WO2005066015A1

WO2005066015A1 - 自転車および自転車用の差動装置

Info

Publication number: WO2005066015A1
Application number: PCT/JP2005/000020
Authority: WO
Inventors: Kinya Kanou
Original assignee: Land Walker, Ltd.
Priority date: 2004-01-06
Filing date: 2005-01-05
Publication date: 2005-07-21
Also published as: JP2005219728A

Abstract

　メインフレームに、車輪駆動用の回動軸を有する駆動手段と、操舵手段と、少なくとも一方を２輪とした、前輪、後輪とを具え、前記２輪を駆動用車輪とする自転車であって、メインフレームは、前記２輪とそれぞれに伝導機構を介して連係して駆動する差動装置を具え、この差動装置は、前記回動軸から放射状に延びる支軸に枢支される傘状の第１の歯車と、その両側で該第１の歯車と噛合して回動軸に枢支される傘状の第２の歯車とからなり、第２の歯車の各１を、伝導機構を介して、前記２輪の駆動用車輪の各１に連係させた自転車、および駆動用の回動軸に取り付けうるボスから放射状に延びる支軸に枢支される傘状の第１の歯車と、その両側で該第１の歯車と噛合して対向しかつ前記回動軸に枢支される傘状の第２の歯車とからなり、かつ第２の歯車は、伝導機構を介して駆動用車輪と連係可能とした自転車用の差動装置。

Description

明細書

自転車および自転車用の差動装置

技術分野

[0001] 本発明は、特にコーナーにおける走行安定性を高めつつ、コンパクト化、軽量化を可能とし、メンテナンスが容易でかつコストを低減しうる自転車およびこれに用いる自転車用の差動装置に関する。

背景技術

[0002] 従来から、自転車の走行安定性を高め又は荷物の運搬用として用いるため、後 2 輪、或いは前 2輪の 3輪自転車が多く用いられている。この 3輪自転車は、図 15に示すように、ハンドル aにより操作され、前フォークが支持する前輪 bと、フレーム cから後部にのびる一対のチェーンステー d、 dで支持される二つの後輪 e、 eとを具え、フレームの下部で軸支されペダル fを漕ぐことにより回転するチェーンリング gと一方の後輪 e のハブ軸 hに設けたスプロケットギア iとの間にチェーン jを架け渡している。そして前記ペダル fを漕ぐことにより加えられる駆動力で前記一方の後輪 eが回転駆動されて走行しうる（例えば、特許文献 1参照)。

[0003] し力しながら、前記 3輪自転車では、前後方向の中心線 Xから外側に離れて配置された一方の後輪 eのみが駆動されて前進するため、推進力の左右バランスが崩れて後部が横方向に振れる力が生まれる。その結果、自転車は直進性を損なって蛇行走行を起し易くなるとともにハンドル aによる操舵機能が不安定となり、特にスピードが速くなるとハンドル操作が困難となって、衝突、転倒などの危険を伴う。

[0004] また、駆動されない後輪が小石、段差など路面の凸部にぶつかり、これを乗り越える推進力が不足すると、駆動される後輪 eのみが前進することになり、その結果車体に急激で大きな方向転換が生じ、転倒につながる危険性が高い。

[0005] そこでこれら問題を解決するため、図 16に示すように、両端に車輪 k、 kを具えた車軸 mを左右に分割し、駆動部からプロペラシャフト nにより伝導された駆動力で回転する複数の傘状の入力ギア Pと、この入力ギア Pに嚙合って向合う一対のサイドギア q 、 qとを有する差動装置 rにより前記分割された双方の車軸 ml、 m2を回転させ、これにより両側の車輪 k、kに駆動力を伝える駆動伝導機構を自転車に採用することが考えられる。この駆動伝導機構は自動車において多用されており、両側の車輪 k、 k〖こ駆動を伝えることができる上に、直進しているときは双方のサイドギア q、 qがーつになつて回転し、しかし旋回中はサイドギア q、 qの回転速度に差を生じて外側のタイヤが内側のタイヤより早く回る。その結果カーブを曲がる時、左右のタイヤの軌跡による移動距離の差を吸収することにより生じるタイヤのスリップを防止でき、旋回時のスムースな走行を得ることができる。

[0006] 特許文献 1：特開 2000— 335468号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] しカゝしながら、前記駆動伝導機構は両端に車輪 k、 kを具えて左右に分割された車軸 ml、 m2の間に差動装置!:を設け、また駆動部力差動装置 rへプロペラシャフト n により駆動力を伝達するため、装置の小型化軽量ィ匕には限界があり、自転車に搭載するには自転車のフレームを相当大きく構成することが必要となる。その結果自転車自体が大型化、重量ィ匕して実用性を欠くという問題があった。

[0008] 本発明は、前記した自転車が有する問題点を解消し、回動軸により駆動されかつ 2 輪の駆動用車輪とそれぞれに伝導機構を介して連係されることにより該 2輪を駆動しうる差動装置を具えることを基本とし、コンパクト化、軽量ィ匕を可能とし、メンテナンスが容易でかつコストを低減しうる自転車およびこれに用いる自転車用の差動装置の提供を課題としている。

課題を解決するための手段

[0009] 前記目的を達成するために、請求の範囲第 1項記載の発明は、メインフレームに、車輪駆動用の回動軸を有する駆動手段と、操舵手段と、少なくとも一方を 2輪とした、前輪、後輪とを具え、前記 2輪を駆動用車輪とする自転車であって、前記メインフレームは、前記回動軸により駆動され、かつ前記 2輪の駆動用車輪とそれぞれに伝導機構を介して連係されることにより該 2輪を駆動しうる差動装置を具えるとともに、この差動装置は、前記回動軸と一体かつ放射状に延びる支軸に枢支される傘状の第 1 の歯車と、その両側で該第 1の歯車と嚙合して対向しかつ前記回動軸と同芯に回転自在に枢支される傘状の第 2の歯車とからなり、該第 2の歯車の各 1を、前記伝導機構を介して、前記 2輪の駆動用車輪の各 1に前記連係させたことを特徴とする。

[0010] また請求の範囲第 2項記載の発明は、前記伝導機構は、第 2の歯車と同芯に取り付く駆動用の回転体と、前記 2輪にそれぞれ取り付けられる被動用の回転体と、その間を継ぐ連結手段とからなることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の自転車である

[0011] また請求の範囲第 3項記載の発明は、前記回転体力^プロケットであり、かつ連結手段がチェーンであることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の自転車である。

[0012] また請求の範囲第 4項記載の発明は、前記 2輪は、メインフレームに対し各々独立して上下に揺動可能に支持されることを特徴とする請求の範囲第 1項一第 3項のいずれかに記載の自転車である。

[0013] また請求の範囲第 5項記載の発明は、前記回動軸は、ペダルを有するクランクァームと、電動式、又は内燃機関式の補助動力器との少なくとも一方を具えることを特徴とする請求の範囲第 1項一第 4項のいずれかに記載の自転車である。

[0014] また請求の範囲第 6項記載の発明は、前記駆動手段は、前記回転軸の回転速度を加減しうる変速装置を具えることを特徴とする請求の範囲第 1項一第 5項のいずれかに記載の自転車である。

[0015] また本発明の自転車用の差動装置は、少なくとも一方を 2輪とした、前輪、後輪とを具え、前記 2輪を駆動用車輪とする自転車用の差動装置であって、駆動用の回動軸に取り付けうるボスと一体かつ放射状に延びる支軸に枢支される傘状の第 1の歯車と、その両側で該第 1の歯車と嚙合して対向しかつ前記回動軸と同芯に回転自在に枢支される傘状の第 2の歯車とからなり、かつ第 2の歯車は、前記 2輪の駆動用車輪とそれぞれに伝導機構を介して連係可能としたことを特徴とする。

発明の効果

[0016] 本発明の自転車は、回動軸により駆動され、かつ 2輪の駆動用車輪とそれぞれに伝導機構を介して連係されることにより該 2輪を駆動しうる差動装置を具えるため、 2 輪の駆動用車輪には各々駆動力が伝導され、し力も差動装置が旋回時に生じる内外車輪の回転速度の差を吸収し、コーナーを含め安定した走行性を得ることができる。また前記差動装置は、回動軸と一体の支軸に枢支される傘状の第 1の歯車と、該第 1の歯車と嚙合し回動軸と同芯に枢支される傘状の第 2の歯車とからなる。し力も第 2の歯車の各 1を伝導機構を介して 2輪の駆動用車輪の各 1に連係させたため、自転車自体の基本的な駆動機構と前記差動装置が組合せられることにより最小必要限の部品で構成でき、構造が簡単になる。そのため小型化、軽量ィ匕を図ることができ自転車としてコンパクトな設計が容易となる。従ってメカトラブルが減少し、かつ省メンテナンスを達成でき、更にコスト低減にも繋がる。

[0017] 駆動手段、差動装置などの主要部は、メインフレームの回動軸の回りに配される。

そのためこれら主要な可動部を覆って保護する防塵、防滴、及び内部潤滑剤のシールを簡単に行うことができ、しかもこれらの信頼性が長時間維持される。

[0018] 請求の範囲第 2項記載の発明のように、前記伝導機構は、第 2の歯車と同芯に取り付く駆動用の回転体と、前記 2輪にそれぞれ取り付けられる被動用の回転体と、その間を継ぐ連結手段とからなる場合、伝導機構を簡単に構成することができる。また請求の範囲第 3項記載の発明のように、前記回転体力^プロケットであり、かつ連結手段がチェーンであると、 2輪への駆動伝導がより確実となる。

[0019] 請求の範囲第 4項記載の発明のように、前記 2輪は、メインフレームに対し各々独立して上下に揺動可能に支持される場合、走路凸部との衝合時に衝撃を緩和して転倒を防止でき、しかも乗り手がカーブの半径、通過速度に応じて最適なリーン姿勢を容易にとることができるため、安全かつ快適にカーブを通過できる。また請求の範囲第 5項記載のように構成すると、乗り手の負担が軽減でき、快適な走行を可能とする。

[0020] また請求の範囲第 6項記載の発明のように、駆動手段に回転軸の回転速度を加減しうる変速装置を設けると、登り走行などにおいて増加する乗り手の負荷を軽減でき、かつ平坦路での快適な高速走行を可能とする。

[0021] また本発明の自転車用の差動装置は、回動軸に取り付けうるボスと一体の支軸に枢支される傘状の第 1の歯車と、該第 1の歯車と嚙合し回動軸と同芯に枢支される傘状の第 2の歯車とからなり、し力も第 2の歯車は 2輪の駆動用車輪と伝導機構を介して連係可能としたため、自転車自体の基本的な駆動機構と組合せることにより最小必要限の部品で構成できる。更には構造が簡単なため小型化、軽量ィ匕が図れ、その結果メカトラブルが減少し、コスト低減にも繋がる。

図面の簡単な説明

圆 1]本発明の一実施の形態を例示する斜視図である。圆 2]その要部拡大斜視図である。

圆 3]その動作状態を説明する略図である。

[図 4]その A— A断面図である。

[図 5]フロントフレームの正面図である。

圆 6]その要部拡大斜視図である。

圆 7]自転車 1の走行状態を説明する平面図である。

[図 8]他の実施形態を例示する略正面図である。

[図 9]更に他の実施形態を例示する略平面図である。

圆 10]更に他の実施形態を例示する斜視図である。

[図 11]更に他の実施形態を例示する要部の断面図である。

[図 12]更に他の実施形態を例示する側面図である。

[図 13]その平面図である。

[図 14]その要部拡大図である。

[図 15]従来例を例示する平面図である。

[図 16]他の従来例を例示する略図である。

符号の説明

1 自転車

2 自転車用の差動装置

3 回動軸

4 駆動手段

5 操舵手段

6F 前輪

6R 後輪

7 伝導機構

8 差動装置 9 支軸

10 第 1の歯車

11 第 2の歯車

12 駆動用の回転体

13 被動用の回転体

14 連結手段

15 スプロケット

16 チェーン

17 ペダル

18 クランクアーム

19 補助動力器

20 ボス

S 変速装置

F メインフレーム

発明を実施するための最良の形態

[0024] 以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。本発明の自転車 1は、メインフレーム Fと、前輪 6F、後輪 6Rと、操舵手段 5と、駆動手段 4と、差動装置 8とを具える。

[0025] 前記メインフレーム Fは本形態では、前後にのびるトップチューブ 21と、このトツプチユーブ 21の後端部に一体に設けられ上端部にサドル 39を取り付けるサドルパイプ 2 2と、このサドルパイプ 22の下端部から垂下する左右一対のボトムフレーム 23、 23とを含み構成されたものを例示してヽる。

[0026] 本形態の自転車 1は、前輪 6F、後輪 6Rが共に 2輪で構成され、し力も後輪 6Rを駆動用車輪としたものを例示している。しかし、前輪 6F、後輪 6Rの何れか一方が 1輪で構成されることもあり、その時には他方の 2輪が駆動用車輪として構成される。各車輪は、一端がハブに取り付けられ放射状に配された複数のスポーク（図示せず）によりハブとリムとの間を連結して構成され、前記リムにはタイヤが装着される。

[0027] 前記前輪 6Fは、図 1に示すように、操舵手段 5により支持される。本形態の操舵手段 5は、ハンドル 24とフロントフレーム 25とを含み構成されたものを例示している。前記ハンドル 24は略水平な棹状をなし、両端部に把持部を有する。

[0028] 前記フロントフレーム 25は、図 1、 5に示すように、ステアリング軸 26と、該ステアリング軸 26の下部に該ステアリング軸 26と一体に回動可能に設けられた前フォーク部材 27とを含み構成される。

[0029] 前記前フォーク部材 27は、本形態では、前記ステアリング軸 26の下端に取り付けられ下方にのびるガイド部 28と、このガイド部 28に案内され上下動し前記前輪 6Fを枢支する前輪支持部 29と、この前輪支持部 29を下に付勢する弾性部材 30とを含み構成されたものを例示して、る。

[0030] 本形態のガイド部 28は、図 6に示すように、ステアリング軸 26の下端に形成された上支持板 31Aと下方の下保持板 31Bの間に、前後に平行なガイド軸 28a、 28bを左右 2列に固着した枠体として構成される。

[0031] 前記前輪支持部 29は、前記ガイド軸 28a、 28bが挿通する縦方向の案内孔を設けた左右のスライド体 29Aを含み構成される。そしてこのスライド体 29Aには、前記前輪 6Fおよびこの前輪 6Fと一体に構成されたディスク 32aを回転自在に枢支する片持ち状の前輪支持軸 33と、ハンドルに設けた操作レバー（図示せず）により作動して前記ディスク 32aを制動する制動具 32bとが取り付けられる。なお、このディスク 32aと制動具 32bとで制動手段 32を構成している。

[0032] 前記弾性部材 30は、コイルパネ力もなり、前記左右のガイド軸 28b、 28bに各々外挿され、かつ前記上支持板 31 Aとスライド体 29Aとの間に配される。そして左右のスライド体 29Aを別々に下向きに付勢して、独立懸架式のサスペンションが構成される。その結果前記左右の前輪 6F、 6Fは、走路凸部、路肩段差部などとの衝突時に、パネ力に杭して個別に持ち上がることができるため衝撃を緩和して転倒を防止できる。さらにコーナリングにおいては、カーブの半径、通過速度に対応したリーン姿勢を容易にとることができるため、安全かつ過度に減速することなくスムースにカーブを通過できる点で好ましい。

[0033] 前記ステアリング軸 26は、上端部に前記ハンドル 24の中央部が固定され、前記メインフレーム Fのトップチューブ 21前端部に一体に形成されたヘッドパイプ 34に回転可能に挿入される。これによりフロントフレーム 25は、ハンドル 24を回動して前記前輪 6Fを操作し、自転車 1の走行を操舵しうる。

[0034] 前記左右の後輪 6R、 6Rは、図 2に示すように、その中心のハブ 6hが前記左右のボトムフレーム 23、 23の下端部から後方にのびる左右のチェーンステー 35、 35の後端部に枢支される。そしてこのチェーンステー 35は、その前端部がボトムフレーム 23 の下端部の後側に一体に設けられた受部 36に枢支点 36aで枢支される。これにより左右の後輪 6R、 6Rは、図 3に示すように、メインフレーム Fの後側で各々独立して上下に揺動可能に支持される。し力もコイルパネが内蔵された弾性体 37の上下各端部がボトムフレーム 23の上部とチェーンステー 35の後部に各々枢着され、これにより前記チェーンステー 35の後部側が弾性体 37により下方に付勢された独立懸架式のサスペンションが構成される。その結果この独立懸架式のサスペンションで支持された左右の後輪 6R、 6Rは、各々が走路力も受ける上向きの反力に応じて前記弾性体 37 のパネ力に杭して上昇でき、走路の凹凸に対応した個別の持ち上がりにより、悪路走行時の衝撃緩和と車体の傾きを減じて安定した走行が維持できる。そしてさらにはコーナリング走行で乗り手がカーブの半径、通過速度に応じて最適なリーン姿勢を容易にとることができるため、速度をあまり落とすことなくかつ安全にカーブを通過できる

[0035] しかも本形態では、図 1に示すように、前輪 6F、 6F、後輪 6R、 6Rの 4輪全てが独立懸架式のサスペンションで支持されるため、クッション性能が一段と優れ、かつ安定したスムースな走行が得られる点で好ましい。

[0036] 前記駆動手段 4は、本形態では図 2、 4に示すように、前記ボトムフレーム 23、 23の下端部間でボールベアリング軸受により軸支された回動軸 3と、この回動軸 3の両端部から該回動軸 3に対して直角かつ互いに反対方向に向、てのびる左右のクランクアーム 18、 18と、このクランクアーム 18の先端部に取り付けられたペダル 17とを含み構成されたものを例示している。そして乗り手がペダル 17を漕ぐことにより回動軸 3に生じる駆動力は、前記差動装置 8、伝導機構 7を介して駆動用車輪である後輪 6Rに伝導される。

[0037] 前記差動装置 8は、傘状の第 1の歯車 10と、その両側でこの第 1の歯車 10と嚙合して向き合う傘状の第 2の歯車 11とを含み構成される。前記第 1の歯車 10は、前記回動軸 3に設けられたボス 20から放射状に延びる 3本の支軸 9に枢支される。そして前記ボス 20はキー溝 40に嵌め込まれた図示されないキーによって前記回動軸 3に相対回転不能に取り付けられて、る。

[0038] 本形態の支軸 9は、両端にネジ部を有するボルト 9aにより形成されたものが例示され、前記ボス 20に周面に隔設されたネジ孔に螺着される。また前記第 1の歯車 10は、焼結メタル、含油榭脂 (ポリアセタール榭脂、ポリアミド榭脂、ポリエステル榭脂)などの含油材を用、たべァリングブッシュ 41を介してボルト 9aに枢支されて!、る。そしてボルト 9aの先端にヮッシャ 9b、ナット 9cが螺装される。

[0039] 本形態では、回動軸 3に放射状に等間隔で隔設された 3本の支軸 9に枢支された 3 個の第 1の歯車 10が第 2の歯車 11、 11の間に配されて差動装置 8を構成する。しかし回転軸 3から反対方向へのびる 2本の支軸 9を設けて、一対の第 1の歯車 10を配することもでき、或いは 4個以上の第 1の歯車 10を放射状に配置することでもよい。

[0040] またボス 20を用いることなぐ回動軸 3から直接放射方向に支軸 9を一体に形成し、この支軸 9に第 1の歯車 10を枢支させることもできる。

[0041] なお第 1の歯車 10は、歯数が例えば 12— 25程度、好ましくは 15— 20、本形態では 18、ピッチ円直径が 15— 60mm程度、好ましくは 20— 50mm程度、本形態では 4 Ommの力さ歯車を用いる。

[0042] 前記第 2の歯車 11は、一対のものが回動軸 3と同芯に配されそのボス部が回動軸 3 にボールベアリング軸受 42を介して回転自在に枢支され、かつ前記第 1の歯車 10の両側で向き合って該第 1の歯車 10と嚙合う。しかして、前記駆動手段 4により回動軸 3が回転すると、この回動軸 3に設けられた支軸 9に枢支された前記第 1の歯車 10は回動軸 3と一体に該回動軸 3を中心として回転する。そのためこの第 1の歯車 10と嚙合する左右の第 2の歯車 11、 11は、負荷が同じときは双方が同じ速度で回動軸 3を中心に回転する。しかし左右の第 2の歯車 11、 11の回転に対する負荷に差がある場合、第 1の歯車 10に支軸 9を中心とした回転が生じることにより、負荷の大きな側の第 2の歯車 11の回転速度が低下し双方の回転速度に差を生じる。

[0043] この第 2の歯車 11は、歯数が例えば 24— 60程度、好ましくは 30— 50、本形態では 40、ピッチ円直径が 50— 160mm程度、好ましくは 80— 125mm程度、本形態では 100mmの力さ歯車を用いる。

[0044] 前記伝導機構 7は、第 2の歯車 11と同芯に取り付けられる駆動用の回転体 12と、後輪 6Rに取り付けられる被動用の回転体 13と、双方の回転体 12、 13を継ぐ連結手段 14と力らなる。そして、本形態では、双方の第 2の歯車 11、 11に各々取り付けられた駆動用の回転体 12、 12と、左右の後輪 6R、 6Rに各々取り付けられた被動用の回転体 13、 13と、これらの間に各々架け渡された連結手段 14、 14とを介して第 2の歯車 11、 11の駆動力が左右の後輪 6R、 6Rに個別に伝達される。

[0045] 本形態の駆動用の回転体 12は、図 2に示すように、駆動用のスプロケット 15Aを用いて形成され、チェーンリングを構成している。この駆動用のスプロケット 15Aは、前記左右の第 2の歯車 11、 11の外側面にボルト 44により固着されている。他方本形態の被動用の回転体 13は、同様に被動用のスプロケット 15Bを用いて形成され、後輪 6Rの内側で前記ハブ 6hに固着されて後輪 6Rと一体に回転する。また本形態の連結手段 14は、前記双方のスプロケット 15A、 15Bに嚙合する環状のチェーン 16で形成される。このように本形態の伝導機構 7は、スプロケット 15を用いた駆動用、被動用の回転体 12、 13を、これに嚙合うチーン 16からなる連結手段 14で継ぐため、双方の駆動用車輪へ駆動力を確実に伝導できる点で好ましい。

[0046] し力して本形態の自転車 1は、駆動手段 4のペダル 17を足漕ぎすると回動軸 3が回転し、この回動軸 3の駆動力が前記差動装置 8、伝導機構 7を介して駆動用車輪である双方の後輪 6R、 6Rのそれぞれに対して伝導され、し力も差動装置 8によりその左右の駆動用車輪に伝導される回転速度は負荷に応じて変化できる。そのため図 7に示すように、旋回時に回転半径の差 (R1— R2)により生じる左右の駆動用車輪の回転速度の差が吸収され両輪がスリップすることなく走行でき、コーナー走行時の安定性を維持する。またスリップによるエネルギーロスを減じるため、快適な走行ができる

[0047] また前記差動装置 8は、駆動手段 4の回動軸 3と一体に形成された支軸 9で枢支される第 1の歯車 10と、該第 1の歯車 10と嚙合し前記回動軸 3に枢支される第 2の歯車 11とからなる。このように差動装置 8は、自転車自体の基本機構である駆動手段 4と組合せて構成されるため、部品数を最小必要限に留めることができ構造が簡単になる。従って、全体を小型化し、併せ重量の軽減を図ることができ、その結果コンパクトで操作性に優れた自転車 1の設計が可能となる。さらには故障の頻度も減少し、メンテナンスの手間が省け、コスト低減にも繋がる。

[0048] また前記従来のように、車輪 k間の車軸 mに差動装置 rを設ける機構にぉ、ては、差動装置 rと車輪 k、 k間はユニバーサルジョイントシャフトなどで接続されており、前記車輪 k、 kが独立して上下動可能とする独立懸架装置を設ける場合には、車輪 k 間に相応の間隔を設ける必要がある。しかし、本形態の自転車 1は、駆動手段 4と組み合わせて構成された差動装置 8から、スプロケット 15とチェーン 16を含む伝導機構 7を介して上下動可能に支持された左右の後輪 6R、 6Rに駆動力を伝導するため、後輪 6R、 6Rを幅狭に配置することができ、しかも後輪 6R、 6Rの前記上下動のスト口ークを充分確保することができる。

[0049] また本形態の左右の後輪 6R、 6Rは、前記の如くチェーンステー 35の前端部がボトムフレーム 23下端部近傍の枢支点 36aで枢支される。従って、図 3に示すように、チエーンステ一 35の後端部が上下動し後輪 6R、 6Rが上下に揺動しても、前記チェ一ン 16が架け渡される駆動用、被動用の回転体 12、 13間の距離は殆ど変化しないため、チェーンのテンションは一定に維持される。その結果チェーン 16の緩み防止用のテンション調整装置が不要で構造が簡単となり、重量、コストを低減しうる。なお前記チーンステー 35の前端部の枢支点 36aを、駆動手段 4の回動軸 3の中心に設けると、後輪 6Rが上下揺動しても、駆動用、被動用の回転体 12、 13間の距離を不変とすることができる。

[0050] 前記伝導機構 7は、ベルト車で形成された駆動用、被動用の回転体 12、 13間を、ベルトからなる連結手段 14で継ぐこともできる。さらには、ユニバーサルジョイント機構とプロペラシャフトを組み合わせて形成された伝導機構 7を用いることもできる。

[0051] また本形態の自転車 1は、図 1、 4に示すように、前記差動装置 8を覆う保護カバー 43力形成される。この保護カバー 43は、横筒状をなし、前記ボルト 9aのヮッシャ 9bとナット 9cの間で挟着され、差動装置 8、駆動手段 4の回動軸 3の中央部を覆い、これら回転部分に対する砂塵、雨水などの浸入を防止し、併せて潤滑油などが充填された潤滑剤をシールしている。このように、主要部を構成する回転部分がメインフレームの回動軸の回りに配されている。そのためこれらを保護する防塵、防滴、及び内部潤滑剤のシールを簡単、確実に行うことができ、しかもその信頼性を長時間維持することがでさる。

[0052] また、前記のように前輪 6F、後輪 6Rを共に 2輪で構成した 4輪の自転車は、安定性に優れるため、図 8に示すように、サドル 39、ハンドル 24及び駆動手段 4を高く配置して重心を高く設定することができる。この場合、駆動手段 4のペダル 17は、回転運動の最下点における路面力もの高さ Hが高くなるため、オフロードなど凹凸の大きな路面で使用しても底打ちすることがなく安全な走行が確保でき、特にマウンテンバイクなどに好適に採用しうる。

[0053] 前記実施形態は、前輪 6F、後輪 6Rを共に 2輪で構成した 4輪の自転車 1を例示している。し力図 9に示すように、操舵手段 5で支持された 1輪の前輪 6F、および駆動用車輪として形成された 2輪の後輪 6Rを具える 3輪の自転車として構成することもできる。

[0054] 図 10は、他の実施形態を例示している。以下異なる内容のみを説明し、それ以外は図中に表れた同等の構成に同じ符号を付すのみとし、説明を省略している。本形態の自転車は、前輪 6Fが 2輪の駆動用車輪で形成され、後輪 6Rが操舵機能を備えた 1輪で形成されている。前記前輪 6Fは、メインフレーム Fの前端部に固着された前フォーク部材 27に枢支される。そしてペダル 17を有する駆動手段 4により加えられた駆動力が、差動装置 8、伝導機構 7を介して前輪 6Fに伝導され、左右の前輪 6F、 6F が駆動される。

[0055] 前記後輪 6Rは、メインフレーム Fの後端部に回動可能に支持された後フォーク 45 に枢支されている。この後フォーク 45はメインフレームの内部に装備されたチェーンなどの連動手段 46を介しノヽンドル 24の操作に連動して回動し、これにより後輪 6Rが操舵される。本形態では前記ハンドル 24、連動手段 46、後フォーク 45により操舵手段 5が形成される。

[0056] このように本形態の自転車は、駆動される前輪 6Fが車体全体を牽引してスリップの少な、スムースな走行を可能とし、また 1輪の後輪 6Rで操舵されるため小回りの効ヽた運転が可能となり狭小路での走行を楽に行える。

[0057] 図 11は、更に他の実施形態を例示している。本形態の駆動手段 4は、回動軸 3の両端部に固着されペダル 17を有するクランクアーム 18と、蓄電電池（図示せず)で駆動するモータ M力もなる電動式の補助動力器 19とを含み構成される。このモータ M は図示されないブラケットによりメインフレーム Fに固定され、その回転力は連動機構 47により回動軸 3に伝導される。

[0058] 前記連動機構 47は、前記モータ Mの回転軸に固着されたモータギア 47aと、回動軸 3と同芯に固着された軸ギア 47bと、モータギア 47aおよび軸ギア 47b間に架け渡される環状の連動チェーン 47cとからなる。許容伝導力を高めるため前記モータギア 47a、軸ギア 47bは各々一対のギアが並んで一体に形成され、連動チェーン 47cは一対のものが各々のギア間に架け渡される。また前記軸ギア 47bは、差動装置 8の第 1の歯車 10を枢支する支軸 9の先端部に固着され、第 1の歯車 10と一体に回転する

[0059] このように本形態では、上り坂、逆風など負荷の大きな時に補助動力器 19を作動させると、ペダル 17による足漕ぎの駆動力を補うことができ、速度が低下することなく走行を維持でき、同時に乗り手の負担を軽減して楽で快適な走行を実現できる。

[0060] また前記補助動力器 19は、モータ Mを始めとする電動式のもののほ力、ガソリンェンジンを始めとする内燃機関式の補助動力器 19を用いることもできる。更には本発明の自転車は、回動軸 3にペダル 17を有するクランクアーム 18を設けることなぐ補助動力器 19のみで回動軸 3を駆動する形態も含まれる。

[0061] 図 12、 13は、更に他の実施形態を例示している。本形態は、仰向きの姿勢でぺダルを漕ぐリカンベントタイプの自転車が例示される。従って本形態のサドル 39は、メインフレーム Fを構成するトップチューブ 21の後端部に、サドルブラケット 48を介して取り付けられ、比較的低レベルに配置される。サドル 39上で後傾姿勢となる乗り手の上半身を支持するため、背もたれ 49が前記サドルブラケット 48に取り付けられる。

[0062] 本形態の駆動手段 4は、前記トップチューブ 21中間部の下側に軸支されたクランクシャフト 54と、このクランクシャフト 54と一体に回動するフロントチェーンリング 50と、前記トップチューブ 21の後端部で軸支された回動軸 3と、この回動軸 3の一方端部に固着され、回動軸 3と一体に回動するカセットスプロケット 51と、このカセットスプロケット 51及びフロントチェーンリング 50の双方に嚙合する環状のフロントチェーン 52と、このフロントチェーン 52のカセットスプロケット 51に対する嚙合位置を変更して回動軸 3 の回転速度を加減しうるディレーラー 53とを含み構成されたものを例示している。なお前記カセットスプロケット 51は、歯数の異なる複数のスプロケットが同芯にセットして形成される。

[0063] 前記クランクシャフト 54は、先端にペダル 55を設けた一対のクランクアーム 56、 56 が固着される。乗り手がペダル 55を漕いで発生するフロントチェーンリング 50の回転力は、フロントチェーン 52及びカセットスプロケット 51を介して回動軸 3に伝達される。このとき、変速レバー（図示せず）によりディレーラー 53を操作すると、フロントチェーン 52が嚙合するカセットスプロケット 51の段数 (スプロケットの種類）が切り替わる。これによりクランクシャフト 54と回動軸 3との回転比を変化させることができる。従って例えば、登坂道路、向かい風など走行負荷が増加した時には、ギヤ比を落としてぺダル 55の負荷を軽減し、逆にギヤ比を大きくして、スピードアップするなど、状況に応じたギヤ比を選択して、快適な走行が可能となる。

[0064] 前記カセットスプロケット 51、ディレーラー 53、変速レバーにより変速装置 Sが形成される。また変速装置 Sは、前記の外装タイプに替えて、内装変速機を装着することもできる。なお、図 14に示すように、前記変速装置 Sによりトルク調整された回動軸 3 の駆動力は、前記実施態様と同様、差動装置 8及び伝導機構 7を介して後輪 6R、 6 Rを回転させる。本形態では、旋回走行、路面の凹凸状況など、左右の負荷のバランスに応じた駆動が左右後輪 6R、 6Rに伝達されてエネルギーロスが減少する上、負荷の増減、或いは乗り手の疲労度に応じてペダル重さを増減しうるため、軽快な走行を持続できる点で好ましヽ。

[0065] 本発明の自転車用の差動装置は、図 2、 4に示すように、前輪 6F、後輪 6Rを具え、少なくともその一方が 2輪であり、しカゝもその 2輪が駆動用車輪として構成される自転車に用いられる。そして図 2、 4に示すように、ボス 20に設けられた支軸 9に枢支される傘状の第 1の歯車 10と、その両側でこの第 1の歯車 10と嚙合して向き合う左右一対の傘状の第 2の歯車 11とを含み構成される。そして前記ボス 20は、駆動用の回動軸 3に相対回転不能に取り付けられている。

[0066] 前記第 1の歯車 10は、前記回動軸 3に設けられたボス 20から放射状に延びる 3本の支軸 9に枢支される。この支軸 9は、両端にネジ部を有するボルト 9aにより形成され、前記ボス 20に周設されたネジ孔に螺着される。また前記第 1の歯車 10は、焼結メタル、含油榭脂など含油材を用いた滑り軸受 41を介してボルト 9aに枢支され、ボルト 9 aの先端はヮッシャ 9b、ナット 9cが螺装される。なお前記第 1の歯車 10は、ニードルベアリング軸受などの回転軸受を介してボルト 9aに支持させてもよい。

[0067] 本形態の差動装置 8は、回動軸 3に放射状に隔設された 3本の支軸 9に枢支された 3個の第 1の歯車 10を有する。し力し回転軸 3から反対方向へのびる 2本の支軸 9を設けて、一対の第 1の歯車 10を配することもでき、或いは 4個以上の第 1の歯車 10を放射状に配置することでもよヽ。

[0068] 前記第 2の歯車 11は、一対のものが前記第 1の歯車 10の両側で向合って前記第 1 の歯車 10に嚙合う。そして第 2の歯車 11は、そのボス部が回動軸 3にボールべアリング軸受 42を介して回転自在に枢支されうるように形成され、また前記 2輪の駆動用車輪とそれぞれに伝導機構 7を介して連動可能となるように形成されている。なお第 2の歯車 11は、ニードルベアリング軸受、滑り軸受などを介して枢支してもよい。

[0069] 自転車用の差動装置は、ボス 20を回動軸 3に取り付けるとともに第 2の歯車 11を回動軸 3に回転自在に枢支させると、負荷が同じときは左右の第 2の歯車 11は同速度で回転するが、負荷に差がある場合負荷の大きな側の回転速度が低下し、双方の速度に差を生じる。そのため自転車の旋回時に回転半径の差により生じる左右の駆動用車輪の回転速度の差が吸収されてコーナー走行時の安定性が保たれ、またスリツプによるエネルギーロスを減じて快適な走行を可能とする。

[0070] また自転車に取り付ける際、前記ボス 20は自転車の駆動手段 4の回動軸 3に固着され、また第 2の歯車 11は回動軸 3に回転自在に枢支される。このように自転車自体の基本機構である駆動手段 4と組み合せて差動機構を構成するため、部品数を最小必要限に留めることができ、構造が簡単になる。従って、小型化軽量ィ匕を図ることができ、その結果コンパクトで操作性に優れた自転車の設計を可能とする。さらには故障の頻度も減少し、メンテナンスの手間が省け、コスト低減にも繋がる。また前記自転車用の差動装置は、自転車用の内装式変速装置を一体にみ込むことにより、コンパクトな変速機能付きの差動装置を構成することができる。

Claims

請求の範囲

[1] メインフレームに、車輪駆動用の回動軸を有する駆動手段と、操舵手段と、少なくとも一方を 2輪とした、前輪、後輪とを具え、前記 2輪を駆動用車輪とする自転車であつて、

前記メインフレームは、前記回動軸により駆動され、かつ前記 2輪の駆動用車輪とそれぞれに伝導機構を介して連係されることにより該 2輪を駆動しうる差動装置を具えるとともに、

この差動装置は、前記回動軸と一体かつ放射状に延びる支軸に枢支される傘状の第 1の歯車と、その両側で該第 1の歯車と嚙合して対向しかつ前記回動軸と同芯に回転自在に枢支される傘状の第 2の歯車とからなり、

該第 2の歯車の各 1を、前記伝導機構を介して、前記 2輪の駆動用車輪の各 1に前記連係させたことを特徴とする自転車。

[2] 前記伝導機構は、第 2の歯車と同芯に取り付く駆動用の回転体と、前記 2輪にそれぞれ取り付けられる被動用の回転体と、その間を継ぐ連結手段とからなることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の自転車。

[3] 前記回転体力 Sスプロケットであり、かつ連結手段がチェーンであることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の自転車。

[4] 前記 2輪は、メインフレームに対し各々独立して上下に揺動可能に支持されることを特徴とする請求の範囲第 1項一第 3項のいずれかに記載の自転車。

[5] 前記回動軸は、ペダルを有するクランクアームと、電動式、又は内燃機関式の補助動力器との少なくとも一方を具えることを特徴とする請求の範囲第 1項一第 4項のいずれかに記載の自転車。

[6] 前記駆動手段は、前記回転軸の回転速度を加減しうる変速装置を具えることを特徴とする請求の範囲第 1項一第 5項のいずれかに記載の自転車。

[7] 少なくとも一方を 2輪とした、前輪、後輪とを具え、前記 2輪を駆動用車輪とする自転車用の差動装置であって、

駆動用の回動軸に取り付けうるボスと一体かつ放射状に延びる支軸に枢支される傘状の第 1の歯車と、その両側で該第 1の歯車と嚙合して対向しかつ前記回動軸と同芯に回転自在に枢支される傘状の第 2の歯車とからなり、かつ第 2の歯車は、前記 2輪の駆動用車輪とそれぞれに伝導機構を介して連係可能としたことを特徴とする自転車用の差動装置。