JPS6225989Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、自転車の動力伝達装置に関し、特
に、クランク軸に楕円スプロケツトを固定すると
共に、このクランク軸と一体のクランクアームに
連接アームを連結し、この連接アームに設けたペ
ダルが、楕円スプロケツトの短径方向と同方向に
長い略楕円形をなす循環軌跡を描くように構成す
ることにより、ペダル踏力が最も大なるときに駆
動輪を大きな力で回転駆動できるようにする。

〔従来技術〕

従来の自転車の動力伝達装置としては、例えば
特開昭57−182579号、米国特許第4193324号公報
に記載されているようなものがある。前者は、先
端にペダルを設けた連接棒の中途部を、クランク
の先端に回動可能に連結すると共に、該連接棒の
基端をフレームに摺動可能に支持する構造となつ
ている。この従来例では、ペダリング時に、連接
棒の先端に設けられたペダルは略楕円形に近似し
た形状の循環軌跡運動を行う。

一方、後者は、互いに平行に設けられ且つ互い
に反対側に１個づつクランクアームが固定された
一対のクランク軸をケーシングで回転可能に支持
すると共に、このケーシングをフレームで回転可
能に支持し、前記クランク軸に各固定されたピニ
オンを、フレームに固定されたリングギヤに噛合
させる構造となつている。この従来例では、ペダ
リング時に、クランク軸は自転しつつリングギヤ
の内側を回転移動し、クランクアームが一回転す
る間にクランク軸も一回公転するため、ペダルは
楕円形の循環軌跡運動を行う。

〔従来技術の問題点〕

このような従来の自転車の動力伝達装置にあつ
ては、前者の場合では、クランク軸に真円の駆動
スプロケツトが固設されていたため、駆動スプロ
ケツトによる従動スプロケツトの駆動トルクがペ
ダリング可能な範囲で不変であり、踏力が増加し
てもトルクの伝達率は変化しないため踏力の伝達
効率があまりよくないという問題があつた。また
後者の場合では、各クランク軸にピニオンを設け
てこのピニオンをフレームに固定されたリングギ
ヤに噛合させ、ペダリング時にクランク軸が自転
しつつ公転するようになつていたため、構造が非
常に複雑になり、高価なものとなるという問題が
あつた。

〔考案の目的〕

この考案は、このような従来の問題点に着目し
てなされたものであり、その目的は、大きな踏力
を出せるときに大きな力で駆動輪を回転駆動する
ことができる自転車の動力伝達装置を提供するこ
とにあり、また、この考案の目的は、ペダルの踏
込み速度の変化を楕円スプロケツトの周速度の変
化で相殺させ、駆動輪を等速回転させてスムース
且つ軽快に走行することができる自転車の動力伝
達装置を提供することにある。

〔考案の構成〕

而して、この考案は、互いに反対側に延びるク
ランクアーム３Ｒ，３Ｌが両端に固定されたクラ
ンク軸２に、前記クランクアーム３Ｒ，３Ｌが延
びる方向と同方向に短径側を向けて楕円スプロケ
ツト６を固定し、前記クランクアーム３Ｒ，３Ｌ
の各先端にそれぞれ連接アーム４Ｒ，４Ｌの中途
部を回動可能に連結し、各連結アーム４Ｒ，４Ｌ
の基端をフレーム１により往復直線運動可能に支
持すると共に、該連接アーム４Ｒ，４Ｌの各先端
にそれぞれペダル７Ｒ，７Ｌを設け、各ペダル７
Ｒ，７Ｌが、楕円形に近似した循環軌跡運動をな
すよう構成した自転車の動力伝達装置に係わる。

〔実施例〕

以下、この考案を図示実施例に基づいて説明す
る。

第１図乃至第３図は、この考案の一実施例を示
す図である。

まず、構成を説明すると、第１図に示す１がフ
レーム、２は、フレーム１の下部に回転自在に支
持されたクランク軸であり、このクランク軸２の
両端には、それぞれクランクアーム３Ｒ，３Ｌの
基端を固定している。両クランクアーム３Ｒ，３
Ｌは互いに反対側に延びていて、その先端には、
それぞれ連接アーム４Ｒ，４Ｌの中途部を枢軸５
によつて回動可能に連結している。さらに、クラ
ンク軸２には、クランクアーム３Ｒ，３Ｌが延び
る方向と同方向に短径側を向けて駆動スプロケツ
トである楕円スプロケツト６を固定している。楕
円スプロケツト６は、楕円板の外周にスプロケツ
ト歯が形成されていて、その長さは自転車の大き
さや構造の違い等によつて異なるが、例えば一般
の大人用自転車では、短径側は21cm、長径側は36
cmとする。

前記連接アーム４Ｒ，４Ｌの先端には、それぞ
れペダル７Ｒ，７Ｌを車幅方向外側に突出させて
回動自在に取り付け、また該連接アーム４Ｒ，４
Ｌは後方に延在させ且つその基端はフレーム１の
ロアメンバ１０Ｒ，１０Ｌに前後方向へ往復直線
運動可能に支持する。すなわち、連接アーム４
Ｒ，４Ｌの基端には、外周に周方向に連続する溝
を設けた滑車８Ｒ，８Ｌをそれぞれ回転自在に取
り付けており、該溝を、各ロアメンバ１０Ｒ，１
０Ｌに設けられ且つ車両の前後方向に延びるガイ
ド穴１１に係合している。

このロアメンバ１０Ｒ，１０Ｌのうち、右側ロ
アメンバ１０Ｒは、フレーム１の一部をなすフレ
ーム片１０ａと、このフレーム片１０ａに固定さ
れ且つガイド穴１１が設けられたガイド片１０ｂ
とから構成し、また左側ロアメンバ１０Ｌはフレ
ームの一部をなし且つガイド穴１１が設けられた
フレーム片のみから構成している。

また、前記クランクアーム３Ｒ，３Ｌと連接ア
ーム４Ｒ，４Ｌとからなるクランク機構は、ペダ
リング時にペダル７Ｒ，７Ｌが、踏込み側の運動
範囲Ｓ１が戻り側の運動範囲Ｓ２より大きく且つ
楕円形に近似した循環軌跡運動をなすよう構成す
る。そのため、各アームの長さは、例えば、クラ
ンクアーム３Ｒ，３Ｌの長さＡを10cmとし、ペダ
ル７Ｒ，７Ｌから枢軸５までの先端側の長さＢは
18cm、枢軸５から滑車８Ｒ，８Ｌまでの基端側の
長さＣは22cmとする。これにより、ペダル７Ｒ，
７Ｌは、上下方向の長径側が略36cm、左右方向の
短径側が略20cmで、踏込み側運動範囲が戻り側運
動範囲よりも広い楕円形に近似した形状の、第３
図に示すような循環軌跡Ｓを描く運動をなす。

第４図は、前記ペダル７Ｒ，７Ｌの循環運動に
おける移動速度と楕円スプロケツト６の周速度と
の関係を示すグラフ図であり、同図において実線
Ｄがペダル７Ｒ，７Ｌの踏込み速度の変化を示
し、破線Ｅは楕円スプロケツト６の周速度を示
し、さらに一点鎖線Ｆはチエーン９の周速度を示
している。このグラフ図から明らかなように、こ
の考案では、ペダル７Ｒ，７Ｌの循環軌跡Ｓの長
径側と楕円スプロケツト６の長径側とを直交させ
ているため、両者の速度変化が互いに相殺され、
一点鎖線Ｆで示すようにチエーン９の移動速度は
略等速度となる。

しかしながら、前記クランクアーム３Ｒ，３Ｌ
及び連接アーム４Ｒ，４Ｌの各長さは、クランク
アーム３Ｒ，３Ｌの長さＡを１とすると、連接ア
ーム４Ｒ，４Ｌの先端側の長さＢは1.6〜2.0、基
端側の長さＣは2.4〜2.0まで、また楕円スプロケ
ツト６の長さは、長径側の長さを１とすると、短
径側の長さは0.5〜0.7とすることができ、この寸
法内において、ペダル７Ｒ，７Ｌは前記循環軌跡
Ｓを描くことができる。

前記楕円スプロケツト６とチエーン９を介して
連結された従動スプロケツト１３には、駆動輪１
２である後輪が一体に固設されており、楕円スプ
ロケツト６の回転により真円の従動スプロケツト
１３が回転され、これと一体に後輪１２が駆動さ
れる。

なお、図中１４は、テンシヨンスプロケツトで
あり、楕円スプロケツト６の回転によるチエーン
９の変位を吸収する。１５は前輪である。

次に、作用について説明する。

第１，３図に示すように左側ペダル７Ｌが上死
点にある状態から同ペダル７Ｌを踏み込むと、そ
の踏力によつて左側連接アーム４Ｌがその支持点
を前方へ移動させつつ俯動し、これと同時に左側
クランクアーム３Ｌが前方に回転する。これによ
り、クランクアーム３Ｒ，３Ｌ、クランク軸２及
び楕円スプロケツト６が一体に回転し、その動力
がチエーン９を介して従動スプロケツト１３に伝
達され、後輪が回転駆動される。

このとき、右側ペダル７Ｒは下死点にある状態
から徐々に押し上げられ、これにより同側の連設
アーム４Ｒは、その支持点を後方へと移動させつ
つ抑動して右側クランクアーム３Ｒを旋回上昇さ
せる。そして、左側ペダル７Ｌが上死点Ouから
下死点Odに至るまでの踏込み側運動範囲Ｓ１を
下降して下死点Odに達すると、右側ペダル７Ｒ
は、下死点Odから上死点Ouに至るまでの戻り側
運動範囲Ｓ２を上昇して上死点Ouに達する。

以上のサイクルが繰り替えされるペダリングに
より、楕円スプロケツト６が回転駆動されてその
回転トルクがチエーン９及び従動スプロケツト１
３を介して駆動輪１２に伝達され、これにより自
転車が走行駆動される。

この場合、ペダル７Ｒ，７Ｌの踏込みが可能な
踏込み側運動範囲Ｓ１の前半では、踏込み量の増
加に伴なつて楕円スプロケツト６の径が徐々に大
きくなり、その径は踏込み側運動範囲Ｓ１の中間
部Ohにおいて最大となる。そして、中間部Ohを
過ぎると、踏込み量に応じて再び減少する。その
ため、最も大きな踏力を出すことのできる中間部
Ohにおいてチエーン９の引張力が最大となり、
このときに最も強く従動スプロケツト１３を回転
駆動することができる。

従つて、最も大きな踏力で駆動輪１２を駆動さ
せることができ、踏力を自転車の駆動力として最
も有効に利用することができる。

また、第３，４図に示すように、踏込み側運動
範囲Ｓ１の前半では各ペダル７Ｒ，７Ｌの運動速
度は増加するが、これに反して楕円スプロケツト
６の周速度が減少し、一方その後半では各ペダル
７Ｒ，７Ｌの運動速度は減少するが、これとは反
対に楕円スプロケツト６の周速度が増加し、これ
らが互いに相殺されるため、その結果としてチエ
ーン９が略等速度で引張される。

従つて、ペダル７Ｒ，７Ｌの踏込み速度の変化
に対して、これを打ち消すように楕円スプロケツ
ト６が作用するため、従動輪１２を略等速度に回
転駆動することができ、自転車の走行安定性を向
上させることができる。しかも、前記循環軌跡運
動を生起させるペダリング動作は、人の駆足運動
における足の移動軌跡に近いものであるため、ペ
ダリング時の運転者の疲労度を軽減させることが
でき、軽快な走行性能を得ることができる。

第５図及び第６図には、この考案の他の実施例
を示す。

この実施例は、運転者の足動による楕円スプロ
ケツト６の回転を手動で補助するようにしたもの
である。そのため、フレーム１のバツクメンバ２
０に揺動レバー２１の上端を回動可能に支持する
と共に、その下端い設けた長穴２１ａに、左側連
接アーム４Ｌの基端に設けた滑車８Ｌを摺動自在
に係合させる。そして、揺動レバー２１の中途部
に一端を回動可能に支持した連接レバー２２の先
端を、車両前方に延在させて作動レバー２３の中
途部に回動可能に連結し、この作動レバー２３の
下端をフレーム１に回動可能に支持する。さら
に、作動レバー２３の上端には取手２４を設け、
この取手２４を前後動させることにより、作動レ
バー２３が車両の前後方向へ揺動するようにす
る。

かくして、取手２４を前後動させて作動レバー
２３を車両前後方向へ揺動させると、連接レバー
２２を介して揺動レバー２１が前後方向へ揺動す
る。これにより、連接アーム４Ｌの基端が車両前
後方向に揺動され、このようにしてペダリング時
の足動を手動操作によつて補助することができ
る。

この実施例では、前記実施例における効果に加
えて、自転車を走行させるための足動操作を運転
者の手動操作で補助できるという興趣に富んだ自
転車を提供することができる。

〔考案の効果〕

以上説明してきたように、この考案では、クラ
ンク軸に楕円スプロケツトを固定すると共に、ペ
ダルが楕円スプロケツトの短径方向と同方向に長
い略楕円形の循環軌跡を描くように構成した。こ
のため、大きな踏力を出せるときに駆動輪を強力
に回転駆動することができ、踏力の有効利用を図
ることができる。しかも、楕円スプロケツトの周
速度の変化をペダルの運動速度の変化で相殺させ
て吸収し、駆動輪を略等速回転させることができ
る。従つて、駆動輪を効率良く且つ軽快に駆動す
ることができ、自転車の走行性能を向上させるこ
とができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の一実施例を示す正面図、
第２図は、同じく一部を省略した平面図、第３図
は、この考案に係わるクランク機構の説明図、第
４図は、楕円スプロケツトの周速度とペダルの踏
込み速度との関係を示すグラフ図、第５図は、こ
の考案の他の実施例を示す正面図、第６図は、同
じく一部を省略した平面図である。 １……フレーム、２……クランク軸、３Ｒ，３
Ｌ……クランクアーム、４Ｒ，４Ｌ……連接アー
ム、６……楕円スプロケツト、７Ｒ，７Ｌ……ペ
ダル、１１……ガイド穴、１３……従動スプロケ
ツト、Ｓ……ペダルの循環軌跡、Ｓ１……踏込み
側運動範囲、Ｓ２……戻り側運動範囲。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 互いに反対側に延びるクランクアームが両端に
   固定されたクランク軸に、前記クランクアームが
   延びる方向と同方向に短径側を向けて楕円スプロ
   ケツトを固定し、前記クランクアームの各先端に
   それぞれ連接アームの中途部を回動可能に連結
   し、各連接アームの基端をフレームにより往復運
   動可能に支持すると共に、該連接アームの各先端
   にそれぞれペダルを設け、各ペダルが、楕円形に
   近似した循環軌跡運動をなすよう構成したことを
   特徴とする自転車の動力伝達装置。