WO2005009832A1 - クランクペダル装置及びそれを備えた乗り物 - Google Patents

Abstract

駆動力(踏み込み力)を効率よく回転運動のエネルギに変換すると共に、安全走行に有利で、小型軽量、構造簡単なクランク装置、乗り物、乗り物用クランクペダル装置。【解決手段】各クランク腕に回転自在に設けられて内転する一対の内転歯車、上記各内転歯車を遊星歯車的に自転しながら転動(公転)せしめるように噛合させる一対の固定歯車、これらの固定歯車側に設けられた一対のガイド手段、これらのガイド手段に案内されて上死点と下死点との間を往復運動するように設けた駆動力を入力するための一対の入力部材、これら入力部材と上記各内転歯車との間に介装され、上記内転歯車が上死点またはその近傍にあるとき、上記入力部材に加えられた駆動力が、上記各内転歯車に回転モーメントが生じるように伝達されて上記各クランク腕を回転させる。

Description

明細書

クランクぺダノレ装置及ぴそれを備えた乗り物,

技術分野

本発明は、 入力手段 （ペダル装置） の上下方向への往復運動を回転運動 に変換することにより、 入力手段に負荷される駆動力 (踏み込み力) を効 率よく回転運動のエネルギに変換するようにしたクランク装置、 それを備 えた乗り物、 乗り物用クランクペダル装置、 及び乗リ物に関するものであ る。 背景技術

通常、 自転車に設けられたクランクペダル装置にあっては、 ペダルを 下死点に向かって踏み込む回転運動により、 クランク腕を介してクランク 軸をそのまま回転させ、 クランク軸に一体固定したスプロケッ卜に巻き掛 けたチェーンを介して後輪のスプロケットを回転することにより、後輪が 駆動されるようにしている。 しかし、 ペダルを踏み込んでクランク軸に回 転運動を与えるときに、体重を左右交互に移動させてペダルを踏み込むた め、 ハンドルがふらつきやすく、 不安定な走行を余儀なくされると共に、 クランク装置の動力伝達効率を損ねてしまう。

そこで、 従来、 上記のような不具合を解消する技術として、 例えば、 実 公平 2— 4 4 6 2 8号公報に示したような技術が知られている。 この公報 に記載された自転車では、 クランク軸を廃止する代わりに、 左右に上下一 対のスプロケットを配置し、 これら左右に設けた上下一対のスプロケッ卜 間に一対のチェーンを巻き掛けし、左右のペダルをチェーンの張り側区間 において互いに係脱するように一本のロープを介して連結している。 これ により、 左ペダルを上から下方向に踏み込むときには、 左ペダルは左チェ 一ンに係合して一体に左スプロケッ卜を回転させる一方、右ペダルはロー プから作用する懸垂力により右チェーンから解脱して上方移動をするだ けである。 次いで、 右ペダルを下に踏み込むことで、 右ペダルが右チェ一 ンに係合して右チ I—ンを回転させ、右スプロケッ卜が同期して回転駆動 される。 このとき、 左ペダルはロープで懸垂されながら左チェーンとの係 合を切り離された状態で上方に移動していく。 このように、 クランク機構 を廃することで、 ペダルを回転運動させることなく、 左右のペダルの踏み 込み動作を直線運動して繰り返すことにより、 後輪に駆動力を伝達し、 走 行できるようになっているものである。

しかしながら、 上記自転車では、 クランク機構を廃してはいるものの、 上から下方向への直線運動によリ車体の左右に配置した 4個のスプロケ ット、 2個のチェーン、 左右のペダルを結合するロープ、 左右のペダルを チェーンから係脱するための機構などを必要とするため、構造が複雑とな リ、 ひいては車体重量が大幅に増大してしまうといった問題があった。 本 発明は、 かかる問題点を解消することを目的として工夫されたもので、 入 力手段 （ペダル装置） の上下方向への往復運動を回転運動に変換すること により、 入力手段に負荷される駆動力 （踏み込み力） を効率よく回転運動 のエネルギに変換するようにしたクランク装置、 それを備えた乗り物、 乗 リ物用クランクペダル装置、 及び乗り物を提供することを目的 （課題） と するものである。 発明の開示

本発明は、 上記問題を解決するために工夫されたものであり、 次のよ うな手段を講ずることとした。 すなわち、 請求項 1記載の発明において は、 固定部材に軸受け部を介して回転自在に設けられたクランク軸、 こ のクランク軸両側に屈曲して伸びる各クランク腕、 これらのクランク腕 に回転自在に設けられて内転する一対の内転歯車、 上記固定部材側に設 けられ、 上記各内転歯車を遊星歯車的に自転しながら転動 （公転） せし めるように嚙合させる一対の固定歯車、 これらの固定歯車側に設けられ た一対のガイ ド手段、 これらのガイド手段に案内されて上死点と下死点 との間を往復運動するように設けた駆動力を入力するための一対の入力 部材、 これら入力部材と上記各内転歯車との間に介装され、 上記内転歯 車が上死点またはその近傍にあるとき、 上記入力部材に加えられた駆動 力が、 上記各内転歯車に伝達されて上記各クランク腕を回転させる一対 の駆動力伝達手段、 および上記クランク軸に設けられ、 上記駆動力を外 部へ取リ出す駆動力取り出し手段を具備したことを特徴とする。

なお、 本発明においては、 歯車とは嚙み合わせ接触により動力を伝達す る機能を有する部材の意味で使用するものとし、 スプロケッ卜、 歯付きべ ルト等の部材を含むものとする。

このような構成を採ることにより、 本発明においては、 一方の入力部材 に上から下方向への押さえ込む （踏み込む） 駆動力を作用 （負荷） させる と、 その入力部材はガイド手段に案内されて移動する。 すなわち、 一方側 にある入力部材が上死点またはその近傍にあるとき、他方側にある入力部 材は下死点またはその近傍にある。 そして、 一方側にある入力部材が上死 点またはその近傍にあるときに、 一方側の入力部材に駆動力を作用させる と、 その.駆動力は駆動力伝達手段を介して内転歯車に伝達される。 これに より、 一方側にある入力部材は、 上死点またはその近傍から下死点または その近傍に向かって移動する。

なお、 他方側の入力部材は、 他方側に設けられた駆動力伝達手段を介して 下死点またはその近傍から上死点またはその近傍に向かって移動する。 つ まり、 一方側の入力部材に駆動力を作用させると、 入力部材はガイド手段 に案内されながら移動する。 このとき、 これに応じて上死点またはその近 傍にある内転歯車には、駆動力伝達手段を介して駆動力による回転モーメ ン卜が生じて内転する。

これにより、 内転歯車は、 固定歯車に嚙合しながらクランク軸心を中心 にして遊星歯車的に転がり運動 （公転運動） をし、 かつ、 内転歯車自身も クランク腕を中心として自転する。 内転歯車は、 自転しながら公転するこ とで、 入力部材の直線的なあるいは曲線的な往復運動が、 クランク腕に回 転円運動として変換される。 このように、 一対の入力部材を交互に直線的 あるいは曲線的な往復運動を与えることにより、 その回転運動による駆動 力は、 クランク軸に設けられた駆動力取リ出し手段から外部に取り出され る。 このため、 入力部材に加えられた駆動力は、 内転歯車が上死点または その近傍にあるときでも、 内転歯車に作用する回転モーメントにより、 上 死点またはその近傍で内転歯車、 すなわち入力部材が思案することなくガ ィド手段に沿って運動することができ、 円滑、 且つ、 効率的に回転運動に 変換され、 エネルギ損失を抑制できるクランク装置を得ることができるよ つ なる。

また、 駆動力取り出し手段を、 例えば、 スプロケッ卜とそれに係合する チェーンや、 プーリィとそれに係合するベルトといった巻き掛けリンク機 構でなく、 ベベルギヤとドライブシャフトでなるシャフ卜駆動方式による システムで形成することも可能であり、 そうした場合には、 巻き掛けリン ク機構の遊びやたるみが発生しないので、 ペダルに加えられた回転力を無 駄にすることなく効率よく後輪に伝達することができ、 ひいてはエネルギ 伝達効率を向上できるようになる。

次に、 請求項 2記載の発明について説明する。 本発明の構成も、 その基 本的な点は、 上記請求項 1記載のものと同じであるが、 その特徴とすると ころは、 上記構成に加えて、 請求項 2記載の発明は、 上記各内転歯車と上 記各固定歯車との歯数比を、上記内転歯車が上記固定歯車を転動して 1周 するときに 1回転する関係をなすように形成されたことを特徴とする。 このような構成を採ることにより、 本発明のものにおいては、 上記請求 項 1記載のものに加えて、 更に、 次のような作用を呈することとなる。 す なわち、 一方の内転歯車と、 他方の内転歯車とは、 側面から視た状態で、 常時互いに固定歯車の中心点あるいはその近傍において外接する関係位 置にくるようにレイアウトされている。 このため、 各内転歯車は固定歯車 に対して一回転だけ自転すると、 固定歯車の内側を一回転して公転するこ とが可能となり、 その結果、 入力部材の上下中心軸線に沿った方向への往 復運動を円滑に実現でき、 これにより、 入力部材に加えられる駆動力を、 よリ効率的に回転運動に変換することが可能となるものである。

また、 請求項 3記載の発明は、 請求項 1または 2記載のクランク装置に 係り、 上記各駆動力伝達手段は、 上記各入力部材側に設けられた各接触部 材と、 これらの接触部材に接触され上記各内転歯車側に設けられた各カム 様接触部材とでなる、 接触による駆動力伝達機構によリ形成したことを特 徵とする。

この請求項 3記載の発明では、 入力部材に駆動力が作用すると、 接触部 材がガイド手段に沿って運動する方向から偏倚 （オフセット） した位置で カム様接触部材に接触して上から押圧することで、 内転歯車に回転モーメ ントを生じさせる。 これにより、 一方側の内転歯車が上死点またはその近 傍 （他方側の内転歯車はその下死点またはその近傍にある） から、 下死点 またはその近傍 （他方側の内転歯車は、 その上死点またはその近傍） に向 かって転動することができる。 こうして、 接触による駆動力伝達機構とい う簡単な構造によって、 内転歯車に入力部材からの駆動力を伝達すること ができるようになる。

また、 請求項 4記載の発明は、 請求項 3記載のクランク装置に係り、 上 記各ガイ ド手段に案内されて上記上死点またはその近傍と、上記下死点ま たは下死点近傍との間を往復運動する各入力部材は、 上記各固定歯車の軸 心またはその近傍を通る上下死点を通る軸線に沿って往復運動し、 且つ、 上記各内転歯車が、 上記上死点またはその近傍にあるときに、 上記接触に よる駆動力伝達機構の接触部材とカム様接触部材との接触部位を、 上記上 下死点を通る軸線から偏倚した位置に設定されるようにしたことを特徴 とする。

この請求項 4記載の発明では、 入力部材は、 ガイド手段に案内されて往 復運動するとき、 固定歯車の軸心またはその近傍を通る上下死点を通る軸 線に沿って往復運動する。

接触部材とカム様接触部材との接触部位が上下死点を通る軸線から偏倚 した位置に設定されているため、 入力部材側に加えられた駆動力は、 接触 部材によリ内転歯車側の、 カム様接触部材が上方から押圧されることで、 内転歯車に回転モーメントが働く。 このため、 内転歯車は固定歯車に嚙合 しながら転動されていき、 クランク軸が回転し、 回転力が駆動力取り出し 手段から出力され、 入力部材の往復運動を効率よく回転運動に変換するこ とができるようになる。

また、 請求項 5記載の発明は、 請求項 3または 4記載のクランク装置に 係り、 上記接触による駆動力伝達機構の各接触部材に、 上方への移動量を 規定する上方移動量規制手段を設けたことを特徴とする。

この請求項 5記載の発明では、 入力部材はガイド手段に対して、 接触に よる駆動力伝達機構により形成された駆動力伝達手段を介してリンクさ れてはいるものの、接触による駆動力伝達機構を形成する入力部材側の接 触部材と、 内転歯車側のカム様接触部材とは互いに接触するだけであり、 両者が相反する方向に離反することが可能な構成である。 このため、 入力 部材がガイ ド手段に沿って往復運動をしている最中において、不意に入力 部材に衝撃力が作用したとしても、接触部材側に上方への移動量を規定す る移動量規制手段が設けられているため、 その上方移動量規制手段にカム 様接触部材が係合することで、 所定値以上に上方移動するのを阻止し、 入 力部材がガイド手段から解脱したりすることを確実に防止し、 入力部材を 安定した状態で駆動操作することが可能となるものである。

また、 請求項 6記載の発明は、 請求項 3または 4記載のクランク装置に 係り、 上記一方の入力部材側と、 他方の入力部材側とを、 索部材を介して 連結し、 上記一、 他両方の入力が上記索部材を介して連携して往復運動す るようにしたことを特徴とする。

この請求項 6記載の発明では、一方の入力部材側と他方の入力部材側と が、例えば、チェーン、ワイヤ等の索部材を介して連結されており、且つ、 この索部材をスプリング等のばね部材によリ弛まないように緊張させて おくことで、 各入力部材が往復運動を行うときに、 互いに連携しながら運 動するため、不意にいずれかの入力部材に衝撃的な外力が作用するような ことがあっても、 入力部材が余分な運動をするのを阻止することができる よつにな

また、 請求項 7記載の発明は、 請求項 1乃至 6のいずれか一項に記載の クランク装置に係り、 上記内転歯車は、 スプロケット形態で形成され、 上 記固定歯車は、 チェーン形態で形成されたことを特徴とする。

この請求項 7記載の発明では、 固定歯車と内転歯車との嚙み合い装置と して、 固定歯車 6 0は、 例えば、 一対のリング板状基部の間に、 複数のピ ン部材を間隔をあけて配置して設けたりする実質的にチェーン機能を有 する形態に形成する。 この固定歯車の内側を嚙み合って回る内転歯車を、 スプロケッ卜の形態に形成しているので、 チェーンとスプロケッ卜との嚙 み合いによリ嚙み合い装置が構成されることとなり、 ペダルの踏み込み力 を円滑に伝達することが可能となる。そして、この場合、嚙み合い装置を、 チェーン■アンド .スプロケットの嚙み合い形態で形成しているため、 走 行中に砂利等がチェーン 'スプロケッ卜の嚙み合い部に嚙み込むのを防止 でき、 安全走行を確保でき、 また、 内転歯車あるいは固定歯車をコスト安 価に形成でき、 且つ、 重量低減を図ったクランク装置、 乗り物等を得るこ とができるようになる。

また、 請求項 8記載の発明は、 請求項 1乃至 6のいずれか一項に記載の クランク装置に係り、 上記内転歯車は、 チヱーン形態で形成され、 上記固 定歯車は、 スプロケット形態で形成されたことを特徴とする。

この請求項 8記載の発明では、 固定歯車としては、 スプロケット歯を有 するスプロケット形態の固定歯車に形成し、 この固定歯車の内側を回る内 転歯車として、 スプロケット歯に喘み合うピン状の歯を間隔をあけて設け たチェーン形態の内転歯車に形成しているので、 嚙み合い装置を、 チェ一 ン■アンド■スプロケッ卜の嚙み合い形態で形成しているため、 走行中に 砂利等がチェーン■スプロケットの嚙み合い部に嚙み込むのを防止でき、 安全走行を確保でき、 また、 内転歯車あるいは固定歯車をコスト安価に形 成でき、 且つ、 重量低減を図ったクランク装置、 乗り物等を得ることがで さるよつになる。

また、 請求項 9記載の発明は、 請求項 1乃至 6のいずれか一項に記載の クランク装置に係り、 上記固定歯車は、 歯付きベルトで形成されたことを 特徴とする。

また、 請求項 9記載の発明では、 さらに別の嚙み合い装置として、 内転 歯車の各歯の外周に、例えば、 V字状のブーリ溝を削リ、固定歯車側には、 内転歯車の各歯に嚙み合う歯を有してプーリ溝に嚙み合うように、歯付き ベルトを設け、 この歯付きベルトに、 内転歯車が嚙み合うので、 振動を抑 制した嚙み合い装置 （機構） を得ることができるようになる。 また、 内転 歯車側に歯付きベルトを固定的に設けた場合にも、 同じように振動を抑制 した嚙み合い装置 （機構） を得ることができるようになる。

また、 請求項 1 0載の発明は、 請求項 1乃至 9のいずれか一項に記載の クランク装置を備えたことを特徴とする乗り物である。

この請求項 1 0の発明では、 クランク装置を二輪車型自転車、 三輪車型 自転車、 人力飛行機、 水上用の人力による足こぎ式ボート等の乗り物にも 応用できて有益である。

また、 請求項 1 1記載の発明の 1つは、 乗り物用クランクペダル装置で あって、 乗り物本体に軸受け部を介して回転自在に設けられたクランク軸、 このクランク軸両側に屈曲して伸びる各クランク腕、 これらのクランク腕 に回転自在に設けられて内転する一対の内転歯車、上記乗り物本体側に設 けられ、 上記各内転歯車を遊星歯車的に自転しながら転動 （公転） せしめ るように嚙合させる一対の固定歯車、 これらの固定歯車側に設けられた一 対のガイド手段、 これらのガイド手段に案内されて上死点と下死点との間 を往復運動するように設けた駆動力を入力するための一対のペダル装置、 これらペダル装置と上記各内転歯車との間に介装され、 上記内転歯車が上 死点またはその近傍にあるとき、 上記ペダル装置に加えられた駆動力が、 上記各内転歯車に回転モーメン卜が生じるように伝達されて上記各クラ ンク腕を回転させる一対の駆動力伝達手段、 および上記クランク軸に設け られ、 上記駆動力を外部へ取リ出す駆動力取リ出し手段を具備したことを 特徴とする。

この発明に係る乗り物用クランクペダル装置では、請求項 1記載の発明 に係るクランク装置を、 例えば、 二輪車型自転車や三輪車型自転車等の自 転車、 水上足こぎボート、 人力飛行機等といった乗り物用のクランク装置 に採用されたものであって、 次のような作用を呈することとなる。 すなわ ち、 例えば、 自転車の入力部材としてのペダル装置に駆動力である踏み込 み力を作用させると、 ペダル装置はガイド手段に案内されて移動 （往復運 動） する。 このとき、 ペダル装置に負荷された踏み込み力は駆動力伝達手 段を介して、 上下中心軸線から偏倚した位置において、 内転歯車に伝えら れ、 これによリ内転歯車に回転モーメントが生じる。

このため、 内転歯車は、 固定歯車に嚙合しながらクランク軸心を中心に して遊星歯車的に転がり運動 （公転） をし、 かつ、 自身もクランク腕を中 心として自転する。 内転歯車が固定歯車の内側を自転しながら公転するこ とで、 ペダル装置の直線運動または直線的運動が、 クランク腕を回転させ る回転運動に変換され、 その回転運動による回転力は、 クランク軸に設け られた、例えばスプロケッ卜等で形成された駆動力取り出し手段からチェ ーンといった外部部材に取り出される (伝達される）。 したがって、 ぺダ ル装置に加えられた下方向への踏み込み力は、 内転歯車が上死点にあると きでも、 内転歯車に回転モーメントが作用するようにしているため、 上死 点でペダル装置が思案することがなく、 直ちに、 且つ、 円滑に回転運動に 変換され、 エネルギ変換効率に優れたクランク装置を得ることができるよ フ (こ/ る。

なお、 駆動力取り出し手段を、 例えば、 チェーンやベルトといった巻き 掛けリンク機構のスプロケッ卜やブーリイでなく、 ベベルギヤとドライブ シャフ卜でなる歯車機構を使用したシャフト駆動方式でなるシステムに も応用できる。その場合には、巻き掛けリンク機構を使用していないため、 遊びやたるみが発生しないので、 ペダル装置に加えられた踏み込み力を無 駄にすることなく効率よく後輪に伝達することができ、 ひいてはエネルギ 伝達効率を一層向上できるようになる。

また、 請求項 1 1記載の発明の別の 1つの発明は、 乗り物用クランクべ ダル装置に係り、 上記各内転歯車と上記各固定歯車との歯数比を、 上記内 転歯車が上記固定歯車を転動して 1周するときに 1回転する関係をなす ように形成されたことを特徴とする。 この発明では、 更に、 次のような作用を呈することとなる。 すなわち、 —方の内転歯車と、 他方の内転歯車とは、 側面から視た状態で、 常時互い に固定歯車の中心点あるいはその近傍において外接する関係にレイァゥ 卜されている。 このため、 各内転歯車は固定歯車に対して一回転だけ自転 すると、 固定歯車の内側を一回転して公転することが可能となり、 その結 果、 ペダル装置の上下中心軸線に沿った方向への往復運動を円滑に実現で き、 これにより、 ペダル装置に加えられる駆動力を、 より効率的に回転運 動に変換することが可能となるものである。

また、 請求項 1 1記載の発明の別の 1つの発明は、 乗り物用クランクぺ ダル装置に係り、 上記各駆動力伝達手段が、 上記各ペダル装置側に設けら れた各接触部材と、 これらの接触部材に接触され上記各内転歯車に設けら れた各カム様接触部材とでなる、接触による駆動力伝達機構によリ形成し たことを特徴とする。

この発明では、 ペダル装置に駆動力が作用すると、 接触部材は、 ペダル 装置がガイド手段に沿って運動する方向から偏倚 (オフセッ卜） した位置 でカム様接触部材に接触して上から押圧することで、 内転歯車に回転 ΐ— メントを生じさせる。 これにより、 一方側の内転歯車が上死点またはその 近傍 （他方側の内転歯車はその下死点またはその近傍にある） から、 下死 点またはその近傍 （他方側の内転歯車は、 その上死点またはその近傍） に 向かって転動することができる。 こうして、 接触による駆動力伝達機構と いう簡単な構造によって、 内転歯車に入力部材からの駆動力を伝達するこ とができるようになる。

また、 請求項 1 1記載の発明の別の 1つの発明は、 乗り物用クランクぺ ダル装置に係り、上記各ガイド手段に案内されて上記上死点またはその近 傍と、上記下死点または下死点近傍との間を往復運動する各ペダル装置は、 上記各固定歯車の軸心またはその近傍を通る上下死点を通る軸線に沿つ て往復運動し、 且つ、 上記各内転歯車が、 上記上死点またはその近傍にあ るときに、上記接触による駆動力伝達機構の接触部材とカム様接触部材と の接触部位を、上記上下死点を通る軸線から偏倚した位置に設定されるよ うにしたことを特徴とする。

この発明では、 ペダル部材は、 ガイド手段に案内されて往復運動すると き、 固定歯車の軸心またはその近傍を通る上下死点を通る軸線に沿って往 復運動する。接触部材とカム様接触部材との接触部位が上下死点を通る軸 線から偏倚した位置に設定されているため、 ペダル装置側に加えられた駆 動力は、 接触部材により内転歯車側の、 カム様接触部材が上方から押圧さ れることで、 内転歯車に回転モーメントが働く。 このため、 内転歯車は上 死点またはその近傍で思案することがなく、 固定歯車に嚙合しながら転動 されていき、 クランク軸が回転し、 回転力が駆動力取り出し手段から出力 され、入力部材の往復運動を効率よく回転運動に変換することができるよ つ（こな 。

また、 請求項 1 1記載の発明の別の 1つの発明は、 乗り物用クランクぺ ダル装置に係り、 上記接触による駆動力伝達機構の各接触部材に、 上方へ の移動量を規定する上方移動量規制手段を設けたことを特徴とする。 この発明では、 ペダル装置はガイ ド手段に対して、 接触による駆動力伝 達機構によリ形 された駆動力伝達手段を介してリンクされてはいるも のの、 接触による駆動力伝達機構を形成するペダル装置側の接触部材と、 内転歯車側の力ム様接触部材とは互いに接触するだけであリ、 両者が相反 する方向に離反することが可能な構成である。 このため、 ペダル装置がガ ィ ド手段に沿って往復運動をしている最中において、不意にペダル装置に 衝撃力が作用したとしても、接触部材側に上方への移動量を規定する移動 量規制手段が設けられているため、 その上方移動量規制手段にカム様接触 部材が係合することで、 所定値以上に上方移動するのを阻止し、 ペダル装 置がガイド手段から解脱したりすることを確実に防止し、 ペダル装置を安 定した状態で駆動操作することが可能となるものである。

また、 請求項 1 1記載の発明の別の 1つの発明は、 乗り物用クランクぺ ダル装置に係リ、 上記一方のペダル部材側と、 他方のペダル部材側とを、 索部材を介して連結し、 上記一、 他両方のペダル装置が上記索部材を介し て連携して往復運動するようにしたことを特徴とする。

この発明では、一方のペダル装置側と他方のペダル装置側とが、例えば、 チェーン、 ワイヤ等の索部材を介して連結され、 且つ、 この索部材をスプ リング等のばね部材により弛まないように緊張させておくことで、 各ぺダ ル装置が往復運動を行うときに、 連携しながら運動するため、 不意にいず れかのペダル装置に衝撃的な外力が作用するようなことがあっても、 ぺダ ル装置が余分な運動をするのを阻止することができるようになる。

また、 請求項 1 1記載の発明の別の 1つの発明は、 乗り物用クランクぺ ダル装置に係り、 上記内転歯車は、 スプロケット形態で形成され、 上記固 定歯車は、 チェーン形態で形成されたことを特徴とする。

また、 請求項 1 2記載の発明は、 乗り物であって、 上記請求項 1 1に記 載した乗り物用クランクペダル装置を備えたことを特徴とする。

この請求項 1 2記載の発明では、 クランクペダル装置を二輪車型自転車、 三輪車型自転車、 人力飛行機、 水上用の人力による足こぎ式ポート等の乗 リ物にも応用できて有益である。

次に、 請求項 1 3記載の発明について説明する。 この請求項 1 3記載 の発明が、 請求項 1記載の発明と構成上異なる点は、 請求項 1記載の発 明では、 クランク腕、 内転歯車、 固定歯車、 駆動力伝達手段、 ガイ ド手 段及び入力部材をクランク軸の両側に設けた構成にしたが、 請求項 1 3 記載の発明ではクランク軸の片側に設けた構成において異なるものであ リ、 その他の構成は共通するものである。 また、 請求項 1 4記載の発明は、 請求項 1 3項記載のクランク装置に係 リ、上記駆動力伝達手段は、上記各入力部材側に設けられた各接触部材と、 これらの接触部材に接触され上記各内転歯車側に設けられた各カム様接 触部材とでなる、接触による駆動力伝達機構によリ形成したことを特徴と ~ 。

この請求項 1 4記載の発明では、 入力部材に駆動力が作用すると、 接触 部材がガイド手段に沿って運動する方向から偏倚 (オフセット） した位置 でカム様接触部材に接触して上から押圧することで、 内転歯車に回転モー メン卜を生じさせる。 これにより、 一方側の内転歯車が上死点またはその 近傍 （他方側の内転歯車はその下死点またはその近傍にある） から、 下死 点またはその近傍 （他方側の内転歯車は、 その上死点またはその近傍） に 向かって転動することができる。 こうして、 接触による駆動力伝達機構と いう簡単な構造によって、 内転歯車に入力部材からの駆動力を伝達するこ とができるようになる。

次に、 請求項 1 5記載の発明について説明する。 この請求項 1 4記載 の発明が、 請求項 1 1記載の発明と構成上異なる点は、 請求項 1 1記載 の発明では、 クランク軸の両側にクランク腕、 内転歯車、 固定歯車、 駆 動力伝達手段、 ガイド手段及び入力部材を設けた構成にしたが、 請求項 1 4記載の発明ではクランク軸の片側に設けた構成において異なるもの であり、 その他の構成は共通するものである。

次に、 請求項 1 6記載の発明について説明する。 この請求項 1 6記載の 発明では、 入力部材に駆動力が作用すると、 接触部材がガイド手段に沿つ て運動する方向から偏倚 （オフセット） した位置でカム様接触部材に接触 して上から押圧することで、 内転歯車に回転モーメントを生じさせる。 こ れにより、 一方側の内転歯車が上死点またはその近傍 （他方側の内転歯車 はその下死点またはその近傍にある） から、 下死点またはその近傍 （他方 側の内転歯車は、 その上死点またはその近傍） に向かって転動することが できる。こうして、接触による駆動力伝達機構という簡単な構造によって、 内転歯車に入力部材からの駆動力を伝達することができるようになる。 図面の簡単な説明

図 1は、実施の形態における自転車のクランク装置の概要構成を模式的に 示した外観斜視図である。

図 2は、 図 1における矢印 I I一 I I 方向から視た上死点またはその近傍 にある内転歯車とガイ ド手段との関係を示す外観側面図である。

図 3は、 上記実施の形態における駆動力伝達手段に係り、 （a ) はぺダ ル装置の接触部材を示す外観斜視図、 （b ) は内転歯車のカム様接触部材 を示す外観斜視図、 （c ) は上死点近傍におけるガイ ド手段と駆動力伝達 手段との相対関係を示す組み立て外観斜視図である。

図 4は、 上記実施の形態の実施例に係リ、 自転車用のペダルクランク装 置を断面図で示した正面図である。

図 5は、 図 4の左側面から視たガイド手段の図示を省略した状態の左側 面図である。

図 6は、 図 4のぺダルクランク装置における組み立て分解を説明する外 観斜視図である。

図 7は、 駆動力伝達手段の接触部材と、 カム様接触部材との相対位置の 変化が、 内転歯車の転動に与える影響を説明する作用説明図である。 図 8は、 上記実施の形態における変形例に係る固定歯車の外観斜視図で める。

図 9は、 図 8の固定歯車に、 スプロケット形態の内転歯車が嚙み合う状 態を一部省略して示す正面図である。

図 1 0は、 上記実施の形態の別の嚙み合い状態を示す変形例における正 面図である。

図 1 1は、上記実施の形態のさらに別の嚙み合い状態を示す変形例にお ける正面図である。

図 1 2は、 接触部材の変形例に係り、 (a) はその第 1の変形例、 （b) はその第 2の変形例を示す側面図である。

図 1 3は、 本実施の形態の変形例における側面図である。

図 1 4は、 カム様接触部材の変形例に係り、 (a) はその側面図、 (b) は （a) の側面図、 （c) はさらに別の変形例の側面図、 （d) は （c) の 側面図である。

図 1 5は、 さらに、 カム様接触部材のその他の変形例を示す側面図であ る。

図 1 6は、 本実施の形態の、 さらに別の変形例を模式的に示した概略平 面図である。

図 1 7は、 本実施の形態の、 さらに別の変形例における概略外観斜視図 である。

各図面において、 1は固定部材（乗り物本体）、 1 aはベースプレート、 2は軸受け部、 2 aはジャーナル、 3はクランク軸 （出力軸）、 4 Lは左 クランク腕 (クランク腕）、 4 Rは右クランク腕 (クランク腕）、 5 Lは左 側の内転歯車 （内転歯車）、 5 Rは左側の内転歯車 （内転歯車）、 6 Lは左 側の固定歯車 （固定歯車）、 6 Rは右側の固定歯車 （固定歯車）、 1 O L及 び 1 0 Rはガイ ド手段、 1 0 L a及ぴ 1 0 L b及び 1 0 R a及び 1 0 R b はガイ ド棒、 1 1 L及び 1 1 Rはペダル装置 （入力部材）、 1 1 L a及び 1 1 R aはペダル、 1 1 L b及び 1 1 R bはスライダ、 1 2 L及び 1 2 R は駆動力伝達手段、 1 2 L a及び 1 2 R aは接触部材、 1 2 L b及び 1 2 R bはカム様接触部材、 1 3 aは原動スプロケッ卜、 1 3 bは従動スプロ ケット、 1 3 cはチェーン、 40及び 42は上方移動規定部、 41及び 4 3は接触部材、 4 4〜 4 9はカム様接触部材、 6 0及び 6 1及び 6 2は固 定歯車、 5 0及び 6 3は内転歯車、 5 1はストッパー部、 8 1〜8 4はべ ベル歯車、 8 5はドライブ軸、 1 1 0はガイド手段、 5 0 0は内転歯車、 5 0 0 bは V字状溝、 9 0 0はハンドサイクル、 9 0 1は車椅子部、 9 0 2はハンドサイクル部、 9 0 5はハンドル型ペダル、 9 0 6はチェーン、 9 0 7は前輪、 Lは固定歯車の軸心 P 1と上死点時の内転歯車の軸心 P 2 とを結ぶ上下中心軸線、 P 1は固定歯車の軸心、 P 2は内転歯車の軸心、 Wは索部材を表す。 発明を実施するための最良の形態

本発明の実施の形態を、 図 1乃至図 3に基づいて詳述する。 なお、 以下 の説明においては、 クランク装置を、 乗り物としての自転車に適用した場 合を例に挙げて説明していく。 また、 クランク装置を構成する部材、 部品 等は自転車本体（フレーム）に関して左右両側に一対づっ設けられ、且つ、 それらの形状、 構成等は同じであるので、 便宜上、 左側に存する部材、 部 品等は符合に L ( L e f t ) を、右側のそれらについては R ( R i g h t ) をそれぞれ付すこととする。

クランク装置は、 図 1に示すように、 自転車本体 （フレーム） 1の軸受 け部 2にクランク軸 3が回転自在に支持されていて、 このクランク軸 3の フレーム 1を跨いだ左右両側には、 同一面内において互いに反対方向に屈 曲して伸びるクランク腕 4 L , 4 Rがあり、 これらのクランク腕 4 L , 4 Rに外歯を有する平齒車である内転歯車 5 L , 5 Rがそれぞれ回転自在に 設けられている （図 4参照）。 また、 自転車本体 1の前後方向に沿う長手 軸線に対する左お両側には、 内歯歯車を形成する固定歯車 6 L , 6 Rが設 けられ、 これに内転歯車 5 L , 5 Rが遊星歯車的に転動 （公転し、 且つ、 自転） するように嚙合する状態で設けられている。 また、 内転歯車 5 L， 5 Rと固定歯車 6 L, 6 Rとの歯数比は 1対 2であ り、 内転歯車 5 L, 5 Rが固定歯車 6 L, 6 Rを転動しながら 1周 （公転） するときに 1回転 （自転） し終えるように設定されている。

固定歯車 6 L, 6 R側の外側面には、 ガイド手段 1 0 L, 1 0 Rが上下 方向に配置されている。 ガイド手段 1 0 L, 1 0 Rは、 スライダ 1 1 L b が一定の軌道を動くように制御できる部材であれば良く、 その材質や形状 が限定されるものではない。 本発明の実施の態様では、 このガイド手段 1 0し， 1 0 Rは、例えば、 2本の 4角形状断面を有するガイ ド棒 1 0し a , 1 0し b、 1 0 R a、 1 0 R bでなり、 各ガイ ド棒 1 0 L a , 1 0し b， 1 0 R a, 1 0 R bを上下方向に並行配置して後述のペダル装置 1 1 L, 1 1 Rを上下 (こ案内しながら往復運動させるものである。

ペダル装置 1 1 し， 1 1 Rは、 ペダル 1 1 L a、 1 1 R aと、 このぺダ ル 1 1 L a、 1 1 R aを回転自在に支持すると共に、 上記ガイド棒 1 0 L a , 1 0し b、 1 0 R a、 1 0 R bの間を移動するように形成されたスラ イダ 1 1 L b、 1 1 R bとを有し、 このスライダ 1 1 し b、 1 1 R bがガ イ ド棒 1 0 L a, 1 0 L b、 1 0 R a、 1 0 R bの間に挟まった状態で、 固定歯車 6 L, 6 Rの軸心 P 1またはその近傍を通る上下中心軸線 L (上 下中心軸線 Lは、 内転歯車 5 L, 5 Rの軸心 P 2も通る状態にある） に沿 つて上下方向に滑動ないし摺動するようになっている （図 2参照）。

次に、 駆動力伝達手段を説明する。 なお、 左右に設けられる駆動力伝達 手段の構造は同じであるため、 便宜上、 図 2, 図 3に示すように、 左側に 配置された駆動伝達手段 1 2 Lについて説明していくことにする。すなわ ち、 駆動力伝達手段 1 2 Lは、 ペダル装置 1 1 Lと内転歯車 5 Lとの間に 介装され、 ペダル装置 1 1 Lのスライダ 1 1 L b先端に取り付けられた接 触部材 1 2 L aと、 内転歯車 5 Lの外周縁近傍に取り付けられた板状の力 ム様接触部材 1 2 L bとからなる、接触による駆動力伝達機構で形成され ている。

本実施の形態では、 接触部材 1 2 L aは、 スライダ 1 1 L b先端に固定 されている力 スライダ 1 1 L bに対して相対運動しても良い。 要は、 入 力時において接触部材 1 2 L aがカム様接触部材 1 2 L bと接触するよ うになつていれば良い。

本実施の形態では、 上死点またはその近傍に内転歯車が位置する場合、 カム様接触部材 1 2 L bの上端面が接触面をなし、 これに接触部材 1 2 L aの下面が接触するようになっている。 内転歯車 5しが、 上死点またはそ の近傍にあるときには、 上下中心軸線 Lから偏倚した位置 Qで接触する。 こうして、 ペダル装置 1 1 Lが上死点またはその近傍にあるとき、 位置 Q に作用する接触部材 1 2 L aからの駆動力 Fにより、 内転歯車 5 Lに回転 モーメントを与えることで駆動力が伝達される。 したがって、 内転歯車 5 Lは、 図 2に示す矢印 B方向に転動され、 ペダル 1 1 L aは思案すること なくガイ ド手段 1 0 Lに案内されながら下方に移動することができるよ うになつている。

そして、 この駆動力伝達手段 1 2 Lは、 左側にあるペダル装置 1 1 しが 上死点またはその近傍から下死点またはその近傍に至る下降行程にある ときには、接触部材 1 2 L aはカム様接触部材 1 2 L bに対して上方から 押さえつけるように接触する。 そして、 内転歯車に回転力が付与され、 内 転歯車 5 Lが下死点の方向へ転動していき、下死点またはその近傍を通過 して上死点またはその近傍へ戻る上昇行程にさしかかるときには、 内転歯 車 5 Lのカム様接触部材 1 2 L bは接触部材 1 2 L aの下側に回リ込む ようになる。 このとき、 反対側にあって、 上死点またはその近傍にあるべ ダル装置 1 1 Rに駆動力が加わって下降運動が始まると、 一方側にある内 転歯車 5 Lの転動により、 力ム様接触部材 1 2 L bが接触部材 1 2 L aを 下から突き上げられ、 ペダル装置 1 1 Lがガイド手段 1 0 Lに沿って上昇 移動を行うようになっている （図 5参照）。

次に、 駆動力取り出し手段 1 3を説明する。 すなわち、 クランク装置に おける駆動力取り出し手段 1 3は、 軸受け部 2近傍のクランク軸 3に、 こ のクランク軸 3と一体的に回転する原動スプロケッ ト 1 3 aを設けるこ とで形成される。 もっとも、 クランク装置を自転車本体であるフレーム 1 に取り付けた場合には、 この駆動力取り出し手段 1 3は、 原動スプロケッ ト 1 3 ₃と、 例えば後輪 （図示しない） と同軸に取り付けた後輪側の従動 スプロケッ卜 1 3 bと、原動スプロケット 1 3 aおよび従動スプロケット 1 3 bとの間に卷き掛けて装着したチェーン 1 3 cとで形成され、 ペダル 装置 1 1 L , 1 1 Rを左右交互にこぐことにより、 ペダル装置 1 1 L , 1 1 Rに加えられた駆動力 （踏み込み力） を駆動力取り出し手段 1 3である 原動スプロケット 1 3 aから取り出すことができる。

なお、 図 1においては装置全体の構成を把握し易いようにするため、 原 動スプロケット 1 3 aを L側に配置して図示する。

次に、 上記クランク装置の構造を、 図 4 , 図 5、 図 6に基づいてより具 体的に説明する。 なお、 動力取り出し手段 1 3としての原動スプロケット 1 3 aや、 入力部材としてのペダル装置 1 1の図示は省略している。 すなわち、 自転車のフレーム 1には、 略正方形状のベ一スプレー卜 1 aが 固定的に取り付けら、 その中心部に穿たれた孔に、 軸受け部 2としてのジ ヤーナル 2 aが溶接により水平に固定される。 このジャーナル 2 aに、 段 差付きのクランク軸 3 (出力軸） が回転自在に揷通されていて、 そのクラ ンク軸 3の左側には、 左クランク腕 4 Lがねじ 2 0により固定され、 右側 には、 右クランク腕 4 Rが溶接により溶着されている。 なお、 左クランク 腕 4 Lは、ねじ 2 0で締結する代わリに溶接によリ溶着するようにしても よい。 また、 これら溶接による溶着に代わって、 ボンド等の接着剤を用い て結合するようにしてもよい。 また、 これらの左右両クランク腕 4 L, 4Rは、 同一面内において互いに 反対方向に屈曲して伸びている。 すなわち、 クランク軸 3に関して互いに 反対方向に伸びた状態で、 クランク軸 3と一体に回転するようになってい る。

左右の両クランク腕 4 L、 4Rには、 軸部材 5 L c、 5 R cが水平方向 に指向して固定されており、 これらにスペースヮッシャ 5 L d、 5 Rdを 介して平歯車として形成された左側の内転歯車 5 Lおよび右側の内転歯 車 5 Rが回転自在に支持された状態で取リ付けられる。

また、 ベースプレート 1 aの左右両側には、 ベースプレート 1 aと同じ 面方向に指向して配置され、外形がリング形状を有する平歯の内歯を有す る内歯歯車としての左側の固定歯車 6 Lおよび右側の固定歯車 6 Rが、各 4本のスぺ一サ 2 1 aおよび 21 bに揷通された通しボルト 21 cを介 して固定されている (図 4参照）。 これら各スぺーサ 21 a, 21 bおよ びポルト 21 cは、 フレーム 1の一構成部材として機能している。 これら 左右の固定歯車 6 L, 6 Rには、 左右の内転歯車 5 L, 5 Rが、 それぞれ 内接して嚙合するように組み込まれる。 この場合、 内転歯車 5 L, 5 Rと 固定歯車 6 L, 6 Rとの歯数比は、 内転歯車 5 L, 5 Rが固定歯車 6 L, 6 Rを転動しながら 1周するときに 1回転するように、 1対 2となるよう な歯数関係に設定されている。

また、左右の両内転歯車 5 L、 5 Rの外側には、駆動力伝達手段 1 2し、 1 2 Rのカム様接触部材 1 2し b等が、例えば図示されないねじ等の締結 具等により取り付けられる。 もっとも、 このカム様接触部材 1 2 L bは、 内転歯車に対して別体の部品として形成する代わりに、 内転歯車と一体成 型される鍛造品あるいは板金プレス成形品等で形成することも可能であ る。

他方、 左右の両固定歯車 6し、 6 Rの外側には、 上下方向に指向し、 且 つ、 上下中心軸線 L (図 2参照） に沿うようにガイド手段 1 0し、 1 OR が設けられる。 ペダル装置 1 1 し、 1 1 Rのスライダ 1 1 L b、 1 1 Rb は、 上下中心軸線 Lに沿って上下に直線移動または直線的移動できるよう にガイド棒 1 0 L a , 1 0 L b、 1 0 R a、 1 0 R bの間にセッ卜される。 これにより、 スライダ 1 1 L b、 1 1 R bに取り付けられた接触部材 1 2 L a、 1 2Raが、 内転歯車 5 L, 5 Rに設けられたカム様接触部材 1 2 L b、 1 2 Rbに接触可能に取り付けられ、 駆動力伝達手段 1 2 L、 1 2 Rすなわち接触による駆動力伝達機構が形成されることとなる。 そして、 接触による駆動力伝達機構の接触部材と力ム様接触部材との接触する部 位は、 内転歯車 5 L, 5 Rが固定歯車 6し， 6 Rに対して上死点またはそ の近傍にあるときに、 上下中心軸線 L (図 2参照） から偏倚した位置に設 定される。

したがって、 ペダル 1 1 L aまたは 1 1 R aに対して、 上から下に向か つて足の踏み込み力 (駆動力) を作用させると、 左方の内転歯車 5 Lまた は右方の内転歯車 5 Rに、接触部材 1 2 L aまたは 1 2 R aを介してカム 様接触部材 1 2 L bまたは 1 2 Rbに力が伝達され、 内転歯車 5 Lまたは 内転歯車 5 R力 回転モーメントを受けて、 図 2に示す矢印 B方向に転動 し、 自転車の前進走行を可能とする。

また、 ベースプレート 1 aと右側の固定歯車 6 Rとの間の出力軸 3 aに は、 回転力を取り出すための原動スプロケット 1 3 aが出力軸 3と一体回 転可能になるように設けられ、 チェーン 1 3 c (図 1参照） を巻き掛けし て後輪側の従動スプロケッ卜 1 3 bに結合されることとなる。

こうして、 本実施の形態におけるクランク装置は、 図 6の組み立て分解 斜視図に示すように、上記した各構成要素を組み立てていくことにより製 作される。 なお、 図 6において、 符号 23 L、 23 は軸部材51_ (；、 5 R cの軸端に圧入されて各内転歯車 5 L, 5 を軸部材51_ _£；、 5Rcに 取り付けるためのプッシュナツトを示す。

次に、本実施の形態に係るクランク装置を備えた自転車のクランクぺダ ル装置の作用を、 主として図 7を参照しながら説明する。 図 7は、 駆動力 伝達手段の接触部材と、 カム様接触部材との相対位置の変化が、 内転歯車 の転動に与える影響を説明する作用説明図である。 図フにおいて、 外の実 線は固定歯車で、 中の実線で示す内転歯車は、 左方にある内転歯車 5 L、 点線の内転歯車は右方にある内転歯車 5 Rを示すものとする。また、最初、 左方の内転歯車 5しが上死点またはその近傍に位置するものとする。 当然、 反対側に位置する右方の内転歯車 5 Rは、下死点またはその近傍に位置す ることとなる （図 7に示す状態 0 ° )。

この状態において、 自転車のペダル 1 1 L a、 1 1 R aに足を載せてぺ ダルをこぐ場合、 まず、 上死点またはその付近にある左方のペダル 1 1 L を踏み込む。 すると、 ペダル 1 1 Lに設けられたスライダ 1 1 L b力 ガ イド棒 1 0 L a , 1 0 L bの間を下方に案内されて移動しょうとする。 こ のとき、 図 5に示すように、 ペダル 1 1 L aに加えられた駆動力 Fは、 接 触部材 1 2 L aから接触するカム様接触部材 1 2 L bに伝達される。 カム 様接触部材 1 2 L bに伝達された駆動力 Fは、 左内転歯車 5 Lに伝わり、 ペダル 1 1 L aは、 下死点またはその近傍になるまで、 ガイ ド手段 1 0に 沿って移動していく。 これによつて、 内転歯車 5しは、 矢印 C方向 （時計 方向） に自転し、 且つ、 反時計方向に公転していく。 これにより、 クラン ク軸 3には、 内転歯車 5 Lの公転による回転トルクが生じ、 動力取り出し 手段 1 3である原動スプロケッ ト 1 3 aを介してチェーン 1 3 cが矢印 A方向に駆動し、 自転車を前進走行できるようになる。

他方、 反対側にある右側の内転歯車 5 Rは、 下死点またはその近傍にあ つて、 点線で示したような軌跡を画きながら固定歯車 6 Rに嚙合しながら 転動していく。 すなわち、 内転歯車 5 Rのカム様接触部材 1 2 R bは、 接 触部材 1 2 R aの下側から接触しており、 内転歯車 5 Rの転動に応じて接 触部材 1 2 R aを上方へ持ち上げる力が作用し続ける。 これにより、 右側 のペダル装置 1 1 R (図 1、 図 2参照） は、 右側の固定歯車 6 Rに取り付 けたガイド手段 1 0 Rに沿って上方へ移動していく。

ところで、 左側のペダル装置 1 1 しが下死点またはその近傍までスライ ドしてくると（図 7に示す 1 80° 付近）、踏み込む力が作用しなくなリ、 反対に、 上死点またはその近傍に位置している右側のペダル装置 1 1 Rに 駆動力、 つまり踏み込み力が負荷されることとなる。 このとき、 下死点を 通過した左側のペダル装置 1 1 Lに設けられたカム様接触部材 1 2 L b は、 接触部材 1 2 L aの下側に位置し、 接触部材 1 2 L aに下側から突き 上げる方向に接触し、 この接触部材と力ム様接触部材との接触を維持しな がら、 左側のペダル装置 1 1 Lはガイド手段 1 0 Lに沿って上死点または その近傍位置にまで移動していく。 このように、 ペダル装置を踏み込む動 作を繰り返していくことで、 自転車を走行することができる。

こうして、 図 7に示すように、 各内転歯車 5 L, 5 Rが固定歯車 6 L, 6 Rに対してどのような転動位置にあっても、常に少なくともいずれか一 方の接触部材 1 2 L a , 1 2 R aが、 力ム様接触部材 1 2 L b、 1 2 R b に接触するため、 左右のペダル 1 1 L, 1 1 Rを交互に踏み込んでこいで いくことで、 左右の各内転歯車 5 L, 5 Rが左右の各固定歯車 6 L, 6 R に嚙合しながら転動していき、 クランク軸 3が回転運動し、 その回転駆動 力を原動スプロケッ卜 1 3 aからチェーン 1 3 cを介して従動スプロケ ット 1 3 bに伝達され、後輪を駆動して前進走行させることができるよう になる。

上記したごとく、 本実施の形態によれば、 自転車のペダルをこぐとき、 ペダル装置 1 1 L, 1 1 Rに設けられた接触部材 1 2 L a , 1 2 R aが、 カム様接触部材 1 2 L b、 1 2 R bに接触すると共に、 内転歯車 5 L、 5 Rの上死点またはその近傍における接触部材と力ム様接触部材との接触 部位が、 上下中心軸線 L (図 2参照） に対して同方向に偏倚した位置に存 するように設定されているため、 思案点すなわち死点がないので、 上死点 またはその近傍でペダル装置 1 1 L , 1 1 Rが思案することはなく、 自転 車を継続して前進走行させることができる。

このため、 従来のようにペダルをこぐとき、 ペダルに体重を左右に移動し てこいでいたために生じていた自転車のふらっきを少なくできるため、 自 転車の駆動力ロスを効果的に低減することができ、 且つ、 上記従来装置と 異なり重量を軽減でき、設置スペースに有利なコンパク卜サイズのクラン ク装置が得られる。

以上、 本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、 具体的な構成 はこの実施の形態に限られるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲 の設計変更等があっても本発明の範囲に含まれるものである。

すなわち、 上記実施の形態に係るクランク装置は、 自転車 （三輪型自転 車を含む) に適用した場合について説明したが、 この代わりに水上をぺダ ルクランク装置で踏み込んでこぐ乗リ物や、 人力飛行機のペダルクランク 装置等の乗リ物、上記クランク装置を用いた乗リ物用クランクペダル装置 として、 さらにはこの乗り物用クランクペダル装置や、 乗り物用クランク ペダル装置を用いた乗り物にも適宜応用できるのは勿論である。

また、 上記実施の形態では、 ガイド手段 1 0 L、 1 0 Rを上下方向に直 線形状を有する態様について説明したが、 この代わりに、 例えば、 図 2の 二点鎖線で示すように、 ガイド手段 1 1 0を、 湾曲して形成したり、 くの 字状に屈曲して形成したリ、 あるいは蛇行するような形状に形成したリ、 さらには、 これらの形状を適宜に組み合わせて形成した形状を有する態様 を採用するものであってもよい。 これによつて、 乗り物をこぐ人の体型、 走行条件等に応じた形状を有するガイド手段を選択して、取り付けるよう にすることも可能であり、 さらには種々の形状を備えたガイド手段を適宜 着脱自在に取り付けられるようにした態様とすることもできる。

また、 ぺダルを前踏み方式等で行う乗り物用クランクペダル装置等の場 合には、 ガイ ド手段 1 0し、 1 O Rを上下方向でなく、 前方より後方に向 かうにつれて上方に傾斜するように配置する構造にすることも可能であ る。

また、 ガイ ド手段 1 0 L、 1 0 Rに案内されるスライダ 1 1 L b (およ び 1 1 R b ) は、 固定歯車の軸心 P 1と上死点または下死点位置での内転 歯車の軸心 P 2とを通過する上下中心軸線 Lに沿って往復運動するよう に設けたが、 この代わりに、 上下中心軸線 L近傍の偏倚した位置を往復運 動するように構成してもよいものである。

また、 上記実施の形態では、 固定歯車として平歯を刻んで形成した固定 歯車 6 L， 6 Rを使用した場合について説明したが、 この代わりに図 8、 図 9に示すような固定歯車 6 0と、 内転歯車 5◦との組み合わせによる嚙 み合い装置の態様とすることも可能である。 なお、 この嚙み合い装置は、 上記実施の形態と同様に、 自転車等の乗リ物フレームに対して左右にそれ ぞれ設けられるが、 以下では便宜上、 いずれか一方側にある嚙み合い装置 を代表して説明していくこととする。すなわち、固定歯車 6 0は、図 8 ( a ) に示すように、 一対のリング板状基部 6 0 aをカバーとしてそれらの間に、 複数のピン部材 6 0 bを間隔をあけて配置して設け、あるいは、図 8 ( b ) に示す固定歯車 6 1のように、 リング板状基部 6 1 _aから片持ち梁状に突 出させたピン部材 6 1 bを間隔をあけて配置して設けた、実質的にチェ一 ン機能を有する形態に形成する。 これら固定歯車 6 0あるいは固定歯車 6 1の内側を嚙み合って回る内転歯車 5 0を、 図 9に示すように、 スプロケ ットの形態に形成したものでもよい。 これにより、 チェーン形態とスプロ ケッ卜形態との嚙み合いによリ嚙み合い装置が構成されることとなり、 上 記実施の形態と同様にペダルの踏み込み力を円滑に伝達することが可能 となる。 なお、 この場合、 固定歯車 6 0に直接、 チェーンを取り付けるよ うにしてもよいことは言うまでもない。

又、 スプロケッ卜の形態は、 円でなくても良く、 例えば、 楕円スプロケ ットを採用することができる。

この変形例によれば、 嚙み合い装置を、 チェーン -アンド 'スプロケット の嚙み合い形態で形成しているため、 走行中に砂利等がチヱーン形態■ス プロケット形態の嚙み合い部に嚙み込むのを防止でき、安全走行を確保で き、 また、 内転歯車あるいは固定歯車をコスト安価に形成でき、 且つ、 重 量低減を図ったクランク装置、 乗り物等を得ることができるようになる。 また、 上記嚙み合い装置の別の態様として、 図 1 0に示すように、 固定 歯車としては、 スプロケット歯 6 2 aを有するスプロケット形態の固定歯 車 6 2に形成し、 この固定歯車 6 2の内側を回る内転歯車として、 上記ス プロケッ 卜歯 6 2 aに嚙み合うピン状の歯 6 3 aを間隔をあけて設けた チェ一ン形態の内転歯車 6 3に形成する変形例とすることもできる。 なお、 この場合、 内転歯車 6 3にチェーンを直接に設ける態様にしてもよいのは 勿論である。

この変形例によれば、 嚙み合い装置を、 チェーン 'アンド 'スプロケッ卜 の嚙み合い形態で形成しているため、 走行中に砂利等がチヱ一ン形態■ス プロケッ卜形態の嚙み合い部に嚙み込むのを防止でき、 安全走行を確保で き、 また、 内転歯車あるいは固定歯車をコスト安価に形成でき、 且つ、 重 量低減を図つたクランク装置、 乗リ物等を得ることができるようになる。 また、 さらに別の嚙み合い装置として、 図 1 1に示すような変形例にす ることも可能である。 すなわち、 上記実施の形態では、 内転歯車 5 L , 5 Rは固定歯車 6し， 6 Rの内側を嚙合しながら回転する態様に形成したが、 この代わりに、 図 1 1のように内転歯車 5 0 0の各歯 5 0 0 aの外周に、 1206

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V字状のブーリ溝 5 0 0 bを削リ、 固定歯車側には、 内転歯車 5 0 0の各 歯 5 0 0 aに嚙み合う歯を有してプーリ溝 5 0 0 bに嚙み合うように、歯 付きベルト （図示しない） を設け、 この歯付きベルトに、 内転歯車 5 0 0 が嚙み合うようにした態様でもよい。 また、 内転歯車に歯付きベルト形態 を固定的に設け、 固定歯車側の歯と嚙み合うようにした態様でもよい。 また、 内転歯車 5 L、 5 R、 固定歯車 6し、 6 Rは、 平歯車で形成して 嚙合させたが、 この代わりに、 はすば歯車、 かさ歯車等の歯車に形成して 嚙合させるようにしてもよい。

また、 上記実施の形態では、 左側にある内転歯車 5しと、 右側にある内 転歯車 5 Rの歯数は、 同じ歯数を有する場合について説明したが、 勿論、 左右の内転歯車の歯数を同じ歯数にする必要はなく、異なる歯数や直径に することも可能である。

また、 上記実施の形態では、 左右両クランク腕 4し， 4 Rは、 クランク 軸 3に関して互いに 1 8 0 ° をなすように反対方向に伸びるように状態 に形成されたが、 1 8 0 ° でなくてもよく、 若干くの字状に屈曲するよう に伸びるような状態に形成されていてもよいのは言うまでもない。

また、 接触部材として単なる棒状に形成しただけの接触部材 1 2 L a、

1 2 R aであったが、 図 1 2 ( a ) に示すように、 カム様接触部材 1 2 L b、 1 2 R bを上下から囲む上方移動規定部 4 0を形成した楕円形状の接 触部材 4 1や、 図 1 2 ( b ) のように、 上下移動規定部 4 2を有する接触 部材 4 3を採用することも可能である。

これらの変形例によれば、 ペダル装置 1 1 L、 1 1 R (入力部材） はそ の自重または踏み込み力だけで上方からカム様接触部材に接触している だけであるので、接触による駆動力伝達機構を形成する入力部材側の接触 部材と、 内転歯車側の力ム様接触部材とは互いに接触から離反することが 可能な構成である。 ところが、 上下移動規定部 4 0 , 4 2を備えた接触部 材 4 1 , 4 3を採用することで、 入力部材がガイド手段に沿って往復運動 をしている途中において、 不意に入力部材に衝撃力が作用し、 ペダル装置 を浮き上がらせるようなことがあっても、 上方移動規定部 4 0， 4 2力 カム様接触部材 1 2 bの下側から係合する。このため、ペダル装置 1 1 し、 1 1 Rがガイド手段 1 0し、 1 0 Rに沿って所定値以上に上方移動するの を阻止することができ、 入力部材がガイ ド手段から外れたりすることを防 止し、 安定した状態でペダル装置を駆動することができる。

また、 上記変形例のように、 上下移動規定部 4 0 , 4 2を設ける代わり に、 あるいはこれを併用する態様で、 図 1 3に示すような構造にすること も可能である。 すなわち、 フレーム 1側に歯車、 ローラ、 あるいは滑車等 のガイ ド部材 Gを取り付け、 そのガイド部材 Gを介して左方のペダル装置 1 1 Lと右方のペダル装置 1 1 Rとを、 索部材 (例えば、 チェーン、 ワイ ャ、 スプリング等) Wを用いて弛まないようにして連結すると共に、 フレ —ム 1に索部材 Wを緊張させるテンショナ一 Tを設けた構造を有する変 形例にすることもできる。係る変形例によれば、左右のペダル装置 1 1 L、 1 1 Rは、 索部材 Wで連結されているので、 ペダルが交互に踏み込まれる 場合に、 常に索部材 Wにより連携して往復運動する。 このため、 左右のぺ ダル装置が余分に上下運動するのを回避することができるものである。 また、 駆動力伝達手段 1 2の接触部材 1 2 aに接触するカム様接触部材 1 2 bとして、上記実施の形態以外に、図 1 4 ( a )、 （b )に示すように、 長楕円形状のカム様接触部材 4 4や、 図 1 4 ( c )、 ( d ) のように、 小円 と、 楕円とでなるカム様接触部材 4 5、 さらには、 図 1 5 ( a ) のように 三角形状に形成したもの 4 6、あるいは多角形状のもの（図示はしない）、 同 （b ) のように配置した小円と楕円とからなるカム様接触部材 4 7 (図 1 4 ( c ) のものとは、 楕円の傾斜が異なる）、 図 1 5 ( c ) のように小 円と大円とでなるカム様接触部材 4 8、 同 （d ) のように、 3個の小円を 配置した態様の力ム様接触部材 4 9等を内転歯車 5に設けてもよいもの である。

また、 カム様接触部材 1 2 L b、 1 2 R bに、 ローラ等の転がリ部材を 設け、 これに接触部材 1 2 L a、 1 2 R aを接触させるようにすることも 可能である。 又、 接触部材 1 2 L a、 1 2 R aに、 ローラ等の転がリ部材 を設け、 これにカム様接触部材 1 2 L b、 1 2 R bを接触させるようにす ることも可能である。 これらによれば、 接触抵抗を小さくでき、 接触によ る駆動力伝達機構における摩耗を低減することが可能となる。

また、 本実施の形態では、 駆動力伝達手段 1 2し、 1 2 Rとして、 接触 部材とカム様接触部材 （図 7参照） からなる、 接触による駆動力伝達機構 で形成した場合について説明したが、 これは接触部材に作用する重力の他 に、 踏み込み力といった駆動力の助けをかりてカム様接触部材 1 2 L b、 1 2 R bに接触させているのである力 接触部材とカム様接触部材とが離 反しないで確実に接触を維持させるために、 例えば、 コイルスプリングと いった/くネ手段、接触部材と力厶様接触部材との間を自由に回転すること ができるようにして連結したリンク部材等を使用して不用意に接触部材 がカム様接触部材から浮き上がって離脱する事態を回避するようにして もよいものである。

また、 接触部材と力ム様接触部材とが常時追従するようにするために、 いわゆる確動カムと類似の態様で構成するようにしてもよいのは勿論で める。

また、 ガイド手段 1 0の上方に、 図 1に示すようなストツパ部 5 1 を設 けるようにしてもよい。 これにより、 ペダル装置 1 1に不用意な上方への 力が作用しても、 スライダ 1 1 bが上死点近傍でこのストツバ部 5 1に食 い止められることにより、 不用意に浮き上がって上昇するのを阻止し、 ぺ ダル装置がガイ ド手段 1 0から解脱するような事態を未然に防止するよ うにすることができる。

また、 上記実施の形態では、 ガイド手段として、 各側に 2本のガイド棒 1 0 L a , 1 0 L b、 1 0 R a、 1 0 R bを並行配置した構成にしたが、 これら各ガイド棒の横断面をコ字形状または U字形状にし、 その内部溝に ガイドローラを転動するように配置するようにしてもよい。 これにより、 ペダル装置 1 1 し， 1 1 Rの上下動をよリ円滑で安定したものにすること が可能となる。

また、ガイド手段 1 O L、 1 O Rを、 1本のガイ ド棒で形成してもよい。 この場合も横断面コ字形状または U字形状に形成し、 その内部にガイドロ ーラないしはスライダ部材が上下運動の軌跡から逸脱しないような態様 で収容し、 転動ないしは摺動するようにすることもできる。

また、 内転歯車 5し、 5 Rと、 固定歯車 6 L、 6 Rとの嚙合状態が外部 から見えないようにするため、 内転歯車と固定歯車とを覆うようなカバー を取り付けてもよい。 この場合、 カバーに、 ペダル装置 1 1 し、 1 1 Rの 上下移動を許容するための、 スリッ卜を形成しておくとよい。 なお、 この 場合に、 このスリツト自体が上記ガイド手段の機能を有するように形成す ることもできる。 この変形例によれば、 歯車 5し、 5 R , 6し、 6 Rの嚙 合部に衣服や飛び石等が嚙み込んだりして、 自転車が急停止するような事 態を円滑に回避することができるようになる。

また、 上記実施の形態では、 駆動力取り出し手段として原動スプロケッ 卜 1 3 aと従動スプロケット 1 3 bとの間にチェーン 1 3 cを巻き掛け してなる巻き掛けリンク機構で形成した場合について説明した力 例えば、 図 1 6に示すように、 シャフトドライブシステムで動力を伝達する構造に することも可能である。 すなわち、 原動スプロケッ卜 1 3 aの代わりに、 クランク軸 3にべベル歯車 8 1を一体回転可能に取り付け、従動側の後輪 スプロケット 1 3 cの代わりにべベル歯車 8 2を設け、 チェーン 1 3 cの 代わりに両端にベベル歯車 8 3， 8 4を有するドライブ軸 8 5を設けた構 造にしたものである。 これによリ、 ベベル歯車 8 1をドライブ軸 8 5のべ ベル歯車 8 3に、 ベベル歯車 8 2にドライブ軸 8 5のべベル歯車 8 4にそ れぞれ嚙合するようにしているため、 チェーン 1 3 cのように弛むことが なく、 ペダル 1 1を踏み込んでこぐ力を、 効率的に回転運動に変換して従 動側に伝達することができる効果を有する。

また、 上記実施形態では、 クランク装置を、 ペダルを足の踏み込み力で こぐ形態の通常タィプの自転車本体 (フレーム） 1に組み込んだ場合につ いて説明したが、 この代わりに、 図 1 7に示す変形例のように、 車椅子部 9 0 1にハンドサイクル部 9 0 2を着脱自在に装着したり、 あるいはハン ドサイクル部 9 0 2を固定的に取りつけたりすることにより形成される タイプのハンドサィクル 9 0 0のフレーム 9 0 3に組み込み、手や腕の力 で駆動させることも可能である。 すなわち、 本変形例では、 クランク軸の 左右両側のクランク腕を同じ位相角度の方向、 つまり対称な配置構成とな るような方向に伸ばし、 その先端に上記実施形態のペダル 1 0に相当する ハンドル型ペダル 9 0 5を取り付けた構成であり、 それ以外の構成は上記 実施形態と同じである。 係る変形例において、 ペダル機能を付与されたハ ンドル型ペダル 9 0 5を左右の手で駆動すると、 その駆動力は、 内転歯車 を回転させ、 チェーン 9 0 6等の回転力取り出し手段であるチェーン 9 0 6を介して前輪 9 0 7を駆動し、ハンドサイクル 9 0 0を走行させること ができる。

このため、 上記変形例によれば、 車椅子部 9 0 1の搭乗者自身が手でハ ンドル型ペダル 9 0 5を駆動させるだけの簡単な操作で、容易にハンドサ ィクル 9 0 0を走行操作することができ、 上記実施形態と同様に、 ェネル ギー損失を抑制した状態で走行させることができるのは勿論のこと、脚力 の乏しい高齢者や身障者等でも容易にハンドサイクルを操作でき、 ひいて は筋肉訓練、 体力向上に資する効果を有する。

なお、 上記変形例においては、 ハンドル型ペダル 9 0 5をハンドサイク ル本体に対して左右対称に設けて、 左右同時に駆動操作する場合であった 力 いずれか片側にだけハンドル型ペダルを設けて駆動するようにした形 態でも可能であるのは言うまでもない。

なおまた、 係るハンドサイクルは、 上記変形例で適用した車椅子型のハ ンドサィクルだけでなく、通常の自転車型のハンドサィクルにも応用する ことも可能である。 発明の効果

以上により、 請求項 1記載の発明によれば、 内転歯車は、 固定歯車に嚙 合しながらクランク軸心を中心にして遊星歯車的に転がり運動 （公転運 動） をし、 かつ、 内転歯車自身もクランク腕を中心として自転する。 内転 歯車は、 自転しながら公転することで、 入力部材の直線的なあるいは曲線 的な往復運動が、クランク腕に回転円運動として変換される。このように、 一対の入力部材を交互に直線的あるいは曲線的な往復運動を与えること により、 その回転運動による駆動力は、 クランク軸に設けられた駆動力取 リ出し手段から外部に取り出される。 このため、 入力部材に加えられた駆 動力は、 内転歯車が上死点またはその近傍にあるときでも、 内転歯車に作 用する回転モーメントにより、 上死点またはその近傍で内転歯車、 すなわ ち入力部材が思案することなくガイド手段に沿って運動することができ、 円滑、 且つ、 効率的に回転運動に変換され、 エネルギ損失を抑制できるク ランク装置を得ることができる効果を奏する。

また、 駆動力取り出し手段を、 例えば、 スプロケッ卜とそれに係合する チェーンや、 プーリィとそれに係合するベルトといった巻き掛けリンク機 構でなく、 ベベルギヤとドライブシャフ卜でなるシャフト駆動方式による システムで形成することも可能であり、 そうした場合には、 巻き掛けリン ク機構の遊びやたるみが発生しないので、 ペダルに加えられた回転力を無 駄にすることなく効率よく後輪に伝達することができ、 ひいてはエネルギ 伝達効率を向上できる効果も奏する。

また、 請求項 2記載の発明によれば、 一方の内転歯車と、 他方の内転歯 車とは、 側面から視た状態で、 常時互いに固定歯車の中心点あるいはその 近傍において外接する関係位置にくるようにレイァゥ卜されている。 この ため、 各内転歯車は固定歯車に対して一回転だけ自転すると、 固定歯車の 内側を一回転して公転することが可能となり、 その結果、 入力部材の上下 中心軸線に沿った方向への往復運動を円滑に実現でき、 これにより、 入力 部材に加えられる駆動力を、 より効率的に回転運動に変換することが可能 となる効果を奏する。

また、 請求項 3記載の発明によれば、 入力部材に駆動力が作用すると、 その駆動力は駆動力伝達手段である、接触による駆動力伝達機構の接触部 材が、 例えばペダル装置がガイド手段に沿って運動する方向から偏倚 (ォ フセット） した位置でカム様接触部材に接触して上から押圧することで、 内転歯車に回転モーメントを生じさせる。 これにより、 一方側の内転歯車 が上死点またはその近傍 （他方側の内転歯車はその下死点またはその近傍 にある） から、 下死点またはその近傍 （他方側の内転歯車は、 その上死点 またはその近傍） に向かって転動することができる。 こうして、 接触によ る駆動力伝達機構という簡単な構造によって、 内転歯車に入力部材からの 駆動力を伝達することができる効果を奏する。

また、 請求項 4記載の発明によれば、 入力部材は、 ガイド手段に案内さ れて往復運動するとき、 固定歯車の軸心またはその近傍を通る上下死点を 通る軸線に沿って往復運動する。 したがって、 接触部材とカム様接触部材 との接触部位が上下死点を通る軸線から偏倚した位置に設定されている ため、 入力部材側に加えられた駆動力は、 接触部材により内転歯車側の、 カム様接触部材が上方から押圧されることで、 内転歯車に回転モーメント が働く。 このため、 内転歯車は固定歯車に嚙合しながら転動されていき、 クランク軸が回転し、 回転力が駆動力取り出し手段から出力され、 入力部 材の往復運動を効率よく回転運動に変換することができる効果を奏する。 また、 請求項 5記載の発明によれば、 入力部材はガイ ド手段に対して、 接触による駆動力伝達機構により形成された駆動力伝達手段を介してリ ンクされてはいるものの、接触による駆動力伝達機構を形成する入力部材 側の接触部材と、 内転歯車側の力ム様接触部材とは互いに接触するだけで あり、両者が相反する方向に離反することが可能な構成である。このため、 入力部材がガイ ド手段に沿って往復運動をしている最中において、不意に 入力部材に衝撃力が作用したとしても、接触部材側に上方への移動量を規 定する移動量規制手段が設けられているため、 その上方移動量規制手段に カム様接触部材が係合することで、所定値以上に上方移動するのを阻止し、 入力部材がガイ ド手段から解脱したりすることを確実に防止し、 入力部材 を安定した状態で駆動操作できる効果を奏する。

また、 請求項 6記載の発明によれば、 一方の入力部材側と他方の入力部 材側とが、例えば、チェーン、ワイャ等の索部材を介して連結されており、 且つ、 この索部材をスプリング等のばね部材により弛まないように緊張さ せておくことで、 各入力部材が往復運動を行うときに、 互いに連携しなが ら運動するため、不意にいずれかの入力部材に衝撃的な外力が作用するよ うなことがあっても、 入力部材が余分な運動をするのを阻止することがで きる効果を奏する。

また、 請求項 7記載の発明によれば、 固定歯車と内転歯車との嚙み合い 装置として、 固定歯車 6 0は、 例えば、 一対のリング板状基部の間に、 複 数のピン部材を間隔をあけて配置して設けたりする実質的にチェーン機 能を有する形態に形成する。 この固定歯車の内側を嚙み合って回る内転歯 車を、 スプロケッ卜の形態に形成しているので、 チェーンとスプロケッ卜 との嚙み合いによリ嚙み合い装置が構成されることとなり、 ペダルの踏み 込み力を円滑に伝達することが可能となる。 そして、 この場合、 嚙み合い 装置を、 チェーン 'アンド 'スプロケッ卜の嚙み合い形態で形成している ため、 走行中に砂利等がチエーン■スプロケッ卜の嚙み合い部に嚙み込む のを防止でき、 安全走行を確保でき、 また、 内転歯車あるいは固定歯車を コスト安価に形成でき、 且つ、 重量低減を図ったクランク装置、 乗り物等 を得ることができる効果を奏する。

また、 請求項 8記載の発明によれば、 固定歯車としては、 スプロケッ卜 歯を有するスプロケッ卜形態の固定歯車に形成し、 この固定歯車の内側を 回る内転歯車として、 スプロケッ卜歯に嚙み合うピン状の歯を間隔をあけ て設けたチェ一ン形態の内転歯車に形成しているので、 嚙み合い装置を、 チェーン 'アンド -スプロケッ卜の嚙み合い形態で形成しているため、 走 行中に砂利等がチェーン■スプロケッ卜の嚙み合い部に嚙み込むのを防止 することで、 安全走行を確保でき、 内転歯車あるいは固定歯車をコスト安 価に形成できて重量低減を図ったクランク装置を得ることができる効果 を奏する。

また、請求項 9記載の発明によれば、内転歯車の各歯の外周に、例えば、 V字状のプーリ溝を削り、 固定歯車側には、 内転歯車の各歯に嚙み合う歯 を有してプーリ溝に嚙み合うように、 歯付きベルトを設け、 この歯付きべ ルトに、 内転歯車が嚙み合うので、 上記請求項 7 , 8の発明と同様な効果 の他に、 振動を抑制した嚙み合い装置 （機構） を得ることができる効果を 奏する。

また、請求項 1 0記載の発明によれば、クランク装置を二輪車型自転車、 三輪車型自転車、 人力飛行機、 水上用の人力による足こぎ式ボート等の乗 リ物にも応用できて有益となる効果を奏する。

また、請求項 1 1記載の発明に係る乗り物用クランクペダル装置によれ ば、 二輪車型自転車や三輪車型自転車等の自転車、 水上足こぎボー卜、 人 力飛行機等といった乗り物用のクランク装置に採用されたものであって、 入力部材としてのペダル装置に駆動力である踏み込み力を作用させると、 ペダル装置はガイ ド手段に案内されて移動 （往復運動） する。 このとき、 ペダル装置に負荷された踏み込み力は駆動力伝達手段を介して、上下中心 軸線から偏倚した位置において、 内転歯車に伝えられ、 これによリ内転歯 車に回転モーメン卜が生じる。

このため、 内転歯車は、 固定歯車に嚙合しながらクランク軸心を中心に して遊星歯車的に転がり運動 （公転） をし、 かつ、 自身もクランク腕を中 心として自転する。 内転歯車が固定歯車の内側を自転しながら公転するこ とで、ペダル装置の運動が、クランク腕を回転させる回転運動に変換され、 その回転運動による回転力は、 クランク軸に設けられた、 例えばスプロケ ッ ト等で形成された駆動力取り出し手段からチェーンといった外部部材 に取り出される （伝達される）。 したがって、 ペダル装置に加えられた下 方向への踏み込み力は、 内転歯車が上死点にあるときでも、 内転歯車に回 転モーメン卜が作用するようにしているため、上死点でペダル装置が思案 することがなく、 直ちに、 且つ、 円滑に回転運動に変換され、 エネルギ変 換効率に優れたクランク装置を得ることができる効果を奏する。

また、 請求項 1 1記載の発明によれば、 上記請求項 8記載のものに加え て、 更に、 次のような効果を奏する。 すなわち、 一方の内転歯車と、 他方 の内転歯車とは、 側面から視た状態で、 常時互いに固定歯車の中心点ある いはその近傍において外接する関係にレイァゥ卜されている。 このため、 各内転歯車は固定歯車に対して一回転だけ自転すると、 固定歯車の内側を —回転して公転することが可能となり、 その結果、 ペダル装置の上下中心 軸線に沿った方向への往復運動を円滑に実現でき、 これにより、 ペダル装 置に加えられる駆動力を、 より効率的に回転運動に変換することが可能と なる効果を奏する。

また、 請求項 1 1記載の発明によれば、 接触による駆動力伝達機構とい う簡単な構造を採用することによって、 内転歯車に入力部材からの駆動力 を伝達することができる効果を奏する。

また、 請求項 1 1.記載の発明によれば、 接触部材とカム様接触部材との 接触部位が上下死点を通る軸線から偏倚した位置に設定されているため、 ペダル装置側に加えられた駆動力は、接触部材によリ内転歯車側にある力 ム様接触部材が上方から押圧されることで、 内転歯車に回転モ一メン卜が 働く。 このため、 内転歯車は上死点またはその近傍で思案することなく、 固定歯車に嚙合しながら転動されていき、 クランク軸が回転し、 回転力が 駆動力取り出し手段から出力され、入力部材の往復運動を効率よく回転運 動に変換することができる効果を奏する。

また、 請求項 1 1記載の発明によれば、 ペダル装置がガイ ド手段に沿つ て往復運動をしている最中において、不意にペダル装置に衝撃力が作用し たとしても、接触部材側に上方への移動量を規定する移動量規制手段が設 けられているため、 その上方移動量規制手段にカム様接触部材が係合する ことで、 所定値以上に上方移動するのを阻止し、 ペダル装置がガイド手段 から解脱したりすることを防止し、 ペダル装置を安定した状態で駆動操作 することが可能となる効果を奏する。

また、 請求項 1 1記載の発明によれば、 一方のペダル装置側と他方のぺ ダル装置側と力 例えば、チェーン、ワイヤ等の索部材を介して連結され、 且つ、 この索部材をスプリング等のばね部材により弛まないように緊張さ せておくことで、 各ペダル装置が往復運動を行うときに、 連携しながら運 動するため、不意にいずれかのペダル装置に衝撃的な外力が作用するよう なことがあっても、 ぺダル装置が余分な運動をするのを阻止することがで きる効果を奏する。

この請求項 1 1記載の発明によれば、 チェーンとスプロケッ卜との嚙み 合いによリ嚙み合い装置が構成されることとなり、 自転車等の乗リ物のぺ ダルの踏み込み力を円滑に伝達することが可能となる。そして、この場合、 嚙み合い装置を、 チェーン 'アンド 'スプロケットの嚙み合い形態で形成 しているため、 自転車等の乗リ物の走行中に砂利等がチェーン ·スプロケ ッ卜の嚙み合い部に嚙み込むのを防止でき、 安全走行を確保でき、 また、 内転歯車あるいは固定歯車をコスト安価に形成でき、 且つ、 重量低減を図 つた乗り物用クランクペダル装置を得ることができる効果を奏する。

また、 請求項 1 1記載の発明によれば、 固定歯車としては、 スプロケッ ト歯を有するスプロケット形態の固定歯車に形成し、 この固定歯車の内側 を回る内転歯車として、 スプロケット歯に嚙み合うピン状の歯を間隔をあ けて設けたチェーン形態の内転歯車に形成しているので、嚙み合い装置を、 チェーン 'アンド 'スプロケッ卜の嚙み合い形態で形成しているため、 自 転車等の乗り物の走行中に砂利等がチェーン■スプロケットの嚙み合い部 に嚙み込むのを防止でき、 安全走行を確保できるだけでなく、 内転歯車あ るいは固定歯車をコス卜安価に形成でき、重量低減を図った乗り物用クラ ンクペダル装置を得ることができる効果を奏する。

また、 請求項 1 1記載の発明によれば、 別の嚙み合い装置として、 内転 歯車の各歯の外周に、例えば、 V字状のブーリ溝を削り、固定歯車側には、 内転歯車の各歯に嚙み合う歯を有してプーリ溝に嚙み合うように、歯付き ベルトを設け、 この歯付きベルトに、 内転歯車が嚙み合うので、 振動を抑 制した嚙み合い装置 （機構） を得ることができる効果を奏する。

また、請求項 1 2記載の発明によれば、乗り物用クランクペダル装置を、 二輪車型自転車、 三輪車型自転車、 人力飛行機、 水上用の人力による足こ ぎ式ポート等の乗り物にも応用した場合には、 エネルギ伝達効率に優れた 乗り物を得ることができる効果を奏する。

請求項 1 3記載の発明によれば、 内転歯車は、 固定歯車に嚙合しながら クランク軸心を中心にして遊星歯車的に転がり運動 （公転運動） をし、 か つ、 内転歯車自身もクランク腕を中心として自転する。 内転歯車は、 自転 しながら公転することで、 入力部材の直線的なあるいは曲線的な往復運動 が、 クランク腕に回転円運動として変換される。 このように、 入力部材を 交互に直線的あるいは曲線的な往復運動を与えることにより、 その回転運 動による駆動力は、 クランク軸に設けられた駆動力取り出し手段から外部 に取り出される。 このため、 入力部材に加えられた駆動力は、 内転歯車が 上死点またはその近傍にあるときでも、 内転歯車に作用する回転モーメン 卜により、 上死点またはその近傍で内転歯車、 すなわち入力部材が思案す ることなくガイド手段に沿って運動することができ、 円滑、 且つ、 効率的 に回転運動に変換され、 エネルギ損失を抑制できるクランク装置を得るこ とができる効果を奏する。

また、 請求項 1 4記載の発明によれば、 これを、 例えば、 通常の自転車 や車椅子に装着したいわゆるハンドサイクルに適用した場合には、次のよ うな作用を呈することとなる。

すなわち、ハンドル型ペダルまたはハンドルから離れた場所に設置した手 動ペダルを動かすことにより、 内転歯車は、 固定歯車に嚙合しながらクラ ンク軸心を中心にして遊星歯車的に転がり運動 （公転運動） をし、 かつ、 内転歯車自身もクランク腕を中心として自転する。 内転歯車は、 自転しな がら公転することで、 入力部材の直線的なあるいは曲線的な往復運動が、 クランク腕に回転円運動として変換される。 このように、 入力部材を交互 に直線的あるいは曲線的な往復運動を与えることにより、 その回転運動に よる駆動力は、 クランク軸に設けられた駆動力取り出し手段から外部に取 り出される。 このため、 入力部材に加えられた駆動力は、 内転歯車が上死 点またはその近傍にあるときでも、 内転歯車に作用する回転モーメントに より、 上死点またはその近傍で内転歯車、 すなわち入力部材が思案するこ となくガイ ド手段に沿って運動することができ、 円滑、 且つ、 効率的に回 転運動に変換され、 脚力に乏しい身障者や高齢者等でも、 自身の手の力で ハンドル型ペダルを動かすだけの簡単な操作を行うことで、 回転力取り出 し手段が駆動し、 ハンド型自転車を容易に走行でき、 リハビリテーション 効果も向上できる効果を奏する。

Claims

請求の範囲

1 . 固定部材に軸受け部を介して回転自在に設けられたクランク軸、 この クランク軸両側に屈曲して伸びる各クランク腕、 これらのクランク腕に回 転自在に設けられて内転する一対の内転歯車、上記固定部材側に設けられ、 上記各内転歯車を遊星歯車的に自転しながら転動 （公転） せしめるように 嚙合させる一対の固定歯車、 これらの固定歯車側に設けられた一対のガイ ド手段、 これらのガイ ド手段に案内されて上死点と下死点との間を往復運 動するように設けた駆動力を入力するための一対の入力部材、 これら入力 部材と上記各内転歯車との間に介装され、上記内転歯車が上死点またはそ の近傍にあるとき、 上記入力部材に加えられた駆動力が、 上記各内転歯車 に回転モーメン卜が生じるように伝達されて上記各クランク腕を回転さ せる一対の駆動力伝達手段、 および上記クランク軸に設けられ、 上記駆動 力を外部へ取リ出す駆動力取リ出し手段を具備したことを特徴とするク ランク装置。

2 . 上記各内転歯車と上記各固定歯車との歯数比を、 上記内転歯車が上 記固定歯車を転動して 1周するときに 1回転する関係をなすように形成 されたことを特徴とする請求項 1記載のクランク装置。

3 . 上記各駆動力伝達手段は、 上記各入力部材側に設けられた各接触部材 と、 これらの接触部材に接触され上記各内転歯車側に設けられた各カム様 接触部材とでなる接触による駆動力伝達機構によリ形成したことを特徴 とする請求項 1または 2記載のクランク装置。

4 . 上記各ガイ ド手段に案内されて上記上死点またはその近傍と、 上記下 死点または下死点近傍との間を往復運動する各入力部材は、 上記各固定歯 車の軸心またはその近傍を通る上下死点を通る軸線に沿って往復運動し、 且つ、 上記各内転歯車が、 上記上死点またはその近傍にあるときに、 上記 接触による駆動力伝達機構の接触部材と力ム様接触部材との接触部位を、 上記上下死点を通る軸線から偏倚した位置に設定されるようにしたこと を特徴とする請求項 3記載のクランク装置。

5 . 上記接触による駆動力伝達機構の各接触部材に、 上方への移動量を規 定する上方移動量規制手段を設けたことを特徴とする請求項 3または 4 記載のクランク装置。

6 . 上記一方の入力部材側と、 他方の入力部材側とを、 索部材を介して連 結し、 上記一、 他両方の入力が上記索部材を介して連携して往復運動する ようにしたことを特徴とする請求項 3または 4記載のクランク装置。

7 . 上記内転歯車は、 スプロケッ卜形態で形成され、 上記固定歯車は、 チ エーン形態で形成されたことを特徴とする請求項 1乃至 6のいずれか一 項に記載のクランク装置。

8 . 上記内転歯車は、 チェーン形態で形成され、 上記固定歯車は、 スプロ ケット形態で形成されたことを特徴とする請求項 1乃至 6のいずれか一 項に記載のクランク装置。

9 . 上記固定歯車と内転歯車の組み合わせは、 歯付きベル卜で形成された ことを特徴とする請求項 1乃至 6のいずれか一項に記載のクランク装置。

1 0 . 上記請求項 1乃至 9のいずれか一項に記載のクランク装置を備えた ことを特徴とする乗り物。

1 1 .上記請求項 1乃至 9のいずれか一項に記載したクランク装置に、 上 記ガイ ド手段に案内されて上死点と下死点との間を往復運動するように 設けた駆動力を入力するためのペダル装置を更に具備させたクランクべ ダル装置。

1 2 . 上記請求項 1 1に記載のクランクべダル装置を備えたことを特徴と する乗り物。

1 3 . 固定部材に軸受け部を介して回転自在に設けられたクランク軸、 こ のクランク軸に屈曲して伸びるクランク腕、 このクランク腕に回転自在に 設けられて内転する内転歯車、 上記固定部材側に設けられ、 上記各内転歯 車を遊星歯車的に自転しながら転動 （公転） せしめるように嚙合させる固 定歯車、 この固定歯車側に設けられたガイド手段、 このガイド手段に案内 されて上死点と下死点との間を往復運動するように設けた駆動力を入力 するための入力部材、 この入力部材と上記内転歯車との間に介装され、 上 記内転歯車が上死点またはその近傍にあるとき、 上記入力部材に加えられ た駆動力が、上記内転歯車に回転モーメントが生じるように伝達されて上 記クランク腕を回転させる駆動力伝達手段、 および上記クランク軸に設け られ、上記駆動力を外部へ取リ出す駆動力取リ出し手段を具備したことを 特徴とするクランク装置。

1 4 . 上記各駆動力伝達手段は、 上記各入力部材側に設けられた各接触部 材と、 これらの接触部材に接触され上記各内転歯車側に設けられた各カム 様接触部材とでなる接触による駆動力伝達機構により形成したことを特 徴とする請求項 1 3記載のクランク装置。

1 5 . 乗物本体に軸受け部を介して回転自在に設けられたクランク軸、 こ のクランク軸に屈曲して伸びるクランク腕、 このクランク腕に回転自在に 設けられて内転する内転歯車、 上記乗物本体側に設けられ、 上記各内転歯 車を遊星歯車的に自転しながら転動 （公転） せしめるように嚙合させる固 定歯車、 この固定歯車側に設けられたガイド手段、 このガイド手段に案内 されて上死点と下死点との間を往復運動するように設けた駆動力を入力 するための入力部材、 この入力部材と上記内転歯車との間に介装され、 上 記内転歯車が上死点またはその近傍にあるとき、上記入力部材に加えられ た駆動力が、上記内転歯車に回転モーメントが生じるように伝達されて上 記クランク腕を回転させる駆動力伝達手段、上記駆動力伝達手段に係合さ れたハンドル型ペダル、 および上記クランク軸に設けられ、 上記駆動力を 外部へ取リ出す駆動力取り出し手段を具備したことを特徴とする乗物用 クランクペダル装置。

6 . 上記各駆動力伝達手段は、 上記各入力部材側に設けられた各接触部 材と、 これらの接触部材に接触され上記各内転歯車側に設けられた各カム 様接触部材とでなる接触による駆動力伝達機構によリ形成したことを特 徴とする請求項 1 5記載の乗物用クランクペダル装置。