JPH06247371A - 自転車の駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自転車のクランク機構に関するものであり、
相方の足のクランク運動を１８０°以上のストローク角
度だけ行えるようにして踏力を小さくてすむようにする
とともに、既存の自転車に対し、安易かつ安価に取付可
能にする。 【構成】 ハンガー軸３２の一端に固定した第１のクラ
ンク３７と、他端に固定したレバー４０と、レバー４０
のボス上に回転自在に支持され回り止めされた偏心カラ
ー５０と偏心カラー５０上を回転自在でハンバー軸３２
とｄだけ後方に偏心したスプロケットホイール４８と、
レバー４０のボス上を揺動自在に支持された第２のクラ
ンク４２と、レバー４０および第２のクランク４２と、
スプロケットホイール４８との間をローラー４３，４５
と長溝４４，４６を用いた連動機構またはピン５４，５
５，５６，５７とリンク５８，５９とよりなる連動機構
とよりなる自転車の駆動装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自転車の駆動装置に関
し、特に足踏みペダルで回転駆動するクランクと、駆動
スプロケットホイールとの間の伝動機構の改良に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図７および図８に示す、本願発明者らに
よる特開平１−２４４９９４号公報には、車体１１に回
転自在に支持されたハンガー軸１２の左端に第１のクラ
ンク１３を、他端部に第１のローラー１４を取付けたレ
バー１５を固定し、レバー１５上に第２のローラー１６
を取付けた第２のクランク１７を回転自在に装着し、ハ
ンガー軸１２の右方を支持する軸受１８を内周に有し、
これと偏心したスプロケットホイール１９の軸受２０を
有する偏心部材２１を車体１１に固定し、スプロケット
ホイール１９側に直径方向に対称に前記第１のローラー
１４と第２のローラー１６にそれぞれ係合する第１の半
径方向ガイド２２および第２の半径方向ガイド２３を設
けたものがあった。また、極く類似のものとして、ここ
に開示しないが特公昭２４−４５６８があった。

【０００３】その働きは図８に示すごとく、スプロケッ
トホイールの軸受２０とハンガー軸１２をｄだけ偏心さ
せた状態でスプロケットホイールと第１のクランク１３
および第２のクランク１７が互いに連動するようにして
いるので、第１のクランク１３を鉛直線に対し、θａの
角度まで人が踏んだ時、第２のクランク１７はすでに鉛
直線に対し、θｂの角度まで進んでおり、人にとって左
右いずれかのクランクを常にトルク伝達可能な位置に回
転させておくことができ、人にとって自転車になめらか
に推進力を与えることができるというものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７，
図８に示した従来の自転車の駆動機構においては、これ
を工業的に実用化しようとした場合、図８に示した普通
の自転車用とは異なるハンガー軸１２や偏心部材２１を
必要とし、製作が高価となり、また既存の自転車に取付
けることができないという問題を有していた。さらに図
７に示した普通の自転車ではハンガー軸２の軸受には概
略、人の体重のみがかかあるのに対し、図８に示した従
来の自転車の駆動機構においては、ハンガー軸１２と第
２のローラーとの距離と、第２のローラー１６とペダル
との距離との比を概略１：２とすると、軸受１８には概
略ペダルを踏む体重の約２倍の荷重がかかることとな
り、普通の自転車のハンガー軸受の耐え得ない負荷とな
るものであった。さらに、図８，図９に示した従来の自
転車の駆動機構においては、一方のクランクを下死点方
向に踏むと、他方のクランクは上死点より前進した位置
にある。このことは必然的にこの駆動機構を用いた自転
車では１８０°より小さなストローク角度で、図７に示
した従来の自転車における１８０°のストロークにおけ
る仕事と同じ仕事をすることとなり、必要とする踏力は
一般のより大きくなる。この踏力の増大は長時間乗ると
苦痛となるものであった。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑み、また人は自転
車のクランクを片方の足で１８０°より大きなストロー
ク角度踏んで力を伝えることができることに着目し、踏
力が小さくてすみ、さらに安価にまた既存の自転車にも
取付けることができハンガー軸軸受寿命にも問題のない
自転車の駆動装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、ハンガー軸の一端に固定したレバーと、レ
バーのボス上に揺動自在に支持された第２のクランク
と、レバーのボス上に支持された偏心カラーと、偏心カ
ラーの回り止めと、偏心カラー上の回転自在に支持され
たスプロケットホイールと、スプロケットホイールとレ
バー間および第２のクランクとの間に配した連動機構よ
りなる。偏心カラーの偏心の方向は、一方のクランクを
下死点まで踏んだ時他方のクランクは上死点より後方に
あるように配置する。

【０００７】

【作用】本発明は上記構成を有するので、従来の普通の
自転車に対し右クランクを取り去り、レバー上に構成さ
れた機構を取付け、車体との間に偏心カラーの回り止め
を取付けるだけで取付けることができる。この簡単な取
付けは安価な機構を提供する。そして、人が左右のクラ
ンクを踏むとレバーと第２のクランクがスプロケットホ
イールに対し不等速運動するようにしているので、一方
のクランクが下死点に到着しても他方のクランクが上死
点に到達していないこととなり、有効なクランクストロ
ーク角度が増し、必要な踏力は減少して従来よりも小さ
な力で自転車を走行させることができる。

【０００８】また、従来の普通の自転車のハンガー軸軸
受寿命を短くすることもない。

【０００９】

【実施例】以下本発明の第１の実施例を図１および図２
を参照しながら説明する。

【００１０】３１は車体フレームであり、ハンガー軸３
２は軸受ワン３３，３４によりボール３５，３６を解し
て回転自在に支持されている。３７は第１のクランクで
あり、ハンガー軸３２に対し、四角テーパ部３８により
固定されている。ここで３１〜３８の部品は図７に示し
た従来の普通の自転車のパーツと同一である。ハンガー
軸３２の右端の四角テーパ部３９にはレバー４０が第１
のクランク３７と同方向に固定されている。レバー４０
の外側ボス部にはコロガリ軸受４１を介して第２のクラ
ンク４２が取付けられており、第２のクランク４２の根
元部には第２のローラー４３の係合する長溝４４が、設
けられており一方レバー４０には第１のローラ４５の係
合する長溝４６が設けられている。

【００１１】さらにレバー４０の内側ボス部にはコロガ
リ軸受４７を介してスプロケットホイール４８をコロガ
リ軸受４９により回転自在に支持する偏心カラー５０が
取付けてある。そしてスプロケットホイール４８上には
円形大スプロケット４８ａと小スプロケット４８ｂが取
付けてある。ハンガー軸３２の軸心とスプロケットホイ
ール４８の軸心は偏心カラー５０によりおよそ水平方向
にｄだけ後方に偏心しており、偏心カラー５０は、車体
フレーム３１に対し、回り止メ金具５１により回り止め
されている。スプロケットホイール４８上にはその回転
中心より半径ｒのところに互いに１８０°方向に第１の
ローラー４５と第２のローラー４３が配され、それぞれ
第１の長溝４６および第２の長溝４４と係合し、第１の
クランク３７と第２のクランク４２とスプロケットホイ
ール４８の回転位置関係を規制している。

【００１２】次に動作を説明する。図１に示すようにス
プロケットホイール４８上のローラー４３，４５が鉛直
方向に並んでいる状態では第１のクランク３７は上死点
である鉛直方向に対し角度θｂだけ後退した位置にあ
り、第２のクランク４２は下死点である鉛直方向より角
度θａだけ後退した位置にある。第２および第２のロー
ラー取付半径を５０ｍｍとし偏心量ｄを５ｍｍとすると
θａとθｂは約６°となる。

【００１３】この状態から人が左ペダルを踏んで第１の
クランク３７を矢印Ａ方向に回転させ、第２のクランク
４２と第１のクランク３７が水平な状態を経て、図１の
第２のクランク４２のあった角度まで第１のクランク３
７を回転させると、第１のクランク３７の運動はハンガ
ー軸３２，レバー４０，第１のローラー４５，スプロケ
ットホイール４８，第２のローラー４３を経て第２のク
ランク４２に伝わり、第２のクランク４２は、図１の第
１のクランク３７のあった角度まで回転する。この間に
スプロケットホイール４８は１８０°回転する。以下同
様に、図１における第１のクランク３７の角度位置から
第２のクランク４２を図１における第２のクランク４２
の角度位置まで前下方に人が踏めば第１のクランクは図
１における第１のクランク３７の位置まで後方を回って
戻ることとなり、１サイクルを終了する。

【００１４】次に本発明の第２の実施例について、図３
を参照しながら説明する。第２の実施例の基本構成は、
第１の実施例と同様であるが、レバー４０とスプロケッ
トホイール４８の間および、第２のクランク４２とスプ
ロケットホイール４８の間の連動機構として、ローラー
４３，４５と長溝４４，４６の係合のいわゆるクランク
スロット機構に替えて、レバー４０と第２のクランク４
２にハンガー軸３２の中心より半径ｒの位置に、それぞ
れクランクピン５４，５５を設け、スプロケットホイー
ル４８上の中心より半径ｒの位置で互いに１８０°方向
にホイールピン５６，５７を設け、それらの間をリンク
５８，５９で結合した、いわゆるドラッグリンク機構を
構成している。この時リンク５８，５９で結合した、い
わゆるドラッグリンク機構を構成してある。この時リン
ク５８，５９は自転車の通常走行時にリンクに圧縮力の
作用する方向に組合わせるのが走行感覚上好ましい。

【００１５】このように構成された本発明の第２の実施
例の動作は、第１の実施例とほぼ同様であるが、クラン
クとスプロケットホイール間の不等速運動が第１の実施
例と微妙に異なり、クランクの下死点近くにおける人の
踏力が、上死点近くにおけるものよりも大きい点を生か
し、自転車により有効に推進力を与えることができるも
のである。また第１の実施例においては、ローラー４
３，４５と長溝４４，４６の間に砂を噛む恐れがある
が、この第２の実施例ではその恐れがない。

【００１６】次に、本発明の第３の実施例について、図
４を参照しながら説明する。第３の実施例の基本構成
は、第１の実施例と同様であるが、第１の実施例におけ
るハンガー軸３２上の機構の配列が軸受ワン３４に近い
側から偏心カラー５０，レバー４０，第２のクランク４
２であるのに対し、第３の実施例においては、偏心カラ
ー５０，第２のクランク４２，レバー４０の順となって
いる。このように構成された本発明の第３の実施例の動
作は第１の実施例と同様である。

【００１７】さらに本発明の第４の実施例について図５
および図６を参照しながら説明する。第４の実施例の基
本構成は第１の実施例とやはり同様であるが、ハンガー
軸３２上の機構の配列が、軸受ワン３４に近い側から偏
心カラー５０次に、レバー４０と第２のクランク４２が
重ねて配置されており、具体的には図６に斜視図で示す
通り、第２のクランク４２のボス部の切欠きの内部にレ
バー４０が重ねてレイアウトされている。このように構
成された第４の実施例の動作は第１の実施例と同様であ
る。

【００１８】さらに本発明の第５の実施例について述べ
る。第１〜第４の実施例については大スプロケット４８
ａと小スプロケット４８ｂは円形スプロケットを用いる
と説明したが、これにかえて楕円スプロケットを用い、
第１〜第４の実施例と組み合わせながら、楕円の長短軸
長さの比と取付角度を適宜変化させることにより好みの
乗り味を得ることができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明の駆動装置によれば、以上のよう
にハンガー軸の一端にレバーを設け、そのボス上にスプ
ロケットホイールをハンガー軸から後方に偏心させて支
持し、第２のクランクをレバー４０のボス上に揺動自在
に構成し、スプロケットホイールとレバーの間および第
２のクランクの間に不等速運動機構を構成したので、従
来の普通の自転車の第２クランクを取り除いて偏心カラ
ーの回り止めを付加するだけで本発明の駆動装置を容易
に取付けることができ、また従来の普通の自転車のハン
ガー軸軸受寿命にも問題を生じないで、このことによっ
て安価に供給可能で、クランクの踏力が小さくてすむ自
転車の駆動装置を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示し、クランクが上下
対称に位置した状態の正面図

【図２】本発明の第１の実施例を示し、クランクを水平
状態にした、水平面における断面平面図

【図３】本発明の第２の実施例を示す正面図

【図４】本発明の第３の実施例を示し、クランクを水平
状態にした、水平面における断面平面図

【図５】本発明の第４の実施例を示し、クランクを水平
状態にした、水平面における断面平面図

【図６】本発明の第４の実施例の主要部の部品の組合せ
を示す斜視図

【図７】従来の自転車の駆動機構を示し、クランクを水
平状態にした、水平面における断面平面図

【図８】従来の自転車の駆動機構を示し、クランクが上
下対称に位置した状態の正面図

【符号の説明】

３２ ハンガー軸 ３７ 第１のクランク ４０ レバー ４２ 第２のクランク ４３，４５ ローラー ４４，４６ 長溝 ４８ スプロケットホイール ５０ 偏心カラー ５１ 回り止メ金具

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転自在に支持されたハンガー軸と、そ
   の一端に固定した第１のクランクと、ハンガー軸の他端
   に固定したレバーと、同レバーのボス上に揺動自在に支
   持された第２のクランクと、さらに同レバーのボス上に
   内周を回転自在に支持され、外周がハンガー軸軸心とは
   偏心したスプロケットホイール軸受となっており、自転
   車フレームに回り止めされた偏心カラーと、スプロケッ
   トホイールと、スプロケットホールとレバーの間および
   第２のクランクとの間に設けた、一方にローラーを配
   し、他方にローラーの係合する溝を配した連動機構とよ
   りなり、前記偏心カラーの方向を一方のクランクを下死
   点方向に踏んだ時他方のクランクが１８０°逆方向より
   後方に位置するよう配置したことを特徴とする自転車の
   駆動装置。
2. 【請求項２】 連動機構が、スプロケットホイールとレ
   バー間および第２のクランクとの間をそれぞれ１つのリ
   ンクで結合した、いわゆるドラッグリンク機構よりなる
   請求項１記載の自転車の駆動装置。