JP6198215B1 - 自転車の動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駐輪時等に自転車をバックさせた際、クランクアームが前進時とは逆方向に回転しない自転車の動力伝達装置を提供する。【解決手段】車体フレーム３に軸支された入力シャフト４と、入力シャフト４に前進回転方向Ｘにのみ回転を伝達するワンウェイクラッチ５を介して取り付けられたクランクアーム６と、入力シャフト４に取り付けられた押し爪８と、入力シャフト４に挿通された中間部材９および出力ギヤ１０と、中間部材９を出力ギヤ１０に押し付ける押付部材１１と、中間部材９が前進回転方向Ｘにのみ回転することを許容する逆転防止機構１２と、入力シャフト４が前進回転方向Ｘに回転したとき押し爪８に押されて中間部材９から外方に飛び出す飛出し爪１３と、飛び出た飛出し爪１３に当接するよう出力ギヤ１０に設けたトルク受け部材１４と、飛出し爪１３を内方に引き寄せるバネ１５と、を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、自転車の動力伝達装置に係り、特に、クランクアームを揺動させることで前進する自転車の動力伝達装置に関する。

一般に、自転車は、フロントギヤと、フロントギヤのシャフトに固定されたクランクアームと、クランクアームに取り付けられたペダルと、後輪のシャフトに設けられたリヤスプロケットと、リヤスプロケットとフロントギヤとに巻き掛けられたチェーンとを備えおり、後輪には、図８に示すフリーホイール機構ａが組み込まれている。フリーホイール機構ａは、後輪のシャフトｂに固定されたブロックｃと、ブロックｃにピンｄで回動自在に取り付けられた爪ｅと、爪ｅを径方向外方に付勢するバネｆと、バネｆで付勢された爪ｅが一方向（前進方向）にのみ引っ掛かる係合部ｇが内周面に形成された後輪のハブｈとを有する。

かかるフリーホイール機構ａによれば、クランクアームに設けられたペダルを踏み込んでシャフトｂが前進方向Ｘに回転すると、爪ｅが係合部ｇに引っ掛かって後輪のハブｈが前進方向ｘに回転し、自転車が前進する。走行中、クランクアームを停止させてシャフトｂを停止させる、或いはクランクアームを逆回転させてシャフトｂを後進方向Ｙに回転させた際には、爪ｅが係合部ｇを滑るように乗り越えてハブｈが前進方向ｘに回転することが許容されるため、所謂惰性走行が行える。また、駐輪時等において自転車をバックさせたときには、後輪のハブｈが後進方向ｙに回転することになるが、このとき、ハブｈの係合部ｇが爪ｅに引っ掛かるため、シャフトｂが後進方向Ｙに回転し、その回転がリヤスプロケットおよびチェーンを介してフロントギヤに伝達され、クランクアームが前進時とは逆方向に回転する。

ところで、自転車の動力伝達装置として、クランクアームを回転させるのではなく、クランクアームを揺動させるタイプのものが知られている（特許文献１、２参照）。クランクアーム揺動タイプの自転車の動力伝達装置は、フロントギヤのシャフトから車体前方に延設されたクランクアームの先端にペダルを設けた構成となっており、クランクアームを長くすることでペダルの踏み込みトルクが稼げる。

実開昭６１−１８７７８９号公報 特開平１１−３４８８６６号公報

しかし、クランクアームを長くし過ぎると、駐輪時等に自転車をバックさせた際、既述のように、クランクアームが前進時とは逆方向に回転するため、逆回転したクランクアームの先端が地面に当たると、後輪の回転が妨げられてしまい、適切な駐輪が困難となる。

すなわち、駐輪時等に自転車をバックさせると、図８に示すハブ（後輪のハブ）ｈが後進方向ｙに回転し、ハブｈの係合部ｇが爪ｅに引っ掛かってシャフトｂが後進方向Ｙに回転し、その回転がリヤスプロケットおよびチェーンを介してフロントギヤに伝達され、クランクアームが前進時とは逆方向に回転する。従って、クランクアームの長さがフロントギヤのシャフトから地面までの距離よりも長いと、逆転したクランクアームの先端が地面に当たってそれ以上の回転が妨げられてしまい、後輪の回転がロックした状態となる。よって、自転車をバックさせることができなくなり、適切な駐輪ができない。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、駐輪時等に自転車をバックさせた際、クランクアームが前進時とは逆方向に回転しない自転車の動力伝達装置を提供することにある。

上述の目的を達成すべく創案された本発明は、クランクアームを揺動させることで前進する自転車の動力伝達装置であって、車体フレームに回転自在に支持された入力シャフトと、入力シャフトに、入力シャフトの前進回転方向にのみ回転を伝達するワンウェイクラッチを介して取り付けられたクランクアームと、クランクアームに取り付けられたペダルと、入力シャフトに径方向外方に離間して取り付けられた押し爪と、入力シャフトに回転自在に挿通された中間部材および出力ギヤ（フロントギヤに相当）と、中間部材を出力ギヤの側面に押し付ける押付部材と、中間部材が入力シャフトの前進回転方向にのみ回転することを許容する逆転防止機構と、中間部材に出力ギヤの径方向に回動自在に取り付けられ、入力シャフトが前進回転方向に回転したとき、押し爪に押されて中間部材から径方向外方に飛び出する飛出し爪と、出力ギヤに設けられ、中間部材から径方向外方に飛び出た飛出し爪に当接して中間部材の回転力を出力ギヤに伝達するトルク受け部材と、飛出し爪が押し爪に押されていないとき、飛出し爪を径方向内方に引き寄せてトルク受け部材から離間させるバネと、を備えたことを特徴とする自転車の動力伝達装置が提供される。

本発明に係る自転車の動力伝達装置においては、クランクアームの長さが、車体フレームに軸支された入力シャフトから地面までの距離よりも長く、かかるクランクアームの先端が地面に当たることを防止するため、クランクアームの下方への回動角度を制限するストッパを備えていてもよい。

本発明に係る自転車の動力伝達装置においては、クランクアームが、入力シャフトの車幅方向の左右端部に夫々ワンウェイクラッチを介して取り付けられ、左右のクランクアームの間に、一方のクランクアームが下方に回動するに連れて他方のクランクアームが上方に回動し、他方のクランクアームが下方に回動するに連れて一方のクランクアームが上方に回動する連動機構を設けてもよい。

本発明に係る自転車の動力伝達装置においては、連動機構は、一端が一方のクランクアームに接続され他端が他方のクランクアームに接続されたベルトまたはチェーンと、ベルトまたはチェーンの中程が巻き掛けられるように車体フレームに回転自在に支持されたプーリーまたはスプロケットとを有していてもよい。

本発明に係る自転車の動力伝達装置においては、クランクアームと車体フレームとの間に、ペダルが踏み込まれていないとき、クランクアームを上方に傾斜したペダル踏込姿勢とするためのリターンバネを設けてもよい。

本発明に係る自転車の動力伝達装置によれば、駐輪時等に自転車をバックさせ、出力ギヤが前進時とは逆方向に回転（逆回転）すると、出力ギヤに押付部材によって押し付けられた中間部材が出力ギヤと連れ回るように逆回転しようとするところ、中間部材が逆転防止機構によって逆回転止めされる。よって、中間部材の飛出し爪がバネに引かれて没入状態となり、出力ギヤの逆回転が飛出し爪を介して中間部材に伝わることはない。従って、中間部材が逆回転せず、入力シャフトが逆回転せず、クランクアームが前進時とは逆方向に回転することはない。このように、駐輪時等に自転車をバックさせた際、クランクアームが前進時とは逆方向に回転しないので、自転車の駐輪が容易となる。

本発明の一実施形態に係る自転車の動力伝達装置を備えた自転車の側面図である。 上記自転車の動力伝達装置の部分斜視図（一部省略）である。 上記自転車の動力伝達装置の分解図である。 図３のIV−IV線矢視図であり、中間部材の正面図である。 入力シャフトが前進方向に回転し、入力シャフトに径方向外方に離間して取り付けられた押し爪が飛出し爪を押圧する様子を示す中間部材の正面図である。 押し爪に押圧された飛出し爪が、中間部材の径方向外方に突出し、出力ギヤのトルク受け部材に当接した様子を示す中間部材の正面図である。 出力ギヤが後進方向に回転（逆回転）された際、中間部材が逆転防止機構によって逆回転止めされ、飛出し爪がバネに引かれて没入状態となった様子を示す中間部材の正面図である。 自転車の後輪に組み込まれたフリーホイール機構の概略図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（自転車１の動力伝達装置２の概要）
図１に、本発明の一実施形態に係る自転車１の動力伝達装置２を備えた自転車１の側面図を示し、図２に、動力伝達装置２の部分斜視図を示し、図３に、動力伝達装置２の分解図を示す。なお、図１および図２においては、作図の都合上、動力伝達装置２の部品の一部（中間部材９、逆転防止機構１２、トルク受け部材１４など）を省略している。

図１、図２に示すように、本実施形態に係る自転車１の動力伝達装置２は、自転車１の車体フレーム３に回転自在に支持された入力シャフト４と、入力シャフト４に、入力シャフト４の前進回転方向Ｘ（以下、前進方向Ｘ、矢印Ｘとも言う）にのみ回転を伝達するワンウェイクラッチ（ワンウェイベアリング）５を介して取り付けられたクランクアーム６と、クランクアーム６に取り付けられたペダル７と、を備えている。

また、この動力伝達装置２は、図３に示すように、入力シャフト４に径方向外方に離間して取り付けられた押し爪８と、入力シャフト４に回転自在に挿通された中間部材９および出力ギヤ１０と、中間部材９を所定の力で出力ギヤ１０の側面に押し付ける押付部材１１と、中間部材９が入力シャフト４の前進回転方向Ｘにのみ回転することを許容する逆転防止機構１２（図７参照）と、を備えている。

また、この動力伝達装置２は、図３のIV−IV線矢視図である図４、図５および図６に示すように、中間部材９に出力ギヤ１０の径方向に回動自在に取り付けられ、入力シャフト４が前進回転方向Ｘに回転したとき、押し爪８に押されて中間部材９から径方向外方に飛び出する飛出し爪１３と、出力ギヤ１０に設けられ、中間部材９から径方向外方に飛び出た飛出し爪１３に当接して中間部材９の回転力を出力ギヤ１０に伝達するトルク受け部材１４と、飛出し爪１３が押し爪８に押されていないとき、飛出し爪１３を径方向内方に引き寄せてトルク受け部材１４から離間させるバネ１５と、を備えている。以下、各構成要素について説明する。

（入力シャフト４）
図１に示すように、自転車１の車体フレーム３は、例えば、ダウンチューブ３ａとシートチューブ３ｂとチェーンステー３ｃとを備えており、これらが結合されるボトムブラケットシェル（ＢＢシェル）３ｄには、入力シャフト４がベアリング（図示せず）を介して回転自在に装着されている。

（ワンウェイクラッチ５）
図２、図３に示すように、入力シャフト４は、ＢＢシェル３ｄから車幅方向の左右に突出しており、入力シャフト４の車幅方向の左右端部には、ワンウェイクラッチ（ワンウェイベアリング）５を介して、クランクアーム６が前方に延出して取り付けられている。ワンウェイクラッチ（ワンウェイベアリング）５は、クランクアーム６が自転車を前進させる方向（下方）Ｘに回動したときその回動を入力シャフト４に伝え、クランクアーム６が自転車を前進させる方向とは逆方向（上方）Ｙに回動したときその回動を入力シャフト４に伝えない。

（クランクアーム６、ペダル７）
図２に示すように、クランクアーム６の先端には、ペダル７が回転自在に装着されている。クランクアーム６を長くすることでペダル７の踏み込みトルクを稼ぐため、図１に示すように、クランクアーム６の長さは、車体フレーム３（ＢＢシェル３ｄ）に軸支された入力シャフト４から地面までの距離よりも長く設定されている。

図１に示すペダル７が踏み込まれてクランクアーム６が下方に回動されたとき、クランクアーム６の先端が地面に当たることを防止するため、クランクアーム６の下方への回動角度を制限するストッパ１６が備えられている。ストッパ１６は、車体フレーム３のＢＢシェル３ｄから前方に延設されたブラケット１６ａとブラケット１６ａの先端に設けられたロッド１６ｂとを備えており、下方に回動したクランクアーム７がロッド１６ｂに当接することで回動角度を制限し、クランクアーム６の先端が地面に当たることを防止する。

（押し爪８）
図３に示すように、入力シャフト４には、円板１７が同芯的に貫通して回転不能に取り付けられており、円板１７の一面（車体フレーム３のＢＢシェル３ｄとは反対側の面）には、ロッド状の押し爪８が、入力シャフト４と平行に設けられている。すなわち、入力シャフト４には、円板１７を介して、押し爪８が、入力シャフト４から径方向外方に離間して取り付けられている。押し爪８は、本実施形態では、円板１７の周方向に等間隔（１２０度間隔）を隔てて３個設けられているが、１個以上であれば何個でもよい。なお、押し爪８の数に合わせて、後述する飛出し爪１３（図４参照）の数が設定される。

（出力ギヤ１０）
図３に示すように、円板１７から突き出た入力シャフト４には、カラー（円筒体）１８を介して、出力ギヤ１０が回転自在に挿通されている。カラー１８は、ベアリングを介して入力シャフト４に回転自在に挿通されてもよい。カラー１８の両端部には、雄ネジ１８ａ、１８ｂが形成されている。雄ネジ１８ａ、１８ｂには、後述する押付部材１１が螺合される。カラー１８には、出力ギヤ１０が回転自在に挿通されている。出力ギヤ１０は、ベアリングを介してカラー１８に回転自在に挿通されてもよい。

図１に示すように、出力ギヤ１０は、自転車のフロントギヤを構成する。自転車の後輪１９のシャフト２０には、リヤスプロケット２１が回転不能に設けられており、リヤスプロケット２１と出力ギヤ（フロントギヤ）１０とには、チェーン２２が巻き掛けられている。なお、後輪１９のハブには、図８に示すフリーホイール機構ａを組み込んでもよい。

（中間部材９）
図３に示すように、カラー１８には、出力ギヤ１０に隣接して、中間部材９が回転自在に挿通されている。中間部材９は、中央にカラー１８が挿通される孔が形成された円板９ａと、円板９ａの外周縁に設けられた円筒９ｂとを備えている。円筒９ｂには、後述する飛出し爪１３（図４参照）が出没するための開口９ｃが、周方向に沿って形成されている。中間部材９は、ベアリングを介してカラー１８に回転自在に挿通されてもよい。

なお、本実施形態では、図３に示す入力シャフト４に対しカラー１８が回転自在で、カラー１８に対し出力ギヤ１０および中間部材９が夫々回転自在となっているが、入力シャフト４に対しカラー１８が回転不能で、カラー１８に対し出力ギヤ１０および中間部材９が夫々回転自在であってもよい。すなわち、入力シャフト４に対し、出力ギヤ１０および中間部材９が夫々回転自在であればよい。

（押付部材１１）
図３に示すように、中間部材９の円板９ａは、出力ギヤ１０の側面に、押付部材１１によって所定の力で押し付けられている。押付部材１１は、カラー１８の一端に形成された雄ネジ１８ａに螺合される丸ナット１１ａと、カラー１８の他端に形成された雄ネジ１８ｂに螺合される六角ナット１１ｂと、丸ナット１１ａの径方向貫通孔にネジ込まれる緩止用ネジ１１ｃと、六角ナット１１ｂの径方向貫通孔にネジ込まれる緩み止め用ネジ１１ｄとを有する。丸ナット１１ａと六角ナット１１ｂとの間に中間部材９の円板９ａと出力ギヤ１０と挟み、中間部材９の円板９ａと出力ギヤ１０とが所定の力で押し付け合った状態で、夫々の緩み止め用ネジ１１ｃ、１１ｄをネジ込んで各ナット１１ａ、１１ｂの螺合位置を固定する。

ここで、押付部材１１が中間部材９を出力ギヤ１０の側面に押し付ける所定の力とは、図３に示す入力シャフト４が前進方向Ｘに回転されて押し爪８が図４に示す飛出し爪１３を押圧したとき、図５の状態から中間部材９が出力ギヤ１０に対して回転することなく静止し、図６に示すように飛出し爪１３が回動ピン２３廻りに回動されてバネ１５が引き伸ばされる力（閾値力Ｘ）である。これにより、飛出し爪１３が中間部材９の円筒９ｂの側面に形成された開口９ｃから径方向外方に突出し、飛出し爪１３の先端１３ａが出力ギヤ１０のトルク受け部材１４に当接することになり、入力シャフト４の回転力（トルク）が押し爪８および飛出し爪１３を介して出力ギヤ１０に伝達される。

仮に、押付部材１１が中間部材９を出力ギヤ１０の側面に押し付ける力が閾値力Ｘより小さ過ぎると、図３の入力シャフト４が前進方向Ｘに回転されて押し爪８が図４の飛出し爪１３を押圧したとき、図５の状態からバネ１５が引き伸ばされることなく中間部材９が出力ギヤ１０の側面を滑って出力ギヤ１０に対して回転してしまう。すなわち、飛出し爪１３が回動ピン２３廻りに回動することなく中間部材９と一体となって出力ギヤ１０に対して回転する状態となる。このため、飛出し爪１３が中間部材９の径方向外方に突出することはなく、入力シャフト４の回転力（トルク）が出力ギヤ１０に伝達できず、自転車１を前進させることができなくなってしまう。

一方、押付部材１１が中間部材９を出力ギヤ１０の側面に押し付ける力が閾値力Ｘより大き過ぎると、出力ギヤ１０が中間部材９の円板９ａを滑って逆回転し難くなるため、自転車１を後退（バック）させることが困難となってしまう。すなわち、図７を用いて後述するように、駐輪時等に自転車１を後退（バック）させた際、出力ギヤ１０の側面が中間部材９の円板９ａを滑って、出力ギヤ１０が中間部材９に対して後進回転方向Ｙに回転するところ、押付部材１１が中間部材９を出力ギヤ１０の側面に押し付ける力が閾値力Ｘより大き過ぎると、出力ギヤ１０の側面と中間部材９の円板９ａとの間の滑り抵抗（摩擦抵抗力）が大きくなって、出力ギヤ１０の逆回転が妨げられるため、自転車１を後退（バック）させることが困難となってしまう。

上述したように、押付部材１１が中間部材９を出力ギヤ１０の側面に押し付ける所定の力とは、図３に示す入力シャフト４が前進方向Ｘに回転されて押し爪８が図４に示す飛出し爪１３を押圧したとき、図５の状態から中間部材９が出力ギヤ１０に対して回転することなく静止し、図６に示すように飛出し爪１３が回動ピン２３廻りに回動されてバネ１５が引き伸ばされる力であって、一定の範囲を有する力であり、バネ１５の力に相関して定まる力である。なお、丸ナット１１ａと中間部材９との間、六角ナットと出力ギヤ１０との間の少なくとも一方に皿バネ（図示せず）を介設し、所定の力を調節してもよい。また、図５の状態において、後輪１９のブレーキを掛けて出力ギヤ１０の回転を静止させて、ペダル７を踏み込んで入力シャフト４および押し爪８を前進回転方向Ｘに回転させるようにしてもよい。

（逆転防止機構１２）
図３に示すように、中間部材９の近傍には、中間部材９が入力シャフト４の前進回転方向Ｘにのみ回転することを許容する逆転防止機構１２が設けられている。逆転防止機構１２は、自転車１の車体フレーム３に取り付けられたＪ字状のブラケット１２ａと、中間部材９の円筒９ｂの外周面に周方向に間隔を隔てて設けられた複数の凸部１２ｂとを有し、図７に示すように、ブラケット１２ａの先端が弦巻バネ１２ｃ等の付勢手段によって中間部材９の円筒９ｂの外周面に押し付けられている。

この構成によれば、中間部材９は、図３に矢印Ｘで示す前進回転方向には、凸部１２ａがブラケット１２ａの先端を乗り越えて回転が許容されるが、その反対方向（図７に矢印Ｙで示す後進回転方向）には、凸部１２ｂがブラケット１２ａの先端に引っ掛かって回転しない。なお、複数の凸部１２ｂに代わりに外歯ギヤを用い、外歯ギヤの谷の部分にＪ字状のブラケット１２ａの先端を食い込ませて逆転防止してもよい。

（飛出し爪１３）
図３のIV−IV線矢視図である図４に示すように、中間部材９の円板９ａには、飛出し爪１３がピン（回動ピン）２３を介して出力ギヤ１０の径方向に回動自在に取り付けられている。飛出し爪１３には、入力シャフト４の押し爪８が挿通される孔２４が形成されている。孔２４の内径はロッド状の押し爪８の直径よりも大きい。

この構成によれば、図３に示す入力シャフト４が前進回転方向Ｘに回転すると、図４に示す押し爪８が前進回転方向Ｘに回動して図５に示すように孔２４の内面を押圧し、図６に示すように、飛出し爪１３が回動ピン２３を中心として時計回りに回動し、飛出し爪１３の先端１３ａが中間部材９の円筒９ｂに形成された開口９ｃから径方向外方に飛び出す。飛出し爪１３の数（本実施形態では３個）は、押し爪８の数（３個）に合わせられている。なお、図４〜図６においては、作図の都合上、中間部材９の円筒９ｂの外周面に設けられる逆転防止機構１２の凸部１２ｂを、省略している。

（トルク受け部材１４）
図６に示すように、出力ギヤ１０の側面には、中間部材９から径方向外方に飛び出た飛出し爪１３の先端１３ａに当接して中間部材９の回転力を出力ギヤ１０に伝達するトルク受け部材１４が設けられている。トルク受け部材１４は、本実施形態では、出力ギヤ１０の側面に周方向に等間隔を隔てて立設された複数のピンから構成されているが、複数のピンの代わりに内歯ギヤを用い、内歯ギヤの谷の部分に飛出し爪１３の先端１３ａの角部が係合されるようにしてもよい。

（バネ１５）
図６に示すように、中間部材９の円板９ａと飛出し爪１３との間には、バネ１５が介設されている。バネ１５は、一端が中間部材９の円板９ａに設けられた固定ピン２５に係止され、他端が飛出し爪１３に形成された孔２６に係止されている。バネ１５は、飛出し爪１３の孔２４の内面が押し爪１３によって矢印Ｘ方向に押圧されていないとき、収縮力によって飛出し爪１３を回動ピン２３を中心として反時計回りに回動させ、図４に示すように、飛出し爪１３を径方向内方に引き寄せて中間部材９の円筒９ｂの外周面よりも内方に収容する。すなわち、バネ１５は、飛出し爪１３が押し爪８に押されていないとき、飛出し爪１３を径方向内方に引き寄せてトルク受け部材１４から離間させる機能を発揮する。

図４に示すように、バネ１５が係止された飛出し爪１３の孔２６には、中間部材９の円板９ａに立設されたストッパピン２７が、挿通されている。ストッパピン２７は、飛出し爪１３の孔２６の内径より小さな直径に形成されており、図４〜図６に示すように、孔２６とのガタ（クリアランス）の範囲で、飛出し爪１３が回動ピン２３廻りに回動する範囲を規制する。換言すると、飛出し爪１３は、孔２６とストッパピン２７とのガタ（クリアランス）の範囲で、回動ピン２３廻りに回動することが許容される。かかる飛出し爪１３は、図４の状態では出力ギヤ１０のトルク受け部材１４から離間し、図６の状態では出力ギヤ１０のトルク受け部材１４に当接する。

詳述すると、ストッパピン２７は、図４に示すように、飛出し爪１３の孔２４の内面が押し爪８によって矢印Ｘ方向（前進回転方向）に押圧されていないとき、バネ１５の収縮力によって回動ピン２３を中心として反時計方向に回動される飛出し爪１３の孔２６の内面に当接し、飛出し爪１３の内方への回動角度を規制する。すなわち、ストッパピン２７は、図６の回動角度の飛出し爪１３がバネ１５の収縮力によって引かれて回動ピン２３を中心として反時計方向に回動されたとき、図４に示すように飛出し爪１３の孔２６の内面に当接することで、飛出し爪１３の反時計方向（内方）への回動角度を規制する。このとき、飛出し爪１３はトルク受け部材１４から離間する。

また、ストッパピン２７は、図６に示すように、飛出し爪１３の孔２４の内面が押し爪８によって矢印Ｘ方向（前進回転方向）に押圧されてバネ１５が引き伸ばされたとき、飛出し爪１３の孔２６の内面（図４とは反対側の内面）に当接し、飛出し爪１３の外方への回動角度を規制する。すなわち、ストッパピン２７は、図３に示す入力シャフト４が前進回転方向Ｘに回転されて、図４に示す押し爪８が矢印Ｘ方向（前進回転方向）に回転され、図５および図６に示すように飛出し爪１３の孔２４の内面が押し爪８によって矢印Ｘ方向（前進回転方向）に押圧されて飛出し爪１３が回動ピン２３を中心として時計方向に回動されたとき、飛出し爪１３の孔２６の内面に当接することで、飛出し爪１３の時計方向（外方）への回動角度を規制する。このとき、飛出し爪１３の先端１３ａがトルク受け部材１４に当接する。

（連動機構２８）
図１に示すように、左右クランクアーム６の間には、一方のクランクアーム６が下方に回動するに連れて他方のクランクアーム６が上方に回動し、他方のクランクアーム６が下方に回動するに連れて一方のクランクアーム６が上方に回動する連動機構２８が設けられている。連動機構２８は、一端が一方のクランクアーム６に接続され他端が他方のクランクアーム６に接続されたチェーン２９と、チェーン２９の中程が巻き掛けられるように車体フレーム３に回転自在に支持されたスプロケット３０とを有している。スプロケット３０は、例えば、車体フレーム３のトップチューブ３ｅに設けたサブフレーム３２に、回転自在に取り付けられる。なお、チェーン２９およびスプロケット３０の代わりにベルトおよびプーリーを用いてもよい。

（リターンバネ３３）
図２に示すように、クランクアーム６と車体フレーム３との間に、ペダル７が踏み込まれていないとき、クランクアーム６を上方に傾斜したペダル踏込姿勢とするためのリターンバネ３３を設けてもよい。リターンバネ３３は、上述した連動機構２８を備えた自転車の場合、左右のクランクアーム６の何れか一方にのみ設ける。これにより、自転車１をスタートさせる際、或いは、自転車１の走行中にペダル７の踏み込みを止めたとき、リターンバネ３３を設けた側のクランクアーム６が上方に傾斜してペダル踏込姿勢となるため、漕ぎ始めが容易となる。なお、リターンバネ３３は省略することもできる。

また、連動機構２８を省略して、左右のクランクアーム６を独立して回動できるようにしてもよい。この場合、リターンバネ３は左右のクランクアーム６の夫々に設けられる。これにより、自転車１をスタートさせる際、或いは、自転車１の走行中にペダル７の踏み込みを止めたとき、左右のクランクアーム６が上方に傾斜したペダル踏込姿勢となるため、漕ぎ始めが容易となる。連動機構２８を省略した場合、左右のクランクアーム６のペダル７を同時に踏み込むことも可能であり、左右のクランクアーム６を連結してもよい。

（作用・効果）
＜前進時＞
図１に示す自転車１を、本実施形態に係る自転車１の動力伝達装置２によって前進させるときには、サドル３４に着座してハンドル３５を握った運転者が、左右のベダル７を下方に踏み込み、クランクアーム６を入力シャフト４を中心に揺動させる。すると、図２、図３に示すように、クランクアーム６と入力シャフト４との間に設けられたワンウェイクラッチ（ワンウェイベアリング）５によって、クランクアーム６が下降する前進回転方向Ｘの回転力は入力シャフト４に伝達されるものの、クランクアーム６が上昇する後進回転方向Ｙの回転力は入力シャフト４に伝達されない。すなわち、クランクアーム６が揺動されると、入力シャフト４は前進方向Ｘにのみ回転される。

図３に示すように、入力シャフト４が前進方向Ｘに回転すると、入力シャフト４に円板１７を介して取り付けられた押し爪８が、入力シャフト４を中心に矢印Ｘで示す前進方向に回転し、図４および図５に矢印Ｘで示すように、押し爪８によって飛出し爪１３が押圧される。この結果、図６に示すように、飛出し爪１３が回動ピン２３を中心として時計回りに回動し、飛出し爪１３が中間部材９から径方向外方に飛び出て、飛出し爪１３の先端１３ａが出力ギヤ１０のトルク受け部材１４に当接する。

これにより、入力シャフト４の前進方向Ｘの回転が、入力シャフト４の押し爪８、中間部材９の飛出し爪１３、出力ギヤ１０のトルク受け部材１４を介して出力ギヤ１０に伝達され、出力ギヤ１０が前進方向Ｘに回転される。出力ギヤ１０の前進方向Ｘの回転は、図１に示すチェーン２２を介してリヤスプロケット２１に伝達され、後輪１９が前進方向Ｘに回転し、自転車１が前進する。

＜惰性走行時＞
前進走行中、運転者がクランクアーム６の揺動を停止させた際には、図２、図３に示すように、クランクアーム６と入力シャフト４との間に設けられたワンウェイクラッチ（ワンウェイベアリング）５によって、入力シャフト４の前進方向Ｘへの回転が許容される。よって、クランクアーム６の揺動を停止下状態であっても、図１に示す後輪１９の回転が許容され、所謂惰性走行が行える。

下り坂の走行時などにおいては、図１に示す後輪１９の回転速度が、それに見合ったクランクアーム６の揺動による駆動速度を上回ることがある。この場合、後輪１９の回転が、リヤスプロケット２１およびチェーン２２を介してフロントギヤ（出力ギヤ１０）に伝達され、出力ギヤ１０の回転が図３に示す中間部材９を介して入力シャフト４に伝達され、入力シャフト４が前進方向Ｘに回転される。

ここで、入力シャフト４のクランクアーム６に対する相対的な前進方向Ｘの回転は、クランクアーム６の入力シャフト４に対する相対的な後進方向の回転と等価である。よって、入力シャフト４の前進方向Ｘの回転は、入力シャフト４に設けたワンウェイクラッチ（ワンウェイベアリング）５によってクランクアーム６に伝達されない。従って、後輪１９の回転によってクランクアーム６が揺動されることはなく、運転者がクランクアーム６の揺動を停止させた状態で、惰性走行が行える。

＜駐輪等における後進時＞
図１に示す自転車１を、駐輪時等に後退（バック）させると、後輪１９が後進方向に回転し、リヤスプロケット２１およびチェーン２２を介して、フロントギヤ（出力ギヤ１０）が前進時とは逆方向に回転する。すなわち、図７に示すように、出力ギヤ１０が前進時とは逆方向（矢印Ｙ方向）に回転（逆回転）する。

このとき、図３に示すように、出力ギヤ１０に押付部材１１によって押し付けられた中間部材９が出力ギヤ１０と連れ回るように逆回転Ｙしようとするところ、図７に示すように、中間部材９が逆転防止機構１２によって逆回転止めされるため、飛出し爪１３がバネ１５に引かれて没入状態となる。よって、出力ギヤ１０の逆回転（矢印Ｙ方向の回転）が、飛出し爪１３を介して中間部材９に伝わることはない。従って、中間部材９が逆回転せず、入力シャフト４が逆回転せず、クランクアーム６が前進時とは逆方向に回転することはない。このように、図１に示す自転車１を駐輪時等にバックさせた際、クランクアーム６が前進時とは逆方向に回転（図１にて時計方向に回転）しないので、クランクアーム６が地面に当たる長さであっても、自転車１を後退（バック）させて適切に駐輪できる。

仮に、図７において、中間部材９が逆転防止機構１２によって逆回転止めされない構成であると、出力ギヤ１０の矢印Ｙ方向の逆回転によって、押付部材１１により出力ギヤ１０に押し付けられた中間部材９が出力ギヤ１０と一体的に後進方向Ｙに連れ廻り、中間部材９が入力シャフト４に対して相対的に逆回転することも考えられる。このように中間部材９が入力シャフト４に対して相対的に逆回転（後進回転Ｙ）することは、図４〜図６を用いて説明したように、入力シャフト４が中間部材９に対して相対的に前進回転Ｘすることと等価である。

従って、図７に示すように、中間部材９が入力シャフト４に対して相対的に逆回転（後進回転Ｙ）すると、図４〜図６に示すように、飛出し爪１３が押し爪８によって押されて飛出し爪１３の先端１３ａが中間部材９の外方に飛び出て、出力ギヤ１０トルク受け部材１４に当接することになる。この結果、出力ギヤ１０の逆回転（図７の矢印方Ｙ向の回転）が飛出し爪１３を介して中間部材９に伝達され、中間部材９の逆回転Ｙが押し爪８を介して入力シャフト４に伝達されてしまう。よって、入力シャフト４が逆回転Ｙし、ワンウィークラッチ（ワンウェイベアリング）５を介して、クランクアーム６が前進時とは逆方向に回転してしまう。

図１に示すクランクアーム６が前進時とは逆方向に回転（図１にて時計方向に回転）し、クランクアーム６の先端が地面に当たってそれ以上の逆回転が妨げられると、後輪１９の逆回転がロックされてしまう。よって、自転車１を駐輪時等にバックさせた際、適切に駐輪できず、本発明の目的が達成できない。これを回避するために、中間部材９が逆転防止機構１２によって逆回転止めされているのである。

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した各実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例又は修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。例えば、自転車１は、二輪自転車に限られず、三輪自転車、四輪自転車でもよい。

本発明は、クランクアームを揺動させることで前進する自転車の動力伝達装置に利用できる。

１ 自転車
２ 動力伝達装置
３ 車体フレーム
４ 入力シャフト
５ ワンウェイクラッチ（ワンウェイベアリング）
６ クランクアーム
７ ペダル
８ 押し爪
９ 中間部材
１０ 出力ギヤ
１１ 押付部材
１２ 逆転防止機構
１３ 飛出し爪
１４ トルク受け部材
１５ バネ
１６ ストッパ
２８ 連動機構
２９ チェーン（ベルト）
３０ スプロケット（プーリー）
３３ リターンバネ

Claims (5)

1. クランクアームを揺動させることで前進する自転車の動力伝達装置であって、
   車体フレームに回転自在に支持された入力シャフトと、
   該入力シャフトに、当該入力シャフトの前進回転方向にのみ回転を伝達するワンウェイクラッチを介して取り付けられたクランクアームと、
   該クランクアームに取り付けられたペダルと、
   前記入力シャフトに径方向外方に離間して取り付けられた押し爪と、
   前記入力シャフトに回転自在に挿通された中間部材および出力ギヤと、
   前記中間部材を前記出力ギヤの側面に押し付ける押付部材と、
   前記中間部材が前記入力シャフトの前進回転方向にのみ回転することを許容する逆転防止機構と、
   前記中間部材に前記出力ギヤの径方向に回動自在に取り付けられ、前記入力シャフトが前進回転方向に回転したとき、前記押し爪に押されて前記中間部材から径方向外方に飛び出する飛出し爪と、
   前記出力ギヤに設けられ、前記中間部材から径方向外方に飛び出た前記飛出し爪に当接して前記中間部材の回転力を前記出力ギヤに伝達するトルク受け部材と、
   前記飛出し爪が前記押し爪に押されていないとき、前記飛出し爪を径方向内方に引き寄せて前記トルク受け部材から離間させるバネと、
   を備えたことを特徴とする自転車の動力伝達装置。
2. 前記クランクアームの長さが、前記車体フレームに軸支された前記入力シャフトから地面までの距離よりも長く、かかるクランクアームの先端が地面に当たることを防止するため、前記クランクアームの下方への回動角度を制限するストッパを備えた、ことを特徴とする請求項１に記載の自転車の動力伝達装置。
3. 前記クランクアームが、前記入力シャフトの車幅方向の左右端部に夫々ワンウェイクラッチを介して取り付けられ、
   左右のクランクアームの間に、一方のクランクアームが下方に回動するに連れて他方のクランクアームが上方に回動し、他方のクランクアームが下方に回動するに連れて一方のクランクアームが上方に回動する連動機構を設けた、ことを特徴とする請求項１または２に記載の自転車の動力伝達装置。
4. 前記連動機構は、一端が一方のクランクアームに接続され他端が他方のクランクアームに接続されたベルトまたはチェーンと、該ベルトまたはチェーンの中程が巻き掛けられるように前記車体フレームに回転自在に支持されたプーリーまたはスプロケットとを有する、ことを特徴とする請求項３に記載の自転車の動力伝達装置。
5. 前記クランクアームと前記車体フレームとの間に、前記ペダルが踏み込まれていないとき、前記クランクアームを上方に傾斜したペダル踏込姿勢とするためのリターンバネを設けた、ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の自転車の動力伝達装置。

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