WO2017030042A1 - 車輪駆動構造及び自転車 - Google Patents

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WO2017030042A1
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crank arm
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drive structure
wheel
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謙二 船木
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謙二 船木
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    • 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
    • B62M1/10—Rider propulsion of wheeled vehicles involving devices which enable the mechanical storing and releasing of energy occasionally, e.g. arrangement of flywheels
    • B62M1/105—Rider propulsion of wheeled vehicles involving devices which enable the mechanical storing and releasing of energy occasionally, e.g. arrangement of flywheels using elastic elements
    • 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
    • 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
    • B62M9/00—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like

Definitions

  • the present invention relates to a wheel drive structure that drives a wheel by rotating a rotating body via a crank, and a bicycle including the wheel drive structure.
  • Patent Document 1 discloses a bicycle drive structure in which a crank arm expands and contracts as the crank rotates. When the occupant steps on the pedal and rotates the crank, the crank arm expands and contracts accordingly, thereby reducing the pedal weight and reducing the burden on the occupant's leg.
  • An object of the present invention is to provide a wheel drive structure with a light force to depress a pedal at the time of starting, and a bicycle including the same.
  • the wheel drive structure of the present invention is A wheel drive structure for driving a wheel by rotating a rotating body via a crank, A chain ring in which a chain is hung between the wheel and a rotating body that is rotatably held in a direction corresponding to a driving direction of the wheel with respect to a reference axis;
  • a crank having at least a crankshaft rotatably held with respect to the reference shaft independently of the rotating body, and a crank arm fixed to the crankshaft;
  • a biasing member connected between the rotating body and the crank arm, and biasing the rotating body in the corresponding direction by rotation of the crank;
  • the biasing member is a leaf spring whose one end and the other end are joined to the rotating body and the crank arm, respectively.
  • One end of the leaf spring is fixed to a part of the rotating body located outside a part where the chain is bridged with reference to the reference axis, The other end of the leaf spring is slidably joined to the crank arm.
  • the biasing member connected between the rotating body and the crank arm is rotated with respect to the reference axis independently of the crank by rotation of the crank having the crankshaft held rotatably with respect to the reference axis.
  • the rotation of the crank is transmitted to the rotating body, and the wheel is driven by rotating the rotating body in the corresponding direction.
  • the force of stepping on the pedal before the start of rotation is accumulated in the urging member, and the accumulated force is transmitted to the rotating body together, so that the force of stepping on the pedal can be reduced.
  • the leaf spring is fixed to the rotating body, and the other end is slidably attached to the crank arm.
  • the leaf spring is bent due to the rotation of the crank, the other end slides and moves on the crank arm, so that the force generated by the leaf spring other than the force that urges the rotating body in the corresponding direction. Can be released.
  • the wheel drive structure of the present invention is
  • the biasing member is formed by stacking a plurality of the leaf springs.
  • the urging member is formed by stacking a plurality of leaf springs, the force for urging the rotating body can be adjusted by the number of leaf springs.
  • the wheel drive structure of the present invention is
  • the crank arm includes a roller that rotates in contact with the leaf spring.
  • the other end of the leaf spring can easily slide on the crank arm.
  • the wheel drive structure of the present invention is
  • the rotating body has a stopper attached to the opposite side of the corresponding direction with respect to the crank arm to lock the crank arm, and the mounting position of the stopper on the rotating body is related to the corresponding direction. It is variable.
  • the crank arm by stopping the crank arm by the stopper attached to the opposite side of the direction corresponding to the crank arm on the rotating body, the rotation of the crank in the direction opposite to the corresponding direction with respect to the rotating body is stopped. Since the mounting position of the stopper on the rotating body is variable with respect to the corresponding direction, the crank arm (through the pedal) receives from the urging member connected between the rotating body and the crank arm. The power can be adjusted.
  • the wheel drive structure of the present invention is
  • the crank arm includes first and second portions extending from the crankshaft to one side and the other side in a direction intersecting the crankshaft, and the urging member includes the rotating body and the first and first portions. It is connected between each of the two parts.
  • the forces of the two urging members can be used together at the start of crank rotation.
  • the wheel drive structure of the present invention is
  • the brake device further includes another rotating body fixed to the crankshaft, and a pressing member that clamps the other rotating body.
  • the rotation of the crankshaft (the crank arm and the pedal through the crankshaft) can be stopped by clamping another rotating body fixed to the rotating body by the clamping member of the braking device.
  • the bicycle of the present invention The wheel drive structure described above; A wheel on which a chain is hung between the rotating body, Characterized by comprising
  • the wheel drive structure provides a bicycle with a light force to step on the pedal at the start.
  • FIG. 1 is a side view showing the configuration of the wheel drive structure.
  • FIG. 2 is a top view showing the configuration of the wheel drive structure.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the driving principle of the wheel driving structure.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the drive principle of the wheel drive structure.
  • FIG. 5 is a side view showing the configuration of the braking device.
  • FIG. 1 and FIG. 2 show the configuration of the wheel drive structure 1 of the present embodiment.
  • FIG.1 and FIG.2 is the side view and top view which respectively show the structure of the wheel drive structure 1.
  • FIG. The wheel drive structure 1 is a structure for driving a wheel by stepping on a pedal and rotating a rotating body via a crank, and roughly includes a crank 10, a chain ring 20, and two urging members 31 and 32. .
  • the direction in which the crank 10 and the chain ring 20 rotate clockwise is a direction corresponding to the driving direction of the wheel (simply referred to as the driving direction).
  • FIG. 2 also shows a part of a bicycle structure, that is, a bottom bracket 90 and two frames 92 that support the bottom bracket 90.
  • the saddle crank 10 has a structure that converts a pedal motion caused by a rider's stepping on a pedal into a rotational motion, and includes a crank shaft 12, two crank arms 14, 16, and two pedals 18.
  • the rod crankshaft 12 is a columnar rotation shaft that rotates about its center (reference axis) and is rotatably held in a cylindrical bottom bracket 90.
  • the crankshaft 12 rotates independently of a chain ring 20 described later. That is, it is possible to some extent to depress the pedal without rotating the chainring.
  • the eaves crank arm 14 is an arm-like member that connects one pedal 18 to the crankshaft 12, and is disposed on the front side in FIG. 1 and the lower side in FIG.
  • the crank arm 14 is fixed to the end of the crankshaft 12 by a fixing tool 12a, slightly closer to the center of the trunk.
  • the crank arm 14 extends the distal end 14a to one side (that is, the right side in FIGS. 1 and 2) in a direction orthogonal to the reference axis, and extends the proximal end 14b to the other side (that is, the left side in FIGS. 1 and 2). .
  • the scissor crank arm 14 has rollers 14a0 and 14b0 at the distal end 14a and the proximal end 14b, respectively.
  • the roller 14a0 is a cylindrical rotating member, and a part of the side surface projects from the lower surface of the tip 14a into a recess (not shown) provided on the lower surface of the tip 14a, and the central axis is a direction perpendicular to the paper surface in FIG.
  • roller 14b0 is a cylindrical rotating member similar to the roller 14a0, and a part of the side surface projects from the upper surface of the base end 14b into a recess (not shown) provided on the upper surface of the base end 14b, and the central axis Is held rotatably in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1 and the vertical direction in FIG.
  • rollers 14a0 and 14b0 free ends of urging members 31 and 32 described later can smoothly slide on the lower surface or the upper surface of the crank arm 14. A large stress is not applied to the urging members 31 and 32.
  • the crank arm 16 (not shown in FIG. 1; see FIG. 2) is an arm-like member that connects the other pedal 18 to the crankshaft 12, and is arranged on the back side in FIG. 1 and the upper side in FIG. .
  • the crank arm 16 has a proximal end fixed to the end of the crankshaft 12 by a fixing tool 12b, and extends the distal end to the side opposite to the distal end 14a of the crank arm 14 (that is, the left side in FIGS. 1 and 2).
  • the two pedals 18 are members that support both legs of the bicycle occupant and receive a stepping force by both legs.
  • One pedal 18 is rotatably held at the tip 14a of the crank arm 14, and the other pedal 18 is a crank. It is rotatably held at the tip of the arm 16.
  • the eaves chain ring 20 is an example of a rotating body, and is a disc-shaped gear that has a plurality of teeth disposed around the periphery thereof at a constant pitch and rotates at least in the driving direction with respect to a reference axis.
  • the chain ring 20 is arranged coaxially with the crankshaft 12, but is held on the crankshaft 12 (or the bottom bracket 90) so as to be rotatable independently of the crank 10.
  • the chain ring 20 locks the chain 29 to a part of a plurality of teeth, and hangs the chain 29 between the wheels. Thereby, as described later, the rotation of the chain ring 20, that is, the rotation of the crank 10 is transmitted to the wheel via the chain 29, and the wheel is driven.
  • the eaves chain ring 20 includes two fixing members 21 and 22, two stoppers 23 and 24, and a movable range limiting stopper 26.
  • the two fixing members 21 and 22 are members for fixing urging members 31 and 32, which will be described later, and are formed in a prismatic shape as an example. As shown in FIG. 1, the two fixing members 21, 22 are arranged on the upper right and lower left quadrants of the chain ring 20 in the state in which the crank arm 14 is positioned horizontally, respectively, and the lengths thereof are in the vertical direction in FIG. 1. It is fixed towards.
  • the two stoppers 23 and 24 are members for locking the crank arm 14 and are formed in a rod shape as an example. As shown in FIG. 1, in the state where the crank arm 14 is positioned horizontally, three circular openings 23a and 24a are arranged in the vertical direction on the upper right and lower left quadrants of the chain ring 20, respectively. One stopper 23 is inserted and fixed to any one of the three circular openings 23a in the lowermost opening in this embodiment. Thereby, the front-end
  • the two stoppers 23 and 24 are respectively attached at positions counterclockwise with respect to the distal end 14a and the base end 14b of the crank arm 14, so that the driving direction is reversed by biasing members 31 and 32 described later.
  • the crank arm 14 that can be urged to is locked.
  • the stoppers 23 and 24 are inserted and fixed in any of the three openings 23a and 24a, so that the mounting positions of the stoppers 23 and 24 on the chain ring 20 are variable with respect to the driving direction.
  • the position of the urging members 31 and 32 connected between the chain ring 20 and the crank arm 14 can be adjusted when the pedals are not wrinkled.
  • the force applied to the pedal from 32 can be adjusted.
  • the movable range limiting stopper 26 prevents the crank arm 14 from being too close to the fixed member 21.
  • the two biasing members 31 and 32 are members that are connected between the chain ring 20 and the crank arm 14 and bias the chain ring 20 in the driving direction by the rotation of the crank 10.
  • leaf springs are employed as the urging members 31 and 32.
  • the number of leaf springs is not limited to 1, and a plurality of leaf springs may be stacked to form the urging members 31 and 32, respectively. Thereby, the force which urges
  • one biasing member 31 has one end fixed to the fixing member 21 by a fixture 21 a and the other end (referred to as a free end) in a state where the crank arm 14 is positioned horizontally. And is attached between the chain ring 20 and the crank arm 14 in a state bent about 90 degrees.
  • the other urging member 32 has one end fixed to the fixing member 22 by a fixture 22 a and the other end (referred to as a free end) in a state where the crank arm 14 is positioned horizontally. And is attached between the chain ring 20 and the crank arm 14 in a state bent about 90 degrees.
  • the biasing members 31 and 32 are bent by the rotation of the crank arm 14, and thereby the chain ring 20 is biased in the driving direction with respect to the crank arm 14.
  • the length of the leaf springs constituting the two urging members 31 and 32 is such that the free end is approximately at the end of the crank arm 14 when mounted between the chain ring 20 and the crank arm 14 as described above. It is just the same degree. As a result, the surface of the urging member 31 facing the crank arm 14 comes into contact with the rollers 14a0 and 14b0, and the free end slides on the crank arm 14. If the free end can slide on the crank arm 14, instead of providing the rollers 14 a 0 and 14 b 0 on the crank arm 14, for example, a lubricant may be provided on the surface of the crank arm 14.
  • the urging member 31 is further bent due to the proximal end 14b of the crank arm 14 approaching the fixing member 21 of the chain ring 20, and the distal end 14a of the crank arm 14 is The urging force of the urging members 31 and 32 is further increased by further bending the urging member 32 by approaching the fixed member 22.
  • the chain ring 20 starts rotating.
  • the crank arm 14 can be rotated regardless of the resistance force of the rear wheel applied to the chain ring 20 via the chain 29. That is, the pedal 18 becomes light and the burden on both legs of the passenger is reduced.
  • the biasing force generated by the bending of the biasing member 31 (32) is not only a component force that lowers (raises) the free end with respect to one end fixed to the chain ring 20, that is, the fixing member 21 (22), Including the component force displaced to the left (right).
  • the former component force urges the chain ring 20 against the crank arm 14 in the driving direction, while the latter component force urges the crank arm 14 in a direction perpendicular to the driving direction.
  • the free ends of the biasing members 31 and 32 slide and move on the crank arm 14, the latter component force is released without applying unnecessary stress to the chain ring 20 and the crank arm 14.
  • crank arm 14 is biased with respect to the chain ring 20 in the driving direction in the opposite direction. At this time, the stoppers 23 and 24 lock the crank arm 14 to stop the rotation of the crank arm 14.
  • the wheel drive structure 1 By mounting the wheel drive structure 1 having the above-described configuration on a bicycle with a chain between the chain ring 20 and the wheels, the wheel drive structure 1 can constitute a bicycle that rotates lightly at the time of starting. .
  • the wheel drive structure 1 of the present embodiment is based on the chain ring 20 that is rotatably held in a direction corresponding to the drive direction of the wheel with respect to the reference axis, and is independent of the chain ring 20.
  • a crank 10 having at least a crankshaft 12 held rotatably with respect to the shaft and a crank arm 14 fixed to the crankshaft 12, and connected between the chain ring 20 and the crank arm 14, Biasing members 31 and 32 for urging the chain ring 20 in a corresponding direction by rotation of the crank 10 are provided.
  • the bicycle of the present embodiment includes a wheel on which a chain 29 is laid between the wheel drive structure 1 and the chain ring 20.
  • the wheel drive structure 1 provides a bicycle that rotates lightly at the time of starting.
  • FIG. 5 shows a configuration example of the braking device 40.
  • the braking device 40 includes a braking plate 25, a wire 42, and a pinching tool 41.
  • the brake plate 25 is a disc thicker than the wire 42 and is fixed to the crank 10 on the back surface side of the chain ring 20 (see FIG. 2).
  • the wire 42 is a metal wire as an example, and is wound around the brake plate 25. Both ends of the wire 42 are attached to the pinching tool 41.
  • the pinching tool 41 pulls the wire 42 by connecting a brake cable 49 from a brake lever of a bicycle, for example, and holding the brake lever and pulling the brake cable.
  • the brake plate 25 is pinched by the wire 42 and the rotation thereof is braked, and the rotation of the crank 10 to which the brake plate 25 is fixed is stopped.
  • the pedal 18 is fixed.
  • the chain ring 20 is stopped and the pedal 18 is also stopped.
  • the pedal 18 receives a force in the direction opposite to the driving direction from the biasing members 31 and 32, but does not stop immediately.
  • the wire 42 is preferably one in which a brake cable for a rear wheel brake is branched or connected to the rear wheel brake bar of the left handle.
  • the two urging members 31 and 32 are attached between the base end 14b and the front end 14a of the crank arm 14 and the chain ring 20, respectively. Thereby, the force applied to the crank 10 at the start of rotation can be further buffered, and the rotation of the crank 10 can be further reduced. In contrast, only one of the two urging members 31 and 32 may be attached. Thereby, the urging force can be adjusted according to the leg strength of the passenger.
  • plate spring was employ
  • one spring spring is connected between the distal end 14 a of the crank arm 14 and the fixing member 21, and one spring spring is connected between the base end 14 b of the crank arm 14 and the fixing member 22.
  • the wheel drive structure 1 of the present embodiment is not limited to a bicycle, and can be used as a drive structure for driving wheels of an arbitrary vehicle.
  • the rotating body is not limited to a chain ring in which a chain is hung between wheels, but may be one fixed to a wheel or the wheel itself.
  • it can be used as a drive structure for driving the wheels of a unicycle.
  • the wheel drive structure of the present invention is suitable for reducing the pedaling force at the start of crank rotation.
  • the bicycle of the present invention is suitable for reducing the pedaling force at the start. It can be used by many bicycle manufacturers.

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Abstract

本発明は、始動時におけるペダルを踏む力の軽い車輪駆動構造及びこれを備える自転車を提供する。　車輪駆動構造（１）は、チェーンリング（２０）、クランク軸（１２）とクランクアーム（１４）とを少なくとも有するクランク（１０）、及びチェーンリング（２０）とクランクアーム（１４）との間に接続されて、クランク（１０）の回転によりチェーンリング（２０）を対応する方向に付勢する付勢部材（３１，３２）を備える。付勢部材（３１，３２）が、クランク（１０）の回転により、チェーンリング（２０）を付勢することにより、クランク（１０）の回転がチェーンリング（２０）に伝わり、チェーンリング（２０）が回転することで車輪が駆動されるとともに、クランク（１０）の回転開始時にこれに加わる力が付勢部材（３１，３２）に蓄積されることでペダル（１８）を踏む力を軽くすることができる。

Description

車輪駆動構造及び自転車
  本発明は、クランクを介して回転体を回転することにより車輪を駆動する車輪駆動構造及び該車輪駆動構造を備える自転車に関する。
  自転車は、搭乗者がペダルを踏み、クランクを回転すると、その回転がチェーンリング（ギアとも呼ぶ）及びこれに架けられたチェーンを介して後輪に伝わり、その後輪が回転することで、前方に駆動される。ここで、クランクはチェーンリングに固定されていたため、ペダルを踏んだ力はチェーンを介して後輪に直に伝わるものであった。
  自転車を始動する際、坂道を登る際、加速する際などには、ペダルを強く踏んで後輪を強く駆動する必要がある。このとき、搭乗者の脚に大きな負担がかかり、スピードがすぐに上がらないことでバランスを失いやすいという問題がある。そこで、例えば特許文献１には、クランクの回転に伴ってクランクアームが伸縮する自転車用駆動構造が開示されている。搭乗者がペダルを踏み込み、クランクを回転すると、それに伴ってクランクアームが伸縮することでペダルが軽くなり、搭乗者の脚への負担が減る。
特開２０１０－７６５１２号公報
  本発明は、始動時におけるペダルを踏む力の軽い車輪駆動構造及びこれを備える自転車を提供することを課題とする。
  本発明の車輪駆動構造は、
  クランクを介して回転体を回転することにより車輪を駆動する車輪駆動構造であって、
  車輪との間にチェーンが架けられるチェーンリングであり、基準軸に対して前記車輪の駆動方向に対応する方向に回転可能に保持される回転体と、
  前記回転体と独立に前記基準軸に対して回転可能に保持されるクランク軸と、該クランク軸に固定されるクランクアームと、を少なくとも有するクランクと、
  前記回転体とクランクアームとの間に接続されて、前記クランクの回転により前記回転体を前記対応する方向に付勢する付勢部材とを備え、
  前記付勢部材は、一端及び他端がそれぞれ前記回転体及び前記クランクアームに接合される板バネであり、
  前記板バネの一端は、前記基準軸を基準にして前記チェーンが架けられる部分より外側に位置する前記回転体の部分に固定され、
  前記板バネの他端は、前記クランクアームに摺動可能に接合されることを特徴とする。
  これによれば、回転体とクランクアームとの間に接続される付勢部材が、基準軸に対して回転可能に保持されるクランク軸を有するクランクの回転により、クランクと独立に基準軸に対して回転可能に保持される回転体を車輪の駆動方向に対応する方向に付勢することにより、クランクの回転が回転体に伝わり、回転体が対応する方向に回転することで車輪が駆動されるとともに、クランクの回転開始時には、回転開始前にペダルを踏む力が付勢部材に蓄積され、蓄積された力が合わせて回転体に伝えられることで、ペダルを踏む力を軽くすることができる。
  また、板バネの一端のみが回転体に固定され、他端はクランクアームに摺動可能に取り付けられる。クランクの回転により板バネが曲がった際に、他端がクランクアーム上を摺動して動くことで、板バネが発する力のうち、回転体を対応する方向に付勢する力以外の力を解放することができる。
  本発明の車輪駆動構造は、
  前記付勢部材は、前記板バネを複数重ねてなることを特徴とする。
  これによれば、付勢部材が板バネを複数重ねてなることで、板バネの枚数によって、回転体を付勢する力を調整することができる。
  本発明の車輪駆動構造は、
  前記クランクアームは、前記板バネに当接して回転するローラを有することを特徴とする。
  これによれば、板バネの他端がクランクアーム上で容易に摺動することができる。
  本発明の車輪駆動構造は、
  前記回転体は、前記クランクアームに対して前記対応する方向の逆側に取り付けられて前記クランクアームを係止するストッパを有し、該ストッパの前記回転体上の取り付け位置は前記対応する方向に関して可変であることを特徴とする。
  これによれば、回転体上にクランクアームに対して対応する方向の逆側に取り付けられるストッパによりクランクアームを係止することで、クランクの回転体に対する対応する方向の逆方向への回転を止めることができ、ストッパの回転体上の取り付け位置が対応する方向に関して可変であることで、回転体とクランクアームとの間に接続される付勢部材にからクランクアーム（を介したペダル）が受ける力を調節することができる。
  本発明の車輪駆動構造は、
  前記クランクアームは、前記クランク軸から該クランク軸に交差する方向の一側及び他側にそれぞれ延びる第１及び第２部分を有し、  前記付勢部材は、前記回転体と前記第１及び第２部分のそれぞれとの間に接続されることを特徴とする。
  これによれば、クランクの回転開始時に２つの付勢部材の力を合わせて利用することができる。
  本発明の車輪駆動構造は、
  前記クランク軸に固定された別の回転体と、該別の回転体を挟圧する挟圧部材と、を有するブレーキ装置をさらに備えることを特徴とする。
  これによれば、制動装置が有する挟圧部材により回転体に固定された別の回転体を挟圧することで、クランク軸（を介したクランクアーム及びペダル）の回転を止めることができる。
  本発明の自転車は、
  上述の車輪駆動構造と、
  前記回転体との間にチェーンが架けられる車輪と、
を備えることを特徴とする
  これによれば、車輪駆動構造により、始動時におけるペダルを踏む力の軽い自転車が提供される。
  本発明の車輪駆動構造及び自転車によれば、始動時におけるペダルを踏む力を軽くすることができる。
図１は、車輪駆動構造の構成を示す側面図である。 図２は、車輪駆動構造の構成を示す上面図である。 図３は、車輪駆動構造の駆動原理を説明するための図である。 図４は、車輪駆動構造の駆動原理を説明するための図である。 図５は、制動装置の構成を示す側面図である。
  本発明の一実施形態について説明する。
  図１及び図２に、本実施形態の車輪駆動構造１の構成を示す。ここで、図１及び図２は、それぞれ、車輪駆動構造１の構成を示す側面図及び上面図である。車輪駆動構造１は、ペダルを踏み、クランクを介して回転体を回転することにより車輪を駆動する構造であり、大別して、クランク１０、チェーンリング２０、及び２つの付勢部材３１，３２を備える。なお、図１においてクランク１０及びチェーンリング２０が時計回りに回転する方向を、車輪の駆動方向に対応する方向（単に駆動方向と呼ぶ）とする。また、図２に、自転車の構造の一部、すなわちボトムブラケット９０とこれを支持する２つのフレーム９２が併せて示されている。
  クランク１０は、搭乗者がペダルを踏むことによるペダルの運動を回転運動に変換する構造であり、クランク軸１２、２つのクランクアーム１４，１６、及び２つのペダル１８を含む。
  クランク軸１２は、その中心（基準軸とする）に関して回転する円柱状の回転軸であり、円筒形状のボトムブラケット９０内に回転可能に保持される。ここで、クランク軸１２は、後述するチェーンリング２０と独立に回転する。すなわち、チェーンリングを回転させずにペダルを踏み込むこともある程度可能である。
  クランクアーム１４は、一方のペダル１８をクランク軸１２に連結するアーム状の部材であり、図１における手前側及び図２における下側に配されている。クランクアーム１４は、固定具１２ａにより、胴部の中央やや基端寄りでクランク軸１２の端部に固定されている。クランクアーム１４は、先端１４ａを基準軸に直交する方向の一側（すなわち、図１及び図２における右側）に延ばし、基端１４ｂを他側（すなわち、図１及び図２における左側）に延ばす。
  クランクアーム１４は、先端１４ａ及び基端１４ｂにそれぞれローラ１４ａ０，１４ｂ０を有する。ローラ１４ａ０は、円柱状の回転部材であり、先端１４ａの下面に設けられた凹部（不図示）内に、側面の一部を先端１４ａの下面から突出して、中心軸を図１における紙面垂直方向に向けて回転可能に保持されている。ローラ１４ｂ０は、ローラ１４ａ０と同様の円柱状の回転部材であり、基端１４ｂの上面に設けられた凹部（不図示）内に、側面の一部を基端１４ｂの上面から突出して、中心軸を図１における紙面垂直方向及び図２における上下方向に向けて回転可能に保持されている。ローラ１４ａ０，１４ｂ０により、後述する付勢部材３１，３２の自由端がクランクアーム１４の下面又は上面を滑らかに摺動することができる。付勢部材３１，３２に大きな応力がかかってしまうことがない。
  クランクアーム１６（図１では不図示。図２参照。）は、他方のペダル１８をクランク軸１２に連結するアーム状の部材であり、図１における奥側及び図２における上側に配されている。クランクアーム１６は、基端が固定具１２ｂによりクランク軸１２の端部に固定され、先端をクランクアーム１４の先端１４ａと逆側（すなわち、図１及び図２における左側）に延ばす。
  ２つのペダル１８は、自転車の搭乗者の両脚を支持し、両脚による踏み込む力を受ける部材であり、一方のペダル１８はクランクアーム１４の先端１４ａに回転可能に保持され、他方のペダル１８はクランクアーム１６の先端に回転可能に保持されている。
  チェーンリング２０は、回転体の一例であり、その周囲に一定のピッチで配設された複数の歯を有し、基準軸に関して、少なくとも駆動方向に回転する円板状のギアである。チェーンリング２０は、クランク軸１２と同軸に配され、しかしクランク１０と独立に回転可能にクランク軸１２（或いはボトムブラケット９０）に保持されている。チェーンリング２０は、複数の歯の一部にチェーン２９を係止して、そのチェーン２９を車輪との間に架ける。それにより、後述するように、チェーンリング２０の回転、すなわちクランク１０の回転がチェーン２９を介して車輪に伝わり、車輪が駆動される。
  チェーンリング２０は、２つの固定部材２１，２２、２つのストッパ２３，２４及び可動域制限ストッパ２６を有する。
  ２つの固定部材２１，２２は、後述する付勢部材３１，３２を固定する部材であり、一例として角柱状に成形されている。２つの固定部材２１，２２は、図１に示すようにクランクアーム１４が水平に位置する状態において、それぞれチェーンリング２０の右上及び左下の四半部上に、それらの長手を図１における上下方向に向けて固定されている。
  ２つのストッパ２３，２４は、クランクアーム１４を係止する部材であり、一例として棒状に成形されている。図１に示すようにクランクアーム１４が水平に位置する状態において、チェーンリング２０の右上及び左下の四半部上に各３つの円形状の開口２３ａ，２４ａが上下方向に配設されている。一方のストッパ２３は、３つの円形状の開口２３ａのうちのいずれに、本実施形態では最下の開口に差し込み固定されている。これにより、クランクアーム１４の先端１４ａが係止される。他方のストッパ２４は、３つの円形状の開口２４ａのうちのいずれに、本実施形態では最上の開口に差し込み固定されている。これにより、クランクアーム１４の基端１４ｂが係止される。ただし、ストッパ２３，２４の位置が可変であれば任意のストッパ２３，２４の固定機構を採用することができる。
  このように、２つのストッパ２３，２４は、それぞれクランクアーム１４の先端１４ａ及び基端１４ｂに対して反時計周りの位置に取り付けられることで、後述する付勢部材３１，３２により駆動方向の逆に付勢され得るクランクアーム１４を係止する。なお、本実施形態では、３つの開口２３ａ，２４ａのいずれにストッパ２３，２４を差込み固定することで、ストッパ２３，２４のチェーンリング２０上の取り付け位置を駆動方向に関して可変とした。それにより、チェーンリング２０とクランクアーム１４との間に接続される付勢部材３１，３２のペダルを漕がない場合の位置を調整することができ、ペダルを漕ぎ始める際に付勢部材３１，３２からペダルに与えられる力を調整することができる。また、可動域制限ストッパ２６は、クランクアーム１４が固定部材２１に近接しすぎてしまうことを防止する。
  ２つの付勢部材３１，３２は、チェーンリング２０とクランクアーム１４との間に接続されて、クランク１０の回転によりチェーンリング２０を駆動方向に付勢する部材である。本実施形態では、付勢部材３１，３２として、板バネを採用する。なお、板バネの数は１に限らず、複数の板バネを重ねてそれぞれ付勢部材３１，３２をなしてもよい。それにより、チェーンリング２０を付勢する力を調整することができる。
  一方の付勢部材３１は、図１に示すようにクランクアーム１４が水平に位置する状態において、一端が固定具２１ａにより固定部材２１に固定され、他端（自由端と呼ぶ）がクランクアーム１４の基端１４ｂに係止されて、約９０度曲げられた状態でチェーンリング２０とクランクアーム１４との間に取り付けられる。他方の付勢部材３２は、図１に示すようにクランクアーム１４が水平に位置する状態において、一端が固定具２２ａにより固定部材２２に固定され、他端（自由端と呼ぶ）がクランクアーム１４の先端１４ａに係止されて、約９０度曲げられた状態でチェーンリング２０とクランクアーム１４との間に取り付けられる。それにより、クランクアーム１４の回転により付勢部材３１，３２が曲がり、それによりクランクアーム１４に対してチェーンリング２０が駆動方向に付勢される。
  ２つの付勢部材３１，３２を構成する板バネの長さは、上述のようにチェーンリング２０とクランクアーム１４との間に取付けられた際に、自由端がクランクアーム１４の端部におよそ揃う程度である。それにより、付勢部材３１のクランクアーム１４に対向する面がローラ１４ａ０，１４ｂ０に当接して、自由端がクランクアーム１４上で摺動する。なお、自由端がクランクアーム１４上で摺動することができれば、クランクアーム１４にローラ１４ａ０，１４ｂ０を設けることに代えて、例えばクランクアーム１４の表面に潤滑剤を設けることとしてもよい。
  車輪駆動構造１の駆動原理について説明する。
  図３に示すように、搭乗者がペダル１８を下方（図中の黒塗り矢印の方向）に踏む。それにより、クランクアーム１４が駆動方向（図中の矢印の方向）に回転する。このとき、チェーンリング２０は、クランク１０と独立に回転可能に保持されていることで、まだ回転しない。
  クランクアーム１４が駆動方向にさらに回転すると、クランクアーム１４の基端１４ｂがチェーンリング２０の固定部材２１に近づくことで付勢部材３１がさらに曲がり、これとともにクランクアーム１４の先端１４ａがチェーンリング２０の固定部材２２に近づくことで付勢部材３２がさらに曲がることで、付勢部材３１，３２の付勢力がさらに大きくなる。付勢力が大きくなることで、チェーンリング２０が回転を始める。チェーンリング２０が回転を始める前においては、チェーン２９を介してチェーンリング２０に与えられる後輪の抵抗力と無関係にクランクアーム１４を回転させることができる。つまりペダル１８が軽くなり、搭乗者の両脚への負担が小さくなる。
  付勢部材３１（３２）が曲がることで発する付勢力は、チェーンリング２０、すなわち固定部材２１（２２）に固定された一端を基準に、その自由端を下げる（上げる）分力だけでなく、左方（右方）に変位する分力も含む。前者の分力はクランクアーム１４に対してチェーンリング２０を駆動方向に付勢するのに対して、後者の分力は駆動方向に直交する方向に付勢する。ここで、付勢部材３１，３２の自由端がクランクアーム１４上を摺動して動くことで、後者の分力が、チェーンリング２０及びクランクアーム１４に不要な応力を加えることなく、解放される。
  付勢部材３１，３２の付勢力が大きくなると、図４に示すように、クランクアーム１４に対してチェーンリング２０が駆動方向に強く付勢され、クランクアーム１４（すなわちクランク１０）の回転がチェーンリング２０に伝わり、チェーンリング２０が駆動方向（図中の矢印の方向）に回転する。そして、チェーンリング２０の回転がチェーン２９を介して車輪に伝えられて、車輪が駆動される。
  なお、車輪が制動されているなどによりチェーンリング２０が駆動方向に回転しない場合、チェーンリング２０に対してクランクアーム１４が駆動方向を逆向きに付勢される。このとき、ストッパ２３，２４がクランクアーム１４を係止することでクランクアーム１４の回転が止められる。
  上述の構成の車輪駆動構造１を、チェーンリング２０と車輪との間にチェーンを架けて
自転車に搭載することで、車輪駆動構造１により始動時における車輪の回転が軽い自転車を構成することができる。
  以上詳細に説明したように、本実施形態の車輪駆動構造１は、基準軸に対して、車輪の駆動方向に対応する方向に回転可能に保持されるチェーンリング２０、チェーンリング２０と独立に基準軸に対して回転可能に保持されるクランク軸１２と、このクランク軸１２に固定されるクランクアーム１４と、を少なくとも有するクランク１０、及びチェーンリング２０とクランクアーム１４との間に接続されて、クランク１０の回転によりチェーンリング２０を対応する方向に付勢する付勢部材３１，３２を備える。付勢部材３１，３２が、クランク１０の回転により、チェーンリング２０を対応する方向に付勢することにより、クランク１０の回転がチェーンリング２０に伝わり、チェーンリング２０が対応する方向に回転することで車輪が駆動されるとともに、クランク１０の回転開始時にこれに加わる力が付勢部材３１，３２により緩衝されることでクランク１０の回転を軽くすることができる。
  また、本実施形態の自転車は、車輪駆動構造１及びチェーンリング２０との間にチェーン２９が架けられる車輪を備える。車輪駆動構造１により、始動時における車輪の回転が軽い自転車が提供される。
  なお、クランク１０の回転を止める制動装置を設けてもよい。図５は、制動装置４０の構成例を示す。制動装置４０は、制動板２５、ワイヤ４２、及び挟圧具４１を含む。制動板２５は、ワイヤ４２より厚い円板であり、チェーンリング２０の裏面側（図２参照）においてクランク１０に固定されている。ワイヤ４２は、一例として金属製のワイヤであり、制動板２５の周囲に巻かれている。ワイヤ４２の両端は、挟圧具４１に取付けられている。挟圧具４１は、例えば自転車のブレーキレバーからブレーキケーブル４９が接続され、ブレーキレバーが握られてブレーキケーブルが引張されることで、ワイヤ４２を引張する。それにより、ワイヤ４２により制動板２５が挟圧されてその回転が制動され、制動板２５が固定されたクランク１０の回転が止められる。これにより、ペダル１８が固定される。一般の自転車では後輪ブレーキによって後輪を停止させると、チェーンリング２０が停止され、ペダル１８も停止される。本発明の車輪駆動構造１では、後輪を停止させても、ペダル１８は、付勢部材３１，３２から駆動方向とは逆向きの力を受けるが、即座に停止するものではない。ペダル１８を即座に停止させることによって、後輪ブレーキを作動させた際の感触を一般の自転車と同様とすることができる。このため、ワイヤ４２は、後輪ブレーキ用のブレーキケーブルを分岐したもの又は左ハンドルの後輪ブレーキバーに結合したものであるものが好ましい。
  なお、本実施形態の車輪駆動構造１では、２つの付勢部材３１，３２をそれぞれクランクアーム１４の基端１４ｂ及び先端１４ａとチェーンリング２０との間に取り付けることとした。それにより、クランク１０の回転開始時にこれに加わる力をより緩衝して、クランク１０の回転をより軽くすることができる。これに対して、２つの付勢部材３１，３２のうちの一方のみを取り付けることとしてもよい。それにより、搭乗者の脚力に応じて付勢力を調整することができる。
  なお、本実施形態の車輪駆動構造１では、付勢部材３１，３２として板バネを採用したが、これに限らず例えばスプリングバネを採用してもよい。係る場合、クランクアーム１４の先端１４ａと固定部材２１との間に１つのスプリングバネを、クランクアーム１４の基端１４ｂと固定部材２２との間に１つのスプリングバネを、接続することとする。
  なお、本実施形態の車輪駆動構造１は自転車に限らず、任意の車両の車輪を駆動する駆動構造として利用することができる。例えば、回転体として車輪との間にチェーンが架けられるチェーンリングに限らず、車輪に固定されるもの、或いは車輪そのものであってもよい。例えば、一輪車の車輪を駆動する駆動構造として利用することができる。
  本発明の車輪駆動構造は、クランクの回転開始時におけるペダルを踏む力を軽くするのに好適である。また、本発明の自転車は、始動時におけるペダルを踏む力を軽くするのに好適である。多くの自転車製造業者による利用が考えられる。
    １    車輪駆動構造
  １０    クランク
  １２    クランク軸
  １２ａ  固定具
  １２ｂ  固定具
  １４    クランクアーム
  １４ａ  先端
  １４ａ０  ローラ
  １４ｂ  基端
  １４ｂ０  ローラ
  １６    クランクアーム
  １８    ペダル
  ２０    チェーンリング
  ２１    固定部材
  ２１ａ  固定具
  ２２    固定部材
  ２２ａ  固定具
  ２３    ストッパ
  ２３ａ  開口
  ２４    ストッパ
  ２４ａ  開口
  ２５    制動板
  ２６    可動域制限ストッパ
  ２９    チェーン
  ３１    付勢部材
  ３２    付勢部材
  ４０    制動装置
  ４１    挟圧具
  ４２    ワイヤ
  ４９    ブレーキケーブル
  ９０    ボトムブラケット
  ９２    フレーム

Claims (7)

  1.   クランクを介して回転体を回転することにより車輪を駆動する車輪駆動構造であって、
      車輪との間にチェーンが架けられるチェーンリングであり、基準軸に対して前記車輪の駆動方向に対応する方向に回転可能に保持される回転体と、
      前記回転体と独立に前記基準軸に対して回転可能に保持されるクランク軸と、該クランク軸に固定されるクランクアームと、を少なくとも有するクランクと、
      前記回転体とクランクアームとの間に接続されて、前記クランクの回転により前記回転体を前記対応する方向に付勢する付勢部材とを備え、
      前記付勢部材は、一端及び他端がそれぞれ前記回転体及び前記クランクアームに接合される板バネであり、
      前記板バネの一端は、前記基準軸を基準にして前記チェーンが架けられる部分より外側に位置する前記回転体の部分に固定され、
      前記板バネの他端は、前記クランクアームに摺動可能に接合されることを特徴とする、車輪駆動構造。
  2.   前記付勢部材は、前記板バネを複数重ねてなることを特徴とする、請求項１に記載の車輪駆動構造。
  3.   前記クランクアームは、前記板バネに当接して回転するローラを有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の車輪駆動構造。
  4.   前記回転体は、前記クランクアームに対して前記対応する方向の逆側に取り付けられて前記クランクアームを係止するストッパを有し、該ストッパの前記回転体上の取り付け位置は前記対応する方向に関して可変であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の車輪駆動構造。
  5.   前記クランクアームは、前記クランク軸から該クランク軸に交差する方向の一側及び他側にそれぞれ延びる第１及び第２部分を有し、
      前記付勢部材は、前記回転体と前記第１及び第２部分のそれぞれとの間に接続されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の車輪駆動構造。
  6.   前記クランク軸に固定された別の回転体と、該別の回転体を挟圧する挟圧部材と、を有するブレーキ装置をさらに備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の車輪駆動構造。
  7.   請求項１から６のいずれか一項に記載の車輪駆動構造と、
      前記回転体との間にチェーンが架けられる車輪と、
    を備えることを特徴とする、自転車。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT202000030344A1 (it) * 2020-12-10 2022-06-10 Ochain S R L Bicicletta con sospensione posteriore e relativo dispositivo di compensazione dell'escursione di detta sospensione

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7504186B1 (ja) 2022-12-08 2024-06-21 憲雄 籠田 自転車用動力伝達装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR400100A (fr) * 1908-05-18 1909-07-17 Lucien Alfred Guillemain Système nouveau de transmission de la force, au moyen d'un récupérateur, applicable à la propulsion des cycles, et à tous pignons, roues, poulies ou volants, solidaires de leur axe, moteurs ou transmetteurs de force, qui sont employés dans l'industrie, ou adaptés à des machines diverses
GB232424A (en) * 1924-05-16 1925-04-23 Albert Edward Horlick Payne Improvements in or relating to pedal cranks for bicycles and the like
FR867861A (fr) * 1940-11-30 1941-12-02 égaliseur d'efforts pour bicyclettes
FR2409183A1 (fr) * 1977-11-22 1979-06-15 Chepelow Vsevolod Dispositif ameliorant le rendement d'un pedalier de bicyclette
JPS58472A (ja) * 1981-06-26 1983-01-05 高橋　顕龍 自転車における駆動装置
JPH08408U (ja) * 1991-08-27 1996-02-27 誠 小野山 自転車の駆動機構

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5742789Y2 (ja) * 1976-04-24 1982-09-20
CN2513895Y (zh) * 2001-10-11 2002-10-02 徐秉玉 一种可转位曲柄

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR400100A (fr) * 1908-05-18 1909-07-17 Lucien Alfred Guillemain Système nouveau de transmission de la force, au moyen d'un récupérateur, applicable à la propulsion des cycles, et à tous pignons, roues, poulies ou volants, solidaires de leur axe, moteurs ou transmetteurs de force, qui sont employés dans l'industrie, ou adaptés à des machines diverses
GB232424A (en) * 1924-05-16 1925-04-23 Albert Edward Horlick Payne Improvements in or relating to pedal cranks for bicycles and the like
FR867861A (fr) * 1940-11-30 1941-12-02 égaliseur d'efforts pour bicyclettes
FR2409183A1 (fr) * 1977-11-22 1979-06-15 Chepelow Vsevolod Dispositif ameliorant le rendement d'un pedalier de bicyclette
JPS58472A (ja) * 1981-06-26 1983-01-05 高橋　顕龍 自転車における駆動装置
JPH08408U (ja) * 1991-08-27 1996-02-27 誠 小野山 自転車の駆動機構

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT202000030344A1 (it) * 2020-12-10 2022-06-10 Ochain S R L Bicicletta con sospensione posteriore e relativo dispositivo di compensazione dell'escursione di detta sospensione

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