JP2022016329A - 自転車のペダル - Google Patents

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Abstract

【課題】自転車のペダルに関して、かかとで体重移動する力とつま先で蹴る力を別々に利用でき、さらに効率的に力を利用できる構成を提供する。【解決手段】ペダルを足で踏み込む力を、チェーン等を介して後輪の駆動軸を回転駆動し前進させる自転車において、車体フレームにはつま先あたりの前方とかかとあたりの後方との二か所にペダル用回転軸を設け、その二か所の回転軸が同じ回転数で回るように後輪の駆動軸を回転させるためのチェーンホイールとは別にそれぞれ同じ歯数のチェーンホイールを設置し、その同じ歯数のチェーンホイール間には前方クランクが後方クランクに対して位相が遅れるようにチェーンを掛け、そして前方クランクの長さを後方クランクより長く設け、この前後クランクの先端に足を乗せるペダル用の板を設置した。【選択図】図１

Description

本発明は自転車のペダルに関する。
現在多用されている自転車のペダルは一つの回転軸で構成されている。
特に立ち漕ぎ自転車においてはペダルが二つの回転軸で構成されているものもある（例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
さらに前方クランクの長さが後方のクランクの長さより長い構成も提案されている（例えば特許文献４、特許文献５、特許文献６参照）。
特開２００６－１４２９２１ ＵＳ－Ａ１－２０１２／００１３０９７ ＵＳ－Ａ１－２０１４／０２６５２１８ 実用新案登録第３１７０２８７号公報 特開２０１５－１３１５７５ ＣＮ－Ａ－１０７５５１４６１
人が歩いたり走ったりするときには足のかかととつま先は違った用途で使われている。かかとは主に太ももの筋肉を使用した体重移動を支えるのに使われ、つま先は主にふくらはぎの筋肉を使用しつま先を伸ばす動作で地面を蹴ることで体を前に押し出すことに使われる。現在多用されている自転車のペダルは一つの回転軸で構成されており、人が歩いたり走ったりするときのようにかかととつま先の動きを別々に有効活用できていない。
特許文献４のようにペダルを二つの回転軸で構成し、さらに前方のクランクの長さを後方のクランクの長さより長くすることでかかとで体重移動する力とつま先で蹴る力を別々に利用できるが、さらに効率的にその力を利用できる構成を提案したい。
本発明品は上記課題を解決するために、ペダルを足で踏み込む力を、チェーン等を介して後輪の駆動軸を回転駆動し前進させる自転車において、車体フレームにはつま先あたりの前方とかかとあたりの後方との二か所にペダル用回転軸を設け、その二か所の回転軸が同じ回転数で回るように後輪の駆動軸を回転させるためのチェーンホイールとは別にそれぞれ同じ歯数のチェーンホイールを設置し、その同じ歯数のチェーンホイール間には前方クランクが後方クランクに対して位相が遅れるようにチェーンを掛け、そして前方クランクの長さを後方クランクより長く設け、この前後クランクの先端に足を乗せるペダル用の板を設置したのである。
上記の課題解決手段による作用は次の通りである。まず後方クランクが上端に達した状態においてペダル用の板の後方側をかかとに体重をかけるように踏みこむと回転駆動し始める。
次にかかとで後方クランクが下端に達するまでペダル用の板を踏み込んだ時、前方クランクは位相が遅れているため下端に達していないのでペダル板の前方をつま先で蹴り下げる。そしてつま先で前方クランクが下端に達するまで蹴り下げると片方の足の回転駆動は終了する。この状態の時、後方側のペダルの回転軸は位相が進んでいる為、反対側の足にあるペダルの後方クランクの先端はすでに上端からさらに回転した前方の位置にあり、反対側の足はここから漕ぎ始めることになる。
上述したように本発明品は、位相をずらしたクランクの長さの違う二つの回転軸を持つペダルを特徴とし、後方のかかと側で漕ぐ動作と前方つま先側で漕ぐ動作とを別々に利用できるとともに、二つの回転軸の位相をずらすことでこれまでのペダル構造のものより、ペダルを回転駆動する位置をペダルの回転軸の真上よりも力を取り出しやすい前方９０度に近い範囲で利用できるため、従来のペダルに比べ効率的に漕げるのである。
本発明品の第１実施の形態の側面図 同説明図 同説明図 同説明図 同説明図 本発明の第２実施の形態の側面図 本発明の第３実施の形態の側面図 本発明の第４実施の形態の側面図 本発明の第５実施の形態の側面図 本発明の第６実施の形態の側面図
以下、図面に基づき本発明の好適な実施形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を示している。
車体フレーム１９の前端にはヘッドパイプ２が溶接等で取り付けられ、後端には後輪１５の駆動軸１４がネジ等で取り付けられている。ヘッドパイプ２にはハンドル１が回転自在に装着してある。ハンドル１の下方には二股のフロントフォーク３が取り付けてあり、前輪４の回転軸の両端がこのフロントフォーク３の下端に取り付けられている。ハンドル１にはブレーキレバーが２つあって、それぞれ前輪４と後輪１５にワイヤーを介して接続してあり、ブレーキレバーを引くことによってブレーキ装置を作動させて前輪４と後輪１５の回転を制動できるようにしてある。
車体フレーム１９には前方ペダル用回転軸８及び後方ペダル用回転軸１３の二つが設置されている。後方ペダル用回転軸１３にはチェーンホイール１８が設置されており、後輪駆動軸用チェーンホイール１６との間にチェーン１７が懸架されている。後方ペダル用回転軸１３にはチェーンホイール１８とは別に前後ペダルの回転数を同じにするために後方チェーンホイール１０と、前方ペダル用回転軸８には前方チェーンホイール５とが同じ歯数で設置されており、後方クランク１２に対して前方クランク６の位相が４５度程度遅れるようにしてチェーン９が懸架されている。
前方ペダル用回転軸８に設置された前方クランク６は後方ペダル用回転軸１３に設置された後方クランク１２よりも長い。足を置くペダル用の板１１の後端は、後方クランク１２の先と回転自由に繋いである。ペダル用の板１１の前端は両端を回転自由にしたアーム７を介して前方クランク６の先に繋いである。
上記のようにして本発明の第１の実施の形態の自転車を形成することができるものであり、両手でハンドル１を握り左右のペダル用の板１１を両足で漕ぐことによって、後輪１５を回転させて自転車を走行させるとともに、ハンドル１を操作して前輪４の向きを操作することによって、進行方向を変更することができるものである。
図２、図３、図４、図５では、本発明の第１の実施の形態において左足でペダルを踏み始めてから踏み終わるまでの一連の動作の説明図を示している。図中の黒い矢印は二つの回転軸にかかる力の方向と大きさを表している。
まず最初に図２のように後方クランク１２が上端に達してから左足のかかとでペダル用の板１１を踏み始めると、前述のように後輪１５を回転駆動し車体は前進し、図３へと変化していく。
左足のかかとで踏む回転動作は後方クランク１２が下端に達する図４まで続く。
この時、前方クランク６は下端まで達していないので、さらにつま先を伸ばしながらペダル用の板１１を踏み込み前方クランク６を回転させ下端に達し図５となる。以上が片足側の漕ぐ動作となる。
以上のように左足で漕ぎ終わった図５の状態のときに反対側の右足で漕ぎ始めることになるのだが、下端に達した前方クランク６に対して後方クランク１２は位相が進んでおり、右足側の後方クランク１２は上端から前方に位相が進んだ位置になっているわけである。つまり片方の足で漕ぎ終わるともう片方の足の漕ぎ始めのペダルの位置は常に上端から前方に回転した位置から漕ぎ始めることになるのである。
このことは、足で足下に位置するペダルを回転駆動する構造においては回転軸の真上よりも前方９０度に近いほど回転力のモーメントは増すので、本発明品においては前述したように、ペダルを踏む位置を回転軸の前方９０度に近い範囲で利用できる構造になっているので、従来品よりも効率が高いことを示している。
図６は本発明の第２の実施の形態を示している。図１ではアーム７を両端を回転自由にした硬質の支柱を使用していたが、図６のようにワイヤーや紐やチェーン等の柔軟な素材で接続することもできる。
図７は本発明の第３の実施の形態を示している。図１では後輪の駆動軸１４と前方ペダル用回転軸８と後方ペダル用回転軸１３をそれぞれチェーン９とチェーン１７の二つで駆動していたが、後方ペダル用回転軸１３のチェーンホイール１８と同じ歯数で前方チェーンホイール５を設置し、チェーンホイール１８にチェーン１７が懸架される有効角度を大きくするための補助チェーンホイール２１を設置することで、チェーン１７一本で構成することができる。
図８は本発明の第４の実施の形態を示している。図１ではペダル用の板１１の前方にアーム７を設置していたが、図８のようにペダル板１１の後方にアーム７を設置して構成することもできる。この場合には合わせてチェーン１７を一本で構成することもできる。
図９は本発明の第５の実施の形態を示している。図１ではペダル用の板１１の前方にアーム７を設置していたが、図９のようにペダル板１１の前方にスライド機構を付けて構成することもできる。またこのスライド機構を図９とは逆にペダル板の後方に付けて構成してもよい。
図１０は本発明の第６の実施の形態を示している。フレーム１９にサドル２０を追加することで座って漕ぐ自転車に本発明を利用できる。
１ ハンドル
２ ヘッドパイプ
３ フロントフォーク
４ 前輪
５ 前方チェーンホイール
６ 前方クランク
７ アーム
８ 前方ペダル用回転軸
９ チェーン
１０ 後方チェーンホイール
１１ ペダル用の板
１２ 後方クランク
１３ 後方ペダル用回転軸
１４ 後輪の駆動軸
１５ 後輪
１６ 後輪駆動軸用チェーンホイール
１７ チェーン
１８ チェーンホイール
１９ フレーム
２０ サドル

Claims (1)

  1. ペダルを足で踏み込む力を、チェーン等を介して後輪の駆動軸を回転駆動し前進させる自転車において、車体フレームにはつま先あたりの前方とかかとあたりの後方との二か所にペダル用回転軸を設け、その二か所の回転軸が同じ回転数で回るように後輪の駆動軸を回転させるためのチェーンホイールとは別にそれぞれ同じ歯数のチェーンホイールを設置し、その同じ歯数のチェーンホイール間には前方クランクが後方クランクに対して位相が遅れるようにチェーンを掛け、そして前方クランクの長さを後方クランクより長く設け、この前後クランクの先端に足を乗せるペダル用の板を設置した自転車用のペダル機構。
JP2021109620A 2020-07-09 2021-05-21 自転車のペダル Active JP7233822B2 (ja)

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