JP2013086535A - Weighted bicycle crank arm, and crank arm mounting weight - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自転車本体を挟んで回転可能に軸着される一組のクランクアームにおける一方のクランクアームに錘を取り付けた、錘付き自転車用クランクアーム及び一組のクランクアームにおける一方のクランクアームに取り付けられるクランクアーム取付用錘に関する。 The present invention relates to a bicycle crank arm with a weight and one crank arm in a set of crank arms, in which a weight is attached to one crank arm in a set of crank arms rotatably mounted with a bicycle body interposed therebetween. The present invention relates to a weight for attaching a crank arm.
従来、一組のクランクアームは、回転中心に対して対称となるように設計されている。すなわち、一組の自転車のクランクアームに取り付けられるペダルの回転直径を運転者の体格に依る運動範囲に適合させている。
このような従来の一組の自転車のクランクアームにおいて、一方のクランクアームを一回転(360°回転)させる場合に、一方のクランクアームのペダルに加えられた踏力の影響の変化について、走行中のペダル位置に応じて説明する。
Conventionally, a set of crank arms is designed to be symmetric with respect to the center of rotation. That is, the rotation diameter of the pedal attached to the crank arm of a pair of bicycles is adapted to the range of motion depending on the driver's physique.
In such a conventional pair of bicycle crank arms, when one crank arm is rotated once (360 ° rotation), the change in the influence of the pedaling force applied to the pedal of one crank arm A description will be given according to the pedal position.
ここで、一方のクランクアームにおいて、時計回りに一方のクランクアームを回転させたときの、ペダル位置に応じた運転者の踏力の影響の変化について図5を参照して説明する。図5では、便宜的に、ペダルの軌跡に沿って描かれる円を、垂線を基準として半時計回り方向に45°間隔で8つのブロック((1)ブロック〜(8)ブロック)に分割している。ここでは、従来の一般的な一組のクランクアームのペダルが、この(1)ブロック〜(8)ブロック間を半時計回りにペダルが移動する場合を想定して説明する。 Here, the change in the influence of the driver's pedaling force according to the pedal position when one crank arm is rotated clockwise in one crank arm will be described with reference to FIG. In FIG. 5, for convenience, the circle drawn along the pedal trajectory is divided into eight blocks ((1) blocks to (8) blocks) at 45 ° intervals in the counterclockwise direction with respect to the vertical line. Yes. Here, description will be made on the assumption that the pedals of a pair of conventional crank arms move counterclockwise between the blocks (1) to (8).
運転者の踏力は、一方のクランクアームのペダルが(1)〜(4)ブロックにあるときは、駆動力として走行に寄与するが、一方のクランクアームのペダルが(5)〜(8)ブロックにあるときは、抵抗として働くものである。そして、一方のクランクアームのペダルが(8)ブロックから(1)ブロックへの過渡状態にあるときは、他方のクランクアームのペダルは(4)ブロックから(5)ブロックへの過渡状態となり、駆動力が低下する。このため、一方のクランクアームを、さらに、自転車を前進させる方向(駆動方向)へ回転させるためには、大きな踏力が要求されることがわかる。 The pedaling force of the driver contributes to driving as a driving force when the pedal of one crank arm is in the blocks (1) to (4), but the pedal of one crank arm is in the blocks (5) to (8). When it is, it works as a resistance. When the pedal of one crank arm is in the transition state from the block (8) to the block (1), the pedal of the other crank arm is in the transition state from the block (4) to the block (5) and driven. Power is reduced. For this reason, it can be seen that a large pedaling force is required to rotate one crank arm further in the direction in which the bicycle is advanced (drive direction).
通常の平坦地や下り坂を走行する場合、それまでの踏力により得られた回転慣性力(回転を持続させようとする力)を利用できることや、自転車の走行方向に働く重力が分力することにより、少ない踏力で走行が可能であるため、前記したような駆動力の低下は特に問題とはならない。
その一方で、ギアクランクは、本来、回転バランスが悪く回転慣性力を受けにくい形状である。特に、登坂時のようなゆっくりとした回転時(登坂低速走行時)においては、ギアクランクの回転角速度が小さくなることで回転慣性力が不足してしまい、クランクアームが、ペダルに対して入力しやすい位置まで到達しづらくなるという弱点があった。また、特に脚力の少ない運転者は、静止時から自転車を始動する際に、自らペダルを、ペダルに対して入力しやすい位置まで動かしてから踏み込むなどして、足にかかる負担を減らす工夫をする必要があった。
When driving on normal flat ground or downhill, you can use the rotational inertia force (force to keep the rotation) obtained by the treading force so far, and the gravity acting in the direction of the bicycle can be divided Thus, since it is possible to travel with less pedaling force, the reduction in driving force as described above is not particularly problematic.
On the other hand, the gear crank originally has a shape with poor rotation balance and is difficult to receive a rotational inertia force. In particular, during slow rotation such as when climbing (during low-speed climbing), the rotational angular force of the gear crank decreases and the rotational inertia force becomes insufficient, and the crank arm inputs to the pedal. There was a weak point that it was difficult to reach an easy position. In addition, especially for drivers with low leg strength, when starting a bicycle from a standstill, try to reduce the burden on the foot by moving the pedal to a position where it can be easily input to the pedal and then stepping on the bicycle. There was a need.
この問題に鑑み、例えば特許文献1では、図6に示すように、回転自在にペダルが軸着された重量の軽い第1クランクアーム111と、この第1クランクアーム111と180°周期の同位相で、回転自在にペダルが軸着された重量の重い第2クランクアーム112と、を備え、第1クランクアーム111は、この第1クランクアーム111のペダル113の取付部と、自転車B本体の回転軸と、第2クランクアーム112のペダル113の取付部の、それぞれの中心を通る仮想的な直線に沿って設けられ、第2クランクアーム112は、この第2クランクアーム112のペダル113の取付部と自転車B本体の回転軸との間で、仮想的な直線に対して、自転車を前進させる回転方向と反対側に突出するように屈曲しており、第1クランクアーム111と第2クランクアーム112とは、無負荷で静的な状態において、垂線に対して、回転方向にそれぞれ20°から30°傾斜した位置で釣り合っている構成とした一組のクランクアーム100が提案されている。
In view of this problem, for example, in
特許文献1に記載の一組のクランクアーム100では、第2クランクアーム112を、ペダル位置における慣性質量が、第1クランクアーム111のペダル位置における慣性質量よりも、50gから260g、さらに好ましくは、100gから160g重くなるように形成している。そして、ペダル位置における慣性質量の差を設ける最も簡便な方法の一つとして、第1クランクアーム111と第2クランクアームをそれぞれ比重の異なる金属で形成する(例えば、第1クランクアーム111をアルミニウム製とし、第2クランクアーム112を鉄製とする)ことが提案されている。
In the set of
このような特許文献1に記載の一組のクランクアーム100は、第1クランクアーム111と第2クランクアーム112とのモーメント(回転を生じさせる力)に差をつけることによって、無負荷で静止した状態での第1クランクアーム111と第2クランクアーム112との釣り合い位置が常に一定の位置になるようにすることで、運転者がペダルに対して入力しづらい位置をなくして、運転者の踏力の一部を補填するものである。
The set of
また例えば、特許文献2には、自転車の後輪のハブに、このハブとともに車輪を回転させるフライホイールを設けることで、走行時において、ギアクランクの回転慣性力を補助する自転車のアクスル装置が開示されている。
Further, for example,
しかしながら、前記した特許文献1に記載の一組のクランクアーム100では、図5に示すように、第2クランクアーム112を、この第2クランクアーム112のペダル113の取付部と自転車B本体の回転軸との間で、仮想的な直線に対して、自転車Bを前進させる回転方向と反対側に突出するように屈曲させている。ところが、一般的な自転車は、左右のクランクアームが略直棒状に形成されているのが通常であるため、図5に示した第2クランクアーム112のような屈曲した形状のクランクアームは、ユーザに受け容れられにくいという実情がある。
However, in the set of
また、前記した釣り合い位置の条件を満たせば第2クランクアーム112の形状を自由に設定できる一方で、最も適した形状を設定するためには、実際に様々なパターンのクランクアームを製造するとともに自転車に実装して走行実験をすることによって、客観的なデータの収集をする必要がある。しかし、これには膨大な手間と時間がかかってしまう。また、パターンの数だけ型が必要となるため、費用が高額となってしまう。このように、第2クランクアーム112の形状を設定するまでの時間的・経済的負担が大きかった。
In addition, the shape of the
また、前記した特許文献1に記載の一組のクランクアーム100のように、第1クランクアーム111と第2クランクアーム112とを異素材で形成することは一般的でなく、このような構成とすることで、ユーザにさらに外観上の違和感を与えるおそれがある。その一方で、第1クランクアーム111と第2クランクアーム112とを同素材(例えばアルミニウム)で形成すると、外観上の違和感は軽減されるものの、第1クランクアーム111と第2クランクアーム112とのモーメント差が少なくなる結果、ギアクランク全体としての回転慣性力が低下してしまうため、運転者の踏力を十分に補填することができない。
Further, unlike the set of
特に、現在、市場に広く流通する後輪に外装の多段階変速ギアを導入した自転車は、チェーンの長さがシングルギア用のチェーンよりも長くなることに加え、ディレーラ等の部品を用いる必要があることから、シングルギアの自転車に比べて、回転慣性力に対して抵抗となる要素(機械的な負荷)が多い。このような多段階変速ギア付きの自転車に、前記した特許文献1に記載の一組のクランクアーム100を適用する場合、機械的な負荷による回転慣性力の減少分を補うために、第1クランクアーム111と第2クランクアーム112とのモーメント差をより大きくする必要があるが、前記したように、ユーザに外観上の違和感を与えることなく、十分なモーメント差を得ることが困難である。
In particular, bicycles with exterior multi-stage transmission gears installed on the rear wheels that are currently widely distributed on the market need to use parts such as derailleurs in addition to the chain length being longer than single gear chains. For this reason, there are more elements (mechanical loads) that are resistant to rotational inertial force than single-gear bicycles. When the set of
また、前記した特許文献2に記載の自転車のアクスル装置は、走行時において、後輪のハブに取り付けたフライホイールが、ハブと共に駆動方向に回転することで生じた回転慣性力をハブに伝えて、後輪を駆動方向に回転させる力を補助することで、ギアクランクの回転慣性力を間接的に補助するものであるため、自転車の始動時や登坂低速走行時において運転者の足にかかる負担を軽減することができない。また、ギアクランクの回転慣性力を効果的に向上させるためには、フライホイールをある程度大きく設計する必要がある。しかし、後輪に大きな円板状のフライホイールが設けられることで、ユーザに外観上の違和感を与えるおそれがあった。
In addition, the bicycle axle device described in
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、第一には、特に自転車の始動時や登坂低速走行時において運転者の踏力の一部を補填することができ、第二には、既存の自転車と比較して外観上の違和感を生じさせにくい錘付き自転車用クランクアームを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and firstly, a part of the driver's pedaling force can be compensated particularly at the time of starting a bicycle or traveling at a low speed on an uphill. An object of the present invention is to provide a bicycle crank arm with a weight that is less likely to cause an uncomfortable appearance in comparison with existing bicycles.
前記課題を解決した請求項1に記載の錘付き自転車用クランクアームは、自転車本体を挟んで回転自在に軸着され、互いに180°位置をずらしてペダルがそれぞれ取り付けられた一組のクランクアームと、この一組のクランクアームにおける一方のクランクアームの基端側に、この一方のクランクアームの回転に伴って回転するように取り付けられる錘と、を備えた錘付き自転車用クランクアームであって、前記錘は、無負荷で静的な状態において、その重心位置が、前記一組のクランクアームの回転中心を通る垂線上における前記回転中心よりも下側に位置しており、前記一組のクランクアームは、無負荷で静的な状態において、前記垂線に対し、自転車を前進させる回転方向にそれぞれ所定角度傾斜した位置で釣り合っていることを特徴とする。
The bicycle crank arm with a weight according to
このような構成によれば、錘付き自転車用クランクアームにおいて、錘が、無負荷で静的な状態において、その重心位置が、一組のクランクアームの回転中心を通る垂線上において、回転中心よりも下側に位置するように、一方のクランクアームに取り付けられているため、錘に、回転中心を通る垂線上に重心位置を移動させようとするモーメントが常に働くことになる。したがって、このような錘を一方のクランクアームに取り付けることで、一方のクランクアームと他方のクランクアームのモーメントに差をつけることができる。これにより、一組のクランクアームが、無負荷で静的な状態において、常に一定の位置で釣り合うこととなる。より詳しくは、一組のクランクアームが、無負荷で静的な状態において、垂線に対し、互いに、自転車を前進させる回転方向にそれぞれ所定角度傾斜した位置で釣り合うこととなる。 According to such a configuration, in a bicycle crank arm with a weight, when the weight is in a static state with no load, the position of the center of gravity is above the rotation center on a perpendicular line passing through the rotation center of the pair of crank arms. Since it is attached to one crank arm so as to be located on the lower side, a moment for moving the position of the center of gravity on the vertical line passing through the center of rotation always acts on the weight. Therefore, by attaching such a weight to one crank arm, it is possible to make a difference between the moments of one crank arm and the other crank arm. Thereby, a set of crank arms is always balanced at a fixed position in a static state with no load. More specifically, in a static state with no load, a set of crank arms is balanced with respect to the vertical line at positions inclined by a predetermined angle in the rotational direction in which the bicycle is advanced.
これによれば、運転者がクランクアームに取り付けられたペダルに踏力を伝えにくい位置をなくすことができる。例えば、自転車の始動時において、運転者がペダルに入力しやすい位置に、錘が取り付けられていない側のクランクアーム(他方のクランクアーム)のペダルを位置させることができる。 According to this, it is possible to eliminate a position where it is difficult for the driver to transmit the pedaling force to the pedal attached to the crank arm. For example, when starting a bicycle, the pedal of the crank arm (the other crank arm) on which the weight is not attached can be positioned at a position where the driver can easily input the pedal.
また、例えば、自転車の始動後に、他方のクランクアームがペダルに対して入力しづらい位置に到達したときに、それまでの他方のクランクアームへの入力によって得られた回転力により、一方のクランクアーム及び錘に回転慣性力を伝えることができるので、一方のクランクアームに自転車を前進させる回転方向への回転力が発生する。そして、この回転力により、相対的に、他方のクランクアームのペダルを回転させて、ペダルに対して入力しづらい位置を通過させることができる。
また、一方のクランクアーム及び錘は、自転車を前進させる回転方向に加速しながら回転していくことにより、一方のクランクアームの抵抗が最も大きくなる位置を通過して、他方のクランクアームの漕ぎ出し位置まで到達するので、一方のクランクアームのペダルに対して入力しづらい位置をなくすことができる。さらに、一方のクランクアームが漕ぎ出し位置に到達すると、錘が自重により釣り合い位置に戻ろうとするため、錘に自転車を前進させる回転方向への回転力が発生し、この回転力により、一方のクランクアームを、自転車を前進させる回転方向に回転させることができる。このため、運転者の踏力の一部を補填することができる。
以上のように、このような構成によれば、登坂低速走行時などのギアクランクの回転慣性力が低下するときであっても、自転車をこぎやすくすることができるため、運転者の足の負担を軽減することができる。
Further, for example, when the other crank arm reaches a position where it is difficult to input to the pedal after starting the bicycle, one crank arm is caused by the rotational force obtained by the input to the other crank arm so far. In addition, since the rotational inertia force can be transmitted to the weight, a rotational force in the rotational direction that causes the bicycle to move forward on one crank arm is generated. And by this rotational force, the pedal of the other crank arm can be relatively rotated to pass the position where it is difficult to input to the pedal.
In addition, one crank arm and the weight rotate while accelerating in the rotational direction for moving the bicycle forward, so that one crank arm passes through a position where the resistance of the crank arm becomes the largest, and the other crank arm is pulled out. Since the position reaches the position, it is possible to eliminate the position where it is difficult to input to the pedal of one crank arm. Further, when one crank arm reaches the rowing position, the weight tends to return to the balance position due to its own weight, and thus a rotational force is generated in the rotational direction that causes the bicycle to move forward. The arm can be rotated in the direction of rotation that advances the bicycle. For this reason, a part of the driver's pedaling force can be compensated.
As described above, according to such a configuration, even when the rotational inertia force of the gear crank is reduced when traveling at a low speed on an uphill or the like, it is possible to easily ride a bicycle. Can be reduced.
さらに、錘を一方のクランクアームの基端側に取り付けたことにより、このような錘を備えない既存の一組のクランクアームを備えた自転車と比較したときの外観上の違和感を生じにくくすることができる。すなわち、一般的なタウン用自転車において、他方のクランクアームの基端側にはスプロケットが軸着されているのが通常であり、ユーザは、クランクアームの基端側に何らかの部品が取り付けられている様子を見慣れていることが多いことから、一方のクランクアームに錘を設けたとしても外観に与える影響は小さいといえる。これは、前記した特許文献1または特許文献2に記載の技術のように、左右のクランクアームの形状を異ならせたり、後輪のハブにフライホイールを設けたりする場合と比較しても明らかである。このように、錘付き自転車用クランクアームによれば、一般的なタウン用自転車と比較したときの外観上の違和感を生じにくくすることができる。
Furthermore, by attaching a weight to the base end side of one crank arm, it is less likely to cause an uncomfortable appearance when compared to a bicycle equipped with an existing set of crank arms not equipped with such a weight. Can do. That is, in a general town bicycle, a sprocket is usually mounted on the base end side of the other crank arm, and a user has some component attached to the base end side of the crank arm. Since many people are familiar with the situation, it can be said that even if a weight is provided on one crank arm, the influence on the appearance is small. This is clear even when compared with the case where the shape of the left and right crank arms is different or a flywheel is provided on the hub of the rear wheel, as in the technique described in
また、請求項2に記載の錘付き自転車用クランクアームは、請求項1に記載の錘付き自転車用クランクアームにおいて、前記錘は、略円板状部材であり、その中心を通る線で二分したときの一方の領域と他方の領域とが重量差を有するように形成されていることを特徴とする。
The bicycle crank arm with a weight according to
このような構成によれば、簡素な構成により、錘の重心位置を、一組のクランクアームの回転中心の位置とずらすことができるので、錘付き自転車用クランクアームの製造が容易であり、製造コストを低減することができる。
また、錘付き自転車用クランクアームにおいて、錘を略円板状部材としたことにより、錘の回転バランスが良好となる。このため、走行時において、錘自体の回転慣性力を良好に得ることができる。そして、この錘自体の駆動方向の回転慣性力が一方のクランクアームに伝えられることで、一方のクランクアームの駆動方向の回転慣性力を補助することができ、ひいては、一組のクランクアーム全体の駆動方向の回転慣性力を補助することができる。
さらに、錘を、略円板状部材としたことにより、一方のクランクアームの基端部に錘を取り付けた様子が、一般的なタウン用自転車において、他方のクランクアームに基端部にスプロケットを取り付けた様子と外観において近似させることができるので、外観上の違和感をより生じさせにくくすることができる。
According to such a configuration, the center of gravity of the weight can be shifted from the position of the center of rotation of the pair of crank arms with a simple configuration, so that it is easy to manufacture a bicycle crank arm with a weight, Cost can be reduced.
In addition, in the bicycle crank arm with the weight, the weight is a substantially disk-shaped member, so that the rotation balance of the weight is good. For this reason, during running, the rotational inertia force of the weight itself can be obtained satisfactorily. Then, the rotational inertia force in the driving direction of the weight itself is transmitted to one crank arm, so that the rotational inertia force in the driving direction of one crank arm can be assisted. The rotational inertia force in the driving direction can be assisted.
Furthermore, since the weight is a substantially disk-like member, the weight is attached to the base end of one crank arm. In a typical town bicycle, a sprocket is attached to the base end of the other crank arm. Since it can be approximated in appearance and appearance, it is possible to make it more difficult to produce a sense of incongruity in appearance.
また、請求項3に記載の錘付き自転車用クランクアームは、請求項2に記載の錘付き自転車用クランクアームにおいて、錘は、前記一方の領域または前記他方の領域のいずれかに、その表面の一部が切り欠かれてなる切欠部を備えることを特徴とする。
Further, the bicycle crank arm with a weight according to
このような構成によれば、錘付き自転車用クランクアームにおいて、錘は、例えば、一方の領域に、その表面の一部が切り欠かれてなる切欠部を備えることにより、一方の領域と他方の領域とに重量差が生じるため、一方のクランクアームに取り付けられたときに、錘の重心位置と一組のクランクアームの回転中心とがずれることになる。これによって、一組のクランクアームの釣り合い位置を垂線に対して、自転車を前進させる回転方向に所定角度傾斜した位置上にずらすことができる。
また、構成が簡素であるため、製造が容易であり、製造コストを低減することができる。
According to such a configuration, in the bicycle crank arm with the weight, the weight includes, for example, a cutout portion in which a part of the surface is cut out in one region, so that one region and the other Since there is a weight difference between the regions, the center of gravity position of the weight and the center of rotation of the pair of crank arms are shifted when attached to one crank arm. Accordingly, the balance position of the pair of crank arms can be shifted to a position inclined by a predetermined angle in the rotational direction in which the bicycle is advanced with respect to the vertical line.
Further, since the configuration is simple, the manufacturing is easy and the manufacturing cost can be reduced.
また、請求項4に記載の錘付き自転車用クランクアームは、請求項2または請求項3に記載の錘付き自転車用クランクアームにおいて、前記錘は、外周縁部が断面視円弧状に形成されていることを特徴とする。
The bicycle crank arm with a weight according to
このような構成によれば、錘付き自転車用クランクアームにおいて、錘の空気抵抗を減ずることができるので、錘を一方のクランクアームの回転に伴ってより回転させやすくなり、錘自体の回転慣性力をより得やすくなる。 According to such a configuration, in a bicycle crank arm with a weight, the air resistance of the weight can be reduced, so that it becomes easier to rotate the weight with the rotation of one crank arm, and the rotational inertial force of the weight itself. It becomes easier to obtain.
また、本発明は、自転車本体を挟んで回転自在に軸着され、先端側に、互いに180°位置をずらしてペダルがそれぞれ取り付けられた一組のクランクアームにおける一方のクランクアームの基端側に、この一方のクランクアームの回転に伴って回転するように取り付けられるクランクアーム取付用錘であって、当該クランクアーム取付用錘は、その中心を通る線で二分したときの一方の領域と他方の領域とが重量差を有するように形成されており、無負荷で静的な状態において、その重心位置が、前記一組のクランクアームの回転中心の下側に位置するとともに前記一組のクランクアームの前記回転中心を通る垂線上に位置し、かつ、その中心と前記重心位置とを通る線が、前記一方のクランクアームの基端部と先端部とを結んだ線に対し、所定角度傾斜するように前記一方のクランクアームの前記基端部に取り付けられていることを特徴とする。
かかる構成によれば、既存の自転車に取り付けることで、請求項1に係る発明において説明したような作用が得られるため、既存の自転車を乗りやすくすることができる。
In addition, the present invention is provided on the base end side of one crank arm in a set of crank arms that are pivotally mounted with a bicycle body interposed therebetween and are shifted 180 ° from each other on the front end side. A crank arm mounting weight that is mounted so as to rotate in accordance with the rotation of the one crank arm, the crank arm mounting weight being divided into two regions by a line passing through the center of the crank arm mounting weight. The center of gravity position is located below the rotation center of the set of crank arms and the set of crank arms in a static state with no load. The line passing through the center of rotation and the center of gravity and the center of gravity is connected to the line connecting the base end portion and the tip end portion of the one crank arm. Characterized in that it the attached to the base end portion of one of the crank arm so that a predetermined angle tilt.
According to such a configuration, the action as described in the first aspect of the invention can be obtained by attaching to an existing bicycle, so that it is possible to easily ride the existing bicycle.
本発明の錘付き自転車用クランクアームによれば、自転車の始動時や登坂低速走行時に、運転者がペダルに入力しやすくすることができる。また、本発明の錘付き自転車用クランクアームによれば、錘自体の回転慣性力により、一方のクランクアームの回転慣性力を補助することができ、ひいては、一組のクランクアームの回転慣性力を補助することができる。このように、本発明の錘付き自転車用クランクアームによれば、運転者の踏力の一部を補填することができ、運転者の足にかかる負担を軽減することができる。
また、本発明の錘付き自転車用クランクアームによれば、錘を一方のクランクアームに取り付けたことにより、既存の自転車と比較して外観上の違和感を生じにくくすることができる。
さらに、本発明の錘付き自転車用クランクアームによれば、構成が簡素であるため、製造が容易であり、製造コストを削減することができる。
また、本発明のクランクアーム取付用錘によれば、既存の自転車に取り付けることで、既存の自転車を乗りやすくすることができる。
According to the bicycle crank arm with a weight of the present invention, it is possible to make it easier for the driver to input to the pedal when starting the bicycle or when traveling at a low speed on an uphill. Also, according to the bicycle crank arm with a weight of the present invention, the rotational inertia force of one crank arm can be assisted by the rotational inertia force of the weight itself, and as a result, the rotational inertia force of one set of crank arms can be reduced. Can assist. Thus, according to the bicycle crank arm with a weight of the present invention, a part of the driver's pedaling force can be compensated, and the burden on the driver's foot can be reduced.
Moreover, according to the bicycle crank arm with a weight of the present invention, the weight is attached to one of the crank arms, so that it is possible to make it difficult to produce an uncomfortable appearance in comparison with an existing bicycle.
Further, according to the bicycle crank arm with a weight of the present invention, since the configuration is simple, the manufacture is easy and the manufacturing cost can be reduced.
Moreover, according to the weight for attaching a crank arm of the present invention, it is possible to make it easier to ride an existing bicycle by being attached to the existing bicycle.
次に、本発明の実施形態に係る錘付き自転車用クランクアーム及びクランクアーム取付用錘の構成について、図1〜3を参照して説明する。 Next, the structure of the bicycle crank arm with weight and the crank arm mounting weight according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1に示すように、錘付き自転車用クランクアーム1は、自転車B本体を挟んで回転自在に軸着される右クランクアーム11及び左クランクアーム12(一組のクランクアーム)と、左クランクアーム12に、この左クランクアーム12の回転に伴って回転するように取り付けられている錘10(クランクアーム取付用錘)と、を備えている。なお、以下では、右クランクアーム11と、左クランクアーム12とを合わせて、「一組のクランクアーム」と表現する場合もある。
As shown in FIG. 1, a bicycle crank
図1,2に示すように、錘10は、ここでは、金属製の略円板状部材であり、その中心が、一組のクランクアームの回転中心C(図2参照)と同軸上に位置するように、左クランクアーム12の基端側に取り付けられている。したがって、ここでは、図2に示した一組のクランクアームの回転中心Cを通る線Lと、錘10の中心を通る線とは一致している。
錘10は、その中心を通る水平線で二分したときの一方の領域に、その表面の一部が切り欠かれてなる切欠部10aを備えるとともに、その中心付近に、錘10を左クランクアーム12の基端側に取り付けるための貫通孔状の取付部10b(図3参照)を備えている。
この錘10は、左クランクアーム12と自転車B本体との間に配置されており、左クランクアーム12の基端側に取り付けられた状態で、左クランクアーム12の回転に伴って回転するようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
The
切欠部10aは、錘10本体を、その中心を通る水平線で二分したときの一方の領域において、外周縁部から中心側へ所定幅寄った点を結んだ線と、錘10の中心を通る線と、取付部10bの外周縁部に沿った線と、で囲まれる領域が切り欠かれてなる。この切欠部10aを備えることにより、錘10は、その中心を通る線を挟んだ一方の領域が他方の領域よりも重量が小さくなっている。このため、錘10は、重心位置Gが、その中心を通る線を挟んだ他方の領域(切欠部1aが設けられない側)に位置している。ここで、錘10の重心位置Gとは、錘10が、無負荷で静的な状態において釣り合う位置を指すものである。
The
取付部10b(図3参照)は、前記したように貫通孔状であって、径が、後記する左クランクアーム12の本体取付部12aの径と略同等となっている。この取付部10bには、図3に示すように、自転車B本体から突出する回転軸20が挿通されている。
The mounting
図2に示すように、右クランクアーム11と左クランクアーム12は、略直棒状であって、ここでは、形状及び重量が等しく形成されている。また、図3に示すように、右クランクアーム11と左クランクアーム12は、基端側に、自転車Bへの取付部である、本体取付部11a,12aをそれぞれ有し、先端側に、ペダル13,13をそれぞれ取り付けるためのペダル取付部11b,12bをそれぞれ有している。また、右クランクアーム11と左クランクアーム12は、互いに、180°位置をずらして自転車Bに軸着されている。つまり、右クランクアーム11のペダル取付部11bに取り付けられるペダル13と、左クランクアーム12のペダル取付部11bに取り付けられるペダル13は、互いに、180°位置をずらして配置されている。
なお、本発明の実施形態では、図2の矢印方向に一組のクランクアームを回転させることにより、自転車Bが前進するものとする。
As shown in FIG. 2, the
In the embodiment of the present invention, it is assumed that the bicycle B moves forward by rotating a pair of crank arms in the direction of the arrow in FIG.
図3に示すように、本体取付部11a,12aは、貫通孔状に形成されており、その内部に自転車Bの本体から左右に突出した回転軸20がそれぞれ挿通されている。なお、図3では、本体取付部12aのみ図示し本体取付部11aを破線で示し、詳細な図示を省略しているが、本体取付部11aと本体取付部12aとは同一の構造であるので、ここでは、本体取付部12aを例にとって説明する。本体取付部12aは、その内部に、後記する回転軸20の先端部の一部を支持するための支持部12cを有している。支持部12cは、本体取付部12aの内部の一部を仕切る壁状に構成され、その中央付近に、回転軸20の先端側の形状に合致する貫通孔を有している。
As shown in FIG. 3, the main
図3に示すように、ペダル取付部11b,12bは、貫通孔状に形成され、表面に図示しない雌ねじ溝が設けられており、この雌ねじ溝にペダル13,13の内部を挿通する取付軸13aの先端に設けられた雄ねじ部が螺合される。このようにして、ペダル取付部11b,12bにペダル13,13がそれぞれ軸着されている。
As shown in FIG. 3, the
また、右クランクアーム11は、図3に示すように、基端側に、連結部材(図示せず)を介してスプロケット21が取り付けられている。なお、このスプロケット21は、ペダル13,13の駆動方向(自転車Bを前進させる方向)の回転力を、図示しないチェーンを介して、後輪(駆動輪)30(図1参照)のハブに軸着されたフリーホイール(いずれも図示せず)に伝えるものであり、適宜、公知のものが用いられる。このスプロケット21は、詳しくは図示しないが、リング状部材であって周面が鋸刃状となっており、この周面に図示しないチェーンが掛け渡されるようになっている。
Further, as shown in FIG. 3, the
一方、左クランクアーム12は、図3に示すように、基端側に、取付部材15を介して錘10を取り付けている。ここで、錘10の左クランクアーム12への取り付け方について説明する。
図3に示すように、取付部材15は、円筒部15aと、この円筒部15aの基端側から径方向外側に向かって延設されたフランジ部15bとにより構成されている。
円筒部15aは、外径が、取付部10bの径、及び、左クランクアーム12の本体取付部12aの径と略同等か若干小さく形成されている。また円筒部15aは、取付部材15は、内径が、回転軸20の先端側の径よりも大きく、高さが、取付部10bの厚さよりも大きく形成されている。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the left crank
As shown in FIG. 3, the
The
この取付部材15の円筒部15aを、錘10の取付部10bの一方側から挿入すると、取付部材15のフランジ部15bが左クランクアーム12における取付部10bの周囲に当接するとともに、円筒部15aの先端側の一部が、取付部10bの他方側から突出する。この取付部10bの他方側から突出した円筒部15aの先端側を、左クランクアーム12の本体取付部12aに自転車B本体側から挿入する。これにより、左クランクアーム12の本体取付部12aと取付部材15のフランジ部15bとにより錘10が挟持される。このようにして、錘10は、左クランクアーム12に取り付けられる。
When the
ここで、錘10は、その中心を通る線(回転中心Cを通る線L)を略水平に配置し、切欠部10aを中心に対し上側に配置し、その中心と重心位置Gを垂線A上に配置したときに、錘10の中心と重心位置Gとを通る線(垂線A)に対し、左クランクアーム12の本体取付部12aとペダル取付部12bとを結んだ線が、自転車Bを前進させる回転方向に20°〜30°傾斜するように、左クランクアーム12に取り付けられている。右クランクアーム11と左クランクアーム12とは、形状及び重量が等しく形成されているので、このように錘10が取り付けられた左クランクアーム12と右クランクアーム11とを、自転車B本体の回転軸20にそれぞれ軸着すると、無負荷で静的な状態において、それぞれ、自転車を前進させる回転方向に20°〜30°傾斜した位置で釣り合うこととなる。
Here, the
次に、錘10が取り付けられた左クランクアーム12の回転軸20への取り付け方について説明する。なお、回転軸20は、先端側が、基端側と比較して径が小さくなっており、その垂直断面形状が矩形状に形成されている。
左クランクアーム12を、取付部材15が取り付けられた側を内側にして、回転軸20の先端側を、取付部材15、支持部12cの順に挿通させる。この状態で、支持部12cを貫通した回転軸20の先端側から、この先端側の形状に合致するナット14を嵌合することにより、本体取付部12aを回転軸20に取り付けることができる。このようにして、左クランクアーム12を錘10と一体的に回転軸20に回転可能に軸着することができる。
Next, how to attach the
The
以上説明したような右クランクアーム11及び左クランクアーム12は、例えば、公知の一組のクランクアームを適宜用いることができる。なお、左クランクアーム12の本体取付部12aには、錘10が取り付けられているが、例えば、前記したような取付部材15を用いることで、本体取付部12aの構造を従来のものと変えることなく、錘10を取り付けることができる。よって、公知の一組のクランクアームをそのまま用いることができる。
As the
以上説明したように、錘10は、前記したように左クランクアーム12に取り付けられた状態で、その重心位置Gが、一組のクランクアームの回転中心Cと一致せず、かつ、回転中心Cを通る垂線A上に位置している。
As described above, when the
具体的には、錘10は、図2に示すように、無負荷で静的な状態において、その中心を通る線(回転中心Cを通る線Lと共通)が水平線上に位置し、切欠部10aを有する重量の小さい領域が回転中心Cよりも上側に位置し、重量の大きい領域が回転中心Cよりも下側に位置するように、左クランクアーム12に取り付けられている。
Specifically, as shown in FIG. 2, the
錘10は、無負荷で静的な状態において、重心位置Gが、一組のクランクアームの回転中心Cと一致せず、かつ、回転中心Cを通る垂線A上に位置するように左クランクアーム12に取り付けられているため、錘10には、常に、重心位置Gを、回転中心Cを通る垂線A上まで移動させようとするモーメントが働くことになる。つまり、無負荷で静的な状態においては、錘10は、常に図1,2に示したような姿勢をとることになる。
このように、錘10を左クランクアーム12に取り付けることで、右クランクアーム11と左クランクアーム12との重心位置を互いに異ならせ、回転中心Cに対し、下側に重心位置がくるようにすることで、いわゆる「やじろべえ」と同様の状態を作り出している。
In the static state with no load, the
In this way, by attaching the
つまり、本発明の錘付き自転車用クランクアーム1は、「やじろべえの力学」を応用することで、錘10を取り付けた左クランクアーム12と、右クランクアーム11とを、無負荷で静的な状態で、常に所定の位置、すなわち、垂線Aに対し、自転車Bを前進させる回転方向に所定角度θ1傾斜した位置、で釣り合うようにしたものである。
ここで、「無負荷で静的な状態」とは、タイヤが接地しておらず、錘10、右クランクアーム11及び左クランクアーム12がいずれも静止している状態であって、錘10、右クランクアーム11及び左クランクアーム12に負荷がかかっていない状態をいう。
In other words, the bicycle crank
Here, the “no load and static state” means that the tire is not grounded and the
なお、所定角度θ1は、例えば、自転車を前進させる方向に20°〜30°とすると好ましい。これは、所定角度θ1が20°未満であると、通常の自転車とほとんど相違がなくなり、運転者の踏力の一部を補填する効果が十分に得られない一方、所定角度θ1が30°を超えると、逆に左クランクアーム12のペダル13が踏み込みづらい位置にくるので、足の負担が過大となるためである。所定角度θ1を20°〜30°とすると、始動時において、運転者がペダル13に入力しやすくなるとともに、ペダル13を垂直に踏み込むことができるので、運転者の踏力をペダル13に有効に伝えることができ、好ましい。
For example, the predetermined angle θ 1 is preferably 20 ° to 30 ° in the direction in which the bicycle is advanced. This is because when the predetermined angle θ 1 is less than 20 °, there is almost no difference from a normal bicycle, and the effect of supplementing a part of the pedaling force of the driver cannot be sufficiently obtained, while the predetermined angle θ 1 is 30 °. This is because the
次に、錘10単体により得られるモーメントMo10について、錘10の具体的な寸法を例示して説明する。なお、一般的に、回転体αのモーメントMoαは、次の式〔1〕により求めることができる。
Next, the moment Mo 10 obtained by the
(数1)
Moα=W・D ・・・式〔1〕
(Equation 1)
Mo α = W · D (1)
式〔1〕において、“W”は、回転体αの質量であり、“D”は、回転体αの回転中心から重心位置までの距離である。そして、前記した式〔1〕において、回転体αの質量Wは、次の式〔2〕により求めることができる。 In Expression [1], “W” is the mass of the rotating body α, and “D” is the distance from the center of rotation of the rotating body α to the position of the center of gravity. And in above-mentioned formula [1], mass W of rotating body alpha can be calculated by the following formula [2].
(数2)
W=r2π×t×sg ・・・式〔2〕
(Equation 2)
W = r 2 π × t × sg (2)
式〔2〕において、“r”は、回転中心から回転体αの外周面までの距離、つまり、回転体αの半径であり、“t”は、回転体αの厚さであり、“sg”は、回転体αの素材の比重である。また、π≒3.14である。 In Expression [2], “r” is the distance from the center of rotation to the outer peripheral surface of the rotating body α, that is, the radius of the rotating body α, “t” is the thickness of the rotating body α, and “sg "" Is the specific gravity of the material of the rotating body α. Further, π≈3.14.
例えば、前記したような錘10を鉄(比重=7.9)で形成し、重さを約450gとする場合には、錘10の寸法を、例えば、外径r1を8.5cm、内径r2を7.5cm、厚さtを0.4cmと設定することができる。
For example, when the
次に、このような錘10により得られるモーメントMo10について、図4を参照しながら、以下に説明する。ここで、便宜上、図4に示すように、錘10を、仮想的にリング部10R、重心部10G、中心部10Cに分けたときに、モーメントが得られるのは、重心部10Gのみであると考えられる。つまり、リング部10Rと中心部10Cの重心位置Gは、それぞれ錘10の中心であると考えられるので、前記式〔1〕により、D=“0”となり、よって、モーメントは“0”となる。したがって、ここでは、重心部10Gのモーメントを錘10のモーメントMo10として求めることとする。
Next, the moment Mo 10 obtained by the
重心部10Gは、半径が7.5cmの半円部材から、この半円部材と同心円上にある半径が2.5cmの半円部材を除いた部分(図4において太枠で囲んだ部分)である。ここでは、半径が7.5cmの半円部材のモーメントと半径が2.5cmの半円部材のモーメントを個別に求めた上で、前者から後者を引き算することで、重心部10Gのモーメントを求めることとする。そして、半径が7.5cmの半円部材の重心位置Gは、錘10の中心からおよそ7割程度、外周縁部側に寄った位置と考えられるので、距離D=5.3と仮定することができ、半径が2.5cmの半円部材の重心位置Gは、錘10の中心からおよそ7割程度、外周縁部側に寄った位置と考えられるので、距離D=1.8cmと仮定することができる。
The center-of-
そして、前記式〔1〕,〔2〕により重心部10Gのモーメントは、およそ、1423.4(g・cm)となる。したがって、錘10のモーメントMo10は、1423.4(g・cm)となることがわかる。
Then, according to the equations [1] and [2], the moment of the center of
次に、このようなモーメントMo10が得られる錘10を、左クランクアーム12に取り付けた場合に、漕ぎ出し時において、右クランクアーム11のペダリングの負荷がどれだけ増加するのかを、錘10を取り付けていない状態で、左クランクアーム12のペダル13の質量がどれだけ増加するのかに置き換えて説明する。ここでは、一般的なタウン用の26インチ自転車の左クランクアームに錘10を設けた場合を例にとって説明する。
ここで、ペダリングの負荷は、無負荷で静的な状態から自転車を駆動させる漕ぎ出し時において、最も大きくなる。そして、左クランクアーム12に錘10を設けたことにより、漕ぎ出し時においては、常に、右クランクアーム11のペダル13を踏み込むことになる。
そして、左クランクアーム12に錘10を設けたことにより、右クランクアーム11を踏み下ろして左クランクアーム12を持ち上げるときの負荷は増加すると考えられる。
一方で、左クランクアーム12のペダル13が漕ぎ出し位置に到達したときは、錘10が自重により釣り合い位置に戻ろうとする力が働く、つまり、重力により左クランクアーム12が駆動方向に回転する力が補助されるので、ペダリングの負荷は増加しないと考えられる。
よって、左クランクアーム12に錘10を設けたことにより、運転者に与える影響を考慮する際には、ペダリングの負荷が最も大きい漕ぎ出し時において、右クランクアーム11のペダリングに与える影響を求めることで足りるといえる。
Next, how much the pedaling load of the
Here, the pedaling load becomes the largest when the bicycle is driven from a static state with no load. Since the
Then, by providing the
On the other hand, when the
Therefore, when the influence on the driver due to the provision of the
ペダリングに直接影響を与えるのは、錘10のモーメントMo10である。前記したように、錘10のモーメントMo10は、およそ1423.4(g・cm)である。一方、26インチ自転車のペダル13の回転中心から重心位置までの距離は、左クランクアーム12の本体取付部12aからペダル取付部12bまでの距離に相当し、一般的な26インチ自転車の場合、この距離はおよそ16.5cmとなる。なお、ここでは、錘10のモーメントMo10を、右クランクアーム11のペダル13が静止している状態から、運転者がペダル13を漕ぎ出すときのペダリングの負荷の増加分に置き換えるため、単位時間当たりの回転量ωは考慮しない。また、ペダル13の質量の増加分をWppとする。以上に基づくと、次の式〔3〕により、錘10のモーメントMo10を、左クランクアーム12のペダル13の質量の増加分に置き換えることができる。
It is the moment Mo 10 of the
(数3)
Moα=Wpp×16.5・・・式〔3〕
(Equation 3)
M oα = W pp × 16.5 (3)
式〔3〕によれば、左クランクアーム12に錘10を設けたことによる右クランクアーム11のペダリングの負荷は、左クランクアーム12のペダル13の重量を、およそ86g増加させたときのペダリングの負荷と同等であるとわかる。ここで、一般的な26インチ自転車に取り付けられるペダル1つ分の質量は、およそ160gであるので、これに、増加分の86gを足すと、ペダル1つ分の質量は、およそ246gとなる。ペダル1つ分の質量が246g程度の自転車は、実際に市場に流通しており、平均的な体力を有する成人であれば、難なく乗りこなすことができる範囲内である。以上から、左クランクアーム12に錘10を設けたことによる右クランクアーム11のペダリングの負荷の増加は、運転者にとって過度な負担とならない程度であるといえる。
According to the equation [3], the pedaling load of the
また、錘10を前記したようにおよそ450gと設定することで、左クランクアーム12に錘10を取り付けたときに、自転車B本体に対する左クランクアーム12側の重量がおよそ450g増えることになる。しかし、右クランクアーム11側にはそもそもスプロケット21や図示しないチェーン等の左クランクアーム12側には設けられない部材が配置されているため、その重量分を考慮すれば、自転車B本体に対する左右の重量差が過大となることはなく、左右の回転バランスを損なうことにはならない。したがって、このような錘10を設けたとしても、通常の自転車Bの走行速度における走行の支障にはならない。したがって、このような錘10を左クランクアーム12に取り付けることで、運転者に過度な負担を強いることなく、前記したような大きなモーメント質量による錘10自体の回転慣性力を効果的に得ることができる。
Further, by setting the
以下、図5及び適宜図2を参照して、本発明の実施形態に係る錘10を左クランクアーム12に設けた一組のクランクアームの動作について説明する。図5においては、説明の便宜上、ペダル13,13の軌道に沿って円を描き、円内を8つのブロックに等分している。
Hereinafter, with reference to FIG. 5 and FIG. 2 as appropriate, the operation of a set of crank arms in which the
図5(a)に示すように、錘10は、無負荷で静的な状態において、その重心位置が、一組のクランクアームの回転中心C(図2参照)と一致せず、かつ、回転中心Cを通る垂線A(いずれも図2参照)上に位置するように左クランクアーム12に取り付けられており、この状態で、右クランクアーム11と左クランクアーム12とは、垂線A(図2参照)に対して、それぞれ、自転車B(図1参照)を前進させる回転方向に、例えば、30°傾斜した位置で釣り合っている。なお、ここでは、一組のクランクアームは、時計回り(図2の矢印方向)に回転して自転車B(図1参照)を前進させるものとする。
As shown in FIG. 5 (a), the
右クランクアーム11に取り付けられたペダル13の漕ぎ出し位置は、自転車Bを前進させる回転方向に、20°〜30°前進した位置となるため、運転者の踏力をペダル13に伝えやすく、ペダル13をスムーズに漕ぎだすことが可能となる。
この状態で、運転者が右クランクアーム11に取り付けられたペダル13を踏み込むと、踏力により、徐々に回転力が発生する。一方、左クランクアーム12は、右クランクアーム11が時計回りに下方へ回転すると、右クランクアーム11の回転により、相対的に、円周方向に沿って時計回りに上方へ回転する。
The starting position of the pedal 13 attached to the
When the driver depresses the pedal 13 attached to the
図5(b)に示すように、右クランクアーム11がブロック(2)間をブロック(3)に向かって回転すると、相対的に、左クランクアーム12は、ブロック(6)間をブロック(7)に向かって回転する。ブロック(2)間は、右クランクアーム11に取り付けられたペダル13が、略垂直に踏み込まれるため、踏み込みの力が効率的に伝えられて回転力を増大させることができる。
As shown in FIG. 5B, when the
図5(c)に示すように、運転者が、右クランクアーム11に取り付けられたペダル13を踏み込み、ブロック(3)間をブロック(4)に向かって漕ぎ進めると、左クランクアーム12は、相対的に、ブロック(7)間をブロック(8)に向かって回転する。
ブロック(3)間もブロック(2)間と同様に、右クランクアーム11に取り付けられたペダル13が、略垂直に踏み込まれるため、踏み込みの力が効率的に伝えられて回転力を増大させることができる。
As shown in FIG. 5 (c), when the driver steps on the pedal 13 attached to the
As between the blocks (3), the pedal 13 attached to the
図5(b)及び図5(c)に示すように、右クランクアーム11に取り付けられたペダル13が、ブロック(2)及びブロック(3)間を通過する際に、右クランクアーム11に取り付けられたペダル13の踏力が最も大きくなり、最も回転力が大きくなる。
As shown in FIGS. 5B and 5C, the pedal 13 attached to the
続いて、図5(d)に示すように、運転者が、さらに右クランクアーム11に取り付けられたペダル13を踏み込み、ブロック(4)間をブロック(5)に向かって漕ぎ進めると、左クランクアーム12は、相対的に、ブロック(8)間をブロック(1)に向かって回転する。
Subsequently, as shown in FIG. 5 (d), when the driver further steps on the pedal 13 attached to the
右クランクアーム11がさらに回転して、右クランクアーム11に取り付けられたペダル13が図5(e)のa位置付近に到達すると、ペダル13をやや後方に向けて蹴りだすようになるため、運転者がペダル13に入力しづらくなり、回転力が減衰する。
これに代わって、図5(a)から図5(d)の各段階、特に、図5(b)から図5(d)段階で、運転者が右クランクアーム11のペダル13に入力して得られた回転慣性力、及び、錘10が左クランクアーム12とともに駆動方向に回転することにより得られた錘10の回転慣性力により、左クランクアーム12が、図5(e)に示す、a´位置からc´位置付近まで回転し、この回転により、相対的に、右クランクアーム11を、a位置からc位置付近まで回転させる。
このようにして、運転者がペダル13に対して入力しづらい位置をなくすことができる。
When the
Instead, the driver inputs to the
In this way, it is possible to eliminate a position where it is difficult for the driver to input to the
そして、図5(e)のc´位置付近から左クランクアーム12に取り付けられたペダル13を踏み込むと、この踏力により回転力が生じ、図5(f)、図5(g)、図5(h)に示すように、左クランクアーム12が自転車Bを前進させる回転方向に回転し、相対的に、右クランクアーム11を、自転車Bを前進させる回転方向に回転させる。
Then, when the pedal 13 attached to the left crank
このとき、図5(e)に示すように、左クランクアーム12がc´位置にあるとき、錘10の重心位置G(図2参照)が(1)の領域にあるため、錘10が、自重により、釣り合い位置(図5(a)参照)に戻ろうとして、駆動方向に回転していく。そして、この回転に連動して、左クランクアーム12が、駆動方向に回転することとなる。このように、運転者がペダル13に入力することにより得られる回転力に加えて、錘10が釣り合い位置に戻ろうとすることにより生じる回転力を利用して左クランクアーム12を駆動方向に回転させることができるので、運転者の踏力の一部を有効に補填することができる。
At this time, as shown in FIG. 5 (e), when the
このようにして、再び図5(a)に示すように、左クランクアーム12が漕ぎ出し位置に到達すると、左クランクアーム12が右クランクアーム11の抵抗となる状態は解消される。
そして、錘10及び左クランクアーム12が釣り合い位置に戻るとともに、右クランクアーム11が釣り合い位置に戻る、すなわち、漕ぎ出し位置に到達することとなるので、運転者は、再び、スムーズに漕ぎ出すことができる。このように、右クランクアーム11が釣り合い位置まで戻ることが、漕ぎ出し位置に到達することとなるので、漕ぎ出し位置までは踏力を加える必要がなくなり、自転車Bを漕ぎやすくすることができる。また、運転者がペダル13に対して踏力を伝えづらい位置は、慣性力で通過させることができるため、ペダル13を1回転させるときの駆動力の低下を抑えることができる。
In this manner, as shown in FIG. 5A again, when the
Then, the
以上説明した錘付き自転車用クランクアーム1によれば、次のような作用効果を得ることができる。
錘付き自転車用クランクアーム1によれば、一組のクランクアームが、無負荷で静的な状態において、垂線Aに対し、互いに自転車Bを前進させる回転方向に所定角度傾斜した位置で釣り合うため、特に、始動時や登坂低速走行時において、運転者がペダル13に入力しづらい位置をなくすことができる。
According to the crank crank
According to the bicycle crank
また、錘付き自転車用クランクアーム1によれば、錘10が左クランクアーム12の回転に伴って回転することにより得られた錘10自体の回転慣性力を、左クランクアーム12に伝えることで、一組のクランクアームの回転慣性力を補助することができる。ここで、錘10は、略円板状部材であるため、回転バランスが良好であり、回転慣性力をより効果的に得ることができる。
Further, according to the bicycle crank
より詳細に説明すると、現実の地球上における物体は、重力と慣性の2つの法則によって支配されている。この2つの法則に対応するように、錘10単体は、漕ぎ出し時において、右クランクアーム11のペダル13が自然に理想的な位置にくるようなバランスを実現する一方で、錘10それ自体にも、フライホイール効果が得られるような形状を選択して、一組のクランクアームの回転が持続しやすくなるような設計がなされている。つまり、錘10を略円板状部材とすることで、回転バランスが良好となり、回転時に重力の影響を受けにくくすることができるので、回転を持続させる力(回転慣性力)を有効に得ることができる。そして、この錘10自体の回転慣性力を左クランクアーム12に伝えることで、左クランクアーム12の回転慣性力を補助することができ、ひいては、一組のクランクアームの回転慣性力を補助することができるのである。
More specifically, objects on the real earth are governed by two laws: gravity and inertia. In order to correspond to these two laws, the
また、図1,3に示すように、錘10を左クランクアーム12の基端側に取り付けた様子は、右クランクアーム11の基端側にスプロケット21を取り付けた様子と外観上近似するため、錘10を左クランクアーム12に取り付けたことによる外観上の違和感を生じにくくすることができる。また、錘10は、錘10を形成する素材及び求めるモーメントに応じて、形状を一意に決めることができるため、製造が容易であり、製造コストを低減することができる。また、錘10は、運転者がペダル13に足を上げ下ろしするときの動線上にはないため、運転者が自転車Bを乗り降りする際や一時停止する際の足の上げ下ろしをスムーズに行うことができる。
As shown in FIGS. 1 and 3, the state in which the
以上、本発明の実施形態に係る錘付き自転車用クランクアーム1について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、錘10は、外周面を断面視円弧状に形成してもよい。これによれば、錘10の空気抵抗を少なくすることができるので、錘10の回転バランスをより良好にすることができる。その結果、錘10の駆動方向の回転慣性力をより効果的に得ることができる。
また、前記した実施形態では、回転バランスを重視して、錘10を略円板状部材として構成したが、これに限られるものではなく、無負荷で静的な状態において、重心位置Gが回転中心Cよりも下側に位置するようにできれば、その形状は問わない。例えば、錘10を半円状部材としてもよいし、錘10を矩形状やひし形に形成し、その中心よりも上側に切欠部を設けることとしてもよい。また、前記した実施形態では、錘10により回転慣性力を有効に得ることや右クランクアーム11に取り付けられるスプロケット21との外観上のバランスを考慮して錘10の寸法を設定したが、これに限られるものではなく、例えば、径を小さくして厚みを増やしてもよい。
さらに、前記した実施形態では、錘10を、錘付き自転車用クランクアーム1の構成要素として説明したが、これに限られるものではなく、錘10単体を流通させてもよいことはもちろんである。これによれば、既存の自転車に錘10を後付けすることで既存の自転車を乗りやすくすることができる。
As described above, the bicycle crank
In the above-described embodiment, the
Furthermore, although the
1 錘付き自転車用クランクアーム
10 錘(クランクアーム取付用錘)
10a 取付部
10b 切欠部
11 右クランクアーム
11a 本体取付部
11b ペダル取付部
12 左クランクアーム
12a 本体取付部
13 ペダル
13a 取付軸
20 回転軸
21 スプロケット
30 駆動輪
B 自転車
1 Crank arm for bicycle with
Claims (5)
前記錘は、無負荷で静的な状態において、その重心位置が、前記一組のクランクアームの回転中心を通る垂線上における前記回転中心よりも下側に位置しており、
前記一組のクランクアームは、無負荷で静的な状態において、前記垂線に対し、自転車を前進させる回転方向にそれぞれ所定角度傾斜した位置で釣り合っていることを特徴とする錘付き自転車用クランクアーム。 A pair of crank arms that are pivotally mounted with the bicycle body sandwiched therebetween and that are respectively attached to the distal end by shifting the position by 180 °, and the base end of one crank arm in the pair of crank arms A bicycle crank arm with a weight having a weight attached to the side to rotate with the rotation of the one crank arm,
In a static state with no load, the weight has a center of gravity located below the center of rotation on a perpendicular passing through the center of rotation of the set of crank arms,
The pair of crank arms are balanced at a position inclined at a predetermined angle with respect to the vertical direction in a rotational direction for advancing the bicycle in a static state with no load, respectively. .
当該クランクアーム取付用錘は、その中心を通る線で二分したときの一方の領域と他方の領域とが重量差を有するように形成されており、無負荷で静的な状態において、その重心位置が、前記一組のクランクアームの回転中心の下側に位置するとともに前記一組のクランクアームの前記回転中心を通る垂線上に位置し、かつ、その中心と前記重心位置とを通る線が、前記一方のクランクアームの基端部と先端部とを結んだ線に対し、所定角度傾斜するように前記一方のクランクアームの前記基端部に取り付けられていることを特徴とするクランクアーム取付用錘。 This one crank arm on the base end side of one crank arm in a set of crank arms that are pivotally mounted with the bicycle body interposed therebetween and are shifted 180 ° from each other on the distal end side. A crank arm mounting weight that is mounted to rotate with rotation of
The crank arm mounting weight is formed so that one region and the other region having a weight difference when divided by a line passing through the center thereof have a weight difference. Is located below the center of rotation of the set of crank arms and on a vertical line passing through the center of rotation of the set of crank arms, and a line passing through the center and the position of the center of gravity. For mounting a crank arm, wherein the crank arm is attached to the base end portion of the one crank arm so as to be inclined at a predetermined angle with respect to a line connecting the base end portion and the tip end portion of the one crank arm. Weight.
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