(57)【要約】  本発明に係る自転車は、ハンドル軸（５）及び本体をなすためにフレーム（３）と一体的に結合される後輪（２）の軸；フレームの両端部に組み付けられて、内側にガイド溝（１３ａ、１３ｂ）を持つ一対のガイド部材（１１ａ、１１ｂ）；該ガイド部材にそれぞれ固定されて組み付けられるペダル（１２ａ、１２ｂ）を有するペダル軸（１０）とギア（２１）からなる。本発明に係る自転車は、前記フレームの両端部に固定されて組み付けられるクランクカム（２２ａ、２２ｂ）を有するクランク軸（２０）；前記ギア（２１）にかみ合われるギア（３１）；及び前記ギア（３１）及びチェーンギア（３２）が回転するように支持する固定軸（３０）からなる。本発明に係る自転車は、前記ペダルが上下に往復運動する時に前記クランクカムが回転する駆動システムにより駆動される。【選択図】図１
2010508191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪（１）、後輪（２）、ハンドル（４）、ハンドル軸（５）、及び前記ハンドル軸と後輪とを結合して支持するフレーム（３）からなるサドルのない自転車であって、
前記フレームに固定されるペダル軸（１０）、該ペダル軸の両端部に組み付けられてガイド溝（１３ａ、１３ｂ）が形成された一対のガイド部材（１１ａ、１１ｂ）からなるペダル軸部分；
前記フレームに回転するように固定されるクランク軸（２０）、該クランク軸に一体的に形成されたギア（２１）、及びガイド部材（１１ａ、１１ｂ）にそれぞれ受け入れられる突出部材（２６ａ、２６ｂ）がそれぞれ一体的に形成される一対のクランクカム（２２ａ、２２ｂ）からなるクランク軸部分；及び
前記フレームに固定される固定軸（３０）、前記ギア（２１）とかみ合って回転するギア（３１）、及び該ギア（３１）と一体的に形成されてチェーン（５０）により後輪チェーンギア（４０）と連結されるチェーンギア（３２）からなる固定軸部分；からなり、
前記クランク軸とギア（２１）とが同時に回転し、それにより前記ギア（２１）とかみ合われるギア（３１）が共に回転する駆動システムが備えられる、サドルのない自転車。
【請求項２】
前記ペダル（１２ａ）が上死点に達する時、クランクカム（２２ａ）の突出部材（２６ａ）は、クランク軸（２０）の垂直中心線からθ３の角度で傾いた位置に傾けられている、請求項１に記載のサドルのない自転車。
【請求項３】
前記θ３の角度が５〜４５°の範囲である、請求項２に記載のサドルのない自転車。
【請求項４】
前記ペダル（１２ａ）が上死点に達する時になす角度（θ１）が、前記ペダル（１２ｂ）が下死点に達する時になす角度（θ２）より小さい、請求項１に記載のサドルのない自転車。
【請求項５】
前記角度（θ１）が前記角度（θ２）より大きさが２〜１０°小さい、請求項４に記載のサドルのない自転車。
【請求項６】
前記ギア（２１）は大きさが前記ギア（３１）より大きく、前記チェーンギア（３２）は大きさがギア（３１）より大きく、また前記後輪チェーンギア（４０）は大きさが前記チェーンギア（３２）より小さい、請求項１に記載のサドルのない自転車。
【請求項７】
ペダル軸（１０）に固定されるペダル軸（１０）、該ペダル軸の両端部に組み付けられてガイド溝（１３ａ、１３ｂ）が形成された一対のガイド部材（１１ａ、１１ｂ）からなるペダル軸部分；
前記フレームに回転するように固定されるクランク軸（２０）、該クランク軸に一体的に形成されたギア（２１）、及びガイド部材（１１ａ、１１ｂ）にそれぞれ受け入れられる突出部材（２６ａ、２６ｂ）がそれぞれ一体的に形成される一対のクランクカム（２２ａ、２２ｂ）からなるクランク軸部分；及び
前記フレームに固定される固定軸（３０）、前記ギア（２１）にかみ合われて回転するギア（３１）、及び該ギア（３１）と一体的に形成されてチェーン（５０）により後車輪チェーンギア（４０）に連結されるチェーンギア（３２）からなる固定軸部分；からなり、
前記ペダルが上下に往復運動する時、前記クランク軸とギア（２１）とが同時に回転し、それにより前記ギア（２１）にかみ合われたギア（３１）と共に回転する、往復運動を回転運動に変換するための駆動システム。
【請求項８】
前記ペダル（１２ａ）が上死点に達する時にクランクカム（２２ａ）の突出部材（２６ａ）はクランク軸（２０）の垂直中心線からθ３の角度で傾いた位置に傾けられている、請求項７に記載の駆動システム。
【請求項９】
前記θ３の角度が５〜４５°の範囲である、請求項８に記載の駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自転車に関する。より具体的に、本発明は、ペダル（ｐｅｄａｌ）を上下に往復運動させて後輪（ｒｅａｒ  ｗｈｅｅｌ）を駆動させることのできる自転車に関する。また、本発明は、ペダルを上下に往復運動させて後輪を駆動させることによって、使用者が立って乗ることができるサドルのない自転車に関する。
【背景技術】
【０００２】
自転車は、人類の歴史を通じて輸送機構の一つとして、主に移動手段や貨物輸送などの目的で用いられてきた。その一方で、例えばレジャースポーツやクライミングのような特殊な目的のために様々な自転車が開発されている。
【０００３】
自転車は、たいてい機械的な駆動システムにより駆動される。即ち、使用者がサドルに座って両手でハンドルを握った状態で、両足でペダルを回転させて後輪を駆動させる構造からなっている。今までのほとんど全ての自転車が前記のような方式で駆動されるため、新たな駆動方式を開発しようとたくさんの研究や努力が続けられてきた。
【０００４】
大韓民国特許公開第２００３−９２０５号では、上下に往復運動するペダルで駆動される自転車を開示している。この発明は、ペダルを回転させる従来の駆動方式から外れてペダルを上下に往復運動させることにより駆動される新たな方式である。
【０００５】
本発明者らは、ペダルを上下に往復運動させることにより後輪を駆動させることのできる新たな駆動システムを開発した。
【０００６】
従来の自転車は、ペダルを回転させる方式であるため、サドルが必須的に備えられている。サドルに座って自転車に乗る場合には、下半身、即ち脚運動が主になり、上半身の運動効果はほとんどない。近年、自転車は、輸送用よりレジャースポーツ用により多く用いられるため、全身の筋肉に運動効果を奏する自転車ならばレジャースポーツ用として最適である。
【０００７】
それとは別に、使用者は、ペダルを上下に反復して作動させることにより、立った姿勢で自転車に乗ることができる。これは、両手でハンドルを握って両足でペダルを交代に踏みながら走行するため、全身運動ができるようにする。かつ、本発明の自転車は立って乗るため、従来の自転車に比べてより面白い。
【０００８】
さらに、従来の自転車は単調で退屈な感じであるが、本発明の自転車はより力動的でスリルがある。それにもかかわらず、本発明の自転車が危険であるとか学びにくいとかするのではない。
【０００９】
従来の自転車と同様に、前輪と後輪とにブレーキ装置が取り付けられ、スタンドのような付加的な部品も取り付けられている。従来の一般の自転車に乗ることができる人は、誰でも本発明の自転車を楽しむことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、ペダルを上下に往復運動させることによって乗ることのできる新たな自転車を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、ペダルを上下に往復運動させ、自転車を前進させることによってサドルのない自転車を提供することにある。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、自転車に立って乗ることにより、座って乗る自転車に比べて全身運動の効果を奏することができる自転車を提供することにある。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、ペダルの上下往復運動を困難なく回転運動に変換することにより、構造的に作動が円滑な自転車を提供することにある。
【００１４】
本発明に係る前記目的は下記で詳細に説明される。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
ペダル軸（１０）はフレーム（３）に固定されているから、それ自体は回転しないが、ガイド部材（１１ａ、１１ｂ）はペダル軸を中心として一定の角度内で回転する。ペダル（１２ａ、１２ｂ）は実質的に円周に沿って作動するが、上下往復運動する結果をもたらす。
【００１６】
ガイド部材（１１ａ、１１ｂ）の内側にはそれぞれガイド溝（１３ａ、１３ｂ）が形成され、該ガイド溝の中に、クランクカム（２２ａ、２２ｂ）に一体的に形成された突出部材（２６ａ、２６ｂ）が、それぞれ受け入れられる。
【００１７】
クランクカム（２２ａ、２２ｂ）はクランク軸（２０）に一体的に組み付けられ、またクランク軸にはギア（２１）が一体的に組み付けられる。
【００１８】
ペダル（１２ａ、１２ｂ）が上下運動をすると、ガイド溝（１３ａ、１３ｂ）に沿って突出部材（２６ａ、２６ｂ）が回転しながら、同時にクランクカム（２２ａ、２２ｂ）、クランク軸（２０）、及びギア（２１）が回転する。このように回転するためには、クランク軸（２０）とフレーム（３）との間にベアリング（図示されない）が備えられるべきである。
【００１９】
ギア（２１）が回転すると、それにかみ合われたギア(３１)は反対方向に回転し、ギア（３１）と一体的に形成されたチェーンギア（ｓｐｒｏｃｋｅｔ）（３２）も共に回転する。
【００２０】
固定軸（３０）はフレーム（３）に固定されるように組み付けられて回転しなく、ギア（３１）とチェーンギア（３２）とのみ回転する。したがって、ギア（３１）とチェーンギア（３２）とはベアリングを介して固定軸（３０）に組み付けられる。
【００２１】
本発明の駆動システムが円滑に作動するためには、一方のペダル（１２ａ）が上死点（ｔｏｐ  ｄｅａｄ  ｐｏｉｎｔ）に位置し、他方のペダル（１２ｂ）が下死点（ｂｏｔｔｏｍ  ｄｅａｄ  ｐｏｉｎｔ）に位置する時、クランクカム（２２ａ、２２ｂ）の突出部材（２６ａ、２６ｂ）がクランク軸（２０）の垂直中心線を過ぎて回転する方向に一定の角度（θ３）ほど傾いているはずである。
【００２２】
以下、添付図面を参照して本発明の具体的内容を下記で詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明に係るサドルのない自転車の概略的な斜視図である。
【図２】図２は、本発明に係るサドルのない自転車の駆動システムの概略的な斜視図である。
【図３】図３は、本発明に係るサドルのない自転車の駆動システムの概略的な断面図である。
【図４】図４は、本発明に係る、上下の往復運動を回転運動に変換するための駆動システムの概略的な分解斜視図である。
【図５】図５は、本発明に係る駆動システムで上下の往復運動を回転運動に変換するための原理を説明する図面である。
【図６】図６は、本発明に係る駆動システムで上下の往復運動を回転運動に変換するための原理を説明する図面であって、本発明の作動が不可能な場合を説明する図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、ペダルを上下に往復運動させて後輪を駆動させることができる自転車であって、サドル（ｓａｄｄｌｅ）なしに立って乗ることができる自転車に関する。図１は、本発明に係るサドルなしに立って乗る自転車の概略的な斜視図である。
【００２５】
図１に示すように、本発明に係る自転車は、従来の自転車と同様に、前輪（１）、後輪（２）、フレーム（３）、ハンドル軸（５）及びブレーキ、スタンドなどのような付加的な装置からなる。
【００２６】
しかしながら、従来の一般の自転車とは異なり、輪（１、２）の大きさがずっと小さく、またサドルがない。本発明に係る自転車のフレームの中央内部にはペダルの上下往復運動を回転運動に変換するための構造物が設けられる。前記フレームの中央内部に設けられた構造物が見えるように図示されているが、これは本発明を説明するためで、実際にはフレームの中央上部に、カバー（図示されない）の下側に組み付けられる。
【００２７】
本発明の自転車において最も重要な技術内容は、ペダルの上下往復運動を回転運動に変換して後輪を回転させることができる駆動システムである。
【００２８】
図２は、本発明に係る自転車の駆動システムの概略的な斜視図であり、図３は、前記駆動システムを説明するための概略的な断面図である。
【００２９】
本発明に係る駆動システムは、ペダル軸（１０）、一対のガイド部材（１１ａ、１１ｂ）、及び一対のペダル（１２ａ、１２ｂ）からなるペダル軸部分；クランク軸（２０）、ギア（２１）、及び一対のクランクカム（２２ａ、２２ｂ）からなるクランク軸部分；及び固定軸（３０）、ギア（３１）、及びチェーンギア（３２）からなる固定軸部分の３部分に区分される。
【００３０】
前記ペダルが上下に往復運動することにより、前記クランクカムが回転して往復運動を回転運動に変換するのである。図４は、本発明に係る駆動システムをより明確に理解するための重要部品の分解斜視図である。図２ないし図４を参考として本発明の駆動システムの構造と作動原理を下記で詳細に説明する。
【００３１】
（Ａ）ペダル軸部分
ペダル軸部分は、ペダル軸（１０）、一対のガイド部材（１１ａ、１１ｂ）、及び一対のペダル（１２ａ、１２ｂ）からなる。ペダル軸（１０）はフレーム（３）に固定されて回転しない。ペダル軸の両端部にはガイド部材（１１ａ、１１ｂ）がそれぞれ組み付けられ、該ガイド部材の端部にはペダル（１２ａ、１２ｂ）がそれぞれ組み付けられる。
【００３２】
ペダル軸（１０）はフレーム（３）に固定されているが、ガイド部材（１１ａ、１１ｂ）はそのペダル軸を中心として回転するように組み付けられる。反面、ガイド部材にはガイド溝（１３）が形成されており、該ガイド溝の中にクランクカム（２２）が受け入れられて組み付けられるため、ガイド部材は完全に回転するのではなく、一定の角度の範囲内で回転する。
【００３３】
ガイド部材の端部に組み立てられたペダル（１２ａ、１２ｂ）は、実質的に円周に沿って回転するが、上下往復運動する結果をもたらす。ペダル（１２ａ）が下側に降りると、ペダル（１２ｂ）は上側に上がり、ペダル（１２ａ）が上側に上がると、ペダル（１２ｂ）は下側に降りる。このようにペダルが上下往復運動を続けながら自転車は前方に走行する。
【００３４】
ペダルが上下往復運動をするために、ガイド部材（１１ａ、１１ｂ）とペダル軸（１０）との間にはベアリングが装着されるべきであり、これは本発明が属する技術分野の当業者により容易に実施できる。
【００３５】
ペダル軸（１０）の端部には内側に締結溝（１６ａ、１６ｂ）が形成される。ガイド部材（１１）には、内側に結合穴が形成された結合部材（１４）が一体的に形成される。ペダル軸にガイド部材を組み付ける過程において、ペダル軸は結合穴（１５）に挿入した後、ボルト（１７）で固定される。
【００３６】
（Ｂ）クランク軸部分
クランク軸部分は、クランク軸（２０）、ギア（２１）、及び一対のクランクカム（２２ａ、２２ｂ）からなる。クランク軸（２０）、ギア（２１）、及び一対のクランクカム（２２ａ、２２ｂ）は一体的に同時に回転する。クランク軸とクランクカムとは、結合穴（２４）と締結溝（２５）とを通ってボルト（図示されない）で一体的に組み立てられる。
【００３７】
クランク軸（２０）はフレーム（３）に固定され、該クランク軸が回転するためにはフレームとクランク軸との間にベアリング（図示されない）が装着されるべきであり、これは本発明が属する技術の分野の当業者により容易に実施できる。
【００３８】
クランクカム（２２ａ、２２ｂ）に一体的に形成された突出部材（２６ａ、２６ｂ）は、ガイド部材（１１ａ、１１ｂ）の内側に形成されたガイド溝（１３ａ、１３ｂ）に受け入れられて、ペダルが上下往復運動する時にクランクカムが回転運動することができるようにする。突出部材（２６ａ、２６ｂ）がガイド部材（１１ａ、１１ｂ）のガイド溝に受け入れられて回転する時、その回転を円滑にし、摩擦力を最小化するため、突出部材（２６ａ、２６ｂ）がアイドラー（２３ａ、２３ｂ）に挿入されるのが好ましい。
【００３９】
一方、本発明では、一方のペダル（１２ａ）が上死点に位置する時突出部材（２６ａ）（またはアイドラー（２３））の位置が非常に重要である。その原理を図５及び６に図示した。
【００４０】
図５は、本発明に係る駆動システムで上下の往復運動を回転運動に変換するための原理を説明する図面である。
【００４１】
図６は、本発明に係る駆動システムで上下の往復運動を回転運動に変換するための原理を説明する図面であって、作動が不可能な場合を説明する図面である。
【００４２】
図５から分かるように、ペダル（１２ａ）が上死点に位置する時、ペダル（１２ｂ）は下死点に位置する。クランクカム（２２ａ）の突出部材（２６ａ）は垂直中心線からθ３の角度で傾いた位置に傾けられるべきである。θ３の角度は５〜４５°の範囲で適切に選択されることができるが、これに限定されるのではない。
【００４３】
ペダル（１２ｂ）が上死点に位置する時には、ペダル（１２ａ）が下死点に位置する。この場合にも、クランクカム（２２ｂ）の突出部材（２６ｂ）はクランク軸（２０）の垂直中心線からθ３の角度で傾いた位置に傾けられるようになる。
【００４４】
クランクカム（２２ａ）の突出部材（２６ａ）がクランク軸（２０）の垂直中心線からθ３の角度で傾いた位置に傾けられると、ペダル（１２ａ）を踏む時にペダル（１２ａ）が易く下方に降り、その結果クランクカムが容易に回転する。左足でペダル（１２ｂ）を踏んで体重によりペダル（１２ｂ）が下死点に降りる時、クランクカム（２２ｂ）の突出部材（２６ｂ）がクランク軸（２０）の垂直中心線からθ３の角度で傾いた位置に傾けられるようになる。ペダル（１２ｂ）が下死点に降りると、ペダル（１２ａ）は上死点に上がるようになり、クランクカム（２２ａ）の突出部材（２６ａ）はクランク軸（２０）の垂直中心線からθ３の角度で傾いた位置に傾けられる。この時、右足でペダル（１２ａ）を踏むと、体重によりペダル（１２ａ）が易く下死点に降りる。このような動作は連続的に繰り返される。
【００４５】
もし、図６のように、クランクカム（２２ａ）の突出部材（２６ａ）がクランク軸（２０）の垂直中心線からθ３の角度で傾いていなく、その垂直中心線上に置かれると、ペダル（１２ａ）を踏んだ時にペダル（１２ａ）が下方に降りない。即ち、この場合には、クランクカムを回転させることができないのである。したがって、図５に示したように、上死点に達したペダル（１２ａ）がなす角度（θ１）が、下死点に達したペダル（１２ｂ）がなす角度（θ２）より常に小さい。これら角度は、ペダル軸（１０）とクランク軸（２０）との距離、またはクランクカムの半径（長さ）により異なることができるが、通常θ１がθ２より２〜１０°小さいと好ましい。図５において、ペダル軸（１０）とクランク軸（２０）との距離が９０ｍｍ、クランクカムの半径（長さ）が３５ｍｍ、θ１が１８°、θ２が２２°、そして上死点と下死点との距離が２２０ｍｍであるが、これは一例に過ぎないことで、自転車の大きさにより適切に変更することができる。
【００４６】
特に、上死点と下死点との距離は、運動量を考慮する時非常に重要である。この上死点と下死点との距離はガイド部材（１１ａ、１１ｂ）の長さと角度と密接な関係がある。通常１５０〜３００ｍｍの範囲で好ましい往復距離が決定されることができる。
【００４７】
（Ｃ）固定軸部分
固定軸部分は、固定軸（３０）、ギア（３１）、及びチェーンギア（３２）からなる。
【００４８】
ペダル（１２ａ、１２ｂ）が上下運動をする時、ガイド溝（１３ａ、１３ｂ）に沿って突出部材（２６ａ、２６ｂ）が回転しながら、同時にクランクカム（２２ａ、２２ｂ）、クランク軸（２０）、及びギア（２１）が共に回転する。
【００４９】
ギア（２１）が回転する時、それにかみ合われるギア（３１）は反対方向に回転し、ギア（３１）と一体的に形成されたチェーンギア（３２）も共に回転する。
【００５０】
固定軸（３０）は、フレーム（３）に固定されるように組み付けられていて回転しなく、ギア（３１）とチェーンギア（３２）とのみが回転する。したがって、ギア（３１）とチェーンギア（３２）とはベアリング（図示されない）を介して固定軸（３０）に組み付けられる。
【００５１】
図２及び図３から分かるように、ギア（３１）はギア（２１）より大きさが小さく、これは、ギア（２１）が１回転する時にギア（３１）はより多く回転するのを意味する。また、ギア（３１）とチェーンギア（３２）の回転数は同一であるが、チェーンギア（３２）の半径がギア（３１）の半径より大きいため、チェーンギア（３２）の線速度がギア（３１）の線速度よりも速い。これは、半径の違いに比例して後輪をより速く回転させることができることを意味する。チェーンギア（３２）はチェーンにより後輪チェーンギアと連結されて、後輪チェーンギアが回転することにより後輪が回転する。このようなギアの大きさは、本発明が属する技術分野の当業者により容易に実施することができる。
【００５２】
このような駆動システムを自転車に適用すると、ペダルを回転させないで上下往復運動ができるため、サドルのない自転車が作られる。サドルのない自転車は立って乗るべきであり、それにより全身の筋肉を運動させる効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、ペダルを上下に往復運動させて後輪を回転させ、それにより駆動されるサドルのない自転車を提供することができる効果を奏する。また、本発明は、ペダルの上下往復運動を効率的に回転運動に変換することにより、円滑に駆動される自転車を提供する。
【００５４】
本発明は、この分野の通常の知識を有する者により容易に実施でき、このような変形や変更は全て本発明の領域に含まれる。
【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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【国際調査報告】
2010508191.tif 000009
2010508191.tif 000010