JPH07509201A - ペダルアーム長さを変えるための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ペダルアーム長さを変えるための装置 本発明は、とくに自転車ペダル用の新しい装置で、ペダルをこぐ肉体の負担が最 大になった時点で１ツバ−アームを伸ばずことにより自転車用ペダルを伸張する ことのできる装置に関する。

本発明の新規性は、ペダルの伸張動作を制御するための歯車装置を内蔵し、伸張 動作を伝達することのできる特殊な形状のスピンドルが使用されていて、このス ピンドルは常時、遊星歯車装置の輪歯車内に配置されていることにある。

ペダルをこぐ肉体の負担が最大になった時点で長さが最大となるペダルを用いて 回転トルクを高めるという方式は、多くの研究や理論の基本的考え方であった。

しか（７この方式は、産業化のレベルではあ才り成功をおさめていない。

この方式の実用化を妨げている原因は、その復健さにある。さらに、部品をコ〉 バクトにまとめながらもその機械的強さは確保しなければならないという間馳も ある。

これら問題の克服に大きく寄与したのは、本出願の所有者が出願した、レバ一対 の１・九りを変更するための偏心体を用いた装置（１９９２年４月２４日付はイ タリア特許出願番号ＢＬ９２＾０２を参照）およびこの装置の改良版（１９９２ 年７月２０日付はイタリア特許出願番号ＢＬＡＯ８を参照）である。

上記２つの出願において提案された装置は、基本的な問題を解決するうえで明ら かな前進を示すものであり、従来のペダルを使用する場合と比べても、他の既存 の発明と比べても利但が見られる。しかしながら上記装置にもいくつかの限界と 欠点があって、それは提案されたコンセプトの論理では極めて克服しがたいもの である。

上記特許実用化の主たる制約要因は、サテライト歯車がノ＼ブに固定された輪歯 車のまわりを回転するのに必要なスペースにある。さらに、サテライト歯車のコ ネクテイングロノド−レバーシステムの回転に必要なスペースも、上記特許の実 用化を妨げている。

もうひとつの欠点として、ダストの侵入を防ぐとともに機構をメインテナンスフ リーとしながらもコンパクトさを維持できるよう、装置をハウジングに収容する ことの難しさが挙げられる。

さらに、上記特許の実用化モデルにおいて判明したもうひとつの欠点として、装 置の中心が変速ギアの支持ハブの中心と一致していないために、ペダルの回転動 作がわずかながら楕円形を描くということが挙げられる。

本発明の課題は、外部輪歯車と外部で回転するサテライト歯車を備えた装置より もコンパクトな、ペダルアーム長が可変の装置を作ることにある。

本発明のもうひとつの課題は、歯車％置を路上のごみやダストから完全に保護す ることにある。さらに本発明は、ペダル楕円回転の排除も目的としてる。

上記課題は、本発明では以下のようにして解決されている。すなわち、ペダルの 各アームがインナーバートとアウターバー１−から構成されており、インナーバ ートはベアリングボックス内に収容されたスピンドルと固定結合されている一方 、アウターバートはインナーバート上を摺動するようになっていて、シャフトに よって動作するレバーシステムによって駆動され：かつスピンドルがシャフトと 同軸に配置されており、このシャフトと歯車装置によって結合されているが、こ の歯車装置はシャフトと結合された歯車、スピンドル内で支承され互いに結合さ れた２つの歯車、およびベアリングボックスと固定結名された輪歯車から構成さ れていて、スピンドル内で支承されている歯車は、シャフトと結合された歯車と かみ合っており、スピンドル内で支承されているもうひとつの歯車は輪歯車とか み合っている。

これにより、ペダルをこぐ肉体の負担が最大になったときペダルアームが伸びる 装置で、大きなスペースを要するという欠点や、既存の装置に見られるような汚 れや潤滑の問題を有しない装置を作ることができる。

この装置では、スピンドルと変速歯車は構造がコンパクトであるため、荷重を支 えるペダルハブの内部に収容することができ、したがって汚れを完全に防止する ことができる。

つまり本発明の装置は、頑丈かつ安全な構造として実現することができる。さら にペダルシャフトとスピンドルが同軸に配置されているため、ガクガクとした衝 撃の原因となる楕円形のペダル回転動作も防ぐことができる。本発明の装置は、 真円のペダル回転を保証するのである。

以下に、実施例と添付の図を援用して本発明を説明する。

図１　ハブ内部の歯車を収容するためのスピンドルまたはベアリングの縦断面図 。

図２２つのサイドカバーが備った、図１のスピンドルを収容するためのベアリン グボックスの軸断面図（部品展開図）。

図３　図１のスピンドルとこのスピンドルに結合された歯車とを備えたベアリン グボックスの横断面図（図４の断面１［［−ＤＩ）。

図４　スピンドルおよび噛み合った状態の歯車とを備えた図２のベアリングボッ クスの軸断面図。

図５　ペダルアーム伸張のための部品を完備した状態の、図４と同じベアリング ボックスの縮小軸断面図。

図６一方のペダルアームが完全に伸びており、もう一方のペダルアームが完全に 引き込まれた状態の装置の側面図。

図７　ペダルアームが図６の位置から４５６回転した状態の、図６の装置の側面 図。

図８　ペダルアームが図７の位置からさらに６０６回転した状態の、図６の装置 の側面図。

図９　ペダルアームが図６の位置から１８０°回転した状態の装置の側面図。

図に示した実施例では、本発明の装置は、２つのハブ（２，３）からなるスピン ドル（１）を備えている。ハブ（２，３）は、これらハブの中央に、かつこれら ハブに対して対称に位置する中央スペース（５）がスピンドル（１）内に形成さ れるように、互いにウェブまたはウオール（３°、４）によって結合されている 。両ハブ（２，３）には、両端に雌ねじ（９）が切られた貫通穴（６）が設けら れている。さらに穴（６）には、ローラベアリングまたはスライドベアリング（ ８）を取り付けるためのベアリングシート（７）を備えることができる。

図１から分かるように、ハブ（２，３）には突起部（１０，１＋）があって、こ れら突起部には穴（１２，１３）が設けられている。さらにハブ（２，３）には 、低くなった段（１５゜１６）が設けられている。

図４と５に示すように、スピンドル（１）はベアリングボックス（２０）内で支 承されている。このベアリングボックス（２０）は円筒体からなっており、これ は、たとえば新型自転車の場合には従来のペダルハブに代わって自転車フレーム に固定することができ、市販の自転車の場合には既存のハブの附近で自転車フレ ームに固定することができる。

ベアリングボックス（２０）内部には輪歯車（２１）があって、これは側面でリ セス（２２゜２３）と結合している。さらにベアリングブロック（２０）の両端 には、カバー（２６，２７）を取り付けるためのねじ部（２４，２５）が備って いる。

図２と４に示すとおり、カバー（２６，２７）にはベアリングシート（２８，２ ９）があって、これらはスピンドル（１）の段（１５，１６）とともに、２つの ボールベアリング（１７，１８）を支えることができる。つまりスピンドル（１ ）は閉じており、ベアリングボックス（２０）内で回転する。

ハブ（２，３）の突起部（ｔｏ、　１１）には、上述のとおり穴（１２，１３） が設けられていて、これら穴でシャフト（１４）が支承されている。このシャフ ト（１４）には２つの歯車（３０゜３１）が取り付けられており、これらは一体 となって１つのダブルギアをなしてｔする。

小さいほうの歯車（３１）は、シャフト（３３）に取り付けられた歯車（３２） と噛み合っており、もう一方の歯車（３０）は、ベアリングボックス（２０）の 輪歯車（２１）と直接（こ噛み合っている。

シャフト（３３）は、スピンドル（１）がシャフト（３３）上で回転すること力 （できるよう、スピンドル（１）の穴（６）と同軸に配置されている。摩擦を最 小限に抑えるため、スピンドル（１）の穴（６）にはローラベアリングまたはス ライドベアリング（８）が配置されている。

本装置を組み立てる場合、シャフト（３３）および歯車（３０，３１，３２）を 取り付けｔこスピンドル（１）を、歯車（３０）が輪歯車（２１）と噛み合うよ うにベア＋Ｊングボツクス（２１）へ挿入する。次いでボールベア１ルグ（１７ ，１８）をスピンドル（１）へ組み信書す、力、（−（２６，２７）をねじ部（ ２４，２５）をねじ込む。

これで、図４に示した装置心臓部が完成する。スピンドル（１）力（たとえ１ｆ ９０’回転すると、シャフト（１４）と歯車（３０）もそれに応じて回転する力 （、このとき同時に歯車（３０）は輪歯車（２１）と噛み合うために、自軸を中 心に逆方向の回転を行う。歯車（３０）力（このように回転すると、それに固定 結合された歯車（３１）も同じ方向６二回転する。

歯車（３１）が回転すると、シャフト（３３）に固定され歯車（３１）と噛み合 って０る歯車（３２）は当然、反対方向に回転する。

本発明を実現するには、輪歯車（２１）と歯車（３０，３１，３２）との歯数比 を、スピンドル（１）が１回転するとシャフト（３３）が２回転するよ引こ設定 すること力（重要である。

図５から明らかなとおり、／１ブ（２，３）両端の雌ねじ（９）ｉｌ、ねじプラ グ（４１゜４２）を取り付けるために設けられたものである。これらねじプラグ （４１，４２）　ｌこよって、両端がテーパーをなしている／）ブ（２，３）に フランジ（４３，４４）力（固定されており、これらフランジはねじ（４５）に よって、ペダルアームのインナーパート（４６，４７）と結合されている。

フランジ（４３）には、周知の、したがってここでは詳述しない方法によって１ つ以上のチェーンホイル（５のが固定されており、このチェーンホイルがペダル の運動を自転車の後輪に伝える役目を果たす。

シャフト（３３）の両端には、ビン（５１）またはその他結合手段を用いてクラ ンクアーム（５２）が固定されており、このクランクアームのもう一方の端は、 ピボット（５４）によってコネクティングロッド（５３）に回転可能に結合され ている。そしてコネクティングロッド（５３）のもう一方の端は、ペダルアーム のインナーパート（４６，４７）上で摺動可能に配置されたアウターパート（４ ８，４９）に、ピボット（５５）によってリンクされている。

クランクアーム（５２）　、コネクティングロッド（５３９、およびインナー／ アウターパー）　（４６，４７／４８．４９）からなる機構は、冒頭に述べた特 許出願からすでに公知である。これに対して本発明の新規性は主として、ペダル （Ｇｏ、　６１）の伸張動作を制御するための歯車装置を内蔵し、ベアリングボ ックス（２のに収容された特殊形状のスピンドル（１）を、上記公知の機構と組 み合わせたことにある。

本発明の装置の機能は、図５〜９から明らかである。たとえば可動部（４９）の ペダル（６０）を回転させると、そのインナーパート（４７）およびこれと結合 したフランジ（４４）も同じ方向に回転する。フランジ（４４）は、ねじプラグ （４２）によってスピンドル（１）のハブ（３）と固定結合されているので、ス ピンドル（１）も同じ方向に従動回転する。

スピンドル（１）が回転すると、そこで支承されており、固定の輪歯車（２１） と噛み合っている歯車（３０）が反対方向に回転する。この回転は、歯車（３０ ）と一体をなしており、スピンドル（１）の中間スペース（５）内でシャフト（ １４）に取り付けられている小さいほうの歯車（３１）にも伝わる。歯車（３１ ）が回転すると、歯車（３２）と、歯車（３２）が固定されているシャフト（３ ３）も回転する。

シャフト（３３）の回転とともに、その端にあってピン（５１）またはその他結 合系によってシャフト（３３）に固定結合されているクランクアーム（５２）も 回転する。クランクアーム（５２）の回転にともない、ピボット（５５）を介し てフレキシブルにペダルアームのアウターパート（４＆　４９）に結合されてい るコネクティングロッド（５３）も動作する。コネクティングロッド（５３）は 、ピボット（５５）によってシャフト（３３）に対して半径方向に保たれている ため、ペダルアームのアウターパート（４８，４９）とともに図６の位置から変 位する。

図６は、ペダル（６ｏ）の可動部（４９）が完全に繰り出されており、レバーア ームがペダル（６ｏ）側にいっばいまで伸びている状態を示したものである。こ の状態では、クランクアーム（５２）が、コネクティングロッド（５３）および ペダルアームのインナー／アウターパート（４７／４９）と−直線をなしており 、回転ピボット（５４）は、コネクティングロッド（５３）を可動部（４９）に 結合しているピボット（５５）と同じ軸上にある。図６から分かるようにこの状 態では、もうひとつのペダル（６１）は、そのペダルアームの可動部（４８）が 完全に引き込まれているため、シャフト（３３）から最も近い位置にある。

図７では、ペダル（６０）が図６の位置から４５°回転している。このときクラ ンクアーム（５２）は、上述の変速比からして９０″（β）回転し、同時にビボ ッｌ−（５４）へこの回転を伝える。ピボット（５４）が回転することによって 、ピボット（５５）も回転するが、ただしピボット（５５）はペダルの回転角度 αしか回転しない。このピボットは、ペダルアームのインナーパート（４７）上 を摺動するからである。すなわちピボット（５５）は、回転と同時にシャフト（ ３３）に対して半径方向に移動する。

ピボット（５５）のこの移動にともない、ペダルアームの可動部（４９）も移動 し、よってペダ）ＩＩ／６０のレバーアーム長さが漸進的に半径方向へ減少する 。

図８から分かるとおり、ペダル（関）が図６の位置から７５６（α゛）回転する と、それにともなってクランクアーム（５２）が１５０°　（β°）回転し、よ ってペダル（６０）のレバーアームが漸進的に短くなる。

図９は、ペダル（６０）が１８０°回転した状態を示したものである。このとき クランプアーム（５２）は３６００回転し、図６の位置に戻っていることが、上 述の構造から明らがである。ただしこのときコネクティングロッド（５３）は、 クランクアーム（５２）と半径方向に重なり合う位置にある。

この位置にあるときコネクティングロッド（５３）は、ペダル（６ｏ）の可動部 （４９）をいっばいまで引き戻しており、レバーアームの長さが最小となる一方 、ペダル（６１）はシャフト（３３）から最も遠い位置にある。

さらにペダルをこぐと、クランクアーム（５２）が２回目の回転に入ってペダル （６ｏ）のレバーアームが、再び図６の位置に達するまで漸進的に伸張する。ペ ダル（６０）とスピンドル（１）が完全に１回転すると、クランクアーム（５２ ）とシャフト（３３）は完全に２回転する。

本発明の構造は上述の構造例だけに限定されるもではなく、多くのバリエーショ ンが考えられ、基本的に異なる構造物にも本発明の解決策を適用することができ る。とくに、輪歯車（２Ｉ）の代わりに、ベアリングボックス（２０）の両力バ ーの片方に固定された歯車を使用するバリエーションも可能である。このバリエ ーションでは、この歯車はサテライト歯車と噛み合っており、一方このサテライ ト歯車は、シャフト（３３）がサテライト歯車の２倍の回転数で回転するように 一連の別の歯車によって駆動される。

構成要素のリスト ｌ　スピンドル　２６　カバー ２　ハブ　２７　カバー ３　ハブ　２８　ベアリングシート ３°　ウェブ（ウオール）　２９　ベアリングシート４　ウェブ（ウオール）　 ３０　歯車 ５　中間スペース　３１　歯車 ６　穴　３２　歯車 ７　ベアリングシート　３３　シャフト８　ベアリング　４１　ねじプラグ ９　ねじ部　４２　ねじプラグ １０　突起部　４３フランジ ＩＩ　突起部　４４　フランジ １２　穴　４５　ねじ １３　穴　４６　固定インナーパート １４　シャフト　４７　固定インナーパート１５　段（ベアリングシート）　４ ８　可動アウターパート１６　段（ベアリングシート）　４９　可動アウターパ ート１７　ボールベアリング　５０　チェーンホイル１８　ボールベアリング　 ５１　ピン ２０　ベアリングボックス　５２　クランクアーム２１　輪歯車　５３　コネク ティングロッド２２　リセス　５４　ピボット ２３　リセス　５５　ピボット ２４　ねじ部（雌ねじ）　６０　ペダル２５　ねじ部（雌ねじ）　α　ペダルの 回転角度β　クランクアームの回転角度

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．とくに自転車ペダル用の、ペダルアーム長さを変えるための装置で、以下を もってその特徴とするもの。すなわち、 ペダル（６０，６１）の各アームがインナーパート（４６，４７）とアウターパ ート（４８，４９）から構成されており、インナーパート（４６，４７）はベア リングボックス（２０）内に収容されたスピンドル（１）と固定結合されている 一方、アウターパート（４８，４９）はインナーパート（４６，４７）上を摺動 ずるようになっていて、シャフト（３３）によって動作するレバーシステム（５ ２，５３）によって駆動され、スピンドル（１）がシャフト（３３）と同軸に配 置されており、このシャフトと歯車装置によって結合されているが、この歯車装 置はシャフト（３３）と結合された歯車（３２）、スピンドル（１）内で支承さ れ互いに結合された２つの歯車（３０，３１）、およびベアリングボックス（２ ０）と固定結合された輪歯車（２１）から構成されていて、スピンドル（１）内 で支承されている歯車（３０）は、シャフト（３３）と結合された歯車（３２） と噛み合っており、スピンドル（１）内で支承されているもうひとつの歯車（３ ２）は輪歯車（２１）と噛み合っている。 ２．スピンドル（１）が２つのハブ（２，３）から構成されており、これらハブ は１つまたは複数のウェブまたはウォール（３′，４）によって互いに結合され 、アウターエンドにフランジ（４３，４４）受けを備え、アウターエンドに雌ね じ（９）を切った貫通穴（６）が設けられていることをもって特徴とする請求項 １の装置。 ３．スピンドル（１）内で支承された歯車（３０，３１）がシャフト（１４）に 配置されており、このシャフトはスピンドル（１）内部の穴（１２，１３）で支 承されていることをもって特徴とする請求項１または２の装置。 ４．スピンドル（１）に貫通穴（６）が設けられており、この内部では、シャフ ト（３３）がローラーベアリングまたはスライドベアリング（８）によって支承 されているとともにベアリング（８）を取り付けるためのベアリングシート（７ ）が設けられていることをもって特徴とする上記請求項のどれかによる装置。 ５．スピンドル（１）と、ベアリングボックス（２０）またはベアリングボック ス（２０）と結合可能なカバー（２６，２７）とに、ボールベアリング（１７， １８）を取り付けるためのベアリングシート（１５，１６；２８，２９）が段け られていることをもって特徴とする上記請求項のどれかによる装置。 ６．各歯庫（３０，３１，３２）と輪歯車（２１）の歯数比が、シャフト（３３ ）およびこれと固定結合された歯車（３２）がスピンドル（１）の２倍の回転数 で回転するよう設定されていることをもって特徴とする上記請求項のどれかによ る装置。 ７．シャフト（３３）の両端にクランクアーム（５２）が固定結合されており、 シャフト（３３）はペダル（６０，６１）回転数の２倍の回転数をクランクアー ム（５２）に伝える、すなわちペダル（６０，６１）が完全に１回転したときク ランクアーム（５２）は完全に２画転することをもって特徴とする上記請求項の どれかによる装置。 ８．各クランクアーム（５２）がピボット（弘）によってコネクティングロッド （５３）と結合されており、コネクティングロッド（５３）は、インナーパート （４６，４７）に沿って移動可能なように別のピボット（５５）によってペダル アームの可動部分（４８，４９）にリンクされていて、ペダルをこぐときの肉体 の負担が最大になるときペダルアームの伸びが最大になることをもって特徴とす る請求項７の装置。 ９．ペダル（６０，６１）を半回転させると、ペダルアームの長さが最小から最 大へ移行するとともにクランクアーム（５２）が完全に１回転し、続いてペダル （６０，６１）を半回転させると、クランクアーム（５２）がもう１度完全に１ 回転し、ペダル（６０，６１）が元の位置に戻ることをもって特徴とする請求項 ７または８の装置。