(57)【要約】 【課題】本発明は自転車の回転ストロークを変えることなく、クランクアームに固定クランクアームを配置させて回転主軸からペタルまでの距離を倍増することによって、回転トルクを倍増させて自転車の踏み込み或いは手漕ぎ駆動効率が向上されると共に固定クランクアームの傾斜角が一定に保たれるため、クランクアームの倍以上の長さが確保されることが可能となる自転車を提供することを目的とする。【解決手段】自転車の回転主軸１の両側に固定ギア３を配置すると共に自転車の本体側へ固定し、固定ギア３と同じ大きさの遊星ギア５がドライブチェーン６を介在させて対向し配置され、遊星ギア５に従軸７を固着させて突設し、回転主軸１に一端を固着すると共に他端を従軸７に挿入するクランクアーム８が配置され、従軸７に一端を固定すると共に他端にペタル10を備えた固定クランクアーム９が設けられた構造とする。【選択図】図１
2007083811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車の回転主軸（１）の両側に適宜大きさの固定ギア（３）を配置すると共に自転車の本体側へ固定し、前記固定ギア（３）と対向してその固定ギア（３）と同じ大きさの遊星ギア（５）がドライブチェーン（６）を介在して配置され、前記遊星ギア（５）に従軸（７）を固着させて突設し、前記回転主軸（１）に一端を固着すると共に他端を前記従軸（７）に挿入するクランクアーム（８）が配置され、前記従軸（７）に一端を固定すると共に他端にペタル（10）を備えた固定クランクアーム（９）が設けられたことを特徴とする自転車
【請求項２】
前記固定クランクアーム（９）が傾斜角（θ）に配置された請求項１記載の自転車。
【請求項３】
前記固定クランクアーム（９）の長さが伸長可能である請求項１記載の自転車。
【請求項４】
主車輪がチェーンギア(２)を介在させて回転するための回転主軸（１）を設け、該回転主軸（１）にクランクアーム（８）を取付けると共にその先端に備えるペタル（10）の代りに手漕ぎ部材（12）を設けた身体障害者用手漕ぎ自転車であって、前記回転主軸（１）の両側にチェーンギア(２)よりも小さな固定ギア（３）を同軸上に配置すると共に自転車の本体側へ固定し、前記クランクアーム（８）の先端に従軸（７）を軸支すると共に該従軸（７）の一端に前記固定ギア（３）と対向してその固定ギア（３）と同じ大きさの遊星ギア（５）を固着させ、且つ前記固定ギア（３）と前記遊星ギア（５）の間にドライブチェーン（６）を設け、前記従軸（７）の他端に前記手漕ぎ部材（12）を備えた固定クランクアーム（９）が設けられたことを特徴とする自転車
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は駆動効率が向上可能な自転車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自転車が坂道でも容易に走行できるようにする手段としては、後方に多段切換用ギアを装着し、ハンドル側の切換レバーによってチェーンギアとのギア比を換え、前方のチェーンギアの回転数を増やすことにより、坂道でも容易に走行できるものがあるが、これは切換レバーのないものと比べ高価であり、且つ切換レバーの操作がスムーズに行えず、チェーンが外れ易いため、その修理が頻繁であった。他の方法としては、特殊な異形ギアによる方法や、クランクアームを伸縮させて力が有効に作用させるように工夫したものなど多種の構造が提案されている。
【０００３】
特にクランク機構の改良したものとしては、特開２０００−１４２５３４がある。これは自転車の両ペダルクランクの長さが、ペダルクランクの１回転中に伸縮する自転車であり、両ペダルクランクは、チェーンが掛かった大ギア（チェーンギア）の中心を貫通したクランクピン（回転主軸）に基端が固定された主クランクと、該主クランクに長さ方向にスライド可能に嵌合し先端にペダルを備えた補助クランクとによって構成され、補助クランクには側面にカムローラが突設され、自転車フレームには、該カムローラを案内するカムがペダルクランクの回転平面と平行に設けられ、カム又はペダルクランクにはカムローラをカム面に追従させるための追従手段が設けられ、カムは、ペダルクランクが真上を向いた状態から前方に向く間に補助クランクを徐々に伸ばし、前方から下向き回転する間に補助クランクを引っ込めるようにカムローラを案内することを特徴とするものである。
【０００４】
しかしながら、特開２０００−１４２５３４は、カムローラがカムの内側と外側或いはカムの内板と外板の間にガタなく転動させるため、大きな接触抵抗が生ずると共に主クランクから補助クランクが出入りする際にも摩擦抵抗が生じ、力の損失が大きかった。又、補助クランクが主クランクに収納され、且つそこから補助クランクが出入りするが、従来のクランクアームに対し、主クランクと補助クランクの合計の全体長さは、ペダルが接地しないように考慮すると、２倍前後に伸長させるのが限界であった。
【特許文献１】特開２０００−１４２５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は自転車の回転ストロークを変えることなく、クランクアームに固定クランクアームを配置させて回転主軸からペタルまでの距離を倍増することによって、回転トルクを倍増させて自転車の踏み込み或いは手漕ぎ駆動効率が向上されると共に固定クランクアームの傾斜角が一定に保たれるため、クランクアームの倍以上の長さを確保することが可能となる自転車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記現状を鑑み成されたものであり、つまり、自転車の回転主軸の両側に適宜大きさの固定ギアを配置すると共に自転車の本体側へそれを固定し、固定ギアと同じ大きさの遊星ギアがドライブチェーンを介在させて対向し配置され、遊星ギアに従軸を固着させて突設し、回転主軸に一端を固着すると共に他端を従軸に挿入するクランクアームが配置され、従軸に一端を固定すると共に他端にペタルを備えた固定クランクアームが設けられた構造とする。また固定クランクアームが傾斜角を付けて配置されると良く、固定クランクアームの長さを伸長可能な構造としても良い。尚、本発明で言う「対向」とは、固定ギアと遊星ギアが同一平面上で所定間隔離れた状態を指し、また遊星ギアの「遊星」とは、固定ギアの周囲をドライブチェーンが介在されて単に回ることを指し、遊星ギア自体は自転しない。又、固定クランクアームの「固定」とは、クランクアームの回転に伴って移動するが、常に水平或いは水平位置から一定の傾斜角を保持する固定状態を指す。更に本発明で言う「自転車」には、手でペタルを回す身体障害者用やレジャー用の自転車も含むものとする。
【０００７】
又、手でペタルを回す身体障害者用手漕ぎ自転車の回転主軸の両側に、チェーンギアよりも小さな固定ギアを同軸上に配置すると共に自転車の本体側へ固定し、クランクアームの先端に従軸を軸支すると共に該従軸の一端に固定ギアと対向してその固定ギアと同じ大きさの遊星ギアを固着させ、且つ固定ギアと遊星ギアの間にドライブチェーンを設け、従軸の他端に手漕ぎ部材を備えた固定クランクアームが設けられた構造とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１のように自転車の回転主軸（１）の両側に適宜大きさの固定ギア（３）を配置すると共に自転車の本体側へ固定し、固定ギア（３）と対向してその固定ギア（３）と同じ大きさの遊星ギア（５）をドライブチェーン（６）が介在されて配置し、遊星ギア（５）に従軸（７）を固着させて突設し、回転主軸（１）に一端を固着すると共に他端を従軸（７）に挿入するクランクアーム（８）が配置され、従軸（７）に一端を固定すると共に他端にペタル（10）を備えた固定クランクアーム（９）が設けられることにより、従来の如き力の損失を激減させ、且つ自転車の回転ストロークを変えることなく、回転トルクが倍増でき、自転車の踏み込み駆動効率は向上し、坂道や向い風の走行であっても負担が従来よりも軽減され、快適な自転車の走行が可能となる。しかも自転車の走行が長距離になっても疲れないように体力を効率良く使うことができると共に、始動発進や加速することが容易になり、足の弱い人でも自転車を軽快に乗りこなすことができるものとなる。
【０００９】
請求項２のように固定クランクアーム（９）を傾斜角（θ）に配置させることにより、ペタル（10）を踏み込み易い角度が常に一定に確保されると共に固定クランクアーム（９）を、足の届く限り伸長させたとしても接地する恐れがないものとなる。
【００１０】
請求項３に示すように固定クランクアーム（９）の長さを伸長可能とすることにより、子供から身長の高い人まで各人の適した長さに固定クランクアーム（９）を調整することが可能となるため、各人に適した回転トルクの倍増が可能となり、自転車の踏み込み駆動効率が最適状態で向上されるものとなる。更に２倍以上の回転トルクの確保が可能であるため、特に携帯用で折畳式自転車の小さな車輪であっても、固定クランクアーム（９）を最大限に伸長させて野山で使用すれば、坂道でも楽に走行可能なものとなる。
【００１１】
請求項４に示すように主車輪がチェーンギア(２)を介在させて回転するための回転主軸（１）を設けた身体障害者用手漕ぎ自転車の回転主軸（１）の両側に、チェーンギア(２)よりも小さな固定ギア（３）を同軸上に配置すると共に自転車の本体側へ固定し、クランクアーム（８）の先端に従軸（７）を軸支すると共に該従軸（７）の一端に固定ギア（３）と対向してその固定ギア（３）と同じ大きさの遊星ギア（５）を固着させ、且つ固定ギア（３）と遊星ギア（５）の間にドライブチェーン（６）を設け、従軸（７）の他端に手漕ぎ部材（12）を備えた固定クランクアーム（９）が設けられることにより、手漕ぎのストロークを変えることなく、回転トルクが倍増され、駆動効率は向上し、坂道や向い風の走行であっても走行が可能となる。また自転車の走行が長距離になっても余り疲れないように体力を効率良く使うことができると共に、始動発進や加速することが容易にでき、自転車を軽快に乗りこなすことができるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明の実施形態を示す図であり、これについて説明する。（１）は自転車の回転主軸であり、（２）は後輪のギアとチェーンで連結されたチェーンギアである。（３）はチェーンギア（２）よりも小さめな一対の固定ギアであり、回転主軸（１）の右側の固定ギア（３）は後述する固定板（４）に固着され、左側の固定ギア（３）は回転主軸受端面に固着されている。（４）は回転主軸（１）の右側で且つフレーム（11）に取付けた金属製の固定板であり、該固定板（４）は固定ギア（３）の大きさよりも若干広めの板材を用いるのが好ましい。（５）は固定ギア（３）と上下方向で対向して配置させると共に該固定ギア（３）と同じ大きさの遊星ギアである。（６）は固定ギア（３）と遊星ギア（５）の間に設けたドライブチェーンであり、これは遊星ギア（５）に固着された後述する固定クランクアーム（９）が水平或いは一定の傾斜角（θ）を保持するためのものである。
【００１３】
（７）は遊星ギア（５）に固着させて外側に突設させた従軸である。（８）は回転主軸（１）の両端部に固着したクランクアームであり、該クランクアーム（８）の先端部は従軸（７）に挿入されている。（９）は従軸（７）に一端を固定すると共に他端にペタル（10）を備えた固定クランクアームであり、該固定クランクアーム（９）は、クランクアーム（８）と同じ長さにし、且つ水平或いは水平状態から少し持ち上げられて傾斜角（θ）が設けられている（図２参照）。この傾斜角（θ）としては３０度位までが好ましい。この時、前記固定クランクアーム（９）の長さが伸長可能である構造としても良く、この構造としては、図３に示す想像線の固定クランクアーム（９）のように、伸張する側の後端部が収納される構造とすれば良い。尚、前記固定クランクアーム（９）の長さは、クランクアーム（８）と同じ長さに限定されるものではなく、長くても短くても良い。
【００１４】
図６は本発明の別実施形態を示す図であり、これは身体障害者用手漕ぎ自転車であり、これを図に基づいて説明する。（１）は自転車の後方の上方に設けた回転主軸であり、この回転主軸（１）の取付け位置は、自転車の後方の上方に限定されるものではなく、例えば前方や下方でも良い。（２）は後輪のギアとチェーンで連結されたチェーンギアである。（３）はチェーンギア（２）よりも小さめな一対の固定ギアであり、該固定ギア（３）は自転車の本体側に固着されている。（５）は固定ギア（３）と上下方向で対向して配置させると共に該固定ギア（３）と同じ大きさの遊星ギアである。（６）は固定ギア（３）と遊星ギア（５）の間に設けたドライブチェーンであり、これは遊星ギア（５）に固着された後述する固定クランクアーム（９）が水平或いは一定の傾斜角（θ）を保持するためのものである。（７）は遊星ギア（５）に固着させて外側に突設させた従軸である。（８）は回転主軸（１）の両端部に固着したクランクアームであり、該クランクアーム（８）の先端部は従軸（７）に挿入されている。（９）は従軸（７）に一端を固定すると共に他端にペタル（10）の代りに手漕ぎ部材（12）を備えた固定クランクアームであり、該固定クランクアーム（９）は、クランクアーム（８）に対して直角或いは鋭角に設けると良い。又、前記固定クランクアーム（９）の長さは、クランクアーム（８）よりも長めにすると良い。
【００１５】
次に本発明の作用を図４に基づいて説明する。先ず始めに図４（ａ）の状態でペタル（10）に足を乗せて踏み込むか或いは手漕ぎ部材（12）を手で漕ぐと、固定クランクアーム（９）の先端に力が図中の白抜き矢印のように働き、クランクアーム（８）が回転主軸（１）を中心に回転して図４（ｂ）のように水平状態になると共にペタル（10）と回転主軸（１）の距離が一番長い状態となる。この際、クランクアーム（８）が回転すると、固定クランクアーム（９）はドライブチェーン（６）に案内されながら下がると共に遊星ギア（５）と固定ギア（３）はドライブチェーン（６）の噛合位置を移動させるため、固定クランクアーム（９）の傾斜角（θ）は一定に保たれるのである。この時、遊星ギア（５）はクランクアーム（８）によって固定ギア（３）の周囲を回ると共にドライブチェーン（６）の噛合位置を移動しながら案内されるため、遊星ギア（５）は自転しない状態となるのである。又、固定クランクアーム（９）がクランクアーム（８）と同じ長さとした場合には、２倍の力が回転主軸（１）に働くものとなる。更にクランクアーム（８）が回転すると、図４（ｃ）の状態になる。この時、クランクアーム（８）が真下に来ても固定クランクアーム（９）は水平方向から傾斜角（θ）の上向きになり、一般の自転車に於いては、足が接地する心配は全くない状態となる。図４（ｃ）から（ｄ）状態になると、クランクアーム（８）は回転主軸（１）を中心に回転する一方、固定クランクアーム（９）の支点はクランクアーム（８）の先端部に挿入した従軸（７）となり、回転主軸（１）の中心よりも左側（後方）に来ると共に図４（ｄ）の時には、固定クランクアーム（９）がクランクアーム（８）側に重なり、クランクアーム（８）が水平状態になる。その結果、ペタル（10）と回転主軸（１）の距離が一番短くなる。この時、ペタル（10）の位置が回転主軸（１）の中心の垂直線近くに来る。その後、クランクアーム（８）が回転主軸（１）を中心に回転して垂直状態になると、元の図４（ａ）の状態に戻るのである。尚、身体障害者用手漕ぎ自転車に於いては、ペタル（10）が手漕ぎ部材（12）に置き代わる。
【００１６】
このように本発明は、固定クランクアーム（９）の先端のペタル（10）或いは手漕ぎ部材（12）に力が加わると、固定クランクアーム（９）が下がりながらそれに固定した遊星ギア（５）はドライブチェーン（６）を介して固定ギア（３）の周囲を回転する。この時、クランクアーム（８）の先端は回転主軸（１）を中心に回転する円形の軌跡であるのに対し、固定クランクアーム（９）の先端のペタル（10）の軌跡は、図４（ａ）の状態で一番高い位置になり、図４（ｂ）の状態でペタル（10）と回転主軸（１）の距離が一番長く、また図４（ｃ）の状態で一番低い位置になり、図４（ｄ）の状態でペタル（10）と回転主軸（１）の距離が一番短くなる円形となる。従って、ペタル（10）の漕ぎ具合（回転ストローク）は、従来の漕ぎ具合と略同じ動きとなる。一方、ペタル（10）の回転が図４（ａ）のように真上から前方水平へ、そして図４（ｃ）のように真下に至る間、つまり、自転車が前方に進む際の回転トルクは倍増された状態となり、ペタル（10）を踏み込めば、従来に比べ、始動発進や加速することが容易にできるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態の要部構造を示す説明図である。
【図２】本実施形態の側面を示す説明図である。
【図３】本実施形態の要部部品の斜視状態を示す説明図である。
【図４】本発明の作用を示す説明図である。
【図５】本実施形態の要部部品が自転車に取付けられた状態を示す説明図である。
【図６】本発明の別実施形態の要部部品が身体障害者用手漕ぎ自転車に取付けられた状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  回転主軸
２  チェーンギア
３  固定ギア
４  固定板
５  遊星ギア
６  ドライブチェーン
７  従軸
８  クランクアーム
９  固定クランクアーム
10  ペタル
12  手漕ぎ部材
θ  傾斜角
【図１】
2007083811.tif 000003
【図２】
2007083811.tif 000004
【図３】
2007083811.tif 000005
【図４】
2007083811.tif 000006
【図５】
2007083811.tif 000007
【図６】
2007083811.tif 000008