自転車
【課題】操縦安定性に優れた駆動輪兼操舵輪を備えた自転車の提供
【解決手段】中間歯車８０は、操舵軸６６を回転軸として回転可能にされている。駆動輪軸８４は、操舵軸６６に回転可能に支持されている。従動歯車８２は、駆動輪軸８４の一端に固定されている。駆動輪５０は、駆動輪軸８４の他端に固定されている。中間歯車８０と従動歯車８２とが噛み合って、操舵軸６６を回転軸とする回転を、駆動輪軸８４を回転軸とする回転に変換している。この中間歯車９０の有効径の半径Ｒ１と、従動歯車８２の有効径の半径Ｒ２と、駆動輪５０が操舵軸６６を中心として回転する回転半径Ｒ３と、駆動輪５０の半径Ｒ４とが下記関係式を満たしている。
０．７ ≦ （（Ｒ１）・（Ｒ４））／（（Ｒ２）・（Ｒ３）） ≦ １．３
【解決手段】中間歯車８０は、操舵軸６６を回転軸として回転可能にされている。駆動輪軸８４は、操舵軸６６に回転可能に支持されている。従動歯車８２は、駆動輪軸８４の一端に固定されている。駆動輪５０は、駆動輪軸８４の他端に固定されている。中間歯車８０と従動歯車８２とが噛み合って、操舵軸６６を回転軸とする回転を、駆動輪軸８４を回転軸とする回転に変換している。この中間歯車９０の有効径の半径Ｒ１と、従動歯車８２の有効径の半径Ｒ２と、駆動輪５０が操舵軸６６を中心として回転する回転半径Ｒ３と、駆動輪５０の半径Ｒ４とが下記関係式を満たしている。
０．７ ≦ （（Ｒ１）・（Ｒ４））／（（Ｒ２）・（Ｒ３）） ≦ １．３
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動輪兼操舵輪を備えた自転車に関する。
【背景技術】
【０００２】
操舵輪である前輪を駆動輪とした自転車がある。その操舵輪の前輪は３６０°回転可能とされている。これにより、３６０°の任意の向きに駆動力を伝えることができる。この自転車では、後ろ向き及び斜め後方向きへの移動等、操舵の自由度が大きい。
【０００３】
図４は、操舵輪である前輪を駆動輪とした従来の自転車２の正面図である。この自転車２が特開２００２−３３７７８１号公報に記載されている。この自転車２は、主フレーム４の前方にヘッドラック６を備えている。ヘッドラック６は、ハンドルを備えた操舵軸８を３６０°回転可能に保持している。このヘッドラック６は、第一伝動チェーン１０の駆動力を第二伝動チェーン１２に伝える駆動伝達機構１４を備えている。操舵軸８の下方先端には、前輪１６が回転可能に取り付けられている。
【０００４】
運転者がクランク１８を漕ぐと、第一チェーンギア２０が回転する。第一チェーンギア２０の回転は、第一伝動チェーン１０を介して駆動伝達機構１４に伝えられる。駆動伝達機構１４は、この駆動力をヘッドラック６の下方に往復の直線運動で伝える。ヘッドラック６の下方でこの直線運動を回転運動に変換して、第二伝動チェーン１２に伝える。駆動力は、第二伝動チェーン１２を介してフリーホイール２２に伝えられる。フリーホイール２２に伝えられた駆動力で、前輪１６が回転させられている。
【０００５】
この自転車２の駆動伝達機構１４は、ヘッドラック６の内部に往復の直線運動をする部分を備えている。この自転車２は、この往復運動によりヘッドラック６の振動が発生しやすい。この自転車２は、凹凸のある路面ではハンドルが取られやすく操縦安定性に劣る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３３７７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図５は、図４の自転車の駆動伝達機構１４を改良した駆動伝達機構の部分断面が示された側面図である。この駆動伝達機構では、第一伝動チェーン１０の駆動力を回転運動として前輪２４に伝える。この自転車２６では、駆動伝達機構１４の往復直線運動する部分に代えて、回転運動として駆動力を伝える機構を備えている。主フレームは、前方にヘッドパイプ２８を備えている。このヘッドパイプ２８は、ハンドルを備えた操舵軸３０を３６０°回転可能に保持している。この操舵軸３０の下端には、前輪２４と一体に回転する前輪軸３２を回転可能に支持している。前輪軸３２は、その軸線を回転軸として回転可能に支持されている。ハンドルにより操舵軸３０がきられると、その方向に前輪軸３２がきられて進行方向が変えられる。
【０００８】
この駆動伝達機構は、第一伝動チェーン１０の駆動力をギア３４に伝える。このギア３４は、かさ歯車３６と一体とされ、ヘッドパイプ２８に対して回転可能に支持されている。この駆動力は、ギア３４と一体に回転するかさ歯車３６から、かさ歯車３８に伝えられる。このかさ歯車３８は、かさ歯車４０とパイプ４２と一体にされている。かさ歯車３８、かさ歯車４０及びパイプ４２は、操舵軸３０に操舵軸３０の軸線を回転軸として回転可能に支持されている。かさ歯車３８からかさ歯車４０に伝えられた駆動力は、かさ歯車４４に伝えられる。このかさ歯車４４は、前輪２４と一体に固定されている。かさ歯車４４が回転することで、前輪２４が回転させられる。
【０００９】
この駆動伝達機構では、従来技術で示された駆動伝達機構１４の往復直線運動する部分に代えて、かさ歯車３８、かさ歯車４０及びパイプ４２からなる縦回転体により、駆動力が前輪２４に伝えられている。この駆動伝達機構は、往復直線運動をする部分を含まない。ヘッドパイプ２８には、振動が発生しない。この駆動伝達装置を備えた自転車２６は、操縦安定性に優れている。駆動伝達機構の構造がシンプルであり、この自転車２６は、車体重量を軽量化され得る。
【００１０】
この駆動伝達機構では、かさ歯車３８、かさ歯車４０及びパイプ４２は、操舵軸３０の軸線を回転軸として回転する。操舵軸３０は、ハンドルの操舵によりその軸線を回転軸として回転し、進行方向が変更される。この自転車２６では、かさ歯車４０からかさ歯車４４に駆動力が伝えられることに起因して、前輪軸３２が操舵軸３０を回転させる力が働く。特に静止状態から動力を加えられたときに操舵軸３０を回転させる力が働きやすい。このため、ハンドルがしっかり握られていない状態で、クランクを漕ぎ出すとハンドルが、かさ歯車４０の回転方向に取られる現象が生じる。この駆動伝達機構は、始動時の操縦安定性に改良の余地がある。
【００１１】
本発明の目的は、操縦安定性に優れた駆動輪兼操舵輪を備えた自転車の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る自転車は、主フレーム、操舵軸、中間歯車、駆動輪軸、従動歯車及び駆動輪を備えている。この操舵軸は、その軸線を回転軸として回転可能に主フレームに支持されている。この中間歯車は、操舵軸を回転軸として回転可能にされている。この駆動輪軸は、操舵軸に支持されている。駆動輪軸は、操舵軸の軸線に垂直に交わる軸線を回転軸として回転可能にされている。この従動歯車が駆動輪軸の一端に駆動輪軸と共に回転するように固定されている。この駆動輪は、駆動輪軸の他端に駆動輪軸と共に回転するように固定されている。この中間歯車と従動歯車が噛み合って、操舵軸を回転軸とする回転を駆動輪軸の回転に変換している。この中間歯車の有効径の半径Ｒ１と、従動歯車の有効径の半径Ｒ２と、駆動輪が操舵軸を中心として回転する回転半径Ｒ３と、駆動輪の半径Ｒ４とは、下記関係式を満たしている。
０．７ ≦ （（Ｒ１）・（Ｒ４））／（（Ｒ２）・（Ｒ３）） ≦ １．３
【００１３】
好ましくは、この自転車は、従動輪を備えている。この従動輪は、駆動輪軸の一端に取り付けられている。この従動輪は、駆動輪軸に対して回転可能にされている。この従動輪の接地面の上下方向位置と駆動輪の接地面の上下方向位置とは、一致させられている。好ましくは、この自伝車では、上記駆動輪が前輪とされている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る自転車では、駆動力に起因した操舵軸の回転が抑制されている。駆動伝達機構の回転により、操舵軸が回転させられることが抑制されている。この自転車は操縦安定性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る自転車が示された正面図である。
【図２】図２は、図１の自転車の前輪と、操舵部及び駆動装置の一部分の断面とが示された側面図である。
【図３】図３（ａ）は図２のIII（ａ）矢視の模式図であり、図３（ｂ）は図２のIII（ｂ）矢視の模式図である。
【図４】図４は、操舵輪兼駆動輪を備えた従来の自転車が示された正面図である。
【図５】図５は、図４の自転車の駆動伝達機構を改良した駆動伝達機構の部分断面が示された側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る自転車４６の正面図である。図１の右向きが、この自転車４６の前方向きである。図１の左向きが、自転車４６の後方向きである。図１の紙面に垂直方向が、この自転車４６の左右方向である。図１の上下方向がこの自転車４６の上下方向である。この自転車４６は、主フレーム４８と、駆動輪としての前輪５０と、従動輪としての前輪５２と、一対の後輪５４と、操舵部５６と、駆動装置５８とを備えている。前輪５０及び前輪５２は、操舵輪とされている。
【００１８】
それぞれの後輪５４は、主フレーム４８の後方に取り付けられている。この後輪５４は、主フレーム４８に回転可能に取り付けられている。一方の後輪５４は、主フレーム４８の右側面に位置させられている。他方の後輪５４は、主フレーム４８の左側面に位置させられている。主フレーム４８は、上方にサドル６０を備えている。主フレーム４８の前方には、ヘッドパイプ６２が備えられている。ヘッドパイプ６２は、その内部が空洞であり、円筒状である。
【００１９】
操舵部５６は、ハンドル６４及び操舵軸６６を備えている。ハンドル６４は、Ｕ状の形状をしている。ハンドル６４の中央部が左右方向に延びている。ハンドル６４の両端部は、上方に向かって起立している。このハンドル６４の両端にグリップが形成されている。操舵軸６６は、丸棒状の形状をしている。ハンドル６４の中央部が、操舵軸６６の上方端部に固定されている。
【００２０】
図２は、図１の自転車４６の前輪５０、５２と、操舵部５６及び駆動装置５８の一部分の断面とが示された側面図である。操舵軸６６は、図示されないベアリングを介してヘッドパイプ６２に支持されている。操舵軸６６は、その軸線を回転軸として回転可能とされている。図１、図２に示されるように、駆動装置５８は、駆動機構６８及び駆動力伝達手段６９を備えている。駆動力伝達手段６９は、一対のクランク７０、駆動ギア７２、チェーン７４、従動ギア７６及び駆動歯車としてのかさ歯車７８を備えている。
【００２１】
図１に示されるように、一方のクランク７０は、主フレーム４８の右側に回転可能に取り付けられている。他方のクランク７０は、主フレーム４８の左側に回転可能に取り付けられている。駆動ギア７２が、主フレーム４８に対して回転可能に取り付けられている。クランク７０の回転軸と駆動ギア７２との回転軸は、水平方向であり同軸である。チェーン７４は、駆動ギア７２と従動ギア７６とに架け渡されている。
【００２２】
図２に示されるように、従動ギア７６及びかさ歯車７８は、ヘッドパイプ６２に支持されている。従動ギア７６及びかさ歯車７８は、水平方向を回転軸にして回転可能に支持されている。従動ギア７６及びかさ歯車７８とは、その回転中心を同軸にして一体とされている。従動ギア７６及びかさ歯車７８の回転軸は、操舵軸６６の軸線に垂直に交差している。
【００２３】
駆動機構６８は、中間歯車８０、従動歯車としてのかさ歯車８２及び駆動輪軸８４を備えている。この中間歯車８０は、かさ歯車８６、パイプ８８及びかさ歯車９０を備えている。このかさ歯車８６、パイプ８８及びかさ歯車９０は、一体とされている。パイプ８８の上方には、かさ歯車８６が固定されている。パイプ８８の下方には、かさ歯車９０が固定されている。かさ歯車８６は、かさ歯車７８の下方に位置している。かさ歯車８６は、かさ歯車７８と噛み合っている。このパイプ８８の中空には操舵軸６６が通されている。この中間歯車８０は、操舵軸６６に支持されている。中間歯車８０は、操舵軸６６を回転軸にして回転可能にされている。
【００２４】
駆動輪軸８４は、操舵軸６６の下端に支持されている。操舵軸６６は、駆動輪軸８４の両端の間を支持している。かさ歯車８２は、駆動輪軸８４の一端に固定されている。かさ歯車８２及び駆動輪軸８４は、駆動輪軸８４の軸線を回転軸として回転可能とされている。このかさ歯車８２は、かさ歯車９０と噛み合っている。
【００２５】
図１に示されるように、前輪５０は、ホイール９２及びタイヤ９４を備えている。このホイール９２は、駆動輪軸８４の他端に固定されている。このホイール９２及びタイヤ９４は、駆動輪軸８４と共に、駆動輪軸８４の軸線を回転軸として回転可能とされている。
【００２６】
図２に示されるように、この自転車４６は、従動輪としての前輪５２、従動輪軸９６及びベアリングケース９８を備えている。前輪５２は、図示されないが、前輪５０と同様にホイール及びタイヤを備えている。前輪５２のホイールは、従動輪軸９６の一端に固定されている。従動輪軸９６の他端は、ベアリングケース９８にベアリングを介して取り付けられている。ベアリングケース９８は、駆動輪軸８４の一端に固定されている。
【００２７】
この駆動輪軸８４と従動輪軸９６との軸線は一直線上に位置している。前輪５２及び従動輪軸９６は、従動輪軸９６の軸線を回転軸として回転可能されている。この自転車４６では、前輪５０の外径と前輪５２の外径は等しくされている。この従動輪の接地面の上下方向位置と駆動輪の接地面の上下方向位置とは、一致している。左右方向において、操舵軸６６は、前輪５０と前輪５２との中央に位置している。
【００２８】
図２の両矢印Ｒ１は、かさ歯車９０のピッチ円の半径である。両矢印Ｒ２は、かさ歯車８２のピッチ円の半径である。自転車４６では、かさ歯車９０の歯と歯車８２の歯との間で実際に噛み合いにあずかる歯のタケ、即ち有効歯タケが定まっている。図２の点Ｐ２は、この有効歯タケの歯タケ方向の中点が示されている。かさ歯車９０の有効径は、この中点Ｐ２からかさ歯車９０の回転中心までを半径、即ちＲ１を半径とする径として求められる。同様にして、かさ歯車８２の有効径は、中点Ｐ２からかさ歯車８２の回転中心までを半径、即ちＲ２を半径とする径として求められる。このかさ歯車９０及びかさ歯車８２では、ピッチ円の径が歯車の有効径である。
【００２９】
点Ｐ１は、前輪５０の接地点を示している。この両矢印Ｒ３は、操舵軸６６の軸線から点Ｐ１までの距離を表している。両矢印Ｒ３は、前輪５０が操舵軸６６を中心として回転する半径である。両矢印Ｒ４は、操舵軸６６の軸線から点Ｐ１までの距離を表している。両矢印Ｒ４は、前輪５０の回転中心から点Ｐ１までの距離を表している。この両矢印Ｒ４は、前輪５０の半径である。この前輪５０が左右方向に幅をもって接地する場合には、接地する左右方向幅の中点が点Ｐ１とされる。この前輪５０が前後方向に幅をもって接地する場合には、接地する前後方向幅の中点が点Ｐ１とされる。
【００３０】
この自転車４６では、かさ歯車９０のピッチ円半径Ｒ１と、かさ歯車８２のピッチ円半径Ｒ２と、前輪５０の操舵軸６６を中心とする回転半径Ｒ３と、前輪５０の半径Ｒ４とが以下の関係式を満たすように構成されている。
（Ｒ１）・（Ｒ４）＝（Ｒ２）・（Ｒ３）
【００３１】
この自転車４６では、前輪５２の操舵軸６６を中心とする回転半径は、前輪５０の操舵軸６６を中心とする回転半径Ｒ３と等しくされている。前輪５２の外径は、前輪５０の半径Ｒ４と同じにされている。この自転車４６では、前輪５２の接地面の前後方向位置と前輪５０の接地面の前後方向位置との中点が、操舵軸６６の軸線上に位置している。
【００３２】
図１の自転車４６で、クランク７０が運転者により漕がれる。クランク７０が回転させられる。クランク７０の回転により、駆動ギア７２が回転させられる。駆動ギア７２の回転は、チェーン７４により、従動ギア７６に伝えられる。図２に示されるように、従動ギア７６はフリーホイール１００を備えている。このフリーホイール１００は、ラチェット構造を備えている。このフリーホイール１００により、従動ギア７６の回転は一方の回転向きのみがかさ歯車７８に伝えられる。他方の回転向きは、かさ歯車７８に伝えられない。
【００３３】
この従動ギア７６が一方の回転向きに回転させられると、かさ歯車７８が水平方向を回転軸として回転させられる。このかさ歯車７８の回転により、かさ歯車８６が回転させられる。かさ歯車８６が回転すると、一体のパイプ８８及びかさ歯車９０が回転させられる。かさ歯車８６、パイプ８８及びかさ歯車９０からなる中間歯車８０は、操舵軸６６を回転軸として回転させられる。
【００３４】
図３（ａ）は、図２のIII（ａ）矢視の模式図である。図３（ａ）の点Ｑ１は、操舵軸６６の回転中心を示している。かさ歯車９０が点Ｑ１を回転中心として回転する。矢印Ｆ１は、かさ歯車９０がかさ歯車８２に伝える回転接線方向の力を示している。この歯車９０の回転により生じるモーメントＭ１は、以下の式で表される。
（Ｍ１） ＝ （Ｆ１）・（Ｒ１）
【００３５】
図３（ｂ）は、図２のIII（ｂ）矢視の模式図である。図３（ｂ）の点Ｑ２は、駆動輪軸８４の回転中心を示している。かさ歯車９０から力Ｆ１で回転させられて、駆動輪軸８４に発生する回転モーメントＭ２は、以下の式で表される。
（Ｍ２） ＝ （Ｆ１）・（Ｒ２）
このかさ歯車８２の回転モーメントＭ２により、駆動輪軸８４及び前輪５０が回転させられる。
【００３６】
この回転モーメントＭ１の大きさと回転モーメントＭ２の大きさとの間に、以下の式の関係が成り立っている。
（Ｍ１） ＝ （（Ｒ１）／（Ｒ２））・（Ｍ２）
【００３７】
図３（ａ）の矢印Ｆ２は、点Ｑ１を回転中心とする回転接線方向の力を示している。この力Ｆ２は、前輪５０が回転することにより、前輪５０が地面から受ける力である。点Ｐ１において、この回転モーメントＭ２は、以下の式で表される。
（Ｍ２） ＝ （Ｆ２）・（Ｒ４）
このとき、前輪５０が駆動輪軸８４を回転させる方向に働く回転モーメントＭ３は、以下の式で表される。
（Ｍ３） ＝ （Ｆ２）・（Ｒ３）
回転モーメントＭ３の大きさと回転モーメントＭ２との大きさとの間に、以下の式の関係が成り立っている。
（Ｍ３） ＝ （（Ｒ３）／（Ｒ４））・（Ｍ２）
【００３８】
この自転車４６では、前述のように、以下の式を満たしている。
（Ｒ１）・（Ｒ４）＝（Ｒ２）・（Ｒ３）
この式は、以下の式で表される。
（Ｒ１）／（Ｒ２）＝（Ｒ３）／（Ｒ４）
即ち、前述の回転モーメントＭ１の大きさと、回転モーメントＭ３の大きさとは等しい。
【００３９】
かさ歯車８２が駆動輪軸８４の一端に固定され、前輪５０が駆動輪軸８４の他端に固定されている。この駆動輪軸８４は、かさ歯車８２と前輪５０との間の部分を操舵軸６６に支持されている。これにより、回転モーメントＭ１の回転向きと回転モーメントＭ３の回転向きとは逆向きである。この自転車４６では、回転モーメントＭ１と回転モーメントＭ３とが釣り合っている。この自転車４６では、操舵軸６６を作用する回転モーメントＭ１とＭ３とが互いに打ち消し合っている。
【００４０】
これにより、駆動輪軸８４が回転させられることが抑制されている。静止状態から駆動力を伝えられたときに、駆動輪軸８４が回転させられることが抑制されている。これにより、駆動力に起因して操舵軸６６が回転させられることが抑制されている。以下の式を満たすことで、駆動力に起因する操舵軸６６の回転を抑制する効果が得られる。
０．７ ≦ （（Ｒ１）・（Ｒ４））／（（Ｒ２）・（Ｒ３）） ≦ １．３
この操舵軸６６の回転を抑制する観点から、以下の式を満たすことが好ましい。
０．８ ≦ （（Ｒ１）・（Ｒ４））／（（Ｒ２）・（Ｒ３）） ≦ １．２
更に、以下の式を満たすことがより好ましい。
０．９ ≦ （（Ｒ１）・（Ｒ４））／（（Ｒ２）・（Ｒ３）） ≦ １．１
【００４１】
図１のハンドル６４が、運転者によりきられる。ハンドル６４の回転にともなって、操舵軸６６が回転する。操舵軸６６の回転により、前輪５０及び前輪５２の進行方向が変えられる。これにより、自転車４６は走行向きが変えられる。この自転車４６では、駆動力を加えられたときに操舵軸６６が回転させられることが抑制されている。ハンドル６４を握る力が弱くても、ハンドル６４がとられることが抑制されている。この自転車４６は、ハンドル６４を握る力が軽減されている。
【００４２】
この自転車４６では、前輪５０が駆動輪兼操舵輪である。ハンドル６４をまわして、前輪５０及び前輪５２の進行向きが直進向きから斜め前方に変えられると、自転車４６は前進しながら旋回させられる。前輪５０及び前輪５２の進行向きが直進向きから斜め後方に変えられると、自転車４６は後退しながら旋回させられる。前輪５０及び前輪５２の進行向きが直進向きから１８０°変えられると、自転車４６は後退させられる。この様にこの自転車４６は小回りに適している。この自転車４６の操舵及び駆動の構成は、身障者及び高齢者のための車椅子にも適している。本発明に係る自転車には車椅子も含まれる。
【００４３】
フリーホイール１００は、従動ギア７６の一方の回転向きの回転のみを、かさ歯車７８に伝える。従動ギア７６の他方の回転向きの回転は、フリーホイール１００によりかさ歯車７８に伝えられないように構成されている。これにより、前輪５０が回転中にギア７２及びクランク７０を静止させた状態で、自転車４６が走行させられる。
【００４４】
自転車４６では、互いに回転軸が直交する回転の伝達手段として、かさ歯車が用いられている。互いに回転軸が直交する回転の伝達手段であれば、かさ歯車に限られない。平歯車が用いられてもよい。かさ歯車では、すぐばかさ歯車、はすばかさ歯車、まがりばかさ歯車及びハイポイドギアのいずれであってもよい。まがりばかさ歯車は、高速度で静かな回転運動が可能であり、好ましい。
【００４５】
この自転車４６では、前輪５０及び前輪５２が接地する。左右方向において、操舵軸６６は、前輪５０と前輪５２との中央に位置してしているので、自転車４６は操縦安定性に優れる。図１の自転車４６では、前輪５０が駆動輪兼操舵輪とされている。後輪５４を駆動輪兼操舵輪としてもよい。後輪５４を操舵輪とする自転車では、前方のハンドル６４の操舵を後方の操舵輪に伝える操舵力伝達機構が設けられる。
【００４６】
図１の自転車４６は、クランク７０により駆動する。このクランク７０は、足で回転させられる。クランクは、主フレーム４８の上方に設置されて手動クランクとしてもよい。人力の駆動に代えてクランクがモータにより駆動されてもよい。モータは、駆動力伝達手段６９に駆動力を与える。このモータの軸に取り付けられたギアが中間歯車８０に噛み合って駆動力を伝えてもよい。また、このモータが直接に中間歯車８０を回転駆動してもよい。
【００４７】
図示されないが、自転車の主フレームの前方左右及び後方左右の４箇所にキャスターを備えて、この駆動輪兼操舵輪を設けてもよい。キャスターは、進行方向が自由に変えられる車輪である。例えば、主フレームの前方左右のキャスターと後方左右のキャスターとの中間に駆動輪兼操舵輪を設けてもよい。この自転車は、主フレームの前後方向の向きに関わらず、どの方向へも移動できる。前方左右のキャスターと後方左右のキャスターとの中央に駆動輪兼操舵輪を設けた自転車では、駆動輪兼操舵輪の進行方向に３６０°いずれの方向にも直線的な移動が可能である。この自転車は更に小回りが効き、車椅子に好適である。
【００４８】
この実施形態で示されるように、本発明に係る自転車では、図５の駆動伝達機構を備えた自転車に比べ、操縦安定性に優れている。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上説明されたこの駆動輪兼操舵輪は、車椅子を含む自転車に適用されうる。
【符号の説明】
【００５０】
４６・・・自転車
４８・・・主フレーム
５０・・・前輪
５２・・・前輪
５４・・・後輪
５６・・・操舵部
５８・・・駆動装置
６０・・・サドル
６２・・・ヘッドパイプ
６４・・・ハンドル
６６・・・操舵軸
６８・・・駆動機構
６９・・・駆動力伝達手段
７０・・・クランク
７２・・・駆動ギア
７４・・・チェーン
７６・・・従動ギア
７８・・・かさ歯車
８０・・・中間歯車
８２・・・かさ歯車
８４・・・駆動輪軸
８６・・・かさ歯車
８８・・・パイプ
９０・・・かさ歯車
９２・・・ホイール
９４・・・タイヤ
９６・・・従動輪軸
９８・・・ベアリングケース
１００・・・フリーホイール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動輪兼操舵輪を備えた自転車に関する。
【背景技術】
【０００２】
操舵輪である前輪を駆動輪とした自転車がある。その操舵輪の前輪は３６０°回転可能とされている。これにより、３６０°の任意の向きに駆動力を伝えることができる。この自転車では、後ろ向き及び斜め後方向きへの移動等、操舵の自由度が大きい。
【０００３】
図４は、操舵輪である前輪を駆動輪とした従来の自転車２の正面図である。この自転車２が特開２００２−３３７７８１号公報に記載されている。この自転車２は、主フレーム４の前方にヘッドラック６を備えている。ヘッドラック６は、ハンドルを備えた操舵軸８を３６０°回転可能に保持している。このヘッドラック６は、第一伝動チェーン１０の駆動力を第二伝動チェーン１２に伝える駆動伝達機構１４を備えている。操舵軸８の下方先端には、前輪１６が回転可能に取り付けられている。
【０００４】
運転者がクランク１８を漕ぐと、第一チェーンギア２０が回転する。第一チェーンギア２０の回転は、第一伝動チェーン１０を介して駆動伝達機構１４に伝えられる。駆動伝達機構１４は、この駆動力をヘッドラック６の下方に往復の直線運動で伝える。ヘッドラック６の下方でこの直線運動を回転運動に変換して、第二伝動チェーン１２に伝える。駆動力は、第二伝動チェーン１２を介してフリーホイール２２に伝えられる。フリーホイール２２に伝えられた駆動力で、前輪１６が回転させられている。
【０００５】
この自転車２の駆動伝達機構１４は、ヘッドラック６の内部に往復の直線運動をする部分を備えている。この自転車２は、この往復運動によりヘッドラック６の振動が発生しやすい。この自転車２は、凹凸のある路面ではハンドルが取られやすく操縦安定性に劣る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３３７７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図５は、図４の自転車の駆動伝達機構１４を改良した駆動伝達機構の部分断面が示された側面図である。この駆動伝達機構では、第一伝動チェーン１０の駆動力を回転運動として前輪２４に伝える。この自転車２６では、駆動伝達機構１４の往復直線運動する部分に代えて、回転運動として駆動力を伝える機構を備えている。主フレームは、前方にヘッドパイプ２８を備えている。このヘッドパイプ２８は、ハンドルを備えた操舵軸３０を３６０°回転可能に保持している。この操舵軸３０の下端には、前輪２４と一体に回転する前輪軸３２を回転可能に支持している。前輪軸３２は、その軸線を回転軸として回転可能に支持されている。ハンドルにより操舵軸３０がきられると、その方向に前輪軸３２がきられて進行方向が変えられる。
【０００８】
この駆動伝達機構は、第一伝動チェーン１０の駆動力をギア３４に伝える。このギア３４は、かさ歯車３６と一体とされ、ヘッドパイプ２８に対して回転可能に支持されている。この駆動力は、ギア３４と一体に回転するかさ歯車３６から、かさ歯車３８に伝えられる。このかさ歯車３８は、かさ歯車４０とパイプ４２と一体にされている。かさ歯車３８、かさ歯車４０及びパイプ４２は、操舵軸３０に操舵軸３０の軸線を回転軸として回転可能に支持されている。かさ歯車３８からかさ歯車４０に伝えられた駆動力は、かさ歯車４４に伝えられる。このかさ歯車４４は、前輪２４と一体に固定されている。かさ歯車４４が回転することで、前輪２４が回転させられる。
【０００９】
この駆動伝達機構では、従来技術で示された駆動伝達機構１４の往復直線運動する部分に代えて、かさ歯車３８、かさ歯車４０及びパイプ４２からなる縦回転体により、駆動力が前輪２４に伝えられている。この駆動伝達機構は、往復直線運動をする部分を含まない。ヘッドパイプ２８には、振動が発生しない。この駆動伝達装置を備えた自転車２６は、操縦安定性に優れている。駆動伝達機構の構造がシンプルであり、この自転車２６は、車体重量を軽量化され得る。
【００１０】
この駆動伝達機構では、かさ歯車３８、かさ歯車４０及びパイプ４２は、操舵軸３０の軸線を回転軸として回転する。操舵軸３０は、ハンドルの操舵によりその軸線を回転軸として回転し、進行方向が変更される。この自転車２６では、かさ歯車４０からかさ歯車４４に駆動力が伝えられることに起因して、前輪軸３２が操舵軸３０を回転させる力が働く。特に静止状態から動力を加えられたときに操舵軸３０を回転させる力が働きやすい。このため、ハンドルがしっかり握られていない状態で、クランクを漕ぎ出すとハンドルが、かさ歯車４０の回転方向に取られる現象が生じる。この駆動伝達機構は、始動時の操縦安定性に改良の余地がある。
【００１１】
本発明の目的は、操縦安定性に優れた駆動輪兼操舵輪を備えた自転車の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る自転車は、主フレーム、操舵軸、中間歯車、駆動輪軸、従動歯車及び駆動輪を備えている。この操舵軸は、その軸線を回転軸として回転可能に主フレームに支持されている。この中間歯車は、操舵軸を回転軸として回転可能にされている。この駆動輪軸は、操舵軸に支持されている。駆動輪軸は、操舵軸の軸線に垂直に交わる軸線を回転軸として回転可能にされている。この従動歯車が駆動輪軸の一端に駆動輪軸と共に回転するように固定されている。この駆動輪は、駆動輪軸の他端に駆動輪軸と共に回転するように固定されている。この中間歯車と従動歯車が噛み合って、操舵軸を回転軸とする回転を駆動輪軸の回転に変換している。この中間歯車の有効径の半径Ｒ１と、従動歯車の有効径の半径Ｒ２と、駆動輪が操舵軸を中心として回転する回転半径Ｒ３と、駆動輪の半径Ｒ４とは、下記関係式を満たしている。
０．７ ≦ （（Ｒ１）・（Ｒ４））／（（Ｒ２）・（Ｒ３）） ≦ １．３
【００１３】
好ましくは、この自転車は、従動輪を備えている。この従動輪は、駆動輪軸の一端に取り付けられている。この従動輪は、駆動輪軸に対して回転可能にされている。この従動輪の接地面の上下方向位置と駆動輪の接地面の上下方向位置とは、一致させられている。好ましくは、この自伝車では、上記駆動輪が前輪とされている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る自転車では、駆動力に起因した操舵軸の回転が抑制されている。駆動伝達機構の回転により、操舵軸が回転させられることが抑制されている。この自転車は操縦安定性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る自転車が示された正面図である。
【図２】図２は、図１の自転車の前輪と、操舵部及び駆動装置の一部分の断面とが示された側面図である。
【図３】図３（ａ）は図２のIII（ａ）矢視の模式図であり、図３（ｂ）は図２のIII（ｂ）矢視の模式図である。
【図４】図４は、操舵輪兼駆動輪を備えた従来の自転車が示された正面図である。
【図５】図５は、図４の自転車の駆動伝達機構を改良した駆動伝達機構の部分断面が示された側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る自転車４６の正面図である。図１の右向きが、この自転車４６の前方向きである。図１の左向きが、自転車４６の後方向きである。図１の紙面に垂直方向が、この自転車４６の左右方向である。図１の上下方向がこの自転車４６の上下方向である。この自転車４６は、主フレーム４８と、駆動輪としての前輪５０と、従動輪としての前輪５２と、一対の後輪５４と、操舵部５６と、駆動装置５８とを備えている。前輪５０及び前輪５２は、操舵輪とされている。
【００１８】
それぞれの後輪５４は、主フレーム４８の後方に取り付けられている。この後輪５４は、主フレーム４８に回転可能に取り付けられている。一方の後輪５４は、主フレーム４８の右側面に位置させられている。他方の後輪５４は、主フレーム４８の左側面に位置させられている。主フレーム４８は、上方にサドル６０を備えている。主フレーム４８の前方には、ヘッドパイプ６２が備えられている。ヘッドパイプ６２は、その内部が空洞であり、円筒状である。
【００１９】
操舵部５６は、ハンドル６４及び操舵軸６６を備えている。ハンドル６４は、Ｕ状の形状をしている。ハンドル６４の中央部が左右方向に延びている。ハンドル６４の両端部は、上方に向かって起立している。このハンドル６４の両端にグリップが形成されている。操舵軸６６は、丸棒状の形状をしている。ハンドル６４の中央部が、操舵軸６６の上方端部に固定されている。
【００２０】
図２は、図１の自転車４６の前輪５０、５２と、操舵部５６及び駆動装置５８の一部分の断面とが示された側面図である。操舵軸６６は、図示されないベアリングを介してヘッドパイプ６２に支持されている。操舵軸６６は、その軸線を回転軸として回転可能とされている。図１、図２に示されるように、駆動装置５８は、駆動機構６８及び駆動力伝達手段６９を備えている。駆動力伝達手段６９は、一対のクランク７０、駆動ギア７２、チェーン７４、従動ギア７６及び駆動歯車としてのかさ歯車７８を備えている。
【００２１】
図１に示されるように、一方のクランク７０は、主フレーム４８の右側に回転可能に取り付けられている。他方のクランク７０は、主フレーム４８の左側に回転可能に取り付けられている。駆動ギア７２が、主フレーム４８に対して回転可能に取り付けられている。クランク７０の回転軸と駆動ギア７２との回転軸は、水平方向であり同軸である。チェーン７４は、駆動ギア７２と従動ギア７６とに架け渡されている。
【００２２】
図２に示されるように、従動ギア７６及びかさ歯車７８は、ヘッドパイプ６２に支持されている。従動ギア７６及びかさ歯車７８は、水平方向を回転軸にして回転可能に支持されている。従動ギア７６及びかさ歯車７８とは、その回転中心を同軸にして一体とされている。従動ギア７６及びかさ歯車７８の回転軸は、操舵軸６６の軸線に垂直に交差している。
【００２３】
駆動機構６８は、中間歯車８０、従動歯車としてのかさ歯車８２及び駆動輪軸８４を備えている。この中間歯車８０は、かさ歯車８６、パイプ８８及びかさ歯車９０を備えている。このかさ歯車８６、パイプ８８及びかさ歯車９０は、一体とされている。パイプ８８の上方には、かさ歯車８６が固定されている。パイプ８８の下方には、かさ歯車９０が固定されている。かさ歯車８６は、かさ歯車７８の下方に位置している。かさ歯車８６は、かさ歯車７８と噛み合っている。このパイプ８８の中空には操舵軸６６が通されている。この中間歯車８０は、操舵軸６６に支持されている。中間歯車８０は、操舵軸６６を回転軸にして回転可能にされている。
【００２４】
駆動輪軸８４は、操舵軸６６の下端に支持されている。操舵軸６６は、駆動輪軸８４の両端の間を支持している。かさ歯車８２は、駆動輪軸８４の一端に固定されている。かさ歯車８２及び駆動輪軸８４は、駆動輪軸８４の軸線を回転軸として回転可能とされている。このかさ歯車８２は、かさ歯車９０と噛み合っている。
【００２５】
図１に示されるように、前輪５０は、ホイール９２及びタイヤ９４を備えている。このホイール９２は、駆動輪軸８４の他端に固定されている。このホイール９２及びタイヤ９４は、駆動輪軸８４と共に、駆動輪軸８４の軸線を回転軸として回転可能とされている。
【００２６】
図２に示されるように、この自転車４６は、従動輪としての前輪５２、従動輪軸９６及びベアリングケース９８を備えている。前輪５２は、図示されないが、前輪５０と同様にホイール及びタイヤを備えている。前輪５２のホイールは、従動輪軸９６の一端に固定されている。従動輪軸９６の他端は、ベアリングケース９８にベアリングを介して取り付けられている。ベアリングケース９８は、駆動輪軸８４の一端に固定されている。
【００２７】
この駆動輪軸８４と従動輪軸９６との軸線は一直線上に位置している。前輪５２及び従動輪軸９６は、従動輪軸９６の軸線を回転軸として回転可能されている。この自転車４６では、前輪５０の外径と前輪５２の外径は等しくされている。この従動輪の接地面の上下方向位置と駆動輪の接地面の上下方向位置とは、一致している。左右方向において、操舵軸６６は、前輪５０と前輪５２との中央に位置している。
【００２８】
図２の両矢印Ｒ１は、かさ歯車９０のピッチ円の半径である。両矢印Ｒ２は、かさ歯車８２のピッチ円の半径である。自転車４６では、かさ歯車９０の歯と歯車８２の歯との間で実際に噛み合いにあずかる歯のタケ、即ち有効歯タケが定まっている。図２の点Ｐ２は、この有効歯タケの歯タケ方向の中点が示されている。かさ歯車９０の有効径は、この中点Ｐ２からかさ歯車９０の回転中心までを半径、即ちＲ１を半径とする径として求められる。同様にして、かさ歯車８２の有効径は、中点Ｐ２からかさ歯車８２の回転中心までを半径、即ちＲ２を半径とする径として求められる。このかさ歯車９０及びかさ歯車８２では、ピッチ円の径が歯車の有効径である。
【００２９】
点Ｐ１は、前輪５０の接地点を示している。この両矢印Ｒ３は、操舵軸６６の軸線から点Ｐ１までの距離を表している。両矢印Ｒ３は、前輪５０が操舵軸６６を中心として回転する半径である。両矢印Ｒ４は、操舵軸６６の軸線から点Ｐ１までの距離を表している。両矢印Ｒ４は、前輪５０の回転中心から点Ｐ１までの距離を表している。この両矢印Ｒ４は、前輪５０の半径である。この前輪５０が左右方向に幅をもって接地する場合には、接地する左右方向幅の中点が点Ｐ１とされる。この前輪５０が前後方向に幅をもって接地する場合には、接地する前後方向幅の中点が点Ｐ１とされる。
【００３０】
この自転車４６では、かさ歯車９０のピッチ円半径Ｒ１と、かさ歯車８２のピッチ円半径Ｒ２と、前輪５０の操舵軸６６を中心とする回転半径Ｒ３と、前輪５０の半径Ｒ４とが以下の関係式を満たすように構成されている。
（Ｒ１）・（Ｒ４）＝（Ｒ２）・（Ｒ３）
【００３１】
この自転車４６では、前輪５２の操舵軸６６を中心とする回転半径は、前輪５０の操舵軸６６を中心とする回転半径Ｒ３と等しくされている。前輪５２の外径は、前輪５０の半径Ｒ４と同じにされている。この自転車４６では、前輪５２の接地面の前後方向位置と前輪５０の接地面の前後方向位置との中点が、操舵軸６６の軸線上に位置している。
【００３２】
図１の自転車４６で、クランク７０が運転者により漕がれる。クランク７０が回転させられる。クランク７０の回転により、駆動ギア７２が回転させられる。駆動ギア７２の回転は、チェーン７４により、従動ギア７６に伝えられる。図２に示されるように、従動ギア７６はフリーホイール１００を備えている。このフリーホイール１００は、ラチェット構造を備えている。このフリーホイール１００により、従動ギア７６の回転は一方の回転向きのみがかさ歯車７８に伝えられる。他方の回転向きは、かさ歯車７８に伝えられない。
【００３３】
この従動ギア７６が一方の回転向きに回転させられると、かさ歯車７８が水平方向を回転軸として回転させられる。このかさ歯車７８の回転により、かさ歯車８６が回転させられる。かさ歯車８６が回転すると、一体のパイプ８８及びかさ歯車９０が回転させられる。かさ歯車８６、パイプ８８及びかさ歯車９０からなる中間歯車８０は、操舵軸６６を回転軸として回転させられる。
【００３４】
図３（ａ）は、図２のIII（ａ）矢視の模式図である。図３（ａ）の点Ｑ１は、操舵軸６６の回転中心を示している。かさ歯車９０が点Ｑ１を回転中心として回転する。矢印Ｆ１は、かさ歯車９０がかさ歯車８２に伝える回転接線方向の力を示している。この歯車９０の回転により生じるモーメントＭ１は、以下の式で表される。
（Ｍ１） ＝ （Ｆ１）・（Ｒ１）
【００３５】
図３（ｂ）は、図２のIII（ｂ）矢視の模式図である。図３（ｂ）の点Ｑ２は、駆動輪軸８４の回転中心を示している。かさ歯車９０から力Ｆ１で回転させられて、駆動輪軸８４に発生する回転モーメントＭ２は、以下の式で表される。
（Ｍ２） ＝ （Ｆ１）・（Ｒ２）
このかさ歯車８２の回転モーメントＭ２により、駆動輪軸８４及び前輪５０が回転させられる。
【００３６】
この回転モーメントＭ１の大きさと回転モーメントＭ２の大きさとの間に、以下の式の関係が成り立っている。
（Ｍ１） ＝ （（Ｒ１）／（Ｒ２））・（Ｍ２）
【００３７】
図３（ａ）の矢印Ｆ２は、点Ｑ１を回転中心とする回転接線方向の力を示している。この力Ｆ２は、前輪５０が回転することにより、前輪５０が地面から受ける力である。点Ｐ１において、この回転モーメントＭ２は、以下の式で表される。
（Ｍ２） ＝ （Ｆ２）・（Ｒ４）
このとき、前輪５０が駆動輪軸８４を回転させる方向に働く回転モーメントＭ３は、以下の式で表される。
（Ｍ３） ＝ （Ｆ２）・（Ｒ３）
回転モーメントＭ３の大きさと回転モーメントＭ２との大きさとの間に、以下の式の関係が成り立っている。
（Ｍ３） ＝ （（Ｒ３）／（Ｒ４））・（Ｍ２）
【００３８】
この自転車４６では、前述のように、以下の式を満たしている。
（Ｒ１）・（Ｒ４）＝（Ｒ２）・（Ｒ３）
この式は、以下の式で表される。
（Ｒ１）／（Ｒ２）＝（Ｒ３）／（Ｒ４）
即ち、前述の回転モーメントＭ１の大きさと、回転モーメントＭ３の大きさとは等しい。
【００３９】
かさ歯車８２が駆動輪軸８４の一端に固定され、前輪５０が駆動輪軸８４の他端に固定されている。この駆動輪軸８４は、かさ歯車８２と前輪５０との間の部分を操舵軸６６に支持されている。これにより、回転モーメントＭ１の回転向きと回転モーメントＭ３の回転向きとは逆向きである。この自転車４６では、回転モーメントＭ１と回転モーメントＭ３とが釣り合っている。この自転車４６では、操舵軸６６を作用する回転モーメントＭ１とＭ３とが互いに打ち消し合っている。
【００４０】
これにより、駆動輪軸８４が回転させられることが抑制されている。静止状態から駆動力を伝えられたときに、駆動輪軸８４が回転させられることが抑制されている。これにより、駆動力に起因して操舵軸６６が回転させられることが抑制されている。以下の式を満たすことで、駆動力に起因する操舵軸６６の回転を抑制する効果が得られる。
０．７ ≦ （（Ｒ１）・（Ｒ４））／（（Ｒ２）・（Ｒ３）） ≦ １．３
この操舵軸６６の回転を抑制する観点から、以下の式を満たすことが好ましい。
０．８ ≦ （（Ｒ１）・（Ｒ４））／（（Ｒ２）・（Ｒ３）） ≦ １．２
更に、以下の式を満たすことがより好ましい。
０．９ ≦ （（Ｒ１）・（Ｒ４））／（（Ｒ２）・（Ｒ３）） ≦ １．１
【００４１】
図１のハンドル６４が、運転者によりきられる。ハンドル６４の回転にともなって、操舵軸６６が回転する。操舵軸６６の回転により、前輪５０及び前輪５２の進行方向が変えられる。これにより、自転車４６は走行向きが変えられる。この自転車４６では、駆動力を加えられたときに操舵軸６６が回転させられることが抑制されている。ハンドル６４を握る力が弱くても、ハンドル６４がとられることが抑制されている。この自転車４６は、ハンドル６４を握る力が軽減されている。
【００４２】
この自転車４６では、前輪５０が駆動輪兼操舵輪である。ハンドル６４をまわして、前輪５０及び前輪５２の進行向きが直進向きから斜め前方に変えられると、自転車４６は前進しながら旋回させられる。前輪５０及び前輪５２の進行向きが直進向きから斜め後方に変えられると、自転車４６は後退しながら旋回させられる。前輪５０及び前輪５２の進行向きが直進向きから１８０°変えられると、自転車４６は後退させられる。この様にこの自転車４６は小回りに適している。この自転車４６の操舵及び駆動の構成は、身障者及び高齢者のための車椅子にも適している。本発明に係る自転車には車椅子も含まれる。
【００４３】
フリーホイール１００は、従動ギア７６の一方の回転向きの回転のみを、かさ歯車７８に伝える。従動ギア７６の他方の回転向きの回転は、フリーホイール１００によりかさ歯車７８に伝えられないように構成されている。これにより、前輪５０が回転中にギア７２及びクランク７０を静止させた状態で、自転車４６が走行させられる。
【００４４】
自転車４６では、互いに回転軸が直交する回転の伝達手段として、かさ歯車が用いられている。互いに回転軸が直交する回転の伝達手段であれば、かさ歯車に限られない。平歯車が用いられてもよい。かさ歯車では、すぐばかさ歯車、はすばかさ歯車、まがりばかさ歯車及びハイポイドギアのいずれであってもよい。まがりばかさ歯車は、高速度で静かな回転運動が可能であり、好ましい。
【００４５】
この自転車４６では、前輪５０及び前輪５２が接地する。左右方向において、操舵軸６６は、前輪５０と前輪５２との中央に位置してしているので、自転車４６は操縦安定性に優れる。図１の自転車４６では、前輪５０が駆動輪兼操舵輪とされている。後輪５４を駆動輪兼操舵輪としてもよい。後輪５４を操舵輪とする自転車では、前方のハンドル６４の操舵を後方の操舵輪に伝える操舵力伝達機構が設けられる。
【００４６】
図１の自転車４６は、クランク７０により駆動する。このクランク７０は、足で回転させられる。クランクは、主フレーム４８の上方に設置されて手動クランクとしてもよい。人力の駆動に代えてクランクがモータにより駆動されてもよい。モータは、駆動力伝達手段６９に駆動力を与える。このモータの軸に取り付けられたギアが中間歯車８０に噛み合って駆動力を伝えてもよい。また、このモータが直接に中間歯車８０を回転駆動してもよい。
【００４７】
図示されないが、自転車の主フレームの前方左右及び後方左右の４箇所にキャスターを備えて、この駆動輪兼操舵輪を設けてもよい。キャスターは、進行方向が自由に変えられる車輪である。例えば、主フレームの前方左右のキャスターと後方左右のキャスターとの中間に駆動輪兼操舵輪を設けてもよい。この自転車は、主フレームの前後方向の向きに関わらず、どの方向へも移動できる。前方左右のキャスターと後方左右のキャスターとの中央に駆動輪兼操舵輪を設けた自転車では、駆動輪兼操舵輪の進行方向に３６０°いずれの方向にも直線的な移動が可能である。この自転車は更に小回りが効き、車椅子に好適である。
【００４８】
この実施形態で示されるように、本発明に係る自転車では、図５の駆動伝達機構を備えた自転車に比べ、操縦安定性に優れている。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上説明されたこの駆動輪兼操舵輪は、車椅子を含む自転車に適用されうる。
【符号の説明】
【００５０】
４６・・・自転車
４８・・・主フレーム
５０・・・前輪
５２・・・前輪
５４・・・後輪
５６・・・操舵部
５８・・・駆動装置
６０・・・サドル
６２・・・ヘッドパイプ
６４・・・ハンドル
６６・・・操舵軸
６８・・・駆動機構
６９・・・駆動力伝達手段
７０・・・クランク
７２・・・駆動ギア
７４・・・チェーン
７６・・・従動ギア
７８・・・かさ歯車
８０・・・中間歯車
８２・・・かさ歯車
８４・・・駆動輪軸
８６・・・かさ歯車
８８・・・パイプ
９０・・・かさ歯車
９２・・・ホイール
９４・・・タイヤ
９６・・・従動輪軸
９８・・・ベアリングケース
１００・・・フリーホイール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主フレーム、操舵軸、中間歯車、駆動輪軸、従動歯車及び駆動輪を備えており、
この操舵軸がその軸線を回転軸として回転可能に主フレームに支持されており、
この中間歯車が操舵軸を回転軸として回転可能にされており、
この駆動輪軸が操舵軸に支持されて操舵軸の軸線に垂直に交わる軸線を回転軸として回転可能にされており、
この従動歯車が駆動輪軸に駆動輪軸と共に回転するように固定されており、
この駆動輪が駆動輪軸に駆動輪軸と共に回転するように固定されており、
この駆動輪軸が従動歯車と駆動輪との間で操舵軸に支持されており、
この中間歯車と従動歯車が噛み合って、操舵軸を回転軸とする回転を駆動輪軸の回転に変換しており、
この中間歯車の有効径の半径Ｒ１と、従動歯車の有効径の半径Ｒ２と、駆動輪が操舵軸を中心として回転する回転半径Ｒ３と、駆動輪の半径Ｒ４とが下記関係式を満たしている自転車。
０．７ ≦ （（Ｒ１）・（Ｒ４））／（（Ｒ２）・（Ｒ３）） ≦ １．３
【請求項２】
従動輪を備えており、
この従動輪が上記駆動輪軸の一端に取り付けられており、この駆動輪軸に対して回転可能にされており、
この従動輪の接地面の上下方向位置と駆動輪の接地面の上下方向位置とが一致させられている請求項１に記載の自転車。
【請求項３】
上記駆動輪が前輪とされている請求項１又は２に記載の自転車。
【請求項１】
主フレーム、操舵軸、中間歯車、駆動輪軸、従動歯車及び駆動輪を備えており、
この操舵軸がその軸線を回転軸として回転可能に主フレームに支持されており、
この中間歯車が操舵軸を回転軸として回転可能にされており、
この駆動輪軸が操舵軸に支持されて操舵軸の軸線に垂直に交わる軸線を回転軸として回転可能にされており、
この従動歯車が駆動輪軸に駆動輪軸と共に回転するように固定されており、
この駆動輪が駆動輪軸に駆動輪軸と共に回転するように固定されており、
この駆動輪軸が従動歯車と駆動輪との間で操舵軸に支持されており、
この中間歯車と従動歯車が噛み合って、操舵軸を回転軸とする回転を駆動輪軸の回転に変換しており、
この中間歯車の有効径の半径Ｒ１と、従動歯車の有効径の半径Ｒ２と、駆動輪が操舵軸を中心として回転する回転半径Ｒ３と、駆動輪の半径Ｒ４とが下記関係式を満たしている自転車。
０．７ ≦ （（Ｒ１）・（Ｒ４））／（（Ｒ２）・（Ｒ３）） ≦ １．３
【請求項２】
従動輪を備えており、
この従動輪が上記駆動輪軸の一端に取り付けられており、この駆動輪軸に対して回転可能にされており、
この従動輪の接地面の上下方向位置と駆動輪の接地面の上下方向位置とが一致させられている請求項１に記載の自転車。
【請求項３】
上記駆動輪が前輪とされている請求項１又は２に記載の自転車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２５４２４１（Ｐ２０１０−２５４２４１Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０９６３９（Ｐ２００９−１０９６３９）
【出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【出願人】（５００４４４２４３）日本ロボティクス株式会社 (5)
【出願人】（５９８０２６８５１）株式会社カワムラサイクル (42)
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【出願人】（５００４４４２４３）日本ロボティクス株式会社 (5)
【出願人】（５９８０２６８５１）株式会社カワムラサイクル (42)
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