JPS6320286A - 駆動力蓄積型自転車 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、減速時や坂を下降する際にエネルギーを蓄積
し、このエネルギーを登板時や発進時に駆動力として利
用する自転車に関するものである。

（従来の技術） 従来は、自転車の乗員が平坦路を走行する場合、ベタル
を強い力で踏む必要がない。しかし、自転車の発進時、
加速時又は登板時等においてはペダルを強く踏む必要が
ある。また、変速装置を備えた自転車ては、加速時や登
板時等に変速することにより、ペダルを特に強く踏む必
要はないが、ペダルの踏む回数を多くする必要がある。

一方、自転車の走行中に減速、停止する場合、あるいは
、降板中に減速する場合には、乗員はブレーキのみを使
用してエネルギーの蓄積等していない。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来の自転車では、自転車の走行中に乗員がブレー
キを使用した場合、自転車の有する運動エネルギーは単
にブレーキの摩擦熱に変わるたけて、有効に利用されて
いないという問題がある。

そこで本発明は、乗員が自転車の走行中に減速する際、
自転車の有する運動エネルギーをぜんまいばねに貯え、
このエネルギーを発進時や登板時等において有効に利用
することのできる駆動力蓄積型自転車の提供を目的とす
るものである。

（問題点を解決するための手段） すなわち本発明は、上記目的を達成するため、小スプロ
ケットを備えたハブに支持され、かつ、主軸に回動自在
に枢支された前輪と後輪とよりなり、クランクを回転さ
せることによって後輪を駆動し、ハンドル操作によって
走行可能となっている自転車において、該ハブにはクラ
ッチ部を設け、前記主軸にハンドルへ取りつけた第一レ
バーの操作により該主軸の軸線方向に摺動して該ハブの
クラッチ部と係合するクラッチ部並びにスプロケットを
有するクラッチ付スプロケットを設け、かつ、主軸の上
方には該主軸に平行に配置された副軸を設け、この副軸
には前記クラッチ付スプロケットの回転により巻掛は部
材を介して、前記ハブの回転方向に回転させられる中空
軸と、常時ハンドルに取りつけた第二レバーにより回動
を規制されたばね固定部材と、中心部が前記中空軸に固
着されるとともに外側端が、前記ばね固定部材に固着さ
れ中空軸の回転により巻き上げられるぜんまいばねとを
設け、さらに、第二レバーの操作により規制を解除され
たばね固定部材がぜんまいばねにより回動させられた時
、その回動をハブに伝達して該ハブを前進方向へ回転さ
せる回転伝達手段とを設けた駆動力蓄積型自転車を構成
したものである。

（作　　用） 上記手段により構成さ”れる本発明は、自転車で走行中
あるいは降板中に乗員が減速するために第一レバーを操
作すると、クラッチ付スプロケットが主軸の軸線方向に
摺動して、そのクラッチ部がハブのクラッチ部と係合す
る。これにより、クラッチ付スプロケットがハブと同方
向に回転する。

クラッチ付スプロケットが回転することにより、巻掛は
部材を介して副軸の中空軸が回転させられ、この中空軸
に中心部の固着されたぜんまいばねな巻き上げる。前記
自転車で登板や発進をする際に、第二レバーを操作する
とぜんまいばねの回転を規制していたばね固定部材が回
転可能になり、ぜんまいばねにより回転させられる。ば
ね固定部材が回転すると、この回転が回転伝達手段によ
りハブに伝達されて、ハブを前進方向へ回転させる。

（実　　施　　例） 引き続き本発明の要旨をより明確とするため、図面を利
用して一実施例の説明をする。

第１図は第一実施例の側面図であり、１は前パイプ、２
は前ホーク、３は前輪、４はハンドル、５は下パイプで
ある。６は立パイプであり、その上部にはサドル７が上
下動可能に取りつけられている。該立バイブロの下端は
下バイブ５の下端とともにペダル８ａを有するクランク
８の軸（図示せず）を回動可能に支持するハンガー（図
示せず）に取りつけられている。立バイブロの上部には
後ホーク９の上端部が取りつけられており、後ホーク９
の左右のアーム９ａ、９ｂの下端には第２図に示すよう
に、主軸１０が取りつけられている。

すなわち、主軸１０は左アーム９ａ側が所定長さ小径部
１０ａになっており、この小径部１０ａの端部に切られ
たねじ部にねじ込まれた内側及び外側ナツト１１．ｌｌ
ａを左アーム９ａの両側から締めつけることにより、小
径部１０ａが左アーム９ａに固着されている。また、主
軸１０の右端側にもねじ部１０ｂかあり、このねじ部ｌ
Ｏｂに下端の穴が嵌挿された右アーム９ｂは、ねじ部ｌ
Ｏｂより内側において主軸１０の溝に嵌着されたリング
１２と、ねじ部１０ｂにねじ込まれたナツト１３とによ
り主軸１０に固定されている。

該主軸ｌＯの左端部で内側ナツト１１より内側の小径部
１０ａには、外周に多条の雄ねじ１４ａの切られた雄ね
じ部材１４がキー１５により固着されている。そして、
雄ねじ部材１４の雄ねじ１４ａに螺合する雌ねじ１７ａ
を有する雌ねじ部材１６は、その帷ねじ１７ａの切られ
た外側円筒部１７と該外側円筒部１７より大径で、かつ
、外側円筒部１７と同心状の内側円筒部１８とを有して
おり、内側円筒部１８の内側端１８ａは山形に形成され
ている。雌ねじ部材１６は、その外側円筒部１７の外周
面に一対の側壁を円弧状としてなる係止具１９が回動自
在に固着されており、（第３図参照）この係止具１９の
内側円弧面に嵌装された係止ビン２０には、後述する作
動ワイヤー７０の下端が固着されている。また、雌ねじ
部材１６はその内側円筒部１８の外側面に引張りばね２
１の下端が取りつけられており、該引張りばね２１の上
端は、主軸ｌＯより上方において左アーム９ａに固着さ
れた固定金具２２に取りつけられている。従って、この
引張りばね２１の付勢力を受けた雌ねじ部材１６は、そ
の外側円筒部１７の外側面が雄ねじ部材１４の外側面と
略一致する位置まで常時回転させられていて、雌ねじ部
材１６の係止具１９は第３図のＡ位置にある。

該主軸１０は、その小径部１０ａに続く部分の外周面に
所定長さスプラインの切られたスプライン部２３があり
、該スプライン部２３の外側には内側端（右端）に鍔２
４ａを有し、かつ、スプライン部２３のスプラインと嵌
合するスプラインを有するスリーブ２４が主軸１０の軸
線方向に摺動自在に嵌挿されている。該スリーブ２４の
外周面には、一端がその鍔２４ａに当接するスラストベ
アリング２５が嵌着されており、また、このスラストベ
アリング２５とスペーサ２６を介して、多数のニードル
２７ａ並びにスラストベアリング２７ｂを有するニード
ルスラストベアリング２７が嵌着されている。前記スリ
ーブ２４の外周には、ニードルスラストベアリング２７
に続き、雌ねじ部材１６の内側円筒部１８の外径と略同
じ外径を有する環状のスベリ板２８が嵌挿されている。

クラッチ付スプロケット２９はニードルスラストベアリ
ング２７のニードル２７ａ部の外周に嵌着されている。

該クラッチ付スプロケット２９は、その嵌着部の外周面
にスプロケット３０を有し、また、このスプロケット３
０より右側で、かつ、スラストベアリング２５の外周面
と所定の間隙を設けてクラッチ部３１が形成されている
。このクラッチ部３１の係合部は図示しないが先端が山
形をした歯を多数有している。

そして、スベリ板２８、スラストベアリング２５、スペ
ーサー２６、ニードルスラストベアリング２７及びクラ
ッチ付スプロケット２９は、スリーブ２４の外側端側に
切られたねじ部にナツト３２をねじ込み、スベリ板２８
を鍔２４方向へ押圧することによりスリーブ２４に対し
て一体的に組付られる。このようにして、多数の部品を
組みつけられたスリーブ２４はその鍔２４ａと、この鍔
２４ａより右方において主軸ｌＯの外周に設けた溝に嵌
着されたリング状のばね受３２ａとの間に介装された圧
縮ばね３３により常時雄ねじ部材１４方向へ押圧されて
いる。このため、スリーブ２４の左端側にあるスベリ板
２８は雌ねじ部材１６の内側円筒部１８の端部先端に当
接している。

主軸１０にはさらにばね受３２ａと後ホーク９の右アー
ム９ｂとの間に、多数のスポーク３５を介して前輪３よ
り小径の後輪３６を取りつけたハブ３４並びに下スプロ
ケット３７が、それぞれ所定の間隔をおき、かつ、後輪
３６の前進方向への回転のみを可能にするワンウェイク
ラッチ（図示せず）を介して取りつけられている。ここ
で、ハブ３４にはその下スプロケット３７側端部に、ク
ランク８の軸に取りつけられた大スプロケット３８との
間にチェーン３９を介装された小スプロケット４０が形
成されており、また、その小スプロケット４０と反対側
の端部に、クラッチ部３１と係合可能なりラッチ部４１
が形成されている。このクラッチ部４１はスリーブ２４
が左方へ移動した状態で、クラッチ部３１との間に僅か
に隙間を設けであるので、係合しないようになっている
。

後ホーク９の上部には、後方へ向けて略水平に伸びる水
平ホーク４２の前端部が固着されている。

そして、水平ホーク４２の左アーム４２ａと右アーム４
２ｂの後端には第４図に示すように、副軸４３がその両
端のねじ部４３ａ、４３ａをそれぞれ一対のナツト４４
により取りつけられている。

副軸４３の外側には、二個の軸受４５，４５及びこの両
軸受４５より右側で、内部にワンウェイクラッチを内蔵
する軸受４６により支持された中空軸４７か、その左端
を左アーム４２ａに近接して取りつけられている。中空
軸４７の外側には、その左側にトルクリミッタ４８がキ
ー（図示せず）により取りつけられている。トルクリミ
ッタ４８の右側面には上スプロケット４９が適数のボル
ト（図示せず）により取りつけられており、この上スプ
ロケット４９と前記下スプロケット３０とには左チェー
ン５０が巻き掛けられている。中空軸４７には、さらに
リミッタ４８と右端の軸受４６を内周面に嵌着した軸受
支持部４７ａとの間にぜんまいばね５１の中心部５１ａ
が固着されている。

そして、副軸４３のぜんまいばね５１と水平ホーク４２
の右アーム４２ｂとの間にはばね固定部材５２が取りつ
けられている。このばね固定部材５２は軸受支持部４７
ａの外周面に取りつけられた軸受５５を内周面に嵌着し
た大円筒部５２ａと、軸受５５を介して副軸４３に取り
つけられ、かつ、大円筒部５２ａより小径の小円筒部５
２ｂとを有している。また、このばね固定部材５２はそ
の大円筒部５２ａの外周面の左端にばね結合板５３の一
端５３ａが固着されており、このばね結合板５３の多端
５３ｂはぜんまいばね５１の外側端５１ｂ側に固着され
ている。さらに、ばね固定部材５２はその小円筒５２ｂ
の右端に、水平ホーク４２の右アーム４２ｂとの間に所
定の隙間を設けて上スプロケット５４が形成されており
、この上スプロケット５４と主軸１０の下スプロケット
３７とには右チェーン５７が巻き掛けられている。

上スプロケット５４と右アーム４２ｂとの間に配置され
たブレーキ板５８は、ばね固定部材５２の小円筒部５２
ｂの外径と略同じ外径の筒部５８ａを有しており、この
筒部５８ａの上スプロケット５４側端部の半径方向に形
成された環状の取付部５８ｂが、上スプロケット５４の
側面に取りつけられている。また、ブレーキ板５８の筒
部５８ａの取付部５８ｂと反対側には、上スプロケット
５４の外径より大きな外径を有し、かつ、右アーム４２
ｂと略平行な円板部５８ｃが形成されている。

右アーム４２ｂには、この右アーム４２ｂを貫通して先
端部がブレーキ板５８の円板部５８ｃの外周近傍の側面
に当接可能の止めねじ５９が設けられており、この止め
ねじ５９はその頭部にねじ込まれたナツト６０により右
アーム４２ｂに固定されている。ブレーキ板５８の固定
レバー６１は、止めねじ５９に対して副軸４３と反対側
で右アーム４２ｂの内側面に固着されたサポート６２に
ピン６３を介して扛動自在に取りつけられている。

固定レバー６１は止めねじ５９に対向する頭部６１ａと
、ピン６３から頭部６１ａと反対方向に伸びる尾部６１
ｂとを有しており、尾部６１ｂの端部には解除ワイヤ６
４の一端が固着されている。

そして、この解除ワイヤ６４の端部外側で、尾部６１ｂ
と右アーム４２ｂとの間に圧縮ばね６５が介装されてお
り、この圧縮ばね６５により尾部６１ｂを押し上げられ
た固定レバー６１は、その頭部６１ａかブレーキ板５８
の円板部５８ｃを止めねし５９に圧着する。

第５図に示すハンドル４には、従来と同様左端側に後輪
３６用のブレーキレバー６６があり、また、右端側に前
輪３用のブレーキレバー６７がある。そして、ハンドル
４には左ブレーキレバー６６に近接して作動レバー６８
が、また、右ブレーキレバー６７に近接して解除レバー
６９がそれぞれ取りつけられている。そして、作動レバ
ー６８には、前述の一対の係止具１９に係止された係止
ピン２０に一端か固着された作動ワイヤ７０の他端が取
りつけられており、また、解除レバー６９には解除ワイ
ヤ６４の他端が取りつけられている。

つぎに、本実施例の作用を説明する。自転車の走行中に
おいて、運転者が減速したい時にハンドル４の作動レバ
ー６８を操作して、作動ワイヤ７０を引き一ヒげると、
第３図においてＡ位置にあった係止具１９か、引張りば
ね２１の付勢力に抗してＢ位置まて引き上げられる。こ
のため、係止具１９の取りつけられた雌ねじ部材１６が
６０’〜９０°回転する。主軸ｌＯに固定された雄ねじ
部材１４に螺合した雌ねじ部材１６が回転したことによ
り、雌ねじ部材１６は第２図において右方へ移動し、そ
の先端てスベリ板２８を押圧する。スベリ板２８か押さ
れたことにより、スベリ板２８と一体のスリーブ２４が
圧縮ばね３３の付勢力に抗して同方向に移動する。スリ
ーブ２４の移動によりクラッチ付スプロケット２９も同
方向へ移動して、そのクラッチ部３１がハブ３４のクラ
ッチ部４１と係合する。

一方、自転車の走行中には後輪３６が回転しているのて
、スポーク３５を介して八ツ３４は後輪３６と同方向に
回転させられている。このため、クラッチ付スプロケッ
ト２９もハブ３４と同方向に回転し、そのスプロケット
３０が左チェーン５０を作動させる。ここで、クラッチ
付スプロケット２９がハラ３４方向へ移動した際、その
スプロケット３０が実線て示す位置から二点鎖線て示す
位置まて数ミリ移動するが、そのために左チェーン５０
の心ずれにより駆動系に及ぼす悪影響はない。

前記のように左チェーン５０が作動すると、リミッタ４
８に取りつけられた上スプロケット４９がハブ３４と同
方向へ回転する。リミッタ４８か回転することにより中
空軸４７が回転するので、中空軸４７に中心部５１ａの
固着されたぜんまいばね５１が巻き上げられる。この状
態が続き、ぜんまいばね５１か巻き上げ切った時リミッ
タ４８が作動してその内部てスリップを生じ、ぜんまい
ばね５１の切れるのを保護する。リミッタ４８は、ぜん
まいばね５１を保護した時点でハンドル４に取りつけら
れたインジケータ（図示せず）を介して、運転者にその
情報を知らせるので、運転者は作動レバー６８から手を
離してその操作を中止する。運転者が作動レバー６８か
ら手を離したことにより、係止具１９が引張りばね２１
により原位置に復帰させられるので、雌ねじ部材１６も
原位置に復帰し、圧縮ばね３３により押圧されたスリー
ブ２４も原位置に戻る。これにより、クラッチ付スプロ
ケット２９のクラッチ部３１とハブ３４のクラッチ部４
１との係合がはずれて、クラッチ付スプロケット２９を
駆動していた力がなくなるのて、その回転が止まるとと
もに上スプロケット４９の回転も止まる。

このようにして、上スプロケット４９、リミッタ４８及
び中空軸４７の回転が止まると、中空軸４７はぜんまい
ばね５１の戻し力により逆転させられることになるが、
軸受４６のワンウェイクラッチによりその回転が止めら
れる。

上記のように、ぜんまいばね５１を巻き切った状態で自
転車を発進させる際、または、自転車による登板時に運
転者が解除レバー６９を手前に引くと、解除ワイヤ６４
の上端が引き上げられる。

このため、解除ワイヤ６４の下端は圧縮ばね６５の付勢
力に抗して固定レバー６１の尾部６１ｂを右アーム４２
ｂ方向へ引き、その頭部６１ａをブレーキ板５８から引
き離すので、ブレーキ板５８は回動可能になる。従って
、ブレーキ板５８により動きを規制されていたばね固定
部材５２が回動可能となり、ぜんまいばね５１の戻し力
により回転させられる。この場合、ぜんまいばね５１は
その中心部５１ａが固定されているので、その外側端５
１ｂが緩む方向に回転し、ばね固定部材５２の上スプロ
ケット５４をリミッタ４８の上スプロケット４９と同方
向に回転させる。上スプロケット５４の回転により右チ
ェーン５７を介して下スプロケット３７が、上スプロケ
ット５４と同方向に回転させられるとともに、主軸１０
を同方向へ回転させるので、自転車に前進方向の駆動力
を発生させる。従って、自転車の発進時及び登板時にお
いて、従来のように大きな力でペダルを踏む必要がなく
、特に登板時においては平坦路を走行するのと同程度の
力でペダルを踏めばよい。

次に第６図により第二実施例を説明する。

これは前記ぜんまいばね５１等を下パイプ５と立バイブ
ロ間に配設し、かつ、主軸１０に取りつけた下スプロケ
ット３７と、副軸４３へ回動可能に枢支されてぜんまい
ばね５１等を作動させる上スプロケット５４との間に、
右チェーン５７が装架しである。

また、前記主軸ｌＯへ回動自在に枢支された後輪のハブ
３４に設けた小スプロケット４０と、ペダル８ａを有す
るクランク８の軸に取りつけられた大スプロケット３８
との間に、チェーン３９か介装されていて、ペダル８ａ
によりクランク８を回動させることにより前記後輪３６
を回動可能となっておる。

なお、本実施例においては前輪３と、後輪３６とを同一
径としてあり、他は前記第一実施例と同様となっている
から省略する。

また、第７図は第三実施例であって、これは前記ぜんま
いばね５１等を前パイプ１の前方に配設し、前輪３へ、
第２図に示す如く主軸ｌＯを固着し、これに下スプロケ
ット３７が取りつけられていて、該下スプロケット３７
と前記ぜんまいばね５１等を支持する副軸４３へ回動自
在に配設された上スプロケット５４間に右チェーン５７
を介装し、ペダル８を前進方向へ回転させることにより
、チェーン３９を介して後輪３６が前進方向へ回転する
につれ前輪３も回転することによって、前記各実施例の
如くぜんまいばね５１等が作動しうべくなっている。

なお、第三実施例においては小スプロケット４０にはチ
ェーンを装架しない。

また、前記以外は各実施例と同様であるから省略する。

さらに、本実施例のチェーンは内周面に歯を有するベル
トであってもよい等、本発明の上記した目的と、作用及
び後記する効果の達成される範囲内において、それぞれ
任意に定められてよく、これらの変更はいずれも本発明
の要旨を変更するものではないことは申すまでもない。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように本発明は、自転車に対してそ
の走行中に減速が必要な時、ハンドルに取りつけられた
第一レバーを操作することにより、巻き上げられて、運
動のエネルギーを蓄積するとともに、制動作用をするぜ
んまいばねを取りつけ、登板や加速の必要な時にハンド
ルに取りつけられた第二レバーを操作することにより巻
き上げたぜんまいばねを緩めて、その力を車輪の駆動力
として利用することとしたので、自転車により登板した
り加速しようとする時、第二レバーを操作すると後輪が
ぜんまいばねの緩む力により駆動される。

このため、自転車の乗員は登板時や加速時において平坦
路を走行するのと同程度にペダルを踏めばよいので、従
来一般に使用されている自転車より楽に登板や加速をす
ることができ、また、従来の変速機付自転車より極めて
容易に登板することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明駆動力蓄積型自転車の一実施例を示した
ものて、第１図は側面図、第２図は第１図の後輪を支持
する主軸に取りつけられたハブ等の拡大断面図、第３図
は第２図の雌ねじ部材の作用説明図、第４図は第１図の
副軸に取りつけられた部材等の拡大断面図（但し、リミ
ッタの断面は示さず）、第５図は第１図のハンドルの拡
大平面図である。 ４−−−ハ　　ン　　ド　　ル １０−一一　　主　　　　軸 １４−一一雄ねじ部材 １６−−−雌ねじ部材 ２４−一一ス　リ　−　ブ ２９−ｍ−クラッチ付スプロケット ３０−一−スプロケット ３１−ｍ−クラッチ部 ３４−一一　　ハ　　　　ブ ３６−−−後　輪 ３７−−−下スプロケツト ３８−一一大スプロケット ３９−−−チ　ェ　−　ン ４０−一一小スブロケット ４１−ｍ−クラッチ部 ４３−一一　　副　　　　軸 ４７−−−中　　空　　軸 ５０−一一左チェーン ５１−一一ぜんまいばね ５１ａ−一中　　心　　部 ５１ｂ−一外　　側　　端 ５２−一−ばね固定部材 ５４−一一上スプロケット ５７−−−右チエーン ６８−ｍ−作動レバー（第一レバー） ６９−ｍ−解除レバー（第二レバー）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 小スプロケットを備えたハブに支持され、かつ、主軸に
   回動自在に枢支された前輪と後輪とよりなり、クランク
   を回転させることによって後輪を駆動し、ハンドル操作
   によって走行可能となっている自転車において、該ハブ
   にはクラッチ部を設け、前記主軸にハンドルへ取りつけ
   た第一レバーの操作により該主軸の軸線方向に摺動して
   該ハブのクラッチ部と係合するクラッチ部並びにスプロ
   ケットを有するクラッチ付スプロケットを設け、かつ、
   主軸の上方には該主軸に平行に配置された副軸を設け、
   この副軸には前記クラッチ付スプロケットの回転により
   巻掛け部材を介して、前記ハブの回転方向に回転させら
   れる中空軸と、常時ハンドルに取りつけた第二レバーに
   より回動を規制されたばね固定部材と、中心部が前記中
   空軸に固着されるとともに外側端が、前記ばね固定部材
   に固着され中空軸の回転により巻き上げられるぜんまい
   ばねとを設け、さらに、第二レバーの操作により規制を
   解除されたばね固定部材がぜんまいばねにより回動させ
   られた時、その回動をハブに伝達して該ハブを前進方向
   へ回転させる回転伝達手段とを設けたことを特徴とする
   駆動力蓄積型自転車。