JP2005199967A - 足踏み走行車 - Google Patents

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Shigenori Kimura
重徳 木村
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Abstract

【課題】左右のペダルを交互に上下動させる方式の足踏み走行車において、最初の漕ぎ出しが容易であり、また乗り手の身長差に関係なく容易に漕ぐことができるようにする。
【解決手段】前輪2、後輪3及び乗車部5が設けられた車体フレーム4と、車体フレーム4の足下位置に設けられた漕ぎ装置11と、漕ぎ装置11からの駆動を後輪3へ伝える伝動手段50とを有する。漕ぎ装置11は左右両方へ突出する左右の駆動軸15,17と、これらから前方へ延出して設けられた左右のペダル杆16,18と、それらの上下動を交互に行う関係に左右の駆動軸15,17を正逆回動させる連動機構40とを有している。
【選択図】図1

Description

本発明は、左右のペダルを、所定角度で交互に上下動させることにより前へ進むようにした足踏み走行車に関するものである。
従来、左右のペダルを交互に上下動させる方式の足踏み自転車(足踏み走行車)は、種々提案されている。例えば、左右のペダル杆が車体フレームに揺動支点を介して上下揺動自在に設けられ、これらペダル杆の上下揺動をそれらの揺動支点に近接して設けられたクランク輪体に対して回転運動に変換しつつ伝えるようにすることでクランク機構を構成させ、この駆動輪から後輪の車軸に設けた後部スプロケットに伝動するようにしたもの(特許文献1参照)が知られている。また、左右のペダル杆が車体フレームに揺動支点を介して上下揺動自在に設けられ、これらペダル杆に後輪方向へ延びるリンク杆が各別に連接され、これらリンクの前後動を後輪の車軸に設けられたクランク輪体に対して回転運動に変換しつつ直接伝えるようにすることでクランク機構を構成させるようにしたもの(特許文献2参照)も知られている。
これらの足踏み自転車で採用されたクランク機構では、クランク輪体における周方向180°の2箇所に、左右のペダル杆(特許文献1の場合)や左右のリンク杆(特許文献2の場合)との連結部分、即ち、駆動入力部が設けられている。そのため、クランク輪体が1回転することで2箇所の駆動入力部が円周移動し、結果としてこの円周移動で駆動入力部の位置付けが交互に入れ替わるようにされ、これに伴って左右のペダル杆が交互に上下動するようになっていた。
実用新案登録第3075846号公報 実用新案登録第3061179号公報
従来の足踏み自転車で採用されたクランク機構において、左右のペダル杆の上下動ストロークは、上記したようにクランク輪体の1回転に支配されている。すなわち、クランク輪体における周方向180°の2箇所に設けられた駆動入力部が円周移動するときの中のある直径位置が、左右のペダル杆が上下動するときの上死点と下死点とを作り出していることになる。
そのため足踏み自転車の停車時において、左右のペダル杆が上死点と下死点との中間位置で止まっているような場合であると、これらを踏み下げて漕ぎ出そうとしても、下死点に向かう方のペダル杆を下死点まで到達させてからでないと、他方のペダル杆を上死点から下死点へと踏み下げることができないことになる。すなわち、この足踏み自転車を漕ぎ出す最初の段階で、非常に漕ぎにくい場合があるという欠点があった。
また、このようにペダル杆の上下動ストロークは固定されたものになるので、この足踏み自転車に乗る者の身長が低い者(殊に高齢者や子供など)によってはペダル杆の踏み下げが困難になるということがあった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、最初の漕ぎ出しが容易であり、また乗り手の身長差に関係なく容易に漕ぐことができるようにした足踏み走行車を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明に係る足踏み走行車1は、前輪2及び後輪3が回転自在に設けられていると共に乗車部5が設けられた車体フレーム4と、この車体フレーム4に対し乗車部5に乗る者の足下に合わせて設けられた漕ぎ装置11と、漕ぎ装置11からの駆動を後輪3へ伝える伝動手段50とを有している。
また上記漕ぎ装置11は、左右両方へ突出する状態で左右別に回動自在に保持された左駆動軸15及び右駆動軸17と、これら左右の各駆動軸15,17から前方へ延出してその延出端部にペダル20,21が設けられた左ペダル杆16及び右ペダル杆18と、これら左右のペダル杆16,18が所定範囲の上下動を交互に行う関係に左右の駆動軸15,17を正逆回動させる連動機構40とを有している。
このような構成であると、漕ぎ装置11に設けられた左右のペダル杆16,18は、連動機構40による連動作用を受けて、左ペダル杆16が下がれば右ペダル杆18は上がり、反対に右ペダル杆18が下がれば左ペダル杆16は上がるという動きを繰り返すことになる。このことは、例えばもし、左ペダル杆16が十分に上がりきってない状態であってもこの左ペダル杆16を踏み下げたとき、右ペダル杆18は、十分に下がりきってない状態からでも上がるようになることを意味する。勿論、これらは右ペダル杆18に関しても同じことになる。
そのため、本発明に係る足踏み走行車1に乗る者は、左右のペダル杆16,18がどのような停止位置にあったとしても、それらに関して最初の漕ぎだし位置を何ら気にせず、とにかく踏み下げやすい方のペダル杆を踏み下げればよいことになる。従って、最初の漕ぎ出しが容易となる。
漕ぎ装置11の連動機構40は、左右の駆動軸15,17に対してそれぞれ一体回動可能に設けられた左傘歯車41及び右傘歯車42と、これら左傘歯車41及び右傘歯車42の相互間で左右両方の傘歯車41,42に噛合した状態で車体フレーム4から支持軸46を介して回転自在に設けられた中間傘歯車43とを有したものとすることができる。
このような連動機構40であると、左右の駆動軸15,17が回動する範囲に固定的な制限は付かなくなる。すなわち、左右のペダル杆16,18の上下動ストロークは制限されないことになるので、この足踏み走行車1に乗る者が、左ペダル杆16や右ペダル杆18を好きなだけ踏み下げればよいことになる。この場合、左ペダル杆16と右ペダル杆18の踏み下げ量を異ならせることもできるし、踏み下げるごとに、その踏み下げ量を異ならせるようなこともできる。要は、左右のペダル杆16,18においてその上下揺動に上死点、下死点がないということである。
そのため、本発明に係る足踏み走行車1に乗る者は身長に応じた踏み下げができ、容易に漕ぐことができる。
伝動手段50は、漕ぎ装置11における左右の駆動軸15,17に各別に設けられた左前部スプロケット27及び右前部スプロケット32と、後輪3の車軸位置で左右の各前部スプロケット27,32に対応して設けられた左後部スプロケット55及び右後部スプロケット80と、左前部スプロケット27と左後部スプロケット55との間及び右前部スプロケット32と右後部スプロケット80との間に掛け渡された左右のチェン56,81と、左後部スプロケット55の前進回転のみを後輪3に伝える左部一方向クラッチ61及び右後部スプロケット80の前進回転のみを後輪3に伝える右部一方向クラッチ82とを有したものとすることができる。
このような伝動手段50であると、漕ぎ装置11が設けられた部分の構造をシンプルにでき、それだけ軽量化や低コスト化などが図れるようになる。
本発明に係る足踏み走行車では、左右のペダル杆の停止位置に影響されることなく最初の漕ぎ出しが容易となるものであり、また左右のペダル杆の踏み下げ量が任意であることから乗り手の身長差に関係なく容易に漕ぐことができる。
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図1乃至図5は、本発明に係る足踏み自転車(足踏み走行車)1の一実施形態を示している。本実施形態で示す足踏み自転車1は前輪2及び後輪3を1輪ずつ有する二輪車としてあり、これら前、後輪2,3を回転自在に保持する車体フレーム4を有し、この車体フレーム4には前、後輪2,3の中間で高い位置に乗車部(サドル)5が設けられている。この車体フレーム4は前輪2を保持する前フレーム6と、後輪3を保持し座席装置5を具備する後フレーム7とが連結されて互いに首振り自在とされたものであって、このうち前フレーム6にはハンドル8が設けられ、このハンドル8にはブレーキレバー9が設けられていてその操作で前輪2や後輪3に制動をかけることができるようになっている。
車体フレーム4の後フレーム7には、乗車部5を支持しているセンターステム7aの下端位置にギヤボックス10が設けられており、このギヤボックス10を中心に漕ぎ装置11が構成されている。この漕ぎ装置11は、ギヤボックス10から左側方へ突出する左駆動軸15を介して前方へ延出する左ペダル杆16と、ギヤボックス10から右側方へ突出する右駆動軸17を介して前方へ延出する右ペダル杆18とを有している。
左右のペダル杆16,18には、それぞれ前方への延出端部に左右のペダル20,21が設けられており、これら両ペダル20,21が乗車部5に乗る者の丁度、足下に合うように位置付けられている。
これら左右のペダル杆16,18は、それらのペダル20,21のうち一方が高く他方が低くなるか、又はこれら高低間の中間位で両ペダル20,21が同位に揃ったりするかの、いずれかの高さ関係で待機している。すなわち、両ペダル20,21ともが高い位置で揃ったり、低い位置で揃ったりすることは決してない。そのため、必ず、いずれか一方のペダル杆16,18(ペダル20,21)に対して踏み下げ代が確保されていることになる。
ギヤボックス10において左駆動軸15が貫通する部分には軸受け具25が設けられており、左駆動軸15はこの軸受け具25によって軸心まわりで回動自在になっている。またこの左駆動軸15に対して左ペダル杆16は軸止めネジ等の回り止め手段26によって一体回動可能になっており、従って左ペダル杆16に設けられた左のペダル20は左駆動軸15の軸心を中心として上下揺動するようになっている。
なお、この左駆動軸15には軸受け具25から左ペダル杆16の取付部までの間に左前部スプロケット27が串刺し状態で保持されており、この左前部スプロケット27はキー等の回り止め手段28によって左駆動軸15と一体回動可能になっている。この左前部スプロケット27は、後述する伝動手段50における左側伝動部51の一部を成している。
同様に、ギヤボックス10において右駆動軸17が貫通する部分には軸受け具30が設けられており、右駆動軸17はこの軸受け具30によって軸心まわりで回動自在になっている。またこの右駆動軸17に対して右ペダル杆18は軸止めネジ等の回り止め手段31によって一体回動可能になっており、従って右ペダル杆18に設けられた右のペダル21は右駆動軸17の軸心を中心として上下揺動するようになっている。
なお、この右駆動軸17には軸受け具30から右ペダル杆18の取付部までの間に右前部スプロケット32が串刺し状態で保持されており、この右前部スプロケット32はキー等の回り止め手段33によって右駆動軸15と一体回動可能になっている。この右前部スプロケット32は、後述する伝動手段50における右側伝動部52の一部を成している。
漕ぎ手段11はこの他、連動機構40を有している。この連動機構40はギヤボックス10内に組み込まれており、左駆動軸15と右駆動軸17が互いに向き合う軸端部間に対して、左駆動軸15に設けられた左傘歯車41と、右駆動軸17に設けられた右傘歯車42とを有し、更にこれら左右の傘歯車41,42の相互間に設けられた中間傘歯車43とを有している。
左駆動軸15と左傘歯車41、及び右駆動軸17と右傘歯車42とは、それぞれキー等の回り止め手段45によって一体回動可能とされている。また中間傘歯車43は、ギヤボックス10の側壁からボックス内へ突出して設けられた支持軸46によって保持されており、軸受け具47によって支持軸46のまわりで回転自在となっている。また、この中間傘歯車43は左右の傘歯車41,42に対して同時に噛合している。なお、支持軸46がギヤボックス10の側壁に固定されているため、この中間傘歯車43は車体フレーム4の後フレーム7に対して不動の状態にある(遊星歯車ではない)ことが明らかである。
左傘歯車41、中間傘歯車43、右傘歯車42の三つの傘歯車の噛み合いでは、その両端の配置となる左傘歯車41と右傘歯車42とでは本来、順回転関係になるが、これら左傘歯車41と右傘歯車42とは互いに逆向きに配されているため、これらの回転方向は正逆回転関係になる。すなわち、このような連動機構40により、左右の駆動軸15,17は互いに正逆回動をする関係に保持され、結果として、左右のペダル杆16,18は、それらのペダル20,21のうち一方が低位へ下げられれば他方は必ず上げられるという動き関係に拘束されることになる。
このような漕ぎ装置11からは伝動手段50を介して後輪3に駆動が伝えられる。この伝動手段50は、上記したように左ペダル杆16側に関連して設けられた左側伝動部51と、右ペダル杆18に関連して設けられた右側伝動部52とを有している。
左側伝動部51は、漕ぎ装置11の左駆動軸15に設けられた左前部スプロケット27と、後輪3の車軸位置で左前部スプロケット27に対応して設けられた左後部スプロケット55と、これら左前部スプロケット27と左後部スプロケット55との間に掛け渡された左チェン56とを有している。左後部スプロケット55は、後輪3に対して直接且つ固定的に設けられたものではない。
すなわち、後輪3の車軸位置には中空のハブ60が設けられており、このハブ60内には左部一方向クラッチ61が設けられ、この左部一方向クラッチ61によって左車軸62が保持され、この左車軸62に左後部スプロケット55が固定されているものである。この左車軸62は左方の突出側へ向かうほど細くなる段付き軸となっており、左後部スプロケット55の固定部を超えた先端部には、軸受け具63を内蔵した継ぎ手部64を介して同軸回転自在となるように左取付軸65が連結されている。そしてこの左取付軸65が車体フレーム4の後フレーム7(チェーンステー7b)後端部で横貫通状に保持され、ナット66によって取付固定されている。
左部一方向クラッチ61は、内輪70と、これのまわりに外嵌された一回り径大な外輪71と、これら内外輪70,71の周間で周方向に複数設けられた遊動ローラ72とを有している。このうち外輪71が上記したハブ60内に締まり嵌め状に内嵌されて、その嵌合周面間による全周的な接触摩擦で一体回転が可能になり、また内輪70が上記した左車軸62に締まり嵌め状に外嵌されて、その嵌合周面間による全周的な接触摩擦で一体回転が可能になっている。
内輪70にはその外周面で遊動ローラ72が配された位置に、周方向に沿って深さが徐々に深くなる凹面カム75が設けられており、内外輪70,71の間で相対回動が起こったとき、遊動ローラ72は内輪70の周方向に沿ってこの凹面カム75内を深い方又は浅い方へ転動するようになっている。
従ってこの左部一方向クラッチ61では、内外輪70,71の間で起こる相対回動が、遊動ローラ72を凹面カム75の深い方へ転動させるように起こったとき(図4中に矢符Xで示す転動方向)に、これら内外輪70,71の周間で遊動ローラ65はいずれか一方にしか接触しないフリー状態となる。結果、これら内外輪70,71間、即ち、後輪3のハブ60と左車軸62との間では、上記向き(矢符X)の相対回動がどれだけ続こうとも、回動力は伝わらない。この矢符X向きは、左後部スプロケット55に対して後進回転が付与されたときとされている。
しかし、内外輪70,71の間で起こる相対回動が、遊動ローラ72を凹面カム75の浅い方へ転動させるように起こったとき(図4中に矢符Yで示す転動方向)に、これら内外輪70,71の周間で遊動ローラ65は両方と接触し且つ接触圧を益々高めようとするリジット状態となる。結果、これら内外輪70,71間、即ち、後輪3のハブ60と左車軸62との間では、その後、上記向き(矢符Y)の相対回動が続けられる限り、常に回動力が伝わることになる。この矢符Y向きは、左後部スプロケット55に対して前進回転が付与されたときに相当されている。
なお、本実施形態では左部一方向クラッチ61の軸方向両側に軸受け具75,76を設けて転がり性を高めてあるが、これらは特に必用とされるものではなく、省略可能である。
伝動手段50の右側伝動部52については、上記した左側伝動部51と略同じ構成で、各部材の左右配置が逆向きにしてある。すなわち、この右側伝動部52は、漕ぎ装置11の右駆動軸17に設けられた右前部スプロケット32と、後輪3の車軸位置で右前部スプロケット32に対応して設けられた右後部スプロケット80と、これら右前部スプロケット32と右後部スプロケット80との間に掛け渡された右チェン81とを有している。
そして、後輪3の車軸位置に設けられたハブ60内に右部一方向クラッチ82が設けられ、この右部一方向クラッチ82によって右車軸83が保持され、この右車軸83に右後部スプロケット80が固定されている。右車軸83の先端部には、軸受け具84を内蔵した継ぎ手部85を介して右取付軸86が連結され、この右取付軸86が車体フレーム4の後フレーム7(チェーンステー7b)後端部で横貫通状に保持されナット87によって取付固定されている。
また、右部一方向クラッチ82についても上記した左部一方向クラッチ61と略同じもので、内輪90、外輪91、遊動ローラ92を有し、内輪90の外周面に凹面カム95が設けられている。この凹面カム90が内輪90の周方向で深くなる方向は、左部一方向クラッチ61と逆向きとされている。しかし、それによってこの右部一方向クラッチ82では、右後部スプロケット80に対して後進回転が付与されたときに内外輪90,91の間で起こる相対回動でその周間において遊動ローラ86がフリー状態となり、これら内外輪90,91間、即ち、後輪3のハブ60と右車軸83との間で回動力は伝わらないものとなっている。
勿論、反対に右後部スプロケット80に対して前進回転が付与されたときには、内外輪90,91の間で起こる相対回動でその周間において遊動ローラ92がリジット状態となり、これら内外輪90,91間、即ち、後輪3のハブ60と右車軸83との間で回動力が伝わることになる。
なお、本実施形態では、左部一方向クラッチ61と右部一方向クラッチ82との間に軸受け具95を介設して、両者の軸心が振れないようにしている。
次に、このような構成の本発明に係る足踏み自転車1において、その乗車(運転)方法を説明する。この足踏み自転車1に乗ろうとする者が乗車部5に腰掛けてハンドル8を掴んだ姿勢になると、必然的に両足の足下に左右のペダル杆16,18の各ペダル20,21が対応するようになっており、このとき、左右のペダル杆16,18は、それらのペダル20,21のうち一方が低位へ下げられれば他方は必ず上げられるという動き関係に拘束されていることから、いずれか一方のペダル杆16,18(ペダル20,21)に対して、必ず、踏み下げ代が確保されていることになる。
従ってこの足踏み自転車1に乗る者は、左右のペダル杆16,18に関して最初の漕ぎだし位置を何ら気にせず、とにかく踏み下げやすい方のペダル杆に足を載せ、反対の足を路面に付いたまま足を載せた方のペダル杆を踏み下げればよい。
いま、例えば左ペダル杆16を踏み下げたとする。これにより漕ぎ装置11では連動機構40による連動作用によって右ペダル杆18が上がるようになる。このとき、左ペダル杆16の下方揺動で左前部スプロケット27は前進向きに回動(例えば90°程度)し、その回動が伝動手段50の左側伝動部51として左後部スプロケット55及び左車軸62に伝えられると、左部一方向クラッチ61の作動によって左車軸62から後輪3のハブ60へと回動駆動が伝わり、もって後輪3が前進方向へ回転される。
このとき右ペダル杆18の上方揺動で右前部スプロケット32は後進向きに回動することになり、その回動が伝動手段50の右側伝動部52として右後部スプロケット80及び右車軸83に伝えられるが、右部一方向クラッチ82の作動によって右車軸83から後輪3のハブ60へは回動駆動が伝わらず、もって後輪3が前進方向へ回転することが邪魔されることはない。
左ペダル杆16の踏み下げ量は、足踏み自転車1に乗る者の身長、或いは好み、路面の状態(坂など)に応じて、一回の踏み下げごとに任意に決定できる。その決定に基づき、左ペダル杆16の踏み下げを止めて右ペダル杆18を踏み下げるようにすると、これにより漕ぎ装置11では連動機構40による連動作用によって左ペダル杆16が上がるようになる。
そして、このとき右ペダル杆18の下方揺動で右前部スプロケット32は前進向きに回動し、その回動が伝動手段50の右側伝動部52として右後部スプロケット80及び右車軸83に伝えられると、右部一方向クラッチ82の作動によって右車軸83から後輪3のハブ60へと回動駆動が伝わり、もって後輪3が前進方向へ回転されることになる。
上記と同様に、今度は左ペダル杆16の上方揺動で左前部スプロケット27は後進向きに回動することになり、その回動が伝動手段50の左側伝動部51として左後部スプロケット55及び左車軸62に伝えられるが、左部一方向クラッチ61の作動によって左車軸61から後輪3のハブ60へは回動駆動が伝わらず、もって後輪3が前進方向へ回転することが邪魔されることはない。
このような左ペダル杆16と右ペダル杆18との交互の踏み下げにより、後輪3のハブ60には常に前進駆動が与えられ、結果、足踏み自転車1は快適に前進走行する。
ところで、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜変更可能である。
例えば、足踏み走行車は、前輪2及び後輪3が複数あってもよく、2輪車の足踏み自転車の他に3輪又は4輪の車椅子であってもよい。漕ぎ装置11の細部構造、左右の一方向クラッチ61,82の細部構造、伝動手段51の細部構造は限定されず、公知の適宜構造や部材に置換可能である。
図3のA−A線拡大断面図である。 図3のB−B線拡大断面図である。 本発明に係る足踏み走行車の一実施形態を示した側面図である。 図2のC−C線矢視に相当させた拡大断面図である。 左右のペダル杆の上下動を説明した正面図である。
符号の説明
1 足踏み走行車(足踏み自転車)
2 前輪
3 後輪
4 車体フレーム
5 乗車部
11 漕ぎ装置
15 左駆動軸
16 左ペダル杆
17 右駆動軸
18 右ペダル杆
20 ペダル
21 ペダル
27 左前部スプロケット
32 右前部スプロケット
40 連動機構
41 左傘歯車
42 右傘歯車
43 中間傘歯車
46 支持軸
50 伝動手段
55 左後部スプロケット
56 左チェン
61 左部一方向クラッチ
80 右後部スプロケット
81 右チェン
82 右部一方向クラッチ

Claims (3)

  1. 前輪(2)及び後輪(3)が回転自在に設けられていると共に乗車部(5)が設けられた車体フレーム(4)と、この車体フレーム(4)に対し乗車部(5)に乗る者の足下に合わせて設けられた漕ぎ装置(11)と、漕ぎ装置(11)からの駆動を後輪(3)へ伝える伝動手段(50)とを有しており、上記漕ぎ装置(11)は左右両方へ突出する状態で左右別に回動自在に保持された左駆動軸(15)及び右駆動軸(17)と、これら左右の各駆動軸(15,17)から前方へ延出してその延出端部にペダル(20,21)が設けられた左ペダル杆(16)及び右ペダル杆(18)と、これら左右のペダル杆(16,18)が所定範囲の上下動を交互に行う関係に左右の駆動軸(15,17)を正逆回動させる連動機構(40)とを有していることを特徴とする足踏み走行車。
  2. 前記漕ぎ装置(11)の連動機構(40)は、左右の駆動軸(15,17)に対してそれぞれ一体回動可能に設けられた左傘歯車(41)及び右傘歯車(42)と、これら左傘歯車(41)及び右傘歯車(42)の相互間で左右両方の傘歯車(41,42)に噛合した状態で車体フレーム(4)から支持軸(46)を介して回転自在に設けられた中間傘歯車(43)とを有していることを特徴とする請求項1記載の足踏み走行車。
  3. 前記伝動手段(50)は、漕ぎ装置(11)における左右の駆動軸(15,17)に各別に設けられた左前部スプロケット(27)及び右前部スプロケット(32)と、後輪(3)の車軸位置で左右の各前部スプロケット(27,32)に対応して設けられた左後部スプロケット(55)及び右後部スプロケット(80)と、左前部スプロケット(27)と左後部スプロケット(55)との間及び右前部スプロケット(32)と右後部スプロケット(80)との間に掛け渡された左右のチェン(56,81)と、左後部スプロケット(55)の前進回転のみを後輪(3)に伝える左部一方向クラッチ(61)及び右後部スプロケット(80)の前進回転のみを後輪(3)に伝える右部一方向クラッチ(82)とを有していることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の足踏み走行車。
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