JPWO2011001732A1 - ペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車 - Google Patents
ペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2011001732A1 JPWO2011001732A1 JP2011520819A JP2011520819A JPWO2011001732A1 JP WO2011001732 A1 JPWO2011001732 A1 JP WO2011001732A1 JP 2011520819 A JP2011520819 A JP 2011520819A JP 2011520819 A JP2011520819 A JP 2011520819A JP WO2011001732 A1 JPWO2011001732 A1 JP WO2011001732A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- eccentric
- external gear
- rotor
- bicycle
- gear
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- 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
- B62M1/00—Rider propulsion of wheeled vehicles
- B62M1/36—Rider propulsion of wheeled vehicles with rotary cranks, e.g. with pedal cranks
-
- 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
- B62M3/00—Construction of cranks operated by hand or foot
- B62M3/06—Construction of cranks operated by hand or foot with elliptical or other non-circular rotary movement
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
- Retarders (AREA)
Abstract
踏み込み力を軽減しつつ、回転駆動力を効率良く伝達すること可能にする駆動力伝達機構を備えた自転車を提供することを課題とし、自転車の車体に回転自在に支持される回転シャフトと;回転シャフトの軸心に対して偏心した偏心輪であって、回転シャフトの軸心の回りに回転可能な偏心輪と;回転シャフトと同心の駆動輪であって、偏心輪の回転に伴い回転シャフトの軸心の回りに回転する駆動輪と;回転シャフトの軸心と同心で、自転車の車体に対して固定された固定外歯歯車と;回転シャフトの軸方向に沿った一方の側に固定外歯歯車と噛み合う内歯歯車を有し、他方の側に偏心輪を摺動回転自在に支持する軸受部を有するローターであって、固定外歯歯車の中心に対して偏心したローターと;ローターを回転させるクランク軸とを有するペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車を提供することによって上記の課題を解決する。
Description
本発明は、自転車に関するものであり、詳細には、ペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車に関するものである。
ペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車に関しては、踏み込み力の軽減や、伝達力の増大のための様々な提案が為されている。例えば、下記特許文献1においては、自転車ペダルのクランク軸と同心状に固着された内歯歯車と、クランク軸に回転自在に軸支された太陽歯車と、該太陽歯車と同径で、太陽歯車及び内歯歯車に噛合する遊星歯車を、自転車ペダルのクランクアームから該クランクアームの延長線に沿って延びる延長アームに回転自在に軸支させ、前記太陽歯車に前輪側スプロケットホイールを同軸に固着してなる自転車が開示されている。
特許文献1に開示された自転車によれば、太陽歯車と遊星歯車とが同径とされているので、ペダルを1回転させると、太陽歯車が4回転し、ギヤ比が4対1となり、従来に比べて増速することができるとされている。しかし、特許文献1に開示された自転車においては、内歯歯車と太陽歯車との間に踏み込み力を伝える遊星歯車が介在しているので、後輪を回転させる作用点がクランク軸側に寄っており、ペダルに加わる踏み込み力を太陽歯車に伝える腕の長さが短くなってしまう上に、内歯歯車と太陽歯車との間で摩擦抵抗が大きくなり、大きな踏み込み力を必要とするという欠点がある。
また、下記特許文献2においては、クランクアームの先端に内歯車を設け、この内歯車に噛み合って回転する外歯車を設け、この内歯車と外歯車のギヤ比を2対1に設定し、さらに、クランクアームの先端がクランクアームの回転中心となるクランク軸から前方に向き、かつ、前記内歯車のクランク軸から離れた側のギヤ部に前記外歯車が噛み合った状態で、ペダルの踏込面が上向きでほぼ水平姿勢となるように、ペダルを外歯車に固定することによって、少ない踏み込み力で大きな回転駆動力を得ようとする自転車が提案されている。
しかし、特許文献2に開示された自転車においては、クランクアームの先端に設けた内歯車の外周面よりもペダルが取り付けられた軸がクランク軸側に位置しているので、力の作用点から回転軸までの腕の長さが短くなるように構成されており、少ない踏み込み力で大きな回転駆動力を得ることはできないという不都合がある。
通常、自転車において、ペダルの踏み込み力を効率良く回転駆動力に変えるには、ペダルが取り付けられたクランクアームの長さによる「テコ作用」が大きく影響するものであるが、クランクアームの長さは、クランク軸と地面との距離による制約を受け、自在に長くすることができない。したがって、従来の自転車においては、踏み込み力を軽減しつつ、かつ、回転駆動力を効率良く伝達することは実現されていないというのが実状である。
特開平6−171574号公報
特開平9−301257号公報
本発明は、上記のような従来技術の欠点を解決するために為されたもので、踏み込み力を軽減しつつ、かつ、回転駆動力を効率良く伝達すること可能にするペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車を提供することを課題とするものである。
本発明者は、上記の課題を解決すべく、ロータリーエンジンで採用されている位相歯車機構に着目し、ロータリーエンジンにおけるローターに相当する部材をクランクアームを介して回転させ、その回転を偏心輪を介して自転車の回転シャフトに伝達すれば良いのではないかとの発想の下、試行錯誤を繰り返した結果、固定外歯歯車を自転車車体に対して固定し、この固定外歯歯車と噛み合うローター内歯歯車をクランクアームを介して回転させて、それにより偏心輪を回転させ、踏み込み力をスプロケット等の駆動輪に伝達することによって、踏み込み力を軽減しつつ、かつ、回転駆動力を効率良く伝達することができることを見出して本発明を完成した。
すなわち、本発明は、自転車の車体に回転自在に支持される回転シャフトと;前記回転シャフトの軸心に対して偏心した偏心輪であって、前記回転シャフトの軸心の回りに回転可能な偏心輪と;前記回転シャフトと同心の駆動輪であって、前記偏心輪の回転に伴い前記回転シャフトの軸心の回りに回転する駆動輪と;前記回転シャフトの軸心と同心で、自転車の車体に対して固定された固定外歯歯車と;前記回転シャフトの軸方向に沿った一方の側に前記固定外歯歯車と噛み合う内歯歯車を有し、他方の側に前記偏心輪を摺動回転自在に支持する軸受部を有するローターであって、前記固定外歯歯車の中心に対して偏心したローターと;前記ローターを回転させるクランク軸とを有する、ペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車を提供することによって上記の課題を解決するものである。
本発明のペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車においては、ペダルを踏み込むことによって、回転シャフトを直接回転させるのではなく、まずローターを回転させ、その回転によって偏心輪を介して回転シャフトを回転させるので、偏心輪における偏心軸からローターによる回転力の作用点までの距離を腕の長さとするモーメントを利用することができる。したがって、回転シャフトをクランクアームで直接回転させる場合に比べて、軽い踏み込み力で回転シャフト及び駆動輪を回転させることができる。
本発明のペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車は、その好ましい一態様において、前記偏心輪が前記回転シャフトに取り付けられており、前記固定外歯歯車が、中心部に前記回転シャフトの軸方向に貫通する貫通孔を有するとともに、前記クランク軸が、前記固定外歯歯車の前記貫通孔を貫通して、前記ローターの中心に取り付けられている。駆動力伝達機構をこのような構成とする場合には、クランクアームを介してクランク軸を回転させることによって、ローターがその内歯歯車を固定外歯歯車と噛み合わせながら固定外歯歯車の周囲を回転し、それに伴い、ローターの軸受部に摺動回転自在に支持されている偏心輪が回転シャフトの軸心の回りに回転して、駆動輪を回転させることができる。
本発明のペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車を上記のように構成する場合には、上記駆動輪が存在する側とは反対側にも、上記とほぼ同様の駆動力伝達機構を設け、左右両方のペダルの踏み込み力をスプロケット等の駆動輪の回転に利用することができる。すなわち、本発明のペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車は、その好ましい一態様において、駆動輪が存在する側には上記のような駆動力伝達機構を備えるとともに、駆動輪が存在する側とは反対側には、前記回転シャフトの軸心に対して偏心して前記回転シャフトに取り付けられた第2偏心輪と;第2偏心輪よりも車体内側の位置で、自転車の車体に対して固定された第2固定外歯歯車であって、回転シャフトの軸心と同心で、かつ、中心部に回転シャフトが貫通する貫通孔を有している第2固定外歯歯車と;第2固定外歯歯車と噛み合う内歯歯車を有するとともに、前記第2偏心輪を摺動回転自在に支持する軸受部を有する第2ローターであって、前記第2固定外歯歯車の中心に対して偏心した第2ローターと;前記第2ローターの中心に取り付けられたクランク軸を有しており、前記第2偏心輪の偏心方向が前記偏心輪の偏心方向に対して180度位相がずれている。
また、本発明のペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車は、その好ましい他の態様において、前記偏心輪が自転車の車体に対して固定された部材に回転可能に支持されており、前記固定外歯歯車が、中心部に前記回転シャフトの軸方向に貫通する貫通孔を有するとともに、前記クランク軸が、前記貫通孔を貫通して、前記回転シャフトと同軸に連結され、前記クランク軸と、前記ローターとが、オルダム継手機構によって連結されている。駆動力伝達機構をこのような構成とする場合には、クランク軸を回転させることによって、ローターがその内歯歯車を固定外歯歯車と噛み合わせながら固定外歯歯車の周囲を回転し、それに伴い、ローターの軸受部に摺動回転自在に支持されている偏心輪が回転して駆動輪を回転させるという点では、先の駆動力伝達機構と同じであるが、クランク軸の回転はオルダム継手機構によってローターに伝達されるので、ローターが固定外歯歯車の周囲を回転移動しても、クランク軸はその軸心を移動させることがない。このため、クランク軸を回転シャフトと同軸に連結して、駆動力伝達機構をシンプルに構成することができる。
本発明のペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車においては、固定外歯歯車とローターが有する内歯歯車のギヤ比は2:3であるのが望ましい。外歯歯車と内歯歯車のギヤ比が2:3である場合には、ローターが1回転すると、ローターの軸受に摺動回転自在に支持されている偏心輪は3回転するので、クランクアームによる回転を増速して回転軸及び駆動輪に伝達することができるので、回転駆動力を効率良く駆動輪に伝達することができる。
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明が図示のものに限られないことは勿論である。
図1は、本発明のペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車の一例を示す側面図である。図1において、1は本発明のペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転であり、2はスプロケットやプーリー等の駆動輪、3は駆動輪2の回転力を後輪に伝達するチェーン又はベルト等の伝動帯である。4はペダル、5はクランクアーム、6は固定外歯歯車であり、固定部材7a、7bを介して、自転車1の車体8に固定されている。9は、固定外歯歯車6と噛み合う内歯歯車を有するローターである。
図2は、図1における駆動力伝達機構の要部を拡大して示す部分断面平面図であり、図1におけると同じ部材には同じ符号を付してある。図2において、10は回転シャフト、11はボトムブラケット、12はベアリングであり、ベアリング12によって、回転シャフト10は、ボトムブラケット11内に回転自在に支持されている。まず、図2において車体8の右側、すなわち自転車1の進行方向に向かって右側の駆動力伝達機構について説明するに、回転シャフト10の右側延長部には、回転シャフト10の軸心に対して偏心して偏心輪13が取り付けられている。
スプロケット等の駆動輪2も、回転シャフト10の右側延長部に固定されており、回転シャフト10の回転とともに、駆動輪2も回転する。駆動輪2は、回転シャフト10に固定する代わりに、偏心輪13に固定しても良く、また、回転シャフト10と偏心輪13の双方に固定しても良い。
ローター9は、車体8に近い側に、ベアリング12を介して偏心輪13を摺動回転自在に支持する軸受部を有しており、車体8から遠い側には、固定外歯歯車6の外歯歯車と噛み合う内歯歯車9gを有している。6gは固定外歯歯車6の外歯歯車を表し、図2に示す状態では、自転車1の進行方向前方部分の内歯歯車9gと外歯歯車6gとが噛み合った状態にあり、進行方向後方部分では、両者は離れた状態にある。なお、ローター9の中心は、固定外歯歯車6の中心に対して偏心している。
8a、8bは、固定部材7a、7bを車体8に対して支持する支持柱である。固定外歯歯車6は、回転シャフト10の軸方向の延長線上の位置において、固定部材7a、7b及び支持柱8a、8bを介して車体8に対して固定されている。固定外歯歯車6の中心は、回転シャフト10の軸心と一致しており、回転シャフト10と固定外歯歯車6とは同心である。6aは、固定外歯歯車6の中心部を回転シャフト10の軸方向に貫通する貫通孔である。
14はクランク軸であり、クランク軸14は固定外歯歯車6の貫通孔6aを貫通し、その一方端は、ローター9の中心にローター9と同心に固定され、他方端は、クランクアーム5の基端部に固定されている。クランクアーム5の先端部には、ペダル4が取り付けられているか、取り付け可能とされていることはいうまでもない。
図2において車体8の左側、すなわち自転車1の進行方向に向かって左側の駆動力伝達機構も、右側のものと基本点には同じであるが、駆動輪2を設ける必要がない分、構造が簡単になっている。すなわち、回転シャフト10の左側の延長部には、まず、第2固定外歯歯車62が、固定部材15を介して、車体2のボトムブラケット11に対して固定されている。第2固定外歯歯車62の中心は、回転シャフト10の軸心と一致しており、両者は同心である。第2固定外歯歯車62には、右側の固定外歯歯車6と同様に、中心部に貫通孔62aが設けられており、回転シャフト10がこの貫通孔62aを貫通して、さらに左側へと延びている。62aは第2固定外歯歯車62の外歯歯車である。
回転シャフト10の第2固定外歯歯車62よりも左側の延長部には、第2偏心輪132が回転シャフト10の軸心に対して偏心して取り付けられている。92は第2ローターである。第2ローター92は、右側のローター9と同様に、第2固定外歯歯車62の中心に対して偏心しており、第2偏心輪132をベアリング12を介して摺動回転自在に支持する軸受部を左側に、第2固定外歯歯車62と噛み合う内歯歯車92gを右側に有している。なお、図2に示すとおり、第2偏心輪132の偏心方向は、右側の偏心輪13の偏心方向と180度位相がずれており、図2の左側に示す状態では、右側とは反対に、自転車1の進行方向後方部分の内歯歯車92gと外歯歯車62gとが噛み合った状態にあり、進行方向前方部分では、両者は離れた状態にある。
142は第2クランク軸であり、第2クランク軸142は、その一方端は、第2ローター92の中心に第2ローター92と同心に固定され、他方端は、第2クランクアーム52の基端部に固定されている。第2クランクアーム52の先端部には、ペダル4が取り付けられているか、取り付け可能とされていることはいうまでもない。
図3は図2におけるX−X’断面図である。図3に示すとおり、ローター9の内歯歯車9gは、固定外歯歯車6の外歯歯車6gよりも大径で、内歯歯車9gの方が外歯歯車6gよりも歯数が多い。そのため、内歯歯車9gと外歯歯車6gとは、その一部で噛み合うものの、他の部分では離れている。外歯歯車6gと内歯歯車9gとの歯数の比、すなわち、ギヤ比に特に制限はないが、整数比であるのが望ましく、好ましくは、外歯歯車6gと内歯歯車9gとのギヤ比は2:3とするのが良い。外歯歯車6gと内歯歯車9gとのギヤ比が2:3である場合には、ローター9が内歯歯車9gを外歯歯車6gと噛み合わせながら、外歯歯車6gの周囲を1回転する間に、偏心輪13は3回転することになり、増速割合が適当となるので好ましい。なお、位相歯車機構におけるギヤ比と回転数との関係については、例えば、GP企画センター編、「マツダ・ロータリーエンジンの歴史」、株式会社グランプリ出版、2003年2月10日初版発行、28〜36頁、44頁に詳述されている。
図4は図2におけるY−Y’断面図である。10cは回転シャフト10の軸心、13cは偏心輪13の中心であり、偏心輪13が固定されている回転シャフト10の軸心10cは、偏心輪13の中心13cから、図中eで示す長さだけ偏心している。
次に、図5〜図8を用いて、本例のペダル踏み込み型駆動力伝達機構の動作を説明する。図5〜図8において、各図の(a)は、ペダル4を踏み込んでクランクアーム5を介してクランク軸14を回転させることによって、ローター9が、その内歯歯車9gを固定外歯歯車6の外歯歯車6gと噛み合わせながら、固定外歯歯車6の周囲を回転するローター9の運動を示しており、各図の(b)は、そのときの偏心輪13の運動を、各図の(c)は、そのときの回転シャフト10の運動を示している。なお、便宜上、内歯歯車9g及び外歯歯車9gは示していない。
図5〜図8に示すとおり、ローター9が固定外歯歯車6の周囲を回転すると、それに伴い、ローター9の軸受部に摺動回転自在に支持されている偏心輪13は、偏心軸、すなわち、回転シャフト10の軸心10cを中心に図中矢印方向に回転し、その結果、偏心輪13が固定されている回転シャフト10も図中矢印方向に回転する。このとき各図(b)に示すように、偏心輪13の回転の中心、すなわち、回転シャフト10の軸心10cは、偏心輪13の中心13cから前述した距離eだけ偏心しているので、ローター9によって偏心輪13に加えられる回転力は、軸心10cから中心13cをとおって偏心輪13の外周までの距離を腕の長さとするモーメントとなって回転シャフト10に効率良く伝達されることになる。このため、踏み込み力を軽減しつつ、回転シャフト10を回転させ、駆動輪2を回転させて、自転車1を進行させることが可能となる。
また、前述したとおり、外歯歯車6gと内歯歯車9gとのギヤ比が2:3である場合には、ローター9が固定外歯歯車6の周囲を1回転する間に、偏心輪13は3回転することになるので、クランク軸14の回転に比して、回転シャフト10の回転数は3倍に増速され、効率良く駆動輪2を回転させることが可能であり、自転車1を高速で進行させることができる。
図2の車体8よりも左側、すなわち、自転車1の進行方向左側の駆動力伝達機構の動作も、図5〜図8に基づいて説明した右側のものと同じであるが、第2偏心輪132の偏心方向は、偏心輪13の偏心方向と180度位相がずれている。これにより、左右の脚でペダル4を踏み込み、クランクアーム5及び第2クランクアーム52を介して、クランク軸14及び第2クランク軸142、さらには、ローター9及び第2ローター92を180度の位相差で回転させて、両脚の踏み込み力でもって、駆動輪2を回転させ、自転車1を進行させることができる。
なお、以上の例では、自転車1の進行方向右側、すなわち、駆動輪2が存在する側における固定外歯歯車6は、支持柱8a、8b及び固定部材7a、7bによって車体8に固定されているが、固定外歯歯車6を車体8に対して固定する方法は、これに限られない。例えば、自転車1が駆動輪2及び伝動帯3の周囲にチェーンカバーを有している場合には、固定外歯歯車6をこのチェーンカバーに固定することによって、車体8に対して固定するようにしても良い。
図9は、駆動力伝達機構の他の一例を示す部分断面平面図である。本例の駆動力伝達機構においては、固定外歯歯車6は、円筒形の支持部材16の一方端に取り付けられている。支持部材16の他方端はボトムブラケット11に取り付けられているので、固定外歯歯車6は、自転車1の車体8に対して固定されていることになる。支持部材16は、ボトムブラケット11を介さずに、車体8に直接取り付けるようにしても良い。偏心輪13は、支持部材16の周囲にベアリング12を介して回転自在に支持されている。円筒形の支持部材16は、回転シャフト10と同軸であるので、偏心輪13は回転シャフト10の軸心の回りに回転可能である。なお、支持部材16の形状は円筒形に限られない。支持部材16は、固定外歯歯車6を車体8に対して固定することができる限り、どのような形状を有していても良く、例えば、断面が三角形、四角形、五角形、六角形、楕円形等の筒状の部材であっても良いし、単に、固定外歯歯車6と車体8又はボトムブラケット11とを連結する複数本の棒状部材であっても良い。
偏心輪13の周辺部には、駆動輪2が、ボルトナット等の固定具17によって、取り付けられており、駆動輪2は、偏心輪13の回転に伴って、回転シャフト10の軸心の回りに回転する。なお、本例において、駆動輪2は、偏心輪13に直接取り付けられているが、回転シャフト10の軸心の回りに回転する他の部材を偏心輪13に取り付け、その他の部材に駆動輪2を取り付けるようにしても良い。
固定外歯歯車6の中心部には、回転シャフト10の軸方向に貫通する貫通孔6aが設けられており、クランク軸14は、この貫通孔6aを貫通して、回転シャフト10と同軸に連結されている。18は、ローター9の端部に設けられた凸部、19は中間節、20は駆動板、21は駆動板20をクランク軸14に固定する固定部材であり、凸部18、中間節19、及び駆動板20によってオルダム継手機構21を構成している。クランク軸14とローター9とは、このオルダム継手機構21によって連結されており、クランク軸14の回転はオルダム継手機構21を介してローター9に伝達される。
図10は、図9のX−X’断面図である。10cは回転シャフト10の軸心であるとともにクランク軸14の軸心であり、13cは偏心輪13の中心である。図に示すとおり、偏心輪13の中心13cは、回転シャフト10の軸心10cから、図中eで示す長さだけ偏心している。このため、先に挙げた例におけると同様に、ローター9によって偏心輪13に加えられる回転力は、軸心10cから中心13cをとおって偏心輪13の外周までの距離を腕の長さとするモーメントとなって駆動輪2に効率良く伝達されることになる。このため、踏み込み力を軽減しつつ、駆動輪2を回転させて、自転車1を進行させることが可能となる。
図11は、図9のY−Y’断面図である。図11に示すとおり、ローター9の内歯歯車9gは、固定外歯歯車6の外歯歯車6gよりも大径で、内歯歯車9gの方が外歯歯車6gよりも歯数が多い。そのため、内歯歯車9gと外歯歯車6gとは、その一部で噛み合うものの、他の部分では離れている。本例の駆動力伝達機構においても、外歯歯車6gと内歯歯車9gとの歯数の比、すなわち、ギヤ比に特に制限はないが、整数比であるのが望ましく、好ましくは、外歯歯車6gと内歯歯車9gとのギヤ比は2:3とするのが良い。外歯歯車6gと内歯歯車9gとのギヤ比が2:3である場合には、ローター9が内歯歯車9gを外歯歯車6gと噛み合わせながら、外歯歯車6gの周囲を1回転する間に、偏心輪13は3回転することになり、増速割合が適当となるので好ましい。
図12は、オルダム継手機構21の分解図である。図に示すとおり、ローター9の端部には、凸部18、18が互いに180度の間隔をあけて設けられており、中間節19の一方の側には、凸部18、18と対向する位置に、溝19a、19aが互いに180度の間隔をあけて設けられている。中間節19の反対側には、溝19b、19bが同じく180度の間隔をあけて設けられているが、その位置は、溝19a、19aと90度ずれている。また、駆動板20には、溝19b、19bと対向する位置に、凸部20a、20aが互いに180度の間隔をあけて設けられている。
オルダム継手機構21は、ローター9の凸部18、18を中間節19の溝19a、19aと嵌合させ、駆動板20の凸部20a、20aを中間節19の溝19b、19bと嵌合させることによって組み立てられる。凸部18、18、及び、凸部20a、20aは、それぞれ、溝19a、19a、及び溝19b、19b内を摺動移動自在であるので、回転時にローター9が駆動板20に対して、溝19a、19aを結ぶ方向、及び、それとは90度ずれた溝19b、19bを結ぶ方向のいずれの方向に移動しても、その移動は凸部18、18、及び20a、20aが、それぞれ溝19a、19a内、及び溝19b、19b内を摺動移動することによって吸収され、駆動板20の中心20cは移動しない。クランク軸14は、固定部材22によって、駆動板20の中心20cを貫通して、駆動板20と固定されているので、クランク軸14の中心も移動しない。
このように、オルダム継手機構21を介してクランク軸14とローター9とを連結することにより、クランク軸14を回転させてローター9をその内歯歯車9gを外歯歯車6gと噛み合わせながら固定外歯歯車6の周囲を回転移動させても、クランク軸14は移動することがないので、クランク軸14を回転シャフト10と同軸に連結することが可能となり、駆動力伝達機構の構造が簡単になるという利点が得られる。また、クランク軸14を回転シャフト10と同軸に連結することができるので、駆動輪2が存在する側とは反対側のクランク軸14の回転力も、回転シャフト10を介して、合わせてローター9の回転、つまりは、駆動輪2の回転に利用することができるので、両足でペダルを漕ぐ自転車の利点を最大限に生かすことができるというメリットがある。さらには、クランク軸14を回転シャフト10と同軸に連結することができるので、従来の自転車の駆動機構に大幅な変更を加えることなく、本発明のペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車とすることが可能である。
なお、ローター9に設けられる凸部18、18を溝とし、中間節19に設けられる溝19a、19aを凸部としても良く、同様に、中間節19に設けられる溝19b、19bを凸部とし、駆動板20に設けられる凸部20a、20aを溝としても良い。また、凸部18、18及び20a、20aと溝19a、19a及び19b、19bの一方又は双方に、例えば、ドライベアリング、フラットローラーベアリングを設けるか、油含浸軸受とすることによって、凸部18、18及び20a、20aと溝19a、19a及び19b、19bとの摺動性を高めて摩擦を低減するようにしても良い。
次に、図13〜図15を用いて、本例のペダル踏み込み型駆動力伝達機構の動作を説明する。図13〜図15において、各図の(a)は、ペダル4を踏み込んでクランク軸14を回転させることによって、オルダム継手機構21を介してローター9を回転させ、ローター9が、その内歯歯車9gを固定外歯歯車6の外歯歯車6gと噛み合わせながら、固定外歯歯車6の周囲を回転するローター9の運動を示しており、各図の(b)は、そのときの偏心輪13と、偏心輪13とともに回転する駆動輪2の運動を示している。
図13〜図15に示すとおり、ローター9が固定外歯歯車6の周囲を回転すると、それに伴い、ローター9の軸受部に摺動回転自在に支持されている偏心輪13は、偏心軸、すなわち、クランク軸14及び回転シャフト10の軸心10cを中心に図中矢印方向に回転し、その結果、偏心輪13に固定されている駆動輪2も図中矢印方向に回転する。このとき各図(b)に示すように、偏心輪13の回転の中心、すなわち、クランク軸14及び回転シャフト10の軸心10cは、偏心輪13の中心13cから前述した距離eだけ偏心しているので、ローター9によって偏心輪13に加えられる回転力は、軸心10cから中心13cをとおって偏心輪13の外周までの距離を腕の長さとするモーメントとなって駆動輪2に効率良く伝達されることになる。このため、踏み込み力を軽減しつつ、駆動輪2を回転させて、自転車1を進行させることが可能となる。
また、前述したとおり、外歯歯車6gと内歯歯車9gとのギヤ比が2:3である場合には、ローター9が固定外歯歯車6の周囲を1回転する間に、偏心輪13は3回転することになるので、クランク軸14の回転に比して、回転シャフト10又は駆動輪2の回転数は3倍に増速され、効率良く駆動輪2を回転させることが可能であり、自転車1を高速で進行させることができるという利点が得られる。このように、本発明のペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車においては、外歯歯車6gと内歯歯車9gとのギヤ比にもよるが、クランク軸14の回転数に比して駆動輪2の回転数が増速されるので、従来の自転車よりも駆動輪2の径を小さくし、逆に、駆動輪2と伝動帯3で結ばれる従動輪の径を大きくして、ペダル4の踏み込みに必要な力を軽減することができる。前記のようにしてペダル4の踏み込みに必要な力を軽減しても、本発明の自転車においては、駆動輪2の回転数はクランク軸14の回転数に比して増速されるので、従来の自転車に劣らない速度で自転車を進行させることができるという利点が得られる。因みに、駆動輪2の径を小さくすることは、駆動輪2がスプロケットである場合には、その径を小さくして歯数を減らすことに相当し、前記従動輪の径を大きくすることは、前記従動輪がスプロケットである場合には、その径を大きくして歯数を増やすことに相当する。
本発明のペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車によれば、踏み込み力を軽減しつつ、かつ、クランク軸の回転を増速して駆動輪に伝達することができ、回転駆動力を効率良く伝達することができる。したがって、本発明のペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車によれば、軽い踏み込み力で効率良く自転車を進行させることができ、脚力が十分でない利用者であっても自転車利用が容易なものとなるという利点が得られる。また、本発明のペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車においては、踏み込み力の伝達効率が高いので、発進時や登坂路の負担軽減はもとより、長時間、長距離走行が可能となり、自転車の利用機会、利用範囲、利用者層の拡大がもたらされる。したがって、本発明が当該産業分野に与える影響には実に多大のものがある。
1 自転車
2 駆動輪
3 伝動帯
4 ペダル
5、52 クランクアーム
6、62 固定外歯歯車
6a、62a 貫通孔
6g、62g 外歯歯車
7a、7b 固定部材
8 車体
8a、8b 支持柱
9、92 ローター
9g、92g 内歯歯車
10 回転シャフト
10c 回転シャフトの軸心
11 ボトムブラケット
12 ベアリング
13、132 偏心輪
13c 偏心輪の中心
14、142 クランク軸
15 固定部材
16 支持部材
17 固定具
18 凸部
19 中間節
19a、19b 溝
20 駆動板
20a 凸部
21 オルダム継手機構
22 固定部材
e 偏心距離
2 駆動輪
3 伝動帯
4 ペダル
5、52 クランクアーム
6、62 固定外歯歯車
6a、62a 貫通孔
6g、62g 外歯歯車
7a、7b 固定部材
8 車体
8a、8b 支持柱
9、92 ローター
9g、92g 内歯歯車
10 回転シャフト
10c 回転シャフトの軸心
11 ボトムブラケット
12 ベアリング
13、132 偏心輪
13c 偏心輪の中心
14、142 クランク軸
15 固定部材
16 支持部材
17 固定具
18 凸部
19 中間節
19a、19b 溝
20 駆動板
20a 凸部
21 オルダム継手機構
22 固定部材
e 偏心距離
Claims (6)
- 自転車の車体に回転自在に支持される回転シャフトと;前記回転シャフトの軸心に対して偏心した偏心輪であって、前記回転シャフトの軸心の回りに回転可能な偏心輪と;前記回転シャフトと同心の駆動輪であって、前記偏心輪の回転に伴い前記回転シャフトの軸心の回りに回転する駆動輪と;前記回転シャフトの軸心と同心で、自転車の車体に対して固定された固定外歯歯車と;前記回転シャフトの軸方向に沿った一方の側に前記固定外歯歯車と噛み合う内歯歯車を有し、他方の側に前記偏心輪を摺動回転自在に支持する軸受部を有するローターであって、前記固定外歯歯車の中心に対して偏心したローターと;前記ローターを回転させるクランク軸とを有する、ペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車。
- 前記偏心輪が前記回転シャフトに取り付けられており、前記固定外歯歯車が、中心部に前記回転シャフトの軸方向に貫通する貫通孔を有するとともに、前記クランク軸が、前記固定外歯歯車の前記貫通孔を貫通して、前記ローターの中心に取り付けられている請求の範囲第1項記載のペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車。
- 前記固定外歯歯車と前記ローターが有する内歯歯車のギヤ比が2:3である請求の範囲第1項又は第2項記載のペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車。
- 前記回転シャフトの自転車の車体を挟んで前記駆動輪が存在する側とは反対側に、前記回転シャフトの軸心に対して偏心して前記回転シャフトに取り付けられた第2偏心輪と;第2偏心輪よりも車体内側の位置で、自転車の車体に対して固定された第2固定外歯歯車であって、回転シャフトの軸心と同心で、かつ、中心部に回転シャフトが貫通する貫通孔を有している第2固定外歯歯車と;第2固定外歯歯車と噛み合う内歯歯車を有するとともに、前記第2偏心輪を摺動回転自在に支持する軸受部を有する第2ローターであって、前記第2固定外歯歯車の中心に対して偏心した第2ローターと;前記第2ローターの中心に取り付けられたクランク軸を有し、前記第2偏心輪の偏心方向が前記偏心輪の偏心方向に対して180度位相がずれている請求の範囲第2項は第3項記載のペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車。
- 前記第2固定外歯歯車と前記第2ローターが有する内歯歯車のギヤ比が2:3である請求の範囲第4項記載のペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車。
- 前記偏心輪が自転車の車体に対して固定された部材に回転可能に支持されており、前記固定外歯歯車が、中心部に前記回転シャフトの軸方向に貫通する貫通孔を有するとともに、前記クランク軸が、前記貫通孔を貫通して、前記回転シャフトと同軸に連結され、前記クランク軸と、前記ローターとが、オルダム継手機構によって連結されている請求の範囲第1項記載のペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009154409 | 2009-06-29 | ||
JP2009154409 | 2009-06-29 | ||
JP2010047600 | 2010-03-04 | ||
JP2010047600 | 2010-03-04 | ||
PCT/JP2010/056740 WO2011001732A1 (ja) | 2009-06-29 | 2010-04-15 | ペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2011001732A1 true JPWO2011001732A1 (ja) | 2012-12-13 |
Family
ID=43410816
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011520819A Pending JPWO2011001732A1 (ja) | 2009-06-29 | 2010-04-15 | ペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPWO2011001732A1 (ja) |
TW (1) | TW201109232A (ja) |
WO (1) | WO2011001732A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN202011460U (zh) * | 2011-04-28 | 2011-10-19 | 李建和 | 一种变速踏板车 |
JP5021851B1 (ja) * | 2012-01-13 | 2012-09-12 | 克巳 戸上 | ペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車 |
RU2569075C1 (ru) * | 2014-07-09 | 2015-11-20 | Юрий Фёдорович Ващенко | Каретка велосипедная |
CN105667691B (zh) * | 2016-01-13 | 2018-05-25 | 魏恒德 | 一种自行车驱动系统 |
CN105923100B (zh) * | 2016-04-14 | 2019-03-29 | 黄铃华 | 直立骑行自行车传动装置 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54169360U (ja) * | 1978-05-19 | 1979-11-29 | ||
JPH09301257A (ja) * | 1996-03-12 | 1997-11-25 | Hirotake Matsuura | ペダル踏込み力を軽減した自転車 |
JP2006064175A (ja) * | 2004-07-26 | 2006-03-09 | Yoshiyuki Nakaza | 動力伝達機構及び自転車用駆動装置 |
-
2010
- 2010-04-15 WO PCT/JP2010/056740 patent/WO2011001732A1/ja active Application Filing
- 2010-04-15 JP JP2011520819A patent/JPWO2011001732A1/ja active Pending
- 2010-04-29 TW TW99113671A patent/TW201109232A/zh unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW201109232A (en) | 2011-03-16 |
WO2011001732A1 (ja) | 2011-01-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2011001732A1 (ja) | ペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車 | |
EP1620307B1 (en) | Power transmission apparatus for bicycle | |
KR100921178B1 (ko) | 자전거의 동력전달장치 | |
JP2022502314A (ja) | 実効梃子長を周期的に変えるクランク駆動器 | |
JP2011225214A (ja) | 自転車 | |
JP2019524528A (ja) | 自転車トランスミッション用歯車 | |
JP6116127B2 (ja) | 周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム | |
KR100953156B1 (ko) | 구동력 증대용 자전거 | |
WO2013105434A1 (ja) | ペダル踏み込み型駆動力伝達機構を備えた自転車 | |
JP2007205396A (ja) | トルク伝達構造 | |
JP2022510243A (ja) | 回転力を増加させるためのクランク可変速ギア装置 | |
JP2021535856A (ja) | 自転車駆動装置 | |
JP2008201397A (ja) | 自転車のクランクギヤ構造 | |
EP4032794B1 (en) | Effort-saving crank structure and crank assembly of a bicycle | |
KR101029316B1 (ko) | 허브타입의 무단변속장치 | |
KR20120135843A (ko) | 허브타입의 무단변속장치 | |
KR101327332B1 (ko) | 허브타입의 무단변속장치 | |
WO2022075374A1 (ja) | ペダル動力伝達装置 | |
CN218258573U (zh) | 自行车的前变速装置 | |
KR102251943B1 (ko) | 회전력을 증가시키기 위한 크랭크 가변속 기어장치 | |
JP2008143420A (ja) | 自転車の駆動機構 | |
KR102060914B1 (ko) | 반원 궤적의 가변식 페달장치를 구비한 자전거 | |
JPH1035573A (ja) | 自転車等のクランク機構 | |
JP4119953B2 (ja) | 自転車用回転動力伝達装置 | |
KR100373068B1 (ko) | 자전거용 구동장치 |