JPS6146077Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は自転車用ギヤクランク装置、詳しく
は、クランクと歯数の異なる複数のチエンギヤと
から成る自転車用ギヤクランク装置に関する。通
常、此種ギヤクランク装置は、歯数の異なる円形
のチエンギヤを用い、これら円形チエンギヤを組
合わせてクランクに装着し、ペダルの踏込みによ
る踏力を前記クランクから前記チエンギヤに伝
え、これらチエンギヤの何れか一つに選択的に掛
設するチエンの掛換えにより変速を行うごとく成
している。

一般に、前記踏力をチエンギヤに伝える場合、
前記チエンギヤに作用する負荷、即ち後輪からリ
ヤチエンギヤ及び前記チエンを介してフロントチ
エンギヤに作用する負荷は一定であるのに対し、
前記クランクが一回転する間における踏力は、ク
ランクにおけるクランクアームの位置により大き
く変化し、そのため踏力に対するチエンギヤの出
力効率が悪かつたのである。即ち、クランクが一
回転する間における踏力は、前記クランクアーム
が上死点と下死点とに位置するとき最小踏力とな
り、クランクアームが上死点から駆動回転方向前
方側に60〜135゜回転する範囲で大きな踏力を得
ることができるため、前記クランクアームが、小
さな踏力しか得られない前記上死点近くと下死点
近くとに位置するときは、チエンギヤに作用する
負荷に対し踏力が不足勝ちとなつて、ベダルの踏
込みが重くなり、又前記クランクアームが、大き
な踏力の得られる領域に位置するときは、チエン
ギヤに作用する負荷に対し踏力が過剰となり、そ
の過剰踏力に相当する分だけ踏力のロスとなり、
全体として踏力に対するチエンギヤの出力効率が
悪く、疲れ易かつたのである。

所で、前記チエンギヤに伝える踏力を小さくす
るには、前記クランクに装着する各フロントチエ
ンギヤの径を小さくして、このフロントチエンギ
ヤとリヤチエンギヤとのギヤ比を小さくすればよ
いのであるが、その反面、自転車の高速走行性が
悪くなる問題がある。又各フロントチエンギヤの
径を小さくすることなく、最少歯数のチエンギヤ
の径のみを小さくすると、フロントチエンギヤ間
のギヤ比が大きくなり過ぎて、チエンの掛換えに
よる変速性が悪くなる問題があつた。

そこで本考案出願人は、以上の如き従来の問題
点を解決すべく、前記最小歯数のチエンギヤを、
長軸と短軸とをもつほぼ楕円形とし、他のチエン
ギヤを円形としたギヤクランク装置を先に開発し
て出願したのであるが、この先願考案の場合、ほ
ぼ楕円形に形成する最小歯数のチエンギヤを、ク
ランクにおけるクランクアームに対し角度変更で
きないようになつているため、チエンギヤに作用
する負荷に応じて前記チエンギヤのクランクアー
ムに対する角度を変更することができなかつたの
である。即ち、大きな踏力を得ることができる領
域（クランクアームが上死点から駆動回転方向前
方側に60〜135゜回転した範囲）のうち、前記上
死点からの回転角が60〜100゜の領域では、踏力
に対するチエンギヤの出力効率が最も良いのに対
し、上死点からの回転角が110〜120゜の領域では
最大踏力を得ることができるのであるが、先願考
案の如くチエンギヤのクランクアームに対する角
度を変更できない場合、大きな踏力の得られる領
域において、例えば比較的負荷の小さい平地走行
時は、踏力に対するチエンギヤの出力効率が最も
良い状態でベダル操作し、又負荷の大きい登坂走
行時は、最大踏力の得られる状態でペダル操作す
るごとく使い分けることができなかつたのであ
る。

本考案は以上の点に鑑み考案したもので、踏力
に対するチエンギヤの出力効率を向上でき、変速
性の低下をなくすることができながら、しかもチ
エンギヤに作用する負荷に応じて、出力効率の最
もよい状態でペダル操作できる使い方と、最大踏
力の得られる状態でペダル操作できる使い方とに
使い分けることのできるギヤクランク装置を提供
する点にある。

しかして本考案は、前記複数のチエンギヤのう
ち、最少歯数のチエンギヤを、長軸と短軸とをも
つほぼ楕円形とし、他のチエンギヤを円形とする
と共に、最少歯数の前記チエンギヤを、前記クラ
ンクにおけるクランクアームに対し角度変更自由
に固定するごとくしたことを特徴とするものであ
る。

尚、本考案において、「ほぼ楕円形」とは、互
に直交する長軸と短軸に対し対称の弧を描く楕円
形は勿論のこと、短軸側の２面又は長軸側の２面
が平行状となるものでもよいし、又前記長軸と短
軸とが互に直交しないものでもよい。

以下本考案の一実施例を図面に基づいて説明す
る。

図示したギヤクランク装置は、両端に嵌合部１
１ａ，１１ｂをもつたクランク軸１１と、該クラ
ンク軸１１の両端嵌合部１１ａ，１１ｂに装着す
る１対のクランクアーム１２，１３とから成るク
ランク１における前記一方側クランクアーム１２
のボス部１２ａに、放射方向に延びるステー１４
を介して最小歯数の第１チエンギヤ２と最大歯数
の第２チエンギヤ３とを装着し、これらチエンギ
ヤ２，３の何れか一つにチエンを選択的に掛設す
るごとく成したものである。尚、前記チエンギヤ
２，３は、軸方向に一定間隔を置いて複数個の止
め具４により連結されている。

又、前記クランク軸１１の嵌合部１１ａ，１１
ｂと、前記クランクアーム１２，１３の前記嵌合
部１１ａ，１１ｂへの挿通孔１２ｂ，１３ｂとに
はそれぞれ凹凸条を設けて、これら凹凸条の噛合
により、クランクアーム１２，１３のクランク軸
１１に対する回転を阻止している。

しかして前記チエンギヤ２，３のうち、最少歯
数の第１チエンギ２を、例えば互に直交する長軸
Ｘと短軸Ｙとをもつほぼ楕円形とし、最大歯数の
第２チエンギヤ３を円形として、第１チエンギヤ
２の長軸Ｘ部分では、チエンギヤ２，３間のギヤ
比を小さく、換言するとフロントチエンギヤとリ
ヤチエンギヤとのギヤ比を大きくし、第１チエン
ギヤ２の短軸Ｙ部分では、チエンギヤ２，３間の
ギヤ比を大きく、換言するとフロントチエンギヤ
とリヤチエンギヤとのギヤ比を小さくするごとく
成すと共に、前記第１チエンギヤ２を、前記クラ
ンク１におけるクランクアーム１２，１３に対し
角度変更自由に固定するものである。

この第１チエンギヤ２の角度変更は、例えば図
示した如く前記第１チエンギヤ２の前記ステー１
４への取付部に、周方向に延びる円弧状貫通孔２
１を複数個設け、これら各貫通孔２１に前記止め
具４を挿通して、第１チエンギヤ２を前記クラン
クアーム１２，１３に対し角度変更可能とし、前
記止め具４の締込みにより所定位置に固定するの
である。又、他の角度変更手段は、前記第１チエ
ンギヤ２のステー１４への取付部に、多数の貫通
孔を周方向に所定間隔を置いて設けるのである。
又、他の角度変更手段として、第２図の如くクラ
ンク軸１１の嵌合部１１ａ，１１ｂと、クランク
アーム１２，１３の挿通孔１２ｂ，１３ｂとに設
ける凹凸条の噛合位置を変えることにより行なえ
る。この場合前記第１チエンギヤ２と第２チエン
ギヤ３又は第１チエンギヤ２のみを前記クランク
軸１１に直接又はアダプターを介して支持すると
共に、前記クランクアーム１１，１２をクランク
軸１１に位置変更可能に支持するのである。

又、前記第１チエンギヤ２の長軸Ｘ長さは、例
えば歯数39〜45丁に対応する長さとし、例えば39
〜52丁の歯数とする第２チエンギヤ３の外径より
小さくするのであり、また、前記第１チエンギヤ
２の短軸Ｙ長さは、例えば歯数28〜30丁に対応す
る長さとするのである。

しかして以上の構成において、前記第１チエン
ギヤ２は、その長軸Ｘを、前記クランク１におけ
るクランクアーム１２，１３に対し、該クランク
アーム１２，１３の駆動回転方向（第２図矢印Ｚ
方向）後方側に所定角度傾斜させて、前記クラン
クアーム１２，１３が上死点O₁を過ぎて大きな
踏力の得られる領域に位置するとき、フロントチ
エンギヤとリヤチエンギヤとのギヤ比を大きく
し、又クランクアーム１２，１３が、小さな踏力
しか得られない上下死点O₁，O₂近くに位置する
とき、フロントチエンギヤとリヤチエンギヤとの
ギヤ比を小さくするのであつて、大きな踏力の得
られる領域で、例えば比較的負荷の小さい平地走
行時は、第１チエンギヤ２における長軸Ｘを、ク
ランクアーム１２，１３に対し60〜100゜傾斜さ
せて、前記長軸Ｘがクランクアーム１２，１３の
上死点O₁及び下死点O₂に位置するとき、前記ク
ランクアーム１２，１３を、上死点O₁から駆動
回転前方側に60〜100゜回転した位置に位置さ
せ、また負荷の大きい登坂走行時は、第１チエン
ギヤ２における長軸Ｘを、クランクアーム１２，
１３に対し80〜135゜傾斜させて、前記長軸Ｘが
前記上死点O₁及びO₂に位置するとき、前記クラ
ンクアーム１２を、上死点O₁から駆動回転方向
前方側に80〜135゜回転した位置に位置させるの
である。

本考案は以上の如く構成するもので、第１図の
如く前記クランク１のクランク軸１１をボール
５，５を介して自転車フレームのハンガラツグ６
に回転自由に支持し、第４図の如く前記クランク
１に装着したチエンギヤ２，３の何れか一つとリ
ヤチエンギヤＧとにチエンＣを掛設し、前記クラ
ンクアーム１２，１３の先端に装着するペダルか
らの踏力を、前記クランク１を介して前記チエン
ギヤ２，３に伝え、このチエンギヤ２，３の出力
により、前記チエンＣを介してリヤチエンギヤＧ
を駆動し、後輪を駆動するごとく成すと共に、前
記チエンＣのフロントチエンギヤへの進入路近く
に配設するフロントデイレーラーＤにより前記チ
エンＣを、前記チエンギヤ２，３の何れか一つに
選択的に掛換えるごとく成すのである。

しかして、前記チエンＣを第１チエンギヤ２に
掛換えたとき、該チエンギヤ２に作用する負荷を
一定とすると、クランクアーム１２，１３が一回
転する間に、第１チエンギヤ２にに作用する負荷
に対し踏力が変化し、前記チエンギヤ２の長軸Ｘ
部分では、リヤチエンギヤＧとのギヤ比が大きく
なつて、第１チエンギヤ２に対する負荷に対して
大きな踏力を要し、又前記チエンギヤ２の短軸Ｙ
部分は、リヤチエンギヤＧとのギヤ比が小さくな
つて、第１チエンギヤ２に作用する負荷に対し踏
力を小さくできるのである。

従つて大きな踏力が得られる領域、即ちクラン
クアーム１２，１３が上死点O₁から駆動回転方
向前方側に60〜135゜回転した位置においては、
前記第１チエンギヤ２とリヤチエンギヤＧとのギ
ヤ比を大きくして、第１チエンギヤ２に作用する
負荷に対し踏力が過剰となるのを防止し、小さな
踏力しか得られない領域、即ちクランクアーム１
２，１３が上下死点O₁，O₂近くに位置するとき
においては、前記第１チエンギヤ２とリヤチエン
ギヤＧとのギヤ比を小さくして、第１チエンギヤ
２に作用する負荷に対し踏力が不足するのを防ぐ
ごとく成すことにより、踏力に対する第１チエン
ギヤ２の出力効率を向上でき、疲れ難くできるの
である。

又、大きな踏力の得られる領域のうち、出力効
率の最もよい状態でペダル操作したい場合は、第
１チエンギヤ２における長軸Ｘのクランクアーム
１２，１３に対する傾斜角を60〜100゜とし、前
記長軸Ｘが上死点O₁及び下死点O₂近くに位置す
るとき、前記クランクアーム１２を、前記上死点
O₁から駆動回転方向前方側に60〜100゜回転した
位置に位置させるのであり、又、大きな踏力の得
られる領域のうち、最大踏力の得られる領域でペ
ダル操作したい場合は、前記長軸Ｘのクランクア
ーム１２，１３に対する傾斜角を80〜135゜と
し、前記長軸Ｘが上死点O₁及び下死点O₂近くに
位置するとき、前記クランクアーム１２を、前記
上死点O₁から駆動回転方向前方側に80〜135゜回
転した位置に位置させるのである。斯くすること
により、第１チエンギヤ２に作用する負荷に応じ
て、出力効率の最もよい状態でペダル操作できる
使い方と、最大踏力の得られる状態でペダル操作
できる使い方とに使い分けることができるので、
単位時間当りの運転者の疲労度を小さくできるの
である。

又、最少歯数の第１チエンギヤ２のみをほぼ楕
円形とすることにより、その長軸Ｘ部分における
チエンギヤ２，３間のギヤ比を大きくして、この
長軸Ｘ部分からチエンＣを掛換えることができる
から、変速性の低下をなくすることができるので
ある。

又、最少歯数の第１チエンギヤ２における長軸
Ｘを、前記クランクアーム１２，１３に対し該ク
ランクアーム１２，１３の駆動回転方向後方側に
傾斜させることにより、運転者に対する負荷を、
踏力に対応した負荷に制御できるから、疲れ難く
でき、踏力を効率よく伝達できるのである。即ち
小さな踏力しか得られない領域でのフロントチエ
ンギヤとリヤチエンギヤとのギヤ比を小さくし
て、運転者に対する負荷を小さくできるから、疲
れ難くできるのであり、又大きな踏力が得られる
領域では、その踏力に対応して運転者に対する負
荷を大きくできるから、全体として効率よく伝達
できるのである。

しかもクランクアーム１２，１３が、小さな踏
力しか得られない領域から大きな踏力が得られる
領域に移行する間に、前記第１チエンギヤ２の長
軸Ｘ部分を、前記上死点O₁よりクランクアーム
１２，１３の駆動回転方向後方側で、前記チエン
Ｃの第１チエンギヤ２への進入路近くに位置させ
て、この長軸Ｘ部分から第２チエンギヤ３に掛換
えることができるので、変速性の低下を確実に防
止できるのである。

尚、以上の説明では、最少歯数の第１チエンギ
ヤ２と、最大歯数の第２チエンギヤ３とを用いた
ものについて説明したが、その他これらチエンギ
ヤ２，３間に、第１チエンギヤ２の長軸Ｘ長さよ
り長く、第２チエンギヤ３の外径より小さい中間
チエンギヤを１枚又は複数枚設けてもよい。又、
前記チエンギヤ２，３は、各別に形成して止め具
４により連結する他、一体に形成してもよいので
あり、又前記クランクアーム１２に装着する他、
クランク軸１１に装着してもよい。

又、以上の説明では、第１チエンギヤ２を、互
に直交する長軸Ｘと短軸Ｙとをもつほぼ楕円形と
したが、その他前記長軸Ｘと短軸Ｙとが互に直交
しない楕円形であつてもよいし、又前記長軸Ｘ側
の２面又は短軸Ｙ側の２面が平行状となるもので
もよい。

以上の如く本考案は、歯数の異なる複数のチエ
ンギヤのうち、最小歯数のチエンギヤを長軸と短
軸とをもつほぼ楕円形とし、他のチエンギヤを円
形としたから、前記最少歯数のチエンギヤにチエ
ンを掛設しての走行時、大きな踏力が得られる領
域においては、前記チエンギヤとリヤチエンギヤ
とのギヤ比を大きくして、前記チエンギヤに作用
する負荷に対し踏力が過剰となるのを防止し、小
さな踏力しか得られない領域においては、前記チ
エンギヤとリヤチエンギヤとのギヤ比を小さくし
て、チエンギヤに作用する負荷に対し踏力が不足
するのを防止する使い方ができ、全体として踏力
に対するチエンギヤの出力効率を向上できなが
ら、しかも最少歯数のチエンギヤを、クランクア
ームに対し角度変更自由に固定するごとくしたか
ら、このチエンギヤに作用する負荷に応じて、出
力効率の最もよい状態でペダル操作できる使い方
と、最大踏力の得られる状態でペダル操作できる
使い方とに使い分けることができるので、単位時
間当りの運転者の疲労度を非常に小さくできるの
である。

又、最少歯数のチエンギヤのみをほぼ楕円形と
することにより、その長軸部分におけるチエンギ
ヤ間のギヤ比を大きくして、この長軸部分からチ
エンを掛換えることができるので、変速性の低下
をなくすることができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案ギヤクランク装置の一実施例を
示す一部切欠正面図、第２図は第１図−線断
面図、第３図は縮尺側面図、第４図は使用状態を
示す説明図である。 １……クランク、１２，１３……クランクアー
ム、２，３……チエンギヤ、Ｘ……長軸、Ｙ……
短軸。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. クランクと歯数の異なる複数のチエンギヤとか
   ら成るもので、前記チエンギヤのうち、最少歯数
   のチエンギヤを、長軸と短軸とをもつほぼ楕円形
   とし、他のチエンギヤを円形とすると共に、最少
   歯数の前記チエンギヤを、前記クランクにおける
   クランクアームに対し角度変更自由に固定するご
   とくしたことを特徴とする自転車用ギヤクランク
   装置。