(57)【要約】【解決手段】  自転車の駆動アッセンブリに接続された自転車のクランクアームに装着可能なペダルアッセンブリであって、このペダルアッセンブリは、支持部材に動作的に接続されたペダルを具備し、前記支持部材は、第１の端部と、第２の端部と、一側に設けられ、クランクアームによるペダルアッセンブリの支持を可能にするように前記クランクアームと係合ししいるスピゴットとを有し、前記ペダルは、前記支持部材の前記第１の端部と係合している第１の接続部と、前記支持部材の前記第２の端部と係合している第２の接続部とを有し、  前記第１並びに第２の接続部は、クランクアームの回転中に、前記ペダルの前記支持部材に対する動きを可能にしている。【選択図】図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車の駆動アッセンブリに接続された自転車のクランクアームに装着可能なペダルアッセンブリであって、
このペダルアッセンブリは、
支持部材に動作的に接続されたペダルを具備し、前記支持部材は、第１の端部と、第２の端部と、一側に設けられ、クランクアームによるペダルアッセンブリの支持を可能にするように前記クランクアームと係合ししいるスピゴットとを有し、
前記ペダルは、前記支持部材の前記第１の端部と係合している第１の接続部と、前記支持部材の前記第２の端部と係合している第２の接続部とを有し、
前記第１並びに第２の接続部は、クランクアームの回転中に、前記ペダルの前記支持部材に対する動きを可能にしている、ペダルアッセンブリ。
【請求項２】
前記ペダルの前記支持部材に対する動きは、クランクアームの回転中に、ペダルの前進並びに後退を可能にしている請求項１のペダルアッセンブリ。
【請求項３】
前記第１の接続部は、前記支持部材の開口と係合しているシャフトを備えたオフセットカップリングを有している請求項２のペダルアッセンブリ。
【請求項４】
前記接続部は、クランクアームの回転中に、前記ペダルを少なくとも前方に進めることを可能なように配置されているベアリングを有している請求項３のペダルアッセンブリ。
【請求項５】
前記第１の接続部は、クランクアームの回転中に、前記ペダルを進めることを可能にしている請求項４のペダルアッセンブリ。
【請求項６】
前記第２の接続部は、前記ペダルの一部をリンクアームの第１の端部に接続している第１の枢支部と、前記支持部材の一部に前記リンクアームの第２の端部に接続している第２の枢支部とを有している請求項５のペダルアッセンブリ。
【請求項７】
前記リンクアームは、ペダルの自由端部に形成された二股部によってペダルの一部と係合している請求項６のペダルアッセンブリ。
【請求項８】
前記リンクアームは、前記支持部材の第２の端部の二股部によって前記支持部材と係合している請求項７のペダルアッセンブリ。
【請求項９】
前記リンクアームは、前記クランクアーム回転中にリンクアームが前進並びに後退するように配設されている請求項８のペダルアッセンブリ。
【請求項１０】
前記支持部材は、前記リンクアームの一方向の動きを制限する当接部を有している請求項９のペダルアッセンブリ。
【請求項１１】
前記ペダルは、前記リンクアームの一方向の動きを制限する当接部を有している請求項のペダルアッセンブリ。
【請求項１２】
前記支持部材の当接部は、前記リンクアームの前方への動きを制限する請求項１１のペダルアッセンブリ。
【請求項１３】
前記ペダルの当接部は、前記リンクアームの後方への動きを制限する請求項１２のペダルアッセンブリ。
【請求項１４】
前記リンクアームは、前記ペダルの二股部に支持されたピンに対して回転可能である請求項１３のペダルアッセンブリ。
【請求項１５】
前記リンクアームは、前記支持部材の二股部に支持されたピンに対して回転可能である請求項１４のペダルアッセンブリ。
【請求項１６】
前記支持部材は、前記第１の端部から図って支持部材の長さの約１／３の所で支持部材から延びている請求項１５のペダルアッセンブリ。
【請求項１７】
前記支持部材の第１の端部は、先端部であり、第２の端部は、後端部である請求項１６のペダルアッセンブリ。
【請求項１８】
０−１２時からの前記クランクアームの回動の間、第１並びに第２のペダルアッセンブリの接続部は、支持部材に対して前記ペダルを少なくとも部分的に回動させ得る請求項１７のペダルアッセンブリ。
【請求項１９】
クランクアームの回転に従って、ライダーにより与えられるトルクの増加が果たされ、クランクアームの回転中に、ペダルがクランクアームによりペダルにより規定されるのと実質的に同じ円周を規定する請求項１８のペダルアッセンブリ。
【請求項２０】
前記支持部材から延びているスピゴットは、クランクアームのねじにより支持される請求項１９のペダルアッセンブリ。
【請求項２１】
前記支持部材は、支持部材が前記クランクアームに支持されているときに、前記スピゴットに対して支持部材を回転可能とするベアリングを有している請求項２０のペダルアッセンブリ。
【請求項２２】
前記クランクアームが駆動軸を中心として回転されるのに従って、前記ペダルは、ペダルが支持部材に対して前方に延びた第１の位置と、ペダルが支持部材に対して後方に延びた第２位置との間で移動する請求項２１のペダルアッセンブリ。
【請求項２３】
自転車のクランクアームに接続された自転車のクランクアームに装着可能なペダルアッセンブリであって、
このペダルアッセンブリは、
ライダーの足を受ける踏み台を備えたペダル本体と、このペダル本体を受けて支持し、前記クランクアームにスピゴットによって接続されている支持部材とを具備し、
前記支持部材は、第１の端部と第２の端部とを有し、前記第１の端部は、ペダル本体の一部を前記支持部材に支持させるカップリングを有し、前記第２の端部は、ペダル本体の他の一部を支持するカップリングを有し、
前記第１の端部のカップリングは、ペダルを支持部材に対して移動可能にするオフセットスピゴットを有し、前記第２の端部のカップリングは、ペダルと支持部材とを係合させて、前記支持部材に対してペダルを移動可能にするリンクアームを有し、
自転車を乗っている間にクランクアームが回転されるのに従って、ペダルは、支持部材に対して、クランクアームとペダルの回転の少なくとも一部に対してペダルの位置を支持部材に対して前後方向に変えるように、移動する、ペダルアッセンブリ。
【請求項２４】
前記クランクアームが駆動軸を中心として回転されるのに従って、前記支持部材に接続されたペダルは、ペダルの少なくとも一部がクランクアームに対して最大限前方に延びた第１の位置と、ペダルが引込められた第２位置との間で移動する請求項２３のペダルアッセンブリ。
【請求項２５】
前記リンクアームは、前記支持部材に第１の枢支部を介して係合している第１の端部と、前記ペダルの一部に第２の枢支部を介して係合している第２の端部とを有している請求項２４のペダルアッセンブリ。
【請求項２６】
自転車のためのペダルの駆動アッセンブリであって、
この駆動アッセンブリは、
各々が駆動シャフトに接続されている第１の端部とペダルアッセンブリに接続されている第２の端部とを有している１対のクランクアームとを有し、
前記ペダルアッセンブリは、枢支接続部を介して支持部材に装着されたペダル本体を有し、
前記枢支接続部は、クランクアームが回転するのに従って、支持部材に対して各ペダル本体を少なくとも部分的に回転可能とし、
クランクアームが回転するのに従ってトルクの増加が、クランクアームに直接接続されているペダルにより規定される回転円と実質的に同じ回転円を維持しながら、クランクアームの回転アークの少なくとも一部の間にペダルの前進により果たされるペダルの駆動アッセンブリ。
【請求項２７】
前記支持部材は、前記ペダルの一方向への移動を制限する当接部を有している請求項２６の駆動アッセンブリ。
【請求項２８】
前記支持部材は、前記制限する当接部を有しているペダルの前方への移動を制限する当接部を有している請求項２７の駆動アッセンブリ。
【請求項２９】
前記ペダルは、前記ペダルの一方向への移動を制限する当接部を有している請求項２８の駆動アッセンブリ。
【請求項３０】
前記ペダルは、ペダルの後方への移動を制限する当接部を有している請求項の２９の駆動アッセンブリ。
【請求項３１】
前記ペダルは、各々が第１の端部の所で支持部材に対して回動する第１並びに第２の回動アームを介して、前記支持部材に接続されている請求項１のペダルアッセンブリ。
【請求項３２】
前記回動アームの各々は、第２の端部でペダルに対して接続されており、前記第１並びに第２の回動アームは、クランクアームの回転中に、支持部材に対してペダルを前後させることを可能にしている請求項３１のペダルアッセンブリ。
【請求項３３】
前記回動アームの各々は、支持部材の凹所中に夫々配置され、前記凹所の各々は、クランクアームの回転中に、前記ペダルの前進と後退とを制限するように、回動アームの各々の移動を制限する当接面を夫々有している請求項３２のペダルアッセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、足踏み自転車のための改良された駆動アッセンブリに係わり、特に、駆動ペダルシステムの改良に関する。また、本発明は、ライダーにより加えられる所望の入力エネルギに対して増加したトルクとエネルギとを発生させることが可能な自転車のペダルに関する。更に、機械的な効果を高めることかができ、また、従来のペダルアッセンブリに与えられるライダーによる同じ負荷と比較して大きいトルクを発生できる自転車のためのペダルアッセンブリに関する。更に、本発明は、自転車の駆動システムの一般のクラン駆動アッセンブリに装着することが可能であり、従来のペダルアッセンブリに与えられるライダーによる同じ負荷と比較して大きいトルクを発生できる自転車のためのペダルアッセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
足踏み自転車は、主駆動シャフトへと延びているクランクアームに装着されたペダルを介してライダーが負荷を与えることにより推進される。この駆動シャフトは、駆動チェーンを介して少なくとも１つの後輪に駆動力を加える主スプロケットに接続されている。ライダーが負荷をペダルにかけると、主駆動シャフトでのモーメント、即ちトルクが生じる。このかけらた負荷は、駆動チェーンを介して後輪の駆動力に変換される。トルクは、一点に与えられる負荷と、この負荷点から回転軸までの距離の結果物である。かくして、負荷が大きくなるのに従って、同じモーメントアーム距離に対して、トルクが大きくなる。また、モーメントアームが長くなるのに従って、減じられた負荷が、短くされたクランクアームでの増加した負荷と同じモーメントを発生する。駆動するのに必要なペダルに加えられる負荷は、地面形態、風、ライダーの重量、自転車走行する面と車輪との間のドラッグ、等の車輪パラメータに影響される。従来の自転車で、クランクアームのペダル接続軸と主駆動シャフトとの間の距離は、ペタルアームの長さにより固定されている。クランクアームの長さは、下方へのストロークのときに、ペダルがペダルアームの回転を確実にするのに充分な地面との関係が確実となるように、地面と主駆動シャフトとの間の距離により制限されている。目的は、クランクシステムの限られた動作スペース内で機械的な効果を最大にすることである。
【０００３】
多くの試みが、自転車の駆動システムで機械的な効果を増すよう、従来からなされている。これら試みは、同じ負荷でより大きいトルクを得て機械的な効果を高めるためにクランクアームを長くすることが含まれる。機械的な効果を得るために自転車のクランクシステムのトルクを増すようにする多くの試みがなされているけれども、ほとんどは、駆動システムの主シャフトに増大したトルクを与えるように、クランクアームの軸方向の長さを増す機構に関するものである。他のシステムは、駆動システムに大きな力を与える、外部装着のためのレバー並びに枢支システムを使用したものである。
【０００４】
機械的な効果を、かくしてトルクを増すようにした既知の駆動アッセンブリは、幾つかの欠点がある。
【０００５】
従来技術に含まれたトルクを増すような機械的な試みは、幾つかのカテゴリーに属している。  
１．回転中にクランクアームの長さを変更させる機構。  
２．回転中に駆動システムに大きくなった力を生じさせる機構。
【０００６】
３．クランクアームにより、選定された固定の長さを変え得る機構。
【０００７】
長さが変えられるクランクアームは、クランクアームの変更が可能なように従来技術の駆動システムの種々の態様の制御し指令するようにデザインされた内部機構を有している。これら機構は、通常、複雑であり、特に高いストレスを受ける多くの駆動部材を有している。構成部品が比較的小さいことを考慮すると、可変長のクランクアームを用いた場合の主な問題の１つは、種々の駆動機構により、また支持構造より生じる高ストレスに耐えるように部品を大きくするか、受け入れられ得る異なる駆動システムを与えるように部品を小さくするかの妥協である。このような可変長のシステムを使用した場合の他の重要な問題は、机上では、これらシステムが駆動システムにより大きい回転力、かくしてトルクを発生させるように充分に長くすることであるが、実際には、これらシステムが、垂直下方位置へと最後の１／４回転の間にライダーがペダルアームをほぼ下方へと付勢しているときに、ほぼ上方へのクランクアームの動作により引き起こされる動作上の機械的なエネルギのロスを生じることであ。回転中に受ける互いに反対方向の力によって、これら力は、長くしたクランクアームによる効果をほとんど相殺してしまう。延長可能なクランクアームを用いた場合の他の重要な欠点は、高いストレスの基で回転している間に、負荷がかけられたり負荷がかけられなかったりする種々の駆動機構により発生されるノイズに関してである。上述したシステムは、一般のクランクシステムよりも大きくかつ重い。また、これらシステムは、駆動部材の重要な潤滑を必要とし、また、これら駆動部材中に塵埃を受ける。
【０００８】
クランクアームと相互作用するレバーや枢支部のような外側の部品を有する機構は、また、重要な欠点がある。これらは、取扱いが面倒で、比較的重く、製造が高価で、重たい。また、一般の可変長ではないクランクアームシステムと比較して、枢支点が多くなっているので、好ましくない動きやノイズが生じる。また、不規則なペダルの回転路となるので、好ましくない構造上の変形を受ける。
【０００９】
従来技術は、種々の固定長さに動く動作中に、調節可能なクランクアームの使用もまたを教示している。ライダーの足が、自転車を走らせながらクランクアームの長さを調節可能な機構を制御するようなシステムが、また知られている。この例では、ライダーは、足によりクランクアームの長さに選択して維持するように、クランクアームに沿った種々の位置のホール中にばねにより付勢されているピンを位置させることができる。種々の長さ位置と、適切なホールに対するピンのアラインメントとを知らせるための指示システムが無い、操作では、この設定は、かなりの経験と熟練とが要求される。
【００１０】
クランクを長くするように試みている従来技術のアッセンブリの問題の１つは、必要な部品を収容するために、度々物理的に大型となって、クランクアームのデイメンションがかなり大きくなることである。この場合のペダル相互は、一般の固定長のペダルアームよりも、かなり離れる。この結果、ライダーの足は、一般の場合よりも、がまんできないように広げなければならない。
【００１１】
要約すると、従来技術の発明は、一般の固定長さのアームよりも有効な変更をするように試みされてはいるけれども、上述した重要な問題の個々にか、組み合わせを有している。
【００１２】
少ない部品で機械的な効果を高くすると共に製造が比較的経済的であり、操作が容易な、自転車の駆動システムの改良をなすことが、産業上で長期に渡った要望されている。
【００１３】
ライダーに要求される努力を減じることにより、転車のクランクシステムの性能を改良する多くの試みがかってなされてきたけれども、自転車のクランクからのエネルギを高めるこのような試みは、頗る有効ではないことが、前述した説明から理解できるであろう。自転車の製造業者は、軽い材料を使用したりギアシステムを改良したりすることにより、自転車の性能を良くできると考えていた。しかし、このような従来のクランクの性能に対する従来の試みは、充分な性能のものを得ることができなかった。機械的な効果を高める目的のもとでの駆動システムの変更の試みが、以下に説明される。
【００１４】
１つの試みは、改良されたトルクのためのクランクの回転中心の周りでのてこ比を改良するように長くなったクランクアームシステムを使用することである。このようなクランクアームを長くすることの欠点は、楕円形の円周が、即ち、ペダルが移動する距離(ペダルトラック)が長くなることである。実際に、一般のクランクシステムと比較すると、大きくなった円周は、また、同じ公転のための移動距離が長くなることよより、ペダルの速度を早くする。これを打ち消すために、ライダーは、一般のクランクシステムよりもペダルの速度を減じるようにより高いギアに切り替える必要がある。しかし、このようなより高いギアの要求は、得られた知覚されるトルクを無効にする。
【００１５】
他の試みは、ペダルをクランクアームへのペダル装着点からの距離、従ってクランクの中心からの距離を変えさせる機構を与えることであった。クランクアームが、１／２の下方位置へと向けられたときに、増加した距離は、クランク中心のてこ比を大きくしてトルクを良くする。しかし、この概念は、長くしたクランクアームの使用と同じような欠点、即ち、同じ公転に対してペダル距離と速度とが増す欠点がある。
【００１６】
他の試みでは、足踏みペダルのペダルプラットホームが、クランクアームの一般のペダルの軸点の軸線の下で水平に位置されている。実際には、ペダルプラットホームは、下方に垂下し、クランクアームの接続の一般の軸点を中心として回動する。足踏みペダル下方のプラットホームは、同じクランク中心の周りではあるが一般のペダルトラックの少し下側であるのみの類似のトラックとなる。実際には、クランクアームの１／２下方位置からの足踏みペダルは、ペダルが下方に移動し、かくして次第に大きくなるトルクを与えるのに従って、クランク中心から次第に離れるように回動する。この場合の欠点は、クランクアームの垂直な上方位置から１／２下方位置まで、ペダルプラットホームは、クランク中心に近づくように始動し、この結果、１／２下方位置にくるまで、短くなるクランクアームは小さくなるトルクを与えることである。従って、第２の１／４で得られる効果が、クランクアームの１／２下方位置に小さいトルクを与える第１の１／４により無効にされることである。
【００１７】
従来のアッセンブリを改良してこれらアッセンブリでの欠点を無くす必要性がある。また、複雑なデザインや上述した欠点が無く、高い機械的な効果を有するペダル駆動アッセンブリを提供する必要性がある。特に、実際の性能を良くするようにクランクアームの回転中、ペダルトラックの距離を変えることがなく、ペダルアッセンブリでのトルクと機械的な効果とを高くする必要性がある。
【発明の概要】
【００１８】
上記必要性に応じて、本願発明は、高いトルクと、ライダーにより与えられる所定のエネルギインプットに対して高エネルギを発生させることができる自転車のペダルアッセンブリを提供する。また、本発明は、駆動機構を複雑にすることが無く機械的な効果を高め、従来のペダル駆動機構に比較して高いトルクを発生させることができる、自転車のためのペダルアッセンブリを提供する。更に、本願発明は、クランクアーム機構に対して複雑な調整をすることが無く、機械的な効果を高くすることができると共に、既知の自転車のクランクシステムに取り換えて装着可能な新規の自転車のペダルを提供する。
【００１９】
本願発明は、ペダルトラックの距離を長くすることがなく、ライダーにより与えられ他所望のエネルギインプットに対して高くなったエネルギとトルクとを発生させることが可能な、足踏み自転車のための新規なペダルアッセンブリを提供することにより、従来技術の欠点を克服することを目的としている。更に、本願発明は、従来のペダル駆動アッセンブリと比較して機械的な効果が優れた、自転車のためのペダルアッセンブリを提供することである。
【００２０】
最も広い概念での本願発明は、
自転車のためのペダル駆動アッセンブリを具備し、このアッセンブリは、各々が駆動シャフトに接続される第１の端部とペダルアッセンブリに接続された第２の端部とを備えた１対のクランクアームを有し、前記ペダルアッセンブリは、複数の枢支接続部によって支持部材に装着されたペダル本体を有し、前記枢支接続部は、各々がペダル本体を前記支持部材に対して少なくとも部分的に回転可能にし、
前記クランクアームが回転するのに従って、クランクアームに直接接続されたペダルにより規定されるのと実質的に同じ回転円周を維持しながら、トルクの増大が、クランクアームの回転アークの少なくとも一部の間にペダルの前進によりなされる。
【００２１】
最も広い概念での本願発明は、
第１の端部と、第２の端部と、これら端部間の中間部とを有するペダルアッセンブリと、
ライダーの足を受ける踏み台を備えたペダル本体を具備し、
前記第１の端部と第２の端部の各々は、前記ペダル本体に接続されるカップリングを有し、
前記第１の端部のカップリングは、支持部材に係合するスピゴットを有し、前記第２の端部のカップリングは、前記支持部材と係合している前記第２の端部と前記ペダル本体とを係合させるリンクアームを有し、
前記支持部材は、自転車のクランクアームに接続したシャフトと前記支持部材とを係合させるベアリングを有する接続スピゴットと接続しており、クランクアームが回転するのに従って、前記ペダルは、少なくとも部分的公転のために、ペダルが前記支持部材に対して前後するように、支持部材に対して移動する。
【００２２】
一実施の形態に係れば、前記第１の端部のカップリングは、前記支持部材に対して少なくとも部分的に回転するように回転している間に、駆動シャフトの軸と前記接続スピゴットを通る軸との間の距離を長くする回転の少なくとも一部のために、ベダル本体をオフセットすることを可能にしている。
【００２３】
異なる実施の形態に係れば、接続部は、接続部から延出しペダル本体の中間部に位置されたシャフトと前記接続部から延出し、前記支持部材の開口と係合している第２の軸とを係合させる複数の回動リンクアームを有している。前記中間部は、前記支持部材の反対側の形態により規定されたアーク内で部分的に回転されるボスを有している。異なる実施の形態において、回動リンクアームは、横方向部材により互いに係合されており、ペダル本体の所でここから延びた単一のシャフトを有している。好ましくは、ペダル本体と踏み台とは、合成樹脂もしくはゴム使用材のモールド成型により製造される。他の硬化な複合材が、ペダルアッセンブリ用として使用するために、また、選択され得る。
【００２４】
他の広い概念では、本願発明は、自転車の駆動アッセンブリのためのペダルアッセンブリを具備し、このペダルアッセンブリは、
第１の自由端部と、装着アッセンブリと係合している第２の端部とを備えたペダルを具備し、
前記装着アッセンブリは、ペダルと係合している第１の端部と、少なくとも１つのロッ駆動アッセンブリムを介して支持部材と係合している第２の端部とを備えた少なくとも１つのシャフトを有し、
前記支持部材は、スピゴットを受ける凹所を有し、このスピゴットは、前記支持部材、並びに駆動アッセンブリに接続されたクランクアームと係合したねじ付シャフトと共働するベアリングを有し、
クランクアームが回転しているときに、前記ペダルは、クランクアームの少なくとも部分的な回転の間に、ペダルがスピゴットシャフトとクランクアームとの接続部を通る横方向軸を超えて動くように、前記支持部材と少なくとも１つのリンクアームとの共働により規定されるアークを通るように移動する。
【００２５】
好ましくは、前記ペダルは、回転のときにライダーの足が乗っている踏み台がクランクアームの完全な回転トラックの少なくとも一部の回転のための接続部を通る横方向の軸を超えて延出することを可能にしている。好ましくは、前記横方向の軸と踏み台の領域の平面とは、クランクアームが回転するのに従って、ペダルが前記横方向の軸を中心として前記リンクアームと共働するように、ほぼ平行である。
【００２６】
前記クランクアームが、駆動軸を中心として回転されるのに従って、クランクアームの先端部に前記支持部材を介して接続されているペダルは、第１の位置と第２の位置との間で移動する。前記第１の位置では、ペダルの少なくとも一部が、カップリング部材を通る接続軸を超えて、クランクアームに沿った方向に最大で前方に延びている。また、第２の位置では、ペダルは、クランクアームに沿って後方に延びている。前記支持部材を備えた構成は、クランクアームが３６０度の平面で主駆動シャフトを中心として回転することを可能にし、同時に、ペダルアッセンブリがクランクアームと係合しているスピゴットの軸を中心として回転することを可能にしている。
【００２７】
明細書全体を通して、クランクアームに対する説明は、基端部が主横方向駆動シャフトに接続され、先端部がカップリングと一体的なペダルに接続されている自転車の駆動アッセンブリの部材と関連してなされている。明細書全体を通して、カップリングに対する説明は、ペダルと一体的で、ペダルをクランクアームもしくはペダルが支持部材に対して回動または回転する接続部に連結させる接続部と関連するようになされている。
【００２８】
本願発明は、既知の従来技術や認識された欠点の代わりを提供している。前述した並びに他の目的と効果とは、以下の記載から明らかであろう。この記載で、参照は、参照の一部をなし、本願発明が実施され得る特別な複数の実施の形態が示されている添付図面によりなされている。上記実施の形態は、本願発明を当業者が実施し得るように詳細に記載されているであろう。また、他の実施の形態が利用され得、構造の変更が本願発明の範囲を逸脱しないでなされ得ることは、理解されるであろう。添付図面で、同じ参照符号は、幾つかの図を通じて、同じもしくは類似の部品を示している。かくして、以下の詳細な説明は、限定した意味で解釈されず、本願発明の範囲は、付随の請求項により最も良く決定される。都合良く、本適用例で金属部分に関連して、以下に本願発明が説明されている。しかし、本願発明は、他の材料により構成され得ることは、判るであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、好ましい実施の形態に係るペダルアッセンブリと、駆動スプロケットと、フレームと、クランクアームとを有する自転車の駆動アッセンブリの分解斜視概略図を示している。
【図２】図２は、ペダルアッセンブリが第１の方向に向けられた状態での、図１のペダルアッセンブリとクランクアームとの側面図を示している。
【図３】図３は、ペダルが前方に移動された状態での、対応した符号を用いた図１のペダルアッセンブリとクランクアームとの側面図を示している。
【図４】図４は、クランクアームが装着されたペダルアッセンブリと、９０度ごとのクランクアームの回転ステージ中のペダルアッセンブリの姿勢と、本発明に係るペダルアッセンブリにより規定された円周トラックと比較した従来のクランクアームの回転円周トラックとの正面図である。
【図５】図５は、９０度増の回転毎でのペダルトラックの比較を表している踏みペダルと延出したクランクアームを示している。
【図６】図６は、クランクアームの回転アークの上にあるペダルアッセンブリの姿勢と、クランクアームに装着されたペダルアッセンブリとの拡大側面図を示している。
【図７】図７は、クランクアームから外された図１の一実施の形態に係るペダルアッセンブリの斜視図を示している。
【図８】図８は、クランクアームに装着された一実施の形態に係るペダルアッセンブリの拡大斜視図を示している。
【図９】図９は、異なる実施の形態に係るペダルアッセンブリの分解斜視図である。
【図１０】図１０は、図９のアッセンブリのスピゴットの拡大図を示している。
【図１１】図１１は、図９のスピゴットの端面図を示している。
【図１２】図１２は、図９のスピゴットの側面図を示している。
【図１３】図１３は、図９のペダルアッセンブリの分解側面図を示している。
【図１４】図１４は、更に異なる実施の形態に係るペダルアッセンブリの斜視図を示している。
【図１５】図１５は、ペダルが前方に移動された状態での、図１４のペダルアッセンブリの側面図を示している。
【図１６】図１６は、図１４のペダルアッセンブリと、クランクアームの９０度つ゜つ増加の回転ステージの間のペダルアッセンブリの姿勢と、本願発明の異なる実施の形態に係るペダルアッセンブリにより規定された円周トラックと比較した従来のクランクアームの回転トラック円周とを示す側面図を示している。
【図１７】図１７は、ペダルが、１２並びに６時の位置にクランクアームがあるときの、状態での、図１４のペダルアッセンブリの拡大側面図を示している。
【図１８】図１８は、ペダルが、９時の位置にクランクアームがあるときの、状態での、図１４のペダルアッセンブリの拡大側面図を示している。
【図１９】図１９は、ペダルが、３時の位置にクランクアームがあるときの、状態での、図１４のペダルアッセンブリの拡大側面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に詳述される本発明は、既知の従来技術認識されている欠点に対する改良を与えている。前述した、また他の目的並びに効果は、以下の説明により明らかになるであろう。説明において、参照は、対応した表示になされ、表示の一部を形成し、また、この表示には、本発明が実施され得る図示の複数の特別な実施の形態により、示されている。これら実施の形態は、当業者が本発明を実施できるように充分に詳しく記載されているであろう。また、本発明の範囲から逸脱しないで、他の実施の形態が適用され、構成の変更がなされ得ることは、理解できるであろう。添付の図において、同じ参照符号が、幾つかの図の同じもしくは類似した部材を示している。本発明は、記載された特別なアッセンブリに限定されないことは、明らかであろう。この明細書で説明されている例は、例証であって、本発明の範囲を限定するものではない。この明細書では、本発明の種々の実施の形態が説明されているけれども、変更が可能であり、かくして明細書の記載は、記載された詳細な記載を制限するものではなく、記載の範囲内に属するような変更、変形を利用できることは、明らかであろう。
【００３１】
図１は、好ましい実施の形態に係るペダルアッセンブリを備えた自転車の駆動アッセンブリ１の分解斜視図である。自転車のフレーム３３が、スプロケット２とクランクアーム５とを受けて、これらを支持している主シャフト３と係合している。軸４が、前記クランクアーム５と、スプロケット２とフレーム３３とを貫通している。クランクアーム５の他端部には、スピゴット６が挿入されてこれを支持している孔２６が穿設されている。このスピゴット６は、一端部がベアリング８内に支持されている。また、スピゴット６の他端部には、スピゴットがクランクアーム５の前記孔２６中にねじ留め可能なようにねじが形成されている。この結果、スピゴット６は、本発明のペダルアッセンブリをクランクアーム５に接続している。前記ベアリング８は、支持部材９内に支持され、支持されたスピゴット６と接続されたクランクアーム５とに対する支持部材９の回転を可能にしている。また、前記ベアリング８は、スピゴット６に対する支持部材９の回転を可能にすると共に、クランクアーム５並びにスピゴット６が回転している間に、支持部材をほぼ水平な状態に維持している。ブッシュ１０，１１が、前記支持部材９内に支持され、共働するスピゴット１２、１３を中に受けて、これらを支持している。これらスピゴット１２、１３は、対応したアーム１４，１５の基端部に接続されて、これらアームに夫々支持されている。夫々のブッシュ１０，１１中へのスピゴット１２，１３の係合は、スピゴット１２，１３の回転を可能にし、かくして、矢印１６，１７の方向での回動アークトラックでのアーム１４，１５の回動を可能にしている。
【００３２】
前記アーム１４，１５の先端部からは、直交する方向に、夫々の回動アーム１４，１５のスピゴット１８，１９が延出している。これらスピゴット１８，１９は、前記スピゴット１２，１３が延びている側と反対側から延びており、ペダルプラットホーム２２のブッシュ２０，２１と係合している。この係合は、前記支持部材９とペダルプラットホームとの間の接続と支持機構とを与えながら、夫々の回動アーム１４，１５のスピゴット１８，１９がペダルプラットホーム２２のブッシュ２０，２１内で回転することを可能にしている。支持部材９のブッシュ１０，１１内での回動アーム１４，１５のスピゴット１２，１３と、ペダルプラットホーム２２のブッシュ２０，２１と係合した対応したスピゴット１８，１９との回転接続は、湾曲した両方向矢印１６，１７に従った回動アーム１４，１５の揺動、即ち回動を可能にしている。この結果、矢印２４の方向へ回動アーム１４，１５を付勢する負荷がかけられたときに、ペダルプラットホーム２２は、接続されている。矢印２４の方向へのぴぷ２２の回動は、ペダルプラットホームをクランクの中心軸４から離れるように移動させ、かくして機械的な効果を与えている。
【００３３】
図２は、ペダルアッセンブリが第１の方向に向けられた状態での、図１のペダルアッセンブリとクランクアームとの側面図を対応した符号を用いて示している。実際に、本発明に係るペダルアッセンブリを用いて自転車が走行されているときに、ライダーにより下方へとかけられた力により、回動アーム１４，１５は、ペダルプラットホーム２２を支持部材９に対して横方向に付勢している。図２は、ペダル２２の中心２５が軸７と同平面にある状態を示している。前記中心２５と軸７とは、ペダル２２が引込められた位置(retracted position)にあるときには、最初は同じ垂直平面に位置している。この状態で、スピゴット１２とスピゴット(シャフト)１８とは、一般的には同じ垂直平面に位置されている。この場合、回動アーム１４は、垂直に位置されている。回動アーム１４の上記配置とペダル２２の位置とにより、前記スピゴット１９を通る軸とスピゴット１３を通る軸とは、垂直平面に対してオフセットされるように回動アーム１５を方向付けしている。この場合、前記回動アーム１５は、スピゴット１３の位置に対して後方に傾斜されている。前記アーム１４は、矢印１６により示されたアークトラックに沿って回動可能である。同様に、前記アーム１５は、矢印１７により示されたアークトラックに沿って回動可能である。
【００３４】
図３は、対応した符号を用いた、第２の向きにある図１並びに２のペダルアッセンブリとクランクアームとの側面図を示している。ペダル２２は、図２に示された引込められた位置から図３に示されているような延出した位置に移動される。これは、支持部材９の軸(点)７に対するペダルプラットホーム２２の中心(点)２５の偏りにより強調されている。
【００３５】
両回動アーム１４，１５の同期した回動により、ペダルプラットホーム２２は、支持部材９に対して矢印２３，２４(図１に示す)の方向に動かされる。一方の回動アーム１５は、好ましくは、他方の回動アーム１４よりも短く、図２のように、垂直位置から通常オフセットされて向けられているときに、クランクアーム５が、図１に従ったほぼ水平な位置に向けられているときのクランク中心軸４に最も近い位置にペダルプラットホーム２２を移動させている。前記回動アーム１４は、アーム１５よりかなり長く、ほぼ垂直位置にあり、ペダルプラットホーム２２に加えられる下方への力に対して直接に耐えて支持する位置にある。ライダーからの下方への力がペダルプラットホーム２２に加えられたときに、回動アーム１５は短く垂直位置からずれて位置されているので、回動アーム１５は、図３の配置で示されているような下方への力を許容し支持するような垂直位置に下方に揺動、即ち回動されるように付勢されるまで、スピゴット１３との接続点で、ペダルプラットホーム２２に直接的な垂直支持を与えない。ペダルプラットホーム２２からの下方への力が回動アーム１５のスピゴット１３に加えられるのに従って、回動アーム１５は、スピゴット１３を中心として下方に回動され、前記下方への力の向きを変え、アーム１４，１５の配置による自然な状態にし、接続されたペダルプラットホーム２２を支持部材９に対してほぼ水平な平面内で両方の矢印２４(図１に示されている)により示されている前方に動くように付勢する。
【００３６】
下方への力がペダルプラットホーム２２に与えられると、回動アーム１４，１５は、これらアームがペダルプラットホーム２２により接続されているので、同時に回動される。回動アーム１４は、回動アーム１５よりもかなり長く、図２の配置に従った垂直位置に、最初は向けられている。この垂直位置は、接続されている回動アーム１５により与えられているペダルプラットホーム２２の必要な横方向の移動に対するわずかな抵抗を与えている。使用において、回動アーム１５は、これが回動アーム１４よりもかなり短く、また垂直位置からオフセットされた初期位置によって、回動中に大きな影響を与える。動作において、初期の引込められた回動アーム１５は、下方に回動して、下方への力を、接続されたペダルプラットホーム２２に強い横方向の動きを与えて延出するように与えるように変更する。回動アーム１５からの強い力は、回動アーム１４による横方向の抵抗に勝って、矢印２３，２４(図１に示されている)の方向へのペダルプラットホーム２２の移動を可能にする。ペダルプラットホーム２２に対する支持は、両回動アーム１４，１５により分けられている。
【００３７】
図４は、クランクアームに装着されたペダルアッセンブリ１と、９０度ごとのクランクアームの回転ステージ中のペダルアッセンブリ１の姿勢と、本発明に係るペダルアッセンブリ１により規定された円周トラック５１と比較した従来のクランクアームの回転円周トラック５０との正面図である。クランクアームの軸４に対して垂直に延びたクランクアーム５(図６の拡大図に示されている)を見た場合に、従来のペダルのスピゴット軸点７の右下にペダルプラットホーム２５の中心点２５が来るように、枢支軸７を有する回動アーム機構が設定されている。これは、異なるペダルトラック５１を生じさせる。図４に示されているように同じ長さのクランクアーム５に装着されたときの、本発明に係るアッセンブリの回転中に規定されたペダルトラック５１と、従来のペダルトラック５０との間の比較を以下に説明する。ペダルトラック５０は、従来のペダルにより経験で描かれた円トラックを示し、また、ペダルトラック５１は、本発明に係るペダルアッセンブリがクランクアーム５により回転されたときに規定されるペダルトラックを示している。クランクアーム５の回転により、ペダルトラック５１上のペダルプラットホームの位置は、図５に従えば、従来のペダルアッセンブリ５７のスピゴットの軸点７よりもクランクの中心軸４に近くなっている。これは、一定のサイズを果たし、かくして、トルクが小さくなる。しかし、クランクアーム５の回転により、ペダルプラットホーム２２の軸点２５が、トラック５１が従来のペダルトラック５０と交わるマーカ５３へとペダルトラック５１に沿って進んだときには、従来のクランクアームと同じ長さのクランクアームとなる。更なる回転により、ペダル２２が、ペダルトラック５１に沿ってマーカ５３から下方１／２のマーカ５４に達するのに従って、これらマーカ間のクランクアーム５は、ペダルの移動の結果として、実質的な長さが徐々に長くなり、クランクの最初の１／４の回転のトラック部分で大きなトルクを生じさせる。これは、ペダル２２の回動アーム動により生じたアームのモーメント増に起因している。
【００３８】
図４で、ペダルトラック５１(図４に示されている)に従って、２番目の１／４円であるマーカ５５へとマーカ５４からペダルプラットホーム２２が更に回転することによって、最初の１／４のように、ペダルプラットホーム２２は、また、実質的なクランクアーム長とトルクとが有効かつ徐々に増すようになる。クランク軸４を中心として変更されたペダルトラックは、従来のペダルトラック５０(図４並びに６に示されている)と同じである。このために、本発明に係るペダルアッセンブリは、ペダルトラックの円を大きくしないで、トルクを大きくする手段を与えることにより、既知のクランクアームの従来の欠点を克服することができる。図４のペダルトラック５１のマーカ５６へとペダルトラックのマーカ５５からペダルプラットホーム２２が回転した場合に、ペダルトラック５１は、実質的なクランクアーム長と、かくしてトルクとは徐々に減じている。トルクの少しの減少がマーカ５５，５６間で生じるけれども、従来のクラン駆動アッセンブリッセンブリよりもかなり大きいトルクを生じさせる。２番目の１／４の最後である図４のペダルトラック５１のマーカ５６に到達し、クランクアーム５は、回転の第３、第４の１／４を通るように回転し続ける。
【００３９】
図５は、９０度増の回転毎でのペダルトラックの比較を表している従来技術の足踏みペダルアッセンブリ５７並びに延びたクランクアーム５を示している。従来技術の足踏みペダル装置は、第２の１／４の効果を無視した第１の１／４の回転で小さいトルクを生じさせる。図５は、一般のクランクシステムと比較したときのトルクを改善するようにデザインされた２つの異なるメカニズムから得られる従来のペダルトラック６０，６１の比較を示している。図４に示されている本発明の好ましい実施の形態に係るペダルアッセンブリのペダルトラックが、図５に示されている従来技術のトラックと比較された場合、ペダルトラックは、ペダルトラック円を大きくしないで、第１と第２との１／４回転の両者でおおきいトルクを徐々に与えている。
【００４０】
図５に係る従来技術のペダルトラックを解析したときに、９０度の位置で最大となる垂直、即ち起立位置にある通常の長さのクランクアームから徐々に長くなり、また、１８０度の位置で通常の長さに次第に戻るようにペダルトラック６０がなっている延びたクランクアームを示している。１回転で、第２の１／２は、第１の１／２をまねて楕円形のペダルトラックを完成する。従来技術の延びたクランクアーム装置での問題点は、クランクアーム長とトルクとの有効な増加を与えるかもしれないが、大きくされたペダルトラック円周の欠点を有することである。ペダルトラック６１に従った足踏みペダル５７は、第２の１／４での姿勢と有効に長くなったクランクアーム長と無視した第１の１／４回転で有効クランクアームとトルクとが減じさせるペダルトラックの問題を呈している。本発明に係るペダルアッセンブリを備えた自転車に乗った場合には、ライダーが受ける感覚は、一般のクランクシステムでうける感覚と同じか実質的に同じである。しかし、大きくなったトルクのために、ライダーは、傾斜に応じた高いギアを選択することができて、一般のクランクシステムと比較して、ペダルへの必要な力を減じることができる。
【００４１】
図６は、クランクアームの回転アークの上にあるペダルアッセンブリの姿勢と、クランクアームに装着されたペダルアッセンブリとの拡大側面図を対応した符号を用いて示している。前記支持部材９は、図示された実施の形態に従えば回動アーム１４，１５の移動を夫々規定する当接部３０，３１を有している。前記当接部は、アーム１４，１５の移動範囲を決定するように使用され得るけれども、この移動は、当接部が無くペダル２２の移動を最大範囲に規定する回動アームの形状によって規定されるので、前記当接部は、必須の要件では無い。ペダル２２の移動範囲は、アーム１４，１５の長さを適当に長くすることによる僅かの調節で設定される。同様に、ペダル２２のこのような移動は、アーム１４，１５の適切な長さを減じることにより、狭められ得る。長さにおけるこのような増減は、アーム１４の場合にはスピゴット１２とスピゴット１８とを夫々通る軸間の距離に対してであり、アーム１５の場合にはスピゴット１３とスピゴット１９とを夫々通る軸間の距離に対してである。
【００４２】
支持部材９とペダルプラットホーム２５とに装着された回動アーム１４，１５の４つの組合せられた軸点が、第５の軸点、即ち、スピゴット６からペダルプラットホーム２２を離れるか近づくように移動させる形態をつくることができることは、当業者により理解される。また、軸７とスピゴット１２，１３，１８，１９とにより形成される５つの軸点は、ライダーの足からの負荷を受けながら前方に回転するペダルプラットホーム２２の可能性を禁じながら、スピゴット６を通る長軸の前方へのペダルプラットホーム２２の移動を可能にする形態を形成するということは、当業者により理解されるであろう。この調節は、レジメに示され得る。回動アーム１４，１５が比較的長い場合には、ペダルプラットホーム２２を低く位置させるであろう。ペダルプラットホームと回動アームとは、平行四辺形と想定され、この場合には、回転する傾向が無く、スピゴット６を通る長軸７を更に超えるように動くことができる。代わって、回動アーム１４，１５を記載した長さよりも短くすることができるが、ペダルプラットホーム２２は、望ましくない前方への回転の傾向を有するようになる。
【００４３】
図７は、対応した符号を用いた、クランクアームから分離された一実施の形態に係る図１のペダルアッセンブリの斜視図を示している。
【００４４】
図８は、変形したペダル６０を有する一実施の形態に係る、クランクアーム５に装着されたペダルアッセンブリの拡大斜視図を示している。
【００４５】
図９は、異なる実施の形態に係るペダルアッセンブリ２００の斜視図を示している。このペダルアッセンブリ２００は、図１ないし５の前述した実施の形態と同じように動作するけれども、回転の間にペダルの回動エネルギを消失させるための異なる手段を有している。ペダル２０１の踏み台が、回動アーム２０２，２０３中に終端している。前記回動アームからは、スピゴット２０４，２０５が夫々延出している。支持部材２０６が、前記スピゴット２０４を中に受ける第１の開口２０７と、前記スピゴット２０５を中に受けて支持する開口２０８とを有している。この支持アーム２０６は、アクスル２０９によってクランクアーム(図示せず)に、前述した実施の形態と同様に接続されている。前記スピゴット２０４と支持アーム２０６との間にはテンションばね２１０が設けられている。また、前記スピゴット２０５と前記支持アーム２０６との間にも、第２のテンションばね２１１が設けられている。前記ばね２１０は、一端に係合タング２１２を、また他端に係合タング２１３を有している。また、前記ばね２１１は、一端に係合タング２１４を、また他端に係合タング２１５を有している(部分的に不明であり、図１２を見よ)。
【００４６】
図１０は、対応した符号を用いた図１６のアッセンブリのスピゴットの拡大図である。図１１は、対応した符号を用いた図１０のスピゴットの端面図を示している。
【００４７】
図１２は、図１６の回動アーム２０２の側面図を示している。前記ばね２１０は、前記スピゴット２０４内に位置して支持され、このばねは、前記開口中に、タング２１２がスロット２１６と係合した状態で配置されている。このスロット２１６とタング２１２との間の係合により、ばね２１０の一端部２１８に対する相対的な移動が阻止されており、ばね２１０が、ペダルのストローク動の間に発生されるばねテンションの受け入れ並びに解放を果たすことができるようにしている。ばね２１０の他端部２２０にある前記タング２１３は、スロット２２１と係合しており(図１０に示されている)、ばね２１０の他端部２２０に対する相対的な移動が阻止されており、ばね２１０が、ペダルのストローク動の間に他端部２２０の所に発生されるばねテンションの受け入れ並びに解放を果たすことができるようにしている。
【００４８】
前記コイルばね２１０，２１１は、両回動アームのスピゴット２０４，２０５内に配置され、回動、即ち、エネルギの緩衝として機能し、ペダルが動作されているときに、延出した前方位置から引込められた後方位置へとプラットホーム２０１のライダークリップと回動アーム２０２，２０３とにより発生される急な移動を制御する助けをする。前記内方の緩衝ばね２０５、２１０が無い場合には、ライダーが、延出位置から引込められた位置へと後方引いたときに、最上位置に引かれる前に、ペダルプラットホーム２０１の急な、即ち、早い移動を受ける。代わって、バワーストロークを開始するように、延出位置に引かれ、トップを超えたときに、引込められた位置からの急な移動をライダーは、受ける。前記回動アーム２０２，２０３の特別な形状とスピゴット２０４，２０５の組合せの効果とで、足元でライダーが受ける急な、即ち早い移動感触を無くしている。前記ばね２１０，２１１、そして特に前側の回動アーム２０３は、最適の回動アームの移動を生じさせている。ばねの抵抗の問題に対処するために、前側の回動アームは、ばねのテンションの抵抗のもとで後方上に引かれ、前方のアームが後方に移動したときに、前方のアームを停止させるのに充分な抵抗を生じさせ、引込められた位置で引かれたときに、上方へ中心越えを果たす。中心越えの前側の回動アームを停止させるばねが無い場合には、ライダーに頗る奇妙な感覚を与える。
【００４９】
使用上、前側の回動アーム内のばね２１１は、パワーストロークの後にライダーが後方に引くのに従って、巻かれて、抵抗(減衰)を生じさせるようにデザインされている。更に、ライダーが引くのに従って、回動アーム２０３は、水平位置を通って回動するようなポテンシャルを有している。しかし、ばね２１１のテンションは、水平位置の上方に回動アーム２０３が上がるのを停止させる。この結果、また実際に、回動アーム２０３の形状と緩衝ばね２１１との組み合わせにより、ライダーは、ペダル操作のときに、延出位置から引込められた位置への、そして、引込められた位置から延出位置へのテンションを気づくことがない。引込めるストロークの後に、ライダーは、トップを超えるように前方へ押して、下方へのストロークを開始させる。この結果、引込められた位置から延出位置へと変更され、この移動によって、長い方の後側の回動アーム２０２のばね２１０にはテンションがかけられ、回動アーム２０２と、これに装着されているペダルプラットホーム２０１の前方への移動に抵抗(減衰)する。
【００５０】
前記ばね２１０と後側の回動アーム２０２の自然の幾何学構造との組み合わせにより、前方への移動は阻止され、回動アーム２０２とこれに接続されたペダルプラットホーム２０１の前進のブレーキシステム(progressive braking system)を構成している。前記移動は、また、ライダーに、引込められた位置から延出位置へのスムーズな変更を感じさせる。前記延出位置と引込められた位置との間及び引込められた位置と延出位置との間ペダルの移動を減衰させる両回動アームの幾何学形状が組み合わされた回動アームと内方のばねとの組み合わせは、両回動アームに等しく与えられる。
【００５１】
前側の回動アーム２０３にばね抵抗と減衰とを生じさせるために、前側の回動アームは、引込められた位置へと後方に付勢されている。代わって、後側の回動アームにばね抵抗を生じさせるために、これは、延出位置へと前方に付勢されている。この結果、特に中間の移動の間に、両ばねの効果の少しのキャンセルがある。しかし、この結果、両ばねは、回動アームの両端部方向に対しては、最も有効である。このことは、前側の回動アームが中心を超えて引かれるのを停止させるのに特に有用である。
【００５２】
図１３は、図１６のペダルアッセンブリ２００の回動アームの分解側面図である。
【００５３】
図１４は、異なる実施の形態に係るペダルアッセンブリ２５０の側面図である。図１４は、ペダルの過剰回転傾向(即ち、ペダルが実質的に留まるレベルよりも下方に傾斜した傾向)を防ぐように構成された異なる競技用自転車ペダルを示している。これは、また、ベダルと共にライダーの足が過度の回転をするのを防ぐ。図１４の競技用ペダルは、クランクアームへのペダルアッセンブリの接続と回動アームへの接続との５つの軸点を含み、図６を参照して説明したペダルアッセンブリの最適な幾何学形状を具体化している。
【００５４】
図１４は、好ましい実施の形態に係るペダルアッセンブリ２５１を含む自転車のペダルアッセンブリ２５０の斜視図を示している。スピゴット２５２は、ねじ２５３によってクランクアーム(図示されていないが図１のクランクアーム５と類似している)と係合している。また、前記スピゴット２５２は、支持部材２５４内に配置されたベアリング内に支持されている。支持部材２５４内に支持された前記ベアリングにより、支持部材２５４は、クランクアーム５に固定されたスピゴット２５２に対して回転可能である。前記支持部材２５４は、第１の端部２５５と第２の端部２５６とを有している。第１の端部２５５は、プレートに偏心して支持さけた第１のスピゴット２５８と支持部材２５４に挿入された第２のスピゴット２６０とにより構成されたオフセットカップリングを有している。支持部材２５４の前記端部２５６は、カップリングアッセンブリ２６１を有している。このカップリングアッセンブリ２６１は、第１の端部２６３と第２の端部２６４とを備えたリンク部材２６２を有している。第１の端部２６２は、二股形状部２５６のスロットと係合し、枢支ピン２６６によりスロット内に支持されており、この結果、前記リンク部材２６２が支持部材２５４に対して回動可能となっている。前記第２の端部２６７は、ペダル２６７の二股形状部２６６と係合している。この二股形状部は、リンク部材２６２を受けて、枢支ピン２７１によって支持しているスロット２６８を有している。図１５(２２)は、ペダルが前方に移動された図１４(２１)のペダルアッセンブリ２５０の側面図を示している。
【００５５】
この図から、ペダル２６７は、矢印２７２、２７３により示されている方向に、前進し且つ引込むことができことが、判る。カップリング２６１が、リンク部材２６２が点線２７４により示されている後方位置から前方位置に移動している状態で示されている。前記ピン２６６は、中心軸２７５を有し、前記ピン２７１は、中心軸２７６を有している。ペダル２６７が、最先端位置にあるときに、前記軸２７６は、前記軸２７５から距離ｄの所に位置している。この距離ｄは、駆動軸を中心としたペダル２６７の回転の間のペダル２６７の移動範囲を示している。前記カップリング２５７は、スピゴット２５８が前方に移動された状態で示されている。このスピゴット２５８は、中心軸２８１を有し。前記スピゴット２６０は、中心軸２８０を有している。ペダル２６７最先端位置にあるときに、前記軸２８１は、前記軸２８０から距離ｄ１の所に位置している。この距離ｄ１は、また、駆動軸を中心としたペダル２６７の回転の間のペダル２６７の移動範囲を示している。
【００５６】
図１６は、図１４、１５のクランクアーム２８２に装着されたペダルアッセンブリと、クランクアームの９０度増づつの回転ステージの間のペダルアッセンブリの姿勢と、本願発明に係るペダルアッセンブリ２５０により規定された円トラック２８６と比較した従来のクランクアーム２８５のトラック回転円とを示す側面図を示している。この図は、クランクアーム２８２が、クランクアーム軸２８７に対して垂直に上方の向いているときに、リンクアーム２６２の端部２６４の所の軸２７６が、枢支部材２６６の軸２７５に対して前方にあることを示している。これは、ペダルアッセンブリ２５０が異なるペダルトラック２８６を通ることを意味している。以下に、一般のペダルトラック２８５と、同じ長さのクランクアームに装着された場合のアッセンブリ２５０の回転の間に規定されるペダルトラック２８６との比較を説明する。ペダルトラック２８５は、一般のペダルによりなされるトラック並びに円周を示し、また、ペダルトラック２８６は、本発明に係るペダルアッセンブリ２５０が、クランクアーム２８２により回転したときに規定されるペダルトラックを示している。クランクアーム２８２の回転により、ペダルトラック２８５上のペダルプラットホーム２６７は、一般のペダルアッセンブリよりもクランクの中心軸２８７に近づく。クランクアーム２８２の回転に伴って、ペダルプラットホーム２６７の軸点２８８は、一般のペダルトラック２８６と交差する地点２８９へと、ペダルトラック２８５に沿って前進する。この地点では、一般のクランクアームと同じ長さのクランクアームを効果的に呈している。更なる回転で、ペダル２６７は、これのペダルトラックに沿って地点２８６から２９６で示す１／２下がった地点へと移動するのに従って、これら地点間のクランクアーム２８２は、ペダルの移動によって実質的に徐々に長くなる。この結果、約２０度から始まってクランク回転の最初の１／４まで、大きくなるトルクが発生する。これは、ペダル２６７の前方への移動により、モーメントアームが増すためである。ペダルトラックに従って記された地点２９６から第１の１／４と同様の第２の１／４へのペダルプラットホーム２６７の更なる回転により、ペダルプラットホーム２６７は、有効クランク長を、かくして発生されたトルクを効果的かつ徐々に増加させ続ける。これは、クランクアームの移動が約１２５度、即ち、１２時２３分の所に来るまで生じる。本発明に係るペダルアッセンブリ２５０は、ペダルトラック円を大きくしないでトルクを大きくする手段を与えることにより、既知の延出するクランクアームの問題点を解決することができる。ペダルトラック地点２９６から地点２９１へのペダルプラットホーム２６７の更なる回転により、有効なクランクアーム長並びに結果としてのトルクの徐々の減少が生じる。トルクの少しの減少が、地点２９７と２９８との間で生じるけれども、それでも、ペダルアッセンブリ２５０は、一般のクランク装置のトルクよりもかなり大きいトルクを発生させる。ペダルトラック２８６の地点２９８に、即ち、第２の１／４の最後に達しても、クランクアーム２８２は、第３並びに第４の１／４を通って回転し続ける。最初の２つの１／４でのトルクの増大の後に、ペダルプラットホーム２６７と、対応したクランクアーム２８２とは、第３並びに第４の１／４を通って回転し続ける。第１並びに第２の１／４でのペダルアッセンブリ２５０は、約２０度の地点から約１２０度の地点を通って、(クランクアームに直接接続された従来のペダルと比較して)徐々にトルクを大きくすることができ、この後に、トルクは、クランクアームのヘッドが第３の１／４に向かうのに従って、減じられ始める。
【００５７】
クランクアームの回転により、ペダルアッセンブリ２５０が増加した上方のトラック上で第２の１／４から第３の１／４に進んだときに、ペダルトラック２９０は、第３の１／４に沿ったほぼ中間でこれがペダルトラックと２８５と交差するまで、増大したトルクを発生させながら、クランク中心に徐々近づく。前記交差した地点を境として、第３の１／４の残りの間に、トルクは、減少し続ける。実際には、第３の１／４の回転で引込められることにより発生されるトルクは、一般のクランクアームの場合に近くなる。これは、第３の１／４の最初の１／２に生じるトルクの増分と、続くトラック２８６により示されているような台の１／４の次の１／２での減少分との均衡化の結果である。第４の１／４の回転の間、ペダルアッセンブリ２５０のペダルトラックは、一般のペダルトラックと比べるとペダルトラックが徐々に減じられ、第４の１／４の間にトルクが減少していることを示している。これは、第４の１／４の間、ライダーは、最小エネルギをと、即ちペダル圧力を受けるので、機械的な効果から引かれるものではない。ペダルアッセンブリは、ペダルトラック円を大きくしないで、トルクを高くすることができるので、既知の延出可能なクランクアームに対して効果があり、改良されている。
【００５８】
図１４のアッセンブリ２５０は、図１のアッセンブリとは、前者では、回動アーム(図１)に対する変更が、前方への延出を生じさせるために支持部材２５４とペダルプラットホーム２６７との間で相対移動を生じさせるように使用されていることである。図１４の競技用のペダルの実施の形態上のライダーの足は、クランクアームの回転の間、スピゴット２５２を通る軸の更に１６mm前方に予め位置されている。競技用のペダルの場合には、スピゴット２５２と、リンク部材２６２のピン２６６、ピン２７１と、オフセットカップリング２５７のスピゴット２５８，２６０とを夫々通る軸の５つの軸点が、ライダーの足が回転し過ぎるようになるのに対して抵抗となっている。実際には、約１６mm前方に位置されたライダーの足は、てこ比とトルクとを増している。ライダーの足による下方への力は、リンクアーム２６２により均一に分けられる負荷を許容するように、結果としての垂直下方位置へとオフセットカップリング２５７のスピゴット２５８を移動させる。このオフセットカップリング２５７のスピゴット２５８の比較的短いオフセットにより、プラットホーム２６７は、約６mm延出され得る。このことは、また、カップリング軸相互がアラインメントされたときに、プラットホーム２６７の移動を約１６mm前方に制限する。カップリング２５７の比較的小さいオフセットは、クランクアームの回転中でライダーの足の押引のような、ペダルプラットホーム２６７により与えられる力の急な方向転換を制御するために必要である。実際には、カップリング２５７の比較的短いオフセットは、ペダル操作中のペダルの延出移動の大部分を制御する。図１６に示されているように、第１の当接部２９０が、支持アーム２５４に設けられている。この当接部は、ペダル２６７の前方への移動の間、リンク部材２６２の邪魔をして、表面２９２とリンク部材２６２との係合により、前方への移動を制限している。当接部１９１が、当接面２９３とリンク部材２６２との係合により、後方への移動を制限している。前記リンク部材２６２は、両当接部とリンク部材との間の干渉を変更するように、厚さを変更するように設けられることができる。
【００５９】
本願発明の好ましい実施の形態に係るペダルアッセンブリのペダルトラック２８６が、図１６に示された一般のペダルトラック２８５と比較された場合、このペダルトラックは、ペダルトラック円を大きくすることがなく、第１並びに第２の１／４回転の間、トルクを徐々に大きくする。本願発明に係るペダルアッセンブリ２５０を使用した場合に、ライダーは、一般のトラックでの感覚とほとんど同じなので、感覚での相違は気づかない。しかし、ライダーは、トルクが大きくなったことにより、一般のクランクシステムと比較して、スロープに対処するように高いギアを選択することができるし、また、ペダルへの必要な力を小さくすることができる。
【００６０】
クランクアーム２８２が、垂直下方位置に達すると、ライダーの足の引き動作により、第３並びに第４の１／４回転の間、リンクアーム２６２とスピゴット２５８とを引込められた位置へと後方に変位させる垂直と水平(後方)との力成分が発生される。時計方向の戻りストロークの間、ペダルプラットホーム２６７上のペダルクリップを使用した場合には、ペダル上のクリップから大きなトルクが、第２の１／４回転の終わり(６０度の位置)から第３の１／４回転への回転の間に、即ち、ペダルプラットホームがこれの回転し始めの地点から２７０度の回転したときに、発生される。クリップの使用により第３の１／４で発生される同様のトルクは、第４の１／４を通る回転の間には発生されないか、必要とされない。ペダルの移動の結果として、ペダル２６７の延出、即ち前進により発生される長くされたモーメントアームにより、第１並びに第２の１／４のクランク回転の意味ある範囲の間に、大きいトルクが発生される。このことは、最も要求されるポイントで付加のトルクが与えられる競技用の自転車で、機械的な効果を果たす潜在的な助けとなっている。これは、ペダルトラック円を変更しないで、なされる。
【００６１】
図１７は、ペダルが、１２並びに６時の位置にクランクアーム２８２があるときの、状態での、図１４のペダルアッセンブリ２５０の拡大側面図を同じ参照符号を使用して示している。図１８は、ペダル２５０が、９時の位置にクランクアーム２８２があるときの、状態での、図１４のペダルアッセンブリの拡大側面図を同じ参照符号を使用して示している。図１９は、ペダル２６７が、３時の位置にクランクアーム２８２があるときの、状態での、図１４のペダルアッセンブリ２５０の拡大側面図を同じ参照符号を使用して示している。
【００６２】
本願発明は、モーメントが、かくして機械的な効果が大きくなる領域を有しているペダルの回転トラックを可能にしていることにより、従来技術のアッセンブリと比較して増大したトルクを与えるコンパクトな機構を有するペダルアッセンブリを提供している。更に、本願発明ハ、モーメントが増大する領域を与えるように。ライダーにより与えられる自然に発生する力を利用している。このペダルアッセンブリは、ストレスが最小の移動部品を使用し、ギアを使用していないロッ駆動アッセンブリム機構を使用している。更に、このペダルアッセンブリは、通常のペダルアッセンブリのクランクアームに与えられるトルクと比較して、ライダーの圧力ストロークの間のトルク充分に大きくするのに、比較的小さい変位で済む。また、このペダルアッセンブリの使用寿命は、一般のペダルの寿命と同等である。回転の間に変位が小さいので、一般のペダルアッセンブリと比較して、摩耗、破損、メンテナンスを減じている。本願発明が、既存のクランクアームに、交換して取付けられ得ることは、当業者により評価されるであろう。
【００６３】
一実施の形態に係れば、回動アームの変位は、好ましくは、約１５mmであり、クランクアームが第１の１／４の終わりに達したときに、ペダルは、第２の１／４回転のほぼ１／２の所で最大に変位され、この地点でトルクは、充分に増大している。実際には、自転車のシートは、クランクアーム並びに主駆動アッセンブリのやや後方の上方に位置されている。この位置により、ライダーの足は、前方への成分と下方への成分とを有する結果としての力により、シートから離れるように押す。
【００６４】
ライダーのシートは、回転の間、好ましい膝の高さを選択するように調節可能である。更に、平均の自転車の地面との間隔は、回動アームとペダル踏み機構とにより生じる僅かに増大した走行を可能にするのよりも大きくなっている。このペダルアッセンブリは、既存の自転車に再い装着が可能である。このペダルアッセンブリにより可能なモーメントアームの増大は、一般の自転車に要求されるのと同じ努力で、円周を長くするように変更することが無く、ライダーに機械的な（トルク）効果をあたえる。
【００６５】
最大の機械的な効果は、ペダルの精一杯の前進でペダルアッセンブリの効果が得られるように、一般に充分な延出の少し近くで最大となる。本願発明の効果は、増大するトルクの機械的な効果が、少ない部品と比較的狭いスペースでの組み立てとでなされることである。この結果、製造が簡単かつ安価であり、軽量にすることがでる。また、本願発明のアッセンブリにより得られるクランクアームの長さでの有効な増加により、クランクアームの回転中のトルクは、増大する。また、この増大は、ライダーによりトルクが与えられているときに、トルクの充分な増大が、一般のペダルと固定長のクランクアームとに与えられるのと同じ負荷で生じる。また、本願発明の上述した実施の形態に係るペダルアッセンブリを使用したときに、地面との間隔は、ペダルの下方へのストロークの制限とはならない。
【００６６】
種々の変更、修正が、本願発明の精神と範囲から逸脱しないで、ここでの記載を広くとって本願発明になされ得ることは、この分野の者にとって認識されるであろう。
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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