JP5069230B2 - 二輪車にジャイロを用いて安定をもたらすためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、二輪車用の安定装置及び二輪車に不慣れな乗り手に対する練習装置に関する。

自転車又は同様の人力で動く乗り物に乗る練習は、幼児（及びいくらか年齢のいった子供）が直面する１つ又はより多くの困難な物理的課題である。子供は、力の平衡、重力、回転力、慣性、運動量からなる複雑なニュートンの法則が本質的に何であるかという認識を発展させなければならない。一般的な速度と回転半径に対して加重と平衡を調節することによってのみ、ある距離自転車にうまく乗ることが可能となる。立った姿勢から自転車をこぎだすことは、平衡を維持するのに必要な前進速度がまだ達成されていないので、特別に難しい。同様に、自転車及び乗り手の加重及び平衡が急に変わり、制御することが難しくなるため、方向を変えることは不慣れな乗り手にとって困難なことである。自転車と乗り手がともにひっくり返ることとなる自転車の車輪がV字型に折れ曲がることは、不慣れな乗り手にとって珍しいことではない。

自転車の基礎動力学を子供たちに体験させることにより、子供たちに乗る準備をさせる実績のあるやり方は、補助輪を使用することである。簡潔に言えば、一般的に補助輪は、後車輪に取り外し可能な取り付け具により取り付けられる、小径の硬いゴム又はプラスチックからなる一対の車輪である。適切に取り付けると、補助輪は、それぞれ各軸から外側に（軸方向に）十数cm（数インチ）伸び、それらの補助輪の最下点が地面と後車輪の接点よりもわずかに上となるように取り付けられる。このようにして、補助輪は、乗り手が、地面と接触する一方の補助輪又は他方の補助輪のいずれかの方向にわずかに傾くことを可能とし、自転車がさらに傾くことを防ぐ。

補助輪は幼い乗り手にとって良好な第一歩であるが、補助輪を取り外す従来の形式及び、補助輪なしに乗り手が乗るのを可能にすることは、しばしば危険を伴い、ひざをすりむく。基本的に、乗り手は、補助輪が依然取り付けられている間には分からない、動力学の新たな範囲をさらに経験しなければならない。概して、補助輪が実際の自転車の規制されていない運動をシミュレートしていないために、補助輪は不適切である。補助輪は、加重を操作することによって平衡を実際に習得させず、補助輪を頼ることによって乗り手に平衡を不正確に教える。さらに、補助輪は、方向を変えるときに、乗り手が傾くことを阻止し、乗り手に悪い癖を付ける。乗り手が補助輪を頼ることにより、自立した乗車への移行が極度に困難となる。

こぎだし、方向転換、低速走行の際にも安全度をもたらし、自転車走行に関連した全範囲の動態作用を不慣れな乗り手に体験させることができる、補助輪の次に又は補助輪に代えて使用可能な練習装置を提供することが非常に望ましい。特に、子供が、（多くの不慣れな乗り手に共通の）4.0 km/h（2.5mph）と8.0 km/h（５mph）の間の比較的遅い速度でぐらつかず乗ることができ、さらに、より速く動く自転車（例えば16km/h（10 mph）を越える）の安定性及び挙動を感じることができる装置が非常に望ましい。

本発明は、自転車に共通した全ての運動（傾斜する、傾くなど）において乗り手に制限をもたらさず、曲がる際及び他の方向転換の際により大きな安定性をもたらし、それによって、比較的低速のとき及びこぎだすときにおいてさえも、（転倒につながる虞のある）意図的ではなく傾斜し又は傾くことが少なくなる、二輪車（典型的には、人力で動く小型の自転車）に対する安定装置及び方法をもたらすことによって、従来技術の欠点を克服する。所定の質量値及び放射状の質量分布を有する回転質量体が前車輪と同軸に設けられている（実施態様において）。質量体は、前車輪の回転に対して惰性で回転するように軸受に支持されている。そのように構成されていることにより、質量体に前車輪よりも著しく速い回転を生じさせることが可能であり、したがって前車輪において、軸の周囲でジャイロ作用が発生する。このジャイロ作用は、乗り手によるハンドル操作に影響を与える。すりこぎ運動のために、車輪は自転車による何らかの過度の傾斜に追従する傾向があり、乗り手が意図的ではない傾斜又は傾きから「脱し」得ることを確実とする。同様に、ジャイロ作用は、乗り手が過度のハンドル操作を行うことを制限し、したがってジャックナイフ動作を防止することができる。

実施態様において、質量体は自転車の車輪の中心のハブ上にそれ自体取り付けられている軸受に取り付けられている。言い換えると、自転車の車輪は、対向するナットによって前フォークに取り付けられているねじ付きの車軸に従来どおり取り付けられている。この実施例の質量体は、動力を供給されず、乗り手が乗車を開始する際、最初に、助力者（成人）の動作によって回転させられる。恒久的に取り付けられた及び/又は脱着可能な種々の機構を利用して回転体を回転させることができる。そのような機構の１つは、被覆された細引きと、細引きが引かれる方向でリールを固定するラチェット装置と、反対の、細引きを引き込む方向で細引きを巻くばねとを使用する。代替的に、取り外し可能なラックと、質量体の取り付けられたピニオンを使用して質量体を回転させることができる。他の代替的な実施例では、質量体の適切な駆動ハブと係合するエラストマー製の連結具（又はギア）を有するドリルや、他のコードなしのもしくはコードのついた電気装置を使用して質量体を回転させることができる。連結具をハブと接触するように挿入し、わずかな時間で、電気装置から駆動ハブに回転運動が伝えられる。その後、その装置は取り外される。質量体は１分又はそれ以上の間回転し、適切な支持と平衡をもたらす。

他の実施例では、例えば、ホイールハブと同軸であるモータ組立体を使用して恒久的かつ選択的に質量体に動力を供給することができる。電池又は他の電源を車両に取り付け、連続電力を供給することができる。そのような動力を供給される手段は、特別な支援を必要とする体の不自由な乗り手又は年長の乗り手に対して特にふさわしく適合する。加えて、代替的な実施例では、回転質量体（動力を供給される又はされない）を操作可能な前車輪の構造内に同軸ではなく設けることができるということが特別に考慮される。適切な取付及び/又は空間によって、同軸ではない質量体が、動く車輪から干渉されることなく適切に回転することが可能となる。

本発明を添付の図面を参照して説明する。

本発明の実施態様による安定装置を有する自転車100を図１に示す。この自転車は、特に小さな子供たちに適合し、人力で動く二輪車の所定の寸法及び種類の典型である。本明細書で使用する用語「自転車」及び「車両」は、何らかの形式の二輪車（ある種の動力駆動される車両を含む）を指すことを明確に意図され、本明細書で記載する前車輪ジャイロ安定作用から恩恵を享受する。

自転車100は、すなわちペダルクランク組立体106に機能するように接続されているチェーン104により駆動され、従来どおり取り付けられている後車輪組立体102を含む。自転車のフレーム108は、シート110を支持し、ペダルクランク組立体106と概して位置合わせされている接続された一組の管状部材から構成され、それによって乗り手（以下を参照）は彼又は彼女の足をペダルに伸ばし操作することができる。

フレーム108の前部には、従来の設計のハンドルバー124に機能するように接続されている前フォーク組立体122を回転するように支持する内部軸受（図示せず）を備えるダウンチューブが含まれる。フォーク組立体120の下端部に、前車輪130の組立体が回転するように取り付けられている。この実施例では、前車輪組立体130は、タイヤ（及び内側チューブ-図示せず）134が取り付けられている外側ハブ132を含む。外側ハブ132は、一組のスポーク138によって内側ハブ136に対して半径方向及び軸方向に支持されている。さらに以下において記載するように、内側ハブ136は、フォーク組立体の下部フォーク端部140に取り付けられている。連結具により、内側ハブ136は自在に回転することができ、それによって自転車は前進運動及び後進運動において動くことが可能である（前進運動は概して後車輪組立体102により駆動される）。同様に、ハンドルバーは、（少なくとも）ハンドル操作軸（点線SA）の回りで所定の範囲内回転し、フレームに対して前車輪の方向を変えることができる。

とりわけ、前車輪組立体130は、本発明の実施例による回転質量体又は「フライホイール」組立体160の質量体を含む。図２もまた参照すると、質量体160は、前車輪組立体130の対向面のそれぞれのスポーク138の間を自由に通過し、その中に入れ子にされる幅（以下に記載する）を有する円板162である。質量体ディスク162の外径DMは外側ハブ132の内径DOHよりも小さい。直径間の差は、ディスク162の外側周囲の縁部210が、より広い内側ハブ136の対向面のそれぞれから狭い外側ハブに沿って結合する収束するスポーク138を通過するのに充分である。換言すれば、スポークは、概して外側ハブに隣接する頂点と内側ハブに底辺とを備える等辺三角形を画定する。頂点の領域が非常に狭いので、ディスクの半径方向の高さは、頂点に達してはならず、又はディスクの相当の厚みはスポークとの接触を生じさせる。しかしながら、ディスクを薄く製造することによって、ディスクの直径DMを、内側ハブの直径（直径DOH）、特に外側周囲210に近い値にまで増大させることができる。反対に、さらに以下において議論するように、ディスクの中心から離れた部分に質量を集中させ、ディスクを過度に重くすることなく、ディスクに関する高いI値を達成することが望ましい。

大きな直径のディスクに適応させるために、外側ハブ132は、内側の周囲壁部（点線で示すように）ではなく、ハブ132の側部から突出するようにタイヤ充填ステム220を配置するように修正される。さもなければ、タイヤステムはディスクと接触し、又はタイヤを充填するのにアクセスすることが全く困難な状態となる。種々のタイヤステムの配置及び形状が予想され、当業者の予想範囲内にあり、それによって、ディスクからの干渉が回避される。

ディスク162の中心は、実施態様による「駆動ハブ」230を含む。駆動ハブの形状、寸法、根本的な機能には多様性がある。この実施例では、駆動ハブ230は、前車輪組立体の側部から突出する細引き引手232を握り引っ張ることにより、急速に細引きを繰り出すことができる引っ張り細引きユニットを含む。引っ張ることにより、ラチェット組立体（以下においてさらに記載する）は、ディスクに回転を生じさせるように、ディスクと係合する。駆動ハブのラチェットは、解放された後、細引きを回収する巻き戻しユニットと連動して機能する。ラチェットは、引出す方向でディスクと係合することなく自由に運動する。駆動ハブがディスクの高回転のスピンアップを生じさせる種々の機構を含み得ることが、明確に意図されている。

図２Ａは、代替的な実施例による車輪組立体240を示す。上記したように、質量体が車輪の外側周囲に沿って集中していることが望ましい。当業者は、慣性の回転モーメント（I、質量mを半径の自乗と掛け合わせたものに等しい、すなわちI=mr²）に関する値が、より多くの質量が回転質量体の外側周囲に集中する場合に最適化されることを認識するであろう。したがって、図２Ａは、中身の詰まった構造ではなく、スポークを備える回転質量体250の実施例を示す。質量は周囲領域254に集中している。このようにして、実質的に慣性の回転モーメントIを低減することなく、ディスク（したがって自転車の前方）の全体的な質量を低下させることができる。さらなる実施例では、例えば、アルミニウム又は複合材料/ポリマーから構成された別の軽い中身の詰まったディスクのなかに、特別な錘（例えば鉛又は鋼のビレット）を設けることによって、中身の詰まったディスクの周囲に質量を集中させることができる。回転質量体は、連続した円形の周囲を画定する必要はない。代替的な実施例では、重力場内で質量体が回転する際に上下のゆれが回避されるように、腕部又は周囲の構造が中央の軸に対して充分釣り合っている限りにおいて、錘を分割された複数の腕部の端部の質量体に分配することができる。この説明の目的のために、図２に示す第1の質量体162を、おおよそ2.5cm（１インチ）（多様性がある）の厚み、35.6cmから39.4cm（14-15.5インチ）の直径DM、おおよそ6.1kg（13.5ポンド）の均一に分配された総重量を備える鋼から構成することができる。また、図２Ａの例では、質量体250が約2.5cm（１インチ）の厚みを備える鋼から構成されている。これはまた、おおよそ35.6cmから39.4cm（14-15.5インチ）の直径DMを有する。一実験実装において、この構造の総重量はおおよそ5.8kg（12.3ポンド）（453g（１ポンド）以上軽い）であり、I値は均一に分配されたディスクよりも高い。より重い材料をより軽い複合材料と組み合わせて使用することによって、質量体に関する重量に対するI値を最適化することができる。一例では、I値は概して613kg・cm²から697kg・cm²（210-240lb・in²）の範囲であるが、慣性モーメントのより広い範囲を明らかに意図することができる。

図３は、図２の実施例による車輪組立体と質量体162の中央領域の断面図を示す。車輪組立体は、ねじ付きの車軸312の対向する端部に係合する一対のナット310により、ボトムフォークの端部140に取り付けられている。車軸312は、軸受320上に内側ハブ136を従来どおり支持している。車軸312及び内側ハブ136の構造は多様性を有することに注意されたい。前フォークに対して回転する車輪及び、車輪と前フォークの双方に対して自由に回転する別個の回転質量体を設け、それによって、前車輪がわずかに動く又は止まっている場合でさえも、ジャイロ作用が生じるように、比較的高い回転数で質量体を回転させることができるようにすることが主要目的である。運動する質量体のこの自由な回転を達成するために、内側ハブ136は、間に中央の断絶部330を備える２つの部分（又は複数の部分）324及び326に分割され、その中央の断続部に、分割された内側ハブ324、326の間に新たな結合部を形成する円筒形のスリーブ332が配置されている。この結合部は、部分324及び326の半径方向の位置合わせを維持し、質量体に対する軸受表面を形成する。スリーブ332を、（例えば）溶接、留め具、接着剤、プレス嵌めを利用してハブの部分324、326の外側に固定することができる。スリーブ332の外側表面は、質量体の駆動ハブ230内に圧入される軸受340を受容する。駆動ハブを、何らかの耐久性のある材料（例えば、アルミニウム合金）又はポリマー/複合材料から構成することができる。このように、駆動ハブ230は、スリーブ332に対する、したがって前車輪に対する軸受上で自由に回転する。駆動ハブは、質量体の半径方向外側部分350に固定されている。この相互接続を、プレス嵌め、留め具、溶接、接着剤、何らかの他の好ましい技術により行うことができる。代替的に、駆動ハブ230及び外側の質量体350を、成形された、鋳造された、成型された、機械加工された材料（必要に応じて、材料に適用される適切な充填剤、挿入物、錘を備える）から形成された一体成形体より一体的に形成することができる。

図３に明確に示すように、駆動ハブは、駆動ハブの主要部分366（外側の質量体350と係合する）に対して小さな直径を有する円筒形の拡張部分360を含む。この拡張部分360は、ハブから出て、上記図２に示す引手と係合する末端部364を備える被覆された細引き362を支持する。細引きをしっかりと引出すことにより、駆動ハブの急速な回転が生じる。良好な軸受を備える充分に平衡の取れた質量体は、数分間にわたって高い回転数で回転する。この実施例では、おおよそ250-400 RPMの回転数が、以下において記載するような安定性をもたらすのに充分である。

随意的なスペーサ370がスリーブ332の少なくとも片側に設けられている。このスペーサは、スリーブ上で駆動ハブの軸方向の中心を維持するのに役立つ。代替的な心だし及び固定機構が明らかに意図される。加えて、円錐形の又はドーム形の保護部材376が、示すように、フォーク端部140とスポークフランジ370の間に設けられている。片側のみ保護部材を有するように示しているが、この保護部材を車輪組立体の両側に適用することができ、高速の回転質量体から、乗り手及び他のものが保護される。この保護部材を、ポリカーボネートのような耐久性のあるポリマーから構成することができる。保護部材を透明/半透明とすることができ、必要に応じて、種々の画像、視覚効果を含ませることができる。同様に、動いているときに、保護部材と連動して面白い効果を生じさせるように利用することができる画像パターンを質量体に設けることができる。保護部材368は、細引きの末端部364が通過するポート380を含む。このポートにより、利用者が細引きを引くことができ、しかも彼又は彼女の手が質量体と接触することから保護される。

さらに図４を参照すると、その図は、本発明の実施態様による、細引きを引く反動式駆動ハブ組立体230を詳細に示している。この組立体の構造が例示にすぎないことが理解されなければならない。当業者は、小型のプルスタートエンジンに見られるのと実質的に同様なこの形式の回転誘導機構を熟知している。駆動ハブ230は、上記の、より大きな直径の主要部分366と、より小さな直径の突出円筒部を含む。この円筒部は、実質的に、主要部分及び固定して取り付けられている内側のラチェット基部420に対して回転する外側リールである。ラチェット基部は、細引きの末端部364が外側（矢印440）に引かれると、リール410に取り付けられているばね仕掛けのつめと選択的に係合する一連の半径方向の溝部430を含む。すなわち、細引きが引かれると、つめ432が溝部430内に固定され、リールの回転が生じ（曲線の矢印444）、また主要部分366の回転が生じる（曲線の矢印446）。しかしながら、リール410は、細引きを引くことによって解かれ、かつ張力を緩和するように巻き戻され、それによって、細引きを巻かれた位置（点線の矢印450）に巻き戻すばね組立体460を含む。この方向では、つめ432はラチェット基部430から解放され、反対の巻き戻しが生じる（点線の曲線の矢印452）。同様に、解放されたつめは、質量体が高速で回転している間、リールが回転しないようにする（したがって、主要部分366に反対の点線の矢印は示されていない）。

上記のように、質量体に対する回転機構はさまざまに変化する。１つの代替的な機構を図５に示す。簡単に、駆動ハブ510は、主要部分514からの円錐台形状の拡張部分512を含む。これは、図解するコードなしのドリル518のような電動装置の円錐台形の先端516と係合する。先端を、拡張部分512としっかりと係合するように硬質ゴム又は他のエラストマーとすることができる。保護部材の孔部を介してドリルの先端516を単に挿入することにより、その先端を拡張部分512と接触させ、電力を供給して回転させる。実際には、先端516をキットの部分として提供することができ、利用者は、本発明の自転車及び/又は車輪組立体付属品とともに受け取る。

図５Ａは、主要部分554を備えるわずかに変更された駆動ハブ550を示し、同様の円錐台形の先端516（図５のような）が直円筒形の拡張部分552を駆動する。円筒の角部620は、先端と拡張部分の間の係合をもたらすのに役立つ。種々の先端の形状、拡張部分の形状、材料、表面構成が明らかに意図されている。

ジャイロを用いて自転車の前車輪を安定させるための例示的な装置の構造を記載してきたが、さらに、装置の機能をより詳細に記載する。図６を参照すると、この図は以下の対象となる動態作用を示す。

車輪の回転（曲線の矢印610）は、長手軸612（前車輪を真っ直ぐにして走行する場合）に沿った前進速度となる。概して長手軸の周囲の傾斜（実際には、車輪と地面との接点の周りの）を曲線の矢印620により示す。前車輪は、上記のハンドル操作軸SAの周囲で操作される（曲線の矢印630）。

質量体160は、前車輪の車軸650の周囲で回転し、したがって特性角モーメントL（ここで、L=Iω、ωは回転質量体の角速度）を生じる。傾斜の回転は、概して長手軸612の周囲のトルクτを示す。角モーメントとトルクが交差すると、すりこぎ運動が生じる。このすりこぎ運動は、交差した力に応じた所定の力でジャイロスコープが回転することによる特性である。この場合、すりこぎ運動Ω_Pは、式：τ=Ω_PXLにより特徴づけられる。

換言すれば、すりこぎ運動に適用される式は、すりこぎ運動の角速度と角モーメントとを掛け合わせたものがトルクと等しいということから導き出される。したがって、ジャイロスコープのトルク（長手軸の周囲の、過度のもしくは意図しない傾き又は傾斜を生じる子供からのトルクのような）は90度転換され、結果すりこぎ運動を生じる。例えば、子供が右側に傾くと、車輪は単に右に向く。これにより、子供の体重は再び前車輪上を中心とするようになる。自転車の車輪に対して比較的滑らかな回復を生じさせるようにするために、すりこぎ運動（Ω_P）が小さいことが特に望まれる。すりこぎ運動は角モーメントに反比例するので、大きなI値は所与の適用されたトルクに対して比較的小さなすりこぎ運動を生じさせる。

さらに、図７-１１の例示的な乗り手の練習を参照する。過程は、着席した乗り手710が自転車100を止め、前方へのハンドル操作位置でハンドルバー124を握り、足712はペダルをこぎ始められるようにしているところから始まる。助力者は、握る手720を細引き引手232に置き、その引手を素早く引き（矢印722）、質量体160を回転させる。回転した後、乗り手710はペダルをこぎ始める。

図８において、乗り手710は、意図しない/望まない傾斜又は傾きにつながる不安定（矢印810）を経験する。この傾斜は図９において発生し、自転車は傾き（矢印910）、さらには乗り手710を投げ出す虞がある。

図１０に示すように、回転する質量体160により生じるすりこぎ運動のために、前車輪130は、意図しない傾斜の方向に滑らかに向きを変え（矢印1010）、傾斜に「ハンドルを操作する」ように、ハンドルバー124をしっかりと付勢する。したがって、乗り手710は、自転車100がそれ自体直立し始める（矢印1020）回転を経験する。最後に、図１１において、不安定及び傾斜により導かれた回転が完了し、乗り手710は、新たな方向に再度直立して走行する。自転車を傾斜させる行為は、自転車をV字型に折り曲げることなく、又は転倒することなく、通常の回転に導き、したがって、比較的低速においても、傾斜及び回転の自然な動作を模倣することができる。これにより、ゆっくりと移動する年少の乗り手は、ゆっくりとした安全な速度を維持しながら、より速い走行と関連する動力学を学ぶことができる。

本発明の安定装置の有効性をさらに証明するために、一連の試験を実施したおおよその結果を図１２に示す。自転車を、比較的平坦な経路に沿って乗り手を乗せることなく（例えば「ゴースト」試験）、比較的低速で手により押出した。運動しない質量体（1210）に関するデータの棒は、おおよそ1.2-2.2秒の直立時間分（倒れるまで）を示した。質量体を取り付けない自転車（1230）に対する結果はおおよそ同じであった。反対に、200-400RPMで運動する質量体を備えた自転車は、おおよそ2.3-6秒の顕著に増加した時間を示し、大部分の時間は4-5秒の範囲に入る（安定させていない自転車の二倍以上）。

同様に、図１３は、どちらもそれぞれ比較的不慣れな幼い乗り手二人を被験者とした比較グラフ1310と1320、1330と1340を示す。グラフは、真っ直ぐな経路からの偏位に対する移動経路の距離を示す（どちらもフィート表示）。どちらの場合にも、回転質量体のない自転車に対するグラフ（1310及び1330）は、適切な回転質量体を備える自転車に対するグラフ（1320及び1340）よりも直線からの大きな振幅を示している。

本発明の実施態様の詳細な説明を前述した。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、種々の変更及び付加を行うことができる。一例として、複数の放射状の細い金属スポークを有する車輪を使用することができ、種々の車輪及びハブ構造を利用することができる。例えば、ディスクの周囲に取り付けられた二枚貝の殻形状部材を一対備えるハブを代替的な実施例で使用することができ、そのようなハブは、ディスクに対する保護部材及び、ハブの内側と外側の間の半径方向の耐荷重部材として機能する外側表面を有する。同様に、ディスクを入れ子にするための適切な溝部を備える中身の詰まったスポークを使用することができる。車輪、ディスク又は駆動ハブに対する他の種々の改善及び変更を、本発明の精神及び範囲内で実施することができる。最後に、本明細書で記載した例示的な実施例は小さな子供に適する自転車に適用されるものであるが、安定装置を種々の二輪車のハンドル操作可能な前車輪に適用することが可能であることが明らかに意図されている。代替的な実施例では、成人用の寸法の車両に適用され、電気モーター又は同様のもので連続的に動力を供給することができる。代替的に、本装置は、モペット、オートバイ、スクーターのような動力を供給される二輪車に適用することができ、さらなる安定をもたらし及び/又は訓練手段として機能する。必要に応じて、このような用途では連続的又は一時的に動力を供給される。加えて、代替的な実施例では、回転質量体（動力を供給される又はされない）を、ハンドル操作可能な前車輪の構造内で、同軸ではないように設けることができる。適切な取付及び/又は空間により、同軸ではない質量体は、動く車輪からの干渉を受けることなく適切に回転することが可能である。したがって、この明細書は一例としてのみ取り上げることを意味し、さもなくば、本発明の範囲を制限しない。

本発明の実施態様による安定装置を備えた自転車の側面図である。 一態様による回転質量体を有する安定装置を含む図１の自転車に関する前車輪の断片的な側面図である。 他の態様による回転質量体を有する安定装置を含む図１の自転車に関する前車輪の断片的な側面図である。 図２又は図２Ａどちらかによる車輪及び回転質量体の断面図である。 本発明の態様による質量体の回転を開始するための、細引きを引く反動式機構の部分的に露出させた斜視図である。 本発明の他の態様による質量体の回転を開始するための、電気装置駆動機構の部分的な側面図である。 本発明の他の態様による代替的な駆動ハブの設計を備える、図５の電気装置駆動機構の部分的な側面図である。 本発明に関連して、自転車に関与する種々の回転及び軸を示す概念図である。 本発明の装置及び方法を使用するこぎだし位置での自転車及び乗り手の側面図である。 走行中に不安定を体験している、図７の自転車及び乗り手の正面図である。 図８の不安定が意図しない傾斜又は傾きを引き起こした、図７の自転車及び乗り手の正面図である。 図９の意図しない傾斜又は傾きが、回転質量体のすりこぎ運動により補償され、傾斜への穏やかな操作を乗り手にもたらす、図７の自転車及び乗り手の正面図である。 図１０の操作のために、不安定からの回復を示す、図７の自転車及び乗り手を斜めに見た図である。 同じ自転車に対して、回転質量体のない場合、固定質量体を設けた場合、適切な回転質量体を設けた場合の直立走行（乗り手はいない）の比較試験のデータを示すグラフである。 同じ自転車に対して、回転質量体のない場合と適切な回転質量体を設けた場合の走行経路（異なる二人の乗り手による）の比較試験のデータを示すグラフである。

Claims (12)

1. 二輪車を安定させるための装置であって、
   前記車両のハンドル操作可能な前車輪に対して取り付けられている動く質量体と、当該質量体が、特有のすりこぎ運動を有し、それによって前記前車輪が意図しない傾斜の方向に付勢され、その傾斜からハンドルを操作する形で回復がもたらされ、前記前車輪が、ハンドル操作可能な前フォークに取り付けられ、車軸とその車軸と同軸の内側ハブを有し、前記前車輪が前記車軸と前記前フォークに対して回転可能であり、
   前記動く質量体が前記内側ハブに対して自由に回転可能であるように、前記動く質量体が前記前車輪の内側ハブ上に軸受構造を介して回転可能に取り付けられ、
   前記動く質量体に取り付けられている駆動ハブとからなり、その駆動ハブの接合部分が、選択的に可動の駆動部材と選択的に係合するように構成されて配列され、前記内側ハブと前記前車輪とが静止して回転していないとき、当該選択的に可動の駆動部材が前記内側ハブに対して回転していない状態から回転状態へと前記動く質量体のスピンアップを生じさせる装置。
2. 前記動く質量体が、前記前車輪の内側ハブと同軸の軸受構造に取り付けられているディスクからなる請求項１の装置。
3. 前記前車輪が前記ハンドル操作可能なフォークに取り付けられている自転車の前車輪であり、そのハンドル操作可能なフォークがハンドルバーに操作可能に接続されている請求項１又は２の装置。
4. 前記ディスクが、外側周囲に隣接して集中する質量を有する構造からなる請求項２の装置。
5. 前記駆動部材が、引く動作によって前記駆動ハブを回転させる引っ張り細引き及び、引いた後、当該細引きを引き込む反動式巻きリールからなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記駆動ハブが電気的に作動する先端と係合するように構成されて配列され、当該駆動ハブが、当該先端との係合及び当該先端の回転に応じて回転を生じる請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記前車輪が前記質量体へのアクセスを制限する保護部材を含む請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記保護部材が、前記駆動部材を前記駆動ハブの接合部分と係合するように通過させるポートを含む請求項７の装置。
9. 前記ディスクがおおよそ６１３ｋｇ・ｃｍ ^２ と６９７ｋｇ・ｃｍ ^２ （２１０ ｌｂ・ｉｎ ^２ 〜２４０ｌｂ・ｉｎ ^２ ）の間のＩ値であることにより特徴付けられている請求項２の装置。
10. 前記ディスクがおおよそ２５０ＲＰＭと４００ＲＰＭの間の回転速度の初期のスピンアップにより回転する請求項９の装置。
11. 前記ディスクがおおよそ２５０ＲＰＭと４００ＲＰＭの間の回転速度の初期のスピンアップにより回転する請求項２の装置。
12. 前記ディスクが、当該ディスクの外側周囲において質量体とスリーブとの間を相互接続するスポークを含む請求項２の装置。

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