【発明の詳細な説明】
自転車の可変駆動装置
技術分野
本発明は、自転車に関するものであり、特に、ペダルを回動させる力を後車輪
へと伝達するためのクランクシャフトとペダルとの間の距離を走行中に広げて、
わずかなエネルギーで大きな駆動力を得られるようにした可変駆動装置に関する
ものである。
背景技術
従来の自転車は、一般に、クランクシャフトとペダルとの間の距離が固定され
ており、自転車を走行させるための力は、クランクシャフトに取付けたペダルを
回動させるための力のみに依存していた。
かかる自転車の構造においては、予め定められた回転半径がペダルを回動させ
るための力によって決まるため、坂道を登る際には、多大なる駆動エネルギーを
要していた。この問題を解決し、効果的な駆動エネルギーを得るために、自転車
を走行させるための力を軽減させることができる変速機が設けられた自転車がよ
く知られている。
ところが、変速機を設けた自転車にあっても、依然として、自転車の駆動力源
であるペダルが一定の回転半径で回転するように
していたため、常に一定量の駆動エネルギーしか供給することができなかった。
このように、変速機では所望の駆動力を供給することができないため、わずかな
エネルギーで大きな駆動力を得ることができるようにするために、ペダルの回転
半径を変更できるようにする必要があった。
発明の開示
本発明の目的は、最小限の体力的なエネルギーで最適な駆動エネルギーが得ら
れ、自転車で登り坂を走行したり、長距離走行する際に、使用者の疲労を最少な
ものとするために、ペダルが取付けられているクランクシャフトの構造を走行時
にペダルの回転半径を拡大すべく改良した自転車の可変駆動装置を提供すること
である。
かかる目的を達成するために、本発明は、車体フレームに軸挿通孔を形成し、
同軸挿通孔に軸挿通管を取付け、同軸挿通管にメイン軸を挿通し、同メイン軸の
両端に第１、第２の動力伝達ユニットを取付け、前記軸挿通管の両端に第１、第
２の回動レバーを回動自在に取付け、同回動レバーに第１、第２の固定軸をそれ
ぞれ設け、同固定軸に第１、第２のスライドパイプを取付け、前記スライドパイ
プの先端に第１、第２のペダルをそれぞれ取付け、前記動力伝達ユニットに第１
、第２の回動軸を設け、同回動軸に第１、第２のクランクシャフトをそれぞれ取
付け、同クランクシャフトを、前記スライドパイプに形成した第１、第２のスラ
イド
孔にそれぞれ摺動自在に挿通し、前記クランクシャフトに取付けた第１、第２の
回動軸には、メイン軸をそれぞれ連動連結し、前記第２の動力伝達ユニットに設
けた第２の回動軸には、後車輪に第１のチェーンを介して連結したチェーンスプ
ロケットを連動連結したことを特徴とする自転車の可変駆動装置を提供するもの
である。
図面の簡単な説明
図１は、本発明の第１実施例としての可変駆動装置の構造を示す側面図であり
、図２は、図１の主要部分を示す斜視図であり、図３は、図１の断面図であり、
図４は、図１の分解斜視図であり、図５Ａから図５Ｃは、図１の動作を説明する
側面図であり、図６は、本発明の第２実施例としての可変駆動装置の構造を示す
分解斜視図であり、図７は、図６を組立てた状態を示す断面図であり、図８Ａか
ら図８Ｃは、図６の動作を説明する側面図であり、図９Ａから図９Ｂは、図６の
主要部分の断面図である。
発明を実施するための最良の形態
図１は、本発明の第１実施例としての可変駆動装置の構造を示す側面図、図２
は、図１の主要部分を示す斜視図、図３は、図１の断面図、図４は、図１の分解
斜視図、図５Ａから図５Ｃは、図１の動作を説明する側面図である。
本発明は、自転車の車体フレーム１に形成した軸挿通孔２にそ
れぞれ180度の位相差を設けて反対向きに取付けた一対のクランクシャフト5,5'
とペダル7,7'との間の距離を走行中に伸縮させることに特徴を有する。
まず、本発明の第１実施例としての可変駆動装置の構造について詳細に説明す
る。
自転車の車体フレーム１に軸挿通孔２を形成し、同軸挿通孔２に軸挿通管３を
取付け、同軸挿通管３の左右両端部に、回動レバー4,4'の基端部に形成した連結
孔41,41'を回動自在に取付ける一方、軸挿通管３の中空部にメイン軸10を回動自
在に挿通し、同メイン軸10の左右両端部に動力伝達ユニット6,6'を介してクラン
クシャフト5,5'をそれぞれ取付けている。
一対の回動レバー4,4'とクランクシャフト5,5'は、軸挿通管３の左右両側部に
それぞれ対称に設けられ、また、回動レバー4,4'とクランクシャフト5,5'との間
に介設した左右一対の動力伝達ユニット6,6'は、それぞれ同様の構造としている
。
軸挿通管３の中空部に挿通したメイン軸10の左右両端部には、駆動歯車62,62'
を取付けている。動力伝達ユニット6,6'は分解可能な構造としている。即ち、ケ
ース65,65'を組立てボルト66,66'によって分解できるようにしている。動力伝達
ユニット6,6'の内部には、メイン軸10に取付けた駆動歯車62,62'と差動歯車63,6
3'とを配設している。本実施例においては、差動歯車63,63'と駆動歯車62,62'と
をチェーン67,67'を介して連動連結している。
差動歯車63,63'は、ケース65,65'に回動自在に取付けた回動軸61,61'に取付け
られており、同回動軸61,61'の外側端には、固定用のナット52を用いてクランク
シャフト5,5'の基端を固着している。一方、先端にペダル7,7'を回動自在に取付
けたスライドパイプ8,8'は、回動レバー4,4'の先端に固定軸42,42'を介して取付
けられている。そして、スライドパイプ8,8'に形成したスライド孔81,81'にクラ
ンクシャフト5,5'を挿入している。
軸挿通管３の右側端には、連結管91を固着し、同連結管91に、チェーン17を介
して後車輪15に連動連結したチェーンスプロケット９を回動自在に一体的に取付
け、同チェーンスプロケット９に回動歯車12を固着し、同回動歯車12に従動歯車
11を連動連結しており、同従動歯車11は、一方のケース65’に設けた差動歯車63
'を取付けた回動軸61’に取付けられている。
動力伝達ユニット6,6'は、車体フレーム１の軸挿通孔２に取付けた軸挿通管３
に溶接してもよいが、ここでは組立て・分解を容易に行えるように取付けている
。すなわち、ケース65,65'に雄ネジ管64,64'を内側方へ向けて突設する一方、軸
挿通管３に雌ネジ31,31'を回動レバー4,4'に形成した連結孔41,41'とチェーンス
プロケット９の連結管91とを貫くようにして形成し、そして、雌ネジ31,31'に雄
ネジ管64,64'を螺着している。
動力伝達ユニット6,6'は、スライドパイプ8,8'に取付けたペダル7,7'を前進方
向へ回動させると、スライド孔81,81'に沿ってクランクシャフト5,5'が摺動して
、その結果、回動軸61,61'
とペダル7,7'との間の距離が最大に拡がり、一方、ペダル7,7'を後方へ回動させ
ると、クランクシャフト5,5'の実質的な長さが元のクランクシャフト5,5'の長さ
よりも短くなる。
図６は、本発明の第２実施例としての可変駆動装置の構造を示す分解斜視図、
図７は、図６を組立てた状態を示す断面図、図８Ａから図８Ｃは、図６の動作を
説明する側面図である。
自転車の車体フレーム１に軸挿通孔２を形成し、同軸挿通孔２に軸挿通管3aを
取付け、同軸挿通管3aの中空部にメイン軸10aを回動自在に挿通し、同メイン軸1
0aの左右両端部に一対の動力伝達ユニット60,60'とクランクシャフト50,50'とを
連動連結している。
動力伝達ユニット60,60'は、メイン軸10aの左右両端部に円板601,601'を偏心
させた状態で取付け、同円板601,601'の外周部にガイド用凹溝603,603'を形成し
、同ガイド用凹溝603,603'にガイド部材604,604'をボールベアリング605,605'を
介して摺動自在に取付け、同ガイド部材604,604'にスライドパイプ80,80'の基端
部をヒンジ軸606,606'を介して回動自在に取付け、同スライドパイプ80,80'の先
端部にペダル70,70'を回動自在に取付けている。
クランクシャフト50,50'は、基端部に軸挿通孔501,501'を形成し、同軸挿通孔
501,501'にメイン軸10aの左右両端部を挿通し、ナット502,502'によってクラン
クシャフト50,50'の基端部にメイン軸10aの両端部を固着する一方、スライドパ
イプ80,80'
に形成したスライド孔801,801'にクランクシャフト50,50'の先端部を挿入してい
る。
円板601,601'には、凹部602,602'を形成し、同凹部602,602'の一方に、メイン
軸10aに取付けた駆動歯車607を配設し、同駆動歯車607に差動歯車608を噛合し、
同差動歯車608に従動歯車609を円板601'を挟んで同軸状に取付け、同従動歯車60
9に回動歯車901を噛合しており、同回動歯車901は、軸挿通管3aに固着したチェ
ーンスプロケット90に同軸状に形成している。
そして、クランクシャフト50,50'がスライドパイプ80,80'の内部を摺動するた
め、ペダル70,70'を前方へ向けて回動した場合には、ペダル70,70'とメイン軸10
aとの間の距離が長くなって、クランクシャフト50,50'の実質的な長さが長くな
り、一方、ペダル70,70'を後方へ向けて回動した場合には、ペダル70,70'とメイ
ン軸10aとの間の距離が短くなり、クランクシャフト50,50'の実質的な長さが短
くなる。
尚、円板601,601'に形成した凹部602,602'には、メイン軸10aや駆動歯車607や
差動歯車608を保護するためにカバーを取付けるのが好ましい。
ガイド部材604,604'の内部に取付けたボールベアリング605,605'は、図9A及び
図9Bに示すように、様々な形態のものが考えられる。図9Aに示すものは、ガイド
部材604,604'の内部に複数のボールベアリング605,605'を環状に収容し、同ボー
ルベアリング605,605'がカイド用凹溝603,603'の内部を摺動するよ
うにしたものである。
また、図9Bに示すものは、ガイド部材604,604'にスライド突起605a,605a'を一
体的に形成し、同スライド突起605a,605a'がガイド用凹溝603,603'の内部を摺動
するようにしたものである。
本発明の第１実施例及び第２実施例において、符号92と902は軸挿通管3,3aに
チェーンスプロケッット9,90を回動自在に取付けるためのベアリングを示してい
る。
以上のような構造によって、ペダル7,7'を駆動すると、ペダル7,7'とメイン軸
10との間の距離が長くなり、駆動力を軽減させることができる。
以下に、本発明の第１実施例に示す可変駆動装置の動作について詳細に説明す
る。
走行中にペダル7,7'を駆動すると、ペダル7,7'を回動させる力によってクラン
クシャフト5,5'が回動し、同時にペダル7,7'を取付けたスライドパイプ8,8'がク
ランクシャフト5,5'に沿って摺動する。そして、クランクシャフト5,5'を取付け
たメイン軸10とペダル7,7'との間の回転半径が、ペダル7,7'を前方へ向けて回動
した場合に最大となるように変化する。
言い換えると、軸挿通管３に取付けた回動レバー4,4'は、メイン軸10を中心に
同一回転半径で回動する一方、回動レバー4,4'の先端にスライドパイプ8,8'を介
して連設したペダル7,7'は、クランクシャフト5,5'が取付けられている回動軸61
,61'を中心にして回動するために、ペダル7,7'を前方へ向けて回動すると、
回動軸61,61'とペダル7,7'との間の距離が広がり、駆動力を軽減させることがで
きる。
さらに詳細に説明すると、ペダル7,7'を前方へ向けて回動すると、自転車は前
進し、ペダル7,7'に連設したスライドパイプ8,8'は、スライド孔81,81'に挿通し
たクランクシャフト5,5'に沿って摺動し、回動レバー4,4'に案内されて、クラン
クシャフト5,5'がメイン軸10を通過する際にスライドパイプ8,8'が最大に拡がっ
た状態となる。
ペダル7,7'を駆動すると、クランクシャフト5,5'に取付けた回動軸61,61'が回
動し、同回動軸61,61'によってケース65,65'の内部に配設した差動歯車63,63'が
回動し、同差動歯車63,63'にチェーン67,67'で連動連結した駆動歯車62,62'が回
動する。
差動歯車63,63'が回動すると、差動歯車63’に同軸状に取付けた従動歯車11が
回動し、それに伴って、回動歯車12がチェーンスプロケット９を回動し、同チェ
ーンスプロケット９にチェーン16で連動連結された後車輪15が回動する。
その際に、ペダル7,7'の回転半径が拡がるため、駆動力が軽減される。
次に、本発明の第２実施例としての可変駆動装置の動作について詳細に説明す
る。
走行中にペダル70,70'を駆動すると、ペダル70,70'がクランクシャフト50,50'
に沿って摺動し、メイン軸10aを中心とした回転半径が変化し、駆動力が軽減さ
れる。
言い換えると、ペダル70,70'を駆動すると、ペダル70,70'が取付けられている
スライドパイプ80,80'は、ヒンジ軸606,606'を介して円板601,601'に連結されて
いるために、メイン軸10aに偏心させて取付けた円板601,601'に沿って移動する
。その結果、ペダル70,70'を前方へ向けて回動すると、ペダル70,70'の回転半径
が最大となるべく拡大する。
さらに詳細に説明すると、ペダル70,70'を前方へ向けて回動すると、同ペダル
70,70'が取付けられているスライドパイプ80,80'が回動し、それに伴って、ヒン
ジ軸606,606'に接続したガイド部材604,604'が、メイン軸10aに偏心させて取付
けた円板601,601'に形成したガイド用凹溝603,603'に沿って回動する。ペダル70
,70'を駆動することによって、ガイド部材604,604'がメイン軸10aを中心にして
前方へ向けて回動すると、ペダル70,70'とメイン軸10aとの間の距離が拡大され
る。
そのため、円板601,601'に沿って摺動するガイド部材604,604'に取付けたペダ
ル70,70'を上死点から下死点へ向けて駆動した場合に、ペダル70,70'が摺動自在
に取付けられているクランクシャフト50,50'とメイン軸10aとの間の距離が拡が
り、それによって最適な駆動エネルギーが得られる。
そして、ペダル70,70'を駆動すると、クランクシャフト50,50'が回動し、それ
に伴って、メイン軸10aに取付けた駆動歯車607が回動する。かかる駆動歯車607
を回動させる力は、差動歯車608及び同差動歯車608に同軸状に設けた従動歯車60
9に伝達さ
れる。更には、差動歯車608及び従動歯車609を回動させる力は、回動歯車901に
伝達され、チェーンスプロケット90が回動して、同チェーンスプロケット90にチ
ェーン16を介して連動連結した後車輪15が駆動する。
産業上の利用可能性
以上から明らかなように、本発明に係る自転車の可変駆動装置では、ペダルを
前方へ向けて駆動すると、ペダル、或いは、ペダルを回転させる力を駆動軸に伝
えるために設けた回動軸と、メイン軸との間の回転半径が最大限に拡がり、その
状態で後車輪に動力を伝達することができて、最小のエネルギー消費で最適な駆
動エネルギーを得ることができる。
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フロントページの続き
(72)発明者 ギン，ジュン シュク
大韓民国 プサン 612―080，ヘウンデ―
グ，バンソング―ドン 545
(72)発明者 パク，ヒェ ジュン
大韓民国 プサン 607―100，ドングレ―
グ，アンラク―ドン 1615
【要約の続き】
ト(5,5')に取付けた第１、第２の回動軸(61,61')には、
メイン軸(10)をそれぞれ連動連結そ、前記第２の動力伝
達ユニット(6')に設けた第２の回動軸(61')には、後車
輪(15)に第１のチェーン(16)を介して連結したチェーン
スプロケット(9)を連動連結した。