(57)【要約】      （修正有）【課題】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を提供する。【解決手段】１３クランクと１３クランクに固定される１ペダルシャフトと１ペダルシャフトに回転自由に設置される２靴固定器と２靴固定器に固定され同時に１ペダルシャフトには回転自由に設置される３靴固定器歯車と２靴固定器に着脱可能に固定される専用靴と１ペダルシャフトに回転自由に設置される８歯車固定板と８歯車固定板に回転自由に設置される５加速歯車軸と５加速歯車軸に固定され３靴固定器歯車と連動するように設置される４加速歯車小と１ペダルシャフトに１３クランクの駆動回転方向と同じ方向には自由に回転し逆回転方向には回転が固定されるように設置される１５ワンウェイクラッチと１５ワンウェイクラッチに固定される６加速歯車大と６加速歯車大と連動するように１ペダルシャフトに固定されるシャフト歯車と８歯車固定板に固定される９サブフレーム先。【選択図】図１
2019151313.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と
該クランクに固定されるペダルシャフトと、
該ペダルシャフトに回転自由に設置される靴固定器と
該靴固定器に固定され同時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
前記靴固定器に着脱可能に固定される専用靴と
前記ペダルシャフトに回転自由に設置される歯車固定板と
該歯車固定板に回転自由に設置される加速歯車軸と
該加速歯車軸に固定され前記靴固定器歯車と連動するように設置される加速歯車小と
前記加速歯車軸に前記クランクの駆動回転方向と同じ回転方向へは自由に回転し逆回転方向には回転が固定されるように設置されるワンウェイクラッチと
該ワンウェイクラッチに固定される加速歯車大と
該加速歯車大と連動するように前記ペダルシャフトに固定されるシャフト歯車と
前記歯車固定板に固定されるサブフレーム先と
該サブフレーム先と回転自由に設置されるサブフレーム後と
該サブフレーム後と回転自由に設置されかつ前記シャーシに固定されるシャーシ固定器具とを
備えるシャーシ固定式シャフト。
【請求項２】
請求項１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歯車と請求項１記載の前記加速歯車軸と請求項１記載の前記加速歯車小と請求項１記載の前記ワンウェイクラッチと請求項１記載の前記加速歯車大の代替として
請求項１に記載の靴固定器に請求項１記載のクランクの駆動回転方向への回転には自由に回転し逆方向への回転が固定されるように設置される逆用ワンウェイクラッチと
該逆用ワンウェイクラッチに固定される内歯歯車と
請求項１に記載の歯車固定板に固定される逆回転歯車軸と
該逆回転歯車軸に前記内歯歯車と請求項１に記載のシャフト歯車と双方に連動する様に回転自由に設置される逆回転歯車と
を備えるシャーシ固定式シャフト。
【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歯車と請求項１記載の前記加速歯車軸と請求項１記載の前記加速歯車小と請求項１記載の前記ワンウェイクラッチと請求項１記載の前記加速歯車大と
請求項２に記載の逆用ワンウェイクラッチと請求項２に記載の内歯歯車と請求項２に記載の逆回転歯車軸と請求項２に記載の逆回転歯車と
を同時に備えるシャーシ固定式シャフト
【請求項４】
請求項１から３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記載の前記ペダルシャフトと請求項１記載の前記靴固定器歯車と請求項１記載の前記歯車固定板と請求項１記載の前記加速歯車軸と請求項１記載の前記加速歯車小と請求項１記載の前記ワンウェイクラッチと請求項１記載の前記加速歯車大と請求項１記載の前記シャフト歯車と請求項１記載の前記サブフレーム先と請求項１記載の前記サブフレーム後と請求項１記載の前記シャーシ固定器具と
請求項２に記載の逆用ワンウェイクラッチと請求項２に記載の内歯歯車と請求項２に記載の逆回転歯車軸と請求項２に記載の逆回転歯車は
その一部もしくは全部を請求項１記載の前記専用靴に分割して設置することを特徴とするシャーシ固定式シャフト。
【請求項５】
請求項１から４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記載の前記サブフレーム先と請求項１記載の前記サブフレーム後と請求項１記載の前記シャーシ固定器具を廃し、
請求項１記載の前記歯車固定板を請求項１記載のクランクに固定することを特徴とするシャーシ固定式シャフト
【請求項６】
請求項１から５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弾性素材で作られた一般的な靴を覆う形状の靴クリップを備えることを特徴とするシャーシ固定式シャフト
【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２０１２−１０８８７８（ペダル歯車機構）によって足首の角度の変化の基準を設置し、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させる場合に角度のみで足首の力を利用しようとすると全ての負荷が足にかかってしまい怪我等の原因となる場合があり、特願２０１６−１５４０４３によってすねに固定する方法が検討された。【００１０】特願２０１２−１０８８７８及び特願２０１６−１５４０４３の様にすねや肉体に歯車の位置を固定する方法においては、足に多くの器具を設置する必要がありユーザビリティを著しく低下させるため利用者単独での装着が困難となった結果、日常的な自転車利用では利用できないという課題があった。【００１１】特願２０１６−１５４０４３では紐を介した張力を利用するため足首を伸ばす力は利用できるが、足首を曲げる力の利用は難しいという課題があった。【００１２】これまでの半固定式靴固定シャフトでは専用の靴を利用する必要があったが、一般的な靴でも利用できないため日常的な利用が困難であるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】  本発明では足首を動かす際にすねと足裏が作り出す角度の変化の基準を搭乗者の肉体に固定するのではなく、自転車のシャーシやクランクへ固定することで足に設置する器具を減らし、利用者単独での装着を可能とする。【００１４】本発明では２つ歯車とワンウェイクラッチの組み合わせを利用することで、足首の曲げ伸ばし双方の力を自転車の駆動力へ変換することを可能とする。【００１５】靴を固定するためのクリップを備えることで、一般的な靴でも利用を可能とする。【００１６】  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、前記ペダル本体の回転を制御し脹脛の負担を減らした効率的なペダリング、および下肢に障害を有する人であっても容易にペダリングすることを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】当発明の実施形態の一例を示す側面図である。
【図２】当発明を実施形態の一例を示す前方上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上方から見た斜視図である。
【図４】当発明の実施形態の一例を示す後方裏側から見た斜視図である。
【図５】当発明の実施形態の一例の歯車連結部分を拡大し示した斜視図である。
【図６】当発明の実施形態の一例の歯車部分のパーツを分解表示した斜視図である。
【図７】当発明の逆回転を可能とする場合の歯車部分の後方裏側から見た斜視図である。
【図８】当発明の逆回転を可能とする場合の歯車部分の部品を分解表示した斜視図である。
【図９】順回転と逆回転の歯車を同時に実装する実施形態の歯車部分の一例を示す後方から見た斜視図である。
【図１０】順回転と逆回転の歯車を同時に実装する実施形態の一例の歯車部分の部品を分解表示した斜視図である。
【図１１】前記歯車固定板をクランクに直接固定した実施形態の一例を示した後方裏側から見た斜視図である
【図１２】靴固定器に着脱可能に固定される専用靴の実施形態の一例を示した側面図である
【図１３】前記靴固定器の代替として一般的な靴を着脱可能に固定するための靴クリップの実施形態の一例を示した側面図である
【図１４】専用靴へ歯車の一部を固定した場合の実施形態の一例を示した側面図である
【発明を実施するための形態】
【００１８】  図１では足首を伸ばす方向に動かす力をクランクの回転に変換する場合のシャーシ固定式シャフトの実施形態の一例について側面図にて示している。図２、３、４では実施形態の一例について斜視図にて示している。１２シャーシに回転自由に設置される１３クランクと１３クランクに固定される１ペダルシャフトと１ペダルシャフトに回転自由に設置される２靴固定器と２靴固定器に固定され同時に１ペダルシャフトには回転自由に設置される３靴固定器歯車と２靴固定器に着脱可能に固定される２１専用靴と１ペダルシャフトに回転自由に設置される８歯車固定板と８歯車固定板に回転自由に設置される５加速歯車軸と５加速歯車軸に固定され３靴固定器歯車と連動するように設置される４加速歯車小と１ペダルシャフトに１３クランクの駆動回転方向と同じ方向には自由に回転し逆回転方向には回転が固定されるように設置される１５ワンウェイクラッチと１５ワンウェイクラッチに固定される６加速歯車大と６加速歯車大と連動するように１ペダルシャフトに固定される７シャフト歯車と８歯車固定板に固定される９サブフレーム先と９サブフレーム先と回転自由に設置される１０サブフレーム後と１０サブフレーム後と回転自由に設置されかつ１２シャーシに固定される１１シャーシ固定器具とによってシャーシ固定式シャフトは構成される。
【００１９】  ここで１５ワンウェイクラッチは１ペダルシャフトに対して足首を伸ばす力が１３クランクの駆動回転方向に各歯車を介して伝わり、曲げる場合には自由に回転し力を伝えないのであればどこへ設置しても良い。例えば４加速歯車小や３靴固定器歯車に設置しても同様の効果を得ることができる。この際に足首を伸ばす動きは３靴固定器歯車を１３クランクの駆動回転方向と同じ方向に回転させるが、４加速歯車小と６加速歯車大は逆回転する。その為、請求項１に記載の様に１５ワンウェイクラッチを６加速歯車大に設置する場合には１３クランクの回転方向と同じ方向へは自由に回転し逆方向へは回転が固定されるように設置されるが、３靴固定器歯車へ設置する場合には逆に１３クランクの回転方向と同じ方向へ回転が固定され逆方向へは自由に回転するように設置される。
【００２０】２１専用靴と２靴固定器の固定方法はどのような実装方法でも良い。例えば、図１２に示すように２１専用靴に取り付けられた突起と２靴固定器に取り付けられた凹みが組み合うような実装方法や紐で縛るような方法でも良い。
【００２１】１１シャーシ固定器具と１２シャーシの固定位置は当発明の実装を妨げない位置であればどこへ設置しても良い。
例えば９サブフレーム先と１０サブフレーム後を含めた当発明の全長は、１３クランクと１１シャーシ固定器具から最も離れた時点での長さより長い必要がある。また、一般的な自転車の１３クランクには右側に１４スプロケットを有していたり、自転車のデザインによって１２シャーシにも形状の違いがあるため、左右でサブフレームの長さを変える、形状を変更する、１２シャーシへの固定位置を変える様な方法で実装してもよい。
【００２２】１１シャーシ固定器具と１２シャーシの固定方法はどのような方法でも良い。例えば接着剤を利用した方法でも、ねじ穴を設置してねじやそれに類する留め具で固定する様な方法でも、紐で縛りつけるような方法でも、１２シャーシと一体成型するような方法でも良い。
【００２３】  図７と図８は足首を曲げる方向に動かす力をクランクの回転に変換する場合のシャーシ固定式シャフトの実施形態の一例について斜視図にて示している。３靴固定器歯車と５加速歯車軸と４加速歯車小と１５ワンウェイクラッチと６加速歯車大の代替として、２靴固定器に１３クランクの駆動回転方向への回転には自由に回転し逆方向への回転が固定されるように設置される１７逆用ワンウェイクラッチと１７逆用ワンウェイクラッチに固定される１８内歯歯車と８歯車固定板に固定される２０逆回転歯車軸と２０逆回転歯車軸に１８内歯歯車と７シャフト歯車と双方に連動する様に回転自由に設置される１９逆回転歯車とによってシャーシ固定式シャフトは構成される。
【００２４】図９、図１０は足首の動きを伸ばす場合の歯車セットと曲げる場合の歯車セットを同時に実装する場合のシャーシ固定式シャフトの実施形態の一例について斜視図にて示している。
１２シャーシに回転自由に設置される１３クランクと１３クランクに固定される１ペダルシャフトと１ペダルシャフトに回転自由に設置される２靴固定器と２靴固定器に固定され同時に１ペダルシャフトには回転自由に設置される３靴固定器歯車と２靴固定器に着脱可能に固定される２１専用靴と１ペダルシャフトに回転自由に設置される８歯車固定板と８歯車固定板に回転自由に設置される５加速歯車軸と５加速歯車軸に固定され３靴固定器歯車と連動するように設置される４加速歯車小と１ペダルシャフトに１３クランクの駆動回転方向と同じ方向には自由に回転し逆回転方向には回転が固定されるように設置される１５ワンウェイクラッチと１５ワンウェイクラッチに固定される６加速歯車大と６加速歯車大と連動するように１ペダルシャフトに固定される７シャフト歯車と８歯車固定板に固定される９サブフレーム先と９サブフレーム先と回転自由に設置される１０サブフレーム後と１０サブフレーム後と回転自由に設置されかつ１２シャーシに固定される１１シャーシ固定器具と
２靴固定器に１３クランクの駆動回転方向への回転には自由に回転し逆方向への回転が固定されるように設置される１７逆用ワンウェイクラッチと１７逆用ワンウェイクラッチに固定される１８内歯歯車と８歯車固定板に固定される２０逆回転歯車軸と２０逆回転歯車軸に１８内歯歯車と７シャフト歯車と双方に連動する様に回転自由に設置される１９逆回転歯車とによってシャーシ固定式シャフトは構成される。
【００２５】  ここで１ペダルシャフトと３靴固定器歯車と５加速歯車軸と４加速歯車小と１５ワンウェイクラッチと６加速歯車大と７シャフト歯車と１７逆用ワンウェイクラッチと１８内歯歯車と８歯車固定板に固定される２０逆回転歯車軸に１９逆回転歯車の組み合わせは、足首を曲げ伸ばす動きが２靴固定器を回転させる際にその回転を加速させて１ペダルシャフトへ伝達することができればどのような実装であっても良い。例えば特願２０１２−１０８８７８に記載の様に加速させる歯車と軸の数を増やすことや遊星歯車といった実装方法により加速率を向上させてもよい。
【００２６】  ここで足首を動かす力を効率的に１ペダルシャフトへ力を伝達できれば歯車以外の実装方法でもよい。例えば歯車の代わりにスプロケットとチェーンを利用した力の伝達であっても実装は可能となる。
【００２７】図１１は９サブフレーム先と１０サブフレーム後と１１シャーシ固定器具を廃し、８歯車固定板をクランクに直接固定する場合のシャーシ固定式シャフトの実施形態の一例について斜視図にて示している。
【００２８】図１３はより汎用的に利用可能とするため、２１専用靴ではなく一般的な形状を有する２３一般靴をクリップで挟み込むことで固定する２２靴クリップによって実装する場合のシャーシ固定式シャフトの実施形態の一例について側面図にて示している。
２２靴クリップは弾性を持った素材によって構成され、２３一般靴を押し込むことで２２靴クリップが挟み込み１ペダルシャフトに対して２３一般靴を固定することを可能にする。
【００２９】ここで２２靴クリップは２３一般靴を固定できるのであればどのような実装方法でもよい。例えば弾性体を利用したクリップの代わりに、ヒンジとばねによって靴を挟み込む構造を実装する方法やゴムや紐で巻きつけるような方法でもよい。
【００３０】図１４では２１専用靴に２靴固定器と３靴固定器歯車を分割して実装する場合のシャーシ固定式シャフトの実施形態の一例について斜視図にて示している。２１専用靴には２靴固定器が固定され２靴固定器には３靴固定器歯車が固定されており１ペダルシャフトに対して２靴固定器はスライド可能に設置されているため、必要に応じてシャーシ固定式シャフト分割することができる。
【符号の説明】
【００３１】１  ペダルシャフト
２  靴固定器
３  靴固定器歯車
４  加速歯車小
５  加速歯車軸
６  加速歯車大
７  シャフト歯車
８  歯車固定板
９  サブフレーム先
１０  サブフレーム後
１１  シャーシ固定器具
１２  シャーシ
１３  クランク
１４  スプロケット
１５  ワンウェイクラッチ
１６  靴クリップ
１７  逆用ワンウェイクラッチ
１８  内歯歯車
１９  逆回転歯車
２０  逆回転歯車軸
２１  専用靴
２２  一般靴
【図１】
2019151313.tif 000003
【図２】
2019151313.tif 000004
【図３】
2019151313.tif 000005
【図４】
2019151313.tif 000006
【図５】
2019151313.tif 000007
【図６】
2019151313.tif 000008
【図７】
2019151313.tif 000009
【図８】
2019151313.tif 000010
【図９】
2019151313.tif 000011
【図１０】
2019151313.tif 000012
【図１１】
2019151313.tif 000013
【図１２】
2019151313.tif 000014
【図１３】
2019151313.tif 000015
【図１４】
2019151313.tif 000016