(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1記載の自転車トレーナーは、支軸がフォークエンド部から与えられる力によって弾性変形することで自転車が前後移動し左右傾斜するものであるが、理想的には、使用者がペダルを踏み込んだときは、使用者の体重や伸長にかかわらず実走と同程度の傾斜角度が得られることである。しかしながら、特許文献1記載の自転車トレーナーにあっては、弾性体の弾性力が一定であることから、使用者の体重等によって弾性体にかかる荷重が異なり、この結果、同じ運転状態でも使用者の体重等によって傾斜角度が異なってしまう。したがって、実走に近い運転感覚が得にくいという問題があった。
【0005】
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、実走に近い運転感覚を実現するのに好適な自転車トレーナーの傾斜調整装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
〔発明1〕 上記目的を達成するために、発明1の自転車トレーナーの傾斜調整装置は、自転車のフロントフォーク若しくは前輪又はリアフォーク若しくは後輪を支持する支軸を備える自転車トレーナーに適用される傾斜調整装置であって、前記支軸を径方向に固定する弾性体と、前記支軸からの同一の荷重に対し前記弾性体の変形量が小さくなるように前記弾性体に外力を付与する調整手段とを備える。
【0007】
このような構成であれば、調整手段により弾性体に外力が付与されると、支軸からの同一の荷重に対し弾性体の変形量が小さくなる。そうすると、支軸が荷重方向に変動する度合いが小さくなり、自転車が傾斜しにくくなるので、使用者の体重等が大きくなる程に調整手段による調整量を大きくすればよい。
【0008】
〔発明2〕 さらに、発明2の自転車トレーナーの傾斜調整装置は、発明1の自転車トレーナーの傾斜調整装置において、前記調整手段は、前記弾性体の径方向外周面を覆うカバーと、前記カバーを縮径して前記弾性体を圧縮する縮径手段とを有する。
【0009】
このような構成であれば、縮径手段によりカバーが縮径して弾性体が圧縮されると、支軸からの同一の荷重に対し弾性体の変形量が小さくなる。そうすると、支軸が荷重方向に変動する度合いが小さくなり、自転車が傾斜しにくくなるので、使用者の体重等が大きくなる程に縮径手段による調整量を大きくすればよい。
【0010】
〔発明3〕 さらに、発明3の自転車トレーナーの傾斜調整装置は、発明1の自転車トレーナーの傾斜調整装置において、前記調整手段は、前記弾性体の前記支軸の軸方向の移動を規制する移動規制手段と、軸方向に沿って前記支軸に形成されたねじ溝に螺合し、前記弾性体を挟んで前記移動規制手段の反対の側に設けられたねじ部とを有する。
【0011】
〔発明4〕 さらに、発明4の自転車トレーナーの傾斜調整装置は、発明1及び2のいずれか1の自転車トレーナーの傾斜調整装置において、前記支軸は、前記自転車のフロントフォーク若しくは前輪又はリアフォーク若しくは後輪を前記支軸の軸方向に支持する。
【0012】
〔発明5〕 さらに、発明5の自転車トレーナーの傾斜調整装置は、発明1及び2のいずれか1の自転車トレーナーの傾斜調整装置において、前記支軸は、前記自転車のフロントフォーク若しくは前輪又はリアフォーク若しくは後輪を前記支軸の径方向に支持する。
【発明の効果】
【0013】
以上説明したように、発明1の自転車トレーナーの傾斜調整装置によれば、使用者がペダルを踏み込んだときに実走と同程度の傾斜角度となるように使用者の体重等に応じて調整手段を調整すれば実走に近い運転感覚を実現することができる。また、調整のために弾性体を交換する必要がなく調整手段を調整すればよいので調整が容易である。さらに、特許文献1記載の自転車トレーナーのように支軸の一端を本体部に固定する必要がなくなるので、支軸の設置位置や設置方向に制約が少なくなり、また小型化することもできる。
【0014】
さらに、発明2の自転車トレーナーの傾斜調整装置によれば、調整手段がカバーと縮径手段で構成されるので構造を簡素化することができる。
【0015】
さらに、発明3の自転車トレーナーの傾斜調整装置によれば、調整手段が移動規制手段とねじ部で構成されるので構造を簡素化することができる。
【0016】
さらに、発明4の自転車トレーナーの傾斜調整装置によれば、支軸を縦方向に設置する縦型設置の構造を採用することができる。
【0017】
さらに、発明5の自転車トレーナーの傾斜調整装置によれば、支軸を横方向に設置する横型設置の構造を採用することができる。
【発明を実施するための形態】
【0019】
〔第1の実施の形態〕
以下、本発明の第1の実施の形態を説明する。
図1乃至
図5は、第1の実施の形態を示す図である。
【0020】
まず、本実施の形態の構成を説明する。
図1は、自転車トレーナー100の斜視図である。
【0021】
図2は、自転車トレーナー100の上面図である。
図3は、
図2のA−A線からみた自転車トレーナー100の正面図である。
【0022】
自転車トレーナー100は、
図1乃至
図3に示すように、自転車90のフロントフォーク92を支持する三脚型フロントフォーク支持部10と、自転車90の後輪94を支持する後輪支持部20と、三脚型フロントフォーク支持部10及び後輪支持部20を連結する連結フレーム30とを有して構成されている。
【0023】
三脚型フロントフォーク支持部10は、台座12と、台座12の外周下部に等角度で開脚した3つの脚14a、14b、14cと、脚14a、14bを開脚状態で固定するヒンジ式のリンク15とを有して構成されている。
【0024】
台座12は、ベース16と、フロントフォーク92を支持しフロントフォーク92の荷重の変化に応じてフロントフォーク92の傾斜を制御するモーションコントローラ18とを有して構成されている。
【0025】
後輪支持部20は、後輪94を支持する一対の後輪ローラー22、24と、後輪ローラー22、24を設置する後輪フレーム26と、後輪ローラー22に慣性力を付与するフライホイール28とを有して構成されている。
【0026】
フライホイール28は、2個の永久磁石を磁気回路で結合させて負荷を発生させ、これを後輪ローラー22に付与する。負荷は、例えば、若干向かい風の平地を30[km/h]で走行した状態を想定し設定されている。負荷は、フライホイール28の回転速度に応じて変化する。フライホイール28の回転速度が遅い場合は、登り坂のように自転車90のペダル96を止めるとすぐに後輪94も止まり、ペダル96に360度力を入力し続けることが要求される。これに対し、フライホイール28の回転速度が速くなる程に後輪94は進行方向に回り続ける特性が強くなる。
【0027】
次に、ベース16及びモーションコントローラ18の構成を説明する。
図4は、ベース16及びモーションコントローラ18の側面図及び断面図である。同図(a)は側面図、同図(b)は
図2のB−B線に沿った断面図である。
【0028】
ベース16は、
図4(a)(b)に示すように、平板状に形成されている。ベース16の側面には、脚14a、14b、14cの上端が回動可能にそれぞれ取り付けられている。
【0029】
モーションコントローラ18は、フロントフォーク92のフロントエンドが両端に取り付けられる水平支軸40と、弾性体60、62と、弾性体60、62を収容する弾性体収容部64と、弾性体60、62を覆うカバー66とを有して構成されている。
【0030】
弾性体60、62は、例えば、ゴム状の弾力性を有する工業用材料であるエラストマー(elastomer)からなり、同一の外形で円盤状に形成されている。弾性体60、62の中心部には、水平支軸40を水平方向に貫通するための貫通孔60a、62aがそれぞれ形成されている。貫通孔60a、62aの径は、水平支軸40の径とほぼ同一又はこれよりもやや小径に設定されているので、弾性体60、62は水平支軸40に密着して取り付けられている。
【0031】
弾性体収容部64は、弾性体60、62を収容するための断面コの字状となっている。弾性体収容部64の両側面には、水平支軸40を水平方向に貫通するための貫通孔64a、64bがそれぞれ形成されている。貫通孔64a、64bの径は、所定のクリアランスを設けて水平支軸40の径よりも大径に設定されている。このクリアランスは、水平支軸40が前後方向及び上下方向に揺れる範囲を規定するものであり、水平支軸40の揺れる範囲は貫通孔64a、64bの内部に制限される。
【0032】
カバー66は、弾性体60、62の径方向外周面を覆っている。カバー66の初期内径は、弾性体60、62の外径とほぼ同一又はこれよりもやや小径に設定されているので、弾性体60、62はカバー66内に密着して覆われている。
【0033】
カバー66の両端部には、水平方向に突出するフランジ66a、66bがそれぞれ形成されている。フランジ66a、66bには、ボルト68a、68bを垂直方向に貫通するためのねじ孔66c、66dがそれぞれ形成されている。さらに、ベース16のねじ孔66c、66dに対向する位置にも、同様にボルト68a、68bを垂直方向に貫通するためのねじ孔16a、16bがそれぞれ形成されている。ねじ孔16a、16bの内周面には、ボルト68a、68bのねじ溝に対応するねじ溝が形成されている。そして、ねじ孔66cを貫通してねじ孔16aにボルト68aが、ねじ孔66dを貫通してねじ孔16bにボルト68bがそれぞれ螺合している。
【0034】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
自転車トレーナー100は、前輪が外された自転車90を装着し、ペダル96を回動することによってトレーニングを行うものである。自転車トレーナー100を設置する場合は、脚14a、14b、14cを開脚してリンク15で固定し、脚14a、14b、14cの下端、連結フレーム30及び後輪フレーム26を床面に接地させることにより、例えば屋内の床面に安定して設置される。
【0035】
自転車トレーナー100に自転車90を装着する場合は、まず、自転車90の前輪を車軸(ハブ)ごとフロントフォーク92から取り外し、フロントフォーク92のフロントエンドをモーションコントローラ18の水平支軸40に取り付ける。次に、後輪ローラー22、24の上に後輪94を設置する。
【0036】
使用者が自転車90に乗ってペダル96を踏み込むと、後輪94が回転し、後輪ローラー22、24が後輪94から摩擦力を受けて回転する。また、後輪ローラー22には、フライホイール28によって後輪94の回転速度に応じた負荷が与えられる。これにより、実際に自転車90に乗って運転しているかのような負荷がペダル96に対して与えられる。
【0037】
使用者がペダル96を踏み込むと、後輪94が後輪ローラー22、24から摩擦力を受けるのでフロントフォーク92には前方に向かう力が発生する。この力は水平支軸40を前方に押し曲げる力となるが、水平支軸40が、弾性体収容部64内に固定された弾性体60、62に囲まれているので、水平支軸40を曲げる力は制限される。この制限された力によって水平支軸40は一定程度撓んで自転車90は適度に前傾する。
【0038】
また、使用者が左のペダル96を踏み込むときは、左のペダル96に体重を載せるために体を右に傾けることから、水平支軸40は同様に上下方向の力で一定程度撓んで自転車90は適度に右に傾く。逆に、使用者が右のペダル96を踏み込むときは、右のペダル96に体重を載せるために体を左に傾けることから、水平支軸40は同様に上下方向の力で一定程度撓んで自転車90は適度に左に傾く。
【0039】
このように、自転車トレーナー100では、使用者が自転車90を前後左右へ動かそうとすると、屋外で実際にトレーニングしているように、自転車90も前後移動又は左右傾斜して揺動することが可能になる。そして、この揺動する角度は、実際に自転車90を屋外で直進運転するときの最大傾斜角度(例えば、床面に垂直な線に対して5度)以下となるように弾性体60、62を構成する弾性材料の弾性率(弾性係数又はヤング率)、弾性体60、62の大きさ、又はその取り付けられる水平支軸40の位置によって調整することができる。
【0040】
次に、自転車90の挙動について説明する。
図5は、使用者の運転状態に応じた自転車90の挙動を示す図である。
【0041】
以下、自転車トレーナー100の挙動について、3本ローラー型自転車トレーナー及び後輪支持型自転車トレーナーと対比して説明する。
【0042】
3本ローラー型自転車トレーナーは、自転車90の前輪を支持する1本の前輪ローラーと、自転車90の後輪94を支持する1対の後輪ローラーとを備えるものである。例えば、実公開平2−77060号公報の技術が知られている。3本ローラー型自転車トレーナーは、使用者が右に体を傾けると、
図5(a)に示すように、重心変化に対応してバランスをとるため、車輪接地位置が体の重心位置の真下に位置するように左に移動する。これは、実走に近い車輪接地位置となるので実走に近い運転感覚が得られる。
【0043】
これに対し、後輪支持型自転車トレーナーは、自転車90の後輪を支持する後輪スタンドと、自転車90の後輪94を支持する後輪ローラーと、自転車90の前輪を係留する前輪台座とを備えるものである。例えば、箕浦社製の自転車トレーナー「LiveRide LR961」が知られている。後輪支持型自転車トレーナーは、使用者が右に体を傾けると、
図5(c)に示すように、車輪接地位置が前輪台座に固定されているので、車輪接地位置ではなく使用者の方が右に移動することとなってしまう。これは、不自然な回転中心となるため実走に近い運転感覚が得られない。
【0044】
したがって、左右方向に傾斜する場合は、車輪接地位置の方が移動することが理想である。この点、自転車トレーナー100は、使用者が右に体を傾けると、
図5(b)に示すように、モーションコントローラ18により仮想的な回転中心が設定されるので、車輪接地位置に相当する位置が体の重心位置の真下に位置するように左に移動する。これにより、3本ローラー型自転車トレーナーと同様に実走に近い運転感覚が得られる。
【0045】
次に、水平支軸40の剛性を調整する場合を説明する。
弾性体60、62の剛性の初期値は、例えば、使用者の体重等(体重、伸長、バランス感覚を含む。)が小さい場合に設定しておく。
【0046】
ボルト68a、68bをねじ込むと、カバー66が縮径して弾性体60、62が圧縮され、水平支軸40からの同一の荷重に対し弾性体60、62の変形量が小さくなる。そうすると、水平支軸40が荷重方向に変動する度合いが小さくなり、自転車90が傾斜しにくくなるので、使用者の体重等が大きくなる程にボルト68a、68bのねじ込み量を大きくすればよい。
【0047】
次に、本実施の形態の効果を説明する。
本実施の形態では、自転車トレーナー100は、水平支軸40を径方向に固定する弾性体60、62と、弾性体60、62の径方向外周面を覆うカバー66と、カバー66を縮径して弾性体60、62を圧縮するボルト68a、68bとを備え、ボルト68a、68bにより弾性体60、62の弾性特性を調整する。
【0048】
これにより、使用者がペダル96を踏み込んだときに実走と同程度の傾斜角度となるように使用者の体重等に応じてボルト68a、68bを調整すれば実走に近い運転感覚を実現することができる。また、調整のために弾性体60、62を交換する必要がなくボルト68a、68bにより弾性特性を調整すればよいので調整が容易である。さらに、特許文献1記載の自転車トレーナーのように水平支軸40の一端を本体部に固定する必要がなくなるので、水平支軸40の設置位置や設置方向に制約が少なくなり、また小型化することもできる。さらに、調整機構がカバー66とボルト68a、68bで構成されるので構造を簡素化することができる。
【0049】
さらに、本実施の形態では、支軸40は、フロントフォーク92を水平方向に支持する。
【0050】
これにより、支軸40を横方向に設置する横型設置の構造を採用することができる。
本実施の形態において、水平支軸40は、発明1又は5の支軸に対応し、弾性体60、62は、発明1又は2の弾性体に対応し、カバー66及びボルト68a、68bは、発明1又は2の調整手段に対応し、ボルト68a、68bは、発明2の縮径手段に対応している。
【0051】
〔第2の実施の形態〕
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。
図6及び
図7は、第2の実施の形態を示す図である。なお、以下、第1の実施の形態と異なる部分についてのみ説明し、重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【0052】
まず、本実施の形態の構成を説明する。
図6は、自転車トレーナー100の斜視図である。
【0053】
図7は、モーションコントローラ18aの断面図である。
本実施の形態に係る自転車トレーナー100は、
図6及び
図7に示すように、台座12において、ベース16及びモーションコントローラ18に代えて、フロントフォーク取付部16c及びモーションコントローラ18aが設けられている。
【0054】
フロントフォーク取付部16cは、水平支軸40と、水平支軸40を水平方向に内嵌し固定する本体42と、本体42の下部に取り付けられた垂直支軸44とを有して構成されている。
【0055】
本体42の下部中央には、上下方向に伸長する孔42aが形成されている。垂直支軸44の上端は孔42aに嵌合されている。垂直支軸44の下部には、垂直支軸44の軸方向に沿ってねじ溝44aが形成されている。
【0056】
モーションコントローラ18aは、弾性体60、62と、弾性体60を収容する弾性体収容部74と、弾性体62を収容する弾性体収容部76とを有して構成されている。
【0057】
弾性体60、62の中心部には、垂直支軸44を垂直方向に貫通するための貫通孔60a、62aがそれぞれ形成されている。貫通孔60a、62aの径は、垂直支軸44の径とほぼ同一又はこれよりもやや小径に設定されているので、弾性体60、62は垂直支軸44に密着して取り付けられている。
【0058】
弾性体収容部74は、上面が開口し弾性体60を収容するための断面コの字状の収容領域が形成されている。弾性体収容部74の内径は、弾性体60の外径とほぼ同一又はこれよりもやや小径に設定されているので、弾性体60は弾性体収容部74内に密着して収容されている。弾性体60の上面にはフロントフォーク取付部16cの本体42の下面が当接し、弾性体60の移動を規制してる。また、弾性体収容部74の下部中央には、垂直支軸44を垂直方向に貫通するための貫通孔74aが形成されている。
【0059】
弾性体収容部74の側面には、脚14a、14b、14cの上端が回動可能にそれぞれ取り付けられている。
【0060】
弾性体収容部76は、弾性体収容部74の下部に取り付けられ、上面及び下面が開口し弾性体62を収容するための筒状の収容領域が形成されている。弾性体収容部76の内径は、弾性体62の外径とほぼ同一又はこれよりもやや小径に設定されているので、弾性体62は弾性体収容部76内に密着して収容されている。
【0061】
弾性体収容部76内には、弾性体62の上面に当接し弾性体62の上方向の移動を規制する移動規制部76aが形成されている。移動規制部76aの中央には、垂直支軸44を垂直方向に貫通するための貫通孔76bが形成されている。貫通孔74a、76bの径は、所定のクリアランスを設けて垂直支軸44の径よりも大径に設定されている。このクリアランスは、垂直支軸44が前後方向及び左右方向に揺れる範囲を規定するものであり、垂直支軸44の揺れる範囲は貫通孔74a、76bの内部に制限される。
【0062】
弾性体62の下部には、ねじ部78が設けられている。ねじ部78の中心部には、垂直支軸44を垂直方向に貫通するための貫通孔78aが形成されている。貫通孔78aの内周面には、垂直支軸44のねじ溝44aに対応するねじ溝が形成されている。そして、ねじ部78は、垂直支軸44のねじ溝44aに螺合している。
【0063】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
使用者がペダル96を踏み込むと、後輪94が後輪ローラー22、24から摩擦力を受けるのでフロントフォーク92には前方に向かう力が発生する。この力は垂直支軸44を前方に押し曲げる力となるが、垂直支軸44が、弾性体収容部74、76内に固定された弾性体60、62に囲まれているので、垂直支軸44を曲げる力は制限される。この制限された力によって垂直支軸44は一定程度撓んで自転車90は適度に前傾する。
【0064】
また、使用者が右に体を傾けると、垂直支軸44は同様に右方向の力で一定程度撓んで自転車90は適度に右に傾く。逆に、使用者が左に体を傾けると、垂直支軸44は同様に左方向の力で一定程度撓んで自転車90は適度に左に傾く。
【0065】
次に、垂直支軸44の剛性を調整する場合を説明する。
弾性体60、62の剛性の初期値は、例えば、使用者の体重等が小さい場合に設定しておく。
【0066】
ねじ部78を正方向に回動すると、ねじ部78が押動してねじ部78と移動規制部76aの間で弾性体62が圧縮されるとともに本体部42に押圧されて本体部42と弾性体収容部74の底面の間で弾性体60が圧縮され、垂直支軸44からの同一の荷重に対し弾性体60、62の変形量が小さくなる。そうすると、垂直支軸44が荷重方向に変動する度合いが小さくなり、自転車90が傾斜しにくくなるので、使用者の体重等が大きくなる程にねじ部78のねじ込み量を大きくすればよい。
【0067】
次に、本実施の形態の効果を説明する。
本実施の形態では、弾性体62の上方向の移動を規制する移動規制部76aと、垂直支軸44のねじ溝44aに螺合し弾性体62を押動するねじ部78とを備え、ねじ部78により弾性体62を圧縮する。
【0068】
これにより、調整機構が移動規制部76aとねじ部78で構成されるので構造を簡素化することができる。
【0069】
さらに、本実施の形態では、支軸44は、フロントフォーク92を垂直方向に支持する。
【0070】
これにより、支軸44を縦方向に設置する縦型設置の構造を採用することができる。
本実施の形態において、垂直支軸44は、発明1、3又は4の支軸に対応し、弾性体60、62は、発明1又は3の弾性体に対応し、移動規制部76a及びねじ部78は、発明1又は3の調整手段に対応し、移動規制部76aは、発明3の移動規制手段に対応している。
【0071】
〔変形例〕
上記第1の実施の形態においては、弾性体60、62で水平支軸40の全周を覆ったが、これに限らず、水平支軸40の周面の一部を覆うように構成することもできる。例えば、弾性体60、62をリングの一部を欠いた形状として構成することができる。上記第2の実施の形態においても同様の変形例を適用することができる。
【0072】
また、上記第1及び第2の実施の形態並びにその変形例においては、2つの弾性体60、62を設けたが、これに限らず、弾性体を1つだけ設けて構成することもできるし、3つ以上の弾性体を設けて構成することもできる。
【0073】
また、上記第1及び第2の実施の形態並びにその変形例においては、フロントフォーク92を支持する支軸40、44の剛性を調整する場合について本発明を適用したが、これに限らず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で他の場合にも適用可能である。例えば、(1)自転車90の前輪を支持する構成において、前輪を支持する支軸の剛性を調整する場合、(2)自転車90のリアフォークを支持する構成において、リアフォークを支持する支軸の剛性を調整する場合、又は(3)自転車90の後輪94を支持する構成において、後輪94を支持する支軸の剛性を調整する場合についても本発明を適用することもできる。
【解決手段】 自転車トレーナー100は、水平支軸40を径方向に固定する弾性体60、62と、弾性体60、62の径方向外周面を覆うカバー66と、カバー66を縮径して弾性体60、62を圧縮するボルト68a、68bとを備える。ボルト68a、68bをねじ込むと、カバー66が縮径して弾性体60、62が圧縮され、水平支軸40からの同一の荷重に対し弾性体60、62の変形量が小さくなる。そうすると、水平支軸40が荷重方向に変動する度合いが小さくなり、自転車90が傾斜しにくくなるので、使用者の体重等が大きくなる程にボルト68a、68bのねじ込み量を大きくすればよい。