JP7242152B1 - 折りたたみ自在車輪の回転保持機構及びそれを備えた自転車 - Google Patents

Abstract

【課題】複数に分割してコンパクト化が可能な折りたたみ自在車輪を所定の移動体構造に好適に保持できる機構、及びそれを用いてコンパクトに折りたたみ可能で容易に運搬することができる自転車を提供する。【解決手段】本開示の折りたたみ自在車輪の回転保持機構では、折りたたみ自在車輪３の前車輪３１及び後車輪３２が、夫々複数の円弧状の片部に分割可能に構成されるとともに、該片部が、締結ネジ３００によって連結可能に構成される。そして、折りたたみ自在車輪を回転保持する回転保持機構２は、フレーム４の前端部に配置され前車輪３１を回転保持する前車輪回転保持部２１と、フレーム４の後端部に配置され後車輪３２を回転保持するとともに該後車輪３２を駆動させる後車輪回転保持部２２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、複数に分割可能に構成された折りたたみ自在車輪を回転保持する折りたたみ自在車輪の回転保持機構及びそれを備えた自転車に関する。

従来から、フレームを折りたたみ可能な構造とすることで、コンパクトにして持ち運ぶことのできる自転車が広く用いられている。

また、コンパクトに折りたたみ可能な折りたたみ自転車においては、持ち運び時などに自転車車輪の体積を小さくして容易な運搬が可能となるように、車輪を折りたたむ技術も開発されている。

例えば、特許文献１には、直線状に細長く折りたたむことを可能とする自転車用折りたたみ自在車輪が開示されている。この技術では、車輪のスポークが、ハブに対して固定した固定スポークと回転固定自在にした可動スポークで構成され、このスポークに、分割されたリムおよびタイヤが連結されることで、車輪を細長い状態にして折りたたむことができる。

特開２００５－２１２６７５号公報

従来から広く用いられている折りたたみ自転車は、主にフレームを折りたたみ可能な構造とするものであって車輪を折りたたむことができず、自転車の折りたたみ時に十分にコンパクト化することができなかった。一方、特許文献１に記載の技術によれば、車輪を細長い状態にして折りたたむことができるため、折りたたみ自転車のコンパクト化に寄与するようにも思われる。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、分割されたリムおよびタイヤがスポークに連結されたまま車輪が折りたたまれるため、折りたたまれた車輪の全長が長くなってしまう。

そこで、スポークを設けずに車輪を構成し、車輪を複数に分割可能で折りたたみ自在にすることが考えられる。しかしながら、この場合、ハブや、ハブとリムとを連結するスポークを介して車輪を保持することができないため、複数に分割してコンパクト化が可能な折りたたみ自在車輪を、自転車のフレーム等に保持することが困難になり得る。

本開示の目的は、複数に分割してコンパクト化が可能な折りたたみ自在車輪を所定の移動体構造に好適に保持できる機構、及びそれを用いてコンパクトに折りたたみ可能で容易に運搬することができる自転車を提供することにある。

本開示の折りたたみ自在車輪の回転保持機構は、複数に分割可能に構成された折りたたみ自在車輪を回転保持するための機構である。この折りたたみ自在車輪の回転保持機構では、前記折りたたみ自在車輪は、リム及びタイヤによって構成される車輪であって、所定の移動体のフレームの前方及び後方に配置された前車輪及び後車輪を含んで構成され、前記前車輪及び前記後車輪が、夫々複数の円弧状の片部に分割可能に構成されるとともに、該片部が、所定の締結手段によって連結可能に構成される。そして、前記折りたたみ自在車輪を回転保持する回転保持機構は、前記フレームの前端部に配置され前記前車輪を回転保持する前車輪回転保持部と、前記フレームの後端部に配置され前記後車輪を回転保持する後車輪回転保持部であって、更に該後車輪を駆動させる後車輪回転保持部と、を備える。

上記の折りたたみ自在車輪の回転保持機構では、複数の円弧状の片部に分割されることで十分にコンパクト化される車輪について、走行時に、ハブや、ハブとリムとを連結するスポークを介して保持することができないにもかかわらず、前車輪回転保持部および後車輪回転保持部を用いて好適にフレームに回転保持することができる。これにより、複数に分割してコンパクト化が可能な折りたたみ自在車輪を、走行時には好適にフレームに保持することができ、また、運搬時にはコンパクトに折りたたむことができる。

ここで、本開示の折りたたみ自在車輪の回転保持機構では、上記の構成において、前記前車輪回転保持部は、前記前車輪の前記リムの内周面に当接しながら所定の第１固定軸を中心に回転運動することで該リムを回転保持する第１保持部と、前記前車輪の前記タイヤの外周面に当接しながら所定の第２固定軸を中心に回転運動することで該タイヤを回転保持する第２保持部と、前記前車輪の前記リムの側面に当接しながら所定の第３固定軸を中心に回転運動することで該リムの倒れを保持する第３保持部と、を有してもよい。そして、前記後車輪回転保持部は、前記後車輪の前記リムの内周面に形成されたギヤ部に噛み合いながら所定の第４固定軸を中心に回転運動することで該リムを回転保持するとともに該ギヤ部を介して該後車輪を駆動させる第４保持部と、前記後車輪の前記タイヤの外周面に当接しながら所定の第５固定軸を中心に回転運動することで該タイヤを回転保持する第５保持部と、前記後車輪の前記リムの側面に当接しながら所定の第６固定軸を中心に回転運動することで該リムの倒れを保持する第６保持部と、を有してもよい。これによれば、車輪がハブとスポークを有さない場合であっても、該車輪の径方向の移動と幅方向の移動を拘束することができ、以て、車輪を自転車のフレーム等に保持することができる。

そして、このような折りたたみ自在車輪の回転保持機構において、前記第１保持部は、前記第１固定軸を中心軸として前記リムの内周面に当接しながら回転する第１回転ローラーを有し、前記第１回転ローラーは、樹脂材料に固体潤滑剤が充填された樹脂軸受によって形成されてもよい。これによれば、リムの内周面との良好な摺動性を実現するとともに、比較的大きな荷重を支えることができる。

また、本開示は、自在車輪の回転保持機構を備えた自転車の側面から捉えることができる。すなわち、本開示の自転車は、上記の自在車輪の回転保持機構を備えた自転車である。

そして、この場合、上記の自転車において、前記前車輪回転保持部は、前記前車輪の径方向の移動を拘束する前記第１保持部と前記第２保持部との組を２つ有してもよい。これによれば、前車輪が操舵される自転車において、安定して前車輪を保持することができる。また、上記の自転車において、前記後車輪は、２つの前記後車輪回転保持部によって駆動され、前記２つの後車輪回転保持部の各前記第４保持部が有する第４ギヤであって、前記第４固定軸を中心軸として前記リムの内周面に形成された前記ギヤ部に噛み合いながら回転する第４ギヤが、アイドルギヤによって接続されてもよい。これによれば、後車輪を２つの第４ギヤによって駆動することができるため、ギヤの噛み合いにおける１歯あたりの荷重を低減することができ、駆動トルクを後車輪により好適に伝達することが可能になる。

本開示によれば、複数に分割してコンパクト化が可能な折りたたみ自在車輪を所定の移動体構造に好適に保持できる機構、及びそれを用いてコンパクトに折りたたみ可能で容易に運搬することができる自転車を提供することができる。

第１実施形態における、折りたたみ自在車輪の回転保持機構を備えた自転車の概略構成を示す図である。 従来の折りたたみ自転車の概略構成を示す図である。 第１実施形態における自転車の折りたたみ構造を説明するための図である。 第１実施形態における車輪の連結構造を説明するための図である。 第１実施形態における前車輪回転保持部の機能を説明するための図である。 第１実施形態における後車輪回転保持部の機能を説明するための図である。 第２実施形態における後車輪回転保持部を説明するための図である。

以下、図面に基づいて、本開示の実施の形態を説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本開示は実施形態の構成に限定されない。

＜第１実施形態＞
第１実施形態における折りたたみ自在車輪の回転保持機構及びそれを備えた自転車の概要について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態における、折りたたみ自在車輪の回転保持機構を備えた自転車の概略構成を示す図である。本実施形態に係る自転車１は、複数に分割可能に構成された折りたたみ自在車輪を回転保持するための回転保持機構２を備えた自転車である。

図１に示すように、自転車１は、前車輪３１および後車輪３２を含んで構成される車輪３を備え、該車輪３が、回転保持機構２によって、フレーム４に回転保持される。詳しくは、フレーム４の前方に配置された前車輪３１が、フレーム４の前端部に配置された前車輪回転保持部２１によって回転保持され、フレーム４の後方に配置された後車輪３２が、フレーム４の後端部に配置された後車輪回転保持部２２によって回転保持される。

ここで、本実施形態における自転車１について、従来までのフレームのみを折りたたみ可能な折りたたみ自転車である自転車１´と比較しながら説明する。

従来の自転車１´は、図２に示すように、本開示の自転車１と同様にフレーム４´を備える。なお、図２は、従来の折りたたみ自転車の概略構成を示す図である。

そして、フレーム４´は、該フレームの折りたたみを可能にするヒンジ４１´を有する。そうすると、折りたたまれた状態の自転車を表す図２（ｂ）に示されるように、自転車１´の前部が後方に向かって折りたたまれることになる。

このようにフレーム４´が折りたたまれることで、自転車１´の容易な運搬に寄与し得る。しかしながら、このような従来の折りたたみ自転車では、主にフレームを折りたたみ可能な構造とするものであって車輪を折りたたむことができず、自転車の折りたたみ時に十分にコンパクト化することができない。

これに対して、本実施形態における自転車１では、従来の折りたたみ自転車と同様にフレームが折りたたみ可能に構成されるだけでなく、車輪も折りたたむことができる。これにより、自転車の折りたたみ時に十分にコンパクト化することができる。これについて、図３に基づいて説明する。

図３は、本実施形態における自転車１の折りたたみ構造を説明するための図である。本実施形態における自転車１では、図３（ａ）に示されるように、車輪３が、複数に分割可能な折りたたみ自在車輪として構成される。本実施形態では、前車輪３１が、円弧状の片部３１ａ、３１ｂ、３１ｃに分割可能に構成され、後車輪３２が、円弧状の片部３２ａ、３２ｂ、３２ｃに分割可能に構成される。そして、自転車１の折りたたみ時には、図３（ａ）に示すように、前車輪３１および後車輪３２が、夫々複数の円弧状の片部に分割される。なお、このように車輪３が複数に分割された状態において、片部３１ａは前車輪回転保持部２１によってフレーム４に固定され、片部３２ａは後車輪回転保持部２２によってフレーム４に固定される。また、後述するように、これら片部は、所定の締結手段によって連結・分解が可能に構成されている。

なお、このように複数に分割可能な折りたたみ自在車輪として構成される車輪３において、タイヤは、ゴム材料によって中実に形成される。つまり、車輪３のタイヤには、空気が充填されない。そのため、車輪３が複数に分割されたとしても、空気漏れが生じる虞がなくなる。

そして、自転車１は、図３（ｂ）に示されるように、フレーム４に設けられたヒンジ４１によって、その前部が後方に向かって折りたたまれる。なお、このとき、片部３１ａは前車輪回転保持部２１によってフレーム４に固定され、片部３２ａは後車輪回転保持部２２によってフレーム４に固定されている。

また、分割された車輪３の残りの片部（片部３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃ）は、フレーム４に設けられたアタッチメント４２によって、該フレーム４に固定することができる。なお、自転車１のペダル部分も折りたたみ可能に構成されてもよい（ペダル部分の折りたたみ構造の図示は省略）。

以上に述べた自転車１の折りたたみ構造によれば、自転車の折りたたみ時に十分にコンパクト化することができる。

なお、複数に分割可能な折りたたみ自在車輪として構成される車輪３は、所定の締結手段によって連結・分解が可能に構成される。ここで、図４は、本実施形態における車輪３の連結構造を説明するための図である。本実施形態では、図４に示すように、締結ネジ３００によって、車輪３の片部が締結される。なお、車輪３のリムにおける各片部の端部の側には、ネジ穴が形成されていて、該ネジ穴を介して締結ネジ３００が各片部を締結することで、該片部が車輪３として連結される。また、締結ネジ３００が取り外されることで、車輪３が各片部に分解される。

このように、複数に分割可能な折りたたみ自在車輪を備えた自転車では、自転車の折りたたみ時に十分にコンパクト化することができる。しかしながら、上記の折りたたみ自在車輪では、走行時に、ハブや、ハブとリムとを連結するスポークを介して車輪を保持することができないため、車輪を自転車のフレームに保持することが困難になり得る。

そこで、本実施形態における自転車１において、上記の前車輪回転保持部２１が、前車輪３１のリム３１０ｂの内周面に当接しながら第１固定軸２１１ｂを中心に回転運動することで該リム３１０ｂを回転保持する第１保持部２１１と、前車輪３１のタイヤ３１０ａの外周面に当接しながら第２固定軸２１２ｂを中心に回転運動することで該タイヤ３１０ａを回転保持する第２保持部２１２と、前車輪３１のリム３１０ｂの側面に当接しながら第３固定軸２１３ｂを中心に回転運動することで該リム３１０ｂの倒れを保持する第３保持部２１３と、を有する。

ここで、図５は、本実施形態における前車輪回転保持部２１の機能を説明するための図である。図５に示すように、前車輪回転保持部２１が、第１保持部２１１と、第２保持部２１２と、第３保持部２１３と、を有することで、車輪がハブとスポークを有さない場合であっても、該車輪の径方向の移動と幅方向の移動を拘束することができ、以て、車輪を自転車のフレームに保持することができる。

そして、本実施形態における自転車１は、図５（ａ）に示すように、前車輪回転保持部２１が、前車輪３１の径方向の移動を拘束する第１保持部２１１と第２保持部２１２との組を２つ有する。つまり、本実施形態における前車輪回転保持部２１は、２組の第１保持部２１１と第２保持部２１２との組と、１組の第３保持部２１３（該第３保持部２１３は、組となって、前車輪３１のリム３１０ｂを両側面から保持する。）と、を有する。更に、これらが１つの構造体として、具体的には、第３保持部２１３に対して４方に配置された第１保持部２１１と第２保持部２１２とが、該第３保持部２１３を中心に接続され、前車輪３１の両側面に配置されたこれらがフレーム４に繋がれることで１つの構造体として、構成される。これにより、前車輪３１が操舵される自転車１において、安定して前車輪３１を保持でき、且つ、その保持構造をコンパクト化することができる。

前車輪回転保持部２１について、詳しくは、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、各保持部（第１保持部２１１、第２保持部２１２、第３保持部２１３）が、固定軸と回転ローラーとを有して構成される。なお、図５（ｂ）は、図５（ａ）における矢ｂからの投影図であって、図５（ｃ）は、図５（ｂ）における車輪３を省略して各保持部を拡大して示すである。第１保持部２１１では、第１回転ローラー２１１ａが第１固定軸２１１ｂを中心軸としてリム３１０ｂの内周面に当接しながら回転し、第２保持部２１２では、第２回転ローラー２１２ａが第２固定軸２１２ｂを中心軸としてタイヤ３１０ａの外周面に当接しながら回転し、第３保持部２１３では、第３回転ローラー２１３ａが第３固定軸２１３ｂを中心軸としてリム３１０ｂの側面に当接しながら回転する。

なお、リム３１０ｂの内周面に当接しながら回転する第１回転ローラー２１１ａは、ゴム材料または樹脂材料に固体潤滑剤が充填された樹脂軸受によって形成され得る。ここで、上記の樹脂軸受は、例えば、ポリアセタールやポリフェニレンサルファイド等のエンジニアリングプラスチックにフッ素樹脂等の固体潤滑剤が充填されたものであって、リム３１０ｂの内周面との良好な摺動性を実現するとともに、比較的大きな荷重を支えることができる。

また、タイヤ３１０ａの外周面に当接しながら回転する第２回転ローラー２１２ａは、アルミニウム等の金属材料によって形成され、リム３１０ｂの側面に当接しながら回転する第３回転ローラー２１３ａは、ゴム材料によって形成され得る。

更に、本実施形態における自転車１において、上記の後車輪回転保持部２２が、後車輪３２のリム３２０ｂの内周面に形成されたギヤ部に噛み合いながら第４固定軸２２４ｂを中心に回転運動することで該リム３２０ｂを回転保持するとともに該ギヤ部を介して該後車輪３２を駆動させる第４保持部２２４と、後車輪３２のタイヤ３２０ａの外周面に当接しながら第５固定軸２２５ｂを中心に回転運動することで該タイヤ３２０ａを回転保持する第５保持部２２５と、後車輪３２のリム３２０ｂの側面に当接しながら第６固定軸２２６ｂを中心に回転運動することで該リム３２０ｂの倒れを保持する第６保持部２２６と、を有する。

ここで、図６は、本実施形態における後車輪回転保持部２２の機能を説明するための図である。図６（ａ）に示すように、後車輪回転保持部２２が、第４保持部２２４と、第５保持部２２５と、第６保持部２２６と、を有することで、車輪がハブとスポークを有さない場合であっても、前車輪回転保持部２１と同様に、該車輪の径方向の移動と幅方向の移動を拘束することができ、以て、車輪を自転車のフレームに保持することができる。

なお、後車輪回転保持部２２において、第５保持部２２５および第６保持部２２６は、前車輪回転保持部２１の第２保持部２１２および第３保持部２１３と同様に、第５回転ローラー２２５ａおよび第６回転ローラー２２６ａを有する。

一方、後車輪回転保持部２２の第４保持部２２４では、第４ギヤ２２４ａが第４固定軸２２４ｂを中心軸としてリム３２０ｂの内周面に形成されたギヤ部に噛み合いながら回転することで、該リム３２０ｂを回転保持するとともに該ギヤ部を介して後車輪３２を駆動させる。

ここで、図６（ｂ）に示すように、第４保持部２２４は、ペダルのトルクを伝達するチェーンに繋がれたスプロケットと同軸に接続されていて、第４ギヤ２２４ａが該スプロケットと同一に回転する。これにより、ペダルのトルクを後車輪３２に伝達することができる。なお、説明のため、図６（ｂ）において、ギヤおよびスプロケットの歯やフレーム４の詳細形状等の図示は省略している。

以上に述べた自転車１によれば、複数に分割してコンパクト化が可能な折りたたみ自在車輪を、走行時には好適にフレームに保持することができ、また、運搬時にはコンパクトに折りたたむことができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態における後車輪回転保持部２２について、図７に基づいて説明する。図７は、本実施形態における後車輪回転保持部２２を説明するための図である。

図７に示すように、本実施形態における自転車１において、後車輪３２は、２つの後車輪回転保持部２２によって、回転保持されるとともに駆動される。

そして、２つの後車輪回転保持部２２の各第４保持部２２４が有する第４ギヤ２２４ａは、アイドルギヤ２２４１によって接続される。なお、アイドルギヤ２２４１は、後車輪回転保持部２２と同様に、フレーム４の後端部に固定される。

これによれば、後車輪３２を２つの第４ギヤ２２４ａによって駆動することができるため、ギヤの噛み合いにおける１歯あたりの荷重を低減することができ、ペダルのトルクを後車輪３２により好適に伝達することが可能になる。

以上に述べた自転車１によっても、複数に分割してコンパクト化が可能な折りたたみ自在車輪を、走行時には好適にフレームに保持することができ、また、運搬時にはコンパクトに折りたたむことができる。

１・・・・・自転車
２・・・・・回転保持機構
２１・・・・前車輪回転保持部
２２・・・・後車輪回転保持部
３・・・・・車輪
３１・・・・前車輪
３２・・・・後車輪
３００・・・締結ネジ
４・・・・・フレーム

Claims (6)

1. 複数に分割可能に構成された折りたたみ自在車輪を回転保持する折りたたみ自在車輪の回転保持機構であって、
   前記折りたたみ自在車輪は、
   リム及びタイヤによって構成される車輪であって、所定の移動体のフレームの前方及び後方に配置された前車輪及び後車輪を含んで構成され、
   前記前車輪及び前記後車輪が、夫々複数の円弧状の片部に分割可能に構成されるとともに、該片部が、所定の締結手段によって連結可能に構成され、
   前記折りたたみ自在車輪を回転保持する回転保持機構は、
   前記フレームの前端部に配置され前記前車輪を回転保持する前車輪回転保持部と、
   前記フレームの後端部に配置され前記後車輪を回転保持する後車輪回転保持部であって、更に該後車輪を駆動させる後車輪回転保持部と、を備える、
   折りたたみ自在車輪の回転保持機構。
2. 前記前車輪回転保持部は、
   前記前車輪の前記リムの内周面に当接しながら所定の第１固定軸を中心に回転運動することで該リムを回転保持する第１保持部と、
   前記前車輪の前記タイヤの外周面に当接しながら所定の第２固定軸を中心に回転運動することで該タイヤを回転保持する第２保持部と、
   前記前車輪の前記リムの側面に当接しながら所定の第３固定軸を中心に回転運動することで該リムの倒れを保持する第３保持部と、を有し、
   前記後車輪回転保持部は、
   前記後車輪の前記リムの内周面に形成されたギヤ部に噛み合いながら所定の第４固定軸を中心に回転運動することで該リムを回転保持するとともに該ギヤ部を介して該後車輪を駆動させる第４保持部と、
   前記後車輪の前記タイヤの外周面に当接しながら所定の第５固定軸を中心に回転運動することで該タイヤを回転保持する第５保持部と、
   前記後車輪の前記リムの側面に当接しながら所定の第６固定軸を中心に回転運動することで該リムの倒れを保持する第６保持部と、を有する、
   請求項１に記載の折りたたみ自在車輪の回転保持機構。
3. 前記第１保持部は、前記第１固定軸を中心軸として前記リムの内周面に当接しながら回転する第１回転ローラーを有し、
   前記第１回転ローラーは、樹脂材料に固体潤滑剤が充填された樹脂軸受によって形成される、
   請求項２に記載の折りたたみ自在車輪の回転保持機構。
4. 請求項２又は請求項３に記載の折りたたみ自在車輪の回転保持機構を備えた自転車。
5. 前記前車輪回転保持部は、
   前記前車輪の径方向の移動を拘束する前記第１保持部と前記第２保持部との組を２つ有する、
   請求項４に記載の自転車。
6. 前記後車輪は、２つの前記後車輪回転保持部によって駆動され、
   前記２つの後車輪回転保持部の各前記第４保持部が有する第４ギヤであって、前記第４固定軸を中心軸として前記リムの内周面に形成された前記ギヤ部に噛み合いながら回転する第４ギヤが、アイドルギヤによって接続される、
   請求項４に記載の自転車。

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