JPS5897582A - 前輪駆動自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はギヤ付き前輪駆動自転車に関するものである。

発明の意義と狙い、 現在広く一般に愛用されて込る、セイフティ型自転車は
、長い歴史の風雪に洗われて、数百万と云う改良の結果
、極めて洗練されたものとなっており、現在既に完成の
極致に達したと云われている。そしてその駆動メカニズ
ムは、９５％もの高い効率をもっている。従ってそのシ
ンプルで効率の高い機構には、もはや改良の余地は残さ
れていないように思われている。

しかし、本発明者には、これで自転車の技術的進歩が止
まってよいと思えない。

フェーエルを消費する事のない交通機関として、又、心
肺機能を高め、酸素消費量が多い点で、最良の健康法で
あるサイクルスポーツとして、自転車のもつ重要な社会
的役割を再認識すれば、現在の２輪、１０段変速の自転
車を凌駕する、新しい自転車への技術革新の努力を怠っ
てはならないと考える次第である。上記の観点から強い
て自転車の改善錬題をあければ、 １）走行抵抗の低減（路面抵抗、登板抵抗、加速抵抗、
空気抵抗、軸受摩擦抵抗等の低減）。

１１）軽量化（新材料の開発、構造の簡略化。車体重量
の軽量化は走行性能を向上させる）。

ｉｉｉ　＞　　出馬力の増加（自転車の駆動メカニズム
の機傾粥率を向上させると云う視点から、人間がベタル
に加えるトルク、即ち入力そのものをアップさせる構造
への視点の転換）。

等が指摘できよう。本発明は上記５点の内、車体構造の
簡単化による軽量化と、出馬力の増加に狙い装置いたも
のである。

畷５期自転車の特徴 「二番−ヨーク・タイムズ・マガジン」掲載の「未来へ
の自転車」（銀者バーエイ・ニーへ／。

紹介誌、朝日ジャーナル、訳者、長塚進吉）によれば、
過去−世紀近い間、正統派だった、現在のダイヤモンド
型フレームによるセイフティ型を第２ｗ４自転車。それ
以前の自転車を第１期自転車。

第２期自転車を超える未来車として提案されているもの
を第３期自転車と分類している。

ベクターと呼ばれ、現用自転車の２倍近いスピー　ドを
有する第５期自転車の特徴を列記すると、ｉ）フェアリ
ング装置により空気抵抗を減少させている。

１１）ベタル後方の低い座席位置により、人体のテコの
システムを利用して、ベタルに加わるトルクの増大を図
っている。

１１１）低座席の２輪車は極めて安定性が悪くなるので
、この欠点を補う為、３輪、又は４輪にしている＠ 等である。しかし現在までに提案されている第３期自転
車は、これｔｌどの技術革新がなされているにもかかわ
らず、伝動機構は従来通りチェーン機構のままである。

本発明け、このチェーン機構を取り除こうと云うもの、
である。

本発明のポイント、 第１図は本発明になる自転車のイメージスケッチである
。そのポイントを列記すると、１）座席をベタル後方の
低い位＃（ベクターはどではない）にして、人体のテコ
のシステムを利用し、出馬力の向上を図る。

ｉｉ）座席位置を低くして、しかも後輪駆動のｔまにす
ると、ホイールベースが長くなり、それだけ乗員の出す
力が分散されるので、この型式はむしろ前輪駆動に適し
ていると云う思想に立っている。

ｌ１ｌ）　　０輪駆動でクランクの回転を車輪に増速伝
動するには、歯車装置の方が簡単であシ、機構がコンパ
クトにまとまる。その結果チェーンレスとなっている。

そしてチェーン機構の省略は車体構造自体の簡素化Ｋ”
）＆がり、軽量化をもたらしている。

チェーンレスの利点、 前述の如く現用自転車の駆動メカニズムは、９５チと云
う高い効率をもっている。またチェーン機構は他の伝動
装漿より軽量であり、すべ抄のない一定の速比が得られ
る等の理由から、低速回転で、強いトルクを伝達する上
では、最も適した機構である。従って現用自転車の動力
伝達機構に新たな手を加え、改良を意図する事は、労多
くして実りの少ない努力のように思えよう。ところが、
自転車の伝動機構の改良は機械効率の向上に意味がある
のではなく、構造の簡単化による車重の軽量化にあるの
だと云う事に１本発明者は気が付いたのである。即ちチ
ェーンレスの意味する処は、チェーン機構、ジートチ為
−ブ、ダウンデユープ、チェー／ステー、ボトムブラケ
ットセット等を省略し、もはやこれ以上シンプルなホル
ムはないと思われていた、ダイヤモンド型フレームに変
革をもたらし、もって車重の軽量化を図る事にあるのだ
。この事こそが本発明を生み出した私の着眼点なのであ
る。

遊星歯車装置による本発明の機構、 では今迄述べてきた自転車の動力伝達機構を、第２図に
基ずいて説明する。

１はクランクアーム、２はクランク軸である。

３はホークであ抄、クランク軸２はホーク３と回転はめ
合いである。クランク軸２にはフリーホイール４が装置
されており、また前輪ハブ５が回転自在にはめ込まれて
いる。前輪ハブ５には太陽歯車Ｅが固定されている。フ
リーホイール４には遊星歯車軸６が固定されており、６
はＥと噛み合っている遊星歯車Ｂを支持している。即ち
フリーホイール４は遊星歯車装置のキャリヤとなってい
る＠７は遊星歯車機構の中心線に対する平行度を維持す
る為の屯う一方の支持板である。遊星１０と噛み合って
いる内歯車Ａはホーク３に同定されている。

尚、キャリヤをクランク軸２に固定し、フリーホイール
を前輪ハブ５に内藏してもよい。

クラ／りと前輪の回転比、 前輪ハブ５に固定された太陽渉車Ｅ１及びホーク３１（
固定された内歯車Ａの歯数を、それぞれｅｌｌとすると
、太陽歯＊Ｅの１回転に対し遊星歯車Ｂ　Ｆｉｅ　／　
（ａ　＋　ｅ　）の公転をするから、入力軸２（クラン
クｍ）と、出力軸５（前輪ハブ）の回転比はｅ　／　（
ａ　＋　ｅ　）　：　１となり、（ａ＋ｅ）／ｓの増速
比が得られる事になる。今ｅ　　ａ＝１：４とすれば、
クランクアーム１が１回転する間に、前輪け５回転する
事になる。そうして入力軸２と出力軸５の回転方向は同
方向である。

で表わされ、軸摺り各部に玉軸受を使用する事により、
入念に組立てれば９７４以上の高い効率を望む事ができ
る。よってチェーン機構の効率に優るとも劣る事はない
。

２段親子歯車装置による伝動機構、 入出力の軸が一直線上にある増速伝動に於いては、伝達
動力を遊屋技の数に分散し得る為に歯車の負担荷９重を
軽減せしめて全体を小唄軽量にまとめ得る等の利点から
、前項の遊星歯車機構が最も望ましいが、効率が僅か落
ちる事と、形が大きくなる事さえ辛抱できるなら、親子
歯車を２段に組む事によっても、同じ動力伝達を行う事
ができる。

その親子歯車による鳴構を第３図に示す。１けクランク
アーム、２はクランク軸、３けホークである。クランク
軸２にはフリーホイール４が装着されており、７リーホ
イール４の外周は歯車Ｃとなっている。またクランク軸
２にはホーク３を挾んで前輪ハブ５が回転自在にはめ込
まれている。

前輪ハブ５に＃ｉ歯車Ｇが固定されている。ホーク３に
は軸８により固定された歯車り、Ｆが回転自在に取抄付
けられている。歯車ＣとＤ％歯車ＦとＧが噛み合ってい
るＯＤとＦは中間歯車であるから、Ｃの歯数をＧＯ歯数
で除した値が、この機構の増速比となる。２段親子歯車
機構は遊星歯車装置より大型になるが、工作、組み立て
はずっと容易である。

第１図に示したイメージスケッチの設計思想、次に、第
１図に示したイメージスケッチにどのような意図が盛り
込まれているのかについて、説明したい。

第１図の自転車と、ベクターとの差異は、チェーンレス
である事の他に、２輪を維持している事も非常に重要で
ある。

２輪車の安定理論、即ち２輪車が何故に倒れる事なく安
定して走れるのかは、極めて複雑で簡単Ｋ・は解明でき
るものではないようだが、車体の線的−角的な変位に対
し、１ｉＫ９体位を変化させて復元力を生む、２輪車固
有の運動状態の回復方法は、体で風を切って走る自転車
の、あの爽快感を生む、最も重要な要因であると、本発
明者は考える。従りて本発明は、２輪を維持できる範囲
で改革を行ったのである◇ その事が最も如実に表われているのが座席位置である。

ベクターは座席をペタルと同じ高さにして、人体の乎コ
のシステムを効率的に使っている。

そして重心が低い事による安定性悪化を３輪で補ってい
る。それに対し本発明では、現用自転車より低く、ベク
ターより高い位置に座席を配置しである。即ち成る程度
低い座席位置と、背尚て、そしてハンドルの握り方等に
より、脚力に踏ん張りを持たせているが、２輪による安
定走行ができる程度の高さく数式による理論的根拠はな
いが）Ｋ座席を配電１、走行速蜜（小馬力増加）は多少
犠牲にしても、自転車特有の爽快感は大切にしようと云
う考え方なのである。

さて次に、脚力に踏ん張にを持たせる乗車姿勢は、乗員
の体が立っている為、空気抵抗が増す。

この対策は本発明の特許請求の範囲とは直接係わ抄はな
いが、少しく仁＼で触れておきたい。

発明協会出版の「発明の歴史　自転車」に記載されてい
る、乗取大学理工学研究所の自転車の風洞実験（昭和２
７年６月）の実験結果の内、第１図の構想に直接関係す
る部分を抜き書きすると、１）車輪の回転によって、自
転車の抵抗は増減しない。

１１）前面面積を使って表わした抵抗係ｉは、搭乗者や
自転車の大きさ、成るいは搭乗者の姿勢８本どによって
、余シ大きな変化はない。但し画面面積の変化によって
、抵抗値そのものは変化し、アップライト、スタート、
コンスタント、ダッシユの順に減少する。

１１１）自転車のみの空気抵抗は、搭乗者を含めた値の
２０チ程度である。

１ｖ）フェアリングの効果を覆いなしの場合と北部して
、抵抗減少の度合は、 ａ）搭乗者の上半身後方に流線形覆いをつけた場合＃ｉ
ｔｏｍ。

ｂ）搭乗者及び車体の上学部を覆って流線形化した場合
５０チ。

とある。今、・流体・の流れ方向に受ける力、抗力をＤ
１流体の比重量をγ（ｋｇ／ｒｐ？　）　、物体の進行
速度をｖ（−／５ｅｅ）、重力の加速度ｔ”ｆ　（”／
ｓａ’）、物体の流れに垂直な鍛大投影面−積一をＡ（
ｊ）、抗力係数をｃＤ　　とすれば、抗力りは Ｄ　＝　ＣＤ＠ｚＶＶ”Ａ　［：）ｗ］で表わされる。

この式より抗力りは、走行速度マの自乗と、前面面積Ａ
に比例するから、速度が増し、しかも体が立てば、空気
抵抗は非常に大きくなると思われる。そこで残る方法は
抗力係数ｃＤを減らす事しかない。しかし上記の実験結
果から乗員の姿勢により抵抗係数はほとんど変化しない
とすると、空鼻抵抗（抗力Ｄ）を小さくするには、自転
車（乗員を含めて）を流線形化して、形状抵抗を小さく
する事によりｃＤ　の減少を図るしかないであろう。よ
って本発明に於いてはフェアリングの装置が推奨される
事になる。

しかしフル・フェアリングにすると、横風に弱くなり、
その上前述の、体で風を切り、環境と一体となって走る
、自転車特有の感覚の楽しさを、完全に阻害してしまう
。第１図のイメージスケッチではこれ等の配慮から、抵
抗減少の度合の大きい＃面にのみ、僅かな風防を置くに
とどめた次第である。

以上は私の思想であり、本発明ギヤ付き前輪駆動自転車
をフル・フェアリング、３輪としても、それが通勤車、
シティカーとして役立つなら、何にもその事を否定する
本のではない。

本発明の効果、 最後に本発明に於けるノ・−ド面の効果を列配すると、 １）低い座席と前輪駆動により、人体のテコのシステム
が利用され、出馬力が増大するので、走行速奪が増す。

１１）本発明はギヤ付き両輪駆動自転車なので、チェー
ン機構及びその支持フレームが省略され、その結果車体
重量が軽減されるので、走行性能が向上する。

となるが、それに加え・て、 １）２輪を維持する事により、自転車本来の爽快感を失
っていない。

１１）第３期自転車は現用自転車の少なくとも３倍の価
格になるだろうと云われているが、本発明は車体構造を
簡単化する事により、新時代の自転車を廉価に提供でき
る。

等のソフト面のメリットも見逃す事ができ゛ない。

本発明は以上のような実用上の利点を有するものである
が、本発明が自転車業界に新たな刺激を与え、また自転
車の価値を高める事に役立って、業界の発展に少し、で
も貢献できる事を心より願う次第である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる自転車のイメージスケッチ。第２
図は遊星歯車装置による本発明の動力伝達機構図。第３
図は２段親子歯車装置による動力伝達機構図である。 図に於いて、１：クランクアーム、２：クランク軸、５
：ホーク、４：フリー不イーク、５：前輪ハブ、６：遊
星歯車軸、７：支持板、８：軸、Ａ：内歯車、Ｂ：遊星
歯車、Ｅ：太陽歯車、Ｃ１Ｄ、Ｆ％Ｇ：歯車。′

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　クランクと前輪を同一直線上に置き、クランク軸と
   前輪ハブの間に遊星歯車装置を介在させて、クランクの
   回転を前輪に増速伝達し、座席をペダル徒労の低い位置
   に配置して、前輪駆動と低い座席位置により、人体のテ
   コのシステムを利用して出馬力を増大させる、前輪駆動
   自転車。 ２、特許請求の範囲１に記載した自転車の遊星歯車装置
   を、２段親子歯車機構にした、前輪駆動自転車。