JPH1035573A - 自転車等のクランク機構 - Google Patents

自転車等のクランク機構

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JPH1035573A
JPH1035573A JP21414796A JP21414796A JPH1035573A JP H1035573 A JPH1035573 A JP H1035573A JP 21414796 A JP21414796 A JP 21414796A JP 21414796 A JP21414796 A JP 21414796A JP H1035573 A JPH1035573 A JP H1035573A
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JP
Japan
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arm
fixed
pedal
shaft
rotation
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JP21414796A
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Shuhei Takasu
高巣周平
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Abstract

(57)【要約】 【目的】自転車で坂道が楽に登れるよう、ペダルを踏む
回転半径を変えないで、ペダルを押し下る時、クランク
の腕の長さが長くなり、大回転力を得るクランク機構を
提供する。 【構成】大スプロケットの回転軸と中心が一致するよう
に、回転しない第1小スプロケットを自転車のフレーム
及び回転軸を支持しているベアリングハウジングに固定
し、第1アームの先端に第1アームの回転面に垂直に回
転自由に遊星軸を取り付け、この軸の一端側に第1小ス
プロケットと同一面に並ぶように第1小スプロケットと
同径、同歯数の第2小スプロケットを固定し、第1アー
ムを挟んで遊星軸の他端側に第二アームを固定する。第
2アームはその先端部にペダル軸を持ち、この軸に回転
自由にペダルを取り付ける。第1小スプロケットと第2
小スプロケットは第1アームが押し下げ側の水平位置に
あるとき第1アームと第2アームが一直線上に並ぶよう
にチェーンで連結する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自転車等において用い
られている、直線運動を回転力に変換するクランク機構
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の自転車等に利用されているタイヤ
に回転力を与えるクランク機構は、チェーンにより車軸
に回転力を伝達する大スプロケットと一体になった回転
軸を自転車フレーム中心付近に設けられたベアリングに
より支持し、ベアリングを挟んで2本のアームを回転中
心から放射状に180度対称に取り付け、このアームの
先端に回転面に垂直にペダル軸を固定し、このペダル軸
に回転自由にペダルを取り付けた構造となっていた。そ
してペダルを交互に踏むことによって、大スプロケット
が回転しチェーンを介して回転力が後輪に伝達される。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】ペダルを押す力とク
ランクのアームの長さの積が大スプロケットを回転させ
るトルクとなるが、上記した従来のクランク機構では、
地面との接触を避けるためや、人間の足の運動範囲が限
られるのでアームの長さに制限があるため、大きなトル
クを得るには大きな力でペダルを押す必要があり、坂道
を登る場合は、かなり重労働で疲労したり場合によって
は、自転車を押して歩くことになったりして自転車の機
動性を生かせないでいる。
【0004】
【問題点を解決するための手段】上記従来技術の問題点
を解決するには、回転トルクが大きくなるように、回転
半径を変えずペダルを押し下げているときに、アームの
長さが長くなるような機構とすればよい。その機構とし
ては、大スプロケットの回転軸と中心が一致するよう
に、回転しない第1小スプロケットを自転車のフレーム
及び回転軸を支持しているベアリングハウジングに固定
し、第1アームの先端に第1アームの回転面に垂直に回
転自由に遊星軸を取り付け、この軸の一端側に第1小ス
プロケットと同一面に並ぶように第1小スプロケットと
同径、同歯数の第2小スプロケットを固定し、第1アー
ムを挟んで遊星軸の他端側に第二アームを固定する。第
2アームはその先端部に第2アームの回転面に垂直なペ
ダル軸を持ち、この軸に回転自由にペダルが取り付けら
れている。第1小スプロケットと第2小スプロケットは
ペダルが押し下げ側の水平位置にあるとき第1アームと
第2アームが一直線上に並ぶようにチェーンで連結され
る。
【0005】
【作用】第1アームがペダルの押し下げ位置にあると
き、すなわち第1アームが自転車の進行方向側で地面に
平行になったとき、第1アームと第2アームが一直線上
に並ぶためアームの長さが両者の腕の長さの和となり大
きな回転トルクが得られる。固定された第1小スプロケ
ットと第2小スプロケットはチェーンを介して連結して
おり、第1アームの回転に伴って、第2小スプロケット
は第1アームと逆方向へ同一角度回転するので、第2ア
ームは常に地面と水平な姿勢を保ち、ペダルの回転半径
は、その回転位置により変化する。すなわち第1アーム
が回転軸を挟んで進行方向側にあるとき第2アームの腕
の分長くなり、第1アームが回転軸を挟んで進行方向よ
り後ろ側にあるとき第2アームの腕の長さ分回転半径が
短くなる。
【0006】
【実施例】以下、図示した実施例に基づき本発明を説明
する。図1は本発明の第1実施例の自転車のクランク機
構の正面図であり、図2は図1の上方から見た平面図で
ある。大スプロケット7の回転軸14と中心が一致する
ように、回転しない第1小スプロケット5、5’を自転
車のフレーム10、12に固定したカバープレート9及
び回転軸4を支持しているベアリング15、15’のハ
ウジングに固定している。互いに逆向きに軸14に第1
アーム3、及び3’が固定されている。本実施例のクラ
ンク構造は左右同等なので片側だけでその構造を説明す
る。第1アーム3の先端側には第1アーム3の回転面に
垂直に回転自由に遊星軸18を取り付け、この軸の一方
に第1小スプロケット5と同一面に第1小スプロケット
と同径、同歯数の第2小スプロケット4を固定し、第1
アーム5を挟んで遊星軸の他方側に第2アーム2を固定
する。第2アーム2はその先端部に第2アーム2の回転
面に垂直なペダル軸19を持ち、この軸に回転自由にペ
ダル1が取り付けられている。第1小スプロケット5と
第2小スプロケット4はペダル1が押し下げ側の水平位
置にあるとき第1アーム3と第2アーム2が一直線に並
ぶようにチェーン6で連結されている。
【0007】次に、本実施例の機能を図3により説明す
る。第1アーム3が矢印cの方向に回転すると、固定さ
れている第1小スプロケット5にチェーン6で連結され
た第2小スプロケット4が矢印dの方向へ第1アーム3
と同一の回転角度だけ回転する。すなわち最初Aにあっ
た第1アーム3の中心軸が、θ0だけ回転してBの位置
に来たとき、第2アーム2は第1アーム3と逆方向に同
一角度回転してA’からB’へ移動する。従って、第1
アーム3の回転角によらず第2アーム2は常に地面に対
し平行を保ち、第1アーム3の回転軌跡は図3のaで示
すものとなるが、ペダル1の中心はbの回転軌跡を描
き、回転半径は第1アームの回転半径と同じであるが、
ペダル1を押し下げる動力の発生位置で腕の長さが長く
なり大きな回転トルクが得られる。
【0008】図4は本発明の第2実施例で、第2アーム
の回転をチェーンでなく歯車3個の組み合わせで行わせ
るものである。カバープレート9に第1アーム3”の回
転軸と同一中心で固定歯車21が固定されている。第1
アーム3”の先端側には固定歯車21と同径同一歯数の
回転歯車20が第2アーム2の回転軸18に固定されて
いる。第1アーム3”の中央付近には固定歯車21と回
転歯車20の両方にかみ合う中間歯車22が回転自由に
取り付けられている。よって、回転歯車20は第1アー
ム3”の回転に伴い、これと逆方向に同一角度で旋回す
る。この回転歯車20に固定された第2アーム2も逆回
転し、地面に対し常に水平位置を保つので、第1実施例
と同様の機能を持ち、同じ効果が得られる。第1実施例
のチェーンや本実施例の歯車は回転中、ズボンのすそを
噛み込んだりするので、ここには図示しないがカバーで
覆うこともできる。
【0009】図5、6は本発明の第3実施例で、本発明
のクランク機構は自転車ばかりでなく、同様の機能を持
つもの、すなわち往復運動型のエンジン等にも有効であ
る。ピストン31のピストンピン32に連結したコンロ
ッド33がクランク型の第2アーム34の中央軸35に
回転自由に嵌合している。第2アームの他端軸36、3
6’はクランクの第1アーム37、37’の軸受け3
8、38’に回転自由に支持され、軸端には回転スプロ
ケット39、39’が固定されている。第1アーム3
7、37’はバランスウエイト部40、40’及び出力
軸41、41’を持ち、出力軸が主軸受け42、42’
により回転自由に支持されている。主軸受け42、4
2’の外周部には、固定スプロケット43、43’が固
定されており、ピストン31の上下動の方向eにたいし
第1アーム37、37’が垂直になったとき、第1アー
ム37と第2アーム34が一直線になるように、チェー
ン44により、固定スプロケット43、43’と、回転
スプロケット39、39’とが連結されている。
【0010】機能及び効果は、第1実施例と同様であ
る。ピストン31が下がってきてクランクを押し下げる
とき、回転半径は第1アーム37の回転半径と第2アー
ム34の腕の長さを加えたものとなり、大きなトルクが
出せる。またピストンの戻りは第1アーム37の回転半
径から第2アーム34の腕の長さを引いたものとなり、
第2アーム34先端端の中央軸35の回転軌跡bの半径
は第1アームの回転軌跡aの半径と同一となるが、回転
中心が出力軸41中心Oより第2アーム34の腕の長さ
分だけずれており、ピストン31の上下動の方向eが第
2アーム34の回転中心O’を通るようにさせることに
より死点を無くすことができる効果もある。
【0011】
【発明の効果】本発明により、人間が動かす足の回転半
径は変わらないが、ペダルを押し下げる時にクランクの
腕の長さが長くなり、より大きな回転トルクを得ること
ができるので、坂道でも楽に登坂できる。また自動車等
のエンジンにおいても駆動トルクを大きくできエンジン
効率が高くなるとともに、死点を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例のクランク機構正面図。
【図2】本発明の第1実施例の平面図
【図3】本発明の第1実施例の機能説明図。
【図4】本発明の第2実施例の要部断面斜視図
【図5】本発明の第3実施例のクランク機構正面図。
【図6】本発明の第3実施例の平面図
【符号の説明】
1 ペダル 2、34 第2アーム 3、37 第1アーム 4 第2小スプロケ
ット 5 第1小スプロケット 6、44 チェーン 7 大スプロケット 8 動力チェーン 9 カバープレート 10 、11、12 フ
レーム 13 タイヤ 14 回転軸 15、16、17 ベアリング 18 遊星軸 19 ペダル軸 20 回転歯車 21 固定歯車 22 中間歯車 23 中間歯車軸 31 ピストン 32 ピストンピン 33 コンロッド 35 中央軸 36 第2アームの他端軸’ 38 軸受け 39 回転スプロケット 40 バランスウエイ
ト部 41 出力軸 42 出力軸受け 43 固定スプロケット

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】チェーンにより車軸に回転力を伝達する大
    スプロケットと一体になった回転軸を自転車フレーム中
    心付近に設けられたベアリングにより支持し、ベアリン
    グを挟んで2本のアームを回転中心から放射状に180
    度対称に取り付け、このアームの先端に力を加えて回転
    力をうる自転車等のクランク機構において、大スプロケ
    ット7の回転軸14と中心が一致するように、回転しな
    い第1小スプロケット5、5’を自転車のフレーム1
    0、12に固定したカバープレート9及び回転軸14を
    支持しているベアリング15、15’のハウジングに固
    定し、互いに逆向きに回転軸14に第1アーム3、及び
    3’を固定し、第1アーム3の先端側に第1アーム3、
    の回転面に垂直に回転自由に遊星軸18を取り付け、こ
    の遊星軸の一方に第1小スプロケット5と同一面に第1
    小スプロケットと同径、同歯数の第2小スプロケット4
    を固定し、第1アーム5を挟んで遊星軸18の他方側に
    第2アーム2を固定し、第2アーム2の先端部に第2ア
    ームの回転面に垂直なペダル軸19を取り付け、このペ
    ダル軸に回転自由にペダル1をが取り付け、第1小スプ
    ロケット5と第2小スプロケット4はペダル1が押し下
    げ側の水平位置にあるとき第1アーム3と第2アーム2
    が一直線に並ぶようにチェーン6で連結されていること
    を特徴とするクランク機構。
  2. 【請求項2】大スプロケット7の回転軸14と中心が一
    致するように、固定歯車21を固定し、第1アーム3”
    の先端側に固定歯車21と同径同一歯数の回転歯車20
    を第2アーム2の回転軸18に固定し、第1アーム3”
    の中央付近に固定歯車21と回転歯車20の両方にかみ
    合う遊星歯車22を回転自由に、ペダル1が押し下げ側
    の水平位置にあるとき第1アーム3と第2アーム2が一
    直線に並ぶように取り付けたことを特徴とする請求項1
    のクランク機構。
  3. 【請求項3】シリンダ内を上下動するピストンの運動を
    主軸の回転運動に変換する自動車などのクランク機構に
    おいて、ピストン31のピストンピン32に連結したコ
    ンロッド33をクランク型の第2アーム34の中央軸3
    5に回転自由に嵌合し、第2アームの他端軸36、3
    6’をクランクの第1アーム37、37’の軸受け3
    8、38’に回転自由に支持し、軸端に回転スプロケッ
    ト39、39’を固定し、主軸受け42、42’の外周
    部に、固定スプロケット43、43’を固定し、ピスト
    ン31の上下動の方向eにたいし第1アーム37、3
    7’が垂直になったとき、第1アーム37と第2アーム
    34が一直線になるように、チェーン44により、固定
    スプロケット43、43’と、回転スプロケット39、
    39’とを連結したことを特徴とするクランク機構。
JP21414796A 1996-07-25 1996-07-25 自転車等のクランク機構 Pending JPH1035573A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102099245A (zh) * 2008-07-18 2011-06-15 李根亨 利用圆柱凸轮、端面凸轮或斜盘凸轮的可伸缩曲柄以及利用此曲柄的自行车
DE102015116543A1 (de) 2015-09-30 2017-03-30 Dirk De Pryck Personenbetätigter Antrieb, insbesondere Pedalantrieb für ein Fahrrad
WO2020015852A1 (de) 2018-07-18 2020-01-23 Schmidt, Felix Kurbeltrieb mit periodischer änderung der wirksamen hebellänge
JP2021115943A (ja) * 2020-01-24 2021-08-10 睦 竹田 自転車

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