JPH06247372A - 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、
クランク運動における上下死点をなくすとともに、クラ
ンクが前方にある時ペダルが重くなる問題を解消する。 【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、楕円スプロ
ケットホイールとハンガー軸３２とｄだけ偏心した楕円
スプロケットホイール軸受４８と、ハンガー軸３２と同
心に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、楕円スプロケット
ホイール４８との間の連動機構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３および図４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、他端部にハンガー軸心より半径ｒの位置に
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上に半径ｒの位置に第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、ハンガ
ー軸１２に対しｄだけ偏心した円形スプロケットホイー
ル１９の軸受２０を外周に有する偏心部材２１を車体１
１に固定し、円形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１
６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。

【０００３】その働きは図３に示すごとく、円形スプロ
ケットホイールの軸受２０とハンガー軸１２をｄだけ偏
心させた状態で円形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
に有効に推進力を与えることができるものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな自転車の駆動機構の運動特性は、図５のグラフに示
すように、横軸にクランクの回転角度をとり、縦軸にク
ランクの角速度及びクランクの回転力をとると、一定速
度での走行時すなわち、円形スプロケットホイールの角
速度が一定でこれを１とする時、第２のクランクが０°
及び１８０°の時はクランクの角速度は約１であるが、
第２のクランクが９０°前方にある時にはクランクの角
速度は

【０００５】

【数１】

【０００６】と小さくなり、一定速度を与えるためのク
ランクの回転力は、円形スプロケットの場合に比べ

【０００７】

【数２】

【０００８】と大きくなる。このことは、図３に示した
自転車の駆動機構においてはクランクが前方水平方向に
きた時にはペダルが重くなるものであり、実際に走行し
てみると、この特性は人の脚の特性に合わず、長時間の
走行において苦痛になるものであった。

【０００９】本発明は上記問題点に鑑み、足によって回
転トルクを有効に加えることのできる回転位置に常に左
右いずれかのクランクを置くことができ、長時間の走行
においても快適な走行のできる自転車の駆動装置を提供
することを目的とする。

【００１０】

【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、ハンガー軸
と同心に揺動自在に支持された第２のクランクと、ハン
ガー軸に対し偏心した軸受を持つ楕円スプロケットホイ
ールと、楕円スプロケットホイールとレバー間および楕
円スプロケットホイールと第２のクランクとの間に配し
た連動機構よりなる。

【００１１】

【作用】本発明は上記構成を有するので、人が左右のク
ランクを踏むと第１のクランクと第２のクランクがそれ
ぞれ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達する前に
他方のクランクが上死点を通過することとなり、スプロ
ケットホイールに有効にトルクを伝えることができる。

【００１２】そして、楕円スプロケットホイールの働き
によってクランクが前方にきた時ペダルが重くなるよう
な特性がなく、長時間快適な走行ができる。

【００１３】

【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。

【００１４】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。

【００１５】さらにレバー４０の内側ボス部にはコロガ
リ軸受４７を介して楕円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５
０が取付けてある。そして楕円スプロケットホイール４
８上には大楕円スプロケット４８ａと小楕円スプロケッ
ト４８ｂが取付けてある。ハンガー軸３２と楕円スプロ
ケットホイール４８の軸心は偏心カラー５０により水平
方向にｄだけ偏心しており、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。楕円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。楕円スプロ
ケット４８ａ，４８ｂの長径に対する短径の比は約（ｒ
＋ｄ）：ｒであり、ローラー４３，４５の方向に長径を
合致させてある。

【００１６】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は上死点である鉛直方向より角
度θａだけ前進した位置にある。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。

【００１７】この状態から人が右ペダルを踏んで第２の
クランク４２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、すなわち図１
の断面図の状態を経て、図２の第１のクランク３７のあ
った角度まで第２のクランク４２を回転させると、第２
のクランク４２の運動は第２のローラー４３、スプロケ
ットホイール４８、第１のローラー４５、レバー４０、
ハンガー軸３２を経て第１のクランク３７に伝わり、第
１のクランク３７は、図２の第２のクランク４２のあっ
た角度まで回転する。この間に楕円スプロケットホイー
ル４８は１８０°回転する。以下同様に、図２における
第２のクランク４２の角度位置から第１のクランク３７
を図２における第１のクランク３７の角度位置まで前方
に人が踏めば第２クランクは図２における第２のクラン
ク４２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。この間クランクの回転力はクランクが
上下方向にある時はほぼ従来の円形歯車時と同等であ
り、クランクが前方にある時も楕円スプロケットの短径
にチェーンが巻きつくこととなり、必要とされる回転力
は軽減されてほぼ従来の円形歯車と同等になる。

【００１８】

【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第１のクランクを固定し、さらに
ハンガー軸の他端にレバーを固定し、楕円スプロケット
ホイールをハンガー軸から偏心させて支持し、第２のク
ランクをハンガー軸と同心に揺動自在に構成し、楕円ス
プロケットホイールとレバーの間および楕円スプロケッ
トホイールと第２のクランクの間に不等速運動機構を構
成したので、足によって回転トルクを有効に加えること
のできる回転位置に常に左右いずれかのクランクを置く
ことができ、クランクが前方にある時にもペダルが重く
ならず、長時間の走行においても快適な走行の可能な自
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】本発明の一実施例を示し、クランクが上下対称
に位置した状態の正面図

【図２】本発明の一実施例を示し、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】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

【図４】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５】従来の自転車の走行特性を示すグラフ

【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 楕円スプロケットホイール ４９ 楕円スプロケットホイール軸受 ５０ 偏心カラー ５１ 回り止メ金具

Claims (1)

【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、ハンガー軸と同心上に揺動自在に
   支持された第２のクランクと、楕円スプロケットホイー
   ルと、ハンガー軸軸心に対し偏心した楕円スプロケット
   ホイール軸受と、楕円スプロケットホイールとレバーの
   間及び楕円スプロケットホイールと第２のクランクとの
   間の連動機構とよりなる自転車の駆動装置。