(57)【要約】【課題】  構造がシンプルで軽くかつ信頼性の高い、ストレートペダリングによる自転車用駆動装置を提供する。【解決手段】  長さの同じメインクランク（１）とサブクランク（２）を回転軸（７）で結合し、スプロケットＢ（４）を回転軸（７）によりサブクランク（２）に取り付ける。スプロケットＢ（４）の２倍の歯数を持つスプロケットＡ（３）を、自転車フレームのハンガーパイプ（１１）に固定し、両スプロケットをチェーン（５）で結ぶ。この機構で、ペダル（１５）はクランク軸を通る直線上を往復運動する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸を有する自転車に取り付け可能な、回転軸で結合された２本のクランクを持つダブル・クランク構造で、
クランク軸に取り付けるメインクランクと、
ペダル取り付け孔を持ち、前記メインクランクと前記回転軸で結合するサブクランクと、
フレーム下部のハンガーパイプに固定するスプロケットＡと、
前記メインクランクをはさみ、前記回転軸により前記サブクランクに取り付ける、前記スプロケットＡの２分の１の歯数を有するスプロケットＢと、
前記スプロケットＡと前記スプロケットＢをループ状に結ぶチェーンとを備えたストレートペダリング・クランク
【請求項２】
前記サブクランクの前記ペダル取り付け孔と、前記回転軸の中心間距離が、
前記メインクランクの前記クランク軸と、前記回転軸の中心間距離に、
等しい場合、前記サブクランクに取り付けたペダルは、直線往復運動を行い、
短じかくなるにつれ、前記ペダルの動きは  直線―長楕円―楕円  へと変化する
請求項１に記載のストレートペダリング・クランク。
【請求項３】
前記スプロケットＡ、前記スプロケットＢおよび前記チェーンの構成は、
歯付きベルトと歯付きベルト用歯車や、
３個以上の奇数個の歯車に置き換えるのを可能とし、
前記スプロケットＡと前記スプロケットＢに置き換わる歯車の歯数比を  ２対１  とスプロケットの歯数比と同じにすることで、同じ機能を果たす
請求項１、請求項２に記載のストレートペダリング・クランク。
【請求項４】
ストレートペダリング自転車では、両サイドの前記サブクランク・前記メインクランク・前記クランク軸が、一直線上に並んだ時の直線と、水平線の作る角度はひとつしかなく、
ストレートペダリング・クランクのユニット化を図るには、
自転車のフレームとクランク・ユニット間で前記角度の情報を共有する必要があり、
前記フレームと前記クランク・ユニットの互いの接触面に、ペダリング角度設定のための情報を持った  爪と溝  を備えた
請求項１〜３に記載の構造・機能を持ったクランク・ユニットと前記ユニットを取り付け可能な自転車フレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、足を回転させず上下に動かす、自転車の駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  ペダルの多くは踏んで使うモノであり、自転車ペダルのように回転させるのは、人体の構造上も負担が大きいようで、クランク・ペダル機構が発明されて以降、１００年以上にわたりさまざまなストレートペダリングに関する試みがなされてきた。しかし、そのどれも普及することなく終わった。
その第一の原因は、人間の力だけで走る自転車のシンプル性に合わず、複雑すぎ、重すぎ、あるいは信頼性を欠いていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献】  特表２００９−５３１２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  解決しようとする問題点は、構造がシンプルで重量が軽くかつ信頼性が高い、自転車にふさわしいストレートペダリングの実現である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明の作動原理を、図１に示した。
回転軸で結ばれた同じ長さのメインクランク（１）とサブクランク（２）があり、メインクランク（１）はクランク軸に取り付けられ、サブクランク（２）には、回転軸によりメインクランク（１）をはさみスプロケットＢ（４）を取り付ける。クランク軸と中心を同じくするスプロケットＡ（３）は、フレームに固定され動かない。スプロケットＡ（３）とスプロケットＢ（４）の歯数比を  ２対１  とし、両者をチェーンで結ぶ。【０００６】  以上の構成で、メインクランク（１）を時計回りに４５度動かすと、２つのスプロケットの歯数差により、サブクランク（２）は反時計回りに９０度動く．その時ペダルはＰ１からＰ２へと直線上を移動する。【０００７】  メインクランク（１）を４５度ずつ動かすと、サブクランク（２）は９０度ずつ反対方向へ回転するが、メインクランク（１）の回転の影響を受け、ペダルはＰ１−Ｐ５−Ｐ１へとクランク軸を通る直線上の往復運動を繰り返す。
言葉を換えるなら、メインクランク（１）が１回転する間にサブクランク（２）が２回転すれば、ペダルは直線運動をする。サブクランク（２）の動きに目を奪われ、１回転しかしていないように思えても、実際サブクランク（２）は２回転していて、メインクランク（１）の反対周りの１回転が差し引かれた結果である。【０００８】  又ペダル位置をＳだけ回転軸に近づけると、ペダルはＱ１−Ｑ５−Ｑ１と動き、クランク軸を通る直線に対しＳのふくらみを持つ長楕円を描く。【０００９】  図２は、上記の作動原理を具体化したものであり、メインクランク（１）とサブクランク（２）は同じ長さで、スプロケットＡ（３）とスプロケットＢ（４）の歯数比は  ２対１  である。
この構成で、ペダルはクランク軸を通る直線上を往復運動する。
以上が本発明の作動原理であり、これを自転車の駆動装置として実現化することで課題は解決する。
【発明の効果】
【００１０】  回転ペダリングに比べ、ストレートペダリングによる足の運動距離は３分の２と短く、かつ足を踏み降ろすだけの単純化による運動エネルギー効率の向上は大きい。【００１１】  現代の自転車は、短距離走行向け（買い物自転車）、中距離向け（通勤・通学自転車）、長距離向け（スポーツ車）、レース向けなど多彩で、それぞれ乗車姿勢等が大きく異なり、それぞれの目的に合わせフレーム設計されている。脚各部に複雑な動きを要求する回転ペダリングと異なり、動作が単純化されたストレートペダリング・クランクの採用で、それぞれの目的にふさわしい乗車姿勢が明確化され、それがフレーム設計に反映され、しいては各種自転車の使用者がより楽に走れ、より満足できる自転車が開発されると期待する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】  ストレートペダリング・クランクの作動原理を示した説明図である。
【図２】  ストレートペダリング・クランクの作動原理を具体化した斜視図である。
【図３】  ストレートペダリング・クランク・ユニットの実施例の斜視図である。
【図４】  ストレートペダリング・クランク・ユニットの右クランクの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】  自転車の持つシンプル性をそこなうことなく、これまでのメンテナンス技術で対応出来る、ユニット化を実現した。
図３は、本発明の実施例の斜視図であり、メインクランク（１）内に、スプロケットＡ（３）とスプロケットＢ（４）、および２つのスプロケットを結ぶチェーン（５）を内蔵し、チェーンリングを取り付け、ユニット化された右クランクを示している。左クランク・ユニットのメインクランクは透明化され、内部構造を見せている。
【００１４】  図４は、右クランク・ユニットの断面図である。ユニット化を図るため、スプロケットＡ（３）にパイプ状の支持部を設け、ボトムブラケットでハンガーパイプに固定する。そのため取り付け前のクランク・ユニットには、右側のボトムブラケットも内蔵する。又スプロケットＡ（３）の前記パイプ状支持部にベアリング（１３）を設け、メインクランク（１）をクランク軸と合わせ２か所で支持する構造とする。スプロケットＢ（４）を支える回転軸（７）も、メインクランク（１）内部で２か所のベアリング（１３）で支持し強化を図る。
【００１５】  ユニット式クランクは、これまでのクランクとほぼ同様の取り扱いができるのが特徴ゆえ、フレームへの取り付け工程を説明する。
これまでと大きく違う点として、ストレートペダリング・クランクは、両サイドのサブクランク（２）・メインクランク（１）・クランク軸（６）が一直線上に並ぶのは１ヶ所のみである。自転車が走行中、両サイドのペダルはその直線上を往復する。その時の直線と水平線の作る角度を、ペダリング角と呼ぶなら、このペダリング角を正確に設定することが取り付け作業の第一歩となる。
【００１６】  ペダリング角は、垂直とは限らない。短距離用・中距離用・スポーツ用・レース用と目的が異なれば、異なったペダリング角や楕円ペダリングの採用も考えられる。買い物自転車などには、使い慣れた回転ペダリング自転車と違和感なく使える、楕円ペダリングが好まれる。図形としては楕円だが、使用者にとり足を踏み下ろす感覚は、ストレートそのものである。楕円ペダリングでは、長い方の中心線がペダリング角を定める直線となる。フレーム設計時に、使用目的に適したペダリング角が選択されるので、クランク・ユニット取り付け時も、決められたペダリング角を正確に守る必要がある。それが守られないと、左右のペダルがちぐはぐな動きをして、ストレートペダリング自転車としての機能を十分に果たせない。
【００１７】  取り付け、取り外し、交換が容易にできるユニット式クランクゆえ、取り付けフレームとの間に、ペダリング角の取り付け情報を共有する必要があり、その役目を果たすのがペダリング角設定爪（１６）である。フレーム側のハンガーパイプ（１１）にも、爪がピッタリはまる溝（１６）を設け、組み立て作業において爪を溝に入れるだけで、正確なペダリング角を設定する機能が欠かせない。この爪は、強い力で踏まれるクランク・ユニットが不用意に回るのを防ぐ、ズレ防止も兼ねる。
【００１８】  クランク・ユニット取り付けの第一工程として、サブクランク（２）・メインクランク（１）・クランク軸（６）が直線になるようユニットをクランク軸に入れ、ユニットのペダリング角設定爪（１６）をフレームのペダリング角設定溝（１６）にはめ込んだうえで、内蔵されたボトムブラケット（８）を、挿入済みのボトムブラケット・ユニット（１２）にねじ込み、スプロケットＡ（３）をハンガーパイプ（１１）にしっかり固定する。その後、サブクランク（２）を軽く回し、ユニット内のチェーンがスムーズに動くのを確認する。
続いて、メインクランク（１）をクランク軸（６）に結合する。クランク軸結合キャップ（９）をクランク軸に強い力で押し込み、外れないようロックボルト（１０）で固定する。
左クランク・ユニットも、同様にしてフレームに取り付け、左右のペダルをサブクランク（２）にねじ込み、取り付け作業は完了する。
【００１９】  これまで説明したクランク・ユニットは、２個のスプロケットとチェーンによる構成だが、これらを歯付きベルトと歯付きベルト用歯車や、一般の歯車に置き換えることも可能である。ハンガーパイプ（１１）に固定する歯車と、サブクランク（２）に取り付ける歯車の歯数比を  ２対１  と同じにする。一般の歯車の場合は、途中に動力を伝える歯車を加えることで、同じ機能を持つ歯車構成のクランク・ユニットとなる。ただ、メインクランク（１）とサブクランク（２）の回転を、逆方向に維持するには、構成する歯車数を３以上の奇数個にしなければならない。
【００２０】  チェーン伸びを考慮することもなく、耐久性において優る歯車構成のクランク・ユニットは、過酷な使用を前提とするレース用や旅行用自転車に向いている。
【産業上の利用可能性】
【００２１】  ストレートペダリング・クランクのユニット化により、自転車部品会社での大量生産が可能となり、精度と機能の向上、種類の多様化と価格の適正化を促し、ストレートペダリング自転車の普及につながると期待する。
【符号の説明】
【００２２】  １  メインクランク
２  サブクランク
３  スプロケットＡ
４  スプロケットＢ
５  （メインクランク内臓）チェーン
６  クランク軸
７  （２本のクランクを結合する）回転軸
８  ボトムブラケット
９  クランク軸結合キャップ
１０  ロックボルト
１１  ハンガーパイプ
１２  ボトムブラケット・ユニット
１３  ベアリング
１４  チェーンリング
１５  ペダル
１６  ペダリング角設定爪・設定溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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