(57)【要約】本発明は前輪駆動自転車に関する。この自転車はモーター駆動スクーターとしても機能して、駆動ベルトがチェーンを介して前輪に動力を伝達して、フレームのヘッドチューブ外に延長される前フォークにより方向調整が行われる。本発明はまたこのような自転車の作動方法に関することでもある。ベルトやチェーンなどの連結部形態である稼動連結部がペダルやモーターで生じた動力を前輪に伝達する。ベルトはフレームや前フォークに囲まれて干渉や破損が防止されるようにする。チェーンは前輪を駆動するのに用いられる。ヘッドチューブ外に前フォークが延長するためヘッドチューブがフレームから前フォークまでの連結部役割をしながらも、前輪の方向調整を妨害しないため、前輪の全範囲運動が可能である。【選択図】 図７
2010529931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪と後輪と；
前輪を動かして方向を調整するための前フォークと；
前フォークと後輪が結合されるフレームと；
前輪に動力を供給して、前輪と後輪間に位置するフレーム；及び
ステアリングメカニズムと；を含んで、
前記前フォークはフレームの固定ヘッドチューブに連結され、前輪に動力を伝達する稼動連結部の一部分が前記クランクと前輪間でフレーム内部に囲まれて、前記前フォークは固定ヘッドチューブを貫通しなくてステアリングメカニズムに固く結合することを特徴とする自転車。
【請求項２】
前記前フォークが固定ヘッドチューブを部分的に囲む強固なコネクタを含むことを特徴とする請求項１に記載の自転車。
【請求項３】
前記コネクタが複数のブラケットの穴を貫通する複数の締結具を含むことを特徴とする請求項２に記載の自転車。
【請求項４】
前記ブラケットそれぞれがヘッドチューブの外形と一致するように曲がったことを特徴とする請求項３に記載の自転車。
【請求項５】
前記複数の締結具それぞれが多様な長さを有することを特徴とする請求項４に記載の自転車。
【請求項６】
前記稼動連結部が複数の連結部が直列に連結されることを特徴とする請求項１に記載の自転車。
【請求項７】
前記複数の稼動連結部が一つ以上のベルトと一つのチェーンを含んで、複数のベルトの中の少なくとも一つはフレームで囲まれることを特徴とする請求項６に記載の自転車。
【請求項８】
前記複数の稼動連結部が一つ以上のベルトと一つのチェーンを含んで、複数のベルトの中の少なくとも一つは前フォークに囲まれることを特徴とする請求項６に記載の自転車。
【請求項９】
前記複数の稼動連結部が一つ以上のベルトが一つ以上のチェーンと直列に連結されることを特徴とする請求項６に記載の自転車。
【請求項１０】
前記ヘッドチューブが前輪上の前フォークを分割することを特徴とする請求項１に記載の自転車。
【請求項１１】
前記前フォークがヘッドチューブを一部囲むことを特徴とする請求項１に記載の自転車。
【請求項１２】
クランクにモーターを連結してモーター駆動スクーターで作用することを特徴とする請求項１に記載の自転車。
【請求項１３】
前輪と後輪間に位置して前輪に連結されたクランクに動力を供給する段階と；
前輪と後輪間のフレームのヘッドチューブに一部囲まれた稼動連結部を介して前輪に動力を伝達する段階；及び
前輪上のヘッドチューブを囲んだまま前輪を動く前フォークを介して方向を調整する段階と；を含むことを特徴とする自転車作動方法。
【請求項１４】
前記方向調整段階で前フォークが前輪上のヘッドチューブを囲むことを特徴とする請求項１３に記載の自転車作動方法。
【請求項１５】
前記前フォークが複数のブラケットの穴を貫通する複数のコネクタによりヘッドチューブの周りに連結されることを特徴とする請求項１３に記載の自転車作動方法。
【請求項１６】
前記前フォークが複数の曲がったブラケットの穴を貫通する複数のコネクタによりヘッドチューブの周りに連結されることを特徴とする請求項１３に記載の自転車作動方法。
【請求項１７】
前記動力伝達段階で前輪に直列連結された複数の稼動連結部を介して動力を伝達して、複数の稼動連結部の中の少なくとも一つはクランクと前輪間のフレームに一部囲まれてまたフレームのヘッドチューブに囲まれることを特徴とする請求項１３に記載の自転車作動方法。
【請求項１８】
前記動力伝達段階で直列連結された二個のベルトと一つのチェーンを介して前輪に動力を伝達するが、一側ベルトはクランクと前輪間のフレームに囲まれてまた前フォークのブレイドに囲まれることを特徴とする請求項１７に記載の自転車作動方法。
【請求項１９】
前記動力供給段階でクランクにモーターを連結して自転車をモーター駆動スクーター役割をするようにすることを特徴とする請求項１３に記載の自転車作動方法。
【請求項２０】
前輪と後輪と；
前輪と後輪が連結されるヘッドチューブを含むフレームと；
前輪に動力を供給して、前輪と後輪間に位置するクランク；及び
前輪に動力を伝達する複数の稼動連結部と；を含んで、
一側連結部はクランクと前輪間のフレームに囲まれてまた前フォークにも囲まれて、前輪を動かして自転車の方向調整をして；
前記前フォークはヘッドチューブを包みながら複数のブラケットを結合するコネクタを介してヘッドチューブに設置されることを特徴とする自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は前輪駆動自転車に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代的な自転車は都心出退勤はもちろんレジャー用として効果的な移動手段である。最近多く流行するオフロードライディング（off-road riding）には拡幅タイヤとさらに強いフレームが必要である。この場合、牽引力を高めるために前輪駆動や二輪駆動自転車が多く開発されたが、これら２種の方式全て市場を続けて妨害する。
【０００３】
パティソン（Pattison）の米国特許４，４７９，６６０号で開示された二輪駆動自転車は前輪と後輪両側をベルトで駆動する。両側輪に動力を均等に維持する既存の問題点以外にも、両側ベルト全て露出式であって、前輪ベルトでは自転車の方向調整が不十分に行われる。
【０００４】
クリスティニ（Christini）の米国特許６，１８１，８５５号で開示された二輪駆動自転車は前輪に駆動力を伝達するために後輪駆動機構を一部包むフレームを大きくて長く形成した。この発明は既存の前フォークをヘッドチューブ（head tube）を介してフレームに付着した。
【０００５】
エフラント（Efflandt）の米国特許６，５８８，７８６号に開示された前輪駆動自転車は後輪で方向を調節する。チェーンが露出される問題が相変らず存在して、反対側輪で方向調整される自転車の乗り方を学ばなければならないという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許４，４７９，６６０号
【特許文献２】米国特許６，１８１，８５５号
【特許文献３】米国特許６，５８８，７８６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
必要であることは全範囲方向調整が可能な効率的な前輪駆動自転車である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、本発明の前輪駆動自転車の多くの実施形態に対して説明するが、この自転車はモーター駆動スクーターとしても機能して、駆動ベルトがチェーンを介して前輪に動力を伝達して、フレームのヘッドチューブ外に延長される前フォークにより方向調整が行われる。本発明はまたこのような自転車の作動方法に関することでもある。ベルトやチェーンなどの連結部形態である稼動連結部がペダルやモーターで生じた動力を前輪に伝達する。ベルトはフレームや前フォークに囲まれて干渉や破損が防止されるようにする。チェーンは前輪を駆動するのに用いられる。ヘッドチューブ外に前フォークが延長するためヘッドチューブがフレームから前フォークまでの連結部役割をしながらも、前輪の方向調整を妨害しないため、前輪の全範囲運動が可能である。
【０００９】
以下、添付図面を参照して本発明に対して詳細に説明するが、あくまでも例を挙げて説明したものであるだけであってこのような説明に本発明の範囲が限られるのではない。本発明の範囲はあくまでも請求範囲によってのみ限定されることをわからなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明による前輪駆動自転車の２種類実施形態の側面図；
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明による前輪駆動自転車の２種類実施形態の側面図；
【図２Ａ】図２Ａは駆動機の断面図であって、
【図２Ｂ】図２Ｂは図２Ａの展開図；
【図３Ａ】図３Ａは前輪に動力を供給して駆動ベルトがボディーチューブを介して回転する方法を示す概略図であって、
【図３Ｂ】図３Ｂは、駆動ベルトが直線形ボディーチューブを介して回転する方法を示す概略図；
【図４Ａ】ヘッドチューブと前フォーク間の連結関係を示している展開図；
【図４Ｂ】ステアリングブラケットの概略図；
【図５】二個のベルトと一個のチェーンでなった前輪駆動システムの断面図；
【図６】駆動ベルトと電動ベルト間のスイベル駆動軸連結部が前輪に挿入される方式を示す図面；
【図７】駆動ベルトと電動ベルト間のスイベル駆動軸連結部が前輪に挿入される方式を示す図面；
【図８】モーターで動力を供給する二重駆動システムの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１Ａの自転車１００Ａはフレーム１０２が構造的支持台役割をする。フレーム１０２は前輪１１０付近のヘッドチューブ１０４とボディーチューブ１２８Ａを具備する。フレーム１０２のヘッドチューブ１０４に前フォーク１１４が連結される。前輪１１０に連結された前フォーク１１４にハンドルバー１１６が連結される。後輪１０８はサドル１０６付近でフレーム１０２に連結される。図面にはクランクペダル１２０がクランクチューブ１３０に結合されている駆動機１１２が図示されている。
【００１２】
後に詳細に説明するが、全体や一部がフレーム１０２や前フォーク１１４の中に囲まれたベルト駆動機がチェーン駆動機を作動させて前輪１１０に動力を伝達する。図１Ａで、ボディーチューブ１２８Ａ内部の駆動ベルト３０５（図３Ａに示される）はクランクペダル１２０が動けば動作するように設置される。駆動ベルト３０５の動作は電動ベルト５１５の動作に影響を与える（図３Ａ参照）。電動ベルト用スプロケット（sprocket）の回転軸１２６を図１Ａで見ることができる。電動ベルト用の他のベルトスプロケットの回転軸は上部チェーンスプロケット１３２の回転軸と同一線上にある。電動ベルト５１５の動作はスイベル駆動軸５１０を介してチェーン５４０の動作に影響を与えて、前輪１１０を作動させる。ギヤ比を変えるためにチェーン５４０に変速機１２２、１２４を連結する。
【００１３】
前輪１１０に同軸で結合した下部チェーンスプロケット１１８は従来と同様に駆動型ホイールハブ（wheel hub；図示せず）に結合される。後輪１０８はフリーホイールハブ（free wheel hub；図示せず）に結合される。既存の自転車は前輪でない後輪を駆動するが、示された実施形態では前輪１１０を駆動して後輪１０８は力を受けない無動力型である。
【００１４】
図１Ｂの自転車１００Ｂは図１Ａの自転車１００Ａと同様であるがボディーチューブ１２８Ｂが直線形である点だけ異なる。図１Ａでボディーチューブ１２８Ａは前輪１１０側に若干曲がったが、直線形のボディーチューブ１２８Ｂは曲がった部分がない。ボディーチューブ１２８Ａ、１２８Ｂに対しては図３Ａ〜図３Ｂで詳細に説明する。
【００１５】
図２には駆動機１１２の細部事項が示された。図２Ａのクランクアーム２０５は（図１に示された）クランクペダル１２０からつながったものであって駆動ベルトスプロケット２２０Ａを回転させるのに用いられる。駆動ベルトスプロケット２２０Ａはブラケット（２１５；bracket）によりクランクアーム２０５に固定される。ベアリング２３５とベアリングカップ２４０はクランクアーム２０５の回転摩擦を減らすのに助けになるが、特に皿頭ねじ２５５により元の位置に固定された圧力板２５０が壁面のように作用しながらペダル１２０はもちろんクランクアーム２０５と共に回転するためである。
【００１６】
図２Ａの展開図である図２Ｂによれば、ブラケット２１５がボルト２１０でクランクアーム２０５に結合されて、ボルトは駆動ベルトスプロケット２２０Ａに締められるので、結局駆動ベルトスプロケットがクランクアームに固く結合してスプロケットとクランクアーム間に回転差がなくなる。
【００１７】
図３Ａは、ベルト−チェーン駆動機の一例が図示されている。ボディーチューブ１２８Ａとヘッドチューブ１０４の内部に駆動ベルト３０５を配置して、駆動ベルト３０５は駆動ベルトスプロケット２２０Ａ、二個のベルトガイドスプロケット３２０、被動ベルトスプロケット２２０Ｂ及び二個のベルトプーリ３２５の周りを回転する。被動ベルトスプロケット２２０Ｂが回転すればスイベルベルト軸５１０を介して上部電動ベルトスプロケット３６０が回転する。
【００１８】
ここで、電動ベルト５１５は上部ベルトスプロケット３６０と下部電動ベルトスプロケット３６５間を回転する。当分野に知られた通り、変速機１２４が同軸の上部チェーンスプロケット５３０を介してチェーン５４０と下部電動ベルトスプロケット３６５間の回転作用を調節する。
【００１９】
図３Ｂは、直線形ボディーチューブ１２８Ｂとヘッドチューブ１０４の内部の駆動ベルト３０５の回転を示す。図示したように、駆動ベルト３０５は駆動ベルトスプロケット２２０Ａ、方向調整ベルトスプロケット２２０Ｃ、被動ベルトスプロケット２２０Ｂ及びベルトプーリ３２５の周りを回転する。被動ベルトスプロケット２２０Ｂは図３Ａと３Ｂの軸１２６の周りを回転して、ベルトプーリ３２５は駆動ベルト３０５の方向をフレーム１０２内部で可能な限り折って変える。
【００２０】
図４Ａは、ヘッドチューブ１０４と前フォーク１１４間の連結関係を示している展開図である。スプライン４１６が付いているハンドルバー１１６はヘッドポスト開口部４３０で上部ステアリングブラケット４２０Ａと結合する。ハンドルバー１１６はねじ４５０で前フォーク１１４に固定される。ヘッドチューブ１０４の上端とベアリング２３５上にベアリングカップ（２４０；bearing cup）をかぶせる。ヘッドチューブ１０４の下部からヘッドチューブ１０４に下部ステアリングブラケット２４０Ｂを嵌挿する。下部ステアリングブラケット２４０Ｂはベアリングカップ２４０を含むが、このベアリングカップはベアリング２３５に挿入される。図示したように、複数のナット４１８Ａとボルト４１８Ｂにより上部及び下部ステアリングブラケット４２０Ａ、４２０Ｂがお互い強力に結合する。これらボルト４１８Ｂはガイドホール（４２５；guide hole）を貫通する。
【００２１】
前フォーク１１４のブレイド（４１４；blade）は下部ステアリングブラケット４２０Ｂの下にのびて下がる。電動ベルト５１５は一側ブレイド４１４の内に位置することが良い。
【００２２】
図４Ｂにはさまざまなステアリングブラケット４２０が示されたが、複数のガイド４６０がボルト４１８Ｂを包みながらそれぞれのガイドの長さだけ上下部ステアリングブラケット４２０Ａ、４２０Ｂを互いに分離する。図示したように、ブラケット対４７０には設置された時離隔距離４７５を有する一定の長さのガイド４６０が含まれる。図示したように、ブラケット対４７０Ｂのガイド４６０は長さが異なってブラケット４２０Ａ、４２０Ｂが曲がって、設置された時ブラケット４２０Ａ、４２０Ｂ間に所定の角度４８０が形成される。当業者ならばよくわかるだろうが、さまざまな長さのガイド４６０に合うようにさまざまな長さのボルト４１８Ｂを用いることができる。
【００２３】
図５には前輪駆動システムの一例が示された。駆動ベルト３０５は方向調整ベルトスプロケット２２０Ｃと被動ベルトスプロケット２２０Ｂ間に設置される。スイベル駆動軸５１０が被動ベルトスプロケット２２０Ｂを上部電動ベルトスプロケット５２５Ａに連結して回転を伝達する。スイベル駆動軸５１０は上部電動ベルトスプロケット５２５Ａに対してすべり可能に連結していて、ハンドルバー１１６と前フォーク１１４が回転しながら生じる運動を収容することができる。
【００２４】
電動ベルト５１５は上下部の二個スプロケット５２５Ａ、５２５Ｂ間を回転する。下部スプロケット５２５Ｂは連結部５２０Ａと同様にすべり連結部５２０Ｂを介して電動チェーンスプロケット５３０に連結される。ギヤ変換中に変速機１２２、１２４が作用した時すべり連結部５２０Ｂのため電動チェーンスプロケット５１５の運動が起きることができる。チェーン５４０は電動チェーンスプロケット５１５と前輪スプロケット５３５間を回転する。前輪スプロケット５３５は前軸５４５を中心にして回転して駆動輪ハブ（図示せず）を介して前方リム（５５０；rim）に連結されるが、このような構造は当業者によく知られたものである。図面では左側ブレイド４１４が電動ベルト５１５を囲んでいることで示されたが、場合によっては右側ブレイドを利用することもする。
【００２５】
図６〜図７は、図４〜５の詳細度である。ベアリングカップ２４０がベアリング２３５に挿入されていて、図示していない上部ステアリングブラケット４２０Ａにより前フォーク１１４の上端部にヘッドチューブ１０４が結合される。
【００２６】
カルダンジョイント（cardan joint）とも言うユニバーサルジョイント（６０５；universal joint）は下部電動ベルトスプロケット５２５Ｂとの連結のためのスプライン６２５を内部に備えていることで、スイベル駆動軸５１０にピボット運動を提供する。スイベル駆動軸の他端部にあるスプライン６２５は上端部にストッパー６１０が付いている上部電動ベルトスプロケット５２５Ａを介してすべり連結部５２０Ａの直線運動を許すことによって、回転する間スイベル駆動軸５１０が上部電動ベルトスプロケット５２５Ａを引くことができないようにする。
【００２７】
同様に、下部電動ベルトスプロケット５２５Ｂの下端部にもすべり連結部５２０Ｂから軸が引かれることを防止するストッパー６２０がある。被動ベルトスプロケット２２０Ｂはベアリングと一体であるブラケットに打ち込まれたねじにより固定されることが好ましい。このブラケットはスイベル駆動軸５１０の向い側に配置される。
【００２８】
図８は、図２Ｂの二重駆動（dual drive）の実施形態を示している。駆動ベルトスプロケット２２０Ｂと共に、モーターの被動ベルトスプロケット８０５がモーター８１０により駆動されるベルト８０８により回転する。モペット（moped）分野ではたいていモーター８１０をサドル１１６後側のフレーム１０２に設置する。このモーター８１０が前輪１１０に全ての動力を供給したり、ペダルとモーター８１０を共に動力源で用いることもできる。一例で、駆動ベルトスプロケット２２０Ａはフリーホイール（free-wheel）スプロケットである。一方、ペダル１２０はモーターが作動する時足を上げて置くために固定された位置に掛かることが好ましい。当業者ならば分かるだろうが、モーター被動ベルトスプロケット８０５が駆動ベルト３０５を駆動することができるようにペダルを完全にモーターに変えることもできる。一例で、モーター８１０を車両側面に設置して、ペダル１２０とクランクアーム２０５は多くの図面のように設置して、モーター８１０がクランクアーム２０５の軸を回転させることができる。一方、モーター８１０をフレームの中央部や他の位置に設置することもできる。当業者ならば分かるように、ペダル１２０とクランクアーム２０５が駆動機１１２内部で適当な大きさのモーターで代替すれば、本発明の前輪駆動型自転車１００がモータースクーターに変わる。また、この自転車１００が前輪駆動型モーターサイクル役割をすることもできるので、この場合フレーム１０２とモーター８１０は適当な大きさを有するものである。
【図１Ａ】
2010529931.tif 000003
【図１Ｂ】
2010529931.tif 000004
【図２Ａ】
2010529931.tif 000005
【図２Ｂ】
2010529931.tif 000006
【図３Ａ】
2010529931.tif 000007
【図３Ｂ】
2010529931.tif 000008
【図４Ａ】
2010529931.tif 000009
【図４Ｂ】
2010529931.tif 000010
【図５】
2010529931.tif 000011
【図６】
2010529931.tif 000012
【図７】
2010529931.tif 000013
【図８】
2010529931.tif 000014
【国際調査報告】
2010529931.tif 000015