(57)【要約】      （修正有）【課題】角度固定板をシャーシに設置した歯車を利用しクランクの裏側からチェーンやシャフトを利用して角度を制御することで、機構の省スペース化を実現する自転車のクランク連動シャフトを提供する。【解決手段】１シャーシに回転自由に設置される１３クランクシャフトと１２クランクと１４ペダルシャフトと２シャーシ固定歯車と３シャーシ連動歯車と２シャーシ固定歯車と４シャーシ連動ベルトと３シャーシ連動歯車と５クランク角度歯車と８角度伝達軸受と９角度伝達軸と６クランク角度伝達歯車と１０板固定歯車と１１角度固定板とワンウェイクラッチと１７加速歯車大と加速歯車小と１９靴固定器歯車と２０靴固定器とによってクランク連動シャフトは構成される。【選択図】図１
2020104832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャーシに回転自由に設置されるクランクシャフトと
該クランクシャフトに固定されるクランクと
該クランクに固定されるペダルシャフトと
前記シャーシに固定されるシャーシ固定歯車と
前記ペダルシャフトに回転自由に設置されるシャーシ連動歯車と
前記シャーシ固定歯車と前記シャーシ連動歯車を連動させる様に設置されるシャーシ連動ベルトと
前記シャーシ連動歯車と固定されかつ前記ペダルシャフトに回転自由に設置されるクランク角度歯車と
前記クランクに固定される角度連動軸受と
該角度連動軸受に回転自由に設置される角度伝達軸と
前記クランク角度歯車と連動するように前記角度伝達軸に固定されるクランク角度伝達歯車と
前記角度伝達軸に固定される板角度伝達歯車と
該板角度伝達歯車と連動しかつ前記ペダルシャフトに回転自由に設置される板固定歯車と
該板固定歯車に固定されかつ前記ペダルシャフトに回転自由に設置される角度固定板と
該角度固定板に回転自由に設置される加速歯車軸と
前記ペダルシャフトに固定されるシャフト歯車と
前記加速歯車軸に任意の方向への回転を固定するように設置されるワンウェイクラッチと
前記シャフト歯車と連動するように前記ワンウェイクラッチに固定される加速歯車大と
前記加速歯車軸に固定される加速歯車小と
該加速歯車小と連動するように前記ペダルシャフトに回転自由に設置される靴固定器歯車と
該靴固定器歯車に固定されかつ前記ペダルシャフトに回転自由に設置される靴固定器と
を備えるクランク連動シャフト。
【請求項２】
請求項１に記載のクランク連動シャフトにおいて、
請求項１記載の前記シャーシに固定される歯車固定器と
該歯車固定器に固定される請求項１記載のシャーシ固定歯車と
を備えるクランク連動シャフト。
【請求項３】
請求項１から２のいずれか一つに記載のシャーシ固定式シャフトにおいて、
請求項１記載の前記靴固定器にスライド可能に設置される可動式靴固定クリップと
該可動式靴固定クリップに固定されるクリップ押し下げレバーと
該クリップ押し下げレバーを押し上げる様に請求項１記載の前記靴固定器と前記可動式靴固定クリップへ設置されるクリップ押し上げバネと
を備えるクランク連動シャフト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】  本発明は主に人の足を動力とする回転式のペダル機構を持つ自転車等の推進機器やトレーニングマシンにおいて、上死点や下死点と呼ばれるペダル位置が回転周期の上方や下方にあり足からの力の伝達の困難な領域において、効率的なペダル回転運動を実現させる半固定式靴固定シャフトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  自転車はレクレーション、移動手段、競技スポーツとして人気が高く、全世界に普及されている。そのため自転車産業において、種々の自転車部品は高度に共通化され常に改良が続けられている。その中で大きく設計が見直されている自転車部品の一つに自転車用ペダル装置が挙げられる。【０００３】  ペダル回転による自転車を代表とする推進機器は最高水準の効率性を示しており、本発明による更なる効率性の向上は自転車利用の可能性を広げ、運動の促進による健康の改善や車やバイクなどの移動手段によるエネルギーの消費を抑制することによる環境問題改善の一助となる。【０００４】  ペダリング技術研究における成果として、脹脛の力はペダルを回転させるための動力として非効率的であり、アンクリングと呼ばれる足首の角度を変えるペダリングは回避されるべきとされている。【０００５】  アンクリングを積極的に行うことで高い成果を上げている一部のアスリートもいるが、現状のペダル装置における効率性の観点からはアンクリングは回避されるべきものと考えられ、いかに脹脛の力を必要最小限に抑えるかはペダリングの効率性において重要な問題となっている。【０００６】  世界基準で高度に共通化や標準化の進んでいる自転車の規格の中では、既存の規格に影響を及ぼさない容易かつ必要最小限の装置による発明の実施が求められている。【０００７】  これらの状況を打開するために、特開２０１４−１２１８８５ではペダル本体の回転を固定することにより、ペダル本体に加えられた脹脛の力をクランクの回転に変換する発明がなされている。ただ、特開２０１４−１２１８８５の発明を利用時において、クランクの回転速度が速い場合にペダル本体の回転の力をクランクに伝えるためには、一定の速度以上で大きく足首を動かす必要があるが、足首を早く動かすことは困難でありかつ足首の稼動域は狭いため、十分に発明の効果が発揮できないという状況があった。
この状況を解決するために特願２０１２−１０８８７８によって足首の角度の変化の基準をとなる歯車固定板と角度固定板を設置し、そこへ複数の歯車等を利用した回転速度加速装置を設置することで、ペダル本体の角度の変化を増幅、場合によっては減少させ、クランクへ効果的に力を伝達させることが可能になった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−１２１８８５
【特許文献２】特願２０１２−１０８８７８
【特許文献３】特願２０１６−１５４０４３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  特願特願２０１２−１０８８７８では角度固定板をシャーシ等へ固定していたが、クランク機構の巨大化によって空気抵抗の増加、重量の増加による自転車性能の低下や、コストの増加による生産性の低下、足がぶつかることによる怪我など安全性の低下などの問題を抱えていた。【００１０】  特願特願２０１２−１０８８７８で説明されている単純なクリップだけでは一般的な靴を利用するとペダルから外れてしまうという課題があった。【００１１】  特願特願２０１２−１０８８７８では歯車を利用して足首の動きの角度を増幅しているが、どうしても大きな歯車比を実現するには大きな歯車が必要となっていた。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  本発明では角度固定板を直接シャーシへ固定するのではなく、シャーシに設置した歯車を利用しクランクの裏側からチェーンやシャフトを利用して角度を制御することで、機構の省スペース化を実現する。【００１３】  クランクの回転に対して逆方向や順方向に角度固定板を回転させることで、足首の角度の変化をより大きくシャフトへ伝え、より小さな歯車機構で実装を可能とする。【００１４】  靴を固定するためのフックは、靴を入れたときだけ効果を発揮させることによって、ペダルの脱着を容易に可能とする。【００１５】  共通的な自転車規格を変えること無い簡素な構造によって、あらゆる自転車への実装を可能とし、下肢に障害を有する人であっても容易に当発明を利用できるようにする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】当発明の実施形態の一例を示す斜視図である。
【図２】当発明を実施形態の一例を示す後方から見た斜視図である。
【図３】当発明を実施形態の一例を示す分解図である。
【図４】当発明を実施形態の一例を示す側面図である。
【図５】当発明の実施形態の一例を示す斜視図である。
【図６】当発明の実施形態の一例を示す側面図である。
【図７】当発明の実施形態の一例を示す側面図である。
【００１７】図１、２、３はシャーシに固定された歯車を利用して角度固定板を一定の角度に固定する実施形態の一例について斜視図にて示している。１シャーシに回転自由に設置される１３クランクシャフトと１３クランクシャフトに固定される１２クランクと１２クランクに固定される１４ペダルシャフトと１シャーシに固定される２シャーシ固定歯車と１４ペダルシャフトに回転自由に設置される３シャーシ連動歯車と２シャーシ固定歯車と３シャーシ連動歯車を連動させる様に設置される４シャーシ連動ベルトと３シャーシ連動歯車と固定され１４ペダルシャフトに回転自由に設置される５クランク角度歯車と１２クランクに固定される８角度伝達軸受と８角度伝達軸受に回転自由に設置される９角度伝達軸と５クランク角度歯車と連動するように９角度伝達軸に固定される６クランク角度伝達歯車と９角度伝達軸に固定される７板角度伝達歯車と７板角度伝達歯車と連動しかつ１４ペダルシャフトに回転自由に設置される１０板固定歯車と１０板固定歯車に固定されかつ１４ペダルシャフトに回転自由に設置される１１角度固定板と１１角度固定板に回転自由に設置される１５加速歯車軸と１４ペダルシャフトに固定される１６シャフト歯車と１５加速歯車軸に任意の方向への回転を固定するように設置される２２ワンウェイクラッチと１６シャフト歯車と連動するように２２ワンウェイクラッチに固定される１７加速歯車大と１５加速歯車軸に固定される１８加速歯車小と１８加速歯車小と連動するように１４ペダルシャフトに回転自由に設置される１９靴固定器歯車と１９靴固定器歯車に固定されかつ１４ペダルシャフトに回転自由に設置される２０靴固定器とによってクランク連動シャフトは構成される。【００１８】  ここで２シャーシ固定歯車と３シャーシ連動歯車は１１角度固定板を動的に制御するために様々な比率で設置することができる。例えば２シャーシ固定歯車より３シャーシ連動歯車が小さい歯車の場合には１１角度固定板は１２クランクの回転に対して多く回転し、２シャーシ固定歯車より３シャーシ連動歯車が大きい歯車の場合には１１角度固定板は１２クランクの回転に対して少なく回転し、２シャーシ固定歯車より３シャーシ連動歯車が同じ大きさであれば１２クランクの回転に対して同じ角度回転することで１１角度固定板は常に一定の角度を保つことができる。また、ここで楕円の歯車のような真円でない歯車を利用することで１１角度固定板の動きを任意の回転に制御することができる。【００１９】  ここで２シャーシ固定歯車と３シャーシ連動歯車と４シャーシ連動ベルトはシャーシ固定歯車の角度を５クランク角度固定歯車に伝達できればどの様な実装方法でも良い。例えばチェーンとスプロケットの利用や、長いシャフトと傘歯車を利用するような実装方法でも実現できる。【００２０】  ここで１５加速歯車軸と１６シャフト歯車と２２ワンウェイクラッチと１７加速歯車大と１８加速歯車小と１９靴固定器歯車は足首を伸ばす力をクランクの回転の力に変更させるペダル歯車機構の機能を実現できるのであればどの様な実装方法でも良い。例えば太陽歯車の様な加速装置でもよい。【００２１】  ここで３シャーシ連動歯車と５クランク角度歯車と６クランク角度伝達歯車���７板角度伝達歯車と８角度伝達軸受と９角度伝達軸と１０板固定歯車は２シャーシ固定歯車と４シャーシ連動ベルトによる角度変化を１１角度固定板へ連動することができればどの様な実装方法でも良い。例えば４シャーシ連動ベルトをチェーンにした場合、３シャーシ連動歯車と５クランク角度歯車を１つのスプロケットとし、６クランク角度伝達歯車もスプロケットとしチェーンと直接連動させるような実装方法でもよい。【００２２】  図４は１１角度固定板の動的な制御によって、既存の発明と比較して足首の角度の変化をより大きく１２クランクへ伝えることができることを示す実装形態の一例である。１４ペダルシャフトに回転自由に取り付けられている１１角度固定板と１１角度固定板に固定されている２３内歯歯車と１４ペダルシャフトに固定されている２５太陽歯車と１４ペダルシャフトに回転自由に取り付けられている２０靴固定器と２３内歯歯車と２５太陽歯車を連動させるように２０靴固定器と回転自由に取り付けられている２４遊星歯車によって実装している。既存のシャーシ固定式シャフトの実装方法では１１角度固定板の動的な制御ができないため２０靴固定器の角度の変化は加速装置の性能によってのみ制御されていた。これに対してクランク連動シャフトでは１１角度固定板の動的な制御ができるため、例えば２０靴固定器の回転方向と逆向きに１１角度固定板を回転させることが可能となり加速装置の性能が低い場合にも足首の角度をより大きく１２クランクへ伝達させることが可能となる。【００２３】  図５はスプロケットとチェーンが付いている一般的な自転車の右側クランクへの実装形態の一例である。１シャーシに回転自由に設置される１３クランクシャフトと１３クランクシャフトに固定される１２クランクと１２クランクに固定される２４スプロケットと１シャーシに固定され１３クランクシャフトに回転自由に設置される２９歯車固定機と２９歯車固定機に固定され１３クランクシャフトに回転自由に設置される２シャーシ固定歯車によってスプロケットのある右側クランクでも当発明を実装することが可能になる。【００２４】  図６は可動式靴固定クリップを利用した場合の実装形態の一例である。２０靴固定器に上下にスライド可能に設置される２４可動式靴固定クリップと２４可動式靴固定クリップに固定される２８クリップ押し下げレバーと２８クリップ押し下げレバーと２０靴固定器に固定される２６クリップ押し上げバネによって、２７一般靴によって２０靴固定器を押し込んだ時にのみ２８クリップ押し下げレバーが押し下げられ２４可動式靴固定クリップが２７一般靴を固定し、押し込んでいないときには２６クリップ押し上げバネが２４可動式靴固定クリップを押し上げることで２７一般靴を固定せず、２７一般靴を容易に脱着することが可能となる。【００２５】  ここで、２４可動式靴固定クリップは２７一般靴によって２０靴固定器を踏み込んだ時にのみ２８クリップ押し下げレバーが押し下げられ２４可動式靴固定クリップが２７一般靴を固定し、２７一般靴によって２０靴固定器を踏み込んでいないときには２４可動式靴固定クリップが２７一般靴を固定せず容易に脱着することが可能になればどの様な実装方法でも良い。例えば、２４可動式��固定クリップのスライド方向を前後にすることや２４可動式靴固定クリップが回転することで所定の位置に設置する実装方法でも良い。【００２６】  ここで、２４可動式靴固定クリップは２７一般靴によって２０靴固定器を踏み込んだ時に２０靴固定器と２７一般靴を固定することが可能になればどの様な形状でも良い。
例えば、足の甲ではなく踵部分を固定する形状や足首全体を覆う形状でも実装することができる。【００２７】  ここで、２６クリップ押し上げバネは２７一般靴によって２０靴固定器を踏み込んだ時にのみ２８クリップ押し下げレバーが押し下げられ２４可動式靴固定クリップが２７一般靴を固定し、２７一般靴によって２０靴固定器を踏み込んでいないときには２４可動式靴固定クリップが２７一般靴を固定せず容易に脱着することが可能になればどの様な実装方法でも良い。例えば、バネの替わりに振り子を設置し自重でもとの位置へ復元する方法や、磁力やモーターで動かす実装方法でも良い。
【符号の説明】
【００２８】１  シャーシ
２  シャーシ固定歯車
３  シャーシ連動歯車
４  シャーシ連動ベルト
５  クランク角度歯車
６  クランク角度伝達歯車
７  板角度伝達歯車
８  角度伝達軸受
９  角度伝達軸
１０  板固定歯車
１１  角度固定板
１２  クランク
１３  クランクシャフト
１４  ペダルシャフト
１５  加速歯車軸
１６  シャフト歯車
１７  加速歯車大
１８  加速歯車小
１９  靴固定器歯車
２０  靴固定器
２１  靴
２２  ワンウェイクラッチ
２３  内歯歯車
２４  遊星歯車
２５  太陽歯車
２６  クリップ押し上げバネ
２７  一般靴
２８  クリップ押し下げレバー
２９  歯車固定器
【図１】
2020104832.tif 000003
【図２】
2020104832.tif 000004
【図３】
2020104832.tif 000005
【図４】
2020104832.tif 000006
【図５】
2020104832.tif 000007
【図６】
2020104832.tif 000008
【図７】
2020104832.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和1年6月19日(2019.6.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
請求項１に記載のクランク連動シャフトにおいて、
前記シャーシに固定される歯車固定器と
該歯車固定器に固定される請求項１記載のシャーシ固定歯車と
を備えるクランク連動シャフト。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
請求項１から２のいずれか一つに記載のシャーシ固定式シャフトにおいて、
前記靴固定器にスライド可能に設置される可動式靴固定クリップと
該可動式靴固定クリップに固定されるクリップ押し下げレバーと
該クリップ押し下げレバーを押し上げる様に請求項１記載の前記靴固定器と前記可動式靴固定クリップへ設置されるクリップ押し上げバネと
を備えるクランク連動シャフト。
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月10日(2019.10.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
請求項１から２のいずれか一つに記載のクランク連動シャフトにおいて、前記靴固定器にスライド可能に設置される可動式靴固定クリップと該可動式靴固定クリップに固定されるクリップ押し下げレバーと該クリップ押し下げレバーを押し上げる様に請求項１記載の前記靴固定器と前記可動式靴固定クリップへ設置されるクリップ押し上げバネとを備えるクランク連動シャフト。