JP6970584B2 - 自転車フレーム - Google Patents

Description

本発明は自転車のフレームに関する。

一般に、自転車用フレームを構成するシートパイプやハンガなどの部材は、ラグなどの継手を用いて一方を他方に挿嵌した状態でロウ付け溶接などにより一体固定される。

また、自転車用フレームの中には、携帯性や収容のしやすさなど利便性を向上させるために折り畳めるよう構成されたフレームもある。

例えば、特許文献１には、複数の４節リンク機構とガススプリングを用いた折り畳み機構によりホイールベースを短縮した収容状態に変形させることが可能な折り畳み式の自転車フレームが開示されている。

特開２０１６−１５９７２０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の折り畳み式の自転車フレームでは、収容状態においても自転車フレームそのものは一体であるためそれなりの大きさや重量があり持ち運び難いという問題がある。

また、ヘッドパイプやシートパイプなどのパイプ類やハンガなどの自転車フレームを構成する主要構成部材を別々に分解できるのであれば格段に持ち運びやすくなるが、各パイプやハンガは通常溶接により接合されているため分解することは困難である。

本発明は、分解および組み立てを簡単に行うことが可能な自転車フレームを提供することを目的とする。

本発明の自転車フレームは、前輪を軸支する前フレームに第１および第２の連結パイプを介して各々接続されたシートパイプおよびハンガを含み、前フレームには第１の連結パイプを挿し込む第１挿嵌部と第２の連結パイプを挿し込む第２挿嵌部とが各々設けられ、ハンガには第２の連結パイプを挿し込む挿嵌部が前側に設けられるとともにシートパイプを挿し込むラグが上側に設けられている自転車フレームであり、第１の連結パイプは、前フレームの第１挿嵌部に第１端部が挿嵌されるとともに、第２端部にシートパイプを挿通する第１挿通部が設けられ、第２の連結パイプは、前フレームの第２挿嵌部に第１の連結パイプとは異なる角度で第１端部が挿嵌されるとともに、第２端部がハンガの挿嵌部に挿し込まれ、シートパイプは、第１の連結パイプの第１挿通部およびハンガのラグに挿し込まれた状態でクランプ機構を介して第１の連結パイプおよびハンガのラグに挿し込まれた状態でクランプ機構を介して第１の連結パイプの第１挿通部およびハンガのラグの少なくとも一方に締め付け力を作用させることにより第１の連結パイプの第１挿通部およびハンガのラグから引き抜くことができない固定状態に保持され、クランプ機構を介して締め付け力が作用しない解除状態とすることで第１の連結パイプの第１挿通部およびハンガのラグから引き抜き可能な状態となるように構成されるものである。

また、本発明の自転車フレームにおいて、第１の連結パイプおよび第２の連結パイプは、一方が他方に設けられた第２挿通部に挿通されることにより互いに交差するように構成されていてもよい。
また、本発明の自転車フレームにおいて、第１の連結パイプおよび第２の連結パイプは、解除状態でシートパイプを第１の連結パイプの第１挿通部およびハンガのラグから引き抜くことにより前フレームから引き抜き可能に構成されてもよい。
さらに、本発明の自転車フレームにおいて、クランプ機構は、固定状態と解除状態とに切り替えるレバーを有してもよい。

本発明の自転車フレームによれば、第１および第２の連結パイプを前フレームに対して異なる角度で挿嵌するとともに、第１の連結パイプの第１挿通部およびハンガのラグにシートパイプを挿通した状態で第１の連結パイプおよびハンガの少なくとも一方にシートパイプを着脱可能に固定する。このようにして自転車フレームを簡単に組み立てることができる。

また、第１の連結パイプまたはハンガに対するシートパイプの固定を解除することにより、シートパイプを第１の連結パイプおよびハンガから取り外すことができる。そして、シートパイプを取り外すことにより、自転車フレームを構成する他のパイプやハンガも順次取り外すことが可能となる。これにより、自転車フレームを簡単に分解することができる。

本発明の一実施形態である自転車フレームの全体構成とハンガに取り付けられたクランプ機構の構成を示す図である。 図２（ａ）〜図２（ｅ）は、図１に示す自転車フレームの組み立て手順を示す説明図である。 図１に示す自転車フレームの変形例１である自転車フレームを示す図である。 図１に示す自転車フレームの変形例２である自転車フレームを示す図である。

以下、本発明の一実施形態である自転車について、図面を参照しながら説明する。図１は、自転車フレームの全体構成を示すとともに、同フレームのハンガ後部に設けられているシートパイプを固定する機能を有するクランプ機構周辺の構成の一部を示す斜視図である。図１に示すように、自転車フレーム１０は、前輪１２を軸支する前フレーム２０と、第１の連結パイプ４２および第２の連結パイプ４４を介して前フレーム２０に各々接続されたシートパイプ４６およびハンガ２４を含む。前フレーム２０は、ヘッドパイプ２２と、このヘッドパイプ２２に回転可能に挿入され、上端部にハンドルバー（不図示）が固定されるステム２３と、ステム２３の下端部に取り付けられた前フォーク２６から構成される。

ヘッドパイプ２２の後部には、第１の連結パイプ４２を挿嵌する第１ラグ（第１挿嵌部）２２ａが下部に設けられ、第２の連結パイプ４４を挿嵌する第２ラグ（第２挿嵌部）２２ｂが上部に設けられている。この第１ラグ２２ａは、その軸方向の中心線（以下、軸中心線と表現する）ＣＬ１とヘッドパイプ２２の軸中心線ＣＬ２とのなす角αが鈍角であり、その開口が斜め上方を向くように形成された筒状の継手である。これに対し、第２ラグ２２ｂは、その軸中心線ＣＬ３とヘッドパイプ２２の軸中心線ＣＬ２とのなす角βが鋭角をなし、その開口が斜め下方を向くように形成された筒状の継手である。本実施形態では、第１ラグ２２ａおよび第２ラグ２２ｂを用いて両連結パイプ４２，４４をヘッドパイプ２２に挿し込んでいるが、両連結パイプ４２，４４を挿嵌可能な突起部や開口部をヘッドパイプ２２に設けるようにしてもよい。

図１に示すように、ハンガ２４は、ギアクランク２７を回転可能に支持するとともに、第２の連結パイプ４４を挿し込む第１ラグ（挿嵌部）２４ａが前側に設けられ、シートパイプ４６を挿し込む第２ラグ２４ｂが上部に設けられている。このギアクランク２７は、ペダル（不図示）を各々軸支する一対のクランク２７ａ，２７ｂと、このクランク２７ａ，２７ｂとともに回転する前ギア２８から構成される。前ギア２８と後輪１４に設けられた後ギア１４ｇとの間には無端チェーン１６が掛け渡されている。本実施形態では、ハンガ２４に第１ラグ２４ａを設けて第２の連結パイプ４４を挿し込んでいるが、同連結パイプ４４を挿嵌可能な突起部や開口部をハンガ２４に設けるようにしてもよい。

また、ハンガ２４は、後輪１４を軸支する一対のチェーンステー２９ａ，２９ｂが第２ラグ２４ｂの後部に各々溶接固定される。そして、図１に示すように、第２ラグ２４ｂの後部にはシートパイプ４６を着脱可能に固定する機能を有するクランプ機構３０が設けられている。このクランプ機構３０は、頭部に回転可能な固定用レバー３２が取り付けられたボルト３４と、このボルト３４の頭部を被覆するキャップ３６と、ボルト３４のねじ先側に螺合された調整つまみ３８から構成される。

図１に示すように、キャップ３６および調整つまみ３８は、第２ラグ２４ｂの後部に対向するように設けられた一対の突出部ＲＢ１，ＲＢ２に各々取り付けられている。また、突出部ＲＢ１，ＲＢ２の間には第２ラグ２４ｂの管端から軸方向と並行に延びるスリット２４ｂ−１が形成されている。このスリット２４ｂ−１は、クランプ機構３０が突出部ＲＢ１，ＲＢ２を介して第２ラグ２４ｂを締め付けたときに当該ラグ２４ｂが弾性変形しやすくする役割を有し、このスリット２４ｂ−１を設けることでシートパイプ４６を容易に固定できるようにしている。

また、調整つまみ３８は、ボルト３４の軸部３４ｇに対する取り付け位置を調整することによりクランプ機構３０が第２ラグ２４ｂを締め付ける締め付け力の大きさを調整する役割を有する。ボルト３４は上述した第２ラグ２４ｂの一対の突出部ＲＢ１，ＲＢ２を貫通するように配置される。そして、クランプ機構３０は、固定用レバー３２が実線で示す位置のときに各突出部ＲＢ１，ＲＢ２を介して第２ラグ２４ｂを周方向に締め付けてシートパイプ４６を固定する。一方、固定用レバー３２が破線で示す位置まで回転するとキャップ３６と調整つまみ３８との間の距離がわずかに長くなることで第２ラグ２４ｂに対する締め付けが解除され、シートパイプ４６を引き抜くことができる状態となる。本実施形態では、クランプ機構３０を用いてシートパイプ４６を固定しているが、ボルトなどを用いてシートパイプ４６を第２ラグ２４ｂに固定してもよい。

次に、第１の連結パイプ４２、第２の連結パイプ４４、および、シートパイプ４６の構成ついて説明する。図１に示すように、第１の連結パイプ４２は、ヘッドパイプ２２の下部に設けられた第１ラグ２２ａに第１端部が挿し込まれるとともに反対側の第２端部に設けられた挿通部（第１挿通部）４２ａにシートパイプ４６が挿入される。この挿通部４２ａは、第１の連結パイプ４２の軸方向と交差するように配置された略円筒状の形状をしており、その軸中心線ＣＬ５がハンガ２４の第２ラグ２４ｂの軸中心線ＣＬ６の延長線上にほぼ一致するよう同ラグ２４ｂと対向して配置される。また、挿通部４２ａには、上述したクランプ機構３０と同様の構成からなるクランプ機構５０が設けられており、シートパイプ４６を固定できるようにしている。

本実施形態では、第１の連結パイプ４２の挿通部４２ａとハンガ２４の第２ラグ２４ｂの双方にクランプ機構３０，５０を設けているが、いずれか一方にだけクランプ機構を設けてシートパイプ４６を固定するようにしてもよい。

一方、第２の連結パイプ４４は、図１に示すように、ヘッドパイプ２２の上部に設けられた第２ラグ２２ｂに第１端部が挿嵌され、第２端部がハンガ２４の第１ラグ２４ａに挿し込まれる。また、第２の連結パイプ４４の中央部には第１の連結パイプ４２を挿通する挿通部（第２挿通部）４４ａが設けられている。この挿通部４４ａは、第２の連結パイプ４４の軸方向と交差するよう同連結パイプ４４の中間部に設けられた略円筒形状の部材であり、挿通部４４ａの軸中心線ＣＬ４がヘッドパイプ２２の第１ラグ２２ａの軸中心線ＣＬ１の延長線上にほぼ一致するよう設けられている。このため、第１の連結パイプ４２を挿通部４４ａに挿し込んだ状態で第１ラグ２２ａに挿嵌することができる。これにより、第１の連結パイプ４２および第２の連結パイプ４４が互いに中間部で交差するよう配置できる。このように両連結パイプ４２，４４を交差配置することにより、自転車フレーム１０の剛性を向上させることが可能となる。なお、第１の連結パイプ４２に第２の連結パイプ４４を挿し込む挿通部を設けるようにしてもよい。

次に、図１に示すシートパイプ４６は、第１の連結パイプ４２の挿通部４２ａに上方から挿し込んだ状態でハンガ２４の第２ラグ２４ｂに挿し込まれ、上端側に挿通固定されるシートポスト（不図示）を介してサドルが取り付けられる。なお、シートポストを用いずにシートパイプ４６の上端部に直接サドルを取り付けるようにしてもよい。

また、シートパイプ４６には、上端側の外周面に当接部材４６ａが取り付けられている。この当接部材４６ａは、第１の連結パイプ４２の挿通部４２ａおよびハンガ２４の第２ラグ２４ｂにシートパイプ４６を挿通した状態で挿通部４２ａの管端に当接する位置に設けられている。そして、シートパイプ４６を上記挿通部４２ａおよび第２ラグ２４ｂに挿し込んだ状態で上から押し込むことにより当接部材４６ａが挿通部４２ａの管端を押圧して第１の連結パイプ４２を少しだけ撓らせる役割を有する。なお、当接部材４６ａとして弾性素材を用いることが第1の連結パイプ４２の撓りやガタツキを適度に吸収できるため好ましい。

このように第１の連結パイプ４２を撓らせた状態で自転車フレーム１０を組み立てることによって、ヘッドパイプ２２の第１ラグ２２ａや、第２の連結パイプ４４の挿通部４４ａと、第１の連結パイプ４２との間のわずかな隙間に起因するガタツキを低減できる。

ここで、第１の連結パイプ４２および第２の連結パイプ４４は、上述したように異なる角α、βでヘッドパイプ２２に取り付けられている。このようにして、両連結パイプ４２，４４をヘッドパイプ２２に取り付けた場合には、両連結パイプ４２，４４を同時にヘッドパイプ２２から引き抜こうとすると、一方の連結パイプが他方の連結パイプの引き抜き方向への移動を規制するため引き抜くことはできない。このため、両連結パイプ４２，４４の反対側の第２端部が各々シートパイプ４６とハンガ２４に挿通固定された状態において、いずれか一方の連結パイプ４２，４４がヘッドパイプ２２から抜け落ちることはない。従って、自転車フレーム１０を組み上げた状態において、両連結パイプ４２，４４は前フレーム２０に挿し込んだ状態に保持される。

続いて、図２（ａ）〜図２（ｅ）を用いて自転車フレーム１０の組み立て手順について説明する。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、ヘッドパイプ２２の第２ラグ２２ｂに第２の連結パイプ４４の第１端部を挿し込む。そして、図２（ｃ）に示すように第２の連結パイプ４４の挿通部４４ａに第１の連結パイプ４２を後方から挿通した上で、第１の連結パイプ４２の第１端部をヘッドパイプ２２の第１ラグ２２ａに挿し込む。

次に、図２（ｄ）に示すように、第２の連結パイプ４４の第２端部をギアクランク２７およびチェーンステー２９ａ，２９ｂが取り付けられているハンガ２４の第１ラグ２４ａに挿し込む。本実施形態では、ギアクランク２７およびチェーンステー２９ａ，２９ｂが既に取り付けられた状態でハンガ２４を第２の連結パイプ４４に接続しているが、ギアクランク２７およびチェーンステー２９ａ，２９ｂのハンガ２４への取り付けは、ハンガ２４を第２の連結パイプ４４に接続した後でもよい。

そして、図２（ｅ）に示すように、シートパイプ４６を第１の連結パイプ４２の挿通部４２ａに上から挿し込んだ状態でハンガ２４の第２ラグ２４ｂへ挿嵌する。この際、シートパイプ４６を上から押し込むことにより、当接部材４６ａを介して第１の連結パイプ４２の挿通部４２ａを押圧させて同連結パイプ４２を少しだけ撓らせた状態でクランプ機構３０，５０を用いてシートパイプ４６をハンガ２４および第１の連結パイプ４２に固定する。これにより、自転車フレーム１０の組み立てが完了する。また、自転車フレーム１０を分解するときは、上述した手順と逆の手順、すなわち、シートパイプ４６、ハンガ２４、第１の連結パイプ４２、第２の連結パイプ４４の順に自転車フレーム１０から取り外せばよい。

本発明の自転車フレーム１０によれば、第１の連結パイプ４２および第２の連結パイプ４４を前フレーム２０に対して異なる角α，βで挿嵌する。そして、第１の連結パイプ４２の挿通部４２ａおよびハンガ２４の第２ラグ２４ｂにシートパイプ４６を挿通した状態で、第１の連結パイプ４２およびハンガ２４にシートパイプ４６を着脱可能に固定する。このようにして自転車フレーム１０を簡単に組み立てることができる。

また、第１の連結パイプ４２およびハンガ２４と、シートパイプ４６との固定を解除することにより、第１の連結パイプ４２およびハンガ２４からシートパイプ４６を取り外すことができる。シートパイプ４６を取り外すことにより、自転車フレーム１０を構成する他のパイプ２２，４２，４４，４６やハンガ２４も順次取り外すことが可能となる。この結果、自転車フレーム１０を簡単に分解することができる。

続いて、図３および図４を用いて上記実施形態における自転車フレーム１０の変形例１および２について説明する。以下の説明では、上記実施形態の自転車フレーム１０と構成の異なる部分について主に説明を行い、ほぼ同一の構成部分については適宜説明を省略する。

図３は、自転車フレーム１００の構成を示す図である。図３に示すように、自転車フレーム１００は、前フレーム１２０、第１の連結パイプ１４２、第２の連結パイプ１４４、シートパイプ４６、およびハンガ１２４を備える。この自転車フレーム１００では、第１の連結パイプ１４２が前フレーム１２０に含まれるヘッドパイプ１２２の上部とシートパイプ４６の上部を連結する上パイプに相当し、第２の連結パイプ１４４がヘッドパイプ１２２の下部とハンガ１２４とを連結する下パイプに相当するように構成されている。第１の連結パイプ１４２の第２端部には、シートパイプ４６を挿通する挿通部（第１挿通部）１４２ａが設けられている。この挿通部１４２ａには、クランプ機構５０が設けられている。

また、前フレーム１２０に含まれるヘッドパイプ１２２は、上述した両連結パイプ１４２，１４４の配置構成に対応するために第１の連結パイプ１４２を挿嵌する第１ラグ１２２ａが上部に設けられ、第２の連結パイプ１４４を挿嵌する第２ラグ１２２ｂが下部に設けられている。この第１ラグ１２２ａおよび第２ラグ１２２ｂの軸中心線ＣＬ１１，ＣＬ１３が各々ヘッドパイプ１２２の軸中心線ＣＬ１２となす角γ，ζの大きさは異なる大きさに設定されている。

ハンガ１２４は、第２の連結パイプ１４４を挿し込む第１ラグ１２４ａが前側に設けられ、シートパイプ４６を挿し込む第２ラグ１２４ｂが上側に設けられており、他の構成は上記実施形態におけるハンガ２４と同様である。

このように両連結パイプ１４２，１４４が途中で交差しない構成の自転車フレーム１００においても上記実施形態の自転車フレーム１０と同様の効果を得ることができる。

図４は、上述した自転車フレーム１００のさらなる変形例である自転車フレーム２００の構成を示す図である。図４に示すように、自転車フレーム２００は、前フレーム２２０、第１の連結パイプ２４２、第２の連結パイプ２４４、シートパイプ４６、およびハンガ１２４を備える。この自転車フレーム２００では、第１の連結パイプ２４２が前フレーム２２０に含まれるヘッドパイプ２２２の上部とシートパイプ４６の下部とを連結するように傾斜配置される点で自転車フレーム１００と相違する。第１の連結パイプ２４２の第２端部にはシートパイプ４６を挿通する第１挿通部２４２ａが設けられ、中間部には後述する補強パイプを挿し込む第２挿通部２４２ｂが設けられる。この第１挿通部２４２ａは、上記変形例１における挿通部１４２ａと同様の構成を有する。また、第２挿通部２４２ｂは、略円筒状に形成されており、その軸中心線ＣＬ７が後述するヘッドパイプ２２２の第３ラグ２２２ｃの軸中心線ＣＬ８の延長線上にほぼ一致するように同ラグ２２２ｃと対向して設けられる。この第２挿通部２４２ｂは、上記実施形態におけるクランプ機構３０と同様の構成を有するクランプ機構２５０を備える。

また、前フレーム２２０に含まれるヘッドパイプ２２２は、上述した両連結パイプ２４２，２４４の配置構成に対応するように第１の連結パイプ２４２を挿嵌する第１ラグ２２２ａが上部に設けられ、第２の連結パイプ２４４を挿嵌する第２ラグ２２２ｂが下部に設けられ、両ラグ２２２ａ，２２２ｂの間に第３ラグ２２２ｃが設けられている。

さらに、自転車フレーム２００では、第１の連結パイプ２４２とヘッドパイプ２２２とを連結する補強パイプ２４３が設けられている。この補強パイプ２４３は、第１の連結パイプ２４２の第２挿通部２４２ｂに後方から挿し込んでヘッドパイプ２２２の第３ラグ２２２ｃに挿嵌される。そして、クランプ機構２５０を用いて補強パイプ２４３は第１の連結パイプ２４２に固定される。このような構成の自転車フレーム２００においても、上記実施形態の自転車フレーム１０と同様の効果を得ることができる。

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施できる。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、何れかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。

１０，１００，２００ 自転車
１２ 前輪
１４ 後輪
２０，１２０，２２０ 前フレーム
２２，１２２，２２２ ヘッドパイプ
２２ａ，１２２ａ，２２２ａ 第１ラグ（第１挿嵌部）
２２ｂ，１２２ｂ，２２２ｂ 第２ラグ（第２挿嵌部）
２４，１２４ ハンガ
２４ａ，１２４ａ 第１ラグ（挿嵌部）
２４ｂ，１２４ｂ 第２ラグ
２４ｂ−１ スリット
３０，５０ クランプ機構
４２，１４２，２４２ 第１の連結パイプ
４２ａ，１４２ａ，２４２ａ 挿通部（第１挿通部）
４４ａ 挿通部（第２挿通部）
４４，１４４，２４４ 第２の連結パイプ
α，β，γ，ζ 角

Claims (4)

1. 前輪を軸支する前フレームに第１および第２の連結パイプを介して各々接続されたシートパイプおよびハンガを含み、前記前フレームには前記第１の連結パイプを挿し込む第１挿嵌部と前記第２の連結パイプを挿し込む第２挿嵌部とが各々設けられ、前記ハンガには前記第２の連結パイプを挿し込む挿嵌部が前側に設けられるとともに前記シートパイプを挿し込むラグが上側に設けられている自転車フレームであって、
   前記第１の連結パイプは、前記前フレームの第１挿嵌部に第１端部が挿嵌されるとともに、第２端部に前記シートパイプを挿通する第１挿通部が設けられ、
   前記第２の連結パイプは、前記前フレームの第２挿嵌部に前記第１の連結パイプとは異なる角度で第１端部が挿嵌されるとともに、第２端部が前記ハンガの挿嵌部に挿し込まれ、
   前記シートパイプは前記第１の連結パイプの第１挿通部および前記ハンガのラグに挿し込まれた状態でクランプ機構を介して前記第１の連結パイプの第１挿通部および前記ハンガのラグの少なくとも一方に締め付け力を作用させることにより前記第１の連結パイプの第１挿通部および前記ハンガのラグから引き抜くことがないできない固定状態に保持され、前記クランプ機構を介して前記締め付け力が作用しない解除状態とすることで前記第１の連結パイプの第１挿通部および前記ハンガのラグから引き抜き可能な状態となるように構成される、
   自転車フレーム。
2. 前記第１の連結パイプおよび前記第２の連結パイプは、一方が他方に設けられた第２挿通部に挿通されることにより互いに交差するように構成されている、
   請求項１に記載の自転車フレーム。
3. 前記第１の連結パイプおよび前記第２の連結パイプは、前記解除状態で前記シートパイプを前記第１の連結パイプの第１挿通部および前記ハンガのラグから引き抜くことにより前記前フレームから引き抜き可能に構成される、
   請求項１または２に記載の自転車フレーム。
4. 前記クランプ機構は、前記固定状態と前記解除状態とに切り替えるレバーを有する、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の自転車フレーム。

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