JP2020055388A - 車両のフレームの接続構造及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで複数の分割フレームを確実に接続することができ、かつ運転操作の邪魔とならない車両のフレームの接続構造を提供する。【解決手段】分割フレーム２同士の接続方向に対して傾斜した面法線の第一合わせ面８を有し、接続される一方の分割フレーム２の接続端部に形成された第一接続片６と、前記接続方向に対して傾斜した面法線の、第一合わせ面８と突き合わされる第二合わせ面９を有し、一方の分割フレーム２と接続される他方の分割フレーム２の接続端部に形成された第二接続片７と、第一合わせ面８及び第二合わせ面９にそれぞれ形成されて互いに係合する係合部１３と、第一接続片６及び第二接続片７に挿通され、両接続片６、７同士を締結する締結部材１５と、を有し、第一合わせ面８と第二合わせ面９を突き合わせた状態で、両合わせ面８、９に形成された係合部１３同士が係合する、車両のフレームの接続構造を構成する。【選択図】図３

Description

この発明は、複数の分割フレームに分割可能とした車両のフレームの接続構造、及び、この接続構造を採用した車両に関する。

近年、自転車等の車両の出荷時におけるパッケージのコンパクト化、及び、収納スペースの削減や持ち運びの容易化等のために、車両を構成するフレームを複数の分割フレームに分解可能とした車両が提案されている。車両の出荷時や不使用時には、フレームを複数の分割フレームに分解してパッケージに収めたり、収納して持ち運んだりする一方で、店舗での展示の際や車両の使用時には、複数の分割フレーム同士を接続して一体のフレームに組み立てる。

車両のフレームには、使用者の体重や走行中に路面から受ける衝撃によって、上下・左右・捩り等の種々の方向への外力が作用する。このため、フレームを分割式とした構成においては、その外力によって接続した分割フレーム同士ががたつくことの無いように、確実な接続状態の維持が強く要求される。

この要求に対応すべく、例えば特許文献１に示す折畳自転車の結合装置が提案されている。この結合装置は、折畳自転車のフレームパイプ３Ａ、３Ｂに設けられ、ヒンジ軸４を中心として開閉自在な一対の蝶番体６、７を有する。一方の蝶番体６には、回動軸１１が設けられている。この回動軸１１を一体的に回転させるヒンジレバー１２を回動させると、一方の蝶番体６に設けられた係合部１７が、他方の蝶番体７に係合して両フレームパイプ３Ａ、３Ｂを結合するとともに、この係合部１７に設けられたストッパ２１がヒンジレバー１２に当接することによって、係合状態の解除を阻止する（同文献の段落００２５〜００３０、図４〜図９等参照）。

特開２０１０−２７４７０７号公報

特許文献１に係る結合装置は、構造が複雑であって製造コストのコストアップにつながる問題がある。また、結合装置がフレームパイプと並ぶように設けられているため、ペダル操作等の際に使用者の体が接触しやすく、運転操作の邪魔になる等の問題も生じやすい。

そこで、この発明は、低コストで複数の分割フレームを確実に接続することができ、かつ運転操作の邪魔とならない車両のフレームの接続構造を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、この発明は、フレームを複数の分割フレームに分割可能とした車両の前記分割フレーム同士を接続する、車両のフレームの接続構造において、前記両分割フレームの接続方向に対して傾斜した面法線の第一合わせ面を有し、接続される一方の分割フレームの接続端部に形成された第一接続片と、前記接続方向に対して傾斜した面法線の、前記第一合わせ面と突き合わされる第二合わせ面を有し、前記一方の分割フレームと接続される他方の分割フレームの接続端部に形成された第二接続片と、前記第一合わせ面及び前記第二合わせ面にそれぞれ形成されて互いに係合する係合部と、前記第一接続片及び前記第二接続片に挿通され、前記両接続片同士を締結する締結部材と、を有し、前記第一合わせ面と前記第二合わせ面を突き合わせた状態で、前記両合わせ面に形成された係合部同士が係合して、前記両分割フレームがそれらの接続方向に相対変位するのを阻止したことを特徴とする車両のフレームの接続構造を構成した。

このようにすると、両接続片の合わせ面に形成された係合部同士の係合によって、接続状態における両分割フレーム同士のがたつきを確実に防止することができる。また、その構造も簡便であるため、製造コストの低コスト化を図ることができる。さらに、この係合部は接続時には外部から見えない合わせ面に形成されているため、車両の運転中に使用者の体が接触することがなく、安全に運転操作を行うことができる。

前記構成においては、前記係合部を、前記接続方向に対して垂直方向に延びる断面鋸歯状の突条、又は、前記第一接続片及び前記第二接続片に形成されたピン穴と、前記ピン穴に挿し込まれる係止ピンで構成することができる。

このようにすると、突条の噛み合い、又は、ピン穴の内面と係止ピンとの間の係合によって、両分割フレームの接続方向の相対変位に加えて、接続方向に対する捩り方向の相対変位も抑制して、両分割フレーム同士のがたつきを一層確実に防止することができる。

前記各構成においては、前記締結部材がボルトであって、前記第一接続片及び前記第二接続片に、前記ボルトの軸周りに前記分割フレーム同士を相対回転させる力が作用したときに当接する当接面をそれぞれ形成することができる。

このようにすると、当接面同士が当接することによって、両分割フレーム同士の相対回転を防止して、接続したフレームの剛性を高めることができる。

締結部材としてボルトを用いる場合、前記ボルトを前記接続方向に沿って複数個並列して設けることができる。

このようにすると、複数のボルトのうちの一のボルトの軸周りに生じる両分割フレーム同士の相対回転を、他のボルトによって阻止することができるため、接続したフレームの剛性を一層高めることができる。

前記各構成に係る車両のフレームの接続構造は、複数の分割フレーム同士を接続することで構成する車両に適用することができる。この車両には、例えば、自転車、電動アシスト自転車、電動バイク、電動三輪車等が含まれる。

この発明に係る車両のフレームの接続構造によると、両接続片の合わせ面に形成された係合部同士の係合によって、接続状態における両分割フレーム同士のがたつきを確実に防止することができる。また、その構造も簡便であるため、製造コストの低コスト化を図ることができる。さらに、この係合部は接続時には外部から見えない合わせ面に形成されているため、車両の運転中に使用者の体が接触することがなく、安全に運転操作を行うことができる。

本願発明に係る車両のフレームの接続構造を採用した自転車を示す側面図 図１中のＡ方向矢視図 図１に示す自転車に採用されるフレームの接続構造の第一実施形態を示す側面図 図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図 分割フレーム同士を接続した状態を示す平面図 分割フレーム同士を接続した状態を示す側面図 フレームの接続構造の第二実施形態を示す側面図 第二実施形態の分解斜視図

本願発明に係る車両１の一例としての自転車（以下、車両１と同じ符号を付する。）の側面図を図１に、図１中のＡ方向矢視図を図２に示す。この自転車１は、フレームを前輪側と後輪側に２分割した分割フレーム２（以下、前側フレーム２ａ、後側フレーム２ｂと称する。）を有し、前側フレーム２ａと後側フレーム２ｂを、本願発明に係る接続構造３で接続している。この自転車１は、一般的な自転車のようにペダルに加えられた駆動力をチェーンとスプロケットを介して後輪に伝達する方式ではなく、中空の後側フレーム２ｂ内に設けられたプロペラシャフト（図示せず）によって、ペダル４から後輪５に駆動力を伝達する方式を採用している。各フレーム２（２ａ、２ｂ）及び接続構造３の素材はアルミニウム合金である。

なお、ここでは使用者の脚力を駆動力とする自転車を例示したが、電動自転車に対しても、本願発明に係る連結構造３を適用することができる。

図１に示す自転車１に採用されるフレームの接続構造３の第一実施形態の側面図を図３に、断面図を図４に示す。この接続構造３は、複数の分割フレーム２に分割可能とした自転車１の前側フレーム２ａ（一方の分割フレーム２に対応）と後側フレーム２ｂ（他方の分割フレーム２に対応）とを接続するための構造である。

この接続構造３は、前側フレーム２ａの接続端部に形成された第一接続片６と、前側フレーム２ａに接続される後側フレーム２ｂの接続端部に形成された第二接続片７と、を有する。

第一接続片６は、前側フレーム２ａと後側フレーム２ｂの接続方向に対して傾斜した面法線の第一合わせ面８を有する。また、第二接続片７は、前記接続方向に対して傾斜した面法線の、第一合わせ面８と突き合わされる第二合わせ面９を有する。このように、面法線を傾斜させることによって、第一接続片６及び第二接続片７は、その先端に向かうほど薄肉の形状となっている（図４等参照）。

第一合わせ面８及び第二合わせ面９には、対向する合わせ面８、９に臨む凹部１０が形成されている。凹部１０の内側には、各合わせ面８、９の傾斜に沿った傾斜角を有し、凹部１０の端縁と面一の第一リブ１１が形成されている。また、凹部１０の内側には、第一リブ１１と直交し、この第一リブ１１よりも凹部１０の底側方向に若干奥まった第二リブ１２が形成されている。凹部１０及び両リブ１１、１２を形成することにより、接続構造３の軽量化を図りつつ、第一接続片６及び第二接続片７の剛性を確保している。

第一合わせ面８及び第二合わせ面９の凹部１０の端縁及び第一リブ１１には、係合部１３が、両接続片６、７の接続方向と直交する方向に並んで形成されている。第一合わせ面８及び第二合わせ面９にそれぞれ形成された係合部１３は、互いに係合可能となっている。

この係合部１３は、前記接続方向に対して垂直方向（図５に立てた垂線の方向）に延びる断面鋸歯状の突条１３Ａで構成されている。この突条１３Ａは、図４に示すように、一対の山部１３ａと谷部１３ｂから形成されており、第一合わせ面８側の山部１３ａと第二合わせ面９側の谷部１３ｂが、及び、第一合わせ面８側の谷部１３ｂと第二合わせ面９側の山部１３ａが、それぞれ互いに係合する。なお、この係合部１３の形状は一例であって、両接続片６、７同士の接続状態を確実に維持し得る限りにおいて適宜変更することができる。

第一接続片６及び第二接続片７にはボルト孔１４が形成されており、このボルト孔１４に、両接続片６、７同士を締結する締結部材１５としての鋼製のボルト（以下、締結部材１５と同じ符号を付する。）が挿通されている。このボルト１５は、各接続片６、７側から１本ずつ、互いに軸方向逆向きに設けられている。ボルト１５の頭部は、第一接続片６及び第二接続片７の表面よりも内側まで深くねじ込まれており、両接続片６、７の表面から突出しないようになっている。このため、自転車１の運転中に、使用者の衣服がボルト１５に引っ掛かる虞はない。

２本のボルト１５、１５は、前側フレーム２ａと後側フレーム２ｂの接続方向に沿って設けられている。これにより、一方のボルト１５の軸周りに前側フレーム２ａと後側フレーム２ｂが相対回転しようとしても、その回転を他方のボルト１５によって阻止することができる。このため、接続したフレームの剛性を高めることができる。

図５に示すように、第一合わせ面８と第二合わせ面９を突き合わせて、両者をボルト１５で締結すると、両合わせ面８、９に形成した断面鋸歯状の突条１３Ａの歯面同士が係合して、前側フレーム２ａと後側フレーム２ｂが、それらの接続方向（図５中の矢印参照）に相対変位するのを阻止することができる。さらに、この突条１３Ａが、前記接続方向に対して垂直方向に延びるように、かつ、複数箇所に形成されているため、前記接続方向に対する捩り方向の力が作用したときに、前側フレーム２ａと後側フレーム２ｂの接続箇所において、その捩り方向に屈曲が生じるのを阻止することができる。

図６に示すように、第一接続片６に形成された第一合わせ面８の先端部と後端部、及び、第二接続片７に形成された第二合わせ面９の先端部と後端部には、ボルト１５の回転方向に対して直交する方向に延びる当接面１６が形成されている。この当接面１６は、両接続片６、７同士をボルト１５で締結した際に対向する。そして、このボルト１５の軸周りに、接続した前側フレーム２ａと後側フレーム２ｂとを相対回転させる力（図６中の矢印参照）が作用すると、両接続片６、７に形成された当接面１６同士が当接して、前側フレーム２ａと後側フレーム２ｂの相対回転を阻止することができる。

第一接続片６又は第二接続片７の少なくとも一方には、凹部１０の内面から第一接続片６又は第二接続片７の外側まで貫通する水抜き孔１７が形成されている。このようにすると、雨天走行等によって両合わせ面８、９の間の隙間から凹部１０内に入り込んだ水が、水抜き孔１７からスムーズに排出される。このため、凹部１０内に溜まった水によって、接続構造３の内部に錆が生じて接続強度が低下する等の不具合を防止することができる。

自転車のフレームの接続構造３の第二実施形態の側面図を図７に、分解斜視図を図８にそれぞれ示す。第二実施形態に係る接続構造３は、第一実施形態に係る接続構造３と比較すると、第二リブ１２に相当する部材がなく、かつ、係合部１３の構造が相違している。以下においては、係合部１３の構成についてのみ説明し、共通する構成の説明は省略する。

第二実施形態に係る係合部１３は、第一接続片６及び第二接続片７に形成されたピン穴１３Ｂと、ピン穴１３Ｂに挿し込まれる係止ピン１３Ｃで構成されている。ピン穴１３Ｂは、第一接続片６と第二接続片７を連結するボルト１５を挿通する２個のボルト孔１４を結ぶ直線に対して直交する直線上に２個形成されている。

このピン穴１３Ｂには、係止ピン１３Ｃが挿入される（図８参照）。第一接続片６と第二接続片７との接続に際しては、両接続片６、７の一方の接続片６、７に形成されたピン穴１３Ｂに予め係止ピン１３Ｃの一端を挿し込む。そして、その状態で、他方の接続片６、７に形成されたピン穴１３Ｂに、その係止ピン１３Ｃの他端を挿し込む。

このように、両接続片６、７にそれぞれ形成されたピン穴１３Ｂに係止ピン１３Ｃを挿し込むことによって、第一接続片６と第二接続片７との間の位置決めがなされるため、両接続片６、７を連結するボルト１５を設ける作業をスムーズに行うことができる。また、２個のピン穴１３Ｂ、１３Ｂが、２個のボルト孔１４を結ぶ直線に対して直交する直線上に設けられているため、両接続片６、７の間の位置ずれを確実に防止することができる。

図８においては、係止ピン１３Ｃを独立した部材として図示したが、第一接続片６又は第二接続片７の加工時に、この接続片６、７の一方のピン穴１３Ｂと係止ピン１３Ｃを一体とした構成とすることもできる。このようにすると、一方の接続片６、７に形成されたピン穴１３Ｂに係止ピン１３Ｃを挿し込む手間を省くことができるため、製造コストの削減を図ることができる可能性がある。

上記の各実施形態において示した自転車のフレームの接続構造３、及び、この接続構造３を採用した自転車１はあくまでも例示に過ぎず、低コストで複数の分割フレーム２を確実に接続することができ、かつ運転操作の邪魔とならない車両のフレームの接続構造を提供する、という本願発明の課題を解決し得る限りにおいて、その構成部材の形状、数、素材等を適宜変更することができる。

上記の各実施形態においては、第一接続片６と第二接続片７を自転車１の左右方向から突き合わせる構成としたが、上下方向から突き合わせる構成とすることもできる。また、この実施形態においては、自転車１の前輪側と後輪側を分割した分割フレーム２を例示したが、例えば、ハンドルステムと、このハンドルステムよりも下側のフレームを分割した構成とすることもできる。また、この接続構造３は、自転車１以外に、電動アシスト自転車、電動バイク、電動三輪車等の車両１にも適用することができる。

１ 車両（自転車）
２ 分割フレーム
２ａ 前側フレーム
２ｂ 後側フレーム
３ 接続構造
４ ペダル
５ 後輪
６ 第一接続片
７ 第二接続片
８ 第一合わせ面
９ 第二合わせ面
１０ 凹部
１１ 第一リブ
１２ 第二リブ
１３ 係合部
１３Ａ 突条
１３ａ 山部
１３ｂ 谷部
１３Ｂ ピン穴
１３Ｃ 係止ピン
１４ ボルト孔
１５ 締結部材（ボルト）
１６ 当接面
１７ 水抜き孔

Claims (6)

1. フレームを複数の分割フレーム（２）に分割可能とした車両（１）の前記分割フレーム（２）同士を接続する、車両のフレームの接続構造において、
   前記両分割フレーム（２、２）の接続方向に対して傾斜した面法線の第一合わせ面（８）を有し、接続される一方の分割フレーム（２）の接続端部に形成された第一接続片（６）と、
   前記接続方向に対して傾斜した面法線の、前記第一合わせ面（８）と突き合わされる第二合わせ面（９）を有し、前記一方の分割フレーム（２）と接続される他方の分割フレーム（２）の接続端部に形成された第二接続片（７）と、
   前記第一合わせ面（８）及び前記第二合わせ面（９）にそれぞれ形成されて互いに係合する係合部（１３）と、
   前記第一接続片（６）及び前記第二接続片（７）に挿通され、前記両接続片（６、７）同士を締結する締結部材（１５）と、
   を有し、前記第一合わせ面（８）と前記第二合わせ面（９）を突き合わせた状態で、前記両合わせ面（８、９）に形成された係合部（１３、１３）同士が係合して、前記両分割フレーム（２、２）がそれらの接続方向に相対変位するのを阻止したことを特徴とする車両のフレームの接続構造。
2. 前記係合部（１３）が、前記接続方向に対して垂直方向に延びる断面鋸歯状の突条（１３Ａ）で構成される請求項１に記載の車両のフレームの接続構造。
3. 前記係合部（１３）が、前記第一接続片（６）及び前記第二接続片（７）に形成されたピン穴（１３Ｂ）と、前記ピン穴（１３Ｂ）に挿し込まれる係止ピン（１３Ｃ）で構成される請求項１に記載の車両のフレームの接続構造。
4. 前記締結部材（１５）がボルト（１５）であって、前記第一接続片（６）及び前記第二接続片（７）に、前記ボルト（１５）の軸周りに前記分割フレーム（２、２）同士を相対回転させる力が作用したときに当接する当接面（１６）がそれぞれ形成されている請求項１から３のいずれか１項に記載の車両のフレームの接続構造。
5. 前記ボルト（１５）を前記接続方向に沿って複数個並列して設けた請求項４に記載の車両のフレームの接続構造。
6. 複数の分割フレーム（２、２）同士を請求項１から５のいずれか１項に記載の車両のフレームの接続構造（３）を用いて接続した車両。

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