(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪と、人間によってペダリングされるためのクランクと、前記クランクから前記車輪に動力を伝達する動力伝達機構とを備え、
前記動力伝達機構は、前記クランクの回転方向とは逆の方向に前記車輪を回転させ、
前記動力伝達機構は、前記車輪と同軸上に配置された車輪側ギヤホイルと、前記クランクと同軸上に配置されたクランク側ギヤホイルと、前記クランク側ギヤホイルから前記車輪側ギヤホイルに動力を伝達するドライブチェーンとを備え、
前記ドライブチェーンは、交差した状態で前記クランク側ギヤホイル及び前記車輪側ギヤホイルに接続され、
前記動力伝達機構は、前記ドライブチェーンが自己干渉しない状態に前記ドライブチェーンをガイドするチェーンガイドを備え、
前記チェーンガイドは、前記クランク側ギヤホイルと前記車輪側ギヤホイルとの間の前記ドライブチェーンの２つの部分のうち前記自転車の駆動による張力が低い方の部分をガイドすることを特徴とする自転車。
【請求項２】
車輪と、人間によってペダリングされるためのクランクと、前記クランクから前記車輪に動力を伝達する動力伝達機構とを備え、
前記動力伝達機構は、前記クランクの回転方向とは逆の方向に前記車輪を回転させ、
前記動力伝達機構は、前記クランクと同軸上に配置されたクランク側ギヤホイルと、前記クランク及び前記クランク側ギヤホイル間に設けられ前記クランク側から前記クランク側ギヤホイルに動力を伝達するアイドルギヤとを備え、
前記アイドルギヤは、前記クランクの回転方向とは逆の方向に前記クランク側ギヤホイルを回転させることを特徴とする自転車。
【請求項３】
車輪と、人間によってペダリングされるためのクランクと、前記クランクから前記車輪に動力を伝達する動力伝達機構とを備え、
前記動力伝達機構は、前記クランクの回転方向とは逆の方向に前記車輪を回転させ、
前記動力伝達機構は、前記クランク側から前記車輪側に動力を伝達するドライブチェーンと、前記車輪と同軸上に配置された車輪側ギヤホイルと、前記車輪のハブ内部に設けられ前記ドライブチェーン側から前記車輪側ギヤホイルに動力を伝達するアイドルギヤとを備え、
前記アイドルギヤは、前記ドライブチェーンの回転方向とは逆の方向に前記車輪側ギヤホイルを回転させる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、全ての自転車のペダリング方式に関するものであり、特に人間工学に基づく「てこの原理」のより有効な活用である。
【背景技術】
【０００２】
自転車が発明されたとき、クランクは駆動輪と一体であった。その為、人間がクランクを回す方向はタイヤの回転方向と一致の方向になった。以来その回転方向が標準とされ続けてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
「クランクを車輪と同じ方向に回転させるというしくみ」を見直し、伝達効率を向上させる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
クランクの回転を従来と逆の方向に回転させて前進するように動力を伝えるしくみを追加する。
【０００５】
本発明の自転車は、車輪と、人間によってペダリングされるためのクランクと、前記クランクから前記車輪に動力を伝達する動力伝達機構とを備え、前記動力伝達機構は、前記クランクの回転方向とは逆の方向に前記車輪を回転させ、前記動力伝達機構は、前記車輪と同軸上に配置された車輪側ギヤホイルと、前記クランクと同軸上に配置されたクランク側ギヤホイルと、前記クランク側ギヤホイルから前記車輪側ギヤホイルに動力を伝達するドライブチェーンとを備え、前記ドライブチェーンは、交差した状態で前記クランク側ギヤホイル及び前記車輪側ギヤホイルに接続され、前記動力伝達機構は、前記ドライブチェーンが自己干渉しない状態に前記ドライブチェーンをガイドするチェーンガイドを備え、前記チェーンガイドは、前記クランク側ギヤホイルと前記車輪側ギヤホイルとの間の前記ドライブチェーンの２つの部分のうち前記自転車の駆動による張力が低い方の部分をガイドすることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の自転車は、車輪と、人間によってペダリングされるためのクランクと、前記クランクから前記車輪に動力を伝達する動力伝達機構とを備え、前記動力伝達機構は、前記クランクの回転方向とは逆の方向に前記車輪を回転させ、前記動力伝達機構は、前記クランクと同軸上に配置されたクランク側ギヤホイルと、前記クランク及び前記クランク側ギヤホイル間に設けられ前記クランク側から前記クランク側ギヤホイルに動力を伝達するアイドルギヤとを備え、前記アイドルギヤは、前記クランクの回転方向とは逆の方向に前記クランク側ギヤホイルを回転させることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の自転車は、車輪と、人間によってペダリングされるためのクランクと、前記クランクから前記車輪に動力を伝達する動力伝達機構とを備え、前記動力伝達機構は、前記クランクの回転方向とは逆の方向に前記車輪を回転させ、前記動力伝達機構は、前記クランク側から前記車輪側に動力を伝達するドライブチェーンと、前記車輪と同軸上に配置された車輪側ギヤホイルと、前記車輪のハブ内部に設けられ前記ドライブチェーン側から前記車輪側ギヤホイルに動力を伝達するアイドルギヤとを備え、前記アイドルギヤは、前記ドライブチェーンの回転方向とは逆の方向に前記車輪側ギヤホイルを回転させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
従来と同じクランクの運動半径で、踏み足時により大きな動力を発生させる（背筋と太もも裏側の大きな筋肉ハムストリングをより有効に使える）。
【発明を解決するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施例を説明する。
【００１０】
（実施例１）
ドライブチェーンを上下で交差させ、クランクと駆動輪を逆回転させる。
【００１１】
図１および図２に示すように、自転車１０は、駆動輪である車輪１１と、人間によってペダリングされるためのクランク１２と、クランク１２から車輪１１に動力を伝達する動力伝達機構１３とを備えている。
【００１２】
動力伝達機構１３は、クランク１２の回転方向とは逆の方向に車輪１１を回転させるようになっている。動力伝達機構１３は、車輪１１と同軸上に配置された車輪側ギヤホイル１４と、クランク１２と同軸上に配置されたクランク側ギヤホイル１５と、クランク側ギヤホイル１５から車輪側ギヤホイル１４に動力を伝達するドライブチェーン１６と、ドライブチェーン１６が自己干渉しない状態にドライブチェーン１６をガイドするチェーンガイドとしての補助プーリー１７とを備えている。
【００１３】
ドライブチェーン１６は、交差した状態でクランク側ギヤホイル１５及び車輪側ギヤホイル１４に接続されている。
【００１４】
補助プーリー１７は、クランク側ギヤホイル１５と車輪側ギヤホイル１４との間のドライブチェーン１６の２つの部分１６ａ、１６ｂのうち自転車１０の駆動による張力が低い方の部分１６ａをガイドするようになっている。
【００１５】
図１は、ドライブチェーン１６を交差させた例その１である。
【００１６】
この場合、ドライブチェーン１６の干渉を防ぐ為に軌道をずらす必要があり、図２ではチェーンガイドとして補助プーリー１７を使用した。このとき、前の上側１６ｃと後の下側１６ｄを結ぶチェーンである部分１６ａにはテンションがかからないので耐久性には問題がない。
【００１７】
（実施例２）
ドライブチェーンを上下で交差させ、クランクと駆動輪を逆回転させる。
【００１８】
図３に示すように、自転車２０は、駆動輪である車輪２１と、人間によってペダリングされるためのクランク２２と、クランク２２から車輪２１に動力を伝達する動力伝達機構２３とを備えている。
【００１９】
動力伝達機構２３は、クランク２２の回転方向とは逆の方向に車輪２１を回転させるようになっている。動力伝達機構２３は、車輪２１と同軸上に配置された車輪側ギヤホイル２４と、クランク２２と同軸上に配置されたクランク側ギヤホイル２５と、クランク側ギヤホイル２５から車輪側ギヤホイル２４に動力を伝達するドライブチェーン２６と、ドライブチェーン２６が自己干渉しない状態にドライブチェーン２６をガイドするチェーンガイドとしてのガイド２７とを備えている。
【００２０】
ドライブチェーン２６は、交差した状態でクランク側ギヤホイル２５及び車輪側ギヤホイル２４に接続されている。
【００２１】
ガイド２７は、クランク側ギヤホイル２５と車輪側ギヤホイル２４との間のドライブチェーン２６の２つの部分２６ａ、２６ｂのうち自転車２０の駆動による張力が低い方の部分２６ａをガイドするようになっている。
【００２２】
図３は、ドライブチェーン２６を交差させた例その２である。
【００２３】
このように、ドライブチェーン２６と車体のフレーム２８が交差しない構造でなおかつ、リヤディレーラー（後側変速機）２９が存在する場合は補助プーリーではなく、さらに簡易なチェーンガイドであるガイド２７で起動修正が実現できる。
【００２４】
このとき、前の上側２６ｃと後の下側２６ｄを結ぶチェーンである部分２６ａにはテンションがかからないので耐久性には問題がない。
【００２５】
（実施例３）
クランクとギヤホイルの間にアイドルギヤを設けギヤホイルをクランクと逆回転させる。
【００２６】
図４および図５に示すように、自転車３０は、車輪３１と、人間によってペダリングされるためのクランク３２と、クランク３２から車輪３１に動力を伝達する動力伝達機構３３とを備えている。
【００２７】
動力伝達機構３３は、クランク３２の回転方向とは逆の方向に車輪３１を回転させるようになっている。動力伝達機構３３は、クランク３２と同軸上に配置されたクランク側ギヤホイル３４と、クランク３２及びクランク側ギヤホイル３４間に設けられクランク３２側からクランク側ギヤホイル３４に動力を伝達するアイドルギヤ３５とを備えている。
【００２８】
アイドルギヤ３５は、クランク３２の回転方向とは逆の方向にクランク側ギヤホイル３４を回転させるようになっている。
【００２９】
図４は、クランク軸３２ａ側にアイドルギヤ３５を配置しクランク３２側のみで回転方向を逆転させた例である。
【００３０】
この方式であれば従来の外装変速用のフロントディレーラーも使用可能である。
【００３１】
またこのとき、逆転の為のアイドルギヤ３５を最も簡易に実現する方法のひとつが図５のように同軸固定を併用する方法である。クランク３２の芯３２ａとフレーム３６の一部を使い支持する事によりアイドルギヤ３５の機構を簡易にできる。
【００３２】
（実施例４）
駆動車輪側で回転方向を転換しドライブチェーンと車輪側ギヤホイルを逆回転させる。
【００３３】
図６および図７に示すように、自転車４０は、車輪４１と、人間によってペダリングされるためのクランク４２と、クランク４２から車輪４１に動力を伝達する動力伝達機構４３とを備えている。
【００３４】
動力伝達機構４３は、クランク４２の回転方向とは逆の方向に車輪４１を回転させるようになっている。動力伝達機構４３は、クランク４２側から車輪４１側に動力を伝達するドライブチェーン４４と、車輪４１と同軸上に配置された車輪側ギヤホイル４５と、車輪４１のハブ４６内部に設けられドライブチェーン４４側から車輪側ギヤホイル４５に動力を伝達するアイドルギヤ４７とを備えている。
【００３５】
アイドルギヤ４７は、ドライブチェーン４４の回転方向とは逆の方向に車輪側ギヤホイル４５を回転させるようになっている。
【００３６】
図６および図７では、車輪４１側にアイドルギヤ４７を配置し車輪４１側のみで回転方向を逆転させた。
【００３７】
この方法の利点はクランク４２側に設置するよりも小型軽量にできる点である。
【００３８】
本発明の実施例ではないが、参考例を説明する。
【００３９】
（参考例１）
クランク軸とクランク側ギヤホイルの軸を２軸構成としギヤにより回転方向を転換する。
【００４０】
図８は、クランク５１側を２軸構成とした例で、この方法も後車軸５２側の部品構成に従来の部品およびシステムをそのまま流用できる。
【００４１】
図９では、図８のシステム実現の為に、クランク軸５１ａと後車軸５２の間に設けたアイドル軸５３に、クランク５１側とギヤ５４で繋がれたスプロケット５５とドライブチェーン５６に繋がれたスプロケット５７の２枚を同軸に連結配置する。
【００４２】
（参考例２）
クランク側ギヤホイルと車輪側ギヤホイルの間をドライブシャフトで結び回転方向を逆転する。
【００４３】
図１０のように、ドライブチェーンの代わりにドライブシャフト６１を用いるで回転方向を逆転させる方法も比較的簡易な機構で実現が可能である。
【００４４】
尚、上記いずれの場合もハンドル、シート、乗車位置を従来の位置よりも後退させる事でより効率的な人力の伝達が可能となる。
【００４５】
現在の順回転ペダリングは、力学的・人間工学的に合理的でない。
【００４６】
その理由としては、図１１のようにてこの原理の見地から非効率的であることが挙げられる。
【００４７】
また従来の順回転ペダリング方法は「歩く、走る、飛ぶ」等の人間の自然な動作の何にも似ていない「独特の運動」である。故に、人間工学的にも歴史的にも「順回転方式」に固執するメリットは無い。
【００４８】
そして、この方式では図１２のように、「てこの原理」の観点から優位である。
【００４９】
それならば、ただクランクを長くすればいいかというとそれは無理で、人間の身体の構造から身長の約１０％前後が効率的とされている。
（実際に、上記の数値が世界標準となっている）
【００５０】
従来の「順回転方式」の問題点を挙げると下記のようになる。
【００５１】
仮に足首７１を固定するのには筋力が必要ないとしたら、図１１の実質的な力点（太い矢印）はペダル７２よりも内側となるのでクランク中心７３から力点までの距離（細い矢印）は短く、ペダル７２を踏み込む力はあまり有効に使われていない。
【００５２】
実際には足首７１は固定物ではないので「かかと７４」の位置に直接ペダル７２があってそれを踏むのに比べれば少し効率が良くなるが、この方式ではこれ以上の効率化は望めない。
【００５３】
また、太もも７５付近を動かすのに使われる筋肉が最も効率よく発揮される角度とは程遠い深い角度でこいでいるので太もも７５に多大な負担がかかる割に大きな力を発揮できていない。
【００５４】
効率の良い「逆回転方式」の利点を挙げると下記のようになる。
【００５５】
仮に足首８１を固定するのには筋力が必要ないとしたら、図１２の実質的な力点（太い矢印）はペダル８２よりも外側となるのでクランク中心８３から力点までの距離（細い矢印）が長く、ペダル８２を踏み込む力がより有効に使われることになる。
【００５６】
実際には足首８１は固定物ではないが、ヒト８０の足首８１の稼動範囲限界に近い角度で踏み込むことになる為に、足首８１を固定するために大きな力を使う必要はなく、踏み込む力それ自体の損失が少ない。
【００５７】
また、太もも８５付近を動かすのに使われる筋肉が最も効率よく発揮される角度に近い角度でこいでいるので太もも８５の力も大きな力を発揮し易い。
【００５８】
この方式では乗車したヒト８０の重心から真下に近い角度に力を加えることになるが、乗車位置を後退させる事でさらに効果的となる。
【００５９】
さらに、太もも８５から背筋に至る「ハムストリング」と呼ばれる人間の最も筋肉の強い部分が有効に助力として作用され効率の良いペダリングが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
この「逆回転方式」により自転車は従来に比べ飛躍的にエネルギー効率の上がり、従来は自転車では役不足だった状況も今後は自転車で担えるようになり、燃料使用の交通機関が自転車に代替されることにより地球のエコロジーに貢献する。
【００６１】
また、生物としては運動不足に陥りがちな人類の健康増進にも寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】ドライブチェーンを交差させた例その１を示す図
【図２】図１の場合の補助プーリーの拡大図
【図３】ドライブチェーンを交差させる方式その２における交差防止ガイドの設置例を示す図
【図４】クランク軸に同軸配置されたアイドルギヤで回転方向を逆転させた例を示す図
【図５】図４の場合のクランク側アイドルギヤ部の拡大図
【図６】車輪側のみで回転方向を逆転させた例を示す図
【図７】図６の場合の車輪側アイドルギヤ部の拡大図
【図８】クランク側を２軸構成とした例を示す図
【図９】図７の場合のクランク側２軸配置の拡大図
【図１０】ドライブチェーンの代わりにドライブシャフトを用いる事で回転方向を逆転させた例を示す図
【図１１】従来の方式の特徴を示す図
【図１２】本発明の方式の特徴を示す図
【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】
0004332417.tif 000008
【図８】
0004332417.tif 000009
【図９】
0004332417.tif 000010
【図１０】
0004332417.tif 000011
【図１１】
0004332417.tif 000012
【図１２】
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