JP3616924B2 - 自転車 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自転車を軽量かつ簡素に構成する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自転車の手軽さをさらに向上させるべく、様々な小型軽量化の工夫がなされている。しかしながら、一部の競技用等の車両を除いては、車体は金属パイプからなるフレームであって、車輪は中心軸を車体によって軸支され、そこからタイヤに向けて複数のスポークが放射状に延びる形状のものであって、駆動機構はペダルユニットと後輪とをチェ−ンやベルトで連繋してなるものであって、耐久消費財的なものが殆どであって、気軽に出先等で調達し、使用後に回収され得るような形態のものではなかった。
さらに、運搬を容易にするため、折り畳み機構や分解組み立て可能な構造を備えた自転車も存在するが、これらの機能を実現せんとするがために構造や機構自体が複雑となってしまうと共に、重量は手軽に運搬するには重すぎるものばかりであった。
したがって、必要なときに手軽に駅の売店やコンビニエンスストア等の市民生活に密着した場で購入して簡便に利用できる自転車の利用形態や商品流通形態は現在まで構築された例が無かった。
【０００３】
一方、上記の構造を有する自転車は、駆動系をはじめとする構成要素がユニット化されていない上、車体自体の構造も加工性に富んでいるとは言えず、従って斬新な車体デザインを行って、各構成要素をそれに併せて適宜配置すると言ったデザイン形態をとることが容易ではなかった。そのうえ、材料の再利用性についても十分に検討されたものとは言えなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の課題は、前述した従来の自転車をさらに発展させ、安価に製造可能で構造の簡素な、しかも材料の再利用性の考慮された自転車を提供することにある。
本発明はさらに、車体の加工性に富み、しかも各構成要素がユニット化された自転車を提供することを通じて、斬新なデザインを施された自転車を多数市場に提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、車体が板状体からなる自転車であって、前後の車輪は、ホイールが前記車体に固設される一方、前記ホイールの外周部において、タイヤが装着された環状のタイヤ取付部材が前記ホイールと独立に回動自在となるように遊嵌されていること、また、サドルとハンドルも、それぞれ下端が前記車体に固定されていること、及びサドルとハンドルの取り付け位置の間で、前記車体が前後分離した状態で左右に角度変化可能になるようにしたところに特徴を有する。
【０００６】
この構成によれば、車輪をその中心でハブを用いて軸支する必要が無く、いわゆるハブレス、スポークレスの前後輪を備えた自転車を提供できるほか、車体に接着等の手段で直接車輪を固定できるので部品点数を削減できる。
【０００７】
上記の自転車において、ペダルが前記車体に軸支されており、前記ペダルの回転により駆動されるギアユニットが前記車体に取り付けられており、かつ、前記ギアユニットの駆動により前記ギアユニットの外周に設けられた環状部材が前記車輪のいずれか一方の前記タイヤに接した状態で回転し、この回転により前記車輪のタイヤと前記環状のタイヤ取付部材が回転するような構成とすることが好ましく、このような構成とすることで、従来の自転車における後ハブやチェーン等を省略できる。
【０００８】
さらに、前記車体が２枚の樹脂板からなり、前記樹脂板の間に前記車輪が固定されているような構成とすることが好ましく、このように自転車の車体を樹脂材で形成することで、安価に自転車を製造できるほか、自転車の大幅な軽量化を実現し得ると共に、併せて、リサイクルによる再利用化を図ることができる。
また、車体の加工が容易であることから、ユニット化された駆動系をはじめとする各構成要素と併せて、斬新なデザインを容易に自転車に施すことが可能となり、例えば、高いファッション性を求める消費者のニーズに迅速に応えることもできる。
【０００９】
上記のように分割された前後の車体を、所望の進行方向に応じて折れ曲がり可能な部材を介して接合し、前記所望の進行方向に応じて折れ曲がり可能な部材の屈曲性により、前記車体が前後分離した状態で左右に角度変化可能とすることで、従来の自転車のようにシャフトやベアリング等で複雑な操舵機構を構成する必要が無くなり、簡便、かつ、軽量な構造の自転車とすることができる。ここで、前記所望の進行方向に応じて折れ曲がり可能な部材がＥＶＡからなるものであり、ハニカム構造を有するものであればさらに好ましい。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の一実施形態である自転車の構成を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明による自転車の側面図、図２は本発明による自転車の上面図である。図１においてはハンドル及びサドルの一部を省略している。
図１及び図２に示すように、本実施例において車体Ｂはメインフレームであって、後輪Ｄ、駆動部Ｍを内包し、サドルＰを備える第１の車体部１と、ハンドルＳ及び前輪Ｔと一体として構成されてフロントフォークの役割を果たす第２の車体部２とに分かれている。第１の車体部１と第２の車体部２は、接続部３によって接続される。ここで接続部３は所望の進行方向に応じて折れ曲がり可能な部材であって、本発明による自転車の操舵機構の役割を果たすように構成されている。サドルＰ及びハンドルＳは、本発明による自転車の携帯性等を考慮し、好ましくは必要に応じて着脱式、折り畳み式として構成するほか、車体を第１の車体部１と、第２の車体部２と、接続部３とに容易に分解し得るように構成される。
【００１１】
ここで、駆動輪である後輪Ｄ、非駆動輪である前輪Ｔと車体Ｂとの関係につき説明する前に、説明の簡単のため、後輪Ｄの構成について説明する。図３は本発明による後輪の構造を示す幅方向の断面を表す図である。
後輪Ｄは、それぞれ環状のタイヤ６、タイヤ取付部材５及びホイール４からなり、タイヤ６は公知の態様でタイヤ取付部材５と嵌合している。このとき、タイヤはチューブを有するタイプであっても、チューブレスタイプであっても構わない。タイヤ取付部材５は、その内周面において円周方向に回動自在となるようにホイール４に遊嵌されており、本実施例においてはホイール４の幅方向断面を、タイヤ取付部材５に対して突出した肩部１０と、その先端に鈎形のフック部１１とを備えた形状とし、このフック部１１がタイヤ取付部材５に設けられた凹部１２に填め合わされることによって実現される。ホイール４及びタイヤ取付部材５は共に、中空構造としても円周方向及び幅方向の強度が十分確保できるように形成されており、本実施例では、これらは樹脂材料をキャストすることによって形成されている。
従って、タイヤ取付部材５は、ホイール４との関係においてその円周方向に回動自在である一方、タイヤ取付部材５の幅方向においては、ホイール４のフック部１１とタイヤ取付部材５の凹部１２とが協働して、タイヤ取付部材５がホイール４から離脱することを防止する。
なお、ホイール４とタイヤ取付部材５との接触面１３Ａ、１３Ｂ又は１３Ｃは即ち摺動面であって、これらの部分には摺動を円滑にするため公知の摺動手段が講じられるほか、さらに、これらの間に例えば摺動用の金属や樹脂からなる球や、ホイールの幅方向に延びる中心軸を有する円柱形状の金属や樹脂からなるローラーを円周方向に一様に複数個組み込んで、ホイール４と、タイヤ取付部材５に嵌合固定されたタイヤ６からなる後輪Ｄの全体をボールベアリングやローラーベアリングと見なし得る態様に構成しても良く、このように構成すればタイヤ取付部材５及びタイヤ６をより円滑に回動させることができる。
【００１２】
次に、駆動輪である後輪Ｄ、非駆動輪である前輪Ｔと車体Ｂとの関係につき説明する。本実施例においては、後輪Ｄは非操舵輪であって、前輪ＴはハンドルＳが併せて形成される操舵輪である。第１の車体部１の後部ＨＬ、ＨＲは、後輪Ｄをこれらの間に挟持固定するため、車輪の幅と略同一の間隔を車輪の幅方向に開けて形成されており、その内面３１、３２は後輪Ｄのホイール４の側面の少なくとも一部と接合され、それによって後輪Ｄのホイール４は第１の車体部１に固設される。本実施例では第１の車体部１は２枚の板状体からなり、それぞれの後部ＨＬ、ＨＲはホイール４の左右の側面に接して延びており、これらの内面３１、３２はそれぞれ、ホイール４の左右の側面２１、２２と接合されており、したがって、後輪Ｄは第１の車体部１の後部において挟持固定されるような外観をなしている。なお、第１の車体部１を構成する後述する２枚の板状体に設けられた幅方向の間隔は、ホイール４がこの内面３１、３２において固設されるため、このホイール４の幅と略同一である一方、ホイール取付部材５及びタイヤ６の幅は、これらを回動自在とするため、第１の車体部１の後部ＨＬ、ＨＲに設けられた幅方向の間隔よりも若干狭く形成されている。
ここで、第１の車体１の後部ＨＬ、ＨＲは、車輪の幅方向に延びるホイール４の中心軸と略同一の中心軸を有し、しかもホイール４の内径と略同一の大きさである開口部３３、３４を有している。したがって、本発明による自転車は、従来の自転車用車輪が有していた、リムの中心軸上に設けられるハブと、そのハブからリムの内周面に向かって延びる複数のスポークとを省略することができ、自転車用車輪の軽量化、簡略化に寄与すると共に、ハブによって軸支する必要の無い斬新な車輪が提供されるため、意匠的側面からも好ましい印象を与えることができる。一方、車体後部ＨＬ、ＨＲに開口部を設けず、また、ホイール４を環状ではなく円盤状に形成しても、車体とホイールとの接合は上記と同様に行えるほか、これに限定されず円盤状のホイールに種々の形状の切り欠きや模様等の意匠を施して構成しても良く、さらに車体後部の開口部３３，３４についても、ホイールの中心軸と略同一の中心軸だけでなくこれから大きくオフセットした中心軸を有する開口部を、例えば一個だけでなく複数個設けても構わない等、様々なバリエーションの意匠を施した自転車を市場に提供することが可能である。
このように、上記構成によればホイールの側面を車体と接着するだけで車輪を車体に固定でき、構成部品を大幅に低減することができる。さらに、車輪と車体との固定をホイールの左又は右の側面の一部又は全面と車体の一部との接合により行うことも可能であって、したがって、本発明による自転車は、ホイール支持構造の自由度が高いという特長を生かして、車輪をいわゆる片持ち支持とすることもできるほか、例えば車体の一部を細長のアーム形状とし、その先端にホイールの側面の一部を固設することにより、車輪が車体に内包されず車体外に露出しているかの如く映る形態とする等、多様な外観構成を実現し得るものである。
なお、車体とホイールとの接合方法は、例えば両者が接している接合面の少なくとも一部に接着剤を塗布し、両者を接着することによって行われるが、これに限定されるものではない。
【００１３】
また、本実施例において前輪Ｔは後輪Ｄと同一構成であって、第２の車体部２の前部ＨＬ’、ＨＲ’において後輪Ｄと同様に挟持固定される。
【００１４】
車体Ｂは、第１の車体部１と、第２の車体部２と、両車体を連接する接続部３とからなっている。本実施例においては、鉛直方向に延びる１枚の所望の進行方向に応じて折れ曲がり可能な部材である接続部３を、第１の車体部１と第２の車体部２を構成する２枚の板状体で水平方向より挟持するサンドイッチ構成としている。ここで接続部３に用いられる所望の進行方向に応じて折れ曲がり可能な部材の厚さは、好ましくは車輪の幅と略同一である。しかしながら、第１の車体部１、第２の車体部２及び接続部３の厚さ、枚数、これらの接合手段等は上記に限定されない。なお、操舵角を増すため、第１の車体部１と第２の車体部２とは、空隙７を設けて接続される。
本実施例において接続部３は、厚み方向には可撓性を有する一方、面方向には可撓性が無く十分な強度を有し、しかも軽量な材料からなっており、本実施例においては所望の進行方向に応じて折れ曲がり可能となるように、ＥＶＡ樹脂をハニカム構造を有する板状の部材に形成し、これを鉛直平面に配置し、水平方向からそれぞれ２枚の板状体からなる第１の車体部１と第２の車体部２とで挟持して使用した。接続部３に用いられる材料はこのＥＶＡ樹脂に限定されず、所望の進行方向に応じて折れ曲がり可能なものであれば良く、例えば、幅方向に可撓性を持たせるべく鉛直方向に屈曲溝を設けたプラスチック板材等であっても良い。
さらに第１の車体部１及び第２の車体部２は、十分な強度があり、かつ、軽量な材料からなっており、本実施例においては板状体に加工された六角ハニカム構造を有する公知のポリカーボネートやポリエステル樹脂材料を使用した。このような構造の材料を採用することによって、本発明による自転車は従来の自転車と比較して飛躍的な軽量化を図ることが可能となる。本実施例における自転車の総重量はおよそ５ｋｇであって、その内、車体自体の重量はおよそ３ｋｇである。なお、車体に使用する板状体と、接続部に使用する所望の進行方向に応じて折れ曲がり可能な部材の材質については上記の通り異なるが、ハニカム構造については両者を同様の構成にしても構わない。本実施例では両者に同様のハニカム構造を有する板材を使用しており、板厚についてはそれぞれ、車体Ｂには約１５ｍｍのもの、接続部３には約３０ｍｍのものを使用している。また、第１の車体部１及び第２の車体部２は、この材料からなる２枚の板状体を加工して形成したものであって、鉛直方向に広がる上記の板状体を、後輪Ｄ及び前輪Ｔのホイール４をその両側面より挟持し得るようにタイヤの幅方向に２枚平行に配置し、これら２枚の板を一体と見なせるように車体中央部の少なくとも数カ所で結合したものである。
【００１５】
さらに、本発明による自転車の駆動系の構成について説明する。図４に本発明による自転車の駆動系を示す斜視図、図５に駆動部Ｍの詳細を示す縦断面図を示す。本発明による自転車の駆動系は、左右のクランク４０、左右のペダル４１及びギアユニット４２を有する駆動部Ｍと、これに当接するように配置された上述の後輪Ｄからなっており、本実施例においてはギアユニット４２と後輪Ｄは第１の車体部１に内包されている。なお、ギアユニット４２は、タイヤ６の幅方向に水平に延び、サンギア４３の中心を貫通する中心軸４８によって第１の車体部１に回動自在に軸支されている。ここでギアユニット４２の外周面４６は、リングギア４５の反ギア面であって、タイヤ６の接地面８との接触面である。したがって、本発明による自転車の駆動は、ギアユニット４２と後輪Ｄとの摩擦駆動によって行われる。
【００１６】
ギアユニット４２は好ましくはプラネタリーギアであって、中心部に配置されるサンギア４３と、少なくとも１つの遊星ギア４４と、外側に配置される環状のリングギア４５とからなっており、各ギアは、例えば摺動グリスを内部に詰められたギアケース４７により外部と密閉され、円滑に回動し得るようになっている。各ギア及びタイヤ６の回転する方向は図５に示す通りである。したがって、ペダルから発生した回転トルクは、各ギアの働きにより適正に減速された後、後輪Ｄへと伝達される。ここでサンギア４３には、ペダル逆回転時のトルクがタイヤ６に伝達されないようにするため、従来の自転車の後輪に軸支されているハブギアと同様の逆回転防止機構が備えられていることが好ましい。逆回転防止機構はまた、公知のワンウェイクラッチやホワードクラッチであっても良い。本実施例では各ギアは樹脂から形成されているが、これらをアルミニウム合金等の金属材料から形成しても良いことは言うまでもない。
【００１７】
また、ペダルより発生したトルクを確実に後輪Ｄに伝達するため、この外周面４６には例えばゴム等の高摩擦係数を有する材料が配置される。外周面４６の表面は、平滑であっても、その円周上にギア状の凹凸が形成されていても良い。さらにギアユニット４２の中心軸４８を、バネ等の弾性体を介して第１の車体部１に若干の遊びを持たせた状態で支持し、ギアユニット４２をタイヤ６に付勢した状態で当接するほか、ギアユニット４２の外周面４６に幅厚で、弾性を有する高摩擦係数材料を配置し、この材料の弾性を利用してギアユニット４２をタイヤ６の接地面に当接しても構わない。
【００１８】
このように、上記構成によって得られる本発明による自転車の駆動系は、ユニット化されているほか、簡素であると共に機構部品を外部に露出させなくてすむため、保守の必要が無く、さらに、自転車に対して自由なデザインを与えることに寄与し得る。
【００１９】
【発明の効果】
以上、本発明による自転車は、車体、車輪、サドル、ハンドル及び駆動部のそれぞれが、構成部品が少なく、しかもユニット化された状態で提供されるほか、これらそれぞれが新規な形状や構造を有しているため、これらを自在に組み合わせることにより斬新かつ独創的な意匠の自転車を容易に消費者に提供することができる。そのうえ、車体に内包される駆動部と後輪からなる駆動系は極めて簡素であるため、従来の自転車におけるチェーン脱落やベルト切れ等のトラブルが無く、常時快適に自転車を使用できる。
また、車体、ホイール、タイヤ取付部材、駆動部等、その構成部品の殆どに加工性に優れる樹脂材料を使用し得るため、安価に量産できるほか、軽量でしかも構造の簡易な自転車を提供できる。したがって、自転車を、従来のように耐久消費財の感覚ではなく、出先や旅先でも容易に購入でき、しかも手軽に持ち運びし得る便利な道具として消費者に提供することを実現し得る。
さらに、そのような樹脂材料は容易にリサイクル使用し得るため、廃棄物の低減に寄与し得ると共に、販売後、消費者の使用を終えたその自転車を引き取って解体再生し再び新たな意匠を与えられた新型の自転車として販売するサイクルを形成することも可能となる。
【００２０】
なお、本発明による自転車は、上記実施例によって詳細に説明されるが、これに限定されるものではなく、車体、サドル又はハンドルの形状は自由にデザインできるほか、例えば駆動輪を操舵輪に、非駆動輪を非操舵輪としてこれらを車体の前後に配置しても良く、また後輪と前輪の外径や幅等を異形としても良いことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自転車の側面図である。
【図２】本発明による自転車の上面図である
【図３】本発明による後輪の構造を示す幅方向断面図である。
【図４】本発明による自転車の駆動系を示す斜視図である。
【図５】駆動部Ｍの詳細を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 第１の車体部
２ 第２の車体部
３ 接続部
４ ホイール
５ タイヤ取付部材
６ タイヤ
７ 空隙
８ 接地面
１０ 突出肩部
１１ フック部
１２ 凹部
１３Ａ ホイールとタイヤ取付部材との接触面
１３Ｂ ホイールとタイヤ取付部材との接触面
１３Ｃ ホイールとタイヤ取付部材との接触面
２１ ホイールの右側面
２２ ホイールの左側面
３１ 車体後部内面
３２ 車体後部内面
３３ 開口部
３４ 開口部
４０ クランク
４１ ペダル
４２ ギアユニット
４３ サンギア
４４ 遊星ギア
４５ リングギア
４６ 外周面
４７ ギアケース
４８ 中心軸
Ｂ 車体
Ｄ 後輪
ＨＬ 第１の車体部１の後部
ＨＬ’ 第２の車体部２の前部
ＨＲ 第１の車体部１の後部
ＨＲ’ 第２の車体部２の前部
Ｍ 駆動部
Ｐ サドル
Ｓ ハンドル
Ｔ 前輪

Claims (5)

1. 車体が板状体からなる自転車であって、前後の車輪は、ホイールが前記車体に固設される一方、前記ホイールの外周部において、タイヤが装着された環状のタイヤ取付部材が前記ホイールと独立に回動自在となるように遊嵌されていること、また、サドルとハンドルも、それぞれ下端が前記車体に固定されていること、及びサドルとハンドルの取り付け位置の間で、前記車体が前後分離した状態で左右に角度変化可能になっていることを特徴とする。
2. ペダルが前記車体に軸支されており、前記ペダルの回転により駆動されるギアユニットが前記車体に取り付けられており、かつ、前記ギアユニットの駆動により前記ギアユニットの外周に設けられた環状部材が前記車輪のいずれか一方の前記タイヤに接した状態で回転し、この回転により前記車輪のタイヤと前記環状のタイヤ取付部材が回転するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の自転車。
3. 前記車体が２枚の樹脂板からなり、前記樹脂板の間に前記車輪が固定されていることを特徴とする請求項１に記載の自転車。
4. 前記車体が前後に分割されており、前後の車体が所望の進行方向に応じて折れ曲がり可能な部材を介して接合されており、前記所望の進行方向に応じて折れ曲がり可能な部材の屈曲性により、前記車体が前後分離した状態で左右に角度変化可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の自転車。
5. 前記所望の進行方向に応じて折れ曲がり可能な部材がＥＶＡからなるものであり、ハニカム構造を有するものであることを特徴とする請求項４に記載の自転車。

Images