JP2019043415A - 前輪駆動自転車 - Google Patents

Abstract

【課題】本願発明の課題は、自転車構造体に掛かるストレスを軽減し、ワンタッチ折りたたみ可能、安楽姿勢な乗車、容易な運搬・収納ができ、横揺れを抑えた三輪自転車を提供することを課題とする。【解決手段】本願発明の解決手段は、前キール９にサブキール１０を付加することによるラーメン構造化、ワンタッチ折りたたみ可能な屈曲手段、背凭れ２５を有する座板２２、ローリングを抑制する緩衝材３５、緩衝材支え３６を備えることを特徴とするものである。【選択図】図１

Description

本発明は前輪駆動自転車、また前輪駆動三輪自転車、更には前輪駆動折りたたみ三輪自転車に関するものである。

前輪駆動自転車の先行技術は、特許文献１がある。

折りたたみ三輪自転車の先行技術は、特許文献２、特許文献３、特許文献４がある。

特許第５６４８２５６号 特開２００６−６２５２６ 特開２０１０−０１８１７３ 特開２０１２−０２５３６８A

ブリヂストンサイクル株式会社発行 取扱説明書大人用編 ブリヂストンワゴン

特許文献１(特許第５６４８２５６号)では前輪支持軸を一点で軸支している。荷重が一点に集中すると、前輪支持軸の後方への傾斜により、荷重の何倍にも達する捩れストレスが発生する為、軸支手段を大きく、頑丈な、従って重い構成部品を採用せざるを得ない。

また自転車の安定性・自立性を確保するため、三輪化すると共に、座席位置を低くし後退させることで実現するが、この場合操舵ハンドルが遠くなり、前輪支持軸を後傾させることで、手が届くようにしている。

先に述べたように、前輪支持軸の後傾により、前輪支持軸の軸支手段に大きなストレスが掛かる。

また、前輪に駆動力を伝えるために、スプロケット等のクランク駆動手段から、前輪支持軸の前肢に設けられたスプロケット等の従動手段に向けて、チェーン等の回転伝達手段が設けられる。
チェーン等の回転伝達手段は前輪支持軸に大きな負荷を掛ける。従って前輪支持軸の一点軸支部には過大なストレスが掛ることになる。
また、前記回転伝達手段は運転者の両脚の間に位置し、接触の危険性、衣服の汚れ等の恐れがある。

前記の如く前輪支持軸の軸支手段から発生する過大な捩れストレスは本体にも及び、軸支手段周辺の本体構造も強化しなければならない。

三輪自転車の、駐輪・収納スペースが過大になる対策としての折りたたみ技術がある。
特許文献２（特開２００６−６２５２６）では折りたたみ状態でコンパクト化を図るため、座席位置を異常に低くしているが、低くし過ぎると、運転者は仰向け、横臥姿勢（リカンベント姿勢）となり、一般には馴染みの無い異常な姿勢を取らざるを得ない。

また、折りたたみ時、屈曲手段の両側、例えば前ユニットと後ユニットの両側に跨る機械的機構がある場合、複雑な対応が必要になる。前ユニットにペダル駆動手段を設け、後輪を駆動すると駆動機構の複雑な対応が避けられない。

前記特許文献２においては、前ユニットに駆動手段を設け、前輪を駆動し、後輪を操舵する方式を採っているが、前輪駆動・後輪操舵方式は種々の問題が発生する。

前記特許文献２においては、後輪操舵を運転者の左右脇の操縦桿によって行い、中間にリンク機構を介するなど、仕組みは複雑であり、自転車の一般的な操舵方式ではない。

さらに致命的欠陥として道路脇の塀や沿石に近付くとその場所から脱出できないという致命的欠陥がある。

後輪二輪を操舵する場合、後輪を進もうとする逆方向、即ち塀や沿石の方向へ一旦横移動させることが必須であるが、一旦、塀や沿石に近付くと、塀や沿石に阻まれて、この横移動ができない。船舶や航空機は横移動は自由であるから、後方の舵や垂直尾翼での操舵は可能であるが、道路上を走る後二輪の三輪自転車では後輪操舵は適さない。因みに、前二輪、後一輪の場合は、後輪が左右に動くスペースがあり、前輪駆動、後輪操舵方式は操舵に関しては問題ない。

折りたたみ三輪自転車の先行技術として特許文献３(特開２０１０−０１８１７３）、及び特許文献４（特開２０１２−０２５３６８A)があるが、両技術共に前二輪操舵、後一輪駆動方式である。操舵に関しては、前述の通り、問題ないが、別の問題が生ずる。

駆動機構、即ちスプロケット、チェーンを後ユニットにのみに搭載して、前輪操舵・後輪駆動方式を採用し、駆動機構の前後ユニットに跨る仕掛けを回避しているが、駆動ペダルが座席の略真下に位置しているため、座席位置が従来の自転車同様に高くなり、従って重心が高くなり、左右安定性に欠ける。現在市販されている三輪自転車も座席位置が高く、安定性に難があり、取扱説明書に注意書きがある（非特許文献１）。左右安定性のために三輪化したにかかわらず、効果が薄い。

さらに、前二輪・後一輪の各三輪の接地点を結ぶ三角形の内側に重心が位置することが安定性にとって必須であるが、前二輪・後一輪の三輪方式では、三角形後方頂点付近の極めて狭い範囲に重心が位置することになり、カーブ走行時、遠心力で、重心位置が前記三角形から外れやすく、不安定になる。

三輪自転車は道路の左右凹凸差による横揺れ（ローリング）を生ずることは避けられない。市販の三輪自転車や特許資料3、特許資料４では座席位置が高く横揺れ幅が大きい。

座席を低くして、横揺れ幅を小さく抑えることができるが、座席位置を無闇に低くすることで、仰向け横臥リカンベント姿勢乗車になり、一般の自転車にはなじまない。

以上述べた如く、従来の前輪駆動自転車、三輪自転車、折りたたみ三輪自転車の技術には原理的に数々の課題がある。本発明は上記数々の問題に鑑みて問題を解決すべく為されたものであり、安定、安心な車体構造を実現し、ワンタッチ折りたたみによる省スペース化により操作・駐輪・収納を容易にし、横揺れを押さえ安楽な乗車姿勢で安全・快適なサイクリングを楽しむことができる。

本願発明の解決手段は、前キール、前記前キールと交差する姿勢で設けられるサブキール、前記前キールと前記サブキールをつなぐキール連結手段で構成される本体フレームと、前記前キール前部に設けられた第一の軸支部と、前記サブキール前部に設けられた第二の軸支部と、前記連結手段に設けられたクランク駆動手段と、操舵ハンドルと、前記操舵ハンドルに取り付けられた前輪支持軸と、前記前輪支持軸の下部に回転可能に軸支された前輪と、前記前輪支持軸の前方に設けられた前肢と、前記前肢に回転可能に軸支された従動手段と、前記第一の軸支部と前記前輪支持軸が回動可能に軸支される第一の軸支手段と、前記第二の軸支部と前記前輪支持軸が回動可能に軸支される第二の軸支手段と、前記クランク駆動手段と前記従動手段をつなぐ回転伝達手段とを備えたことを特徴とする前輪駆動自転車である。

本発明の前輪駆動自転車に依れば、主要骨格である前キールに交差する姿勢でサブキールを付加し、両キールを連結手段でつなぎ、ラーメン（ｒａｈｍｅｎ）構造化する事により、大きさ、重量を抑えて、本体フレームを強化することができる。

またサブキールを付加することにより、前輪支持軸を前キールとサブキールの二点で軸支することができ、一点への力の集中を排除して、ハンドル軸を後傾させた車体全体として剛性、強靭性を向上させる。

さらに、サブキールを付加することにより、前輪駆動のための、回転伝達機構を保護すると共に、人体への接触を防止し、安全性の向上を図ることができる。

折りたたみを採用した場合、伸展した乗車状態で、ラーメン構造化した本体フレームが、後キールのガタ、歪みを抑制し、車体の剛性、強靭性を確保できる。また折りたたみ状態でも車体の剛性、強靭性を確保できる。

本発明の座席により、安楽な座席位置の確保、背凭れの付加、折りたたみワンタッチ化、折りたたみ時のコンパクト化を実現し、安楽姿勢で乗車することができると共に、折りたたみ操作の容易化を図ることができる。

折りたたんだ状態で、三輪で自立走行可能であり、小回り運搬、その場での方向転換が容易にできる。

日本国内では、折りたたみ状態で、幅・奥行き・高さの合計が２５００ミリ以内であれば電車に乗せられる場合があり、輪行（列車併用サイクリング）も可能である。

三輪化により避けられないローリング（左右揺れ）の発生を抑えるために、安楽な姿勢で乗車できる座席の最適な高さを保ちながら、後キールと後輪支持梁の接続位置に、緩衝手段を設けることにより、ローリングを大幅に軽減する。

本発明の実施例の側面図である。 本発明の実施例の斜視図である。 本発明の座席折りたたみ実施例の側面図である 本発明の本体折りたたみ実施例の側面図である。 本発明の緩衝材取り付け実施例の側面図である。 本発明の緩衝材取り付け実施例の斜視図である。 本発明の座席折りたたみ・着脱実施例の側面図である。

図１、図２によって本発明の詳細を述べる。図１、図２は本発明の伸展した乗車状態を示す。以後の記述において、前後左右の方向は進行方向に向かっての方向付けである。
図１、図２において、前輪６及び後輪２０は輪郭のみを示し、手前側の前輪支持軸３の上部は切欠いて表示している。また図１において、手前側のサブキール１０、キール連結手段１１は省略してある。但し、手前側のサブキール１０、キール連結手段１１を欠いても本発明は成立する。

図１において、前キール９に交差する姿勢でサブキール１０が設けられ、前記両キール９、１０は一個又は複数個のキール連結手段１１でつながる。以後、前キール９、サブキール１０、キール連結手段１１の三要素で構成される構造体を前フレーム１３と称呼する。本体フレーム１３は構造部材が複数の三角形を形成し、ラーメン構造をなし確固たる構造体となる。

前輪支持軸３は、図２に示すように、基本的には2本の縦支柱と、縦支柱どうしを、上方でつなぐ第一の架橋３ａと、下方でつなぐ第二の架橋３ｂで構成される。

前キール９の前部と、前輪支持軸３の第一の架橋３ａは第一の軸支手段４で回動可能につながる。
サブキール１０の前部と、前輪支持軸３の第二の架橋３ｂは第二の軸支手段５で回動可能につながる。

前輪支持軸３に直接、軸支手段４、５を設けるならば、二つの架橋手段３ａ、３ｂは必ずしも設ける必要はない。

第一の軸支手段４，第二の軸支手段５の二箇所で軸支され、前輪支持軸３は安定な転向動作が可能になる。

キール連結材１１の下方にはクランク駆動手段１２が設けられ、クランク駆動手段１２から、前肢２に設けられた従動手段７へ回転伝達手段３０がつながっている。

クランク駆動手段１２、及び回転伝達手段30は前キール９、サブキール１０、キール連結手段１１で囲まれたスペースに納まり、隔離され、脚が触れることなく安全が保たれる。
さらに、クランク駆動手段１２から、回転伝達手段３０を介して従動手段７に掛かる大きな力（チェーン駆動の場合は張力）を前キール９、サブキール１０が上下両側で受け止めることができる。

以上前記した自転車の構造が第一の実施例である。

図１、図２に示した実施例おいて、後キール１５は屈曲手段31を介して、キール連結手段１１に、折りたたみ可能につながる。
後キール15は屈曲手段３１を介して本体フレーム１３を構成する他のメンバー、前キール９、またはサブキール１０のいずれかに取り付けられてもよい。

また本体フレーム１３にはキールリミッター１６が設けられ、図１、図2に示す伸展状態、及び図４に示す折りたたみ状態において後キール１５を定位置にセットする。

後キール１５の後方には背凭れ嵌合手段１７、さらに後方に背凭れ支柱下軸支手段１８が設けられる。

座板２２は回動可能に背凭れ２５に軸支されると共に、背凭れ２５に植設された座板ストッパー２３により定位置に固定される。背凭れ２５の下部は背凭れ嵌合手段１７に入脱可能に嵌る。背凭れ支柱２６は上部が回動可能に背凭れ支柱上軸支手段２７により背凭れ２５に軸支され、下部は背凭れ支柱下軸支手段１８により後キールにつながる。

図３、図４に、本発明の折りたたみ手順を示す。 図３、図４において手前側のサブキール１０、キール連結手段１１は省略してある。

図３において、背凭れ２５を引き上げ（矢印４１）、下端を背凭れ嵌合手段１７から外し、前方へ倒すと、背凭れ支柱２６も前方に倒れ、座板２２も折りたたまれる。前記操作は引き上げから前倒しまでひと続きの操作で行える。

次に、キール屈曲手段３１付近を持ち上げると（図３、矢印４３）、図４に示すように後キール１５が前方のキールリミッター１６に当たるまで折りたたまれる。

座板２２が図３のように折りたたまれるためには、座板軸支手段２８が座面２２ａよりも上方に位置することが必要である。また図１、図２、図３において座板軸支手段２８と背凭れ軸支手段２７が一致しているが、必ずしも一致する必要はない。

後キール１５、背凭れ２５は、ロック手段がなくても、姿勢は自重で伸展乗車状態に固定されるが、屈曲手段３１、背凭れ支柱軸支手段１８、背凭れ嵌合手段１７には夫々の姿勢に固定するロック手段（図示せず）、及びロック解除手段（図示せず）を設けてもよい。

座席を折りたたむだけならば、背凭れ支柱２６の下方の背凭れ支柱軸支手段１８は定位置に固定されていてもよい。座席の取り外しを可能するためには、図７に示す如く後キール１５に、前上方に伸びる軸支溝２１を儲けてもよい。図７において、手前側の背凭れ支柱２６の下部は切除されている。背凭れ２５を大きく上方に引き上げることにより容易に取り外しができる。

折りたたんだ状態で、全ての車輪６、２０は転がり機能は完全に機能し、操舵も機能する。従って折りたたみ状態で運搬は自在に行うことができ、乗り物への積み込みや、その場での小回りができ、狭いスペースへの収納が楽にできる。

乗り物へ載せたときに不用意に走りだすことは望ましくない。お折りたたんだとき、自動的にブレーキがかかる手段（図示せず）を設けることが望ましい。折りたたみ状態で運搬するときは簡単にブレーキ解除する手段（図示せず）を設けることが望ましい。

さらにハンドル１を、図３（矢印４２）に示すように折りたたんでもよい。

図４に示すシンプルな姿勢に折りたたむためには、前キール９の前方部分が図１に示す伸展状態で大凡４５度内外前方上方に伸びる姿勢であること、前輪支持軸３が前キール９に大凡直角に交わる姿勢、即ち大凡４５度後傾する姿勢であること、また後キール１５が大凡１３５度内外回動するようにキールリミッター１６が設けられることが望ましい。

前記した折りたたみの構造が本発明の第二の実施例である。

図５及び図６示す緩衝手段により大幅に左右揺れ（ローリング）を軽減できる。後キール１５と、交差する後輪支持梁１９の間に、分厚いゴム板等の緩衝材３５を挟むことにより、三輪自転車の左右揺れ、振動を軽減する。

前後に伸びる緩衝材支え３６が、後輪支持梁１９に、後キール１５との交差位置付近に十文字を成すように取付けねじ３９によって取り付け固定される。緩衝材３５は、緩衝材支え３６を挟み込み、後キール１５から左右に離れた位置で取付けねじ３８により後輪支持梁１９に取付けられる。更に緩衝材３５は後キール１５に取付けねじ３７によって取付けられ、伸展状態では、後キール１５と緩衝材支え３６に挟み込まれ、本体の重量で押し付けられている。

緩衝材３５は後輪支持梁１９のローリング（左右揺れ）に応じて上下の撓みが生じ後キール１５へのローリング伝達を軽減する。
ゴム板等の緩衝材３５を前記の如く取り付けることにより、緩衝材３５は左右方向には撓むが、縦方向には撓まない。本緩衝手段によりローリングを大幅に抑えることができる。

道路の凹凸が左右の後輪２０に同時に突き当り、同時に連動して上下動振動がおきることは稀であり、ほとんどの揺れは左右両輪に別々に生じている。緩衝材３５の左右撓みによりローリングを軽減することができる。

以上の記述を総括すると、本発明のサブキール付加により、強固なフレーム（ラーメン構造）の構築、前輪支持軸の作動安定化、駆動機構の人体への接触防止、折りたたみ機構のガタ、歪みの抑制ができる。また、本体及び座席の折りたたみはワンタッチで行うことができ、コンパクト、スマートな姿に変身し、運搬収納が容易に行える。横揺れ緩衝によりローリングを軽減し、背凭れ付き座席でソファー感覚の姿勢がとれ、乗り心地の快適な乗り物が提供できる。

１ 操舵ハンドル
２ 前肢
３ 前輪支持軸
４ 第一の軸支手段
５ 第二の軸支手段
６ 前輪
７ 従動手段
９ 前キール
１０ サブキール
１１ キール連結手段
１２ クランク駆動手段
１３ 本体フレーム
１５ 後キール
１６ キールリミッター
１７ 背凭れ嵌合手段
１８ 背凭れ支柱下軸支手段
１９ 後輪支持梁
２０ 後輪
２１ 軸支溝
２２ 座板
２３ 座板ストッパー
２５ 背凭れ
２６ 背凭れ支柱
２７ 背凭れ支柱上軸支手段
２８ 座板軸支手段
３０ 回転伝達手段
３１ 屈曲手段
３５ 緩衝材
３６ 緩衝材支え

Claims (3)

1. 前キール、前記前キールと交差する姿勢で設けられるサブキール、前記前キールと前記サブキールをつなぐキール連結手段で構成される本体フレームと、
   前記前キール前部に設けられた第一の軸支部と、
   前記サブキール前部に設けられた第二の軸支部と、
   前記連結手段に設けられたクランク駆動手段と、
   操舵ハンドルと、
   前記操舵ハンドルに取り付けられた前輪支持軸と、
   前記前輪支持軸の下部に回転可能に軸支された前輪と、
   前記前輪支持軸の前方に設けられた前肢と、
   前記前肢に回転可能に軸支された従動手段と、
   前記第一の軸支部と前記前輪支持軸が回動可能に軸支される第一の軸支手段と、
   前記第二の軸支部と前記前輪支持軸が回動可能に軸支される第二の軸支手段と、
   前記クランク駆動手段と前記従動手段をつなぐ回転伝達手段と、
   を備えたことを特徴とする前輪駆動自転車。
2. 前記本体フレームに設けられた屈曲手段と、
   前記屈曲手段につながる後キールと、
   前記本体フレームに設けられ、後キールの回動範囲を制限するキールリミッターと、
   前記後キールに設けられた背凭れ嵌合手段と、
   前記後キールに設けられた背凭れ支柱軸支手段と、
   前記後キールに取り付けられた後輪支持梁と、
   前記後輪支持梁の両端に回転可能に軸支された後輪と、
   座板と、
   前記座板が座面上方で回動可能に軸支され、かつ下部が前記背凭れ嵌合手段に入脱可能に嵌る背凭れと、
   前記背凭れに回動可能に上部が軸支されると共に、下部が前記背凭れ支柱軸支手段に軸支される背凭れ支柱と、
   を備えたことを特長とする請求項１記載の前輪駆動折りたたみ三輪自転車。
3. 屈曲可能な前記後キール、又は前記本体フレームに固定された後キール、又は前記前キールが後方に延長された後キールと、
   前記後キールに取付けられると共に、前記後キールから左右に隔たった位置で後輪支持梁に取付けられた緩衝材と、
   前記後輪支持梁に、前記後キールとの間に前記緩衝材を挟むように取付けられた、前後に長い緩衝材支えと、
   を備えたことを特徴とする請求項２の前輪駆動三輪自転車。

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