JP7116510B2

JP7116510B2 - 非常に省力化された自転車

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Publication number: JP7116510B2
Application number: JP2021501066A
Authority: JP
Inventors: 曾東斌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2022-08-10
Anticipated expiration: 2039-02-27
Also published as: US20210114685A1; US11702170B2; CN108454769A; EP3760526A4; CN109895925B; WO2019184644A1; JP2021517540A; CN109895925A; EP3760526A1

Description

本発明は自転車に関し、具体的は非常に省力化された自転車に関する。

伝統的な自転車の運転は殆ど人の足によりペダルを漕いで回転運動することで実現している。周知のように、人の足によりペダルを漕いで円運動をするのは、死点があって「力を出しても仕事が出せない」現象を引き起こすだけではなく、死点の周りの駆動効率も極めて低いため、限られた人の力が無駄になる。社会の多様化が進むにつれて、自転車は乗り物の一つだけではなく、フィットネス機器やスポーツ機器、又はレクリエーション施設でもある。人の足によりペダルを漕いで回転運動するような自転車は座って漕ぐだけなので、座り時間が長くすぎると、腰や背中に悪くて、体全体を鍛える効果に達するどころか、体の一部に悪影響を与えやすくなる。

上記課題を解決するために、本発明は非常に省力化された自転車を提供し、人自体の自重を利用して力を出し、自転車を運転するのに省力することも可能になり、長時間足を動かすのではなく、体全体を協力して自転車を運転するので、よく体を鍛えることができるようになる。

以上の目的を実現するために、本発明の使用する技術的な解決方案は以下の通りである。非常に省力化された自転車であって、それは前輪アセンブリと、後輪アセンブリと、ハンドルと、ペダル、フレームと、固定節と、原動節と、サドル、及び原動節の揺動力を前記後輪アセンブリへ伝動するための伝動機構を有し、前記前輪アセンブリと後輪アセンブリはそれぞれ前記フレームの前後両側に設置され、前記ペダルは前記フレームの中部の下端に回転可能に設置され、前記原動節と前記ペダルはそれぞれ前記固定節の両端にヒンジ接続され、前記サドルは固定節と原動節のヒンジ部に固定され、前記原動節が前記サドルから離れた一端は、前記フレームの前端にヒンジ接続されて且つ前記伝動機構を介して前記後輪アセンブリと伝動接続される。

本発明の有益な効果は以下の通りである。ペダルと、固定節及び原動節によって4節リ
ンク機構を形成し、また、ペダルとフレームのヒンジ点を支点として、ペダルと、固定節及びサドルによって梃を形成し、サドル又はペダルによって梃を揺動させるとともに、原動節も揺動させ、人が自転車を運転する際、足がペダルに漕ぐことやサドルに座って固定節へ力を加えることは、何れも人自体の自重を利用して力を出すので、非常に省力になり、長時間足を動かす必要がなくて、体全体を協力して自転車を運転するので、よく体を鍛えることができるようになる。

上記技術方案に基づき、本発明は以下の改善を行うことができる。

さらに、前記フレームの下部に、原動節の下降変位を制限するための支持台が設置され、また、前記支持台の高さは調節可能であり、前記支持台の底部は前記フレームの下部に固定され、前記支持台の頂部に、クッションが設置され、前記クッションは前記原動節の中部の真下に設置される。

上記方案の有益な効果は、原動節が下降変位する際、その最低位置を制限することで、4節リンク機構に対して位置制限を実現し、サドルの高さを適切な範囲に保持させ、運転しやすくなる。

さらに、前記ペダルの一端は、前記フレームにヒンジ接続され、また、ヒンジ部が前記ペダルから離れた方向に、揺動ロッドが延伸されており、前記揺動ロッドが前記ペダルから離れた一端は、前記固定節にヒンジ接続され、前記揺動ロッドと前記ペダルを夾角αになって設置され、また、180°≦α≦179°である。

上記方案の有益な効果は、死点を避け、運転しやすくなる。

さらに、前記原動節に扇形歯車が固定され、前記扇形歯車の側面は、前記原動節が前記フレームに近い一端の側面に固設され、前記扇形歯車の仮想円の円心は前記原動節の端部の頭と重なり、前記扇形歯車の外環壁に、歯が設置され、前記フレームに、前記扇形歯車と噛み合う第一はずみ車が設置され、前記第一はずみ車は、前記伝動機構を介して前記後輪アセンブリと伝動接続される。

上記方案の有益な効果は、確実に伝動することを保証とともに、構造が簡単である。

さらに、前記伝動機構は第二はずみ車と、第一チェーンと、第三はずみ車を備え、前記第二はずみ車の直径は前記第三はずみ車の直径より大きく、前記第二はずみ車の直径は前記第一はずみ車の直径より大きく、前記第二はずみ車は前記第一はずみ車と同じ軸に固設され、前記第三はずみ車は前記第一チェーンを介して、前記第二はずみ車に伝動接続され、前記第三はずみ車の中心軸は前記後輪アセンブリに接続される。

上記方案の有益な効果は、第二はずみ車の直径は第一はずみ車の直径より大きいため、伝動比を上げて、省力することができる。

さらに、前記伝動機構は中間はずみ車を備え、前記ペダルと前記フレームの回転接続部に、回転軸が垂直方向に延伸されており、前記中間はずみ車は前記回転軸に固定して被装され、前記第二はずみ車、前記中間はずみ車及び前記第三はずみ車は前記第一チェーンを介して伝動接続されている。

上記方案の有益な効果は、第一チェーンの支持点を強化し、構造が更に固くなり、チェーン落ちを避けるとともに、第一はずみ車が反転する際、中間はずみ車を介して第一チェーンを動かして、伝動を完成する。

さらに、前記伝動機構は第二チェーンと、第三チェーンと、第五はずみ車と、第四はずみ車と、遷移はずみ車と中間チェーンホイールを備え、前記ペダルと前記フレームの回転接続部に、回転軸が垂直方向に延伸されており、前記遷移はずみ車は前記回転軸に被装され、前記中間チェーンホイールと前記遷移はずみ車は同じ軸に設置されて、また、前記遷移はずみ車の外車体に固設され、前記第五はずみ車と前記第一はずみ車は同じ軸に固設され、前記第五はずみ車の直径は前記第一はずみ車の直径より大きく、前記第五はずみ車と、前記遷移はずみ車は前記第二チェーンを介して伝動接続され、前記中間チェーンホイールと前記第四はずみ車は第三チェーンを介して伝動接続され、前記第四はずみ車は前記後輪アセンブリに接続され、前記第五はずみ車の直径は前記中間チェーンホイールの直径より大きく、前記中間チェーンホイールの直径は第四はずみ車の直径より大きく、前記第四はずみ車の直径は前記遷移はずみ車の直径より大きい。

上記方案の有益な効果は、遷移はずみ車と中間チェーンホイールを設置することで、伝動機構を2つのチェーンに分けて伝動を行い、構造の信頼性が高くなり、伝動比も上げて、運転しやすくなる。

さらに、前記固定節と前記原動節はいずれも伸縮可能である。

上記方案の有益な効果は、原動節の揺動幅や、サドルの高さは調整できるようになり、人の体型によって使うことができる。

さらに、前記フレームは三脚台である。

上記方案の有益な効果は、三角形の安定性により、自転車全体構造の安定性を保証する。

本発明の構造の見取り図である実施例1の構造の見取り図である。実施例1で原動節が上へ揺動する際の見取り図である。実施例1で原動節が下へ揺動する際の見取り図である。実施例2の構造の見取り図である。ペダルと原動節を接続する構造の見取り図である。実施例3の構造の見取り図である。

これから、図面と併せて本発明の原理及び特徴について詳しく説明する。下記の実例の説明は本発明に対する理解することに手伝うだけに用いられる。それによって、本発明の保護範囲を制限してはいけない。

図1に示すように、非常に省力化された自転車であって、それは前輪アセンブリ1と、後輪アセンブリ2と、ハンドル3と、ペダル4、フレーム5と、固定節6と、原動節7と、サドル8、及び原動節7の揺動力を後輪アセンブリ2へ伝動するための伝動機構を有し、固定節6と原動節7はいずれも伸縮可能である。フレーム5は三脚台である。前輪アセンブリ1と後輪アセンブリ2はそれぞれフレーム5の前後両端に取り付けられ、ペダル4はフレーム5の中部の下端に回転可能に取り付けられ、原動節7とペダル4はそれぞれ固定節6の両端にヒンジ接続され、サドル8は固定節6と原動節７のヒンジ部に固定され、原動節７がサドル８から離れた一端は、フレーム５の前端にヒンジ接続されて且つ伝動機構を介して後輪アセンブリ２と伝動接続される。

具体的は、前輪アセンブリ1と後輪アセンブリ2は一般的な自転車の車輪構造であり、何れも車輪軸と、スポークと、リム及びタイヤを備え、タイヤはリムに装着され、リムはスポークを介して車輪軸に固定される。固定節6と原動節7は何れもインナーロッドとアウターチューブを備え、インナーロッドの一端はアウターチューブの内部に摺接されて且つねじを介してロックされ、固定節6と原動節7の長さを調整することで身長や体型の異なる人に対応することができる。

図6に示すように、ペダル4の一端は、フレーム5にヒンジ接続され、また、ヒンジ部がペダル4から離れた方向に、揺動ロッド11が延伸されており、揺動ロッド11がペダル4から離れた一端は、固定節6にヒンジ接続され、揺動ロッド11とペダル4を夾角αになって設置され、また、180°≦α≦179°である。

フレーム5の下部に、原動節7の下降変位を制限するための支持台9が設置され、また、支持台9も同じようにインナーロッドとアウターチューブを備え、インナーロッドの一端はアウターチューブの内部に摺接されて且つねじを介してロックされて、支持台9の底部はフレーム5の下部に固定され、支持台9の頂部に、クッション10が設置され、クッション10は原動節7の中部の真下に設置され、クッション10はU型となり、材質がスポンジである。原動節7はクッション10の中に挟まれることができて、運転者の身長や体型によって、支持台9の高さを調整することで原動節7の上下揺動の幅を制限し、原動節が揺動しすぎることで壊れるような状況を避ける。原動節7がサドル8から離れた一端は、フレームの前端にヒンジ接続されているため、原動節7はフレーム5の前端を回転軸にして回転をし、上下揺動を実現する。また、支持台9によって、原動節7の上下揺動の高さを制限し、原動節7が上へ揺動する際、原動節7はクッション10から離れ、原動節7が下へ揺動する際、一番下の所に着いた後、原動節7の中部はクッション10と接触し、原動節7はクッション10の内部に置かられ、クッション10と支持台9によって原動節7に対して制限を行い、原動節7が更に下へ揺動することを防止する。原動節7に扇形歯車12が固定され、扇形歯車12の円弧の角度は90ー120であり、扇形歯車12の側面は、原動節7が前記フレーム5と近い一端の側面に固設されることで、扇形歯車12の仮想円の円心は原動節7の端部の頭と重なるようになり、扇形歯車12の外環壁に、歯が設置されて、原動節7につれてフレーム5の前端を巡って回転して、扇形歯車12を同時に回転させるようになる。フレーム5に、扇形歯車12と噛み合う第一はずみ車13が設置され、第一はずみ車13は、伝動機構を介して後輪アセンブリ2と伝動接続される。

伝動機構は第二はずみ車15と、第一チェーン14と、第三はずみ車16を備え、第二はずみ車15の直径は第三はずみ車16の直径より大きく、第二はずみ車15の直径は第一はずみ車13の直径より大きく、第二はずみ車15は第一はずみ車13と同じ軸に固設され、第三はずみ車16は第一チェーン14を介して、第二はずみ車15と伝動接続され、第三はずみ車16の中心軸は後輪アセンブリ2に接続される。

本発明に記載のはずみ車は既存技術として、具体的な構造についてここで詳しく説明しなく、具体的は中国出願番号CN201620691351.6であり、特許名称は「ペダルが正転にしても逆転にしても前進可能なフィットネス用自転車」に記載の第三はずみ車をご参照ください。

（実施例1）
図2に示すように、伝動機構は中間はずみ車17を備え、ペダル4とフレーム5のヒンジ部の一端に、回転軸が垂直方向に延伸されており、中間はずみ車17は前記回転軸に固定して被装され、第二はずみ車15、中間はずみ車17及び第三はずみ車16は第一チェーン14を介して伝動接続されている。

図3と図4に示すように、運転する時、人のお尻がサドル8に座って、足がペダル4に置いて、サドル8がお尻を介して運転者全体の重量を支えて、サドル8が力を受けてから下に移動すると同時に、原動節7が動かせてサドル8の一端の下側へ近づいて、固定節6も下へ移動し、ペダル4が回転し、更に上へ傾けて、原動節7が前輪アセンブリ1に近い一端は、フレーム5の前端を回転軸にして、時計回りに回転し、更に扇形歯車12が動かせて、フレーム5の前端を回転軸にして、時計回りに回転し、第一はずみ車13が動かせて反時計回りに回転し、更に第二はずみ車15が動かせて反時計回りに回転し、第一チェーン14も回転して、第三チェーン16により後輪アセンブリ2を反時計回りに回転させ、自転車が前へ進む。それと同時に、接続軸と中間はずみ車17は回転が停止し、中間はずみ車17は第一チェーン14の間に伝動を行うだけである。続いて足から力を出して下にペダル4を漕いで、お尻が上に向けて、この時、人の体はサドル8の上に座らなく、人自体の自重によってペダル4に下向きの力を加え、固定節6が動かせて上へ移動し、原動節7がサドルに近い一端は上へ揺動して、原動節7が前輪アセンブリ1に近い一端は、フレーム5の前端を回転軸にして、反時計回りに回転し、更に扇形歯車12が動かせて、フレーム5の前端を回転軸にして、反時計回りに回転し、第一はずみ車13が動かせて時計回りに回転し、ラチェット機構により、第一はずみ車13が時計回りに回転する際、第二はずみ車15が力を受けないので、回転もしない。この際、回転軸により直接に中間はずみ車17を反時計回りに回転させて、中間はずみ車17により第一チェーン14を動かして、更に第三チェーン16と後輪アセンブリ2も動かして反時計回りに回転させて、続いて前へ進む。このプロセスは通常の自転車の構造と同じなので、ここで具体的な構造に関わる説明を省略する。上記プロセスを繰り返して、自転車を運転する。また、ペダル4と、固定節6及びサドル8間の梃構造により、ペダル4へ加える力はサドル8に着いた時数倍になり、原動節7を揺動する際、更に省力になる。

（実施例2）
図5に示すように、本実施例は実施例1と違うところは、伝動機構は第二チェーン18と、第三チェーン19と、第五はずみ車23と、第四はずみ車22と、遷移はずみ車20と中間チェーンホイール21を備え、ペダル4とフレーム5の回転接続部に、回転軸が垂直方向に延伸されており、遷移はずみ車20は回転軸に被装され、中間チェーンホイール21と遷移はずみ車20は同じ軸に設置されて、また、遷移はずみ車20の外車体に固設され、第五はずみ車23と、第一はずみ車13は同じ軸に固設され、第五はずみ車23の直径は第一はずみ車13の直径より大きく、第五はずみ車23と、前遷移はずみ車20は第二チェーン18を介して伝動接続され、中間チェーンホイール21と第四はずみ車22は第三チェーン19を介して伝動接続され、第四はずみ車22は前記後輪アセンブリ2に接続される。第五はずみ車23の直径は中間チェーンホイール21の直径より大きく、中間チェーンホイール21の直径は第四はずみ車22の直径より大きく、前記第四はずみ車22の直径は遷移はずみ車20の直径より大きい。

具体的に、遷移はずみ車20はラチェットホイールと、ラチェットに接続される外盤を備え、外盤とラチェットホイールはラチェットにより伝動したり又は伝動停止する。中間チェーンホイール21と遷移はずみ車20は同じ軸に設置されて、且つ遷移はずみ車20の外盤と接続される。ペダル4が時計回りに回転して、第五はずみ車が反時計回りに回転する際、回転軸によりラチェットホイールを時計回りに回転させることを確保し、ラチェットホイールと外盤間に伝動を行わないこと。それと同時に、第二チェーン18により外盤を反時計回りに回転させて、更に中間チェーンホイール21を動かして反時計回りに回転させることで、後輪アセンブリ2が前へ進むことを確保する。

運転する時、人のお尻はサドル8に座って、足がペダル4に置いて、サドル8がお尻によって運転者全体の重量を支えて、サドル8が力を受けてから下に移動すると同時に、原動節7が動かせてサドル8の一端の下側へ近づいて、ペダル4が更に上へ傾けて、原動節7が前輪アセンブリ1に近い一端は、フレーム5の前端を回転軸にして、時計回りに回転し、更に
扇形歯車12が動かせてフレーム5の前端を回転軸にして、時計回りに回転し、第一はずみ車が動かせて反時計回りに回転し、更に第五はずみ車23が動かせて回転し、第二チェーン18の回転により遷移はずみ車20を回転させ、遷移はずみ車20により中間チェーンホイール21を回転させ、第三チェーン19の回転により後輪アセンブリ2も反時計回りに回転させ、自転車が前へ進む。それと同時に、接続軸と中間はずみ車17は回転が停止し、中間はずみ車17は第二チェーン18との間に伝動を行うだけである。続いて足から力を出して下にペダル4を漕いで、お尻が上に向けて、人自体の自重によってペダル4に下向きの力を加え、固定節6が動かせて上へ移動し、原動節7がサドルに近い一端は上へ揺動して、原動節7が前輪アセンブリ1に近い一端は、フレーム5の前端を回転軸にして、反時計回りに回転し、更に扇形歯車12が動かせてフレーム5の前端を回転軸にして、反時計回りに回転し、更に第一はずみ車13が動かせて時計回りに回転し、この時、第五はずみ車23は回転が停止するとともに、回転軸により直接に遷移はずみ車を反時計回りに回転させて、遷移はずみ車20により中間チェーンホイール21を動かして回転させ、更に第三チェーン19により第四はずみ車22と後輪アセンブリ2を反時計回りに回転させることで、続いて前へ進む。上記プロセスを繰り返して、自転車を運転する。また、ペダル4と、固定節6及びサドル8間の梃構造により、ペダル4へ加える力はサドル8に着いた時数倍になり、原動節7を揺動する際、更に省力になる。

（実施例3）
図7に示すように、本実施例は実施例1と違うところは、後輪アセンブリ2に第二サドル24が設置され、第二サドル24はフレーム5に固定され、サドル8の後端に手すり23Aが設置される。使用する際、第二サドル24とサドル8に何れも人を乗せることができる。運転する際、第二サドルに乗せる人は手すり23Aを把持し、上又は下へ手すり23Aをかけることで、助力することができる。

具体的は、手すり23Aは手把持部とそれぞれ手把持部の両端に垂直方向に接続されている接続部2つを備え、2つの接続部はそれぞれサドル8に固設される。

上記の実例の説明は本発明の好ましい実施例に過ぎなく、それによって、本発明の保護範囲を制限してはいけない。本発明の原理から逸脱しない前提において、実施した改善又は修正は、いずれも本発明の保護範囲とみなすべきである。

１、前輪アセンブリ；2、後輪アセンブリ；3、ハンドル；4、ペダル；5、フレーム；6、固定節；7、原動節；8、サドル；9、支持台；10、クッション；11、揺動ロッド；12、扇形歯車；13、第一はずみ車；14、第一チェーン；15、第二はずみ車；16、第三はずみ車；17、中間はずみ車；18、第二チェーン；19、第三チェーン；20、遷移はずみ車；21、中間チェーンホイール；22、第四はずみ車；23A、手すり；23、第五はずみ車；24、第二サドル

Claims

非常に省力化された自転車であって、それは前輪アセンブリ（1）、後輪アセンブリ（2）、ハンドル（3）、ペダル（4）、フレーム（5）、固定節（6）、原動節（7）、サドル（8）及び原動節（7）の揺動力を前記後輪アセンブリ（2）へ伝動するための伝動機構を有し、前記前輪アセンブリ（1）と前記後輪アセンブリ（2）はそれぞれ前記フレーム（5）の前後両端に取り付けられ、前記ペダル（4）は前記フレーム（5）の中部の下端に回転可能に取り付けられ、前記原動節（7）と前記ペダル（4）はそれぞれ前記固定節（6）の両端にヒンジ接続され、前記サドル（8）は固定節（6）と原動節（7）のヒンジ部に固定され、前記原動節（7）の前記サドル（8）から離れた一端は、前記フレーム（5）の前端にヒンジ接続され、且つ前記伝動機構を介して前記後輪アセンブリ（2）と伝動接続され、前記原動節（7）に扇形歯車（12）が固定され、前記扇形歯車（12）の側面は、前記原動節（7）が前記フレーム（5）に近い一端の側面に固設され、前記扇形歯車（12）の仮想円の円心は前記原動節（7）の端部の頭と重なり、前記扇形歯車（12）の外環壁に、歯が設置され、前記フレーム（5）に、前記扇形歯車（12）と噛み合う第一はずみ車（13）が設置され、前記第一はずみ車（13）は、前記伝動機構を介して前記後輪アセンブリ（2）と伝動接続されることを特徴とする非常に省力化された自転車。
前記フレーム（5）の下部に、原動節（7）の下降変位を制限するための支持台（9）が設置され、また、前記支持台（9）の高さは調節可能であり、前記支持台（9）の底部は前記フレーム（5）の下部に固定され、前記支持台（9）の頂部に、クッション（10）が設置され、前記クッション（10）は前記原動節（7）の中部の真下に設置されることを特徴とする請求項１に記載の非常に省力化された自転車。
前記伝動機構は第二はずみ車（15）と、第一チェーン（14）と、第三はずみ車（16）を備え、前記第二はずみ車（15）の直径は前記第三はずみ車（16）の直径より大きく、前記第二はずみ車（15）の直径は前記第一はずみ車（13）の直径より大きく、前記第二はずみ車（15）は前記第一はずみ車（13）と同じ軸に固設され、前記第三はずみ車（16）は前記第一チェーン（14）を介して、前記第二はずみ車（15）と伝動接続され、前記第三はずみ車（16）の中心軸は前記後輪アセンブリ（2）に接続されることを特徴とする請求項１に記載の非常に省力化された自転車。
前記伝動機構は中間はずみ車（17）を備え、前記ペダル（4）と前記フレーム（5）の回転接続部に、回転軸が垂直方向に延伸されており、前記中間はずみ車（17）は前記回転軸に固定して被装され、前記第二はずみ車（15）、前記中間はずみ車（17）及び前記第三はずみ車（16）は前記第一チェーン（14）を介して伝動接続されていることを特徴とする請求項３に記載の非常に省力化された自転車。
前記伝動機構は第二チェーン（18）と、第三チェーン（19）と、第五はずみ車（23）と、第四はずみ車（22）と、遷移はずみ車（20）と中間チェーンホイール（21）を備え、前記第五はずみ車（23）は前記第一はずみ車（13）は同じ軸に固設され、前記ペダル（4）と前記フレーム（5）の回転接続部に、回転軸が垂直方向に延伸されており、前記遷移はずみ車（20）は前記回転軸に被装され、前記中間チェーンホイール（21）と前記遷移はずみ車（20）は同じ軸に設置されて、また、前記遷移はずみ車（20）の外車体に固設され、前記第五はずみ車（23）の直径は前記第一はずみ車（13）の直径より大きく、前記第五はずみ車（23）と、前記遷移はずみ車（20）は前記第二チェーン（18）を介して伝動接続され、前記中間チェーンホイール（22）と前記第四はずみ車（22）は第三チェーン（18）を介して伝動接続され、前記第四はずみ車（22）は前記後輪アセンブリ（2）に接続され、前記第五はずみ車（23）の直径は前記中間チェーンホイール（21）の直径より大きく、前記中間チェーンホイール（21）の直径は第四はずみ車（22）の直径より大きく、前記第四はずみ車（22）の直径は前記遷移はずみ車（20）の直径より大きいことを特徴とする請求項１に記載の非常に省力化された自転車。
前記固定節（6）と前記原動節（7）はいずれも伸縮可能であることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の非常に省力化された自転車。