JP2017088057A

JP2017088057A - 自転車

Info

Publication number: JP2017088057A
Application number: JP2015222840A
Authority: JP
Inventors: 活行熊野; Katsuyuki Kumano
Original assignee: Japan System Planning Co Ltd
Current assignee: Japan System Planning Co Ltd
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2017-05-25

Abstract

【課題】筋肉疲労を少なくしつつ自転車自体の低速走行はもとより高速走行も可能とする自転車を提供する。
【解決手段】自転車本体２と、サドル３と、自転車本体２の後輪１７にチェーン２１を介して前進回転力を伝達する回転駆動輪３６を備え、両足による踏み下げ力を交互に受ける左右のペダル３２ａ、３２ｂと、左右のペダル３２ａ、３２ｂに交互に作用する踏み下げ力に応じて連続的な前進回転力を回転駆動輪３６に作用させる直線・回転動力変換機構部と、一方のペダル３２ａ又は３２ｂの踏み下げ開始位置から踏み下げ終了位置への変位時の踏み下げ力を利用して他方のペダル３２ｂ又は３２ａを踏み下げ終了位置から踏み下げ開始位置へ復帰させるペダル位置連動機構部と、を備える踏み下げ式前進走行駆動手段３１を有する構成としたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、自転車に関し、詳しくは、運転者の体重を最大限に利用して左右の足の交互の直動的な踏み下げ動作の繰り返しにより前進回転力を得て自転車自体を前進走行可能とした斬新構造の自転車に関するものである。

従来から一般的に使用されている自転車は、左右のペダルに対して左右の足の土踏まず部分を密着させ回転運動を行って左右のペダルを漕ぎ、これにより自転車を前進走行させる構成のものが殆どである。

このような従来の自転車においては、走行速度を上げて前進走行させるためには、運転者の大腿部の筋肉に大きな負担がかかるため、筋肉疲労が生じてしまうことから大腿部の筋肉を強化しないと走行速度を上げての前進走行が困難であった。

また、大腿部の筋肉が衰えている高齢者等においては走行速度を上げての前進走行が不可能であった。

特許文献１には、伝動ベルトの端に、スプリングパーツがフレームに牽引されて取り付けられることで、駆動ユニットのクランク及びペダルが上に跳ね上がり。このペダルを下に踏むと、伝動ベルトによってメイン回転軸フリーホイールが動かされ、メイン回転軸フリーホイールと同軸のチェーンホイールが同時に回転し、メイン伝動ベルトが後輪軸フリーホイール及び後輪を動かして回転する構成の上下往復ペダル式レジャー自転車が開示されている。

特許文献２には、車体の骨組を構成するフレームから左右両側に配設した一対の上下動リンクと、後輪を駆動するための駆動部とを備え、前記一対の上下動リンクは前端側をフレーム側に軸着し、後端側をペダルに連結してあり、前記駆動部は左右方向の駆動軸の両側に１８０°対称に配置したクランクアームを有し、左右一対のペダルを交互に上下方向に揺動するように踏み込む力を上下動リンクを介してクランクアームに伝達する構成の自転車が開示されている。

しかし、特許文献１、特許文献２の考案、発明の技術内容は、いずれも左右一対のペダルに対する運転者の左右の足の踏み込み力をクランク機構を介して回転軸、チェーンホイールの回転運動に変換する機構を採用しており、煩雑構成のクランク機構を必須とするものであるとともに、運転者が腰かけるサドルを有するものではなく、このため、通常の道路を走行する自転車に適用し、筋肉疲労を少なくしつつ自転車自体の低速走行はもとより高速走行をも可能とするような用途には不向きである。

登録実用新案第３１２６８８８号公報国際公開第２０１４／０６５１６３号

本発明が解決しようとする問題点は、簡略構成の基に運転者の体重を最大限に利用した左右の足の交互の直動的な踏み下げ動作の繰り返しにより前進回転力を容易に得ることができ、大腿部の筋肉が衰えている運転者の場合においても、筋肉疲労を少なくしつつ自転車自体の低速走行はもとより高速走行をも可能とするような自転車が存在しない点である。

本発明は、自転車本体と、自転車本体のサドルの下方に配置され、自転車本体の車輪にチェーンを介して前進回転力を伝達する回転駆動輪を備える自転車であって、前記回転駆動輪の左右両側に配置され、運転者の両足による踏み下げ力を交互に受ける左右のペダルと、前記左右のペダルに交互に作用する踏み下げ力に応じて連続的な前進回転力を回転駆動輪に作用させる直線・回転動力変換機構部と、前記左右のペダルのうち、一方のペダルの踏み下げ開始位置から踏み下げ終了位置への変位時の踏み下げ力を利用して他方のペダルを踏み下げ終了位置から踏み下げ開始位置へ復帰させるペダル位置連動機構部と、を備える踏み下げ式前進走行駆動手段を有することを最も主要な特徴とする

請求項１記載の発明によれば、自転車本体の回転駆動輪の左右両側に配置され、運転者の両足による踏み下げ力を交互に受ける左右のペダルと、前記左右のペダルに交互に作用する踏み下げ力に応じて連続的な前進回転力を回転駆動輪に作用させる直線・回転動力変換機構部と、前記左右のペダルのうち、一方のペダルの踏み下げ開始位置から踏み下げ終了位置への変位時の踏み下げ力を利用して他方のペダルを踏み下げ終了位置から踏み下げ開始位置へ復帰させるペダル位置連動機構部と、を備える踏み下げ式前進走行駆動手段を有する簡略構成の基に、運転者の体重を最大限に利用して左右の足の交互の左右のペダルに対する直動的な踏み下げ動作の繰り返しにより、自転車本体の前進回転力を容易に得ることができ、大腿部の筋肉が衰えている運転者の場合においても、筋肉疲労を少なくしつつ自転車自体の低速走行はもとより高速走行をも可能な自転車を実現し、提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、自転車本体の回転駆動輪の左右両側に配置され、運転者の両足による踏み下げ力を交互に受ける左右のペダルと、前記左右のペダルに交互に作用する踏み下げ力に応じて、左右のペダルに各々取り付けたラックと、前記回転駆動輪両側に取り付けた一方向回転力伝達構造のピニオンとの各ギヤ結合により、前記回転駆動輪に連続的な前進回転力を作用させる直線・回転動力変換機構部と、前記左右のペダルのうち、前記一方ラックに連動する一方のペダルの踏み下げ開始位置から踏み下げ終了位置への変位時の踏み下げ力を利用して他方のペダルを対応するラックと連動させつつ踏み下げ終了位置から踏み下げ開始位置へ復帰させるペダル位置連動機構部と、を備える踏み下げ式前進走行駆動手段を有する簡略構成の基に、運転者の体重を最大限に利用して左右の足の交互の左右のペダルに対する直動的な踏み下げ動作の繰り返しをラック、ピニオン機構による直線・回転動力変換機構部により回転運動に変換して、自転車本体の前進回転力を容易に得ることができ、大腿部の筋肉が衰えている運転者の場合においても、筋肉疲労を少なくしつつ自転車自体の低速走行はもとより高速走行をも可能な自転車を実現し、提供することができる。

請求項３記載の発明によれば、自転車本体の回転駆動輪両側にこの回転駆動輪の軸体と同軸配置に取り付けた一方向回転力伝達構造の左右のピニオンと、前記回転駆動輪両側において前記各ピニオンに各々噛合させるとともに自転車本体により前記左右のペダルとともに各々垂直上下動可能に支持した左右のラックと、を具備し、前記左右のペダルに交互に作用する踏み下げ力に応じて各ピニオンと各ラックとのギヤ結合により、前記回転駆動輪に連続的な前進回転力を作用させる直線・回転動力変換機構部と、前記回転駆動輪の下方で自転車本体により固定支持されたＵ状管体と、このＵ状管体に貫通状態で、かつ、両側に突出する状態で挿通されるとともに、一端側を前記左のペダルに連結し、他端側を前記右のペダルに連結して、前記左右のペダルのうち、一方のラックに連動する一方のペダルの踏み下げ開始位置から踏み下げ終了位置への変位時の踏み下げ力に応じてＵ状管体内を移動し、他方のペダルを対応するラックと連動させつつ踏み下げ終了位置から踏み下げ開始位置へ押し上げる可撓性・剛性を有する踏み下げ力伝達体と、を具備するペダル位置連動機構部と、を備える踏み下げ式前進走行駆動手段を有する簡略構成の基に、運転者の体重を最大限に利用して左右の足の交互の左右のペダルに対する直動的な踏み下げ動作の繰り返しをラック、ピニオン機構による直線・回転動力変換機構部により回転運動に変換し、また、Ｕ状管体、踏み下げ力伝達体を用いたペダル位置連動機構部により左右のペダルの位置移動を円滑に実行して、自転車本体の前進回転力を容易に得ることができ、大腿部の筋肉が衰えている運転者の場合においても、筋肉疲労を少なくしつつ自転車自体の低速走行はもとより高速走行をも可能な自転車を実現し、提供することができる。

請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の自転車において、前記踏み下げ力伝達体を、Ｕ状管体に挿通されたコイルばね又は可撓性・剛性を有する棒状体等から選定する構成として、左右のペダルの位置移動を円滑に実行することができる自転車を実現し、提供することができる。

請求項５記載の発明によれば、請求項３又は４記載の自転車において、記直線・回転動力変換機構部を構成するラック、ピニオンの外周領域を覆うカバー体を備えることにより、運転者の足の防御や着衣の汚れ、傷付きを防止することもできる自転車を実現し、提供することができる。

請求項６記載の発明によれば、自転車本体の回転駆動輪両側にこの回転駆動輪の軸体と同軸配置に取り付けた一方向回転力伝達構造の左右のピニオンと、前記回転駆動輪両側において前記各ピニオンに各々噛合させるとともに自転車本体により前記左右のペダルを各々連結するとともに自転車本体のメインステーに沿う斜め方向に上下動可能に支持した左右のラックと、を具備し、前記左右のペダルに交互に作用する踏み下げ力に応じて各ピニオンと各ラックとのギヤ結合により、前記回転駆動輪に連続的な前進回転力を作用させる直線・回転動力変換機構部と、前記回転駆動輪の上方で自転車本体により左右のラックと同方向に固定支持された逆Ｕ状管体と、この逆Ｕ状管体に貫通状態で、かつ、両側に突出する状態で挿通されるとともに、一端側を前記一方のラックの上端に連結し、他端側を前記他方のラックの上端に連結して、前記一方のラックに連動する一方のペダルの踏み下げ開始位置から踏み下げ終了位置への変位時の踏み下げ力に応じた一方のラックの移動とともに逆Ｕ状管体内を摺動し、他方のペダルを対応するラックと連動させつつ踏み下げ終了位置から踏み下げ開始位置へ引き上げる踏み下げ力摺動伝達体と、を具備するペダル位置連動機構部と、を備える踏み下げ式前進走行駆動手段を有する簡略構成の基に、運転者の体重を最大限に利用して左右の足の交互の左右のペダルに対する直動的な踏み下げ動作の繰り返しをラック、ピニオン機構による直線・回転動力変換機構部により回転運動に変換し、また、逆Ｕ状管体、踏み下げ力摺動伝達体を用いたペダル位置連動機構部により左右のペダルの位置移動を円滑に実行して、自転車本体の前進回転力を容易に得ることができ、大腿部の筋肉が衰えている運転者の場合においても、筋肉疲労を少なくしつつ自転車自体の低速走行はもとより高速走行をも可能な自転車を実現し、提供することができる。

請求項７記載の発明によれば、請求項６記載の自転車において、前記踏み下げ力摺動伝達体は、金属製又は合成樹脂製のロープ状体により形成する構成として、左右のペダルの位置移動を円滑に実行することができる自転車を実現し、提供することができる。

請求項８記載の発明によれば、請求項６又は７記載の自転車において、前記逆Ｕ状管体における前記踏み下げ力摺動伝達体の摺動領域に臨ませて列設したローラ群又はベアリング群等からなる摺動摩擦低減機構部を更に設けているので、逆Ｕ状管体における踏み下げ力摺動伝達体の摺動を円滑に行い、左右のペダルの位置移動を円滑に実行することができる自転車を実現し、提供することができる。

請求項９記載の発明によれば、請求項６乃至８のいずれか１項に記載の自転車において、前記直線・回転動力変換機構部を構成するラック、ピニオンの外周領域を覆うカバー体を更に備えているので、運転者の足の防御や着衣の汚れ、傷付きを防止することもできる自転車を実現し、提供することができる。

図１は本発明の実施例１に係る自転車の概略側面図である。図２は本実施例１に係る自転車の前輪前方側から見た概略斜視図である。図３は本実施例１に係る自転車の後輪後方側から見た概略斜視図である。図４は本実施例１に係る自転車の踏み下げ式前進走行駆動手段を示す概略拡大斜視図である。図５は本実施例１に係る自転車の踏み下げ式前進走行駆動手段を構成するペダル位置連動機構部における左右のペダルの踏み下げ状態を示す概略説明図である。図６は本実施例１に係る自転車の踏み下げ式前進走行駆動手段を構成するペダル位置連動機構部における踏み下げ力伝達体の部分拡大説明図である。図７は本発明の実施例２に係る自転車の右ペダル下状態の概略側面図である。図８は本実施例２に係る自転車の左ペダル下状態の概略側面図である。図９は本実施例２に係る自転車の踏み下げ式前進走行駆動手段を示す概略斜視図である。図１０は本実施例２に係る自転車の踏み下げ式前進走行駆動手段において回転軸体を除去した状態を示す概略斜視図である。図１１は本実施例２に係る自転車の踏み下げ式前進走行駆動手段を示す概略分解斜視図である。図１２は本実施例２に係る自転車の踏み下げ式前進走行駆動手段を構成する回転軸体の概略分解斜視図である。図１３は本実施例２に係る自転車の踏み下げ式前進走行駆動手段のペダル位置連動機構部を構成する逆Ｕ状管体、ロープ状体、摺動摩擦低減機構部を示す概略部分拡大斜視図である。

本発明は、簡略構成の基に運転者の体重を最大限に利用して左右の足の交互の直動的な踏み下げ動作の繰り返しにより前進回転力を容易に得ることができ、大腿部の筋肉が衰えている運転者の場合においても、筋肉疲労を少なくしつつ自転車自体の低速走行はもとより高速走行をも可能とするような自転車を提供するという目的を、自転車本体と、自転車本体のサドルの下方に配置され、自転車本体の車輪にチェーンを介して前進回転力を伝達する回転駆動輪を備える自転車であって、前記回転駆動輪の左右両側に配置され、運転者の両足による踏み下げ力を交互に受ける左右のペダルと、前記左右のペダルに交互に作用する踏み下げ力に応じて、左右のペダルに各々取り付けたラックと、前記回転駆動輪両側に取り付けた一方向回転力伝達構造のピニオンとの各ギヤ結合により、前記回転駆動輪に連続的な前進回転力を作用させる直線・回転動力変換機構部と、前記左右のペダルのうち、前記一方ラックに連動する一方のペダルの踏み下げ開始位置から踏み下げ終了位置への変位時の踏み下げ力を利用して他方のペダルを対応するラックと連動させつつ踏み下げ終了位置から踏み下げ開始位置へ復帰させるペダル位置連動機構部と、を備える踏み下げ式前進走行駆動手段を有する構成により実現した。

以下、図面を参照して本発明の実施例に係る自転車について詳細に説明する。

（実施例１）
図１乃至図６を参照して本発明の実施例１に係る自転車１について説明する。

本実施例１に係る自転車１は、自転車本体２のボトムに踏み下げ式前進走行駆動手段３１を配置し、運転者の左右の***互の直動的踏み下げ力により前記自転車本体２を前進走行するようにしたことが特徴である。

前記自転車本体２の全体構成について概説すると、この自転車本体２は、トップステー５、メインステー６、ダウンステー７からなる枠組み部に対して、前記メインステー６の上部に運転者が腰かけるサドル３、サドルピラー４を取り付け、前記トップステー５、ダウンステー７の連結部の上部側にハンドルステム８を介してハンドル９を取り付け、また、前記トップステー５、ダウンステー７の連結部の下部側にフロントフォーク１０を配置し、このフロントフォーク１０の端部に設けた前輪軸及びハブ１１により前輪１２を回転可能に支持している。
なお、図中ではサスペンション機構付きのフロントフォーク１０を用いているが、サスペンション機構の有無は問わない。

前記ハンドル９から自転車本体２の所要の部位にわたって、詳細構造は省略するがブレーキユニット１３を設けている。

また、前記メインステー６の上部から後方に斜め傾斜配置にシートステー１４を設け、前記メインステー６のボトム側から後方にチェーンステー１５を設けて、これらの後端部の連結部分に後輪軸１６を配置し、この後輪軸１６により後輪１７を回転可能に支持している。

前記後輪軸１６には、同軸配置にフリーハブ１８、カセットスプロケット１９を連結している。
なお、後輪のハブ機構は、上記形態に限定されるものではなく、普通ハブとフリーホイールの組み合わせや、変速機を組み込んだハブギア等を用いたものでもよい。

そして、前記メインステー６のボトムには、本実施例の主要な構成要素である踏み下げ式前進走行駆動手段３１を配置し、この踏み下げ式前進走行駆動手段３１と前記カセットスプロケット１９との間に増減速機２０を介在させつつチェーン２１を掛け回して、踏み下げ式前進走行駆動手段３１により生成する前進回転力を前記チェーン２１を介してフリーハブ１８に伝達し、後輪１７を前進方向に回転させ、自転車本体２を前進走行させるように構成している。

次に、前記踏み下げ式前進走行駆動手段３１について、図４乃至図６をも参照して詳述する。

前記踏み下げ式前進走行駆動手段３１は、運転者の左右の足（主に踵部分）により交互に直動式に踏み下げられる左右のペダル３２ａ、３２ｂと、ペダル３２ａ、３２ｂに作用する直動式で，かつ、交互の踏み下げ力を連続的な回転力に変換する直線・回転動力変換機構部３３と、前記踏み下げ力に応じて左右のペダル３２ａ、３２ｂを交互に踏み下げ開始位置から踏み下げ終了位置へ移動させるペダル位置連動機構部３４と、を有している。

前記直線・回転動力変換機構部３３は、前記メインステー６のボトムに前記後輪軸１６と同方向に配置した軸体３５と、この軸体３５により回転可能に支持した回転駆動輪（チェーンホイール）３６と、軸体３５に対して前記回転駆動輪３６の両側に位置して同軸配置に取り付けた一方向回転力伝達構造（ラック３８ａ、３８ｂの各下降時にのみ回転力を軸体に伝達し、ラック３８ａ、３８ｂの各上昇時には空転する例えば一方向クラッチ内蔵構造）の左右のピニオン３７ａ、３７ｂと、前記回転駆動輪３６の両側において前記各ピニオン３７ａ、３７ｂに歯部を各々噛合させるとともに各々下端部に左右のペダル３２ａ、３２ｂを固着し、自転車本体２によりボトム部において前記左右のペダル３２ａ、３２ｂとともに各々垂直上下動可能に支持した左右のラック３８ａ、３８ｂと、を具備している。

そして、前記左右のペダル３２ａ、３２ｂに交互に作用する運転者の左右の足の踏み下げ力に応じて各ラック３８ａ、３８ｂを交互に下降させ、前記各ピニオン３７ａ、３７ｂと各ラック３８ａ、３８ｂとのギヤ結合により、各ピニオン３７ａ、３７ｂを回転させて、前記回転駆動輪３６に連続的な前進回転力を作用させるように構成している。

前記直線・回転動力変換機構部３３としては、図４に想像線で示すように、前記左右のピニオン３７ａ、３７ｂ、左右のラック３８ａ、３８ｂの外周領域を覆い運転者の足の防御や着衣の汚れ、傷付きを防止するためのカバー体３９を付加するようにすることもできる。

前記ペダル位置連動機構部３４は、図５、図６に拡大して示すように、前記回転駆動輪３６の下方で自転車本体２により固定支持されたＵ状管体４１と、このＵ状管体４１に貫通状態で、かつ、両側に突出する状態で挿通される可撓性・剛性を有する踏み下げ力伝達体４２と、を具備している。

なお、図５上段は左のペダル３２ａが踏み下げ開始位置に、右のペダル３２ｂが踏み下げ終了位置にある状態を示し、図５下段は左のペダル３２ａが踏み下げ終了位置に、右のペダル３２ｂが踏み下げ開始位置にある状態を各々示している。

前記踏み下げ力伝達体４２は、一端側を前記左のペダル３２ａに連結し、他端側を前記右のペダル３２ｂに連結して、前記左右のペダル３２ａ、３２ｂのうち、例えば左のラック３８ａに連動する左のペダル３２ａの踏み下げ開始位置から踏み下げ終了位置への変位時の踏み下げ力に応じてＵ状管体４１内を移動し、このとき、右のペダル３２ｂを右のラック３８ｂと連動させつつ踏み下げ終了位置から踏み下げ開始位置へ押し上げ、逆に、例えば右のラック３８ｂに連動する右のペダル３２ｂの踏み下げ開始位置から踏み下げ終了位置への変位時の踏み下げ力に応じてＵ状管体４１内を移動し、このとき、左のペダル３２ａを左のラック３８ａと連動させつつ踏み下げ終了位置から踏み下げ開始位置へ押し上げるように構成している。

前記踏み下げ力伝達体４２としては、例えば図６に示すように、Ｕ状管体４１内を滑動する例えば合成樹脂製の円形中空管４３と、この円形中空管４３の両端内部に各々装着した例えば丸棒状で剛性を有する一対の塊状体４４と、円形中空管４３内に配置され、その両端を前記一対の塊状体４４の内底部に当接させた所定の弾性力を有し、かつ、ペダル３２ａ、３２ｂに作用する踏み下げ力に耐え得る剛性を備え、更に円形中空管４３内を曲がり状態で移動し得る可撓性を有するコイルバネ４５と、前記一対の塊状体４４を内蔵した両端部を前記左右のペダル３２ａ、３２ｂに取り付けるための一対の取り付け具４６とを具備している。

前記踏み下げ力伝達体４２としては、この他、ペダル３２ａ、３２ｂに作用する踏み下げ力に耐え得る剛性を備え、更に円形中空管４３内を曲がり状態で移動し得る可撓性を有する金属棒等の棒状体を用いて構成することもできる。

次に、本実施例１に係る自転車１の作用、効果を、前記踏み下げ式前進走行駆動手段３１の動作を主にして説明する。

本実施例１に係る自転車１において、運転者が前記サドル３に腰かけ、左右の足の踵部分を左右のペダル３２ａ、３２ｂに載せる。

そして、運転者は、自己の体重を最大限に利用して左の足の踵部分にかけるようにして、例えば図５上段に示す左のペダル３２ａが踏み下げ開始位置にある状態から図５下段に示す左のペダル３２ａが踏み下げ終了位置に至るように左のペダル３２ａを踏み下げる。

このとき、左のペダル３２ａに連動する左のラック３８ａも左のピニオン３７ａを回転させつつ踏み下げ終了位置まで下降する。

これにより、前記回転駆動輪３６も左のピニオン３７ａとともに前進回転する。

また、左のペダル３２ａの踏み下げ開始位置から踏み下げ終了位置への下降に伴い、前記ペダル位置連動機構部３４における前記踏み下げ力伝達体４２は、左のペダル３２ａによる踏み下げ力に応じてＵ状管体４１内を移動し、右のペダル３２ｂを右のラック３８ｂと連動させ、また、ピニオン３７ｂを空転させつつ踏み下げ終了位置から踏み下げ開始位置へ押し上げる。この状態を図５下段に示している。

次に、運転者が、上述した場合とは逆に、自己の体重を最大限に利用して右の足の踵部分にかけるようにして、右のペダル３２ｂが踏み下げ開始位置にある状態から右のペダル３２ｂが踏み下げ終了位置に至るように右のペダル３２ｂを踏み下げる。

このとき、右のペダル３２ｂに連動する右のラック３８ｂも右のピニオン３７ｂを回転させつつ踏み下げ終了位置まで下降する。

これにより、前記回転駆動輪３６も右のピニオン３７ｂとともに前進回転する。

また、右のペダル３２ｂの踏み下げ開始位置から踏み下げ終了位置への下降に伴い、前記ペダル位置連動機構部３４における前記踏み下げ力伝達体４２は、右のペダル３２ｂによる踏み下げ力に応じてＵ状管体４１内を移動し、左のペダル３２ａを左のラック３８ａと連動させ、また、また、ピニオン３７ａを空転させつつ踏み下げ終了位置から踏み下げ開始位置へ押し上げる。

このような運転者の左右の足の踏み下げ運動を交互に繰り返すことによって、前記回転駆動輪３６には、左のピニオン３７ａ、右のピニオン３７ｂによる各前進回転力が作用することになり、この前進回転力はチェーン２１からカセットスプロケット１９及びフリーハブ１８に伝達され、後輪１７が運転者の左右の足の踏み下げ運動に応じて前進回転し所望の前進走行力を得て自転車本体２を前進走行させる。

以上説明した本実施例１に係る自転車１においては、簡略構成の踏み下げ式前進走行駆動手段３１を採用した構成の基に、運転者の左右の足の踵部分を左右のペダル３２ａ、３２ｂに載せ、その体重を最大限に利用してそのまま左右の足を介して左右のペダル３２ａ、３２ｂにかけるようにして、左右の***互の直動的な踏み下げ動作の繰り返すことにより、運転者の体重を最大限に利用して所望の前進回転力を得ることができ、大腿部の筋肉が衰えている運転者の場合においても、大腿部の筋肉疲労を少なくしつつ自転車自体の低速走行はもとより高速走行をも可能とすることができる。

この場合、従来式の自転車の場合には、運転者の体重はその６０％〜７０％程度しか有効利用できなかったが、本実施例１に係る自転車１においては、その体重の１００％を有効利用することが可能となり、大腿部の筋肉疲労を少なくしつつ所望の走行速度を得ることが可能である。

（実施例２）
図７乃至図１３を参照して本発明の実施例２に係る自転車１Ａについて説明する。

なお、本実施例２に係る自転車１Ａにおいて、実施例１に係る自転車１の場合と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。

本実施例２に係る自転車１Ａは、基本的構成は実施例１に係る自転車１の場合と略同様であるが、自転車本体２のボトムに実施例１の場合と異なる構成の踏み下げ式前進走行駆動手段５１を配置し、運転者の左右の***互の直動的踏み下げ力により前記自転車本体２を前進走行するようにしたことが特徴である。

そこで、本実施例２においては、前記踏み下げ式前進走行駆動手段５１の構成を主にして説明する。

前記踏み下げ式前進走行駆動手段５１は、運転者の左右の足（主に踵部分）により交互に直動式に踏み下げられる左右のペダル３２ａ、３２ｂと、

前記ペダル３２ａ、３２ｂに作用する直動式で、かつ、交互の踏み下げ力を連続的な回転力に変換する直線・回転動力変換機構部５２と、

前記踏み下げ力に応じて左右のペダル３２ａ、３２ｂを交互に踏み下げ開始位置から踏み下げ終了位置へ移動させるペダル位置連動機構部５３と、

前記直線・回転動力変換機構部５２における自転車本体２の前方側を占める外周領域を覆うとともに、自転車本体２により固定支持された図９乃至図１１に示すようなカバー体５４と、を有している。

なお、図７、図８においてはカバー体５４の図示を省略している。

また、本実施例２に係る自転車１Ａは、チェーンカバー９１を備えることから、図７、図８においてチェーンカバー９１により覆われる要素は図示省略する。

前記直線・回転動力変換機構部５２は、自転車本体２の前記回転駆動輪３６と同様な回転駆動輪７１の両側にこの回転駆動輪７１の軸体７２と同軸配置に取り付けた一方向回転力伝達構造（ラック５６ａ、５６ｂの各下降時にのみ回転力を軸体６２に伝達し、後述するラック５６ａ、５６ｂの各上昇時には空転する例えば一方向クラッチ内蔵構造）の左右のピニオン５５ａ、５５ｂと、前記回転駆動輪両側において前記各ピニオンに各々噛合させるとともに自転車本体により前記左右のペダル３２ａ、３２ｂとともに自転車本体のメインステー６に沿う斜め方向に上下動可能に支持した左右のラック５６ａ、５６ｂと、を具備し、前記左右のペダル３２ａ、３２ｂに交互に作用する踏み下げ力に応じて左右のラック５６ａ、５６ｂを交互に下降させ、各ピニオン５５ａ、５５ｂと各ラック５６ａ、５６ｂとのギヤ結合により各ピニオン５５ａ、５５ｂを回転させ、前記回転駆動輪７１に連続的な前進回転力を作用させるように構成している。

前記ペダル３２ａ、３２ｂは、各々取り付け具５８により左右のラック５６ａ、５６ｂの下端部に固着している。

前記カバー体５４は、図９乃至図１１に示すように、例えば合成樹脂板製で、自転車本体２の前方側を占め前記左右のラック５６ａ、５６ｂの前方領域を覆う前方板５９と、この前方板５９の両側部に一体形成した左右の側方板６０ａ、６０ｂとを具備している。

前記前方板５９にはその中央部に、前記トップステー５、メインステー６に接触しないように形成した下向きＵ状の凹部５９ａを設けている。

また、左右の側方板６０ａ、６０ｂは、前方板５９の両側部から自転車本体２の後方に向けて屈曲形成され、これら左右の側方板６０ａ、６０ｂにより前記左右のピニオン５５ａ、５５ｂの側方領域を覆うように構成している。

これにより、前記左右のピニオン５５ａ、５５ｂ、左右のラック５６ａ、５６ｂの外周領域を覆い運転者の足の防御や着衣の汚れ、傷付きを防止するようにしている。

また、前記カバー体５４の前方板５９の内面には、前記左右のラック５６ａ、５６ｂに対応する配置でラック移動補助体６１ａ、６１ｂを各々固定ねじ６２を用いて固着している。

前記ラック移動補助体６１ａ、６１ｂは、前記左右のラック５６ａ、５６ｂ側が開口した断面コ状で直方体状の左右の基体６３ａ、６３ｂを各々固定ねじ６２を用いて前記カバー体５４の前方板５９の内面に取り付けるとともに、各基体６３ａ、６３ｂの開口部分に各々多数のローラ６４を回転可能に列設し、これら各ローラ６４を前記左右のラック５６ａ、５６ｂの背面側（歯を設けていない面）に摺接するように配置して、前記左右のラック５６ａ、５６ｂの下降、上昇動作の円滑化を図るようにしている。

前記回転駆動輪７１の軸体７２について図１２を参照して説明する。

前記軸体７２は、回転駆動輪７１の中心部に配置する軸本体７３と、軸本体７３に設けた角筒状突部７３ａに嵌着する角穴７４ａ及びピニオン５５ａ又はピニオン５５ｂを取りけるラッチ用突部７４ｂを有する左右一対の連結体７４、７４とを具備している。

次に、前記ペダル位置連動機構部５３について、図９乃至図１１、図１３を参照して説明する。

前記ペダル位置連動機構部５３は、前記回転駆動輪７１の上方で自転車本体２により左右のラック５６ａ、５６ｂと同方向に固定支持された逆Ｕ状管体（下向きＵ状管体）８１と、この逆Ｕ状管体８１に貫通状態で、かつ、両側に突出する状態で挿通されるとともに、一端側を端部連結体８３を介して前記左のラック５６ａの上端に連結し、他端側を端部連結体８３を介して前記右のラック５６ｂの上端に連結して、前記左のラック５６ａに連動する左のペダル３２ａの踏み下げ開始位置から踏み下げ終了位置への変位時の踏み下げ力に応じた右のラック５６ｂの移動とともに逆Ｕ状管体８１内を摺動し、右のペダル３２ｂを対応する右のラック５６ｂと連動させつつ踏み下げ終了位置から踏み下げ開始位置へ引き上げる踏み下げ力摺動伝達体８２と、を具備している。

前記踏み下げ力摺動伝達体８２は、例えば金属製、合成樹脂製、布製等のロープ状体（ワイヤーローブ、合成樹脂製ロープ、布製ロープ等）により構成している。

なお、図９乃至図１１において、８４は前記逆Ｕ状管体８１の開口部に配置した端部受環である。

前記逆Ｕ状管体８１は、更に、前記踏み下げ力摺動伝達体の摺動領域に臨ませて列設したローラ群８６からなる摺動摩擦低減機構部８５を備えている。

すなわち、前記逆Ｕ状管体８１における逆Ｕ状湾曲部における下側の肉厚部は一定範囲にわたって逆Ｕ状を呈するように切欠され、この切欠部分に図９乃至図１１、図１３に示すように、一対の逆Ｕ状ローラ取り付け板８７を平行配置に取り付けている。

そして、一対の逆Ｕ状ローラ取り付け板８７間に、多数のローラ８６ａを、一定間隔をもって、かつ、平行配置で全体として逆Ｕ状配列となるように各々回転可能に軸支している。

このような摺動摩擦低減機構部８５の構成により、左右のペダル３２ａ、３２ｂの交互の踏み下げ動作に応じて前記踏み下げ力摺動伝達体８２が逆Ｕ状管体８１内を往復して摺動するとき、前記踏み下げ力摺動伝達体８２の外周部が多数のローラ８６ａの外周に接触することになり、踏み下げ力摺動伝達体８２が逆Ｕ状管体８１内を直接摺動する場合に比べ、踏み下げ力摺動伝達体８２の摺動摩擦力が低減し、左右のペダル３２ａ、３２ｂの交互の踏み下げ操作の円滑化を図ることができる。

前記摺動摩擦低減機構部８５としては、多数のローラ８６ａを用いて構成する場合の他、多数のベアリングを逆Ｕ状配置を呈するように列設した構成を採用してもよい。

次に、本実施例２に係る自転車１Ａの作用、効果を、前記踏み下げ式前進走行駆動手段５１の動作を主にして説明する。

本実施例２に係る自転車１Ａにおいて、運転者が前記サドル３に腰かけ、左右の足の踵部分を左右のペダル３２ａ、３２ｂに載せる。

そして、運転者は、自己の体重を最大限に利用して左の足の踵部分にかけるようにして、左のペダル３２ａが踏み下げ開始位置にある状態から、左のペダル３２ａが踏み下げ終了位置に至るように左のペダル３２ａを踏み下げる。

このとき、左のペダル３２ａに連動する左のラック５６ａも左のピニオン５５ａを回転させつつ踏み下げ終了位置まで下降する。

これにより、左のピニオン５５ａが回転し前記回転駆動輪７１も左のピニオン５５ａとともに前進回転する。

また、左のペダル３２ａの踏み下げ開始位置から踏み下げ終了位置への下降に伴い、前記ペダル位置連動機構部５３における踏み下げ力摺動伝達体８２は、逆Ｕ状管体８１内を摺動し、右のペダル３２ｂを対応する右のラック５６ｂと連動させ、また、右のピニオン５５ｂを空転させつつ踏み下げ終了位置から踏み下げ開始位置へ引き上げる。

この場合、摺動摩擦低減機構部８５における前記踏み下げ力摺動伝達体８２が逆Ｕ状管体８１内を摺動するとき、前記踏み下げ力摺動伝達体８２の外周部が多数のローラ８６ａの外周に接触するので摺動摩擦力が低減し、左のペダル３２ａの踏み下げ操作の円滑化を図ることができる。

また、前記ラック移動補助体６１ａ、６１ｂより、前記左のラック５６ａの下降動作、右のラック５６ｂの上昇動作の円滑化を図ることもできる。

これにより、右のピニオン５５ｂが回転し前記回転駆動輪７１も右のピニオン５５ｂとともに前進回転する。

また、右のペダル３２ｂの踏み下げ開始位置から踏み下げ終了位置への下降に伴い、前記ペダル位置連動機構部５３における踏み下げ力摺動伝達体８２は、逆Ｕ状管体８１内を摺動し、左のペダル３２ａを対応する左のラック５６ａと連動させ、また、左のピニオン５５ａを空転させつつ踏み下げ終了位置から踏み下げ開始位置へ引き上げる。

この場合、摺動摩擦低減機構部８５における前記踏み下げ力摺動伝達体８２が逆Ｕ状管体８１内を摺動するとき、前記踏み下げ力摺動伝達体８２の外周部が多数のローラ８６ａの外周に接触するので摺動摩擦力が低減し、右のペダル３２ｂの踏み下げ操作の円滑化を図ることができる。

また、前記ラック移動補助体６１ａ、６１ｂより、前記右のラック５６ｂの下降動作、左のラック５６ａの上昇動作の円滑化を図ることもできる。

このような運転者の左右の足の踏み下げ運動を交互に繰り返すことによって、前記回転駆動輪７１には、左のピニオン５５ａ、右のピニオン５５ｂによる各前進回転力が作用することになり、この前進回転力はチェーン２１から後輪のフリーホイール９２に伝達され、後輪１７が運転者の左右の足の踏み下げ運動に応じて前進回転し所望の前進走行力を得て自転車本体２を前進走行させる。

以上説明した本実施例２に係る自転車１Ａにおいては、簡略構成の踏み下げ式前進走行駆動手段５１を採用した構成の基に、運転者の左右の足の踵部分を左右のペダル３２ａ、３２ｂに載せ、その体重を最大限に利用してそのまま左右の足を介して左右のペダル３２ａ、３２ｂにかけるようにして、左右の***互の直動的な踏み下げ動作の繰り返すことにより、実施例１の場合と同様、運転者の体重を最大限に利用して所望の前進回転力を得ることができ、大腿部の筋肉が衰えている運転者の場合においても、大腿部の筋肉疲労を少なくしつつ自転車自体の低速走行はもとより高速走行をも可能とすることができる。

本実施例２に係る自転車１Ａにおいても、運転者がその体重の１００％を有効利用することが可能となり、大腿部の筋肉疲労を少なくしつつ所望の走行速度を得ることが可能であることは実施例１の場合と同様である。

本発明の自転車における踏み下げ式前進走行駆動手段の構成は、スポーツジム等における足筋肉鍛練用自転車用、側部にサイドカーを連結したサイドカー方式自転車用、レジャー用自転車用、リハビリ用自転車用等として広範に適用可能である。

１自転車
１Ａ自転車
２自転車本体
３サドル
４サドルピラー
５トップステー
６メインステー
７ダウンステー
８ハンドルステム
９ハンドル
１０フロントフォーク
１１ハブ
１２前輪
１３ブレーキユニット
１４シートステー
１５チェーンステー
１６後輪軸
１７後輪
１８フリーハブ
１９カセットスプロケット
２０増減速機
２１チェーン
３１踏み下げ式前進走行駆動手段
３２ａペダル
３２ｂペダル
３３直線・回転動力変換機構部
３４ペダル位置連動機構部
３５軸体
３６回転駆動輪
３７ａピニオン
３７ｂピニオン
３８ａラック
３８ｂラック
３９カバー体
４１Ｕ状管体
４２踏み下げ力伝達体
４３円形中空管
４４塊状体
４５コイルバネ
４６取り付け具
５１踏み下げ式前進走行駆動手段
５２直線・回転動力変換機構部
５３ペダル位置連動機構部
５４カバー体
５５ａピニオン
５５ｂピニオン
５６ａラック
５６ｂラック
５８取り付け具
５９前方板
５９ａ凹部
６０ａ側方板
６０ｂ側方板
６１ａラック移動補助体
６１ｂラック移動補助体
６２固定ねじ
６２軸体
６３ａ基体
６３ｂ基体
６４ローラ
７１回転駆動輪
７２軸体
７３軸本体
７３ａ角筒状突部
７４連結体
７４ａ角穴
７４ｂラッチ用突部
８１逆Ｕ状管体
８２踏み下げ力摺動伝達体
８３端部連結体
８４端部受環
８５摺動摩擦低減機構部
８６ローラ群
８６ａローラ
８７ローラ取り付け板
９１チェーンカバー
９２フリーホイール

Claims

自転車本体と、自転車本体のサドルの下方に配置され、自転車本体の車輪にチェーンを介して前進回転力を伝達する回転駆動輪を備える自転車であって、
前記回転駆動輪の左右両側に配置され、運転者の両足による踏み下げ力を交互に受ける左右のペダルと、
前記左右のペダルに交互に作用する踏み下げ力に応じて連続的な前進回転力を回転駆動輪に作用させる直線・回転動力変換機構部と、
前記左右のペダルのうち、一方のペダルの踏み下げ開始位置から踏み下げ終了位置への変位時の踏み下げ力を利用して他方のペダルを踏み下げ終了位置から踏み下げ開始位置へ復帰させるペダル位置連動機構部と、
を備える踏み下げ式前進走行駆動手段を有することを特徴とする自転車。
自転車本体と、自転車本体のサドルの下方に配置され、自転車本体の車輪にチェーンを介して前進回転力を伝達する回転駆動輪を備える自転車であって、
前記回転駆動輪の左右両側に配置され、運転者の両足による踏み下げ力を交互に受ける左右のペダルと、
前記左右のペダルに交互に作用する踏み下げ力に応じて、左右のペダルに各々取り付けたラックと、前記回転駆動輪両側に取り付けた一方向回転力伝達構造のピニオンとの各ギヤ結合により、前記回転駆動輪に連続的な前進回転力を作用させる直線・回転動力変換機構部と、
前記左右のペダルのうち、前記一方ラックに連動する一方のペダルの踏み下げ開始位置から踏み下げ終了位置への変位時の踏み下げ力を利用して他方のペダルを対応するラックと連動させつつ踏み下げ終了位置から踏み下げ開始位置へ復帰させるペダル位置連動機構部と、
を備える踏み下げ式前進走行駆動手段を有することを特徴とする自転車。
自転車本体と、自転車本体のサドルの下方に配置され、自転車本体の車輪にチェーンを介して前進回転力を伝達する回転駆動輪を備える自転車であって、
前記回転駆動輪の左右両側に配置され、運転者の両足による踏み下げ力を交互に受ける左右のペダルと、
前記回転駆動輪両側にこの回転駆動輪の軸体と同軸配置に取り付けた一方向回転力伝達構造の左右のピニオンと、前記回転駆動輪両側において前記各ピニオンに各々噛合させるとともに自転車本体により前記左右のペダルとともに各々垂直上下動可能に支持した左右のラックと、を具備し、前記左右のペダルに交互に作用する踏み下げ力に応じて各ピニオンと各ラックとのギヤ結合により、前記回転駆動輪に連続的な前進回転力を作用させる直線・回転動力変換機構部と、
前記回転駆動輪の下方で自転車本体により固定支持されたＵ状管体と、このＵ状管体に貫通状態で、かつ、両側に突出する状態で挿通されるとともに、一端側を前記左のペダルに連結し、他端側を前記右のペダルに連結して、前記左右のペダルのうち、前記一方のラックに連動する一方のペダルの踏み下げ開始位置から踏み下げ終了位置への変位時の踏み下げ力に応じてＵ状管体内を移動し、他方のペダルを対応するラックと連動させつつ踏み下げ終了位置から踏み下げ開始位置へ押し上げる可撓性・剛性を有する踏み下げ力伝達体と、を具備するペダル位置連動機構部と、
を備える踏み下げ式前進走行駆動手段を有することを特徴とする自転車。
前記踏み下げ力伝達体は、Ｕ状管体に挿通されたコイルばね又は可撓性・剛性を有する棒状体等からなることを特徴とする請求項３記載の自転車。
前記直線・回転動力変換機構部を構成するラック、ピニオンの外周領域を覆うカバー体を備えることを特徴とする請求項３又は４記載の自転車。
自転車本体と、自転車本体のサドルの下方に配置され、自転車本体の車輪にチェーンを介して前進回転力を伝達する回転駆動輪を備える自転車であって、
前記回転駆動輪の左右両側に配置され、運転者の両足による踏み下げ力を交互に受ける左右のペダルと、
前記回転駆動輪両側にこの回転駆動輪の軸体と同軸配置に取り付けた一方向回転力伝達構造の左右のピニオンと、前記回転駆動輪両側において前記各ピニオンに各々噛合させるとともに自転車本体により前記左右のペダルを各々連結するとともに自転車本体のメインステーに沿う斜め方向に上下動可能に支持した左右のラックと、を具備し、前記左右のペダルに交互に作用する踏み下げ力に応じて各ピニオンと各ラックとのギヤ結合により、前記回転駆動輪に連続的な前進回転力を作用させる直線・回転動力変換機構部と、
前記回転駆動輪の上方で自転車本体により左右のラックと同方向に固定支持された逆Ｕ状管体と、この逆Ｕ状管体に貫通状態で、かつ、両側に突出する状態で挿通されるとともに、一端側を前記一方のラックの上端に連結し、他端側を前記他方のラック上端に連結して、前記一方のラックに連動する一方のペダルの踏み下げ開始位置から踏み下げ終了位置への変位時の踏み下げ力に応じた一方のラックの移動とともに逆Ｕ状管体内を摺動し、他方のペダルを対応するラックと連動させつつ踏み下げ終了位置から踏み下げ開始位置へ引き上げる踏み下げ力摺動伝達体と、を具備するペダル位置連動機構部と、
を備える踏み下げ式前進走行駆動手段を有することを特徴とする自転車。
前記踏み下げ力摺動伝達体は、金属製又は合成樹脂製のロープ状体により形成していることを特徴とする請求項６記載の自転車。
前記逆Ｕ状管体における前記踏み下げ力摺動伝達体の摺動領域に臨ませて列設したローラ群又はベアリング群等からなる摺動摩擦低減機構部を設けていることを特徴とする請求項６又は７記載の自転車。
前記直線・回転動力変換機構部を構成するラック、ピニオンの外周領域を覆うカバー体を備えることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の自転車。