自転車の傾きを起こし地面から離れる補助輪

本発明は幼児の自転車練習用の補助輪で、自転車の左右方向の傾きを起こし、更に補助輪の車輪が地面から離れる様にした補助輪に関する。

子供が自転車の練習で倒さずに走れる様になるのは、自転車の重心を捕らえて地面に垂直になるようにハンドルで操作をする為であるが、重心を地面に垂直に捕らえるには自転車は傾きが無く真っ直ぐな姿勢で走れる事が肝要であり、また補助輪の車輪が地面から離れて走れる事が必要である。

しかるに普通一般の補助輪では自転車の後輪の両側に合成樹脂で造られた円形の車輪がＬ字型の支持金具で４０ｃｍ程の幅で地面と間隙を保って取り付けられ自転車が傾いた時に補助輪の車輪が地面に接する事で自転車に乗れない子供の転倒を防いでいるが、傾きを起こす機能は無いために常に片側の車輪だけを地面に着け傾けた状態で走っている。 自転車を傾けて片側の補助輪を地面に着けて走っても重心を地面に対して垂直に捕らえる事は出来ず、いくら練習をしても倒れずに走れる様にはならず、補助輪は付けているから頼ってしまい寧ろ自転車の練習を阻害しているとも言える。

片側を地面に着け傾けた姿勢で走る補助輪では自転車の練習にならないことは、最近になってやっと気付かれ始め、補助輪が無くペダルも無い、車輪とハンドルだけが付きただ跨がり足で蹴って走るだけの自転車が売れ始めている。 この自転車では真っ直ぐな姿勢で走れるので自転車の練習にはなるが、乗れるようになれば不要となる自転車で消費者に新たな出費となっている。

そこで考えられたのが発明者の特許第３６７０６３８号として補助輪の車軸３を中心位置から少しだけ外した偏芯車輪１とする事で車軸３から補助輪の外周までの長さ、通常は半径と呼ばれている長さに長短ができ、この長短の差を利用して自転車の傾きを起こし、さらに地面から偏芯車輪１の車輪を離そうとするものである。 自転車が傾いた時には最短半径４側から先に地面１０に着地させ半回転して最長半径５側が下側に移行するに連れて半径が長くなり偏芯車輪１の車軸３は上方に押し上げられて自転車の傾きを起こし、また最長半径側５が下側の位置から半回転して最短半径４側が下側になる時には半径が短くなるので片側に体重をかけていなければ偏芯車輪１が地面１０から離れる様に考えられたものである。

この偏芯車輪１とする事でできる半径の長短の差を利用して自転車の傾きを起こし偏芯車輪１を地面１０から離すには、自転車が傾いた時には最短半径４側から先に地面１０に着地させる必要があり、偏芯車輪１が地面１０から離れている状態では常に最短半径４側を下側に向けた位置で静止させておく必要がある。

特許の発明では偏芯車輪１の補助輪が地面１０から離れた状態では短半径５側を下側に向けた位置で静止させておき、自転車が傾いた時には短半径４側から先に地面１０に着地させる為に短半径４側に重り６を設けるたものである。 しかるに、普通一般の補助輪では安全のために強度を持たせておく必要から丈夫に造られ重量が重くなり補助輪の慣性力は大きいが、この発明では更に重り６を設ける必要から全体の慣性力は更に大きくなり、重り６の効果を減少させ、短半径４側が下側の状態で停止せずに回り続け回転が減速し静止するまでに時間がかかる。 静止力を大きくしようとして短半径４側の重り６をただ重くするだけでは全体の回転の慣性力もまた大きくなってしまい逆効果となってしまう。

短半径４側を下側に向けた位置で静止させるには重り６を設けるのが簡便な方法であり適した方法ではあるが、重り６の効果を発揮させるには偏芯車輪１を軽量化し慣性力を小さくしておく必要がある。 しかし、軽量化して慣性力は小さくしておく必要はあるが、偏芯車輪１としての必要強度は維持して置かねばならない。

偏芯車輪１が地面１０から離れている状態では常に短い半径の最短半径４側が下向きの状態で静止していなければ曲がる時にも自転車は多少傾くが、偏芯車輪１が接地してしまい傾きを起こそうと働くために曲がる妨げともなりかねない。 これでは子供の安全に対しての十分な自信が持てるものではなく製品化するまでには到らなかった。 地面１０から離れた状態の時に、安全の為にも軽量化し慣性力などの影響を少なくし確実に偏芯車輪１の最短半径４側を下側に向けた位置で静止させておく必要がある。

車軸３を中心から外した偏芯車輪１は最短半径４側よりも最長半径５側が重くなるが、自転車の傾きを起こすには最短半径４側から先に着地させる必要があり偏芯車輪１が地面から離れている状態では常に最短半径４側を下側の位置に静止させておく必要がある。 その為に最短半径４側に物理的な力を加える必要があるが、偏芯車輪１は子供用自転車の一部品であり複雑になり高価な物になっては実用化は難しい。 マグネットの吸引力により最短半径４側を下側の位置に吸引する方法やばねなどの力でローラーをカムに押圧し最短半径４側を下側の位置になるように力を加える方法もあるがやはり複雑になり高価になってしまう。 慣性力を小さくする技術的な問題を解決出来るならば最短半径４側に重り６を設けて最短半径４側を下側の位置に保って置く方法が簡便かつ効率的な手段であり故障が少なく安価に作れて良い。

補助輪は一般には合成樹脂の成形で造られた物が多いが必要な強度を維持するため丈夫に造られ樹脂の肉厚が厚く比較的重たく造られているが、本考案では更に重り６を設ける必要から全体の重量が更に増す事により重り６の効果を減少させてしまい偏芯車輪１が停止するまでの時間を長くしてしまう。 必要な強度を維持しつつ偏芯車輪１を軽量化し慣性力を小さくしてこそ重り６の効果を発揮させる事が出来る。

自転車が傾き着地する時に最も大きな力が偏芯車輪１に働くが、本発明の偏芯車輪１は車軸３が中心を外れている事から構造的には短半径４側が丈夫になり、短半径４側に設ける重り６などによっても更に強度強化を図れる。 長半径５側が下側に移行する時には自転車の傾きは起こされている事から偏芯車輪１に加わる力は小さくなっている。 偏芯車輪１の構造的にもある程度は軽量化を図ることは可能であり、また強度維持を念頭に材質の選定等に依ってもある程度は短半径４側に設ける重り６の効果を増大させる事は出来る。

補助輪は一般には９０度に曲げられたＬ字型の金具で自転車の後輪の両側に垂直に地面との間に間隙を保ち取り付けられ自転車が傾くことで着地し転倒を防止しているが、自転車が傾く事で補助輪も共に傾き地面１０に斜めに傾いて着地する。 偏芯車輪１は車軸３に垂直方向の力に対して大きな強度を有するので偏芯車輪１を地面１０に垂直に着地させればスラスト方向に加わる加重を削減出来ることから負荷を軽減でき偏芯車輪１の軽量化が図れる。

補助輪の車軸３の位置を車輪の中心から外した偏芯車輪１とすれば車軸３から車輪外周までの半径の長さに長短ができるが、この半径の長短の差を利用して補助輪の車軸３を上方に押し上げ自転車の傾きを起こすには、短半径４側から先に地面１０に着地させる必要がある。 この手段として長半径５側よりも短半径４側を重くするために短半径４側に重り６を設ける方法が簡便であり適しているが、重り６の効果を発揮させるには偏芯車輪１を軽量に造る必要がある。

補助輪に大きな力が働くのは着地時であるが補助輪は車軸３に垂直な方向の加重に対しては大きな強度を備えることから、地面１０に対して垂直に着地させる事でスラスト方向に働く加重を軽減出来補助輪の負荷を減少させる事で補助輪の大幅な軽減化を図る。

自転車の傾きを起こすには補助輪の車軸３を中心から外した偏芯車輪１とすることで車軸３から車輪外周までの半径の長さに長短ができ、この半径の長短の差を利用して回転により傾きを起こし、地面１０から補助輪を離す方法として利用できる。

この偏芯車輪１の車軸３から車輪の外周までの長さの差を利用して自転車の傾きを起こすには、自転車が傾いた時に偏芯車輪１の短半径４側から先に地面に接地させ、半回転して長半径５側が車輪の下側に移行する過程で偏芯車輪１の車軸３を上方に押し上げる事で自転車の傾きを起こす方法とする。

長半径５側が下側の状態から半回転して短半径４側が下側に移行する過程では半径が短くなっていくので片側だけに体重を掛けていなければ偏芯車輪１は自ずと地面から離れる。

偏芯車輪１で半径の長短の差で自転車の傾きを起こすには短半径４側から先に地面に接地させる必要があるので、偏芯車輪１が地面から離れている状態では常に短半径４側を下側の位置で静止させておく必要がある。

短半径４側を下側の位置で静止させておく方法として長半径５側よりも重くするために短半径４側に重り６を設ける方法が簡便でよいが重り６の効果を発揮させるには必要な強度を維持しつつ偏芯車輪１の軽量化をはかる事が必要である。

その方法として車輪は車軸３に垂直な方向には大きな強度を持ち丈夫である事から、自転車が傾き偏芯車輪１を地面１０に垂直に着地させる様にすれば車軸３のスラスト方向に加わる加重を減少させる事が出来、車輪の負荷は減少させる事で偏芯車輪１の必要とする軽量化が可能であり、必要とする強度は維持出来る。

補助輪は自転車が傾き着地する時に最も大きな力を受けるが偏芯車輪１の補助輪は車軸３を中心から外しているために構造的に強度は短半径４側が丈夫になるが重り６を付けて短半径側から着地させるので構造的には補助輪の軽量化に適している。

また補助輪を造る材質を選択する事でも軽量化は図れるので補助輪を軽量化して強度を維持する事は可能であり、偏芯車輪１の補助輪の必要強度を維持しつつ軽量化する事は十分に可能である。

偏芯車輪１の補助輪で出来る半径の長短の差を利用して自転車の傾きを起こし、補助輪を地面から離すには偏芯車輪１の短半径４側から先に地面１０に着地させる必要があり、短半径４側に重り６を設ける方法は簡便であり適しているが、偏芯車輪１の軽量化を図らずただ重り６を設けただけでは重り６の効果を十分に発揮させる事が出来ず不十分であり、
強度を維持しつつ偏芯車輪１を軽量化する事で慣性力が小さくし重り６の効果を増大させる必要があった。

偏芯車輪１を造る材質を軽量化する方法や構造や重り６によってもある程度の軽量化は出来るが不十分であったが、偏芯車輪１は車軸に垂直な方向には大きな強度を有することから最も大きな力が働く着地を地面１０と垂直に着地させる事でスラスト方向に加わる力を軽減出来ることから必要とする軽量化が可能となった。

偏芯車輪１を軽量化出来た事により短半径４側に設けた重り６の効果を高め短半径４側を下の位置で静止させて置く事が出来る様になった。 安全で簡便な構造で故障が少なく確実な偏芯車輪１の補助輪が提供出来る様になった。

本発明の実施例を図１及び図２により説明する。
図１は偏芯車輪１の構造を示すもので車軸３は偏芯車輪１の中心２より偏芯値だけ外れ、偏芯車輪の車軸３から偏芯車輪１の外周までの長さに長短が出来るため最短半径４と最長半径５とが出来る。 補助輪が地面１０を離れている状態では最短半径４側が下側の位置で静止する様に重り６が設けられている。 偏芯車輪１は最短半径４側に設ける重り６の効果を大きくする為に軽量化され慣性力を小さくされ、造る材質の強度を考慮する事でもある程度の軽量化は図れる。

図２は偏芯車輪１とその取付け金具７で自転車の後輪の両側に４０ｃｍ程の幅で取り付けられ、最短半径４側を下にして地面との間が１０ｍｍ程の間隙となる様に取り付けられ、子供用自転車が概ね３°程傾くと地面１０に着地して横転を防止する様に取付けられる。

Ｌ字型の取付け金具７は自転車が概ね３°程度傾き偏芯車輪１の最短半径４側から地面１０に向けて垂直に着地する様に車軸３及び偏芯車輪１は概ね３°程度内側に傾きＬ字型の取付け金具７の角度は概ね８７°程度としている。 偏芯車輪１は車軸３に垂直な方向には大きな強度を備え丈夫である事から偏芯車輪１は地面１０に対して垂直に着地させる事により偏芯車輪１のスラスト方向の負荷を減少させる事で偏芯車輪１を軽量化するのに有効で、軽量化により慣性力を減少させる事で重り６の効果を増大させ、最短半径４側を下側の位置に静止させる事が出来る。

この発明の補助輪の車軸３は車輪の中心２から少し外れて（３〜５ｍｍ程度）偏芯させている事から、偏芯車輪１の車軸３のから車輪の外周までの長さ通常車輪の半径と呼ばれるものには長短が出来る。 従って偏芯車輪１の車軸３から偏芯車輪１の外周までの長さには偏芯値だけ短い最短になる最短半径４と、偏芯値だけ長い最長になる最長半径５ができる。 車軸３から外周までの長さは最短半径４から最長半径５に向かっては長くなってゆき、最長半径５から最短半径４に向かっては短くなっていく。 車輪の中心からずらせる偏芯値（概ね２〜５ｍｍ程度）は自転車のインチサイズやタイヤのつぶれ込みなどを考慮して試乗テストにより最適値が決められる。 傾きは偏芯値の二倍だけ起こされる事になる。

自転車が傾いた時には重り６により偏芯車輪１の最短半径４側から先に地面に接地し、半回転して最長半径５側が下側に移行する過程で偏芯車輪１の車軸３は上向きに押し上げられて自転車の傾きは起こされる。

最長半径５側が下側の状態から半回転して最短半径４が下側に移行する過程では、片側に体重を懸けていなければ偏芯車輪１は地面１０から離れる。

偏芯車輪１を造る材質や短半径４側が丈夫になる偏芯車輪１の構造に依っても不十分ながら偏芯車輪１の軽量化は可能であるが、偏芯車輪１を強度的に強くて丈夫である地面１０に垂直な方向に着地させることによりスラスト方向に加わる加重を減少させることで軽量化が可能となり重り６の効果を十分に発揮させる事が出来るようになり、偏芯車輪１は地面から離れている状態で最短半径４側を下側の位置で静止させておくことが出来る様になった。

この偏芯車輪１では傾きを控えめに起こし後はハンドル操作で垂直に立て直す練習の余地を残している。 自転車の傾きを垂直近くまで起こし偏芯車輪１が地面から離れることで自転車の練習は出来る。

本発明は子供用の自転車練習用の補助輪に関し、自転車の傾きを起こした後に補助輪が地面１０から離れる補助輪に関する。 偏芯車輪１を軽量化する事で重り６の効果を十分に発揮させる事が出来、簡便で安価な偏芯車輪１の補助輪が提供出来る。

本発明の補助輪の平面図（車輪裏面から）

本発明の補助輪の車輪断面図及び取付け金具

１ 偏芯車輪 ２ 偏芯車輪の中心 ３ 車軸の中心 ４ 最短半径 ５ 最長半径 ６ 重り ７ 取付け金具 ８ 取付け穴 ９ 車軸角度 １０ 地面