(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主フレームと、左右一対の車輪と、姿勢維持装置とを備えており、
この姿勢維持装置が昇降機構、左右一対の支持機構及び第一弾性体を備えており、
それぞれの支持機構が第二弾性体を備えており、
この支持機構が車輪を回転可能に支持しており、
この支持機構が車輪を主フレームに対して上下方向に移動可能に支持しており、
この第二弾性体が車輪を主フレームに対して下方に付勢しており、
この昇降機構により一方の車輪が上下方向のいずれかの向きに移動すると他方の車輪が一方の車輪と逆向きに移動するようにされており、
この昇降機構が主フレームに対して上下方向に移動可能に支持されており、
この昇降機構が第一弾性体により主フレームに対して下方に付勢されている自転車。
【請求項２】
上記第一弾性体のばね定数が第二弾性体のばね定数より大きい請求項１に記載の自転車。
【請求項３】
上記支持機構がアームを備えており、
このアームが主フレームに回動可能に支持されており、
このアームが第二弾性体により主フレームに対して下方に回動する向きに付勢されており、
このアームが車輪を回転可能に支持しており、
上記昇降機構がアームと係合している請求項１又は２に記載の自転車。
【請求項４】
上記昇降機構が支持フレーム、第一ローラ、第二ローラ及びベルトを備えており、
この支持フレームが、第一ローラ及び第二ローラを回転可能に支持しており、
第一ローラが支持フレームの上方に位置しており、
第二ローラが支持フレームの下方に位置しており、
この第一ローラ及び第二ローラにベルトが架け渡されており、
一方のアームが第一ローラと第二ローラとの間のベルトの一方の部分に係合しており、
他方のアームが第一ローラと第二ローラとの間のベルトの他方の部分に係合しており、
この支持フレームが第一弾性体により主フレームに対して下方に付勢されている請求項１から３のいずれかに記載の自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、左右の車輪の接地高さに関わらず、運転者の姿勢を安定させる姿勢維持装置を備えた自転車に関する。
【背景技術】
【０００２】
前輪又は後輪が、左右一対の車輪からなる自転車がある。この左右一対の車輪が、それぞれ独立して上下方向に回動しうる自転車がある。この自転車では、左右の車輪がそれぞればねにより下方に付勢されている。左右方向に傾斜した斜面では、その斜面の傾斜に合わせて車輪が回動する。この自転車は左右に傾斜した斜面で傾くことなく走行しうる。大きな凹凸のある路面では、左右の車輪が凹凸に合わせて回動する。この自転車は、大きな凹凸のある路面を安定して走行しうる。コーナリング走行では、この自転車の車体が傾けられた状態で左右の車輪が接地しうる。この自転車は、安定してコーナンリング走行しうる。
【特許文献１】特開２００６−５６４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
車輪を下方に付勢するばねの付勢力が小さい自転車では、上下方向の車体の振れが大きい。急制動により、自転車の車体が大きく沈み込む。自転車は、上下に大きく揺すられる。一方、ばねの付勢力が大きい自転車では、路面への車輪の追随性が損なわれる。ばねの反力が大きくなり、ハンドル操作が難しい。
【０００４】
この自転車に、一方の車輪が上下方向のいずれかの向きに移動すると他方の車輪が一方の車輪と逆向きに移動する昇降機構を設けることが考えられる。この昇降機構を設けた自転車は、上下方向の車体の振れが軽減される。この自転車は、ばねの付勢力を比較的に小さくしうる。これにより、左右の車輪の路面への追随性が損なわれない。
【０００５】
この自転車では、左右の車輪が上下方向に同一向きに回動することが規制されている。左右の車輪が上下方向に同一向きに回動させられると、運転者は車体から急激な反力を受ける。急制動された自転車では、運転者が前方に投げ出される恐れがある。
【０００６】
本発明の目的は、左右の車輪の接地高さに関わらず、走行安定性に優れる姿勢維持装置を備えた自転車の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る自転車は、主フレームと、左右一対の車輪と、姿勢維持装置とを備えている。この姿勢維持装置は、昇降機構、左右一対の支持機構及び第一弾性体を備えている。それぞれの支持機構が第二弾性体を備えている。この支持機構は、車輪を回転可能に支持している。この支持機構は、車輪を主フレームに対して上下方向に移動可能に支持している。この第二弾性体は、車輪を主フレームに対して下方に付勢している。この昇降機構により、一方の車輪が上下方向のいずれかの向きに移動すると、他方の車輪が一方の車輪と逆向きに移動するようにされている。この昇降機構は、主フレームに上下方向に移動可能に支持されている。この昇降機構は、第一弾性体により主フレームに対して下方に付勢されている。
【０００８】
好ましくは、本発明に係る自転車では、第一弾性体のばね定数は、第二弾性体のばね定数より大きい。
【０００９】
好ましくは、本発明に係る自転車の支持機構は、アームを備えている。このアームは、主フレームに回動可能に支持されている。このアームは、第二弾性体により主フレームに対して下方に回動する向きに付勢されている。このアームは、車輪を回転可能に支持している。上記昇降機構は、アームと係合している。
【００１０】
好ましくは、本発明に係る自転車の昇降機構は、支持フレーム、第一ローラ、第二ローラ及びベルトを備えている。この支持フレームは、第一ローラ及び第二ローラを回転可能に支持している。第一ローラは、支持フレームの上方に位置している。第二ローラは、支持フレームの下方に位置している。この第一ローラ及び第二ローラに、ベルトが架け渡されている。一方のアームは、第一ローラと第二ローラとの間のベルトの一方の部分に係合している。他方のアームは、第一ローラと第二ローラとの間のベルトの他方の部分に係合している。この支持フレームは、第一弾性体により主フレームに対して下方に付勢されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る自転車では、左右の車輪に高低差が生じても、走行安定性に優れる。この自転車は、直進走行及びコーナリング走行のいずれの走行においても走行安定性に優れる。この自転車は、急制動においても安定性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る自転車の正面図である。
【図２】図２は、図１の自転車の前輪、姿勢維持装置及び操舵軸の一部のＡ矢視図である。
【図３】図３は、図１の自転車の前輪及び姿勢維持装置の使用状態が示された概念図である。
【図４】図４は、図１の自転車の姿勢維持装置の使用状態が示された拡大図である。
【図５】図５は、図１の自転車の前輪及び姿勢維持装置の使用状態が示された概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る自転車２の正面図である。図１の右向きが、この自転車２の前方向きである。図１の左向きが、自転車２の後方向きである。この自転車２は、主フレーム４と、左右一対の前輪６と、後輪８と、姿勢維持装置１０と、駆動装置１２とを備えている。
【００１５】
主フレーム４は、本体１３、操舵装置１４及びサドル１６を備えている。サドル１６は、主フレーム４の上方に位置している。操舵装置１４は、ハンドル１８及び操舵軸２０を備えている。ハンドル１８は、操舵軸２０に固定されている。ハンドル１８の中央が、操舵軸２０の上方端に固定されている。この操舵軸２０は、主フレーム４の前方に位置している。操舵軸２０は、主フレーム４の本体１３に支持されている。操舵軸２０は、本体１３に対して回転しうる。操舵軸２０は、その軸線を回転軸に回転しうる。
【００１６】
図２は、図１の自転車２の前輪６、姿勢維持装置１０及び操舵軸２０の一部のＡ矢視図である。本体１３に支持された操舵軸２０の下方から軸２２が左右方向に延びている。この操舵軸２０の更に下方は、略直角に後方に屈曲されている。屈曲して後方に延びる先端には、軸２４が左右方向に延びている。後方に延びる先端と屈曲した部分との間には孔２６が形成されている。この孔２６は、上下方向に貫通している。
【００１７】
姿勢維持装置１０は、昇降機構２８と、第一弾性体としてのコイルばね２９と、一対の支持機構３０とを備えている。昇降機構２８は、支持フレーム３２、第一ローラとしてのスプロケット３４、第二ローラとしてのスプロケット３６、ベルトとしてのチェーン３８、ピン４０、座金４２及び調整ナット４４を備えている。支持フレーム３２は、上下方向の延びる棒状である。支持フレーム３２の下部には、雄ねじ４８が形成されている。
【００１８】
この支持フレーム３２の上方端には、スプロケット３４が支持されている。スプロケット３４は、支持フレーム３２に対して回転しうる。支持フレーム３２の下方端には、スプロケット３６が支持されている。スプロケット３６は、支持フレーム３２に対して回転しうる。このスプロケット３４とスプロケット３６とには、チェーン３８が架け渡されている。このチェーン３８の上方の部分は、スプロケット３４と噛み合っている。チェーン３８の下方の部分は、スプロケット３６と噛み合っている。スプロケット３４とスプロケット３６との間で、チェーン３８の上下方向に延びる一方の部分は、操舵軸２０の右側に位置している。チェーン３８の上下方向に伸びる他方の部分は、操舵軸２０の左側に位置している。このチェーン３８の一方の部分には、右側のピン４０が連結されている。このチェーン３８の他方の部分には、左側のピン４０が連結されている。
【００１９】
支持フレーム３２は、操舵軸２０の孔２６に通されている。支持フレーム３２は、孔２６に図示されないリニア軸受を介して支持されている。支持フレーム３２は、操舵軸２０に対して上下動しうる。雄ねじ４８には、調整ナット４４が取り付けられている。調整ナット４４は、２個のナットからなっている。調整ナット４４は、支持フレーム３２の上下方向に位置決め固定されうる。座金４２は、操舵軸２０の下面に面して位置している。座金４２は、支持フレーム３２に通されている。コイルばね２９は、座金４２と調整ナット４４との間に位置している。コイルばね２９は、支持フレーム３２に通されている。コイルばね２９は、操舵軸２０に対して支持フレーム３２を下方に付勢している。
【００２０】
一方の支持機構３０は、主フレーム４の右側に位置している。他方の支持機構３０は、主フレーム４の左側に位置している。支持機構３０は、それぞれアーム５０及び伸縮器５２を備えている。アーム５０の一端は、操舵軸２０の軸２４に軸着されている。アーム５０は、軸２４を回転軸にして回動しうる。アーム５０の他端には、前輪６が軸着されている。前輪６は、左右方向を回転軸としてアーム５０に対して回転しうる。
【００２１】
アーム５０には、長孔５４が形成されている。この長孔５４は、左右方向に貫通している。長孔５４は、アーム５０の長手方向に沿って形成されている。この長孔５４には、ピン４０が摺動可能に係合している。アーム５０の両端の間には、ステー５６が形成されている。このステー５６は、アーム５０の上方に形成されている。
【００２２】
伸縮器５２は、伸縮可能な本体５８、第二弾性体としてのコイルばね６０、調整ナット６２及び座金６４を備えている。本体５８の上方の外周には、雄ねじ６６が形成されている。調整ナット６２は、２個のナットからなる。この調整ナット６２は、雄ねじ６６に取り付けられている。調整ナット６２は、本体５８の軸方向に位置決め固定しうる。この本体５８には、コイルばね６０及び座金６４が通されている。コイルばね６０は、調整ナット６２と座金６４の間に位置している。コイルばね６０は、調整ナット６２から座金６４を引き離す向きに付勢している。本体５８は、コイルばね６０により、伸ばされる向きに付勢されている。
【００２３】
伸縮器５２の上端は、操舵軸２０の軸２２に軸着されている。伸縮器５２の下端は、アーム５０のステー５６に軸着されている。アーム５０は、伸縮器５２により、下方に回動する向きに付勢されている。これにより、前輪６は、下方向きに付勢されている。
【００２４】
後輪８は、主フレーム４に取り付けられている。後輪８は、主フレーム４に対して回転しうる。後輪８は、左右方向を回転軸に回転しうる。
【００２５】
図１に示されるように、駆動装置１２は、左右一対のクランク６８、駆動ギア７０、駆動チェーン７４、従動ギア７６を備えている。左右一対のクランク６８は、主フレーム４に取り付けられている。クランク６８は、主フレーム４の左右側面に位置している。クランク６８は、主フレーム４に対して回転しうる。駆動ギア７０は、主フレーム４に取り付けられている。駆動ギア７０は、主フレーム４に対して回転しうる。クランク６８の回転軸と駆動ギア７０の回転軸とは、同軸である。この回転軸は、左右方向を軸線としている。従動ギア７６は、主フレーム４の後方に取り付けられている。従動ギア７６は、主フレーム４に対して回転しうる。後輪８と従動ギア７６とは一体にされている。後輪８と従動ギア７６の回転軸は同軸である。駆動ギア７０と従動ギア７６とには、駆動チェーン７４が架け渡されている。
【００２６】
運転者が、図１の自転車２のクランク６８のペダルを踏む。クランク６８が回転する。クランク６８の回転により、駆動ギア７０が回転する。駆動ギア７０の回転は、駆動チェーン７４に伝えられる。この駆動チェーン７４が、従動ギア７６を回転させる。従動ギア７６の回転により、後輪８が回転する。前輪６の回転により、自転車２は、走行する。
【００２７】
図３は、図１の自転車２の前輪６及び姿勢維持装置１０の使用状態が示された概念図である。図３（ａ）は、左右の前輪６が同じ高さで接地している使用状態が示されている。図３（ｂ）は、右側の前輪６が高い位置で接地している使用状態が示されている。自転車２の右側の前輪６が凸部に乗り上げると、右側の前輪６は、上方に押し上げられる。右側のアーム５０が回動する。アーム５０回動により、長孔５４が上方に移動する。長孔５４に係合したピン４０が、上方に移動する。ピン４０が連結されたチェーン３８が反時計回りに送られる。
【００２８】
このチェーン３８が反時計回りに送られると、左側のピン４０が下方に移動する。ピン４０により、長孔５４が下方に移動する。これにより、左側のアーム５０が下方に回動する。左側の前輪６が主フレーム４に対して下方に下がる。こうして、図３（ａ）に示された使用状態は、図３（ｂ）に示された使用状態に変化する。
【００２９】
図４は、図１の自転車２の姿勢維持装置１０の使用状態が示された拡大図である。図４（ａ）には、右側の前輪６が高い位置で接地する自転車２の姿勢維持装置１０が示されている。図４（ｂ）には、右側の前輪６が低い位置で接地する自転車２の姿勢維持装置１０が示されている。
【００３０】
伸縮器５２は、アーム５０の上下方向の回動に合わせて伸縮する。伸縮器５２のコイルばね６０は、アーム５０を下方に付勢している。このアーム５０の下方へ付勢により、前輪６は路面に接地させられている。図４（ａ）に示されるように、右側の前輪６が上方に移動するとアーム５０が上方に回動する。コイルばね６０が縮められる。伸縮器５２が縮められる。また、図４（ｂ）に示されるように、右側の前輪６が下方に移動するとアーム５０が下方に回動する。
【００３１】
前輪６は、アーム５０を介してコイルばね６０の付勢力により路面に接地している。前輪６は、路面の凹凸に対応して上下動しうる。コイルばね６０の付勢力により、前輪６及びアーム５０の回動がより滑らかになる。この自転車２では、調整ナット６２によりコイルばね６０の初期長が変更されうる。これにより、運転者の好みにより、コイルばね６０の付勢力の強さを調整しうる。コイルばね６０が用いられた第二弾性体は、アームを下方に付勢し伸縮可能であればよい。この機能を備えればよく、第二弾性体はコイルばねに限られない。
【００３２】
図４（ｂ）に示されるように、右側の前輪６は、凹部では主フレーム４に対して下方に下がる。これにより、チェーン３８が送られる。これにより、左側の前輪６は、主フレーム４に対して上方に移動する。右側の前輪６が左側の前輪６より低い位置で接地する。この自転車２では、左右の前輪６に高低差が生じると、一方の車輪は、上下方向のいずれかの向きに移動する。他方の車輪は、一方の車輪と逆向きに移動する。
【００３３】
この自転車２では、チェーン３８は、操舵軸２０の上下方向に沿って送られる。この左右の前輪６は、チェーン３８により操舵軸２０の上下方向に回動する。この左右の前輪６の上下方向への移動距離の絶対値は、等しい。
【００３４】
左右に傾斜した斜面では、左右の前輪６が斜面にあわせて上下方向に移動する。この斜面で、この主フレーム４は傾かない。この自転車２では、走行中の運転者の姿勢が安定している。一方の前輪６が路面の凸部に乗り上げても、自転車２が傾かない。一方の前輪６が路面の凹部に取られても、自転車２が傾かない。この自転車２は、左右の接地面に高低差があっても、主フレーム４の上下方向は、鉛直方向に一致しうる。この姿勢維持装置１０により、この自転車２は、安定した姿勢を維持できる。この自転車２では、走行中の運転者の姿勢が安定している。この自転車２では、ハンドル１８がとられることが抑制されている。この自転車２は、操縦安定性に優れる。
【００３５】
図３（ａ）及び図３（ｂ）の両矢印Ｗは、左右の前輪６の左右方向の間隔である。この自転車２では、左右の前輪６に高低差が生じても間隔Ｗが一定である。この自転車２では、前輪６が上下方向に移動しても、前輪６に軸方向へ移動させる力が作用しない。この自転車２の走行は安定している。この自転車２の前輪６は回転軸方向の摩擦力が抑制される。この自転車２では、スプロケット３４及びスプロケット３６にチェーン３８が架け渡されている。これにより、この間隔Ｗを狭くすることができる。
【００３６】
この自転車２では、左右の後輪８に高低差がない状態から左右の後輪８に高低差が生じる状態に一対の前輪６が上下方向に移動する。この自転車２では、一方の前輪６の上下方向移動距離と他方の前輪６の上下方向移動距離の絶対値とが等しい。これにより、主フレーム４及び姿勢支持装置１２が接地することが抑制されている。主フレーム４の鉛直方向上下の移動量も小さくされている。この自転車２は、走行安定性に優れている。
【００３７】
運転者が、ハンドル１８をきる。ハンドル１８の回動により、操舵軸２０が回動する。この操舵軸２０の回動により、前輪６の進行方向が変えられる。これにより、自転車２は走行向きが変えられる。
【００３８】
この自転車２のコーナリング走行では、運転者が曲がる向きに体重をかけて、主フレーム４を傾ける。コーナリング走行の内側の前輪６が上方に回動させられる。外側の前輪６が下方に回動させられる。この自転車２は、傾けて走行させることができる。この自転車２では、安定した姿勢でコーナリング走行が可能である。
【００３９】
図５は、図１の自転車２の前輪６及び姿勢維持装置１０の使用状態が示された概念図である。急制動された自転車２は、前方に大きく沈み込もうとする。この自転車２は、コイルばね２９を備えている。この自転車２では、操舵軸２０が下方に沈み込む。コイルばね２９が縮められる。これにより、この自転車２は、左右一対の前輪６に同時に上方へ回動しても自転車２が大きく揺すられ難い。同様に、左右一対の車輪が路面の凸面に乗り上げたときもコイルばね２９により、自転車２の揺れが小さく抑えられている。路面の凹面に一対の前輪６が落ち込むときも同様に自転車２の揺れが小さく抑えられている。この自転車２では、調整ナット４４によりコイルばね２９の初期長が変更されうる。これにより、運転者の好みにより、コイルばね２９の付勢力の強さを調整しうる。
【００４０】
この自転車２では、コイルばね６０がアーム５０を下方に付勢している。これにより、路面の凹凸に前輪６が追随させられる。一方で、コイルばね６０は、前輪６に対しアーム５０を介して反力を付与している。コイルばね６０のばね定数は、前輪６が路面の凹凸に追随し、前輪６に反力を付与するように設定させる。
【００４１】
一方で、昇降機構２８により、左右の前輪６は、上下方向に互いに逆向きに回動する。これにより、自転車２の上下方向の振れが抑制されている。
【００４２】
昇降機構２８は、コイルばね２９により下方に付勢されている。コイルばね２９のばね定数は、コイルばね６０のバネ定数より大きいことが好ましい。これにより、このコイルばね２９が、自転車２の沈み込み量の緩和に大きく寄与する。急制動の自転車２の沈み込みが抑制されている。
【００４３】
ここでは、一対の前輪６を備える自転車２を例に説明がされた。一対の後輪８を備える自転車であってもよい。一対の後輪が姿勢支持装置により支持される。この姿勢支持装置が、第一弾性体としてのコイルばねを介して主フレームに支持される。これにより、左右の後輪に同時に路面の凸面に乗り上げたときも第一弾性体により、自転車２の揺れが小さくされている。路面の凹面に一対の前輪６が落ち込むときも同様に自転車２の揺れが小さくされている。特にサドルの後方に同乗者を載せる補助シートを備えた自転車では、乗り心地が改善される。
【００４４】
伸縮器５２の本体５８は、ショックアブソーバを用いても良い。これにより、伸縮速度が遅くなり乗り心地が改善されえる。同様の観点から、操舵軸２０と支持フレーム３２との間にショックアブソーバーを設けても良い。
【００４５】
本発明に係る自転車では、左右の車輪の接地高さに関わらず運転者の姿勢が安定する。この自転車は、直進走行及びコーナリング走行のいずれの走行においても走行安定性に優れている。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明に係る自転車には、車いすが含まれる。
【符号の説明】
【００４７】
２・・・自転車
４・・・主フレーム
６・・・前輪
８・・・後輪
１０・・・姿勢維持装置
１２・・・駆動装置
１３・・・本体
１４・・・操舵装置
１６・・・サドル
１８・・・ハンドル
２０・・・操舵軸
２２・・・軸
２４・・・軸
２６・・・孔
２８・・・昇降機構
２９・・・コイルばね
３０・・・支持機構
３２・・・支持フレーム
３４、３６・・・スプロケット
３８・・・チェーン
４０・・・ピン
４２・・・座金
４４・・・調整ナット
４８・・・雄ねじ
５０・・・アーム
５２・・・伸縮器
５４・・・長孔
５６・・・ステー
５８・・・本体
６０・・・コイルばね
６２・・・調整ナット
６４・・・座金
６６・・・雄ねじ
６８・・・クランク
７０・・・駆動ギア
７４・・・駆動チェーン
７６・・・従動ギア
【図１】
0005572377.tif 000002
【図２】
0005572377.tif 000003
【図３】
0005572377.tif 000004
【図４】
0005572377.tif 000005
【図５】
0005572377.tif 000006