JP4616814B2 - 一組の自転車用クランクアーム - Google Patents
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Description
このような一組の自転車のクランクアームとして、非特許文献1に示すクランクアームについて、図6を参照して説明する。図6は、従来の一組の自転車用クランクアームが回転する様子を説明するための説明図である。
図6に示すように、例えば、一方のクランクアームにおいて、走行中の回転するペダル位置を、垂線を基準として90°間隔で(1)から(4)の4つのブロックに分割して、矢印方向に一方のクランクアームを回転させるとする。このとき、走行に寄与する踏力を計測した場合、(1)ブロック及び(2)ブロックでは駆動力として走行に寄与するが、(3)ブロックおよび(4)ブロックでは、抵抗として働いている。そして、(4)ブロックから(1)ブロックへの過渡状態では、他方のクランクアームは(2)ブロックから(3)ブロックへの過渡状態となり、駆動力が低くなることから、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へ回転させるためには、大きな踏力が要求されることとなる。
望ましくは、前記第1クランクアームを利き脚である側に配置し、前記第2クランクアームを利き脚でない側に配置する。
さらに望ましくは、前記第2クランクアームは、前記第1クランクアームよりもペダル位置における慣性質量を50gから260g重くする。
なお、「漕ぎ出し位置」とは、ペダルに対して入力(踏力)しやすい位置(垂線に対して10°から20°の位置)をいう。
また、「釣り合い位置」とは、タイヤが接地していない状態において、第1クランクアームと第2クランクアームとが、無負荷で静止した状態で、釣り合う位置をいう。
なお、「釣り合い位置」は、「漕ぎ出し位置」と略同じ位置である。
また、このとき、第2クランクアームは、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、第2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、第2クランクアームの漕ぎ出し位置まで到達する。
このように、利き脚側において、ペダルに対して入力(踏力)しづらい位置をなくすことで、利き脚側で第1クランクアーム11に取り付けられたペダルを漕ぎやすくすることができる。
すなわち、図6に示す、従来の通常の自転車における踏力の寄与と比較して、第1クランクアームの漕ぎ出し位置が自転車を前進させる回転方向に10°から20°ずれるため、ずれの分、利き脚側の踏力を伝えにくい領域を減少させることができる。
このため、クランクアームが1回転する間の踏力の減少率を運転者一人ひとりの特性に合わせて低く抑えることができ、さらに、自転車を漕ぎやすくすることができる。
本発明によれば、前記した請求項1から請求項3のいずれか一項に記載された一組の自転車用クランクアームを有するため、漕ぎやすい自転車を得ることができる。
また、本発明の一組の自転車用クランクアームによれば、簡易な構成であるため、劣化や損傷が少なくなる。
また、本発明の一組の自転車用クランクアームによれば、部品点数を少なくすることができ、生産性が高くなる。また、安価に製造することができる。
また、本発明の自転車によれば、始動時や登坂低速時などにおいて、自転車が漕ぎやすくなる。
なお、本発明の参考例では、一般的に右利きの人間が多いことから、運転者の利き脚を右脚と想定し、自転車Bからみて、第1クランクアーム11を自転車Bの進行方向右側に配置し、第2クランクアーム12を自転車Bの進行方向左側に配置している。なお、通常の自転車におけるのと同様に、第1クランクアーム11は、自転車Bのギア(図示しない)と一体成形されている。
第2クランクアーム12は、L字状に形成され、一端部に本体取付部13を有し、L字状に曲折させた部分にペダル取付部14を有している。
なお、第2クランクアーム12の本体取付部13からペダル取付部14までの長さは、第1クランクアーム11と略同一である。
ペダル位置における慣性質量の差が、50g未満であると、踏力を補填する効果が有効に得られないためであり、一方、260gを超えると、利き脚側の負担が過大となるためである。
例えば、第1クランクアーム11をアルミで形成し、第2クランクアーム12をステンレスで形成するなどによりペダル位置における慣性質量の差をつけることが可能である。
また、「無負荷で静的な状態」とは、タイヤが接地しておらず、第1クランクアーム11および第2クランクアーム12が静止している状態であって、第1クランクアーム11および第2クランクアーム12に負荷がかかっていない状態をいう。
なお、第2クランクアーム12は、前記したように、第1クランクアーム11よりも重量が重いため、無負荷の状態では、常に、第1クランクアーム11が本体取付部13の上方に位置し、第2クランクアーム12が本体取付部13の下方に位置して釣り合うこととなる。
傾斜角θ1が、10°未満であると、通常の自転車とほとんど相違がなくなり、踏力を補填する効果が有効に得られない一方、傾斜角θ1が20°を超えると、利き脚側の負担が過大となるためである。
なお、図3(a)から図3(h)は、クランクアームの動作を示す図である。
図3においては、説明の便宜上、ペダル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。
なお、本発明の参考例においては、一組の自転車用クランクアーム1Aは、時計回り(図2の矢印方向)に回転して自転車Bを前進させるものとする。
第1クランクアーム11に取り付けられたペダルの漕ぎ出し位置は、自転車Bを前進させる回転方向に、例えば、20°前進した位置となるため、第1クランクアーム11に取り付けられたペダルの漕ぎ出しがスムーズとなる。
この状態で、運転者が第1クランクアーム11に取り付けられたペダルを踏み込むと、踏力により、徐々に回転力が発生する。
一方、第2クランクアーム12は、第1クランクアーム11が時計回りに下方へ回転すると、第1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。
ブロック(2)間は、第1クランクアーム11に取り付けられたペダルが、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。
ブロック(3)間は、第1クランクアーム11に取り付けられたペダルが、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。
これに代わって、図3(a)から図3(d)の各段階、特に、図3(b)から図3(d)段階で、利き脚側の踏力で得られた回転力により第2クランクアーム12に与えられた慣性力によって、第2クランクアーム12が、図3(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、第1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、利き脚側において、ペダルに対して入力(踏力)しづらい位置をなくすことで、利き脚側で第1クランクアーム11に取り付けられたペダルを漕ぎやすくすることができる。
このように、本発明の参考例で規定する一組の自転車用クランクアーム1Aの静的な釣り合いと自転車B走行中の必要な踏力の差とは、線形で表すことが可能な比例関係には無い。
第2クランクアーム22は、垂線A上に位置し、本体取付部13を有する短軸部22aと、短軸部22aから延び、短軸部22aに対して、自転車Bを前進させる回転方向に所定角度傾斜する、ペダル取付部14を有する長軸部22bと、を有して構成されている。なお、長軸部22bは、円周方向に向かうにつれて、幅広となるように形成されている。第1クランクアーム21と第2クランクアーム22との釣り合い位置は、それぞれのペダル取付部14を結んだ軸線が、垂線Aに対して、それぞれ、自転車Bを前進させる回転方向に、例えば、傾斜角θ2=20°傾斜した位置となる。
その他の構成は、本発明の参考例に係る一組の自転車用クランクアーム1Aと同様である。
なお、第1クランクアーム11および第2クランクアーム12は、無負荷で静的な状態において、それぞれのペダル取付部14を結んだ軸線が垂線Aに対して、自転車Bを前進させる回転方向に10°から20°傾斜した位置で釣り合うように形成されれば足り、前記実施形態の形状に限定されるものではない。
図5に示すように、一組の自転車用クランクアーム1Cは、第1クランクアーム31と、第2クランクアーム32と、を有して構成される。第1クランクアーム31は、公知の自転車クランクアームである。
第2クランクアーム32は、垂線A上に位置し、本体取付部13を有する軸部32aと、軸部32aから延び、軸部32aに対して、自転車Bを前進させる回転方向にたとえば90°傾斜した軸部32bと、軸部32bから軸部32aと平行に延びる、ペダル取付部14を有する軸部32cと、を有して構成されている。
第1クランクアーム31と第2クランクアーム32との釣り合い位置は、それぞれのペダル取付部14を結んだ軸線が、垂線Aに対して、それぞれ、自転車Bを前進させる回転方向に、例えば、傾斜角θ3=20°傾斜した位置となる。
その他の構成は、本発明の参考例に係る一組の自転車用クランクアーム1Aと同様である。
なお、第1クランクアーム31と第2クランクアーム32とのペダル位置における慣性質量の差をつけるために、例えば、第2クランクアーム32に、錘をつけてもよい。
11、21、31 第1クランクアーム
12、22、32 第2クランクアーム
13 本体取付部
14 ペダル取付部
A 垂線
B 自転車
Claims (4)
- 自転車本体を挟んで回転自在に軸着される一組の自転車用クランクアームであって、
前記一組の自転車用クランクアームは、
回転自在にペダルが軸着された重量の軽い第1クランクアームと、
回転自在にペダルが軸着された重量の重い第2クランクアームと、
を備え、
前記第2クランクアームに取り付けられるペダルは、前記第1クランクアームに取り付けられるペダルと180°ずらして配置され、
前記第1クランクアームは、当該第1クランクアームの前記ペダルの取付部と、自転車本体の回転軸と、前記第2クランクアームの前記ペダルの取付部の、それぞれの中心を通る仮想的な直線に沿って設けられ、
前記第2クランクアームは、当該第2クランクアームの前記ペダルの取付部と自転車本体の回転軸との間で、前記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、
前記第1クランクアームと前記第2クランクアームとは、無負荷で静的な状態において、垂線に対して、前記回転方向にそれぞれ10°から20°傾斜した位置で釣り合っていることを特徴とする一組の自転車用クランクアーム。 - 前記第1クランクアームを利き脚である側に配置し、前記第2クランクアームを利き脚でない側に配置したことを特徴とする請求項1に記載の一組の自転車用クランクアーム。
- 前記第2クランクアームは、前記第1クランクアームよりもペダル位置における慣性質量が50gから260g重いことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の一組の自転車用クランクアーム。
- 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の一組の自転車用クランクアームを有する自転車。
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