JP7365706B2 - 形状変化が可能な二輪自転車 - Google Patents

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Description

本出願は、形状変化が可能な二輪自転車を対象とする。
二輪自転車すなわち単軌道車両は、ほとんどの場合乗車者はハンドルバーを両手で握ってサドルに座り、乗車者の背中は支えられておらず、乗車者の胴体は基本的に垂直な位置にあるようになっている。近頃では、設計者は自転車の古典的な設計を変更して、運転中乗車者の背中を支えながら、乗車者が体を半分傾けた姿勢、もしくは仰向けに寝そべった姿勢を運転中にとることができるようにしている。乗車者のこの姿勢は正面からの空気力学的抵抗の係数において優れていることを特徴としており、乗車者はより速いスピードを出すことが可能である。本明細書においては、区別するために、乗車者の古典的な姿勢をアップライトポジション(upright position)と呼び、乗車者の背中が支えられていて仰向けに横たわった姿勢、もしくは体を半分傾けた姿勢にあるときはセミ・リカンベントポジション(semiーrecumbent position)と呼ぶことにする。また、乗車者が古典的な姿勢で乗る自転車の形状をアップライト形状と呼び、一方乗車者が仰向けに寝そべった、もしくは体を半分傾けるような姿勢で乗る自転車の形状をリカンベント形状とそれぞれ呼ぶことにする。
国際公開第2010/012622号 米国特許出願公開第2001/045724号明細書 米国特許第5951034号明細書 英国特許出願公開第2439937号明細書 独国特許出願公開第102004020376号明細書 独国実用新案第202014000137 英国特許出願公開第2541699号明細書 米国特許出願公開第2012/0012413号明細書
アップライトもしくはリカンベント形状での運転に適合できる自転車は既知の最新技術である。
国際公開第2010/012622号では、両方の形状で使うことが可能な形をしたリジットフレームを持つ自転車を提示している。形状を変更するとサドルと駆動部の位置は変わり、すなわち、ハブ付きのペダルと接続された駆動輪の位置が変わる。使用する形状に関係なく、フレームのすべての部品は組み立てられた自転車にそのまま残るため、この解決手段には車両が非常に重いという不利な点がある。
米国特許出願公開第2001/045724号明細書で開示されている自転車は、2通りの異なる方法で一緒に折りたたむことによって、アップライト形状とリカンベント形状を得ることができるような、2つの部品からなるフレームを備えている。この解決手段の不利な点は、アップライト形状からリカンベント形状への自転車の変換、およびその逆の変換が、複雑で時間がかかることにある。
米国特許第5951034号明細書では、アップライト自転車をリカンベント自転車にある程度変換するためのセットについて述べているが、このような変換は時間がかかって複雑である。
英国特許出願公開第2439937号明細書では、異なる角度でお互いに接合することが可能で、長さを変えることのできる複数の部品からなる、フレーム、ハンドルバー、およびサドルを持つ自転車について述べている。部品の長さと部品間の角度を変えることによって、アップライト自転車やリカンベント自転車に組み立てることができるというものである。この解決手段の不利な点は、沢山の動く部品から構成されているのでフレームの頑丈さが制限される点と、さらに、自転車をリカンベントな状態からアップライトな状態に、またはその逆に変換するプロセスが複雑な点である。
独国特許出願公開第102004020376号明細書では、自転車のフレームに対する後輪とペダルハブの位置を変えることによってリカンベント自転車もしくはアップライト自転車として使用することのできる自転車について開示している。
独国実用新案第202014000137では、ペダルハブの位置を変え、自転車のフレームに対してハンドルバーとフロントフォークの傾きを変えることによって、アップライト自転車やリカンベント自転車として使用することのできる自転車を示している。
英国特許出願公開第2541699号明細書では、四角形のフレーム配置を変えることによりアップライトの姿勢やリカンベントに近い姿勢で乗ることのできる三輪車を示している。
米国特許出願公開第2012/0012413号明細書では、フレーム配置を変えることで座った姿勢やリカンベントな姿勢に近い姿勢で乗ることのできる三輪車を開示している。
本発明が開示している自転車は既知の最新技術とは異なる設計であり、すなわち、アップライトとリカンベントの両方の形状においてフレームは乗車者に対して同じように配置されるというものである。各形状において、自転車のフレームは異なる位置にある。つまり、自転車のフレームは乗車者の腰によって規定される軸に沿って回転する。形状に応じて、車輪は適宜取り付けられることになる。
本発明の主題は形状の変更が可能な二輪自転車であり、フレーム、ハンドルバー、サドルを備え、さらに、回転可能にフレーム上に取り付けられた、ペダルクランクを備えたペダル及び駆動ギア(driving gear)を備え、フロントフォークに取り付けられている前輪、スプロケットを持ちリアフォークに取り付けられている後輪を備えており、自転車の形状にはアップライト形状とリカンベント形状を含み、リカンベント形状において自転車は乗車者の背中を支持する。発明に係る自転車は、フレームにはフロントフォークを取り付けるための前方取り付け位置が2つ設けられており、第一の前方取り付け位置はアップライト形状の時にフロントフォークを取り付けることができ、第二の前方取り付け位置はリカンベント形状の時にフロントフォークを取り付けることができるように設けられており、フレームにはリアフォークを取り付けるための後方取り付け位置が2つ設けられており、第一の後方取り付け位置はアップライト形状の時にリアフォークを取り付けるために設けられており、第二の後方取り付け位置はリカンベント形状の時にリアフォークを取り付けるために設けられている、ことを特徴とする自転車である。
本発明に係る自転車において、ステアリング機構はフレームに取り付けられており、ステアリング機構には結合機構によって互いに連結している2つの回転要素が設けられており、第一の回転要素はハンドルバーに固定して連結され第一の前方取り付け位置を構成し、第二の回転要素は第一の回転要素よりさらに離れた位置で前記ハンドルバーに接続し、第二の前方取り付け位置を構成している。
結合機構は傘歯車が設けられた変速装置の形をとっている。
本発明に係る自転車は、形状のうち一方において、フロントフォークは延長用部品を介して間接的に一方の取付位置に固定されるようになっており、他方の形状においては、フロントフォークは直接的に他方の前方取り付け位置に取り付けられるようになっている。
第一の前方回転要素はチューブの形をしている。
第二の回転要素はチューブの形をしている。
延長用部品はチューブの形をしている。
本発明に係る自転車において、第一の回転要素および第二の回転要素は互いに対して30°から90°の範囲の角度で配置される。
本発明に係る自転車において、接続された(tethered)駆動ギアは1つのチェーンで駆動される接続された従動ギアに連結されており、ギアはチェーンの方向を変えられるようにフレームに取り付けられている。
本発明に係る自転車において、接続された駆動ギアは2つのチェーンで駆動される接続された従動ギアに連結されており、駆動ギアを囲むチェーンから従動ギアを囲むチェーンへ駆動力(drive)を伝達するためにダブルギアはフレーム上に取り付けられている。
自転車のリアフォークにはチェーンが張力を保つためのギアが含まれる。
本発明に係る自転車は、リアフォークに固定されたフレーム上に、背もたれが配置されている。
フロントフォークが第二の前方取り付け位置に固定され、リアフォークが第二の後方取り付け位置に固定されている場合、フロントフォークが第一の前方取り付け位置に固定され、リアフォークが第一の後方取り付け位置に固定された場合のフレーム位置と比較して、フレーム位置は55°から85°の範囲の角度で相殺される。
本発明に係る自転車において、アップライト形状の際のサドルとペダルの位置によって決められるフレームに対する乗車者の位置は、リカンベント形状の際のサドル、背もたれ、そしてペダルの位置によって決められる乗車者のサドルの位置と同じである。
本発明の利点は、自転車の形状を別の形状に変更する時間が非常に短い点にある。さらに、自転車の部品を接続する配置を決定し、形状変更後にチェックするための複雑な手順が、自転車の形状を変更するには不要な点である。自転車には、2つの形状のうちの1つでのみ使用される要素として2つの要素だけ、つまり、背もたれとフロントフォークを延長するための延長部品だけが備わっている。本発明による自転車は軽量であり、さらに、1つの形状を別の形状に変更するには、約5分と短い時間しかかからない。
本発明の主題は以下の概略図に示される実施形態で説明される。
図1は本発明の1つ目の実施形態におけるアップライト形状とリカンベント形状の自転車を示しており、乗車者が一緒に図示されている。 図2はアップライト形状の図1の自転車を示しており、フロントフォークを取り付けた前輪および、リアフォークを取り付けた後輪は乗れる位置で表示しているが、フレームからは離してある。 図3はリカンベント形状の図1の自転車を示しており、フロントフォークと延長用部品を取り付けた前輪および、リアフォークを取り付けた後輪は乗れる位置で表示しているが、フレームから離してある。 図4は図1の自転車の結合機構の簡略断面図である。 図5はアップライト形状における図4の結合機構とステアリング機構の回転要素を通る簡略断面図である。 図6はアップライト形状における図4の結合機構とステアリング機構の回転要素を通る簡略断面図である 図7は本発明の2つ目の実施形態におけるアップライトとリカンベント形状の自転車を示しており、乗車者が一緒に図示されている。 図8はアップライト形状の図7の自転車を示しており、フロントフォークを取り付けた前輪及び、リアフォークを取り付けた後輪は乗れる位置で表示しているが、フレームからは離してある。 図9はリカンベント形状の図7の自転車を示しており、フロントフォークを取りつけた前輪及び、リアフォークを取り付けた後輪は乗れる位置で表示しているが、フレームからは離してある。 図10はリアフォークを通る概略断面図である。
本発明に係る自転車は一人用の二輪自転車である。図1は、本発明による自転車の第1の実施形態における自転車1の2つの形状を示している。乗車者が自転車に座る位置が1Vのアップライト形状と1Hのリカンベント形状の両方において、フレームに対して同じ場所であるように自転車は設計されており、1Hのリカンベント形状では乗車者の背もたれがフレーム上にネジ止めされている。一方で、フロントフォークに取り付けられている前輪とリアフォークに取り付けられている後輪は、1Vのアップライト形状と比較すると、フレームに対する位置が変わっている。さらに、1Hのリカンベント形状においては、延長用部品がフロントフォークを固定するために使用されている。フレームに対する乗車者の位置は、乗車者の為の場所をどこに配置するかできまる。アップライト形状においてはサドルとペダルによって乗車者の位置が決まり、リカンベント形状においては、サドル、背もたれ、そしてペダルによって決まる。
フレームには、フロントフォークを連結するための前方取り付け位置が2箇所あり、そしてリアフォークを連結するための後方取り付け位置が2箇所ある。1Vのアップライト形状では、フロントフォークは第一の前方取り付け位置に、リアフォークは第一の後方取り付け位置に取り付けられる。1Hのリカンベント形状では、フロントフォークは延長用部品を介して第二の前方取り付け位置に取り付けられ、リアフォークは第二の後方取り付け位置に固定される。
自転車1の自転車フレーム2は、上部前方部品3と上部後方部品4、前方上部部品5、前方下部部品6、下部部品7,後方部品8、そしてサドル底部部品9からなる(図2)。自転車のフレームは殆どがチューブで作られており、以降に続く明細書においてフレームの部品は代わりにチューブと呼称することにする。サドル底部部品9には、駆動ギア13、およびペダル12が付いたハブがクランクに取り付けられている。サドル10はサドルチューブ9に取り付けられている。ステアリング機構であるハンドルバー11はフレーム2に取り付けられ、ハンドルバー11はチューブ5に回転できるように取り付けられている。フロントフォーク14はステアリング機構のために設けられた2つの前方取り付け位置を有し、ステアリング機構にはフレーム2に取り付けられたベアリングとともにハンドルバーと旋回用部品が含まれる。1Vのアップライト形状の自転車1においては、第一の回転要素16を介して前輪15のフロントフォーク14は直接ハンドルバー11に固定して接続されている(図5)。例えばチューブの形をしている第一の回転要素16は回転できるようにチューブ5に取り付けられており、そして結合機構30に接続されている。この結合機構については明細書の次の部分で説明する。ハンドルバー11はネジやクランプによって第一の回転要素16とフォーク14に固定して接続されている。リアフォーク17は後輪18と共に、フレーム2の後方の2つの後方取り付け位置に取付可能であり、フレーム2に対して2つの異なる位置を占めるように固定されている。1Vのアップライト形状では、リアフォーク17はフレーム2、つまりリアホリゾンタルチューブ4とリアチューブ8に固定して接続されている。1Vのアップライト形状では、リアフォーク17上にある取り付けポイント19、20はチューブ4、8上にある組み立てポイント21、22に連結されており、これはリアフォーク17の第一の後方取り付け位置を構築している。上記の取り付けポイントはネジで連結することができる。チェーン23は破線で示されており、チェーン23は組み立て方法を示す目的で図面では分離されているが、実際にはフレーム2内とリアフォーク17内の両方で、リアフォーク17とフレーム2を接続するようにチェーン23は動作する。チェーン23は、フレーム2に常時固定されたギア24と25によって案内される。ギア24はチェーン23を上から支え、ギア25はチェーン23を下から支えている。チェーン23は従動ギア27を取り囲んでおり、さらに、リアフォーク17ではチェーン23はギア26によって案内される。ギア24,25,26の配置が両方の自転車の形状に対して、チェーン23の適切な案内および張力を保証する。
1Hのリカンベント形状の自転車1においては、フロントフォーク14は延長用部品29を介して間接的に第二の回転要素に固定して結合している(図3)。すなわち、回転要素28はフロントフォーク14のための第二の前方取り付け位置である。第二の回転要素28は結合機構30に連結している。延長用部品29は2つのチューブから作られており、チューブの直径は回転要素28とフロントフォーク14に結合できるようになっている。例えば、チューブよりなる第二の回転要素28はフレーム2にあるチューブ6に回転できるように取り付けられていて(図6)、コネクター40を介してチューブ6はチューブ5に接続している。第一の回転要素16と第二の回転要素28はハンドルバーから離れた場所に位置しており、結合機構30を介して動作可能な状態で繋がっている。結合機構30はハンドルバー11の回転運動が第二の回転要素28に確実に伝達されるようにする。第2の回転要素28には延長部品29とフロントフォーク14が接合されているので、それによってハンドルバー11の回転運動は前輪15まで確実に伝達される。図4の実施形態によると、結合機構30は接続された傘歯車31,32,33,34を備えた接続されたギアとして構成されている。ベアリング35と第二のベアリング(図示せず)に取り付けられている第一の回転要素16に、ギア31は固定的に連結されている。ギア32と33はベアリング36,37に回転できるように取り付けられており、これらベアリングはリンク40に取り付けられているピン38によって固定されている。ギア34は、ベアリング39と第二のベアリング(図示せず)に取り付けられている回転要素28によって常時連結されている。
1Hのリカンベント形状の自転車フレームは、1Vのアップライト形状に対して65°後方に(図では反時計回りに)回転している。リアフォーク17は集合点(assembly point)19,20を介して、フレーム2上の第二の後方取り付け位置にある集合点21A,22Aに連結している。1Hのリカンベント形状において自転車は背もたれ41が備え付けられており、背もたれ41は、リアフォーク17に常時固定されているフレーム42に連結されている。1Vのアップライト形状においては、背もたれ41は必要ないので取り外される。
第2の実施形態における本発明に係る自転車1’の2つの形状を図7では示している。この実施形態における乗車者が自転車に座っている位置もまた、1’Vのアップライト形状と1’Hのリカンベント形状の両方でフレームに対して同じである。1’Hのリカンベント形状の自転車では乗車者の背中の支えはボルトでフレームに固定されており、一方フロントフォークに付いている前輪とリアフォークに付いている後輪はフレームに対する位置が変更されている。1’Vのアップライト形状では、延長用部品を介してフロントフォークが第一の前方取り付け位置に取り付けられており、リアフォークは第一の後方取り付け位置に固定されている。1’Hのリカンベント形状では、フロントフォークは第二の前方取り付け位置に取り付けられており、リアフォークは第二の後方取り付け位置に取り付けられている。
自転車1’(図8)のフレーム2’は自転車1のフレーム2と同様の形態で作られている。しかし、使用されているチューブの比率と長さは変わっている。フレーム2’は上部部品-前部上部部品3’と後方上部部品4’、前部部品-上部前部部品5’と底部前部部品6’、底部部品7’、後部部品8’、及びサドル底部部品9’からなる。明細書の以降の箇所では、フレーム部分は代わりにチューブと呼ぶことにする。サドル10はサドル底部部品9’の上に設置されている。フレーム2’のサドル底部部品9’では、ハブもペダル12と一緒に取り付けられており、ペダル12はクランクとそこに接続された駆動ギア13に取り付けられている。ハンドルバー11はフレーム2’に取り付けられており、回転することが出来るようにチューブ5’に取り付けられている。第1の実施形態と同様に、チューブ5’は結合機構30’に連結されており(図8)、回転要素16’と28’の長さと比率は第1の実施形態と比較すると変わっている。1’Vのアップライト形状では、前輪15のフロントフォーク14は、実施形態1における要素16’より短い要素16によってハンドルバー11に固定的に連結されている。フロントフォーク14は延長用部品29’によって間接的に第一の回転要素16’に連結している。第一の回転要素16’には第一の前方取り付け位置があり、回転することが出来るようにチューブ5’に挿し込んで取り付けられている。ハンドルバー11、フロントフォーク14,回転要素16’、そして延長用部品29’はクランプを使用して互いに連結することが出来るし、互いにネジ止めすることもできる。後輪18のリアフォーク17はフレーム2’に連結されている。このリアフォーク17は2つの後方取り付け位置に、類似の形態で取り付けることができ、各形状におけるフレーム2’に対してリアフォーク17は異なる2つの位置を占めている。1’Vのアップライト形状においてリアフォーク17上の取り付けポイント19,20は、第一の後方取り付け位置を構成しているチューブ4’,7’上にある取り付けポイント21’,22’にそれぞれ取り付けられている。これらの取り付けポイントはネジ止めできる。自転車を駆動するための、2つのチェーン23A,23Bが破線で示されている。図8では、リアフォーク17とフレーム2’が接続するように、フレーム2’内とリアフォーク17内の両方のチェーン23Aと23Bは動作する。チェーン23A,23Bの経路は、フレーム2’に取り付けられた二重のピニオンによって規定される。リアフォーク17では、チェーン23Bは従動ギア27の周りを囲んでおり、チェーン23Bに適切な張力をかけるためにはギア26が必要である。
自転車1’の1’Hのリカンベント形状(図9)では、第二の前方取り付け位置がある第二の回転要素28’に、フロントフォーク14は直接連結されている。第一の回転要素16’及び第二の回転要素28’が連結されている結合機構30’は、図6に示すような構成であってよい。取り付けポイント19および20が、リアフォーク17の第二の後方取り付け位置を構成するフレーム上の取り付けポイント21’,22A’に接続されるように、リアフォーク17は取り付けられる。
1’Hのリカンベント形状の自転車1’のフレーム2’は、1’Vのアップライト形状に対して75°後方(図では反時計回り)に回転している。
リアフォークをフレーム2’に取り付ける方法は、2’が図10の断面図に示されており、フォーク17と、後方のリカンベント部品4,4’、もしくは底部部品7’、もしくは後方部品8,8’のそれぞれの取り付けポイント(図示せず)を貫いているネジ44、そしてナット45がこの図で見て取れる。


Claims (13)

  1. 形状の変更が可能な二輪自転車であり、フレーム、ハンドルバー、サドルを備え、さらに、回転可能に前記フレーム上に取り付けられた、ペダルクランクを備えたペダル及び駆動ギアを備え、フロントフォークに取り付けられている前輪、スプロケットを持ちリアフォークに取り付けられている後輪を備えており、前記自転車の形状にはアップライト形状とリカンベント形状を含み、リカンベント形状において前記自転車は乗車者の背中を支持する、
    前記フレーム(2、2’)には前記フロントフォーク(14)を取り付けるための前方取り付け位置が2つ設けられており、第一の前方取り付け位置は前記アップライト形状の時に前記フロントフォーク(14)を取り付けることができ、第二の前方取り付け位置は前記リカンベント形状の時に前記フロントフォーク(14)を取り付けることができるように設けられており、
    前記フレーム(2、2’)には前記リアフォーク(17)を取り付けるための後方取り付け位置が2つ設けられており、第一の後方取り付け位置は前記アップライト形状の時に前記リアフォーク(17)を取り付けるために設けられており、第二の後方取り付け位置は前記リカンベント形状の時に前記リアフォーク(17)を取り付けるために設けられていることを特徴とする自転車。
  2. ステアリング機構は前記フレーム(2,2’)に取り付けられており、前記ステアリング機構は結合機構(30,30’)によって互いに連結している2つの回転要素(16、16’;28、28’)が設けられており、第一の回転要素(16,16’)は前記ハンドルバー(11)に固定して連結されて第一の前方取り付け位置を構成し、第二の回転要素(28,28’)は第一の回転要素(16,16’)よりさらに離れた位置で前記ハンドルバー(11)に接続し、第二の前方取り付け位置を構成していることを特徴とする請求項1に記載の自転車。
  3. 前記結合機構(30,30’)は傘歯車(31,32,33,34)が設けられた変速装置の形をとっていることを特徴とする請求項2に記載の自転車。
  4. 前記形状のうち一方において、前記フロントフォーク(14)は延長用部品(29,29’)を介して間接的に一方の取付位置(28,16’)に固定されるようになっており、他方の前記形状においては、前記フロントフォーク(14)は直接的に第二の前方取り付け位置(16,28’)に取り付けられるようになっていることを特徴とする請求項2もしくは3に記載の自転車。
  5. 前記第一の前方回転要素(16,16’)がチューブの形をしていることを特徴とする、請求項2から請求項4のいずれか1項に記載の自転車。
  6. 前記第二の前方回転要素(28,28’)がチューブの形をしていることを特徴とする、請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の自転車。
  7. 前記延長用部品(29,29’)がチューブの形をしていることを特徴とする、請求項4に記載の自転車。
  8. 前記第一の回転要素(16,16’)の回転軸線と前記第二の回転要素(28,28’)の回転軸線とを辺としたときに、これら2辺のなす角の補角は、30°から90°の範囲である、請求項2から請求項7のいずれか1項に記載の自転車。
  9. 前記駆動ギア(13)は1つのチェーン(23)で駆動される従動ギア(27)に連結されており、ギア(24,25)は前記チェーン(23)の運動方向を変えられるように前記フレーム(2)に取り付けられていることを特徴とする、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の自転車。
  10. 前記駆動ギア(13)は2つのチェーン(23A,23B)で駆動される従動ギア(27)に連結されており、前記駆動ギア(13)を囲む前記チェーン(23A)から前記従動ギア(27)を囲むチェーン(23B)へ駆動力(drive)を伝達するために、前記2つのチェーン(23A,23B)が掛けられるダブルギア(43)が前記フレーム(2’)上に取り付けられていることを特徴とする、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の自転車。
  11. 前記リアフォーク(17)にはチェーン(23,23B)が張力を保つためのギア(26)が含まれることを特徴とする、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の自転車。
  12. 前記リアフォーク(17)に固定された前記フレーム(42)上に背もたれ(41)が配置されていることを特徴とする、請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の自転車。
  13. 前記フロントフォーク(14)が前記第二の前方取り付け位置に固定され、前記リアフォーク(17)が前記第二の後方取り付け位置に固定されたときのフレーム(2,2’)の位置は、前記フロントフォーク(14)が前記第一の前方取り付け位置に固定され、前記リアフォーク(17)が前記第一の後方取り付け位置に固定されたときのフレーム(2,2’)の位置に対して、後ろ回りに55°から85°の範囲の角度で回転した位置であることを特徴とする、請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の自転車。
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