(57)【要約】      （修正有）【課題】自転車のペダルの位置が垂直の位置近傍にある場合でも、踏み込む力が比較的小さい力でクランク軸を円滑に回転駆動して回転力を取り出すようにした自転車駆動装置を提供する。【解決手段】自転車駆動装置は、チエーンスプロケットの軸心と同一軸になるように軸心に固定接続された軸部クランク６と、先端部にペダル２を接合したペダル装着クランク３と、軸部クランク６とペダル装着クランク３とを接続するためのヒンジ部５とを備える。ペダル装着クランク３は、ヒンジ部５を支点として軸部クランク６の回転方向に所定の角度範囲で回転するように設定されている。軸部クランク６が、垂直（回転角０度）の時であって、ペダルを踏み込んだ場合、ペダル装着クランク３が０〜２５度の範囲で回転し、ペダル２を踏む力を大幅に低減することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チエーンスプロケットの軸心と同一軸になるように前記軸心に固定接続された軸部クランクと、
先端部にペダルを接合したペダル装着クランクと、
前記軸部クランクと前記ペダル装着クランクとを接続するためのヒンジ部と、を備え、
前記ペダル装着クランクは、前記ヒンジ部を支点として前記軸部クランクの回転方向に所定の角度範囲で回転するように設定されていることを特徴とする自転車駆動装置。
【請求項２】
前記ペダル装着クランクの軸心部に対する回転角度の範囲は、０度〜２５度であることを特徴とする請求項１に記載の自転車駆動装置。
【請求項３】
前記ヒンジ部は、前記ペダル装着クランクの前記軸部クランクの回転範囲を制限するためのストッパーを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の自転車駆動装置。
【請求項４】
前記ヒンジ部は、前記ペダル装着クランクの回転角度に応じて復元力を有するバネ部材を内包していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自転車駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自転車に設けられたクランクペダル装置は、ペダルを下死点に向けて踏み込む回転運動を、クランク腕を介してクランク軸を回転させる回転運動に転換し、クランク軸に一体固定したスプロケットに巻き掛けたチェーンにより車輪のスプロケットを回転することにより、車輪を駆動するようにしている。しかし、ペダルを踏み込んでクランク軸に回転運動を与えるときに、体重を移動させてペダルを踏み込むため、ハンドルがふらつき、不安定な走行をするようになると共に、クランク装置の動力伝達効率を損ねていた。
【０００３】
特許文献１には、内転歯車が上死点近傍にある場合には、内転歯車に設けられるペダルの取り付け軸の位置を、常に内転歯車と、クランク軸との各中心を結ぶ線上に存在しないようにオフセット配置するように形成することで、ペダルを上下方向に往復運動させ、内転歯車を、内歯歯車との接触点を支点とする梃子の作用で内歯歯車に噛合させながら転動させ、これにより、ペダルの上下方向の往復運動をクランク軸の回転運動に変換して、スプロケットから外部に回転力を取り出すようにしたクランク装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１５９９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の自転車はペダルを踏んで動くのが一般的であるが、この時ペダルを踏む力が自転車の駆動に効率よく伝達していない。特に、ペダルを踏み込むときのペダルの位置が垂直の位置から自転車を前方に動かすときには、ペダルの位置が水平にあるときに比べ、相当大きな力が必要である。図１に、ペダルを踏む力と本発明品の踏む力との自転車の駆動力の関係を示す。図１は、クランク軸の回転角が０度〜２５度程度の範囲にあるときに、ペダルを踏みこむときの力が最大となり、ペダルの位置が水平にあるときに比べて何十倍も大きな踏み込む力が必要となることを示している。自転車のペダルの位置が垂直の位置近傍にある場合でも、踏み込む力が比較的小さい力でクランク軸を円滑に回転駆動して回転力を取り出すようにした自転車駆動装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明に係る自転車駆動装置は、チエーンスプロケットの軸心と同一軸になるように前記軸心に固定接続された軸部クランクと、先端部にペダルを接合したペダル装着クランクと、前記軸部クランクと前記ペダル装着クランクとを接続するためのヒンジ部とを備える。また、前記ペダル装着クランクは、前記ヒンジ部を支点として前記軸部クランクの回転方向に所定の角度範囲で回転するように設定されていることを特徴とする。
【０００７】
本願発明に係る自転車駆動装置では、クランク軸を軸部クランクとペダル装着クランクとの２つに分割し、それをヒンジで接合し、ペダル装着クランクのぺダルの位置が軸部クランクの軸心に対し所定の範囲で回転するように構成されているので、小さい力でペダルを踏みこんでも、クランク軸を回転駆動させることができる。従来の自転車のようにペダルの位置が垂直の位置にあるときにクランク軸を回転させるために必要であった異常な荷重値を避けることが可能となり、非常に安定した駆動装置を提供することができる。これによりペダルを踏み込む力が、効率よくクランク軸の回転駆動に伝わるようにすることができる。
【０００８】
また、本願発明に係る自転車駆動装置では、前記ペダル装着クランクの軸心部に対する回転角度の範囲は、０度〜２５度であることを特徴とする。これにより、ペダルの位置が垂直の位置にあるときのクランク軸を回転させるために必要な異常な荷重値を確実に避けることができる。
【０００９】
また、本願発明に係る自転車駆動装置では、前記ヒンジ部は、前記ペダル装着クランクの前記軸部クランクの回転範囲を制限するためのストッパーを有することを特徴としてもよい。クランク軸心中心にペダル装着クランクの回転角が所定角度範囲を超えた場合に、それ以上回転しないようにストッパーがヒンジ部に内包されており、ペダル装着クランクの軸部クランクの回転方向への回転角が、異常な荷重値が印加される角度範囲内に制限できるので、効率よくクランク軸を円滑に回転駆動して回転力を取り出すことができる。更に、ストッパーは、ペダル装着クランクの軸部クランクに対するの回転範囲を制限するために、軸部クランクの回転方向へのペダル装着クランクの回転を制限することに加えて、軸部クランクの回転方向と反対方向（回転角が０度以下）への回転も制限するように構成されることができる。
【００１０】
また、本願発明に係る自転車駆動装置では、前記ヒンジ部は、前記ペダル装着クランクの回転角度に応じて復元力を有するバネ部材を内包していることを特徴としてもよい。ヒンジ部には、ペダル装着クランクの回転が回復するようにばねが組み込まれており、回転により屈曲したペダル装着クランクを元の位置に戻す機能が組み込まれている。これにより、ペダルが真下の１８０度に近付くになりペダルを踏みこまないときには、回転していたペダル装着クランクが元の位置に復元できるように構成されているので、連続してペダルの上下方向の往復運動をクランク軸の回転運動に変換することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明に係る自転車駆動装置では、クランク軸を軸部クランクとペダル装着クランクとの２つに分割し、それをヒンジで接合し、ペダル装着クランクのぺダルの位置が軸部クランクの軸心に対し所定の範囲で回転するように構成されているので、小さい力でペダルを踏みこんでも、クランク軸を回転駆動させることができる。従来の自転車のようにペダルの位置が垂直の位置にあるときにクランク軸を回転させるために必要であった異常な荷重値を避けることが可能となり、非常に安定した駆動装置を提供することができる。これによりペダルを踏み込む力が、効率よくクランク軸の回転駆動に伝わるようにすることができる。このようにペダルを踏む力を平準化し効率的に自転車を駆動出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、軸部クランク（又はクランク）と荷重比（ペダルを踏む力／自転車の駆動力）の関係を示す図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る自転車駆動装置を示す図である。図２では、ペダルを踏み込んだ初期状態を示している。
【図３】図３は、接合ヒンジ部で回転範囲外にペダル装着クランクが回転するのを制限するためのストッパーを装着した状態を示す図である。
【図４】図４は、回転したペダル装着クランクを元の位置に復元させるためのバネ部材がヒンジ部内に内包されている状態を示す図である。
【図５】図５は、本実施形態における自転車駆動装置の回転状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、自転車駆動装置に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００１４】
図１は、軸部クランク（又はクランク）と荷重比（ペダルを踏む力／自転車の駆動力）の関係を示す図である。ここで、荷重比とは、ペダルを踏む力と自転車の駆動力との比（つまり、ペダルを踏む力／自転車の駆動力）として定義される。図1の（ａ）は従来の自転車のクランクと荷重比との関係を示す。図１の（ｂ）は、本実施形態の軸部クランクと荷重比との関係を示す。従来の自転車では、クランクが垂直（回転角0度）の時に、ペダルを踏む力がピーク（最大）となり、自転車は駆動させるために必要な力の１１倍以上の大きな力でペダルを踏みこむ必要がある。一方、図１に示すように、本実施形態の自転車駆動装置１０では、ペダルを踏む力が大幅に低減されます。軸部クランクの回転角が０〜２５度の範囲で、荷重比が大幅に改良されています。
【００１５】
図２は、本実施形態における自転車駆動装置１０を示す図である。図２では、軸部クランク６が、垂直（回転角0度）の時であって、ペダルを踏み込んだ初期状態を示している。１、４は、ペダルを踏みこんでペダル装着クランクが回転したときのペダル及びペダル装着クランクの状態を示している。また、２、３は、ペダル装着クランクが回転する前のペダル及びペダル装着クランクの状態を示している。図２において、ペダル（１，２）は、ペダル装着クランク（３，４）の先端に装着されている。また、ペダル装着クランク（３，４）は、ヒンジ部５を介して回転可能に軸部クランク６に接続されている。軸部クランク６は、チエーンスプロケットにその軸心部７と同一軸となるように固定接続されている。８は、ペダル装着クランクが回転したときのペダル装着クランクの軸心部に対する回転角度８を示す。回転角度８は、初期に変位したペダルの位置と駆動軸心とがなす角度である。
【００１６】
図３は、接合ヒンジ部で回転範囲外にペダル装着クランクが回転するのを制限するためのストッパーを装着した状態を示す図である。図３（ａ）部は、ペダルを回転させたとき、ペダル装着クランクが、例えば２５度以上回転しないように設けられたストッパー１２の構造を示している。図３（ｂ）は、軸部クランクが１８０度回転し、ペダルが真下に近づいたときに、ペダル装着クランクは元の位置に復元し、ペダル装着クランクと軸部クランクは同一方向に延伸すようになるが、ペダル装着クランクがさらに０度以下には回転しないようにしたストッパー１２の構造を示している。
【００１７】
図４は、回転したペダル装着クランクを元の位置に復元させるためのバネ部材１１がヒンジ部内に内包されている状態を示す図である。図４(ａ)は、ペダル装着クランクが回転する前の状態を示し、図４（ｂ）はペダル装着クランクが回転した後の状態を示している。バネ部材１１は、ペダル装着クランクと軸部クランクに接続されている。ペダル装着クランクがヒンジ部で曲げ回転した時にその回転変位を復元することができる。
【００１８】
図５は、本実施形態における自転車駆動装置１０の回転状況を示す図である。図５では、初期からペダルを踏みこんで回転した状態で自転車の両サイドに装着されたペダルの状態を示している。
【符号の説明】
【００１９】
１、２  ペダル
３、４  ペダル装着クランク
５  ヒンジ部
６  軸部クランク
７  軸心部
８  ペダル装着クランクの回転変位角度
１０  自転車駆動装置
１１  バネ部材
１２  ストッパー
【図１】
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【図２】
2020168972.tif 000004
【図３】
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【図４】
2020168972.tif 000006
【図５】
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