(57)【要約】【課題】ボトムブラケット両側に対向状に軸支したクランクのクランクピン周りに、チェンステイ中途に支点位を枢支したペダルレバーの中途を支持し、同ペダルレバー自由端部にはペダルを横設し、踏み脚動作及び引き脚動作により、左右のペダルを交互に昇降操作し、ペダルレバーを上下に揺動してクランク機構ないし伝動手段を通じて後輪を駆動可能とする簡易な構成の揺動ペダル駆動型自転車を提供することとしている。【解決手段】ボトムブラケットに軸支したクランク軸の両端部に、対向状に取着したクランクのクランクピンに、溝車を軸承し、チェンステイに取設した支持具に、ペダルレバーの支点位を枢支し、該ペダルレバーの下縁を同溝車に支持し、自由端部にペダルを横設してなり、踏み脚動作及び引き脚動作により、左右のペダルを交互に昇降操作し、ペダルレバーを上下に揺動してクランク機構及び伝動手段を通じて後輪を駆動可能としている。【選択図】図３
2010070183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後輪（１）両側のチェンステイ（２，２）前部のボトムブラケット（３）に軸支したクランク軸（４）の左右両端部に、小径のクランク（５，５）を対向状に取着し、該クランクのクランクピン（５１，５１）には、溝車（５２，５２）を軸承し、チェンステイ（２，２）中途に取設した支持具（６１，６１）に、ペダルレバー（６，６）の支点位を枢支し、該ペダルレバーの下縁を同溝車に支持し、同レバーの自由端部にはペダル（７，７）を横設してなり、踏み脚動作及び引き脚動作により、左右のペダルを交互に昇降操作し、ペダルレバー（６，６）を上下に揺動してクランク機構ないしクランク軸（４）を駆動し、伝動手段を通じて後輪（１）を駆動可能とすることを特徴とする揺動ペダル駆動型自転車。
【請求項２】
前記ペダルレバー（６）は、中央位付近と支点位間の下縁に、山形の屈曲斜面（ａ）を成形してなり、踏み脚側のペダル（７）によりペダルレバー（６）、溝車（５２）及びクランク（５）を作動してクランク軸（４）を駆動し、対向側クランクの溝車（５２）に引き脚側のペダルレバー（６）の下縁を支持し、支持位置が支点位側へ移行すると共に、同レバーの上向き揺動変位の急増傾向、即ち、早戻り揺動傾向を呈するとき、同溝車を屈曲斜面の区間へ導入することにより、同揺動変位を縮減して早戻り揺動傾向を抑制し、ペダル及びペダルレバーの動作を円滑化することを特徴とする請求項１記載の揺動ペダル駆動型自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、上下に揺動するペダルにより駆動する自転車に関する。
【技術背景】
【０００２】  背景技術として、通常の自転車のクランク・ペダルによる駆動方式の代わりに、揺動ペダルにより駆動する自転車として、後輪の左右両側のフレームに軸支した一対のチェン・スプロケット或いはベルト車に、クランク・ピンに相当する突起部を付設し、上下に揺動可能な長いペダルレバーにより突起部を介してチェン・スプロケット或いはベルト車を駆動し、チェン或いはベルトの伝動手段により後輪へ伝動する方式のものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】  また、通常の自転車のペダル行程は、ペダルの押し下げ行程、即ち、踏み脚行程としてペダルの前方上位より下位への回転角約１２０度において、操作動力の５０％相当の有効なクランク駆動力が得られ、残余の２４０度相当の回転動作は、後方引き、引き上げ及び前方押し行程を含み、所謂、引き脚行程として、操作動力の約５０％が消費されるが、この損失を低減するため、クランク軸両端にワンウェイクラッチを介してクランクの基端部を取着し、自由端のペダルを介して、踏み脚行程において、回転角約１２０度のクランク動作により駆動力を得ると共に、引き脚行程は、踏み脚行程の回転角を逆向きに復帰する動作とし、従って、回転型ペダル方式における引き脚行程、約２４０度の回転動作を半減し、上下に往復揺動するペダルの単純な動作に置き換えて、クランク駆動効率の向上を図る方式のものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】  特許文献１のものは、長いペダルレバーの支点を後輪軸左右両側に軸支し、後輪本体左右フレーム両側に軸支する一対のチェン・スプロケット或いはベルト車に凸設したクランク・ピンに相当する突起部に、ペダルレバー中途の案内溝穴を滑合し、ペダルレバーを上下に往復揺動操作してクランクを駆動する機構は、所謂、クランクと揺りレバーによる早戻り運動（Ｑｕｉｃｋ  ｒｅｔｕｒｎ  ｍｏｔｉｏｎｓ）機構に該当し、溝車の支持位置がペダルレバーの支点側へ接近するとき、揺動変位角の急増傾向、即ち、早戻り揺動の傾向を呈し、ペダル行程の踏み脚動作及び引き脚動作が早戻り動作となり円滑性を欠くこととなり、また、クランクの駆動力は、後輪両側に並設した各一対の伝動手段のチェン・スプロケット或いはベルト車ないしフリーホイルを介して後輪へ伝動可能とし、複雑な構成となっている。
【０００５】  特許文献２のものは、簡易な構成を目途としているが、クランク軸両端にワンウェイクラッチを介してクランクに取着する部品構成の実施化及び、通常の自転車のボトムブラケット周辺の改装に難点が含まれている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１９９３７５
【特許文献２】実用新案登録第３１０００３５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  本発明は、上記背景技術における実施化上の諸問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、チェンステイ前端部のボトムブラケット両側に対向状に軸支した小径のクランクのクランクピンまわりに、チェンステイ中途に支点位を枢支したペダルレバーの中途を支持し、同ペダルレバー自由端部にはペダルを横設し、ペダルを左右交互に踏圧操作し、ペダルレバーを上下往復揺動してクランク機構を駆動し、伝動手段を通じて後輪を駆動可能とする簡易な構成による揺動ペダル駆動型自転車を提供して上記の諸問題を解決することとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  上記目的を達成するために、本発明の揺動ペダル駆動型自転車においては、後輪両側のチェンステイ前部のボトムブラケットに軸支したクランク軸の左右両端部に、小径のクランクを対向状に取着し、該クランクのクランクピンには、溝車を軸承し、チェンステイ中途に取設した支持具に、ペダルレバーの支点位を枢支し、該ペダルレバーの下縁を同溝車に支持し、同レバーの自由端部にはペダルを横設してなり、踏み脚動作及び引き脚動作により、左右のペダルを交互に昇降操作し、ペダルレバーを上下に揺動してクランク機構ないしクランク軸を駆動し、伝動手段を通じて後輪を駆動可能としている。【０００９】  また、前記ペダルレバーは、中央位付近と支点位間の下縁に、山形の屈曲斜面を成形してなり、主動側としての踏み脚側ペダルによりペダルレバー、溝車及びクランクを作動してクランク軸を駆動し、対向側クランクの溝車主動側に対向する従動側の溝車に、引き脚側のペダルレバーの下縁を支持し、支持位置が支点位側へ移行すると共に、同レバーの上向き揺動変位の急増傾向、所謂、早戻り揺動傾向を呈するとき、同溝車を屈曲斜面の区間へ導入することにより、同揺動変位を縮減して早戻り揺動傾向を抑制し、引き脚側ペダル及びペダルレバーの動作を円滑化することとしている。
【発明の効果】
【００１０】  本発明の揺動ペダル駆動型自転車は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されたような効果を奏する。【００１１】  本発明の揺動ペダル駆動型自転車は、ボトムブラケットに軸支したクランク軸の両側に対向状に軸支したクランクのクランクピンに軸支した溝車に、チェンステイ中途に支点位を軸支したペダルレバーの中途を支持し、同ペダルレバー自由端部のペダルを、踏み脚動作及び引き脚動作により、左右のペダルを交互に昇降操作し、ペダルレバーを上下に揺動してクランク機構ないしクランク軸を駆動し、伝動手段を通じて後輪を駆動可能とする簡易な構成として提供することができる。【００１２】  本発明の揺動ペダル駆動型自転車は、通常の自転車のボトムブラケットの既設クランク軸両側に対向状に小径のクランクを直接取着し、ペダルレバーは支点位をチェンステイに取設したブラケットに枢支し、通常の自転車を利用して、容易に改装することができる。【００１３】  通常の自転車のペダル行程においては、ペダルの押し下げ行程、即ち、踏み脚動作としてペダルを、前方上位より下位へのペダル回転角約１２０度において押し下げ、操作動力の５０％相当の有効なクランク駆動力が得られるが、残余の２４０度相当の回転動作は、後方引き、引き上げ及び前方押し行程を含み、所謂、引き脚動作となり、操作動力の５０％相当分が消費され、クランク軸駆動効率低下要因となるが、本発明においては、引き脚側動作は、通常の自転車の引き脚行程２４０度相当の回転動作に対して、踏み脚動作の回転角約１２０度の逆向き動作として半減し、従って、踏み脚動作及び引き脚側動作は、単に、ペダルレバーの上下揺動動作となり、操作動力を低減して、クランク軸ないし後輪駆動効率を向上することができる。【００１４】  クランクピンに支承した溝車に、ペダルレバーの中途を支持しており、ペダルレバーと溝車との作動抵抗は、転がり摩擦抵抗であるため、抵抗損失を僅少とすることができる。【００１５】  ペダルレバーの中央位付近より支点寄りの下縁に、山形の屈曲斜面を成形してなるものは、主動側の踏み脚側のペダルによりペダルレバー、溝車及びクランクを作動してクランク軸を駆動し、対向側クランクの溝車に引き脚側のペダルレバーの下縁を支持し、支持位置が支点位側へ移行すると共に、同レバーの上向き揺動変位の急増傾向、所謂、早戻り揺動傾向を呈するとき、同溝車が屈曲斜面の区間へ移行することにより、同揺動変位を縮減して早戻り揺動傾向を抑制し、従動側としての引き脚側ペダルならびにペダルレバーの揺動動作を円滑化することができる。【００１６】  本発明の揺動ペダル駆動型自転車における踏み脚側と引き脚側とのペダルの動作経路は比較的大径の円弧状の単純な上下往復動作であって、引き脚動作に使用する大腿二頭筋、腸腰筋などを含む脚部周辺の筋肉の機能回復ないし訓練に適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】  発明の実施の形態として、チェンステイ前位のボトムブラケット両側に対向状に軸支した小径のクランクのクランクピンまわりに、チェンステイ中途に支点位を枢支したペダルレバーの中途を支持し、同ペダルレバー自由端部にはペダルを横設し、踏み脚動作及び引き脚動作により、左右のペダルを交互に昇降操作し、ペダルレバーを上下に揺動してクランク機構を駆動し、伝動手段を通じて後輪を駆動可能とする簡易な構成の揺動ペダル駆動型自転車を提供している。
【実施例１】
【００１８】  図１ないし図４に示すように、後輪（１）両側のチェンステイ（２，２）前部のボトムブラケット（３）に軸支したクランク軸（４）の左右両端部に、小径のクランク（５，５）を対向状に取着し、該クランクのクランクピン（５１，５１）には、溝車（５２，５２）を軸承し、チェンステイ（２，２）中途に取設した支持具（６１，６１）に、ペダルレバー（６，６）の支点位を枢支し、該ペダルレバーの下縁を同溝車に支持し、同レバーの自由端部にはペダル（７，７）を横設してなり、踏み脚動作及び引き脚動作により、左右のペダルを交互に昇降操作し、ペダルレバー（６，６）を上下に揺動してクランク機構ないしクランク軸（４）を駆動し、伝動手段を通じて後輪（１）を駆動可能としている。
【実施例２】
【００１９】  上記構成のものにおいて、図３及び図５に示すように、前記ペダルレバー（６）は、中央位付近と支点位間の下縁に、山形の屈曲斜面（ａ）を成形してなり、主動側の踏み脚側ペダル（７）によりペダルレバー（６）、溝車（５２）及びクランク（５）を作動してクランク軸（４）を駆動し、対向側クランクの溝車（５２）に引き脚側のペダルレバー（６）の下縁を支持し、支持位置が支点位側へ移行すると共に、同レバーの上向き揺動変位の急増傾向、所謂、早戻り揺動傾向を呈するとき、同溝車を屈曲斜面（ａ）の区間へ導入することにより、同揺動変位を縮減して早戻り揺動傾向を抑制し、引き脚側ペダルならびにペダルレバーの動作を円滑化している。【００２０】  実施例２による構成のものにおける作用はつぎの通りである。  即ち、図５において、構成要部の動作進行過程を模式的に示し、過程▲１▼の初期位置において、踏み脚側の右ペダル（７Ｒ）がペダル行程（Ｓ）の最高位にあり、引き脚側の左ペダル（７Ｌ）は同行程の最低位にあって、過程▲２▼において、踏み脚側の右ペダル（７Ｒ）を踏圧すると、屈曲形ペダルレバー（６ａ）中途の直桿部により溝車（５２）を押動し、クランク（５）によりクランク機構ないしクランク軸（４）を駆動して対向側の溝車（５２）を従動し、該溝車は上向きの押力により、左ペダル（７Ｌ）の屈曲形ペダルレバー（６ａ）を支持しつつ揺動を開始し、溝車の支持位置は、ペダル行程（Ｓ）の最低位より、屈曲斜面（ａ）導入部へ移行し、このとき、溝車（５２）と、図中仮想線により示す屈曲斜面（ａ）のない直桿形ペダルレバー（６ｂ）との揺動機構は、所謂、クランクと揺りレバーによる早戻り運動（Ｑｕｉｃｋ  ｒｅｔｕｒｎ  ｍｏｔｉｏｎｓ）機構に該当し、溝車の支持位置が直桿形ペダルレバー（６ｂ）の支点側へ接近するとき、揺動変位角の急増傾向、所謂、早戻り揺動の傾向を呈するが、屈曲形ペダルレバー（６ａ）は、溝車が斜面（ａ）の導入部を支持し、直桿形ペダルレバー（６ｂ）に対して、揺動変位のズレ、即ち、揺動位相差（δ）を生じ、早戻り揺動抑制効果を生じ、該抑制効果は、過程▲３▼ないし▲６▼に亘り顕著であって、過程▲３▼は溝車（５２）が屈曲斜面（ａ）の中途にあり、過程▲４▼は、溝車（５２）が屈曲斜面（ａ）の後端部にあり、過程▲５▼は同溝車が斜面後端部より前寄り位置へ移行し、過程▲６▼において、溝車（５２）が斜面前端部寄りを支持し、揺動位相差（δ）は過程▲４▼ないし▲５▼において最大となり、過程▲６▼において同揺動位相差を逓減し、従って、引き脚側の過程▲２▼ないし▲６▼における同早戻り揺動抑制効果により、引き脚側行程のペダル及びペダルレバーの揺動が円滑化され、また、通常の自転車のペダル行程におけるペダルの回転動作と異なり、上記ペダル及びペダルレバーの動作は単純な上下方向の揺動のみであって、殊に引き脚側行程において、ペダルの揺動動作の単純化ならびに円滑化により操作力の損失を低減し、過程▲７▼において、溝車は引き脚側のペダルレバー（６ａ）の屈曲斜面を脱出し、引き脚側の左ペダル（７Ｌ）及びペダルレバー（６ａ）はペダル行程の（Ｓ）の最上位に到達し、踏み脚側の右ペダル（７Ｒ）は同行程の最下位に到達し、双方���ペダルは初期位置▲１▼と左右逆勝手の状態となり、従って、左右両側のペダルを交互に上下に踏圧し、踏み脚側行程と引き脚側行程とを反復してクランク機構ないしクランク軸（４）を駆動し、伝動手段、即ち、チェインホイール（８）、チェン（９）及びリアスプロケット（１０）を介して後輪（１）を駆動し、全行程の駆動速度及び効率の向上効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】  本発明揺動ペダル駆動型自転車の側方より視る使用状態を示す立面図である。
【図２】  本発明揺動ペダル駆動型自転車の平面図である。
【図３】  本発明揺動ペダル駆動型自転車を側方より視る要部詳細の立面図である。
【図４】  図３のＡ−Ａにおける要部詳細を示す断面図である。
【図５】  本発明揺動ペダル駆動型自転車の作動過程を模式的に示す流れ図である。
【符号の説明】
【００２２】１    後輪
２    チェンステイ
３    ボトムブラケット
４    クランク軸
５    クランク
５１  クランクピン
５２  溝車
６    ペダルレバー
ａ    屈曲斜面（ペダルレバーの）
６ａ  屈曲形ペダルレバー（屈曲斜面付き）
６ｂ  直桿形ペダルレバー（屈曲斜面なし、仮想線図示）
δ    揺動位相差（６ｂ及び６ａと、溝車との同一作動位における揺動変位のズレ）
６１  支持具
７    ペダル
７Ｒ  右ペダル
７Ｌ  左ペダル
８    チェンホイール
９    チェン
１０  リアスプロケット
Ｓ    ペダルの行程
ｍ    乗手
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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