JP2006528582A

JP2006528582A - 多様なペダリング方法の自転車ドライブユニット

Info

Publication number: JP2006528582A
Application number: JP2006532040A
Authority: JP
Inventors: ジャホホン
Original assignee: ジャホホン
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2006-12-21
Also published as: KR20040097865A; CN100425504C; CN1780757A; DE112004000779T5; DE112004000779B4; US20060264287A1; WO2004101352A1; KR100479873B1; US7370873B2

Abstract

本発明は、逆１方向クラッチと、正１方向クラッチが沈みキーによって固定され、逆１方向クラッチには中央ギヤが固定され、外周面にチェーン・スプロケットが付着したリングギヤと噛合する片方の駆動軸；前記片方の駆動軸の中央ギヤと噛合する多数個の共同方向転換ギヤ；回転板と一体に加工された内部ベアリングハウジングで回転できるように片側が挿入され、他の片側は、正１方向クラッチと逆１方向クラッチの内輪が沈みキーによって固定され、前記正１方向クラッチの外輪には中央ギヤの内輪が冷間圧入され固定され、外周面にチェーンスプロケットが付着し、内周面に歯形状のギヤが加工されたリングギヤと噛合する他方の駆動軸；前記回転板に結合され、前記他方の駆動軸の中央ギヤと噛合する多数個の方向転換ギヤ、第２方向転換ギヤ及び共同方向転換ギヤ；で構成されて左右のペダルがそれぞれ独立的に動くので、一足または両足を使ってペダルを前または後ろに踏んだり、どの角度に関係なく、前方に走行し、必要時、後進できるようにした多様なペダリング方法の自転車ドライブユニットを提供する。

Description

本発明は、自転車ドライブユニットに関するものであり、特に左右ペダルがそれぞれ独立的に動かせるようにして、一足または両足を使って、ペダルを前に踏む場合だけでなく、後に踏む場合にも、どの角度に関係なく、いつも前方に走行し、必要時、自転車の後進が可能になるようにする多様なペダリング方法の自転車ドライブユニットに関するものである。

一般的に自転車は、正方向のペダリングによってのみ駆動されることにより、長く間に運転をする時、運転手が長時間一定の姿勢を維持しなければならないし、一方向にのみ集中的に足の筋肉を使用することで、運動量に比べて効果が減り、よく疲れを感じる。

また、坂道などの傾斜面を運転する場合、運転手の体重が後方に偏るが、ペダリングはずっと正方向にしなければならないので、平地に比べて数倍以上の力が必要となり、このため、足に無理がかかってしまい、自転車に乗ることに興味を失うという問題点があった。

したがって、本発明は、前記のような問題点を解決するために案出したものであり、本発明の目的は、自転車を運転する時、いろいろな種類の多様なペダリング方法によって、前進駆動することにより、全体的に均等に筋肉を使うようになって、運動量は増加し、あまり疲れを感じなく、坂道などでより小さな力で走行できるようにするとともに、自転車に乗ることに楽しさと興味を呼び起こせる多様なペダリング方法の自転車ドライブユニットを提供することにある。

前記の目的を果たすための本発明は、逆１方向クラッチと、正１方向クラッチの内輪が沈みキーによって固定され、前記逆１方向クラッチの外輪には中央ギヤの内輪が冷間圧入されて固定され、外周面にチェーン・スプロケットが付着し、内周面に歯形状のギヤが加工されたリングギヤと噛合する片方の駆動軸；前記片方の駆動軸の中央ギヤと噛合する多数個の共同方向転換ギヤ；回転板と一体に加工された内部ベアリングハウジングで回転できるように片側が挿入され、別の片側は、正１方向クラッチと逆１方向クラッチの内輪が沈みキーによって固定され、前記正１方向クラッチの外輪には中央ギヤの内輪が冷間圧入され、外周面にチェーンスプロケットが付着し、内周面に歯形状のギヤが加工されたリングギヤと噛合する他方の駆動軸；前記回転板に結合され、前記他方の駆動軸の中央ギヤと噛合する多数個の方向転換ギヤ、第２方向転換ギヤ及び共同方向転換ギヤ；を含んで構成されたことを特徴とする。

望ましくは、このような本発明で、前記片方の駆動軸上の正１方向クラッチの外輪にはフランジが圧入固定され、前記リングギヤの固定ねじによって連結されることを特徴とする。

また、このような本発明で前記リングギヤは、内周面に支持アリングを挿入し、前記支持ベアリングの内輪は、外部ベアリングハウジングの外周面と結合され、リングギヤが回転時、流動及び離脱を防止し、安定した回転力を持つようにしたことを特徴とする。

また、このような本発明で前記片方の駆動軸の正１方向クラッチの外周面には、前記他方の駆動軸の正１方向クラッチの外輪に挿入された中央ギヤ、方向転換ギヤ及び第２方向転換ギヤが組み立てられ、片方の駆動軸と他方の駆動軸の回転時、互いに同じ回転速度を持つようにしたことを特徴とする。

そして、このような本発明で、前記内部ベアリングハウジングで形成された多数個の穴に挿入される止めピンと、前記外部ベアリングハウジングの外周面に固定ねじによって付着した固定台と、前記固定台と共に固定された止めピンガイドと、前記止めピンガイドに挿入された復帰スプリングと、止め掛け金を備えて、前記止めピンに鋼線によって連結されたハンドレバーで構成され、前記ハンドレバーの操作によって自転車を後進させる後進制御部；をさらに含むことを特徴とする。

以下、添付された図面を参照し、本発明の構成と作用をより詳しく説明する。図１は、本発明の一実施例による自転車ドライブユニットの要部断面図であり、図２a及び図２bは、図１に図示された自転車ドライブユニットの詳細図であり、図３a乃至図３dは、本発明による自転車ドライブユニットの動作関係図として、ここに図示されたように、本発明による自転車ドライブユニットは、ペダルを踏んで自転車の後輪を時計方向に正回転させ、前方に走行するように構成された通常の自転車において、駆動軸を左右２個に分けた片方の駆動軸Ｓ１と、他方の駆動軸Ｓ２の両端に足元にもペダルを持ち上げ、片方の及び他方のペダルクランクC１、C２を逆方向に回転させることができるようにしたサドルが付着された片方及び他方のペダルＰ１、Ｐ２を前記片方及び他方のペダルクランクC１、C２の端に連係して付着させる。

この時、他方の駆動軸S２は、回転板１と一体に加工された内部ベアリングハウジングH１の中の内部ベアリングB１内輪の中で、円滑に回転できるように片側が挿入されて他方のペダルクランクC２と連結され、他の片側は、正１方向クラッチAと、逆１方向クラッチBの内輪が軸線上に強いてはめ込んだ後、沈みキー2を圧入させて堅く固定されている。

また、前記正１方向クラッチA外輪には、図２及び図３dに図示されたように、ギザギザの歯形を持つ中央ギヤ３が冷間圧入され、堅く固定されており、これに噛み合う３個乃至４個の方向転換ギヤ１と、これに連係して噛み合った３個乃至４個の第２方向転換ギヤ5が前記回転板１に固定ピン７、及び第２固定ピン８によって、円滑に回転できるように結合され、前記正１方向クルリチAは、外周面にチェーンスプロケット１0が付着し、内周面に歯形状のギヤが加工されたリングギヤ9と噛合される。

また、前記逆１方向クラッチＢ外輪には、図２及び図３cに図示されたように、中央ギヤ３の内輪が冷間圧入されて堅く固定され、これと連係して噛合される３個乃至４個の共同方向転換ギヤ６が固定ピン７により、前記回転板１に連結付着し、前記逆１方向クラッチＢは、チェーンスプロケット１0が付着したリングギヤ9と噛合される。

一方、片方の駆動軸S１でも逆１方向クラッチBと、正１方向クラッチAの内輪が軸線上で強いてはめ込んだ後、沈みキー２を圧入させて堅く固定され、図２及び図３bに図示されたように、前記逆１方向クラッチＢの外輪には中央ギヤ３の内輪が冷間圧入されて固定され、固定ピン７によって回転板１に付着された３個乃至４個の共同方向転換ギヤ6と噛合され、これも外周面にチェーンスプロケット１0が付着し、内周面に歯形状のギヤが加工されたリングギヤ9と噛合される。

これは、第２列と第３列の断面形状は同一構造であり、両駆動軸Ｓ１、Ｓ２どうし少しの間を置いて２つに分けられているのである。

それぞれの逆１方向クラッチＢの外輪に固定された中央ギヤ３は、それぞれ１個が共同で中央ギヤ３の円の周りに配置された３個乃至４個の共同方向転換ギヤ6と噛合されている形態であり、共同方向転換ギヤ６は、リングギヤ９と噛合されている。これは両駆動軸Ｓ１、Ｓ２を正、逆方向ペダリング時、ペダルを左右それぞれ別に作動させたり、同時に両足で回転させる時、共同で方向転換をさせるための構造である。

前記片方の駆動軸Ｓ１上の第１列の断面で見るように、正１方向クラッチＡの外輪には、堅く圧入して固定されたフランジ１１が、チェーンスプロケット１0が付着したリングギヤ９と固定ねじ１３で直接連結、付着する。

ここで、リングギヤ９は、片側の内周面に支持ベアリング１２を挿入し、支持ベアリング１２の内輪は、外部ベアリングハウジングＨ２の外周面と結合され、リングギヤ９が回転時、左右の搖れと離脱を防止して安定した回転力を持つようにする。前記構造上で第１列の断面構造を第４列の断面構造と同一に中央ギヤ３、方向転換ギヤ４、第２方向転換ギヤ５の順序で固定ピン７、第２固定ピン８で連結し、チェーンスプロケット１0が付着したリングギヤ９に噛み合うことができる。これは左右のペダルを同時に上げる時、下げる時、回転させる時に片方の駆動軸Ｓ１と他方の駆動軸Ｓ２が同じ回転速度の比率を持つためであり、図１中に未説明の符号 Fは、自転車のフレームである。

以上のように構成された自転車ドライブユニットの実施例を図３a乃至図３dを参照して詳しく説明すると次のようである。まず、逆１方向クラッチＢは、内輪を逆方向に回転させると、回転力が外輪に伝達され、外輪が共に逆方向に回転して、内輪を正方向に回転させると、回転力が外輪に伝達されず、内輪だけ空回りして、この時の外輪自体は、逆方向に空回りが可能な通常概念の１方向クラッチである。

また、正回転１方向のクラッチＡは、内輪を正方向に回転させると、回転力が外輪に伝達され、外輪が共に正方向に回転して、内輪を逆方向に回転させると。回転力が外輪に伝達されず内輪だけ空回りして、この時の外輪自体は、正方向に空回りが可能な通常概念の１方向クラッチである。

まず、サドルが付着した片方のペダルＰ１で片方のペダルクランクＣ１を持ち上げ、片方の駆動軸Ｓ１を逆回転させると、第１列の正１方向クラッチＡの内輪は、外輪に対して逆方向に片方の駆動軸Ｓ１と共に空回りして、第２列の逆１方向クラッチＢ内輪も逆方向に回転する。この時、逆１方向クラッチＢの特性上、内輪が逆回転する時、外輪に回転力が伝達され、外輪と一体である中央ギヤ３が共に逆回転する。

そして、ここに噛み合った共同方向転換ギヤ６は、回転方向が変わって正方向に回転し、この時の回転力はチェーンスプロケット１0が付着したリングギヤ９に伝達され、出力は正方向に回転して自転車は進むのである。

ここで、第１列の正１方向クラッチＡの外輪は、リングギヤ９とフランジ１１に連結され、正方向に回転するが、正１方向クラッチＡの特性上、内輪が逆回転する時、外輪は回転力を伝達されず、内輪の回転方向と反対に空回りするので、干渉が起こらない。一方第３列において片方の駆動軸S１の逆回転力は、他方の駆動軸S２とは分離されているので、他方の駆動軸S２には逆回転力が伝達されない。

しかし、共同方向転換ギヤ６が正方向に回転して、これは、また第３列の逆１方向クラッチＢの外輪と固定された中央ギヤ３を逆方向に回転させるが、逆１方向クラッチＢの特性上、外輪が逆方向に回転する時、内輪に対して空回りするので、結果的に片方の駆動軸Ｓ１が逆回転する時、第３列の逆１方向クラッチＢ内輪に固定された他方の駆動軸Ｓ２は、何の回転力が伝達されなかったので、他方の駆動軸Ｓ２は動かない。

この時、第４列の状態は、リングギヤ９が正回転している状態なので、これと噛合された第２方向転換ギヤ５も正回転して、またこれと噛合された方向転換ギヤ４は逆回転し、この時の回転力は、第４列の正１方向クラッチAの外輪に付着した中央ギヤ３を正回転させるが、正１方向クラッチAの特性の上、外輪が正回転する時、内輪に対して空回り状態なので、内輪は回転力を伝達されず、したがって、これと結合された他方の駆動軸S２は動かないが、自転車は進む。

ここで、またペダルを下げて踏んで、片方のペダルクランクＣ１及び片方の駆動軸Ｓ１を時計方向である正方向に回転させる時、図２aに図示されたように第１列、上の正１方向クラッチA内輪が正回転し、この時の回転力は外輪に伝達され、フランジ１１と連結されたチェーンスプロケット１0が付着したリングギヤ９を正方向に回転させ、自転車を走行させる。

そして、同じ片方の駆動軸Ｓ１に固定された第２列の逆１方向クラッチＢ内輪が正方向に回転する時、逆１方向クラッチＢの特性上、内輪は外輪に対して回転力は伝達できず空回りするので、正方向に片方の駆動軸Ｓ１と共に空回りする。

また、片方の駆動軸Ｓ１が正回転する時、他方の駆動軸Ｓ２とは分離しているので、他方の駆動軸S２には回転力が伝達されない。しかし、リングギヤ９は、正回転状態なので、第２列及び３列の共同方向転換ギヤ６も正方向に回転状態であり、これと噛み合った第２列及び第３列の中央ギヤ３は、逆方向に回転をする。しかし２つとも逆１方向クラッチＢの外輪とそれぞれ固定されている特性上、外輪は逆方向に回転力を内輪に伝達されず、空回りして他方の駆動軸S２は動かない。

また、チェーンスプロケット１0が付着したリングギヤ９が正回転し、自転車が走行される状態で第４列の第２方向転換ギヤ５も正回転状態であり、これと噛み合った方向転換ギヤ４は逆回転し、これらは第４列の中央ギヤ３を正方向に回転させるが、正１方向クラッチAの特性上、外輪が正回転の時には内輪に回転力を伝達できず、正方向に空回りされ、他方の駆動軸S２には何の回転力も伝達されない。

したがって、片方の駆動軸Ｓ１が正回転する時や逆回転する時、他方の駆動軸Ｓ２にはどんな外力も伝達されず、他方のペダルクランクC２は動かない。

以上のように片方の駆動軸S１が逆回転する時、正回転する時、チェーンスプロケット１0が付着したリングギヤ９をいつも正方向出力になるようにし、自転車を前進させる。しかし他方の駆動軸Ｓ２にはどんな外力も作用させないので、他方の駆動軸Ｓ２は動かない。

このような結果は、図３a乃至図３dのように、他方の駆動軸Ｓ２を正回転する時、逆方向回転する時、自転車は前進走行するが片方の駆動軸Ｓ１は動かないので、左右のペダルは、それぞれ独立的に別に作動させてペダリングが可能となり、両足を同時にあげる時、下げる時、正回転させる時、逆回転させる時、既存の自転車のように３６０度円回転させる時と、３６０度逆回転させる時や、いつも自転車は前進走行する。一方、このような多様な自転車ペダリング種類を簡単に説明すると以下の表１、表２、表３のようである。

前記のように多様なペダリング動作は、どんな角度や、ペダルの回転方向、左右ペダルに関係なく、出力はいつも正回転して自転車は進んで行く。

しかし、自転車を駐車した後ろに引っ張り出す時や、小路などで方向転換のために自転車を後ろに引っ張って後進しようとする時、正１方向クラッチAと、逆１方向クラッチBが共に配置されており、出力がいつも正方向にのみ回転する構造を持つので、後進を目的に自転車を後ろに引く場合は、出力の方のチェーンスプロケット10が付着したリングギヤ9は、絶対自体だけで、逆回転して出力方向を変えられない構造なので、結局、後進できない自転車になる。

したがって、後進できないので、自転車の後輪が後ろに滑る現象が現れる。もちろん現在の自転車は軽量化として大きな問題はないが、必要時後進が可能になるように本発明に制御装置を付着した。これを図１を参照して説明すると次のようである。

内部ベアリングハウジングＨ１の外周面の端に止めピン１５が入られるように多数個の穴を加工した後組み立てて、外部ベアリングハウジングＨ２外周面の端には固定台１４を固定ねじ１３で付着させた後、共に固定された止めピンガイド１７内に止めピン１５及び復帰スプリング１６を挿入した後、張力調節ねじ(１８)でスプリングの張力を調節して維持させる。

この時、ハンドレバー２１を握った時、ローラ１９による鋼線２０によって、止めピン１５が後ろに後退し、自転車を後ろに引っ張って後進させる時、後輪の回転によるチェーンスプロケット１０の張力で、リングギヤ９を逆方向に回転しようとする時は、外部ベアリングハウジングＨ２内の外部ベアリングＢ２の内輪の中に挿入された内部ベアリングハウジングＨ１、及びこれと一体に加工された回転板１、そして回転板１と固定版７よって連結された各ギヤ、両方の駆動軸S１、S２に固定された正、逆１方向クラッチＡ、Ｂ、ペダルクランクS１、S２などが動作が固定された状態として、全体が外部ベアリングＢ２の内輪に沿って、ここに挿入された内部ベアリングハウジングＨ１と共に逆方向に円滑に回転するので、自転車は正常に後進する。

また、ハンドレバー21を離した時、復帰スプリング16によって止めピン１５は、内部ベアリングハウジングH1に加工した多数個の穴の中で一つの穴の中に前進して入って内部ベアリングハウジングH1、及び回転板1を動かないように拘束するので、正常な正、逆の多様なペダリング動作ができる。ここで、ハンドレバー21は、通常の自転車操向ハンドルチューブ30にクランプ23で締めて固定させ、ハンドレバー21には止め掛け金22も共に付着しているので、多少遠い距離に後進しようとする時、ハンドレバー21を握って止め掛け金２２を裏返して、ローラハンドレバー21が復帰スプリング16によって復帰しないようにした後、使うことができ、通常の場合はハンドレバー21を握ったまま、自転車操行ハンドルを後ろに牽引すると良い。

ここで、ローラ19は、鋼線20の離脱と方向転換のガイドに付着することができる。これは止めピン15の挿入位置が図１ように外部ベアリングハウジングH2の下面ではない側面になるかも知れないからである。

以上で上述したように、本発明による自転車は、多様なペダリング方法によって自転車を運転することで、運転者の足の筋肉を希望する部位に合わせて正、逆回転は勿論、前に歩き、後ろに歩き、漕ぎ、シーソー運動などが可能であり、足の筋肉を均等に使うようになり、運動量が増加し、長時間単調な従来のペダリング方法から脱し、面白く、あまり疲れを感じなく、老若男女誰でも自転車に乗ることを楽しめる有用な効果がある

本発明の一実施例による自転車ドライブユニットの要部断面図。図１に図示された自転車ドライブユニットの正１方向クラッチ群、断面を図示する断面図。図１に図示された自転車ドライブユニットの逆１方向クラッチ群、断面を図示する断面図。本発明による自転車ドライブユニットの動作を説明するための第１列、正１方向クラッチ群、断面図。本発明による自転車ドライブユニットの動作を説明するための第２列、逆１方向クラッチ群、断面図。本発明による自転車ドライブユニットの動作を説明するための第３列、逆１方向クラッチ群、断面図。本発明による自転車ドライブユニットの動作を説明するための第４列、正１方向クラッチ群、断面図。

Claims

逆１方向クラッチ(Ｂ)と、正１方向クラッチ(Ａ)の内輪が沈みキー(２)によって固定され、前記逆１方向クラッチ(Ｂ)の外輪には中央ギヤ(３)の内輪が冷間圧入されて固定され、外周面にチェーン・スプロケット(１０)が付着し、内周面に歯形状のギヤが加工されたリングギヤ(９)と噛合する片方の駆動軸；(Ｓ１)
前記片方の駆動軸(Ｓ１)の中央ギヤ(３)と噛合する多数個の共同方向転換ギヤ(６)；
回転板(１)と一体に加工された内部ベアリングハウジング(Ｈ１)で回転できるように片側が挿入され、他の片側は、正１方向クラッチ(Ａ)と逆１方向クラッチ(Ｂ)の内輪が沈みキー(２)によって固定され、前記正１方向クラッチ(Ａ)の外輪には中央ギヤ(３)の内輪が冷間圧入されて固定され、外周面にチェーンスプロケット(１０)が付着し、内周面に歯形状のギヤが加工されたリングギヤ(９)と噛合する他方の駆動軸(Ｓ２)；
前記回転板(１)に結合され、前記他方の駆動軸(Ｓ２)の中央ギヤ(３)と噛合する多数個の方向転換ギヤ(４)、第２方向転換ギヤ(５)及び共同方向転換ギヤ(６)；を含んで構成されたことを特徴とする多様なペダリング方法の自転車ドライブユニット。
請求項１において、前記片方の駆動軸（Ｓ１）上の正１方向クラッチ（Ａ）の外輪にはフランジ（１１）が圧入固定され、前記リングギヤ（９）と固定ねじ（１３）によって連結されることを特徴とする多様なペダリング方法の自転車ドライブユニット。
請求項１又は２において、前記リングギヤ（９）は、内周面に支持アリング（１２）を挿入し、前記支持ベアリング（１２）の内輪は、外部ベアリングハウジング（Ｈ２）の外周面と結合され、リングギヤ（９）が回転時、流動及び離脱を防止し、安定した回転力を持つようにしたことを特徴とする多様なペダリング方法の自転車ドライブユニット。
請求項１において、前記片方の駆動軸（Ｓ１）の正１方向クラッチ（Ａ）の外周面には、前記他方の駆動軸（Ｓ２）の正１方向クラッチ（Ａ）の外輪に挿入された中央ギヤ（３）、方向転換ギヤ（４）及び第２方向転換ギヤ（５）が組み立てられ、片方の駆動軸（Ｓ１）と他方の駆動軸（Ｓ２）の回転時、互いに同じ回転速度を持つようにしたことを特徴とする多様なペダリング方法の自転車ドライブユニット。
請求項１において、前記内部ベアリングハウジング(Ｈ１)で形成された多数個の穴に挿入される止めピン(１５)と、前記外部ベアリングハウジング(Ｈ２)の外周面に固定ねじ(１３)によって付着した固定台(１４)と、前記固定台(１４)と共に固定された止めピンガイド(１７)と、前記止めピンガイド(１７)に挿入された復帰スプリング(１６)と、止め掛け金(２２)を備えて、前記止めピン(１５)に鋼線(２０)によって連結されたハンドレバー(２１)で構成され、前記ハンドレバー(２１)の操作によって自転車を後進させる後進制御部；をさらに含むことを特徴とする多様なペダリング方法の自転車ドライブユニット。