JP2017217938A - 折り畳み自転車 - Google Patents

Abstract

【課題】より小さく折り畳める折り畳み自転車の提供【解決手段】折り畳み自転車１は、前輪３と、前輪３を操作するための操作部４と、操作部４を回転可能に保持するフレーム５と、フレーム５の中間部に軸支されたクランク６と、フレーム５の後端に軸支された後輪８と、を備える。フレーム５には、旋回軸Ｐ２を中心にフレーム５を折り畳むためのヒンジ機構Ｈ２が設けられている。旋回軸Ｐ２を中心にフレーム５を折り畳むと、後輪８は前輪３とクランク６の回転軸Ｒ１の間に位置づけられる。【選択図】図２

Description

本発明は、折り畳み自転車に関する。

職場の最寄り駅に月極駐輪場がなく、バスも不便であると、最寄り駅から片道２０〜３０分歩いて職場まで通うことになる。このような場合に、折り畳み自転車を携行して電車に乗り、駅から職場まで自転車で移動できると便利である。

従来の折り畳み自転車には、例えば特許文献１に開示された後輪駆動式のものや、特許文献２に開示された前輪駆動式のものがあげられる。また、特許文献３では、携行を考慮した軽量・小型の折り畳み自転車が提案されている。

特開２００５−８０５３号公報 実開平７−１９０８４号公報 特開２００３−３４２８３公報

毎日の通勤や通学において折り畳み自転車を携行するには、折り畳み自転車の軽量化及び折り畳み時の小型化が望まれるところ、特許文献１に開示の後輪駆動式の折り畳み自転車では、後輪が大きいために折り畳んでもさほど小さくならず、また軽量化に対する配慮もなされていないため、日常的に携行するには不向きである。

特許文献２に開示の前輪駆動式の折り畳み自転車では、後輪は前輪に対して小さいものの、ペダルを前輪の上方に設けているために前輪の舵を切るとペダルも一緒に曲がりペダルを漕ぎ難い課題がある。また、前述の構造上、自転車全体の高さが嵩張り、折り畳まれても高さ方向に嵩張るという問題があった。

更に、特許文献３に記載の折り畳み自転車のように、携行性を考慮した軽量・小型化の折り畳み自転車の場合、その多くは両輪径が小さく、段差乗り越えの困難さなど、走行性を犠牲にするものが多かった。

即ち、通勤等において毎日携行することを考えると、折り畳み自転車の重量は３ｋｇ〜５ｋｇであるのが好ましい。また、走行性の観点からは、車輪の直径は１４インチ以上であるのが好ましい。しかしながら、車輪が大きいほど自転車全体の重量が増し、軽量化や小型化の妨げになる。現在市場に出回っている１４インチタイプの折り畳み自転車では１５ｋｇ以上のものが多く、毎日携行するには重すぎ、折り畳んでも嵩張る。そこで、車輪の直径を８インチ程度に小さくすれば小型化が可能であるが、上述したように車輪が小さいと僅かな段差にも引っかかりやすくなり、スムーズな走行が難しくなると共に、ペダルを漕いでも車輪の直径が小さいことから前進量が少なく、走行に支障がでる。また、市場に出回っている８インチタイプの折り畳み自転車の場合でも７ｋｇ〜８ｋｇ程度のものが多く、これでも毎日携行するには重すぎる。そこで、素材を改良して軽量化を図ることも考えられるが、これではコストがかかり過ぎて現実的でない。

以上のように、通勤等において普通に走行できる従来の折り畳み自転車は車輪直径が大きく、折り畳んだとしても嵩張る。また、嵩張りを減らすために車輪を小さくした折り畳み自転車は走行性に問題があり、嵩張りと走行性がトレードオフの関係にある。さらに、従来の折り畳み自転車は、車輪の大小によらず、毎日持ち運ぶには重量が重い問題点がある。

本発明は、より小さく折り畳める折り畳み自転車の提供を目的とする。

本発明は、より軽量化が可能な折り畳み自転車の提供を他の目的とする。

本発明は更に、より小さく折り畳め軽量化にも適し、かつ走行性を確保した折り畳み自転車の提供を目的とする。

上記課題に取り組んだ結果、本発明者は先ず、段差乗り越えを考慮し、前輪が充分大きくなければならないとの結論に至り、その上で折り畳みんだ形状を考慮すると、軽量小型化するためには後輪を小径にする必要があることが分かった。

次に、こうした形状である折り畳み自転車の場合、駆動方法としては径の大きな前輪を駆動する方法を採用することが最適であり、更には快適な操舵性のためには駆動力を無理なく前輪に伝えるギアの工夫が必要であると考えた。

本発明の請求項１に記載の折り畳み自転車は、前輪と、ハンドルを備える操作部と、前記操作部を回転可能に保持するフレームと、前記フレームの中間部に軸支されたクランクと、前記フレームの後端に軸支された後輪と、を備え、前記フレームには、第１旋回軸を中心に前記フレームを折り畳むための第１ヒンジ機構が設けられ、前記第１旋回軸を中心に前記フレームを折り畳むと、前記後輪は前記前輪と前記クランクの回転軸との間に位置づけられることを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の折り畳み自転車は、前記後輪は前記前輪よりも小さく、立ち漕ぎ専用の自転車であることを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の折り畳み自転車は、折り畳み可能であり、前記操作部は、前記ハンドルが前記フレームに近づく方向へ折り畳まれることを特徴とする。

本発明の請求項４に記載の折り畳み自転車は、前記操作部は、前記ハンドルから下方に延びる支軸部を更に備え、前記支軸部には、前記支軸部を折り畳み可能にする第２ヒンジ機構が設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項５に記載の折り畳み自転車は、前記操作部は、一対の支軸部と、下端に前記前輪が支持されたフロントフォークと、前記一対の軸支部と前記フロントフォークとを連結する連結部と、を更に備え、前記ハンドルは前記一対の軸支部の各々の上部に設けられ、前記操作部は、前記一対の支軸部を前記連結部に対して旋回させることにより折り畳まれることを特徴とする。

本発明の請求項６に記載の折り畳み自転車は、前記フレームには、第２旋回軸を中心に前記フレームを折り畳むための第２ヒンジ機構が更に設けられ、前記フレームは、前記第２旋回軸を中心に前記ハンドルに近づく方向に折り畳まれることを特徴とする。

本発明の請求項７に記載の折り畳み自転車は、前記フレームは、前フレーム部と、前記前フレーム部に前記第１ヒンジ機構を介して接続された後フレーム部と、を備え、前記フレーム部が展開された状態において、前記前フレーム部と前記後フレーム部との間には緩衝材が介在することを特徴とする。

本発明の請求項８に記載の折り畳み自転車は、前記クランクの回転を前記前輪に伝達する駆動伝達機構を更に備え、前記駆動伝達機構は、第１歯車と、前記クランクの回転を前記第１歯車に伝達する第１伝達機構と、前記第１歯車と噛合又は摩擦係合する第２歯車と、前記第１歯車を回転可能に支持する第１支持部と、前記第２歯車を回転可能に支持する第２支持部と、前記第２歯車の回転を前記前輪に伝達する第２伝達機構と、を備え、前記第１支持部は前記フレームと前記操作部の何れか一方に連結され、前記第２支持部は前記フレームと前記操作部の何れか他方に連結され、前記操作部が前記フレームに対して第３旋回軸を中心に回転すると、前記第２歯車は前記第１歯車に噛合又は摩擦係合した状態のまま前記第１歯車に対して前記第３旋回軸を中心に旋回し、前記第１歯車及び前記第２歯車は、突起状の歯を有する歯車、摩擦歯車、及び磁気歯を有する磁気歯車の何れかであることをすることを特徴とする。

本発明の折り畳み自転車によれば、第１旋回軸を中心にフレームを折り畳むと、後輪は前輪とクランクの回転軸との間に位置づけられるので、折り畳み自転車をコンパクトに折り畳むことができる。また、立ち漕ぎ専用の自転車であるので、サドルが不要となり、また後輪を前輪よりも小さくしたので、折り畳み自転車の軽量化が図られると共に、コンパクトに折り畳むことができる。

また、一般的な折り畳み自転車相当の車輪直径を有する前輪を用いることができるため、道路の凸凹や段差にとらわれず走行可能で、かつ、前輪を駆動輪としているので、一般的な折り畳み自転車と同等の前進量を確保できる。

更に、操作部はハンドルがフレームに近づく方向へ折り畳まれるので、折り畳み後における折り畳み自転車の高さ寸法をコンパクトにできる。

本発明の第１実施形態に係る折り畳み自転車の概念図。 図１に示す折り畳み自転車の機能模式図であり、（ａ）は展開された状態を示す図であり、（ｂ）は折り畳まれた状態を示す図。 図１に示す折り畳み自転車が備える歯車伝達装置とその周辺構造を示す斜視図。 図１に示す折り畳み自転車の連結部とその周辺構造を示す斜視図。 図３に示す歯車伝達装置を示す部分断面平面図。 図３に示す歯車伝達装置の要部を示す拡大斜視図であり、（ａ）はその基本状態、（ｂ）は旋回状態を示す図。 図３に示す歯車伝達装置が備える第１歯車を示す斜視図。 図３の歯車伝達装置における第１歯車に対する第２歯車の旋回を説明する説明図。 本発明の第２実施形態に係る折り畳み自転車の機能模式図であり、（ａ）は展開された状態を示す図であり、（ｂ）は折り畳まれた状態を示す図。 本発明の第３実施形態に係る折り畳み自転車の概略正面図。 図１０に示す折り畳み自転車の操作部を示す要部拡大斜視図。 本発明の第４実施形態に係る折り畳み自転車の機能模式図であり、（ａ）は展開された状態を示す図であり、（ｂ）は折り畳まれた状態を示す図。 図１２に示す折り畳み自転車における伝達機構を説明する概念図。 本発明の第５実施形態に係る折り畳み自転車の機能模式図。 図１４に示す折り畳み自転車における操作部の機能模式図。 ハンドルの変形例を示す平面図であり、（ａ）は展開された状態を示す図、（ｂ）は折り畳まれた状態を示す図。 本発明の折り畳み自転車の変形例を示す要部概念図。 クランクの変形例を示す平面図であり、（ａ）は展開された状態を示す図、（ｂ）は折り畳まれた状態を示す図。 ペダルの変形例を示す平面図であり、（ａ）は展開された状態を示す図、（ｂ）は折り畳まれた状態を示す図。 第１歯車の変形例を示す斜視図。 図４に示す歯車伝達装置の変形例を示す平面図。 図２１に示す歯車伝達装置の第１歯車に対する第２歯車の旋回を説明する説明図。

［第１実施形態］
以下、添付図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る折り畳み自転車について説明する。図１及び図２を参照して、図示の折り畳み自転車（以下、「自転車」ともいう）１は、クランク６の回転を前輪３に伝達させて走行する前輪駆動型であり、サドルのない立ち漕ぎ専用の自転車である。

自転車１は、上述した前輪３と、前輪３を操作するための操作部４と、フレーム５と、ペダル２が装着されたクランク６と、クランク６の回転を前輪３に伝達する駆動伝達機構７と、後輪８と、を有する。なお、本実施形態において、前後左右の方向は、自転車１の走行方向を基準とする。

操作部４は、使用者に把持されるハンドル４１と、ハンドル４１から下方に延びる支軸部４２と、支軸部４２の下方に位置するフロントフォーク４３と、支軸部４２とフロントフォーク４３とを連結する連結部４４（図３参照）と、を備える。ハンドル４１は、前輪３の向きを変更するためのハンドル操作を行うものであり、平面視略Ｕ字形状を有する。また、ハンドル４１の左右両側部位には一対のブレーキレバー（図示せず）が設けられている。フロントフォーク４３の下端には前輪３が回転可能に支持されている。

フレーム５は前後方向に延び、その前端には操作部４（フロントフォーク４３の上側部位）を回転可能に保持する軸支部５１が設けられている。また、フレーム５の中間部にはクランク６が左右方向に延びる回転軸Ｒ１を中心に回転可能に支持され、後端には後輪８が回転自在に支持されている。

駆動伝達機構７は、クランク６と一体回転するスプロケット（チェーンリング）７１と、歯車伝達装置Ｍ（図３）と、回転力をスプロケット７１から歯車伝達装置Ｍへ伝達する第１チェーン７２と、回転力を歯車伝達装置Ｍから前輪３へ伝達する第２チェーン７３と、を有し、ペダル２を漕ぐとその回転力が駆動伝達機構７を介して前輪３へ伝達されるように構成されている。クランク６の回転軸Ｒ１には、金属シャフトを用いるか、内装式変速機構を持った軸モジュールを使用しても良い。歯車伝達装置Ｍの詳細は後述する。

また、本実施形態においては、自転車１を図２（ａ）に示す展開状態（走行状態）から図２（ｂ）に示す状態へ折り畳み可能にするためのヒンジ機構Ｈ１，Ｈ２が設けられている。なお、ヒンジ機構Ｈ１,Ｈ２は一般的な折り畳み自転車で広く用いられ、その構成は公知であるので詳細な説明は省略する。

ヒンジ機構Ｈ１（第２ヒンジ機構）は、操作部４（本実施形態では支軸部４２）を折り畳み可能にするものであり、図４に示す様に連結部４４よりも若干上方に設けられている。即ち、支軸部４２は、上支軸部４２Ａと、第１ヒンジ機構Ｈ１を介して上支軸部４２Ａに連結された下支軸部４２Ｂと、を有し、ヒンジ機構Ｈ１を緩めることにより、左右方向（図２の紙面に垂直な方向）に延びる旋回軸Ｐ１を中心に、上支軸部４２Ａをスプロケット７１に向けて図２における時計回りに倒して畳むことができる。このように操作部４（支軸部４２）を旋回軸Ｐ１を中心に折り畳むと、上支軸部４２Ａはフレーム５に沿うようにして後方に向かって延び、ハンドル４１はスプロケット７１の近傍に位置づけられ、またスプロケット７１の左右両側にハンドル４１の左右先端部が位置することになる。

ヒンジ機構Ｈ２（第１ヒンジ機構）は、フレーム５を折り畳み可能にするものであり、スプロケット７１よりも若干後方に設けられている。即ち、フレーム５は、軸支部５１から後方に延びてスプロケット７１を軸支する前フレーム部５Ａと、後輪８を軸支する後フレーム部５Ｂと、を有し、後フレーム部５Ｂはヒンジ機構Ｈ２を介して前フレーム部５Ａに連結され、本実施形態においては前フレーム５Ａは上支軸部４２Ａよりも長く設定されている。ヒンジ機構Ｈ２を緩めると、左右方向に延びる旋回軸Ｐ２（図２（ｂ））を中心に後フレーム部５Ｂを前方へ、図２における時計回りに旋回させて畳むことができる。このように旋回軸Ｐ２を中心にフレーム５を折り畳むと、後フレーム部５Ｂはヒンジ機構Ｈ２から前輪３に向かって延び、後輪８が前輪３とクランク６の回転軸Ｒ１との間（本実施形態では特に、前輪３とスプロケット７１との間）に位置した状態となる。なお、ヒンジ機構Ｈ２は、後フレーム部５Ｂを図示したように前方に（図２における時計回りに）は畳めるが、逆方向へは畳めないように構成されている。

ここで、前輪３の直径は１４〜１６インチであるのが好ましい。前輪３が１４インチよりも小さいと、小さな段差にも引っ掛かりやすくなり、スムーズな走行が難しくなる。また１６インチを超えると、小型化や軽量化の妨げになる。後輪８は前輪３よりも小さく、４〜８インチの直径を有するのが好ましい。このように後輪８を前輪３よりも小さくすることで、自転車１全体の軽量化が図られると共に、自転車１をコンパクトに折り畳むことができる。また、後輪８は前輪３に追随して回転するので、後輪８が小さくても走行性が著しく低下することはない。

次に、歯車伝達装置Ｍについて説明する。図３〜図５を参照して、歯車伝達装置Ｍは、第１チェーン７２が掛け渡された上流側のスプロケット１２Ａと、ギア列Ｔと、第２チェーン７３が掛け渡された下流側のスプロケット１２Ｂと、を備え、ギア列Ｔは相互に噛合する３個の歯車（第１歯車１３、第２歯車１４、第３歯車１５）から構成されている。第１歯車１３はスプロケット１２Ａと一体回転し、第３歯車１５はスプロケット１２Ｂと一体回転する。よって、ペダル２の回転は第１チェーン７２からスプロケット１２Ａへ伝達され、更にギア列Ｔ、スプロケット１２Ｂ、及び第２チェーン７３を介して前輪３へ伝達される。

スプロケット１２Ａと第１歯車１３は一対の第１支持部材６１により回転可能に支持され、第１支持部材６１はフレーム５に連結されている。第２歯車１４、第３歯車１５、及びスプロケット１２Ｂは第２支持部材としての連結部４４により回転可能に支持されている。より具体的に、連結部４４は、支軸部４２の下端に設けられた上板部材４４ａと、フロントフォーク４３の上端に設けられた下板部材４４ｂと、上板部材４４ａと下板部材４４ｂとを接続する左右一対の側板部材４４ｃと、を備える。なお、図４においてはギア列Ｔ及びスプロケット１２Ａ，１２Ｂは省略されている。各側板部材４４ｃには軸孔Ｔ１、Ｔ２が設けられ、第２歯車１４は軸孔Ｔ１に挿通された回転軸を介して側板部材４４ｃに回転可能に支持され、第３歯車１５及びスプロケット１２Ｂは軸孔Ｔ２に挿通された回転軸を介して側板部材４４ｃに回転可能に支持されている。

よって、使用者がハンドル４１を把持してハンドル操作を行うと、支軸部４２は連結部４４と共に旋回軸Ｐ３を中心にフレーム５（フレーム５の軸支部５１）に対して回転し、これに伴い第２歯車１４、第３歯車１５、及びスプロケット１２Ｂも旋回軸Ｐ３を中心に旋回する。即ち、ハンドル操作により軸支部４２をフレーム５に対して相対的に旋回軸Ｐ３を中心に回転させると、連結部４４により軸支された第２歯車１４、第３歯車１５、及びスプロケット１２Ｂは第１歯車１３に対して旋回軸Ｐ３を中心に旋回し、第１歯車１３の回転軸Ｒ２と第２歯車１４の回転軸Ｒ３が平行に延びる図６（ａ）に示す状態（以下、「基本状態」という）から、第１及び第２歯車１３、１４の回転軸Ｒ２、Ｒ３が相互に交叉する方向に延びる図６（ｂ）に示す状態（以下、「旋回状態」という）へ変化する。なお、旋回軸Ｐ３は第１歯車１３の回転軸Ｒ２及び第２歯車１４の回転軸Ｒ３を含む面に対して実質垂直に延びている。

図７及び図８を参照して、第１歯車１３は、歯車基板１３１と、歯車基板１３１の外周面１３１ａに環状に配列された複数の歯１３２と、を有する。歯車基板１３１は回転軸方向Ｄ１中央部の直径が拡大した膨張円柱状を有し、各歯１３２の歯先１３２ａは、第１歯車１３の回転軸Ｒ２を通る断面形状が凸曲線状とされている。即ち、回転軸Ｒ２から各歯１３２の歯先１３２ａまでの距離は、回転軸方向Ｄ１外側に向かうに従い漸減するように構成されている。換言すると、第１歯車１３は、回転軸Ｒ２を通る断面において、外周面（ここでは歯先１３２ａ）の輪郭線が凸形状（凸曲線状）となっている。そして、第１歯車１３の歯先１３２ａの前記凸曲線の中心点が旋回軸Ｐ３上またはその近傍に位置するよう、歯先１３２ａの断面形状が設定される（旋回軸Ｐ３は、第１歯車１３の歯先１３２ａの前記凸曲線の中心点又はその近傍を通る）のが好ましく、旋回軸Ｐ３上に当該中心点が位置するのがより好ましい。一方、第２歯車１４及び第３歯車１５は平歯車である。なお、第２歯車１４としての平歯車は、通常の平歯車のように歯先が直線状のものであっても良いが、本実施形態においては、第２歯車１４と第１歯車１３との噛合状態を維持したまま良好な旋回を可能にするため、図８に示す様に歯幅方向における第２歯車１４の歯先の両側を面取りしている。なお、面取り部はＲ形状、又は凸曲線形状であってもよく、第１歯車１３と噛合できれば、その形状に制限はない。

かかる構成において、ハンドル操作により前輪３と共に操作部４を旋回（回転）させると、第２歯車１４は第１歯車１３との噛合状態を維持したまま第１歯車１３に対して旋回軸Ｐ３を中心に旋回する。このとき、第２歯車１４が旋回するに連れて第１歯車１３のピッチ点（第１歯車１３が第２歯車１４に接する部位）も推移し、このようにして推移するピッチ点を連続的に繋いだ仮想線Ｌ１は図８に示す様に曲線状となり、この仮想線Ｌ１の曲線の中心点Ｃ１は旋回軸Ｐ３上に位置することになる。

即ち、本実施形態によれば、旋回軸Ｐ３を中心に第１歯車１３に対して第２歯車１４を旋回させても、旋回軸Ｐ３上の点を中心点Ｃ１とする円弧（Ｌ１）に沿って第１歯車１３と第２歯車１４のピッチ点が推移するため、第１歯車１３と第２歯車１４の噛合を維持できる。また、第１歯車１３の歯車基板１３１は中央部の直径が拡大した膨張円柱状を有するので、直円柱状とした場合と比較して各歯１３２の回転軸方向Ｄ１中央部位の高さ（歯元のたけ）を小さくでき、歯１３２の強度を高めることができる。

また、第２歯車１４を旋回軸Ｐ３を中心に旋回させるので、第２歯車１４の最大旋回角度θを例えば１１０°〜１２０°程度と大きくできる。通常、自転車走行に必要なハンドルの旋回角度は９０°程度であるので十分に対応できる。

このように、本実施形態の自転車１は前輪駆動式であるため、後輪８を小さくしても走行性が損なわれることがなく、軽量化が図られると共に、自転車１をコンパクトに折り畳むことができる。また、操作部４を軸支部５１近傍位置で折り畳むことができるので、折り畳み状態における自転車１の高さ寸法を小さくできる。また、サドルを無くしたために、軽量化が図られると共に、操作部４を折り畳んだ際に操作部４がサドルに干渉することがなく、従って操作部４（上支軸部４２Ａ）をフレーム５により近づけるように折り畳むことができ、自転車１をよりコンパクトに折り畳むことができる。

更に、本実施形態によれば、フレーム５は左右（スプロケット７１の回転軸Ｒ１と平行）に延びる旋回軸Ｐ２を中心に折り畳まれるので、上下方向に延びる旋回軸を中心に折り畳む構成と比較してフレーム５全体の強度を保つことができると共に、折り畳まれた状態において前輪３と後輪８とが重ならず、幅方向（左右方向）の厚みを小さくできる。

また、図１に示す様に自転車１が展開された状態において、ペダル２は前輪３の後方に位置するので、サドルがなくてもバランス良くペダル２を漕ぐことができ、ペダル２が前輪３の上方に位置する構成と比較して、折り畳み状態における高さ寸法を小さくできる。

尚、本実施形態においては、第２歯車１４を平歯車としたが、第２歯車１４を第１歯車１３と同一形状を有する歯車から構成してもよい。また、歯溝の幅Ｗ１は、回転軸方向Ｄ１にわたって均一でもよく、或いは回転軸方向Ｄ１中央に向かうにつれて漸増するように構成してもよい。

本実施形態においては、スプロケット７１、第１チェーン７２、及びスプロケット１２Ａが第１伝達機構を構成し、第３歯車１５、スプロケット１２Ｂ、及び第２チェーン７３が第２伝達機構を構成する。なお、スプロケット１２Ｂと第２チェーン７３は、図示の位置でも、反対側面（スプロケット７１、第１チェーン７２、及びスプロケット１２と同じ側）でも良い。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る折り畳み自転車について説明する。図９を参照して、図示の折り畳み自転車１０１は、上述した折り畳み自転車１と略同一の構成を有するが、本実施形態の折り畳み自転車１０１では、その支軸部１４２は折り畳まれず、フレーム１０５が２箇所で折り畳まれる構成とされている。以下、各実施形態において上述した第１実施形態と実質同一の構成については同一の参照番号を付し、説明は省略する。

より具体的に、自転車１０１の操作部１０４は、ハンドル４１と、ハンドル４１から下方に延びる支軸部１４２と、フロントフォーク４３と、支軸部１４２とフロントフォーク４３とを連結する連結部４４（図４参照）と、を備える。支軸部１４２は第１実施形態の支軸部４２と略同一であるが、ヒンジ機構Ｈ１を有しない点で異なる。

また、自転車１０１のフレーム１０５は、第１実施形態のフレーム５と略同一であるが、ヒンジ機構Ｈ２に代えて、一対のヒンジ機構Ｈ１０１，Ｈ１０２を備える点で異なる。ヒンジ機構Ｈ１０１はフレーム５の前方部位（軸支部５１近傍）に設けられ、ヒンジ機構Ｈ１０２はスプロケット７１の回転軸Ｒ１よりも若干後方であってスプロケット７１の後端よりも前方に設けられている。よって、フレーム１０５は、軸支部５１（図１参照）を含む前フレーム部１０５Ａと、スプロケット７１を軸支する中間フレーム部１０５Ｂと、後輪８を軸支する後フレーム部１０５Ｃと、を有し、前フレーム部１０５Ａはヒンジ機構Ｈ１０１（第２ヒンジ機構）を介して中間フレーム部１０５Ｂに連結され、中間フレーム部１０５Ｂはヒンジ機構Ｈ１０２（第１ヒンジ機構）を介して後フレーム部１０５Ｃに連結されている。

かかる構成において、ヒンジ機構Ｈ１０１を緩めると、左右方向に延びる旋回軸Ｐ４を中心に中間フレーム部１０５Ｂをハンドル４１に近づく方向へ（図９における反時計回りに）旋回させることができる。このように旋回軸Ｐ４を中心にフレーム５を折り畳むと、中間フレーム部１０５Ｂは旋回軸Ｐ４からハンドル４１に向かって延び、ハンドル４１はスプロケット７１の近傍に位置づけられ、スプロケット７１の左右両側にハンドル４１の左右先端部が位置することになる。また、ヒンジ機構Ｈ１０２を緩めると、左右方向に延びる旋回軸Ｐ５を中心に後フレーム部１０５Ｃを前輪３に向かって（図９における時計回りに）旋回させて畳むことができる。このように旋回軸Ｐ５を中心に後フレーム部１０５Ｃを畳むと、後フレーム部１０５Ｃは旋回軸Ｐ５から前輪３に向かって延び、後輪８が前輪３とクランク６の回転軸Ｒ１との間（本実施形態では特に、前輪３とスプロケット７１との間）に位置した状態となる。

このように、本実施形態の自転車１０１においても、第１実施形態の自転車１と同様の効果を得ることができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る折り畳み自転車について説明する。図１０及び図１１を参照して、図示の折り畳み自転車２０１が備える操作部２０４は、左右一対のハンドル２４１と、ハンドル２４１から下方に延びる一対の支軸部２４２と、フロントフォーク４３と、支軸部２４２とフロントフォーク４３とを連結する連結部２４４と、を備える。連結部２４４は、フロントフォーク４３の上端に設けられた下板部材４４ｂと、下板部材４４ｂに立設された左右一対の側板部材２４４ｃと、を備え、支軸部２４２は側板部材２４４ｃにより支持されている。より具体的に、各側板部材２４４ｃには軸孔Ｔ１、Ｔ２が設けられ、支軸部２４２は、一対の軸孔Ｔ２に挿通された回転軸（第３歯車１５を支持するもの）を中心に旋回可能に構成されている。よって、当該回転軸が本実施形態におけるヒンジ機構（第２ヒンジ機構）に該当する。なお、図１０及び図１１においてギア列Ｔ及びスプロケット１２Ａ，１２Ｂは省略されている。

この支軸部２４２には図示しない規制手段が設けられており、この規制手段により図１０及び図１１に示すような起立状態が保持される。一方、規制手段を緩めることにより、一対の支軸部２４２は後方に倒れるように旋回軸Ｐ６を中心に旋回する。これにより、操作部２０４を折り畳むことができる。

その他の構成については上述した第１実施形態の折り畳み自転車１と同一である。よって、上述したように操作部２０４を旋回軸Ｐ６を中心に折り畳むと共に、図１に示す様に旋回軸Ｐ２を中心にフレーム５を折り畳むと、自転車２０１は図１（ｂ）に示す自転車１とほぼ同様に折り畳まれる。

このように、本実施形態の自転車２０１においても、第１実施形態の折り畳み自転車１と同様の効果を得ることができる。また、旋回軸Ｐ６の位置を第１実施形態における旋回軸Ｐ１よりも幾分下方に設定できるので、折り畳み自転車２０１をよりコンパクトに折り畳むことができる。また、本実施形態においては、一対の支軸部２４２は旋回軸Ｐ１よりも前方位置において起立するので、連結部２４４がステムの役割を果たし、ハンドル操作をスムーズにできる。

なお、本実施形態においては、支軸部２４２は一対の軸孔Ｔ２に挿通された回転軸を中心に旋回可能としたが、これに代えて一対の軸孔Ｔ１に挿通された回転軸（第２歯車１４を支持するもの）を中心に旋回可能としてもよく、或いはこれら第２歯車１４や第３歯車１５を支持する回転軸とは異なる回転軸を中心に旋回可能としてもよい。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係る折り畳み自転車について説明する。図１２及び図１３を参照して、図示の折り畳み自転車３０１は、使用者がペダル２を漕ぐと、クランク６の回転をセンサ（図示せず）が検知し、センサからの検知信号に基づき前輪３に設けられたモータＭが作動し、モータＭの動力により前輪３が回転する構成とされている。よって、本実施形態ではスプロケット７１を除く駆動伝達機構７は省略されている。

この自転車３０１は操作部３０４とフレーム５を備え、操作部３０４はハンドル４１と、ハンドル４１から下方に延びる支軸部４２と、支軸部４２の下端に連結されたフロントフォーク４３と、を備える。上述した連結部４４は省略されており、ヒンジ機構Ｈ１は軸支部５１のやや上方に設けられている。フレーム５の構成は第１実施形態のものと同一である。よって、ヒンジ機構Ｈ１、Ｈ２を緩めることにより、第１実施形態の場合と同様にして自転車３０１を図１２（ａ）に示す状態から図１２（ｂ）に示す状態へ折り畳むことができる。

更に、本実施形態においては、スプロケット７１の回転を後輪８へ伝達するための伝達機構が設けられている。この伝達機構は、フレーム５に回転自在に支持された２個の同軸スプロケットＳ１，Ｓ２と、スプロケット７１と同軸スプロケットＳ１の間に掛け渡されたチェーン７４と、同軸スプロケットＳ２とリアスプロケット８１との間に掛け渡されたチェーン７５と、を備え、２個の同軸スプロケットＳ１，Ｓ２は一体回転する。かかる構成により、使用者がペダル２を踏むとスプロケット７１が回転し、この回転運動がチェーン７４、同軸スプロケットＳ１，Ｓ２、チェーン７５、リアスプロケット８１を介して後輪８に伝達される。

また、同軸スプロケットＳ１，Ｓ２の回転軸は、ヒンジ機構Ｈ２における旋回軸Ｐ２と一致するように設定されている。よって、フレーム５を旋回軸Ｐ２を中心に折り畳んでも、チェーン７４、７５が緩むなどの問題は発生しない。

このように、本実施形態の自転車３０１においても、第１実施形態の折り畳み自転車１と同様の効果を得ることができる。

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態に係る折り畳み自転車について説明する。図１４及び図１５を参照して、図示の折り畳み自転車４０１は、後輪舵式であり、ハンドル操作をすると後輪８の向きが変わり、自転車４０１の走行方向を変更できるように構成されている。

より具体的に、自転車４０１は、後輪８を操作する操作部４０４と、フレーム４０５と、を備える。操作部４０４は、ハンドル４１と、ハンドル４１から下方に延びる支軸部４２と、支軸部４２と後輪８とを連結する連結部４５と、を備える。連結部４５は、支軸部４２から側方（図１５の例では右方）に延びる前クランク４５ａと、後輪８を軸支すると共に後輪８から上方に延びる後輪舵軸４５ｂと、後輪舵軸４５ｂから前クランク４５ａとは反対側（図１５の例では左側）に延びる後クランク４５ｃと、前クランク４５ａと後クランク４５ｃとを対角線状に接続する棒状のリンク部材４５ｄと、を備える。リンク部材４５ｄの先端及び後端はそれぞれ前クランク４５ａ及び後クランク４５ｃに対して旋回可能に連結され、その中間部位において前部４５ｆと後部４５ｒとへ分解可能とされている。

フレーム４０５は上述したフレーム５と略同一であるが、後フレーム部４０５Ｂの後端には後支軸部５２が設けられている点で異なり、この後軸支部５２に後輪舵軸４５ｂが回転自在に支持されている。一方、軸支部５１にはフロントフォーク４４３が相対回転不能に連結されると共に、支軸部４２が回転自在に支持されている。

かかる構成において、使用者がハンドル操作を行うと、支軸部４２が回転し、これに伴い前クランク４５ａが図１５における平面視において時計回り（又は反時計回り）に旋回する。すると、後クランク４５ｃはリンク部材４５ｄにより引っ張られるように（又は押されるように）して、前クランク４５ａとは逆方向に旋回し、後輪舵軸４５ｂが回転する。これにより後輪８の向きが変わり、自転車４０１の走行方向が制御される。ここで、前クランク４５ａと後クランク４５ｃとをリンク部材４５ｄで対角線状に接続するのは、ハンドル４１の操作方向と後輪８の向きとを逆にし、ハンドル４１の操作方向と自転車４０１の走行方向を同じにするためである。

また、本実施形態においては、フレーム４０５の中間部に支持されたスプロケット７１と前輪３のスプロケット３１とは、チェーン７６により接続されており、ペダル２を漕ぐとクランク６の回転力がスプロケット７１及びチェーン７６を介して前輪３に伝達される。よって、本実施形態においてはスプロケット７１を除く駆動伝達機構７は省略されている。

本実施形態においても、支軸部４２にヒンジ機構Ｈ１が、フレーム４０５にはヒンジ機構Ｈ２が設けられているので、自転車４０１を図１４（ａ）に示す展開状態から図１４（ｂ）に示す折畳状態へ折り畳むことができる。なお、自転車４０１を折り畳む際には、図１５に示すようにリンク部材４５ｄを前部４５ｆと後部４５ｒとへ分解すればよい。

［実施例］
上記第１実施形態１に係る自転車１において、高さＤ１を約８０ｃｍ、長さＤ２を約１２０ｃｍとしたとき、折り畳み後における自転車１の高さＤ３は約４７ｃｍ、長さＤ４は約８９ｃｍであった（図２参照）。一般的なテニスラケットケースの寸法は７５ｃｍ×３２ｃｍであるから、テニスラケットケースの場合とほぼ変わらない感覚で自転車１を携行できる。

以上、本発明の実施形態に係る折り畳み自転車について添付の図面を参照して説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形、修正が可能である。

例えば、上記各実施形態においては、ハンドル４１を平面視略Ｕ字状としたが、図１６に示すハンドル４１’の様に直線状としてもよい。また、ハンドル４１’（又はハンドル４１）に関節部を設け、ハンドル４１’（ハンドル４１）の左右両端が相互に近接する方向に旋回軸Ｒ９を中心に旋回可能とし、図１６に点線で示すように折り畳み可能としてもよい。

また、上記各実施形態においては、自転車の展開状態において、前フレーム部５Ａ（中間フレーム部１０５Ｂ）の後端面と後フレーム部５Ｂ（１０５Ｃ、４０５Ｂ）の前端面とが当接するように構成したが、本発明は当該構成に限定されず、例えば図１７に示す様に、展開状態において前フレーム部（又は中間フレーム部）５Ａ’の後方部位と後フレーム部５Ｂ’の前方部位とが上下方向に重なるように構成してもよく、またこのように上下方向に重なる後方部位と前方部位の間に緩衝材Ｋを配設してもよい。緩衝材Ｋは前フレーム部５Ａ’の下面に設けてもよく、後フレーム部５Ｂ’の上面に設けても良く、前フレーム部５Ａ’の下面と後フレーム部５Ｂ’の上面の双方に設けても良い。

更に、上記各実施形態において、ヒンジ機構Ｈ２、Ｈ１０２における旋回軸Ｐ２、Ｐ５は、スプロケット７１の回転軸Ｒ１に対して平行としたが、旋回軸Ｐ２、Ｐ５は必ずしも回転軸Ｒ１に対して平行である必要はなく、折り畳み時において後輪８が前輪３とスプロケット７１（又は回転軸Ｒ１）の間に位置できればよい。また、クランク６やペダル２についても折り畳み可能としてもよい。例えば、図１８に示すように、クランク６の基部に関節部６１を設け、クランク６を関節部６１の旋回軸Ｒ１０を中心に旋回可能とすることにより、ペダル２の向きを実線で示す向きから点線で示す向きへ反転可能とすることができる。このようにペダル２の向きを反転させることで、折り畳み時における幅方向（左右方向）の寸法をよりコンパクトにできる。或いは、図１９に示すように、ペダル２に関節部を設け、ペダル２の先端側部位を基端側部位に対して旋回軸Ｒ１１を中心に旋回可能とすることにより、ペダル２の先端側部位の向きを実線で示す向きから点線で示す向きへ変更できる。かかる構成によっても、ペダル２の幅方向外方への飛び出し量を抑制して、自転車全体をよりコンパクトに折り畳むことができる。

また、クランク６からペダル２を取り外す構造にしても良い。取り外したペダル２は、前輪３と後輪８の間の隙間部分に位置させ、フレーム下面に取り付けることで、自転車全体の幅方向をコンパクトに持ち運ぶことができる。

また、図６に示す第１歯車１３に代えて、図２０に示す歯車２０３を用いてもよい。第１歯車２０３は、直円柱状を有する歯車基板２３１を備え、歯車基板２３１の外周面２３１ａに複数の歯１３２が環状に配列されている。歯車基板２３１を直円柱状とすることで、第１歯車１３と比較して第１歯車２０３の製造を容易にできる。第１歯車２０３のその他の構成は歯車１３と実質同一である。

また、上記実施形態においては、第１歯車１３及びスプロケット１２Ａはフレーム５（１０５）に連結され、第２歯車１４、第３歯車１５、及びスプロケット１２Ｂは支軸部４２（１４２）に連結されたが、第１歯車１３及びスプロケット１２Ａを支軸部４２（１４２）に連結させ、第２歯車１４、第３歯車１５、及びスプロケット１２Ｂをフレーム５（１０５）に連結させてもよい。このように構成すると、ハンドル操作により支軸部４２が旋回軸Ｐ３を中心に回転すると、第１歯車１３は旋回軸Ｐ３を中心に回転するため、当該構成によっても第２歯車１４は旋回軸Ｐ３を中心に第１歯車１３に対して相対的に旋回することになる。なお、この場合には、スプロケット７１とスプロケット１２Ｂとを第１チェーン７２で接続し、スプロケット１２Ａと前輪３とを第２チェーン７３で接続すればよく、このように接続することによって、スプロケット７１の回転を前輪３へ伝達させることができる。

更に、第１歯車１３に代えて図２１に示す第１歯車３０３を用い、旋回軸Ｐ３を中心に第２歯車１４を第１歯車３０３に対して旋回（回転）させるようにしてもよい。この第１歯車３０３は、歯車基板３３１と、歯車基板３３１の外周面３３１ａに環状に配列された複数の歯３３２と、を有し、歯車基板３３１は回転軸方向Ｄ１中央部の直径が小さい鼓形である。各歯３３２の歯先３３２ａは、第１歯車３０３の回転軸Ｒ２を通る断面形状が凹曲線状とされている。即ち、回転軸Ｒ２から各歯３３２の歯先３３２ａまでの距離は、回転軸方向Ｄ１外側に向かうに従い漸増するように構成されている。換言すると、第１歯車３０３は、回転軸Ｐ２を通る断面において、外周面（ここでは歯先３３２ａ）の輪郭線が凹形状（凹曲線状）となっている。そして、第１歯車３０３の歯先３３２ａの前記凹曲線の中心点が、旋回軸Ｐ３上又はその近傍に位置するよう、歯先３３２ａの断面形状が設定される（旋回軸Ｐ３は、第１歯車３０３の歯先３３２ａの前記凹曲線の中心点又はその近傍を通る）のが好ましく、旋回軸Ｐ３上に中心点が位置するのがより好ましい。なお、旋回軸Ｐ３は回転軸Ｒ２及びＲ３を含む面に対して垂直である。

そして、支軸部４２をフレーム５に対して旋回軸Ｐ３を中心に旋回させると、第２歯車１４は第１歯車３０３との噛合状態を維持したまま第１歯車３０３に対して旋回軸Ｐ３を中心に旋回する。このとき、第２歯車１４が旋回するに連れて第１歯車３０３のピッチ点（第１歯車３０３の第２歯車１４に接する部位）も推移し、このようにして推移するピッチ点を連続的に繋いだ仮想線Ｌ４は図２２に示す様に曲線状となり、この仮想線Ｌ４の曲線の中心点Ｃ４は旋回軸Ｐ３上に位置することになる。

よって、本実施形態によっても、旋回軸Ｐ３を中心に第１歯車３０３に対して第２歯車１４を旋回させても、旋回軸Ｐ３上の点を中心点Ｃ４とする円弧（Ｌ４）に沿って第１歯車３０３と第２歯車１４のピッチ点が推移するため、第１歯車３０３と第２歯車１４の噛合を維持できる。なお、歯車基板３３１を鼓状ではなく直円柱状としてもよい。

更に、上記実施形態においては、ギア列Ｔを複数の突起状の歯を有する歯車から構成したが、これに代えて歯を有しない摩擦歯車（摩擦車）や、磁気歯を有する磁気歯車から構成してもよい。摩擦歯車から構成する場合には、作動面が凸状（凸曲面状）又は凹状（凹曲面状）となるように第１歯車を膨張円筒状又は鼓状に形成し、第２歯車と第１歯車の摩擦係合を維持した状態で第２歯車を第１歯車に対して旋回させるようにすればよい。また、磁気歯車から構成する場合においても同様に、第１歯車を膨張円筒状又は鼓状に形成し、当該円筒の周面に凸状（凸曲面状）又は凹状（凹曲面状）の複数の磁気歯を環状に設け、第２歯車と第１歯車の磁気噛合状態を維持した状態で第２歯車を第１歯車に対して旋回させるようにすればよい。

上記第１，第３，第４，第５実施形態においては、操作部とフレーム５（４０５）のそれぞれにヒンジ機構を設け、操作部とフレーム５（４０５）のそれぞれを折り畳み可能に構成したが、自転車の全長（前後方向長さ）が比較的短い場合には、フレーム５（４０５）におけるヒンジ機構Ｈ２を省略してもよい。なお、図１２，１３に示す実施形態の自転車３０１においてヒンジ機構Ｈ２を省略する場合には、同期スプロケットＳ１，Ｓ２は省略し、スプロケット７１とリアスプロケット８１とをチェーン７４で直接接続することができる。また、図１４に示す第５実施形態の自転車においてヒンジ機構Ｈ２を省略する場合には、リンク部材４５ｄを分割可能に構成する必要はない。

上記実施形態においては、クランク６の回転力を前輪３又は後輪８に伝達する機構において、チェーンドライブ（一対のスプロケットの間にチェーンが掛け渡された構成）を用いたが、これに代えてベルトドライブ（一対のタイミングプーリーの間にタイミングベルトが掛け渡された構成）を採用してもよく、或いはシャフトドライブを用いることもできる。シャフトドライブを用いる場合には、スプロケットに代えてベベルギアを用い、一対のベベルギア間をドライブシャフトで連結すればよい。ベルトドライブやシャフトドライブの構成は公知であるので、詳細な説明は省略する。

上記各実施形態においては、サドルのない立ち漕ぎ専用の折り畳み自転車について説明したが、フレームに着脱自在なサドルを設けてもよい。この場合、走行時はサドルをフレームにボルトなどで固定し、携行時には、サドルをフレームから分離し、別に保持するか、サドルポスト（支柱）をハンドル支柱前面にボルトで固定すればよい。

また、歯車１３，１４，１５は消耗品であるため、歯車伝達装置Ｍをモジュール化し、容易に交換できるようにしてもよい。更に、ギア比が異なるモジュールを用意し、通勤経路が平地主体に適したギア比のモジュールや、通勤経路が坂道主体に適したギア比のモジュールを使用するのが好ましい。

１、１０１、２０１、３０１、４０１ 折り畳み自転車
３ 前輪
４、１０４、２０４、３０４、４０４ 操作部
５、１０５、４０５ フレーム
８ 後輪
１３ 第１歯車
１４ 第２歯車
４１ ハンドル
４２、１４２、２４２ 支軸部
７１ スプロケット（チェーンリング）
Ｈ１，Ｈ１０１ ヒンジ機構（第２ヒンジ機構）
Ｈ２，Ｈ１０２ ヒンジ機構（第１ヒンジ機構）
Ｍ 歯車伝達装置

Claims (8)

1. 前輪と、
   ハンドルを備える操作部と、
   前記操作部を回転可能に保持するフレームと、
   前記フレームの中間部に軸支されたクランクと、
   前記フレームの後端に軸支された後輪と、を備え、
   前記フレームには、第１旋回軸を中心に前記フレームを折り畳むための第１ヒンジ機構が設けられ、
   前記第１旋回軸を中心に前記フレームを折り畳むと、前記後輪は前記前輪と前記クランクの回転軸との間に位置づけられることを特徴とする折り畳み自転車。
2. 前記後輪は前記前輪よりも小さく、立ち漕ぎ専用の自転車であることを特徴とする請求項１に記載の折り畳み自転車。
3. 前記操作部は折り畳み可能であり、前記操作部は、前記ハンドルが前記フレームに近づく方向へ折り畳まれることを特徴とする請求項１又は２に記載の折り畳み自転車。
4. 前記操作部は、前記ハンドルから下方に延びる支軸部を更に備え、
   前記支軸部には、前記支軸部を折り畳み可能する第２ヒンジ機構が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の折り畳み自転車。
5. 前記操作部は、一対の支軸部と、下端に前記前輪が支持されたフロントフォークと、前記一対の軸支部と前記フロントフォークとを連結する連結部と、を更に備え、前記ハンドルは前記一対の軸支部の各々の上部に設けられ、
   前記操作部は、前記一対の支軸部を前記連結部に対して旋回させることにより折り畳まれることを特徴とする請求項３に記載の折り畳み自転車。
6. 前記フレームには、第２旋回軸を中心に前記フレームを折り畳むための第２ヒンジ機構が更に設けられ、
   前記フレームは、前記第２旋回軸を中心に前記ハンドルに近づく方向に折り畳まれることを特徴とする請求項１又は２に記載の折り畳み自転車。
7. 前記フレームは、第１フレーム部と、前記第１フレーム部に前記第１ヒンジ機構を介して接続された第２フレーム部と、を備え、前記フレーム部が展開された状態において、前記第１フレーム部と前記第２フレーム部との間には緩衝材が介在することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の折り畳み自転車。
8. 前記クランクの回転を前記前輪に伝達する駆動伝達機構を更に備え、
   前記駆動伝達機構は、第１歯車と、前記クランクの回転を前記第１歯車に伝達する第１伝達機構と、前記第１歯車と噛合又は摩擦係合する第２歯車と、前記第１歯車を回転可能に支持する第１支持部と、前記第２歯車を回転可能に支持する第２支持部と、前記第２歯車の回転を前記前輪に伝達する第２伝達機構と、を備え、
   前記第１支持部は前記フレームと前記操作部の何れか一方に連結され、
   前記第２支持部は前記フレームと前記操作部の何れか他方に連結され、
   前記操作部が前記フレームに対して第３旋回軸を中心に回転すると、前記第２歯車は前記第１歯車に噛合又は摩擦係合した状態のまま前記第１歯車に対して前記第３旋回軸を中心に旋回し、
   前記第１歯車及び前記第２歯車は、突起状の歯を有する歯車、摩擦歯車、及び磁気歯を有する磁気歯車の何れかであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の折り畳み自転車。
   

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