(57)【要約】【課題】  共通的な自転車規格を変えることのない簡素な構造によって、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、および足首や脹脛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。【解決手段】  本発明の振り子式ペダル装置は、クランクに固定される中心回転軸を有するペダルシャフト１と、ペダルシャフト１へ回転可能に連結される高さ調節機２と、高さ調節機２の下部に設置され、ペダルシャフト１から離れて設置されるペダル本体３と、からなり、ペダル本体３にペダルシャフト１を支点とした振り子の動きをさせることを特徴とする。【選択図】図３
2013224122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクに固定される中心回転軸を有するペダルシャフトと、
該ペダルシャフトへ回転可能に連結される高さ調節機と、
該高さ調節機の下部に設置され、前記ペダルシャフトから離れて設置されるペダル本体と、からなり、
前記ペダル本体に前記ペダルシャフトを支点とした振り子の動きをさせることを特徴とする振り子式ペダル装置。
【請求項２】
前記高さ調節機に設けられた高さ調整スライド孔と、
前記ペダルシャフトに回転可能に連結されかつ前記高さ調節スライド孔へ上下に取り付け高さ調節可能に設けられるペダルシャフト連結機と、
を備え、前記ペダルシャフト連結機と前記高さ調節機を固定する高さ固定ネジによって、
前記高さ調節機に対する前記ペダルシャフトの位置を上下に調節できることを特徴とする請求項１に記載の振り子式ペダル装置。
【請求項３】
前記高さ調節機の下部で外側に張り出すように設置される角度調節棒と、
該角度調節棒に回転可能に設置されかつ前記ペダル本体に設けられた横位置調節スライド孔へ左右に取り付け位置調節可能に設けられるペダル本体連結機と、
前記角度調整棒と前記ペダル本体連結機を固定させる角度固定ネジと、
を備え、
前記ペダル本体連結機と前記ペダル本体を固定させる横位置固定ネジとによって、前記高さ調節機に対する前記ペダル本体の位置及び角度を調節できることを特徴とする請求項１又は２に記載の振り子式ペダル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術文野】
【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、脹脛の力を入れずに踏み込むことを可能とし、効率的なペダリングを可能にする振り子式ペダル装置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。一方で自由に回転してしまうペダル機構において、脹脛の力を用いてペダル本体の回転を制御するために不要な力を用いていることが課題となっている。【０００４】  ペダル本体はペダルシャフトに回転自在に付いており強く力を込めるには不安定な構造となっているため、踏み込む際には足首の力を持ってペダル本体の回転を止める必要がある。【０００５】  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。【０００６】  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、現状のペダル機構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。【０００７】  脹脛や足首に障害がありペダル本体の回転を制御できない場合、ペダル本体が回転してしまうとペダル本体の上に足や義足を乗せることが困難となり、ペダルを踏み込むことができないため自転車の利用ができない人がいる。【０００８】  当発明に類似した解決手段を持つ発明に特許特願２０１１−０１５７６１がある。特許特願２０１１−０１５７６１では積極的に脹脛の力を活用し上死点前後でのペダリング効率を上げることを目的にしているのに対して、当発明は脹脛の力を使わないことでペダリング効率を上げようとしている点で全く異なる発明であると考えられる。また、特願２０１１−０１５７６１を利用した場合でもペダル回転軌道上の全てにおいて脹脛を活用するわけではないため、脹脛を活用していない位置においては当発明の解決する課題であるところの脹脛の力を使ってペダルの回転を制御しなければならない非効率性が課題として残っている。例えば特願２０１１−０１５７６１と本発明を同時に実装することで、脹脛の筋力の有効活用による上死点におけるペダリングの効率性と当発明によるペダル踏み込みにおける不要な脹脛の力の排除によるペダリング効率の向上の両方の効果を得ることも考えられ、特願２０１１−０１５７６１と当発明は競合ではなく補完する関係にあるとも考えられる。【０００９】  当発明の目的の一つである安定したペダリングを目的とする他の発明に、ペダル本体を常時水平に保つための発明である特開２００４−２３１１３６がある。特開２００４−２３１１３６は当発明と異なり常にペダル位置が自転車の車体に対して水平に固定されるが、自転車の形状や搭乗者の乗り方によっては必ずしもペダ��に対して踏み込みが垂直方向に行われず、その場合には安定したペダリングを行うことができない。例えば急斜面を立ち乗りにて走行した場合には、ペダルは自転車の車体に対して水平を保つため実際の水平に対して急斜面と同じ角度をペダル本体に逆に発生させ、さらに立ち乗りする場合には実際の水平に対して垂直に踏み込むためペダル本体と踏み込み方向に角度を生じさせるので、発明の目的とは逆に安定したペダリングを阻害する。また、特開２００４−２３１１３６を自転車に設置する場合にはクランク部分に大幅な修正を行うために、ペダル本体位置はフレームから外側に離れて設置しなければならないため、搭乗者がペダルをこぐ際には大きく足を広げる姿勢を取ることとなるが、この場合にはペダルの回転軌道と足の踏み込み軌道にねじれが生じるためペダル回転効率を悪化させ当発明の目的であるペダリング効率の向上を阻害する。その他に、クランク、ペダルだけでなく自転車本体フレームに対してまで装置の設置が必要となるため、実施のための新規生産施設準備などに大きな費用が必要となる。同様に、自転車競技においては競技の公平性を保つために利用する自転車に対して厳しく規制が課せられているためこのような大幅な変更は認められないと考えられるが、もし自転車競技において特開２００４−２３１１３６の利用を推し進める場合には、世界規模で各自転車競技の規制自体の変更を求めなければならず、それには当然多くの作業と費用が必要となりまた規則を変えられるとは限らないためその利用は困難である。【００１０】  このように、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特願２０１１−０１５７６１
【特許文献２】特開２００４−２３１１３６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】  これまでのペダルアッセンブリではペダルを踏み込む際に脹脛の力を用いて足首を固定することでペダル本体の回転を制御させる必要があり、そのために不要なエネルギーを消費してしまうことが課題となっていた。【００１３】  自転車競技などにおいて踏み込みの力が増すほど、ペダル本体の回転の制御にはより多くの脹脛の力が必要となりエネルギーの浪費は比例的に増えてしまう。【００１４】  ペダルの回転を制御できる脹脛の力以上には踏み込むことができず、長時間のペダリングにおいて脹脛の疲労などによりペダルの回転を制御できなくなった場合には、たとえ膝や腿には疲労が無くともペダリングができなくなるという制約となっていた。【００１５】  脹脛や足首等に障害を持つなどの身体的な理由によってペダル本体の回転を制御することの困難な場合には、従来のペダルアッセンブリではペダリングを行うことが困難であり大きな課題となっていた。【００１６】  自転車に関連する新技術の実装方法の検討における前提として、自転車は世界で利用されるためクランクとペダルアッセンブリについては規格が高度に統一されており、この規格を変更する必要のあるアイデアの実装には世界規模での規格変更コストがかかるため、クランクや自転車本体についての既存の規格を変えることのない課題解決の実装方法が課題となっている。【００１７】  本発明は、このような事情を鑑みて創作されたものであり、共通的な自転車規格を変えることのない簡素な構造によって、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、および足首や脹脛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振り子式ペダル装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】  本発明の振り子式ペダル装置は、ペダルシャフト１６に回転自由に取り付けられるペダルシャフト連結機１５と、ペダルシャフト連結機１５を上下にスライド可能に設置することのできる高さ調節スライド孔７と角度調節棒１０を有する高さ調節機６と、ペダルシャフト連結機１５と高さ調節機６を固定するための高さ固定ねじ８と、角度調節棒１０に回転自由に設置されるペダル本体連結機１１と、ペダル本体連結機１１を角度調節棒に固定する角度固定ネジ１３と、ペダル本体連結機１１を左右にスライド可能に設置することのできる横位置調整スライド孔１２を有するペダル本体９と、ペダル本体連結機１１をペダル本体９に固定する横位置固定ネジ１４により、ペダルシャフト１６に対して縦方向に低い位置へペダル本体９を設置することによって、ペダル本体９を踏み込んだ際にペダル本体９はペダルシャフト１６を支点とした振り子の動きとなるため、従来のペダル機構のように大きく回転してしまうことを制御することを可能とする。【００１９】  ペダル本体９のペダルシャフト１６からの距離はペダルシャフト連結機１５を高さ調節スライド孔７に沿ってスライドさせることで変更することが可能であり、乗り手の足の長さや自転車の使用状況および目的に合わせた最適な位置に高さを調節することを可能とする。【００２０】  ペダル本体９は角度調節棒１０を軸としてペダル本体連結機１１を介してペダル本体９を回転させることで、ペダルシャフト１６に対するペダル本体９の角度を可変とし、同時にペダル本体連結機１１を横位置調節スライド孔１２内でスライドさせることにより、ペダルシャフト１６に対するペダル本体９の横位置を可変とすることで、乗り手の足首の強さやサドルより腰を浮かせる立ち漕ぎといわれる乗り方を行う場合などの自転車の使用状況及び目的に合わせた最適な位置にペダル本体９を設置することを可能とする。
【発明の効果】
【００２１】  効率的なペダリング技術の検討の中では、できる限り脹脛に力を入れないペダリングが求められているが、通常のペダル機構においてはペダル本体の回転を押さえるために脹脛の筋肉を使い足首を固定する必要があった。これに対し当発明を利用した場合にはペダル本体の動きを制御する必要がほとんど無いために脹脛に力を入れる必要が無くなり効率的なペダリングが可能となる。【００２２】  これまでのペダル機構において仮に下肢の力を抜き足首を固定せずにペダルを踏み込み、その踏み込みの力点がペダルシャフトからずれた場合には、ペダル本体はペダルシャフトを中心にしてそのずれた方向へ容易に回転してしまうため、安定したペダリングができないばかりか、一定以上回転した場合にはペダルから足が外れてしまいペダリング自体ができなくなる。これに対して当発明を利用した場合には、踏み込みの力点やその方向にかかわらず、ペダル本体は振り子の動きを行うが回転してしまうことが無いことと、ペダル本体が振り子の動きの中で踏み込みの力がペダルシャフトに伝わる最適な角度で自動的に安定するので、下肢の力を抜き足首を固定しなくとも脹脛の力を抜いた効率的なペダリングが可能となる。【００２３】  脹脛や足首に身障を持つ場合には、ペダル本体が回転してしまう既存のペダル機構では、前述のようにペダルが回転することでペダル本体から足が離れてしまうなどの危険が発生するため、他の身体に障害がなくとも自転車の利用自体をあきらめている場合がある。これに対して当発明を利用した場合には脹脛や足首に障害を持ちペダル本体の回転を制御できないような場合や、足首の省略された義足を利用している場合であっても、踏み込みの力をペダル本体が最適な角度で受け止めることができるため、ペダルを踏み外すことのない安全なペダリングを可能とする。【００２４】  当発明を利用した場合には、急な斜面での走行や、立ち乗りなどの特殊なペダリングを行った場合にも、ペダル本体が振り子の動きの中で自動的に踏み込みの力を受け止める最適な角度で安定することを可能とする。【００２５】  当発明によりペダルシャフトとその下方に設置されるペダル本体の距離が離れているほどペダル本体の回転はより制御しやすくなるが、離れすぎる場合には地面との接触や、細かい揺れが生じやすくなる。これに対して、ペダルシャフトとペダル本体の位置を可変とすることにより、乗り手の脚力の強さや、ペダル踏み込みの癖、立ち乗りをするかどうかなどを勘案し、ペダル本体と地面の接触やペダル本体の細かい揺れの発生しないペダルシャフトとペダル本体の最適な距離で当発明を利用することを可能とする。【００２６】  人の脹脛筋肉の長さや固さなどには個人差があり、脹脛の力を抜いたときに必ずしも足首は水平の位置を保つとは限らず、脹脛の力を抜いたペダリングを行う場合に足首の自然な角度とペダル本体の角度が大きくずれていた場合には、本来足首が持つ脚力を受け止める構造に反する無理な圧力がかかることが考えられ、長時間無理な力を掛けられた足首には余分な疲労の蓄積や怪我の発生が懸念される。当発明はペダル本体のペダルシャフトに対する角度および横位置を可変とすることで利用者の身体的な特徴や乗り方に合わせた最適な角度でペダル本体を固定し、足首にかかる無理な負担を軽減することにより余分な疲労や怪我の発生を抑制することを可能とする。【００２７】  当発明はペダル本体部以外にクランクやペダルシャフトへの変更は必要なく、既存の自転車の規格に影響を与えることの無い実現方法であるため、既に利用されている自転車に対しても単純なペダルの取り替えを行うだけで当発明を実装することが可能となる。【００２８】  容易な実装方法である上に、他の器具や特別な訓練などを必要とせずに利用することが可能であるため、非常に低いコストで世界中の利用者へ製品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る振り子式ペダル装置の基本的な構成一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る振り子式ペダル装置において高さ調節機をペダルシャフトで代替した場合の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る振り子式ペダル装置の詳細な構成の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る振り子式ペダル装置において高さ固定ネジの変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】  図１では最も簡単な実施形態の一例について斜視図にて示している。高さ調節機２はペダルシャフト１に対して回転可能に連結され、ペダル本体３は高さ調節機２にペダルシャフト１の下方に設置されることにより、ペダルシャフト１を支点とした振り子の動きを可能とする。
【００３１】  ここで、高さ調節機２は踏み込みの力点をクランクに力を伝達させる支点から上下にずらすための機構であればいかなる形状であっても良く、例えば図２に示す高さ調節機代替ペダルシャフト４の様に、ペダルシャフト自体を斜めに変形させることで高さ調節機２の機能をペダルシャフト４に持たせることもできる、その他、ペダル本体３自体を変形させること等によっても高さ調節機２の機能を代替することができる。
【００３２】  図３ではペダル本体の位置を可変とする場合の実施形態の一例について斜視図にて示している。ペダルシャフト連結機１５はペダルシャフト１に回転可能に設置され、ペダルシャフト連結機１５は高さ調節機２に設けられた高さ調節スライド孔７へ上下に取り付け高さ調節可能に設置され高さ固定ネジ８にて位置を固定されることで、高さ調節機２に接続されるペダル本体３はペダルシャフト１に対して回転可能かつ上下位置調整可能に設置される。
【００３３】  ここで高さ固定ネジ８はペダルシャフト連結機１５と高さ調節機２を高さ調節スライド孔７の一定の位置に固定するための機構であればいかなる形状であってもよい。具体的には図４に高さ固定ネジの実施形態の一例として示すように上下から高さ調節ネジ２１，２２を高さ調節スライド孔７へ通しペダルシャフト連結機１５を挟むように固定する方法や、特に図示しないが、左右から万力のように締め付け圧力をかけることによる固定や、あらかじめ固定用の穴を設置し固定ピンを差し込み固定する方法等が考えられる。
【００３４】  高さ調節機２下部のペダル本体３を設置する位置に外側に突き出すように角度調節棒１０は設置され、角度調節棒１０に回転可能に設置されたペダル本体連結機１１はペダル本体３に設けられた横位置調節スライド孔１２に左右に取り付け位置調節可能に設置され、角度調節棒１０とペダル本体連結機１１は角度固定ネジ１３により一定の角度で固定され、ペダル本体連結機１１とペダル本体３は横位置固定ネジ１４により横位置を固定されることにより、ペダル本体３はペダルシャフト１に対して乗り手の身体や乗り方に合わせた最適な角度と位置に設置でき、ペダル本体３にペダルシャフト１を支点とした振り子の動きをさせることができる。
【００３５】  ここで横位置固定ネジ１４はペダル本体連結機１１とペダル本体３の横位置を固定するため機構であればいかなる形状であっても良い。具体的には万力のように締め付け圧力をかけることによる固定や、あらかじめ固定用の穴を設置し固定ピンを差し込み固定する方法や、ペダル本体３と高さ調節機２を直接ネジなどで固定することでも、横位置を固定する機構を実装することができる。
【符号の説明】
【００３６】１  ペダルシャフト
２  高さ調節機
３  ペダル本体
４  高さ調節機代替ペダルシャフト
７  高さ調節スライド孔
８  高さ固定ネジ
１０  角度調節棒
１１  ペダル本体連結機
１２  横位置調整スライド孔
１３  角度固定ネジ
１４  横位置固定ネジ
１５  ペダルシャフト連結機
１９  高さ調節スライド孔
２１  高さ調節ネジ（上）
２２  高さ調節ネジ（下）
【図１】
2013224122.tif 000003
【図２】
2013224122.tif 000004
【図３】
2013224122.tif 000005
【図４】
2013224122.tif 000006