JPWO2014065163A1 - 自転車 - Google Patents

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Abstract

【課題】ペダルが漕ぎやすく、ウォーキング感覚で乗ることができる自転車の提供を目的とする。【解決手段】車体の骨組を構成するフレームから左右両側に配設した一対の上下動リンクと、後輪を駆動するための駆動部とを備え、前記一対の上下動リンクは前端側をフレーム側に軸着し、後端側をペダルに連結してあり、前記駆動部は左右方向の駆動軸の両側に180°対称に配置したクランクアームを有し、左右一対のペダルを交互に上下方向に揺動するように踏み込む力を上下動リンクを介してクランクアームに伝達するものであり、前記左右のペダルは上下動リンクの上下方向の回動に対して略水平に保持する機構を有することを特徴とする。【選択図】 図1

Description

本発明は自転車に関し、特にペダルを上下方向に揺動させた駆動力の伝達機構に係る。
従来の一般的な自転車は乗員がサドルに腰掛け、左右の脚でクランクアームの自由端に直接的に取り付けた左右のペダルを漕ぐものである。
このようにクランクアームの自由端にペダルを直接的に取り付けた構造ではペダルが大きく円を描くように漕ぐ必要があり、左右の膝を交互に大きく屈伸させる必要があった。
特許文献1は左右のペダルを上下方向に交互に揺動させることで立ち漕ぎできる自転車を開示する。
しかし、同公報に開示する自転車は、ペダルの前方に延在させたアームの先端側をフレームに軸着してあるために、ペダルが上昇した状態ではこのペダルの後端が斜め上方に向いた状態になり、ペダルの上面が前方に傾斜した状態になるためにウォーキング感覚でペダルを踏み込むことができるものではなかった。
また、特許文献2はT字形状のペダルをペダルアームの自由端側にペダル回転軸を介して回動自在に連結した構造を開示するが、ペダルを水平に保持するのは漕ぐ人の左右の脚の裏の感覚によるものであり、安定性に欠けるとともにチェーンによる伝達機構が複雑であり、実用的ではなかった。
日本国実用新案登録第3144223号公報 日本国特開2010−260457号公報
本発明はペダルが漕ぎやすく、ウォーキング感覚で乗ることができる自転車の提供を目的とする。
本発明に係る自転車は、車体の骨組を構成するフレームから左右両側に配設した一対の上下動リンクと、後輪を駆動するための駆動部とを備え、前記一対の上下動リンクは前端側をフレーム側に軸着し、後端側をペダルに連結してあり、前記駆動部は左右方向の駆動軸の両側に180°対称に配置したクランクアームを有し、左右一対のペダルを交互に上下方向に揺動するように踏み込む力を上下動リンクを介してクランクアームに伝達するものであり、前記左右のペダルは上下動リンクの上下方向の回動に対して略水平に保持する機構を有することを特徴とする。
本発明において自転車の車体の骨組を構成するフレームは、前輪と後輪を支持するためのフレームをいい、前輪及び後輪が1つずつの自転車でもよいが、乗り降り容易でウォーキング感覚で立ち漕ぎできる点において前輪が1つで後輪が2つからなる3輪タイプの自転車に適用するのが好ましい。
従来の一般的な自転車においては、クランクアームの自由端側に取り付けたペダルを左右の脚で交互に漕ぐものであったのに対して、本発明に係る自転車は前後方向に延びるアーム状の左右一対の上下動リンクの前端部をフレーム側に軸着し、当該上下動リンクの後端側にペダルを取り付けることで左右の上下動リンクを交互に上下方向に揺動させる。
自転車の駆動部にはクランク機構を設け、左右のクランク自由端を上記の上下方向に揺動する上下動リンクの下方への押圧力にて左右交互に押圧し、駆動軸を回転させるものである。
従って、上下動リンクの下方への押圧力が駆動部のクランクアームにより回転力に変換されるので、左右一対のペダルを交互に上下方向に揺動させるように左右の脚で踏み込むだけで自転車が前進する。
この場合に上下動リンクは前端の軸着部を回動中心にして後端側が円弧を描くように回動するが、本発明ではペダルの上面が常に略水平状態になるようにペダルの水平保持機構を設けた点に特徴がある。
ここで、ペダルを略水平に保持する機構はペダルから立設したペダル支持リンクと、当該ペダル支持リンクの途中に前記上下動リンクの後端側を軸着し、当該ペダル支持リンクの上端側を水平保持リンク一端に軸着し、当該水平保持リンクの他端側をフレームに軸着したリンク機構が例として挙げられる。
このようなリンク機構にすると、ペダル支持リンクがハンドル軸側に移動するように上下動リンクと水平保持リンクを折り畳むことができ、また水平保持リンクは伸長方向に付勢してあるとともに伸縮自在になっていて、ペダルが上方に回動及び折り畳み可能にすることもできる。
本発明に係る自転車にあっては、ペダルの上下方向の揺動の際にペダルの上面が略水平に維持されているので、ウォーキング感覚にて自転車を漕ぐことができる。
また、ペダルの水平保持機構としてリンク機構を採用すると、ペダルを折り畳むことも可能になる。
本発明に係る自転車の実施例1の構造を模式的に示す。 自転車の側面視を示す。 自転車の駆動部の説明図を示す。(a)と(b)とはペダルを交互に踏み込む状態の変化を示す。 後輪の回転機構の説明図を示す。 (a),(b)は自転車の側面視で手前側のペダルの動きを示し、(c),(d)は奥側のペダルの動きを示す。 (a),(b)は自転車の側面視で手前側のペダルの動きを示し、(c),(d)は奥側のペダルの動きを示す。 (a)〜(c)はペダルの折り畳み手順の説明を示す。 実施例2に係る自転車の斜視図を示す。 実施例2に係る自転車の側面図を示す。 上下動リンクの補助機構を示す。 上下動リンク及び水平保持リンクを上方に折り畳み、ペダルをハンドル軸側に移動させた状態を示す。
10 自転車
11 フレーム体
12 ハンドル軸
13 ハンドル
14 前輪
15 後輪
16 左ペダル
17 右ペダル
21 ペダル支持リンク
22 支持フレーム
23 上下動リンク
24 水平保持リンク
24a 弾性部材
30 駆動部
31 左クランク
31a クランクアーム
31b クランクロッド
32 右クランク
33 駆動スプロケット
34 伝達スプロケット
36 駆動伝達チェーン
37 後輪伝達スプロケット
38 従動スプロケット
39 後輪伝達チェーン
40 後輪スプロケット
41 補助動力
本発明に係る自転車10の実施例を図面に基づいて以下説明するが、本実施例に限定されない。
自転車は前輪及び後輪が1つずつの二輪タイプの自転車にも本発明の構造が適用できる。
図1に示した実施例1は後輪が2つある三輪車タイプの例である。
自転車10は、平面視で略U字形状のフレーム体11の前部に駆動部30を備えるとともに立設した支持フレーム22を介してハンドル軸12及びハンドル13を有する。
ハンドル軸12は支持フレーム22に連結した支持筒12aに挿入支持させた例になっているが、ハンドル軸12の取付構造に制限はなくハンドル軸12の下端側に前輪14を軸着してある。
なお、ブレーキワイヤー等は図示を省略した。
フレーム体の内側に左右一対の左ペダル16及び右ペダル17を配置し、左右のペダルの上に両足を載せて立ち漕ぎする。
図1では構造が分かりやすいように駆動部やチェーン等の伝達機構に設けたカバー類を取り外してある。
まず、ペダルの踏み込み機構について説明する。
左ペダル16と右ペダル17とは上下方向に交互に揺動するようになっているが、リンク機構は共通するので同一符号を付した。
図1及び図2に示すようにペダルの前側上面から側面視で略L字形状にペダル支持リンク21を立設してある。
ペダル支持リンク21のペダル側根元21cと上端側21bとの間の途中に上下動リンク23の後端側を軸着部21aで軸着し、この上下動リンク23の前端側を支持フレーム22に軸着部22aで軸着してある。
また、ペダル支持リンク21の上端側は水平保持リンク23の後端側と軸着部21bで軸着し、この水平保持リンク24の前端側は筒状部を有するブラケット24bを介して支持フレーム22の軸着部22bにて軸着してある。
これにより、水平保持リンク24の前端側はブラケット24bの筒状部に挿通され、前後方向にスライド自在になっている。
水平保持リンク24の前端はブラケット24bから抜け落ちないように抜け止めヘッド部24cを有し、スプリング等の弾性部材24aにて水平保持リンク24が後方に向けて付勢されている。
従って、軸着部22bと21bとの間隔としては水平保持リンク24が伸縮自在になっている。
駆動部30は図3に示すように、左右方向に配設したクランク軸の両側が180°対称に配置したクランクアーム31a,32aと、クランクアームの自由端から水平方向に配置したクランクロッド31b,32bとからなるクランク機構になっている。
説明の便宜上、左ペダル16側を左クランク31、右ペダル17側を右クランク32と以下表現する。
図3,図5及び図6に示すように、例えば左ペダル16が上昇端の位置から下方に向けて踏み込むと、上下動リンク23の下面にて上方に位置していた左クランク31のクランクロッド31bを下に向けて押圧する。
この時には図3(a)及び図5(c)に示すように、、右クランク32のクランクロッド32bは下降端に位置している。
上下動リンク23は前端側の軸着部22aを回動中心にしてペダル側が回動するので、図5(b)に示すように左クランク31は後方時計回りに回転する。
さらに回転すると、図6(a)に示すように左クランク31のクランクロット31bが下降端に位置する。
このときは右クランク32が図6(c)に示すように上昇端に位置している。
従って、今度は右ペダル17を踏み込むと図6(c),(d)に示すように右クランク32のクランクロット32bが下に向けて押圧される。
この繰り返しにより、上下動リンク23の上下方向の揺動が駆動部30のクランク機構により回転力に変換される。
この際にペダルから立設したペダル支持クランク21の上端と支持フレーム22との間を水平保持リンク24で連節したリンク構造を採用したことにより、上下動リンク23の回動運動に対して左右のペダル16,17の上面が略水平に保持される。
特に本実施例では水平保持リンク24の前端側をブラケット24bを介してスライド自在に支持するとともに、伸長方向に弾性部材24aで付勢したので水平保持リンク24は連節長さが伸縮可能になっている。
これにより、左右のペダル16,17の踏み込みに伴う変動を吸収しながらペダルを水平に保持することができるので、ペダルの踏み込み動作が滑らかになる。
また、このようなリンク機構を利用することにより、図7に示すようにペダルを上方に回動し、折り畳むこともできる。
図7(a)は例として左ペダル16を上方に持ち上げた状態を示し、このときは水平保持リンク24は弾性部材24aの付勢力に対抗して前方に向けて移動するので、支持フレーム22とペダル支持リンク21の上端との間隔が縮まるのを許容する。
次に図7(b)のように水平保持リンク24が上下動リンク23とクロスするように折り畳まれる。
本実施例ではさらに上下動リンク23の前端側にスライドブラケット51を取り付け、このスライドブラケット51に前後方向の長孔51aを設けるとともに、プッシャー50の上端をこの長孔51aに沿ってスライド可能に連結させた。
これにより図7(c)に示すようにプッシャー50のロッド50aを伸長させることでペダルをさらに前方側に折り畳むことができる。
駆動部30のクランクによる回転力は、クランク軸に固定連結した駆動スプロケット33から図2に示すように伝達スプロケット34に駆動伝達チェーン36等を介して伝達される。
なお、必要に応じて駆動伝達チェーン36の張力を調整するための調整スプロケット35を設けてもよい。
伝達スプロケット34の回転力は、図3,4に示すように伝達シャフト37aを介して後輪伝達スプロケット37に伝達される。
この場合に上下動リンク23の後端側を上下に回動させたので、後輪伝達スプロケット37は矢印に示すように後方時計回りに回転することになるので、そのまま後輪側にチェーン等で伝達すると後輪が前進方向とは逆回転になってしまう。
そこで、図4に示すように後輪伝達スプロケット37と従動スプロケット38との間を後輪伝達チェーン39を張設しつつ、チェーンの上側の側部に後輪スプロケット40を噛み合せた。
これにより、後輪の軸支側で簡単に自転車が前進する方向に逆回転させることができる。
また、本発明に係る自転車の駆動部30には図1に示すように、電動モーター等のアシスト用の補助動力41を連結してもよい。
図8〜図11に実施例2に係る自転車の例を示す。
実施例1と共通する部位は、同じ符号を用いた。
本実施例は、駆動部から伝達スプロケット34の間に変速ギヤ機構34aを設けたものである。
また、ペダルをハンドル軸側に移動させることで、自転車を手押し歩行できるようにしたものである。
なお、図8,9はチェーンのカバー類を取り外した状態にしてある。
この補助機構は、その構造を図10にて説明する。
図10は、主にフレームとリンク機構のみを表してある。
側面視で略L字形状、平面視で略三角形状の支持フレーム22の下部から電動アクチュエータ60を立設し、そのピストン部61と、水平補助フレーム22cの内側に配設した補助駆動軸22bとを第1リンク63,第2リンク64で略V字状にリンク連節してある。
また、ピストン部61の上端部は、サブリンク65で支持フレーム22の上部とリンク連節してある。
補助駆動軸22bには、左右一対の跳ね上げブラケット66,66を固定連結してある。
これにより、電動アクチュエータ60を作動し、ピストン部61がサブリンク65に支持されながら上昇すると、第2リンク64も上昇する。
これにより、図10では第1リンク63が時計廻りに回動し、補助駆動軸に固定された跳ね上げブラケット66が時計廻りに回動する。
この跳ね上げブラケット66は、上下動リンク23を下側からプッシュし、図11に示すように上下動リンク23及び水平保持リンク24をハンドル軸12側に折り畳むのをアシストする。
なお、補助駆動軸22bは、ニードルベアリングを介して上下動リンク23の前端部と連結されているので、上下動リンク23の回動はフリーとなっている。
図11のようにペダルをハンドル軸12側に移動収納させることにより、フレーム体11の間に足を入れ、ハンドルを持って歩行移動できる。
本発明は、ウォーキング感覚で乗る自転車として移動手段のみならず、レジャー用,スポーツ用等、広く展開できる。

Claims (3)

  1. 車体の骨組を構成するフレームから左右両側に配設した一対の上下動リンクと、後輪を駆動するための駆動部とを備え、
    前記一対の上下動リンクは前端側をフレーム側に軸着し、後端側をペダルに連結してあり、
    前記駆動部は左右方向の駆動軸の両側に180°対称に配置したクランクアームを有し、
    左右一対のペダルを交互に上下方向に揺動するように踏み込む力を上下動リンクを介してクランクアームに伝達するものであり、
    前記左右のペダルは上下動リンクの上下方向の回動に対して略水平に保持する機構を有することを特徴とする自転車。
  2. 前記ペダルを略水平に保持する機構はペダルから立設したペダル支持リンクと、当該ペダル支持リンクの途中に前記上下動リンクの後端側を軸着し、当該ペダル支持リンクの上端側を水平保持リンク一端に軸着し、当該水平保持リンクの他端側をフレームに軸着したリンク機構であることを特徴とする請求項1記載の自転車。
  3. 前記水平保持リンクは伸長方向に付勢してあるとともに伸縮自在になっていて、ペダルが上方に回動及び折り畳み可能になっていることを特徴とする請求項2記載の自転車。
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