JP2016179711A - 足踏み式自転車 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の足踏み式自転車に比べて小さなトルクで容易に動かすことが可能な足踏み式自転車を提供する。【解決手段】足踏み式自転車１は、本体フレーム２と、環状のリム３ａおよびリム３ａの外周部に周方向に沿って設けられた複数のリム歯３ｂを有する車輪３と、一端に足踏みペダル５が設けられ、他端が車輪３の中心軸Ｒ１または中心軸Ｒ１の近傍における本体フレーム２に枢動可能に取り付けられたキックロッド６と、本体フレーム２に取り付けられたガイド部材７と、ガイド部材７にその中心軸に沿って摺動可能に係合し、足踏み動作によるキックロッド６の動きに連動して中心軸に沿って動くようにキックロッド６に係合した車輪駆動ロッド８とを備え、車輪駆動ロッド８は、足踏み動作によるキックロッド６の動きに連動してリム歯３ｂを車輪３の接線方向に押すことにより車輪３を回転駆動する駆動爪部を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、足踏み式自転車、より詳しくは、歩行に近い足踏み動作により走行可能な足踏み式自転車に関する。

従来、歩行に近い足踏み動作により走行可能な足踏み式自転車が知られている。この足踏み式自転車によって、回転漕ぎの自転車に比べて高効率で楽に走行可能になることが期待されている。

特許文献１に記載の足踏み式自転車は、後輪の中心部に設けられた歯車と、アームが有する内向きギアとをかみ合わせて、足踏み動作によるアームの動きにより後輪の歯車を回転させることで走行する。特許文献２には、特許文献１に類似した駆動機構を有する立乗り型乗物が記載されている。

また、特許文献３に記載の足踏み式自転車は、車軸にラチェット機構が取り付けられ、ラチェット握り部の端部にペダルが設けられている。使用者がペダルを踏み込むと、ラチェット機構を介して車輪が回転駆動される。

また、特許文献４に記載の足踏み式自転車は、長さ方向に複数の爪が設けられたペダル軸と、車軸に設けられ、ペダル軸の爪と咬合する爪車とを有する。ペダル軸の端部にペダルが設けられており、使用者がペダルを踏み込むと、ペダル軸が直線状に動いて車軸の爪車を回転させる。

特開２００３−３２７１９０号公報 特開２００７−１５９７７６号公報 特開２０１２−２５２４５号公報 特開平１１−２６３２７８号公報

上記の特許文献１〜４のように、従来、種々の足踏み式自転車が提案されているが、いずれの足踏み式自転車も、足踏み動作による力（足踏み力）が車軸に設けられた歯車を介して車輪に伝達されるために、力のモーメントが小さく、実際には楽に走行することが困難であった。特に走行し始める際に強い力でペダルを踏み込まねばならず、使用者の負担が大きいという課題があった。

本発明は、上記の技術的認識に基づいてなされたものであり、その目的は、従来の足踏み式自転車に比べて小さなトルクで容易に動かすことが可能な足踏み式自転車を提供することである。

本発明の一態様に係る足踏み式自転車は、
本体フレームと、
前記本体フレームに回転自在に取り付けられており、環状のリムと、前記リムの外周部に周方向に沿って設けられた複数のリム歯とを有する車輪と、
一端に足踏みペダルが設けられ、他端が前記車輪の中心軸または前記中心軸の近傍における前記本体フレームに枢動可能に取り付けられたキックロッドと、
前記本体フレームに取り付けられたガイド部材と、
前記ガイド部材にその中心軸に沿って摺動可能に係合し、足踏み動作による前記キックロッドの動きに連動して前記中心軸に沿って動くように前記キックロッドに係合した車輪駆動ロッドと、
を備え、
前記車輪駆動ロッドは、足踏み動作による前記キックロッドの動きに連動して前記リム歯を前記車輪の接線方向に押すことにより前記車輪を回転駆動する駆動爪部を有することを特徴とする。

また、前記足踏み式自転車において、
前記キックロッド、前記ガイド部材および前記車輪駆動ロッドは、前記本体フレームを挟んでそれぞれ一対設けられており、前記一対のキックロッドは、前記本体フレームに設けられた中継プーリーに掛け渡された連結ワイヤにより互いに連結されていてもよい。

また、前記足踏み式自転車において、
前記キックロッドの動きまたは前記足踏み式自転車の速度を検出し、検出結果を示すセンサ情報を出力するセンサ部と、
前記車輪駆動ロッドを電磁力により駆動する電磁駆動部と、
前記センサ情報に基づいて、前記車輪駆動ロッドの動きを助勢するように前記電磁駆動部を制御する制御部と、
をさらに備えるようにしてもよい。

また、前記足踏み式自転車において、
前記センサ部は前記キックロッドの加速度を検出し、前記制御部は、前記加速度から足踏み力を算出し、前記足踏み力に基づいて前記電磁駆動部を制御するようにしてもよい。

本発明の別態様に係る足踏み式自転車は、
本体フレームと、
前記本体フレームに回転自在に取り付けられており、環状のリムと、前記リムの外周部に周方向に沿って設けられた複数のリム歯とを有する車輪と、
一端に足踏みペダルが設けられ、他端が前記車輪の中心軸または前記中心軸の近傍における前記本体フレームに枢動可能に取り付けられたキックロッドと、
を備え、
前記キックロッドは、足踏み動作による前記キックロッドの動きに連動して前記リム歯を前記車輪の接線方向に押すことにより前記車輪を回転駆動する駆動爪部を有することを特徴とする。

本発明によれば、てこの原理を利用したキックロッドにより足踏み力を拡大し、その拡大した力を、駆動爪部を介して車輪の外周部に印加するため、比較的小さな足踏み力でも大きなモーメントを車輪に与えることができ、従来の足踏み式自転車に比べて小さなトルクで容易に動かすことができる。

第１の実施形態に係る足踏み式自転車１の全体側面図である。 斜め前方から見た足踏み式自転車１の一部斜視図である。 斜め後方から見た足踏み式自転車１の一部斜視図である。 第１の実施形態に係る足踏み式自転車１の駆動原理を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係る足踏み式自転車１Ａの一部斜視図である。 車輪駆動ロッド８のロッド爪９を取り外した状態における足踏み式自転車１Ａの一部斜視図である。 第２の実施形態に係る足踏み式自転車１Ａの駆動原理を説明するための図である。 第３の実施形態に係る足踏み式自転車１Ｂの一部斜視図である。 第３の実施形態の変形例に係る足踏み式自転車１Ｃの一部斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係る足踏み式自転車の概略的な機能ブロック図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る足踏み式自転車１について、図１〜図４を参照して説明する。図１は足踏み式自転車１の全体側面図を示し、図２は斜め前方から見た足踏み式自転車１の一部斜視図を示している。図３は、斜め後方から見た足踏み式自転車１の一部斜視図を示している。図４は、足踏み式自転車１の駆動原理を説明するための図を示している。なお、図１〜図３では、車輪３，４のスポークは図示していない。

図１に示すように、足踏み式自転車１は、本体フレーム２と、この本体フレーム２に回転自在に取り付けられた車輪３，４と、足踏みペダル５と、キックロッド６と、ガイド部材７と、車輪駆動ロッド８と、ハンドル１１と、サドル１２とを備えている。

なお、図２に示すように、足踏みペダル５、キックロッド６、ガイド部材７および車輪駆動ロッド８は、本体フレーム２を挟んでそれぞれ一対設けられている。

本体フレーム２は、図１および図２に示すように、フレームバー２ａ、フレームバー２ｂおよびフレームバー２ｃを有する。

車輪３は、環状のリム３ａと、複数の爪３ｂと、リム３ａの外周面に設けられたゴム製のタイヤ部３ｃとを有する。複数のリム歯３ｂは、図４に示すように、リム３ａの外周部に周方向に沿って連続的に設けられている。ここで、リム３ａの外周部とは、リム３ａの外周面だけでなく、リム３ａの外側面も含む。なお、リム歯３ｂは、リム３ａ外周部に間隔を空けて設けられていてもよい。また、リム歯３ｂの形状は、図４等に示すものに限らず、例えば、柱状の突起部をリム３ａの外周部に設けてもよい。

車輪４は、環状のリム４ａと、このリム４ａの外周面に設けられたゴム製のタイヤ部４ｃとを有する。

図４に示すように、車輪３（４）の中心部およびリム３ａ（４ａ）は、スポーク１０により接続されている。なお、車輪３（４）の中心部およびリム３ａ（４ａ）は、円盤状のディスク部材（図示せず）により接続されていてもよい。即ち、車輪３（４）の中心部およびリム３ａ（４ａ）は、ディスク部材の中心部および周縁部にそれぞれ設けられてもよい。この場合、ディスク部材には、横風が抜けるための孔が設けられてもよい。

キックロッド６は、使用者の足踏み動作による足踏み力を車輪駆動ロッド８に伝えるための部材である。このキックロッド６は、図１に示すように、一端に足踏みペダル５が設けられ、他端が車輪３の中心軸Ｒ１における本体フレーム２に、中心軸Ｒ１を中心に枢動可能に取り付けられている。キックロッド６の一端（足踏みペダル５）が力点となり、キックロッド６の他端（枢動軸Ｌ２）が支点となる。そして、後述の長孔６ａが設けられた部分が作用点となる。

なお、足踏みペダル５の上面（足踏み面）に、使用者が足を載せるべき位置を示す目印を付けてもよい。例えば、足踏み面に足裏の形状を付けたり、あるいは、使用者のつま先や踵が位置すべきところに線等の目印を付けるようにしてもよい。また、足踏みペダル５の目印は必要なトルクに応じて複数設けてもよい。例えば、高トルクが必要なときに用いる目印を足踏みペダル５の先端部付近に付け、低トルクが必要なとき（高速走行するとき）に用いる目印を足踏みペダル５の基端部付近に付けるようにしてもよい。

なお、図１に示すように、キックロッド６の他端は、中心軸Ｒ１からずらして設けられてもよい。即ち、キックロッド６の他端は、車輪３の中心軸Ｒ１の近傍における本体フレーム２（より詳しくはフレームバー２ａ）に枢動軸Ｌ２を中心に枢動可能に取り付けられていてもよい。

好ましくは、キックロッド６の他端は、図１に示すように、足踏みペダル５側の近傍における本体フレーム２に枢動可能に取り付けられる。これにより、車輪駆動ロッド８が直線的に動作する（以下、「直動する」ともいう。）範囲を広げ、足踏み力をさらに拡大することができる。

キックロッド６は、図２に示すように、本体フレーム２のフレームバー２ｃに設けられたガイドスロット１３に挿通されている。これにより、足踏み動作に伴ってキックロッド６が枢動する角度範囲が制限される。

ガイド部材７は、図２に示すように、本体フレーム２に取り付けられた筒状の部材である。より詳しくは、ガイド部材７は、図１に示すように、枢動軸Ｌ１を中心に枢動可能に本体フレーム２のフレームバー２ｂに設けられている。

また、ガイド部材７と本体フレーム２との間に、ガイド部材７を枢動させる弾性部材（図示せず）が設けられてもよい。この弾性部材は、復元力により車輪駆動ロッド８の先端部８ａがリム歯３ｂに接触するようにガイド部材７を、枢動軸Ｌ１を中心に枢動させる。この弾性部材は、例えば、枢動軸Ｌ１の周りに設けられたねじりバネである。その他、この弾性部材は、ガイド部材７とフレームバー２ｂとの間に設けられた引張りばねでもよいし、あるいは、ガイド部材７とフレームバー２ｃとの間に設けられた圧縮ばねでもよい。このような弾性部材を設けることにより、足踏み動作時に先端部８ａがリム歯３ｂに確実に咬合するようにできる。その結果、車輪駆動ロッド８は、車輪３を確実に回転駆動することができる。

本体フレーム２を挟んで配置された一対のキックロッド６は、図３に示すように、連結ワイヤ２２により互いに連結されている。この連結ワイヤ２２は、両端部が各キックロッド６のワイヤ取付け部６ｂに固定されるとともに、本体フレーム２に設けられた中継プーリー２１に掛け渡されている。これにより、一対のキックロッド６は、使用者の足踏み動作に合わせて交互に上下動する。

なお、各キックロッド６をつるまきバネにより本体フレーム２に接続し、当該つるまきバネの復元力を利用してキックロッド６が足踏み前の位置に自動的に戻るようにしてもよい。例えば、キックロッド６とガイドスロット１３の上側縁部１３ａとをつるまきバネで接続してもよい。

車輪駆動ロッド８は、キックロッド６から得た力により、車輪を回転駆動するための棒状の部材である。この車輪駆動ロッド８は、ガイド部材７にその中心軸に沿って摺動可能に係合している。本実施形態では、図１〜図４に示すように、車輪駆動ロッド８は、筒状のガイド部材７に挿通されている。

また、車輪駆動ロッド８は、足踏み動作によるキックロッド６の動きに連動してガイド部材７の中心軸に沿って動くようにキックロッド６に係合している。より詳しくは、図１および図２に示すように、車輪駆動ロッド８は駆動爪部として先端部８ａを有する。この先端部８ａに柱状の突起部８ｂが設けられており、この突起部８ｂがキックロッド６に設けられた長孔６ａに長軸方向に摺動可能に係合している。長孔６ａはキックロッド６の長さ方向に延在しており、使用者の足踏み動作によるキックロッド６の動きに応じて、車輪駆動ロッド８はガイド部材７の中心軸に沿って直線状に動く。

なお、先端部８ａは、車輪駆動ロッド８と一体的に設けられたものに限られず、車輪駆動ロッド８とは別に用意された部材を車輪駆動ロッド８に固定したものであってもよい。例えば、先端部８ａと同様の外形を有し、貫通孔が設けられた部材を用意する。そして、当該用意した部材の貫通孔に車輪駆動ロッド８に設けられた突起部８ｂが挿通するように当該部材を車輪駆動ロッド８に固定してもよい。

次に、第１の実施形態に係る足踏み式自転車１の動作について説明する。

使用者の足踏み動作によってキックロッド６が枢動軸Ｌ２を中心に枢動し、そして車輪駆動ロッド８がガイド部材７の中心軸に沿って直線状に動く。これにより、図４に示すように、車輪駆動ロッド８の先端部８ａは、足踏み動作によるキックロッド６の動きに連動してリム歯３ｂに咬合し、リム歯３ｂを車輪３の接線方向に押すことにより、車輪３を回転駆動する。

先端部８ａがリム歯３ｂを押して車輪３を回転駆動した後、車輪駆動ロッド８は、足踏み動作によるキックロッド６の動きに連動して、車輪３を回転駆動する前の位置に戻る。この際、ガイド部材７は、枢動軸Ｌ１を中心に時計回りに枢動し、車輪駆動ロッド８の先端部８ａがリム歯３ｂに係合しない。

上記のようにして車輪３（リム３ａ，リム歯３ｂ）、ガイド部材７および車輪駆動ロッド８（先端部８ａ）がラチェット機構のように動作することで、車輪駆動ロッド８は使用者の足踏み動作に合わせて往復運動を繰り返し、車輪３が継続的に回転駆動されて足踏み式自転車１は前方に走行する。

このように、第１の実施形態では、てこの原理を利用したキックロッド６により足踏み力を拡大し、拡大した力を、車輪駆動ロッド８（先端部８ａ）を介して車輪３の外周部に印加する。これにより、比較的小さな足踏み力でも大きなモーメントを車輪に与えることができ、従来の足踏み式自転車に比べて小さなトルクで容易に動かすことができる。特に、従来困難であった走行始動時において、容易に走行を開始することができる。

なお、上記の足踏み式自転車では、後輪を回転駆動していたが、本発明はこれに限るものではなく、前輪を駆動する方式を採ってもよい。また、車輪駆動ロッド８は、上下方向に直動するものに限らず、車輪の接線方向に直動するものであればよい。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る足踏み式自転車について説明する。第２の実施形態と第１の実施形態との相違点の一つは、車輪駆動ロッド８の構成である。

以下、第１の実施形態との相違点を中心に第２の実施形態について、図５〜図７を参照して説明する。図５は第２の実施形態に係る足踏み式自転車１Ａの一部斜視図を示し、図６は車輪駆動ロッド８からロッド爪９を取り外した状態における足踏み式自転車１Ａの一部斜視図を示している。図７は、足踏み式自転車１Ａの駆動原理を説明するための図を示している。なお、図５および図６では車輪３，４のスポークは図示していない。

図５に示すように、第２の実施形態の車輪駆動ロッド８は、本体フレーム２に固定された枠状のガイド部材１７に、ガイド部材１７の中心軸に沿って摺動可能に係合している。また、車輪駆動ロッド８は、突起部８ｂを中心にして枢動可能なロッド爪９を、駆動爪部として有する。

より詳しくは、ロッド爪９には貫通孔が設けられており、車輪駆動ロッド８の柱状の突起部８ｂがこの貫通孔に挿通されている。図６に示すように、車輪駆動ロッド８には枢動規制部（段部）８ｃが設けられているため、ロッド爪９の枢動角度範囲は制限される。このようにロッド爪９は、突起部８ｂを中心に所定の角度範囲でのみ枢動可能なように車輪駆動ロッド８に設けられている。

また、ロッド爪９は、ねじりバネ等のバネ（図示せず）を介して車輪駆動ロッド８に接続されている。このため、ロッド爪９は、外力が加えられない状態では当該バネの復元力により枢動規制部８ｃに接触し、それ以上枢動できないようになる。

車輪駆動ロッド８の突起部８ｂは、第１の実施形態と同様、キックロッド６に設けられた長孔６ａに係合している。

次に、第２の実施形態に係る足踏み式自転車１Ａの動作について説明する。

使用者の足踏み動作によってキックロッド６が枢動軸Ｌ２を中心に枢動し、そして車輪駆動ロッド８がガイド部材１７の中心軸に沿って直線状に動く。これにより、図７に示すように、車輪駆動ロッド８のロッド爪９はリム歯３ｂに当接する。この際、枢動規制部８ｃにより枢動を制限されているため、ロッド爪９はリム歯３ｂを車輪３の接線方向に押すことになる。これにより、車輪駆動ロッド８（ロッド爪９）は、足踏み動作によるキックロッド６の動きに連動して車輪３を回転駆動する。

リム歯３ｂを押して車輪３を回転駆動した後、車輪駆動ロッド８は、足踏み動作によるキックロッド６の動きに連動して、車輪３を回転駆動する前の位置に戻る。この際、ロッド爪９は、突起部８ｂを中心に時計回りに枢動し、リム歯３ｂに係合しない。

上記のようにして車輪３（リム３ａ，リム歯３ｂ）、ガイド部材１７および車輪駆動ロッド８（ロッド爪９）がラチェット機構のように動作することで、車輪駆動ロッド８は使用者の足踏み動作に合わせて往復運動を繰り返し、車輪３が継続的に回転駆動されて足踏み式自転車１Ａは前方に走行する。

このように、第２の実施形態では、てこの原理を利用したキックロッド６により足踏み力を拡大し、拡大した力を、車輪駆動ロッド８（ロッド爪９）を介して車輪３の外周部に印加する。これにより、比較的小さな足踏み力でも大きなモーメントを車輪に与えることができ、従来の足踏み式自転車に比べて小さなトルクで容易に動かすことができる。特に、従来困難であった走行始動時において、容易に走行を開始することができる。

（第３の実施形態）
次に本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態と第２の実施形態との相違点の一つは、駆動爪部としてのロッド爪がキックロッド６に直接設けられている点である。以下、第２の実施形態との相違点を中心に第３の実施形態について、図８を参照して説明する。図８は、第３の実施形態に係る足踏み式自転車１Ｂの一部斜視図を示している。

図８に示すように、第３の実施形態では、複数のリム歯３ｂがリム３ａの外側面に周方向に沿って設けられている。

キックロッド６は、駆動爪部としてロッド爪１４を有する。例えば、ロッド爪１４は、図８に示すように、キックロッド６の内側面に取付け部６ｃを介して設けられる。なお、取付け部６ｃには、枢動軸Ｌ３を中心に所定の角度範囲でのみロッド爪１４を枢動可能とする枢動規制部（図示せず）が設けられている。例えば、取付け部６ｃに、前述の枢動規制部８ｃと同様の段部が設けられることにより、ロッド爪１４の枢動可能な角度範囲が制限される。

次に、第３の実施形態に係る足踏み式自転車１Ｂの動作について説明する。

使用者の足踏み動作によってキックロッド６が枢動軸Ｌ２を中心に枢動する。これにより、キックロッド６に設けられたロッド爪１４はリム歯３ｂに当接する。この際、取付け部６ｃの枢動規制部により枢動を制限されているため、ロッド爪１４はリム歯３ｂを車輪３の接線方向に押すことになる。これにより、ロッド爪１４は、足踏み動作によるキックロッド６の動きに連動して車輪３を回転駆動する。

リム歯３ｂを押して車輪３を回転駆動した後、ロッド爪１４は、足踏み動作によるキックロッド６の動きに連動して、車輪３を回転駆動する前の位置に戻る。この際、ロッド爪１４は、枢動軸Ｌ３を中心に時計回りに枢動し、リム歯３ｂに係合しない。

上記のようにして車輪３（リム３ａ，リム歯３ｂ）、キックロッド６およびロッド爪１４がラチェット機構のように動作することで、車輪３が継続的に回転駆動されて足踏み式自転車１Ｂは前方に走行する。

このように、第３の実施形態では、てこの原理を利用したキックロッド６により足踏み力を拡大し、拡大した力を、ロッド爪１４を介して車輪３の外周部に印加する。これにより、比較的小さな足踏み力でも大きなモーメントを車輪に与えることができ、従来の足踏み式自転車に比べて小さなトルクで容易に動かすことができる。特に、従来困難であった走行始動時において、容易に走行を開始することができる。

さらに、第３の実施形態では、車輪駆動ロッド８が無いため、より簡易な構成の足踏み式自転車を提供することができる。

なお、第３の実施形態において、キックロッド６の他端が車輪３の中心軸Ｒ１における本体フレーム２に枢動可能に取り付けられていてもよい。これにより、足踏み動作に応じてロッド爪１４はリム３ａの周面に沿って移動することとなるため、ロッド爪１４とリム３ａとの作用長を長くすることができる。その結果、より容易かつ快適に動かすことが可能な足踏み式自転車を提供することができる。

＜第３の実施形態の変形例＞
上記の説明では、キックロッド６は直線状であったが、これに限らない。例えば、キックロッド６をＬ字型としてもよい。より詳しくは、図９に示すように、キックロッド６は、第１ロッド部材１５と、この第１ロッド部材１５に直交する第２ロッド部材１６を有する。第１ロッド部材１５と第２ロッド部材１６との接続部である屈曲部が回転軸Ｒ１に枢動可能に取り付けられている。第２ロッド部材１６の先端部に、ロッド爪１４と同様に動作するロッド爪１８が設けられている。このように、キックロッド６の形状を変えることで、ロッド爪が車輪と作用する領域を容易に変更することができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態と第１の実施形態との相違点の一つは、電磁力を利用して車輪駆動ロッド８の動きを助勢する点である。本実施形態の車輪駆動ロッド８は、キックロッド６から足踏み力を受けて直動するだけでなく、電磁力により直動するリニアアクチュエータとしても機能する。

以下、第１の実施形態との相違点を中心に第４の実施形態について、図１０を参照して説明する。図１０は、第４の実施形態に係る足踏み式自転車の概略的な機能ブロック図を示している。なお、第４の実施形態に係る足踏み式自転車の機械的な構成は第１の実施形態とほぼ同様であるので、重複する部分については説明を省略する。

図１０に示すように、第４の実施形態に係る足踏み式自転車は、キックロッド６の動きを検出するセンサ部３１と、車輪駆動ロッド８を電磁力により駆動する電磁駆動部３２と、この電磁駆動部３２を制御する制御部３３と、電磁駆動部３２に電力を供給するバッテリ３４とを備えている。

本実施形態では、磁石（図示せず）がキックロッド６に取り付けられている。また、車輪駆動ロッド８は、磁性体からなり、可動鉄心として構成されている。

センサ部３１は、本体フレーム２（例えばガイドスロット１３の周辺部）に巻回された巻線コイル（図示せず）と、この巻線コイルに流れる電流を測定する電流計（図示せず）とを有する。この電流計で測定された電流の特性（方向、大きさ、増減速度）から、キックロッド６の動き（方向、速度、加速度）を把握することが可能である。センサ部３１は、検出結果を示すセンサ情報を出力する。センサ情報は、測定データであってもよいし、あるいは、測定データを加工したデータであってもよい。

なお、キックロッド６の磁石は、足踏みペダル５または車輪駆動ロッド８に設けられてもよい。このようにしても、センサ部３１は、キックロッド６の動きを把握することが可能である。また、センサ部３１は、巻線コイルと電流計の構成に限らず、公知の速度センサや加速度センサ等から構成されてもよい。

電磁駆動部３２は、ガイド部材７に設けられたソレノイドと、半導体スイッチ（バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴなど）とを有する。このソレノイドは、例えば、ガイド部材７に螺旋状に巻回された導線から構成される。半導体スイッチは、ソレノイドの端部とバッテリ３４の電極との間に設けられ、ソレノイドに流れる電流を制御する。電磁駆動部３２は、ソレノイドに電流を流して可動鉄心としての車輪駆動ロッド８を駆動する。

制御部３３は、センサ部３１に接続されており、センサ情報、例えばセンサ部３１の電流計による測定値を入力する。入力する測定値は、電流の方向、大きさおよび増減速度のうちの少なくともいずれか一つである。そして、制御部３３は、入力した測定値からキックロッド６の動きを把握する。キックロッド６の動きは、キックロッド６の移動方向、移動速度および移動加速度のうちの少なくともいずれか一つである。

制御部３３は、センサ部３１により検出されたキックロッド６の動きに応じて、車輪駆動ロッド８の動きを助勢するように電磁駆動部３２を制御する。具体的には、制御部３３は、車輪駆動ロッド８が車輪３を回転駆動する際、半導体スイッチのオン／オフ制御により、車輪駆動ロッド８がリム歯３ｂを押す方向に動くようにソレノイドに電流を流す。例えば、制御部３３は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により電磁駆動部３２の半導体スイッチをオン／オフして、ソレノイドに流れる電流（即ちアシスト量）を調整する。

なお、制御部３３は、センサ部３１により検出されたキックロッド６の移動速度または加速度に応じて、ソレノイドに流す電流を変化させてもよい。例えば、キックロッド６の移動速度または加速度が大きいほど、制御部３３はソレノイドに流す電流を大きくしてもよい。

また、制御部３３は、センサ部３１で検出されたキックロッド６の加速度から使用者の足踏み力を算出し、この足踏み力からアシスト量を決定してもよい。即ち、制御部は、算出された足踏み力に基づいて電磁駆動部３２を制御してもよい。例えば、足踏み力が大きいほど（または小さいほど）アシスト量が多くなるようにする。アシスト量は、記憶部（図示せず）に予め記憶された算出用テーブルを用いて決定する。この算出用テーブルには、足踏み力とアシスト量とが対応付けられている。あるいは、足踏み力と、足踏み式自転車１の速度とを引数とし、アシスト量を返す関数を用いてアシスト量を決定してもよい。

以上説明したように、第４の実施形態では、比較的簡易な構成により車輪駆動ロッド８を電磁力で駆動することができるとともに、キックロッド６の動きに応じて車輪駆動ロッド８の動きが電磁力により助勢されるため、より容易かつ快適に走行することが可能な足踏み式自転車を提供することができる。

なお、アシスト量は、足踏み式自転車の現在速度に基づいて決定してもよい。この場合、センサ部３１は、車輪速センサ等、足踏み式自転車１の速度を検出するための公知のセンサを有する。制御部３３は、センサ部３１により検出された足踏み式自転車１の速度に基づいて、車輪駆動ロッド８の動きを助勢するように電磁駆動部３２を制御する。

例えば、制御部３３は、第１の速度範囲（例えば時速０ｋｍ／ｈ〜１５ｋｍ／ｈ）では、足踏み式自転車１の速度が大きくなるほど、車輪駆動ロッド８の動きをより多く助勢するように（即ち、アシスト量を増やすように）電磁駆動部３２を制御する。また、制御部３３は、第２の速度範囲（例えば時速１５ｋｍ／ｈ〜２５ｋｍ／ｈ）では、足踏み式自転車１の速度が大きくなるほど、車輪駆動ロッド８の動きをより少なく助勢するように（即ち、アシスト量を減らすように）電磁駆動部３２を制御する。このようにすることで足踏み式自転車の速度に応じた適切なアシストを付与することができる。

上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 足踏み式自転車
２ 本体フレーム
２ａ，２ｂ，２ｃ フレームバー
３，４ 車輪
３ａ，４ａ リム
３ｂ リム歯
３ｃ，４ｃ タイヤ部
５ 足踏みペダル
６ キックロッド
６ａ 長孔
６ｂ ワイヤ取付け部
６ｃ 取付け部
７，１７ ガイド部材
８ 車輪駆動ロッド
８ａ 先端部
８ｂ 突起部
８ｃ 枢動規制部
９，１４，１８ ロッド爪
１０ スポーク
１１ ハンドル
１２ サドル
１３ ガイドスロット
１３ａ 上側縁部
１５ 第１ロッド部材
１６ 第２ロッド部材
２１ 中継プーリー
２２ 連結ワイヤ
３１ センサ部
３２ 電磁駆動部
３３ 制御部
３４ バッテリ
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 枢動軸
Ｒ１，Ｒ２ （車輪の）回転軸

Claims (5)

1. 本体フレームと、
   前記本体フレームに回転自在に取り付けられており、環状のリムと、前記リムの外周部に周方向に沿って設けられた複数のリム歯とを有する車輪と、
   一端に足踏みペダルが設けられ、他端が前記車輪の中心軸または前記中心軸の近傍における前記本体フレームに枢動可能に取り付けられたキックロッドと、
   前記本体フレームに取り付けられたガイド部材と、
   前記ガイド部材にその中心軸に沿って摺動可能に係合し、足踏み動作による前記キックロッドの動きに連動して前記中心軸に沿って動くように前記キックロッドに係合した車輪駆動ロッドと、
   を備え、
   前記車輪駆動ロッドは、足踏み動作による前記キックロッドの動きに連動して前記リム歯を前記車輪の接線方向に押すことにより前記車輪を回転駆動する駆動爪部を有することを特徴とする足踏み式自転車。
2. 前記キックロッド、前記ガイド部材および前記車輪駆動ロッドは、前記本体フレームを挟んでそれぞれ一対設けられており、前記一対のキックロッドは、前記本体フレームに設けられた中継プーリーに掛け渡された連結ワイヤにより互いに連結されていることを特徴とする請求項１に記載の足踏み式自転車。
3. 前記キックロッドの動きまたは前記足踏み式自転車の速度を検出し、検出結果を示すセンサ情報を出力するセンサ部と、
   前記車輪駆動ロッドを電磁力により駆動する電磁駆動部と、
   前記センサ情報に基づいて、前記車輪駆動ロッドの動きを助勢するように前記電磁駆動部を制御する制御部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の足踏み式自転車。
4. 前記センサ部は前記キックロッドの加速度を検出し、前記制御部は、前記加速度から足踏み力を算出し、前記足踏み力に基づいて前記電磁駆動部を制御することを特徴とする請求項３に記載の足踏み式自転車。
5. 本体フレームと、
   前記本体フレームに回転自在に取り付けられており、環状のリムと、前記リムの外周部に周方向に沿って設けられた複数のリム歯とを有する車輪と、
   一端に足踏みペダルが設けられ、他端が前記車輪の中心軸または前記中心軸の近傍における前記本体フレームに枢動可能に取り付けられたキックロッドと、
   を備え、
   前記キックロッドは、足踏み動作による前記キックロッドの動きに連動して前記リム歯を前記車輪の接線方向に押すことにより前記車輪を回転駆動する駆動爪部を有することを特徴とする足踏み式自転車。

Images