(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記第1のトーションコイルばねは、前記軸状部材に装着された第1のコイル部、この第1のコイル部の一端から延出された第1の係止部及び前記第1のコイル部の他端から延出された第1の作動部を有し、前記第1の係止部は前記軸状部材を前記前側フレームと前記後側フレームのどちらか一方に支持した支持部材に係合させ、前記第1の作動部は前記第1のコイル部の復元力に抗して前記車体フレームの前後方向と交差する方向に沿う一端に圧接させて設けられ、
前記第2のトーションコイルばねは、前記軸状部材に装着された第2のコイル部、この第2のコイル部の一端から延出された第2の係止部及び前記第2のコイル部の他端から延出された第2の作動部を有し、前記第2の係止部は前記支持部材に係合させ、前記第2の作動部は前記第2のコイル部の復元力に抗して前記車体フレームの前後方向と交差する方向に沿う他端に、前記第2のコイル部の前記第2の作動部が前記保持部材に作用する復元力と逆方向の復元力で圧接させて設けられていていることを特徴とする請求項2記載の三輪自転車の揺動装置。
前記第1のトーションコイルばねと前記第2のトーションコイルばねは、前記第1のコイル部と第2のコイル部が前記保持部材に作用する復元力が同じになるよう前記軸状部材に設けられている特徴とする請求項3に記載の三輪自転車の揺動装置。
前記第1のトーションコイルばねと前記第2のトーションコイルばねの前記保持部材に圧接する前記第1、第2の作動部は、前記前側フレームが揺動したときに前記保持部材が前記作動部を押圧しながら移動する方向に沿って湾曲形成されていることを特徴とする請求項3記載の三輪自転車の揺動装置。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図1乃至
図7はこの発明の第1の実施の形態を示し、
図1に示す三輪自転車1は車体フレーム2を有する。この車体フレーム2は前側フレーム3と後側フレーム4とに分割されている。
【0021】
前記前側フレーム3は、ハンドルステム5aが回転可能に支持されたヘッドパイプ5bを有し、このヘッドパイプ5bには上端にハンドル5が設けられた前記ハンドルステム5aが回転可能に支持されている。このハンドルステム5aの下端には前輪フレーム6aが取付けられ、この前輪フレーム6aには1つの前輪6が回転可能に支持されている。
【0022】
前記後側フレーム4には2つの後輪7が所定の間隔で回転可能に設けられている。前記前側フレーム3の中途部には一対のペダル8によって回転駆動される駆動ギア9が回転可能に設けられている。
【0023】
前記後側フレーム4には従動ギア11が設けられている。前記駆動ギア9と前記従動ギア11とにはチェーン12が張設されている。前記駆動ギア9を前記ペダル8によって回転させることで、その回転が前記チェーン12によって前記従動ギア11に伝達されて回転する。この従動ギア11の回転は、前記従動ギア11が嵌着固定された駆動軸13を介して一方の後輪7に伝達されるようになっている。
【0024】
前記一対の後輪7は後述する第2の筒状体19に一端を連結固定した一対の車軸10の他端に回転可能に取付けられている。この実施の形態では、前記第2の筒状体19と前記一対の車軸10とによって前記後側フレーム4が構成されている。なお、後側フレーム4の構成は種々変形可能であることは勿論である。
【0025】
前記前側フレーム3にサドルパイプ14aの上端にサドル14が設けられている。前記サドルパイプ14aはサドル支持パイプ14bに高さ調整可能に支持されている。前記サドル支持パイプ14bには図示せぬバッテリーを内蔵したバッテリーケース15が設けられている。このバッテリーケース15に設けられたバッテリーは、前記駆動軸13が回転可能に挿通された支持筒体17の内部に設けられた図示しないモータに給電するようになっている。
【0026】
そして、前記ペダル8によって回転駆動される前記駆動軸13の回転は、前記モータによってアシストされるようになっている。つまり、この実施の形態の三輪自転車1は電動アシスト式となっている。
【0027】
図2に示すように、前記前側フレーム3の前記後側フレーム4側の後端には一端を前記サドル支持パイプ14bに連結したフレームパイプ16の一端が連結されている。このフレームパイプ16は前端側が上方に向かってほぼ逆への字状に屈曲されていて、後端側はほぼ水平となっている。
【0028】
図2乃至
図4に示すように、前記フレームパイプ16の後端には第1の筒状体18の一端が前記フレームパイプ16と軸線を同じにして一体的に設けられている。上述した第2の筒状体19は前記後側フレーム4を構成していて、その内径寸法は前記第1の筒状体18の外径寸法よりもわずかに大きく設定されている。
【0029】
そして、前記第1の筒状体18は、前記第2の筒状体19の内部に回転可能に挿通されているとともに、他端部(後端部)を前記第2の筒状体19の後端から外部に突出させている。
【0030】
すなわち、前記第1の筒状体18と前記第2の筒状体19は、これらが互いに回転可能になるよう、前記第1の筒状体18の外側に前記第2の筒状体19が外装されている。それによって、前記第1の筒状体18と前記第2の筒状体19は、前側フレーム3と後側フレーム4とを相対的に揺動可能に連結する揺動装置20(
図3と
図4に示す)を構成している。
【0031】
図3と
図4に示すように、前記第2の筒状体19の前記前輪6側の先端部には、この第2の筒状体19の一部をなすとともに、他の部分よりも大径に形成された管体22が一端を固着して設けられている。この管体22の外周壁には他端面に開放した切り欠き部23が周方向に所定の角度で形成されている。
【0032】
前記第1の筒状体18の外周面の前記切り欠き部23と対応する位置には筒状の軸部材24が突設されている。この軸部材24の内周面には図示しないめねじが形成されている。
【0033】
図5に示すように、前記軸部材24には外径寸法が前記切り欠き部23の周方向に沿う長さ寸法よりもわずかに小さなリング状のストッパ25が着脱可能に外嵌される。前記軸部材24のめねじには前記ストッパ25が前記軸部材24から抜け出るのを阻止する押え部材となるおねじ26が螺合される。
【0034】
それによって、前記ストッパ25は前記切り欠き部23に係合するから、前記第2の筒状体19が前記第1の筒状体18に対して周方向に回転するのが阻止されるようになっている。
【0035】
つまり、前記第2の筒状体19を有する前記後側フレーム4を、前記第1の筒状体18を有する前記前側フレーム3に対して揺動しないよう、前記揺動装置20による揺動機能をロックしたいとき、前記軸部材24に前記ストッパ25を前記おねじ26によって取付ければよい。一方、前記揺動装置20の揺動機能のロックを解除したいときには、前記軸部材24から前記ストッパ25を前記おねじ26とともに取り外せばよい。
【0036】
なお、通常、三輪自転車1は前記軸部材24からストッパ25が取り外された状態、つまり揺動装置20が揺動機能を有する、ロックが解除された状態で使用される。しかしながら、なんらかの理由によって前側フレーム3を後側フレーム4に対して揺動させる必要がない場合、前記揺動装置20の揺動機能を上述したようにロックしておくことができるようになっている。
【0037】
図4に示すように、前記第1の筒状体18に一端を連結した前記フレームパイプ16の周壁には通孔27aが穿設され、この通孔27aに対応する前記フレームパイプ16の周壁外面には内周面にめねじが形成された第1のめねじ体27が固着されている。
【0038】
図3と
図4に示すように、前記第2の筒状体19の後端の外周面にはL字状の保持具29の一端が固着されている。
図4に示すように、前記保持具29の水平となった他端似た透孔29aが穿設され、この透孔29aの下面には内周面にめねじが形成された第2のめねじ体30が取付けられている。
【0039】
前記第1のめねじ体27は前記第1の筒状体18の周方向の最上端となる位置に設けられている。前記第2のめねじ体30は、前記第2の筒状体19を前記ストッパ25によって前記第1の筒状体18に回転不能に固定したとき、前記第1のめねじ体27と周方向において同じ位置である、周方向の最上端となる位置に設けられている。
【0040】
図4と
図5に示すように、前記第2の筒状体19内に挿通された前記第1の筒状体18及びこの第1の筒状体18が取付けられた前記フレームパイプ16の内部には、ABS樹脂などのように摩擦係数が小さくて滑り易い樹脂材料によって最大外径寸法が前記第1の筒状体18の内径寸法よりもわずかに小さなロッド状に形成された支持部材41が挿入されている。この支持部材41の外周面には軸方向全長にわたって支持溝42が形成されている。
【0041】
前記第1の筒状体18に挿通された前記支持部材41は一端部を前記第1の筒状体18の後端から突出させている。前記第1の筒状体18の他端部の外周面にはおねじ43が形成されていて、このおねじ43には押え部材44が螺合される。この押え部材44の端面にはL字状の押え片45の一端が固着されている。
【0042】
前記押え部材44を前記第1の筒状体18の外周面に形成されたおねじ43にねじ込むと、前記押え片45が前記支持部材41の前記第1の筒状体18の後端から突出させた一端を押圧する。
【0043】
前記支持部材41の一端が前記押え片45によって押圧された状態で、前記押え部材44をさらに回転させてねじ込むと、前記支持部材41の他端は前記フレームパイプ16の屈曲した部分の内面に当たる。それによって、前記支持部材41は前記第1の筒状体18と前記フレームパイプ16との内部で移動不能に保持される。それと同時に、前記第2の筒状体19が前記押え部材44によって前記第1の筒状体18に対して移動不能に位置決め固定するようになっている。
【0044】
図4と
図5に示すように、前記支持部材41の支持溝42にはばね鋼によってロッド状に形成されたトーションバー33が支持されている。このトーションバー33は直線部33aと、この直線部33aの一端に形成されたL字状の第1の連結部31と、他端に形成された同じくL字状の第2の連結部32を有する。
【0045】
そして、前記トーションバー33は前記直線部33aを前記支持部材41の支持溝42に支持され、第2の連結部32を第1の筒状体18の他端から外部に突出させている。
【0046】
前記フレームパイプ
16に設けられた前記第1のめねじ体27の中心と、前記保持具29に設けられた前記第2のめねじ体30の中心との間の長さ寸法は、前記トーションバー33の第1の連結部31と第2の連結部32との間の長さ寸法と同じになるよう設定されている。
【0047】
それによって、
図4に示すように前記第1の筒状体18と第2の筒状体19の内部に挿通された前記トーションバー33の前記第1の連結部31は、前記第1のめねじ体27の内部に対向位置し、前記第2の筒状体19の後端から外部に突出した前記トーションバー33の前記第2の連結部32は前記保持具29に設けられた第2のめねじ体30の内部に対向位置する。
【0048】
前記第1のめねじ体27に対向位置した前記トーションバー33の第1の連結部31は、前記第1のめねじ体27に第1のおねじ体35を螺合することで、この第1のおねじ体35の下端に開口して形成された第1の支持孔35aに挿入支持される。
【0049】
前記第2の連結部32は、前記第2のめねじ体30に第2のおねじ体36を螺合することで、この第2のおねじ体36の下端に開口して形成された第2の支持孔36aに挿入支持される。
【0050】
それによって、前記トーションバー33は、一端側に形成された第1の連結部31が第1のおねじ体35を介して第1の筒状体18が連結された前記フレームパイプ16に保持され、他端側に形成された第2の連結部32が第2のおねじ体36を介して第2の筒状体19に保持される。
【0051】
つまり、揺動装置20を構成する第1の筒状体18を有する前記前側フレーム3と、前記第1の筒状体18が回転可能に挿通された第2の筒状体19を有する前記後側フレーム4との間には、前記トーションバー33が前記第1の筒状体18内に挿通された前記トーションバー33の一端部の第1の連結部31と、他端部の第2の連結部32を介して設けられることになる。
【0052】
なお、上記第1、第2のおねじ体35,36には
図3に示すようにロック用のナット25a、36bを螺合しておくことが望ましい。それによって、所定の螺合位置で位置決めされた上記第1、第2のおねじ体35,36を、上記各めねじ体27,30に対して自由に回転しないよう固定することが可能となる。
【0053】
前記トーションバー33の一端部の第1の連結部31及びこの第1の連結部31を保持した第1のおねじ体35は第1の連結手段を構成し、前記トーションバー33の他端部の第2の連結部32及びこの第2の連結部32を保持した第2のおねじ体36は第2の連結手段を構成している。
【0054】
前記トーションバー33は、前記第1の筒状体18に対して前記第2の筒状体19が回転することで捩られることで反力が生じる。つまり、前記車体フレーム2の後側フレーム4に対して前側フレーム3がほぼ垂直で、傾斜していない中立な状態では前記トーションバー33は捩られていないから、反力も生じない。
【0055】
そのため、前記トーションバー33に所定以上の反力が生じるよう捩られるまでは、前記前側フレーム3は前記後側フレーム4に対して左右方向に揺れ易い状態にある。つまり、前記前側フレーム3は傾斜していない中立な状態から所定角度傾斜するまでは左右方向に対して揺れ易い状態にある。
【0056】
そこで、前記車体フレーム2には、前記前側フレーム3が中立な状態にあるとき、前記後側フレーム4に対して揺れ動き難いようにするために弾性的に保持する弾性保持機構51が設けられている。
【0057】
図2乃至
図4に示すように、前記弾性保持機構51はロッド状の部材をL字状に屈曲した保持部材52を有する。この保持部材52は、前記前側フレーム3を構成する補強パイプ53に固着されている。この補強パイプ53は一端を前記フレームパイプ16に固着し、他端を前記サドル支持パイプ14bに固着して設けられている。
【0058】
前記補強パイプ53の前記フレームパイプ16側の一端部には、前記保持部材52の一端部の前記補強パイプ53に対する連結強度を高めるためのブラケット54が設けられている。
【0059】
図2に示すように、前記保持部材52の他端部は前記第1の筒状体18よりも所定間隔上方で、この第1の筒状体18と平行になるよう延出されている。前記保持部材52の他端部には所定間隔で一対の鍔55が固定的に設けられている。
【0060】
図3と
図4に示すように、前記第2の筒状体19の外周面の、前記保持部材52の他端部に対向する軸方向の中途部には、板状の取付け部材56が下端を固着して立設されている。この取付け部材56には
図2と
図6に示すように通孔56aが形成され、この通孔56aには軸状部材としてのボルト57が挿通されている。
【0061】
前記ボルト57には2つの筒状体58が外装されている。一方の筒状体58は前記ボルト57の頭部57aと前記取付け部材56の一方の板面との間に設けられ、他方の筒状体58は前記取付け部材56の他方の板面と前記ボルト57に螺合されたナット59との間に設けられている。このナット59を締めこむことで、前記ボルト57は前記一対の筒状体58を介して前記取付け部材56に保持固定されるようになっている。
【0062】
前記各筒状体58の外周面には弾性付勢手段を構成する第1のトーションコイルばね61と第2のトーションコイルばね62がそれぞれ装着されている。
図7(a),(b)に示すように、第1、第2のトーションコイルばね61,62は鋼線をコイル状に巻回したコイル部61a,62aと、このコイル部61a,62aの一端から延出されたL字状の係止部61b,62bと、前記コイル部61a,62aの他端から延出された直線状の作動部61c,62cを有する。
【0063】
前記第1のトーションコイルばね61と第2のトーションコイルばね62は、軸方向の向きを逆にして一対の前記筒状体58の外周面に装着され、前記係止部61b,52bを前記取付け部材56の下端部に穿設された一対の係合孔64に係合させ、前記作動部61c,62cを前記保持部材52の他端部に弾性的に係合させて設けられている。
【0064】
つまり、前記作動部61c,62cは、前記コイル部61a,62aの付勢力に抗して周方向に所定角度捩られた状態で前記保持部材52の水平に配置された部分(他端部)に弾性的に係合させられている。
【0065】
それによって、前記作動部61c,62cは、前記コイル部61a,62aに生じる復元力によって弾性的に保持されている。つまり、前記第1のトーションコイルばね61と第2のトーションコイルばね62のコイル部61aとコイル部62aは、
図6に矢印R1とR2で示す逆方向の復元力、つまり前記車体フレーム2の前後方向と交差する方向の幅方向に対して逆方向の復元力が生じる。
【0066】
復元力R1とR2は同じになるよう、前記第1のトーションコイルばね61と第2のトーションコイルばね62の性能が設定されている。
【0067】
それによって、一対の作動部61c,62cによって逆方向の復元力を受ける前記保持部材52は、前記一対のコイル部61a,62aに生じる逆方向の復元力によって左右方向に動くことのない、中立な状態で弾性的に保持される。つまり、前記保持部材52が設けられた前記車体フレーム2の前側フレーム3が左右方向に傾くことのない中立な状態で弾性的に保持されるようになっている。
【0068】
なお、前記作動部61c,62cは前記保持部材52に対して傾斜して圧接するため、前記保持部材52に作用する前記コイル部61aとコイル部62aの復元力R1、R2は、前記保持部材52の水平な軸線に対して斜め上方向となる。
【0069】
図1に示すように、前記後側フレーム4には荷台71が設けられ、この荷台71には鎖線で示すように小物類を収納できるケース72が設けられている。
【0070】
上述した構成の三輪自転車によれば、前側フレーム3が後側フレーム4に対して傾斜していない中立な状態にあるとき、前記後側フレーム4に対して揺れ動き難いよう弾性保持機構51によって弾性的に保持されている。
【0071】
つまり、前記前側フレーム3の補強パイプ53に保持部材52の一端を固着して設け、この保持部材52の他端側が平行に対向する前記後側フレーム4の第2の筒状体19の外周面に取付け部材56を設け、この取付け部材56に第1のトーションコイルばね61と第2のトーションコイルばね62を装着した。
【0072】
そして、各トーションコイルばね61,62のコイル部61a,62aの一端から延出された係止部61b,62bを前記取付け部材56の係合孔64に係合させ、他端から延出された作動部61c,62cを前記保持部材52の他端部に、互いのコイル部61a,62aの復元力が前記保持部材52に逆方向に作用するよう係合させるようにした。
【0073】
つまり、前記前側フレーム3が前記後側フレーム4に対して傾斜していない、中立な状態にあって、前記前側フレーム3と前記後側フレーム4との間に設けられたトーションバー33が捩られていない状態であっても、前記前側フレーム3は前記後側フレーム4に対して前記第1のトーションコイルばね61と第2のトーションコイルばね62との復元力によって弾性的に保持されている。
【0074】
そのため、利用者が三輪自転車1に乗車するためにサドル14に腰掛けようとする際、ハンドル5を握りながら、前記前側フレーム3に利用者の荷重をかけても、一対のトーションコイルばね61,62に復元力によって前記後側フレーム4に対して弾性的に保持された前記前側フレーム3は左右方向に振れ難いため、利用者は身体のバランスを損なうようなことなく、比較的安定した状態で乗車することができる。
【0075】
このようにして利用者が乗車して走行し、コーナを曲る場合、前側フレーム3が後側フレーム4に対して傾斜する。前側フレーム3が後側フレーム4に対して傾斜し、一対のトーションコイルばね61,62の作動部61c,62cに対して前側フレーム3に設けられた保持部材52が
図6に実線で示す位置から鎖線で示す位置へ揺動すると、前記第1のトーションコイルばね61の作動部61cは前記保持部材52によってコイル部61aの復元力に抗して押圧され、鎖線で示すように変位する。
【0076】
それと同時に、第2のトーションコイルばね62の作動部62cが復元力によって前記保持部材52を、この保持部材52の揺動方向へ押圧する。
【0077】
つまり、三輪自転車1がコーナを曲る際、一対のトーションコイルばね61,62の一方のトーションコイルばね61はその作動部61cが復元力に抗して弾性変形させられることで、前側フレーム3の傾斜を阻止する方向の付勢力を生じる。これに対し、他方のトーションコイルばね62はその作動部62cの復元力によって前側フレーム3を傾斜する方向に付勢する。
【0078】
そのため、三輪自転車1がコーナを曲る際、弾性保持機構51全体としては、前側フレーム3の傾斜を阻止する方向と、前側フレーム3を傾斜させる方向に対して作用する弾性力がほぼ同じになるから、前側フレーム3は弾性保持機構51の一対のトーションコイルばね62によってコーナ部で傾斜し過ぎたり、傾斜し難くなるのが防止される。
【0079】
コーナ部で三輪自転車1が傾斜することで、前記保持部材52が
図6に実線で示す位置から鎖線で示す位置へ揺動すると、前記保持部材52は第1のトーションコイルばね61の作動部61cの前端方向へ移動しながら、前記保持部材52を復元力に抗して押圧することになる。
【0080】
そのため、前記作動部61cに対して前記保持部材52の移動するに伴い、この保持部材52が第1のトーションコイルばね61のコイル部61aを復元力に抗して弾性変形させる力が減少するから、コーナ部で前側フレーム3の傾斜角度が徐々に大きくなってきても、その傾斜角度に応じて前記コイル部61aの反力が増大するのが防止される。つまり、コーナ部での前側フレーム3の傾斜を比較的円滑に行なうことができる。
【0081】
前記前側フレーム3の傾斜角度がある程度大きくなり、互いに回転可能に連結された第1の筒状体18と第2の筒状体19との間に設けられたトーションバー33が捩られ、このトーションバー33の反力が増大してくると、その反力によって前側フレーム3は傾き難くなると同時に、傾斜した前記前側フレーム3の復元力として作用することになる。
【0082】
前記トーションバー33が傾斜した前記前側フレーム3のある程度の大きさの復元力として作用すると、前記弾性保持機構51の第1のトーションコイルばね61のコイル部61aに生じる反力も傾斜した前記前側フレーム3の復元力として作用する。
【0083】
それによって、三輪自転車1がコーナ部を過ぎると、前記前側フレーム3は第1のトーションコイルばね61と前記トーションバー33との復元力によって傾斜した状態から傾斜がない中立な状態へ復元する。
【0084】
すなわち、上述した構成の三輪自転車1によれば、前側フレーム3を左右に傾斜していない状態で弾性的に保持する弾性保持機構51を設けたことで、利用者が乗車する際、前記前側フレーム3が左右に振れ難くなるため、利用者が三輪自転車に乗車し易いということがある。
【0085】
しかも、前記弾性保持機構51とともにトーションバー33を設けたことで、前記前側フレーム3が所定角度以上傾斜して前記トーションバー33が所定以上の角度で捩られると、前記弾性保持機構51だけでなく、前記トーションバー33にも前記前側フレーム3を元の状態に戻す方向の反力が生じる。
【0086】
そのため、前記弾性保持機構51と前記トーションバー33とに生じる復元力によって前記前側フレーム3を傾斜した状態から傾斜がなくなる方向へ確実に戻すことができる。
【0087】
図8はこの発明の第2の実施の形態を示す。この実施の形態では第1、第2のトーションコイルばね61,62の作動部61c,62cを、前記保持部材52によって押圧される方向に向かって円弧状に湾曲させるようにしている。
【0088】
そうすることによって、前記前側フレーム3が傾斜し、前記作動部61c,62cが前記保持部材52を押圧しながら、前記保持部材52に沿って移動するにつれ、前記作動部61c,62cが湾曲していることで、前記保持部材52が直線状の場合に比べて前記保持部材52が受ける反力の増大度合が低くなるから、その分、前記前側フレーム3は傾斜方向に揺動し易いということになる。
【0089】
つまり、前記前側フレーム3が一対のトーションコイルばね61,62のどちらか一方を復元力に抗して弾性変形させながら傾斜する際、弾性変形させられる一方のトーションコイルばねの復元力によって前側フレーム3が傾斜し難くなるのを抑制することができる。
【0090】
なお、上記実施の形態では前側フレーム3に保持部材52を設け、後側フレーム4に弾性保持機構51を設けられる例を挙げて説明したが、保持部材52を後側フレーム4に設け、弾性保持機構51を前側フレーム3に設けるようにしても差し支えない。
【0091】
また、弾性保持機構51とトーションバー33の両方を設ける場合を例に挙げて説明したが、トーションバー33を除いて弾性保持機構51だけを設けるようにしてもよい。
【0092】
そのような場合であっても、前側フレーム3が傾斜する方向に応じて第1のトーションコイルばね61或いは第2のトーションコイルばね61のいずれか一方が復元力に抗して保持部材52により捩られて反力が生じるから、その反力によって前側フレーム3を傾斜した状態から垂直となる方向へ復元させることが可能である。
【0093】
また、三輪自転車としては伝動アシスト式のものに限定されないことは勿論である。