JP2006103613A - 人力出力装置および自転車 - Google Patents

Abstract

【課題】 高出力化を容易に図ることのできる人力出力装置および自転車を提供する。
【解決手段】 人力出力装置１６は、乗員Ｐの足の力によって駆動されるペダル６を乗員Ｐの腰の位置より後方に位置するように配設し、乗員Ｐの手のひらによって把持されるハンドル４を乗員Ｐの肩と手のひらの位置が接近するような形状に形成する。自転車１は、サドル５の後方にペダル６を配置するとともに、乗員Ｐの肩を支持するための肩支持手段１０を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、人力の高出力化に好適な人力出力装置およびに自転車に関する。

従来から、人力によって走行、航行、潜行あるいは飛行することのできる各種の人力装置が知られており、このような人力装置においては、乗員の足の力によって駆動されるペダルを有する人力出力装置が用いられている。

このような人力出力装置を備えた人力装置の一種として、乗員の足の力によってペダルを駆動することにより走行可能とされた自転車が知られている。

図４は従来の自転車の一例の要部を示すものであり、従来の自転車１０１は、前輪１０２、後輪１０３、ハンドル１０４、サドル１０５、ペダル１０６、そして、これらの部材を連結するパイプで枠組形成されたフレーム１０７とを有している。

前記自転車１０１は、図４の左側が進行方向の前方となる前側ＦＳとされており、図４の右側が前ＦＳの反対側となる後側ＲＳとされている。

前記フレーム７の上部の前側ＦＳに位置する前端は、ヘッドパイプ１０８とされており、このヘッドパイプ１０８の上部には、乗員Ｐの手のひらによって把持される１対のグリップ部１０４ａを具備するハンドル１０４がヘッドパイプ１０８を回転軸とするように取り付けられている。また、ヘッドパイプ１０８の下部には、ハンドル１０４に連動するフロントフォーク１０９の基部がヘッドパイプ１０８を回転軸とするように取り付けられている。このフロントフォーク１０９の先端には、前輪１０２が回転自在に取り付けられている。

前記フレーム１０７の上部の後側ＢＳに位置する後端には、乗員Ｐの着座に用いるサドル１０５が下方から支持されて取り付けられている。

前記フレーム１０７の下部のハンドル１０４とサドル１０５との間には、乗員Ｐの足の力によって駆動される１対のペダル１０６によって回転駆動されるクランク軸１１０が図示しない軸受を介して回転自在に取り付けられている。また、クランク軸１１０には、フロントスプロケット１１１が取り付けられている。

前記フレーム１０７の下部のサドル１０５より後側ＢＳに位置する後端には、後輪１０３が回転自在に取り付けられている。この後輪には、リアスプロケット１１２が取り付けられており、リアスプロケット１１２とフロントスプロケット１１１との外周には、ペダル１０６からの駆動力を後輪１０３に伝達するためのチェーン１１３が掛け回されている。

このように構成された従来の自転車１０１によれば、乗員Ｐがペダル１０６を踏み込むことにより得られる回転駆動力をチェーン１１３によって後輪１０３に伝達することで走行することができるようになっている。この時、乗員Ｐは、ハンドル１０４のグリップ部４ａを手のひらによって把持することで上体を支持するとともに、ハンドル操作により進行方向の変更を容易に行うことができるようになっている。

しかしながら、前述した従来の自転車１０１においては、高出力化を図ることができないという問題点があった。

すなわち、従来の自転車１０１においては、図４に示すように、乗員Ｐがペダル踏み込みポイント１１４において足による力を加えた場合、その反作用で乗員Ｐの体を斜め、前・上方へ押し出す力、あるいは、体を後方に回転させる力が発生する。また、乗員Ｐは、支持ポイント１１５において、ハンドル１０４のグリップ部１０４ａを手のひらで把持することにより、上体の支持およびハンドル操作を行うと同時に、ペダル１０６の踏み込みによって発生した力の反作用を打ち消すための力を発生させる必要がある。この打ち消す力がないと、乗員Ｐの乗車姿勢が崩れ、足の力が駆動力に変換されないことになる。

このため、上体の力、例えば腕力によって反作用の力を打ち消すだけの大きさの力を発生させることが好ましいが、腕力が通常足の力の１／５程度と小さいこと、また、従来の自転車１０１においては、支持ポイント１１５が乗員Ｐの胸から３０ｃｍ程度離れていることなどの理由により、上体で反作用の力を打ち消すだけの力を十分に発生することができず、反作用の力が打ち消されずに残ることになる。

この反作用の力が残ると、姿勢が崩れてペダル１０６を駆動することができなくなるため、乗員Ｐは足の力を弱めて釣り合いを取らなければならない。その結果、上体によって発生できる力の大きさが足の力を制限する状態となる。

したがって、上体によって発生できる力を大きくすることにより、足の力を大きくすることができ、駆動力の高出力化が可能になる。

そこで、高出力化を容易に図ることのできる人力出力装置および自転車が求められている。

なお、リカンベント（仰向け）自転車においても同様の問題点があった。

本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、高出力化を容易に図ることのできる人力出力装置および自転車を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、本発明に係る人力出力装置の特徴は、乗員の足の力によって駆動されるペダルと、乗員の手のひらによって把持されるハンドルとを有する人力出力装置において、前記ペダルが、乗員の腰の位置より後方に位置するように配設されており、前記ハンドルが、乗員の肩と手のひらの位置が接近するような形状に形成されている点にある。

本発明に係る他の人力出力装置の特徴は、乗員の足の力によって駆動されるペダルと、乗員の手のひらによって把持されるハンドルとを有する人力出力装置において、前記ペダルが、乗員の腰の位置より前方に位置するように配設されており、前記ハンドルが、乗員の肩と手のひらの位置が接近するような形状に形成されている点にある。

本発明に係るさらに他の人力出力装置の特徴は、乗員の足の力によって駆動されるペダルを有する人力出力装置において、前記ペダルが、乗員の腰の位置より後方に位置するように配設されているとともに、乗員の肩を支持する肩支持手段が設けられている点にある。

本発明に係るさらにまた他の人力出力装置の特徴は、乗員の足の力によって駆動されるペダルを有する人力出力装置において、前記ペダルが、乗員の腰の位置より前方に位置するように配設されているとともに、乗員の肩を支持する肩支持手段が設けられている点にある。

本発明に係るさらに他の人力出力装置およびさらにまた他の人力出力装置においては、乗員の手のひらによって把持されるグリップ部を具備するハンドルが設けられており、前記肩支持手段が、肩パッドであり、この肩パッドが、前記ハンドルのグリップ部に近接配置されていることが好ましい。

本発明に係る自転車の特徴は、乗員が着座するサドルと、乗員の手のひらによって把持されるグリップ部を具備するハンドルと、乗員の足の力によって駆動されるペダルとを有し、乗員の足の力によって前記ペダルを駆動することにより走行可能とされた自転車において、前記ペダルが、前記サドルの後方に配置されており、乗員の肩を支持するための肩支持手段が設けられている点にある。

本発明に係る他の自転車の特徴は、乗員が着座するサドルと、乗員の手のひらによって把持されるグリップ部を具備するハンドルと、乗員の足の力によって駆動されるペダルとを有し、乗員の足の力によって前記ペダルを駆動することにより走行可能とされた自転車において、前記ペダルが、前記サドルの前方に配置されており、乗員の肩を支持するための肩支持手段が設けられている点にある。

前記肩支持手段が、肩パッドであり、この肩パッドが、前記ハンドルのグリップ部に近接配置されていることが好ましい。

本発明に係る人力出力装置および自転車によれば、上体が発生する力を大きくすることができるので、高出力化を容易に図ることができるなどの極めて優れた効果を奏する。

以下、本発明を図面に示す実施形態により説明する。

図１および図２は、本発明に係る自転車の実施形態を示すものであり、図１は要部の構成を示す側面図、図２は図１の平面図である。

本実施形態の自転車は、人力出力装置を備えた人力装置の一例を示すものである。

図１および図２に示すように、本実施形態の人力出力装置を備えた人力装置としての自転車１は、前輪２、後輪３、ハンドル４、サドル５、ペダル６、そして、これらの部材を連結するパイプで枠組形成されたフレーム７とを有している。この自転車１は、従来と同様に、図１の左側が進行方向の前方となる前側ＦＳとされており、図１の右側が前ＦＳの反対側となる後側ＲＳとされている。

前記フレーム７の上部の前側ＦＳに位置する前端は、ヘッドパイプ８とされており、このヘッドパイプ８の上部には、ハンドル４の基部がヘッドパイプ８を回転軸とするように取り付けられている。このハンドル４の先端部には、乗員Ｐの手のひらによって把持される１対のグリップ部４ａが設けられている。また、各グリップ部４ａは、その先端側が上向きとなるようにほぼ直立するように形成されている。さらに、各グリップ部４ａは、乗員Ｐの手のひらによって把持された場合、先端が外部に露出するように手の幅よりかなり長く形成されており、この外部露出部４ｂの後側ＢＳは、乗員Ｐ（図３）の肩が直接当接する肩パッド９とされている。すなわち、本実施形態の肩パッド９は、ハンドル４のグリップ部４ａに近接配置されている。

そして、前記肩パッド９により、本実施形態の乗員Ｐの肩を支持する肩支持手段１０が形成されている。

なお、肩支持手段１０としては、乗員Ｐの肩を支持することのできる構成、例えば、ベストのようなものを乗員Ｐの体に装着しこれを車体に連結する構成や、フレームにベルトを連結しこれを肩を含む体に巻き付ける構成などとしてもよく、特に、本実施形態の肩パッド９に限定されるものではない。

また、肩支持手段１０を設けずに、ハンドル４の形状を乗員Ｐの肩と手のひらの位置が相互に接近するように形成してもよい。すなわち、ハンドル４のグリップ部４ａを乗員Ｐの肩の近辺に設置する構成としてもよい。さらに、ハンドル４に腕を下方から支持する腕パッドを設けてもよい。

前記ヘッドパイプ８には、ハンドル４に連動し斜め下方に延在するフロントフォーク１１の基部がヘッドパイプ８を回転軸とするように取り付けられている。このフロントフォーク１１の先端には、前輪２が回転自在に取り付けられている。

前記フレーム７の上部の後側ＢＳに位置する後端には、乗員Ｐの着座に用いるサドル５が取り付けられている。なお、図１および図２においては、前後に長い形状のサドル５を示してあるが、サドル５の形状としては、乗員Ｐの体格、外観の好みなどにより各種の形状から選択することができる。

前記フレーム７の下部のサドル５より後側ＢＳには、乗員Ｐの足の力によって駆動される１対のペダル６によって回転駆動されるクランク軸１２が図示しない軸受を介して回転自在に取り付けられている。すなわち、ペダル６は、乗員Ｐの腰の位置より後方、詳しくは、後方・下部に位置するように配設されている。また、クランク軸１２には、クランク軸１２と一体に回転しうるフロントスプロケット１３が取り付けられている。

なお、リカンベント（仰向け）自転車などのように乗員Ｐが仰向け姿勢をとる場合には、ペダル６の位置を乗員Ｐの腰の位置より前方、詳しくは前方・上部、あるいは、前方・下方に位置するように配置するとよい。

また、一部の人力飛行機などのように乗員Ｐが立ち姿勢をとる場合には、ペダル６の位置を乗員Ｐの腰の位置より後方の下部あるいは前方の下部に位置するように配置するとよい。

前記フレーム７の下部においてクランク軸１２より後側ＢＳに位置するフレーム７の後端には、後輪３が回転自在に取り付けられている。この後輪３には、後輪３と一体に回転しうるリアスプロケット１４が取り付けられており、リアスプロケット１４とフロントスプロケット１３との外周には、ペダル６からの駆動力を後輪３に伝達するためのチェーン１５が掛け回されている。

前記乗員Ｐの腰の位置より後方に位置することになる乗員Ｐの足の力によって駆動されるペダル６と、乗員Ｐの肩を支持する肩支持手段１０とにより、本実施形態の人力出力装置１６が構成されている。

なお、人力出力装置１６としては、ペダル６の位置が乗員Ｐの腰の位置より後方に位置するように配設され、乗員Ｐの肩と手のひらの位置が相互に接近するような形状に形成されているものであってもよい。

また、リカンベント自転車などのように乗員Ｐが仰向け姿勢をとる場合の人力出力装置１６としては、ペダル６の位置が乗員Ｐの腰の位置より前方に位置するように配設され、ハンドル４が、乗員Ｐの肩と手のひらの位置が相互に接近するような形状に形成されているもであってもよい。

さらに、人力出力装置１６に用いるペダル６としては、往復踏み込み式などの他の形式のものであってもよい。

その他の構成については、従来公知の自転車と同様とされているので、その詳しい説明については省略する。

つぎに、前述した構成からなる本実施形態の作用について説明する。

図３は本発明に係る自転車の実施形態における走行時の乗員の乗車姿勢を示す側面図である。

図３に示すように、本実施形態の自転車１における走行時の乗員Ｐの乗車姿勢は、乗員Ｐがハンドル４の１対のグリップ部４ａの各支持ポイント１７を手のひらによって把持するとともに、肩パッド９の肩当てポイント１８に肩を当接し、かつ、足をペダル６に乗せる状態を取る。これにより、乗員Ｐの二の腕が脇の下に当接するようにして手のひらが肩に近いところに位置する。そして、乗員Ｐがペダル踏み込みポイント１９において足による力をペダル６に加えると、ペダル６がサドル５上に位置している乗員Ｐの腰の位置より後方に位置するように配設されているので、ペダル６の踏み込み力を従来より大きくすることができる。

さらに、足による力をペダル６に加えると、その反作用で乗員Ｐの体には、斜め前方へ押し出される力が発生する。

この時、人力出力装置１６のペダル６が乗員Ｐの腰の位置より後方に位置するように配設され、ハンドル４が、乗員Ｐの肩と手のひらの位置が相互に接近するように形成されているので、乗員Ｐの二の腕が脇の下に当接するようにして手のひらが肩に近いところに位置しており、この姿勢は、御輿を担ぐ姿勢にみられるように、腕で大きな力を発生させ易いために、足の力によってペダル６を踏み込んだ時に発生する反作用の力を十分に打ち消す大きさの力を発生させることができる。

すなわち、本実施形態の自転車１によれば、上体の腕によって発生できる力を大きくすることができるので、足の力を弱める必要がなく、足が発生する力を大きくすることができる。

したがって、本実施形態の自転車１によれば、従来の自転車１０１に比べて極めて大きな駆動力を容易かつ確実に得ることができる。その結果、高出力化を容易に図ることができる。

また、本実施形態の自転車１においては、肩当てポイント１８において、肩パッド９に肩を当接することができるので、足の力によってペダル６を踏み込んだ時に発生する反作用による力を、その力の方向のほぼ延長線上において阻止することが容易にできる。すなわち、反作用の力を反作用の力の方向において肩パッド９で直接受け止めることができるので、反作用の力を打ち消すのに必要な力を肩パッド９に負担させることができ、上体の腕による力の発生を肩で補助することができるので、さらに強大な駆動力を得ることができる。

したがって、乗員Ｐの腰の位置より後方に位置するようにペダル６を配設し、乗員Ｐの肩と手のひらの位置が相互に接近するようにハンドル４が形成されている人力出力装置１６を用いることで、上体の腕によって発生できる力を大きくすることができ、高出力化を容易に図ることができる。

また、乗員Ｐの腰の位置より後方に位置するようにペダル６を配設し、乗員Ｐの肩を支持する肩支持手段１０を設けた人力出力装置１６を用いることで、上体の腕によって発生できる力を大きくすることができるとともに、反作用の力を肩パッド９で受け止めることで反作用の力を打ち消すのに必要十分な上体の力を発生させることができるので、さらなる高出力化を容易に図ることができる。

なお、仰向け自転車およびその人力出力装置においては、ペダルを乗員の腰の位置より前方に位置するように配設し、ハンドルを乗員の肩と手のひらの位置が相互に接近するように形成する構成としたり、ペダルを乗員の腰の位置より前方に位置するように配設し、乗員の肩を支持する肩支持手段を設ける構成としたり、肩パッドをハンドルのグリップ部に近接配置したりすることで、本実施形態の自転車１と同様の効果を奏することができる。また、リカンベント自転車については、従来公知のものであり、その詳しい説明については省略する。

本発明の人力出力装置は、自転車に限らず、リカンベント自転車、ボート、人力飛行機などの各種の人力装置に適用することができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

本発明に係る自転車の実施形態の要部の構成を示す側面図 図１の平面図 本発明に係る自転車の実施形態における走行時の乗員の乗車姿勢を示す図１と同様の図 従来の自転車の要部を走行時の乗員の乗車姿勢とともに示す側面図

符号の説明

１ 自転車
２ 前輪
３ 後輪
４ ハンドル
４ａ グリップ部
４ｂ 外部露出部
５ サドル
６ ペダル
７ フレーム
９ 肩パッド
１０ 肩支持手段
１６ 人力出力装置
１７ 支持ポイント
１８ 肩当てポイント
１９ ペダル踏み込みポイント
Ｐ 乗員
ＦＳ 前側
ＢＳ 後側

Claims (8)

1. 乗員の足の力によって駆動されるペダルと、乗員の手のひらによって把持されるハンドルとを有する人力出力装置において、
   前記ペダルが、乗員の腰の位置より後方に位置するように配設されており、
   前記ハンドルが、乗員の肩と手のひらの位置が接近するような形状に形成されていることを特徴とする人力出力装置。
2. 乗員の足の力によって駆動されるペダルと、乗員の手のひらによって把持されるハンドルとを有する人力出力装置において、
   前記ペダルが、乗員の腰の位置より前方に位置するように配設されており、
   前記ハンドルが、乗員の肩と手のひらの位置が接近するような形状に形成されていることを特徴とする人力出力装置。
3. 乗員の足の力によって駆動されるペダルを有する人力出力装置において、
   前記ペダルが、乗員の腰の位置より後方に位置するように配設されているとともに、
   乗員の肩を支持する肩支持手段が設けられていることを特徴とする人力出力装置。
4. 乗員の足の力によって駆動されるペダルを有する人力出力装置において、
   前記ペダルが、乗員の腰の位置より前方に位置するように配設されているとともに、
   乗員の肩を支持する肩支持手段が設けられていることを特徴とする人力出力装置。
5. 乗員の手のひらによって把持されるグリップ部を具備するハンドルが設けられており、
   前記肩支持手段が、肩パッドであり、この肩パッドが、前記ハンドルのグリップ部に近接配置されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の人力出力装置。
6. 乗員が着座するサドルと、乗員の手のひらによって把持されるグリップ部を具備するハンドルと、乗員の足の力によって駆動されるペダルとを有し、乗員の足の力によって前記ペダルを駆動することにより走行可能とされた自転車において、
   前記ペダルが、前記サドルの後方に配置されており、
   乗員の肩を支持するための肩支持手段が設けられていることを特徴とする自転車。
7. 乗員が着座するサドルと、乗員の手のひらによって把持されるグリップ部を具備するハンドルと、乗員の足の力によって駆動されるペダルとを有し、乗員の足の力によって前記ペダルを駆動することにより走行可能とされた自転車において、
   前記ペダルが、前記サドルの前方に配置されており、
   乗員の肩を支持するための肩支持手段が設けられていることを特徴とする自転車。
8. 前記肩支持手段が、肩パッドであり、この肩パッドが、前記ハンドルのグリップ部に近接配置されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の自転車。