JP3190871U - 軽量折り畳み式自転車フレーム - Google Patents

Abstract

【課題】一般的な折り畳み式自転車に比べて、折り畳みやすく、体積が小さく、重量が軽く、強い外力に耐えられる折り畳み可能な軽量折り畳み式自転車フレームを提供する。【解決手段】折り畳み式自転車のフレームは、二つの解放可能なロックシステムを用いることにより、（１）フロントロックシステム１０９を解放することに伴って、ハンドル１１１がヘッドチューブ１０２から解放されること、及び（２）リアフォーク１０４がトップチューブ１０１にヒンジで接続されているため、リアロックシステム１０５を解放することに伴って、一対のリアフォーク１０４が前輪方向に向かって折り畳まれること、との二つの簡単なステップで折り畳み式自転車を折り畳むことができる。トップチューブ１０１にヒンジで接続されている他の部材、例えば、シートチューブ１０３及びペダルレバーは、トップチューブ１０１に向かって折り畳むことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、折り畳み可能な二輪車のフレームに関するものであり、特に、簡単なステップにより折り畳みを行うことができる、車体の重量及び体積を低減する折り畳み可能な自転車のフレームに関するものである。

自転車を、運びやすくなるために、折り畳むことができるように設計されることがある。

米国特許第６，１９６，５６６号公報 米国特許第３，８６５，４０３号公報

しかしながら、このような一般的な折り畳み式自転車の多くは、折り畳みを実現するために、複雑な折り畳みシステムを必要としている。例えば、米国特許第６，１９６，５６６号の文献に、折り畳み式自転車は、折り畳まれる際に、まず、三つの四角形を形成する必要があることが記載されている。この特許では、自転車フレームの二つの三角形を構成するもののうち、四つのレバーしか折り畳み可能ではなく、前／後方のフォークやハンドルの折り畳みができず、折り畳まれた自転車の体積は大きい。また、他の一般的な折り畳み式自転車は、トップチューブの途中に折り畳みシステムが設けられているので、折り畳まれた場合には、例えば、米国特許第３，８６５，４０３号の文献に示されている折り畳み式自転車のように、自転車の長さを半分にすることができる。しかし、このようなトップチューブの中央にある折り畳みシステムは、自転車の使用時に、自転車フレームにかかる強い力に耐えられない。そこで、迅速且つ容易に折り畳むことができる、体積が小さく、重量が軽く、自転車にかかる強い力に耐えられるフレームが要求されている。

本発明の第１態様は、二輪車（自転車を含む）の折り畳み可能なフレームに関するものである。本折り畳み可能なフレームは、二つの解放可能なロックシステムを用いることにより、以下のような二つの簡単なステップで折り畳むことができる。該二つの簡単なステップは、（１）ハンドルとヘッドチューブとは解放可能に一体に接続され、かつ、前記ヘッドチューブを前記折り畳み可能なフレームのトップチューブ前端の環状構造を貫通させるように構成するので、フロントロックシステムを解放すると、ハンドルはヘッドチューブから解放される、とのフロントロックシステムの解放ステップ、及び、（２）トップチューブと一対のリアフォークとは解放可能に一体に接続され、且つ一対のリアフォークとトップチューブとはヒンジで接続されているように構成するので、リアロックシステムを解放すると、一対のリアフォークを前輪方向に向かって折り畳むと、前記一対のリアフォークとヘッドチューブとは互いに平行な状態になるとともに、トップチューブとほぼ直交することになる、とのリアロックシステムの解放ステップである。また、トップチューブにヒンジで接続されたシートチューブと、一対のリアフォークにヒンジで接続されたペダルレバーとは、トップチューブに向かって更に折り畳むことが可能であるので、前記の折り畳み可能なフレームを完全に折り畳むことができる。

ダンパーシステムを備える折り畳み式二輪車の重量を低減するために、本発明の第２態様は、折り畳み式自転車の前端に位置するモノチューブ式ダンパーシステムに関するものである。本発明のモノチューブ式ダンパーシステムは、本発明の第１態様に記載の折り畳み式自転車のヘッドチューブに組み立てられる。本発明には、モノチューブ式ダンパーシステムを使用することにより、一般的なツインチューブ式ダンパーシステムは重くて体積が大きいという問題を回避できる。本発明のモノチューブ式ダンパーシステムは、軽量材料、例えば、ステンレス、軽量金属のアルミニウム合金及び／又はプラスチックからなるものである。本発明のモノチューブ式ダンパーシステムは、異なる円周及び長さを有する三つの円柱形部材を備え、これらの円柱形部材は、同一の垂直軸に沿って中央に位置して揃えられている。第１円柱形部材（最も長い円柱形部材）の先端の周辺には、凹部材として、フロントロックシステムの底部のチャンバー内における凸部材と係合してヘッドチューブにおけるハンドルを固定する二つの円弧状構造（又は切り欠き）がある。第３円柱形部材（最も短い円柱形部材）は、第１円柱形部材と第２円柱形部材との間に位置し、第１円柱形部材が第２円柱形部材の内部を移動する際には、当該第３円柱形部材の安定性を向上させることができる。第２円柱形部材は、前記第２円柱形部材の内部に位置する懸架ばねを更に備える。よって、第１円柱形部材が第２円柱形部材の底部に向かって押し下げられる際に、懸架ばねは、第１円柱形部材の下向きの力を吸収できる。第１及び第２円柱形部材は、ピンにより固定され、前記ピンは、前記第１及び第２円柱形部材の柱面における一対の貫通穴のそれぞれを貫通する。よって、第１円柱形部材は、第２円柱形部材の内部空間における規制された垂直方向の距離内で移動できる。ツインチューブ式ダンパーシステムを備える一般的な非折り畳み式又は折り畳み式自転車に比べて、本発明のモノチューブ式ダンパーシステムは、自転車前部の重量及び体積を大幅に低減する。更に、本発明は、従来の溶接技術を使用せず、簡単なネジによりヒンジでフレームにおける部材の一部を接続するため、フレームの外観が良くなるだけでなく、フレームの活動性、実用性や耐用性も向上することができる。

以下の実施例では、本発明に係る折り畳み可能なフレームを備える折り畳み式自転車の一つの実施例に基づいて説明するが、本発明に係る折り畳み可能なフレームは、自転車に限定することがなく、いずれの二輪車、例えば、電力駆動又はガソリン駆動のバイクにも適用できるものである。

実施例の非折り畳み状態にある折り畳み式自転車を示す右側面図である。 実施例の折り畳み状態にある折り畳み式自転車を示す右側面図である。 実施例の非折り畳み状態にあるシートと車輪とペダルとを示していない折り畳み可能なフレームを概略的に示す右側面図である。 実施例の非折り畳み状態にある折り畳み可能なフレームを概略的に示す右側面図であり、折り畳み可能なフレームの前端及び後端にある二つのロックシステムの位置を説明するための三つの参照図が更に示されている。 非折り畳み状態から折り畳み状態になるまでの、リアロックシステムと折り畳み式自転車との操作の関係の模式図であり、点線と実線の輪郭は、それぞれ、折り畳み式自転車の非折り畳み状態及び折り畳み状態における対応する部材を示し、矢印は、異なる対応する部材の移動方向を示す。 本発明のリアロックシステムの拡大図であり、点線と実線の輪郭は、それぞれ、折り畳み式自転車の非折り畳み（ロック）状態及び折り畳み（アンロック）状態における安全錠の位置を示す。 本発明のリアロックシステムの異なる部位を示す図を有し、左方の図は、右側面図であり、中央の図は、折り畳み可能なフレームの正面図であり、右方の図は、安全錠と、ねじ状部材の下端の外周にある二つの円弧状構造（又は切り欠き）を示す図である。 フロントロックシステムの透視図（Ａ）と側面図（Ｂ）を含む図である。 モノチューブ式ダンパーシステムの断面図（Ａ）と透視図（Ｂ）を含む図である。 モノチューブ式ダンパーシステムの内部の分解図である。 三つの円柱形部材とモノチューブ式ダンパーシステムのピンの分解透視図である。 折り畳み可能なフレーム（フロントロックシステムとハンドルとシートとペダルとを示していない）の分解透視図である。

以下、下記の実施例及び図面に基づいて、本発明をより詳しく説明する。以下に示す実施例は、本発明に対する説明のみに用いられ、本発明の範囲を限定するものではないと理解すべきである。

図１は、本発明に係る折り畳み可能なフレームを備える自転車の一つの実施例である。本実施例において、折り畳み可能なフレーム３００は、トップチューブ１０１を備える。トップチューブ１０１の前端には、ヘッドチューブ１０２を固定するための環状構造１０１ａが設けられており、ヘッドチューブ１０２は、この環状構造１０１ａを貫通し、また、トップチューブ１０１の後端は、シートチューブ１０３及び一対のリアフォーク１０４のそれぞれにヒンジで接続されている。トップチューブ１０１の後端とリアフォーク１０４とは、更に、リアロックシステム１０５を介して解放可能に締結されてもよい。リアロックシステム１０５は、柔軟性のあるばね状構造１０６と、ねじ状部材１０７と、安全錠１０８とを備える。柔軟性のあるばね状構造１０６の一端は、トップチューブ１０１の後端にヒンジで接続され、柔軟性のあるばね状構造１０６の他端は、ねじ状部材１０７の一端に接続され、また、ねじ状部材１０７の他端が安全錠１０８に接続されていることにより、自転車が非折り畳み状態１００にある場合には、リアフォーク１０４におけるリアロックシステム１０５を固定していることになる。自転車が非折り畳み状態１００にある場合に、リアロックシステム１０５の柔軟性のあるばね状構造１０６は、折り畳み式自転車のトップチューブ１０１及び他の部材からの衝突を吸収できるように設けられる。前記のねじ状部材１０７の他端は、中空構造であり、凹部材（図１に図示せず）として二つの円弧状構造（切り欠き）を有することにより、安全錠１０８の施錠時にリアフォーク１０４における凸部材６０２（図１に図示せず）と係合する。図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ及び図５Ｂには、ねじ状部材１０７と安全錠１０８とリアフォーク１０４との係合関係を詳しく示している。リアロックシステム１０５以外、前記トップチューブ１０１の前端に別の一つのロックシステムも設けられており、このロックシステムは、ヘッドチューブ１０２の先端に位置し、ヘッドチューブ１０２は、トップチューブ１０１の前端に位置する環状構造１０１ａを貫通している。フロントロックシステム１０９は、その底部にチャンバー（６１０、図６（Ａ）を参照）が設けられており、チャンバー６１０と凸部材６０２とは、ヘッドチューブ１０２の外周にある二つの円弧状構造（又は切り欠き）（６０１、図６（Ａ）を参照）により形成された凹部材と係合するように、結合されている。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）には、フロントロックシステム１０９を詳しく示しており、図７〜９には、ダンパー部材及び所謂モノチューブ式ダンパーシステム７００を示している。

以下、本発明に係る折り畳み可能なフレーム３００が如何に二つの簡単なステップにより非折り畳み状態１００から折り畳み状態２００になるのかを簡単に説明する。第１のステップには、リアロックシステム１０５の安全錠１０８を解放することによって、リアロックシステム１０５によるトップチューブ１０１とリアフォーク１０４との接続が容易に解除される。トップチューブ１０１とリアフォーク１０４とは、二つのヒンジジョイント２０１のみで接続されているが、自転車を折り畳む際に、リアフォーク１０４は、ヒンジジョイント２０１を中心にしてトップチューブ１０１に向かって移動する。第２のステップには、ハンドル１１１におけるロック装置１１０を解放することで、フロントロックシステム１０９を解放することによって、ヘッドチューブ１０２の先端はフロントロックシステム１０９のチャンバー（６１０、図６（Ａ）を参照）から分離し、そのため、ハンドル１１１はヘッドチューブ１０２から解放される。第１のステップと第２のステップとの順序は、逆に行われてもよい。トップチューブ１０１と一対のリアフォーク１０４とは、二つの単独のヒンジジョイント２０１，２０２のみで接続されているため、リアフォーク１０４は、移動することができるとともに、リアフォーク１０４とヘッドチューブ１０２とが鉛直状態で互いに平行となるまで、ヒンジジョイント２０１を中心にして前輪に向かって折り畳むことができる。この状態において、本発明に係る折り畳み可能なフレーム３００は、折り畳み状態２００に変形される。折り畳み式自転車の体積及び重さを低減するために、シートチューブ１０３もトップチューブ１０１にヒンジで接続されることで、シートチューブ１０３がトップチューブ１０１に向かって移動することができる。ペダル部分もトップチューブ１０１に向かって移動することができる。図２には、折り畳み式自転車が完全な折り畳み状態２００になる際の模式的な実施例を示している。図３には、関連する部材（例えば、シート、ホイール、ハンドル１１１及びペダル）を除いた折り畳み式自転車のフレーム３００を示している。

図４Ａには、折り畳み可能なフレーム３００のフロント及びリアロックシステム１０９，１０５の位置を示している。点線部分は、折り畳み可能なフレーム３００が非折り畳み状態１００にある際の、分離可能又は移動可能な部材の初期位置を示すものである。例えば、リアロックシステム１０５がアンロックされると、リアフォーク１０４は、トップチューブ１０１にヒンジで接続されたヒンジジョイント２０１を中心にして前輪に向かって移動可能になる。シートチューブ１０３も、トップチューブ１０１にヒンジで接続されたヒンジジョイント２０２を中心にしてトップチューブ１０１に向かって移動できる。図４Ｂは、リアロックシステム１０５の作動原理と、リアフォーク１０４におけるリアロックシステム１０５を解放した後に、トップチューブ１０１の後端にヒンジで接続された別の移動可能な部材の移動経路とをさらに説明するための、トップチューブ１０１の後端の拡大図である。本実施例に係る折り畳み式自転車が非折り畳み状態１００から折り畳み状態２００に変形される二つの簡単なステップの順序では、安全錠１０８を水平位置（ロック）から垂直位置（アンロック）まで回動させることで、安全錠１０８を先に解放すべきである。その後、リアフォーク１０４におけるアンカー点１０４ａからねじ状部材１０７を解放することで、リアロックシステム１０５を介してトップチューブ１０１とリアフォーク１０４との解放可能な接続を解放する。そして、リアフォーク１０４を、枢動させるようにヒンジジョイント２０１を中心にして、トップチューブ１０１に略直交する位置まで移動させる。なお、シートチューブ１０３を、枢動させるようにヒンジジョイント２０２を中心にしてトップチューブ１０１に略直交する位置まで移動させることにより、折り畳み式自転車が折り畳み状態２００にある際の体積及び重さを更に低減してもよい。図５Ａは、リアロックシステム１０５の拡大図である。実線輪郭は、安全錠１０８が垂直位置に保持され、ねじ状部材１０７とほぼ平行になるアンロック位置にある状態を示すものであり、点線輪郭は、安全錠１０８がねじ状部材１０７と鋭角をなすロック位置にある状態を示すものである。図５Ｂには、リアロックシステム１０５の異なる部位を示す図を有し、特に、ねじ状部材１０７及び安全錠１０８を示している。右方の図に図示されている安全錠１０８は、安全錠１０８を解放し、又は締めるためのばね５０１を備える。そして、リアロックシステム１０５には、二つの円弧状構造（又は切り欠き）５０２も採用されており、リアフォーク１０４における対応する接続点に設けられている凸部材６０２と係合することができる。

図６には、ヘッドチューブ１０２内のダンパーシステムを如何にフロントロックシステム１０９から取り外すのかを示している。図６Ａに示すように、フロントロックシステム１０９は、ダンパーシステムの先端と係合するように凸部材６０２に結合されるチャンバー６１０を備え、ダンパーシステムには、凹部材として、フロントロックシステム１０９の底部のチャンバー６１０内における凸部材６０２に合わせる一対の円弧状構造（切り欠き）６０１を備える。図６Ｂは、フロントロックシステム１０９の側面図（右側）であり、そのうち、点線部分は、当該凹部材と凸部材６０２とが互いに係合する時の、フロントロックシステム１０９のチャンバー６１０に挿入されるヘッドチューブ１０２の先端を示すものである。

図７〜９は、本発明におけるダンパーシステムの異なる部位を示している図面である。フレーム３００の重量を低減するために、ダンパーシステムには、主に三つの円柱形部材と一つの懸架ばね７０４と一つのピン７０６とからなるモノチューブ式ダンパーシステム７００が採用されている。図７に示すように、第１円柱形部材（最も長い円柱形部材）７０１は、第２及び第３円柱形部材（７０３，７０２）と協働するように設けられる。懸架ばね７０４は、第２円柱形部材７０３の内部空間の底部に位置する。図８には、第１及び第２円柱形部材（７０１，７０３）において、円柱形部材の柱面の二つの向かい合う側のそれぞれに、二対の貫通穴７０５ａ，７０５ｂが設けられていることを示している。ピン７０６は、二対の貫通穴（７０５ａ，７０５ｂ）を貫通して、第１及び第２円柱形部材（７０１，７０３）が固定されているが、第１円柱形部材７０１は、貫通穴（７０５ａ，７０５ｂ）の垂直方向の高さに対応する規制距離内で移動できる。図９には、第３円柱形部材７０２が当該円柱形部材の頂部開口端を囲む外周リング９０１を備えることを示している。第３円柱形部材７０２は、第１円柱形部材７０１が第２円柱形部材７０３内における懸架ばね７０４上で垂直運動する間に安定性を向上させるように、前記第１と第２円柱形部材（７０１，７０３）の間の空間を充填するためのものである。一つの例示的な実施例として、第３円柱形部材７０２は、第１円柱形部材７０１の垂直運動時に弾性力を付与するように、ゴムで形成されてもよい。図１０には、本発明に係る折り畳み可能なフレーム３００を構成する主な部材を示している。注意すべきことは、本発明に係る折り畳み可能なフレーム３００の各部材の何れも溶接物ではなく、部材間の接続が、ヒンジジョイント２０１，２０２又は他の機械装置、例えば、本発明に係るロックシステムにより実現される。

本明細書において検討した異なる機能は、必要に応じて、異なる順次でおよび／または同時に実施されてもよい。また、前記一つまたは複数の機能は、必要に応じて、選択的なもの又は組み合わせ可能なものである。

本発明の各態様は、独立請求項に記載されているが、本発明の他の態様は、特許請求の範囲における組合せに限らず、前記実施例に基づく、および／または、独立請求項に記載の機能を有する従属請求項の他の機能の組合せも含む。

更に注意すべきことは、本明細書において、以上の内容により本発明の例示的な実施例を説明したが、これらの説明は、本発明を限定するものではない。逆に、添付の特許請求の範囲に限定される本発明の範囲から逸脱していない限り、若干の変更および修正を行うことができる。

１００ 非折り畳み状態
１０１ トップチューブ
１０２ ヘッドチューブ
１０３ シートチューブ
１０４ リアフォーク
１０４ａ アンカー点
１０５ リアロックシステム
１０６ ばね状構造
１０７ ねじ状部材
１０８ 安全錠
１０９ フロントロックシステム
１１１ ハンドル
２００ 折り畳み状態
２０１ ヒンジジョイント
２０２ ヒンジジョイント
３００ フレーム
５０１ ばね
６０２ 凸部材
６１０ チャンバー
７００ モノチューブ式ダンパーシステム
７０１ 第１円柱形部材
７０２ 第３円柱形部材
７０３ 第２円柱形部材
７０４ 懸架ばね
７０５ａ 貫通穴
７０５ｂ 貫通穴
７０６ ピン
９０１ 外周リング

Claims (10)

1. トップチューブと、ヘッドチューブと、シートチューブと、一対のリアフォークと、ハンドルと、一対のフロント及びリアロックシステム）と、を備える軽量折り畳み式自転車フレームであって、
   前記トップチューブの前端は、前記ヘッドチューブに固定的に接続されているとともに、前記フロントロックシステムを介して前記ハンドルに解放可能に接続されて設けられ、
   前記トップチューブ）の後端は、前記リアロックシステムを介して前記リアフォークに解放可能に接続されて設けられ、
   前記トップチューブの後端は、二つの単独のヒンジジョイントを介して前記シートチューブ及び前記リアフォークにそれぞれに接続され、
   前記リアロックシステムが解放されると、前記リアフォークは、前記トップチューブに接続されているヒンジジョイントを中心に枢動するようになり、
   前記フロントロックシステムが解放されると、前記ハンドルは、前記トップチューブから分離するようになり、
   前記フロントロックシステム及び前記リアロックシステムのいずれも解放されると、前記フレームは非折り畳み状態から折り畳み状態になる、軽量折り畳み式自転車フレーム。
2. 前記ヘッドチューブは、前記折り畳み式自転車の重量を低減するために、前記ヘッドチューブの内部に組み込まれているモノチューブ式ダンパーシステムを備え、
   前記モノチューブ式ダンパーシステムは、その先端が、凹部材として、前記フロントロックシステムの底部のチャンバー内における凸部材と係合する一対の円弧状構造を備えるように構成される、請求項１に記載の軽量折り畳み式自転車フレーム。
3. 前記リアロックシステムは、柔軟性のあるばね状構造と、ねじ状部材と、安全錠とを備え、
   前記ばね状構造は、その一端が、前記トップチューブの後端にヒンジで接続され、また、その他端が、ねじ状部材の一端に固定的に接続され、
   前記安全錠が前記ねじ状部材から離れた位置に保持される場合、前記ねじ状部材の他端は、前記リアフォークにおけるアンカー点に解放可能に接続され、
   前記安全錠が、前記ねじ状部材と略平行な垂直位置に保持されるまで、前記ねじ状部材に向かって押されると、前記ねじ状部材は、前記リアフォークにおけるアンカー点から解放可能となり、前記リアロックシステムが解放される、請求項１に記載の軽量折り畳み式自転車フレーム。
4. 前記フロントロックシステムと前記リアロックシステムとの解放の順序を逆にすることができる、請求項１に記載の軽量折り畳み式自転車フレーム。
5. 前記モノチューブ式ダンパーシステムは、第１、第２及び第３円柱形部材と、懸架ばねとを備え、
   前記第１、第２及び第３円柱形部材は、垂直方向に中心軸が揃えられており、
   前記第３円柱形部材は、第１円柱形部材が第２円柱形部材の内部を移動する際に、安定性を向上させるように、第１円柱形部材と第２円柱形部材との間に位置し、
   前記懸架ばねは、前記第１円柱形部材が第２円柱形部材の底部に向かって押し下げられる際に、前記第１円柱形部材の下向きの力を吸収するように、前記第２円柱形部材の内部に位置する、請求項２に記載の軽量折り畳み式自転車フレーム。
6. 前記第１及び第２円柱形部材には、前記第１及び第２円柱形部材の柱面における対向する位置において、それぞれ一対の貫通穴が設けられており、
   前記第１円柱形部材が前記第２円柱形部材の内部空間における規制された垂直方向の距離で移動することができるように、前記貫通穴を貫通するピンを更に備える、請求項５に記載の軽量折り畳み式自転車フレーム。
7. 前記第３円柱形部材は、当該第３円柱形部材の頂部の開口端を囲む外周リングを備える、請求項５に記載の軽量折り畳み式自転車フレーム。
8. 前記ヘッドチューブに、固定的に接続されているか又は着脱可能に取り付けられている前輪を更に備える、請求項１に記載の軽量折り畳み式自転車フレーム。
9. 前記リアフォークに、固定的に接続されているか又は着脱可能に取り付けられている後輪及びペダル部材を更に備え、
   折り畳まれる際に、前記ペダル部材は、前記トップチューブの底部に向かって移動することができる、請求項１に記載の軽量折り畳み式自転車フレーム。
10. 前記シートチューブは、折り畳み式シートと組み合わせられ、
    折り畳まれる際に、前記折り畳み式シートは、前記フロントロックシステムに向かって移動することができる、請求項１に記載の軽量折り畳み式自転車フレーム。
    

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