(57)【要約】【課題】従来の自転車ではクランクの長さは一定であり、ペダル回転半径が一定であるので、男性の場合は楽にペダルを回転させることが出来ても、女性，老人等の場合は楽ではなく、上り坂を走行しようとするときは尚更であった。【解決手段】チェーンホイール１０を従来よりやや後方に配置し、その軸である可変クランク回転軸１５に、可変クランク１８の一方の端部が摺動出入するようにする。他方の端部はペダル１３に接続され、ペダルはペダルロータ１７に取付けられる。ペダルロータは、ペダルロータ支持フレーム１６の内周に沿って回転する。ペダルが前方水平付近に位置するときペダル回転半径が長くなり、楽に回転させることが出来る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペダルを踏んでチェーンホイールを回転させ、その回転力をチェーン及び後輪ギアを経て後輪に伝え、走行を行う自転車において、
自転車中央下部に配設され、全体としては輪形をし、その後半部に第１，第２，第３のノッチが設けられたペダルロータ支持フレームと、
該ペダルロータ支持フレームの内周右側に設けられた溝に回転自在に装着された第１のペダルロータと、
該ペダルロータ支持フレームの内周左側に設けられた溝に回転自在に装着された第２のペダルロータと、
前記ペダルロータ支持フレームの後部の内周に設けられた支持ブラケットに回転自在に装着された可変クランク回転軸と、
該可変クランク回転軸に軸支され、後部が第１のノッチに収容されるよう配設されたチェーンホイールと、
前記第１のペダルロータの外側に取り付けられた第１のペダルと、
前記第１のペダルロータの内側に出たペダルの軸に一端が連結され、他端が前記可変クランク回転軸の直径方向に開けられた第１の摺動孔に挿通された第１の可変クランクと、
前記第２のペダルロータの外側に取り付けられた第２のペダルと、
前記第２のペダルロータの内側に出たペダルの軸に一端が連結され、他端が第１の摺動孔と平行に開けられた第２の摺動孔に挿通された第２の可変クランクと
を具え、
各ペダルが回転するにつれて各可変クランクが各摺動孔に摺動出入すると共にその端部がそれぞれ第２，第３のノッチに出入し、ペダル回転半径が変化するようにした
ことを特徴とする自転車。
【請求項２】
ペダルロータ支持フレームを、
中央に位置させる輪形のペダルロータ支持フレーム本体と、
その両側に位置させる輪形のカバー体とで構成し、
両者を合体させた際にペダルロータを回転自在に装着する溝が形成されるようにした
ことを特徴とする請求項１記載の自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、従来の自転車の全体概要を示す図である。図１１において、１は自転車、２はサドル、３はハンドル、４は後輪、５は後輪ギア、６はチェーン、７，８，９は支持フレーム、１０はチェーンホイール、１１はクランク回転軸、１２はクランク、１３はペダル、１４は前輪である。
【０００３】
このような自転車１の使用法は言うまでもないが、サドル２に腰をかけ、ハンドル３を手で持ち、足をペダル１３に乗せて回転させる。ペダル１３はクランク１２，クランク回転軸１１を経てチェーンホイール１０に連結されており、チェーンホイール１０を回転させる。その回転はチェーン６を介して後輪ギア５に伝えられ、最終的には後輪４を回転させ、自転車１を前進させる。
このような従来の自転車に関する文献としては、例えば次のようなものがある。
【特許文献１】特開２００３−３１２５８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の自転車では、クランク１２が一定の長さに固定されている。そのようにされているのは、装備するチェーンホイール１０のサイズ，その取付け位置，ペダル１３の最下点位置から地面までの間隔，製造コストの低減等々の理由からである。
図１２はペダルの回転半径を示す図であり、その（１）は従来の自転車の場合を示している。符号は図１１のものに対応し、Ｒはペダル回転半径である。クランク１２の長さが一定であるので、ペダル回転半径Ｒも一定である。
【０００５】
このように、従来の自転車ではペダル回転半径Ｒが一定となっているが、このことにより次のような問題点があった。即ち、自転車に乗る人の脚力は千差万別であり、脚力の強い人（若い男性など）の場合はペダル１３を回転させることは容易であろうが、脚力の弱い人（老人，女性，子供など）の場合は容易ではないという問題点である。平地を走行するときでさえそうであるから、上り坂を走行しようとするときは尚更である。
本発明は、以上のような問題点を解決し、出来るだけ楽にしかも速く走行できる自転車を実現することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明では、ペダルを踏んでチェーンホイールを回転させ、その回転力をチェーン及び後輪ギアを経て後輪に伝え、走行を行う自転車において、自転車中央下部に配設され、全体としては輪形をし、その後半部に第１，第２，第３のノッチが設けられたペダルロータ支持フレームと、該ペダルロータ支持フレームの内周右側に設けられた溝に回転自在に装着された第１のペダルロータと、該ペダルロータ支持フレームの内周左側に設けられた溝に回転自在に装着された第２のペダルロータと、前記ペダルロータ支持フレームの後部の内周に設けられた支持ブラケットに回転自在に装着された可変クランク回転軸と、該可変クランク回転軸に軸支され、後部が第１のノッチに収容されるよう配設されたチェーンホイールと、前記第１のペダルロータの外側に取り付けられた第１のペダルと、前記第１のペダルロータの内側に出たペダルの軸に一端が連結され、他端が前記可変クランク回転軸の直径方向に開けられた第１の摺動孔に挿通された第１の可変クランクと、前記第２のペダルロータの外側に取り付けられた第２のペダルと、前記第２のペダルロータの内側に出たペダルの軸に一端が連結され、他端が第１の摺動孔と平行に開けられた第２の摺動孔に挿通された第２の可変クランクとを具え、各ペダルが回転するにつれて各可変クランクが各摺動孔に摺動出入すると共にその端部がそれぞれ第２，第３のノッチに出入し、ペダル回転半径が変化するようにすることとした。
【０００７】
なお、ペダルロータを回転自在に装着する溝の形成についてであるが、ペダルロータ支持フレームを、中央に位置させる輪形のペダルロータ支持フレーム本体と、その両側に取り付ける輪形のカバー体とで構成し、両者を合体させた際に形成されるようにすることが出来る。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の自転車によれば、ペダル回転半径が連続的に可変となり、ペダルが最も前方位置に来たときペダル回転半径が最も長くなるようにされているので、脚力の弱い人でも容易にペダルを回転させることが出来るようになる。また、回転が容易になるので、速い速度で走行することも出来るようになり、個人の自転車による移動範囲を同じ労力で拡大することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の自転車の全体概要を示す図である。符号は図１１のものに対応し、１５は可変クランク回転軸、１６はペダルロータ支持フレーム、１７はペダルロータ、１８は可変クランクである。
ペダルロータ支持フレーム１６は輪形をしており、支持フレーム７，８，９に固着され、支持されている。チェーンホイール１０の中心部には可変クランク回転軸１５が挿通固着され、その可変クランク回転軸１５はペダルロータ支持フレーム１６に支持されている。
【００１０】
ペダルロータ支持フレーム１６の内周には、ペダルロータ１７が回転自在に支持されている。ペダルロータ１７の内周の一部にペダル１３が取付けられ、それに可変クランク１８の一端が接続されている。他端は、可変クランク回転軸１５の直径方向に開けられた孔に、摺動自在に挿通されている。
ペダル１３を踏んで回転させると、ペダルロータ１７がペダルロータ支持フレーム１６の内周に沿って回転して行く。ペダル１３の回転につれて可変クランク回転軸１５との距離が変わるが、可変クランク回転軸１５に接近するにつれて可変クランク１８は奥深く挿通され、離れるにつれて長く引き抜かれる。
【００１１】
図１２はペダルの回転半径を示す図であり、その（２）は本発明の自転車の場合を示している。符号は図１のものに対応し、ＲX はペダル回転半径である。ペダル回転半径ＲX の長さは、可変クランク１８が可変クランク回転軸１５にどの位まで挿通されるかによって変わる。ペダル１３の位置が、図示するように最も前方の位置に来たときに最大となる。
ペダル１３が回転することにより可変クランク回転軸１５が回転され、それによりチェーンホイール１０が回転される。その回転は、チェーン６，後輪ギア５を経て最終的に後輪４が回転され、自転車が前進させられる。
【００１２】
以下、要部の構造を詳細に説明して行く。
図２は、ペダルロータ支持フレームの概要を示す図である。図２において、１６１はペダルロータ支持フレーム本体、１６２はカバー体、１６３，１６４はネジ穴、１６５は支持ブラケット、１６６は装着孔である。
図２（１）はペダルロータ支持フレーム１６からカバー体１６２を外した状態を示し、図２（２）はカバー体１６２を示す。ペダルロータ支持フレーム本体１６１の内周の後部（図では左側）に、支持ブラケット１６５が設けられており、それには装着孔１６６が開けられている。装着孔１６６には、可変クランク回転軸１５が装着される。
ペダルロータ支持フレーム本体１６１の両側面には、適宜の手段（例、ねじ）によりカバー体１６２が固着される。ネジ穴１６３，１６４はカバー体１６２をねじ止めするためのものである。
【００１３】
図２（３）は、カバー体１６２を両側に固着して完成した状態のペダルロータ支持フレーム１６を、一方の側から見た図であり、図２（４）は他方の側から見た図である。
図３はペダルロータ１７の概要を示す図であり、１７１はペダルロータ本体、１７２はペダル取付部、１７３はペダル軸挿通孔である。図３（１）はペダルロータ１７を側方から見た図である。ペダルロータ１７は輪形をしており、その内周の一部にはペダル取付部１７２が設けられ、それにはペダル軸挿通孔１７３が開けられている。図３（２）は（１）のＸ−Ｘ線（ペダル取付部１７２を通らない線）で切断した場合の断面を表している。図３（３）は（１）のＹ−Ｙ線（ペダル取付部１７２の中心を通る線）で切断した場合の断面を表している。
【００１４】
図４は、ペダル１４と可変クランク１８を示しており、図４（１）は側方から見た図、（２）は上方から見た図である。符号は図１のものに対応し、１３１はペダル軸である。可変クランク１８とペダル軸１３１とを接続した状態で図示しているが、これらは初めには接続されておらず、自転車を組み立てる際、ペダル軸１３１を図３のペダル軸挿通孔１７３に挿通した後に接続される。
図５は、可変クランク回転軸１５を示す図である。符号は図１のものに対応し、１５１は摺動孔である。図５（１）はチェーンホイール１０に固着された可変クランク回転軸１５を側方から見た図であり、（２）は可変クランク回転軸１５を上から見た図であり、（３）は可変クランク回転軸１５の摺動孔１５１に可変クランク１８を挿通した状態を上から見た図である。摺動孔１５１は、可変クランク回転軸１５の直径方向に互いに平行となるよう開けられる。そして摺動孔１５１の内面には、可変クランク１８が滑らかに摺動し得るようにする手段（例えばリニアベアリング）が施される。
【００１５】
図６は、ペダルロータ支持フレームの組立図である。図６において、１６１はペダルロータ支持フレーム本体、１６２はカバー体、１６３，１６４はネジ穴、１６７はネジ、１６８，１６９，１７０はノッチ、１７はペダルロータ、１７２はペダル取付部、１９はベアリングである。この図は、ペダルロータ支持フレーム１６を水平方向に切って上から見下ろした図である。切った位置は、３つのノッチを全て水平方向に通過し得る位置である（後述する図９（２）参照）。なお、図が繁雑となるのを避けるため、支持フレーム７，８、９との接続部は図示を省略している。
ペダルロータ支持フレーム１６は、大きく分けて中央のペダルロータ支持フレーム本体１６１と、その両側に取り付けられるカバー体１６２とで出来ていることは、図２のところで説明した。ネジ１６７はそのカバー体１６２を取り付けるためのものであり、カバー体１６２に開けられたネジ穴１６４，ペダルロータ支持フレーム本体１６１の側面に開けられたネジ穴１６３は、ネジ１６７をねじ込むためのものである。この図では、ネジ１６７は片側の１個のみ示しているが、これは図２から理解されるように、両側の円周に沿って幾つも存在している。
【００１６】
カバー体１６２をペダルロータ支持フレーム本体１６１に取り付ける際、両者の間にペダルロータ１７を挟み込む。ペダルロータ１７は、ペダルロータ支持フレーム１６の内周に沿って滑らかに回転する必要があるから、ペダルロータ１７の外周とペダルロータ支持フレーム１６の内周との間には、ベアリング１９が介在させられる。
ノッチ１６８は左側ペダルに連結された可変クランクの端部を出入させるためのノッチであり、ノッチ１６９は右側ペダルに連結された可変クランクの端部を出入させるためのノッチである。ノッチ１７０は、チェーンホイールの一部を後方に突出させるためのノッチである。
【００１７】
図７は  ペダルロータ１７周辺部分を上から見た一部断面図である。符号は図２，図４〜６のものに対応している。ペダルロータ支持フレーム本体１６１と一体にされている支持ブラケット１６５には、可変クランク回転軸１５が装着されている。可変クランク回転軸１５には、チェーンホイール１０が固着されると共に、その直径方向に可変クランク１８が摺動自在に挿通されている。
チェーンホイール１０の後部の一部は、ノッチ１７０を通って後方に突出している。これは、可変クランク回転軸１５がペダルロータ支持フレーム１６の中心より後方に（図７で言えば下方に）配置されているからである。また、ペダル１３が回転して可変クランク回転軸１５の間近に接近すると、可変クランク１８が可変クランク回転軸１５に深く挿通されるが、その場合、可変クランク１８の端部はノッチ１６８，１６９に入り込んで行く。従って、ペダルロータ支持フレーム本体１６１の内周に衝突することはない。
図８は、ペダルロータ周辺部分を後方から見た一部断面図であり、符号は図７のものに対応している。可変クランク回転軸１５の直径方向に、可変クランク１８が挿通されていることが示されている。
【００１８】
図９は、ペダルロータ支持フレーム本体１６１のノッチ部分を説明する図であり、図９（１）はノッチ１６８の断面図である（図７のＺ−Ｚ線での断面）。ノッチ１６８は上下対称の位置に設けられているが、その理由は、可変クランク１８の端部はペダル１３の回転にともない上下対称の位置を動いて行くが、その動きに対応させるためである。ノッチ１６９の断面は、ここには図示していないが、ノッチ１６８の断面と同様である。
図９（２）は、ペダルロータ支持フレーム本体１６１の外表面を後方から見た図である。ノッチ１６８，１６９は左右の上下対称位置に開けられ、ノッチ１７０は中央部に開けられている。
輪形のペダルロータ支持フレーム本体１６１のどこからどこまでの範囲にノッチ１６８，１６９，１７０を設けるかは、可変クランク１８の長さとか可変クランク回転軸１５の位置とかチェーンホイール１０のサイズ等を考慮して定められる。
これらノッチの目的は、要するに、可変クランク１８の端部やチェーンホイール１０がペダルロータ支持フレーム本体１６１に接触しないよう後方に逃がすことにある。
【００１９】
図１０は、ペダルの回動と可変クランクの変化を示す図である。符号は図１のものに対応している。図（１）はペダル１３が右上の位置にあり、矢印の如く下方に回転させるときの状態を示している。更に回転させるにつれ、状態は図（２）→（３）→（４）と変化する。
ペダル１３が可変クランク回転軸１５に接近して来ると、可変クランク１８が可変クランク回転軸１５に深く挿通され、その端部はペダルロータ支持フレーム１６の内周に接触しそうになる。しかし、既に述べたようにペダルロータ支持フレーム１６にはノッチ１６８，１６９が設けられているので、前記端部は接触することはなく、図（３）（４）に示すように、そこを通って外へ突き出る。
【００２０】
乗っている人の足の力が最もよくペダル１３に伝えられるのは、人間工学的な観点から見て、ペダル１３の位置が可変クランク回転軸１５の水平前方付近にあるときである。それゆえ、このときに可変クランク１８が長くなるようにすれば、脚力が弱い人でも楽に回転させることが出来る。
そのようになるよう可変クランク回転軸１５の配設位置は決定すればよいのであるが、その位置は輪形のペダルロータ支持フレーム１６の中心より後方にずらした位置となる。  図１２の（２）は、本発明の自転車の場合のペダル回転半径を示している。符号は図１のものに対応し、ＲX はペダル回転半径である。ペダル回転半径ＲX が最大となるのは、図示するように、ペダル１３が可変クランク回転軸１５の水平前方の位置にあるときである。このとき可変クランク１８は、可変クランク回転軸１５より最も長く引き抜かれる。ペダル１３が回転して行くにつれ、可変クランク１８は可変クランク回転軸１５に深く挿通され、ペダル回転半径ＲX は短くなる。
【００２１】
以上述べたことより明らかなように、ペダル１３はペダルロータ支持フレーム１６に沿って円状に回転されるが、その回転円の大きさを従来の自転車のペダル１３の回転円とほぼ同じ大きさに設計しておけば、乗る人の足がしなければならない回転動作はほぼ同じで済む。しかし、本発明の自転車では、ペダル１３が水平前方付近にあるときのペダル回転半径ＲX が長くなるようにしてあるので、脚力の弱い人でも楽にペダル１３を回転させることが出来るようになる。また上り坂でも従来より楽に走行することが出来るようになる。楽に回転させることが出来るから、当然速く走行することも可能となるし、あまり疲れを覚えることなく長距離を移動することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の自転車の全体概要を示す図
【図２】ペダルロータ支持フレームの概要を示す図
【図３】ペダルロータの概要を示す図
【図４】ペダルと可変クランクを示す図
【図５】可変クランク回転軸を示す図
【図６】ペダルロータ支持フレームの組立図
【図７】ペダルロータ周辺部分を上から見た一部断面図
【図８】ペダルロータ周辺部分を後方から見た一部断面図
【図９】ペダルロータ支持フレーム本体の第１ノッチの断面図
【図１０】ペダルの回動と可変クランクの変化を示す図
【図１１】従来の自転車の全体概要を示す図
【図１２】ペダルの回転半径を示す図
【符号の説明】
【００２３】
１…自転車、２…サドル、３…ハンドル、４…後輪、５…後輪ギア、６…チェーン、７，８，９…支持フレーム、１０…チェーンホイール、１１…クランク回転軸、１２…クランク、１３…ペダル、１４…前輪、１５…可変クランク回転軸、１６…ペダルロータ支持フレーム、１７…ペダルロータ、１８…可変クランク、１９…ベアリング、１３１…ペダル軸、１５１…摺動孔、１６１…ペダルロータ支持フレーム本体、１６２…カバー体、１６３，１６４…ネジ穴、１６５…支持ブラケット、１６６…装着孔、１６７…ネジ、１６８，１６９，１７０…ノッチ、１７１…ペダルロータ本体、１７２…ペダル取付部、１７３…ペダル軸挿通孔
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2011079475.tif 000011
【図１０】
2011079475.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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