JPS6220957B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自転車用ペダル、詳しくは踏面をもつ
たペダルボデイを、自転車のクランクにおけるク
ランクアームに回転自由に支持し、前記踏面への
踏込みによる前記クランクを回転するごとくした
自転車用ペダルに関する。

一般に、自転車用ペダルにおけるるペダルボデ
イは、ペダル軸の軸線を中心に前後に、前記軸線
と平行な踏面を形成しており、しかも、この踏面
は、水平面となつている。

所で、従来ペダルボデイを形成する場合、人間
の足首における骨格や、踏込時の骨格の働き及び
下肢の屈伸運動は全く考慮されておらず、そのた
め踏込エネルギーが有効に利用されていないので
あり、この結果早期に疲れが生ずる問題があつ
た。

本発明は、足首の骨格とその機能及びペダル操
作時における下肢の屈伸運動を究明することによ
り、踏込エネルギーを最大限有効に利用でき、疲
れ少なくペダル操作が可能となることに着目して
発明したものである。

先ず、本発明の基礎となる足首の骨格と下肢運
動とを簡単に説明する。

人間の足首の骨格は、26個の骨の組合せから成
り、これら骨をその構造上から大別すると、足根
骨と中足骨と指骨とに分けられるもので、前記足
根骨は巨骨、かかと骨、方形骨、舟状骨及び第１
乃至第３楔骨の７つの骨が密に組合わされたもの
であり、また中足骨は、前記足根骨の前方に延び
るもので、指数と同数の第１乃至第５中足骨の５
本があり、これら各中足骨は横方向に並んでい
る。そして前記指骨は、前記各中足骨につながつ
て前方に延びて指を形成するもので、親指を形成
する第１指骨は２個、他の指を形成する第２乃至
第５指骨は各３個の合計14個の骨から形成されて
いる。

また、以上の如く構成する足の骨格は、体重を
支える場合、前記足根骨と中足骨とによりアーチ
を形成するものであつて、機能面から分析する
と、大きなアーチを形成する内側グループと、小
さなアーチを形成する外側グループに分けられ
る。

即ち、前記内側グループは前記足根骨における
かかと骨、方形骨、及び第１乃至第３楔骨と、中
足骨における第１乃至第３中足骨と、指骨におけ
る第１乃至第３指骨から成るものであり、また、
外側グループは、前記足根骨における巨骨、舟状
骨と、中足骨における第４，５中足骨と指骨にお
ける第４，５指骨から成るものである。

そして、前記内側グループは、体重を支え足を
踏み出すときには、地面をけり出すばねの働きを
し、また、外側グループは、重心のバランスをと
り、足の運びをスムースにする働きをするとされ
ている。

又一方、下肢を屈伸させる場合、複数の屈筋と
伸筋との作用で股関節と膝関節とを運動させて行
なうのであるが膝関節の運動に関与する大腿二頭
筋は、骨盤と下腿骨との間に螺旋状に付いている
ため、前記大腿二頭筋が作用するとき膝関節は屈
曲運動と同時に外旋運動が生じ、足首に外向きの
旋回モーメントを与えることになるのである。

しかして、本発明は、以上のことから、踏込力
を有効に利用するためには、前記骨格における内
側グループの第１中足骨側の骨頭部分と外側グル
ープの第５中足骨側の骨頭部分とを、ペダルボデ
イに接触させ、第５中足骨側で重心のバランスを
とりながら、第１中足骨側に踏力点を配設するこ
とが有効であり、しかも、第１中足骨側のペダル
ボデイに対する接触位置を第５中足骨側の接触位
置に対しペダル軸の軸心側に変化させ、膝関節の
外旋運動に基因して生ずる踏力点を中心とする外
方への旋回モーメントを受止めるようにすること
が有効であることを究明したのである。

本発明の目的は、ペダルボデイに踏面を形成す
るに際し、足首の骨格構造とその機能を考慮した
内側踏面と外側踏面とを形成し、かつ、これら踏
面を、ペダル操作時に行なう下肢運動を考慮した
位置ずけを行なつて、踏込エネルギーを有効に利
用し、疲れ少なくペダル操作が行なえ、しかも、
ペダル操作を行なわない場合には、足を安定よく
ペダルボデイにのせ得る自転車用ペダルを提供し
ようとするものである。

そして、本発明は、前記した如く、踏込時にお
けるサイクリストの下肢（足を含む）の骨格及び
筋肉の挙動を考慮に入れて、ペダル軸を備えたペ
ダルボデイに、クランクアームへの取付側に位置
する内側踏面と、この内側踏面に対し、前記ペダ
ル軸の軸方向外方側に位置する外側踏面とをもつ
た踏込部を形成して、前記内側踏面と外側踏面と
を、前記ペダル軸の軸心に対し弾性変位可能とす
る一方、前記内側踏面の弾性力を外側踏面の弾性
力に対し弱くし、これら弾性力を、踏込時、前記
内側踏面が前記外側踏面に対し、前記ペダル軸の
軸心側に変位して、前記ペダル軸の軸方向外方に
作用する旋回モーメントに対抗する弾性力とした
ことにより、前記外側踏面に第５中足骨側の骨頭
部分を接触させて重心のバランスを保ち、足の運
びをスムースに行なえるようにしながら、前記内
側踏面に第１中足骨側の骨頭部分を接触させて、
該骨頭部分に踏力点を配し、踏込力を有効にペダ
ルボデイに伝えられるようにすると共に、踏込
時、膝関節の外旋運動による外向き旋回モーメン
トを受止められるようにしたのである。

尚、本発明において、前記内側踏面の変位は、
踏込時に行なえるようにするのであるが、踏込時
必ず変位するものに限定されるものでなく、平担
な道路を高速で走行する場合など踏込負荷が低い
場合には変位せず、踏込負荷が所定荷重以上で変
位するごとく成すものも含むし、また外側踏面の
変位は、踏込負荷が所定荷重以上でも変位しない
ものも含むものである。

次に、本発明ペダルの実施例を図面に基づいて
説明する。

図面に示したペダルは、右ペダルであつて、ペ
ダルボデイ１を、アルミ合金又は合成樹脂を用い
て一体成形し、このペダルボデイ１を、ペダル軸
２をもつたペダルフレーム３に結合したものであ
る。

前記ペダルボデイ１は、上面と下面とをもち、
これら上・下面を非対称にすると共に、前後方向
ほゞ中心部には、左右方向（内外方向）に延びる
内腔部１０を設け、上面には、後記する内側踏面
１１と外側踏面１２とを形成するのである。

また、前記ペダルフレーム３は、前記内腔部１
０に嵌合するもので、細長形状を呈し、その長さ
方向一端（内端）には、前記ペダル軸２を一体に
形成している。

前記ペダル軸２は、自転車のクランクにおける
クランクアームの先端に設けるねじ孔に螺合する
ねじ４１をもつた固定筒４に、１対のボール５，
６を介して回転自由に支持するのであつて、前記
ペダル軸２には、前記ボール５，６の一方６を受
止めるボールレース２１を設けると共に、前記ボ
ール５，６の他方５を受止めるボールレース７１
をもつた球押し７を螺着している。尚、第２，３
図において８はロツクナツト、９はリフレクター
である。

しかして、前記ペダルボデイ１に設ける内側踏
面１１は、前記した足の骨格における第１中足骨
側の骨頭部分が接触するごとく設けると共に、外
側踏面１２は、前記内側踏面１１に第１中足骨の
骨頭部分が接触した状態で、第５中足骨側の骨頭
部分が接触するごとく設けるのであつて、第１〜
３図に示した実施例は、前記内側踏面１１と外側
踏面１２とを隔離し、そして、前記内側踏面１１
を前記ペダルボデイ１とは別に形成する踏込体１
３に設け、前記外側踏面１２をペダルボデイ１と
一体に設けると共に、前記踏込体１３を、発泡ス
チレンなどの弾性材料により形成したものであ
る。

即ち、内側踏面１１を、外側踏面１２に比較し
て小さい所定荷重にて、弾性変位可能とし、踏込
時、前記内側踏面１１を前記外側踏面に対し、前
記ペダル軸２の軸心側に変位させ、膝関節の外旋
運動による外方（右ペダルでは時計方向）への旋
回モーメントを受止めるごとく成したのである。

更に詳記すると、前記内側踏面１１は、第１図
のごとく少なくとも第１中足骨の骨頭部分が接触
する大きさとするのであつて、前記ペダルボデイ
１における前後方向中心部、換言するとペダル軸
２の軸線近くに、凹入部１ａを形成し、この凹入
部１ａに、前記内側踏面１１を設けた踏込体１３
を嵌合して、この踏込体１３を加圧しながら、そ
の外周部に例えば超音波をあてて溶融するなどの
熱溶着により固定するのである。尚前記凹入部１
ａの前後方向中心は、前記ペダル軸２の軸線に対
し前寄りとなつている。

また、前記踏込体１３は、踏込力が所定以上の
とき弾性変形するように形成するのであるが、踏
込時、その踏込力如何に拘わらず弾性変形するご
とく形成してもよい。

又一方、前記外側踏面１２は、少なくとも第５
中足骨の骨頭部分が接触する大きさとするのであ
つて、前記ペダルボデイ１の前後方向中心部近く
に形成するのである。尚、この外側踏面１２の前
後方向中心は、前記ペダル軸２の軸線に対し後寄
りとなつている。

そして、この外側踏面１２は水平面上に設けて
もよいが、好ましくは第２図のごとく外側を上方
に傾斜させるのであり、また、その傾斜下位の高
さを、前記内側踏面１１の非変位時における高さ
よりやゝ高くするのである。

尚、前記外側踏面１２は、水平面とし、その高
さを、内側踏面１１の非変位時における高さと同
一高さとしてもよいことは云うまでもない。

しかして、以上の如く構成したペダルにより踏
込みを行なう場合、該ペダルにのせた足の第１中
足骨側の骨頭部分は前記内側踏面１１に、また、
第５中足骨側の骨頭部分は外側踏面１２にそれぞ
れ接触することになり、前記第５中足骨側で重心
のバランスを保ち、足の運びをスムースにしなが
ら、第１中足骨側を踏力点として踏込力をペダル
ボデイ１に伝えられるのであり、しかも、以上の
如く行なう踏込時、前記内側踏面１１は、前記外
側踏面に対し、ペダル軸２の軸心側に弾性変位
し、内側踏面１１に対し外側踏面１２が上位に位
置することになるので、換言すると内側踏面１１
と外側踏面１２とが実質上傾斜することになるの
で、大腿二頭筋が作用し、膝関節に外旋運動が生
ずるとき、即ちペダルが上死点を基準として60度
乃至200度の範囲にあるとき、前記外旋運動に基
因する外向きの旋回モーメントは、前記踏面１
１，１２により受止められることになり、この受
止めにより前記モーメントの１部を踏込力に変換
できるのである。

その上、前記モーメントによる足の動きは、前
記踏面１１，１２により受止められるため、滑ろ
うとする動きに対抗する余分な筋の作用がなくな
り、それだけエネルギーの無駄な消費もなくなつ
て疲れを少なくできるのであり、更に、下死点を
過ぎてペダルを引き上げるときには、前記踏面１
１，１２に前記各中足骨の骨頭部分を接触させら
れるので引上げも有効に行なえるのである。

以上説明したのは、前記内側踏面１１をペダル
ボデイ１と別に形成する弾性材料から成る踏込体
１３に設けたが、第４図のごとく前記内側踏面１
１及び外側踏面１２を、ペダルボデイ１と別に形
成する第１及び第２踏込体１３，１４に設け、こ
れら踏込体１３，１４のうち、第１踏込体１３を
弾性材料としたり、また、第１及び第２踏込体１
３，１４をともに弾性材料とし、第１踏込体１３
の弾性を第２踏込体１４の弾性より弱くしてもよ
い。

また、前記内側及び外側踏面１１，１２を、第
５図及び第６図のごとくペダルボデイ１とは別に
形成する剛性材料から成る一つの踏込体（説明の
都合上第３踏込体という）１５に設け、この第３
踏込体１５を、コイルばね又は板ばね、或いはそ
の他の弾性体１６を介して前記ペダルポデイ１に
取付け、内側踏面１１のペダル軸軸心への弾性変
位を、外側踏面１２の弾性変位より大きくするご
とく成してもよい。

更に、第７図のごとく、前記内側及び外側踏面
１１，１２を一つの踏込体（説明の都合上第４踏
込体という）１７に設け、この第４踏込体１７を
弾性材料により形成すると共に、前記第４踏込体
１７に孔１７ａを設けるなどして内側踏面１１の
形成位置における弾性を、外側踏面１２の形成位
置における弾性より弱くしてもよい。

又、第１図に示したペダルボデイ１は、前記内
側及び外側踏面１１，１２に対し、前方側に指先
が接触する前方踏面１８を、また後方側に中足骨
の足根骨側が接触する後方踏面１９をもつている
が、これら前方及び後方踏面１８，１９は、特に
必要なものでない。

以上の如く本発明は、ペダル軸を備えたペダル
ボデイに、クランクアームの取付側に位置する内
側踏面と、この内側踏面に対し、前記ペダル軸の
軸方向外方側に位置する内側踏面とをもつた踏込
部を形成して、前記内側踏面と外側踏面とを、前
記ペダル軸の軸心に対し弾性変位可能としたか
ら、足へのペダルの当りが良く、快適な踏込みが
でき、更に前記内側踏面の弾性力を外側踏面の弾
性力に対し弱くし、これら弾性力を、踏込時、前
記内側踏面が前記外側踏面に対し、前記ペダル軸
の軸心側に変位して、前記ペダル軸の軸方向外方
に作用する旋回モーメントに対抗する弾性力とし
たから、ペダルの踏込みを行なわない場合又は、
踏込力が小さい場合などにおいては、内側踏面と
外側踏面との水平度を保ち、足の載置を安定よく
行なえながら、踏込時には、前記内側踏面が前記
外側踏面に対し、前記ペダル軸の軸心側に変位し
て、内側踏面と外側踏面との関係を傾斜関係にで
き、即ち、踏込力のペダル軸への伝達作用面の、
前記ペダル軸に対する位置関係は、内側踏面の位
置が外側踏面の位置より近い関係にでき、従つ
て、大腿二頭筋の作用により生じる膝関節の外旋
運動に起因する足首への外向きの旋回モーメント
を受止め、そして踏込方向への力に還元できるの
で、踏込エネルギーのロスを少なくでき、更に重
心バランスを保つに重要な足の外側部分が接触す
る外側踏面の位置変位を、内側踏面と同じ力が作
用しても、内側踏面の位置変位より小さくしてい
るから、無意識の内に非常に安定した踏込みがで
きるのであつて、エネルギー有効比の高いペダル
を提供できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ペダルの一実施例を示す平面
図、第２図は第１図―線における断面図、第
３図は同じく第１図―線における断面図、第
４図乃至第７図は、別の実施例を示す第２図に対
応した概略説明図である。 １……ペダルボデイ、２……ペダル軸、１１…
…内側踏面、１２……外側踏面、１３，１４，１
５，１７……踏込体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ペダル軸を備えたペダルボデイに、クランク
   アームの取付側に位置する内側踏面と、この内側
   踏面に対し、前記ペダル軸の軸方向外方側に位置
   する外側踏面とをもつた踏込部を形成して、前記
   内側踏面と外側踏面とを、前記ペダル軸の軸心に
   対し弾性変位可能とする一方、前記内側踏面の弾
   性力を外側踏面の弾性力に対し弱くし、これら弾
   性力を、踏込時、前記内側踏面が前記外側踏面に
   対し前記ペダル軸の軸心側に変位して、前記ペダ
   ル軸の軸方向外方に作用する旋回モーメントに対
   抗する弾性力としたことを特徴とする自転車用ペ
   ダル。 ２ 内側踏面と外側踏面とが隔離していて、前記
   内側踏面を、ペダルボデイと別に形成する踏込体
   に設け、この踏込体を弾性材料により形成した特
   許請求の範囲第１項記載の自転車用ペダル。 ３ 内側踏面と外側踏面とが隔離していて、前記
   各踏面を、ペダルボデイと別に形成する第１及び
   第２踏込体に設け、これら踏込体のうち、前記内
   側踏面を設ける第１踏込体を弾性材料により形成
   した特許請求の範囲第１項記載の自転車用ペダ
   ル。 ４ 内側踏面と外側踏面とを、ペダルボデイとは
   別に形成する一つの踏込体に設け、該踏込体を、
   内側弾性体と外側弾性体を介して前記ペダルボデ
   イに取付け、前記内側弾性体を外側弾性体より弾
   性力を弱くした特許請求の範囲第１項記載の自転
   車用ペダル。