JP2010076512A - Driving structure for cycles - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自転車のペダルの踏み込み動作による駆動力をクランク軸に伝達する部分に使用される駆動構造に関する。 The present invention relates to a driving structure used for a portion that transmits a driving force generated by a pedal depression of a bicycle to a crankshaft.
自転車で走行する際の搭乗者の脚力の負担を軽減するため、従来、走行中のペダルの踏み込み回転に伴ってクランク軸とペダル支軸との距離(クランクアームの長さ)が周期的に伸縮する機構が提案されている(例えば、特許文献1,2参照。)。特許文献1,2に記載された駆動機構は、自転車の走行中のペダル回転範囲内において、最も大きな踏み込み力を発揮できる領域ではクランクアームが伸展し、それ以外の領域ではクランクアームが収縮する機能を備えている。
Conventionally, the distance between the crankshaft and the pedal spindle (crank arm length) periodically expands and contracts as the pedal is stepped on while riding to reduce the burden on the rider's leg when riding a bicycle. A mechanism has been proposed (see, for example,
特許文献1記載の「屈伸クランク機構」は、従来の自転車のクランクアームに相当する部分に、一対のスプロケット及びチェーンなどで構成された複雑な回転伝達機構が設けられているため、当該回転伝達機構の質量増大を招きやすく、ペダルを漕ぐ搭乗者の肉体的負担を軽減する効果が低い。また、長期間使用すると、前記回転伝達機構内のチェーンが伸びてスプロケットから外れることがあるので、そのメンテナンスが必要である。
The “bending and stretching crank mechanism” described in
特許文献2記載の「自転車用駆動装置」は、特許文献1記載の「屈伸クランク機構」に比べるとシンプルであるが、クランクアームの回転とともに、伸縮部の従動ピン及びローラが伸縮用ガイドの案内溝内を移動する構造であるため、搭乗者のペダル踏み込み力が摩擦によって消耗されることがある。また、伸縮用ガイドの案内溝内を移動するローラなどから発生する騒音も無視することができない。さらに、長期間の使用中に、伸縮用ガイドが変形したり、従動ピンやローラが摩耗したりすると、ペダルの回転に大きな負担を与えることとなる。
The “bicycle drive device” described in
本発明が解決しようとする課題は、搭乗者の脚力の負担を軽減することができ、耐久性にも優れた自転車用駆動構造を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a bicycle drive structure that can reduce a burden of leg force of a passenger and is excellent in durability.
本発明の自転車用駆動構造は、走行中のペダルの踏み込み回転に伴ってクランクアームがその回転半径方向に周期的に伸縮する自転車用駆動構造であって、
前記クランクアームが、クランク軸に取り付けられた筒状の固定アームと、前記固定アーム内に軸心方向にスライド可能に挿入された筒状の可動アームと、前記可動アームの先端側に軸支されたペダルと、前記可動アームの略軸心上に回転可能に保持された回転ロッドと、前記固定アーム内で前記回転ロッドと前記固定アームとを螺合させるネジ機構と、前記ペダルの踏み込み動作に伴って前記クランク軸が180度回転するごとに前記回転ロッドを正転・逆転させる反転機構と、を備えたことを特徴とする。
The bicycle drive structure of the present invention is a bicycle drive structure in which the crank arm periodically expands and contracts in the rotational radial direction as the pedal is depressed and rotated during traveling.
The crank arm is pivotally supported on the distal end side of the movable arm, a cylindrical fixed arm attached to the crankshaft, a cylindrical movable arm inserted in the fixed arm so as to be slidable in the axial direction. The pedal, a rotating rod that is rotatably held on a substantially axial center of the movable arm, a screw mechanism that screws the rotating rod and the fixed arm within the fixed arm, and a stepping operation of the pedal. Along with this, there is provided a reversing mechanism for rotating the rotating rod forward and reverse each time the crankshaft rotates 180 degrees.
このような構成とすれば、ペダルの踏み込み動作に伴ってクランク軸が180度回転するごとに、反転機構により可動アーム内の回転ロッドが正転・逆転し、これによって、ネジ機構を介して固定アームと螺合する回転ロッドは固定アーム内で軸心方向に進退するため、クランクアーム全体はその回転半径方向に周期的に伸縮する。従って、自転車の進行方向を基準にして、ペダルが最後方位置から最前方位置まで回転する範囲ではクランクアームが伸展し、ペダルが最前方位置から最後方位置まで回転する範囲ではクランクアームが収縮するように反転機構をセットしておけば、脚力の負担を軽減することができる。なお、ペダルの回転範囲とクランクアームの伸縮との関係は前記に限定するものではないので、脚力の加わる領域の個人差などに応じて設定することができる。 With such a configuration, each time the crankshaft rotates 180 degrees as the pedal is depressed, the reversing mechanism causes the rotating rod in the movable arm to rotate forward and backward, thereby fixing it via the screw mechanism. Since the rotating rod screwed with the arm advances and retreats in the axial direction within the fixed arm, the entire crank arm periodically expands and contracts in the direction of the rotating radius. Therefore, the crank arm extends in a range where the pedal rotates from the rearmost position to the foremost position with reference to the traveling direction of the bicycle, and the crank arm contracts in a range where the pedal rotates from the frontmost position to the rearmost position. If the reversing mechanism is set in this way, the burden of leg strength can be reduced. Note that the relationship between the rotation range of the pedal and the expansion and contraction of the crank arm is not limited to the above, and can be set according to individual differences in the region where the leg force is applied.
また、可動アーム内に回転可能に保持されるとともに固定アームに螺合された回転ロッドと、クランク軸の回転に応じて回転ロッドを正転・逆転させる逆転機構と、を備えたことにより、長期間の使用により伸び易いチェーンや、摩耗し易いレールやローラなどが不要であるため、耐久性にも優れている。 In addition, it is provided with a rotation rod that is rotatably held in the movable arm and screwed to the fixed arm, and a reverse rotation mechanism that rotates the rotation rod forward and backward according to the rotation of the crankshaft. Since it does not require a chain that easily stretches over time, or a rail or roller that easily wears, it has excellent durability.
ここで、前記反転機構として、前記ペダルの回転と連動して回転する初段ギアと、前記初段ギアの回転中心を挟んだ対称位置で前記初段ギアにそれぞれ噛合可能な状態で前記回転ロッドに設けられた二つの終段ギアと、を設け、前記初段ギアのギア面における回転方向に沿った180度未満の領域を噛合可能な有歯領域とし、残余の領域を噛合不能な無歯領域とすることが望ましい。 Here, the reversing mechanism is provided on the rotating rod in a state where it can mesh with the first stage gear at a symmetrical position across the rotation center of the first stage gear and the first stage gear rotating in conjunction with the rotation of the pedal. Two final gears, and a region of less than 180 degrees along the rotation direction on the gear surface of the first gear is a toothed region that can be meshed, and the remaining region is a toothless region that is not meshable. Is desirable.
このような構成とすれば、可動アームに対しペダルが180度回転するごとに初段ギアも180度回転し、初段ギアのギア面の噛合領域が回転ロッドに設けられた二つの終段ギアに交互に噛合することにより、回転ロッドが正転・逆転する。即ち、初段ギアの噛合領域を、二つの終段ギアに交互に噛合させることによって回転ロッドを正転・逆転させるので、ペダルの回転に応じて確実に反転動作を行うことができ、耐久性にも優れている。 With this configuration, every time the pedal rotates 180 degrees with respect to the movable arm, the first gear also rotates 180 degrees, and the meshing area of the gear surface of the first gear alternates between the two final gears provided on the rotating rod. Rotating rod rotates forward and backward by meshing with. In other words, the meshing area of the first stage gear is alternately meshed with the two last stage gears so that the rotating rod is rotated forward and reverse, so that the reversing operation can be reliably performed according to the rotation of the pedal, and the durability is improved. Is also excellent.
一方、前記反転機構として、前記ペダルの回転と連動して回転する初段ギアと、前記初段ギアの回転中心を挟んだ180度対向位置で前記初段ギアにそれぞれ噛合可能な二つの中段ギアと、前記中段ギアとそれぞれ噛合する状態で前記回転ロッドに設けられた二つの終段ギアと、を設け、前記初段ギアのギア面における回転方向に沿った180度未満の領域を噛合可能な有歯領域とし、残余の領域を噛合不能な無歯領域とすることもできる。 On the other hand, as the reversing mechanism, a first-stage gear that rotates in conjunction with the rotation of the pedal, two middle-stage gears that can mesh with the first-stage gear at 180 ° opposed positions across the rotation center of the first-stage gear, Two final gears provided on the rotating rod in a state of meshing with the middle gear, respectively, and a region of less than 180 degrees along the rotation direction on the gear surface of the first gear is set as a toothed region that can be meshed. The remaining region can be a toothless region that cannot be meshed.
このような構成とすれば、初段ギアと終段ギアとの間に中段ギアを介在させることにより、これらギアのギア比を変更することにより、ペダルが180度回転する間の回転ロッドの回転量を細かく変更することが可能となるため、回転ロッドの回転で伸縮するクランクアームの伸縮量を設定する際の設計自由度が高まる。 With such a configuration, by rotating the intermediate rod between the first gear and the final gear, and changing the gear ratio of these gears, the rotation amount of the rotating rod while the pedal rotates 180 degrees Therefore, the degree of freedom in design when setting the amount of expansion and contraction of the crank arm that expands and contracts by the rotation of the rotating rod is increased.
次に、ペダルの姿勢を略一定に保つためのペダル保持手段を設ければ、停止中や駐輪中などにおけるペダルの空転などにより、予め設定されたクランクアームの回転運動と伸縮運動との規則性が崩れるのを防止することができる。 Next, if a pedal holding means is provided to keep the posture of the pedal substantially constant, a predetermined rule between the rotational movement of the crank arm and the expansion and contraction movement due to the idling of the pedal while stopping or parking the bicycle, etc. It is possible to prevent the characteristics from breaking.
ここで、前記ペダル保持手段として、左右の前記ペダルの回転部にそれぞれ両端部が係止された可撓性を有する張力伝達部材と、前記張力伝達部材の中央部分を移動可能に保持するため自転車の一部に回動自在に軸支された滑車と、を設けることができる。このような構成とすれば、左右のペダルは張力伝達部材によって互いに拘束されるので、停止中や駐輪中などにおけるペダルの空転を防止することができる。また、張力伝達部材は左右のペダルのクランク運動に伴い滑車を介して長手方向に往復移動するので、走行中のペダルを踏み込み動作に支障は生じない。 Here, as the pedal holding means, a flexible tension transmitting member having both ends locked to the rotating parts of the left and right pedals, and a bicycle for holding the central portion of the tension transmitting member movably And a pulley rotatably supported on a part of the pulley. With such a configuration, the left and right pedals are restrained from each other by the tension transmission member, so that it is possible to prevent the pedals from idling while stopped or parked. Further, since the tension transmitting member reciprocates in the longitudinal direction via the pulley in accordance with the crank movement of the left and right pedals, there is no problem in the operation of depressing the traveling pedal.
一方、前記ペダル保持手段として、前記ペダルの回転中心より低い位置に重錘を設けることもできる。このような構成とすれば、重錘に作用する鉛直下方向きの重力によりペダルは一定姿勢に保持されるため、走行中以外のペダルの空転を防止することができる。 On the other hand, as the pedal holding means, a weight can be provided at a position lower than the rotation center of the pedal. With such a configuration, since the pedal is held in a constant posture by the vertically downward gravity acting on the weight, it is possible to prevent the pedal from idling other than during traveling.
本発明により、搭乗者の脚力の負担を軽減することができ、耐久性にも優れた自転車用駆動構造を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a bicycle drive structure that can reduce the burden on the leg strength of the passenger and is excellent in durability.
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明の第1実施形態である自転車用駆動構造を示す平面図、図2は図1に示す自転車用駆動構造の右側面図、図3は図1に示す自転車用駆動構造の右ペダルの伸縮状態を示す側面図、図4は図3に示す右ペダルの回転軌跡を示す概略図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a plan view showing a bicycle drive structure according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a right side view of the bicycle drive structure shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a right side of the bicycle drive structure shown in FIG. FIG. 4 is a schematic view showing the rotation locus of the right pedal shown in FIG. 3.
図1,図2に示すように、本実施形態の自転車用駆動構造10は、自転車(図示せず)が矢線R方向に走行しているときの左右のペダル17,18の踏み込み回転に伴ってクランク軸12が矢線12R方向に回転すると、左右のクランクアーム15,16がその回転半径方向に周期的に伸縮する機能を有する。即ち、クランクアーム15,16を構成する可動アーム15a,16aがそれぞれ固定アーム15b,16bから軸心方向に沿って出たり、入ったりすることによってクランクアーム15,16全体が伸縮する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図3に示すように、搭乗者(図示せず)の踏み込み動作により右側のペダル17及びクランクアーム15を矢線方向に回転させると、自転車の進行方向(矢線R方向)を基準にして、ペダル17が最前位置(3時の位置)にあるときクランクアーム15が最長に伸展し、ペダルが最後位置(9時の位置)にあるときクランクアーム15は最短に収縮する。即ち、ペダル17が最後方位置(9時の位置)から最前方位置(3時の位置)まで回転する間にクランクアーム15は連続的に伸展し、ペダル17が最前方位置(3時の位置)から最後方位置(9時の位置)まで回転する間にクランクアーム15は連続的に収縮する。従って、図4に示すように、ペダル17の回転軌跡Qは横向きの略ハート形状を描く。左側のペダル18及びクランクアーム16についても同様である。
As shown in FIG. 3, when the
次に、図5〜図11に基づいて右側のペダル及びクランクアーム付近の構造について説明する。図5は図1に示す自転車用駆動構造の一部を示す分解断面図、図6は図1に示す自転車用駆動構造において右側のクランクアームが伸展した状態を示す断面図、図7は図6に示すクランクアームが収縮した状態を示す断面図、図8は図5のA−A線における断面図、図9は図5のB−B線における断面図、図10は図6のC−C線における断面図、図11は図6に示す初段ギアを軸受け側から見た図である。なお、左側のペダル及びクランクアーム付近の構造は、右側の当該構造と鏡面対称をなしているため、以下、右側の構造について説明する。 Next, the structure near the right pedal and crank arm will be described with reference to FIGS. 5 is an exploded sectional view showing a part of the bicycle drive structure shown in FIG. 1, FIG. 6 is a sectional view showing a state where the right crank arm is extended in the bicycle drive structure shown in FIG. 1, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 5, FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 5, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. FIG. 11 is a view of the first gear shown in FIG. 6 as viewed from the bearing side. Since the structure near the left pedal and crank arm is mirror-symmetrical with the right structure, only the right structure will be described below.
図5に示すように、クランクアーム15は、クランク軸12の右端部に固定された円筒状の固定アーム15bと、固定アーム15b内にそれぞれ軸心方向に沿ってスライド可能に挿入される円筒状の可動アーム15aと、可動アーム15aの先端側にペダル軸17aを介して軸支されたペダル17と、を備えている。一般の自転車と同様、クランク軸12はボトムブラケット11に回転自在に軸支され、クランク軸12の右側に取り付けられたチェーンリング13に後輪駆動用のチェーン14が掛けられている。
As shown in FIG. 5, the
固定アーム15bは、その基端部がネジ32を用いてクランク軸12の右端部に着脱可能に固定され、その内周面には、雌ネジ部21と、2本の溝部22が形成されている。図8に示すように、2本の溝部22は、固定アーム15bの軸心を挟んで対向する位置に当該軸心と平行に形成されている。一方、図10に示すように、可動アーム15aの外周面には、2本の溝部22内にそれぞれスライド可能に嵌入される2つの突条部27が形成されている。これらの突条部27も、可動アーム15aの軸心を挟んで対向する位置に当該軸心と平行に形成されている。
The fixed
図5に示すように、可動アーム15a内の略軸心上に円柱状の回転ロッド24が回転可能に保持され、回転ロッド24先端に一体的に形成された短円柱状の回転スライダ25の外周に雄ネジ部26が形成されている。また、可動アーム15a内において回転ロッド24が軸心方向に移動するのを阻止するための係止機構が、回転ロッド24が可動アーム15aの基端壁部15xを貫通する部分に設けられている。この係止機構は、図6に示すように、回転ロッド24の外周に形成されたフランジ状の拡径部24fと、この拡径部24fを回転自在に保持するため、基端壁部15xの貫通孔15s内周にその周方向に沿って形成された係止溝15tと、で構成されている。
As shown in FIG. 5, an outer periphery of a short cylindrical
図6に示すように、回転スライダ25を固定アーム15b内に差し込み、回転スライダ25外周の雄ネジ部26を、固定アーム15b内周の雌ネジ部21に螺合させ、可動アーム15aの突条部27を固定アーム15bの溝部22に嵌入させた状態で、回転ロッド24が正転逆転すると、可動アーム15aが固定アーム15bに入ったり、出たりする。この場合、可動アーム15aの突条部27が固定アーム15bの溝部22内に嵌入しているため、可動アーム15aは固定アーム15bに対し軸心方向のみにスライド可能である。なお、本実施形態では、雄ネジ部26と雌ネジ部21とによって「右ネジ方式」のネジ機構が構成されている。
As shown in FIG. 6, the
また、図10に示すように、固定アーム15b内周の先端開口部付近に設けられた凹部15d内にボール23が収容され、当該凹部15dと可動アーム15a外周の溝部15cとによってボール23が回転自在に保持されている。このボール23は、ペダル17に強い踏み込み力が加わった状態で可動アーム15aが固定アーム15bから進出する際にベアリング機能を発揮する。
As shown in FIG. 10, the
図6,図7に示すように、ペダル軸17aと、可動アーム15aとの接続部分に反転機構19が設けられている。反転機構19は、ペダル17の踏み込み動作に伴ってクランク軸12が180度回転するごとに、回転ロッド24を正転・逆転させる機能を有する。通常、反転機構19は着脱可能なカバー19aで覆われている。
As shown in FIGS. 6 and 7, a reversing
反転機構19は、ペダル17の回転と連動して回転するようにペダル軸17aに取り付けられた初段ギア28と、初段ギア28の回転中心(ペダル軸17aの軸心)を挟んだ180度対向位置で初段ギア28にそれぞれ噛合可能な二つの中段ギア29,30と、中段ギア29,30とそれぞれ噛合した状態で回転ロッド24に設けられた二つの終段ギア24a,24bと、を備えている。図11に示すように、初段ギア28のギア面において、その回転方向に沿った180度未満の領域に噛合可能な有歯領域28bを形成し、残余の領域(矢線28Rで示す領域:例えば、180度を超え190度未満の領域)に噛合不能な無歯領域28aを形成している。
The reversing
図7に示すように、ペダル軸17a及び中段ギア29,30の支軸29a,30aは、可動アーム15aに固定された軸受け31に回転自在に軸支されている。初段ギア28の有歯領域28bは傘歯車であり、中段ギア29,30には、傘歯部29b,30bと、平歯部29s,30sと、が支軸29a,30aを中心に一体的に設けられ、終段ギア24a,24bは平歯車である。終段ギア24a,24bは中段ギア29,30の平歯部29s,30sと噛合する位置に設けられている。
As shown in FIG. 7, the
ここで、図3,図4,図6,図7,及び図11に基づいて、反転機構19の機能について説明する。図3に示すように、ペダル17が最前方位置(図3中の実線で示す3時の位置)にあるとき、クランクアーム15は最大に伸展し、その内部は図6の状態にある。即ち、可動アーム15aは固定アーム15bから進出し、回転スライダ25は固定アーム15bの先端開口部寄りの位置にある。また、ペダル軸17aと連動する初段ギア28は、図11に示すように、有歯領域28bが上を向き、無歯領域28aが下を向いた状態にある。このとき、クランクアーム15全体の長さは図1の矢線S2で示す長さに相当する。
Here, the function of the reversing
図6の状態で、ペダル17が踏み込まれると、クランクアーム15及びクランク軸12が矢線12R方向に回転する一方、ペダル17は常に同じ姿勢を保つので、ペダル17はクランクアーム15に対し相対的に矢線17R方向に回転することとなる。従って、初段ギア28の有歯領域28bは中段ギア30の傘歯部30bに噛合して中段ギア30を回転させ、この回転が平歯部30Sと噛合する終段ギア24bに伝わり、回転ロッド24とともに回転スライダ25が矢線24S方向に回転する。なお、前記過程において、初段ギア28の無歯領域28aが中段ギア29の傘歯部29bに対向し、互いに非噛合状態となるので、回転ロッド24の終段ギア24aによって逆駆動される中段ギア29の回転が妨げられることはない。
In the state of FIG. 6, when the
このように、図6の状態から図7の状態に向かってペダル17が回転すると、回転スライダ25は回転ロッド24とともに矢線24S方向に回転し、固定アーム15bの内周面に沿ってクランク軸12に近づく方向へ移動するため、可動アーム15aは、軸心に沿って、固定アーム15b内へ引き込まれていく。そして、図3に示すように、ペダル17が最後方位置(図3中の二点鎖線で示す9時の位置)まで回転すると、クランクアーム15全体が最短に収縮した状態となる。このときのクランクアーム15全体の長さは図1の矢線S1の長さに相当する。
Thus, when the
この後、図7の状態から図6の状態に向かってペダル17が回転すると、クランクアーム15及びクランク軸12が矢線12R方向に回転する一方、ペダル17は常に同じ姿勢を保つので、ペダル17はクランクアーム15に対し、相対的に矢線17R方向に回転することとなる。従って、初段ギア28の有歯領域28bは中段ギア29の傘歯部29bに噛合して中段ギア29を回転させ、この回転が平歯部29sと噛合する終段ギア24aに伝わり、回転ロッド24とともに回転スライダ25が矢線24L方向に回転する。なお、前記過程において、初段ギア28の無歯領域28aが中段ギア30の傘歯部30bに対向し、互いに非噛合状態となるので、回転ロッド24の終段ギア24bによって逆駆動される中段ギア30の回転が妨げられることはない。
Thereafter, when the
このように、図7の状態から図6の状態に向かってペダル17が回転すると、回転スライダ25は回転ロッド24とともに矢線24L方向に回転し、固定アーム15bの内周面に沿ってクランク軸12から離れる方向へ移動するため、可動アーム15aは、軸心に沿って、固定アーム15bから進出してくる。そして、図3に示すように、ペダル17が最前方位置(図3中の実線で示す3時の位置)まで回転すると、クランクアーム15全体が最大に伸展した状態となる。
Thus, when the
このように、ペダル17の踏み込み動作に伴ってクランク軸12が180度回転するごとに、反転機構19により可動アーム15a内の回転ロッド24が正転・逆転し、これによって、ネジ機構(雄ネジ部26及び雌ネジ部21)を介して固定アーム15bと螺合する回転ロッド24は固定アーム15b内で軸心方向に進退するため、クランクアーム15全体はその回転半径方向に周期的に伸縮する。従って、ペダル17の踏み込み動作において大きな脚力が加わる回転範囲(図3に示す3時前後の範囲)ではクランクアーム15が伸展状態を保ち、脚力が殆ど加わらない回転範囲(図3に示す9時前後の範囲)ではクランクアーム15が収縮状態を保つように反転機構19をセットしておけば、脚力の負担を軽減することができる。
In this way, each time the
また、本実施形態の自転車用駆動構造10は、可動アーム15a内に回転可能に保持されるとともに固定アーム15bに螺合された回転ロッド24と、クランク軸12の回転に応じて回転ロッド24を正転・逆転させる逆転機構19と、を備えたことにより、長期間の使用によって伸び易いチェーンや、摩耗が生じるレールやローラなどは不要であるため、耐久性にも優れている。
Further, the
さらに、自転車用駆動構造10においては、反転機構19として、ペダル17の回転と連動して回転する初段ギア28と、初段ギア28の回転中心を挟んだ180度対向位置で初段ギア28に噛合可能な二つの中段ギア29,30と、中段ギア29,30とそれぞれ噛合した状態で回転ロッド24に設けられた二つの終段ギア24a,24bと、を設け、初段ギア28のギア面の回転方向に沿った180度未満の領域を噛合可能な有歯領域28bとするとともに、残余の領域(矢線28Rで示す領域:例えば、180度を超え190度未満の領域)を噛合不能な無歯領域28aとしている。
Furthermore, in the
このように、初段ギア28と終段ギア24a,24bとの間に中段ギア29,30を介在させているため、これらギア28,24a,24b,29,30のギア比を変更することにより、ペダル17が180度回転する間の回転ロッド24の回転量を細かく変更することができる。従って、回転ロッド24の回転で伸縮するクランクアーム15の伸縮量を設定する際の設計の自由度も高い。
Thus, since the
次に、図12に基づいて、本発明の第2実施形態について説明する。図12は第2実施形態である自転車用駆動構造を示す断面図である。なお、図11において図1〜図10と同符号を付している部分は、前述した自転車用駆動構造10の構成部分と同じ機能を有する部分であり、説明を省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. FIG. 12 is a sectional view showing a bicycle drive structure according to the second embodiment. In FIG. 11, the portions denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 10 are portions having the same functions as the components of the
図11に示す自転車用駆動構造40においては、反転機構39として、ペダル17の回転と連動して回転する初段ギア28と、初段ギア28の回転中心を挟んだ対称位置で初段ギア28にそれぞれ噛合可能な状態で回転ロッド24に設けられた二つの終段ギア37,38と、を設けている。ペダル17のペダル軸17aの基端部は軸受け35を介して可動アーム15aに軸支されている。なお、本実施形態では、ペダル軸17aと連動する初段ギア28は、図10に示す状態と異なり、無歯領域28aが上を向き、有歯領域28bが下を向いた状態に設定されている。
In the
このような構成とすれば、可動アーム15aに対しペダルが180度回転するごとに初段ギア28も180度回転し、初段ギア28のギア面の有歯領域28bが回転ロッド24に設けられた二つの終段ギア37,38に交互に噛合するため、ペダルが180度回転するごとに回転ロッド24は正転・逆転を反復する。即ち、初段ギア28の有歯領域28bを、二つの終段ギア37,38に交互に噛合させることによって回転ロッド24を正転・逆転させるので、ペダル17の回転に応じて確実に反転動作を行うことができ、耐久性にも優れている。
With such a configuration, each time the pedal rotates 180 degrees with respect to the
また、この反転機構39は、初段ギア28及び二つの終段ギア37,38とからなる簡素な構造であり、初段ギア28の少なくとも一部を可動アーム15a内に配置することも可能であるため、小型化、軽量化を図ることができる。その他の部分の構造や機能などは、前述した自転車用駆動構造10と同様である。
Further, the reversing
次に、図13,図14を参照して、本発明の第3実施形態について説明する。図13は本発明の第3実施形態である自転車用駆動構造を使用した自転車の一部省略側面図、図14は図13に示す自転車用駆動構造の機能を示す概略図である。なお、図13,図14において図1〜図10と同符号を付している部分は、前述した自転車用駆動構造10の構成部分と同じ機能を有する部分であり、説明を省略する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a partially omitted side view of a bicycle using the bicycle drive structure according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a schematic view showing the function of the bicycle drive structure shown in FIG. In FIGS. 13 and 14, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 10 are parts having the same functions as the constituent parts of the
図13,図14に示すように、自転車BYに使用された自動車駆動構造50は、右ペダル17及び左ペダル18の空転を防止するためのペダル保持手段として、ワイヤ49と複数の滑車45,46,47と、を設けている。ワイヤ49の両端部は、右ペダル17の回転部17b及び左ペダル18の回転部18bにそれぞれ設けられた接続部17c,18cに、スプリング49sを介して係止されている。また、複数の滑車45,46,47は、ワイヤ49の中央部分を移動可能に保持するため自転車BYの一部に回動自在に軸支されている。二つの滑車45,46は自転車BYの後輪車軸(図示せず)の左右に当該後輪車軸と同軸上に配置された支軸43に回転自在に取り付けられ、サドル41を支える支柱42と後輪車軸とを連結する支持部材44の上端付近に設けられた支軸48に滑車47が回転自在に取り付けられている。さらに、ワイヤ49は、図14に示すように、二つの滑車45,46及び一つの滑車47に略W字状をなすように掛け渡されている。
As shown in FIGS. 13 and 14, the
このような構成とすれば、右ペダル17及び左ペダル18はワイヤ49によって互いに拘束されるので、停止中や駐輪中などに左右ペダル18,17が空転して、予め設定されたクランクアーム15,16の回転運動と伸縮動作との規則性が崩れるのを防止することができる。一方、左右ペダル18,17のクランク運動に伴い、ワイヤ49は滑車45,46,47を介してその長手方向に往復移動するので、走行中の左右ペダル18,17を踏み込み動作に支障は生じない。
With such a configuration, the
また、ワイヤ49の両端部と、右ペダル17及び左ペダル18の接続部17c,18cとの間にはスプリング49sが配置されているので、右ペダル17及び左ペダル18はワイヤ49の張力に逆らって若干回転可能である。従って、走行中の踏み込み時に必要となる左右ペダル18,17の姿勢変化にも対応することができる。本実施形態では、可撓性を有する張力伝達部材としてワイヤ49を使用しているが、これに限定するものではないので、例えば、チェーン、線材、紐状体などを使用することもできる。また、滑車45,46,47の位置も限定しないので、図13で示す位置以外の場所に取り付けることができる。
Further, since
本発明は、軽快車、実用車、スポーツ車などの各種自転車の駆動機構として広く利用することができる。 The present invention can be widely used as a drive mechanism for various bicycles such as light vehicles, utility vehicles, and sports vehicles.
10,40,50 自転車用駆動構造
11 ボトムブラケット
12 クランク軸
13 チェーンリング
14 チェーン
15,16 クランクアーム
15a,16a 可動アーム
15b,16b 固定アーム
15c,22 溝部
15d 凹部
15s 貫通孔
15t 係止溝
15x 基端壁部
17 右ペダル
18 左ペダル
17a,18a ペダル軸
17b,18b 回転部
17c,18c 接続部
19 反転機構
19a,20a カバー
21 雌ネジ部
23 ボール
24 回転ロッド
24a,24b,37,38 終段ギア
24f 拡径部
25 回転スライダ
26 雄ネジ部
27 突条部
28 初段ギア
28a 無歯領域
28b 有歯領域
29,30 中段ギア
29a,30a 支軸
29b,30b 傘歯部
29s,30s 平歯部
31,35 軸受け
32 ナット
41 サドル
42 支柱
43,48 支軸
44 支持部材
45,46,47 滑車
49 ワイヤ
49s スプリング
BY 自転車
Q ペダルの回転軌跡
R 進行方向
10, 40, 50
Claims (6)
前記クランクアームが、クランク軸に取り付けられた筒状の固定アームと、前記固定アーム内に軸心方向にスライド可能に挿入された筒状の可動アームと、前記可動アームの先端側に軸支されたペダルと、前記可動アームの略軸心上に回転可能に保持された回転ロッドと、前記回転ロッドと前記固定アームとを螺合させるネジ機構と、前記ペダルの踏み込み動作に伴って前記クランク軸が180度回転するごとに前記回転ロッドを正転・逆転させる反転機構と、を備えたことを特徴とする自転車用駆動構造。 A driving structure for a bicycle in which a crank arm periodically expands and contracts in the direction of the rotation radius as the pedal is depressed during traveling,
The crank arm is pivotally supported on the distal end side of the movable arm, a cylindrical fixed arm attached to the crankshaft, a cylindrical movable arm inserted in the fixed arm so as to be slidable in the axial direction. A pedal, a rotating rod rotatably held on a substantially axial center of the movable arm, a screw mechanism for screwing the rotating rod and the fixed arm, and the crankshaft as the pedal is depressed. A bicycle drive structure, comprising: a reversing mechanism for rotating the rotating rod forward and reverse each time the motor rotates 180 degrees.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008244778A JP2010076512A (en) | 2008-09-24 | 2008-09-24 | Driving structure for cycles |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108674564A (en) * | 2018-07-05 | 2018-10-19 | 张家港川梭车业有限公司 | A kind of bicycle tramples device |
CN112437737A (en) * | 2018-07-18 | 2021-03-02 | 费利克斯·施密特 | Crank drive with cyclic variation of the length of the active lever |
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2008
- 2008-09-24 JP JP2008244778A patent/JP2010076512A/en not_active Withdrawn
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US11993342B2 (en) | 2018-07-18 | 2024-05-28 | Felix Schmidt | Crank drive with periodic change of effective lever length |
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