JP4580769B2 - ロック機構 - Google Patents

Description

本発明は、自転車等に設けられ、車体フレームに対して相対回転する回転体の回転をロックするロック機構に関する。

従来から、自転車等の車体フレームのヘッド部分には、車体フレームに対して相対回転するハンドルの回転をロックするロック装置が設けられている。

このようなロック装置としては、例えば、車体フレームのヘッド部分に設けられた玉受の外周を歯型状に形成し、歯型部を有する係合部材を玉受に係合させることにより、係合部材と連結されたハンドルをロックするものがある。車体フレームのヘッド部分には、係合部材を動作させるロックレバーが設けられており、ユーザーがロックレバーを操作することによってハンドルのロック又はロック解除を行うように構成されている（例えば特許文献１を参照）。

しかし、このロック装置では、ハンドルをロックする際に、ユーザーがヘッド部分まで手を伸ばしてロックレバーを操作する必要があり、特に狭い駐輪場では操作しにくく不便である。また、ハンドルの上部に前かごを取り付けた自転車では、ロックレバーを操作する際に前かごが邪魔になる。

このような不具合に対する対策として、ヘッド部分に設けられたロックレバーとスタンド装置に設けられた脚可動部とをワイヤで連結し、ユーザーがスタンドをかける操作と同時にハンドルのロック操作が行われるようにした自転車用のロック装置が提案されている（例えば特許文献２を参照）。

しかし、このロック装置では、駐輪の際に重い荷物や子供を前かごに乗せている状態でスタンドをかけると、前かごの重みによりハンドルが回転し、不安定になって自転車が転倒するという危険がある。また、片方の手でハンドルを支えながら、もう一方の手と足でスタンドを掛ける必要があり、操作が不便である。

また、このロック装置では、外周を歯型状に形成した下ワンに係合部材を移動させて係合又は係合解除させており、係合部材の適切な移動距離と押圧力（噛合力）を得るためにロックレバーがヘッド部分の外側に大きく突き出している。このため、自転車が転倒した場合や駐輪時に他の自転車などと干渉した場合に、ロック装置のロックレバーなどが破損しやすいという問題点がある。
特許第２８６１０７９号公報 特開２００４−３２２８０５号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ロック及びロック解除の操作がしやすく、また車体の転倒や他車との干渉などによる破損を防止できるロック機構を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、自転車のフレームに対して相対回転する回転体の回転をロックするロック機構であって、前記フレームの外周に設けられた係合部と、前記回転体に設けられ、揺動して前記係合部と係合可能なアームとを備え、前記アームは、一端部が前記係合部と係合し、他端部が操作部材に連結されると共に、前記操作部材との連結位置よりも前記係合部との係合位置に近い位置を揺動の支点として、前記回転体の回りに前記回転体の回転方向に沿う形状で延出し、自転車のハンドルに設けられ、前記ハンドルのグリップからの手元操作によって前記操作部材を動作させる操作手段を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明では、自転車のフレームの外周に係合部が設けられており、フレームに対して相対回転する回転体に設けられたアームが揺動して係合部と係合可能となっている。アームは、一端部が前記係合部と係合し、他端部が操作部材に連結されると共に、前記操作部材との連結位置よりも係合部との係合位置に近い位置を揺動の支点として、回転体の回りに回転体の回転方向に沿う形状で延出している。そして、自転車のハンドルに設けられた操作手段をハンドルのグリップから手元操作することによって操作部材が動作し、操作部材に他端部が連結されたアームが揺動し、アームの一端部が係合部に係合する。その際、アームを回転体の回りに沿うように延出させ、支点からの距離を長くしたので、操作部材によってアームの他端部に作用させる力が小さくても、てこの原理でアームの一端部が係合部と係合する方向へ移動する。これにより、操作時に大きな力が必要でなくなると共に、ロック機構がコンパクトな形状となり、ロック機構がフレームの外側に突出するのを防止できる。このため、フレームの転倒時や停車時の他車との干渉などによるロック機構の破損を防止することが可能となる。

また、ユーザーは操作手段を手元操作することによって、回転体の回転をロックするため、操作が簡単であり、片手で回転体を支えてもう一方の手でロック機構を操作する必要がなく、転倒などの危険が回避される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のロック機構において、前記回転体に所定値以上のトルクが加わったときに、前記アームを揺動させて前記係合部と前記アームとの係合を解除する強制解除機構を有することを特徴としている。

請求項２に記載の発明では、回転体に所定値以上のトルクが加わったときに、強制解除機構によってアームが揺動し、係合部とアームとの係合が解除される。このため、回転体を強制的に回転させることが可能となり、例えば当該機構を二輪車のハンドルのロック機構に採用した場合、万一、ロックを解除するのを忘れて、ロック状態のまま走り出したとしても、フレームの転倒などの危険が回避される。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のロック機構において、前記強制解除機構は、前記アームの他端部に設けられた支持部と、前記支持部を貫通して移動可能とされ前記操作部材に連結された連結部材と、前記支持部に設けられ、前記アームが前記係合部をロックする方向へ前記連結部材を付勢する付勢手段とを有することを特徴としている。

請求項３に記載の発明では、操作部材に連結された連結部材がアームの他端部に設けられた支持部を貫通して移動可能されており、支持部に設けられた付勢手段によってアームが係合部をロックする方向へ連結部材が付勢されている。回転体に所定値以上のトルクが加わると、付勢手段の力に抗して支持部が移動し、アームが揺動してアームと係合部との係合が解除される。解除時には大きな力を必要としないため、強制解除機構を軽量化できる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の構成において、前記付勢手段が連結部材を付勢する強さを調整する調整機構を有することを特徴としている。

請求項４に記載の発明では、調整機構によって付勢手段が連結部材を付勢する強さが調整されるので、係合部とアームとの係合を解除させる強さを調整することが可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のロック機構において、前記操作手段は、回動して前記操作部材を移動させる操作レバーと、前記回転体のロックが解除されているときに、前記係合部と前記アームとが係合されないように前記操作レバーの移動をロックするセーフティ機構とを有することを特徴としている。

請求項５に記載の発明では、回転体のロックが解除されているときに、セーフティ機構によって操作レバーの移動がロックされるので、操作部材が移動して係合部とアームとが係合されることがない。このため、回転体の回転時に誤動作によって回転がロックされることがなく、転倒などの危険が回避される。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のロック機構において、前記セーフティ機構は、前記操作レバーにスライド可能に取り付けられたロック部材と、前記ロック部材が当接し前記操作レバーの回動を規制するストッパーと、前記ロック部材がストッパーに当接する位置へ付勢するバネとを有することを特徴としている。

請求項６に記載の発明では、バネによってロック部材がストッパーに当接することで、操作レバーの回動が規制されており、誤動作によって操作部材が移動して回転体がロックされることがない。また、操作レバーをバネに抗してスライドさせることで、ロック部材とストッパーとの当接が外れ、操作レバーを回動させることが可能となる。

本発明に係るロック機構は、回転体の回転をロック又はロック解除する際の操作がしやすく、またコンパクトな形状であるため、転倒や他車との干渉などによる破損を防止できる。

以下、本発明のロック機構における最良の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態であるロック機構１０を用いた自転車１を示す部分斜視図である。また、図２は、図１に示すロック機構１０を別の方向から見た部分斜視図である。

図１及び図２に示すように、このロック機構１０は、自転車１のフレームであるヘッドパイプ１４とハンドル１２との連結部分に設けられたロック装置１６と、ユーザーの手元部であるハンドル１２のグリップ１２ａ付近に取り付けられ、ロック装置１６を動作させる操作装置１８と、操作装置１８とロック装置１６とを接続する操作ワイヤ２０とを備えている。ハンドル１２はロック装置１６の上部で左右に分岐して上方に延設されており、これらの延設部の間に前かご２２が取り付けられている。

図３に示すように、ロック装置１６は、ヘッドパイプ１４の上端に固着される上ワン２４を備えている。上ワン２４の周縁にはフランジ部２４ａが延設されており、フランジ部２４ａの周囲に波形の凹凸からなる係合部２４ｂが形成されている。上ワン２４の上部には、リテーナー２５を介して上玉押し２６が配設される。この上玉押し２６は、ハンドル１２（図１参照）と一体的に回転する前ホークステム３２に螺合される。前ホークステム３２は、端部がヘッドパイプ１４に挿入され、ヘッドパイプ１４に対して相対回転が可能となっている。上玉押し２６の上部には、固定片３９を有するベースアッシー２７が前ホークステム３２に回り止めによって固定される。さらに、ベースアッシー２７の上部及び周囲を覆うように本体カバー２８が取り付けられる。本体カバー２８の上面に前ホークステム３２に螺合された中ナット２９が圧接され、その上に回止め座金３０が嵌合された後、止めナット３１を前ホークステム３２に嵌合して全体を締め付けている。

図４に示すように、ベースアッシー２７は、前ホークステム３２に固定されるベース３７と、このベース３７に対して揺動可能に取り付けられるアーム３８とを備えている。アーム３８の一端部は下方側に折り曲げられ、固定片３９が延設されている。固定片３９には、係合部２４ｂと係合される歯型部３９ａが形成されている。ベース３７に形成された開孔３７ａとアーム３８及び固定片３９に形成された開孔３８ａ，３９ｂにシャフト４１が挿通され、このシャフト４１にボルト４０が締結される。シャフト４１には、アーム３８と固定片３９の間にリターンバネ４２が装着され、リターンバネ４２の一端がベース３７の係止部３７ｂに係止され、他の一端は固定片３９に当接される。これにより、図６に示すように、固定片３９がリターンバネ４２によって係合部２４ｂの方向に付勢されると共に、アーム３８はシャフト４１を支点として揺動可能となっている。

また、図４に示すように、アーム３８の他端部は係合部２４ｂ回りに沿って延出しており（図６参照）、その延出端部が折り曲げられて縦方向に支持部３８ｂが形成されている。この支持部３８ｂには開孔３８ｃが形成され、この開孔３８ｃにナット４３が挿通されてバネ受けボルト４４が締結される。このナット４３には、固定片３９と係合部２４ｂとの係合を解除するための解除バネ４５が装着され、支持部３８ｂが軸線方向に移動可能となっている。この解除バネ４５の強さは、バネ受けボルト４４の締め付け位置によって調整が可能となっている。

図５及び図６に示すように、ナット４３の端面にはインナワイヤ４６が挿通される孔４３ａが形成され、孔４３ａの周囲にインナワイヤ４６の端部４６ａが係止されている。インナワイヤ４６はアウタワイヤ２１（図１参照）の内部に移動可能に挿通されており、アウタワイヤ２１の端部４７は、ベース３７に形成された保持部３７ｃに取り付けられている。

図８及び図１０（Ａ）に示すように、操作装置１８は、インナワイヤ４６の他方側の端部４６ｂが係止される保持部５０と、ハンドル１２（図１参照）に固定されるブラケット５４とを備えている。保持部５０には、ブラケット５４に回動可能に軸支されるベース部５１と、インナワイヤ４６を移動させてロック装置１６をロックさせる操作レバー５２とが設けられている。また、ブラケット５４の上方には、ワッシャー５５、中ナット５６を介してベース部５１が配置され、さらにリターンバネ５８が装着されたバネ保持部５７が配置されて締め付けボルト５９とナット６０で締結されている。リターンバネ５８の一端はブラケット５４の係止部５４ａに係止され、他の一端は保持部５０に当接されている。これにより、図８に示すように、保持部５０はリターンバネ５８によってインナワイヤ４６の連結方向に付勢され、締め付けボルト５９を中心としてブラケット５４に対して回動可能となっている。

また、ブラケット５４には、解除レバー６２を支持する支持部５４ｂが形成されている。支持部５４ｂにはワッシャー６１を介して解除レバー６２が配置され、さらにワッシャー６３とバネ６５を介して止め具６４で締め付けられている。バネ６５の一端はブラケット５４に係止され、他の一端は解除レバー６２に当接されている。解除レバー６２には、ベース部５１に形成された突起部５１ｂと係合可能な当接部６２ａが形成されている。当接部６２ａはバネ６５によってベース部５１に押圧されている。また、ベース部５１には、当接部６２ａの側面に当たってベース部５１の移動を止めるストッパー５１ｃが設けられている。

また、ブラケット５４には、インナワイヤ４６が挿通される円弧状の受け部５４ｃが形成されており、この受け部５４ｃとカバー６６の開孔６６ａの位置を合わせてストッパー６７が嵌め込まれている。カバー６６はブラケット５４及び保持部５０を覆うことで、誤作動を防止する。また、ストッパー６７はインナワイヤ４６の抜けなどの誤作動を防止する。ストッパー６７にはキャップ６８が装着されており、このキャップ６８にアウタワイヤ２１（図１参照）が連結されている。また、ブラケット５４にはネジ孔５４ｄが設けられており、カバー６６がネジ６９で固定される。

図１０及び図１１に示すように、操作装置１８には、ハンドル１２のロックが解除されているときに（図８参照）、保持部５０の回動をロックするセーフティ機構７０が設けられている。図１０（Ｂ）に示すように、保持部５０には操作レバー５２を支持する支持部７１が形成されており、支持部７１が操作レバー５２に形成された凹状部７２に挿入される。支持部７１の開口部７１ａにはバネ７３が装着されており、操作レバー５２が保持部５０に対してスライド可能となっている。また、操作レバー５２の保持部５０側には、回動方向に溝部５２ｂが形成され、この溝部５２ｂの回動中心側に凸状のロック部材５２ａが設けられている。図１１に示すように、カバー６６の内側にはロック部材５２ａが当接する凸状のストッパー６６ｂが形成されており、ロック部材５２ａがストッパー６６ｂと当接して保持部５０の回動が規制される。

次に、本実施形態のロック機構１０の作用について説明する。

図８に示すように、操作装置１８でハンドル１２（図１参照）のロックを解除した状態では、インナワイヤ４６の保持部５０はリターンバネ５８によって回動し、ストッパー５１ｃが当接部６２ａの側面に当接している。この状態では、図５に示すように、ロック装置１６内でインナワイヤ４６が本体カバー２８の奥側の湾曲部２８ａに移動しており、ナット４３に支持されたアーム３８が奥側に揺動している。

一方、ハンドル１２をロックするときは、図８に示す操作装置１８の操作レバー５２をバネ７３（図１０参照）の圧縮方向に押しながら矢印Ａ方向に回動させる。これにより、図９に示すように、保持部５０がリターンバネ５８の力に抗して回動し、バネ６５の力で当接部６２ａがベース部５１の突起部５１ｂの内側に入り込んで突起部５１ｂと係合し、保持部５０が元の位置に戻るのが阻止される。この保持部５０の回動とともにインナワイヤ４６が引っ張られる。

この状態では、図６に示すように、ロック装置１６内でインナワイヤ４６が引っ張られ、ナット４３の移動により、バネ受けボルト４４、解除バネ４５を介して支持部３８ｂが移動し、アーム３８がシャフト４１を支点としてベース３７に対して揺動する。これにより、固定片３９の歯型部３９ａが係合部２４ｂに係合し、ハンドル１２と連結された前ホークステム３２の回転がロックされる。このとき、アーム３８を係合部２４ｂ回りに沿って延出し、支点のシャフト４１から支持部３８ｂまでの距離を長くしたので、インナワイヤ４６の引張り力が小さくても、てこの原理でアーム３８の固定片３９が係合部２４ｂと係合する方向へ移動し、確実に係合する。このため、ロック装置１６全体をコンパクトな形状にすることができる。また、インナワイヤ４６の張力が小さいため、ロック時の操作入力を軽減できると共に、ロック装置１６全体を軽量化できる。

図７に示すように、ロック時に前ホークステム３２に所定値以上のトルクが加わり、固定片３９の歯型部３９ａと係合部２４ｂとの係合がずれようとすると、アーム３８が揺動して支持部３８ｂが解除バネ４５を圧縮させる。これにより、歯型部３９ａが係合部２４ｂを乗り越え、前ホークステム３２が強制的に回転する。また、解除バネ４５の強さはバネ受けボルト４４の締め付け位置によって調整でき、歯型部３９ａと係合部２４ｂとの係合を解除する強さを調整できる。

また、図９に示すように、ハンドル１２のロックを解除するときは、解除レバー６２を図９中の奥側に押すことで、バネ６５の力に抗して解除レバー６２が回動し、当接部６２ａと突起部５１ｂとの係合が外れる。これにより、図８に示すように、リターンバネ５８によって保持部５０及びベース部５１が回動してインナワイヤ４６が元の位置に戻り、ロック装置１６のロックが解除される。

また、図１１に示すように、ハンドル１２のロックが解除された状態では（図８参照）、セーフティ機構７０によって操作レバー５２のロック部材５２ａがカバー６６のストッパー６６ｂと当接している。この状態では、ロック部材５２ａがストッパー６６ｂと干渉して操作レバー５２の回動がロックされているため、インナワイヤ４６が移動しない。このため、自転車１の乗車時にロック装置１６が誤作動してハンドル１２がロックされることがなく、転倒などの危険が回避される。

一方、セーフティ機構７０を解除するときは、図１２に示すように、操作レバー５２を図１２中の奥側（図１０に示すバネ７３の圧縮方向）に押すことで、ロック部材５２ａとストッパー６６ｂの当接が外れる。この状態で、操作レバー５２を矢印Ｂ方向に回動させると、図１３に示すように、ストッパー６６ｂがロック部材５２ａの外側の溝部５２ｂ内に入り込む。そして、図９に示すように、ベース部５１の突起部５１ｂに当接部６２ａが係合されるまで、操作レバー５２を回動させる。

このようなロック機構１０では、ハンドル１２に設けられた操作装置１８をユーザーが手元で操作することができ、ハンドル１２の両グリップ１２ａを握りながら、安定した状態で片手を離さなくてもハンドル１２のロック操作を行うことができる。また、ユーザーがロック装置１６まで手を伸ばす必要がないため、前かご２２が邪魔になることがなく、狭い駐輪場などでも簡単にハンドル１２をロックすることができる。また、ハンドル１２をロックした後は、ハンドル１２を支える力が少なく、自転車１のスタンドをかけるために片手をハンドル１２から離しても、ふらつかない。このため、ハンドル１２に気をとらわれずにスタンドをかけることができる。

また、ロック装置１６がコンパクトな形状であるため、ハンドルステム下やバスケットブラケット下に収まり、自転車１の転倒や駐輪時の他車との干渉によりロック装置１６が破損するのを防止できる。また、ロック機構１０がコンパクトな形状であるため、オプションの子供のせを後付けする際にも幅広く対応できる。

なお、上記実施形態のロック機構１０は、上ワン２４に形成された係合部２４ｂに歯型部３９ａを係合させるものであったが、この構成に限定するものではない。例えば、下ワンに係合部を形成してもよい。

なお、上記実施形態のロック機構１０は、自転車１のハンドル１２をロックするものであったが、この構成に限定するものではない。

また、このロック機構１０は、自転車１に限らず、自動二輪、三輪車など、回転体の回転をロックするものであれば広く適用可能である。

本発明の一実施形態に係るロック機構が用いられた自転車を示す部分斜視図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構が用いられた自転車の他の方向を示す部分斜視図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構のロック装置を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構のロック装置のベースアッシーを示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構のロック装置のロックを解除した状態を示す構成図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構のロック装置のロック状態を示す構成図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構のロック装置の前ホークステムを強制回転させる動作を示す構成図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構の操作装置のロックを解除した状態を示す構成図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構の操作装置のロック状態を示す構成図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構の操作装置を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構の操作装置のセーフティ状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構の操作装置のセーフティを解除する操作を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るロック機構の操作装置のセーフティ解除後の操作を示す斜視図である。

符号の説明

１ 自転車
１０ ロック機構
１２ａ グリップ
１２ ハンドル
１４ ヘッドパイプ
１６ ロック装置
１８ 操作装置（操作手段）
２０ 操作ワイヤ（操作部材）
２１ アウタワイヤ（操作部材）
２４ｂ 係合部
２４ 上ワン
２５ リテーナー
２７ ベースアッシー
２８ 本体カバー
３２ 前ホークステム
３７ ベース
３７ｃ 保持部
３８ アーム
３８ｂ 支持部（強制解除機構）
３９ 固定片（アーム）
３９ａ 歯型部
３９b 開孔
４１ シャフト
４２ リターンバネ
４３ ナット（連結部材）
４４ ボルト（調整機構）
４５ 解除バネ（強制解除機構）
４６ インナワイヤ（操作部材）
５０ 保持部
５１ ベース部
５２ 操作レバー
５２ａ ロック部材
５２ｂ 溝部
５４ ブラケット
５８ リターンバネ
６２ 解除レバー
６６ カバー
６６ｂ ストッパー
７０ セーフティ機構
７３ バネ

Claims (6)

1. 自転車のフレームに対して相対回転する回転体の回転をロックするロック機構であって、
   前記フレームの外周に設けられた係合部と、
   前記回転体に設けられ、揺動して前記係合部と係合可能なアームとを備え、
   前記アームは、一端部が前記係合部と係合し、他端部が操作部材に連結されると共に、前記操作部材との連結位置よりも前記係合部との係合位置に近い位置を揺動の支点として、前記回転体の回りに前記回転体の回転方向に沿う形状で延出し、
   自転車のハンドルに設けられ、前記ハンドルのグリップからの手元操作によって前記操作部材を動作させる操作手段を有することを特徴とするロック機構。
2. 前記回転体に所定値以上のトルクが加わったときに、前記アームを揺動させて前記係合部と前記アームとの係合を解除する強制解除機構を有することを特徴とする請求項１に記載のロック機構。
3. 前記強制解除機構は、前記アームの他端部に設けられた支持部と、前記支持部を貫通して移動可能とされ前記操作部材に連結された連結部材と、前記支持部に設けられ、前記アームが前記係合部をロックする方向へ前記連結部材を付勢する付勢手段とを有することを特徴とする請求項２に記載のロック機構。
4. 前記付勢手段が前記連結部材を付勢する強さを調整する調整機構を有することを特徴とする請求項３に記載のロック機構。
5. 前記操作手段は、回動して前記操作部材を移動させる操作レバーと、前記回転体のロックが解除されているときに、前記係合部と前記アームとが係合されないように前記操作レバーの移動をロックするセーフティ機構とを有することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のロック機構。
6. 前記セーフティ機構は、前記操作レバーにスライド可能に取り付けられたロック部材と、前記ロック部材が当接し前記操作レバーの回動を規制するストッパーと、前記ロック部材がストッパーに当接する位置へ付勢するバネとを有することを特徴とする請求項５に記載のロック機構。

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