JPS6243908B2 - - Google Patents

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JPS6243908B2
JPS6243908B2 JP17782882A JP17782882A JPS6243908B2 JP S6243908 B2 JPS6243908 B2 JP S6243908B2 JP 17782882 A JP17782882 A JP 17782882A JP 17782882 A JP17782882 A JP 17782882A JP S6243908 B2 JPS6243908 B2 JP S6243908B2
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JP
Japan
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gear
chain
diameter portion
maximum
diameter
Prior art date
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Expired
Application number
JP17782882A
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English (en)
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JPS5967189A (ja
Inventor
Masashi Nagano
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimano Inc
Original Assignee
Shimano Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Shimano Industrial Co Ltd filed Critical Shimano Industrial Co Ltd
Priority to JP17782882A priority Critical patent/JPS5967189A/ja
Priority to US06/497,051 priority patent/US4522610A/en
Priority to FR8309015A priority patent/FR2527542B1/fr
Priority to DE19833319736 priority patent/DE3319736A1/de
Priority to DE3348078A priority patent/DE3348078C2/de
Publication of JPS5967189A publication Critical patent/JPS5967189A/ja
Publication of JPS6243908B2 publication Critical patent/JPS6243908B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Transmission Devices (AREA)
  • Steering Devices For Bicycles And Motorcycles (AREA)
  • Automatic Cycles, And Cycles In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自転車用フロントチエンギヤ装置、詳
しくは、クランクと歯数の異なる複数のチエンギ
ヤとから成り、これらチエンギヤを、異なるギヤ
径をもつた楕円形に近い非円形とした自転車用フ
ロントチエンギヤ装置に関する。
本願発明者は、先に、フロントチエンギヤ装置
におけるチエンギヤを楕円形又は楕円形に近い非
円形として、前記ギヤを、クランクの回転操作に
おいて、最大トルクが得られる位置ではギヤ径が
最小又は最小近くとなり、最小トルクしか得られ
ない位置では、ギヤ径が最大又は最大近くとなる
ように、前記クランクに組合わせ、最大トルクが
得られる領域ではギヤ径を小さくしてペダリング
の周速を増大し、前記領域における足の動きがも
つパターンにマツチさせると共に、最小トルクし
か得られない領域では、ギヤ径を大きくしてペダ
リングの周速を遅くし、前記領域における足の動
きがもつパターンにマツチさせて、ペダリング1
周期における仕事量に対する筋出力量(エネルギ
ー消費量)を減少し、運転者に与える肉体的な負
担を軽減できながら、ぎくしやく感のない円滑な
ペダリングを可能にしたものを提案した。(特願
昭57−94396号) 本発明は、先に提案した発明を、歯数の異なる
複数のチエンギヤを備えた多数のフロントチエン
ギヤ装置に適用したもので、前記各チエンギヤの
使用条件の相違に対応し、これら各チエンギヤを
最適に用いることのできるフロントチエンギヤ装
置を提供しようとするものである。
即ち、本発明は、多段のフロントチエンギヤ装
置において、小径側ギヤは、例えば登り板や悪路
など速度が遅く、トルクが要求される場合に用い
られ、逆に大径側ギヤは、平地や下り板など速度
が早く、パワーが要求される場合に用いられてい
ること、そして、ドロツプハンドルの自転車に適
用される場合、前記小径側ギヤを用いて運転する
際には直立に近い姿勢となり、前記大径側ギヤを
用いて運転する際には、前傾姿勢となることが多
いことに着目し、前記各チエンギヤの使用条件の
相違に対応して、これら各チエンギヤがそれぞれ
最適に用いられるようにしたもので、歯数の少な
い小径側ギヤの最大ギヤ径部分を、歯数の多い大
径側ギヤの最大ギヤ径部分に対し、前記クランク
の前進回転方向前方に変位させたことを特徴とす
るものである。
更に詳記すると、前記小径側チエンギヤを用い
るときの直立姿勢では、クランクの回転操作、即
ちペダリングにおいて、クランク上死点を過ぎた
ときの上半身と脚の成す角度は、大径側チエンギ
ヤを用いるときの前傾姿勢に比べて大きく、その
ため足のトルク即ち筋肉の収縮・伸長による関節
の動きで出力する関節トルクは、直立姿勢で運転
している場合の方が早く最大となり、前傾姿勢で
運転している場合、直立姿勢で運転する場合に比
較して足のトルクが最大となる位置が遅れるので
あつて、前記各チエンギヤでは、足のトルクが最
大となる位相がその前進回転方向にずれることに
着目し、非円形とした前記チエンギヤを前記クラ
ンクアームに、前記チエンギヤの最大ギヤ径部分
と該最大ギヤ径部分に対し駆動回転方向後方の最
小ギヤ径部分との2等分線より前記クランクアー
ムの駆動回転方向前方で、かつ、前記最大ギヤ径
部分より前記クランクアームの駆動回転方向後方
に前記クランクアームを位置させて結合すると共
に、歯数の少ない小径側ギヤの最大ギヤ径部分
を、歯数の多い大径側ギヤの最大ギヤ径部分に対
し、前記クランクアームの駆動回転方向前方に、
前記位相ずれに相当する角度、主として5゜〜15
゜好ましくは10゜変位させたのである。
尚、前記各チエンギヤにおける最大ギヤ径部分
と最小ギヤ径部分との長さ比は、1.06〜1.20とす
るのであるが、大径側チエンギヤと小径側チエン
ギヤとの前記最大・最小ギヤ径部分の長さ比を変
え、大径側チエンギヤでは1.06とし、小径側チエ
ンギヤでは1.09とするのが好ましい。
これは、前記各チエンギヤにおける常用回転数
が異なり、一般に、小径側チエンギヤは60〜
80rpm、大径側チエンギヤは70〜90rpmで常用さ
れており、そして、仕事率が同じであれば、回転
数が小さい低速では最大トルクが大きく、回転数
が大きい高速では最大トルクが小さくなり、しか
もクランクの上下死点近くでのトルクはOに近く
なるので、最大・最小のトルク比は、小径側ギヤ
の方が大きく、大径側ギヤの方が小さくなること
から、これら各チエンギヤを用いるときのトルク
の出方に合わせて、前記した長さの比を変化させ
た方が関節に動きを与える筋力を効率よく取り出
して、運転者の肉体的な負担を軽減できるのであ
る。
次に本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。
図面に示したものは、クランク軸(図示せず)
と1対のクランクアーム11,12とをもつクラ
ンク1と、歯数の異なる2枚のチエンギヤ2,3
とから成るもので、前記チエンギヤ2,3を、長
軸X1,X2及び短軸Y1,Y2をもち、異なるギヤ径
を形成した楕円形とし、前記クランクアーム1
1,12の回転操作即ちペダリングにおいて、足
のトルクが最大のとき、つまり、前記クランクア
ーム11又は12が上死点を越えて最大トルクが
得られる領域(30゜〜120゜)に位置するとき、
前記チエンギヤ2,3のギヤ径がほゞ最小とな
り、前記領域での角速度を早くできるようにする
と共に、足のトルクが最小のとき、つまり、前記
クランクアーム11又は12が上死点近くに位置
し、小さなトルクしか得られない領域にあるとき
には、前記チエンギヤ2,3のギヤ径がほゞ最大
となり、前記領域での角速度を遅くなるように、
前記チエンギヤ2,3をクランク1に装着し、し
かも、前記小径側チエンギヤ2の最大ギヤ径部
分、即ち長軸X1を大径側チエンギヤ3の最大ギ
ヤ径部分、即ち長軸X2に対し、前記クランク1
の前進回転方向前方に10゜変位させたものであ
る。
即ち、前記各チエンギヤ2,3を前記クランク
アーム11,12に、前記チエンギヤ2,3の最
大ギヤ径部分、即ち長軸X1,X2と、最大ギヤ径
部分、即ち短軸Y1,Y2との2等分線より前記ク
ランクアーム11,12の駆動回転方向前方で、
かつ、前記最大ギヤ径部分より前記クランクアー
ム11,12の駆動回転方向後方に前記クランク
アーム11,12を位置させて結合すると共に、
小径側チエンギヤ2の最大ギヤ径部分を、大径側
チエンギヤ3の最大ギヤ径部分に対し前記クラン
クアーム11,12の駆動回転方向前方に10゜変
位させたものである。更に詳記すると、前記ペダ
リングにおける足のトルクは、第2図実線及び鎖
線に示したごとく変化する。
即ち、小径側ギヤ2を用いて直立姿勢で運転す
る場合は、第2図実線のごとく変化し、第2図鎖
線で示したように、大径側ギヤ3を用いて前傾姿
勢で運転する場合に比較して、足のトルクが最大
となる位相が、前記クランク1の前進回転方向前
方に5〜15゜通常は10゜ずれることになる。
従つて、前記大径側ギヤ3の長軸X2を、前記
クランクアーム11,12に対し、その前進回転
方向前方に、所定角度θ例えば5゜回転した位
置に装着した場合、前記小径側ギヤ2の長軸X1
は、第1図のごとく、前記クランクアーム11,
12に対し、その前進回転方向前方に前記角度θ
に位相のずれ角を加算した所定角度θ例えば
10゜〜20゜回転した位置、好ましくは15゜回転し
た位置に装着するのである。
しかして、前記各チエンギヤ2,3は、第2図
及び第3図から明らかな通り、その何れが用いら
れる場合でも、最大トルクが得られる領域ではギ
ヤ径をほゞ最小としてペダリングの角速度を早く
でき、足の動きがもつ速度パターンにマツチさせ
られ、その仕事率を向上できるのであり、また小
さなトルクしか得られない領域では、ギヤ径を
ほゞ最大として、ペダリングの角速度を遅くし、
もともと出力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し、運転者に与える肉
体的な負担を少なくできるのである。尚、第3図
において実線は小径側チエンギヤ2の、また鎖線
は大径側チエンギヤ3の回転角に対するギヤ径の
変化を示している。
又、以上の如く構成する前記各チエンギヤ2,
3の最大ギヤ径部分X1,X2と最小ギヤ径部分
Y1,Y2との長さ、即ち長軸と短軸との比は1.06〜
1.20:1とするのであるが、前記各チエンギヤ
2,3の常用回転数は異なり、例えば大径側チエ
ンギヤ3においては、通常70〜90rpmであるのに
対し小径側チエンギヤ2においては通常60〜
80rpmであり、また、上下死点近くのトルクはO
に近くなるため、最大・最小トルクの比は、同じ
仕事率においては早い回転数で用いられる大径側
チエンギヤ3の方が遅い回転数で用いられる小径
側チエンギヤ2に比較して小さくなることから、
前記小径側ギヤ2における長短軸比(X1:Y1
は、大径側ギヤ3における長短軸比(X2:Y2)よ
り大きくするのが好ましい。具体的には、前記小
径側チエンギヤ2の長短軸比(X1:Y1)は1.09:
1とし、大径側チエンギヤ3の長短軸比(X2
Y2)は1.06:1とするのが好ましい。
斯くすることにより、筋力を効率よく取り出す
ことができ、運転者の肉体的負担を少なくできる
のである。
以上説明した実施例のチエンギヤ2,3は、互
に直交する長軸と短軸とをもち、これら長軸及び
短軸を中心とする線対称の異なるギヤ径を形成し
た楕円形を用いたが、楕円形でなくともよいので
あつて、楕円形に近い非円形であればよい。又、
前記チエンギヤ2,3は2枚としたが3枚以上で
も同様に構成できる。
以上の如く本発明は、複数のチエンギヤを備え
たフロントチエンギヤ装置において、前記各チエ
ンギヤをそれぞれ楕円形に近い非円形として、前
記チエンギヤを、クランクアームに、前記チエン
ギヤの最大ギヤ径部分と該最大ギヤ径部分に対し
駆動回転方向後方の最小ギヤ径部分との2等分線
より前記クランクアームの駆動回転方向前方で、
かつ、前記最大ギヤ径部分より前記クランクアー
ムの駆動回転方向後方に前記クランクアームを位
置させて結合したから、ペダリングにおいて仕事
率を向上でき、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るのであつて、運
転者に与える負担を軽減し、ぎくしやく感のない
ペダリングが行なえるものである。
その上、複数用いる前記チエンギヤのうち、小
径側チエンギヤの最大ギヤ径部分を、大径側チエ
ンギヤの最大ギヤ径部分に対し、クランクの駆動
回転方向前方に変位させたのであるから、前記各
ギヤを用いるときの使用条件が異なつても、これ
ら各ギヤを、これら各ギヤがもつ特性を有効に利
用した用い方ができるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す1部省略側面
図、第2図はクランクアームの回転角と足のトル
クとの関係を示す説明図、第3図はチエンギヤの
回転角とギヤ径との関係を示す説明図である。 1…クランク、11,12…クランクアーム、
2…小径側チエンギヤ、3…大径側チエンギヤ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 クランク軸と一対のクランクアーム及び歯数
    の異なるチエンギヤとから成る自転車用フロント
    チエンギヤ装置であつて、前記各チエンギヤを、
    異なるギヤ径をもつた楕円形又は楕円形に近い非
    円形として、該チエンギヤを前記クランクアーム
    に、前記チエンギヤの最大ギヤ径部分と該最大ギ
    ヤ径部分に対し駆動回転方向後方の最小ギヤ径部
    分との2等分線より前記クランクアームの駆動回
    転方向前方で、かつ、前記最大ギヤ径部分より前
    記クランクアームの駆動回転方向後方に前記クラ
    ンクアームを位置させて結合すると共に、歯数の
    少ない小径側ギヤの最大ギヤ径部分を、歯数の多
    い大径側ギヤの最大ギヤ径部分に対し、前記クラ
    ンクアームの駆動回転方向前方に変位させたこと
    を特徴とする自転車用フロントチエンギヤ装置。 2 小径側ギヤの最大ギヤ径部分の、大径側ギヤ
    の最大ギヤ径部分に対する変位角を5〜15゜とし
    た特許請求の範囲第1項記載の自転車用フロント
    チエンギヤ装置。 3 小径側チエンギヤの最大ギヤ径部分と最小ギ
    ヤ径部分との長さの比を、大径側チエンギヤの最
    大ギヤ径部分と最小ギヤ径部分との長さの比より
    大きくした特許請求の範囲第1項又は第2項記載
    の自転車用フロントチエンギヤ装置。
JP17782882A 1982-06-01 1982-10-09 自転車用フロントチエンギヤ装置 Granted JPS5967189A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17782882A JPS5967189A (ja) 1982-10-09 1982-10-09 自転車用フロントチエンギヤ装置
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
JP17782882A JPS5967189A (ja) 1982-10-09 1982-10-09 自転車用フロントチエンギヤ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5967189A JPS5967189A (ja) 1984-04-16
JPS6243908B2 true JPS6243908B2 (ja) 1987-09-17

Family

ID=16037812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17782882A Granted JPS5967189A (ja) 1982-06-01 1982-10-09 自転車用フロントチエンギヤ装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5967189A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03102305U (ja) * 1990-02-08 1991-10-24

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03102305U (ja) * 1990-02-08 1991-10-24

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5967189A (ja) 1984-04-16

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