンドル操作時に、第三の滑車とロープ車は面のねじれが生じるが、ハンドルを同じ角度で左右に操作したとき、ロープ車の移動寸法を底辺とするとロープ車と第三の滑車までのロープ寸法が二等辺三角形の辺となり、その頂点付近に取り付けると、ねじれが均等になりロープが溝から外れ難く、前輪駆動自転車の駆動装置としての機能がある。

請求項４に記載した滑車手段は、ハンドル操作時に駆動する場合、ロープが滑車より外れない方法である。この手段は、前記前ホークステー部に取り付け、前記ロープ車より出たロープを受け入れハンドルの回転中心線方向に送る第四の滑車と、前記前ホークステー部のハンドルの回転中心線側に取り付け、前記ハンドルの回転中心線方向に向かうロープを受け入れ、ハンドルの回転中心線近くで折り曲げ、フレーム後方に送る第五の滑車と、前記フレームの後方に取り付け前記ペダルの押し下げを方向変換する第六の滑車とにより構成され、前記第四、第五、第六の滑車を左右２列取り付ける。この手段によりロープはハンドル操作時第五の滑車に巻き込み巻き戻しの動きをするのみで滑車より外れない。

請求項５の構造は、前車輪の車軸を前ホーク両側から片持軸で出し、ハブとの間をベアリングで受けその車軸を中空とし、ハブ中心内部に一方向クラッチを２列取り付け、その従動側はハブに固着され駆動側は駆動軸に結合され中空の片持車軸の中を通しハブ両側においてロープ車に固着されている。この構造は空間をできるだけ利用し、前ホーク幅を小さくする事と、一方向クラッチを水分やほこりから防ぐ目的がある。

この発明により、前車輪ハブに駆動機能の重要な部分を集約させ、ロープの柔軟性を生かしたペダルからの駆動力伝達手段によりねじれ伝達の問題が解決され、ハンドル操作と駆動の独立性が保たれ、軽量かつ最小の自転車ができる。

本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。

図１の１が自転車前輪ハブで中空の片持車軸２にベアリング３によって支えられている。ハブは一方向クラッチ４を介して一方向クラッチの駆動軸に接続してあり駆動軸は中空の片持車軸２の中を通りハブの両側面のロープ車５に固着されている。ロープ車は一方向クラッチにより前車輪の前進方向の回転のみ接続される。ロープ６は、ロープ車の溝に端部を固着し、数回巻きつけ、滑車手段７を経て他の端をペダル８に固着する。ペダルを押し下げるとロープにより駆動力が伝達され、ロープ車を引き回し、前車輪を前進させる。ぜんまいばね又はねじりばね９の各端をロープ車と前ホーク１０に取り付けロープ車の引き回しを戻す。

現在多く用いられているフリーホイールをハブ両側に取り付ける方法でもよいが、前ホークの内寸法が広くなり携帯性が劣るのと、フリーホイール外周にロープ車を取り付けるとロープ車の有効直径が大きくなり、ロープの引き代すなわちペダルの踏み代を多くしないと車輪の進みが悪い、そのためハブ内部に一方向クラッチ１４を組み込み、前ホーク幅を狭くし、小径のロープ車にする。

ペダルは、回転式でなくアーム１２をフレームにピン構造１１で支持し上下運動によりロープを押し下げ駆動力を伝達する。ピン構造部とペダルとの間のアームに数箇所節を設けロープの固着場所を切り替えることにより変速をすることができる。

なお、回転ペダルを必要とする場合はアーム１２とペダル８の間にロープをピン結合すれば可能である。

図２は、請求項２の前ホークステー２５からハンドルステー２６までのハンドルの回転中心線２０を含む空間２１にロープ６を通す場合の滑車手段を表したもので、ハブ両側のロープ車５より出たロープ６を前ホークステー部に取り付けられた一対の第一の滑車２２によって前記空間２１近くに送り、もう一対の第二の滑車２３により前記空間２１を通し、ハンドルステー上部にある二列の方向変換用滑車２４により下方に折り曲げ両ペダルに固着させてある。

この場合ハンドル操作時の駆動力はロープが前記空間でねじれることによりハンドルの操作角が吸収され伝達できる。ハンドルの回転中心線近くを通すことによりロープが滑車より外れ難くハンドルの操作角度は多くとれる。

図３は請求項３の滑車手段で、ハンドルを直進状態から左右に同じ角度回転したときのロープ車の移動寸法を底辺とするとロープ車から第三の滑車までのロープ寸法が同じになる二等辺三角形の頂点の場所に第三の滑車３０を、ハンドル回転軸３４を支えるフレーム３１両側に取り付けた場合である。

ハンドルを操作すると、第三の滑車とロープ車がねじれ３３のようになる、しかし第三の滑車３０とロープ車５間の距離があるのでロープに対してロープ車と滑車のねじれ角が小さく、滑車溝を広くとることにより滑車からロープが外れ難くなる。上記二等辺三角形の頂点の意味は左右のハンドル操作時にロープ車と第三の滑車間のねじれを同じように生じさせるためである。この機構は自転車の全体寸法を小さくかつ構造が簡単にできる。

なお、前ホークステーとロープが接触しないようにロープの逃げ用溝３２を作っておくとハンドルの操作角度を大きくできる。

図４は請求項４の滑車手段で請求項２、請求項３の滑車手段においてハンドル操作時にロープ６が滑車（請求項２の場合は２３と２４、請求項３の場合は５と３０）より外れないようにする配慮があったが、それを解決した機構である。

前ホークステー部に取り付け、ロープ車５より出たロープ６をハンドルの回転中心線２０方向に送る第四の滑車４０は、ロープ車と同じ構造体上にあり、ハンドル操作によりロープは外れない。次にロープをハンドルの回転中心線近くで折り曲げフレーム３１後方に送る第五の滑車４１は、ハンドル回転中心線２０近くの前ホークステーに略水平に取り付けられている。

ハンドル操作により第五の滑車４１は、ハンドル回転に従いハンドルの回転中心線２０の回りを旋回運動する。ロープは第五の滑車４１に巻き込み巻き戻しを行なうのみで滑車より外れない。

第五の滑車を通過したロープ６は第六の滑車４２により略水平から下方に変えられペダルに固着される。

前記第四、第五、第六の滑車をハブ両側に取り付けられたロープ車５より出たロープに順次２列取り付ける。この手段によりハンドル操作時に駆動を行なってもロープは滑車より外れない。

は請求項１の前輪のハブ断面図とロープによりペダルの押し下げる力がハブを回転させる力に変える機能を表すは請求項２の滑車手段でハンドルの回転中心線を含む空間を持つ場合の滑車手段を表すは請求項３の滑車手段でフレームに取り付けた滑車のみで駆動力を伝達する方式である。は請求項４の滑車手段でロープと滑車が外れない機構を表す

記号の説明

１前輪ハブ
２中空の片持車軸
３ベアリング
４一方向クラッチ
５一方向クラッチの駆動軸に固着されたロープ車
６ロープ
７滑車手段
８ペダル
９ぜんまいばね
１０前ホーク
１１ペダルアームの支持部
１２ペダルアーム
２０ハンドルの回転中心線
２１ハンドルの回転中心線を含む空間
２２第一の滑車
２３第二の滑車
２４方向変換用滑車
２５前ホークステー
２６ハンドルステー
３０第三の滑車
３１フレーム
３２ロープの逃げ用溝
３３ハンドル操作時のロープ車
３４ハンドル回転軸
４０第四の滑車
４１第五の滑車
４２第六の滑車

Claims

前輪駆動自転車の駆動装置であって、前輪ハブに設置された前記ハブ引き回し用ロープ車と、前記ロープ車を駆動側に固着し従動側に前記ハブを固着した一方向クラッチと、前記ロープ車と前ホークもしくは前ホークに固着された非回転部とを連結するばねと、前記ロープ車に端部を固着し、かつ数回巻きつけ他端をペダルに固着したロープと、前記ペダルの押し下げる力の方向を変え、前記ロープ車より出たロープを引き上げ、前輪の駆動力を得る滑車手段と、を前記ハブの左右部から前記ペダル左右両側まで２列具備した前輪駆動自転車の駆動装置。
前記滑車手段における滑車は、ハンドルの回転中心線を含む空間を前ホークステーからハンドルステーまで持ち、前記空間に駆動用ロープを通し、ペダルを押し下げる力をハンドルステー上部に取り付けられた方向変換用滑車により方向を変え、ロープの引き上げ力により駆動力を得る駆動力伝達方式において、前記ロープ車より出た前記ロープを前記ハンドルの回転中心線近くに送る第一の滑車と、前記送り出されたロープを前記ハンドルの回転中心線を含む空間に送る第二の滑車と、を前記前ホークステー部に左右２列具備することを特徴とする、請求項１における前輪駆動自転車の駆動装置。
前記滑車手段における滑車は、ハンドル軸を支持するフレーム部両側に取り付け前記ロープ車より出たロープを受け入れ、フレーム後方に送る第三の滑車を特徴とした請求項１における前輪駆動自転車の駆動装置。
前記滑車手段における滑車は前記前ホークステー部に取り付け前記ロープ車より出たロープを受け入れ前記ハンドルの回転中心線方向に送る第四の滑車と、前記前ホークステー部に取り付け、前記第四の滑車より出たロープを受け入れ、ハンドルの回転中心線近くで折り曲げ、フレーム後方に送る第五の滑車と、前記フレーム後方に取り付け、前記ペダルの押し下げ力を方向変換する第六の滑車と、を左右２列取り付ける事を、を特徴とした請求項１における前輪駆動自転車の駆動装置。
前記ハブの左右を、中空の片持車軸と前記ハブの間に設置されたベアリングで受け、前記一方向クラッチを前記ハブ中心部に２列取り付け、前記一方向クラッチの駆動軸を、前記中空の片持車軸の中を通し、ハブ両側で左右のロープ車に固着する事を特徴とした請求項１における前輪駆動自転車の駆動装置。