WO2013180303A1

WO2013180303A1 - 半固定式靴固定シャフト

Info

Publication number: WO2013180303A1
Application number: PCT/JP2013/065374
Authority: WO
Inventors: 小池雄一郎
Original assignee: Koike Yuichiro
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2013-06-03
Publication date: 2013-12-05
Also published as: EP2857304A4; JP2014121885A; US20150143949A1; CN104364147A; HK1207349A1; EP2857304A1; JP5105269B1

Abstract

　クランクに回転自由に取り付けられるシャフトと、シャフトに揺動可能に設置されるラチェット爪と、ラチェット爪を受け止める様にクランクに固定されるラチェット受歯と、ラチェット爪を揺動させる様にシャフトに固定されるラチェットバネと、ラチェットバネに接続されシャフトにスライド可能に設置されるラチェット制御レバーとシャフトに固定される靴固定フックと、を備え、靴固定フックと自転車専用靴に固定された留め具とを結合することによって自転車専用靴とシャフトとが固定され、足首を伸ばす力が自転車専用靴及びシャフトを通じクランクを回転させる力として伝えられる。足首を動かすためのふくらはぎを中心とした筋肉を、クランクの回転力として活用可能にする。

Description

半固定式靴固定シャフト

　当発明は主に人の足を動力とする回転式のクランク機構を持つ自転車等の推進機器やトレーニングマシンにおいて、これまで利用されていなかった足首の力を新たな動力源としてクランクの回転に利用することを可能とし、クランク回転運動へ新たな推進力を発生させ、上死点および下死点からクランクの引き上げにかけての踏込みの力の伝達が困難な領域においても、足首の力を回転力としてクランクに伝えることで新たな自転車の動力源として利用し、交互に行われる左右の踏み込みの交代の間に発生する駆動力の隙間を埋め、効率的な自転車の推進を実現させる半固定式靴固定シャフトに関するものである。

　自転車はレクレーション、移動手段、競技スポーツとして人気が高く、全世界に普及されている。そのため自転車産業において、種々の自転車部品は高度に共通化され常に改良が続けられている。その中で大きく設計が見直されている自転車部品の一つに自転車用ペダル装置が挙げられる。

　クランク回転による自転車を代表とする推進機器は最高水準の効率性を示しており、当発明による更なる効率性の向上は自転車利用の可能性を広げ、運動の促進による健康の改善や車やバイクなどの移動手段によるエネルギーの消費を抑制することによる環境問題改善の一助となる。しかし、効率性の検討においてクランク機構には上死点および下死点から引き上げの位置において、踏み込みの力がクランクへ伝わらない領域がありクランク回転における大きな課題となっている。

　これを解決するために特開平６－１５６３５６号公報や特開２００２－２４０７７０号公報といったペダル装置に関する検討があるが、自転車の統一規格に沿っていないため、初期投資や普及コストが非常に大きくなると考えられる。世界中で利用され高度に共通化や標準化の進んでいる自転車の規格の中では、既存の規格に影響を及ぼさない容易かつ必要最小限の装置による発明の実施が強く求められている。

　クランク機構の回転方法においては多くのペダリング技術が研究され、単純な踏み込みだけでなく上死点においてはペダルを踏み込むのでは無く前方向へ押し出すなど効率的なクランク回転についてのさまざまな運動学的検討のアプローチが行われている。

　膝は９０度以上に曲げられた状態での運動時には怪我を起こしやすいといわれているが上死点において膝を使ってペダルを前に押し出すペダリングを行う場合には９０度以上に膝を曲げることとなり怪我の原因となる場合がある。

　前記ペダリング技術研究における成果として、ふくらはぎの力はペダルを回転させるための動力として非効率的であり、アンクリングと呼ばれる足首の角度を変えるペダリングは回避されるべきとされている。

　アンクリングを積極的に行うことで高い成果を上げている一部のアスリートもいるが、現状のクランク機構における効率性の観点からはアンクリングは回避されるべきものと考えられる。

　一方で、ふくらはぎの筋肉は人体の構造上比較的強い筋力を有しているため走力や跳躍力を高める目的等では積極的な活用が求められており、この筋力をペダリングに活用ができる場合にはペダリングの効率を上げることが可能となる。

　自転車競技者以外でも健康の促進や体力トレーニングを目的としてエアロバイクと呼ばれるクランク機構を有する運動機能代用器があり世界中のトレーニング施設に設置されている。これまでの固定されないペダルを利用した運動機能代用器の場合にはふくらはぎの筋肉についてのトレーニング効果をあまり期待できなかった。

　当発明の目的とするクランクの回転に足首の力を新たな動力源として提供することとは異なり、ペダルの踏み外し防止および爪先によるペダル踏みの困難性改善を目的としているが、当発明と類似する解決手段を持つ発明に、ペダル本体を常時水平に保つための発明である特開２００４－２３１１３６号公報がある。当発明における目的であるふくらはぎの力を利用した上死点におけるクランク回転効率の向上のためには足首を曲げた状態から伸ばす動きが重要であるが、特開２００４－２３１１３６号公報を利用した場合には、常時ペダル本体が水平を保ってしまうために足首の角度は意図的には変えられず、効果は限定的なものとなる。

　また、特開２００４－２３１１３６号公報を自転車に設置する場合にはクランク部分に大幅な修正を行うために、ペダル本体位置はフレームから外側に離れて設置しなければならないため、搭乗者がペダルをこぐ際には大きく足を広げる姿勢を取ることとなるが、この場合にはペダルの回転軌道と足の踏み込み軌道にねじれが生じるためクランク回転効率を悪化させ当発明の目的達成を阻害する。その他に、クランク、ペダルだけでなく自転車本体フレームに対してまで装置の設置が必要となるため、実施のための新規生産施設準備などに大きな費用が必要となる。同様に、自転車競技においては競技の公平性を保つために利用する自転車に対して厳しく規制が課せられているためこのような大幅な変更は認められないと考えられるが、もし自転車競技において特開２００４－２３１１３６号公報の利用を推し進める場合には、世界規模で各自転車競技の規制自体の変更を求めなければならず、それには当然多くの作業と費用が必要となりまた規則を変えられるとは限らないためその利用は困難である。

　このように、世界基準で高度に共通化や標準化の進んでいる自転車の規格の中では、既存の規格に影響を及ぼさない容易かつ必要最小限の装置による発明の実施が求められている。

　足の裏とシャフトを固定するための技術は、クリップレスペダルとして１９８０年代よりすでに利用されている。

　当発明の目的とするクランクの回転に足首の力を新たな動力源として提供することとは異なる目的を有するが、ラチェット機構を利用するという部分的な構成要素に類似性のある発明として、大きなプレートを有するペダルを用意し踏込みの位置を変えることでクランクの長さを伸長しテコの原理を利用することを目的とした、特開平２－６８２８８号公報、特開昭６４－２８０８９号公報、特開昭６３－１７３７８２号公報、特開平１－１８２１８６号公報がある。

　これら既出の発明はテコの原理によって踏み込みの力を効果的に利用することをその目的としているが、当発明は踏み込みの力は全く利用を考慮しておらず、新しい動力源として足首の力を利用することを目的としており、異なる課題に対する解決案を提供している。

　これら既出の発明は踏み込むためのプレートを有する「ペダル」についての技術であり、足の裏を固定する機能を有する「シャフト」に関する技術である当発明とは全く異なる技術分野に関する発明である。

　これら既出の発明はテコの原理を活用することを目的としているため、踏込みのためのプレートが必要となるが、当発明においては踏み込み力を利用しておらずテコの原理も必要ないため、プレートの利用は必要が無いばかりか軽量化のためには排除すべきものであり、異なる技術分野に関する発明である。

　これら既出の発明はクランクの長さを伸長させる機能のための踏み込み用の長いプレートをペダルに備えテコの作用を発揮させるが、当発明ではプレートを有するペダルやテコの作用は全く利用せず、代わりに足の裏とシャフトを固定する機能を利用し足首の力を新たな動力としてクランクを回転させる作用を発揮するものであり、機能や作用に共通点は無く、全く異質の効果を有している。

　これら既出の発明を実際に利用する場合には、ペダルの踏み込みの際にリアプレートを踏まずに浮かせ気味にしてフロントプレートを専ら踏み下げるという踏み込み方法によってロングクランクの状態となると記載されている。仮に、当発明に必要不可欠な足裏とシャフトを固定する機能をこれら既出の発明であるプレートを有するペダルと同時に実装する可能性について検討した場合、足の裏とペダルのプレートが固定されれば意図的にペダルのフロントプレートのみに力を込めるような操作が全くできなくなることは明確であり、これら既出の発明効果を発揮させることはできなくなる。このため、この足裏とシャフトを固定する機能は既出の発明を行った当業者にとって全く考慮外側の機能となる。一方で当発明においては足裏とシャフトを固定する機能は必要不可欠であり検討の出発点であることから、これら既出の発明から起因して当発明に想到することは全く不可能である。

　これら既出の発明はテコの原理を活用することを目的としているため、さらなる改良を加える検討をする場合には、フロントプレートをより長大にすることや、その形状や設置方法についての検討を進めることとなり、当然プレートを排することを検討することは発明の目的と矛盾する。このため、これら既出の発明から起因して検討を進めた場合には、テコの原理を利用もプレートを有するペダルの利用も関連することのない当発明には想到することは出来ない。

　これら既出の発明の効果は、既存の自転車に一般的に設置されている可変ギアを用いればテコの原理を十分に利用できるため、踏込みの重さを増減する効果は簡単に代用できてしまうばかりか、実際の運転中に踏込みの位置を変える必要があるため踏み外しの危険性が高い、踏込みの位置がサドルから遠ざかるためにむしろ強く踏み込めなくなる、テコの効果を強くしすぎると自転車の速度が低下し安定した運転を阻害してしまうといった実用化の面で大きな問題が有り発明としての効果は非常に限定的なものである。これに対して当発明はふくらはぎという非常に強いがこれまでの自転車では使われていなかった筋肉を誰も思いつかなかったが非常に簡便な方法で新たな動力源として利用を可能にし、またこれまでの踏込みによるクランクの回転も阻害することないため、自転車の推進力を大幅に向上させる大きく際立った効果を有している。一般的な筋肉の力を前提として当発明の効果について単純に試算した場合、一般的な踏込みの仕事量は踏み込み圧力４０ｋｇｆで１５０度クランクを回しているのに対して、当発明では足首を伸ばす力３０ｋｇｆで６４度クランクを回す力を追加できると想定した場合、踏込みの仕事量に加えて４０％もの仕事量を向上させるという際立った効果を創出する。４０％もの推進力が向上されれば、これまで一般の競技者ではチャレンジの難しかった山岳コースでの競技実施や、自転車の最高速度の更新、人力飛行機における飛行距離の大幅な向上等、全てのクランク機構を有する装置において際立った効果の創出を可能とする。この様に特開平２－６８２８８号公報、特開昭６４－２８０８９号公報、特開昭６３－１７３７８２号公報、特開平１－１８２１８６号公報といったこれら既出の発明と比較して、当発明の効果は際立った効果を有していることが明確である。

　これら既出の発明は踏み込みの力を利用しているため、膝や腰に障害を持つために力を入れられない搭乗者は利用することが出来なかった。これに対して、当発明では踏込みの力は全く利用しないため、足首に力を入れることが可能であれば当発明を利用し自転車の操縦が可能にするという際立った効果を有している。

　これら既出の発明の目的であるロングクランクの実現によるテコの原理を利用の効果によって確かに踏込み感覚は軽くなるが実際の推進力には変化が無いため、効果の増大とともに推進速度は低下する。極端に速度が低下した場合には安定的な運転を阻害することとなるため、一定の条件下に限定された効果しか有していない。これに対して当発明は、これまで全く利用されておらず非常に強い筋肉を新たな動力源として追加利用することが可能となり自転車の推進力を大幅に向上させるため、坂道でも楽に上れるようになるといった駆動力の向上といった効果だけでなく、平地でスピードを出す場合における駆動速度の向上についても効果を発揮する点で全く異質の際立った効果を有している。

　これら既出の発明がなされてから既に２０年が経過しているが、ペダルシャフトと靴を固定する発明自体は当時よりさらに前になされており、これらの発明から起因ないし契機される容易に想到できる程度の発明はすでに想到されていると考えるのが自然である。当発明の有する際立った効果がいまだ利用されていないということは、これら既出の発明からは当発明が容易に想到できるものでない事を客観的に証明している。

特開平６－１５６３５６号公報特開２００２－２４０７７０号公報特開２００４－２３１１３６号公報特開平２－６８２８８号公報特開昭６４－２８０８９号公報特開昭６３－１７３７８２号公報特開平１－１８２１８６号公報

　これまでのクランク機構では、人体の中でも比較的強い力を持つふくらはぎの筋力が活用することができない事が課題となっている。

　これまでのクランク機構では足を踏み込むことによる上下運動によってその回転力の多くを得ているが、クランク位置が回転周期の上方もしくは下方にあり足の踏み込みの力がクランクを回転させる力に変換不可能な回転クランク機構における上死点・下死点と呼ばれるクランク回転位置の存在が、効率的なクランク機構の回転運動において課題となっている。

　自転車競技者は上死点における膝を使ったペダリング技術の習得が効率性を上げるために必須とされているが、通常の自転車規格では上死点において競技者の膝が９０度以上に曲げられている状態にあることも多く、この場合には膝関節に過度の負担がかかるため筋肉および関節の疲労や怪我の原因となることが課題となっている。

　自転車に関連する新技術の実装方法の検討における前提として、自転車は世界で利用されるためクランク機構については規格が高度に統一されており、この規格を変更する必要のあるアイデアの実装には世界規模での規格変更コストがかかるため、クランクや自転車本体についての既存の規格を変えることのない課題解決の実装方法が課題となっている。

　通常のペダルは自由に回転してしまう構造にあるため、踏み込む際には回転を制御するために余計な力を入れなければならないため効率的なペダリングの阻害要因となっている。

　当発明は、このような事情を鑑みて創作されたものであり、共通的な自転車規格を変えることのない簡素な構造によって、これまで利用されることのなかった足首の力を新たな動力源としてクランクの回転に利用することを可能とする半固定式靴固定シャフトの提供を目的とする。

　当発明に係る半固定式靴固定シャフトは、一般的にクリートと呼ばれる留め具を有する自転車専用靴と、留め具を固定するフックを有するシャフトによって、足の裏とシャフトを固定するための機能を有している。シャフトはクランクに対して回転可能に設置されているが、ラチェット機能を有することでクランクの前方回転方向には回転を止めるが、逆方向にはフリーに回転することを可能とする。

　足首を伸す力は自転車専用靴とシャフトを回転させる力となり、この力はラチェット機能によって受け止められクランクを回転させる力に変換される。足首を伸ばさないでいる場合にはラチェットは逆回転方向にフリーとなり、クランクの回転を妨げない。

　ラチェット爪もしくはラチェットバネはラチェット機能を無効化する位置で固定できるように設置され、任意に当発明の効果を制御することができる。ラチェット制御レバーをラチェットバネに連結しシャフトへスライド可能に設置することで、ラチェット制御レバーを操作することによってラチェットの有効化、無効化を任意に制御することができる。

　シャフトに回転自由な台を設け自転車専用靴を固定するフックを設置することで、既存クランク固定されたシャフトをそのまま利用できる。

　自転車専用靴にラチェット爪など当発明機能の一部を分離設置することが可能であり、自転車専用靴とシャフトを固定することで当発明の効果を実現することができる。

　ラチェット受歯およびラチェット爪は複数設置することが可能であり、効果を発揮する位置を変更・制限することができる。

　当発明では踏込みの力は全く利用せず足首の力だけを利用し、これまで利用されることがなかったが人体の構造上非常に強力な筋力を有する足首を動かすためのふくらはぎを中心とした筋肉をクランクの回転力として活用を可能にする。

　これまでに全く利用していない筋肉の利用であるため、搭乗者が有する既存の踏込みの力には影響を及ぼすことなく、純粋に一定の駆動力を上乗せすることができる。

　当発明では踏込みの力は全く利用しない。そのため膝や腰に障害を持つために力を入れられない搭乗者であっても、足首に力を入れることが可能であれば、当発明によってこれまで利用が出来なかった自転車の操縦が可能になる。

　当発明の効果は純粋な駆動力の向上であり、てこの原理を利用し速度を減じることで走行時の踏込み圧力を軽くさせることはないため、推進速度を減じることなくより急な坂道の利用や、より重い荷重を乗せた走行を可能にする。

　当発明は純粋な駆動力の向上であるため、平地おいての平均速度の向上や競技における最高速度を向上する。これによって、これまで一般の自転車競技者ではチャレンジの難しかった山岳コースでの競技実施や、自転車の最高速度の更新、人力飛行機における飛行距離の大幅な向上等、全てのクランク機構を有する装置において際立った効果の創出を可能とする。

　長距離走行を行った場合に、これまでは踏込みの筋力のみを利用していたが、当発明によって足首の筋力も活用できるようになるため、局所的に負荷が掛けられていた負荷が分散されることにより、大幅に疲労を軽減する。

　一般的な筋肉の力を前提として当発明の効果について単純に試算した場合、一般的な踏込みの仕事量は踏み込み圧力４０ｋｇｆで１５０度クランクを回しているのに対して、当発明では足首を伸ばす力３０ｋｇｆで６４度クランクを回す力を追加できると想定した場合、４０％もの推進力を向上させるという際立った効果を創出する。

　人によって筋力に差があるため正確な比較は難しいため、仮に保守的に少ない効果を見積り５％程度の効果しか得られないとした場合においても、その効果は既存の推進力に純粋に追加される効果であり、１秒を争う自転車競技においては際立った効果となる。

　当発明によるふくらはぎの力を利用し足首を伸ばすことによる、クランク回転運動における下死点付近での回転力の発生について発明の効果として記す。当発明を実施した半固定式靴固定シャフトにおいては、下死点において足首を伸ばすと足裏とシャフトは固定されておりシャフトを回転させる力が発生するが、この力はラチェット機構により受け止められクランクを回転させる力として伝わる。その為、クランクは下死点の位置から後方に向けて引き上がることになる。これは、足首の力を新たな動力源として利用するために可能となる効果であり、既出の発明に見られるような踏込みの力だけを利用している場合には、クランクを下から上に回転させることは成しえない効果である。

　図６、図７はクランク位置が下死点に達し、通常の踏込みの力ではクランクを回転できなくなる状況から、当発明の効果によって下死点から後方回転位置へ引き上げられる動きを示している。

　図６の状態から足首を伸ばすと、足首の角度の変化はラチェット機構によってシャフトからクランクに伝わり、図７にて示すように足首が伸びきる位置までクランクを回転させる。これにより踏込みによってクランクが回転しない下死点付近においてもクランクを回転させることができる。足首を伸ばしきった後に足首を曲げる方向にはラチェット機構はフリーになるため、足首を伸ばす前の状態に戻すことができる。

　この説明では下死点付近による当発明の効果を示しているが、この効果は３６０度どの位置においても発揮することができ、搭乗者の漕ぎやすさや状況に合わせて好きなタイミングで実施することが可能である。また、都度足首の曲げ伸ばしを行うことで何度でも実施することが可能である。

　自転車競技においてコース設定は平坦な道だけでなく坂道を登るような設定も多く、その場合自転車の乗り手は立ち乗りと呼ばれるサドルから腰を浮かした操縦を行うことがある。乗り手がサドルに座っている場合と腰を浮かせている状態とでは足の踏み込み角度が変わってくるためにペダル軌道の上死点および下死点の位置が変わることが想定される。この場合には角度の設定が異なる複数のラチェット歯車を設置し、ラチェット歯車の有効化、無効化を実施することで最適な角度を持つラチェット歯車を選択し、立ち乗りを行う場合における当発明の最適な活用を行うことができる。

　自転車の踏込みは左右交互に行われ、片方の足が下死点に有る場合にはもう片方の足は上死点にある場合にも、駆動力を提供することが可能になり自転車の駆動力が消失する瞬間の無い効率的なクランク回転を実現することができる。

　クランク部分は自転車の構造上地面に近いために泥やほこりによる影響を受けやすくなっており、泥などの汚れは当発明の正常な作動を阻害する可能性があるため泥よけのカバーを付けるなどの工夫が必要になってくる。また、それでも泥などが入ってしまった場合には内部を洗浄する必要があるが、この場合に部品を分解して洗浄することには専門の知識や道具などの煩雑な手順が必要になる。これに対して靴側に構成要素の一部を設置することにより、分解を行わずとも自転車専用靴を外すだけでラチェット爪とラチェット受歯を露出させることができるため容易な洗浄が可能となる。

　エアロバイクといわれるクランク機構を有するトレーニング機器は、転倒や事故の心配なく管理されたトレーニングを行うことができるため多くの利用者がいる。エアロバイクを利用したトレーニングにおいては有酸素運動を目的とすることが多く、効果的な運動を実施するためにできるだけ多くの筋肉の活用が求められている。これに対し当発明の効果によりこれまで利用されてこなかったふくらはぎの筋力をクランクの回転に利用することが可能になりよりトレーニングの効果を高めることが可能となる。

　既存の自転車規格であるクランクをそのまま利用する場合、クランクとシャフトは固定されているが、シャフトに回転台を設けそこに自転車専用靴との結合用の装置やラチェット機構を設置することで当発明を実施することができる。これによって既存のクランクをそのまま利用することが可能になり、当発明の既存の自転車への容易な適用が可能になる。

当発明の実施形態の一例を示す斜視図である。自転車専用靴とシャフトの結合時の当発明の実施形態の一例を示す側面図である。複数のラチェットを設置する場合の当発明の実施形態の一例を示す斜視図である。ラチェット機構の一部を自転車専用靴へ設置した場合の実施形態の一例を示す側面図である。ラチェット回転台を利用した場合の当発明の実施形態の一例を示す斜視図である。当発明の利用効果を示す動作説明図である。当発明の利用効果を示す動作説明図である。

　図１では実施形態の一例について斜視図にて示している。クランク１に回転自由に取り付けられるシャフト２と、シャフト２に揺動可能に設置されるラチェット爪３と、ラチェット爪３を受け止める様にクランク１に固定されるラチェット受歯４と、ラチェット爪３を揺動させる様にシャフト２に固定されるラチェットバネ５と、ラチェットバネ５に接続されシャフト２にスライド可能に設置されるラチェット制御レバー１１とシャフト２に固定される靴固定フック６によって構成される。

　図２では自転車専用靴とシャフトの結合時の実施形態を示している。自転車専用靴９と、自転車専用靴９に固定され靴固定フック６に結合可能な留め具７からなり、靴固定フック６と留め具７を横からスライドし結合することによって自転車専用靴９とシャフト２が固定される。これによって足首を伸ばす力は自転車専用靴９を通じシャフト２を通じクランクを回転させる力として伝えられる。

　ここで足の裏とシャフトを固定することができれば、自転車専用靴９とシャフト２の固定方法についてはどのような手段を用いてもかまわない。紐やバンドによる固定や、磁力を利用するものや、既に発明されたもしくはこれから発明されるクリップレスペダルと言われる技術の利用などでも足裏とシャフトの固定機能は代替できる。

　ここで一方の方向にはフリーに回転し他方には回転を止めるラチェット機構を実現できれば、ラチェット爪３およびラチェット受歯４はいかなる形状であってもよい。具体的には方形や半円形のラチェット爪とラチェット受歯や、波型の歯車を組み合わせる方法などによっても代替できる。

　ここでラチェットバネ５とはラチェット爪３を稼働させるための圧力をかけるものであればいかなる形状や材質であってもよい。具体的にはラチェットバネ５はゴムやスプリングといった弾性体を想定するだけでなく、他に磁石の斥力やモーターなどの機械的な加圧によっても同様の効果を得ることができる。

　ここでラチェット機構を実現するラチェット爪３とラチェット受歯４とラチェットバネ５は、一方の方向には爪と歯車がかみ合い歯車を回転させるが逆の方向にはかみ合うことなく歯車を回転させないラチェット機能を実装するものであれば、いかなる形状や設置場所であってもよい。具体的にはラチェット爪３をクランク１に揺動可能に設置し、ラチェット受歯４をシャフト２へ固定し、ラチェットバネ５をラチェット爪３を加圧するようにクランク１へ設置する方法によっても当発明を実施することができる。

　ラチェットバネ５はラチェット制御レバー１１をスライドさせることによってラチェット爪３に圧力を加えられない位置へずらすことが可能であり、これによって当発明の効果の有効化、無効化を制御することができる。

　ここでラチェット機能を無効化できれば、ラチェット制御レバー１１による動作の制御方法はどのような実施形態であってもよい。具体的にはラチェット制御レバー１１の代わりにモーターによってバネをずらすことや、ラチェット制御レバー１１をラチェット爪３に接続し揺動を制御する方法や、ラチェットバネ５自体がモーターによる加圧を行っている場合には無線やスイッチでその機能を止める方法などでも同様の効果を得ることができる。

　図３は複数のラチェット機構を同時に設置した場合の実施形態の一例を示している。当発明の機能を実現したい位置に、それぞれラチェット受歯とラチェット爪を設置しラチェット機能を実現する。ここで当発明の機能を利用したい位置のラチェット装置だけをラチェット制御レバー１１を利用して有効化することができる。

　ここでラチェット機能を発揮する位置を複数設置できればラチェット機構はいかなる実装方法であってもよい。具体的には１つのラチェット受歯４に対して、ラチェット爪３ａとこれに対応するラチェットバネ５ａ、および、ラチェット爪３ｂとこれに対応するラチェットバネ５ｂ、を設置し、ラチェット制御レバー１１で、ラチェット爪３ａとラチェット爪３ｂのいずれか一方だけを有効化する方法などでも同様の効果を得ることができる。

　図４では、自転車専用靴９に当発明の構成要素の一部を分離設置する場合の実施形態の具体的な一例を示している。自転車専用靴９へラチェット板８を固定し、ラチェット板８上に揺動可能にラチェット爪３を設置し、ラチェット板８上にラチェット爪３に圧力がかかるようにラチェットバネ５を設置し、自転車専用靴９とシャフト２を結合した場合に当発明のラチェット機能を実現することで当発明の実施を可能とする。

　ここで、当発明の構成要素を分離設置することが可能であればその組み合わせはどのようなものであってもかまわない。具体的には、ラチェットバネ５だけをラチェット板８に設置する方法や、ラチェット爪３だけをラチェット板８に設置する方法でも同様に当発明の実施を可能とする。

　図５ではシャフト２とクランク１が固定され、代わりにシャフト２に回転可能なラチェット回転台１０を設置した場合の実施形態の具体的な一例を示している。クランク１に固定されるシャフト２と、シャフト２に回転可能に設置されるラチェット回転台１０と、ラチェット回転台１０に固定される靴固定フック６と、ラチェット回転台１０に固定されるラチェット受歯４と、シャフト２に揺動可能に設置されるラチェット爪３と、ラチェット爪３を揺動させる様にシャフト２に固定されるラチェットバネ５から構成される。

　本発明に係る半固定式靴固定シャフトは、主に人の足を動力とする回転式のクランク機構を持つ自転車等の推進機器やトレーニングマシンにおいて利用可能である。

　１　　クランク
　２　　シャフト
　３　　ラチェット爪
　３ａ　ラチェット爪
　３ｂ　ラチェット爪
　４　　ラチェット受歯
　５　　ラチェットバネ
　５ａ　ラチェットバネ
　５ｂ　ラチェットバネ
　６　　靴固定フック
　７　　留め具
　８　　ラチェット板
　９　　自転車専用靴
１０　　ラチェット回転台
１１　　ラチェット制御レバー

Claims

　クランクと前記クランクに回転可能に連結されるシャフトと、
　前記シャフトに揺動可能に設置されるラチェット爪と、
　前記ラチェット爪を受け止める様に前記クランクに固定されるラチェット受歯と、
　前記シャフトに前記ラチェット爪に圧力を掛ける様に設置されるラチェットバネと、
　前記シャフトに固定される靴固定フックと、
　自転車専用靴と前記自転車専用靴に固定され靴固定フックに結合可能な留め具からなる足裏とシャフトを固定しラチェット機能を有することを特徴とする半固定式靴固定シャフト。
　前記半固定シャフトにおいて、前記ラチェットバネに接続され前記シャフトにスライド可能に設置されるラチェット制御レバーを有し、
　前記ラチェット制御レバーをスライドさせることで、前記ラチェットバネを前記ラチェット爪への圧力がかからない位置へずらせることを特徴とする請求項１に記載の半固定式靴固定シャフト。
　前記ラチェット爪と前記ラチェット受歯と前記ラチェットバネの組合せを、同時に複数設置することを特徴とする請求項１又は２に記載の半固定式靴固定シャフト。
　前記半固定式靴固定シャフトの構成要素の一部または全部を自転車専用靴に分割して設置することを特徴とする請求項１から３のいずれか１の請求項記載の半固定式靴固定シャフト。
　前記クランクに固定される前記シャフトと、
　前記シャフトに回転可能に設置されるラチェット回転台と、
　前記シャフトに揺動可能に設置されるラチェット爪と、
　前記ラチェット爪を受け止める様に前記ラチェット回転台に固定されるラチェット受歯と、
　前記シャフトに前記ラチェット爪に圧力を掛ける様に設置されるラチェットバネと、
　前記ラチェット回転台に固定される靴固定フックからなることを特徴とする請求項１から４いずれか１の請求項記載の半固定式靴固定シャフト。
　クランクと前記クランクに回転可能に連結されるシャフトと、
　前記シャフトに揺動可能に設置されるラチェット爪と、
　前記クランクに固定され、前記ラチェット爪を受け止めるラチェット受歯と、
　前記シャフトに設置され、前記ラチェット爪に圧力を掛けるラチェットバネと、
　前記シャフトに固定される靴固定フックと、
を備え、
　前記靴固定フックは、自転車専用靴に固定された留め具と結合可能である、
ことを特徴とする半固定式靴固定シャフト。
　クランクと、
　前記クランクに固定されるシャフトと、
　前記シャフトに回転可能に設置されるラチェット回転台と、
　前記シャフトに揺動可能に設置されるラチェット爪と、
　前記ラチェット回転台に固定され、前記ラチェット爪を受け止めるラチェット受歯と、
　前記シャフトに設置され、前記ラチェット爪に圧力を掛けるラチェットバネと、
　前記ラチェット回転台に固定される靴固定フックと、
を備え、
　前記靴固定フックは、自転車専用靴に固定された留め具と結合可能である、
ことを特徴とする半固定式靴固定シャフト。