(57)【要約】【課題】  自転車の前輪を駆動して走行することは、運動特性（操舵性、登攀性、急制動時の安定性、走行の効率）において有効であるが今だ実用化に至っていない。公知の後輪駆動方式の自転車の運転感覚で運転が出来、より優れた運動特性が得られ、車体の剛性を損なうことのない前輪駆動自転車の駆動装置と操舵装置の提供。【解決手段】  公知の後輪駆動自転車の前輪上部のハンドル軸の回転を支持するフレームとのはめあい部で、フレーム、ハンドル軸を互いに反対方向へかつ各々の車輪の軸方向へクランク状に湾曲させ、互いのクランク内側に軸方向に伸縮可能な２組のユニバーサルカップリングを直列に設け、ペダルからの動力をチェン等により、ユニバーサルカップリングを経由して前車輪に伝える。走行中にハンドルを操舵しても２組のユニバーサルカップリングの機能がペダルからの駆動力を前車輪に伝え、かつ後輪駆動車と同等の操舵角が得られる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車の前輪上部のハンドル軸が貫通するフレームを後輪の軸方向の外方へクランク状に湾曲して、一方ハンドル軸もフレームの反対側へ、前輪の軸方向の外方へクランク状に湾曲させフレームの外へ露出させ、双方の湾曲部に軸受け部を設け、互いのクランクの内側にハンドルの軸心を通過して、ユニバーサルカップリングを2組軸方向に伸縮可能な状態で直列に組み込み、両軸端にスプロケットを設け、ペダルの駆動力をチェンでスプロケットへ伝達し、ユニバーサルカップリングを経由した駆動力をハンドル軸の湾曲部のスプロケットよりチェンで前輪のスプロケットへ伝達する自転車の前輪駆動・操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、公知の自転車（後輪駆動車）に代わって前輪駆動で走行する駆動装置と操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自転車の前輪を駆動して走行することは運動特性において効果的であるが、今だ実用化に至っていない。
【０００３】
その前輪駆動の方法としてフレーム側を一次駆動としてハンドル側前輪を二次駆動とし、両者を1組の自在軸継手で連結し、かつ自在軸継手のフレーム側保持部の前輪側を解放状態にして前輪駆動する方法がある。
【特許文献１】特開  平９−１０４３８５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自在軸継手1組では、前輪の操舵角は公知の自転車の操舵角９０°に及ばない。又操舵時（継手の屈折時）等速で回転を伝えられず、フレーム側保持部の解放は剛性に欠け操舵時に不安を与える。
【０００５】
フレームとフレーム内を貫通するハンドル軸のハンドルと、前輪上部のフレーム間に、各々の車輪軸方向に互いに相反する方向へ双方の剛性を保ってクランク状に湾曲させ、両クランク間に互いの距離を伸縮出来る2組のユニバーサルカップリングを設け、左右各々９０°まで自在に操舵でき、後輪駆動の乗車感覚で乗りこなせて、安定した走行が可能な前輪駆動自転車の駆動、操舵装置の提供。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
公知の後輪駆動自転車の前輪を操舵するハンドル軸とハンドル軸を支持するフレームにおいて、フレームを後輪の軸方向にクランク状に湾曲させ、ついでハンドル軸も上下にフレームの支持を受けた状態で、フレームのクランクと反対方向へ前輪の軸方向に同じくクランク状に湾曲させ、各々のクランクに各々の車輪の軸方向に軸受けを設け、双方のクランク内側に互いの距離が伸縮可能な２組のユニバーサルカップリングを直列に組み込み、双方のユニバーサルカップリングの軸端にスプロケットを設ける。ペダルをこいで発生した駆動力をペダルのスプロケットより、チェンでフレーム側のスプロケットに伝達し、ついでユニバーサルカップリングを経由した駆動力は、ハンドル軸側スプロケットより前輪軸に固定されたスプロケットへ伝達し前輪を駆動する。走行中のハンドル操作により前輪の方向を変えて進路変更すると同時に２組のユニバーサルカップリングの屈折角が変化する。２組のカップリングの屈折角の和の変化量は前輪の操舵角と同じで、ハンドル軸のスプロケットと前輪軸のスプロケットは常に同じ距離と平行の関係を維持して、いかなる操舵状態においてもユニバーサルカップリングが駆動力を伝達する。又ユニバーサルカップリングが直列に２組連結による総屈折角は１組のカップリング屈折角の２倍となる。１組のユニバーサルカップリングの屈折角が４５°であればハンドル操舵角は９０°となり、それは左右共自在に操舵が行える。又2組のユニバーサルカップリングを直列に連結することで、回転を等速に伝えることが出来る。すなわち後輪駆動自転車と同じ走行機能を備え、運動特性が上回ることが出来る。
【発明の効果】
【０００７】
公知の後輪駆動自転車と同じ走行機能を備え、運動特性が上回ることが出来る。すなわちハンドル操舵時に発生するブレーキ感が無くなり、登攀性能も向上し、操舵もスムーズに行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は図１において運転者がこぐ駆動力をペダルの第１スプロケット４から、第１チェン８によりフレーム側クランク１０−１の第２スプロケット５から第１ユニバーサルカップリング１６、第２ユニバーサルカップリング１７へ入力して、ハンドル軸側クランク１２−１の第３スプロケット６へ出力して第２チェン９を介して前車輪１の第４スプロケット７へ駆動力を伝達する。
【実施例】
【０００９】
図２において前輪駆動自転車において最も重要な、操舵中に駆動を伝える操舵駆動装置は図２においてフレーム側クランクを外方へ湾曲させ、同じくハンドル軸のクランク１２−１を反対へ湾曲させ、両クランク部に軸受１０−２、１２−２を設けユニバーサルカップリング１６、１７の２組を直列に支持し、各々の軸端１４、１５にスプロケット５、６を各々取り付ける。さらに詳しくはハンドル軸１２はフレーム１０にクランクの両軸端を支持された状態で湾曲させる。後輪駆動車に匹敵する剛性を保ち、ハンドルの操舵時において不安を感ぜずスムースに行える。
【００１０】
図３〜図５においてハンドルの操舵力と駆動力の伝達は、図３から順に直進状態、図４が右折状態で、ハンドル軸ユニバーサルカップリングは前輪と同体に屈折し、スプロケット６と前輪のスプロケット７と同距離、平行度を保つ。図５は逆に左折状態で同じくハンドル軸カップリングも前輪に同体で屈折しスプロケット６、７の距離、平行度を保つ。
【００１１】
公知の後輪駆動自転車は、ハンドルが右、左へ各々最大９０°操舵できることを本発明の前輪駆動車においても同等の操舵角が得られるよう、ユニバーサルカップリングが２組組み込まれる。図６〜８においてカップリングは球体２０と球面カップ１８、球面キャップ１９とトルクボール２１、トルクボール溝２２から構成されるシンプルなもので１組の屈折角は最大４５°が得られる。ハンドルの操舵角θは１組のカップリングにおいて
１／２θの屈折角が必要となり、２組合わせて屈折角がθを保てばよい。１組のングが最大４５°の屈折が可能であれば２組で９０°の屈折角、言い換えれば操舵角９０°が達成できる。勿論この状態でも駆動力を伝えることが出来る。
【００１２】
図６において両クランクに組み込まれたユニバーサルカップリング１６、１７は同型のカップリングであるが、カップリング内の球体２０の一方はスプライン軸２３で、一方の球体２０のスプライン穴２４にはまり込み駆動を伝え、同時に操舵時のカップリングの軸方向への移動に対応する。
【００１３】
さらに図７において黒点１３はハンドルの軸心を示し、操舵時にはこの黒点１３を中心としてハンドル軸側クランクを回転させる。黒点を中心として回転するとハンドル軸側の第２ユニバーサルカップリング１７はフレーム側第１ユニバーサルカップリング１６との距離を変化させる。すなわち操舵角が０°では最も離れ、右、左どちらでも操舵するとカップリング同志は距離を縮める。このカップリング間の距離の変化をスプライン軸２３とスプライン穴２４で伸縮して吸収してくれる。
【００１４】
これらのことは走行中にもハンドル操舵が出来、ハンドルと前車輪の一体化と同時に前輪駆動においても後輪駆動自転車と同様に前輪へ動力を伝達する。
【００１５】
ハンドルが操作されると、前輪と同時にハンドル軸側第３スプロケット６と第2チェン９の駆動系統が前車輪に伴って回動する。チェン、スプロケットに変わって歯付ベルト、プーリーを動力伝達に用いても良い
【００１６】
本発明の前輪操舵、駆動方式と公知の後輪駆動方式を組み合わせれば２輪駆動の自転車も可能である。
【００１７】
又、動力源を持ったバイクにも本発明の操舵、駆動装置の応用は十分に可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】前輪駆動自転車外観図
【図２】フレームとハンドル軸とユニバーサルカップリングの関係図
【図３】直進時のハンドルとユニバーサルカップリングの関連図
【図４】右折時のハンドルとユニバーサルカップリングの関連図
【図５】左折時のハンドルとユニバーサルカップリングの関連図
【図６】操舵角０°の時のユニバーサルカップリング図
【図７】操舵角６０°の時のユニバーサルカップリング図
【図８】操舵角９０°の時のユニバーサルカップリング図
【符号の説明】
【００１９】
１      前車輪
２      後車輪
３      ペダル
４      第１スプロケット
５      第２スプロケット
６      第３スプロケット
７      第４スプロケット
８      第１チェン
９      第２チェン
１０      フレーム
１０−１  フレーム側クランク
１０−２  フレーム側軸受
１１      ハンドル
１２      ハンドル軸
１２−１  ハンドル軸側クランク
１２−２  ハンドル軸側軸受
１３      ハンドル軸心
１４      軸端
１５      軸端
１６      第１ユニバーサルカップリング
１７      第２ユニバーサルカップリング
１８      球面カップ
１９      球面キャップ
２０      球体
２１      トルクボール
２２      トルクボール溝
２３      スプライン軸
２４      スプライン穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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