JP2019190509A - 回転伝達機構及びそれを備えた自転車 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも使用性に優れた自転車等を実現することが可能な回転伝達機構を提供する。【解決手段】回転伝達機構１は、内部回転部材３が、内部回転部材本体３ａと、内部回転部材本体３ａに基端が取り付けられ、先端が外部回転部材４に係止され、弾性変形可能な長尺体３ｇと、を備え、外部回転部材４が、内部回転部材３より外周側で内部回転部材３に回動自在に配設された円環部４ｂと、円環部４ｂの内周面から、円環部４ｂの中心方向に突起する突起部４ｃと、を備え、長尺体３ｇは、内部回転部材３と外部回転部材４が相対的に回転する際に、基端が内部回転部材３の回転に伴い回転することで、内部回転部材３の突出部３ｆが外部回転部材４の突起部４ｃに当接するまで、弾性変形する。【選択図】図４

Description

本発明は、回転伝達機構に関し、特に、自転車のクランク軸等の回転軸に装着して使用される回転伝達機構に関する。

人力で車輪を回転させる自転車の場合、一旦走り出せば、小さな力で走行することができるが、発進時、加速時、登坂等の漕ぎ始めでは、特に大きな反発力を受け、入力したエネルギーの一部が、衝撃として膝、足首、腰などに跳ね返り、人体に大きな負荷を発生させるだけでなく、入力エネルギーを効率的に利用できず、推進力の低下につながっていた。そして、急発進、急加速を行う場合、急な坂道を登る場合、自転車の運転者の体重や積み荷の重量が重い場合などには、特に人体への負荷（抗力）が大きくなり、その分、必要なエネルギーも増大していた。
自転車の場合、足の上下運動をクランクによって回転運動に変換するため、特に上死点及び下死点においてスムーズに脚力を伝達することは困難であり、膝や足首への負担増加を招くと共に、トルクの途切れ、スピードの低下が発生し、低速で走行する場合には、ふらつきが発生し易く、走行の安定性が低下するという問題点があった。

そこで、本発明者は、上記問題点を解決すべく、内側回転部材と外側回転部材を有し、歯合する２の羽根の間、内側回転部材の外周面、外側回転部材の内周面及び両側板の内壁で囲われた回転方向側の空部に接して、エラストマーを配置した回転伝動機構を提案した（特許文献１参照）。このような特許文献１の回転伝動機構によれば、エラストマーの弾性変形のみを利用し、二つの回転部材間の速度変化にともなう衝撃を緩衝するとともに、吸収、蓄積エネルギーを回転運動エネルギーに効率よく転化することが可能となる。

また、特許文献１の回転伝動機構を自転車に適用する場合、人力によって車輪を回転させて走行する自転車の回転軸に配設した回転伝動機構が、発進、加速、登坂等の初動時や走行中に外部から受ける大きな負荷などによって生じる衝撃エネルギーや過大な入力エネルギーを確実に吸収して蓄えることができる。これにより、人体への負荷を大幅に低減できると共に、蓄えたエネルギーを入力エネルギーが減少した時或いは途切れた時に回転軸の回転に無駄なく有効に利用することができる。また、回転伝達の確実性、効率性に優れ、部品点数の少ない簡素な構成で軽量化を図ることができ、分解や組立が容易でメンテナンス性、生産性に優れ、既存の自転車に簡便に組込むことができ、量産性、組立作業性、省スペース性、汎用性に優れる自転車とすることができる。重い荷物を運搬する際や体重の重い人を乗せた際にも、加速性、回転トルクの均一性、低速運転時の安定性に優れる。しかも、複雑な操作が不要で、女性や年配者或いは重い荷物や子供を乗せる主婦等でも手軽に運転することができる。坂道や抵抗の大きな道でも楽に走行することができる日用品としてだけでなく、加速性、回転トルクの均一性、低速運転時の安定性に優れるので、リハビリ用や競技用としても使用することができ、動作の安定性、取り扱い性、汎用性に優れた自転車を提供できる。

特開２０１１−１２６８８号公報

特許文献１の自転車は、上記の目的を達成するものであるが、エラストマー等の弾性変形する部材に、弾性変形により吸収可能な力以上の力が、度々かかると、弾性変形する部材が破損する可能性が高くなり、耐久性が低下するおそれがある。

本発明者は、特許文献１の回転伝動機構の使用性を更に優れたものとすべく鋭意研究を重ね、本発明を完成させるに至った。

本発明は、従来よりも使用性に優れた自転車等を実現することが可能な回転伝達機構及びそれを備えた自転車を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係る回転伝達機構の第１の構成は、
（１） 回転軸に挿通される内部回転部材と、前記内部回転部材に、一定の可動域で回動自在に配設される外部回転部材と、を備え、
前記内部回転部材は、
正面視の外形が円形状に形成された内部回転部材本体と、
前記内部回転部材本体に基端が接続され、先端が前記外部回転部材に係止され、弾性変形可能な長尺体と、を備え、
前記外部回転部材は、
前記内部回転部材より外周側に配設された円環部と、
前記円環部の内周面から、前記円環部の中心方向に突起する突起部と、を備え、
前記長尺体は、前記内部回転部材と前記外部回転部材が相対的に回転する際に、基端が前記内部回転部材の回転に伴い回転することで、前記内部回転部材の所定部分が前記外部回転部材の突起部に当接するまで、弾性変形することを特徴とする。

（１）の回転伝達機構によれば、長尺体は、内部回転部材と外部回転部材が相対的に回転する際に、基端が内部回転部材の回転に伴い回転することで、内部回転部材の所定部分が外部回転部材の突起部に当接するまで、弾性変形する。例えば、このような回転伝達機構を、例えば、自転車の回転軸に設けることで、発進、加速、登坂等の初動時や走行中に外部から受ける大きな負荷などによって生じる衝撃エネルギーや過大な入力エネルギーを、長尺体を弾性変形させることで、確実に吸収して、人体への負荷を大幅に低減できると共に、長尺体が元の形状に戻ろうとするエネルギーを、入力エネルギーが減少した時或いは途切れた時に回転軸の回転に無駄なく有効に利用することができる。

さらに、長尺体は、内部回転部材の所定部分が外部回転部材の突起部に当接するまでしか弾性変形しない。これにより、例えば、長尺体を度々弾性変形させても破損しない範囲で、内部回転部材と外部回転部材が相対的に回転可能な範囲を、予め決めておくことができるので、長尺体に、弾性変形により吸収可能な力以上の力が、度々かかることを防止でき、長尺体が破損する可能性を低下させ、回転伝達機構の耐久性を向上できる。

さらにまた、エネルギーを蓄える部材を、長尺体で構成することで、内部回転部材と外部回転部材が相対的に回転する際の外力によって生じるエネルギーを、回転方向への弾性変形により吸収できる。これにより、例えば、エネルギーを蓄える部材を、エラストマーのような部材で構成した場合に比べ、回転伝達機構の回転の中心軸方向の厚みを抑えることが可能となり、部品点数を少なくしたり、回転伝達機構をコンパクトにしたりすることが可能となる。

したがって、従来よりも使用性に優れた自転車等を実現することが可能な回転伝達機構を提供できる。

本発明の回転伝達機構の上記（１）の構成においては、以下の（２）のような構成にすることが好ましい。

（２） 前記内部回転部材及び前記外部回転部材に回動自在に配設される外部補助回転部材を備え、
前記外部補助回転部材は、
前記外部回転部材の前記円環部の外周側で回動自在に配設された外部補助円環部と、
前記外部補助円環部の内周面から、前記外部補助円環部の中心方向に突起する外部補助突起部と、を備え、
前記外部回転部材は、前記円環部の外周面に基端が接続され、先端が円環部の外周側に突出する円環突出部を備え、
前記外部回転部材の前記円環突出部と、前記外部補助回転部材の前記外部補助突起部と、の間に、弾性変形可能な弾性部材が配設され、
前記弾性部材は、前記外部回転部材と前記外部補助回転部材が相対的に回転する際に、前記円環突出部と前記外部補助突起部とに挟まれることで、弾性変形することを特徴とする。

上記（２）の好ましい構成によれば、長尺体が、内部回転部材と外部回転部材が相対的に回転する際の力を、弾性変形することで吸収し、弾性部材が、外部回転部材と外部補助回転部材が相対的に回転する際の力を、弾性変形することで吸収することが可能となり、回転する力を吸収する部材として、２種類の部材を設置することができる。よって、例えば、弾性変形した長尺体に蓄えられたエネルギーを、推進力に利用し、弾性部材に、回転する力が加えられた時の衝撃を吸収させる等の使い分けが可能となる。また、弾性変形する部材を多重させた場合でも、一部に長尺体を利用することで、全て弾性部材を用いた場合に比べ、回転伝達機構全体としては、コンパクトにすることが可能となる。

本発明の回転伝達機構の上記（１）又は（２）の構成においては、以下の（３）のような構成にすることが好ましい。

（３） 前記内部回転部材及び前記外部回転部材に回動自在に配設される内部補助回転部材を備え、
前記内部補助回転部材は、
前記内部回転部材の前記内部回転部材本体の内周側に配設され、正面視の外形が円形状に形成された内部補助回転部材本体と、
前記内部補助回転部材本体の外周面に基端が接続され、先端が内部補助回転部材本体の外周側に突出する内部補助突出部と、を備え、
前記内部回転部材は、
前記内部回転部材本体が円環形状に形成され、
前記内部回転部材本体の内周面から、前記内部回転部材本体の中心方向に突起する内部突起部を備え、
前記内部補助回転部材の前記内部補助突出部と、前記内部回転部材の前記内部突起部と、の間に、弾性変形可能な弾性部材が配設され、
前記弾性部材は、前記内部補助回転部材と前記内部回転部材が相対的に回転する際に、前記内部補助突出部と前記内部突起部とに挟まれることで、弾性変形することを特徴とする。

上記（３）の好ましい構成によれば、長尺体が、内部回転部材と外部回転部材が相対的に回転する際の力を、弾性変形することで吸収し、弾性部材が、内部補助回転部材と内部回転部材が相対的に回転する際の力を、弾性変形することで吸収することが可能となり、回転する力を吸収する部材として、２種類の部材を設置することができる。よって、例えば、弾性変形した長尺体に蓄えられたエネルギーを、推進力に利用し、弾性部材に、回転する力が加えられた時の衝撃を吸収させる等の使い分けが可能となる。また、弾性変形する部材を多重させた場合でも、一部に長尺体を利用することで、全て弾性部材を用いた場合に比べ、回転伝達機構全体としては、コンパクトにすることが可能となる。

本発明の回転伝達機構の上記（１）から（３）のいずれかの構成においては、以下の（４）のような構成にすることが好ましい。

（４） 前記長尺体は、前記内部回転部材と前記外部回転部材が相対的に回転していない初期状態において、前記内部回転部材と前記外部回転部材が相対的に回転した場合に湾曲させる方向に予め湾曲していることを特徴とする。

上記（４）の好ましい構成によれば、内部回転部材と外部回転部材が相対的に回転した場合に、長尺体を設計上好ましい方向に湾曲させることができる。

本発明に係る自転車の構成は、
（５）本発明の回転伝達機構の上記（１）から（４）のいずれかの構成を備えたことを特徴とする。

本発明の自転車の上記（５）の構成によれば、上記のような作用効果を奏する回転伝達機構を備えているので、従来よりも使用性に優れた自転車を提供することができる。

本発明によれば、従来よりも使用性に優れた自転車等を実現することが可能な回転伝達機構及び自転車を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態における回転伝達機構を示す表面図である。 図２は、本発明の実施の形態における回転伝達機構を示す裏面図である。 図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。 図４は、当該回転伝達機構を構成する外部回転部材のカバー部を取り外した状態を示す分解表面図である。図４（ａ）は回転伝達機構の初期状態（内部回転部材と外部回転部材が相対的に回転していない状態）を示し、図４（ｂ）は回転伝達機構のエネルギー蓄積状態（内部回転部材と外部回転部材が相対的な回転角度が最大の状態）を示している。 図５は、変形例１に係る回転伝達機構を構成する外部回転部材のカバー部を取り外した状態を示す分解表面図である。図５（ａ）は回転伝達機構の初期状態（内部回転部材と外部回転部材が相対的に回転していない状態）を示し、図５（ｂ）は回転伝達機構のエネルギー蓄積状態（内部回転部材と外部回転部材が相対的な回転角度が最大の状態）を示している。 図６は、変形例２に係る回転伝達機構を構成する外部回転部材のカバー部を取り外した状態を示す分解表面図である。図６（ａ）は回転伝達機構の初期状態（内部回転部材と外部回転部材が相対的に回転していない状態）を示し、図６（ｂ）は回転伝達機構のエネルギー蓄積状態（内部回転部材と外部回転部材が相対的な回転角度が最大の状態）を示している。 図７は、変形例３に係る回転伝達機構を構成する外部回転部材のカバー部を取り外した状態を示す分解表面図である。図７（ａ）は回転伝達機構の初期状態（内部回転部材と外部回転部材が相対的に回転していない状態）を示し、図７（ｂ）は回転伝達機構のエネルギー蓄積状態（内部回転部材と外部回転部材が相対的な回転角度が最大の状態）を示している。 図８は、変形例４に係る回転伝達機構を構成する外部回転部材のカバー部を取り外した状態を示す分解表面図である。図８（ａ）は回転伝達機構の初期状態（内部回転部材と外部回転部材が相対的に回転していない状態）を示し、図８（ｂ）は回転伝達機構のエネルギー蓄積状態（内部回転部材と外部回転部材が相対的な回転角度が最大の状態）を示している。 図９は、変形例５に係る回転伝達機構を説明する図である。図９（ａ）は回転伝達機構を示す裏面図である。図９（ｂ）は図９（ａ）のＶ−Ｖ線矢視断面図である。 図１０は、本発明の実施の形態における回転伝達機構を、自転車に使用した例を示す要部断面図である。

以下、好適な実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。但し、下記の実施の形態は本発明を具現化した例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。

（回転伝達機構の構成）
まず、本発明の実施の形態における回転伝達機構の構成について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態における回転伝達機構を示す表面図、図２は、当該回転伝達機構を示す裏面図、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図、図４は、当該回転伝達機構を構成する外部回転部材のカバー部を取り外した状態を示す分解表面図である。図４（ａ）は回転伝達機構の初期状態（内部回転部材と外部回転部材が相対的に回転していない状態）を示し、図４（ｂ）は回転伝達機構のエネルギー蓄積状態（内部回転部材と外部回転部材が相対的な回転角度が最大の状態）を示している。

図１〜図４に示すように、本実施の形態の回転伝達機構１は、例えば自転車のクランク軸等の回転軸に挿通される内部回転部材３と、内部回転部材３に回動自在に、一定の可動域で配設される外部回転部材４と、を備えている。

内部回転部材３は、正面視の外形が円形状に形成された（例えば、円盤状等）内部回転部材本体３ａと、内部回転部材本体３ａの表面と裏面にそれぞれ一体形成された低背円柱状の凸部３ｂ，３ｃと、凸部３ｂに形成された断面が略長円状の圧入用凹部３ｄと、凸部３ｃと内部回転部材本体３ａを貫通して圧入用凹部３ｄに至る四角筒状のクランク軸挿通孔３ｅと、を備えている。

図３に示すように、外部回転部材４は、内部回転部材３の側部位置で内部回転部材３の凸部３ｃに回動自在に挿設された側板部４ａと、内部回転部材３の外側で側板部４ａの外周にネジ留め固定された円環部４ｂと、側板部４ａに対向配置された状態で凸部３ｂに回動自在に挿設されると共に、円環部４ｂにネジ留め固定されたカバー部４ｄと、を備えている。また、外部回転部材４の円環部４ｂの裏面側の外周部には、チェーンリング５が固設されている。

また、図４に示すように、内部回転部材本体３ａは、内部回転部材本体３ａの外周面に基端が接続され、先端が内部回転部材本体３ａの外周側に突出する突出部３ｆを含んでもよい。
また、内部回転部材３は、さらに、突出部３ｆ（内部回転部材本体３ａ）に基端が接続され、先端が外部回転部材４に係止され、弾性変形可能な長尺体３ｇを備える。なお、長尺体３ｇは、外部回転部材４に、ビス等の固定部材で表面に係止してもよいし、外部回転部材４の側面に穴を形成し、この穴に嵌合するように、取り付けてもよい。また、後述する図８の２段凸部４２ｃのように、長尺体３ｇの先端が外部回転部材４の内部に位置する凸部に当接することで係止される態様であってもよい。これにより、長尺体３ｇが劣化した場合に交換することが可能となる。

突出部３ｆは、内部回転部材本体３ａの外周面において、所定間隔（図４に示す例では、１８０°間隔）で、複数（図４に示す例では、２つ）設けられている。突出部３ｆは、任意の数とすることができる。
突出部３ｆは、図４に示すように、先端側が回転方向と反対方向に膨出した形状に形成してよいし、正面視で長方形形状や、台形形状に形成してもよい。
また、突出部３ｆの先端側近傍には、長尺体３ｇの基端が接続されている。

長尺体３ｇは、例えば、金属製の板バネで構成され、所定間隔（図４に示す例では、１８０°間隔）で、複数（図４に示す例では、２つ）設けられている。長尺体３ｇは、任意の数とすることができる。
また、長尺体３ｇは、内部回転部材３と外部回転部材４が相対的に回転していない初期状態において、内部回転部材３と外部回転部材４が相対的に回転した場合に湾曲させる方向に予め僅かに湾曲させておいてもよい。これにより、内部回転部材３と外部回転部材４が相対的に回転した場合に、長尺体３ｇを設計上好ましい方向に湾曲させることができる。

図４に示すように、円環部４ｂは、内部回転部材３より外周側で内部回転部材３に回動自在に配設されている。
また、外部回転部材４は、円環部４ｂの内周面から、円環部４ｂの中心方向に突起する突起部４ｃを、さらに備える。

突起部４ｃは、円環部４ｂの内周面に沿って延び、所定間隔（図４に示す例では、１８０°間隔）で、複数（図４に示す例では、２つ）設けられている。

突起部４ｃは、内部回転部材３と外部回転部材４が相対的に回転した場合に、内部回転部材３の回転方向（図４中矢印が示す方向）の端部である先端近傍に、長尺体３ｇの先端が係止されている。
また、突起部４ｃは、初期状態では内部回転部材３の回転方向（図４中矢印が示す方向）端部である先端に、回転方向側で隣接する内部回転部材３の突出部３ｆの先端が当接している。そして、突起部４ｃは、内部回転部材３と外部回転部材４が相対的に回転した場合に、内部回転部材３の回転方向（図４中矢印が示す方向）と反対側の端部である後端に、回転方向と反対側で隣接する内部回転部材３の突出部３ｆの先端が当接する。このような突起部４ｃの端部の位置は、長尺体３ｇを無理なく弾性変形させることが可能な範囲になるように決定される。

上記のような構成により、回転伝達機構１は、以下のように動作する。
回転伝達機構１は、図４（ａ）に示す初期状態から、内部回転部材３を一方（例えば、図４（ａ）に示す矢印方向）に回転させた場合、突出部３ｆの先端が、外部回転部材４の突起部４ｃの後端に近接する方向に移動し、長尺体３ｇの基端が内部回転部材３に伴い回転する。これにより、長尺体３ｇは、内部回転部材３の突出部３ｆの先端が外部回転部材４の突起部４ｃの後端に当接するまで、弾性変形し、図４（ｂ）に示すエネルギー蓄積状態となる。これにより、内部回転部材３を回転させた力の一部が、長尺体３ｇに弾性エネルギーとして蓄積される。その後、内部回転部材３と外部回転部材４は一体的に回転して、上死点、下死点で足の力がなくなると、弾性エネルギーが解放されてチェーンに伝わり推進力になる。そして、内部回転部材３と外部回転部材４は、図４（ａ）に示す状態に戻る。

（変形例１）
次に、本実施形態の変形例１に係る回転伝達機構１Ａについて説明する。なお、以下、変形例１〜３について説明するが、本実施形態に係る回転伝達機構１と同様の構成については説明を省略又は簡略する。
図５は、変形例１に係る回転伝達機構を構成する外部回転部材のカバー部を取り外した状態を示す分解表面図である。図５（ａ）は回転伝達機構の初期状態（内部回転部材と外部回転部材が相対的に回転していない状態）を示し、図５（ｂ）は回転伝達機構のエネルギー蓄積状態（内部回転部材と外部回転部材が相対的な回転角度が最大の状態）を示している。

変形例１に係る回転伝達機構１Ａは、例えば自転車のクランク軸等の回転軸に挿通される内部回転部材３０と、内部回転部材３０に回動自在に配設される外部回転部材４０と、を備えている。

変形例１における内部回転部材３０は、突出部の形状と数が、本実施形態の内部回転部材３（図４参照）と異なる。
内部回転部材３０の突出部３０ｆは、内部回転部材本体３ａの外周面において、９０°間隔で、４つ設けられている。また、突出部３０ｆは、基端側から先端側に向かって幅が狭くなるように、正面視で台形形状に形成されている。

変形例１における長尺体３０ｇは、突出部３０ｆの基端近傍に、基端が接続され、先端が外部回転部材４０に係止され、９０°間隔で、４つ設けられている。

外部回転部材４０は、突起部の数が、本実施形態の外部回転部材４（図４参照）と異なる。
突起部４ｃは、９０°間隔で、２つ設けられている。

上記のような構成により、回転伝達機構１Ａは、以下のように動作する。
回転伝達機構１Ａは、図５（ａ）に示す初期状態から、内部回転部材３０を一方（例えば、図５（ａ）に示す矢印方向）に回転させた場合、突出部３０ｆの先端が、外部回転部材４０の突起部４ｃの後端に近接する方向に移動し、長尺体３０ｇの基端が内部回転部材３０に伴い回転する。これにより、長尺体３０ｇは、内部回転部材３０の突出部３０ｆの先端が外部回転部材４０の突起部４ｃの後端に当接するまで、弾性変形し、図５（ｂ）に示すエネルギー蓄積状態となる。これにより、内部回転部材３０を回転させた力の一部が、長尺体３０ｇに弾性エネルギーとして蓄積される。その後の動作は、本実施形態と同様である。

（変形例２）
次に、本実施形態の変形例２に係る回転伝達機構１Ｂについて説明する。
図６は、変形例２に係る回転伝達機構を構成する外部回転部材のカバー部を取り外した状態を示す分解表面図である。図６（ａ）は回転伝達機構の初期状態（内部回転部材と外部回転部材が相対的に回転していない状態）を示し、図６（ｂ）は回転伝達機構のエネルギー蓄積状態（内部回転部材と外部回転部材が相対的な回転角度が最大の状態）を示している。

変形例２に係る回転伝達機構１Ｂは、例えば自転車のクランク軸等の回転軸に挿通され、本実施形態と同様の構成である内部回転部材３と、内部回転部材３に回動自在に配設される外部回転部材４１と、内部回転部材３及び外部回転部材４１に回動自在に配設される外部補助回転部材５１と、を備えている。

変形例２における外部回転部材４１は、突起部４１ｃの形状が、本実施形態の外部回転部材４（図４参照）と異なる。また、外部回転部材４１は、さらに、ストッパ４１ｄ及び円環突出部４１ｅを備える。

外部回転部材４１は、突起部４１ｃの円環部４ｂの内周面に沿った長さが、本実施形態の突起部４ｃ（図４参照）より短く、突起部４ｃの後端が配置された位置に対応する位置に、ストッパ４１ｄが配置されている。このため、回転伝達機構１Ｂは、内部回転部材３と外部回転部材４１が相対的に回転した場合に、内部回転部材３の突出部３ｆの先端が、ストッパ４１ｄに当接する。このようなストッパ４１ｄの位置は、長尺体３ｇを無理なく弾性変形させることが可能な範囲になるように決定される。

円環突出部４１ｅは、円環部４ｂの外周面に基端が接続され、先端が円環部４ｂの外周側に突出し、所定間隔（図６に示す例では、９０°間隔）で、複数（図６に示す例では、４つ）設けられている。円環突出部４１ｅは、任意の数とすることができる。

外部補助回転部材５１は、内部回転部材３の側部位置で内部回転部材３の内部回転部材本体３ａに回動自在に挿設された側板部５１ａと、側板部５１ａの外周にネジ留め固定され、外部回転部材４１の円環部４ｂの外周側で内部回転部材に回動自在に配設された外部補助円環部５１ｂと、外部補助円環部５１ｂの内周面から、外部補助円環部５１ｂの中心方向に突起する外部補助突起部５１ｃと、を備える。

外部補助突起部５１ｃは、所定間隔（図６に示す例では、９０°間隔）で、複数（図６に示す例では、４つ）設けられている。外部補助突起部５１ｃは、任意の数とすることができる。

回転伝達機構１Ｂは、外部回転部材４１の円環突出部４１ｅと、外部補助回転部材５１の外部補助突起部５１ｃと、の間に、弾性変形可能な弾性部材６１が配設されている。

弾性部材６１は、外部回転部材４１の回転方向（例えば、図６（ａ）に示す矢印方向）に沿って、円環突出部４１ｅと外部補助突起部５１ｃとの間に配設されている。すなわち、弾性部材６１は、４つ設けられているが、円環突出部４１ｅと外部補助突起部５１ｃとの数に応じて、任意の数とすることができる。
弾性部材６１は、外部回転部材４１と外部補助回転部材５１が相対的に回転する際に、円環突出部４１ｅと外部補助突起部５１ｃとに挟まれることで、弾性変形する。

上記のような構成により、回転伝達機構１Ｂは、以下のように動作する。
回転伝達機構１Ｂは、図６（ａ）に示す初期状態から、内部回転部材３を一方（例えば、図６（ａ）に示す矢印方向）に回転させた場合、突出部３ｆの先端が、外部回転部材４１のストッパ４１ｄに近接する方向に移動し、長尺体３ｇの基端が内部回転部材３に伴い回転する。これにより、長尺体３ｇは、内部回転部材３の突出部３ｆの先端が外部回転部材４１のストッパ４１ｄに当接するまで、弾性変形し、エネルギー蓄積状態となる。
その後、外部回転部材４１も一方（例えば、図６（ａ）に示す矢印方向）に回転し、外部回転部材４１の円環突出部４１ｅが、外部補助回転部材５１の外部補助突起部５１ｃに近接する方向に移動する。これにより、弾性部材６１は、円環突出部４１ｅと外部補助突起部５１ｃとに挟まれ、弾性変形し、図６（ｂ）に示すエネルギー蓄積状態となる。これにより、内部回転部材３を回転させた力の一部が、長尺体３ｇ及び弾性部材６１に弾性エネルギーとして蓄積される。その後の動作は、本実施形態と同様である。このように、本例では、先に、長尺体３ｇが変形し、途中で弾性部材６１が縮み始める。すなわち、長尺体３ｇと弾性部材６１は、変形し始めるタイミングが異なる。これにより、例えば、回転伝達機構１Ｂを自転車に適用した場合、比較的弱い力でこぎ出すことができ、より多くの弾性エネルギーを蓄えられるので、こぐ力が比較的弱い人でも比較的強い人でも最適な自転車を提供できる。

（変形例３）
次に、本実施形態の変形例３に係る回転伝達機構１Ｃについて説明する。
図７は、変形例３に係る回転伝達機構を構成する外部回転部材のカバー部を取り外した状態を示す分解表面図である。図７（ａ）は回転伝達機構の初期状態（内部回転部材と外部回転部材が相対的に回転していない状態）を示し、図７（ｂ）は回転伝達機構のエネルギー蓄積状態（内部回転部材と外部回転部材が相対的な回転角度が最大の状態）を示している。

変形例３に係る回転伝達機構１Ｃは、例えば自転車のクランク軸等の回転軸に挿通され、本実施形態の変形例１の内部回転部材３０（図５参照）の一部を変形させた内部回転部材３２と、本実施形態の変形例１と同様の構成であり、内部回転部材３２に回動自在に配設される外部回転部材４０と、内部回転部材３２及び外部回転部材４０に回動自在に配設される内部補助回転部材６２と、を備えている。

変形例３における内部回転部材３２は、内部回転部材本体３２ａが、変形例１の内部回転部材３０と異なる。また、内部回転部材３２は、さらに、内部突起部３２ｈを備える。

内部回転部材本体３２ａは、円環形状に形成され、内部に、内部補助回転部材６２が回転自在に配置される。

内部突起部３２ｈは、内部回転部材本体３２ａの内周面から、内部回転部材本体３２ａの中心方向に突起し、９０°間隔で、４つ設けられている。

内部補助回転部材６２は、内部回転部材３２の内部回転部材本体３２ａの内周側に配設され、正面視の外形が円形状に形成された内部補助回転部材本体６２ａと、内部補助回転部材本体６２ａの外周面に基端が接続され、先端が内部補助回転部材本体６２ａの外周側に突出する内部補助突出部６２ｂと、を備える。

内部補助回転部材本体６２ａは、本実施形態の内部回転部材３の代わりに、クランク軸挿通孔が形成され、このクランク軸挿通孔に挿通されたクランク軸から回転伝達機構１Ｃを回転させる力を受ける。

内部補助突出部６２ｂは、所定間隔（図７に示す例では、９０°間隔）で、複数（図７に示す例では、４つ）設けられている。内部補助突出部６２ｂは、任意の数とすることができる。

回転伝達機構１Ｃは、内部補助回転部材６２の内部補助突出部６２ｂと、内部回転部材３２の内部突起部３２ｈと、の間に、弾性変形可能な弾性部材７２が配設されている。

弾性部材７２は、内部補助回転部材６２の回転方向（例えば、図７（ａ）に示す矢印方向）に沿って、内部補助突出部６２ｂと内部突起部３２ｈとの間に配設されている。すなわち、弾性部材７２は、４つ設けられているが、内部補助突出部６２ｂと内部突起部３２ｈとの数に応じて、任意の数とすることができる。
弾性部材７２は、内部補助回転部材６２と内部回転部材３２が相対的に回転する際に、内部補助突出部６２ｂと内部突起部３２ｈとに挟まれることで、弾性変形する。

弾性部材７２及び変形例２の弾性部材６１は、合成ゴム製であるが、これに限らず、弾性変形（圧縮変形）し、変形後は回転を伝達できるものであればよく、その形状、変形量、弾性率などは、使用者の好みに応じて、適宜、選択することができる。

上記のような構成により、回転伝達機構１Ｃは、以下のように動作する。
回転伝達機構１Ｃは、図７（ａ）に示す初期状態から、内部補助回転部材６２を一方（例えば、図７（ａ）に示す矢印方向）に回転させた場合、
内部補助回転部材６２の内部補助突出部６２ｂが、内部回転部材３２の内部突起部３２ｈに近接する方向に移動する。これにより、弾性部材７２は、内部補助突出部６２ｂと内部突起部３２ｈとに挟まれ、弾性変形し、エネルギー蓄積状態となる。
その後、内部回転部材３２も一方（例えば、図７（ａ）に示す矢印方向）に回転し、突出部３０ｆの先端が、外部回転部材４０の突起部４ｃの後端に近接する方向に移動し、長尺体３０ｇの基端が内部回転部材３２に伴い回転する。これにより、長尺体３０ｇは、内部回転部材３２の突出部３０ｆの先端が外部回転部材４０の突起部４ｃの後端に当接するまで、弾性変形し、図７（ｂ）に示すエネルギー蓄積状態となる。これにより、内部補助回転部材６２を回転させた力の一部が、長尺体３０ｇ及び弾性部材７２に弾性エネルギーとして蓄積される。その後の動作は、本実施形態と同様である。また、変形例３と同様の作用効果を奏する。

（変形例４）
次に、本実施形態の変形例４に係る回転伝達機構１Ｄについて説明する。
図８は、変形例４に係る回転伝達機構を構成する外部回転部材のカバー部を取り外した状態を示す分解表面図である。図８（ａ）は回転伝達機構の初期状態（内部回転部材と外部回転部材が相対的に回転していない状態）を示し、図８（ｂ）は回転伝達機構のエネルギー蓄積状態（内部回転部材と外部回転部材が相対的な回転角度が最大の状態）を示している。

変形例４に係る回転伝達機構１Ｄは、例えば自転車のクランク軸等の回転軸に挿通される内部回転部材３３と、内部回転部材３３に回動自在に配設される外部回転部材４２と、を備えている。

変形例４における内部回転部材３３は、内部回転部材本体３ａに突出部が設けられておらず、長尺体３ｇの基端が、内部回転部材本体３ａの外周に取り付けられている点が、本実施形態の内部回転部材３（図４参照）と異なる。

外部回転部材４２は、突起部４ｃの代わりに、２段凸部４２ｃが、円環部４ｂの内周面から、円環部４ｂの中心方向に突出し、所定間隔（図４に示す例では、１８０°間隔）で、複数（図４に示す例では、２つ）設けられている。

２段凸部４２ｃは、１段目凸部と、円環部４ｂの中心方向に、１段目凸部よりも突出する２段目凸部とを備える。１段目凸部には、長尺体３ｇの先端側が係止している。２段目凸部には、図５（ａ）に示す初期状態から、内部回転部材３３を一方（例えば、図８（ａ）に示す矢印方向）に回転させた場合、弾性変形した長尺体３ｇの中間部が当接する。このように、２段凸部４２ｃの２段目凸部は、設定値以上に長尺体３ｇが弾性変形するのを抑止するストッパとして機能する。

上記のような構成により、回転伝達機構１Ｄは、以下のように動作する。
回転伝達機構１Ｄは、図８（ａ）に示す初期状態から、内部回転部材３３を一方（例えば、図８（ａ）に示す矢印方向）に回転させた場合、長尺体３ｇの基端が内部回転部材本体３ａに伴い回転する。これにより、長尺体３ｇは、中間部が外部回転部材４２の２段凸部４２ｃの２段目凸部に当接するまで、弾性変形し、図８（ｂ）に示すエネルギー蓄積状態となる。これにより、内部回転部材３３を回転させた力の一部が、長尺体３ｇに弾性エネルギーとして蓄積される。その後の動作は、本実施形態と同様である。

（変形例５）
次に、本実施形態の変形例５に係る回転伝達機構１Ｅについて説明する。
図９は、変形例５に係る回転伝達機構を説明する図である。図９（ａ）は回転伝達機構を示す裏面図である。図９（ｂ）は図９（ａ）のＶ−Ｖ線矢視断面図である。なお、図９（ａ）では、理解を補うため、側板部４ａの表面側に配置され、裏面側からは視認できない部材を点線で示している。

変形例５に係る回転伝達機構１Ｅは、例えば自転車のクランク軸等の回転軸に挿通される内部回転部材３４と、内部回転部材３４に回動自在に配設される外部回転部材４３と、を備えている。

変形例５における内部回転部材３４は、内部回転部材本体３ａの裏面側に、裏面側突出部３ｈが形成されている点が、本実施形態の内部回転部材３（図４参照）と異なる。

裏面側突出部３ｈは、正面視の外形が円形状に形成された（例えば、円盤状等）中央部３ｈａと、中央部３ｈａの外周面に配置され、基端側が中央部に形成され、先端側が円弧形状に形成された扇形状の外周部３ｈｂと、を備える。
裏面側突出部３ｈは、所定間隔（図９に示す例では、１８０°間隔）で、複数（図９に示す例では、２つ）設けられている。なお、裏面側突出部３ｈは、１つでもよいし、３つ以上設けられていてもよい。

変形例５における外部回転部材４３は、側板部４ａの中央部に、中央孔４ｅが形成され、突起部の代わりに固定部４３ｃを備えている点が、本実施形態の外部回転部材４（図２参照）と異なる。

中央孔４ｅは、裏面側突出部３ｈの中央部３ｈａの外周面に沿って形成された中央縁部４ｅａと、中央縁部４ｅａより外周側において、裏面側突出部３ｈの外周部３ｈｂの外周面に沿って形成された外周縁部４ｅｂと、中央縁部４ｅａと外周縁部４ｅｂとの両端部をそれぞれ繋ぐ一対の止め縁部４ｅｃと、を備える。
中央孔４ｅは、所定間隔（図９に示す例では、１８０°間隔）で、複数（図９に示す例では、２つ）設けられている。なお、裏面側突出部３ｈは、１つでもよいし、３つ以上設けられていてもよい。

外周縁部４ｅｂの長さ（一対の止め縁部４ｅｃの間隔）は、外部回転部材４３に対して、内部回転部材３４が相対的に回転可能な可動域に応じた長さで形成されている。

固定部４３ｃは、円環部４ｂの内周面に設けられ、長尺体３ｇの先端が係止されている。なお、固定部４３ｃは、長尺体３ｇの先端を、円環部４ｂに係止させれば省略してもよい。

このような変形例５に係る回転伝達機構１Ｅによれば、初期状態では、内部回転部材３４の外周部３ｈｂの一方の側面（図９（ａ）に示す例では左側側面）が、外部回転部材４３の一方の止め縁部４ｅｃ（図９（ａ）に示す例では左側の止め縁部４ｅｃ）に当接又は近接している。
このような初期状態から、内部回転部材３４を他方（例えば、図９（ａ）に示す矢印方向）に回転させた場合、突出部３ｆの先端が、他方に移動し、長尺体３ｇの基端が内部回転部材３に伴い回転する。これにより、長尺体３ｇは、中間部が外部回転部材４２の２段凸部４２ｃの２段目凸部に当接するまで、弾性変形し、エネルギー蓄積状態となる。これにより、内部回転部材３を回転させた力の一部が、長尺体３ｇに弾性エネルギーとして蓄積される。その後の動作は、本実施形態と同様である。

（回転伝達機構の使用例）
次に、本実施の形態における回転伝達機構１の使用例について、図１０を参照しながら説明する。

図１０は、本発明の実施の形態における回転伝達機構を、自転車に使用した例を示す要部断面平面図である。

図１０に示すように、回転軸としての自転車のクランク軸２は、自転車のフレームと一体のクランク軸保持部７に左右のボールベアリング８ａ，８ｂを介して回動自在に保持されている。クランク軸２の右側端部には、内部回転部材３のクランク軸挿通孔３ｅ（図３参照）を挿通して固定することにより、回転伝達機構１が装着されている。また、クランク軸２の左右両端には、クランクアーム９ａ，９ｂが互いに１８０度の位相差をもって固定されている。図１０中、参照符号１０は、クランク軸２にクランクアーム９ａ，９ｂを固定するためのクランクアーム固定部材である。クランク軸２は、内部回転部材３のクランク軸挿通孔３ｅの四角筒と嵌合しており、両者は一体的に回転する。
クランクアーム９ａ，９ｂの端部には、回動自在なペダル（図示せず）が配設されている。

このような構成により、運転者がクランクアーム９ａ，９ｂの端部に配設されたペダル（図示せず）を踏むと、クランク軸２と共に内部回転部材３が外部回転部材４に対して相対的に回転し、長尺体３ｇ（図４参照）が弾性変形し、クランク軸２を回転させた力の一部が、弾性エネルギーとして蓄積される。
クランク軸２の回転の初期では長尺体３ｇが弾性変形するが、変形後は、クランク軸２の回転力が内部回転部材３から外部回転部材４に伝達され、クランク軸２からチェーンリング５までが略一体となって回転し、チェーンリング５に張設されたチェーン（図示せず）によって後輪側のスプロケットへと確実に回転が伝達される。
弾性変形（圧縮変形）された長尺体３ｇは、ペダルからの入力が途切れたり弱まったりした時に復元し、復元エネルギーとして円環部４ｂを押圧して、外部回転部材４及びチェーンリング５を進行方向に回転させる。すなわち、長尺体３ｇの圧縮（弾性）エネルギーが、回転エネルギーに変換されて、自転車の推進力として利用される。

なお、本実施の形態においては、自転車に使用される回転伝達機構１，１Ａ，１Ｂ,１Ｃを例に挙げて説明したが、本発明の回転伝達機構は必ずしもかかる用途に限定されるものではない。本発明の回転伝達機構は、車輪を有する機構、例えば、通常の自転車、電動アシスト自転車、土木用一輪車、車椅子、人力車、リヤカー等に用いることもでき、同様の作用効果を得ることができる。また、移動手段のみならず、回転を伴う一般的な機構、例えば、家電製品、回転ブラシ、草刈り機、風力発電等の回転機構を伴う発電機にも利用可能である。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ 回転伝達機構
２ クランク軸
３，３０，３２，３３，３４ 内部回転部材
３ａ，３２ａ 内部回転部材本体
３ｂ 凸部
３ｃ 凸部
３ｄ 圧入用凹部
３ｅ クランク軸挿通孔
３ｆ，３０ｆ 突出部
３ｇ，３０ｇ 長尺体
３ｈ 裏面側突出部
３ｈａ 中央部
３ｈｂ 外周部
４，４０，４１，４２，４３ 外部回転部材
４ａ 側板部
４ｂ 円環部
４ｃ，４１ｃ 突起部
４ｄ カバー部
４ｅ 中央孔
４ｅａ 中央縁部
４ｅｂ 外周縁部
４ｅｃ 縁部
５ チェーンリング
７ クランク軸保持部
８ａ ボールベアリング
８ｂ ボールベアリング
９ａ クランクアーム
９ｂ クランクアーム
３２ｈ 内部突起部
４１ｄ ストッパ
４１ｅ 円環突出部
４２ｃ ２段凸部
４３ｃ 固定部
５１ 外部補助回転部材
５１ａ 側板部
５１ｂ 外部補助円環部
５１ｃ 外部補助突起部
６１，７２ 弾性部材
６２ 内部補助回転部材
６２ａ 内部補助回転部材本体
６２ｂ 内部補助突出部

Claims (5)

1. 回転軸に挿通される内部回転部材と、前記内部回転部材に、一定の可動域で回動自在に配設される外部回転部材と、を備え、
   前記内部回転部材は、
   内部回転部材本体と、
   前記内部回転部材本体に基端が取り付けられ、先端が前記外部回転部材に係止され、弾性変形可能な長尺体と、を備え、
   前記外部回転部材は、
   前記内部回転部材より外周側に配設された円環部と、
   前記円環部の内周面から、前記円環部の中心方向に突起する突起部と、を備え、
   前記長尺体は、前記内部回転部材と前記外部回転部材が相対的に回転する際に、基端が前記内部回転部材の回転に伴い回転することで、前記内部回転部材の所定部分が前記外部回転部材の突起部に当接するまで、弾性変形することを特徴とする回転伝達機構。
2. 前記内部回転部材及び前記外部回転部材に回動自在に配設される外部補助回転部材を備え、
   前記外部補助回転部材は、
   前記外部回転部材の前記円環部の外周側で回動自在に配設された外部補助円環部と、
   前記外部補助円環部の内周面から、前記外部補助円環部の中心方向に突起する外部補助突起部と、を備え、
   前記外部回転部材は、前記円環部の外周面に基端が接続され、先端が円環部の外周側に突出する円環突出部を備え、
   前記外部回転部材の前記円環突出部と、前記外部補助回転部材の前記外部補助突起部と、の間に、弾性変形可能な弾性部材が配設され、
   前記弾性部材は、前記外部回転部材と前記外部補助回転部材が相対的に回転する際に、前記円環突出部と前記外部補助突起部とに挟まれることで、弾性変形することを特徴とする請求項１に記載の回転伝達機構。
3. 前記内部回転部材及び前記外部回転部材に回動自在に配設される内部補助回転部材を備え、
   前記内部補助回転部材は、
   前記内部回転部材の前記内部回転部材本体の内周側に配設され、正面視の外形が円形状に形成された内部補助回転部材本体と、
   前記内部補助回転部材本体の外周面に基端が接続され、先端が内部補助回転部材本体の外周側に突出する内部補助突出部と、を備え、
   前記内部回転部材は、
   前記内部回転部材本体が円環形状に形成され、
   前記内部回転部材本体の内周面から、前記内部回転部材本体の中心方向に突起する内部突起部を備え、
   前記内部補助回転部材の前記内部補助突出部と、前記内部回転部材の前記内部突起部と、の間に、弾性変形可能な弾性部材が配設され、
   前記弾性部材は、前記内部補助回転部材と前記内部回転部材が相対的に回転する際に、前記内部補助突出部と前記内部突起部とに挟まれることで、弾性変形することを特徴とする請求項１又は２に記載の回転伝達機構。
4. 前記長尺体は、前記内部回転部材と前記外部回転部材が相対的に回転していない初期状態において、前記内部回転部材と前記外部回転部材が相対的に回転した場合に湾曲させる方向に予め湾曲していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の回転伝達機構。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の回転伝達機構を備えた自転車。