(57)【要約】【課題】従来の自転車のチェーン伝動装置と比べると自転車の小型化、コンパクト化を可能とし、取り扱い易く、自転車外観の多様性をもたらすことができる自転後輪駆動装置及びそれを搭載した自転車を提供する。【解決手段】自転車フレーム４の定位置に回転可能に支持されるクランク３１、クランク回転軸３１１に支持される駆動用太陽歯車３２、歯車３２より小径の従動遊星歯車３３、遊星歯車とともに回転する中間駆動摩擦輪３４、クランク回転軸３１１に相対回動可能に支持され、歯車３３及び摩擦輪３４を回転可能に支持する支持アーム３５とを備えており、アーム３５は、遊星歯車３３をそれが太陽歯車３２に噛み合い、太陽歯車３２の周囲を公転可能に支持するとともに、中間駆動摩擦輪３４を遊星歯車３３の公転によって自転車後輪周面に接触する位置Ｐ１と該位置から離れた下降位置Ｐ２との間を往復動可能に支持する自転車後輪駆動装置３及びこれを搭載した自転車Ａ。【選択図】　図１
2004114710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車フレームの定位置に回転可能に支持されるクランクと、
前記クランクの回転軸に支持される駆動用太陽輪と、
前記太陽輪に対する従動遊星輪と、
前記遊星輪とともに回転する中間駆動摩擦輪と、
前記クランク回転軸に相対回動可能に支持されるとともに前記遊星輪及び中間駆動摩擦輪を回転可能に支持する支持アームとを備えており、
前記支持アームは前記遊星輪を前記太陽輪に接触させて従動回転できるとともに該太陽輪の周囲に公転できるように支持し、前記中間駆動摩擦輪を該遊星輪の公転により自転車後輪周面に接触する位置と該位置から離れた下降位置との間を往復動可能に支持することを特徴とする自転車後輪駆動装置。
【請求項２】
前記太陽輪は太陽歯車であり、前記従動遊星輪は該太陽歯車に噛み合う遊星歯車である請求項１記載の自転車後輪駆動装置。
【請求項３】
前記クランクを自転車を走行させる方向に回転させるときには前記クランク回転軸から前記中間駆動摩擦輪への動力伝達を許すが、該中間駆動摩擦輪から該クランク回転軸への動力伝達は許さない一方向クラッチが前記クランク回転軸と前記太陽輪との間又は前記遊星輪と前記中間駆動摩擦輪との間に装着されている請求項１又は２記載の自転車後輪駆動装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載の自転車後輪駆動装置を備えた自転車。
【請求項５】
前記自転車は折り畳み式自転車である請求項４記載の自転車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自転車の後輪駆動装置及び自転車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自転車の一般的なものは、基本的には、ペダル付きクランクが自転車フレームの定位置に回転可能に支持され、該クランクの回転軸に駆動用の大歯車が設けられる一方、自転車後輪の回転軸に従動小歯車が設けられ、これら駆動用大歯車と従動小歯車に無端チエーンが巻き掛けられている。
【０００３】
自転車に乗った人がペダル付きクランクを回すことで、大歯車から後輪の小歯車に無端チエーンを介して動力が伝達され、後輪が回転して自転車が走行する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる基本構造を有する従来の自転車は、これを後輪側から見ると概ね図６に示す構造となっている。すなわち、ペダル付きクランク９１とともに回される駆動用大歯車９２との間に無端チェーン９４が巻き掛けられる従動用小歯車９３が後輪９５の回転軸９５１に設けられている。従動小歯車９３は、後輪９５に沿ってその外側に配置されて後輪軸９５１に設けられる。そのため、後輪軸９５１とその周囲構造を支持しているフレーム部分内側の左右幅Ｗ’が少なくとも従動小歯車９３を設けた分だけ大きくなる。
【０００５】
また、後輪９５の外側に配置された従動小歯車９３とクランク側の大歯車９２にはチェーン９４が巻き掛けられるので、そのチェーンも横に出っ張り、安全のためにチェーンカバーを設けるときは、それがさらに横に出っ張る。
【０００６】
なお、図６においてＢＫは後輪軸９５１に対し設けられたバンドブレーキ装置の主たる部分であり、９６は後輪９５を取り付ける自転車フレームの一部であり、９７はサドルである。自転車の他の部分は図示を省略している。
【０００７】
このようなチェーン伝動装置は自転車の小型化、コンパクト化の妨げとなっていた。特に、小型化、コンパクト化が求められる折り畳み式自転車においては、このような伝動装置はその妨げとなっていた。さらに、チェーンと歯車の間に他の物が噛み込み易いなど、自転車の取り扱いをそれだけ困難なものにしている。特に折り畳み式自転車の場合、折り畳み収納時等においてチェーンと歯車の間に他の物が噛み込み易いなど、折り畳み式自転車の取り扱いをそれだけ困難なものにしている。
【０００８】
また、チェーン伝動装置は見た目に、いかにも機械的で圧迫感があり、人によっては好ましい外観でない。
【０００９】
そこで本発明は従来の自転車のチェーン伝動装置と比べると自転車の小型化、コンパクト化を可能とし、取り扱い易く、自転車外観の多様性をもたらすことができる自転後輪駆動装置を提供することを課題とする。
【００１０】
また本発明はかかる自転車後輪駆動装置を採用し、それにより小型化、コンパクト化でき、扱い易く、自転車外観の多様性をもたらすことができる自転車、例えば折り畳み式自転車を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため本発明は、
自転車フレームの定位置に回転可能に支持されるクランクと、
前記クランクの回転軸に支持される駆動用太陽輪と、
前記太陽輪に対する従動遊星輪と、
前記遊星輪とともに回転する中間駆動摩擦輪と、
前記クランク回転軸に相対回動可能に支持されるとともに前記遊星輪及び中間駆動摩擦輪を回転可能に支持する支持アームとを備えており、
前記支持アームは前記遊星輪を前記太陽輪に接触させて従動回転できるとともに該太陽輪の周囲に公転できるように支持し、前記中間駆動摩擦輪を該遊星輪の公転により自転車後輪周面に接触する位置と該位置から離れた下降位置との間を往復動可能に支持する自転車後輪駆動装置を提供するとともに、かかる後輪駆動装置を備えた自転車、例えば折り畳み式自転車を提供する
前記太陽輪及び従動遊星輪は互いに接触して摩擦回転する摩擦輪でもよいが、動力伝達の確実、円滑化のために太陽輪は太陽歯車とし、従動遊星輪は該太陽歯車に噛み合う遊星歯車とすることが望ましい。
【００１２】
本発明の自転車後輪駆動装置及びそれを備えた自転車では、クランクを回転させていないときは駆動用の太陽輪は回転せず、遊星輪、中間駆動摩擦輪及びこれらを支持する支持フレームはそれらの自重により下降した位置をとる。このとき遊星輪は太陽輪の周囲を公転しつつ下降する。該下降位置では、中間駆動摩擦輪は自転車後輪から離れている。
【００１３】
この状態からクランクを自転車を前進走行させるための方向に回転させると、遊星輪が太陽輪の周囲を自転しつつ公転上昇し、これに伴って中間駆動摩擦輪が自転車後輪に接触する位置をとる。さらにクランクを前記方向に回転させ、太陽輪を回転させると、これに駆動されて遊星輪がさらに回転し、それにより中間駆動摩擦輪も回転し、この中間駆動摩擦輪が接触している自転車後輪が摩擦回転する。かくして自転車を前進走行させることができる。
【００１４】
この状態で、クランクの自転車を前進させる方向への回転を停止したり、若干逆回転させると、後輪に接触している中間駆動摩擦輪が後輪の惰性回転力により下方へ押され、これにより該中間駆動摩擦輪及び前記支持アームが下方へ回動し、遊星輪が太陽輪の周囲を公転しつつ該中間駆動摩擦輪及び遊星輪が下降した位置をとる。
【００１５】
自転車を前進走行させているときに、クランクの前記自転車前進方向への回転を停止したり、若干逆回転させようとするとき、或いは自転車前進走行速度に対応するクランク回転速度よりゆっくりとクランクを回すときに、中間駆動摩擦輪に接触してい自転車後輪が逆に中間駆動摩擦輪を回転駆動し、そのため、クランクが自転車前進方向に自転車走行速度に対応する速度で回転しようとする恐れがあるときは、例えば一方向クラッチを設けるとよい。
【００１６】
すなわち、前記クランクを自転車を走行させる方向に回転させるときには前記クランク回転軸から前記中間駆動摩擦輪への動力伝達を許すが、該中間駆動摩擦輪から該クランク回転軸への動力伝達は許さない一方向クラッチを前記クランク回転軸と前記太陽輪との間又は前記遊星輪と前記中間駆動摩擦輪との間に装着すればよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は本発明に係る折り畳み式自転車の概略構成を示している。
【００１９】
図２は図１の自転車の後輪駆動装置等を自転車ハンドル側から見た図であり、図３は自転車後輪及び後輪駆動装置等を後輪側から見た図である。
【００２０】
図示の自転車Ａは、前輪１、後輪２、後輪駆動装置３及びこれらを支持する自転車フレーム４等を備えている。
【００２１】
自転車フレーム４は前側の部分と後ろ側の部分とからなっている。
【００２２】
フレーム４の前側の部分は、前輪１を回転自在に支持するフォーク型の前輪支持部４１、これから立ち上がるハンドル支持部４２及びこれから後方へ延びる折り畳み部４３からなっている。ハンドル支持部４２にはハンドル５が着脱可能に、また、高さ調節可能に装着されている。
【００２３】
フレーム４の後ろ側の部分は、後輪２を回転可能に支持するとともに後輪駆動装置３を支持する略３角形状の部分４４、該部分４４から上方へ延びるサドル支持部４５及び前方へ延びる折り畳み部４６からなっている。
【００２４】
サドル支持部４５にはサドル６が脱着可能に、また、高さ調節可能に装着されている。
【００２５】
折り畳み部４３、４６はヒンジ４７で二つ折り可能に連結されており、レバー４７１の操作で、自転車使用のためにヒンジ４７を固定し、折り畳み部４３、４６を一直線状に保持したり、自転車を折り畳むために折り畳み部４３、４６を二つ折りできるようになっている。
【００２６】
後輪駆動装置３は、一対のペダル付きクランク３１、駆動用太陽歯車３２、従動遊星歯車３３、中間駆動摩擦輪３４、並びに歯車３３及び摩擦輪３４を支持する支持アーム３５を含んでいる。
【００２７】
ペダル付きクランク３１は自転車フレーム４の後輪及び後輪駆動装置を支持する部分４４の、図１中の下部右の定位置に回転可能に支持されている。太陽歯車３２は該クランクの回転軸３１１にそれとともに回転するように設けられている。支持アーム３５はその一端部がクランク回転軸３１１に、それに対し相対回転可能に支持されており、該支持アームの他端部に遊星歯車３３及び中間駆動摩擦輪３４が該アームに対し相対回転可能に支持されている。遊星歯車３３及び中間駆動摩擦輪３４は同軸上にあり、一緒に回転する。
【００２８】
遊星歯車３３は太陽歯車３２より小径であり、中間駆動摩擦輪３４は遊星歯車３３より大径であり、太陽歯車３２より小径である。本例では、クランク３１及び太陽歯車３２の１回転につき遊星歯車３３及び中間駆動摩擦輪３４が３回転する。なお、太陽歯車３２と遊星歯車３３及び中間駆動摩擦輪３４間の回転比はこれに限定されない。自転車を走行させ得るのであれば、他の値に設定してもよい。
【００２９】
支持アーム３５は、遊星歯車３３をそれが太陽歯車３２に噛み合って回転できるように支持しており、これにより遊星歯車３３は太陽歯車３２の周囲を自転しつつ公転できる。
【００３０】
中間駆動摩擦輪３４は遊星歯車３３の公転により、その周面が自転車後輪２の周面に接触する位置Ｐ１と該位置から離れた下降位置Ｐ２との間を往復動できる。
【００３１】
自転車の他の部分は図示を省略している。
【００３２】
図１に示す自転車Ａは、クランク３１を回転させていないときは駆動用の太陽歯車３２も回転しない。このとき、遊星歯車３３、中間駆動摩擦輪３４及びこれらを支持する支持アーム３５は、図１に破線で示すように、それらの自重により、該遊星歯車が太陽歯車３２の周囲を公転しつつ下降した位置をとり、これに伴って中間駆動摩擦輪３４も自転車後輪２から離れた下降位置Ｐ２をとる。
【００３３】
この状態からクランク３１を自転車Ａを前進走行させるための方向（図１中時計回り方向）に回転させると、遊星歯車３３が太陽歯車３２の周囲を自転しつつ公転上昇し、これに伴って中間駆動摩擦輪３４が自転車後輪２に接触する位置Ｐ１をとる。さらにクランク３１を図中時計方向に回転させ、太陽歯車３２を回転させると、これに駆動されて遊星歯車３３がさらに回転し、それにより中間駆動摩擦輪３４も回転し、この中間駆動摩擦輪３４が接触している自転車後輪２が摩擦回転する。かくして自転車Ａを前進走行させることができる。
【００３４】
この状態で、クランク３１の前記方向への回転を停止したり、若干逆回転させたりすると、後輪２に接触している中間駆動摩擦輪３４が後輪２の惰性回転力により下方へ押され、中間駆動摩擦輪３４及び支持アーム３５が下方へ回動し、遊星歯車３３が太陽歯車３２の周囲を下方へ向け公転する。かくして中間駆動摩擦輪３４及び遊星歯車３３が共に下降した位置Ｐ２をとる。この状態で後輪２は自由に回転できる。
【００３５】
図１に示す自転車Ａは所定の場所に収納するとき等には、ハンドル５及びサドル６を自転車フレーム４から取り外し、自転車フレーム部分４３及び４６をヒンジ４７の部位で二つ折りすることができる。その逆に組み立てもできる。
【００３６】
以上説明した後輪駆動装置３及びこれを採用している自転車Ａにおいては、その自転車フレーム後ろ側の部分４４における後輪２を支持する部分４４１の内幅Ｗ１（図３参照）は、従来のチェーン伝動装置及びそれを採用する自転車の場合の内幅Ｗ’（図６参照）に比べると後輪外側に従動小歯車を設ける必要がない分、小さい幅で足り、それだけ自転車を小型化、コンパクト化できる。
【００３７】
なお、自転車Ａでは、自転車フレームの後輪支持部分４４１の内幅を一層小さく、コンパクト化するために、後輪用ブレーキについてはバンドブレーキではなく、後輪リムを両側から挟むことができるタイプの、それ自体知られているブレーキを採用することにしている。しかし、バンドブレーキを採用したとしても、フレーム部分４４１の内幅Ｗ１はなお従来の内幅Ｗ’より小さくできる。
【００３８】
それには限定されないが、例えば、摩擦輪３４の幅（厚さ）を３０ｍｍ〜４０ｍｍに、太陽歯車３２及び遊星歯車３３の各幅（厚さ）を１５ｍｍ程度に形成することで、これら太陽歯車３２、遊星歯車３３及び摩擦輪３４の組み合わせ幅を、図４に示すように、フォーク形の前輪支持部４１の内幅Ｗ２（一般的には９２ｍｍ程度）の内側に納まる幅にすることが可能であり、それだけ自転車を小型化、コンパクト化できる。
【００３９】
また、従来のチェーン伝動装置を採用する自転車と比べると、横に出っ張るチェーンやチェーンカバーを必要としないので、その点でも自転車を小型化、コンパクト化できる。
【００４０】
さらに、以上説明した後輪駆動装置３やそれを採用している自転車Ａは後輪駆動に中間駆動摩擦輪３４による摩擦伝動を利用しているので、チェーン伝動装置やそれを採用する自転車のようにェーンと歯車の間に他の物が噛み込み易いという問題はなく、取扱いがそれだけ容易である。特に図示のような折り畳み式自転車の場合、折り畳み、収納等における取扱いが容易である。
【００４１】
また、チェーン伝動装置とは異なる伝動装置を採用しているので、自転車外観の多様性をもたらすことができる。
【００４２】
図１に示す自転車Ａにおいて、自転車を前進走行させているときに、クランク３１の自転車前進方向への回転を停止したり、若干逆回転させようとするときに、中間駆動摩擦輪３４に接触している後輪２が逆に中間駆動摩擦輪３４を回転駆動し、そのため、クランク３１が自転車前進方向に回転しようとする恐れがあるときは、安全のため、例えば一方向クラッチを設けることができる。
【００４３】
図５は自転車Ａにおいて一方向クラッチを設けたものの１例を示している。図５の自転車Ｂでは、クランク３１を自転車を走行させる方向に回転させるときにはクランク回転を太陽歯車３２に伝達する一方、クランク３１の太陽歯車３２に対する相対的逆回転を許す一方向クラッチＣＬを介して太陽歯車３２をクランク回転軸３１１に支持している。
【００４４】
かかる一方向クラッチＣＬはそのように機能するものであればよいが、図５の例では、従来から自転車の後輪に対し使用されてきたものと基本構造を同じくするものである。
【００４５】
かかる一方向クラッチＣＬを設けることで、自転車走行中にクランク３１の回転を止めたり、逆回転させたり、後輪２側から太陽歯車３２が回転駆動される状態で太陽歯車３２の回転速度より遅い速度でゆっくりクランク３１を回したりすることができる。
【００４６】
図５の自転車Ｂでは一方向クラッチＣＬをクランク回転軸３１１と太陽歯車３２との間に装着しているが、遊星歯車３３と摩擦輪３４との間、さらに言えば、ここでは支持アーム３５に回転可能に支持された遊星歯車３３の回転軸と摩擦輪３４との間などに設けてもよい。
【００４７】
また、自転車Ｂでは、支持アーム３５の下降位置を適当に制限して自転車走行開始を円滑化するための、また、支持アーム３５等の下降量を安全のため制限するためのアームストッパ７１を設けてある。ストッパ７１は自転車フレーム部分４４から突設したストッパ支持腕７に支持されている。このストッパ７１により支持アーム３５の下降位置は前記の位置Ｐ２より上方の位置Ｐ２’とされる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によると、従来の自転車のチェーン伝動装置と比べると自転車の小型化、コンパクト化を可能とし、取り扱い易く、自転車外観の多様性をもたらすことができる自転後輪駆動装置を提供することができる。
【００４９】
また本発明はかかる自転車後輪駆動装置を採用し、それにより小型化、コンパクト化を可能とし、扱い易く、自転車外観の多様性をもたらすことができる自転車、例えば折り畳み式自転車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自転車の１例の概略側面図である。
【図２】図１の自転車の後輪駆動装置及び後輪等を自転車ハンドル側から見た図である。
【図３】図１の自転車の自転車後輪及び後輪駆動装置等を後輪側から見た図である。
【図４】
図１の自転車の前輪等を自転車前側から見た図である。
【図５】
本発明に係る自転車の他の例の後輪駆動装置部分等の側面図である。
【図６】
従来の自転車における後輪及びチェーン伝動装置等を自転車背後から見て概略
的に示す図である。
【符号の説明】
Ａ、Ｂ　折り畳み式自転車
１　自転車前輪
２　自転車後輪
３　後輪駆動装置
３１　ペダル付きクランク
３１１　クランク回転軸
３２　駆動用太陽歯車
３３　従動遊星歯車
３４　中間駆動摩擦輪
３５　支持アーム
４　自転車フレーム
４１　前輪支持部
４２　ハンドル支持部
４３　折り畳み部
４４　後輪及び後輪駆動装置を支持するフレーム部分
４５　サドル支持部
４６　折り畳み部
４７　ヒンジ
４７１　ヒンジ操作レバー
５　ハンドル
６　サドル
ＢＫ　後輪バンドブレーキ装置の主要部分
ＣＬ　クラッチ
７　ストッパ支持腕
７１　アームストッパ
Ｐ１　摩擦輪３４の後輪接触位置
Ｐ２、Ｐ２’摩擦輪３４の下降位置
【図１】
2004114710.tif 000003
【図２】
2004114710.tif 000004
【図３】
2004114710.tif 000005
【図４】
2004114710.tif 000006
【図５】
2004114710.tif 000007
【図６】
2004114710.tif 000008