JP3140274U - Rotary gear type bicycle and its power transmission mechanism - Google Patents
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Abstract
【課題】ペダル踏み込み時の負荷を軽減し、踏力を効率的に後輪側に伝達でき、楽に走行することのできる自転車を提供する。
【解決手段】組み付け板29、回転体ホルダー28及びスプロケット19を上記のように組み付けて構成されている動力伝達部材14を自転車に装着することにより、ペダル踏み込み時に、スプロケット19の回転中心に対するクランクアーム15の実際の有効クランクアーム長を大きくすることができ、楽に漕ぐことができる。
【選択図】図3A bicycle capable of reducing the load when the pedal is depressed, transmitting the pedaling force efficiently to the rear wheel side, and traveling easily.
A crank arm with respect to the center of rotation of a sprocket 19 when the pedal is depressed by mounting a power transmission member 14 constructed by assembling an assembly plate 29, a rotating body holder 28 and a sprocket 19 to the bicycle. The actual effective crank arm length of 15 can be increased, and it can be rowed easily.
[Selection] Figure 3
Description
本考案は、スプロケット駆動機構を有した自転車に関し、詳細には、スプロケットを駆動軸に固定せずに、ペダル踏み込み力を効率よく駆動輪に伝達させ、楽に走行できるスプロケット駆動機構を搭載した自転車に関する。 The present invention relates to a bicycle having a sprocket drive mechanism, and more particularly, to a bicycle equipped with a sprocket drive mechanism that can efficiently travel pedal depressing force to a drive wheel without fixing the sprocket to a drive shaft. .
従来の自転車の駆動機構は、例えば、特許文献1に示すように、一端にペダルを持つクランクアームの他端に、駆動軸を一体回転可能に取り付け、ペダルを踏むことにより、駆動軸に同心状に固定されたスプロケットを回転駆動し、スプロケットと後輪の回転軸間に撒き掛けたチェーンを介して、後輪を駆動するように構成されている。
For example, as shown in
上記のスプロケット軸固定の機構においては、ペダルに加えられた力は、ペダルアームの長さとスプロケットの半径との比により倍力され後輪の駆動力となる。
上記のようなスプロケット駆動機構によれば、ペダルを踏み込んだときに、最も強く踏み付ける踏力を及ぼすことができるのは、足が真っすぐに伸びきる少し前の、水平に近い状態でペダルを押し下げるときである。
ペダルはクランクアームの回転軸の回りに円周を描いて周回移動するが、踏力が十分に入りにくいという構造上の問題があり、より楽に漕げる自転車の出現が求められている。しかし、ペダルを踏み込んだときの踏力は、ペダルアームの長さとスプロケットの半径との比により固定されるため、スプロケットの外径を大きくしたり、ペダルアームの長さを長くするにも限度があった。
According to the sprocket drive mechanism as described above, when the pedal is stepped on, the most powerful pedaling force can be exerted when the pedal is pushed down in a state that is almost horizontal, just before the foot is fully extended. It is.
The pedal moves in a circle around the rotation axis of the crank arm, but there is a structural problem that the pedaling force is difficult to enter, and there is a demand for the emergence of a bicycle that can be raised more easily. However, since the pedaling force when the pedal is depressed is fixed by the ratio of the length of the pedal arm and the radius of the sprocket, there is a limit to increasing the outer diameter of the sprocket or increasing the length of the pedal arm. It was.
一方、従来から自転車には、変速制御機構が使用され、発進時、登坂走行時等では減速させることでペダルに対する踏力を弱めて走行者の負担を軽減するようにし、また平坦走行路面では逆に増速可能にしている。かかる変速制御機構は、変速制御機構内に配設されている複数種の歯車の噛み合わせを切り換えて増減速作用を得る構成となっているため、手間の要るギヤチェンジ操作が必要となっている。 On the other hand, bicycles have traditionally been equipped with a speed change control mechanism that reduces the burden on the rider by reducing the pedaling force on the pedal by decelerating when starting, climbing uphill, etc. The speed can be increased. Since this speed change control mechanism is configured to obtain the speed increasing / decreasing action by switching the meshing of a plurality of types of gears disposed in the speed change control mechanism, a time-consuming gear change operation is required. Yes.
本考案は、上記課題に鑑みてなされたものであって、変速ギアチェンジ操作のような特別の操作を行うことなく、ペダル踏み込み時の負荷を軽減し、踏力を効率的に後輪側に伝達でき、楽に走行することのできるロータリーギヤ型自転車を提供することを目的とする。また、従来型自転車に装着するだけで、前記従来型自転車を前記ロータリーギヤ型自転車に改造する動力伝達機構体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and reduces the load when the pedal is depressed and efficiently transmits the pedaling force to the rear wheel side without performing a special operation such as a gear change operation. An object of the present invention is to provide a rotary gear type bicycle that can be driven easily. It is another object of the present invention to provide a power transmission mechanism that modifies the conventional bicycle into the rotary gear bicycle simply by being attached to the conventional bicycle.
本考案は上記課題を解決するためになされたものであり、本考案の第1の形態は、自転車のフレームのハンガーラグに設けたクランク軸受によりクランク軸を支承し、アーム先端にペダルが設けられている左右のクランクアームを前記クランク軸両端に一体的に取り付け、前記クランクアームの回転によって従動回転されるスプロケットと、後輪用の従動スプロケットとの間で巻き掛けられている駆動チェーンによって後輪を回転させる自転車において、前記クランク軸の一端側が遊挿され、ホルダー面内に点対称配置に穿設された、複数の孔部のそれぞれに、自転自在な回転体を収設した回転体ホルダーと、前記クランク軸の一端側が遊挿され、前記回転体ホルダーの表面側に配置され、前記回転体の中心より離れた表側連結点にて各回転体と連結された組み付け板とを備え、いずれか一方のクランクアームの軸支部に前記組み付け板を取り付け、前記回転体ホルダーの裏面側に前記スプロケットを前記クランク軸の一端側を遊挿させて配置し、前記スプロケットの表側と、各回転体の中心より離れた裏側連結点とを連結し、各回転体における前記表側連結点及び前記裏側連結点を所定の位相角で分離配置し、前記従動スプロケットと巻き掛けられている前記駆動チェーンの張力により、前記スプロケットを定位置に保持しながら、前記クランク軸に偏心して、回転可能に支持し、前記スプロケットの回転軸中心と前記クランク軸の軸中心との間にオフセットを形成してなるロータリーギヤ型自転車である。
である。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. In the first embodiment of the present invention, a crankshaft is supported by a crank bearing provided on a hanger lug of a bicycle frame, and a pedal is provided at the end of the arm. The left and right crank arms are integrally attached to both ends of the crankshaft, and the rear wheel is driven by a drive chain wound between a sprocket driven and rotated by the rotation of the crank arm and a driven sprocket for the rear wheel. A rotating body holder in which one end side of the crankshaft is loosely inserted and is punctured in a point-symmetrical arrangement in the holder surface, and a rotating body that rotates freely is accommodated in each of a plurality of holes. , One end side of the crankshaft is loosely inserted, arranged on the surface side of the rotating body holder, and rotated at a front side connection point away from the center of the rotating body And an assembly plate connected to the crankshaft, the assembly plate is attached to a shaft support portion of one of the crank arms, and the sprocket is arranged to be loosely inserted at one end of the crankshaft on the back side of the rotating body holder. Connecting the front side of the sprocket and a back side connection point away from the center of each rotary body, separating the front side connection point and the back side connection point in each rotary body at a predetermined phase angle, and the driven sprocket The sprocket is held in a fixed position by the tension of the drive chain that is wound, and is eccentrically supported by the crankshaft and rotatably supported, and the rotation center of the sprocket and the center of the crankshaft This is a rotary gear type bicycle with an offset formed between them.
It is.
本考案の第2の形態は、前記第1の形態と同様の自転車において、前記クランク軸の一端側が遊挿され、ホルダー面内に点対称配置に穿設された、複数の孔部のそれぞれに、自転自在な回転体を複数個収設した回転体ホルダーと、前記クランク軸の一端側が遊挿され、前記回転体ホルダーの表面側に配置され、前記回転体の中心より離れた表側連結点にて各回転体と連結された組み付け板とを備え、いずれか一方のクランクアームの軸支部に前記組み付け板を取り付け、前記回転体ホルダーの裏面側に前記スプロケットを前記クランク軸の一端側を遊挿させて配置し、前記スプロケットの表側と、各回転体の中心より離れた裏側連結点とを連結し、各回転体における前記表側連結点及び前記裏側連結点を所定の位相角で分離配置し、前記表側連結点及び前記裏側連結点を少なくとも3個以上設けて、前記従動スプロケットと巻き掛けられている前記駆動チェーンの張力により、前記スプロケットを定位置に保持しながら、前記クランク軸に偏心して、回転可能に支持し、前記スプロケットの回転軸中心と前記クランク軸の軸中心との間にオフセットを形成してなるロータリーギヤ型自転車である。 According to a second aspect of the present invention, in the same bicycle as the first aspect, one end side of the crankshaft is loosely inserted, and each of the plurality of hole portions drilled in a point symmetrical arrangement in the holder surface is provided. A rotating body holder in which a plurality of rotating bodies that rotate freely and one end side of the crankshaft are loosely inserted, arranged on the surface side of the rotating body holder, and at a front side connection point away from the center of the rotating body An assembly plate coupled to each rotary body, and the assembly plate is attached to a shaft support portion of one of the crank arms, and the sprocket is loosely inserted on the back side of the rotary body holder on one end side of the crankshaft. And connecting the front side of the sprocket and the back side connection point away from the center of each rotating body, separating the front side connection point and the back side connection point in each rotating body at a predetermined phase angle, Front side Provide at least three knots and backside connection points, and rotate eccentrically with respect to the crankshaft while holding the sprocket in place by the tension of the drive chain wound around the driven sprocket And a rotary gear type bicycle in which an offset is formed between the rotation shaft center of the sprocket and the shaft center of the crankshaft.
本考案の第3の形態は、前記第1又は第2の形態と同様の自転車において、前記クランク軸の一端側が遊挿され、ホルダー面内に点対称配置に穿設された、複数の孔部のそれぞれに、自転自在な回転体を複数個収設した回転体ホルダーと、前記クランク軸の一端側が遊挿され、前記回転体ホルダーの表面側に配置され、前記回転体の中心より離れた表側連結点にて各回転体と連結された組み付け板とを備え、いずれか一方のクランクアームの軸支部に前記組み付け板を取り付け、前記回転体ホルダーの裏面側に前記スプロケットを前記クランク軸の一端側を遊挿させて配置し、前記スプロケットの表側と、各回転体の中心より離れた裏側連結点とを連結し、各回転体における前記表側連結点及び前記裏側連結点を所定の位相角で分離配置し、前記従動スプロケットと巻き掛けられている前記駆動チェーンの張力により、前記スプロケットを定位置に保持しながら、前記クランク軸に偏心して、回転可能に支持し、前記スプロケットの回転軸中心と前記クランク軸の軸中心との間にオフセットを形成し、前記回転体の外周に取り付けたベアリング部材により前記回転体を前記孔部内に遊転自在に支承してなるロータリーギヤ型自転車である。 According to a third aspect of the present invention, in the same bicycle as the first or second aspect, a plurality of holes are formed in which one end side of the crankshaft is loosely inserted and drilled in a point-symmetrical arrangement in the holder surface. A rotating body holder in which a plurality of freely rotatable rotating bodies are housed, and one end side of the crankshaft is loosely inserted, arranged on the surface side of the rotating body holder, and away from the center of the rotating body An assembly plate coupled to each rotating body at a connection point, the assembly plate is attached to a shaft support portion of one of the crank arms, and the sprocket is attached to the back surface side of the rotating body holder on one end side of the crankshaft Are arranged by loose insertion, and the front side of the sprocket and the back side connection point away from the center of each rotary body are connected, and the front side connection point and the back side connection point in each rotary body are separated by a predetermined phase angle. Place and Due to the tension of the drive chain that is wound around the driven sprocket, the sprocket is held eccentrically and supported eccentrically by the crankshaft, and the rotation center of the sprocket and the center of the crankshaft It is a rotary gear type bicycle in which an offset is formed between the center of the shaft and the rotating body is supported in a freely swingable manner in the hole by a bearing member attached to the outer periphery of the rotating body.
本考案の第4の形態は、前記第1、第2又は第3の形態と同様の自転車において、前記クランク軸の一端側が遊挿され、ホルダー面内に点対称配置に穿設された、複数の孔部のそれぞれに、自転自在な回転体を複数個収設した回転体ホルダーと、前記クランク軸の一端側が遊挿され、前記回転体ホルダーの表面側に配置され、前記回転体の中心より離れた表側連結点にて各回転体と連結された組み付け板とを備え、いずれか一方のクランクアームの軸支部に前記組み付け板を取り付け、前記回転体ホルダーの裏面側に前記スプロケットを前記クランク軸の一端側を遊挿させて配置し、前記スプロケットの表側と、各回転体の中心より離れた裏側連結点とを連結し、各回転体における前記表側連結点及び前記裏側連結点を所定の位相角で分離配置し、前記組み付け板を前記クランクアームを前記クランク軸の取り付け箇所と一体に設け、前記従動スプロケットと巻き掛けられている前記駆動チェーンの張力により、前記スプロケットを定位置に保持しながら、前記クランク軸に偏心して、回転可能に支持し、前記スプロケットの回転軸中心と前記クランク軸の軸中心との間にオフセットを形成してなるロータリーギヤ型自転車である。 A fourth form of the present invention is the same bicycle as the first, second or third form, wherein one end side of the crankshaft is loosely inserted and drilled in a point-symmetric arrangement in the holder surface. In each of the holes, a rotating body holder in which a plurality of rotatable rotating bodies are arranged, and one end side of the crankshaft are loosely inserted and arranged on the surface side of the rotating body holder, from the center of the rotating body An assembly plate connected to each rotary body at a distant front-side connection point, and the assembly plate is attached to a shaft support portion of one of the crank arms, and the sprocket is attached to the back surface side of the rotary body holder. The front side of the sprocket and the back side connection point away from the center of each rotary body are connected, and the front side connection point and the back side connection point of each rotary body are set to a predetermined phase. Separation at the corner The crankshaft is provided with the crank arm integrally with the mounting position of the crankshaft, and the crankshaft is held in place by the tension of the drive chain wound around the driven sprocket. A rotary gear type bicycle that is eccentrically supported and rotatably supported, and an offset is formed between the rotation shaft center of the sprocket and the shaft center of the crankshaft.
本考案の第5の形態は、前記第1〜第4のいずれかの形態と同様の自転車において、前記クランク軸の一端側が遊挿され、ホルダー面内に点対称配置に穿設された、複数の孔部のそれぞれに、自転自在な回転体を複数個収設した回転体ホルダーと、前記クランク軸の一端側が遊挿され、前記回転体ホルダーの表面側に配置され、前記回転体の中心より離れた表側連結点にて各回転体と連結された組み付け板とを備え、いずれか一方のクランクアームの軸支部に前記組み付け板を取り付け、前記回転体ホルダーの裏面側に前記スプロケットを前記クランク軸の一端側を遊挿させて配置し、前記スプロケットの表側と、各回転体の中心より離れた裏側連結点とを連結し、各回転体における前記表側連結点及び前記裏側連結点を所定の位相角で分離配置し、前記表側連結点及び前記裏側連結点を表裏異ならせて前記回転体の中心からの角度が90°以上にしたロータリーギヤ型自転車である。 According to a fifth aspect of the present invention, in the same bicycle as any one of the first to fourth aspects, one end side of the crankshaft is loosely inserted, and a plurality of holes are formed in a point-symmetric arrangement in the holder surface. In each of the holes, a rotating body holder in which a plurality of rotatable rotating bodies are arranged, and one end side of the crankshaft are loosely inserted and arranged on the surface side of the rotating body holder, from the center of the rotating body An assembly plate connected to each rotary body at a distant front-side connection point, and the assembly plate is attached to a shaft support portion of one of the crank arms, and the sprocket is attached to the back surface side of the rotary body holder. The front side of the sprocket and the back side connection point away from the center of each rotary body are connected, and the front side connection point and the back side connection point of each rotary body are set to a predetermined phase. Separated by corner And location, the angle from the center of the rotary body said at different sides of the front connecting point and the rear connection point is a rotary gear type bicycles than 90 °.
本考案の第6の形態は、前記第1〜第5のいずれかの形態と同様の自転車において、前記クランク軸の一端側が遊挿され、ホルダー面内に点対称配置に穿設された、複数の孔部のそれぞれに、自転自在な回転体を複数個収設した回転体ホルダーと、前記クランク軸の一端側が遊挿され、前記回転体ホルダーの表面側に配置され、前記回転体の中心より離れた表側連結点にて各回転体と連結された組み付け板とを備え、いずれか一方のクランクアームの軸支部に前記組み付け板を取り付け、前記回転体ホルダーの裏面側に前記スプロケットを前記クランク軸の一端側を遊挿させて配置し、前記スプロケットの表側と、各回転体の中心より離れた裏側連結点とを連結し、各回転体における前記表側連結点及び前記裏側連結点を所定の位相角で分離配置し、前記ペダルを12時の方向にある上死点にある位置から水平位置までの間に設けたロータリーギヤ型自転車である。 According to a sixth aspect of the present invention, in the same bicycle as in any one of the first to fifth aspects, one end side of the crankshaft is loosely inserted, and a plurality of holes are formed in a point-symmetric arrangement in the holder surface. In each of the holes, a rotating body holder in which a plurality of rotatable rotating bodies are arranged, and one end side of the crankshaft are loosely inserted and arranged on the surface side of the rotating body holder, from the center of the rotating body An assembly plate connected to each rotary body at a distant front-side connection point, and the assembly plate is attached to a shaft support portion of one of the crank arms, and the sprocket is attached to the back surface side of the rotary body holder. The front side of the sprocket and the back side connection point away from the center of each rotary body are connected, and the front side connection point and the back side connection point of each rotary body are set to a predetermined phase. Separated by corner And location, a rotary gear bicycle provided between the position at the top dead center with the pedal in the direction of 12 o'clock to the horizontal position.
本考案の第7の形態は、自転車のフレームのハンガーラグに設けたクランク軸受によりクランク軸を支承し、アーム先端にペダルが設けられている左右のクランクアームを前記クランク軸両端に一体的に取り付け、前記クランクアームの回転によって従動回転されるスプロケットと、後輪用の従動スプロケットとの間で巻き掛けられている駆動チェーンによって後輪を回転させる自転車において、前記クランク軸の一端側に遊挿されるもので、ホルダー面内に点対称配置に穿設された、複数の孔部のそれぞれに、自転自在な回転体を複数個収設した回転体ホルダーと、前記クランク軸の前記一端側が遊挿されるもので、前記回転体ホルダーの表面側に配置され、前記回転体の中心より離れた表側連結点にて各回転体と連結された組み付け板とを備え、いずれか一方のクランクアームの軸支部に前記組み付け板は取り付けられるもので、前記回転体ホルダーの裏面側に前記スプロケットを配置し、前記スプロケットの表側と、各回転体の中心より離れた裏側連結点とを連結し、各回転体における前記表側連結点及び前記裏側連結点を所定の位相角で分離配置したロータリーギヤ型自転車の動力伝達機構体である。 According to a seventh embodiment of the present invention, a crankshaft is supported by a crank bearing provided on a hanger lug of a bicycle frame, and left and right crank arms each provided with a pedal at the tip of the arm are integrally attached to both ends of the crankshaft. In a bicycle in which a rear wheel is rotated by a drive chain wound between a sprocket driven and rotated by the rotation of the crank arm and a driven sprocket for a rear wheel, the bicycle is inserted into one end of the crankshaft. Thus, a rotary body holder in which a plurality of freely rotatable rotary bodies are accommodated in each of a plurality of holes formed in a point symmetrical arrangement in the holder surface, and the one end side of the crankshaft are loosely inserted. An assembly plate disposed on the surface side of the rotating body holder and connected to each rotating body at a front side connection point away from the center of the rotating body; The assembly plate is attached to the shaft support portion of one of the crank arms, the sprocket is disposed on the back side of the rotating body holder, the front side of the sprocket, and the back side away from the center of each rotating body It is a power transmission mechanism body of a rotary gear type bicycle in which a connection point is connected and the front side connection point and the back side connection point in each rotating body are separated and arranged at a predetermined phase angle.
本考案の第1の形態によれば、前記組み付け板と前記回転体ホルダーを介して前記いずれか一方のクランクアームの回転運動を、前記回転体ホルダーの裏面側に配置した前記スプロケットに伝達し、前記各回転体における前記表側連結点及び前記裏側連結点を所定の位相角で分離配置し、前記従動スプロケットと巻き掛けられている前記駆動チェーンの張力により、前記スプロケットを定位置に保持しながら、前記クランク軸に偏心して、回転可能に支持し、前記スプロケットの回転軸中心と前記クランク軸の軸中心との間にオフセットを形成することができる。前記スプロケットの回転軸中心と前記クランク軸の軸中心との離間距離(ずれ長)をオフセット長と称する。自転車を駆動するトルクは有効クランクアーム長×踏力で与えられるから、前記オフセット長だけ有効クランクアーム長が長くなることによって、同じ踏力でもトルクがオフセット長×踏力だけ増大する効果がある。オフセット長を長くするほど前記効果は大きくなる。つまり、このオフセットの形成により、前記組み付け板と前記回転体ホルダーと前記スプロケットからなる動力伝達機構体により、ペダル踏み込み時に、前記スプロケットの回転中心に対するクランクアームの実際の有効クランクアーム長を大きくすることができ、楽に漕ぐことのできるロータリーギヤ型自転車を提供することができる。ここで、本考案に係る自転車をロータリーギヤ型自転車と称する理由は、前記回転体ホルダーとスプロケット(ギヤ)との連動機構を採用して前記オフセットを従来型の自転車に強制的に形成することができるからである。従って、この機構を従来型の自転車に組み込むだけで、従来よりも小さな踏力で従来型自転車と同等のトルクを発生でき、換言すれば、従来と同等の踏力で従来よりも大きなトルクを発生することが可能になる。 According to the first aspect of the present invention, the rotational movement of any one of the crank arms is transmitted to the sprocket disposed on the back side of the rotating body holder via the assembly plate and the rotating body holder, The front side connection point and the back side connection point in each rotating body are separated and arranged at a predetermined phase angle, and while holding the sprocket in place by the tension of the drive chain wound around the driven sprocket, The crankshaft is eccentric and can be rotatably supported, and an offset can be formed between the rotation axis center of the sprocket and the axis center of the crankshaft. A separation distance (deviation length) between the rotation axis center of the sprocket and the axis center of the crankshaft is referred to as an offset length. Since the torque for driving the bicycle is given by the effective crank arm length × the pedaling force, increasing the effective crank arm length by the offset length has the effect of increasing the torque by the offset length × the pedaling force even with the same pedaling force. The effect increases as the offset length is increased. That is, by forming this offset, the actual effective crank arm length of the crank arm with respect to the rotation center of the sprocket is increased when the pedal is depressed by the power transmission mechanism body including the assembly plate, the rotating body holder, and the sprocket. It is possible to provide a rotary gear type bicycle that can be rowed easily. Here, the reason why the bicycle according to the present invention is referred to as a rotary gear type bicycle is that the offset is forcibly formed in a conventional type bicycle by employing an interlocking mechanism between the rotating body holder and a sprocket (gear). Because it can. Therefore, only by incorporating this mechanism into a conventional bicycle, a torque equivalent to that of a conventional bicycle can be generated with a smaller pedaling force than in the past, in other words, a torque larger than that of the conventional bicycle can be generated with a pedaling force equivalent to the conventional bicycle. Is possible.
本考案の第2の形態によれば、前記第1の形態と同様に、前記表側連結点及び前記裏側連結点を少なくとも3個以上設けて、前記組み付け板と前記回転体ホルダーと前記スプロケットからなる動力伝達機構により、ペダル踏み込み時に、前記スプロケットの回転中心に対するクランクアームの実際の有効クランクアーム長を大きくすることができ、楽に漕ぐことのできるロータリーギヤ型自転車を提供することができる。 According to the second embodiment of the present invention, as in the first embodiment, at least three or more front side connection points and back side connection points are provided, and the assembly plate, the rotating body holder, and the sprocket are included. With the power transmission mechanism, when the pedal is depressed, the actual effective crank arm length of the crank arm with respect to the rotation center of the sprocket can be increased, and a rotary gear bicycle that can be easily rowed can be provided.
本考案の第3の形態によれば、前記第1又は第2の形態と同様に、前記組み付け板と前記回転体ホルダーと前記スプロケットからなる動力伝達機構により、ペダル踏み込み時に、前記スプロケットの回転中心に対するクランクアームの実際の有効クランクアーム長を大きくすることができ、しかも前記回転体の外周に取り付けたベアリング部材により前記回転体を前記孔部内に遊転自在に支承して円滑にクランクアームの回転力を前記スプロケットに伝達して、楽に漕ぐことのできるロータリーギヤ型自転車を提供することができる。 According to the third aspect of the present invention, as in the first or second aspect, the rotation center of the sprocket is turned on when the pedal is depressed by the power transmission mechanism including the assembly plate, the rotating body holder, and the sprocket. The actual effective crank arm length of the crank arm with respect to the rotating body can be increased, and the rotating body can be freely rotated in the hole by a bearing member attached to the outer periphery of the rotating body to smoothly rotate the crank arm. It is possible to provide a rotary gear type bicycle in which force can be transmitted to the sprocket to easily pedal.
本考案の第4の形態によれば、前記第1、第2又は第3の形態と同様に、前記組み付け板と前記回転体ホルダーと前記スプロケットからなる動力伝達機構により、ペダル踏み込み時に、前記スプロケットの回転中心に対するクランクアームの実際の有効クランクアーム長を大きくすることができ、しかも前記組み付け板を前記クランクアームの前記クランク軸の取り付け箇所と一体に設けて、構成部材を削減して、より簡素化された構成で、楽に漕ぐことのできるロータリーギヤ型自転車を実現することができる。 According to the fourth form of the present invention, when the pedal is depressed, the sprocket is driven by the power transmission mechanism comprising the assembly plate, the rotating body holder and the sprocket, as in the first, second or third form. The actual effective crank arm length of the crank arm relative to the rotation center of the crank arm can be increased, and the assembly plate is provided integrally with the crank shaft mounting portion of the crank arm, thereby reducing the number of components and simplifying. A rotary gear type bicycle that can be rowed easily can be realized with a simplified configuration.
本考案の第5の形態によれば、前記第1〜第4のいずれかの形態と同様に、前記組み付け板と前記回転体ホルダーと前記スプロケットからなる動力伝達機構により、ペダル踏み込み時に、前記スプロケットの回転中心に対するクランクアームの実際の有効クランクアーム長を大きくすることができ、しかも、前記表側連結点及び前記裏側連結点を表裏異ならせて前記回転体の中心からの角度が90°以上にして、ペダル踏み込み時の踏力を効率的に伝達して楽に漕ぐことのできる自転車を提供することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, in the same manner as in any one of the first to fourth aspects, when the pedal is depressed, the sprocket is driven by the power transmission mechanism including the assembly plate, the rotating body holder, and the sprocket. The actual effective crank arm length of the crank arm with respect to the rotation center of the rotating body can be increased, and the front side connecting point and the back side connecting point are made different from each other so that the angle from the center of the rotating body is 90 ° or more. Therefore, it is possible to provide a bicycle that can efficiently transmit pedaling force when the pedal is depressed and can be easily pedaled.
本考案の第6の形態によれば、前記第1〜第4のいずれかの形態と同様に、前記組み付け板と前記回転体ホルダーと前記スプロケットからなる動力伝達機構により、ペダル踏み込み時に、前記スプロケットの回転中心に対するクランクアームの実際の有効クランクアーム長を大きくすることができ、しかも、前記ペダルを12時の方向にある上死点にある位置から水平位置までの間に設けて、ペダル踏み込み時の踏力を効率的に伝達して楽に漕ぐことのできる自転車を提供することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, in the same manner as in any one of the first to fourth aspects, when the pedal is depressed, the sprocket is driven by the power transmission mechanism including the assembly plate, the rotating body holder, and the sprocket. The actual effective crank arm length of the crank arm with respect to the center of rotation can be increased, and the pedal is provided between the position of the top dead center in the 12 o'clock direction and the horizontal position so that the pedal is depressed. It is possible to provide a bicycle that can efficiently transmit the pedaling force of the vehicle and can be pedaled easily.
本考案の第7の形態によれば、本形態に係る前記組み付け板と前記回転体ホルダーと前記スプロケットからなる動力伝達機構体を従来の自転車に組み付けることにより、ペダル踏み込み時に、前記スプロケットの回転中心に対するクランクアームの実際の有効クランクアーム長を大きくすることができ、従来型自転車を楽に漕ぐことのできるロータリーギヤ型自転車に改造することができる。つまり、従来型自転車の駆動側スプロケットを取り外し、本形態の動力伝達機構体を装着し、前記従来型自転車のチェーンを少しだけ短縮して、このチェーンを前記動力伝達機構体のスプロケットに巻回装着するだけで、第1形態で詳述したオフセット長を設定することができる。その結果、有効クランクアーム長をオフセット長分だけ長くすることが可能になり、第1形態で説明した全ての効果を前記従来型自転車に発現することが可能になる。また、この第7形態に係る動力伝達機構体に、前記第2形態〜前記第6形態の夫々に記載した更なる限定構成要素を付加すれば、従来型自転車を前記第2形態〜前記第6形態のロータリーギヤ型自転車に改造することができることは言うまでも無い。 According to a seventh aspect of the present invention, the rotation center of the sprocket is depressed when the pedal is depressed by assembling a power transmission mechanism body comprising the assembly plate, the rotating body holder and the sprocket according to the present embodiment to a conventional bicycle. The actual effective crank arm length of the crank arm can be increased, and the conventional bicycle can be converted to a rotary gear type bicycle that can be easily rowed. In other words, the drive sprocket of the conventional bicycle is removed, the power transmission mechanism of this embodiment is mounted, the chain of the conventional bicycle is slightly shortened, and this chain is wound around the sprocket of the power transmission mechanism By simply doing this, the offset length detailed in the first embodiment can be set. As a result, the effective crank arm length can be increased by the offset length, and all the effects described in the first embodiment can be exhibited in the conventional bicycle. Moreover, if the further limited component described in each of said 2nd form-said 6th form is added to the power transmission mechanism body which concerns on this 7th form, a conventional bicycle will be said 2nd form-said 6th. Needless to say, the rotary gear type bicycle can be modified.
図1は、本考案の実施の一形態としての自転車を示す。この自転車のフレームは、前輪1側の前ホーク4と、後輪2側のバックホーク11からなる。前ホーク4の上端はハンドルポスト7に連結し、ハンドルポスト7にはハンドル8が取り付けられている。前ホーク4のハンドルポスト7との連結部に下パイプ5の上端が連結されている。バックホーク11の上端はシートポスト9に連結し、シートポスト9にはサドル10が取り付けられている。ハンドルポスト7とシートポスト9の各根元部分間をメインパイプ3で連結している。バックホーク11のサドル10との連結部に立パイプ6の上端が連結されている。バックホーク11の下端には後輪2用軸受け部21に連結されている。軸受け部21には回転自在に従動側スプロケットが取り付けられており、従動側スプロケットは収納カバー22で覆われている。
FIG. 1 shows a bicycle as an embodiment of the present invention. The frame of the bicycle includes a
下パイプ5及び立パイプ6の下端はハンガーラグ13で結合されている。ハンガーラグ13と後輪2用軸受け部21の間には、一組のチェーンステー12により連結されている。ハンガーラグ13は後述のクランク軸受部からなる。クランク軸受部により軸支された、後述のクランク軸23の両端には、一対のクランクアーム15、16が左右対称に取り付けられている。クランクアーム15、16の開放端にはそれぞれ、ペダル17、18が装着されている。本考案にかかる動力伝達部材14はハンガーラグ13の一方のクランクアーム15に装着されている。動力伝達部材14は駆動側スプロケット19を含み、駆動側スプロケット19と、上記従動側スプロケットとの間にチェーン20が巻き掛けられている。
Lower ends of the
図2はハンガーラグ13の構造を示す。ハンガーラグ13はクランク軸を挿通させるクランク部13Aと、クランク部13A外部に対し四つ又状に形成されたパイプ受け部13B、13C、13D、13Eからなる。パイプ受け部13B、13C,13D、13Eには、それぞれ下パイプ5、立パイプ6、チェーンステー12、12の端部が挿着される。
FIG. 2 shows the structure of the
図3はクランクアーム15に装着された動力伝達部材14の構成を示す。クランク軸23がハンガーラグ13に軸支されている。クランク軸23の両端にはクランクアーム15、16が取着されている。動力伝達部材14が配置されていないクランクアーム16はボス部16Aにてクランク軸23の一端に固着されている。なお、ペダル18の回転軸18Aはクランクアーム16の開放端部にて締付ナット16Bにより締着されており、ペダル17の回転軸も同様にクランクアーム15の開放端部にて締着されている。
FIG. 3 shows the configuration of the
ハンガーラグ13はクランク部13Aの内側には中パイプ24が溶接等により固着されている。中パイプ24両端内周には螺子部25が螺設されている。クランク軸23の中間部に設けられた一対の環状の突起23Cにその外側から多数のボール27をグリス等により保持した状態で、螺子部25に螺合する玉押ベアリング26により多数個のボール27を押圧して装着してボール軸受け部を構成し、このボール軸受け部によりクランク軸23をハンガーラグ13に支承している。
The
クランク軸23のクランクアーム15側の端部には、動力伝達部材14の介挿のために、クランクアーム16側と比べて余分に延設された延長部23Bを設けている。クランクアーム15のボス部15Aは、延長部23Bの先端のテーパ角軸23Aに締付ナット15Bにより緊締される。
At the end of the
図4〜図7は動力伝達部材14の各部を示す。動力伝達部材14は、クランク軸23の一端側の延長部23Bが遊挿された回転体ホルダー28と、クランク軸の一端側の延長部23Bが遊挿され、回転体ホルダー28の表面側に配置され組み付け板29と、回転体ホルダー28のホルダー面内に点対称配置に穿設された、複数の孔部28Aのそれぞれに収設された自転自在な回転体35と、回転体35に連結されたスプロケット19とからなり、効率的に回転トルクを駆動側スプロケット19からチェーン20を介して従動側スプロケットに伝達するトルク伝達機構を構成する。
4 to 7 show each part of the
図4は組み付け板29の平面図である。組み付け板29は回転体ホルダー28の各回転体35個々に入力カシメ33により連結されている。組み付け板29の中央にはクランク軸23と当接しないように、クランク軸23を遊挿する貫通孔29Aが開口されている。クランクアーム15のボス部15A外周には4方向に伸びた固着部15Cが延設されており、ボス部15と組み付け板29は、スペーサ31を介して、各固着部15Cに対応した組み付け板29の固着ビス孔29Bに締付ビス15Dにより4箇所固定されている。組み付け板29の固着ビス孔29Bより外周側に6個の連結孔29Cが形成されており、入力カシメ33を各連結孔29Cと回転体ホルダー28の各回転体35個々に挿着し、カシメ固着により、組み付け板29に各回転体35個々を固着、連結している。図4に示すように、固着ビス孔29B同士の間に位置する連結孔29Cと、一個の固着ビス孔29Bとの配置角度A1は組み付け板29の中心に対して45°に設定されている。また、6個の連結孔29Cは、一対の固着ビス孔29B間で形成する辺に沿った中心線に対して対称に配設されており、その中心線に近い箇所に設けた連結孔29Cは中心線に対して30°の角度A2で位置する。固着ビス孔29B同士の中心線から、間に位置する連結孔29Cと、一個の固着ビス孔29Bとの配置角度は組み付け板29の中心に対して45°に設定されている。
FIG. 4 is a plan view of the
図5は回転体ホルダー28の平面図である。組み付け板29の場合と同様に、回転体ホルダー28の中央にはクランク軸23と当接しないように、クランク軸23を遊挿する貫通孔28Bが開口されている。貫通孔28Bの周りには回転体35を収納する孔部28Aが6個穿設されている。各孔部28Aに回転体35が自転自在に収設され、6個の回転体35が回転体ホルダー28の中心の周りに点対称に配設されている。孔部28A内周にはボール転動用溝28Cが刻設されている。
FIG. 5 is a plan view of the
図6は図5の回転体35のA−A断面を示す。回転体35は回転体ホルダー28の板厚と同じ厚さの円板からなり、円板周縁にはボール転動用溝35Aが刻設されている。回転体35の中央は軽量化のために貫通孔35Cが穿設されている。回転体35を孔部28Aに収設した状態で、ボール転動用溝28C及びボール転動用溝35Aにより形成される外周溝にボール34を装着して、回転体35の自転を円滑にするためのボールベアリング構造を構成している。ボール34の装着はボール転動用溝28Cに設けた導入口(図示せず)より圧入して行われる。各回転体35には入力カシメ33の挿着孔35Bが形成されており、回転体ホルダー28の表側において入力カシメ33により組み付け板29と連結されている。また、各回転体35には挿着孔35Bより位相角A3ずれた位置に挿着孔35Dが形成されており、回転体ホルダー28の裏側において出力カシメ32によりスプロケット19と連結されている。
FIG. 6 shows an AA cross section of the
図7は回転体ホルダー28の裏側に装着されるスプロケット19を示す。スプロケット19の中央には、クランク軸23を遊挿する大きな貫通孔19Bが開口され、スプロッケット全体がチェーン歯合部19Cを周設したドーナツ形状を有する。貫通孔19Bの周りには、ドーナツ中心に対して点対称に出力カシメ32の挿着孔19Aが6個形成されている。回転体35の挿着孔35Dと挿着孔19Aを挿通する出力カシメ33により、スプロケット19は回転体ホルダー28と連結されている。出力カシメ33は、スプロケット19と回転体ホルダー28の間に介挿されたスペーサ30を貫通している。スペーサ30の介挿により、スプロケット19に巻き掛けられたチェーン20が回転体ホルダー28に接触することを防止している。
FIG. 7 shows the
図8は組み付け板29、回転体ホルダー28及びスプロケット19を入力カシメ33及び出力カシメ32によりカシメ連結した組み付け状態を示し、回転体ホルダー28の表側から見た図である。
図9は、組み付け板29、回転体ホルダー28及びスプロケット19の組み付け状態を示し、回転体ホルダー28の裏側から見た図である。
FIG. 8 shows an assembled state in which the
FIG. 9 shows the assembled state of the
本考案に係る動力伝達部材14は、組み付け板29、回転体ホルダー28及びスプロケット19を上記のように組み付けて構成されている。組み付け板29を回転体ホルダー28とクランクアーム15との連結補助部材として使用しているが、クランクアーム15のボス部15Aと組み付け板29を一体化してもよい。
The
スプロケット19にチェーン20を懸架していない自由状態においては、スプロケット19はクランク軸23の軸心の周りを回転体ホルダー28の各回転体35の自転とともに周回する。一方、スプロケット19と従動側スプロケット間にチェーン20を懸架した場合には、チェーン20の引っ張り方向に沿ったスプロケット19の拘束状態においては、見掛け状ではスプロケット19の周りを回転体ホルダー28が周回することになる。このとき、回転体ホルダー28が周回運動による回転トルクがスプロケット19に加わるためスプロケット19の回転運動に変換される。このスプロケット19の回転は、従動側スプロケットに懸架されたチェーン20に引っ張り力として作用して従動側スプロケットに動力が伝達される。
In a free state in which the
上記の動力伝達部材14によれば、スプロケット19は、クランクアーム15の回転動作に伴って、自由状態時の周回運動がチェーン20の引っ張り力による拘束により前後移動が抑制されながら回転運動する。したがって、自由状態時に形成されるクランク軸23の軸心とスプロケット19との間の偏心量(以下、オフセットという。)Dが拘束状態では常時、保持される。
自転車駆動においては、ペダル17が12時の方向にある上死点にあるとき走行者への負荷が最大になり、上死点からペダル17を3時方向の水平方向まで踏む込みとき、動力伝達が可能となる。動力伝達部材14によれば、この踏み込み過程において、クランク軸23の軸心とスプロケット19との間のオフセットがあるため、クランクアーム15のクランクアーム長さが実質的に延長されることになり、その延長分が負荷の低減をもたらし、踏力の削減となって楽に走行することができる。
According to the
In bicycle driving, when the
動力伝達部材14におけるオフセット効果を図10のモデル駆動機構を用いて説明する。
図10はオフセット効果を説明するための、動力伝達部材14を模式的に示したモデル機構を示す。先端にペダルが装着される、左右のクランクアーム100、101の軸心102に対して、楕円形状の連結プレート105が連結部材104により固定されている。連結プレート105、連結部材104はそれぞれ、回転体ホルダー28、組み付け板29に対応する。連結部材104による連結プレート105の連結箇所106は楕円長軸上に2箇所配置されている。連結プレート105の中央はクランク軸を遊挿する開口部103が形成されている。連結プレート105の裏側にスプロケット107が配置されている。スプロケット107と連結プレート105は連結部材104により連結されている。連結部材104は回転体35に対応し、連結点P3にて連結プレート105と連結し、連結点P4にてスプロケット107と連結している。連結点P3、P4はそれぞれ、入力カシメ33、出力カシメ32に対応する。このモデル機構では、機構を簡明にするために、連結プレート105の連結箇所106側に一組の連結部材104、104を対称配置している。スプロケット107にチェーンを巻き掛けた拘束状態にあり、スプロケット中心はクランクアーム100、101の軸心102に対してオフセットD1を形成している。
The offset effect in the
FIG. 10 shows a model mechanism schematically showing the
上記モデル駆動機構を用いて、クランクペダルへの入力踏力Fを一定とし、かつクランク回転数も一定とした条件で、スプロケット軸中心からみたペダル先端の軌跡を調べた。また、スプロケット107に連結プレート105を介して力が伝達される力点と角速度との関係を調べ、従来機構と比較した。上記モデル駆動機構における力の伝達は、クランクアーム100の先端P1に加えられた踏力Fが、まず、連結箇所106の連結点P2を介して連結プレート105に伝えられ、更に、連結部材104の各連結点P3、P4を通じてスプロケット107に伝えられることにより行われる。
Using the model drive mechanism, the trajectory of the pedal tip as viewed from the center of the sprocket shaft was examined under the condition that the input pedaling force F to the crank pedal was constant and the crank rotation speed was also constant. Further, the relationship between the force point at which the force is transmitted to the
図11は従来の自転車駆動機構における、クランクアングルωtに対する各部の軌跡を示す。縦軸はスプロケット200、ペダル201の変位及びトルク変化、横軸はクランクアングルωtの変化を示す。従来のスプロケット200をクランクアームと同軸に取着した場合には、ペダル201の軌跡F1、F2、スプロケット200の軌跡F4は正弦波を描き、トルク軌跡F3も一定となる。
FIG. 11 shows the locus of each part with respect to the crank angle ωt in the conventional bicycle drive mechanism. The vertical axis represents the displacement and torque change of the
図12は図10の駆動機構における、クランクアングルωtに対する各部の軌跡を示す。縦軸はスプロケット107、ペダルの変位及びトルク変化、横軸はクランクアングルωtの変化を示す。図10の駆動機構では、スプロケット107をクランクアーム100の軸心102と同軸でなく、偏心させて、オフセットD1を設けている場合であり、スプロケットの軌跡F5は緩やかな正弦波を描く。ペダルの軌跡F6は図11の正弦波とは少しずれた波形を描く。踏み込み側のトルク軌跡F7は、緩やかな軌跡カーブとなっており、引き足側のトルク軌跡は、踏み込み側で少し傾斜が急な軌跡カーブF8となっている。引き足側の走行は少し重くなるが、通常の走行は踏み込みを主に行うので、影響は少ない。図10の駆動機構によれば、踏み込み側のトルク軌跡F7が緩やかになっているので、角速度dω/dtが小さくなる。
FIG. 12 shows the locus of each part with respect to the crank angle ωt in the drive mechanism of FIG. The vertical axis shows the displacement of the
左右のクランクアーム100、101の軸心102からクランクアームの開放端までの距離、即ち、クランクアーム長さをr、ペダルに加わる踏み込み踏力Fとすると、図11の従来の場合には、クランクアームの回転に伴ってスプロケット107に生ずるトルクTはT=F×rで表される。回転モーメントをJとすrと、トルクTはT=J×(dω/dt)となる。従って、図10に示すように、スプロケット107の中心からクランクアームの開放端までの距離LはオフセットD1分長くなり(>r)、上記の踏み込み側のトルク軌跡F7が緩やかな軌跡カーブとなって現れている。図10のモデル駆動機構から分かるように、これを具体化した本実施形態に係る動力伝達部材14によれば、ペダル踏み込み時に、スプロケット19の回転中心に対するクランクアーム15の実際の有効クランクアーム長を大きくすることができ、楽に漕ぐことのできる自転車を提供することができる。なお、図10の場合、オフセットD1の大きさを有効クランクアーム長の2/9程度にすると、入力踏力に対して約12.5%軽くなり、走行時の推進力が12.5%アップさせることができる。また、連結プレート105とクランクアーム100の相対角度、つまり鉛直方向に対しての、連結プレート105の連結点P2の形成する角度が45°のとき、最も踏力が伝達できる角速度が得られた。
If the distance from the
本考案は上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本考案の技術的思想を逸脱しない範囲における種々の変形例や設計変更をその技術的範囲内に包含するものであることは云うまでも無い。 The present invention is not limited to the above-described embodiment and examples, and various modifications and design changes within the technical scope of the present invention are included in the technical scope. Not too long.
本考案に係る自転車の動力伝達機構により、楽に漕げるスプロケッット自走車を実現でき、自転車や車椅子などの分野に利用することができる。 The bicycle power transmission mechanism according to the present invention can realize a sprocket self-propelled vehicle that can be easily raised, and can be used in fields such as bicycles and wheelchairs.
1 前輪
2 後輪
3 メインパイプ
4 前ホーク
5 下パイプ
6 立パイプ
7 ハンドルポスト
8 ハンドル
9 シートポスト
10 サドル
11 バックホーク
12 チェーンステー
13 ハンガーラグ
13A クランク部
13B パイプ受け部
13C パイプ受け部
13D パイプ受け部
13E パイプ受け部
14 動力伝達部材
15 クランクアーム
15A ボス部
15B 締付ナット
15C 固着部
15D 締付ビス
16 クランクアーム
16A ボス部
16B 締付ナット
17 ペダル
18 ペダル
18A 回転軸
19 駆動側スプロケット
20 チェーン
21 軸受け部
22 収納カバー
23 クランク軸
23A テーパ角軸
23B 延長部
23C 突起
24 中パイプ
25 螺子部
26 玉押ベアリング
27 ボール
28 回転体ホルダー
28A 孔部
28B 貫通孔
28C 溝
29 組み付け板
29A 貫通孔
29B 固着ビス孔
29C 連結孔
30 スペーサ
31 スペーサ
32 出力カシメ
33 入力カシメ
34 ボール
35 回転体
35A 溝
35B 挿着孔
35C 貫通孔
35D 位相角
100 クランクアーム
101 クランクアーム
102 軸心
103 開口部
104 連結部材
105 連結プレート
106 連結箇所
107 スプロケット
200 スプロケット
201 ペダル
A1 角度
A2 角度
D オフセット
D1 オフセット
F1 軌跡
F2 軌跡
F3 軌跡
F4 軌跡
F5 軌跡
F6 軌跡
F7 軌跡
F8 軌跡
P1 連結点
P2 連結点
P3 連結点
P4 連結点
ωt クランクアングル
DESCRIPTION OF
Claims (7)
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JP2007009984U JP3140274U (en) | 2007-12-27 | 2007-12-27 | Rotary gear type bicycle and its power transmission mechanism |
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WO2017154940A1 (en) * | 2016-03-07 | 2017-09-14 | 地光 曽良 | Smart cycle |
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