【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前輪を二輪とし、市中走行用自転車などとしてとともに、マウンテンバイク等のオフロード用自転車として好適に用いうる前二輪三輪車とそれに用いるフロントフレームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
荷積みの便宜、転倒防止などのために、前二輪、又は後二輪の三輪自転車などが実用化されている。又二輪自転車においては、旋回に際して作用する遠心力に抗するために車体をリーンさせるが、三輪車においても、遠心力に抗する求心力を働かせるのが必要となる。
【０００３】
そのため、後二輪式の三輪車においては、乗用部分を、後二輪部分との間でスイングし、前輪部分を乗り手とともにリーンさせるが、後二輪部分と前輪部分との間のスイングにより駆動チェーンがねじれて外れやすく、また後２輪の一方の後輪が駆動輪であるとき、その駆動輪側への旋回によって駆動輪の路面からの浮き上がり現象によって駆動力が減じる、又後輪が、乗り手の視界範囲外の後方にあるため、後輪が路面の突起などの障害物に乗り上げ、又は脱輪などの危険性が伴う。
【０００４】
このために、後二輪に変えて、前二輪の三輪車とするとともにステアリング軸をく字状として、かつ２つの前輪を独立してそれぞれ操舵、回動可能として旋回時の遠心力に抗する求心力を生じさせる機構の三輪車が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、後二輪を、そのチェーンステーをそれぞれ独立に上下動可能とする独立懸架として後二輪の傾斜走行を可能とすることにより、リーンに際しての前部分と後二輪部分とのスイングの必要をなくし、これにより、チェーンねじれによる外れなどの弊害を減じて、円滑な走行、旋回を可能とする三輪車も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２５３１７９８号公報（請求項１）
【特許文献２】
特開２０００−３３５４６８号公報（請求項１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の提案に係る前二輪の前二輪式三輪車は、２つの前輪を個々に連係してそれぞれ操舵、回動可能としているため、四輪車のように前輪が各枢支点廻りで平行状態で回動するものであるため、構成が複雑であるとともに旋回に際して、旋回半径の相違によって前輪の一方にスリップが生じやすい。
【０００８】
さらに後者の提案に係る後二輪の三輪車は、チェーンステー自体を上下に揺動可能とするため、装置が複雑であるとともに、この提案のものでも１つのチェーン駆動機構を用いているため、旋回、障害物の乗り上げに際して、駆動輪が空転し易く、操縦の安定性を損なう場合がある。
【０００９】
本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、ステアリング軸と一体に回動可能に設けられかつそれぞれ前輪を枢支する２つの前フオーク部材を弾性部材を用いて独立して上下動可能とすることを基本として、操舵性及び走行安定性を向上でき前記課題を解決しうるとともに、車体のスイング機構がないことにより、着地することなく静止、あるいは微速走行を可能とし、かつ突起衝突時の衝撃を緩和しうるとともに、突起乗り越し性をも向上させ、市中走行とともにマウンテンバイク等のオフロード用自転車としても好適に採用しうる前二輪三輪車とそれに用いるフロントフレームの提供を課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明（本願発明ともいう）は、前二輪三輪車であって、メインフレーム、及びこのメインフレームの前端に回動可能に枢支され上端にハンドルを設けたステアリング軸と、該ステアリング軸に該ステアリング軸と一体に回動可能に設けられかつそれぞれ前輪を車体巾方向に隔てて枢支する２つの前フオーク部材とを有するフロントフレームを具えるとともに、前記各前フオーク部材は、前記ステアリング軸に取付けられる基部と、この基部に対して長さ方向に相対移動可能かつ相対回動不能に支持されしかも前輪を枢支する前輪支持部と、前記前輪支持部を下に付勢する弾性部材とを具え、
前記前フオーク部材は、前記基部がステアリング軸から下方にのびるガイド部からなり、かつ前輪支持部は、このガイド部のガイド軸に沿い該相対回転不能に案内され上下動しうるスライド体からなり、前記弾性部材は、このスライド体を、他方のスライド体とは独立して下向きに付勢することを特徴としている。
【００１１】
請求項２に係る発明は、前記ガイド部が、ステアリング軸下端の上保持板と、下方の下保持板との間に固定され、前記前輪支持部を相対回転不能に案内する断面非円形とした各１本のガイド軸、又は断面非円形又は断面円形の複数本のガイド軸からなることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、前記前輪支持部が、前記前輪と同芯な制動用ディスクとパッドを制動する制動具からなるブレーキを具えることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、前記前輪支持部が、そのストロークを垂直の向きで走行時の縮み可能量を５０〜２５０ｍｍとすること、請求項５に係る発明は、前記２つの前輪が、タイヤ軸方向中間位置間の長さを、１００〜５００ｍｍとしたこと、請求項６の発明は、前記弾性部材が、コイルバネ、ねじりバネ、板バネ、空圧バネ、油圧バネ、又はゴム状弾性材の１つ、又は複数の組合せからなることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に係る発明は、フロントフレームであって、ステアリング軸と、該ステアリング軸に該ステアリング軸と一体に回動可能に設けられかつそれぞれ前輪を車体巾方向に隔てて枢支する２つの前フオーク部材を具えるとともに、前記各前フオーク部材は、前記ステアリング軸に取付けられる基部と、この基部に対して長さ方向に相対移動可能かつ相対回動不能に支持されしかも前記前輪を枢支する前輪支持部と、前記前輪支持部を下に付勢する弾性部材とからなり、前記前フオーク部材は、前記基部がステアリング軸から下方にのびるガイド部からなり、かつ前輪支持部は、このガイド部のガイド軸に沿い該相対回転不能に案内され上下動しうるスライド体からなり、前記弾性部材は、このスライド体を、他方のスライド体とは独立して下向きに付勢することを特徴とする。
【００１５】
請求項８に係る発明は、前記ガイド部は、ステアリング軸下端の上保持板と、下方の下保持板との間に固定され、前記前輪支持部を相対回転不能に案内する断面非円形とした各１本のガイド軸、又は断面非円形又は断面円形の複数本のガイド軸からなることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本願発明の実施の一形態を、本願発明が特にマウンテンバイクとして利用される場合を含んで例にとり図面に基づき説明する。 図１〜７において、本発明の前二輪式三輪車（以下三輪車１という）は、メインフレーム２，及びフロントフレーム３とからなる車体４を具えるとともに、前記フロントフレーム３は、上端にハンドル６を設けたステアリング軸７と、該ステアリング軸７の両側に該ステアリング軸７と一体に回動可能に設けられた２つの前フオーク部材９、９とを有する。
【００１７】
又前記前フオーク部材９は、前記各ステアリング軸７に取付けられる基部１１と、前輪Ｆを枢支する前輪支持部１２と、前記前輪支持部１２を下に付勢する弾性部材１３とを具備している。なお、図２に示すごとく、２つの前輪Ｆ，Ｆは、そのタイヤ軸方向間隔ＬＷを１００〜５００ｍｍ、好ましくは１５０〜３００ｍｍ程度として、操縦安定性と旋回性とを充足させる。
【００１８】
三輪車１は、メインフレーム２と，フロントフレーム３とからなる車体４を具えるとともに、前記フロントフレーム３は、上端にハンドル６を設けたステアリング軸７と、該ステアリング軸７の両側に該ステアリング軸７と一体に回動可能に設けられ操舵可能な２つの前フオーク部材９、９とを有し、前フオーク部材９、９は、２つの前輪Ｆ，Ｆを、その巾方向間隔ＬＷを１００〜５００ｍｍ、好ましくは１５０〜３００ｍｍ程度としている。なお、図２〜図６は、実際は傾斜取付されるフロントフレーム３を、垂直にして図示している。
【００１９】
前記メインフレーム２は、その前端に、フロントフレーム３を操舵可能に支持する上下方向のヘッドパイプ２１（図１に示す）と、サドル２２を上端で取付けるサドルパイプ２４とを有し、かつヘッドパイプ２１から後輪中心にのびるバックフオーク２９、ヘッドパイプ２１から前輪Ｆの中心付近に向かってのびる継ぎパイプ２６を具えるとともに、前記継ぎパイプ２６に枢支され後方にのびるチエーンステー２７と、前記バックフオーク２９との交点付近で後輪Ｒを支持している。
【００２０】
さらにサドルパイプ２４下端部近傍の、前記継ぎパイプ２６とチエーンステー２７の交点付近でクランク軸を枢支し、かつクランクアーム、ペダルにより前記後輪Ｒを駆動するチエーン機構からなる周知の変速駆動機構を設けている。なおマウンテンバイクである本形態では、前記バックフオーク２９の中間に、バネ材２９ａを介在させ、後輪Ｒの上下動を可能とするとともに、チエーンカバーを無くしている。
【００２１】
又前記ステアリング軸７は、前記ヘッドパイプ２１で回転可能に枢支され、その下端に前記前フオーク部材９を設けている。この前フオーク部材９は、前記ステアリング軸７の、本形態では下端に取付けられ下方にのびるガイド部１１Ｂからなる基部１１と、このガイド部１１Ｂのガイド軸１１ａ，１１ｂに沿い相対回転不能に案内され上下動しうるスライド体１２Ｃからなる前輪支持部１２と、このスライド体１２Ｃを、他方のスライド体１２Ｃとは独立して下向きに付勢する弾性部材１３とにより形成される。
【００２２】
前記ガイド部１１Ｂは、図２〜図５に詳示するように、ステアリング軸７の下端に形成された上保持板１４Ａと、下方の下保持板１４Ｂ間に、前記ガイド軸１１ａ，１１ｂを前後かつ左右に２列に強固に固着した剛性の大なる枠体であり、本形態では、前記ガイド軸１１ａ，１１ｂは断面円形の管体を用いて形成している。
【００２３】
又前記スライド体１２Ｃは、図４〜図６に示すように、前記ガイド軸１１ａ，１１ｂを挿通する前後の案内孔１４ａ，１４ｂが上下方向に貫通するブロック体に、片持ち状に外に突出する前輪Ｆとこの前輪Ｆに一体なディスク１７ａとを回転自在に枢支する片持ちの前輪支持軸１９（図７）と、ハンドルの操作レバー（図示せず）により動作し前記ディスク１７ａを制動するパッドを有する制動具１７ｂとを取り付け、このディスク１７ａと、制動具１７ｂとは制動手段１７を構成している。
【００２４】
なお、前記案内孔１４ａ，１４ｂには、図６に示すように、ゴミ、水除去用のシール１８ａと、その内側の止め輪１８ｂと、該止め輪１８ｂにより抜け落ちが防止されかつ上下を硬質リングで保持されるフェルトなどの含油部１８ｃとからなる除塵潤滑具１８Ａ、及び例えば樹脂又は焼結メタルなどの含油材からなる滑り軸受１８Ｂが上下対称に配置され、中央の滑り軸受１８Ｂの途切れ部には潤滑剤供給用のニップル１８Ｃが連通し、これにより各スライド体１２Ｃは、常時円滑にガイド軸１１ａ，１１ｂにより案内されて円滑に摺動しうる。なお前記シール１８ａは保持板１８Ｄによって抜け止めされる。
【００２５】
前記弾性部材１３は、コイルバネからなり、前記後側のガイド軸１１ｂに外挿され、前記上保持板１４Ａ下面と、前記スライド体１２Ｃの上面との間に介在し、スライド体１２Ｃを下向きに付勢している。
【００２６】
さらに弾性部材１３は、乗り手の体重、脚力、車両重量、及び一般車、スポーツ車、荒れ地走行用のマウンテンバイク、荷運搬用車、小児用車等の車両用途などの使用条件に応じて、通常、１．５〜７．５Ｎ／ｍｍ／本、好ましくは２．０〜５．５Ｎ／ｍｍ／本程度の比較的弱いバネ定数のコイルバネを選択して使用する。また使用条件に応じて、前フオーク部材９の上端から前輪Ｆの走行時に可能な縮み量を５０〜２５０ｍｍ、好ましくは１００〜２００ｍｍの範囲とし、かつ使用条件による作用荷重（衝撃荷重を含む）が大きくなる可能性があるときには、その可能縮み量を大きく選択するのがよい。
【００２７】
その結果荒れ地走行による石、又は市中走行時の路肩などとの衝合において、バネを圧縮して、前フオーク部材９の上端から前輪Ｆまでの長さを減じて前輪Ｆに大きな衝撃を生じることなく、前輪Ｆが持ち上がり、乗り越しうるとともに衝撃を緩和して転倒を防止しうる。また斜めに路肩に衝合するときにも、図１１に示すように、衝合側の前輪Ｆ１が持ち上がる一方、他方の前輪Ｆ２は正常に設置していることにより前記のように、転倒を大幅に低減し、また正面からの衝合に際しても、突起乗り越し性を改善する。
【００２８】
なお、乗り手が乗車した非走行時においても、乗り手の体重、ハンドルの把持による傾斜による静止沈下量は、例えば１０〜１５０ｍｍ、好ましくは２０〜１５０ｍｍ程度沈下可能とする。２０〜５０ｍｍとすることもできる。荒れ地走行時においては、この静止沈下量を大として前輪Ｆと走行面との離間を防いで手折れを防ぐ。なおこの調整は、前記弾性部材１３の初期圧縮量を調整することにより行う。又適宜のバネ圧調整手段などを用いることができる。また強弱の異なる複数種類のバネを縦継ぎして用いることもでき、さらにバネの一部を換える取替可能な補助輪などを用いることもできる。また大きな反力が前輪Ｆに作用するときにも衝撃を吸収するべくバネ定数の大きい弾性部材１３を用いるのがよく、ゴムなどの素材も利用できる。
【００２９】
しかしてこのような三輪車１は、非乗車状態では、図８に示すように、前記弾性部材１３により前フオーク部材９がともに最大伸長状態にあり、左右の前輪Ｆ，Ｆ高さが同一、かつタイヤ軸方向間隔ＬＷを隔てることにより、ハンドルを例えば前走行方向に係止することにより直立静止しうる。なお、静止時において作動する適宜のブレーキ手段を設けることもできる。また微速度走行を可能とする。さらに前二輪であるため、乗り手は走行する路面の凹凸状況を明確に視認しながら、自転車を安全に走行できる。
【００３０】
さらに走行時において路面に段差Ｇがあるときには、図９に示すように、弾性部材１３により、また弾性部材１３に抗して前フオーク部材９が伸縮し、乗り上げに際しての衝撃を吸収，緩和し乗心地を高めるとともに、段差Ｇが継続する路面においては体重の移動による前輪Ｆに作用する荷重を調整することによって、直立状態での走行を可能とする。
【００３１】
また、旋回時においては、図１０（Ａ）に示すように、前輪、後輪を分けるスイング手段を用いていなくとも、車体４をリーンでき、遠心力に対抗して、乗り手が容易に体を内側へ傾け旋回走行しうる。また前輪Ｆ，Ｆが車体中心線よりも両側に隔てるため、旋回走行時に乗り手が旋回内側へ体を傾斜させても、その重心が内側の前輪Ｆから外にはみ出すはみ出し量を減じ横滑りを減少させる。フロントフレーム３は一体として回転するため、図１０（Ｂ）に示すごとく、前輪Ｆ１，Ｆ２の車軸線と後輪Ｒの車軸線との一点の瞬間中心Ｃからの距離に応じて前輪Ｆ１，Ｆ２が進退でき速度調整をなしうるため、各前輪ごとに強制的に操舵する四輪車機構のものに比して旋回時の車輪の滑りを減じ、動力ロスを減じつつ旋回を円滑にしうると考えうる。
【００３２】
さらに、図１１（Ａ）に示すように、三輪車１が路肩Ｄなどに衝合するときには、衝合した一方の前輪Ｆ１のバネ荷重が比較的小であり、かつ他方の前輪Ｆ２は乗り上げることなく残存しているため、安定度が保持され、前記一方の前輪Ｆ１のみが、弾性部材１３に抗して持ち上がり、路肩Ｄ上に着地する（図１１（Ｂ）に示す）ことにより路肩Ｄに乗り上げうる。さらに、他方の前輪Ｆ２も先行した前輪Ｆ１により保持されて、引き続いて容易に乗り上げ出来、通常の二輪車のように転倒することなく、比較的容易に乗り越ししうる。このように、スムーズな市中、荒れ地走行を可能とする。
【００３３】
又強弱の異なる複数種類のバネを縦継ぎして用いることもでき、さらにバネの一部を換える取替可能な補助輪などをと用いることもできる。また図４に示すように、同径のバネ定数の異なる二種類のコイルバネ１３Ｕ、１３Ｌを用いてもよく、一方の短寸側のバネとしてバネ定数の大なるバネを用いることにより衝合時の大なる荷重を緩衝でき、短寸側のバネ定数は、長寸側のバネ定数の１．２〜２．５倍、好ましくは１．４〜２．０倍とする。なお、スライド体１２Ｃの下面にも緩衝具２０を配して、スライド体１２Ｃと下保持板１４Ｂとの衝合時の衝撃を低減しうる。
【００３４】
なお、本形態においては、前輪Ｆは後輪Ｒに比して小径とする。例えばマウンテンバイクの標準の２６インチの後輪Ｒに対し、２０インチの前輪Ｆを採用しており、前輪Ｆは大きくても２４インチ以下とする。これにより、中心線から左右に位置する前輪Ｆをハンドル操作により更に左右に揺動しても、ペダルの回転動作域と干渉することがなく、特にオフロードにおける激しいハンドル操作を容易とする。
【００３５】
図１２，１３は、前二輪三輪車に用いるフロントフレームに関するの実施の形態を示し、ステアリング軸７と、該ステアリング軸７と一体に設けられ２つの前フオーク部材９、９とを有し、前フオーク部材９、９は、２つの前輪Ｆ，Ｆを、その巾方向間隔ＬＷを１００〜５００ｍｍ、好ましくは１５０〜３００ｍｍ程度としている。この前フオーク部材９は、前記ステアリング軸７下端の上保持板１４Ａと、下方の下保持板１４Ｂ間にガイド軸１１ａ，１１ｂを具えたガイド部１１Ｂからなる基部１１と、このガイド部１１Ｂに沿い相対回転不能に案内され上下動しうるスライド体１２Ｃからなる前輪支持部１２と、このスライド体１２Ｃを、他方のスライド体１２Ｃとは独立して下向きに付勢する弾性部材１３とにより形成され、前記一方の前輪Ｆと、他方の前輪Ｆとを、ステアリング軸７の下端との間の距離が独立して該前輪Ｆへの作用荷重に応じて可変としている。
又前記スライド体１２Ｃは、前記ガイド軸１１ａ，１１ｂに上下方向に貫通するブロック体に、前輪Ｆとこの前輪Ｆに一体なディスク１７ａとを回転自在に枢支する片持ち状に外に突出する前輪支持軸１９を具える。
本発明のフロントフレームは、メインフレームとの組立てにより、前二輪三輪車を形成でき、例えば図１に示す前二輪三輪車の要部を構成して、その操舵性及び走行安定性を向上しうるとともに、着地することなく静止、あるいは微速走行を可能とし、かつ突起衝突時の衝撃を緩和しうるとともに、突起乗り越し性をも向上し、市中走行とともにマウンテンバイクとしても好適に採用しうる。
【００３６】
また前記前二輪三輪車、またはそれに用いるフロントフレームの実施形態では、前記基部１１は２本のガイド軸１１ａ、１１ｂを有するが、３本以上のガイド軸１１ａを具え、或いは１本のガイド軸１１ａで基部１１を構成することもできる。ただし、１本のガイド軸１１ａの場合、ガイド軸１１ａの断面形状を楕円形状、矩形形状としたり、キー溝の形成等、基部１１と前輪支持部１２の相対回転を阻止する廻り止め手段を設ける。
【００３７】
また前フオーク部材９として、例えばステアリング軸の両側に、このステアリング軸を一リンクとする平行クランク機構を形成し、その垂直可動リンクで前輪を枢支するものなど、種々の機構を採用でき、さらに、前記弾性部材１３としても、前記コイルバネ、空、油圧バネの他、ねじりバネ、板バネ、又はゴム弾性材の１つ、又は複数の組合せを用いるなどの変形も可能である。
【００３８】
また前記実施形態では、制動手段１に、ディスクブレーキを使用するが、キャリパー式ブレーキの使用も可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の前二輪三輪車は、直立静止しうるとともに、石や段差などとの衝合において、衝撃を緩和し乗心地を高めかつ転倒を防止し、容易に乗り越しうるとともに、旋回時においては、通常の二輪車と同様に、前輪、後輪を分けるスイング手段を用いることなくリーンでき、遠心力に対抗して、乗り手が容易に体を内側へ傾け旋回走行しうる。また路肩の段差に対しても前フォーク部材が伸縮して一方の前輪の乗上げ時の衝撃を緩和し、さらに他方の前輪の乗り上げも容易とする。
【００４０】
また本発明のフロントフレームは、メインフレームとの組立てにより、前二輪三輪車を形成でき、その操舵性及び走行安定性を向上しうるとともに、着地することなく静止、あるいは微速走行を可能とし、かつ突起衝突時の衝撃を緩和しうるとともに、突起乗り越し性をも向上し、市中走行とともにマウンテンバイクとしても好適に採用しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の前二輪三輪車の一実施の形態を例示する概略斜視図である。
【図２】そのフロントフオークを垂直とした左側面図である。
【図３】その正面図である。
【図４】前フオーク部分を例示する斜視図である。
【図５】スライド体を例示する正面図である。
【図６】スライド体の部分拡大部分断面図である。
【図７】図５のＸ−Ｘ線断面図である。
【図８】三輪車が直立した使用状態を例示する左側面図である。
【図９】段差位置にある三輪車が直立した状態を例示する左側面図である。
【図１０】（Ａ）は、左旋回状態を例示する左側面図、（Ｂ）は旋回の瞬間中心を例示する線図である。
【図１１】（Ａ）、（Ｂ）は路肩乗り越し時の状態を示す線図である。
【図１２】本願発明のフロントフレームの一実施の形態を例示する左側面図
【図１３】その正面図である。
【符号の説明】
２ メインフレーム
３ フロントフレーム
４ 車体
６ ハンドル
７ ステアリング軸
９ 前フォーク部材
１１ 基部
１１Ｂ ガイド部
１１ａ，１１ｂ ガイド軸
１２ 前輪支持部
１２Ｃ スライド体
１３ 弾性部材
１４Ａ 上保持板
１４Ｂ 下保持板
１７ 制動手段
１７ａ ディスク
１７ｂ 制動具
Ｆ１，Ｆ２ 前輪[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a front two-wheeled tricycle that can be suitably used as an off-road bicycle such as a mountain bike, and a front frame used for the front wheel.
[0002]
[Prior art]
For convenience of loading, prevention of falling, etc., front two-wheel or rear two-wheel tricycles have been put into practical use. In a two-wheeled bicycle, the vehicle body is leaned to resist the centrifugal force that acts during turning, but in a three-wheeled vehicle, it is necessary to exert a centripetal force that resists the centrifugal force.
[0003]
Therefore, in a rear two-wheeled tricycle, the passenger part swings between the rear two-wheel part and the front wheel part leans with the rider, but the drive chain is twisted by the swing between the rear two-wheel part and the front wheel part. When one rear wheel of the two rear wheels is a driving wheel, the driving force is reduced by the phenomenon that the driving wheel is lifted off the road surface by turning to the driving wheel side. Because it is located behind the rear, there is a risk that the rear wheel rides on an obstacle such as a protrusion on the road surface or the wheel is removed.
[0004]
For this purpose, instead of the rear two wheels, a front two-wheeled tricycle is formed, the steering shaft is shaped like a square, and the two front wheels can be independently steered and pivoted to resist centrifugal force during turning. A tricycle having a mechanism to be generated has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
[0005]
In addition, by allowing the rear two wheels to run on the rear two wheels as an independent suspension that allows the chain stays to move independently up and down, the need for swinging between the front and rear two wheels when leaning is eliminated. In this way, a tricycle has also been proposed that enables smooth running and turning while reducing adverse effects such as detachment due to chain twist (see, for example, Patent Document 2).
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2531798 (Claim 1)
[Patent Document 2]
JP 2000-335468 A (Claim 1)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the front two-wheeled three-wheeled vehicle according to the former proposal allows the two front wheels to be individually linked and steered and rotated, so that the front wheels are parallel around each pivot point like a four-wheeled vehicle. Therefore, when turning, a slip is likely to occur on one of the front wheels due to the difference in turning radius.
[0008]
Furthermore, since the rear two-wheeled tricycle according to the latter proposal allows the chain stay itself to swing up and down, the apparatus is complicated, and this proposal also uses a single chain drive mechanism. When an obstacle is climbed, the driving wheel is likely to run idle, which may impair steering stability.
[0009]
The present invention has been devised in view of the above-described problems, and two front fork members, which are rotatably provided integrally with a steering shaft and each support a front wheel, are made independent of each other using elastic members. Based on the fact that it can be moved up and down, it is possible to improve the steering performance and running stability and solve the above problems, and the absence of a swing mechanism of the vehicle body makes it possible to stand still or run at a low speed without landing, In addition, the provision of a front two-wheeled tricycle and a front frame used therefor that can alleviate the impact at the time of a bump collision, improve the overhang of the bump, and can be suitably used as off-road bicycles such as mountain bikes while traveling in the city. It is an issue.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 (also referred to as the present invention) is a front two-wheeled three-wheeler, a main frame, a steering shaft pivotally supported at the front end of the main frame and provided with a handle at the upper end, and the steering A front frame having two front fork members provided on the shaft so as to be rotatable integrally with the steering shaft and pivotally spaced apart from each other in the vehicle body width direction, and each front fork member includes: A base portion attached to the steering shaft, a front wheel support portion that is supported so as to be movable relative to the base portion in a longitudinal direction and is not rotatable relative to the base portion, and that pivotally supports the front wheel, and an elastic force that urges the front wheel support portion downward With materials,
The front fork member is composed of a guide portion whose base portion extends downward from the steering shaft, and the front wheel support portion is composed of a slide body which is guided along the guide shaft of the guide portion so as not to be relatively rotatable and can move up and down. The elastic member is characterized in that the slide body is biased downward independently of the other slide body.
[0011]
In the invention according to claim 2, the guide portion is fixed between the upper holding plate at the lower end of the steering shaft and the lower lower holding plate, and has a non-circular cross section for guiding the front wheel support portion so as not to be relatively rotatable. Each guide shaft is composed of one guide shaft or a plurality of guide shafts having a non-circular cross section or a circular cross section.
[0012]
The invention according to claim 3 is characterized in that the front wheel support portion includes a brake including a brake disk concentric with the front wheel and a brake for braking the pad.
[0013]
The invention according to claim 4 is such that the front wheel support portion has a stroke of 50 to 250 mm in a vertical direction, and the two front wheels are tires. The length between the axial intermediate positions is 100 to 500 mm, and the invention according to claim 6 is characterized in that the elastic member is a coil spring, a torsion spring, a leaf spring, a pneumatic spring, a hydraulic spring, or a rubber-like elastic material. It consists of one or a plurality of combinations.
[0014]
The invention according to claim 7 is a front frame, comprising a steering shaft, and two front wheels which are provided on the steering shaft so as to be rotatable integrally with the steering shaft and each support a front wheel with a width in the vehicle body width direction. The front fork member includes a base portion attached to the steering shaft, and is supported relative to the base portion so as to be relatively movable and non-rotatable relative to the base portion, and pivotally supports the front wheel. It comprises a front wheel support part and an elastic member that urges the front wheel support part downward, the front fork member comprises a guide part whose base part extends downward from the steering shaft, and the front wheel support part comprises this guide part. A slide body that can be moved up and down and guided along the guide axis of the shaft, and the elastic member is independent of the other slide body. Characterized in that it urged in the direction.
[0015]
In the invention according to claim 8, the guide portion is fixed between the upper holding plate at the lower end of the steering shaft and the lower lower holding plate, and has a non-circular cross section for guiding the front wheel support portion in a relatively non-rotatable manner. Each guide shaft is composed of one guide shaft or a plurality of guide shafts having a non-circular cross section or a circular cross section.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, taking as an example the case where the present invention is used particularly as a mountain bike. 1 to 7, a front two-wheel tricycle (hereinafter referred to as a tricycle 1) according to the present invention includes a vehicle body 4 including a main frame 2 and a front frame 3, and the front frame 3 has a handle 6 at an upper end. A steering shaft 7 is provided, and two front fork members 9 and 9 are provided on both sides of the steering shaft 7 so as to be rotatable integrally with the steering shaft 7.
[0017]
The front fork member 9 includes a base portion 11 attached to each steering shaft 7, a front wheel support portion 12 that pivotally supports the front wheel F, and an elastic member 13 that urges the front wheel support portion 12 downward. ing. As shown in FIG. 2, the two front wheels F, F satisfy the steering stability and the turning performance by setting the tire axial distance LW to 100 to 500 mm, preferably about 150 to 300 mm.
[0018]
The tricycle 1 includes a vehicle body 4 including a main frame 2 and a front frame 3. The front frame 3 includes a steering shaft 7 having a handle 6 at the upper end, and the steering shaft on both sides of the steering shaft 7. 7 and has two front fork members 9 and 9 which are pivotably provided and steerable. The front fork members 9 and 9 have two front wheels F and F whose width direction interval LW is 100 to 100. It is about 500 mm, preferably about 150 to 300 mm. 2 to 6 show the front frame 3 that is actually mounted with inclination in a vertical state.
[0019]
The main frame 2 has, at its front end, a vertical head pipe 21 (shown in FIG. 1) that supports the front frame 3 in a steerable manner, and a saddle pipe 24 to which a saddle 22 is attached at the upper end. 21 includes a back fork 29 extending from 21 to the center of the rear wheel, a joint pipe 26 extending from the head pipe 21 to the vicinity of the center of the front wheel F, and a chain stay 27 pivotally supported by the joint pipe 26 and extending rearward. The rear wheel R is supported near the intersection with the fork 29.
[0020]
Further, a well-known shift drive mechanism comprising a chain mechanism that pivotally supports a crankshaft near the intersection of the joint pipe 26 and the chain stay 27 near the lower end of the saddle pipe 24 and drives the rear wheel R by a crank arm and a pedal. Is provided. In this embodiment, which is a mountain bike, a spring material 29a is interposed in the middle of the back fork 29 so that the rear wheel R can be moved up and down and the chain cover is eliminated.
[0021]
The steering shaft 7 is pivotally supported by the head pipe 21, and the front fork member 9 is provided at the lower end thereof. The front fork member 9 is guided in a relatively non-rotatable manner along a base portion 11 including a guide portion 11B attached to the lower end of the steering shaft 7 and extending downward in this embodiment, and guide shafts 11a and 11b of the guide portion 11B. It is formed by a front wheel support portion 12 composed of a slide body 12C that can move up and down, and an elastic member 13 that urges the slide body 12C downward independently of the other slide body 12C.
[0022]
As shown in detail in FIGS. 2 to 5, the guide portion 11B moves the guide shafts 11a and 11b back and forth between an upper holding plate 14A formed at the lower end of the steering shaft 7 and a lower lower holding plate 14B. In addition, the guide shafts 11a and 11b are formed by using a tubular body having a circular cross section.
[0023]
Further, as shown in FIGS. 4 to 6, the slide body 12C protrudes outward in a cantilever manner into a block body in which front and rear guide holes 14a and 14b passing through the guide shafts 11a and 11b penetrate in the vertical direction. The disc 17a is actuated by a cantilevered front wheel support shaft 19 (FIG. 7) that rotatably supports the front wheel F and the disc 17a integrated with the front wheel F, and a handle operating lever (not shown). A brake 17b having a pad to be mounted is attached, and the disc 17a and the brake 17b constitute a brake means 17.
[0024]
As shown in FIG. 6, the guide holes 14a and 14b are provided with a seal 18a for removing dust and water, a retaining ring 18b on the inside thereof, and a retaining ring 18b to prevent the falling and the upper and lower rigid rings. A dust removing lubrication tool 18A composed of an oil retaining portion 18c such as felt, and a sliding bearing 18B composed of an oil retaining material such as resin or sintered metal are arranged symmetrically in the vertical direction, and is arranged at a discontinuous portion of the central sliding bearing 18B. The nipple 18C for supplying the lubricant communicates with each other, so that each slide body 12C can be smoothly guided by the guide shafts 11a and 11b at all times. The seal 18a is prevented from coming off by the holding plate 18D.
[0025]
The elastic member 13 is formed of a coil spring, and is externally attached to the rear guide shaft 11b. The elastic member 13 is interposed between the lower surface of the upper holding plate 14A and the upper surface of the slide body 12C, and attaches the slide body 12C downward. It is fast.
[0026]
Furthermore, the elastic member 13 is usually used in accordance with the rider's weight, leg strength, vehicle weight, and use conditions such as a general vehicle, a sports car, a mountain bike for running on a wasteland, a vehicle for carrying a cargo, a child's car, etc. A coil spring having a relatively weak spring constant of 1.5 to 7.5 N / mm / piece, preferably about 2.0 to 5.5 N / mm / piece is selected and used. Further, depending on the use conditions, the amount of shrinkage that is possible when the front wheel F travels from the upper end of the front fork member 9 is in the range of 50 to 250 mm, preferably 100 to 200 mm, and the working load (including impact load) depends on the use conditions. When there is a possibility of increasing the size, it is preferable to select a large possible contraction amount.
[0027]
As a result, the spring is compressed in a collision with a stone by running on a wasteland or a road shoulder at the time of traveling in the city, and the length from the upper end of the front fork member 9 to the front wheel F is reduced, and a large impact is generated on the front wheel F. The front wheel F can be lifted up and moved over, and the shock can be reduced to prevent the vehicle from falling. Also, when colliding diagonally with the road shoulder, as shown in FIG. 11, the front wheel F1 on the abutting side is lifted, while the other front wheel F2 is normally installed, as described above, the fall is greatly reduced. In addition, it is possible to improve the overriding of protrusions even at the frontal collision.
[0028]
It should be noted that even when the rider is not traveling, the weight of the rider and the amount of static settlement due to the inclination by gripping the handle can be settled, for example, about 10 to 150 mm, preferably about 20 to 150 mm. It can also be 20-50 mm. When traveling on rough terrain, the amount of static settlement is increased to prevent the front wheel F from being separated from the traveling surface, thereby preventing hand breakage. This adjustment is performed by adjusting the initial compression amount of the elastic member 13. Also, an appropriate spring pressure adjusting means or the like can be used. Further, a plurality of types of springs having different strengths can be used in cascade, and a replaceable auxiliary wheel for changing a part of the springs can also be used. Further, it is preferable to use the elastic member 13 having a large spring constant so as to absorb an impact even when a large reaction force acts on the front wheel F, and a material such as rubber can also be used.
[0029]
However, in such a tricycle 1, in the non-riding state, as shown in FIG. 8, the front fork member 9 is in the maximum extension state by the elastic member 13, and the left and right front wheels F and F have the same height. By separating the tire axial direction interval LW, it is possible to stand upright by locking the handle in the front running direction, for example. It is also possible to provide appropriate braking means that operates when stationary. In addition, the vehicle can run at a low speed. Furthermore, since it is the front two wheels, the rider can safely drive the bicycle while clearly seeing the uneven state of the road surface on which the rider runs.
[0030]
Further, when there is a level difference G on the road surface during traveling, the front fork member 9 expands and contracts by the elastic member 13 and against the elastic member 13 as shown in FIG. In addition to enhancing the comfort, by adjusting the load acting on the front wheel F due to the movement of the body weight on the road surface where the level difference G continues, it is possible to run in an upright state.
[0031]
Further, when turning, as shown in FIG. 10A, the vehicle body 4 can be leaned without using the swing means for separating the front wheels and the rear wheels, and the rider can easily lift the body against the centrifugal force. You can turn inside and turn. In addition, since the front wheels F and F are separated from the vehicle body center line on both sides, even if the rider inclines the body toward the inside of the turn, the center of gravity of the front wheel F protrudes from the inner front wheel F to reduce the side slip. . Since the front frame 3 rotates as a unit, as shown in FIG. 10 (B), the front wheels F1, F2 according to the distance from the instantaneous center C at one point between the axle line of the front wheels F1, F2 and the axle line of the rear wheel R. Because it can move forward and backward and adjust the speed, it can reduce the slip of the wheel at the time of turning compared to the four-wheeled vehicle mechanism that forcibly steers each front wheel, and can turn smoothly while reducing power loss. sell.
[0032]
Furthermore, as shown in FIG. 11A, when the tricycle 1 collides with the road shoulder D or the like, the spring load of one of the front wheels F1 that collided is relatively small, and the other front wheel F2 does not ride on. Since it remains, the stability is maintained, and only the one front wheel F1 is lifted against the elastic member 13 and landed on the shoulder D (shown in FIG. 11B) to ride on the shoulder D. sell. Further, the other front wheel F2 is also held by the preceding front wheel F1, and can be easily ridden continuously, and can be ridden relatively easily without falling down like a normal two-wheeled vehicle. In this way, it is possible to run on rough land in a smooth city.
[0033]
Further, a plurality of types of springs having different strengths can be used in cascade, and a replaceable auxiliary wheel that changes a part of the springs can be used. Further, as shown in FIG. 4, two types of coil springs 13U and 13L having the same diameter and different spring constants may be used, and by using a spring having a large spring constant as one of the short side springs, A large load can be buffered, and the spring constant on the short side is 1.2 to 2.5 times, preferably 1.4 to 2.0 times the spring constant on the long side. In addition, the shock absorber 20 can also be arranged on the lower surface of the slide body 12C to reduce an impact at the time of the collision between the slide body 12C and the lower holding plate 14B.
[0034]
In this embodiment, the front wheel F has a smaller diameter than the rear wheel R. For example, a 20-inch front wheel F is used with respect to a standard 26-inch rear wheel R of a mountain bike, and the front wheel F is at most 24 inches or less. As a result, even if the front wheel F located to the left and right of the center line is further swung to the left and right by the steering operation, it does not interfere with the rotational operation area of the pedal, and the violent steering operation especially in off-road is facilitated.
[0035]
FIGS. 12 and 13 show an embodiment of a front frame used for a front two-wheeled tricycle, which includes a steering shaft 7 and two front fork members 9, 9 provided integrally with the steering shaft 7. The members 9 and 9 have two front wheels F and F whose interval LW in the width direction is about 100 to 500 mm, preferably about 150 to 300 mm. The front fork member 9 includes a base portion 11 including a guide portion 11B having guide shafts 11a and 11b between a lower holding plate 14B and an upper holding plate 14A at the lower end of the steering shaft 7, and the guide portion 11B. Formed by a front wheel support portion 12 composed of a slide body 12C that is guided so as not to be relatively rotatable and can move up and down, and an elastic member 13 that urges the slide body 12C downward independently of the other slide body 12C. The distance between the one front wheel F and the other front wheel F is made variable according to the applied load on the front wheel F independently of the distance between the lower end of the steering shaft 7.
The slide body 12C protrudes outward in a cantilever manner that pivotally supports a front wheel F and a disk 17a integrated with the front wheel F in a block body vertically passing through the guide shafts 11a and 11b. A front wheel support shaft 19 is provided.
The front frame of the present invention can form a front two-wheeled three-wheeled vehicle by assembling with the main frame.For example, it constitutes a main part of the front two-wheeled three-wheeled vehicle shown in FIG. 1 and can improve its steering performance and running stability. It is possible to stand still or at a low speed without landing, and can reduce the impact at the time of collision of the protrusions, improve the overriding ability of the protrusions, and can be suitably used as a mountain bike as well as in the city.
[0036]
In the embodiment of the front two-wheel tricycle or the front frame used therefor, the base portion 11 has two guide shafts 11a and 11b. However, the base portion 11 has three or more guide shafts 11a, or one guide shaft 11a. The base 11 can also be configured. However, in the case of the single guide shaft 11a, the cross-sectional shape of the guide shaft 11a is an elliptical shape or a rectangular shape, or a detent means for preventing the relative rotation of the base portion 11 and the front wheel support portion 12, such as the formation of a key groove, is provided. .
[0037]
Further, as the front fork member 9, for example, a parallel crank mechanism having one link as the steering shaft is formed on both sides of the steering shaft, and various mechanisms such as a mechanism for pivotally supporting the front wheel with the vertical movable link can be adopted. The elastic member 13 may be modified by using one or a combination of a torsion spring, a leaf spring, or a rubber elastic material in addition to the coil spring, the air, and the hydraulic spring.
[0038]
Moreover, in the said embodiment, although the disc brake is used for the braking means 1, a caliper type brake can also be used.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, the front two-wheeled tricycle of the present invention can stand upright, and at the time of a collision with a stone or a step, etc. At the time of turning, like a normal two-wheeled vehicle, leaning can be performed without using a swing means that separates the front and rear wheels, and the rider can easily turn while leaning inward against the centrifugal force. In addition, the front fork member expands and contracts with respect to the step on the road shoulder, so that the shock when the one front wheel rides is reduced, and the other front wheel can be easily carried on.
[0040]
Further, the front frame of the present invention can form a front two-wheeled tricycle by assembling with the main frame, can improve its steering performance and running stability, and can stand still or run at a low speed without landing, and has a protrusion. The impact at the time of a collision can be eased, and the protrusion overriding property can be improved, so that it can be suitably used as a mountain bike as well as traveling in the city.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating an embodiment of a front two-wheel tricycle of the present invention.
FIG. 2 is a left side view in which the front fork is vertical.
FIG. 3 is a front view thereof.
FIG. 4 is a perspective view illustrating a front fork portion.
FIG. 5 is a front view illustrating a slide body.
FIG. 6 is a partially enlarged partial sectional view of a slide body.
7 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
FIG. 8 is a left side view illustrating a use state where the tricycle is upright.
FIG. 9 is a left side view illustrating a state in which a tricycle at a step position is upright.
10A is a left side view illustrating a left turning state, and FIG. 10B is a diagram illustrating the instantaneous center of turning.
FIGS. 11A and 11B are diagrams showing the state when over the shoulder. FIG.
12 is a left side view illustrating an embodiment of the front frame of the present invention. FIG. 13 is a front view thereof.
[Explanation of symbols]
2 Main frame 3 Front frame 4 Car body 6 Handle 7 Steering shaft 9 Front fork member 11 Base portion 11B Guide portion 11a, 11b Guide shaft 12 Front wheel support portion 12C Slide body 13 Elastic member 14A Upper holding plate 14B Lower holding plate 17 Braking means 17a Disc 17b Brakes F1, F2 Front wheels
