JPH0550975A - Crank mechanism of lengthened crank for bicycle - Google Patents

Crank mechanism of lengthened crank for bicycle

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JPH0550975A
JPH0550975A JP29674191A JP29674191A JPH0550975A JP H0550975 A JPH0550975 A JP H0550975A JP 29674191 A JP29674191 A JP 29674191A JP 29674191 A JP29674191 A JP 29674191A JP H0550975 A JPH0550975 A JP H0550975A
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JP
Japan
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crank
shaft
fulcrum shaft
holding arm
fixed
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JP29674191A
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Japanese (ja)
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Minoru Kamimura
實 上村
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Abstract

PURPOSE:To increase the speed of a bicycle and to reduce the power nearly half, by transmitting a rotation torque amplified with a crank lever of lengthened crank to a chain ring through a primary link, a mediate link and a secondary link. CONSTITUTION:On one end portion of a hangershaft A fixed to a large diameter chain ring 7, one end of a fulcrum shaft holding arm 1 and a secondary link 2 are fixed, and a primary link 5 is fixed onto one end of a crank lever 4 fixed with a pedal shaft B on the other end, and a fulcrum shaft 3 fixed to the other end of the fulcrum holding arm 1 is axially fixed to the primary link 5. Where, respective central axial lines of the fulcrum shaft 3, the hangershaft A and the pedal shaft B are made to be on a same plane, and adjusted so as that the hangershaft A lies between the fulcrum shaft 3 and the pedal shaft B, and mediate links 6 are provided on the primary link 5 and the secondary link 2. And at least one portion of the fulcrum shaft holding arm 1 is made with fixed springs or elastic rubber so as to have a specified elastic force.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、クランクの長さを2倍
増したクランクレバーにより、2倍に増幅した回転トル
クを、原節・媒介節・従節を介してハンガーシャフト・
チェンリングに伝える、自転車のクランク機構に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a crank lever having a doubled crank length, which doubles the rotational torque amplified to a hanger shaft.
It relates to a bicycle crank mechanism that is transmitted to the chain ring.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術として、一般に自転車の駆動力
の発生装置は、人力によるペタルからの入力がクランク
に伝わり、該クランクの他端に固着されたハンガーシャ
フトに回転トルクとして伝わり、該ハンガーシャフトと
固着的に連なったチェンリングからチェンを介して後方
のギヤに伝わり、後輪に駆動力を与えている。回転トル
クの大きさは、人力による入力の大きさと、クランク長
さに比例して決定される。従ってクランク長さが長けれ
ば長いほど、大きな回転トルクが得られる訳であるが、
人体の足の回転幅や、ハンガーシャフト中心軸線から地
上迄のハンガー地上高さに自ずから制約があるため、ハ
ンガーシャフトに直接クランクの一端を固着している従
来の方法では、クランク長さを飛躍的に増幅さすことは
出来ず、だいたい16cm前後が一般的なクランク長さ
であった。従って、従来技術では飛躍的なスピードアッ
プや省力化は出来なかった。
2. Description of the Related Art Generally, as a prior art, in a bicycle driving force generator, an input from a petal by human power is transmitted to a crank, and is transmitted as a rotational torque to a hanger shaft fixed to the other end of the crank. It is transmitted from the chain ring that is firmly connected to the rear gear through the chain, giving the rear wheel a driving force. The magnitude of the rotation torque is determined in proportion to the magnitude of the input by human power and the crank length. Therefore, the longer the crank length, the greater the rotational torque obtained,
Since the width of rotation of the foot of the human body and the height of the hanger above the ground from the center axis of the hanger shaft to the ground are naturally limited, the conventional method of fixing one end of the crank directly to the hanger shaft dramatically increases the crank length. It was not possible to increase the maximum crank length, and about 16 cm was the general crank length. Therefore, the conventional technology has not been able to achieve a dramatic speedup or labor saving.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来技術においては、
クランク長さを、現状より飛躍的に長くすることは出来
ず、従って、従来技術のクランク機構の自転車では、現
状以上の飛躍的なスピードアップや省力化を望むことは
困難である。本発明は、上記欠点を除くことを目的とす
る。即ち、クランクの回転半径は従来の物と同じに保ち
ながらも、回転トルクの発生の因子であるクランクの長
さを2倍増することに依って、回転トルクの大きさを2
倍増さし、従来自転車の2倍近いスピードアップや半減
近い省力化を可能にする事である。
DISCLOSURE OF THE INVENTION In the prior art,
The crank length cannot be dramatically increased from the current state. Therefore, it is difficult for the conventional bicycle having the crank mechanism to achieve a drastic speedup and labor saving over the current state. The present invention aims to eliminate the above-mentioned drawbacks. That is, while the turning radius of the crank is kept the same as that of the conventional one, the magnitude of the turning torque is increased by 2 by increasing the length of the crank, which is a factor of generation of the turning torque, twice.
This is to double the speed, speed up nearly twice that of conventional bicycles, and reduce labor by almost half.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の構成を説明する
と、 〔イ〕 ハンガーシャフト(A)の端部に、支点軸保持
アーム(1)の一端と従節(2)を、連結的に固着す
る。 〔ロ〕 ペタルシャフト(B)を一端に固着したクラン
クレバー(4)の他端に原節(5)を固着し、支点軸保
持アーム(1)の他端に固着された支点軸(3)に回動
自在なピン接合として軸着する。 〔ハ〕 支点軸(3)とハンガーシャフト(A)とペタ
ルシャフト(B)の各軸の中心軸線が同一平面上に有る
か、又はそれに近似し、且つ支点軸(3)とペタルシャ
フト(B)の間にハンガーシャフト(A)が来る様な状
態に調整して、原節(5)と従節(2)に媒介節(6)
を介する。 〔ニ〕 支点軸保持アーム(1)の中央部分は、所要の
弾力を有する様に板バネ・コイルバネ等の各種バネ類
や、弾性ゴムや弾力を持った合成樹脂等を固着装設して
形成する。 〔ホ〕 上記を本発明の自転車の左クランク機構とすれ
ば、該自転車の右クランク機構は、上記〔イ〕〜〔ニ〕
に加えるに、チェンリング(7)をハンガーシャフト
(A)に固定状態に連結して成るものである。 以上の様に構成して成る自転車のクランク機構である。
尚、機素の概念に就いて少し説明を加えておくと、支点
軸保持アームと支点軸や従節及び、クランクレバーと原
節を、鋳造や溶接等に依って一体に形成したとき単一の
部品になるので本来一つの機素であり、従って一つの名
称で呼ぶのが一般であるが、当該機構の機能の説明上、
上記の名称に分けて名指ししている。 但し、各軸の先
端エッジを形成する円形縁の六角穴付ボルト又は蟹目穴
付ボルトは、各々螺着する軸の一部として扱うものと
し、従って同一の符号で表すものとする。 又、原節
(5)や従節(2)と媒介節(6)のピン接合の役割を
担う軸は、該軸の固着された側の機素に含まれのものと
し、その含まれる機素の一部として同一の符号及び名称
で名指しするものとする。尚、該二種類の軸は係合する
いずれの機素とも固着すること無く、全てピン接合とし
ても機能するが、その場合は係合する従節の一部として
扱うものとする。
The structure of the present invention will be described. [A] One end of the fulcrum shaft holding arm (1) and the follower (2) are connected to the end of the hanger shaft (A). It sticks. [B] The fulcrum shaft (3) fixed to the other end of the fulcrum shaft holding arm (1) by fixing the original node (5) to the other end of the crank lever (4) fixed to the petal shaft (B) at one end It is attached as a pivotable pin joint. [C] The fulcrum shaft (3) and the central axis of each of the hanger shaft (A) and the petal shaft (B) are on the same plane or close to the same plane, and the fulcrum shaft (3) and the petal shaft (B) ) Adjust the hanger shaft (A) so that it comes between them, and connect the intermediate node (6) to the original node (5) and the follower node (2).
Through. [D] The central portion of the fulcrum shaft holding arm (1) is formed by fixing and mounting various springs such as leaf springs and coil springs, elastic rubber and synthetic resin having elasticity so as to have a required elasticity. To do. [E] If the above is the left crank mechanism of the bicycle of the present invention, the right crank mechanism of the bicycle has the above [A] to [D].
In addition, the chain ring (7) is fixedly connected to the hanger shaft (A). The bicycle crank mechanism configured as described above.
To add a little explanation of the concept of the element, when the fulcrum shaft holding arm, the fulcrum shaft, and the follower, and the crank lever and the original joint are integrally formed by casting or welding, etc. Since it is a component of, it is originally one element, so it is generally called with one name, but for the explanation of the function of the mechanism,
The names are divided into the above names. However, the hexagon socket head cap screw or the claw head cap screw having a circular edge forming the tip edge of each shaft shall be treated as a part of the shaft to which they are screwed, and are therefore denoted by the same reference numerals. Further, the axis that plays a role of pin joint between the original node (5) or the follower node (2) and the intermediate node (6) is included in the element on the side where the axis is fixed, and the included element. They are designated by the same code and name as part of the prime. The two types of shafts are not fixed to any of the engaging elements and all function as pin joints, but in that case, they are treated as a part of engaging followers.

【0005】[0005]

【作用】本発明の構成に基づいて作用を説明する。原節
(5)と媒介節(6)と従節(2)と支点軸保持アーム
(1)のリンクには、3つのピン接点と1つの弾性体が
含まれている。従って完全なリンク機構ではないが、さ
りとて剛体と成ってリンクの揺動がロックされる訳でも
ない。支点軸保持アーム(1)の弾性体を、必要にして
十分な所要の弾力をもたして装設することによって、上
記4つの機素は下記の諸機能を円滑に果すことになる。
今、ペタルシャフト(B)から人力に依って入力された
力は、従来のクランク長さに比べ2倍増された長さを持
つクランクレバー(4)に拠り、原節(5)に従来の2
倍の回転トルクを生じさせる。該トルクは媒介節(6)
を介して一旦直線力に変り従節(2)に伝わる。該直線
力は、該従節で再び回転トルクに変り、連結的に固着し
ているハンガーシャフト(A)に作用する。支点軸
(3)とクランクレバー(4)はピン接合されているた
め、該支点軸の周りで発生する該クランクレバーの力は
モーメントだけであり、回転円周上の接線方向の直線力
は発生しない。従ってこの間、原理的に力の減殺される
処は無く、拠ってハンガーシャフト(A)に従来の2倍
の回転トルクが伝達される事になる。又、クランクレバ
ー(4)に対して原節(5)は対称に装設してあるの
で、支点軸(3)には力学的な何らの応力も発生せず、
従って該支点軸から支点軸保持アーム(1)に何らの応
力も伝わらない。{ただし、「図9」の様に媒介節を歯
車にしたときは、直線力に変ること無く、回転力のまま
力は伝達される。この場合、媒介節(6)としての歯車
を支える軸に、入力の接線方向と平行で向きの反対な応
力が生じて支点軸保持アーム(1)に伝わるが、支点軸
(3)には反対方向で同じ力の応力が発生するので互に
相殺されて結果的には、支点軸保持アーム(1)の力学
的な応力はゼロになる。}クランクレバー(4)と支点
軸保持アーム(1)とは、支点軸(3)の回動自在な軸
着を介してピン接合している為、力のモーメントは伝わ
らず、従って此処でも原理的に回転トルクは全く減殺さ
れない。ハンガーシャフト(A)と、支点軸保持アーム
(1)及び従節(2)は固着しているので同一の周期運
動をする。また、クランクレバー(4)と原節(5)は
固着しているので同一の周期運動をする。 そして原節
(5)と従節(2)に運動を即、伝える媒介節(6)が
掛っている。従ってクランクレバー(4)の運動は直ち
に当該機構の他の所要機素に、同時発生的かつ不即不離
の追動運動を生じさせる。尚、上記における同一の周期
運動とは、ハンガーシャフト(A)の軸心を回転の中心
とした同じ回転角速度の回転運動の事である。支点軸
(3)は支点軸保持アーム(1)に依って、ハンガーシ
ャフト(A)の軸心から常に一定の距離に保たれた位置
関係で、クランクレバー(4)の一端を確保している。
他方、当該所要の調整によって介された媒介節(6)と
相俟って、クランクレバー(4)の回転運動の中心点
は、ハンガーシャフト(A)の軸心の位置と一致する。
そして該回転運動を直接誘導するのは支点軸(3)であ
るが、その位置の変化はクランクレバー(4)に依って
もたらされる。ここにおいて回転運動の主体と客体は同
時発生的、不即不離の一如と成っている。従って支点軸
(3)のピン接合部が運動のずれに依る歪で癒着を起こ
す様な事は無く、本来のピン接点としての機能を果し、
力のモーメントを伝える様な事は原理的に全く無い。ま
た、クランクレバー(4)の回転ストロークは、該クラ
ンクレバーの長さの増幅にかかわらず、従来技術のクラ
ンクの回転ストロークと同じになる。即ちペタルシャフ
トからハンガーシャフト迄の距離が、その回転半径であ
る。上記に依って、本発明のクランク機構は従来技術の
クランクと比べ、回転ストロークは同一でありながら、
回転トルクを2倍に迄増幅さすことが出来る。即ち、従
来のクランク長さをLとし、該クランクレバーの長さを
その2倍の2Lとし、ペタルシャフトからの入力をRと
すると、従来技術ではハンガーシャフトに発生するトル
クはLRであるが、本発明のクランク機構では該支点軸
の位置の原節に2LRのトルクを発生せしめ、媒介節・
従節を伝わり、そのままハンガーシャフトに2LRのト
ルクを発生せしめる事になる。尚、支点軸(3)と当該
所要機素との接合方法は、一方固着、他方軸着が妥当な
方法であるが、要は当該所要機素間にトルクの曲げ応力
が伝わらなければ良い訳であるから、必ずしも回動自在
な軸着にする必要はなく、該曲げ応力が伝わらないだけ
の遊びを持ったピン接合であれば良い訳である。さて、
クランクレバーの長さは次の関係式に拠って設定され
る。 2×従来技術のクランク長さ≧当該クランクレバーの長
さ>従来技術のクランク長さ+α αは媒介節等のデススペースである。{ただし、人力飛
行機に応用する場合などでは、クランク地上高さを考慮
しなくても良いので、クランクレハギーの長さを2倍以
上にする事が出来る。}当該クランクレバーの長さはこ
の間のいずれに設定しても、回転ストロークは従来技術
のクランクと同じである。故に一番効率の良い該クラン
クレバーの長さは従来技術のクランク長さの2倍にする
ことである。次に、チェンリング(7)のギヤの歯数に
就いて説明する。一般に従来技術のフロントのアウター
ギヤの歯数は50位であり、リヤのフリーホイールのト
ップギヤは14位である。フロントとリヤのギヤ比は6
以下にすべきである。よって、当該チェンリング(7)
の歯数は70〜80位が妥当である。また当然の事なが
ら、従来自転車と全く同じ様に、該クランクレバーを逆
に回転さして空回りさす事も出来るので、運転の方法は
従来自転車と同じであり、不都合な処は無い。
The operation will be described based on the structure of the present invention. The link between the original node (5), the intermediate node (6), the follower node (2), and the fulcrum shaft holding arm (1) includes three pin contacts and one elastic body. Therefore, although it is not a perfect link mechanism, it does not mean that it is a rigid body and the swing of the link is locked. By installing the elastic body of the fulcrum shaft holding arm (1) with necessary and sufficient elasticity, the above four elements can smoothly perform the following functions.
Now, the force input from the petal shaft (B) by human power is due to the crank lever (4) having a length that is twice as long as the conventional crank length.
Double rotation torque is generated. The torque is a medium node (6)
Is converted into a linear force via and transmitted to the follower (2). The linear force is converted into a rotational torque again by the follower and acts on the hanger shaft (A) fixedly connected. Since the fulcrum shaft (3) and the crank lever (4) are pin-jointed, the force of the crank lever generated around the fulcrum shaft is only a moment, and the tangential linear force on the rotation circumference is generated. do not do. Therefore, during this period, there is no principle where the force is attenuated, and accordingly, the rotating torque twice as large as the conventional torque is transmitted to the hanger shaft (A). Further, since the original joint (5) is installed symmetrically with respect to the crank lever (4), no mechanical stress is generated on the fulcrum shaft (3),
Therefore, no stress is transmitted from the fulcrum shaft to the fulcrum shaft holding arm (1). {However, when the intermediate node is a gear as in "Fig. 9", the force is transmitted as it is as a rotational force without changing to a linear force. In this case, a stress that is parallel to the input tangential direction and opposite in direction is generated on the shaft that supports the gear as the intermediate node (6) and is transmitted to the fulcrum shaft holding arm (1), but is opposite to the fulcrum shaft (3). Since the stresses having the same force are generated in the same direction, they are canceled by each other, and as a result, the mechanical stress of the fulcrum shaft holding arm (1) becomes zero. } Since the crank lever (4) and the fulcrum shaft holding arm (1) are pin-joined to each other via the pivotal shaft attachment of the fulcrum shaft (3), the moment of force is not transmitted. Therefore, the rotation torque is not reduced at all. Since the hanger shaft (A) is fixed to the fulcrum shaft holding arm (1) and the follower (2), they make the same periodic motion. Further, since the crank lever (4) and the knuckle (5) are fixed, they make the same periodic motion. Then, the medial node (6) for immediately transmitting the motion is applied to the original node (5) and the follower node (2). Therefore, the movement of the crank lever (4) immediately causes the other required elements of the mechanism to perform a simultaneous and irreversible chasing movement. In addition, the same periodic motion in the above means a rotary motion having the same rotational angular velocity with the axis of the hanger shaft (A) as the center of rotation. The fulcrum shaft (3) secures one end of the crank lever (4) by the fulcrum shaft holding arm (1) in a positional relationship in which the fulcrum shaft holding arm (1) is always kept at a constant distance from the axis of the hanger shaft (A). ..
On the other hand, the center point of the rotational movement of the crank lever (4) coincides with the axial center position of the hanger shaft (A) in cooperation with the intermediate joint (6) interposed by the required adjustment.
And, it is the fulcrum shaft (3) that directly induces the rotational movement, but the change of the position is caused by the crank lever (4). Here, the main body of the rotational movement and the object are simultaneously generated, and are irreversibly separated. Therefore, the pin joint of the fulcrum shaft (3) does not cause adhesion due to the strain due to the displacement of the movement, and functions as the original pin contact,
In principle, there is nothing to transmit the moment of force. Also, the rotation stroke of the crank lever (4) is the same as the rotation stroke of the crank of the prior art, regardless of the amplification of the length of the crank lever. That is, the radius of rotation is the distance from the petal shaft to the hanger shaft. According to the above, the crank mechanism of the present invention has the same rotation stroke as the crank of the prior art,
The rotating torque can be amplified up to 2 times. That is, assuming that the conventional crank length is L, the length of the crank lever is twice that of 2L, and the input from the petal shaft is R, the torque generated on the hanger shaft is LR in the prior art, In the crank mechanism of the present invention, a torque of 2LR is generated in the original node at the position of the fulcrum shaft, and the intermediate node
The follower is transmitted and the torque of 2LR is generated on the hanger shaft as it is. It should be noted that the method of joining the fulcrum shaft (3) and the required element is that one-side fixation and the other-side attachment are appropriate, but the point is that the bending stress of the torque is not transmitted between the required elements. Therefore, it is not always necessary to pivotally mount the shaft, and it is sufficient to use a pin joint having a play that does not transmit the bending stress. Now,
The length of the crank lever is set according to the following relational expression. 2 x crank length of prior art ≥ length of the crank lever> crank length of prior art + α α is a dead space such as a medial node. {However, in the case of application to a human-powered airplane, it is not necessary to consider the ground height of the crank, so the length of the crank rehaggy can be doubled or more. } Regardless of the length of the crank lever, the rotation stroke is the same as the crank of the prior art. Therefore, the most efficient crank lever length is to double the crank length of the prior art. Next, the number of gear teeth of the chain ring (7) will be described. Generally, the number of teeth of the front outer gear of the prior art is 50th and the top gear of the rear freewheel is 14th. Gear ratio between front and rear is 6
Should be: Therefore, the chain ring (7)
The appropriate number of teeth is 70 to 80. Further, as a matter of course, since the crank lever can be rotated in the reverse direction so as to idle, just like the conventional bicycle, the driving method is the same as that of the conventional bicycle, and there is no inconvenience.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。まず最初に支点軸保持アーム(1)の実施例を説
明する。 「図1」に於いては、板バネをリンク機構の中で所要の
弾力の効果を発揮する様に装設する訳であるから、必要
ならば直線的な物に限らず、多少のわん曲した板バネを
支点軸保持アーム(1)の中央部に設置し、両端をボル
トで締め付けて固着した物である。 「図11」に於いては、弾性体としてコイルバネを用
い、その両端を溶接によって固着して支点軸保持アーム
(1)と一体にした物である。 「図12」に於いては、弾性体として弾性ゴムを用い、
その両端を貼着によって固着して支点軸保持アーム
(1)と一体にした物である。その他、該弾性体として
既知のいろいろな弾性体を使用することが出来る。 次に、該クランク機構の実施例について説明する。 〔イ〕 クランクレバー(4)の一端にペタルシャフト
(B)を固定状態に螺着し、他端にペタルシャフト
(B)と平行に軸受穴(9)を設ける。該軸受穴の外周
部に、該クランクレバーの長手方向及び該軸受穴の軸方
向と各々直角を為す様にして、原節(5)としての腕を
突設固着する。 〔ロ〕 支点軸保持アーム(1)の一端に支点軸(3)
を、ハンガーシャフトと平行に突設させて固着し、他端
にハンガーシャフト(A)の取付け穴(10)を設け、
該取付け穴の外周部に、該支点軸保持アームの長手方向
及び該取付け穴の軸方向と各々直角を為す様にして、従
節(2)としての腕を突設固着する。該取付け穴を該ハ
ンガーシャフトの先端に差し込み、フィキシングボルト
(11)で固着する。{取付け穴(10)の接合部であ
るハンガーシャフト(A)の先端部は従来の物の約2倍
程度の長さにする。} 〔ハ〕 クランクレバー(4)の軸受穴(9)を支点軸
(3)に差し込み、該軸の端部のエッジ形成する円形縁
の六角穴付ボルトを装着して軸着する。支点軸(3)を
折り返し点として、支点軸保持アーム(1)とクランク
レバー(4)が真横から見たとき重なり合うように調整
して、原節(5)と従節(2)の腕の端部に、媒介節
(6)としての剛性のバーを介する。 〔ニ〕 原節(5)と従節(2)を共にクランクレバー
(4)に対して対称に2個づつ突設固着したものに、媒
介節(6)としての上記バーを該原節と該従節に介して
係合さすとき、原節側と従節側を共にピン接合にする
と、該バーは「図1」の様な媒介節となり、「請求項
2」の範疇の当該クランク機構になる。 「ホ」 上記において媒介節(6)を用いず、原節
(5)と従節(2)を直接衝合によって係合させると
「図6」の様になり、「請求項1」の範疇の当該クラン
ク機構になる。 〔ヘ〕 上記バーを、押す力のみ直線力として伝達する
様に、不即不離に突き合わした衝合に依って原節側と従
節側に介すると、「図7」の様なリンク装置の媒介節と
なり、「請求項2」の範疇の当該クランク機構になる。
{該リンク装置の媒介節は、該バーとピン接合によって
係合された繋ぎ棒(12)を支点軸保持アーム(1)の
側面にピン接合して形成されるものである。} 〔ト〕 その他の実施例として、該原節と該従節にスプ
ロケットを用い、該媒介節としてチェンを用いた「図
8」の様な当該クランク機構。 及び、該原節と該従
節に歯車を用い、該媒介節として支点軸保持アーム
(1)の側面に奇数個の歯車を軸着して介する「図9」
の様な当該クランク機構。また、「図10」の様に媒介
節としてワイヤーロープを用いる事も出来る。 「図1
1」・「図12」は「図1」と同じ趣旨の物であが、支
点軸保持アーム(1)の弾性体部分をそれぞれコイルバ
ネと弾性ゴムとによって装設形成した物である。 〔チ〕「図13」は媒介節(6)としての剛性のバー
を、駆動力としての入力時に圧縮応力の作用する側にの
み設けた物であるが、このとき支点軸保持アーム(1)
には引張応力が発生することになり、支点軸(3)の移
行運動に影響を及ぼすことになるが、「請求項2」の範
疇に属する物ではある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, an embodiment of the fulcrum shaft holding arm (1) will be described. In Fig. 1, the leaf springs are installed in the link mechanism so as to exert the required elastic effect. Therefore, if necessary, the leaf springs are not limited to linear ones, but may be bent to some extent. The leaf spring is installed in the center of the fulcrum shaft holding arm (1), and both ends are fastened with bolts and fixed. In FIG. 11, a coil spring is used as an elastic body, and both ends thereof are fixed by welding to be integrated with the fulcrum shaft holding arm (1). In FIG. 12, elastic rubber is used as the elastic body,
The both ends of the fulcrum shaft holding arm (1) are fixed to each other by pasting. In addition, various known elastic bodies can be used as the elastic body. Next, an example of the crank mechanism will be described. [A] A petal shaft (B) is fixedly screwed to one end of the crank lever (4), and a bearing hole (9) is provided at the other end in parallel with the petal shaft (B). An arm serving as a boss (5) is projectingly fixed to the outer peripheral portion of the bearing hole so as to form a right angle with the longitudinal direction of the crank lever and the axial direction of the bearing hole. [B] The fulcrum shaft (3) is attached to one end of the fulcrum shaft holding arm (1).
Is projected and fixed in parallel with the hanger shaft, and a mounting hole (10) for the hanger shaft (A) is provided at the other end,
An arm as a follower (2) is protrudingly fixed to the outer peripheral portion of the mounting hole so as to form a right angle with the longitudinal direction of the fulcrum shaft holding arm and the axial direction of the mounting hole. The mounting hole is inserted into the tip of the hanger shaft and fixed with a fixing bolt (11). {The tip of the hanger shaft (A), which is the joint of the mounting hole (10), has a length about twice that of the conventional one. } [C] The bearing hole (9) of the crank lever (4) is inserted into the fulcrum shaft (3), and a hexagon socket head cap screw having a circular edge forming an edge at the end of the shaft is mounted and shaft mounted. Adjust the fulcrum shaft holding arm (1) and the crank lever (4) so that they overlap with each other when the fulcrum shaft (3) is a turning point, and the arms of the original node (5) and the follower node (2) are adjusted. At the end is a rigid bar as a medial joint (6). [D] Both the original node (5) and the follower node (2) are symmetrically projected and fixed to the crank lever (4), and the bar as the intermediate node (6) is connected to the original node. When the original side and the follower side are pin-jointed together when engaged through the follower, the bar becomes an intermediate node as shown in FIG. 1, and the crank mechanism in the scope of claim 2 is formed. become. “E” When the original node (5) and the follower node (2) are engaged by direct abutting without using the mediating node (6) in the above, the result becomes as shown in FIG. This is the crank mechanism. [F] If the above-mentioned bar is transmitted to the original side and the follower side due to the abutting which is irreversibly butted so that only the pushing force is transmitted as a linear force, the link device as shown in FIG. And the crank mechanism in the scope of claim 2.
{The intermediate node of the link device is formed by pin-joining the connecting rod (12) engaged with the bar by pin-joining to the side surface of the fulcrum shaft holding arm (1). } [G] As another embodiment, the crank mechanism as shown in FIG. 8 in which sprockets are used for the source and the followers and a chain is used as the medium. Further, gears are used for the original node and the follower node, and an odd number of gears are axially mounted on the side surface of the fulcrum shaft holding arm (1) as the intermediate node [FIG. 9].
The crank mechanism like. Also, a wire rope can be used as an intermediary node as shown in FIG. "Figure 1
1 ”and“ FIG. 12 ”have the same meaning as“ FIG. 1 ”, but the elastic body portions of the fulcrum shaft holding arm (1) are mounted and formed by a coil spring and elastic rubber, respectively. [H] "FIG. 13" shows a rigid bar serving as a medium joint (6) provided only on the side on which compressive stress acts at the time of input as a driving force. At this time, the fulcrum shaft holding arm (1) is provided.
A tensile stress will be generated in the shaft, which will affect the transitional movement of the fulcrum shaft (3), but it belongs to the category of "claim 2."

【0007】[0007]

【発明の効果】以上述べた様に、本発明のクランク機構
は、従来技術の自転車に比べ、同じ回転ストロークであ
リながら2倍の回転トルクを発生さすことが出来る。従
って、2倍のスピードアップが可能であり、また半分に
まで省力化が出来ると云うことでもある。尚、本発明の
クランク機構の原理は、内燃機関のクランクやタービン
機関、その他、出力増幅機などとして広く適応し、エネ
ルギー使用のいろんな分野で利用可能であり、多大な省
エネルギーをもたらす画期的効果のある技術である。
As described above, the crank mechanism of the present invention can generate twice the rotational torque as compared with the bicycle of the prior art, while having the same rotational stroke. Therefore, it means that the speed can be doubled and the labor can be reduced to half. The principle of the crank mechanism of the present invention is widely applied as a crank of an internal combustion engine, a turbine engine, and an output amplifier, and can be used in various fields of energy use, resulting in a great energy saving effect. Technology.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の斜視図FIG. 1 is a perspective view of the present invention.

【図2】 本発明の平面図FIG. 2 is a plan view of the present invention.

【図3】 本発明の右クランク機構・チェンリング・チ
ェンの正面図
FIG. 3 is a front view of a right crank mechanism / chaining chain of the present invention.

【図4】 Iの部分の断面図FIG. 4 is a sectional view of a portion I.

【図5】 IIの部分の断面図FIG. 5 is a sectional view of a portion II.

【図6】 本発明の斜視図FIG. 6 is a perspective view of the present invention.

【図7】 本発明の斜視図FIG. 7 is a perspective view of the present invention.

【図8】 本発明の斜視図FIG. 8 is a perspective view of the present invention.

【図9】 本発明の斜視図FIG. 9 is a perspective view of the present invention.

【図10】本発明の斜視図FIG. 10 is a perspective view of the present invention.

【図11】本発明の斜視図FIG. 11 is a perspective view of the present invention.

【図12】本発明の斜視図FIG. 12 is a perspective view of the present invention.

【図13】本発明の斜視図FIG. 13 is a perspective view of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A ・ ハンガーシャフト B ・ ペタルシャフト C ・ チェン 1 ・ 支点軸保持アーム 2 ・ 従節 3 ・ 支点軸 4 ・ クランクレバー 5 ・ 原節 6 ・ 媒介節 7 ・ チェンリング 9 ・ 軸受穴 10 ・ 支点軸保持アームにおけるハンガーシャフト
の取付け穴 11 ・ フィキシングボルト 12 ・ リンク装置の媒介節における繋ぎ棒
A ・ Hanger shaft B ・ Petal shaft C ・ Chain 1 ・ Fulcrum shaft holding arm 2 ・ Following shaft 3 ・ Fulcrum shaft 4 ・ Crank lever 5 ・ Original shaft 6 ・ Intermediate shaft 7 ・ Chain ring 9 ・ Bearing hole 10 ・ Support shaft shaft holding Attachment hole for hanger shaft on arm 11 ・ Fixing bolt 12 ・ Connecting rod at intermediate node of link device

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成3年12月2日[Submission date] December 2, 1991

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項1[Name of item to be corrected] Claim 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0004[Correction target item name] 0004

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の構成を説明する
と、 〔イ〕 ハンガーシャフト(A)の端部に、支点軸保持
アーム(1)の一端と従節(2)を、連結的に固着す
る。 〔ロ〕 ペタルシャフト(B)を一端に固着したクラン
クレバー(4)の他端に原節(5)を固着し、支点軸保
持アーム(1)の他端に固着された支点軸(3)に回動
自在なピン接合として軸着する。 〔ハ〕 支点軸(3)とハンガーシャフト(A)とペタ
ルシャフト(B)の各軸の中心軸線が同一平面上に有る
か、又はそれに近似し、且つ支点軸(3)とペタルシャ
フト(B)の間にハンガーシャフト(A)が来る様な状
態に調整して、原節(5)と従節(2)に媒介節(6)
を介する。 〔ニ〕 支点軸保持アーム(1)の中央部分は、所要の
弾力を有する様に板バネ・コイルバネ等の各種バネ類
や、弾性ゴムや弾力を持った合成樹脂等を固着装設して
形成する。 〔ホ〕 上記を本発明の自転車の左クランク機構とすれ
ば、該自転車の右クランク機構は、上記〔イ〕〜〔ニ〕
に加えるに、チェンリング(7)をハンガーシャフト
(A)に固定状態に連結して成るものである。 以上の様に構成して成る自転車のクランク機構である。
尚、機素の概念に就いて少し説明を加えておくと、支点
軸保持アームと支点軸や従節及び、クランクレバーと原
節を、鋳造や溶接等に依って一体に形成したとき単一の
部品になるので本来一つの機素であり、従って一つの名
称で呼ぶのが一般であるが、当該機構の機能の説明上、
上記の名称に分けて名指ししている。但し、各軸の先端
エッジを形成する円形縁の六角穴付ボルト又は蟹目穴付
ボルトは、各々螺着する軸の一部として扱うものとし、
従って同一の符号で表すものとする。 又、原節(5)
や従節(2)と媒介節(6)のピン接合の役割を担う軸
は、該軸の固着された側の機素に含まれものとし、そ
の含まれる機素の一部として同一の符号及び名称で名指
しするものとする。尚、該二種類の軸は係合するいずれ
の機素とも固着すること無く、全てピン接合としても機
能するが、その場合は係合する媒介節(6)の一部とし
て扱うものとする。 ─────────────────────────────────────────────────────
The structure of the present invention will be described. [A] One end of the fulcrum shaft holding arm (1) and the follower (2) are connected to the end of the hanger shaft (A). It sticks. [B] The fulcrum shaft (3) fixed to the other end of the fulcrum shaft holding arm (1) by fixing the original node (5) to the other end of the crank lever (4) fixed to the petal shaft (B) at one end It is attached as a pivotable pin joint. [C] The fulcrum shaft (3) and the central axis of each of the hanger shaft (A) and the petal shaft (B) are on the same plane or close to the same plane, and the fulcrum shaft (3) and the petal shaft (B) ) Adjust the hanger shaft (A) so that it comes between them, and connect the intermediate node (6) to the original node (5) and the follower node (2).
Through. [D] The central portion of the fulcrum shaft holding arm (1) is formed by fixing and mounting various springs such as leaf springs and coil springs, elastic rubber and synthetic resin having elasticity so as to have a required elasticity. To do. [E] If the above is the left crank mechanism of the bicycle of the present invention, the right crank mechanism of the bicycle has the above [A] to [D].
In addition, the chain ring (7) is fixedly connected to the hanger shaft (A). The bicycle crank mechanism configured as described above.
To add a little explanation of the concept of the element, when the fulcrum shaft holding arm, the fulcrum shaft, and the follower, and the crank lever and the original joint are integrally formed by casting or welding, etc. Since it is a component of, it is originally one element, so it is generally called with one name, but for the explanation of the function of the mechanism,
The names are divided into the above names. However, the hexagon socket head cap screw or the round head cap screw having a circular edge forming the tip edge of each shaft shall be treated as a part of the shaft to be screwed, respectively.
Therefore, they are represented by the same reference numerals. Also, the original clause (5)
And shaft responsible for pin junction followers (2) mediated clause (6) is assumed that is part of the machine element of the shaft of the anchored side, the same as part of its Included machine element It shall be designated by a code and a name. The two kinds of shafts are not fixed to any of the engaging elements and all function as pin joints, but in that case, they are treated as a part of the intermediary node (6) to be engaged . ─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年5月15日[Submission date] May 15, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Name of item to be corrected] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【書類名】 明細書[Document name] Statement

【発明の名称】 クランク長さを増した自転
車のクランク機構
Title: Bicycle crank mechanism with increased crank length

【特許請求の範囲】[Claims]

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、クランクの長さを2倍
増したクランクレバーにより、1.5倍に増幅した回転
トルクを、原節・媒介節・従節を介してハンガーシャフ
ト・チェンリングに伝える、自転車のクランク機構に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hanger shaft / chain ring which has a rotational torque amplified by 1.5 times by a crank lever in which the length of a crank is doubled, through a master, a mediator and a follower. The present invention relates to a crank mechanism for a bicycle or the like .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術として、一般に自転車の駆動力
の発生装置は、人力によるペタルからの入力がクランク
に伝わり、該クランクの他端に固着されたハンガーシャ
フトに回転トルクとして伝わり、該ハンガーシャフトと
固着的に連なったチェンリングからチェンを介して後方
のギヤに伝わり、後輪に駆動力を与えている。回転トル
クの大きさは、人力による入力の大きさと、クランク長
さに比例して決定される。従ってクランク長さが長けれ
ば長いほど、大きな回転トルクが得られる訳であるが、
人体の足の回転幅や、ハンガーシャフト中心軸線から地
上迄のハンガー地上高さに自ずから制約があるため、ハ
ンガーシャフトに直接クランクの一端を固着している従
来の方法では、クランク長さを飛躍的に増幅さすことは
出来ず、だいたい16cm前後が一般的なクランク長さ
であった。従って、従来技術では飛躍的なスピードアッ
プや省力化は出来なかった。
2. Description of the Related Art Generally, as a prior art, in a bicycle driving force generator, an input from a petal by human power is transmitted to a crank, and is transmitted as a rotational torque to a hanger shaft fixed to the other end of the crank. It is transmitted from the chain ring that is firmly connected to the rear gear through the chain, giving the rear wheel a driving force. The magnitude of the rotation torque is determined in proportion to the magnitude of the input by human power and the crank length. Therefore, the longer the crank length, the greater the rotational torque obtained,
Since the width of rotation of the foot of the human body and the height of the hanger above the ground from the center axis of the hanger shaft to the ground are naturally limited, the conventional method of fixing one end of the crank directly to the hanger shaft dramatically increases the crank length. It was not possible to increase the maximum crank length, and about 16 cm was the general crank length. Therefore, the conventional technology has not been able to achieve a dramatic speedup or labor saving.

【0003】[0003]

【発明が解決しょうとする課題】従来技術においては、
クランク長さを、現状より飛躍的に長くすることは出来
ず、従って、従来技術のクランク機構の自転車では、現
状以上の飛躍的なスピードアップや省力化を望むことは
困難である。本発明は、上記欠点を除くことを目的とす
る。即ち、クランクの回転半径は従来の物と同じに保ち
ながらも、回転トルクの発生の因子であるクランクの長
さを2倍増することに依って、回転トルクの大きさを
1.5倍増さし、従来自転車の1.5倍近いスピードア
ップや省力化を可能にする事である。
[Problems to be Solved by the Invention] In the prior art,
The crank length cannot be dramatically increased from the current state. Therefore, it is difficult for the conventional bicycle having the crank mechanism to achieve a drastic speedup and labor saving over the current state. The present invention aims to eliminate the above-mentioned drawbacks. In other words, while keeping the turning radius of the crank the same as that of the conventional one, by increasing the length of the crank, which is a factor of generating the turning torque, by two times, the magnitude of the turning torque is increased.
This is to increase the speed by 1.5 times, which is about 1.5 times faster than conventional bicycles and enables labor savings.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の構成を説明する
と、 〔イ〕 ハンガーシャフト(A)の端部に、支点軸保持
アーム(1)の一端と従節(2)を固着する。 〔ロ〕 ペタルシャフト(B)を一端に固着したクラン
クレバー(4)の他端に原節(5)を固着し、支点軸保
持アーム(1)の他端に固着された支点軸(3)に軸着
する。 〔ハ〕 支点軸(3)とハンガーシャフト(A)とペタ
ルシャフト(B)の各軸の中心軸線が同一平面上に有る
か、又はそれに近似し、且つ支点軸(3)とペタルシャ
フト(B)の間にハンガーシャフト(A)が来る様な状
態に調整して、原節(5)と従節(2)に媒介節(6)
を介する。 〔ニ〕 支点軸保持アーム(1)の少なくとも一部は、
所要の弾力を有する様に板バネ・コイルバネ等の各種バ
ネ類や、弾性ゴムや弾力を持った合成樹脂等を固着装設
して形成する。 〔ホ〕 上記を本発明の自転車の左クランク機構とす
れば、右クランク機構は、上記〔イ〕〜〔ニ〕に加える
に、チェンリング(7)をハンガーシャフト(A)に固
定状態に連結して成るものである。 以上の様に構成して成る自転車のクランク機構であ
る。尚、機素の概念に就いて少し説明を加えておくと、
支点軸保持アームと支点軸や従節及び、クランクレバー
と原節を、鋳造や溶接等に依って一体に形成したとき単
一の部品になるので本来一つの機素であり、従って一つ
の名称で呼ぶのが一般であるが、当該機構の機能の説明
上、上記の名称に分けて名指ししている。但し、各軸の
先端エッジを形成する円形縁の六角穴付ボルト又は蟹目
穴付ボルトは、各々螺着する軸の一部として扱うものと
し、従って同一の符号で表すものとする。 又、原節
(5)や従節(2)と媒介節(6)のピン接合の役割を
担う軸は、該軸の固着された側の機素に含まれるものと
し、その含まれる機素の一部として同一の符号及び名称
で名指しするものとする。尚、該二種類の軸は係合する
いずれの機素とも固着すること無く、全てピン接合とし
ても機能するが、その場合は係合する媒介節(6)の一
部として扱うものとする。
To explain the structure of the present invention, [a] one end of a fulcrum shaft holding arm (1) and a follower (2) are fixed to the end of the hanger shaft (A). [B] The fulcrum shaft (3) fixed to the other end of the fulcrum shaft holding arm (1) by fixing the original node (5) to the other end of the crank lever (4) fixed to the petal shaft (B) at one end Pivot on. [C] The fulcrum shaft (3) and the central axis of each of the hanger shaft (A) and the petal shaft (B) are on the same plane or close to the same plane, and the fulcrum shaft (3) and the petal shaft (B) ) Adjust the hanger shaft (A) so that it comes between them, and connect the intermediate node (6) to the original node (5) and the follower node (2).
Through. [D] At least a part of the fulcrum shaft holding arm (1) is
Various springs such as leaf springs and coil springs, elastic rubber, synthetic resin having elasticity, etc. are fixedly mounted to have a required elasticity. [E] If the above is the left crank mechanism of the bicycle or the like of the present invention, in addition to [A] to [D] above, the right crank mechanism fixes the chain ring (7) to the hanger shaft (A). It is formed by connecting them. A crank mechanism such as a bicycle made by constructed as above. In addition, adding a little explanation about the concept of the element,
Since the fulcrum shaft holding arm and fulcrum shaft and follower, and the crank lever and original joint are integrally formed by casting, welding, etc., they become a single component, so it is essentially a single element, and therefore a single name. In general, the above names are used to describe the function of the mechanism. However, the hexagon socket head cap screw or the claw head cap screw having a circular edge forming the tip edge of each shaft shall be treated as a part of the shaft to which they are screwed, and are therefore denoted by the same reference numerals. Further, the axis that plays the role of pin joint between the original node (5) or the follower node (2) and the medial node (6) is included in the element on the side where the axis is fixed, and the element included. Shall be designated by the same reference numeral and name. The two kinds of shafts are not fixed to any of the engaging elements and all function as pin joints, but in that case, they are treated as a part of the intermediary node (6) to be engaged.

【0005】[0005]

【作用】本発明の構成に基づいて作用を説明する。原節
(5)と媒介節(6)と従節(2)と支点軸保持アーム
(1)のリンクには、3つのピン接点と1つの弾性体が
含まれている。従って完全なリンク機構ではないが、さ
りとて剛体と成ってリンクの揺動がロックされる訳でも
ない。支点軸保持アーム(1)の弾性体を、必要にして
十分な所要の弾力をもたして装設することによって、上
記4つの機素は下記の諸機能を円滑に果すことになる。
今、ペタルシャフト(B)から人力に依って入力された
力は、従来のクランク長さに比べ2倍増された長さを持
つクランクレバー(4)に拠り、原節(5)に従来の2
倍の回転トルクと1/2の回転角運動量を生じさせる。
従って此処での発生仕事量は1である。該トルクは媒介
節(6)を介して一旦直線力に変り従節(2)に伝わ
る。該直線力は、該従節で再び回転トルクに変り、連結
的に固着しているハンガーシャフト(A)に作用する。
支点軸(3)とクランクレバー(4)は軸着されている
ため、支点軸保持アーム(1)の弾性体が復元反発力を
発揮する迄は、該支点軸の周りで発生する該クランクレ
バーの力はモーメントだけであり、回転円周上の接線方
向の直線力は発生しない。従ってこの間、原理的に力の
減殺される処は無く、拠ってハンガーシャフト(A)に
従来の2倍の回転トルクと1/2の回転角運動量が伝達
される事になる。又、クランクレバー(4)に対して原
節(5)は対称に装設してあるので、支点軸(3)には
該弾性体の復元反発力以外に力学的な何らの応力も発生
せず、従って該支点軸から支点軸保持アーム(1)に何
らの応力も伝わらない。{ただし、「図9」の様に媒介
節を歯車にしたときは、直線力に変ること無く、回転力
のまま力は伝達される。この場合、媒介節(6)として
の歯車を支える軸に、入力の接線方向と平行で向きの反
対な応力が生じて支点軸保持アーム(1)に伝わるが、
支点軸(3)には反対方向で同じ力の応力が発生するの
で互に相殺されて結果的には、支点軸保持アーム(1)
の力学的な応力はゼロになる。}クランクレバー(4)
と支点軸保持アーム(1)とは、支点軸(3)の回動自
在な軸着を介している為、力のモーメントは伝わらず、
従って此処でも原理的に回転トルクは全く減殺されな
い。ハンガーシャフト(A)と、支点軸保持アーム
(1)及び従節(2)は固着しているので同一の周期運
動をする。また、クランクレバー(4)と原節(5)は
固着しているので同一の周期運動をする。 そして原節
(5)と従節(2)に運動を即、伝える媒介節(6)が
掛っている。従ってクランクレバー(4)の運動は直ち
に当該機構の他の所要機素に、不即不離の追動運動を生
じさせる。該追動運動は、支点軸保持アーム(1)の弾
性体に負荷され蓄積された発条力の反発によって為され
る。これによって1/2の回転トルクと1の回転角運動
量をもたらす。従ってその仕事量は0.5である。よっ
てクランクレバー(4)による仕事量1と合わせてトー
タルの仕事量は1.5となる。尚、上記における同一の
周期運動とは、ハンガーシャフト(A)の軸心を回転の
中心とした同じ回転角速度の回転運動の事である。支点
軸(3)は支点軸保持アーム(1)に依って、ハンガー
シャフト(A)の軸心から常に一定の距離に保たれた位
置関係で、クランクレバー(4)の一端を確保してい
る。他方、当該所要の調整によって介された媒介節
(6)と相俟って、クランクレバー(4)の回転運動の
中心点は、ハンガーシャフト(A)の軸心の位置と一致
する。そして該回転運動を直接誘導するのは支点軸
(3)であるが、その位置の変化はクランクレバー
(4)に依ってもたらされた支点軸保持アーム(1)の
弾性体の発条力である。また、クランクレバー(4)の
回転ストロークは、該クランクレバーの長さの増幅にか
かわらず、従来技術のクランクの回転ストロークと同じ
になる。即ちペタルシャフトからハンガーシャフト迄の
距離が、その回転半径である。上記に依って、本発明の
クランク機構は従来技術のクランクと比べ、回転ストロ
ークは同一でありながら、回転トルクを1.5倍に迄増
幅さすことが出来る。即ち、従来のクランク長さをLと
し、該クランクレバーの長さをその2倍の2Lとし、ペ
タルシャフトからの入力をRとすると、従来技術ではハ
ンガーシャフトに発生するトルクはLRであるが、本発
明のクランク機構では該支点軸の位置の原節に2LR×
1/2の仕事量を発生せしめ、媒介節・従節を伝わり、
そのままハンガーシャフトにLRのトルクを発生せしめ
る事になる。次に追動運動により、支点軸保持アーム
(1)の発条力の反発でLR×1/2の仕事量を生む。
よって両者の合力により1.5LRの仕事量が発生す
る。さて、クランクレバーの長さは次の関係式に拠って
設定される。 2×従来技術のクランク長さ≧当該クランクレバーの長
さ>従来技術のクランク長さ+α αは媒介節等のデススペースである。{ただし、人力飛
行機に応用する場合などでは、クランク地上高さを考慮
しなくても良いので、クランクレハギーの長さを2倍以
上にする事が出来る。}当該クランクレバーの長さはこ
の間のいずれに設定しても、回転ストロークは従来技術
のクランクと同じである。故に一番効率の良い該クラン
クレバーの長さは従来技術のクランク長さの2倍にする
ことである。次に、チェンリング(7)のギヤの歯数に
就いて説明する。一般に従来技術のフロントのアウター
ギヤの歯数は50位であり、リヤのフリーホイールのト
ップギヤは14位である。フロントとリヤのギヤ比は6
以下にすべきである。よって、当該チェンリング(7)
の歯数は70〜80位が妥当である。また当然の事なが
ら、従来自転車と全く同じ様に、該クランクレバーを逆
に回転さして空回りさす事も出来るので、運転の方法は
従来自転車と同じであり、不都合な処は無い。
The operation will be described based on the structure of the present invention. The link between the original node (5), the intermediate node (6), the follower node (2), and the fulcrum shaft holding arm (1) includes three pin contacts and one elastic body. Therefore, although it is not a perfect link mechanism, it does not mean that it is a rigid body and the swing of the link is locked. By installing the elastic body of the fulcrum shaft holding arm (1) with necessary and sufficient elasticity, the above four elements can smoothly perform the following functions.
Now, the force input from the petal shaft (B) by human power is due to the crank lever (4) having a length that is twice as long as the conventional crank length.
It produces twice the rotational torque and 1/2 the rotational angular momentum .
Therefore, the generated work amount is 1 here. The torque is once converted into a linear force via the intermediate node (6) and is transmitted to the follower node (2). The linear force is converted into a rotational torque again by the follower and acts on the hanger shaft (A) fixedly connected.
Since the fulcrum shaft (3) and the crank lever (4) are pivotally attached , the elastic body of the fulcrum shaft holding arm (1) exerts a restoring repulsive force.
Until it is exerted, the force of the crank lever generated around the fulcrum axis is only a moment, and no linear force in the tangential direction on the circumference of rotation is generated. Therefore, during this period, there is no principle where the force is attenuated, and accordingly, twice the rotational torque and 1/2 the rotational angular momentum of the conventional one are transmitted to the hanger shaft (A). Further, since the original joint (5) is installed symmetrically with respect to the crank lever (4), the fulcrum shaft (3) is attached to the fulcrum shaft (3).
No mechanical stress is generated other than the restoring repulsive force of the elastic body, and therefore no stress is transmitted from the fulcrum shaft to the fulcrum shaft holding arm (1). {However, when the intermediate node is a gear as in "Fig. 9", the force is transmitted as it is as a rotational force without changing to a linear force. In this case, a stress that is parallel to the tangential direction of the input and opposite in direction is generated on the shaft that supports the gear as the intermediate node (6) and is transmitted to the fulcrum shaft holding arm (1).
Since stresses of the same force are generated in the fulcrum shaft (3) in opposite directions, they are canceled by each other, and as a result, the fulcrum shaft holding arm (1)
Has zero mechanical stress. } Crank lever (4)
Since the fulcrum shaft holding arm (1) and the fulcrum shaft (3) are rotatably attached to the fulcrum shaft (3), the moment of force is not transmitted,
Therefore, in principle, the rotational torque is not reduced here either. Since the hanger shaft (A) is fixed to the fulcrum shaft holding arm (1) and the follower (2), they make the same periodic motion. Further, since the crank lever (4) and the knuckle (5) are fixed, they make the same periodic motion. Then, the medial node (6) for immediately transmitting the motion is applied to the original node (5) and the follower node (2). Therefore, the movement of the crank lever (4) immediately causes the other required elements of the mechanism to follow an impulsive follow-up movement. The following movement is performed by the fulcrum shaft holding arm (1)
It is made by the repulsion of the spring force that is loaded and accumulated in the body
It As a result, a rotational torque of 1/2 and a rotational angle motion of 1
Bring quantity. Therefore, its work amount is 0.5. Yo
Together with the work done by the crank lever (4) 1
Tar's workload is 1.5. In addition, the same periodic motion in the above means a rotary motion having the same rotational angular velocity with the axis of the hanger shaft (A) as the center of rotation. The fulcrum shaft (3) secures one end of the crank lever (4) by the fulcrum shaft holding arm (1) in a positional relationship in which the fulcrum shaft holding arm (1) is always kept at a constant distance from the axis of the hanger shaft (A). .. On the other hand, the center point of the rotational movement of the crank lever (4) coincides with the axial center position of the hanger shaft (A) in cooperation with the intermediate joint (6) interposed by the required adjustment. And it is the fulcrum shaft (3) that directly guides the rotational movement, but the change in the position of the fulcrum shaft holding arm (1) driven by the crank lever (4 ).
The elastic force of the elastic body. Also, the rotation stroke of the crank lever (4) is the same as the rotation stroke of the crank of the prior art, regardless of the amplification of the length of the crank lever. That is, the radius of rotation is the distance from the petal shaft to the hanger shaft. According to the above, the crank mechanism of the present invention can amplify the rotational torque up to 1.5 times as compared with the crank of the prior art, while having the same rotational stroke. That is, assuming that the conventional crank length is L, the length of the crank lever is twice that of 2L, and the input from the petal shaft is R, the torque generated on the hanger shaft is LR in the prior art, In the crank mechanism of the present invention, 2LR ×
Generates 1/2 the amount of work and is transmitted through the mediators and followers,
As it is, it will generate LR torque on the hanger shaft. Next, by the follow-up motion, the fulcrum shaft holding arm
The repulsion of the spring force of (1) produces a work amount of LR × 1/2.
Therefore, the work force of 1.5 LR is generated by the resultant force of both.
It Now, the length of the crank lever is set according to the following relational expression. 2 x crank length of prior art ≥ length of the crank lever> crank length of prior art + α α is a dead space such as a medial node. {However, in the case of application to a human-powered airplane, it is not necessary to consider the crank ground height, so the length of the crank rehaggy can be doubled or more. } Regardless of the length of the crank lever, the rotation stroke is the same as the crank of the prior art. Therefore, the most efficient crank lever length is to double the crank length of the prior art. Next, the number of gear teeth of the chain ring (7) will be described. Generally, the number of teeth of the front outer gear of the prior art is 50th and the top gear of the rear freewheel is 14th. Gear ratio between front and rear is 6
Should be: Therefore, the chain ring (7)
The appropriate number of teeth is 70 to 80. Further, as a matter of course, since the crank lever can be rotated in the reverse direction so as to idle, just like the conventional bicycle, the driving method is the same as that of the conventional bicycle, and there is no inconvenience.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。まず最初に支点軸保持アーム(1)の実施例を説
明する。 「図1」に於いては、板バネをリンク機構の中で所要の
弾力の効果を発揮する様に装設する訳であるから、必要
ならば直線的な物に限らず、多少のわん曲した板バネを
支点軸保持アーム(1)の中央部に設置し、両端をボル
トで締め付けて固着した物である。 「図11」に於いては、弾性体としてコイルバネを用
い、その両端を溶接によって固着して支点軸保持アーム
(1)として一体にした物である。 「図12」に於いては、弾性体として弾性ゴムを用い、
その両端を貼着によって固着して支点軸保持アーム
(1)として一体にした物である。 その他、該弾性体として既知のいろいろな弾性体を使用
することが出来る。次に、該クランク機構の実施例につ
いて説明する。 〔イ〕 クランクレバー(4)の一端にペタルシャフト
(B)を固定状態に螺着し、他端にペタルシャフト
(B)と平行に軸受穴(9)を設ける。該軸受穴の外周
部に、該クランクレバーの長手方向及び該軸受穴の軸方
向と各々直角を為す様にして、原節(5)としての腕を
突設固着する。 〔ロ〕 支点軸保持アーム(1)の一端に支点軸(3)
を、ハンガーシャフトと平行に突設させて固着し、他端
にハンガーシャフト(A)の取付け穴(10)を設け、
該取付け穴の外周部に、該支点軸保持アームの長手方向
及び該取付け穴の軸方向と各々直角を為す様にして、従
節(2)としての腕を突設固着する。該取付け穴を該ハ
ンガーシャフトの先端に差し込み、フィキシングボルト
(11)で固着する。{取付け穴(10)の接合部であ
るハンガーシャフト(A)の先端部は従来の物の約2倍
程度の長さにする。} 〔ハ〕 クランクレバー(4)の軸受穴(9)を支点軸
(3)に差し込み、該軸の端部のエッジ形成する円形縁
の六角穴付ボルトを装着して軸着する。支点軸(3)を
折り返し点として、支点軸保持アーム(1)とクランク
レバー(4)が真横から見たとき重なり合うように調整
して、原節(5)と従節(2)の腕の端部に、媒介節
(6)としての剛性のバーを介する。 〔ニ〕 原節(5)と従節(2)を共にクランクレバー
(4)に対して対称に2個づつ突設固着したものに、媒
介節(6)としての上記バーを該原節と該従節に介して
係合さすとき、原節側と従節側を共にピン接合にする
と、該バーは「図1」の様な媒介節となり、「請求項
2」の範疇の当該クランク機構になる。 「ホ」 上記において媒介節(6)を用いず、原節
(5)と従節(2)を直接衝合によって係合させると
「図6」の様になり、「請求項1」の範疇の当該クラン
ク機構になる。 〔ヘ〕 上記バーを、押す力のみ直線力として伝達する
様に、不即不離に突き合わした衝合に依って原節側と従
節側に介すると、「図7」の様なリンク装置の媒介節と
なり、「請求項2」の範疇の当該クランク機構になる。
{該リンク装置の媒介節は、該バーとピン接合によって
係合された繋ぎ棒(12)を支点軸保持アーム(1)の
側面にピン接合して形成されるものである。} 〔ト〕 その他の実施例として、該原節と該従節にスプ
ロケットを用い、該媒介節としてチェンを用いた「図
8」の様な当該クランク機構。 及び、該原節と該従
節に歯車を用い、該媒介節として支点軸保持アーム
(1)の側面に奇数個の歯車を軸着して介する「図9」
の様な当該クランク機構。また、「図10」の様に媒介
節としてワイヤーロープを用いる事も出来る。 「図1
1」・「図12」は「図1」と同じ趣旨の物であが、支
点軸保持アーム(1)の弾性体部分をそれぞれコイルバ
ネと弾性ゴムとによって装設形成した物である。 〔チ〕「図13」は媒介節(6)としての剛性のバー
を、駆動力としての入力時に圧縮応力の作用する側にの
み設けた物であるが、このとき支点軸保持アーム(1)
には引張応力が発生することになり、支点軸(3)の移
行運動に影響を及ぼすことになるが、「請求項2」の範
疇に属する物ではある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, an embodiment of the fulcrum shaft holding arm (1) will be described. In Fig. 1, the leaf springs are installed in the link mechanism so as to exert the required elastic effect. Therefore, if necessary, the leaf springs are not limited to linear ones, but may be bent to some extent. The leaf spring is installed in the center of the fulcrum shaft holding arm (1), and both ends are fastened with bolts and fixed. In "Figure 11", then the coil spring as an elastic body is obtained by integrally with the pivot shaft holding arm (1) by fixing both ends thereof by welding. In FIG. 12, elastic rubber is used as the elastic body,
It is obtained by integrally with the pivot shaft holding arm (1) by fixing both ends thereof by sticking. In addition, various known elastic bodies can be used as the elastic body. Next, an example of the crank mechanism will be described. [A] A petal shaft (B) is fixedly screwed to one end of the crank lever (4), and a bearing hole (9) is provided at the other end in parallel with the petal shaft (B). An arm serving as a boss (5) is projectingly fixed to the outer peripheral portion of the bearing hole so as to form a right angle with the longitudinal direction of the crank lever and the axial direction of the bearing hole. [B] The fulcrum shaft (3) is attached to one end of the fulcrum shaft holding arm (1).
Is projected and fixed in parallel with the hanger shaft, and a mounting hole (10) for the hanger shaft (A) is provided at the other end,
An arm as a follower (2) is protrudingly fixed to the outer peripheral portion of the mounting hole so as to form a right angle with the longitudinal direction of the fulcrum shaft holding arm and the axial direction of the mounting hole. The mounting hole is inserted into the tip of the hanger shaft and fixed with a fixing bolt (11). {The tip of the hanger shaft (A), which is the joint of the mounting hole (10), has a length about twice that of the conventional one. } [C] The bearing hole (9) of the crank lever (4) is inserted into the fulcrum shaft (3), and a hexagon socket head cap screw having a circular edge forming an edge at the end of the shaft is mounted and shaft mounted. Adjust the fulcrum shaft holding arm (1) and the crank lever (4) so that they overlap with each other when the fulcrum shaft (3) is a turning point, and the arms of the original node (5) and the follower node (2) are adjusted. At the end is a rigid bar as a medial joint (6). [D] Both the original node (5) and the follower node (2) are symmetrically projected and fixed to the crank lever (4), and the bar as the intermediate node (6) is connected to the original node. When the original side and the follower side are pin-jointed together when engaged through the follower, the bar becomes an intermediate node as shown in FIG. 1, and the crank mechanism in the scope of claim 2 is formed. become. “E” When the original node (5) and the follower node (2) are engaged by direct abutting without using the mediating node (6) in the above, the result becomes as shown in FIG. This is the crank mechanism. [F] If the above-mentioned bar is transmitted to the original side and the follower side due to the abutting which is irreversibly butted so that only the pushing force is transmitted as a linear force, the link device as shown in FIG. And the crank mechanism in the scope of claim 2.
{The intermediate node of the link device is formed by pin-joining the connecting rod (12) engaged with the bar by pin-joining to the side surface of the fulcrum shaft holding arm (1). } [G] As another embodiment, the crank mechanism as shown in FIG. 8 in which sprockets are used for the source and the followers and a chain is used as the medium. Further, gears are used for the original node and the follower node, and an odd number of gears are axially mounted on the side surface of the fulcrum shaft holding arm (1) as the intermediate node [FIG. 9].
The crank mechanism like. Also, a wire rope can be used as an intermediary node as shown in FIG. "Figure 1
1 ”and“ FIG. 12 ”have the same meaning as“ FIG. 1 ”, but the elastic body portions of the fulcrum shaft holding arm (1) are mounted and formed by a coil spring and elastic rubber, respectively. [H] "FIG. 13" shows a rigid bar serving as a medium joint (6) provided only on the side on which compressive stress acts at the time of input as a driving force. At this time, the fulcrum shaft holding arm (1) is provided.
A tensile stress will be generated in the shaft, which will affect the transitional movement of the fulcrum shaft (3), but it belongs to the category of "claim 2."

【0007】[0007]

【発明の効果】以上述べた様に、本発明のクランク機構
は、従来技術の自転車のクランクに比べ、同じ回転スト
ロークでありながら1.5倍の回転トルクを発生さすこ
とが出来る。従って、1.5倍のスピードアップが可能
であり、7割5分にまで省力化が出来ると云うことでも
ある。尚、本発明のクランク機構の原理は、内燃機関の
クランクやタービン機関、その他、出力増幅機などとし
て広く適応し、エネルギー使用のいろんな分野で利用可
能であり、多大な省エネルギーをもたらす画期的効果の
ある技術である。
As described above, the crank mechanism of the present invention can generate a rotational torque that is 1.5 times as large as that of the crank of the bicycle of the prior art, though it has the same rotational stroke. Therefore, it can be said that the speed can be increased by 1.5 times and the labor can be saved up to 70% . The principle of the crank mechanism of the present invention is widely applied as a crank of an internal combustion engine, a turbine engine, and an output amplifier, and can be used in various fields of energy use, resulting in a great energy saving effect. Technology.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の斜視図FIG. 1 is a perspective view of the present invention.

【図2】 本発明の平面図FIG. 2 is a plan view of the present invention.

【図3】 本発明の右クランク機構・チェンリング・チ
ェンの正面図
FIG. 3 is a front view of a right crank mechanism / chaining chain of the present invention.

【図4】 Iの部分の断面図FIG. 4 is a sectional view of a portion I.

【図5】 IIの部分の断面図FIG. 5 is a sectional view of a portion II.

【図6】 本発明の斜視図FIG. 6 is a perspective view of the present invention.

【図7】 本発明の斜視図FIG. 7 is a perspective view of the present invention.

【図8】 本発明の斜視図FIG. 8 is a perspective view of the present invention.

【図9】 本発明の斜視図FIG. 9 is a perspective view of the present invention.

【図10】本発明の斜視図FIG. 10 is a perspective view of the present invention.

【図11】本発明の斜視図FIG. 11 is a perspective view of the present invention.

【図12】本発明の斜視図FIG. 12 is a perspective view of the present invention.

【図13】本発明の斜視図FIG. 13 is a perspective view of the present invention.

【符号の説明】 A ・ ハンガーシャフト B ・ ペタルシャフト C ・ チェン 1 ・ 支点軸保持アーム 2 ・ 従節 3 ・ 支点軸 4 ・ クランクレバー 5 ・ 原節 6 ・ 媒介節 7 ・ チェンリング 9 ・ 軸受穴 10 ・ 支点軸保持アームにおけるハンガーシャフト
の取付け穴 11 ・ フィキシングボルト 12 ・ リンク装置の媒介節における繋ぎ棒
[Explanation of reference signs] A ・ Hanger shaft B ・ Petal shaft C ・ Chen 1 ・ Fulcrum shaft holding arm 2 ・ Following shaft 3 ・ Fulcrum shaft 4 ・ Crank lever 5 ・ Harmones 6 ・ Intermediate node 7 ・ Chain ring 9 ・ Bearing hole 10 ・ Hanger shaft mounting hole in the fulcrum shaft holding arm 11 ・ Fixing bolt 12 ・ Connecting rod in the intermediate node of the link device

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】〔イ〕 ハンガーシャフト(A)の端部
に、支点軸保持アーム(1)の一端と従節(2)を、各
々直接又は連結的に固着する。 〔ロ〕 ペタルシャフト(B)を一端に固着したクラン
クレバー(4)の他端に原節(5)を固着し、支点軸
(3)を介して支点軸保持アーム(1)の他端とピン接
合する。 〔ハ〕 原節(5)と従節(2)を係合さす。 〔ニ〕 支点軸保持アーム(1)は、少なくとも一部に
所要の弾力を持った弾性体によって形成する。 以上の如く構成して成る自転車のクランク機構。
(A) One end of a fulcrum shaft holding arm (1) and a follower (2) are fixed to the end of a hanger shaft (A) either directly or by connection. [B] The crank (5) is fixed to the other end of the crank lever (4) having the petal shaft (B) fixed to one end, and the other end of the fulcrum shaft holding arm (1) is connected to the other end through the fulcrum shaft (3). Pin-join. [C] The original (5) and the follower (2) are engaged. [D] The fulcrum shaft holding arm (1) is formed at least partially by an elastic body having a required elasticity. A bicycle crank mechanism configured as described above.
【請求項2】原節(5)と従節(2)の間に媒介節
(6)を介して成る「請求項1」の自転車のクランク機
構。
2. The bicycle crank mechanism according to claim 1, wherein the intermediate section (6) is interposed between the original section (5) and the follower section (2).
JP29674191A 1991-08-26 1991-08-26 Crank mechanism of lengthened crank for bicycle Pending JPH0550975A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010091585A1 (en) * 2009-02-13 2010-08-19 Han Dongping Laborsaving transmission device for bicycle

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