特開 2022-103854 一輪車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022103854

(43)【公開日】2022-07-08

(54)【発明の名称】一輪車

(51)【国際特許分類】

   B62K 1/00 20060101AFI20220701BHJP

   B62K 13/00 20060101ALI20220701BHJP

   B62M 9/00 20060101ALI20220701BHJP

【ＦＩ】

B62K1/00

B62K13/00

B62M9/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020218744

(22)【出願日】2020-12-28

(71)【出願人】

【識別番号】521001342

【氏名又は名称】上片野 充

(74)【代理人】

【識別番号】110000198

【氏名又は名称】特許業務法人湘洋内外特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上片野 充

(57)【要約】

【課題】車体を安定化させることができ、かつ、惰性走行が可能で、バランスが取り易い一輪車を提供する。
【解決手段】車輪２０と、一対のペダル３１及びクランク３３と、ペダル３１によるクランク３３の回転力を車輪２０に伝達する回転伝達機構４０と、一対のクランク３３の回転時にクランク３３の相対角度関係を維持する同期連携機構５０と、これらの互いの位置関係を保持するためのフレーム１０と、を備える。フレーム１０は、クランク３３の回転中心を、車輪２０の回転中心より下方位置に保持する。回転伝達機構４０は、ペダル３１及びクランク３３による回転が正転方向の場合のみ回転力を車輪側に伝達するフリー機構を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車輪と、一対のペダル及びクランクと、前記ペダルによるクランクの回転力を車輪に伝達する回転伝達機構と、前記一対のクランクの回転時にクランクの相対角度関係を維持する同期連携機構と、これらの互いの位置関係を保持するためのフレームと、を備え、
前記フレームは、前記クランクの回転中心を、前記車輪の回転中心より下方位置に保持するクランク軸保持部を有し、
前記回転伝達機構は、前記ペダル及びクランクによる回転が正転方向の場合のみ回転力を車輪側に伝達するフリー機構を有すること
を特徴とする一輪車。

【請求項2】

請求項１に記載の一輪車において、前記同期連携機構は、車輪の回転を阻害しない連携用軸体と、一対のクランク軸の回転をそれぞれ連携用軸体に伝える連携伝達要素とを有し、連携用軸体及び連携伝達要素を介して、一対のクランクの回転の相対角度関係を維持すること
を特徴とする一輪車。

【請求項3】

請求項２に記載の一輪車において、前記連携用軸体は、前記車輪の回転中心に位置し、車輪の回転とは独立に、前記フレームによって回転自在に保持される回転軸であること
を特徴とする一輪車。

【請求項4】

請求項２に記載の一輪車において、前記連携用軸体は、車輪の外周の外側において、前記フレームによって回転自在に保持されるものであること
を特徴とする一輪車。

【請求項5】

請求項１に記載の一輪車において、第１内輪及び第２内輪をさらに有し、
前記車輪は、タイヤとリムとにより構成され、
第１内輪及び第２内輪は、それぞれ前記リムの内周側に接する状態で、前記フレームにより保持され、
前記同期連携機構は、前記一対のクランク軸を両端に固定し、前記フレームのクランク軸保持部に回転自在に保持される軸体を有し、この軸体に回転自在に前記第１内輪が装着される構造であり、
前記回転伝達機構は、前記軸体の回転力を、前記第１内輪及び第２内輪のうち車輪を駆動する内輪に伝達して、当該内輪を回転駆動する回転伝達要素を有すること
を特徴とする一輪車。

【請求項6】

請求項５に記載の一輪車において、前記回転伝達要素は、前記軸体の回転力を前記第２内輪に伝達して、当該第２内輪を回転駆動するものであること
を特徴とする一輪車。

【請求項7】

請求項５に記載の一輪車において、前記回転伝達要素は、前記軸体の回転力を前記第２内輪の回転軸を介して、前記第１内輪に伝達するものであること
を特徴とする一輪車。

【請求項8】

請求項３～７のいずれか１項に記載の一輪車において、前記フリー機構に代えて、前記回転伝達機構は、前記ペダル及びクランクによる回転が正転方向の場合のみ回転力を車輪側に伝達するフリー機構と、前記クランクの回転が逆回転である場合、車輪の回転を抑止するブレーキ機構とを組み合わせたコースターブレーキを、装備すること
を特徴とする一輪車。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか１項に記載の一輪車と、
前記フレームに連結される補助フレームと、
前記補助フレームに回動可能に連結される補助輪を備えること
を特徴とする自転車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一輪車に係り、特に、重心を下げた一輪車に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の乗用一輪車は、車輪とその車軸に一体化したペダル、車軸に接続したサドル部からなっている。運転者は、一対のペダルの上にそれぞれ左右の足を乗せ、サドルに腰を乗せてペダルを交互に踏み込むことで一輪車を漕いで進行させる。一輪車は、接地点が１点であるため、前後左右にバランスをとることが難しい。特に、前後方向には、バランスを取りつつ、かつ一定速度で進行するという動作をペダルへの荷重の調整と体重移動のみで行う必要があるため、乗りこなすには相当の熟練を要する。特に、車輪を大きくすると、重心がより高くなるため、さらにバランスを取ることが難しくなる。

【0003】

一方、車輪の回転軸にラチェットのあるフリーギヤを設け、車輪の回転とペダルの回転を独立として、惰性走行を可能とする一輪車が提案されている（特許文献１）。

【0004】

しかし、特許文献１に開示される一輪車は、クランクの回転軸と車輪の回転軸が同軸であるため、安定性に欠ける。すなわち、一般的な一輪車と異なって、車輪の回転軸にペダルが固定されないため、左右のペダルへの荷重の調整により姿勢を保つという操作が困難となり、実用的ではない。

【0005】

一方、特許文献２には、ペダル軸と車輪の車軸とを分離し、ペダル軸を車軸より下げることにより、車体を安定化させることを試みた一輪車が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００２－１２７９７９号公報

【特許文献2】実全昭６１－７６７８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献２記載の技術では、ペダルの回転軸と車輪の回転軸とがチェーンとギヤとを介して直結されている。そのため、進行中は、常に、その速度に合わせてペダルをこぎ続ける必要がある。また、バランスを取るためには、こまめに左右のペダルにかける荷重を姿勢に合わせて変化調整する必要がある。このような二種類の操作を両立させることは困難である。

【0008】

本発明は、車体を安定化させることができ、かつ、惰性走行が可能で、バランスが取り易い一輪車を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本願は、一輪車に関する課題を解決する技術を開示する。その一態様として開示される一輪車は、車輪と、一対のペダル及びクランクと、ペダル及びクランクによる回転を車輪に伝達する回転伝達機構と、一対のクランクの相対角度関係を維持する同期連携機構と、これらの要素の互いの位置関係を保持するためのフレームと、を備える。

【0010】

ここで、フレームは、クランクの回転中心を、車輪の回転中心より下方位置に保持するクランク軸保持部を有する。また、回転伝達機構は、ペダル及びクランクによる回転が正転方向の場合のみ回転力を伝達するフリー機構を有する。

【0011】

同期連携機構は、車輪の回転を阻害しない連携用軸体と、一対のクランク軸の回転をそれぞれ連携用軸体に伝える連携伝達要素とを有し、連携用軸体及び連携伝達要素を介して、一対のクランクの回転の相対角度関係を維持する構成とすることができる。

【0012】

連携用軸体は、車輪の回転中心に位置し、車輪の回転とは独立に、フレームによって回転自在に保持される回転軸であることができる。また、連携用軸体は、車輪の外周の外側において、フレームによって回転自在に保持されるものであることができる。

【0013】

また、他の態様として、第１内輪及び第２内輪をリム内周側に有するものが開示される。第１内輪及び第２内輪は、それぞれ前記リムの内周側に接する状態で、前記フレームにより保持される。同期連携機構は、一対のクランク軸を両端に固定し、フレームのクランク軸保持部に回転自在に保持される軸体を有し、この軸体に回転自在に第１内輪が装着される構造となっている。また、回転伝達機構は、前記軸体の回転力を、前記第１内輪及び第２内輪のうち車輪を駆動する内輪に伝達して、当該内輪を回転駆動する回転伝達要素を有する。

【0014】

ここで、回転伝達機構は、軸体の回転を第２内輪に伝達して、その第２内輪を回転駆動する構造とすることができる。

【0015】

また、回転伝達機構は、軸体の回転力を第２内輪の回転軸を介して、第１内輪を駆動する構造とすることができる。

【0016】

また、回転伝達機構は、前記フリー機構に代えて、前記ペダル及びクランクによる回転が正転方向の場合のみ回転力を車輪側に伝達するフリー機構と、前記クランクの回転が逆回転である場合、車輪の回転を抑止するブレーキ機構とを組み合わせたコースターブレーキを、装備することができる。

【0017】

また、さらに他の態様として、上記のいずれかの一輪車のフレームに補助フレームを連結し、補助フレームに補助輪を備えることで、自転車として提供することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、車体を安定化させることができ、かつ、惰性走行が可能とし、結果として、バランスが取り易い一輪車を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、本発明の第１の実施形態に係る一輪車の外観を示す側面図である。

【図2】図２は、第１の実施形態に係る一輪車の後方側断面を概念的に示す説明図である。

【図3】図３は、本発明の第２の実施形態に係る一輪車の外観を示す側面図である。

【図4】図４は、第２の実施形態に係る一輪車の後方側断面を概念的に示す説明図である。

【図5】図５は、本発明の第３の実施形態に係る一輪車の外観を示す側面図である。

【図6】図６は、第３の実施形態に係る一輪車の後方側断面を概念的に示す説明図である。

【図7】図７は、本発明の第４の実施形態に係る一輪車の外観を示す側面図である。

【図8】図８は、第４の実施形態に係る一輪車の後方側断面を概念的に示す説明図である。

【図9】図９は、本発明の第５の実施形態に係る一輪車（及び自転車）の外観を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすく説明するために、部分的に実際と異なる外観、寸法、縮尺となっている場合がある。

【0021】

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る一輪車の外観を示す側面図である。図２は、第１実施形態に係る一輪車の後方側断面を概念的に示す説明図である。これらの図に示す一輪車は、フレーム１０、サドル１３及び車輪２０を含む車体・車輪系と、一対のペダル３１及びクランク３３と、ペダル３１及びクランク３３によるトルクを車輪に伝達する回転伝達機構４０と、一対のクランク３３の相対角度関係を維持する同期連携機構５０とを備える。後述するように、回転伝達機構４０及び同期連携機構５０は、複数の構成要素で構成される。符号４０及び５０の図示を省略する（他の実施形態でも同様）。

【0022】

フレーム１０は、上端側に配置されるサドル支持部１１と、グリップ１２と、サドル支持部１１に固定されるサドル１３と、中間部に位置する車軸保持部１４と、クランク軸保持部１５とを有する。フレーム１０は、それ自身を要素として含む車体・車輪系を構成する要素と共に、回転伝達機構４０及び同期連携機構５０のそれぞれ構成する要素の互いの位置関係を保持する。

【0023】

具体的には、図２に示すように、フレーム１０は、その中間位置に設けられる車軸保持部１４により、後述する車輪２０の回転中心に位置する車軸２５を回転自在に保持する。また、フレーム１０は、その下方に設けられるクランク軸保持部１５により、後述するクランク軸３４を回転自在に保持する。すなわち、フレーム１０は、クランク軸保持部１５により保持されるクランク３３の回転中心を、車軸保持部１４により保持される車輪２０の回転中心より下方位置に保持する。これらの具体的位置関係については後述する。

【0024】

フレーム１０の、車軸２５から上方に伸びる部分とサドル支持部１１とが一体となる。これまでの一輪車ではサドル支持部が車軸に連結しているだけであるため、走行中、常に足の間にサドルを把持していなければならない。ところが、本実施形態を含めて、本発明の各実施形態では、ペダル３１に体重がかかっていれば、自然にサドル１３が直立し、特にサドル１３維持のための力は必要としない（すなわち、サドル１３は設けなくてもよい）。また、車輪２０の回転中心となる車軸２５より低い位置において、ペダル３１を漕ぐことができる。

【0025】

サドル高さを抑えて車輪径を大きくするほど車体は安定する。そのため、車輪の上に突き出すサドルの高さをできるだけ抑えるため、一般的な一輪車にみられる垂直なシートポスト構造ではなく、図１に示すように、フレーム１０は、サドル１３の斜め後方に突き出し、そこから水平方向に延びるフレーム（サドル支持部１１）上にサドル１３を固定する構造としてある。サドル１３自体も下方に湾曲した構造であり、高さを抑えられるので望ましい。

【0026】

グリップ１２は、必須ではないが、バランスを取る際に補助となるので、装着することが望まれる。図示していないが、グリップ１２に、グリップ位置に操作部を配置したブレーキ機構を付けてもよい。

【0027】

ペダル３１は、図２に示すように、ペダル軸３２により回転自在にクランク３３の先端側に取り付けられる。また、クランク３３は、その基端側をクランク軸３４に固定され、クランク軸保持部１５において回転自在に保持される。ペダル軸３２、クランク３３及びクランク軸３４は、一輪車の運転者がペダル３１を漕ぐことにより回転力を発生させ、クランク３３の回転中心に位置するクランク軸３４に伝達する。

【0028】

車輪２０は、図１及び図２に示すように、タイヤ２１、リム２２、スポーク２３及びハブ２４を有する。ハブ２４は、車軸保持部１４により支持される車軸２５に回転自在に取り付けられる。ハブ２４は、後述する回転伝達機構４０により駆動されて、車軸２５の回りを回転する。

【0029】

ペダル３１とクランク３３とは、一対で設けられる。各クランク３３は、先端側にペダル軸３２を有し、基端側にクランク軸３４を有する。ペダル軸３２には、ペダル３１が回転自在に取り付けられる。クランク軸３４には、クランク３３が固定される。クランク軸３４は、クランク軸保持部１５に回転自在に装着される。この例では、図２に示すように、クランク軸３４は、一対のクランク３３のそれぞれに設けられる。すなわち、一対のクランク軸３４は、一体的には連結されない。すなわち、車輪２０を挟んで、フレーム１０に独立（図面では左右独立）に装着されている。その結果、この状態では、ペダル３１は、一方を漕いでも、それによる回転運動は他方のペダル３１には伝わらない。それぞれの回転が連携しないため、左右のペダル３１による左右のクランク軸３４が同期回転せず、クランク３３の左右の相対角度関係（１８０度）が維持できない。

【0030】

回転伝達機構４０は、ペダル３１及びクランク３３による回転を車輪２０側に伝達する回転伝達要素として、一対のクランク軸３４の一方（図２では右側）に固定されるギヤ４１と、ギヤ４１にかみ合って掛けられるチェーン４２と、このチェーン４２が掛けられて回転するギヤ４３とを有する。ギヤ４３は、ハブ２４との間にラチェット機構等のフリー機構（図示せず）を有している。これによりギヤ４３がフリーギヤとして働く。ペダル３１及びクランク３３による回転が、ギヤ４１、チェーン４２及びギヤ４３によってハブ２４に伝えられる。ここで、フリー機構は、クランク３３が正回転する場合、ギヤ４３の回転を車輪２０側に伝達し、クランク３３が停止する場合、ギヤ４３とハブ２４との間で滑りを生じ、ハブ２４側の回転を許容して、車輪２０の惰性走行を可能とする。

【0031】

同期連携機構５０は、車輪２０の回転を阻害しない連携用軸体として用いられる車軸２５と、一対のクランク軸３４の回転をそれぞれ連携用軸体（車軸２５）に伝える連携伝達要素として、一対のクランク軸３４の一方（図２では右側）にギヤ４１と並んで固定されるギヤ５１と、ギヤ５１にかみ合って掛けられるチェーン５２と、このチェーン５２が掛けられて回転するギヤ５３とを有する。また、一対のクランク軸３４の他方（図２では左側）に固定されるギヤ５１と、ギヤ５１にかみ合って掛けられるチェーン５２と、このチェーン５２が掛けられて回転するギヤ５３とを有する。左右のギヤ５３、５３は、連携用軸体として用いられる車軸２５にそれぞれ固定される。これにより、左右のペダル３１及びクランク３３は、連携伝達要素を介して連携して同期回転動作し、相対角度関係が保持される。以下の他の実施形態を含めて本実施形態では、左右のクランクの相対角度を１８０度に維持する。

【0032】

本実施形態において、実施に際し、ペダル軸３２、クランク軸３４、車輪２０等と、フレーム１０との位置関係における設計数値例を示す。もちろん、これに限定されない。また、この設計数値例は、他の実施形態においても同様である。

【0033】

図２に示すように、車輪２０の半径をＲ、サドル１３の高さをＳ、車軸２５とクランク軸３４との距離をＤ、クランク３３の長さ（クランク軸３４とペダル軸３２との距離）をＬ、ペダル３１最下点の地上高をＨ（ペダルの厚みを無視）とする。

【0034】

まず、Ｈが小さく、Ｄが大きいほど、車体は安定する。一方、Ｈが、小さすぎると、車体が左右に傾いたときに、ペダル３１が地面に当たってしまうので、設計上の限界がある。平坦な舗装路で運転する場合、Ｈの下限は４０～５０ｍｍ程度、凹凸のある路面やパフォーマンスを行うような場合では、Ｈの下限は８０～１００ｍｍ程度と考えられる。また、Ｄの値は、１００ｍｍ程度以下では、実質的な安定化の効果は小さい。１５０ｍｍ以上が望ましく、２００ｍｍ以上が理想的である。

【0035】

例えば、一般成人が乗車するとして、股下７５０ｍｍと仮定すると、車輪２０の上に突き出すサドル１３の高さ（Ｓ－２Ｒ）を８０ｍｍ、Ｈを５０ｍｍ、Ｌを１００ｍｍとすると、車輪直径２Ｒは、７２０ｍｍとなり、インチサイズとしては２８．３となる。その際Ｄは２１０ｍｍとなる。

【0036】

サドル１３に腰掛け、左右のペダル３１にそれぞれ左右の足を置いて、ペダル軸３２、クランク３３及びクランク軸３４を介して漕ぐことにより、ギヤ４１及びチェーン４２を介してギヤ４３に回転を伝達する。ギヤ４３の回転を、フリー機構を介してハブ２４に伝え、スポーク２３を介してリム２２及びタイヤ２１が回転することにより、車輪２０が回転する。一方、漕ぐことを止めると、フリー機構により車輪２０の回転が止まらず、惰性走行が可能となる。

【0037】

＜第２実施形態＞
図３は、本発明の第２実施形態に係る一輪車の外観を示す側面図である。図４は、第２実施形態に係る一輪車の後方側断面を概念的に示す説明図である。これらの図に示す一輪車は、フレーム１０、サドル１３及び車輪２０を含む車体・車輪系と、一対のペダル３１及びクランク３３と、ペダル３１及びクランク３３による回転力を車輪に伝達する回転伝達機構４０と、一対のクランク３３の相対角度関係を維持する同期連携機構５０とを備える。本実施形態は、同期連携機構５０の一部と、それに関連する構造が第１実施形態と相違し、その他の点では、第１実施形態と共通する。

【0038】

図３及び４に示すように、本実施形態では、フレーム１０に、サドル支持部１１を延長する位置に連携用軸体保持部１６が設けられている。この連携用軸体保持部１６に、連携用軸体５６が回転自在に取り付けられる。フレーム１０は、それ自身を要素として含む車体・車輪系を構成する要素と共に、回転伝達機構４０及び同期連携機構５０のそれぞれを構成する要素の互いの位置関係を保持する。本実施形態では、連携用軸体５６を、車輪２０の回転を阻害しない位置、すなわち、車輪２０の外周の外側に配置している。

【0039】

本実施形態で用いられる同期連携機構５０は、連携用軸体５６と、一対のクランク軸３４の回転をそれぞれ連携用軸体５６に伝える連携伝達要素として、一対のクランク軸３４の一方（図４では右側）にギヤ４１と並んで固定されるギヤ５１と、ギヤ５１にかみ合って掛けられるチェーン５４と、このチェーン５４が掛けられて回転するギヤ５５とを有する。また、一対のクランク軸３４の他方（図２では左側）に固定されるギヤ５１と、ギヤ５１にかみ合って掛けられるチェーン５４と、このチェーン５４が掛けられて回転するギヤ５５とを有する。左右のギヤ５５、５５は、連携用軸体５６にそれぞれ固定される。これにより、左右のペダル３１及びクランク３３は、連携伝達要素を介して回転が連携して同期回転動作し、相対角度関係が維持される。

【0040】

ペダル３１及びクランク３３と、これらによる回転を車輪２０側に伝達する回転伝達機構４０とは、基本的に第１実施形態と同様に構成される。ただし、車軸２５に、同期連携機構５０を構成するギヤ５３が設けられていない。

【0041】

回転伝達機構４０は、第１実施形態と同様に、クランク軸３４に連結されて回転駆動されるギヤ４１と、ギヤ４１に掛けられるチェーン４２と、チェーン４２により回転駆動されるギヤ４３とを有し、ギヤ４３にはハブ２４との間にフリー機構が設けられている。ギヤ４３の回転を、フリー機構を介してハブ２４に伝え、スポーク２３を介してリム２２及びタイヤ２１が回転することにより、車輪２０が回転する。一方、漕ぐことを止めても、フリー機構により車輪２０の回転が止まらず、惰性走行が可能となる。

【0042】

本実施形態によれば、サドル１３に腰掛け、左右のペダル３１にそれぞれ左右の足を置いて、ペダル軸３２、クランク３３及びクランク軸３４を介して漕ぐことにより、ギヤ４１及びチェーン４２を介してギヤ４３に回転力を伝達する。伝達された回転力により車輪２０を回転することができる。この際、フリー機構により、惰行走行も可能となる。前述した第１実施形態と同様に、低重心で、安定性がよく、バランスが取りやすい一輪車を実現することができる。

【0043】

本実施形態において、フリー機構を設けているが、これに代えて、コースターブレーキ機構を設けることができる。コースターブレーキ機構は、ワンウェイクラッチ機構（フリー機構）とブレーキ機構とを組み合わせて構成される。ワンウェイクラッチ機構は、ギヤの正回転時に、ハブ２４を正転する方向に回転力を伝え、ギヤ４３が停止すると、ハブとの間でフリー状態となり、車輪の惰性走行を許容する。ブレーキ機構は、後方にペダルを踏み込む（ギヤ４３を逆回転させる）と、ハブ２４の回転を抑止する制動力を生じさせる。

【0044】

本実施形態によれば、ペダル操作により、前進、惰行、制動が行える。また、後方にバランス崩しそうになった場合に、後方にペダルを踏みこむ（後ろ回転させる）操作が可能となるので、一層安定した走行が可能となる。なお、第１実施形態にも、フリー機構に代えて、コースターブレーキ機構を設けてもよい。

【0045】

＜第３実施形態＞
本実施形態は、スポークを省いて、タイヤ６１及びリム６２により構成される車輪６０を用いた一輪車の例である。図５は、本発明の第３実施形態に係る一輪車の外観を示す側面図である。図６は、第３実施形態に係る一輪車の後方側断面を概念的に示す説明図である。これらの図に示す一輪車は、フレーム１０、サドル１３及び車輪６０を含む車体・車輪系と、一対のペダル３１及びクランク３３と、ペダル３１及びクランク３３によるトルクを車輪に伝達する回転伝達機構４０と、一対のクランク３３の相対角度関係を維持する同期連携機構５０とを備える。同期連携機構５０の一部と、それに関連する構造が、第１及び第２実施形態と相違し、その他の点では、第１及び第２実施形態と共通する。

【0046】

車輪６０には、リム６２の内周に第１内輪７０及び第２内輪８０が配置される。第１内輪７０及び第２内輪８０は、それぞれリム６２の内周側に接する状態で、フレーム１０により保持される。駆動輪である第２内輪８０は、リム６２の内周側に圧接する状態で、フレーム１０により保持される。フレーム１０は、クランク軸保持部１５により、リム６２内の下部側に第１内輪７０を、連携用軸体保持部１６により、上部側に第２内輪８０を、それぞれの位置関係を保って支持する。その結果、第１内輪７０と第２内輪８０とにより、車輪６０が回転可能に支持される。

【0047】

リム６２の内周面は、一般的には、中心に向かって凸となる形状にとなっている。本発明ではこれに限られない。例えば、リム６２における第１内輪７０及び第２内輪８０と接触する部分が、凸状にならない形状、または、凹面状となるように、形成することができる。このような構成とすることにより、第１内輪７０及び第２内輪８０がリム６２から外れにくくなり、安定した走行を可能とする。なお、リム６２と第１内輪７０及び第２内輪８０のタイヤとを、ラックとピニオンのように構成してもよい。

【0048】

第１内輪７０は、図５及び図６に示すように、タイヤ７１、リム７２、スポーク７３及びハブ７４により構成される。ハブ７４は、軸体７５に回転自在に取り付けられる。軸体７５は、その両端にクランク軸３４が固定され、クランク軸保持部１５に回転自在に保持される。その結果、一対のクランク軸３４、３４は、軸体７５により固定連結されることにより、相対的角度関係が維持される。すなわち、クランク軸３４，３４は、同期回転する。なお、第１内輪７０は、形状維持かつ回転伝達ができる回転体であれば、上述したような典型的な自転車用の車輪と同様の構成に限定されない。

【0049】

第２内輪８０は、図５及び図６に示すように、タイヤ８１、リム８２、スポーク８３及びハブ８４により構成される。ハブ８４は、軸体８５に回転自在に取り付けられる。軸体８５は、フレーム１０の連携用軸体保持部１６に支持される。なお、第２内輪８０は、形状維持かつ回転伝達ができる回転体であれば、上述したような典型的な自転車用の車輪と同様の構成に限定されない。

【0050】

本実施形態の回転伝達機構４０は、一対のペダル３１及びクランク３３が固定された軸体７５に固定して取り付けられたギヤ４１と、このギヤ４１に掛けられるチェーン４２と、チェーン４２が掛けられるギヤ４３とを有する。ギヤ４３は、上述した実施形態と同様に、フリー機構を介してハブ８４と一方向回転が許容される状態で組み合わされる。従って、ギヤ４３の回転が一方向（正回転）の場合のみ、回転力がハブ８４に伝達されて第２内輪８０を回転する。他方、一対のペダル３１及びクランク３３の漕ぎが停止して、連携するギヤ４３の回転が停止すると、フリー機構によりハブ８４の回転はそのままとなり、第２内輪８０の惰行回転が許容される。このとき、軸体７５に対して第１内輪７０のハブ７４も回転自在となっているため、第１内輪７０も回転自在となり、従って、車輪６０による惰行走行が可能となる。

【0051】

本実施形態によれば、第１内輪７０において、ペダル３１及びクランク３３による回転力をクランク軸３４により取り込んで、回転伝達機構４０を介して第２内輪８０を回転駆動する。この第２内輪８０による回転により、リム６２において第２内輪８０に圧接する車輪６０が回転駆動される。また、同期連携機構５０により、一対のペダル３１及びクランク３３による回転は、一方側のクランク軸３４、軸体７５及び他方側のクランク軸３４を介して連携し、同期して回転することができる。

【0052】

本実施形態において、フリー機構を設けているが、これに代えて、上述したコースターブレーキ機構を設けることができる。これにより、ペダル操作により、前進、惰行、制動が行える。また、後方にバランス崩しそうになった場合に、後方にペダルを踏みこむ（後ろ回転させる）操作が可能となるので、一層安定した走行が可能となる。

【0053】

＜第４実施形態＞
本実施形態は、第３実施形態と同様に、スポークを省いて、タイヤ６１及びリム６２により構成される車輪６０を用いた一輪車の例である。図７は、本発明の第４実施形態に係る一輪車の外観を示す側面図である。図８は、第４実施形態に係る一輪車の後方側断面を概念的に示す説明図である。これらの図に示す一輪車は、フレーム１０、サドル１３及び車輪６０を含む車体・車輪系と、一対のペダル３１及びクランク３３と、ペダル３１及びクランク３３による回転力を車輪６０に伝達する回転伝達機構４０と、一対のクランク３３の相対角度関係を維持する同期連携機構５０とを備える。

【0054】

本実施形態において、フレーム１０は、第３実施形態と同様に、クランク軸保持部１５により、リム６２内の下部側に第１内輪７０を、連携用軸体保持部１６により、上部側に第２内輪８０を、それぞれの位置関係を保って支持し、第１内輪７０と第２内輪８０とにより、車輪６０を回転可能に支持する。本実施形態は、第１内輪７０が車輪６０を駆動する駆動輪となり、第２内輪８０が回転伝達機構４０の要素の一部として機能する点に特徴があるので、第３実施形態との相違点を中心に説明する。

【0055】

第１内輪７０は、図８に示すように、タイヤ７１、リム７２、スポーク７３及びハブ７４により構成される。ハブ７４は、軸体７５に回転自在に取り付けられる。軸体７５の両端には、クランク軸３４が固定される。また、軸体７５は、両端がクランク軸保持部１５に回転自在に保持される。その結果、一対のクランク軸３４、３４は、軸体７５により固定連結されることにより、相対的角度関係が維持される。すなわち、クランク軸３４，３４は、同期回転する。また、軸体７５は、第１内輪７０のハブ７４に対して回転自在に貫通している。駆動輪である第１内輪７０は、リム６２の内周側に圧接する状態で、フレーム１０により保持される。

【0056】

軸体７５の一端側には、ギヤ４１が固定連結される。ここで、ギヤ４１は、第１内輪７０のハブ７４とは固定されない。一方、軸体７５の他端側には、ギヤ４３が連結される。このギヤ４３は、軸体７５に対して滑動可能に取り付けられ、軸体７５の回転に対してフリーである。従って、ハブ７４、すなわち、第１内輪７０は、クランク軸３４の回転により直接的には駆動されず、後述する回転伝達機構４０を介して駆動される構成となっている。

【0057】

第２内輪８０は、図８に示すように、タイヤ８１、リム８２、スポーク８３及びハブ８４により構成される。ハブ８４は、軸体８５に回転自在に取り付けられる。軸体８５の両端には、回転力を伝えるためのギヤ４４、４５が固定されている。一方のギヤ４４には、チェーン４２を介してギヤ４１からの回転力が伝達される。このギヤ４４に伝達される回転力により、軸体８５を介して他方のギヤ４５が回転する。このギヤ４５の回転力は、ギヤ４５とギヤ４３とに掛けられているチェーン４２を介してギヤ４３に伝達される。なお、ギヤ４４とギヤ４５とは歯の数を同じにしてある。非駆動輪である第２内輪８０は、リム６２の内周側に接する状態で、フレーム１０により保持される。

【0058】

本実施形態の回転伝達機構４０は、一対のペダル３１及びクランク３３が固定された軸体７５に固定されたギヤ４１と、このギヤ４１に掛けられるチェーン４２と、ギヤ４４、軸体８５、ギヤ４５と、チェーン４２と、ギヤ４３とを介して、第１内輪７０のハブ７４に、回転力が伝達される構成を有する。すなわち、ペダル３１を漕ぐことにより生じる回転力を、第２内輪８０の軸体８５を介して、第１内輪７０に戻して、第１内輪７０を駆動する。このようにすることにより、第１内輪７０を直接的に回転駆動させる感覚でペダル３１を漕ぐことができる。

【0059】

本実施形態では、ギヤ４３は、上述した実施形態と同様に、フリー機構を介してハブ７４と一方向回転が許容される状態で組み合わされる。従って、ギヤ４３の回転力が一方向（正回転）の場合のみハブ７４に伝達されて第１内輪７０を回転させる。これにより、上述したように、第１内輪７０においては、ペダル３１による漕ぎ運動が正回転の場合のみ車輪６０を駆動し、ペダル３１の漕ぎ運動が停止されると、フリー機構が作動して、車輪６０の走行が第１内輪７０において妨げられず、惰行走行が許容されることとなる。

【0060】

なお、本実施形態において、第２内輪８０のハブ８４に、コースターブレーキ機構を設けることもできる。これにより、ペダル操作により、前進、惰行、制動が行える。また、後方にバランス崩しそうになった場合に、後方にペダルを踏みこむ（後ろ回転させる）操作が可能となるので、一層安定した走行が可能となる。なお、第１内輪７０に、フリー機構に代えて、コースターブレーキ機構を設けてもよい。

【0061】

＜第５実施例＞
第１実施形態から第４実施形態の一輪車には、補助輪をつけて自転車とすることができる。図９は、本発明の第５実施形態に係る一輪車（及び自転車）の外観を示す側面図である。本実施形態は、第１実施形態の一輪車に適用した例である。従って、一輪車部分については、第１実施形態と同様であるので、重複して説明することを省略する。

【0062】

図９に示すように、本実施形態では、フレーム１０の上部にヘッドチューブ９０を設け、ヘッドチューブ９０に、後方に向かって低くなる形状の補助フレーム９１を連結している。車輪２０は、フレーム１０と共に、ヘッドチューブ９０において補助フレーム９１に対して左右に回動可能に連結される。グリップ１２は、上記第１実施形態とは異なり、後方側に突出する形態としてある。

【0063】

補助フレーム９１の中間部には、サドル支持部１１が設けられ、これによりサドル１３が支持される。この例では、車輪２０の最上部より低い位置にサドル１３が位置するため、地面に足をつけることが容易である。そのため、初心者でも安心して乗ることができる。また、補助フレーム９１の後部下端の支持部９３には補助輪９２が装着される。このため、ペダル３１の踏み込み時に、安定性が増す。尚、補助輪９２は、２輪を左右に併設して三輪車構造としてもよい。

【0064】

このような構成の自転車は、前輪駆動となるが、ペダル位置を低くして安定化できることの他に、前輪を足で支えて運転することになり、曲がる際にも足で前輪の向きを変えることができるので、安定化や操舵のためのハンドル（グリップ１２）が必須でなくなるという利点がある。またこれに伴い、自転車の構造をよりシンプルとすることが可能となり、軽量化、低コスト化が可能となる。

【0065】

上記各実施形態において、クランクの回転力を伝達する要素として、ギヤとチェーンとを示したが、これらに限られない。例えば、ベルトとプーリーとの組み合わせ等のように、回転力を伝達することができる要素であれば差し支えない。また、回転伝達機構に変速機を取り付けてもよい。

【符号の説明】

【0066】

１０…フレーム、１１…サドル支持部、１２…グリップ、１３…サドル、１４…車軸保持部、１５…クランク軸保持部、１６…連携用軸体保持部、２０…車輪、２１…タイヤ、２２…リム、２３…スポーク、２４…ハブ、２５…車軸、３１…ペダル、３２…ペダル軸、３３…クランク、３４…クランク軸、４０…回転伝達機構、４１…ギヤ、４２…チェーン、４３…ギヤ、４４…ギヤ、４５…ギヤ、５０…同期連携機構、５１…ギヤ、５２…チェーン、５３…ギヤ、５４…チェーン、５５…ギヤ、５６…連携用軸体、６０…車輪、６１…タイヤ、６２…リム、７０…第１内輪、７１…タイヤ、７２…リム、７３…スポーク、７４…ハブ、７５…軸体、８０…第２内輪、８１…タイヤ、８２…リム、８３…スポーク、８４…ハブ、８５…軸体、９０…ヘッドチューブ、９１…補助フレーム、９２…補助輪、９３…支持部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】