JPS596186A - 自転車用ギヤクランク装置のチエンギヤ - Google Patents
自転車用ギヤクランク装置のチエンギヤInfo
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- JPS596186A JPS596186A JP57115837A JP11583782A JPS596186A JP S596186 A JPS596186 A JP S596186A JP 57115837 A JP57115837 A JP 57115837A JP 11583782 A JP11583782 A JP 11583782A JP S596186 A JPS596186 A JP S596186A
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- Japan
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- torque
- gear
- pitch diameter
- pedaling
- chain
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- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M9/00—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like
- B62M9/04—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like of changeable ratio
- B62M9/06—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like of changeable ratio using a single chain, belt, or the like
- B62M9/08—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like of changeable ratio using a single chain, belt, or the like involving eccentrically- mounted or elliptically-shaped driving or driven wheel; with expansible driving or driven wheel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
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- B62M9/105—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like of changeable ratio using a single chain, belt, or the like involving different-sized wheels, e.g. rear sprocket chain wheels selectively engaged by the chain, belt, or the like involving front sprocket chain-wheels engaged by the chain, belt or the like
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M9/00—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like
- B62M2009/002—Non-circular chain rings or sprockets
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
- Gears, Cams (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は自転車用ギヤクランク装置のチェンギャ詳しく
は、クランク軸と１対のクランクアーム及びチェノギャ
とから成るギヤクランク装置のチェノギャに関するもの
で、目的は、ペダリングにおいて、最高の仕事率が得ら
れ、運転者に与える肉体的な負担を軽減でき、かつ、ぎ
くしゃく感のない円滑なペダリングを可能にする点にあ
る。
は、クランク軸と１対のクランクアーム及びチェノギャ
とから成るギヤクランク装置のチェノギャに関するもの
で、目的は、ペダリングにおいて、最高の仕事率が得ら
れ、運転者に与える肉体的な負担を軽減でき、かつ、ぎ
くしゃく感のない円滑なペダリングを可能にする点にあ
る。
一般に、自転車におけるギヤクランク装置は自転車のボ
トムブラケットに装着すると共に後輪ハブに設けるリャ
チェンギャとの間に駆動チェノを張設して、前記クラン
クアームに設けるペダルの踏込みで、そのトルクを前記
チェノギャから駆動チェノを介してリャチェンギャに伝
え、後輪を駆動して自転車を進行させるべく成している
。
トムブラケットに装着すると共に後輪ハブに設けるリャ
チェンギャとの間に駆動チェノを張設して、前記クラン
クアームに設けるペダルの踏込みで、そのトルクを前記
チェノギャから駆動チェノを介してリャチェンギャに伝
え、後輪を駆動して自転車を進行させるべく成している
。
そして、ペダルの踏込時、即ちペダリング時、運転者は
ペダルを前記クランク軸の軸中心の周りを回転させるの
であるが、足の運動をみれば、歩行時と同様振子運動に
類似した動きをしている。換言すると振子運動と同様支
点と重心点との長さを基にして固有の周期及び、速度の
パターンをもっている。
ペダルを前記クランク軸の軸中心の周りを回転させるの
であるが、足の運動をみれば、歩行時と同様振子運動に
類似した動きをしている。換言すると振子運動と同様支
点と重心点との長さを基にして固有の周期及び、速度の
パターンをもっている。
又一方、運転者がシートに座ってペダル駆動する場合、
運転者の足から出力される足のトルクは、第６図鎖線の
ごとくペダリング周期におけるペダル位置により、即ち
、クランクアームが、その上下死点近くに位置する場合
と、上下死点間の領域に位置する場合とで変化し、前記
クランクアームが、「用記上下死点間の領域で、上死点
からりランクアームの駆動回転方向前方に約７ｏ７０±
ｓ。
運転者の足から出力される足のトルクは、第６図鎖線の
ごとくペダリング周期におけるペダル位置により、即ち
、クランクアームが、その上下死点近くに位置する場合
と、上下死点間の領域に位置する場合とで変化し、前記
クランクアームが、「用記上下死点間の領域で、上死点
からりランクアームの駆動回転方向前方に約７ｏ７０±
ｓ。
回転したとき最大となり、上下死点近くで最小となるの
である。
である。
これは、ペダリングにおける足の動きと、足の動きに関
連するペダル位置とによるもので、自転車の大きさ、形
式が変化しても、また、節用方の異なる運転者であって
も同じような傾向で現出するのである。
連するペダル位置とによるもので、自転車の大きさ、形
式が変化しても、また、節用方の異なる運転者であって
も同じような傾向で現出するのである。
所で、楕円形のチェンギャに詔いては、該チェンギャの
各歯ごとのピッチ径を変更でき、従ってリャチェンギャ
を一定とした場合にそのギヤ比を変更できることから、
前記チェンギャをフロントチエンギヤとして用いる場合
、ペダリングにおいて最大トルクが得られる領域では、
このトルクを利用してより多くの仕事が行なえるように
するため最大ギヤ比とし、最小トルりしか得られない上
下死点では、最小ギヤ比とすることが考えられる。
各歯ごとのピッチ径を変更でき、従ってリャチェンギャ
を一定とした場合にそのギヤ比を変更できることから、
前記チェンギャをフロントチエンギヤとして用いる場合
、ペダリングにおいて最大トルクが得られる領域では、
このトルクを利用してより多くの仕事が行なえるように
するため最大ギヤ比とし、最小トルりしか得られない上
下死点では、最小ギヤ比とすることが考えられる。
しかしながら、以上の如く構成すると、前記領域では、
最大ギヤ比とするから、ペダリングの周速が遅くなり、
仕事率が悪くなるし、上下死点では、最少ギヤ比とする
からペダリングの周速が早くなるのであるから、却って
運転者に肉体的な負担を与えることになるのである。
最大ギヤ比とするから、ペダリングの周速が遅くなり、
仕事率が悪くなるし、上下死点では、最少ギヤ比とする
からペダリングの周速が早くなるのであるから、却って
運転者に肉体的な負担を与えることになるのである。
即ち、ペダリングにおける足の動きから、前記上下死点
間の領域では、足を動かすに必要な消費エネルギーを少
なくでき、しかも節用力を最大に出せるのであるから、
ペダリングの周速が早くなるごとくすれば、仕事率−ト
ルク×速度の関係から、仕事率を向上できるにも拘わず
、この領域で遅（するのであるから仕事率は逆に悪くな
るのであり、また、上下死点近くでは、足を動かす畢こ
必要なエネル、ギーが前記上下死点間の領域より増大す
るから、この上下死点近くでペダリングの周速を遅くな
るごとくすれば、もともと節用力が出せない上下死点近
くに詔いては、筋肉への負担を少なくできるのであるが
、上死点では早くするのであるから、筋肉への負担を更
に増大することになるのである。
間の領域では、足を動かすに必要な消費エネルギーを少
なくでき、しかも節用力を最大に出せるのであるから、
ペダリングの周速が早くなるごとくすれば、仕事率−ト
ルク×速度の関係から、仕事率を向上できるにも拘わず
、この領域で遅（するのであるから仕事率は逆に悪くな
るのであり、また、上下死点近くでは、足を動かす畢こ
必要なエネル、ギーが前記上下死点間の領域より増大す
るから、この上下死点近くでペダリングの周速を遅くな
るごとくすれば、もともと節用力が出せない上下死点近
くに詔いては、筋肉への負担を少なくできるのであるが
、上死点では早くするのであるから、筋肉への負担を更
に増大することになるのである。
本発明は、以上の如（ペダリングにおいて、足の動きに
は、所定の周期と速度パターンがありこれらパターンに
マツチしない動作を与えることにより、節用力のピーク
が増大し、同じ仕事に詔いても運転者に余分な肉体的負
担を与えることを見出して発明したのである。
は、所定の周期と速度パターンがありこれらパターンに
マツチしない動作を与えることにより、節用力のピーク
が増大し、同じ仕事に詔いても運転者に余分な肉体的負
担を与えることを見出して発明したのである。
即ち、本発明は、ペダリングに際し、展のトルクが増大
するとき、ペダリングの周速をトルクの増加変化に対応
して早くすれば仕事率を向上でき、また、前記トルクが
最大値から減少するときペダリングの周速をトルクの減
少変化に対応して遅くすれば筋肉への負担を小さくでき
ることに着目し、チェンギャを、異なるピッチ径をもっ
た非円形として、該チェンギャのピッチ径をクランクア
ームの回転操作における足のトルクの変化率に対応した
変化率で変化させ、ペダリングにおいてトルクの増大に
対応してチェンギャのピッチ径が小さくなり、トルクの
減少に対応してチェンギャのピッチ径が大きくなるよう
に前記チェンギャのピッチ径を設定したことを基本思想
とするものである。
するとき、ペダリングの周速をトルクの増加変化に対応
して早くすれば仕事率を向上でき、また、前記トルクが
最大値から減少するときペダリングの周速をトルクの減
少変化に対応して遅くすれば筋肉への負担を小さくでき
ることに着目し、チェンギャを、異なるピッチ径をもっ
た非円形として、該チェンギャのピッチ径をクランクア
ームの回転操作における足のトルクの変化率に対応した
変化率で変化させ、ペダリングにおいてトルクの増大に
対応してチェンギャのピッチ径が小さくなり、トルクの
減少に対応してチェンギャのピッチ径が大きくなるよう
に前記チェンギャのピッチ径を設定したことを基本思想
とするものである。
即ち、大きいトルクが得られる上下死点間の領域では、
ピッチ径をトルクの変化に対応して小さくしてペダリン
グの周速をトルクの変化に対応して増大し、前記領域に
おける足の動きがもつ速度パターンにマツチさせると共
に、小さいトルクしか得られない上下死点では、ピッチ
径をトルクの変化に対応して大きくしてペダリングの周
速をトルクの変化に対応して遅くシ、前記上下死点に＃
ける足の動きがもつ速度パターンにマツチさせ、ペダリ
ング１周期における仕事率を向上し、仕事量に対する節
用力量（エネルギー消費量）を減少し、運転者に与える
肉体的な負荷を軽くしながらぎくしゃく感のないペダリ
ングを可能にしたことを基本思想とするものである。
ピッチ径をトルクの変化に対応して小さくしてペダリン
グの周速をトルクの変化に対応して増大し、前記領域に
おける足の動きがもつ速度パターンにマツチさせると共
に、小さいトルクしか得られない上下死点では、ピッチ
径をトルクの変化に対応して大きくしてペダリングの周
速をトルクの変化に対応して遅くシ、前記上下死点に＃
ける足の動きがもつ速度パターンにマツチさせ、ペダリ
ング１周期における仕事率を向上し、仕事量に対する節
用力量（エネルギー消費量）を減少し、運転者に与える
肉体的な負荷を軽くしながらぎくしゃく感のないペダリ
ングを可能にしたことを基本思想とするものである。
尚、本発明において、足のトルクとは、筋肉の収縮、伸
長による関節の動きで出力する関節トルクのことである
。
長による関節の動きで出力する関節トルクのことである
。
次に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図に示したギヤクランク装置は、両端に嵌合部（１
１−）、（Ｉｌｂ）をもったクランク軸（１１）と、該
クランク軸（１１）の両端嵌合部（１１−）・（１ｌ
ｂ、）に装着する１対のクランク７−ム（１２） 、（
１，り）とから成るクランク（１）における前記一方何
クランクアーム（１２）のボスｍｃ１２−）に、放射方
向に延びるステー（１４）を介して最小歯数の第１チエ
ンギヤ（２）と、最大歯数の第２チエンギヤ（６）とを
装着し、これらチェノギャ（２）、（３）の何れか一つ
にチェノを選択的に掛設するごとく成したものである。
１−）、（Ｉｌｂ）をもったクランク軸（１１）と、該
クランク軸（１１）の両端嵌合部（１１−）・（１ｌ
ｂ、）に装着する１対のクランク７−ム（１２） 、（
１，り）とから成るクランク（１）における前記一方何
クランクアーム（１２）のボスｍｃ１２−）に、放射方
向に延びるステー（１４）を介して最小歯数の第１チエ
ンギヤ（２）と、最大歯数の第２チエンギヤ（６）とを
装着し、これらチェノギャ（２）、（３）の何れか一つ
にチェノを選択的に掛設するごとく成したものである。
尚、前記チェノギャ（２）、（３）は、軸方向に一定間
隔を置いて複数個の止め具（４）により連結されている
。
隔を置いて複数個の止め具（４）により連結されている
。
しかして前記チェノギャ（２）、（３）のうち、少なく
とも１方、図面に示したものは最少歯数の第１チエンギ
ヤ（２）を、異なるピッチ径をもった非円形として、該
第１チエンギヤ（２）のピッチ径（Ｄ）を、前記クラン
クアーム（１２）、（１３）の回転操作における足のト
ルクの変化率に対応した変化率で変化させるのである。
とも１方、図面に示したものは最少歯数の第１チエンギ
ヤ（２）を、異なるピッチ径をもった非円形として、該
第１チエンギヤ（２）のピッチ径（Ｄ）を、前記クラン
クアーム（１２）、（１３）の回転操作における足のト
ルクの変化率に対応した変化率で変化させるのである。
そして前記クランクアーム（１２）、（１３）を、前記
第１チエンギヤ（２）における最大ピッチ径位置（Ａ）
に対し駆動回転方向（第２図矢印Ｘ方向）後方側に偏位
させて、前記クランクアーム（１２）、（１３）が上下
死点を過ぎて最大トルクの得られる領域に向って回動す
るとき、即ち足のトルクが増大するとき、このトルクの
増大に対応して第１ヂエンギヤ（２）のピッチ径（Ｄ）
が小さくなり、前記クランクアーム（１２）。
第１チエンギヤ（２）における最大ピッチ径位置（Ａ）
に対し駆動回転方向（第２図矢印Ｘ方向）後方側に偏位
させて、前記クランクアーム（１２）、（１３）が上下
死点を過ぎて最大トルクの得られる領域に向って回動す
るとき、即ち足のトルクが増大するとき、このトルクの
増大に対応して第１ヂエンギヤ（２）のピッチ径（Ｄ）
が小さくなり、前記クランクアーム（１２）。
（１６）が、最大トルクの得られる領域に位置するとき
、前記第１チエンギヤ（２）のピッチ径（Ｄ）が最小と
なるごとくしてフロントチエンギヤとリャチェンギャと
のギヤ比を前記トルクの増加変化に対応して小さくし、
ペダルの角速度を前記トルクの増加変化に対応して速く
できるようにし、また前記クランクアーム（１２）、（
１３）が最大トルクの得られる位置から最小トルクしか
得られない領域１こ向って回動するとき、即ち、前記ト
ルクが最大値から減少するとき、このトルクの減少変化
に対応して第１チエンギヤ（２）のピッチ径（Ｄ）が大
きくなるごとくして、フロントチエンギヤとりャチェン
ギャとのギヤ比を前記トルクの減少変化に対応して太き
くシ、また前記クランクアーム（１２）、（１３）が、
小さなトルクしか得られない上下死点（０，） 、 （
０，）近くに位置するとき、前記チェノギャ（２）のピ
ッチ径（Ｄ）が最大となるごとくしてフロントチエンギ
ヤとりャチェンギャとのギヤ比を最大とし、ペダルの角
速度が前記トルクの変化に対応して遅くなるようにした
のである。
、前記第１チエンギヤ（２）のピッチ径（Ｄ）が最小と
なるごとくしてフロントチエンギヤとリャチェンギャと
のギヤ比を前記トルクの増加変化に対応して小さくし、
ペダルの角速度を前記トルクの増加変化に対応して速く
できるようにし、また前記クランクアーム（１２）、（
１３）が最大トルクの得られる位置から最小トルクしか
得られない領域１こ向って回動するとき、即ち、前記ト
ルクが最大値から減少するとき、このトルクの減少変化
に対応して第１チエンギヤ（２）のピッチ径（Ｄ）が大
きくなるごとくして、フロントチエンギヤとりャチェン
ギャとのギヤ比を前記トルクの減少変化に対応して太き
くシ、また前記クランクアーム（１２）、（１３）が、
小さなトルクしか得られない上下死点（０，） 、 （
０，）近くに位置するとき、前記チェノギャ（２）のピ
ッチ径（Ｄ）が最大となるごとくしてフロントチエンギ
ヤとりャチェンギャとのギヤ比を最大とし、ペダルの角
速度が前記トルクの変化に対応して遅くなるようにした
のである。
この構成について、更に詳記すると、クランクアーム（
１２−）、（１３）が一回転する間に即ちペダリング時
における足のトルクは第３図鎖線のごとく変化する。
１２−）、（１３）が一回転する間に即ちペダリング時
における足のトルクは第３図鎖線のごとく変化する。
そして前記第１チエンギヤ（２）の最大ピッチ径部分（
Ａ）では、リャチェンギャ（ＲＧ）とのギヤ比が大きく
なって、ペダルの角速度が遅くなると共に前記第１チエ
ンギヤ（２）の最小ピッチ径部分（Ｂ）ではりャチェン
ギャ（ＲＧ）とのギヤ比が小さくなってペダルの角速度
が速（なるのである。
Ａ）では、リャチェンギャ（ＲＧ）とのギヤ比が大きく
なって、ペダルの角速度が遅くなると共に前記第１チエ
ンギヤ（２）の最小ピッチ径部分（Ｂ）ではりャチェン
ギャ（ＲＧ）とのギヤ比が小さくなってペダルの角速度
が速（なるのである。
しかして、以上のことを基に、ペダリングにおいて大き
なトルクの得られる領域、即ちクランクアーム（１２）
、（１３）が上死点（０１）から駆動回転方向前方側に
６０〜１２０°回転した位置においては、第３図実線の
ごとく前記第１チエンギヤ（２）のピッチ径（Ｄ）を足
のトルクの変化に対応して小さクシ、該第１チエンギヤ
（２）とりャチェンギャ（ＲＧ）とのギヤ比が前記トル
クの変化に対応して小さくなるごとくして、ペダルの角
速度を前記トルクの変化に対応して速くしもともと、大
きなトルクが得られる領域での仕事率を向上し、かつ足
の動きがもつ速度パターンにマツチするごとくしたので
あり、又、小さなトルクしか得られない領域、即ちクラ
ンクアーム（１２）、（１３）が上下死点（０，）、（
０，）近くに位置するときにおいては、前記第１チエン
ギヤ（２）のピッチ径ＣＤ）が前記トルクの変化に対応
して大きくなり、該第１チエンギヤ（２）とりャチェン
ギャ（ＲＧ）とのギヤ比が前記トルクの変化に対応して
大きくなるごとくしてペダルの角速を前記トルクの変化
に対応して遅＜シ、小さなトルクしか得られない領域で
は、もともと出方が出ないのに、速度を早くすることに
よる筋肉への負担を少なくシ、かつ足の動きにおける速
度パターンにマツチさせ、運転者に与える肉、体重な負
担を少なくしたのである。
なトルクの得られる領域、即ちクランクアーム（１２）
、（１３）が上死点（０１）から駆動回転方向前方側に
６０〜１２０°回転した位置においては、第３図実線の
ごとく前記第１チエンギヤ（２）のピッチ径（Ｄ）を足
のトルクの変化に対応して小さクシ、該第１チエンギヤ
（２）とりャチェンギャ（ＲＧ）とのギヤ比が前記トル
クの変化に対応して小さくなるごとくして、ペダルの角
速度を前記トルクの変化に対応して速くしもともと、大
きなトルクが得られる領域での仕事率を向上し、かつ足
の動きがもつ速度パターンにマツチするごとくしたので
あり、又、小さなトルクしか得られない領域、即ちクラ
ンクアーム（１２）、（１３）が上下死点（０，）、（
０，）近くに位置するときにおいては、前記第１チエン
ギヤ（２）のピッチ径ＣＤ）が前記トルクの変化に対応
して大きくなり、該第１チエンギヤ（２）とりャチェン
ギャ（ＲＧ）とのギヤ比が前記トルクの変化に対応して
大きくなるごとくしてペダルの角速を前記トルクの変化
に対応して遅＜シ、小さなトルクしか得られない領域で
は、もともと出方が出ないのに、速度を早くすることに
よる筋肉への負担を少なくシ、かつ足の動きにおける速
度パターンにマツチさせ、運転者に与える肉、体重な負
担を少なくしたのである。
以上の如く、大きなトルクが得られる上下死点間の領域
では、足のトルクの変化に対応してピッチ径ＣＤ）が最
小となり、ペダルの角速度を前記トルクの変化に対応し
て大きくできるので、最高の仕事率にできるのである。
では、足のトルクの変化に対応してピッチ径ＣＤ）が最
小となり、ペダルの角速度を前記トルクの変化に対応し
て大きくできるので、最高の仕事率にできるのである。
このことは、仕事率−トルクＸ角速度であるので単位仕
事においてはトルクは少なくてすむことでもある。しか
も、前記領ｊ・域においては、足の動きを早くできるか
ら、振子運動に類似した足の動きがもつ速度パターンに
マツチすることになるのである。
事においてはトルクは少なくてすむことでもある。しか
も、前記領ｊ・域においては、足の動きを早くできるか
ら、振子運動に類似した足の動きがもつ速度パターンに
マツチすることになるのである。
また、大きなトルクが得られない領域、即ち上下死点近
くでは前記トルクの変化に対応してピッチ径（Ｄ）が最
大となり、ペダルの角速度を前記トルクの変化に対応し
て小さくできるので、仕事率は良くないがもともと、こ
の領域では大きなトルクが出せないのであるから、全体
の仕事量に与える影響は少ないのである、従って仕事率
を悪くした方が、却って運転者に肉体的な負担を与える
ことがないのである。しかも前記領域においては足の動
きを遅くできるから、足の動きがもつ速度パターンにマ
ツチさせられるのである。
くでは前記トルクの変化に対応してピッチ径（Ｄ）が最
大となり、ペダルの角速度を前記トルクの変化に対応し
て小さくできるので、仕事率は良くないがもともと、こ
の領域では大きなトルクが出せないのであるから、全体
の仕事量に与える影響は少ないのである、従って仕事率
を悪くした方が、却って運転者に肉体的な負担を与える
ことがないのである。しかも前記領域においては足の動
きを遅くできるから、足の動きがもつ速度パターンにマ
ツチさせられるのである。
以上のように大きなトルクが得られる領域での仕事率を
トルクの変化に対応して向上できるから、全体として高
い仕事率が得られるし、しかも足の動きがもつ速度パタ
ーンにマツチしたペダリングが行なえるから、ペダリン
グにおけるエネルギー消費を減少させられるのであって
、運転者に与える肉体的な負担を軽減し、かつ、きくし
ゃく感もなく円滑なペダリングが可能となるのである因
みに前記チェンギャ（２）の最大ピッチ径部分（＾）と
最小ピッチ径部分（Ｂ）の比を１．１：１とし、非円形
のチェンギャを用いた場合で、最大トルクがろ０ ＃ｔ
ｍ 、最小トルクが５ ｋｙ ｍとすると、円形のチ
ェンギャに対しペダルの角速度の比は、最大ピッチ径側
で０．９５、最小ピッチ径側で１．０５となり、また、
前記チェンギャ（２）では最大ピッチ径側か最小トルク
しか出せない領域に、また最小ピッチ径側か最大トルク
の出せる領域に対応しているから、仕事率−トルク×速
度より、前記チェンギャ（２）を用いた場合の最大トル
クは２８．５＃ｍとなり、最小トルクは５．２５１ｔ、
ｇ ｍとなる。
トルクの変化に対応して向上できるから、全体として高
い仕事率が得られるし、しかも足の動きがもつ速度パタ
ーンにマツチしたペダリングが行なえるから、ペダリン
グにおけるエネルギー消費を減少させられるのであって
、運転者に与える肉体的な負担を軽減し、かつ、きくし
ゃく感もなく円滑なペダリングが可能となるのである因
みに前記チェンギャ（２）の最大ピッチ径部分（＾）と
最小ピッチ径部分（Ｂ）の比を１．１：１とし、非円形
のチェンギャを用いた場合で、最大トルクがろ０ ＃ｔ
ｍ 、最小トルクが５ ｋｙ ｍとすると、円形のチ
ェンギャに対しペダルの角速度の比は、最大ピッチ径側
で０．９５、最小ピッチ径側で１．０５となり、また、
前記チェンギャ（２）では最大ピッチ径側か最小トルク
しか出せない領域に、また最小ピッチ径側か最大トルク
の出せる領域に対応しているから、仕事率−トルク×速
度より、前記チェンギャ（２）を用いた場合の最大トル
クは２８．５＃ｍとなり、最小トルクは５．２５１ｔ、
ｇ ｍとなる。
従って、最大ピッチ径側ではトルクが０゜２５ｋｇ ｍ
増加するが最小ピッチ径側では１゜５〜ｍ減少すること
になり、減少の割合が大きいのである。
増加するが最小ピッチ径側では１゜５〜ｍ減少すること
になり、減少の割合が大きいのである。
このように実測値において、最大トル久は、５％〜８％
減少できるから、最小トルクが増加してもペダリング１
周期におけるトルクの積分値は２〜６％減少でき、しか
もペダリングにおける足の運動を、この運動がもつ固有
の周期で、その速度パターンにマツチさせられるから、
足を動かすためのエネルギーも減少できるのであって、
同時に測定した筋電図の積分値も２〜６％減少させ得た
のである。
減少できるから、最小トルクが増加してもペダリング１
周期におけるトルクの積分値は２〜６％減少でき、しか
もペダリングにおける足の運動を、この運動がもつ固有
の周期で、その速度パターンにマツチさせられるから、
足を動かすためのエネルギーも減少できるのであって、
同時に測定した筋電図の積分値も２〜６％減少させ得た
のである。
図示した第２チエンギヤ（２）は、最大ピッチ径位置（
Ａ）の第１歯（Ｇ１）及び第２２歯（Ｇ２２）に対し、
駆動回転方向後方側に位置する第９歯（Ｇ９）、第１０
歯（ＧＩＯ）部分及ヒ第６０歯（Ｇ３０）、第（Ｇ ３
１ ）のピッチ径（Ｄ）を最小とし、また前記第１歯（
Ｇ１）及び第２２（Ｇ２２）に対し、駆動回転方向後方
側に位置する第３歯（Ｇ６）、第４歯（Ｇ４）及び第２
４歯（Ｇ２４）、第２５歯（Ｇ２５）のピッチ径の変化
率を最大とし、次に、前記第１歯（Ｇ１）及び第２２歯
（Ｇ２２）に対し、駆動回転方向後方側に位置する第１
４歯（Ｇ１４）、第１５歯ｃｃｉ５）、第１６歯（Ｇ１
．！Ｓ）、第１７歯（Ｇ１７）及び第６５歯（Ｇ５５）
、第′５６歯（Ｇ３６）、第３７歯（Ｇ３７）、第３８
歯（Ｇ５８）のピッチ径の変化率を、他の歯のピッチ径
の変化率より太きぐしている。
Ａ）の第１歯（Ｇ１）及び第２２歯（Ｇ２２）に対し、
駆動回転方向後方側に位置する第９歯（Ｇ９）、第１０
歯（ＧＩＯ）部分及ヒ第６０歯（Ｇ３０）、第（Ｇ ３
１ ）のピッチ径（Ｄ）を最小とし、また前記第１歯（
Ｇ１）及び第２２（Ｇ２２）に対し、駆動回転方向後方
側に位置する第３歯（Ｇ６）、第４歯（Ｇ４）及び第２
４歯（Ｇ２４）、第２５歯（Ｇ２５）のピッチ径の変化
率を最大とし、次に、前記第１歯（Ｇ１）及び第２２歯
（Ｇ２２）に対し、駆動回転方向後方側に位置する第１
４歯（Ｇ１４）、第１５歯ｃｃｉ５）、第１６歯（Ｇ１
．！Ｓ）、第１７歯（Ｇ１７）及び第６５歯（Ｇ５５）
、第′５６歯（Ｇ３６）、第３７歯（Ｇ３７）、第３８
歯（Ｇ５８）のピッチ径の変化率を、他の歯のピッチ径
の変化率より太きぐしている。
尚、本発明は、標準タイプ及びミニサイクルタイプその
他あらゆるタイプの自転車にも適用できるのであるが、
標準タイプの自転車に適用する場合においては、前記ク
ランクアーム（１２）を、前記チェノギャ（２）におけ
る長軸の駆動回転方向後方に偏位させ、この偏位角を１
５°＋５°とするのである。
他あらゆるタイプの自転車にも適用できるのであるが、
標準タイプの自転車に適用する場合においては、前記ク
ランクアーム（１２）を、前記チェノギャ（２）におけ
る長軸の駆動回転方向後方に偏位させ、この偏位角を１
５°＋５°とするのである。
又、以上説明したのは、トルクが最大のときピッチ径（
Ｄ）が最小となり、トルクが最小のときピッチ径（Ｄ）
が最大となるごとく前記チェノギャ（２）をクランクア
ーム（１２）に組合わせたが、上死点直後における足の
運動は、足のもつ質量を加速するため、実際は筋肉が出
力しているけれども、ペダルに作用しないトルクがあり
、また、下死点の直前では、足のもつ質量を減速するた
め、実際は筋肉が働いていないにも拘わらず、ペダル上
に発生す、るトルクがあることから、前記チェノギャ（
２）における最小ピッチ径部分（Ｂ）及び最大ピッチ径
部分（Ａ）は、第６図のごとく足のトルクが最大となる
位置及び最小となる位置番こ対し前記クランクアーム（
１２）の駆動回転方向前方に１０°程偏位させるのが好
ましい。
Ｄ）が最小となり、トルクが最小のときピッチ径（Ｄ）
が最大となるごとく前記チェノギャ（２）をクランクア
ーム（１２）に組合わせたが、上死点直後における足の
運動は、足のもつ質量を加速するため、実際は筋肉が出
力しているけれども、ペダルに作用しないトルクがあり
、また、下死点の直前では、足のもつ質量を減速するた
め、実際は筋肉が働いていないにも拘わらず、ペダル上
に発生す、るトルクがあることから、前記チェノギャ（
２）における最小ピッチ径部分（Ｂ）及び最大ピッチ径
部分（Ａ）は、第６図のごとく足のトルクが最大となる
位置及び最小となる位置番こ対し前記クランクアーム（
１２）の駆動回転方向前方に１０°程偏位させるのが好
ましい。
以上説明した実施例では、前記第２チエンギヤ（３）は
、円形にしており、使用に際しては第１図の如く前記ク
ランク（１）のクランク軸（１１）をボール（５）、（
５）を介して自転車用フレームのボトムブラケット（６
）に回転自由に支持し、第５図の如く前記クランク（１
）に装着したチェノギャ（２）、ｉ）の何れか一つとり
ャチェンギャ（ＲＧ）とにチェノ（Ｃ）を張設し、前記
クランクアーム（１２）、（１３）の先端に装着するペ
ダルによるトルクを、前記クランク（１）を介して前記
チェノギャ（２）、（３）に伝え、このチェノギャ（２
）、（３）の出力により前記チェノ（Ｃ）を介してリャ
チェンギャ（ＲＧ）を駆動し、後輪を駆動するごとく成
すと共に、前記−ｆエン（Ｃ）のフロントチエンギヤへ
の進入路近（に配設するフロントディレーラ−（ＦＤ）
により前記チェノ（Ｃ）を、前記チェノギャ（２）、（
３）の何れか一つに選択的に掛換えるごとく成すのであ
る。
、円形にしており、使用に際しては第１図の如く前記ク
ランク（１）のクランク軸（１１）をボール（５）、（
５）を介して自転車用フレームのボトムブラケット（６
）に回転自由に支持し、第５図の如く前記クランク（１
）に装着したチェノギャ（２）、ｉ）の何れか一つとり
ャチェンギャ（ＲＧ）とにチェノ（Ｃ）を張設し、前記
クランクアーム（１２）、（１３）の先端に装着するペ
ダルによるトルクを、前記クランク（１）を介して前記
チェノギャ（２）、（３）に伝え、このチェノギャ（２
）、（３）の出力により前記チェノ（Ｃ）を介してリャ
チェンギャ（ＲＧ）を駆動し、後輪を駆動するごとく成
すと共に、前記−ｆエン（Ｃ）のフロントチエンギヤへ
の進入路近（に配設するフロントディレーラ−（ＦＤ）
により前記チェノ（Ｃ）を、前記チェノギャ（２）、（
３）の何れか一つに選択的に掛換えるごとく成すのであ
る。
尚、以上の説明では、最小歯数の第１チエンギヤ（２）
と、最大歯数の第２チエンギヤ（６）とを用いたものに
ついて説明したが、その他前記第２チェンギャ（６）を
なくして、非円形に形成するチェノギャのみを用いても
よい。又、歯数の異なる複数のチェノギャを用いる場合
、これらチェノギャのうちの１つのチェノギャまたは全
部のチェノギャを非円形に形成してもよい。
と、最大歯数の第２チエンギヤ（６）とを用いたものに
ついて説明したが、その他前記第２チェンギャ（６）を
なくして、非円形に形成するチェノギャのみを用いても
よい。又、歯数の異なる複数のチェノギャを用いる場合
、これらチェノギャのうちの１つのチェノギャまたは全
部のチェノギャを非円形に形成してもよい。
以上の如く本発明は、異なるピッチ径をもった非円形と
して、該チェノギャのピッチ径を、クランクアームの回
転操作にぷける足のトルクの変化率に対応した変化率で
変化させたから、ペダリングに際し、仕事率を向上でき
ると共に、ペダリングに詔ける足の動きがもつ速度パタ
ーンにマツチしたペダリングが可能となり、従って、運
転者に与える肉体的な負担を軽減でき、軽快で、かつぎ
くしゃく感な（円滑なペダリングが可能となるのである
。
して、該チェノギャのピッチ径を、クランクアームの回
転操作にぷける足のトルクの変化率に対応した変化率で
変化させたから、ペダリングに際し、仕事率を向上でき
ると共に、ペダリングに詔ける足の動きがもつ速度パタ
ーンにマツチしたペダリングが可能となり、従って、運
転者に与える肉体的な負担を軽減でき、軽快で、かつぎ
くしゃく感な（円滑なペダリングが可能となるのである
。
即ち、大きなトルクが得られる領域では、ペダリングの
周速を前記トルクの変化に対応して増大できるから、仕
事率が増大すると共に、足の動きにマツチしたスピード
でペダリングが可能となるため、足を動かすのに必要な
消費エネルギーも周速を減少した場合に比較して軽減で
きるのであり、更に、大きなトルクが得られない領域で
は、ペダリングの周速を前記トルクの変化に対応して減
少できるから、仕事率は多少減退するが足の動きにマツ
チしたスピードでペダリングができるため、周速を増大
した場合に比較してエネルギー消費を少なくでき、従っ
て肉体的な負担を少なくでき、軽快なペダリングが可能
となるし、ぎくしゃく感も少なくできるのである。
周速を前記トルクの変化に対応して増大できるから、仕
事率が増大すると共に、足の動きにマツチしたスピード
でペダリングが可能となるため、足を動かすのに必要な
消費エネルギーも周速を減少した場合に比較して軽減で
きるのであり、更に、大きなトルクが得られない領域で
は、ペダリングの周速を前記トルクの変化に対応して減
少できるから、仕事率は多少減退するが足の動きにマツ
チしたスピードでペダリングができるため、周速を増大
した場合に比較してエネルギー消費を少なくでき、従っ
て肉体的な負担を少なくでき、軽快なペダリングが可能
となるし、ぎくしゃく感も少なくできるのである。
また、大きなトルクが得られない領域での仕事率は減退
するも、大きなトルクが得られる領域での仕事効率を増
大できるから、トータル的には円形チェノギャ又は楕円
チェノギャにおいて、大きなトルクが得られる領域での
周速を遅く、大きなトルクが得られない領域での周速を
早くする場合に比較して、同一仕事での全体的な負担の
軽減が可能をなるのである。
するも、大きなトルクが得られる領域での仕事効率を増
大できるから、トータル的には円形チェノギャ又は楕円
チェノギャにおいて、大きなトルクが得られる領域での
周速を遅く、大きなトルクが得られない領域での周速を
早くする場合に比較して、同一仕事での全体的な負担の
軽減が可能をなるのである。
第１図はギヤクランク装置の一部切欠正面図、第２図は
本発明チェンギャの一実施例を示す拡大正面図、
−、 第６図はクランクアームの回転角と、足のトルク及びチ
ェンギャのピッチ径との関係を示す説明図、第４図はク
ランクアームの回転角とチェンギャのピッチ径の変化と
の関）係を示す説明図、第５図は使用状態を示す説明図
である。 （２）・・・チェンギャ ＣＤ）・・・ピッチ径 （１１）・・・クランク軸 （１２）、（１３）・・・クランクアーム代理人 弁理
士 津 １）直 久
本発明チェンギャの一実施例を示す拡大正面図、
−、 第６図はクランクアームの回転角と、足のトルク及びチ
ェンギャのピッチ径との関係を示す説明図、第４図はク
ランクアームの回転角とチェンギャのピッチ径の変化と
の関）係を示す説明図、第５図は使用状態を示す説明図
である。 （２）・・・チェンギャ ＣＤ）・・・ピッチ径 （１１）・・・クランク軸 （１２）、（１３）・・・クランクアーム代理人 弁理
士 津 １）直 久
Claims (1)
- クランク軸と１対のクランクアーム及びチェノギャとか
ら成るギヤクランク装置のチェノギャであって、異なる
ピッチ径をもった非円形として該チェノギャのピッチ径
を前記クランクアームの回転操作における足のトルクの
変化率に対応した変化率で変化させたことを特徴とする
自転車用ギヤクランク装置のチェノギャ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57115837A JPS596186A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | 自転車用ギヤクランク装置のチエンギヤ |
| US06/497,051 US4522610A (en) | 1982-06-01 | 1983-05-23 | Gear crank apparatus for a bicycle |
| FR8309015A FR2527542B1 (fr) | 1982-06-01 | 1983-05-31 | Mecanisme de pedalier pour bicyclette |
| DE19833319736 DE3319736A1 (de) | 1982-06-01 | 1983-05-31 | Tretkurbeltrieb fuer ein fahrrad |
| DE3348078A DE3348078C2 (ja) | 1982-06-01 | 1983-05-31 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57115837A JPS596186A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | 自転車用ギヤクランク装置のチエンギヤ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS596186A true JPS596186A (ja) | 1984-01-13 |
| JPS6243907B2 JPS6243907B2 (ja) | 1987-09-17 |
Family
ID=14672339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57115837A Granted JPS596186A (ja) | 1982-06-01 | 1982-07-02 | 自転車用ギヤクランク装置のチエンギヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS596186A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2578486A1 (en) * | 2011-10-05 | 2013-04-10 | Shimano Inc. | Bicycle crank assembly |
-
1982
- 1982-07-02 JP JP57115837A patent/JPS596186A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2578486A1 (en) * | 2011-10-05 | 2013-04-10 | Shimano Inc. | Bicycle crank assembly |
| US9771128B2 (en) | 2011-10-05 | 2017-09-26 | Shimano Inc. | Bicycle crank assembly |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6243907B2 (ja) | 1987-09-17 |
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