(57)【要約】【課題】特に低速走行における前輪の安定性を著しく低下させるおそれのない折りたたみ式自転車を提供する。【解決手段】この折りたたみ式自転車１は、ダイヤモンドフレーム２を備えており、前記ダイヤモンドフレーム２のヘッドチューブ２２まわりに回転可能に取り付けられたフロントフォーク２７のオフセット量とヘッド角とホイール径とに基づくトレール量が正の値となる範囲内で、該オフセット量を大きく設定したものである。その結果、特に低速走行における前輪５の安定性を著しく低下させるおそれがなくなる。【選択図】図１
2013199261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤモンドフレームを備えた折りたたみ式自転車であって、
前記ダイヤモンドフレームの先端の上下軸まわりに回転可能に取り付けられたフロントフォークのオフセット量とヘッド角とホイール径とに基づくトレール量が正の値となるように、該フロントフォークの形状寸法を設定したことを特徴とする折りたたみ式自転車。
【請求項２】
前記トレール量が正の値となる範囲内で、前記フロントフォークのオフセット量を大きく設定したことを特徴とする請求項１記載の折りたたみ式自転車。
【請求項３】
前記オフセット量Ｌ２は、
Ｌ２<Ｒ・ｃｏｓθ
で求めることを特徴とする請求項２記載の折りたたみ式自転車。
ただし、θはヘッド角、Ｒはホイール径である。
【請求項４】
自転車の使用時には前記フロントフォークを一旦前記上下軸の前方に向けてから第一所定角度だけ屈曲させて下方に向けるとともに、自転車の折りたたみ時には前記フロントフォークを一旦前記上下軸の後方に向けてから前記第一所定角度よりも大きい第二所定角度だけ屈曲させて下方に向けるようにしたことを特徴とする請求項１記載の折りたたみ式自転車。
【請求項５】
前記フロントフォークの屈曲部分に弾性体を介在させて前記第一所定角度を規制するようにしたことを特徴とする請求項４記載の折りたたみ式自転車。
【請求項６】
前記第二所定角度を可変としたことを特徴とする請求項４又は５記載の折りたたみ式自転車。
【請求項７】
左右に延びるハンドルの中央をＵ字状に形成しておき、該ハンドルを後方に転倒させたときに、該ハンドルがシートポストと干渉しないように構成したことを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の折りたたみ式自転車。
【請求項８】
前記転倒させたハンドルを、シートポストに昇降自在に取り付けられたシートで押し付けて固定するように構成したことを特徴とする請求項７記載の折りたたみ式自転車。
【請求項９】
前記フロントフォークの先端が前記上下軸に対して前下方に向いているときには、前記フロントフォークを前記上下軸まわりに回転させて該フロントフォークの先端を後下方に向ける第一モードと、前記第一モードで先端を後下方に向けた前記フロントフォークの中間部で復元可能に折り曲げて該フロントフォークの先端をさらに後上方に向ける第二モードとを備えたことを特徴とする請求項１記載の折りたたみ式自転車。
【請求項１０】
前記フロントフォークの中間部に該フロントフォークを復元可能に折り曲げるための継手を設けたことを特徴とする請求項９記載の折りたたみ式自転車。
【請求項１１】
前記ダイヤモンドフレームを軽量部材で構成したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の折りたたみ式自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤモンドフレームを備えた折りたたみ式自転車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常の自転車は、フレームの剛性確保のために、複数本の細いチューブをひし形に組んだ、いわゆるダイヤモンドフレームを採用しているものが多いが、折りたたみ式の自転車は、１本の太いチューブからなる、いわゆるコアフレームを採用しているものが多い（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
折りたたみ式の自転車では、折りたたみ時のコンパクト化を優先したからである。しかしながら、コアフレームを採用した折りたたみ式自転車は、コンパクトにはなっているものの、そのコアフレームが重いから、必ずしも持ち運びが容易であるとはいえない。
【０００４】
そこで、通常の自転車と同様のダイヤモンドフレームを採用した折りたたみ式自転車が開発されている（例えば特許文献２参照）。ここでは、フロントフォークを特殊形状として、折りたたみ時にできるだけ小さくなるようにしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、自転車の前輪の安定性は、ハンドル操作に少なからぬ影響を与えるといわれるトレール量で決定される。トレール量とは、フロントフォークのオフセット量とヘッド角とホイール径とに基づいて設定されるものである。
【０００６】
このトレール量と重量との積が前輪の直進運動を継続させるためのモーメントとして作用することで、例えばハンドルを持たない場合でも前輪の直進運動を維持することができる。そして、トレール量が０の場合には、前輪の直進運動を継続させるためのモーメントが作用しないので、特に低速走行における前輪の安定性を著しく低下させる。
【０００７】
前記特許文献１，２では、いずれもトレール量についてはまったく考慮されていないから、フロントフォークのオフセット量の大きさのいかんによっては、前輪の安定性が著しく低下するおそれがあった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みたものであり、その目的とするところは、軽量化とコンパクト化との調和を図りつつ、特に低速走行における前輪の安定性を著しく低下させるおそれのない折りたたみ式自転車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ダイヤモンドフレームを備えた折りたたみ式自転車であって、前記ダイヤモンドフレームの先端の上下軸まわりに回転可能に取り付けられたフロントフォークのオフセット量とヘッド角とホイール径とに基づくトレール量が正の値となるように、該フロントフォークの形状寸法を設定したことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、ダイヤモンドフレームが備えられたので、コアフレームを備えた場合に比べてより軽量化が図られる。また、本発明によれば、前記ダイヤモンドフレームの先端の上下軸まわりに回転可能に取り付けられたフロントフォークのオフセット量とヘッド角とホイール径とに基づくトレール量が正の値となるように、該フロントフォークの形状寸法が設定される。このトレール量と重量との積が前輪の直進運動を継続させるためのモーメントとして作用することで、例えばハンドルを持たない場合でも前輪の直進運動を維持することができる。その結果、搬送の容易化を図りつつ、特に低速走行における前輪の安定性を著しく低下させるおそれのない折りたたみ式自転車を得ることができた。
【００１１】
また、前記トレール量が正の値となる範囲内で、前記フロントフォークのオフセット量を大きく設定することが好ましい。
【００１２】
この場合、前記トレール量が正の値となる範囲内で、前記フロントフォークのオフセット量が大きく設定されることで、折りたたみ時のコンパクト化が図られる。
【００１３】
また、前記オフセット量Ｌ２は、Ｌ２<Ｒ・ｃｏｓθで求めることが好ましい。ただし、θはヘッド角、Ｒはホイール径である。
【００１４】
この場合、前記オフセット量Ｌ２は、Ｌ２<Ｒ・ｃｏｓθで求めるので、机上演算できて便利である。
【００１５】
また、自転車の使用時には前記フロントフォークを一旦前記上下軸の前方に向けてから第一所定角度だけ屈曲させて下方に向けるとともに、自転車の折りたたみ時には前記フロントフォークを一旦前記上下軸の後方に向けてから前記第一所定角度よりも大きい第二所定角度だけ屈曲させて下方に向けるようにすることが好ましい。
【００１６】
この場合、自転車の使用時には前記フロントフォークを一旦前記上下軸の前方に向けてから第一所定角度だけ屈曲させて下方に向けるとともに、自転車の折りたたみ時には前記フロントフォークを一旦前記上下軸の後方に向けてから前記第一所定角度よりも大きい第二所定角度だけ屈曲させて下方に向けるようにしたので、折りたたみ時のコンパクト化が図られる。
【００１７】
また、前記フロントフォークは、前記屈曲部分に弾性体を介在させて前記第一所定角度を規制することが好ましい。
【００１８】
この場合、前記フロントフォークは、前記屈曲部分に弾性体を介在させて前記第一所定角度を規制したので、使用時の段差越えなどにおける快適性が確保される。
【００１９】
また、前記第二所定角度を可変とすることが好ましい。
【００２０】
この場合、前記第二所定角度を可変としたので、該第二所定角度をできるだけ大きくとることにより、折りたたみ時のさらなるコンパクト化が図られる。
【００２１】
また、左右に延びるハンドルの中央をＵ字状に形成しておき、該ハンドルを後方に転倒させたときに、該ハンドルがシートポストと干渉しないように構成することが好ましい。
【００２２】
この場合、左右に延びるハンドルの中央をＵ字状に形成しておき、該ハンドルを後方に転倒させたときに、該ハンドルがシートポストと干渉しないように構成したので、さらなるコンパクト化を図ることができる。
【００２３】
また、前記転倒させたハンドルを、シートポストに昇降自在に取り付けられたシートで押し付けて固定するように構成することが好ましい。
【００２４】
この場合、前記転倒させたハンドルを、シートポストに昇降自在に取り付けられたシートで押し付けて固定するように構成したので、折りたたんだ状態で持ち運びやすくなる。
【００２５】
また、前記フロントフォークの先端が前記上下軸に対して前下方に向いているときには、前記フロントフォークを前記上下軸まわりに回転させて該フロントフォークの先端を後下方に向ける第一モードと、前記第一モードで先端を後下方に向けた前記フロントフォークの中間部で復元可能に折り曲げて該フロントフォークの先端をさらに後上方に向ける第二モードとを備えることが好ましい。
【００２６】
この場合、前記フロントフォークの先端が前記上下軸に対して前下方に向いているときには、前記フロントフォークを前記上下軸まわりに回転させて該フロントフォークの先端を後下方に向ける第一モードと、前記第一モードで先端を後下方に向けた前記フロントフォークの中間部で復元可能に折り曲げて該フロントフォークの先端をさらに後上方に向ける第二モードとを備えたので、例えば自転車を折りたたんで自動車の比較的広いトランク内に乗せるときには第一モードを選択し、また自転車を折りたたんで電車やバスに持ち込むときには第二モードを選択するようにして、その目的に応じたコンパクト化を図ることができる。
【００２７】
また、前記フロントフォークの中間部に該フロントフォークを復元可能に折り曲げるための継手を設けることが好ましい。
【００２８】
この場合、前記フロントフォークの中間部に該フロントフォークを復元可能に折り曲げるための継手を設けたので、フロントフォークを容易に折り曲げることができるとともに、その折り曲げたフロントフォークを容易に復元することができて便利である。
【００２９】
また、前記ダイヤモンドフレームを軽量部材で構成することが好ましい。
【００３０】
この場合、前記ダイヤモンドフレームを軽量部材で構成したので、さらなる軽量化を図ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、ダイヤモンドフレームが備えられたので、コアフレームを備えた場合に比べてより軽量化が図られる。また、本発明によれば、前記ダイヤモンドフレームの先端の上下軸まわりに回転可能に取り付けられたフロントフォークのオフセット量とヘッド角とホイール径とに基づくトレール量が正の値となるように、該フロントフォークの形状寸法が設定される。このトレール量と重量との積が前輪の直進運動を継続させるためのモーメントとして作用することで、例えばハンドルを持たない場合でも前輪の直進運動を維持することができる。その結果、搬送の容易化を図りつつ、特に低速走行における前輪の安定性を著しく低下させるおそれのない折りたたみ式自転車を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態１に係る折りたたみ式自転車の全体構成を示す概念図である。
【図２】図１におけるハンドル部分のＡ矢視図である。
【図３】本折りたたみ式自転車のオフセット量とトレール量との関係を示す説明図である。
【図４】本折りたたみ式自転車の折りたたみ方法（ステップＳ１）を示す説明図である。
【図５】本折りたたみ式自転車の折りたたみ方法（ステップＳ２）を示す説明図である。
【図６】本折りたたみ式自転車の折りたたみ方法（ステップＳ３）を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態２に係る折りたたみ式自転車の全体構成を示す概念図である。
【図８】図７におけるハンドル部分のＡ’矢視図である。
【図９】図７におけるタイヤ部分の正面図である。
【図１０】図７におけるタイヤ部分の側面図である。
【図１１】本折りたたみ式自転車のヘッド角とトレール量との関係を示す説明図である。
【図１２】本折りたたみ式自転車の折りたたみ方法（ステップＳ４）を示す説明図である。
【図１３】本折りたたみ式自転車の折りたたみ方法（ステップＳ５）を示す説明図である。
【図１４】本折りたたみ式自転車の折りたたみ方法（ステップＳ６）を示す説明図である。
【図１５】変形例に係る折りたたみ式自転車の全体構成を示す概念図である。
【図１６】本発明の実施形態３に係る折りたたみ式自転車の全体構成を示す概念図である。
【図１７】本折りたたみ式自転車のヘッド角とトレール量との関係を示す説明図である。
【図１８】本折りたたみ式自転車の折りたたみ方法（ステップＳ７）を示す説明図である。
【図１９】本折りたたみ式自転車の折りたたみ方法（ステップＳ８）を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る折りたたみ式自転車１の全体構成を示す概念図、図２は図１におけるハンドル部分のＡ矢視図である。なお、以下では、各図中の紙面に沿った上下方向などをそのまま用いて、各要素の位置・姿勢等を表現することがある。
【００３４】
図１に示すように、この折りたたみ式自転車１は、その主たる材料として、鉄、アルミニウム、チタン等の比較的軽量な材料を使用するとともに、その構成要素として、ダイヤモンドフレーム２と、ハンドル３と、駆動機構４と、前輪５と、後輪６と、サドル（シートに相当する。）７とを備えている（泥除け、スタンド、ブレーキ、ランプ等の付属品は、本発明の内容とは無関係であるから、その図示を省略している）。
【００３５】
ダイヤモンドフレーム２は、トップチューブ２１と、ヘッドチューブ（先端の上下軸に相当する。）２２と、ダウンチューブ２３と、シートチューブ２４と、シートステイ２５と、チェーンステイ２６とを備えており、このうちのヘッドチューブ２２は、フロントフォーク２７をさらに備えている。なお、フロントフォーク２７は、ヘッドチューブ２２回りに回転可能に取り付けられている。
【００３６】
ハンドル３は、本体支柱３１と、左右グリップ３２，３３とをさらに備えている。そして、本体支柱３１は、ヘッドチューブ２２の上部に回転自在（かつ係止部材をはずすことで倒伏可能）に取り付けられており、正面視でＵ字状に形成されている。また、左右グリップ３２，３３は、この本体支柱３１の頂部（トップ）から左右に延びた両端にそれぞれ取り付けられている。符号３４は補強部材であって、後述する折りたたみ時に、シートチューブ２４と干渉せず、その後に下げられたサドル７の下面で押圧可能となるように、トップから若干下方に設けられている。
【００３７】
駆動機構４は、市販のチェーン駆動式のものであり、前輪５と後輪６とは、１８インチ程度の小径のものである。サドル７はシートチューブ（シートポストに相当する。）２４の上部に昇降自在に取り付けられている。
【００３８】
ここで、フロントフォーク２７のオフセット量について説明する。図３は本実施形態１に係る折りたたみ式自転車１のオフセット量とトレール量との関係を示す説明図である。ここで、ヘッドチューブ２２と地面Ｇの平行線とのなすヘッド角をθ、前輪５の半径（ホイール径に相当する。）をＲ、ヘッドチューブ２２の延長線と地面Ｇとの交点をＰ１、フロントフォーク２７の先端Ｏの地面Ｇへの垂線の交点をＰ２、交点Ｐ２から交点Ｐ１までの距離をトレール量Ｌ１（図３中では負の値を示しているが、実際には正の値とする必要がある）、ヘッドチューブ２２の延長線からフロントフォーク２７の先端Ｏまでの距離をオフセット量Ｌ２（図３中では正の値を示している）とすると、幾何学的に以下の（１）（２）（３）式が導かれる。
【００３９】
Ｌ２＝Ｒ・ｃｏｓθ−Ｌ１・ｓｉｎθ    ・・・（１）
Ｌ１＝（Ｒ・ｃｏｓθ−Ｌ２）／ｓｉｎθ・・・（２）
Ｌ１>０より、Ｌ２<Ｒ・ｃｏｓθ        ・・・（３）
【００４０】
いま、θ＝７５°、Ｒ＝１８インチとすると、（３）式より
Ｌ２<１１．８３ｃｍとなる。
【００４１】
よって、ヘッド角をθ＝７５°、前輪５の半径をＲ＝１８インチとしたときには、オフセット量をＬ２<１１．８３ｃｍとすることで、トレール量がＬ１>０となることを机上計算で確認することができた。このトレール量Ｌ１と重量Ｗとの積が前輪５の直進運動を継続させるためのモーメントとして作用することで、例えばハンドルを持たない場合でも前輪５の直進運動を維持することができる。
【００４２】
また、（３）式より、ヘッド角θが小さいほどオフセット量Ｌ２を大きくとれ、前輪５の半径Ｒが大きいほどオフセット量Ｌ２を大きくとることができることもわかった。このオフセット量Ｌ２を大きくとるほど、後述する折りたたみ時によりコンパクトにすることができる。
【００４３】
次いで、本実施形態１に係る折りたたみ式自転車１の折りたたみ方法について説明する。図４〜図６は本実施形態１に係る折りたたみ式自転車１の折りたたみ方法を示す説明図である。なお、最初は図１に示すように、折りたたみ式自転車１は折りたたんでいないものとする。このとき、ハンドル３は上方にあって全高が１ｍを超えるとともに、前輪５は前方にあって全長が１ｍを越えるものとなっている。ただし、この折りたたみ式自転車１では、ダイヤモンドフレーム２を採用しているから、重さが１０ｋｇ程度に収まっている。
【００４４】
いま、図４のステップＳ１に示すように、ハンドル３をヘッドチューブ２２回りに図中のＢ向きに１８０度ほど回転させることで、フロントフォーク２７ごと前輪５を後ろ向きにする。
【００４５】
ついで、図５のステップＳ２に示すように、前記係止部材をはずすことで、ハンドル３を図中のＣ向きに９０度ほど回転させて、ハンドル３をトップチューブ２１上に倒伏させる。このとき、ハンドル３の本体支柱３１は、図２に示したように、Ｕ字状となっており、補強部材３４もトップから若干下方に設けられているので、そのハンドル３の本体支柱３１や補強部材３４がシートチューブ２４と干渉することはない。
【００４６】
そして、図６のステップＳ３に示すように、シートチューブ２４を図中のＤ向きにスライドさせることにより、サドル７を降下させて、そのサドル７の底面でハンドル３をトップチューブ２１上に押し付けて固定する。このとき、ハンドル３は元の位置の下方にあって全高が５０ｃｍ程度になっており、前輪５は元の位置の後方にあって全長が９５ｃｍ程度になっている。全幅は１５ｃｍ程度である。なお、重さが１０ｋｇ程度に収まっていることは、上述した通りである。また、元の形態に戻す場合は、上記ステップＳ１〜Ｓ３を逆順に実施すればよい。
【００４７】
以上説明した通り、本実施形態１に係る折りたたみ式自転車１によれば、ダイヤモンドフレーム２が備えられたので、コアフレームを備えた場合に比べてより軽量化が図られる。また、本実施形態１に係る折りたたみ式自転車１によれば、前記ダイヤモンドフレーム２のヘッドチューブ２２まわりに回転可能に取り付けられたフロントフォーク２７のオフセット量Ｌ２とヘッド角θと前輪５の半径Ｒとに基づくトレール量Ｌ１が正の値となる範囲内で、該オフセット量Ｌ２が大きく設定される。このトレール量Ｌ１と重量Ｗとの積が前輪５の直進運動を継続させるためのモーメントとして作用することで、例えばハンドル３を持たない場合でも前輪５の直進運動を維持することができる。また、オフセット量Ｌ２が大きく設定されることで、折りたたみ時のさらなるコンパクト化が図られる。その結果、搬送の容易化を図りつつ、特に低速走行における前輪５の安定性を著しく低下させるおそれのない折りたたみ式自転車１を得ることができた。
【００４８】
ここでは、トレール量Ｌ１が正の値となる範囲で、オフセット量Ｌ２を大きくして、折りたたみ時のコンパクト化を図っているが、さらにトレール量Ｌ１を大きくすると、前輪５の半径Ｒが小さいときでも、安定したハンドル操作性が得られるとともに、前輪５が段差を超えるときでも、同様に、安定したハンドル操作性が得られることが容易に理解できる。
【００４９】
（実施形態２）
上記実施形態１でより大きなオフセット量を得ようとしようとすれば、そのトレール量が負になりやすく、その場合は、ハンドル操作性が悪くなってしまう。そこで、確実に正のトレール量を得て、常に良好なハンドル操作性を得るために、本発明者はさらに以下の工夫を行った。
【００５０】
図７は本発明の実施形態２に係る折りたたみ式自転車１ａの全体構成を示す概念図、図８は図７におけるハンドル部分の部分拡大図、図９は図７におけるフロントフォーク部分の正面図、図１０は図７におけるフロントフォーク部分の側面図である。なお、以下、実施形態１と共通する要素には同一符号を付してその重複説明をできるだけ省略することとした。
【００５１】
図７に示すように、この折りたたみ式自転車１ａは、その主たる材料として、鉄、アルミニウム、チタン等の比較的軽量な材料を使用するとともに、その構成要素として、ダイヤモンドフレーム２ａと、ハンドル３ａと、駆動機構４と、前輪５と、後輪６と、サドル（シートに相当する。）７とを備えている（泥除け、スタンド、ブレーキ、ランプ等の付属品は、本発明の内容とは無関係であるから、その図示を省略している）。
【００５２】
ダイヤモンドフレーム２ａは、トップチューブ２１と、補強チューブ２１ａと、ヘッドチューブ（先端の上下軸に相当する。）２２と、ダウンチューブ２３と、シートチューブ２４と、シートステイ２５と、チェーンステイ２６とを備えており、このうちのヘッドチューブ２２は、フロントフォーク２７をさらに備えている。
【００５３】
フロントフォーク２７は、ヘッドチューブ２２回りに回転可能に取り付けられており、スリーブ２７１と、補強部材２７２と、サスペンション（弾性体に相当する。）２７３と、固定部材２７４と、前後方向の部材２７５と、上下方向の部材２７６と、左右方向の部材２７７とを備えている。
【００５４】
このフロントフォーク２７の正面視では、図９に示すように、左右二股に分かれて下方に延びており、側面視では、図１０に示すように、自転車の使用時においては、ヘッドチューブ２２の前方にあって、略への字状に屈曲して真下に延びるような形状寸法に設定されている。また、自転車の折りたたみ時においては、ヘッドチューブ２２の後方にあって、略への字状に屈曲して斜め下方に延びるような形状寸法に設定されている。
【００５５】
このために、部材２７５，２７６は、部材２７７に嵌通されたスリーブ２７１を介して屈曲自在に連結されている。補強部材２７２はブレーキ等を装備するものであるが、前記使用時には、ここに固定部材２７４で部材２７５に固定されたサスペンション２７３が弾性的に当接して、部材２７５，２７６間のなす角度は第一所定角度α１となっている。また、前記折りたたみ時には、補強部材２７２からサスペンション２７３が離間して、部材２７５，２７６間のなすは前記第一所定角度α１より大きい第二所定角度α２となっている。このように、第一所定角度α１を弾性的に規制することにより、使用時の段差超えなどにおける快適性と、トレール量を正にすることにより、ハンドル操作性を確保することができる。
【００５６】
ハンドル３ａは、本体支柱３１と、左右グリップ３２，３３とをさらに備えている。そして、本体支柱３１は、ヘッドチューブ２２の上部に回転自在（かつ係止部材をはずすことで倒伏等可能）に取り付けられており、正面視で凸字状に形成されている。ただし、こハンドル３ａの形状は、前記実施形態１と同様に正面視でＵ字状であってもよい。また、左右グリップ３２，３３は、この本体支柱３１の頂部（トップ）から左右に延びた両端にそれぞれ取り付けられている。符号３４は補強部材であって、後述する折りたたみ時に、シートチューブ２４と干渉せず、その後に下げられたサドル７の下面で押圧可能となるように、トップからかなり下方に設けられている。
【００５７】
駆動機構４は、市販のチェーン駆動式のものであり、前輪５と後輪６とは、１８インチ程度の小径のものである。サドル７はシートチューブ（シートポストに相当する。）２４の上部に昇降自在に取り付けられている。
【００５８】
ここで、フロントフォーク２７のトレール量について説明する。図１１は本実施形態２に係る折りたたみ式自転車１ａのヘッド角とトレール量との関係を示す説明図である。ここで、ヘッドチューブ２２と地面Ｇの平行線とのなすヘッド角をθ、前輪５の半径（ホイール径に相当する。）をＲ、ヘッドチューブ２２の延長線と地面Ｇとの交点をＰ１、フロントフォーク２７の先端Ｏの地面Ｇへの垂線の交点をＰ２、交点Ｐ２から交点Ｐ１までの距離をトレール量Ｌ１、ヘッドチューブ２２の延長線からフロントフォーク２７の先端Ｏまでの距離であるオフセット量は０とすると、幾何学的に以下の（４）（５）式が導かれる。
【００５９】
０＝Ｒ・ｃｏｓθ−Ｌ１・ｓｉｎθ  ・・・（４）
Ｌ１＝Ｒ／ｔａｎθ                ・・・（５）
Ｒ>０、９０°>θ>０°では、ｔａｎθ>０であるから、Ｌ１>０となる。
【００６０】
例えば、θ＝７５°、Ｒ＝１８インチとすると、（５）式より
Ｌ１＝１２．２５ｃｍ>０となる。
【００６１】
よって、ヘッド角をθ＝７５°、前輪５の半径をＲ＝１８インチとしたときには、トレール量がＬ１>０となることを机上計算で確認することができた。このトレール量Ｌ１と重量Ｗとの積が前輪５の直進運動を継続させるためのモーメントとして作用することで、例えばハンドルを持たない場合でも前輪５の直進運動を維持することができる。
【００６２】
また、（５）式より、ヘッド角θが小さいほどトレール量Ｌ１を大きくとれ、前輪５の半径Ｒが大きいほどトレール量Ｌ１を大きくとることができることもわかった。ただし、図１０に示すように、自転車の使用時におけるフロントフォーク２７の折れ曲がり角度である第一所定角度α１よりも、自転車の折りたたみ時におけるフロントフォーク２７の折れ曲がり角度である第二所定角度α２ができるだけ大きくなるように変化させることにより、コンパクトにすることができる。
【００６３】
次いで、本実施形態２に係る折りたたみ式自転車１ａの折りたたみ方法について説明する。図１２〜図１４は本実施形態２に係る折りたたみ式自転車１ａの折りたたみ方法を示す説明図である。なお、最初は図７に示すように、折りたたみ式自転車１ａは折りたたんでいないものとする。このとき、ハンドル３ａは上方にあって全高が１ｍを超えるとともに、前輪５は前方にあって全長が１ｍを超えるものとなっている。ただし、この折りたたみ式自転車１ａでも、ダイヤモンドフレーム２を採用しているから、重さが１０ｋｇ程度に収まっている。
【００６４】
いま、図１２のステップＳ４に示すように、ハンドル３ａをヘッドチューブ２２回りに図中のＦ向きに回転させることで、フロントフォーク２７ごと前輪５を後ろ向きにする。
【００６５】
ついで、図１３のステップＳ５に示すように、前記係止部材をはずすことで、ハンドル３を図中のＨ向きに回転させて、ハンドル３ａをトップチューブ２１上に倒伏させる。このとき、ハンドル３ａの本体支柱３１は、前記実施形態１の場合と同様に、シートチューブ２４と干渉することはない。
【００６６】
そして、図１４のステップＳ６に示すように、シートチューブ２４を図中のＩ向きにスライドさせることにより、サドル７を降下させて、そのサドル７の底面でハンドル３ａをトップチューブ２１上に押し付けて固定する。このとき、ハンドル３ａは元の位置の下方にあって全高が５５ｃｍ程度になっており、前輪５は元の位置の後方にあって全長が９５ｃｍ程度になっている。全幅は１０ｃｍ程度である。なお、重さが１０ｋｇ程度に収まっていることは、上述した通りである。また、元の形態に戻す場合は、上記ステップＳ４〜Ｓ６を逆順に実施すればよい。
【００６７】
以上説明した通り、本実施形態２に係る折りたたみ式自転車１ａによれば、ダイヤモンドフレーム２が備えられたので、コアフレームを備えた場合に比べてより軽量化が図られる。また、本実施形態２に係る折りたたみ式自転車１ａによれば、前記ダイヤモンドフレーム２のヘッドチューブ２２まわりに回転可能に取り付けられたフロントフォーク２７のオフセット量Ｌ２とヘッド角θと前輪５の半径Ｒとに基づくトレール量Ｌ１が常に正の値となるように設定される。このトレール量Ｌ１と重量Ｗとの積が前輪５の直進運動を継続させるためのモーメントとして作用することで、例えばハンドル３を持たない場合でも前輪５の直進運動を維持することができる。また、自転車の使用時におけるフロントフォーク２７の折れ曲がり角度である第一所定角度α１から、自転車の折りたたみ時における第二所定角度α２（>α１）に変化させることにより、折りたたみ時のさらなるコンパクト化が図られる。その結果、搬送の容易化を図りつつ、特に低速走行における前輪５の安定性を著しく低下させるおそれのない折りたたみ式自転車１ａを得ることができた。
【００６８】
（実施形態３）
例えば自転車を折りたたんで自動車の比較的広いトランク内に乗せるときには要求されるコンパクト化の程度が小さくて済むが、自転車を折りたたんで電車やバスに持ち込むときには要求されるコンパクト化の程度が大きくなる。そこで、本発明者はさらに以下の工夫を行った。
【００６９】
図１６は本発明の実施形態３に係る折りたたみ式自転車１ｃの全体構成を示す概念図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）におけるハンドル部分のＪ矢視図である。なお、以下、実施形態１，２と共通する要素には同一符号を付してその重複説明をできるだけ省略することとした。
【００７０】
図１６に示すように、この折りたたみ式自転車１ｃは、その主たる材料として、鉄、アルミニウム、チタン等の比較的軽量な材料を使用するとともに、その構成要素として、ダイヤモンドフレーム２ｃと、ハンドル３ｃと、駆動機構４と、前輪５と、後輪６と、サドル７とを備えている（泥除け、スタンド、ブレーキ、ランプ等の付属品は、本発明の内容とは無関係であるから、その図示を省略している）。
【００７１】
ダイヤモンドフレーム２ｃは、トップチューブ２１と、ヘッドチューブ（先端の上下軸に相当する。）２２と、ダウンチューブ２３と、シートチューブ２４と、シートステイ２５と、チェーンステイ２６とを備えており、このうちのヘッドチューブ２２は、フロントフォーク２７をさらに備えている。
【００７２】
フロントフォーク２７は、ヘッドチューブ２２回りに回転可能に取り付けられており、中間部に設けられた継手２８を操作することで、所定方向に折り曲げて所定位置に固定することができるととともに、その折り曲げたフロントフォーク２７を復元できるようになっている。なお、継手２８は市販品を使用することができる。
【００７３】
ハンドル３ｃは、本体支柱３１と、左右グリップ３２，３３とをさらに備えている。そして、本体支柱３１は、ヘッドチューブ２２の上部に継手３５を介して回転自在となるように取り付けられており、正面視でＴ字状に形成されている。また、左右グリップ３２，３３は、この本体支柱３１の頂部（トップ）から左右に延びた両端にそれぞれ取り付けられている。なお、継手３５も市販品を使用することができる。
【００７４】
駆動機構４は、市販のチェーン駆動式のものであり、前輪５と後輪６とは、１８インチ程度の小径のものである。サドル７はシートチューブ２４の上部に取り付けられている。
【００７５】
ここで、フロントフォーク２７のトレール量について説明する。図７は本実施形態３に係る折りたたみ式自転車１ｃのヘッド角とトレール量との関係を示す説明図である。ここで、ヘッドチューブ２２と地面Ｇの平行線とのなすヘッド角をθ、前輪５の半径（ホイール径に相当する。）をＲ、ヘッドチューブ２２の延長線と地面Ｇとの交点をＰ１、フロントフォーク２７の先端Ｏの地面Ｇへの垂線の交点をＰ２、交点Ｐ２から交点Ｐ１までの距離をトレール量Ｌ１、ヘッドチューブ２２の延長線からフロントフォーク２７の先端Ｏまでの距離をオフセット量Ｌ２とすると、上記実施形態１で既述したように、以下の（１）（２）（３）式が導かれる。
【００７６】
Ｌ２＝Ｒ・ｃｏｓθ−Ｌ１・ｓｉｎθ    ・・・（１）
Ｌ１＝（Ｒ・ｃｏｓθ−Ｌ２）／ｓｉｎθ・・・（２）
Ｌ１>０より、Ｌ２<Ｒ・ｃｏｓθ        ・・・（３）
【００７７】
いま、θ＝７６°、Ｒ＝１８インチとすると、（３）式より
Ｌ２<１１．０６ｃｍとなる。
また、θ＝６８°、Ｒ＝１８インチとすると、（３）式より
Ｌ２<１７．１３ｃｍとなる。
【００７８】
よって、ヘッド角をθ＝７６°、前輪５の半径をＲ＝１８インチとしたときには、オフセット量をＬ２<１１．０６ｃｍとすることで、トレール量がＬ１>０となることを机上計算で確認することができた。また、ヘッド角をθ＝６８°、前輪５の半径をＲ＝１８インチとしたときには、オフセット量をＬ２<１７．１３ｃｍとすることで、トレール量がＬ１>０となることを机上計算で確認することができた。このトレール量Ｌ１と重量Ｗとの積が前輪５の直進運動を継続させるためのモーメントとして作用することで、例えばハンドルを持たない場合でも前輪５の直進運動を維持することができる。
【００７９】
また、（３）式より、ヘッド角θが小さいほどオフセット量Ｌ２を大きくとれ、前輪５の半径Ｒが大きいほどオフセット量Ｌ２を大きくとることができることもわかった。このオフセット量Ｌ２を大きくとるほど、ホイールベース（前輪５と後輪６との間隔）を大きくとることができるとともに、後述する折りたたみ時によりコンパクトにすることができる。なお、このホイールベースを大きくとることができると、特に使用者が大人の場合には、自転車１ｃの乗り心地がよくなる。
【００８０】
次いで、本実施形態３に係る折りたたみ式自転車１ｃの折りたたみ方法について説明する。図１８，図１９は本実施形態３に係る折りたたみ式自転車１ｃの折りたたみ方法を示す説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＪ矢視図である。なお、最初は図１６（ａ）（ｂ）に示すように、折りたたみ式自転車１ｃは折りたたんでいないものとする。このとき、ハンドル３ｃはヘッドチューブ２２の前方にあって全高が１ｍ程度であるとともに、前輪５も前方にあって全長が１ｍを越えるものとなっている。ただし、この折りたたみ式自転車１ｃでも、ダイヤモンドフレーム２ｃを採用しているから、重さが１０ｋｇ程度に収まっている。
【００８１】
いま、図１８（ａ）のステップＳ７に示すように、ハンドル３ｃをヘッドチューブ２２回りに図中のＫ向きに１８０度ほど回転させることで、フロントフォーク２７ごと前輪５を後下方に向ける（この状態が第一モードに相当する）。このとき、図１８（ｂ）に示すように、前輪５と、ダウンチューブ２３又は駆動機構４とは干渉しないので、ハンドル３ｃはヘッドチューブ２２の後方にあるが、左右方向に傾斜はしていない。
【００８２】
ついで、図１９（ａ）のステップＳ８に示すように、フロントフォーク２７の中間部に設けた継手２８を操作して、このフロントフォーク２７をヘッドチューブ２２の後上方（図中のＬ向き）に９０°程度だけ折り曲げることにより、フロントフォーク２７ごと前輪５を後上方に向ける（この状態が第二モードに相当する）。このとき、図１９（ｂ）に示すように、前輪５と、ダウンチューブ２３又は駆動機構４とが干渉しない程度に少しずらしてフロントフォーク２７を折り込むので、ハンドル３ｃヘッドチューブ２２の後方にあるが、左右方向に若干傾斜している。
【００８３】
そして、ハンドル３ｃを押し下げて、左右のグリップ３２，３３を左右方向の中央に向けてそれぞれ押し縮める（場合によっては、サドル７を押し下げる）。すると、ハンドル３は元の位置の下方にあって全高が５２ｃｍ程度になっており、前輪５は元の位置の後方にあって全長が９７ｃｍ程度になっている。全幅は２８ｃｍ程度である。なお、重さが１０ｋｇ程度に収まっていることは、上述した通りである。また、元の形態に戻す場合は、上記ステップＳ７〜Ｓ８を逆順に実施すればよい。
【００８４】
以上説明した通り、本実施形態３に係る折りたたみ式自転車１ｃによれば、ダイヤモンドフレーム２ｃが備えられたので、コアフレームを備えた場合に比べてより軽量化が図られる。また、本実施形態３に係る折りたたみ式自転車１ｃによれば、前記ダイヤモンドフレーム２のヘッドチューブ２２まわりに回転可能に取り付けられたフロントフォーク２７のオフセット量Ｌ２とヘッド角θと前輪５の半径Ｒとに基づくトレール量Ｌ１が正の値となる範囲内で、該オフセット量Ｌ２が大きく設定される。このトレール量Ｌ１と重量Ｗとの積が前輪５の直進運動を継続させるためのモーメントとして作用することで、例えばハンドル３を持たない場合でも前輪５の直進運動を維持することができる。また、オフセット量Ｌ２が大きく設定されることで、ホイールベースが大きくなり、乗り心地がよくなるとともに、折りたたみ時のさらなるコンパクト化が図られる。その結果、搬送の容易化を図りつつ、特に低速走行における前輪５の安定性を著しく低下させるおそれのない折りたたみ式自転車１ｃを得ることができた。
【００８５】
ここでは、トレール量Ｌ１が正の値となる範囲で、オフセット量Ｌ２を大きくして、折りたたみ時のコンパクト化を図っているが、さらにトレール量Ｌ１を大きくすると、前輪５の半径Ｒが小さいときでも、安定したハンドル操作性が得られるとともに、前輪５が段差を超えるときでも、同様に、安定したハンドル操作性が得られることが容易に理解できる。
【００８６】
また、本実施形態３に係る折りたたみ式自転車１ｃによれば、フロントフォーク２７の先端がヘッドチューブ２２に対して前下方に向いているときには、フロントフォーク２７をヘッドチューブ２２まわりに回転させてフロントフォーク２７の先端を後下方に向ける第一モードと、前記第一モードで先端を後下方に向けたフロントフォーク２７の中間部で復元可能に折り曲げて該フロントフォーク２７の先端をさらに後上方に向ける第二モードとを備えたので、例えば自転車１ｃを折りたたんで自動車の比較的広いトランク内に乗せるときには第一モードを選択し、また自転車１ｃを折りたたんで電車やバスに持ち込むときには第二モードを選択するようにして、その目的に応じたコンパクト化を図ることができる。
【００８７】
また、フロントフォーク２７の中間部に該フロントフォーク２７を復元可能に折り曲げるための継手２８を設けたので、フロントフォーク２７を容易に折り曲げることができるとともに、その折り曲げたフロントフォーク２７を容易に復元することができて便利である。
【００８８】
なお、上記実施形態１，２，３に係る折りたたみ式自転車１，１ａ，１ｃでは、前輪５をフロントフォーク２７から離脱させることなく、折りたたむから、特殊な工具を使用することもなく、非常に簡単にかつ短時間に折りたたみ作業をすることができる。また、元の形態に戻す作業も同様である。ただし、前輪５をフロントフォーク２７から離脱させると、さらなるコンパクト化を図ることができるのはいうまでもない。
【００８９】
また、上記実施形態１，２，３に係る折りたたみ式自転車１，１ａ，１ｃでは、その主たる材料として、鉄のみならず、アルミニウム、チタン等の比較的軽量な材料を使用することを想定しているが、炭素繊維等の新素材を使用すると、さらなる軽量化を図ることができる。また、上記実施形態２に係る折りたたみ式自転車１ａでは、強度を優先するために、トップチューブ２１の補強チューブ２１ａをシートチューブ２４にまで延長した補強チューブ２１ｂを設けることとしてもよい（変形例：図１５参照）。
【００９０】
また、上記実施形態１に係る折りたたみ式自転車１では、トレール量Ｌ１が正の値となるように設定しているが、さらにトレール量Ｌ１が負の値となっているときでも、前輪駆動とする場合には、安定したハンドル操作性が得られることが容易に理解できる。
【００９１】
また、上記実施形態２に係る折りたたみ式自転車１ａでは、オフセット量Ｌ２が０となるように設定しているが、さらにオフセット量Ｌ２が有意の値となっているときでも、トレール量Ｌ１が正の値となるように設定しさえすれば、安定したハンドル操作性が得られることが容易に理解できる。
【符号の説明】
【００９２】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ  折りたたみ式自転車
２，２ａ，２ｂ，２ｃ  ダイヤモンドフレーム
２１  トップチューブ
２２  ヘッドチューブ（先端の上下軸に相当する。）
２３  ダウンチューブ
２４  シートチューブ（シートポストに相当する。）
２５  シートステイ
２６  チェーンステイ
２７  フロントフォーク
２７１  スリーブ
２７２  支柱
２７３  サスペンション（弾性体）
２７４  止め具
２７５，２７６，２７７  部材
２８  継手
３，３ａ，３ｃ  ハンドル
３１  本体支柱
３２，３３  左右グリップ
３４  補強部材
３５  継手
４  駆動機構
５  前輪
６  後輪
７  サドル（シートに相当する。）
θ  ヘッド角
Ｒ  前輪の半径（ホイール径に相当する。）
Ｌ１  トレール量
Ｌ２  オフセット量
Ｇ  地面
α１  自転車の使用時におけるフロントフォークの屈曲角度（第一所定角度に相当する。）
α２  自転車の折りたたみ時におけるフロントフォークの屈曲角度（第二所定角度に相当する。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９３】
【特許文献１】特開２００１−３９３７５号公報
【特許文献２】特表２００５−５２２３７６号公報
【図１】
2013199261.tif 000003
【図２】
2013199261.tif 000004
【図３】
2013199261.tif 000005
【図４】
2013199261.tif 000006
【図５】
2013199261.tif 000007
【図６】
2013199261.tif 000008
【図７】
2013199261.tif 000009
【図８】
2013199261.tif 000010
【図９】
2013199261.tif 000011
【図１０】
2013199261.tif 000012
【図１１】
2013199261.tif 000013
【図１２】
2013199261.tif 000014
【図１３】
2013199261.tif 000015
【図１４】
2013199261.tif 000016
【図１５】
2013199261.tif 000017
【図１６】
2013199261.tif 000018
【図１７】
2013199261.tif 000019
【図１８】
2013199261.tif 000020
【図１９】
2013199261.tif 000021