JP4714134B2 - 自転車 - Google Patents

Description

この発明は、三輪又は四輪を有し、ペダル体を下方に踏み込むことで後輪を駆動輪として駆動させて前進走行する自転車の改良に関する。

左右一対のペダルを有し、このペダルを交互に踏み込むことで走行するように構成された三輪車がある。（特許文献１参照）

この種の三輪車や四輪車にあっては、坂道などでの走行をモータによって補助（アシスト）できるようにすることが望まれるところであるが、ペダルを踏んでクランクを回転させる通常の自転車に比べると駆動軸への駆動力の伝達機構が複雑になるため、こうしたモータやその電源装置を単純には搭載させ難いところである。また、この種の自転車にあっては、実用上、その幅は６０ｃｍ以内である必要があり、この観点からもこうした伝達機構の合理化と適切な配置が望まれるところである。また、特許文献１の三輪車のように一方向ホイールを利用する場合には、これを実用化するにあたっては、坂道などで後退方向に力が作用されたときなどの配慮や、バック（後退走行）への配慮をさらになす必要がある。
実用新案登録第３０７９１３７号公報

この発明が解決しようとする主たる問題点は、この種の自転車における駆動軸への駆動力の伝達機構を合理的且つ適切に配置されたものとし、これにより自転車のフレーム後部に走行補助のモータやその電源装置を自転車の幅を過大とすることなく搭載できるようにし、さらには、坂道での自転車のバックを防ぐようにすると共に、バックが必要なときにはこれを許容できるようにする点にある。

前記課題を達成するために、この発明にあっては、自転車を以下の（１）〜（７）の構成を備えたものとした。
（１）三輪又は四輪を有し、ペダル体を下方に踏み込むことで後輪を駆動輪として駆動させて前進走行するように構成された自転車であって、
（２）フレーム後部に回転可能に支持された駆動輪の駆動軸と、
（３）ペダル体に連係された第一フリーギアと、第一スプロケットとを備えた入力側回転体と、
（４）入力部分と出力部分とを有する変速機と、この変速機の入力部分に備えられて入力側回転体の第一スプロケットに連係された第二スプロケットと、この変速機の出力部分に備えられる第三スプロケットとを備えてフレーム後部に支持された変速回転体と、
（５）駆動軸に備えられて変速回転体の第三スプロケットに連係された第四スプロケットとを有しており、
（６）前記入力側回転体を駆動軸を中心とした回転可能にこの駆動軸に備えさせてなると共に、
（７）駆動軸又は駆動輪に備えられる第二フリーギアと、
この第二フリーギアのギア部分に掛合部を掛合させるバック阻止位置と、この掛合を解くバック許容位置との間に亘る移動操作可能にフレーム後部に備えられるバックストッパと、
駆動軸に形成されたスプライン部に組み合わされた一方クラッチ体と、
第四スプロケットと他方クラッチ体とを有し駆動軸にこの駆動軸を中心とした回転可能に備えられる第四スプロケット構成体と、
一方クラッチ体の噛み合い部を他方クラッチ体の被噛み合い部に常時押し付けさせる向きにこの一方クラッチ体を付勢する付勢手段と、
バック阻止位置にあるバックストッパをバック許容位置に移動操作したときに一方クラッチ体を付勢手段の付勢に抗して移動させる連係手段とを有している。

ペダル体を踏み込むと、入力側回転体、変速回転体を経由して駆動軸を正転させることができることから、自転車を前進させる向きに駆動輪を正転させることができる。変速回転体によって入力側回転体の正転を変速して駆動輪に伝達することができる。それと共に、入力側回転体は駆動軸を利用してフレーム後部に備えられていることから、これを別段の軸を用いてフレーム後部に備えさせた場合に比べ、機構的に合理的であり、かつ、フレーム後部のスペースを無駄なく利用できる。この結果、駆動軸を正転駆動させるように備えられる図示しないモータおよびその電源装置（バッテリー）を自転車の幅を自転車の幅の実用上の限界とされる６０ｃｍ以内に納めつつこのフレーム後部に無理なく搭載させて、モータによっても走行可能あるいはモータによって走行をアシスト可能な自転車を適切に構成させることができる。

バックストッパのポジションがバック阻止位置にあるときは、その掛合部によって第二フリーギアのギア部分がフレーム後部に留められることから、このときには自転車の前進走行をもたらす駆動軸の正転のみを許容させることができる。これによって、自転車が前輪を上側にして坂道などにあるなどした場合であっても自転車のバック移動（後方への移動）をこの第二フリーギアとバックストッパとにより阻止させることができる。

また、通常時は、第四スプロケット構成体の他方クラッチ体の被噛み合い部に一方クラッチ体の噛み合い部は付勢手段により押し付けられ両者は噛み合わされることから、入力側回転体と変速回転体とを介してペダル体の踏み込み力は駆動軸の正転力として伝達されることとなり、ペダル体を踏み込めば自転車は前進走行される。自転車のバック移動が必要になった場合、バックストッパをバック許容位置に移動操作すると連係手段によって一方クラッチ体は付勢手段の付勢に抗して駆動軸のスプライン部を移動され、第四スプロケット構成体の他方クラッチ体との前記噛み合いが解かれる。この噛み合いが解かれると、第四スプロケット構成体から駆動軸はフリーになり、さらに、バックストッパからも駆動軸はフリーとなることから、駆動軸と駆動輪のみを逆転させての自転車のバック移動ができるようになる。

この発明にかかる自転車によれば、駆動軸への駆動力の伝達機構を合理的且つ適切に配置されたものとすることができ、これにより自転車のフレーム後部に走行補助のモータやその電源装置を自転車の幅を過大とすることなく搭載できるようにすることができる。また、自転車にバックストッパなどを備えさせて構成させた場合には、坂道での自転車のバックを防ぐと共に、バックが必要なときにはこれを許容することができる。

以下、図１〜図３に基づいて、この発明を実施するための最良の形態について説明する。

なお、ここで図１は、実施の形態にかかる自転車の全体構成を平面視の状態で表しており、また、図２および図３は、かかる自転車のフレーム後部６側の構成を平面視の状態で表している。

この実施の形態にかかる自転車は、三輪又は四輪を有し、ペダル体３を下方に踏み込むことで後輪２を駆動輪２ａとして駆動させて前進走行するように構成されたものである。

かかる自転車は、三輪又は四輪のうちの、一輪又は二輪を前輪とし、残りを後輪２とすると共に、ハンドル４を操作することにより前輪１の向きを変えて進行方向を変えることができるように構成される。図示の例では、後輪２を二輪としている。

また、かかる自転車は、前輪１と後輪２との間に位置されるフレーム中央部５にペダル体３を備え、このペダル体３を踏み込むことで後輪２を駆動させて走行するようになっている。図示の例ではかかるペダル体３は、フレーム中央部５に中間部３ａを回動可能に組み付けると共に、この回動組み付け位置を挟んだ前側に位置される前バー部３ｂの先端に踏み板部３ｃを備えた構成のものとしてある。踏み板部３ｃを踏み込むと前記回動組み付け位置を挟んだ後側に位置される後バー部３ｄの先端が前方に移動される。この後バー部３ｄの先端と後述する第一フリーギア９ａとがチェーン７によって連係されており、この踏み込みによって入力側回転体９が回転され変速回転体１０を介して駆動輪２ａが前進方向に駆動される。かかるペダル体３は、図示しないバネによって前記踏み込みを止めると再び踏み板部３ｃを上方の元の位置に復帰させるようになっている。図示の例ではまた、かかるペダル体３は左右にそれぞれ備えられており、これに対応して後述する入力側回転体９の第一フリーギア９ａも左右にそれぞれ備えられている。

かかる自転車は、
（１）駆動軸８
（２）入力側回転体９
（３）変速回転体１０
を備えている。

駆動軸８は、フレーム後部６に回転可能に支持されたている。図示の例では、かかるフレーム後部６は、左右一対の前後フレーム部６ａ、６ａと、この一対の前後フレーム部６ａ、６ａの前端間と後端間とにそれぞれ亘る左右フレーム部６ｂと、一対の前後フレーム部６ａ、６ａの間において一対の左右フレーム部６ｂ、６ｂ間に亘る中間フレーム部６ｃとから構成されている。自転車の中心線ｘ位置において前側に位置される左右フレーム部６ｂにパイプ状をなすフレーム中央部５の後端が接続されている。駆動軸８は、中心線ｘに直交する向きに軸線を配するように、自転車の左側に位置される前後フレーム部６ａと中間フレーム部６ｃとによって、ベアリング８ａを介してフレーム後部６に回転可能に支持されている。この駆動軸８における自転車の左側に位置される前後フレーム部６ａの外側に位置される軸端部が駆動輪２ａとしての左側の後輪２のハブに止め付けられている。図示の例では、この駆動軸８の軸線上に軸線を配するようにして自転車の右側に位置される前後フレーム部６ａに右側の後輪２ｂが支持されている。

入力側回転体９は、ペダル体３に連係された第一フリーギア９ａと、第一スプロケット９ｂとを備えている。図示の例では、入力側回転体９は、筒両端間に第一スプロケット９ｂを一体に備えた筒体９ｃにおけるこの第一スプロケット９ｂを挟んだ両側にそれぞれ第一フリーギア９ａを取り付けることで構成されている。右側のペダル体３と右側の第一フリーギア９ａとがチェーン７によって連係され、左側のペダル体３と左側の第一フリーギア９ａとがチェーン７によって連係されている。第一フリーギア９ａは、前記筒体９ｃへの固着部分と、ギア部分とを備えており、ギア部分を正転させる向きの力がこのギア部分に作用されたときは固着部分を一緒に回転させひいては入力側回転体９全体を正転させるが、ギア部分を逆転させる向きの力がこのギア部分に作用されたときはギア部分のみが逆転又は相対的に逆転されるように構成されている。図示の例では、ペダル体３を踏み込んだときにこのペダル体３と第一フリーギア９ａとを連係させるチェーン７を介して入力側回転体９が正転され、この踏み込みを止めたときにその第一フリーギア９ａのギア部分の回転が止められてもこの第一フリーギア９ａを除く入力側回転体９の正転を妨げることがないようになっている。

変速回転体１０は、入力部分と出力部分とを有する変速機１０ａと、この変速機１０ａの入力部分に備えられて入力側回転体９の第一スプロケット９ｂに連係された第二スプロケット１０ｂと、この変速機１０ａの出力部分に備えられる第三スプロケット１０ｃとを備えている。図示の例では、かかる変速回転体１０は、駆動軸８の後方において、フレーム後部６の中間フレーム部６ｃと自転車の左側においてこの中間フレーム部６ｃとの間に間隔を開けて自転車の後側に位置される左右フレーム部６ｂから前方に突き出すブラケット部６ｄとの間に亘るように設けられフレーム後部６に固着された、軸線を左右方向に配した固定軸１０ｄを内側に通して、フレーム後部６に支持されている。そして、入力側回転体９の第一スプロケット９ｂと第二スプロケット１０ｂとを連係させるチェーン１１を介して第一スプロケット９ｂが正転されたときに一緒に正転される入力部分の回転を、変速させて出力部分に伝達するように構成されている。変速機１０ａは図示しないハンドル４側からの図示しないワイヤの操作により変速比を切り替えるようになっている。かかる変速回転体１０は、例えば、ハブ内装三段変速機に第三スプロケット１０ｃを組み合わせることで構成させることができる。

そして、この実施の形態にあっては、前記駆動軸８に変速回転体１０の第三スプロケット１０ｃに連係された第四スプロケット８ｃが備えられている。それと共に、前記入力側回転体９を駆動軸８を中心とした回転可能にこの駆動軸８に備えさせている。

図示の例では、フレーム後部６の枠内において、駆動軸８の長さ方向略中程の位置に第四スプロケット８ｃが備えられていると共に、この第四スプロケット８ｃと駆動軸８の右側の軸端部との間においてこの駆動軸８を前記筒体９ｃの内側に通してこの駆動軸８に入力側回転体９を備えさせている。（つまり、駆動軸８に入力側回転体９を遊嵌させている。）

ペダル体３を踏み込むと、入力側回転体９、変速回転体１０を経由して駆動軸８を正転させることができることから、自転車を前進させる向きに駆動輪２ａを正転させることができる。変速機１０ａをハブ内装三段変速機としておけばその作用により出力部分側からは回転力が入力部分に伝わることがなく、例えば自転車を坂道で重力により前進走行させるときは入力側回転体９側には回転力が伝達されない。変速回転体１０によって入力側回転体９の正転は変速されて駆動輪２ａに伝達される。それと共に、入力側回転体９は駆動軸８を利用してフレーム後部６に備えられていることから、これを別段の軸を用いてフレーム後部６に備えさせた場合に比べ、機構的に合理的であり、かつ、フレーム後部６のスペースを無駄なく利用できる。この結果、駆動軸８を正転駆動させるように備えられる図示しないモータおよびその電源装置（バッテリー）を自転車の幅を自転車の幅の実用上の限界とされる６０ｃｍ以内に納めつつこのフレーム後部６に無理なく搭載させて、モータによっても走行可能あるいはモータによって走行をアシスト可能な自転車を適切に構成させることができる。

また、この実施の形態にあっては、前記駆動軸８に第二フリーギア１２が備えられている。この第二フリーギア１２は駆動輪２ａのハブ側に取り付けさせておくこともできる。図示の例では、駆動軸８における自転車の左側に位置される前後フレーム部６ａの外面と駆動輪２ａとの間にある部分に第二フリーギア１２が備えられている。この第二フリーギア１２は第一フリーギア９ａと同様に構成されており、駆動軸８への固着部分とギア部分とを備えている。そして、かかる第二フリーギア１２は、ギア部分が後述するバックストッパ１３を介してフレーム後部６に留められた状態において駆動軸８の正転は許容するが駆動軸８の逆転は許容しないようになっている。

そして、この実施の形態にあっては、かかる第二フリーギア１２のギア部分（スプロケット）に掛合部１３ａを掛合させるバック阻止位置と、この掛合を解くバック許容位置との間に亘る移動操作可能にフレーム後部６にバックストッパ１３が備えられている。図示の例では、かかるバックストッパ１３は、フレーム後部６の自転車の左側に位置される前後フレーム部６ａに中間部１３ｂを回動可能に組み付けられこの中間部１３ｂを挟んだ下端側に前記掛合部１３ａを備え且つ上端側を操作部１３ｃとしたレバー状をなすように構成されている。かかる掛合部１３ａは、例えば、第二フリーギア１２のギア部分に噛み合うチェーンの一部をバックストッパ１３の下端に固着させることで形成させることができる。そして、この操作部１３ｃを利用して前記バック阻止位置（ポジション）とバック許容位置（ポジション）とに亘る回動操作ができるようになっている。

バックストッパ１３のポジションがバック阻止位置にあるときは、（図２）その掛合部１３ａによって第二フリーギア１２のギア部分がフレーム後部６に留められることから、このときには自転車の前進走行をもたらす駆動軸８の正転のみを許容させることができる。これによって、自転車が前輪１を上側にして坂道などにあるなどした場合であっても自転車のバック移動（後方への移動）をこの第二フリーギア１２とバックストッパ１３とにより阻止させることができる。

また、この実施の形態にあっては、さらに、駆動軸８に形成されたスプライン部８ｆに組み合わされた一方クラッチ体１４と、
第四スプロケット８ｃと他方クラッチ体８ｄとを有し駆動軸８にこの駆動軸８を中心とした回転可能に備えられる第四スプロケット構成体８ｂと、
一方クラッチ体１４の噛み合い部１４ａを他方クラッチ体８ｄの被噛み合い部８ｅに常時押し付けさせる向きにこの一方クラッチ体１４を付勢する付勢手段１５と、
バック阻止位置にあるバックストッパ１３をバック許容位置に移動操作したときに一方クラッチ体１４を付勢手段１５の付勢に抗して移動させる連係手段とを有している。

第四スプロケット構成体８ｂは、駆動軸８を内側に通した筒状をなすと共にその筒一端側に第四スプロケット８ｃをその筒他端側に他方クラッチ体８ｄを備えこの駆動軸８を中心に回転されるようになっている。また、一方クラッチ体１４は、駆動軸８に形成されたスプライン部８ｆを通してこれに嵌る円盤状をなし駆動軸８の軸線方向にのみ移動可能な状態でこの駆動軸８に組み合わされている。図示の例では、第四スプロケット構成体８ｂにおける自転車の左側に向けられた側に他方クラッチ体８ｄが備えられ、駆動軸８におけるこの第四スプロケット構成体８ｂと自転車の左側に位置される前後フレーム部６ａの内面との間に一方クラッチ体１４が備えられている。一方クラッチ体１４の他方クラッチ体８ｄ側に向けられた面が噛み合い部１４ａとされ、他方クラッチ体８ｄの一方クラッチ体１４に向けられた面が被噛み合い部８ｅとされる。図示の例では、一方クラッチ体１４の噛み合い部１４ａはこの一方クラッチ体１４の端面に凹所を形成させることで構成され、他方クラッチ体８ｄの被噛み合い部８ｅはこの他方クラッチ体８ｄの端面にかかる凹所に納まる突所を形成させることで構成されている。そして図示の例では、一方クラッチ体１４の噛み合い部１４ａの形成側と反対の端面にバネ一端を接しさせ且つバネ他端を自転車の左側に位置される前後フレーム部６ａの内面に接しさせるように駆動軸８に巻回された付勢手段１５としての圧縮コイルバネの弾性により通常時は一方クラッチ体１４の噛み合い部１４ａと他方クラッチ体８ｄの被噛み合い部８ｅとが噛み合わされるようになっている。

連係手段は、一方クラッチ構成体に対する引っかかり部１６を備えたクラッチ解除体と、バック阻止位置にあるバックストッパ１３をバック許容位置に移動操作したときにこの引っかかり部１６を前記バネの付勢に抗する向きに移動させるワイヤなどの図示しない連係体とから構成されている。この連係手段によってバックストッパ１３をバック許容位置に移動操作すると駆動軸８のスプライン部８ｆにより他方クラッチ体８ｄの被噛み合い部８ｅとの噛み合いを解く位置まで一方クラッチ体１４を移動させることができるようになっている。（図３）

通常時は、第四スプロケット構成体８ｂの他方クラッチ体８ｄの被噛み合い部８ｅに一方クラッチ体１４の噛み合い部１４ａは付勢手段１５により押し付けられ両者は噛み合わされることから、入力側回転体９と変速回転体１０とを介してペダル体３の踏み込み力は駆動軸８の正転力として伝達されることとなり、ペダル体３を踏み込めば自転車は前進走行される。自転車のバック移動が必要になった場合、バックストッパ１３をバック許容位置に移動操作すると連係手段によって一方クラッチ体１４は付勢手段１５の付勢に抗して駆動軸８のスプライン部８ｆを移動され、第四スプロケット構成体８ｂの他方クラッチ体８ｄとの前記噛み合いが解かれる。この噛み合いが解かれると、第四スプロケット構成体８ｂから駆動軸８はフリーになり、さらに、バックストッパ１３からも駆動軸８はフリーとなっていることから、駆動軸８と駆動輪２ａのみを逆転させての自転車のバック移動ができるようになる。

自転車の平面構成図 同要部平面構成図 同要部平面構成図

符号の説明

２ 後輪
２ａ 駆動輪
３ ペダル体
６ フレーム後部
８ 駆動軸
８ｃ 第四スプロケット
９ 入力側回転体
９ａ 第一フリーギア
９ｂ 第一スプロケット
１０ 変速回転体
１０ａ 変速機
１０ｂ 第二スプロケット
１０ｃ 第三スプロケット

Claims (1)

1. 三輪又は四輪を有し、ペダル体を下方に踏み込むことで後輪を駆動輪として駆動させて前進走行するように構成された自転車であって、
   フレーム後部に回転可能に支持された駆動輪の駆動軸と、
   ペダル体に連係された第一フリーギアと、第一スプロケットとを備えた入力側回転体と、
   入力部分と出力部分とを有する変速機と、この変速機の入力部分に備えられて入力側回転体の第一スプロケットに連係された第二スプロケットと、この変速機の出力部分に備えられる第三スプロケットとを備えてフレーム後部に支持された変速回転体と、
   駆動軸に備えられて変速回転体の第三スプロケットに連係された第四スプロケットとを有しており、
   前記入力側回転体を駆動軸を中心とした回転可能にこの駆動軸に備えさせてなると共に、
   駆動軸又は駆動輪に備えられる第二フリーギアと、
   この第二フリーギアのギア部分に掛合部を掛合させるバック阻止位置と、この掛合を解くバック許容位置との間に亘る移動操作可能にフレーム後部に備えられるバックストッパと、
   駆動軸に形成されたスプライン部に組み合わされた一方クラッチ体と、
   第四スプロケットと他方クラッチ体とを有し駆動軸にこの駆動軸を中心とした回転可能に備えられる第四スプロケット構成体と、
   一方クラッチ体の噛み合い部を他方クラッチ体の被噛み合い部に常時押し付けさせる向きにこの一方クラッチ体を付勢する付勢手段と、
   バック阻止位置にあるバックストッパをバック許容位置に移動操作したときに一方クラッチ体を付勢手段の付勢に抗して移動させる連係手段とを有していることを特徴とする自転車。

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