JP2019084943A - 三輪自転車のスイング機構 - Google Patents

Abstract

【課題】前フレームの安定性とカーブ走行時の走行安定性を共に実現できる操縦性に優れた三輪自転車のスイング機構を提供する。【解決手段】前フレーム５２と後フレーム５４とに分割された車体フレーム５２と、前フレーム５２と後フレーム５４との相対的な揺動を許容する揺動機構６６を備え、揺動機構６６は、前フレーム５２の鉛直中立位置から前フレーム揺動方向の両側方向に向けてそれぞれ複数の揺動区間を有し、かつ前フレーム５２の揺動に対する反力を生じる揺動復元装置１０を有し、揺動復元装置１０は、直列に連結した複数の弾性体からなる抵抗部１６と、抵抗部１６の一つの弾性体の作動範囲を前フレームの初期揺動区間に制限する初期制限装置１７を有し、初期揺動区間における抵抗部１６の初期ばね定数を次期揺動区間における抵抗部１６の次期ばね定数よりも小さく設定した。【選択図】図１

Description

本発明は三輪自転車に関し、車体の一部を揺動させるスイング機構の技術に係るものである。

従来より、高齢者用自転車としては、大きく分けて、三輪車タイプと四輪車タイプの２種類があり、さらに三輪車タイプには前輪が２輪で後輪が１輪の形態のものと、前輪が１輪で後輪が２輪の形態のものがある。

三輪車タイプの高齢者用自転車と四輪車タイプの高齢者用自転車を比較すると、以下の相違点がある。乗車感覚に関しては、三輪タイプの高齢者用自転車の方が通常の自転車に近いものがあり、走行速度に関しては、三輪タイプの高齢者用自転車の方がより容易に速い走行速度を出すことができる。また、走行安定性に関しては、四輪タイプの高齢者用自転車の方が転倒し難く、そのため、身体の能力が特に劣る高齢者には四輪タイプの高齢者用自転車が適している。

また、高齢者用自転車には、電動アシスト自転車タイプのものと、一般自転車タイプのものがあり、当然のことに電動アシスト自転車の方が、坂道でのペダル駆動に要する体力負担が少ない点、発進が円滑である点、ハンドルのふらつきが少ない点において、高齢者に優しいと言える。

通常の二輪自転車では、ハンドル操作によって進路変更する際に、ハンドル操作とともに、変更しようとする進路方向の側に車体を傾斜させて重心移動を行うことで、車体に作用する慣性力とのバランスを保って転倒を防止している。

しかし、三輪自転車は、車体全体を傾斜させることが困難である。このため、三輪自転車は、前輪およびシートを支持する前フレームが、後二輪および荷台を支持する後フレームに対して左右に揺動可能に取り付けられている。この構造により、三輪自転車の進路方向を左方向もしくは右方向に変更する場合には、変更しようとする進路方向の側に前フレームを傾斜させて重心移動を行うことで、車体に作用する慣性力とのバランスを保って転倒を防止している。

このような、スイング機構を備えた三輪自転車には、例えば特許文献１に記載すものがある。これは、図１２から図１５に示すようなものである。三輪自転車５１は車体フレーム５２が前フレーム５３と後フレーム５４とに分割されている。前フレーム５３には、前輪５５と、シート５６と、ハンドル５７と、ペダル５８によって回転する前部スプロケット５９等が設けられている。また、前フレーム５３は後方へ水平に延出する丸パイプ状のメインフレーム６０を有している。

後フレーム５４には、左右一対の後輪６２ａ，６２ｂと、いずれか片方の後輪６２ｂの車軸に連動する後部スプロケット６３と、籠６４とが設けられている。前部スプロケット５９と後部スプロケット６３との間にはチェン６５が掛け渡されており、ペダル５８で加える回転力がチェン６５を介して片方の後輪６２ｂに伝達される。

また、前フレーム５３と後フレーム５４の間には揺動機構（スイング機構）６６が介在しており、揺動機構６６において前フレーム５３が後フレーム５４に対して相対的に揺動し、前フレーム５３は鉛直中立位置Ｎから左右両側へそれぞれ最大傾斜角度Ａまで揺動自在である。

揺動機構６６において、後フレーム５４は、メインフレーム６０と平行をなす回動軸７１を回動自在に保持しており、回転軸７１は前フレーム５３が鉛直中立位置Ｎにあるときに、メインフレーム６０の真下となる位置に設けられている。

メインフレーム６０は、回動軸７１の前後両端部に一対のブラケット７２，７３で連結されており、前フレーム５３は、後フレーム５４に対し、回動軸７１を中心にして左右両側へ揺動する。

図１２、図１３に示すように、揺動機構６６には、前フレーム５３を鉛直中立位置Ｎへ付勢する揺動復元装置７４が設けられている。この揺動復元装置７４は、Ｘ形状に交差した左右一対の復元レバー７５，７６と、両復元レバー７５，７６の下端間に設けられた引張りコイルばね７７と、レバー用ストッパー部材７８とからなる。

両復元レバー７５，７６はそれぞれ回転軸７１の軸心廻りに揺動自在である。一方の復元レバー７５は下端が回転軸７１の右側に位置し、上端がメインフレーム６０の左側に位置している。また、他方の復元レバー７６の下端が回転軸７１の左側に位置し、上端がメインフレーム６０の右側に位置している。両復元レバー７５，７６の下端部は引張りコイルばね７７によって互いに接近する方向へ引っ張られ、これにより、図１２において実線で示すように、メインフレーム６０は左右両側から両復元レバー７５，７６の上端部によって挟まれている。

特許第４８０４０７７号公報

特許文献１において、揺動復元装置は、前フレームを傾ける時に、前フレームに作用する荷重を受け止めて体制を維持する力、すなわち反力として作用し、前フレームの過剰な揺動を抑制する。そして、傾いた前フレームを鉛直中立位置に向けて復元するときには、揺動復元装置が復元を補助する助力として作用し、前フレームの復元を支援する。

この揺動復元装置において作用する力は、コイルばねによるものである。一般的なコイルばねにおいては、コイルばねに作用する荷重Ｐと長さの変位δとの間には、ばね定数ｋで規定される直線的な関係、Ｐ＝δｋがある。

このため、図１１のａ線に示すように、従来の揺動復元装置による反力は、前フレームが揺動（スイング）する時の傾きの変動量に応じて一定の増加割合で直線的に大きくなり、換言すると前フレームのスイング堅さ（反力）がスイング量（変動量）に応じて単調に増加して堅くなる。

乗り手にとっては、乗車時において前フレームのハンドルに負荷を加えたときに、前フレームが左右に傾くことなく、中立の位置を保つことが望ましい。

このため、コイルばねとして、ばね定数が大きなものを採用すると、図１１のｂ線に示すように、スイング量の増加に対してスイング堅さの増加割合が大きくなり、前フレームの中立状態が安定する。よって、乗車時に前フレームが揺動し難くなることで、乗り手が乗り込み動作を容易に行うことができ、老人や身体の不自由な人でも容易に乗れる。

しかし、運転中にカーブ走行を行うときに、前フレームを傾けることが困難となり、老人や非力な人や体重の軽い人は前フレームと共に体が揺動復元装置の反力で押し戻されて重心移動が出来ず、操縦性が悪い三輪自転車となる。

また、コイルばねとして、ばね定数の小さなものを採用すると、図１１のｃ線に示すように、スイング量の増加に対するスイング堅さの増加割合が小さくなり、前フレームが小さな負荷で容易に大きく傾くことになる。

このため、運転中にカーブ走行を行うときに、前フレームを傾けることが容易となり、操縦性が向上して老人や非力な人や体重の軽い人でも、揺動復元装置の反力に押し戻されることなく、スムーズに重心移動を行うことができ、カーブ走行時の走行安定性を確保できる。

しかし、前フレームが小さな負荷で大きく揺動することで、乗車時に前フレームの中立状態が安定せず、乗り手の乗り込み動作が阻害される要因となり、老人や身体の不自由な人には乗り込みが困難となる。

また、スイング堅さ（反力）は、乗り手が前フレームを傾斜させた姿勢を維持する場合に、荷重を受け止めてその体制を保持する力として作用するので、コイルばね７７がばね定数の小さなものである場合には、体重の重い人の体制を保持する力としては不足し、前フレームが過剰に揺動する場合がある。さらに、前フレームを復元する時に揺動復元装置から受ける助力が小さくなる。このため、体重の重い人には操縦性の悪い三輪自転車となる。

よって、三輪自転車のスイング機構には、乗り込み動作を容易に行える乗車時の前フレームの安定性と、カーブ走行時に重心移動を容易に行える走行安定性との背反する課題が存在する。

本発明は、上記課題を解決するものであり、前フレームの安定性とカーブ走行時の走行安定性を共に実現できる操縦性に優れた三輪自転車のスイング機構を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る三輪自転車のスイング機構は、前フレームと後フレームとに分割された車体フレームと、前フレームと後フレームとの相対的な揺動を許容するスイング機構を備え、スイング機構は、前フレームの鉛直中立位置から前フレーム揺動方向の両側方向に向けてそれぞれ複数の揺動区間を有し、かつ前フレームの揺動に対する反力を生じる揺動復元装置を有し、揺動復元装置は、直列に連結した複数の弾性体からなる抵抗部と、抵抗部の一つの弾性体の作動範囲を前フレームの初期揺動区間に制限する初期制限装置を有し、初期揺動区間における抵抗部の初期ばね定数を次期揺動区間における抵抗部の次期ばね定数よりも小さく設定したことを特徴とする。

本発明に係る三輪自転車のスイング機構において、揺動復元装置は、前フレームの初期揺動区間と次期揺動区間において反力が直線的に増加し、初期揺動区間と次期揺動区間の境において反力が非直線的に変化することを特徴とする。

本発明に係る三輪自転車のスイング機構において、揺動復元装置は、抵抗部の他の一つの弾性体の作動範囲を前フレームの初期揺動区間と次期揺動区間とに亘る区間に制限する次期制限装置を有し、次期揺動区間における抵抗部の次期ばね定数を初期揺動区間における初期ばね定数よりも大きく、かつ次々期揺動区間における次々期ばね定数よりも小さく設定したことを特徴とする。

本発明に係る三輪自転車のスイング機構において、揺動復元装置は、前フレームの初期揺動区間、次期揺動区間、次々期揺動区間において反力が直線的に増加し、初期揺動区間と次期揺動区間の境および次期揺動区間と次々期揺動区間の境において反力が非直線的に変化することを特徴とする。

本発明に係る三輪自転車のスイング機構において、揺動復元装置は、相反する方向に移動可能な一対の従動部材を有し、一方の従動部材が前フレームに係合して定位置からフレーム揺動方向の一側方向に往復移動し、他方の従動部材が前フレームに係合して定位置からフレーム揺動方向の他側方向に往復移動し、抵抗部の直列に連結した複数の弾性体のうちで一側にある一つの弾性体が初期制限装置を介して一方の従動部材に連結され、抵抗部の他側にある他の一つの弾性体が他方の従動部材に連結されることを特徴とする。

本発明に係る三輪自転車のスイング機構において、揺動復元装置は、抵抗部の複数の弾性体のうちで他側にある他の一つの弾性体が次期制限装置を介して他方の従動部材に連結され、次期制限装置が前記他の一つの弾性体の作動範囲を前フレームの初期揺動区間と次期揺動区間とに亘る区間に制限することを特徴とする。

本発明に係る三輪自転車のスイング機構によれば、複数の弾性体を直列に連結すると、抵抗部としてのばね定数は何れの弾性体のばね定数よりも小さくなる。また、初期制限装置によって一つの弾性体の作動が制限されると、抵抗部としてのばね定数は、この弾性体を除いた残りの弾性体によるものとなる。

このため、初期揺動区間においては、初期ばね定数を次期揺動区間における次期ばね定数よりも小さく設定することができ、初期揺動区間において重心移動を容易に行えることでカーブ走行時の走行安定性を確保できる。

また、初期揺動区間の次の次期揺動区間においては、次期ばね定数を初期ばね定数よりも大きくすることで、次期揺動区間における前フレームの安定性を確保して乗り込み動作を容易に行うことができ、前フレームの安定性とカーブ走行時の走行安定性を共に実現できる。

本発明の第１の実施の形態を示す三輪自転車のスイング機構の正面図 同第１の実施の形態における初期揺動区間の揺動を示す動作図 同第１の実施の形態における次期揺動区間の揺動を示す動作図 本発明の第２の実施の形態を示す三輪自転車のスイング機構の正面図 同第２の実施の形態における初期揺動区間の揺動を示す動作図 同第２の実施の形態における次期揺動区間の揺動を示す動作図 本発明の実施の形態における初期制限装置を示す正面図 本発明の他の実施の形態における初期制限装置を示す正面図 本発明の第１の実施の形態におけるスイング量とスイング堅さの関係を示すグラフ図 本発明の第２の実施の形態におけるスイング量とスイング堅さの関係を示すグラフ図 従来のスイング量とスイング堅さの関係を示すグラフ図 従来の三輪自転車を示す全体図 同三輪自転車のスイング機構を示す正面図 同スイング機構を示す斜視図 同スイング機構の揺動を示す動作図

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態について図１〜図３、図７を参照して説明する。なお、先に説明した従来の三輪自転車と同じ部材については図１２〜図１５を参照して同一の符号を用いて説明する。

この第１の実施の形態においても、図１２〜図１５において示したように、前フレーム５３と後フレーム５４の間にはスイング機構（揺動機構）６６が介在しており、スイング機構（揺動機構）６６において前フレーム５３が後フレーム５４に対して相対的に揺動し、前フレーム５３は鉛直中立位置Ｎから左右両側へそれぞれ最大傾斜角度ＬＡ、ＲＡまで揺動自在である。

スイング機構６６は、図１〜図３に示すように、前フレーム５３の鉛直中立位置Ｎからフレーム揺動方向の左右両側方向Ｌ、Ｒに向けてそれぞれ複数の揺動区間ＬＡ１、ＬＡ２、ＲＡ１、ＲＡ２を有し、前フレーム５３を鉛直中立位置Ｎへ付勢する揺動復元装置１０が設けられている。

この揺動復元装置１０は、一対の従動部材をなす復元レバー１１、１２を有しており、復元レバー１１、１２は前フレーム５３の回動軸７１の軸心廻りに回転し、相反する方向に移動可能である。双方の復元レバー１１、１２は、回転軸７１を隔てた下端側が上端側の揺動方向と反対側に往復移動し、後フレーム５３に支持されたストッパー部材１３に当接して廻り止めされている。

すなわち、一方の復元レバー１１は、上端側が前フレーム５３のメインフレーム６０に係合して定位置からフレーム揺動方向の一側方向Ｌに往復移動し、下端側が定位置からフレーム揺動方向の他側方向Ｒに往復移動する。そして、一方の復元レバー１１は、下端側がストッパー部材１３に当接することで、下端側が定位置からフレーム揺動方向の一側方向Ｌには移動せず、上端側が定位置からフレーム揺動方向の他側方向Ｒには移動しない。

他方の復元レバー１２は、上端側が前フレーム５３のメインフレーム６０に係合して定位置からフレーム揺動方向の他側方向Ｒに往復移動し、下端側が定位置からフレーム揺動方向の一側方向Ｌに往復移動する。そして、他方の復元レバー１２は、下端側がストパー部材１３に当接することで、下端側が定位置からフレーム揺動方向の他側方向Ｒには移動せず、上端側が定位置からフレーム揺動方向の一側方向Ｌには移動しない。

双方の復元レバー１１、１２の下端部には直列に連結した複数の弾性体を接続している。本実施の形態では、弾性体がスプリングばね１４ａ、１４ｂであるが、ゴム、樹脂等のばねと同等物を採用することも可能である。

本実施の形態では、主スプリングばね１４ａが引張ばねからなり、副スプリングばね１４ｂが圧縮ばねからなり、主スプリングばね１４ａと副スプリングばね１４ｂが連結棒１５を介して直列に連結されて抵抗部１６を形成している。抵抗部１６の一側にある副スプリングばね１４ｂは、一方の復元レバー１１の下端側の外側に設けた初期制限装置１７に納められており、抵抗部１６の他側にある主スプリングばね１４ａが他方の復元レバー１２に連結されている。

初期制限装置１７は、シリンダー状のばね箱１８が一方の復元レバー１１に固定されており、ばね箱１８は内部に副スプリングばね１４ｂを納めるとともに、ばね押し材１９を副スプリングばね１４ｂの軸心方向に移動自在に保持している。ばね箱１８は一端に開口１８ａを有し、他端に底壁１８ｂを有している。ばね押し材１９は一端に開口１９ａを有し、副スプリングばね１４ｂの一端に当接する他端に底壁１９ｂを有し、開口１９ａの外周縁に鍔部１９ｃを有している。鍔部１９ｃは、ばね箱１８の開口端１８ｃに当接可能であり、主スプリングばね１４ａおよび副スプリングばね１４ｂが無負荷のフリー状態にあるときに、鍔部１９ｃとばね箱１８の開口端１８ｃとは制限距離Ｄ１だけ離間している。

連結棒１５は、復元レバー１１に形成した貫通穴２０、ばね箱１８の底壁１８ｂに形成した貫通穴２１、副スプリングばね１４ｂの内部、ばね押し材１９の底壁１９ｂに形成した貫通穴２２を通して配置している。そして、連結棒１５は一端側に形成した雌ネジ部１５ａにナット２３が装着してあり、ナット２３を介してばね押し材１９に係合し、他端側が主スプリングばね１４ａの一端に係合している。主スプリングばね１４ａは、他端が他方の復元レバー１２の下端側に設けた連結部材２４に係合している。

図８に示すように、初期制限装置１７は、ばね箱１８を設けない構成とすることも可能である。この場合には、副スプリングばね１４ｂが圧縮限界まで圧縮される。

以下、上記構成の作用を説明する。ここでは、三輪自転車５１の前フレーム５２がフレーム揺動方向の一側方向Ｌに揺動する場合について説明するが、前フレーム５２がフレーム揺動方向の他側方向Ｒに揺動する場合も同様である。

前フレーム５２がフレーム揺動方向の一側方向Ｌに揺動すると、前フレーム５２と共に揺動するメインフレーム６０が揺動復元装置１０の一方の復元レバー１１を押圧する。図２に示すように、一方の復元レバー１１は、上端側がメインフレーム６０に係合してフレーム揺動方向の一側方向Ｌに揺動し、下端側がフレーム揺動方向の他側方向Ｒに揺動する。

前フレーム５２の初期揺動区間ＬＡ１では、一方の復元レバー１１が揺動するとき、他方の復元レバー１２がストッパー部材１３に係合して定位置に留まっている状態において、主スプリングばね１４ａが伸びるとともに、副スプリングばね１４ｂが圧縮される。

すなわち、一方の復元レバー１１の揺動にともなって初期制限装置１７がフレーム揺動方向の他側方向Ｒに移動し、連結棒１５を介して主スプリングばね１４ａの反力を受けるばね押し材１９がフレーム揺動方向の一側方向Ｌに移動し、ばね箱１８の底壁１８ｂとばね押し材１９の底壁１９ｂの間で副スプリングばね１４ｂが圧縮される。

このため、主スプリングばね１４ａと副スプリングばね１４ｂがともに作用する状態で抵抗部１６の反力が一方の復元レバー１１に作用する。

さらに前フレーム５２が揺動して初期揺動区間ＬＡ１の終端に達すると、ばね押し材１９が制限距離Ｄ１を最後まで移動し、鍔部１９ｃがばね箱１８の開口端１８ｃに当接し、ばね押し材１９の移動が規制されて副スプリングばね１４ｂの圧縮が止まる。

これ以後の前フレーム５２の次期揺動区間ＬＡ２においては、図３に示すように、副スプリングばね１４ｂは圧縮されることなく一定状態を保ったまま初期制限装置１７と共に移動し、連結棒１５を介して引っ張られる主スプリングばね１４ａのみが伸びる。

このため、主スプリングばね１４ａのみが作用する状態で抵抗部１６の反力が一方の復元レバー１１に作用する。

ここで、主スプリングばね１４ａと副スプリングばね１４ｂを直列に連結した抵抗部１６のばね全体のばね定数をＫとし、主スプリングばね１４ａのばね定数をｋ１、副スプリングばね１４ｂのばね定数をｋ２とし、前フレーム５２の揺動によってばね全体に作用する荷重およびばねに生じる反力をＦとし、各ばねの伸びをｘ１、ｘ２、抵抗部１６の全体の伸びをｘｔとすると、次式が成り立つ。

Ｆ／ｘｔ＝（Ｆ／ｘ１）＋（Ｆ／ｘ２）となり、
１／Ｋ＝（１／ｋ１）＋（１／ｋ２）となる。
この式を変形すると、
Ｋ＝［ｋ１／（ｋ１＋ｋ２）］×ｋ２もしはＫ＝［ｋ２／（ｋ１＋ｋ２）］×ｋ１となる。

したがって、抵抗部１６のばね全体のばね定数Ｋは主スプリングばね１４ａのばね定数ｋ１、副スプリングばね１４ｂのばね定数ｋ２よりも小さくなる。よって、主スプリングばね１４ａと副スプリングばね１４ｂがともに作用する初期揺動区間ＬＡ１における抵抗部１６の初期ばね定数は、主スプリングばね１４ａのみが作用する次期揺動区間ＬＡ２における次期ばね定数よりも小さくなる。

このため、初期揺動区間ＬＡ１においては、次期揺動区間ＬＡ２に比べて、前フレーム５２の揺動を容易に行うことができ、従来のように、全揺動区間において主スプリングばね１４ａを単独で使用する場合に比べて、初期揺動区間ＬＡ１において前フレーム５２を小さな力で大きく揺動させることができる。

この反力の変化を図９に示す。ここでは、反力の大きさを前フレーム５２のスイング堅さとして表示しており、前フレーム５２の揺動の大きさをスイング量として表示している。すなわち、揺動復元装置１０は、線ａに示す前フレーム５２の初期揺動区間ＬＡ１におけるスイング堅さ（抵抗部１６の反力）と、線ｂに示す次期揺動区間ＬＡ２におけるスイング堅さ（抵抗部１６の反力）が直線的に増加し、初期揺動区間ＬＡ１と次期揺動区間ＬＡ２の境においてスイング堅さ（抵抗部１６の反力）が非直線的に変化する。

そして、初期揺動区間ＬＡ１におけるスイング堅さの増加割合が次期揺動区間ＬＡ２におけるスイング堅さの増加割合よりも小さくなる。

したがって、本実施の形態によれば、初期揺動区間ＬＡ１においては、抵抗部１６のばね定数を次期ばね定数より小さい初期ばね定数に抑えることで、カーブ走行時に重心移動が容易に行えて走行安定性を確保できる。また、次期揺動区間においては、抵抗部１６に初期ばね定数よりも大きな次期ばね定数を確保することで、前フレーム５２の安定性を確保して乗り込み動作を容易に行うことができる。初期揺動区間ＬＡ１の大きさは、初期制限装置１７における制限距離Ｄ１に規定されるので、制限距離Ｄ１を適切な距離に設定することで、初期揺動区間ＬＡ１の大きさを任意の大きさに設定できる。
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態について図４〜図６を参照して説明する。なお、先に説明した第１の実施の形態の三輪自転車と同じ部材については同一の符号を用いて説明する。

揺動復元装置１０は、双方の復元レバー１１、１２の下端部に、直列に連結した複数のスプリングばね１４ａ、１４ｂ、３１を有する抵抗部１６を接続している。

本実施の形態では、抵抗部１６の主スプリングばね１４ａが引張ばねからなり、第１の副スプリングばね１４ｂが圧縮ばねからなり、第２の副スプリングばね３１が圧縮ばねからなる。

主スプリングばね１４ａと第１の副スプリングばね１４ｂが連結棒１５を介して直列に連結されており、主スプリングばね１４ａと第２の副スプリングばね３１が連結棒３２を介して直列に連結されている。

抵抗部１６の一側にある第１の副スプリングばね１４ｂは、一方の復元レバー１１の下端側の外側に設けた初期制限装置１７に納められており、初期制限装置１７を介して一方の復元レバー１１に連結されている。抵抗部１６の他側にある第２の副スプリングばね３１は、他方の復元レバー１２の下端側の外側に設けた次期制限装置３３に納められており、次期制限装置３３を介して他方の復元レバー１２に連結されている。

初期制限装置１７は、シリンダー状のばね箱１８が一方の復元レバー１１に固定されており、ばね箱１８は内部に第１の副スプリングばね１４ｂを納めるとともに、ばね押し材１９を副スプリングばね１４ｂの軸心方向に移動自在に保持している。ばね箱１８は一端に開口１８ａを有し、他端に底壁１８ｂを有している。ばね押し材１９は一端に開口１９ａを有し、副スプリングばね１４ｂの一端に当接する他端に底壁１９ｂを有し、開口１９ａの外周縁に鍔部１９ｃを有している。鍔部１９ｃは、ばね箱１８の開口端１８ｃに当接可能であり、主スプリングばね１４ａおよび副スプリングばね１４ｂが無負荷のフリー状態にあるときに、鍔部１９ｃとばね箱１８の開口端１８ｃとは制限距離Ｄ１だけ離間している。

連結棒１５は、復元レバー１１に形成した貫通穴２０、ばね箱１８の底壁１８ｂに形成した貫通穴２１、副スプリングばね１４ｂの内部、ばね押し材１９の底壁１９ｂに形成した貫通穴２２を通して配置している。そして、連結棒１５は一端側に形成した雌ネジ部１５ａにナット２３が装着してあり、ナット２３を介してばね押し材１９に係合し、他端側が主スプリングばね１４ａの一端に係合している。

次期制限装置３３は、シリンダー状のばね箱１８が他方の復元レバー１２に固定されており、ばね箱１８は内部に第２の副スプリングばね３１を納めるとともに、ばね押し材１９を副スプリングばね３１の軸心方向に移動自在に保持している。ばね箱１８は一端に開口１８ａを有し、他端に底壁１８ｂを有している。ばね押し材１９は一端に開口１９ａを有し、副スプリングばね３１の一端に当接する他端に底壁１９ｂを有し、開口１９ａの外周縁に鍔部１９ｃを有している。鍔部１９ｃは、ばね箱１８の開口端１８ｃに当接可能であり、主スプリングばね１４ａおよび副スプリングばね１４ｂが無負荷のフリー状態にあるときに、鍔部１９ｃとばね箱１８の開口端１８ｃとは制限距離Ｄ２だけ離間している。

連結棒３２は、他方の復元レバー１２に形成した貫通穴２０、ばね箱１８の底壁１８ｂに形成した貫通穴２１、副スプリングばね３１の内部、ばね押し材１９の底壁１９ｂに形成した貫通穴２２を通して配置している。そして、連結棒３２は一端側に形成した雌ネジ部３２ａにナット３４が装着してあり、ナット３４を介してばね押し材１９に係合し、他端側が主スプリングばね１４ａの他端に係合している。

以下、上記構成の作用を説明する。前フレーム５２がフレーム揺動方向の一側方向Ｌに揺動すると、前フレーム５２と共に揺動するメインフレーム６０が揺動復元装置１０の一方の復元レバー１１を押圧する。図５に示すように、一方の復元レバー１１は、上端側がメインフレーム６０に係合してフレーム揺動方向の一側方向Ｌに揺動し、下端側がフレーム揺動方向の他側方向Ｒに揺動する。

前フレーム５２の初期揺動区間ＬＡ１では、一方の復元レバー１１が揺動するとき、他方の復元レバー１２がストッパー部材１３に係合して定位置に留まっている状態において、主スプリングばね１４ａが伸びるとともに、副スプリングばね１４ｂ、３１が圧縮される。

すなわち、一方の復元レバー１１の揺動にともなって初期制限装置１７がフレーム揺動方向の他側方向Ｒに移動し、連結棒１５を介して主スプリングばね１４ａの反力を受けるばね押し材１９がフレーム揺動方向の一側方向Ｌに移動し、ばね箱１８の底壁１８ｂとばね押し材１９の底壁１９ｂの間で第１の副スプリングばね１４ｂが圧縮される。

さらに、次期制限装置３３においては、連結棒３２を介して主スプリングばね１４ａの反力を受けるばね押し材１９がフレーム揺動方向の一側方向Ｌに移動し、ばね箱１８の底壁１８ｂとばね押し材１９の底壁１９ｂの間で第２の副スプリングばね３１が圧縮される
。

このため、主スプリングばね１４ａと双方の副スプリングばね１４ｂ、３１の全てが作用する状態で抵抗部１６の反力が一方の復元レバー１１に作用する。

さらに前フレーム５２が揺動して初期揺動区間ＬＡ１の終端に達すると、初期制限装置１７のばね押し材１９が制限距離Ｄ１を最後まで移動し、鍔部１９ｃがばね箱１８の開口端１８ｃに当接し、ばね押し材１９の移動が規制されて第１の副スプリングばね１４ｂの圧縮が止まる。また、次期制限装置３３のばね押し材１９が制限距離Ｄ３まで移動する。

これ以後の前フレーム５２の次期揺動区間ＬＡ２においては、図５に示すように、第１の副スプリングばね１４ｂは圧縮されることなく一定状態を保ったまま初期制限装置１７と共に移動し、第２の副スプリングばね３１が圧縮されるとともに、主スプリングばね１４ａが伸びる状態となり、この状態で作用する抵抗部１６の反力が一方の復元レバー１１に作用する。

さらに前フレーム５２が揺動して次期揺動区間ＬＡ２の終端に達すると、次期制限装置３３のばね押し材１９が残りの制限距離Ｄ３を最後まで移動し、鍔部１９ｃがばね箱１８の開口端１８ｃに当接し、ばね押し材１９の移動が規制されて第２の副スプリングばね３１の圧縮が止まる。

これ以後の前フレーム５２の次々期揺動区間においては、図６に示すように、双方の副スプリングばね１４ｂ、３１が圧縮されることなく一定状態を保ったままで、主スプリングばね１４ａだけが伸びる状態となり、この状態で作用する抵抗部１６の反力が一方の復元レバー１１に作用する。

このため、初期揺動区間ＬＡ１においては、次期揺動区間ＬＡ２に比べて、前フレーム５２の揺動を容易に行うことができ、次期揺動区間ＬＡ２においては、次々期揺動区間に比べて、前フレーム５２の揺動を容易に行うことができる。よって、従来のように、全揺動区間において主スプリングばね１４ａを単独で使用する場合に比べて、初期揺動区間ＬＡ１および次期揺動区間ＬＡ２において小さな力で前フレーム５２を大きく揺動させることができる。

この反力の変化を図１０に示す。ここでは、抵抗部１６の反力の大きさを前フレーム５２のスイング堅さとして表示しており、前フレーム５２の揺動の大きさをスイング量として表示している。

すなわち、揺動復元装置１０は、線ａに示す前フレーム５２の初期揺動区間ＬＡ１におけるスイング堅さ（抵抗部１６の反力）と、線ｂに示す次期揺動区間ＬＡ２におけるスイング堅さ（抵抗部１６の反力）と、線ｃに示す次々期揺動区間におけるスイング堅さ（抵抗部１６の反力）が直線的に増加し、初期揺動区間ＬＡ１と次期揺動区間ＬＡ２の境、および次期揺動区間ＬＡ２と次々期揺動区間との境においてスイング堅さ（反力）が非直線的に変化する。

したがって、本実施の形態によれば、初期揺動区間ＬＡ１において抵抗部１６のばね定数を次期ばね定数より小さい初期ばね定数に抑えることで、次期揺動区間ＬＡ２において抵抗部１６のばね定数を次々期ばね定数より小さい次期ばね定数に抑えることで、カーブ走行時に重心移動が容易に行えて走行安定性を確保できる。

また、次々期揺動区間においては、抵抗部１６に初期ばね定数および次期ばね定数よりも大きな次々期ばね定数を確保することで、前フレーム５２の安定性を確保して乗り込み動作を容易に行うことができる。初期揺動区間ＬＡ１および次期揺動区間ＬＡ２の大きさは、制限距離Ｄ１、Ｄ２に規定されるので、制限距離Ｄ１、Ｄ２を適切な距離に設定することで、初期揺動区間ＬＡ１、次期揺動区間ＬＡ２の大きさを任意の大きさに設定できる。

本発明は、スイング機構を備えた三輪自転車に適用されるものであり、特に、高齢者用三輪自転車に有用である。

１０ 揺動復元装置
１１、１２ 復元レバー
１３ ストッパー部材
１４ａ 主スプリングばね
１４ｂ 副スプリングばね
１５ 連結棒
１５ａ 雌ネジ部
１６ 抵抗部
１７ 初期制限装置
１８ ばね箱
１８ａ 開口
１８ｂ 底壁
１８ｃ開口端
１９ ばね押し材
１９ａ 開口
１９ｂ 底壁
１９ｃ 鍔部
２０、２１、２２ 過通穴
２３ ナット
２４ 連結部材
３１ 第２の副スプリングばね
３２ 連結棒
３２ａ 雄ネジ部
３３ 次期制限装置
３４ ナット
５１ 三輪自転車
５２ 車体フレーム
５３ 前フレーム
５４ 後フレーム
６６ 揺動機構
７４ 揺動復元装置

Claims (6)

1. 前フレームと後フレームとに分割された車体フレームと、前フレームと後フレームとの相対的な揺動を許容するスイング機構を備え、
   スイング機構は、前フレームの鉛直中立位置から前フレーム揺動方向の両側方向に向けてそれぞれ複数の揺動区間を有し、かつ前フレームの揺動に対する反力を生じる揺動復元装置を有し、
   揺動復元装置は、直列に連結した複数の弾性体からなる抵抗部と、抵抗部の一つの弾性体の作動範囲を前フレームの初期揺動区間に制限する初期制限装置を有し、初期揺動区間における抵抗部の初期ばね定数を次期揺動区間における抵抗部の次期ばね定数よりも小さく設定したことを特徴とする三輪自転車のスイング機構。
2. 揺動復元装置は、前フレームの初期揺動区間と次期揺動区間において反力が直線的に増加し、初期揺動区間と次期揺動区間の境において反力が非直線的に変化することを特徴とする請求項１に記載の三輪自転車のスイング機構。
3. 揺動復元装置は、抵抗部の他の一つの弾性体の作動範囲を前フレームの初期揺動区間と次期揺動区間とに亘る区間に制限する次期制限装置を有し、次期揺動区間における抵抗部の次期ばね定数を初期揺動区間における初期ばね定数よりも大きく、かつ次々期揺動区間における次々期ばね定数よりも小さく設定したことを特徴とする請求項１に記載の三輪自転車のスイング機構。
4. 揺動復元装置は、前フレームの初期揺動区間、次期揺動区間、次々期揺動区間において反力が直線的に増加し、初期揺動区間と次期揺動区間の境および次期揺動区間と次々期揺動区間の境において反力が非直線的に変化することを特徴とする請求項３に記載の三輪自転車のスイング機構。
5. 揺動復元装置は、相反する方向に移動可能な一対の従動部材を有し、一方の従動部材が前フレームに係合して定位置からフレーム揺動方向の一側方向に往復移動し、他方の従動部材が前フレームに係合して定位置からフレーム揺動方向の他側方向に往復移動し、抵抗部の直列に連結した複数の弾性体のうちで一側にある一つの弾性体が初期制限装置を介して一方の従動部材に連結され、抵抗部の他側にある他の一つの弾性体が他方の従動部材に連結されることを特徴とする請求項１に記載の三輪自転車のスイング機構。
6. 揺動復元装置は、抵抗部の複数の弾性体のうちで他側にある他の一つの弾性体が次期制限装置を介して他方の従動部材に連結され、次期制限装置が前記他の一つの弾性体の作動範囲を前フレームの初期揺動区間と次期揺動区間とに亘る区間に制限することを特徴とする請求項５に記載の三輪自転車のスイング機構。

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