JP5839375B1 - 自転車トレーナー - Google Patents

Abstract

【課題】 低速走行でも脱輪しにくい自転車トレーナーを提供する。【解決手段】 自転車トレーナー１００は、自転車の前輪を支持する一対の前輪ローラー１０、１２と、自転車の後輪を支持する一対の後輪ローラー２０、２２と、後輪ローラー２０の回転を前輪ローラー１０、１２に伝達するベルト６６とを備える。前輪ローラー１０、１２は、自転車の前輪を前輪ローラー１０、１２に乗せた場合のトレイルが、自転車が路面を実走している場合のトレイルと同等となるように、自転車の前輪を支持する。自転車トレーナー１００は、さらに、自転車の前輪と前輪ローラー１０、１２との接地位置が一定となるように前輪ローラー１０、１２の姿勢を調整する前輪ローラー調整部１４、１６と、自転車の駆動力又は慣性力に応じて後輪ローラー２０、２２の位置を調整する後輪ローラー調整部２４、２６とを備える。【選択図】 図７

Description

本発明は、自転車の自立走行練習を行う自転車トレーナーに係り、特に、低速走行でも脱輪しにくい自転車トレーナーに関する。

従来の自転車トレーナーとしては、例えば、特許文献１及び非特許文献１記載の技術が知られている。

特許文献１及び非特許文献１記載の技術は、自転車の前輪を支持する１本の前輪ローラーと、自転車の後輪を支持する１対の後輪ローラーと、後輪ローラーの回転を前輪ローラーに伝達するベルトとを備える。自転車の前輪を前輪ローラーに、自転車の後輪を後輪ローラーにそれぞれ乗せ、ペダルを回動することにより、後輪ローラーを回転させるとともにベルトを介して前輪ローラーを従動させて、その場で自転車の自立走行練習をすることができる。このように、３本のローラーを用いた自転車トレーナーを３本ローラー型自転車トレーナーという。

実公開平２−７７０６０号公報

"LiveRoll R700"、［online］、平成２５年３月、株式会社箕浦、［平成２６年１０月１８日検索］、インターネット＜URL：http://www.minoura.jp/japan/trainer/rollers/r700.html＞

しかしながら、３本ローラー型自転車トレーナーにあっては、次の問題があった。
第１に、ハンドル操作を誤ると、自転車の姿勢が不安定となり、自転車の姿勢が一旦不安定となると姿勢の修正が難しく、脱輪しやすいという問題があった。

第２に、第１の問題から、２０〜３０[km/h]以上のスピードを出し、ジャイロ効果を発生し続けないと安定走行が難しいという問題があった。

第３に、トレーニングのため負荷装置で自転車に負荷を加えると、自転車のスピードが落ちてしまい、第２の問題から安定走行が難しいという問題があった。

第４に、立ち漕ぎ（ダンシング）を行うと、脱輪しやすいという問題があった。
なお、３本ローラー型自転車トレーナーが脱輪しやすい状況は、インターネットサイト「https://www.youtube.com/watch?v=USnC-OKOhaA」「https://www.youtube.com/watch?v=fZKjnwJneZY」において具体的に確認することができる。

そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、低速走行でも脱輪しにくい自転車トレーナーを提供することを目的としている。

〔原理〕 ハンドル操作感について
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、次の知見に基づいて本発明に想到した。

上記第１乃至第３の問題において脱輪の原因の一つは、実走とは異なる特異なハンドル操作感にあることが分かった。そして、さらに詳細な検討を重ねた結果、ハンドル操作感が実走とは異なるのは、トレイルが実走とは異なることが原因であることが分かった。

図１は、３本ローラー型自転車トレーナーにおいてトレイルが実走とは異なることを説明するための図である。

ハンドル操作感は、トレイルが影響している。トレイルとは、図１（ａ）に示すように、操縦管の芯線を延長して路面と交わる点と、前輪が路面に接地する点（前輪の車軸から垂直に降ろした線が路面と交わる点）との水平距離をいう。トレイルが長いと、直進走行の安定性が高くなる。ハンドルから手を離しても自転車が直進する場合は、トレイルが長いことが要因である。これに対し、トレイルが短いと、操縦性が高くなる。ハンドリングが軽くクイックになっている場合は、トレイルが短いことが要因である。トレイルは、直進走行の安定性と操舵性を決定づける要因であり、これらはトレードオフの関係にある。すなわち、トレイルが長ければ、操縦性は低くなるが直進走行の安定性は高くなる。逆に、トレイルが短ければ、直進走行の安定性は低くなるが操舵性は高くなる。

しかしながら、３本ローラー型自転車トレーナーでは、図１（ｂ）に示すように、自転車の前輪が前輪ローラーに接地する点（以下「前輪接地点」という。）が、前輪の車軸から垂直に降ろした線が路面と交わる点よりも前側になるので、トレイルが実走よりも短くなる。また、前輪ローラーが前輪の前方にあるので、前輪が落ち込む力が生じる。このため、実走とは異なる特異なハンドル操作感となり、ハンドル操作が誤りやすい。こうした原因により、３本ローラー型自転車トレーナーにあっては、ハンドル操作が誤りやすいし、自転車の姿勢が一旦不安定となると姿勢の修正が難しいという状況が生じてしまうのである。

そこで、本発明は、図１（ｃ）に示すように、２本の前輪ローラーで自転車の前輪を支持することにより、トレイルを実走に近い状態に確保し、ハンドル操作感を改善する。

図２は、自転車の前輪と前輪ローラーとの接地状態を示す図である。
さらに、２本の前輪ローラーで自転車の前輪を支持する構成は、図２に示すように、自転車の前輪が前輪ローラーと２点で接地することとなるので、前輪に直進力が生じ、トレイルをさらに実走に近い状態に確保することができる。

〔発明１〕 上記目的を達成するために、発明１の自転車トレーナーは、自転車の前輪を支持する一対の前輪ローラーと、前記自転車の後輪を支持する一対の後輪ローラーと、前記前輪ローラーの回転及び前記後輪ローラーの回転を同期させる回転同期手段とを備える。

このような構成であれば、自転車の前輪を前輪ローラーに、自転車の後輪を後輪ローラーにそれぞれ乗せ、ペダルを回動することにより、一方のローラーを回転させるとともに回転同期手段により他方のローラーを従動させて、その場で自転車の自立走行練習をすることができる。

ここで、本発明は、後輪が駆動輪となる自転車だけでなく、前輪が駆動輪となる自転車に適用することができ、さらに後輪及び前輪の両方が駆動輪となる自転車にも適用することができる。

また、回転同期手段としては、例えば、（１）後輪ローラーの回転を前輪ローラーに伝達するベルト、又は、（２）後輪ローラーの回転状態を検出するロータリーエンコーダー等の検出手段と、検出手段の検出結果に基づいて後輪ローラーの回転と同期するように前輪ローラーを回転させるモータ等の駆動手段とを備える構成が含まれる。また、前輪が駆動輪の自転車に適用する場合、又は、後輪及び前輪の両方が駆動輪の自転車に適用する場合についても、これらと同様の構成が含まれる。

〔発明２〕 さらに、発明２の自転車トレーナーは、発明１の自転車トレーナーにおいて、前記前輪ローラーは、前記自転車の前輪を前記前輪ローラーに乗せた場合のトレイルが、前記自転車が路面を実走している場合のトレイルと同等となるように、前記自転車の前輪を支持する。

このような構成であれば、自転車の前輪を前輪ローラーに、自転車の後輪を後輪ローラーにそれぞれ乗せると、トレイルが実走時と同等となるように自転車の前輪が支持される。

〔原理〕 前輪の脱輪について
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、次の知見に基づいて本発明に想到した。

上記第１乃至第３の問題において脱輪の原因の一つは、ハンドルを切った場合に、自転車の後輪が後輪ローラーと接地する点（以下「後輪接地点」という。）と前輪接地点との距離が変化することが原因であることが分かった。

図３は、ハンドルを切った場合に、後輪接地点と前輪接地点との距離が変化することを説明するための図である。

ハンドルの操舵角が０度の場合、後輪接地点と前輪接地点との距離は、図３（ａ）に示すように、前輪の車軸から垂直に降ろした線が路面と交わる点と、後輪の車軸から垂直に降ろした線が路面と交わる点との距離となる。

これに対し、ハンドルの操舵角が９０度の場合、後輪接地点と前輪接地点との距離は、図３（ｂ）に示すように、ハンドルの操舵角が０度の場合よりも、距離ａだけ長くなる。距離ａは、下式（１）で求めることができる。下式（１）において、フォークオフセットとは、操縦管の芯線を延長して路面と交わる点と、前輪の車軸から操縦管の芯線と平行に延長して路面と交わる点との水平距離をいう。

ａ＝（前輪の半径×ｓｉｎヘッド角）−フォークオフセット …（１）

例えば、２７インチのロードバイクの場合は、ａ＝（３５０[mm]×ｓｉｎ１８[°]）−５０[mm]≒５８[mm]となる。

このように、ハンドルの操舵角によって後輪接地点と前輪接地点との距離が変化するにもかかわらず、３本ローラー型自転車トレーナーにあっては、前輪ローラーの位置が固定されているので、ハンドルの操舵角が大きくなるほど、前輪接地点が前輪ローラーの前側に移動し、トレイルが短くなるだけでなく、前方に脱輪しやすくなる。上記インターネットサイトの動画において脱輪がハンドルの操舵時に特に起こりやすいのは、これが原因であると考えられる。

図４は、後輪接地点と前輪接地点との距離の変化に追従して前輪ローラーを移動させる構成を示す図である。

そこで、本発明は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、後輪接地点と前輪接地点との距離の変化に追従して前輪ローラーを移動させることにより、ハンドルを切っても脱輪しにくくする。すなわち、ハンドルを切った場合は、図４（ｂ）に示すように、前輪ローラーが前方に移動し、距離ａを吸収し、常に２本の前輪ローラーが定位置で前輪に接地する。

〔発明３〕 さらに、発明３の自転車トレーナーは、発明１及び２のいずれか１の自転車トレーナーにおいて、前記自転車の前輪と前記前輪ローラーとの接地位置が一定となるように前記前輪ローラーの位置又は姿勢を調整する前輪ローラー調整手段を備える。

このような構成であれば、ハンドルを切った場合、前輪ローラー調整手段により、自転車の前輪と前輪ローラーとの接地位置が一定となるように前輪ローラーの位置又は姿勢が調整される。

〔発明４〕 さらに、発明４の自転車トレーナーは、発明３の自転車トレーナーにおいて、前記前輪ローラー調整手段は、前記前輪ローラーの位置又は姿勢が変化可能に前記前輪ローラーを支持する前輪ローラー支持手段と、前記前輪ローラーの位置又は姿勢が基準の位置又は姿勢に復帰するように前記前輪ローラー支持手段を付勢する前輪側付勢手段とを備える。

このような構成であれば、ハンドルを切った場合、前輪ローラー調整手段により、自転車の前輪と前輪ローラーとの接地位置が一定となるように前輪ローラーの位置又は姿勢が調整される。そして、ハンドルを元に戻した場合、前輪側付勢手段の付勢力により、前輪ローラーの位置又は姿勢が基準の位置又は姿勢に復帰する。したがって、後輪接地点と前輪接地点との距離の変化に対する追従性が高くなる。

〔原理〕 後輪の脱輪及び振動・騒音について
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、次の知見に基づいて本発明に想到した。

上記第４の問題において脱輪の原因の一つは、ダンシングを行うと、自転車の駆動力にムラが生じたり自転車に慣性力が生じたりし、駆動力又は慣性力に対して対抗することができないことが原因であることが分かった。

３本ローラー型自転車トレーナーでは、ダンシングを行うと、自転車の駆動力にムラが生じたり自転車に慣性力が生じたりし、駆動力又は慣性力に対して対抗することができず、前後方向に脱輪しやすくなる。上記インターネットサイトの動画において脱輪がダンシング時に特に起こりやすいのは、これが原因であると考えられる。

図５は、自転車の駆動力又は慣性力に応じて後輪ローラーを移動させる構成を示す図である。

そこで、本発明は、図５に示すように、自転車の駆動力又は慣性力に応じて後輪ローラーを移動させることにより、ダンシングを行っても脱輪しにくくする。すなわち、ダンシングを行った場合は、後輪ローラーが後方に移動し、駆動力のムラや慣性力を吸収する。

また、後輪ローラーを移動させる構成は、振動及び騒音の問題にも効果的である。
３本ローラー型自転車トレーナーは、回転する部品が多く、振動及び騒音が大きいという問題があった。

そこで、本発明者は、振動及び騒音の問題を解決するために詳細な検討を重ねた結果、後輪の剛性にバラツキがあることが原因であることが分かった。

図６は、後輪ローラーの移動により振動及び騒音を防止することを説明するための図である。

タイヤは、図６（ｄ）に示すように、周縁の一部に固い部分が存在する。これは、タイヤの構造上、ケーシングつなぎ目やゴム厚のバラツキなど、変形が一定でない箇所があることによる。このタイヤの固い部分が後輪ローラー上を通過すると、衝撃により大きな振動及び騒音が生じる。

これに対し、本発明は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、後輪の固い部分が後輪ローラーを通過するときに、後輪ローラーが後方に移動し衝撃を吸収するので、３本ローラー型自転車トレーナーにおいて床に伝わっていた衝撃エネルギーを前後方向に変換することができ、振動及び騒音を低減することができる。なお、前輪側についても、前輪の固い部分が前輪ローラーを通過するときに、前輪ローラーが前方に移動し衝撃を吸収するので同様の効果がある。

〔発明５〕 さらに、発明５の自転車トレーナーは、発明１乃至４のいずれか１の自転車トレーナーにおいて、前記自転車の駆動力又は慣性力に応じて前記後輪ローラーの位置又は姿勢を調整する後輪ローラー調整手段を備える。

このような構成であれば、ダンシングを行った場合、後輪ローラー調整手段により、自転車の駆動力又は慣性力に応じて後輪ローラーの位置又は姿勢が調整される。

〔発明６〕 さらに、発明６の自転車トレーナーは、発明５の自転車トレーナーにおいて、前記後輪ローラー調整手段は、前記後輪ローラーの位置又は姿勢が変化可能に前記後輪ローラーを支持する後輪ローラー支持手段と、前記後輪ローラーの位置又は姿勢が基準の位置又は姿勢に復帰するように前記後輪ローラー支持手段を付勢する後輪側付勢手段とを備える。

このような構成であれば、自転車の駆動力又は慣性力に応じて後輪ローラーの位置又は姿勢が変化しても、駆動力又は慣性力が小さくなった場合は、後輪側付勢手段の付勢力により、後輪ローラーの位置又は姿勢が基準の位置又は姿勢に復帰する。したがって、駆動力又は慣性力に対する追従性が高くなる。

〔発明７〕 さらに、発明７の自転車トレーナーは、発明１乃至６のいずれか１の自転車トレーナーにおいて、前記前輪ローラーを設置する前輪フレームと、前記後輪ローラーを設置する後輪フレームと、前記後輪フレームに対する前記前輪フレームの高さを調整可能に前記前輪フレーム及び前記後輪フレームを連結する連結手段とを備える。

このような構成であれば、連結手段により、後輪フレームに対する前輪フレームの高さを調整することができるので、坂道を模擬した体勢で自転車の自立走行練習を行うことができる。

以上説明したように、発明１乃至７の自転車トレーナーによれば、一対の前輪ローラーで自転車の前輪を支持するので、トレイルを実走に近い状態に確保することができ、ハンドル操作感が実走と異なる度合いを低減することができる。また、自転車の前輪が前輪ローラーと２点で接地することとなるので、前輪に直進力が生じ、トレイルをさらに実走に近い状態に確保することができる。したがって、従来に比して、低速走行でも脱輪しにくい。

さらに、発明２の自転車トレーナーによれば、トレイルが実走時と同等となるように自転車の前輪が支持されるので、ハンドル操作感が実走と異なる度合いをさらに低減することができる。

さらに、発明３又は４の自転車トレーナーによれば、ハンドルを切っても、自転車の前輪と前輪ローラーとの接地位置が一定となるように前輪ローラーの位置又は姿勢が調整されるので、前方に脱輪しにくい。また、ハンドルを切った場合に、トレイルが短くなることを防止することができるので、ハンドル操作感が実走と異なる度合いを低減することができる。さらに、前輪の固い部分が前輪ローラーを通過するときに、前輪ローラーが前方に移動又は姿勢変化し衝撃を吸収するので、振動及び騒音を低減することができる。

さらに、発明５又は６の自転車トレーナーによれば、ダンシングを行っても、自転車の駆動力又は慣性力に応じて後輪ローラーの位置又は姿勢が調整されるので、前後方向に脱輪しにくい。また、後輪の固い部分が後輪ローラーを通過するときに、後輪ローラーが後方に移動又は姿勢変化し衝撃を吸収するので、振動及び騒音を低減することができる。

３本ローラー型自転車トレーナーにおいてトレイルが実走とは異なることを説明するための図である。 自転車の前輪と前輪ローラーとの接地状態を示す図である。 ハンドルを切った場合に、後輪接地点と前輪接地点との距離が変化することを説明するための図である。 後輪接地点と前輪接地点との距離の変化に追従して前輪ローラーを移動させる構成を示す図である。 自転車の駆動力又は慣性力に応じて後輪ローラーを移動させる構成を示す図である。 後輪ローラーの移動により振動及び騒音を防止することを説明するための図である。 自転車トレーナー１００の斜視図である。 前輪ローラー調整部１６の周辺を拡大した斜視図である。 後輪ローラー調整部２６の周辺を拡大した斜視図である。 前輪フレーム３０を高くした場合の自転車トレーナー１００の右側面図である。 前輪ローラー調整部１６及び後輪ローラー調整部２６の変形例を示す図である。 前輪ローラー調整部１６及び後輪ローラー調整部２６の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図７乃至図１０は、実施の形態を示す図である。

まず、本実施の形態の構成を説明する。
図７は、自転車トレーナー１００の斜視図である。

自転車トレーナー１００は、図７に示すように、自転車の前輪を支持する一対の前輪ローラー１０、１２と、自転車の後輪を支持する一対の後輪ローラー２０、２２と、前輪ローラー１０、１２を設置する前輪フレーム３０と、後輪ローラー２０、２２を設置する後輪フレーム４０と、前輪フレーム３０及び後輪フレーム４０を連結する連結フレーム５０、５２とを有して構成されている。

前輪フレーム３０は、前後方向に伸長する左フレーム３２と、所定間隔をもって左フレーム３２と対向して平行に配置される右フレーム３４と、左フレーム３２の前端及び右フレーム３４の前端を連結する前フレーム３６とを有して構成されている。左フレーム３２には、前輪ローラー１０、１２の左端を支持する前輪ローラー調整部１４が設けられている。右フレーム３４には、前輪ローラー１０、１２の右端を支持する前輪ローラー調整部１６が設けられている。

前輪ローラー１０、１２は、その軸方向が前後方向と直交するように水平に配置されている。前輪ローラー１０は、前輪ローラー１２よりも前方に配置され、前輪の車軸から垂直に降ろした線よりも水平距離で１０〜２０[mm]程度前方に位置するのが好ましい。

前輪ローラー１０、１２は、所定間隔をもって互いに平行に配置されている。前輪ローラー１０の軸と前輪ローラー１２の軸との間の距離（以下「前輪ローラー間距離」という。）が長ければトレイルが長くなり、前輪ローラー間距離が短ければトレイルが短くなるので、前輪ローラー間距離は、自転車の前輪を前輪ローラー１０、１２に乗せた場合のトレイルが、自転車が路面を実走している場合のトレイルと同等となるように設定する。例えば、２７インチのロードバイクの場合は、前輪ローラー間距離を４０〜６０[mm]程度に設定するのが好ましい。

後輪フレーム４０は、前後方向に伸長する左フレーム４２と、所定間隔をもって左フレーム４２と対向して平行に配置される右フレーム４４と、左フレーム４２の後端及び右フレーム４４の後端を連結する後フレーム４６とを有して構成されている。左フレーム４２には、後輪ローラー２０、２２の左端を支持する後輪ローラー調整部２４が設けられている。右フレーム４４には、後輪ローラー２０、２２の右端を支持する後輪ローラー調整部２６が設けられている。

後輪ローラー２０、２２は、その軸方向が前後方向と直交するように水平に配置されている。後輪ローラー２０は、後輪ローラー２２よりも前方に配置され、後輪の車軸から垂直に降ろした線が後輪ローラー２０、２２の中心に位置するように後輪ローラー２０、２２の間隔が設定されている。

後輪ローラー２０、２２は、所定間隔をもって互いに平行に配置されている。後輪ローラー２０の軸と後輪ローラー２２の軸との間の距離（以下「後輪ローラー間距離」という。）は、例えば、２７インチのロードバイクの場合、２３０〜２６０[mm]程度に設定するのが好ましい。

前輪ローラー１０の左端には、前輪ローラー１０と同径のプーリー６０が、前輪ローラー１０と同軸に取り付けられている。前輪ローラー１２の左端には、前輪ローラー１２と同径のプーリー６２が、前輪ローラー１２と同軸に取り付けられている。後輪ローラー２０の左端には、後輪ローラー２０と同径のプーリー６４が、後輪ローラー２０と同軸に取り付けられている。そして、プーリー６０〜６４には、ベルト６６が巻き掛けられている。これにより、後輪ローラー２０の回転がベルト６６を介して前輪ローラー１０、１２に伝達される。

図８は、前輪ローラー調整部１６の周辺を拡大した斜視図である。
前輪ローラー調整部１６は、自転車の前輪と前輪ローラー１０、１２との接地位置が一定となるように前輪ローラー１０、１２の姿勢を調整する。

前輪ローラー調整部１６は、図８に示すように、右フレーム３４の上面に固定される下板１６ａと、前輪ローラー１０、１２の軸に固定される側面板及び側面板の上端から直角に屈曲する上面板からなるＬ字型上板１６ｂと、下板１６ａとＬ字型上板１６ｂの上面板との間に設けられたゴム等の弾性部材１６ｃとを有して構成されている。

前輪ローラー１０、１２に対し前方に荷重がかかると、弾性部材１６ｃが変形し、前輪ローラー１０、１２は前傾する。その後、前方への荷重が小さくなると、弾性部材１６ｃの付勢力（復元力）により、前輪ローラー１０、１２は基準の姿勢に復帰する。逆に、前輪ローラー１０、１２に対し後方に荷重がかかると、弾性部材１６ｃが変形し、前輪ローラー１０、１２は後傾する。その後、後方への荷重が小さくなると、弾性部材１６ｃの付勢力により、前輪ローラー１０、１２は基準の姿勢に復帰する。

右フレーム３４の上面には、前後方向に伸長する溝３４ａが形成されており、下板１６ａは、溝３４ａを介して右フレーム３４とボルト等により固定される。このため、下板１６ａを溝３４ａの任意の位置に固定することができるので、自転車のサイズに応じて前輪ローラー１０、１２の位置を適宜設定することができる。

なお、前輪ローラー調整部１４も、前輪ローラー調整部１６と同様の構成となっている。

図９は、後輪ローラー調整部２６の周辺を拡大した斜視図である。
後輪ローラー調整部２６は、自転車の駆動力又は慣性力に応じて後輪ローラー２０、２２の位置を調整する。

後輪ローラー調整部２６は、図９に示すように、後輪ローラー２０の軸及び後輪ローラー２２の軸を連結する連結棒２６ａと、連結棒２６ａを前後方向に移動可能に支持するリニアガイド等の平行スライド機構２６ｂとを有して構成されている。

平行スライド機構２６ｂは、右フレーム４４の上面に固定されている。平行スライド機構２６ｂは、連結棒２６ａを前方及び後方に移動可能に支持し、連結棒２６ａの位置が基準の位置に復帰するように連結棒２６ａを付勢する。連結棒２６ａの移動量は、前方に５[mm]程度、後方に５[mm]程度となっている。

後輪ローラー２０、２２に対し前方に荷重がかかると、後輪ローラー２０、２２は、その荷重に応じて前方に移動する。その後、前方への荷重が小さくなると、平行スライド機構２６ｂの付勢力により、後輪ローラー２０、２２は基準の位置に復帰する。逆に、後輪ローラー２０、２２に対し後方に荷重がかかると、後輪ローラー２０、２２は、その荷重に応じて後方に移動する。その後、後方への荷重が小さくなると、平行スライド機構２６ｂの付勢力により、後輪ローラー２０、２２は基準の位置に復帰する。

なお、後輪ローラー調整部２４も、後輪ローラー調整部２６と同様の構成となっている。

図１０は、前輪フレーム３０を高くした場合の自転車トレーナー１００の右側面図である。

連結フレーム５０の前端は左フレーム３２の後端に、連結フレーム５０の後端は左フレーム４２の前端にそれぞれ回転可能に連結されている。同様に、連結フレーム５２の前端は右フレーム３４の後端に、連結フレーム５２の後端は右フレーム４４の前端にそれぞれ回転可能に連結されている。これにより、自転車トレーナー１００は、図１０に示すように、前輪フレーム３０の後端及び後輪フレーム４０の前端を節として屈曲するので、後輪フレーム４０に対する前輪フレーム３０の高さを調整することができる。例えば、図１０に示すように、前輪フレーム３０を台座７０の上に設置すれば、坂道を模擬した体勢で自転車の自立走行練習を行うことができる。

次に、本実施の形態の動作を説明する。
自転車の前輪を前輪ローラー１０、１２に、自転車の後輪を後輪ローラー２０、２２にそれぞれ乗せると、トレイルが実走時と同等となるように自転車の前輪が支持される。そして、ペダルを回動することにより、後輪ローラー２０、２２を回転させるとともにベルト６６を介して前輪ローラー１０、１２を従動させて、その場で自転車の自立走行練習をすることができる。

ハンドルを切った場合、後輪接地点と前輪接地点との距離が変化するが、前輪ローラー調整部１４、１６により、自転車の前輪と前輪ローラー１０、１２との接地位置が一定となるように前輪ローラー１０、１２の姿勢が調整される。そして、ハンドルを元に戻した場合、弾性部材１６ｃの付勢力により、前輪ローラー１０、１２の姿勢が基準の姿勢に復帰する。

ダンシングを行った場合、自転車の駆動力にムラが生じたり自転車に慣性力が生じたりするが、後輪ローラー調整部２４、２６により、自転車の駆動力又は慣性力に応じて後輪ローラー２０、２２の位置が調整される。そして、駆動力又は慣性力が小さくなった場合は、平行スライド機構２６ｂの付勢力により、後輪ローラー２０、２２の位置が基準の位置に復帰する。

次に、本実施の形態の効果を説明する。
本実施の形態では、自転車の前輪を支持する一対の前輪ローラー１０、１２と、自転車の後輪を支持する一対の後輪ローラー２０、２２と、後輪ローラー２０の回転を前輪ローラー１０、１２に伝達するベルト６６とを備える。

これにより、一対の前輪ローラー１０、１２で自転車の前輪を支持するので、トレイルを実走に近い状態に確保することができ、ハンドル操作感が実走と異なる度合いを低減することができる。また、自転車の前輪が前輪ローラー１０、１２と２点で接地することとなるので、前輪に直進力が生じ、トレイルをさらに実走に近い状態に確保することができる。したがって、従来に比して、低速走行でも脱輪しにくい。低速走行が可能となれば、自転車トレーナー１００に負荷装置を取り付け、高負荷な自立走行練習を行うこともできる。

さらに、本実施の形態では、前輪ローラー１０、１２は、自転車の前輪を前輪ローラー１０、１２に乗せた場合のトレイルが、自転車が路面を実走している場合のトレイルと同等となるように、自転車の前輪を支持する。

これにより、トレイルが実走時と同等となるように自転車の前輪が支持されるので、ハンドル操作感が実走と異なる度合いをさらに低減することができる。

さらに、本実施の形態では、自転車の前輪と前輪ローラー１０、１２との接地位置が一定となるように前輪ローラー１０、１２の姿勢を調整する前輪ローラー調整部１４、１６を備える。

これにより、ハンドルを切っても、自転車の前輪と前輪ローラー１０、１２との接地位置が一定となるように前輪ローラー１０、１２の姿勢が調整されるので、前方に脱輪しにくい。また、ハンドルを切った場合に、トレイルが短くなることを防止することができるので、ハンドル操作感が実走と異なる度合いを低減することができる。さらに、前輪の固い部分が前輪ローラー１０、１２を通過するときに、前輪ローラー１０、１２が前方に姿勢変化し衝撃を吸収するので、振動及び騒音を低減することができる。

さらに、本実施の形態では、前輪ローラー調整部１４、１６は、前輪ローラー１０、１２の姿勢が変化可能に前輪ローラー１０、１２を支持し、前輪ローラー１０、１２の姿勢が基準の姿勢に復帰するように付勢する。

これにより、ハンドルを元に戻した場合、弾性部材１６ｃの付勢力により、前輪ローラー１０、１２の姿勢が基準の姿勢に復帰するので、後輪接地点と前輪接地点との距離の変化に対する追従性が高くなる。

さらに、本実施の形態では、自転車の駆動力又は慣性力に応じて後輪ローラー２０、２２の位置を調整する後輪ローラー調整部２４、２６を備える。

これにより、ダンシングを行っても、自転車の駆動力又は慣性力に応じて後輪ローラー２０、２２の位置が調整されるので、前後方向に脱輪しにくい。また、後輪の固い部分が後輪ローラー２０、２２を通過するときに、後輪ローラー２０、２２が後方に移動し衝撃を吸収するので、振動及び騒音を低減することができる。

さらに、本実施の形態では、後輪ローラー調整部２４、２６は、後輪ローラー２０、２２の位置が変化可能に後輪ローラー２０、２２を支持し、後輪ローラー２０、２２の位置が基準の位置に復帰するように付勢する。

これにより、自転車の駆動力又は慣性力に応じて後輪ローラー２０、２２の位置が変化しても、駆動力又は慣性力が小さくなった場合は、平行スライド機構２６ｂの付勢力により、後輪ローラー２０、２２の位置が基準の位置に復帰するので、駆動力又は慣性力に対する追従性が高くなる。

さらに、本実施の形態では、前輪ローラー１０、１２を設置する前輪フレーム３０と、後輪ローラー２０、２２を設置する後輪フレーム４０と、後輪フレーム４０に対する前輪フレーム３０の高さを調整可能に前輪フレーム３０及び後輪フレーム４０を連結する連結フレーム５０、５２とを備える。

これにより、後輪フレーム４０に対する前輪フレーム３０の高さを調整することができるので、坂道を模擬した体勢で自転車の自立走行練習を行うことができる。

本実施の形態において、前輪ローラー調整部１４、１６は、発明３又は４の前輪ローラー調整手段に対応し、下板１６ａ及びＬ字型上板１６ｂは、発明４の前輪ローラー支持手段に対応し、弾性部材１６ｃは、発明４の前輪側付勢手段に対応し、後輪ローラー調整部２４、２６は、発明５又は６の後輪ローラー調整手段に対応している。また、連結棒２６ａ及び平行スライド機構２６ｂは、発明６の後輪ローラー支持手段に対応し、連結フレーム５０、５２は、発明７の連結手段に対応し、プーリー６０〜６４及びベルト６６は、発明１の回転同期手段に対応している。

〔変形例〕
なお、上記実施の形態において、前輪ローラー調整部１４、１６及び後輪ローラー調整部２４、２６は、図８及び図９に示すように構成したが、これに限らず、次の構成を採用することができる。なお、前輪ローラー調整部１４及び後輪ローラー調整部２４は、前輪ローラー調整部１６及び後輪ローラー調整部２６と同様に構成されているので説明を省略する。

図１１及び図１２は、前輪ローラー調整部１６及び後輪ローラー調整部２６の変形例を示す図である。

第１の構成として、前輪ローラー調整部１６は、図１１（ａ）に示すように、右フレーム３４の側面に固定され、右フレーム３４から上方に上下方向に伸長するリンクプレート１６ｄと、前輪ローラー１０の軸及び前輪ローラー１２の軸を連結し、その中心がリンクプレート１６ｄの上端に回転可能に連結する連結プレート１６ｅと、連結プレート１６ｅの前端と右フレーム３４の上面との間に設けられたバネ等の弾性部材１６ｆと、連結プレート１６ｅの後端と右フレーム３４の上面との間に設けられたバネ等の弾性部材１６ｇとを有して構成されている。

前輪ローラー１０、１２に対し前方に荷重がかかると、弾性部材１６ｆ、１６ｇが変形し、前輪ローラー１０、１２は前傾する。その後、前方への荷重が小さくなると、弾性部材１６ｆ、１６ｇの付勢力により、前輪ローラー１０、１２は基準の姿勢に復帰する。逆に、前輪ローラー１０、１２に対し後方に荷重がかかると、弾性部材１６ｆ、１６ｇが変形し、前輪ローラー１０、１２は後傾する。その後、後方への荷重が小さくなると、弾性部材１６ｆ、１６ｇの付勢力により、前輪ローラー１０、１２は基準の姿勢に復帰する。

第２の構成として、前輪ローラー調整部１６は、図１１（ｂ）に示すように、右フレーム３４の上面に固定され、前輪ローラー１０の前方に設けられた係止板１６ｈと、右フレーム３４の上面に固定され、前輪ローラー１２の後方に設けられた係止板１６ｉと、前輪ローラー１０の軸及び前輪ローラー１２の軸を連結する連結プレート１６ｊと、右フレーム３４の上面に固定され、連結プレート１６ｊを前後方向に移動可能に支持するリニアガイド等の平行スライド機構１６ｋと、連結プレート１６ｊの前端と係止板１６ｈとの間に設けられたバネ等の弾性部材１６ｌと、連結プレート１６ｊの後端と係止板１６ｉとの間に設けられたバネ等の弾性部材１６ｍとを有して構成されている。

前輪ローラー１０、１２に対し前方に荷重がかかると、前輪ローラー１０、１２は、その荷重に応じて前方に移動する。その後、前方への荷重が小さくなると、弾性部材１６ｌ、１６ｍの付勢力により、前輪ローラー１０、１２は基準の位置に復帰する。逆に、前輪ローラー１０、１２に対し後方に荷重がかかると、前輪ローラー１０、１２は、その荷重に応じて後方に移動する。その後、後方への荷重が小さくなると、弾性部材１６ｌ、１６ｍの付勢力により、前輪ローラー１０、１２は基準の位置に復帰する。

第３の構成として、後輪ローラー調整部２６は、図１１（ｃ）に示すように、右フレーム４４の上面に固定されるコの字形状のサブフレーム２６ｃと、サブフレーム２６ｃの側面に固定され、サブフレーム２６ｃから下方に上下方向に伸長するリンクプレート２６ｄ、２６ｅと、後輪ローラー２０の軸及び後輪ローラー２２の軸を連結し、その前端及び後端がリンクプレート２６ｄ、２６ｅの下端にそれぞれ回転可能に連結する連結フレーム２６ｆと、連結フレーム２６ｆの前端とサブフレーム２６ｃとの間に設けられたバネ等の弾性部材２６ｇと、連結フレーム２６ｆの後端とサブフレーム２６ｃとの間に設けられたバネ等の弾性部材２６ｈとを有して構成されている。

後輪ローラー２０、２２に対し前方に荷重がかかると、後輪ローラー２０、２２は、その荷重に応じて前方に移動する。その後、前方への荷重が小さくなると、弾性部材２６ｇ、２６ｈの付勢力により、後輪ローラー２０、２２は基準の位置に復帰する。逆に、後輪ローラー２０、２２に対し後方に荷重がかかると、後輪ローラー２０、２２は、その荷重に応じて後方に移動する。その後、後方への荷重が小さくなると、弾性部材２６ｇ、２６ｈの付勢力により、後輪ローラー２０、２２は基準の位置に復帰する。

第４の構成は、前輪ローラー調整部１６及び後輪ローラー調整部２６に代えて、図１２に示すように、後輪ローラー２０の軸及び後輪ローラー２２の軸を連結する連結フレーム５０ａと、連結フレーム５０ａの側面に固定され、連結フレーム５０ａから上方に上下方向に伸長するリンクプレート５０ｂと、前輪ローラー１０の軸及び前輪ローラー１２の軸を連結し、その中心がリンクプレート５０ｂの上端に回転可能に連結する連結プレート５０ｃと、連結プレート５０ｃの前端と連結フレーム５０ａの上面との間に設けられたバネ等の弾性部材５０ｄと、連結プレート５０ｃの後端と連結フレーム５０ａの上面との間に設けられたバネ等の弾性部材５０ｅと、基台フレーム５０ｆと、基台フレーム５０ｆの上面に固定され、前輪ローラー１０の前方に設けられた係止板５０ｇと、基台フレーム５０ｆの上面に固定され、前輪ローラー１２の後方に設けられた係止板５０ｈと、基台フレーム５０ｆの上面に固定され、連結フレーム５０ａを前後方向に移動可能に支持するリニアガイド等の平行スライド機構５０ｉ、５０ｊと、連結フレーム５０ａの前端と係止板５０ｇとの間に設けられたバネ等の弾性部材５０ｋと、連結フレーム５０ａの後端と係止板５０ｈとの間に設けられたバネ等の弾性部材５０ｌとを有して構成されている。

前輪ローラー１０、１２に対し前方に荷重がかかると、弾性部材５０ｄ、５０ｅが変形し、前輪ローラー１０、１２は前傾する。その後、前方への荷重が小さくなると、弾性部材５０ｄ、５０ｅの付勢力により、前輪ローラー１０、１２は基準の姿勢に復帰する。逆に、前輪ローラー１０、１２に対し後方に荷重がかかると、弾性部材５０ｄ、５０ｅが変形し、前輪ローラー１０、１２は後傾する。その後、後方への荷重が小さくなると、弾性部材５０ｄ、５０ｅの付勢力により、前輪ローラー１０、１２は基準の姿勢に復帰する。

後輪ローラー２０、２２に対し前方に荷重がかかると、後輪ローラー２０、２２は、その荷重に応じて前方に移動する。その後、前方への荷重が小さくなると、弾性部材５０ｋ、５０ｌの付勢力により、後輪ローラー２０、２２は基準の位置に復帰する。逆に、後輪ローラー２０、２２に対し後方に荷重がかかると、後輪ローラー２０、２２は、その荷重に応じて後方に移動する。その後、後方への荷重が小さくなると、弾性部材５０ｋ、５０ｌの付勢力により、後輪ローラー２０、２２は基準の位置に復帰する。

また、上記実施の形態及びその変形例において、後輪ローラー調整部２４、２６は、後輪ローラー２０、２２の位置を調整するように構成したが、これに限らず、前輪ローラー調整部１４、１６のように、後輪ローラー２０、２２の姿勢を調整するように構成することもできる。

１００…自転車トレーナー、 １０、１２…前輪ローラー、 １４、１６…前輪ローラー調整部、 １６ａ…下板、 １６ｂ…Ｌ字型上板、 １６ｃ、１６ｆ、１６ｇ、１６ｌ、１６ｍ、２６ｇ、２６ｈ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｋ、５０ｌ…弾性部材、 １６ｄ、２６ｄ、２６ｅ、５０ｂ…リンクプレート、 １６ｅ、１６ｊ、５０ｃ…連結プレート、 １６ｈ、１６ｉ、５０ｇ、５０ｈ…係止板、 １６ｋ、２６ｂ、５０ｉ、５０ｊ…平行スライド機構、 ２０、２２…後輪ローラー、 ２４、２６…後輪ローラー調整部、 ２６ａ…連結棒、 ２６ｃ…サブフレーム、 ２６ｆ、５０ａ、５０、５２…連結フレーム、 ３０…前輪フレーム、 ３２…左フレーム、 ３４…右フレーム、 ３４ａ…溝、 ３６…前フレーム、 ４０…後輪フレーム、 ４２…左フレーム、 ４４…右フレーム、 ４６…後フレーム、 ５０ｆ…基台フレーム、 ６０〜６４…プーリー、 ６６…ベルト、 ７０…台座

Claims (6)

1. 自転車の前輪を支持する一対の前輪ローラーと、
   前記自転車の後輪を支持する一対の後輪ローラーと、
   前記前輪ローラーの回転及び前記後輪ローラーの回転を同期させる回転同期手段と、
   前記自転車のハンドル操作に追従して前記自転車の前輪と前記前輪ローラーとの接地位置が一定となるように前記前輪ローラーの位置又は姿勢を調整する前輪ローラー調整手段とを備えることを特徴とする自転車トレーナー。
2. 請求項１において、
   前記前輪ローラーは、前記自転車の前輪を前記前輪ローラーに乗せた場合のトレイルが、前記自転車が路面を実走している場合のトレイルと同等となるように、前記自転車の前輪を支持することを特徴とする自転車トレーナー。
3. 請求項１及び２のいずれか１項において、
   前記前輪ローラー調整手段は、
   前記前輪ローラーの位置又は姿勢が変化可能に前記前輪ローラーを支持する前輪ローラー支持手段と、
   前記前輪ローラーの位置又は姿勢が基準の位置又は姿勢に復帰するように前記前輪ローラー支持手段を付勢する前輪側付勢手段とを備えることを特徴とする自転車トレーナー。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項において、
   前記自転車の駆動力又は慣性力に応じて前記後輪ローラーの位置又は姿勢を調整する後輪ローラー調整手段を備えることを特徴とする自転車トレーナー。
5. 請求項４において、
   前記後輪ローラー調整手段は、
   前記後輪ローラーの位置又は姿勢が変化可能に前記後輪ローラーを支持する後輪ローラー支持手段と、
   前記後輪ローラーの位置又は姿勢が基準の位置又は姿勢に復帰するように前記後輪ローラー支持手段を付勢する後輪側付勢手段とを備えることを特徴とする自転車トレーナー。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項において、
   前記前輪ローラーを設置する前輪フレームと、
   前記後輪ローラーを設置する後輪フレームと、
   前記後輪フレームに対する前記前輪フレームの高さを調整可能に前記前輪フレーム及び前記後輪フレームを連結する連結手段とを備えることを特徴とする自転車トレーナー。

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