【０００１】
【考案の属する技術分野】
この考案は自転車の車輪に搭乗者の足漕ぎ運動による動力を導入する機構に 関する。
【０００２】
【従来の技術】
自転車においては、車輪にチェーンを介して動力を伝達するスプロケットホイールと一体的に回転するクランクをペダルを介して足で踏んで回転させることにより、搭乗者の人力による動力を導入していた。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】
前記の従来技術においては、搭乗者は足先をクランクのペダルの回転軌跡に沿って常に円運動することにより自転車に動力を導入するものであるが、次の問題点があった。
（１）クランクの回転中搭乗者からの動力を導入できるのは４分の１回転部分であり、残りの４分の３回転部分は上記の４分の１回転部分にクランクの位置を戻すためにのみ機能する無駄な部分であった。
（２）足先を円運動することは人間が元来行っていた運動とは異なる不自然な運動であり、前記の無駄な回転のためにこのような不自然な運動を行うことは不合理であり、更に乗車中の姿勢も一定しなかった。
（３）足先を円運動させる関係上、クランクのストロークを長くすると円運動に支障を来すのでクランクのストロークは限られた長さにならざるを得ず、駆動力を得たい場合には車輪に対するギアの変速比を大きくしてより早い速度でクランクを回転させるしか方法がなく、人間工学上不自然であり、長距離走行や登坂路での体力消耗も甚だしかった。
（４）クランクと回転板とは同体に回転するように回転軸に固定されるが、回転時にこの部分に集中して力が加わる関係上、強固に構成しなくてはならず、軽量な素材を使用し難く、コストや重量の軽減の妨げとなった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この考案は以上の従来技術の問題点に鑑みて創作されたものであり、人間工学的に自然な運動により自転車に動力を導入でき、しかも部材に過大な荷重が加わらない次の２種の動力導入機構を提供することを目的とする。
【０００５】
即ち、この考案の第１の動力導入機構は車輪に動力を伝達する回転体を車体の左右に振り分けて一対設けると共に、各回転体の偏心位置に複数個設けた動力導入部に対し一方向に対してのみ係合することにより各回転体に動力を導入するクランクを設け、これらのクランクは互いに逆方向に揺動するよう連動されると共に、一端に搭乗者が踏み下ろすためのペダルが設けられる自転車の動力導入機構において、回転板に対してクランクを遊転自在に同軸に配すると共に、回転体の偏心位置には表面を斜面に構成した楔状の動力導入部を斜面下降端を支点として突出方向に付勢した状態で回転板の板面方向に対して起伏自在に複数個配し、クランクの一方向への揺動時にクランクの偏心位置に配した複数個の係合爪の側端部が突出した各動力導入部の一端に係合すると共に、他方向への揺動時には係合爪の裏面が動力導入部の斜面を没入方向に押圧しながら摺動するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
又、第２の動力導入機構は車輪に動力を伝達する回転体を車体の左右に振り分けて一対設けると共に、各回転体の偏心位置に複数個設けた動力導入部に対し一方向に対してのみ係合することにより各回転体に動力を導入するクランクを設け、これらのクランクは互いに逆方向に揺動するよう連動されると共に、一端に搭乗者が踏み下ろすためのペダルが設けられる自転車の動力導入機構において、回転板に対してクランクを遊転自在に同軸に配すると共に、クランクの偏心位置には突出方向に付勢した状態で係合爪をクランクの直径方向に対し進退自在に複数個配し、クランクの一方向への揺動時に各係合爪の側端部が回転体の偏心位置に配した側面を斜面に構成した楔状の複数個の動力導入部の一端に係合すると共に、他方向への揺動時には係合爪の一端が後退方向に押圧されながら動力導入部の斜面上を摺動するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
【考案の実施の形態】
以下、この考案の具体的実施例を添付図面に基づいて説明する。図１乃至図５はこの考案の第１の動力導入機構の一例を示す図であり、図中符号Ｓはこの考案の動力導入機構が実施される自転車のフレームを指す。図中符号１、１はクランクと一体に回転する従来のスプロケットホイールに代えて設けられるこの考案の動力導入機構の回転体である。この回転体１、１は従来のスプロケットホイールと異なり、フレームＳの左右に一対配され、これらはフレームの左右に突出される固定軸Ｓ１に対してベアリング７を介して遊転自在に軸承される。尚、この実施例においては回転体１、１の外周にスプロケット２、２を設け、各スプロケットと後輪（図示せず）に設けた一対のフリーホイールのスプロケット（図示せず）間に一対のチェーン（図示せず）を掛け渡すことにより、車輪への動力伝達手段としている。
【０００８】
図中符号１０、１０は搭乗者が踏み込むことにより前記の回転体１に動力を導入するためのクランクであり、一端にペダル１２、１２が設けられる。これらのクランク１０、１０は一対の回転板１、１の外側にそれぞれ一つづつ配されるものであり、回転板１、１を貫挿した前記の固定軸Ｓ１に対してベアリング１３を介して遊転自在に軸承される。
【０００９】
前記のクランク１０、１０は、互いに逆方向に揺動するよう連動されるものであり、この実施例においてはフレームＳに設けられる支持部材２０に遊転自在に軸承したプーリ２１、２１を一対のクランクの上部に配すると共に、これらのプーリを経由して各クランク同士をワイヤー２２で連結している。ここでは、クランク１０、１０の揺動が車体の垂直方向に対し３５度から１２５度の範囲内で規制されるよう、クランクの１２５度以下への下降を禁止する一対のストッパー３０、３０をフレームＳより垂設すると共に、一方のクランクが１２５度位置に下降した際に他方のクランクは３５度位置に上昇するようにワイヤー２２の長さを設定している。尚、ワイヤー２３に長さ調節機構を設けることにより、搭乗者において揺動範囲を調整できるようにしてもよい。又、図示の関係上、図面ではプーリ２１、２１の間隔はワイヤー２２が固定されるペダル１２、１２の間隔より狭いが、ペダルが内側に引き寄せられることを防止するために両者の間隔は等しい方が望ましい。
【００１０】
図中符号３はこのクランクから動力を導入するために回転板１、１表面の偏心位置に複数個設けられる動力導入部である。この実施例においては表面を斜面４に構成した楔状となるように板バネを折り曲げる共に、斜面下降端を回転板１表面に固定し、他端５を回転板の貫通穴に貫挿することにより動力導入部３を構成し、この動力導入部を斜面下降端を支点として突出方向に付勢した状態で回転板の板面方向に対して起伏自在としている（図３及び５参照）。この実施例においては動力導入部３は回転板１の仮想円上に９０度置きに４個配設されるものであり、一方、クランク１０は中心からペダル側の腕部１０Ａも含めて４本の腕部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄが９０度置きに配設され、各腕部の裏面にして回転板の動力導入部３に対応する位置には側端部が動力導入部３の一端５に当接するように係合爪１１が突設される。
【００１１】
以上の構成よりなる自転車の動力導入機構においては、搭乗者が一方のクランク１０のペダル１２を踏み下ろすことにより、ペダル裏面の係合爪１１の側端部が回転板１の表面から突出した動力導入部３の一端５に当接・係合して回転板に回転を与える。この際、他方のクランク１０は前記の踏み下ろされるクランクにより上昇方向に連動されるが、この場合は裏面の係合爪１１の裏面が他方の回転板１の動力導入部３の斜面４を没入方向に押圧しながら摺動するので、クランクの揺動に対し回転板はフリー状態を保つことができる。
【００１２】
図６乃至図７はこの考案の第２の動力導入機構の実施例を示す図である。この実施例においては回転板１の動力導入部とそれに対応するクランク１０の係合爪の構成が前記の第１の動力導入機構と異なる。即ち、ここでは回転板１の表面に環状の突起４１を突設すると共にその内周に側面を斜面４４に構成した楔状の動力導入部４３を９０度置きに４個配設し、クランク１０の各腕部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの裏面にして回転板の動力導入部４３に対応する位置には側端部が動力導入部の一端４５に当接するように係合爪５１を突設し、これらの係合爪はバネ５２により突出方向に付勢した状態でクランクの直径方向に対し進退自在としている。その結果、この実施例においては、クランク１０のペダル１２を踏み下ろすことにより、ペダル裏面の係合爪５１の側端部が回転板１の環状の突起４１の内周から突出した動力導入部４３の一端４５に当接・係合して回転板に回転を与え、その際に他方のクランク１０は裏面の係合爪５１の一端が後退方向に押圧されながら動力導入部の斜面上４４を摺動するので、クランクの揺動に対し回転板はフリー状態を保つことができる。
【００１３】
図８はこの考案の第１及び第２の動力導入機構の異なる実施例を示す図である。この実施例においては一対のクランク１０、１０の連動手段が前記の実施例と異なる。即ち、ここでは各クランク１０に回転軸６０を設けると共にその先端に傘歯車６１を設け、対向する各クランクの傘歯車６１、６１同士に傘歯車６２を噛合させることによりクランクを互いに逆方向に揺動するように連動させる手段としている。
【００１４】
【考案の効果】
以上の構成よりなるこの考案においては、人間にとって不自然な運動である足先の円運動でなく、自然な上下運動により動力を導入できるので疲労が少なく、乗車中の姿勢も一定に保つことが可能となり、足先を円運動させないので、クランクのストロークを長くすることができ、車輪に対するギアの変速比を大きくしなくても強い駆動力を得ることが可能となり、クランクをゆっくりと踏み下ろしながら登坂路を楽々と登ることが可能となり、登坂路や長距離走行での体力消耗が軽減される自転車において、次の特有の効果を奏する。
【００１５】
即ち、この考案においてはクランクと回転板とは同体に回転するように回転軸に固定される必要がなく、動力は回転板の偏心位置に配される複数個の動力導入部と係合爪の係合により導入されるので一点に荷重が集中することが防止され、回転板やクランクをそれほど強固に構成しなくても強度上支障を生じることがなく、プラスチックや軽金属を採用した低コスト、軽量の自転車を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この考案の第１の自転車の動力導入機構及びそれを実施した自転車の要部の斜視図。
【図２】同上、一部切り欠き正面図。
【図３】この考案の自転車の動力導入機構の回転板の表面図。
【図４】同上、クランクの裏面図。
【図５】同上、動力導入部の要部の断面図。
【図６】この考案の第２の自転車の動力導入機構の実施例の回転板の表面図。
【図７】同上、クランクの裏面図。
【図８】この考案の自転車の動力導入機構の異なる実施例のクランクの連動機構の要部の側面図。
【符号の説明】
Ｓ （自転車の）フレーム
１ 回転板
３ 動力導入部
１０ クランク
１２ ペダル
１１ 係合爪
２１ プーリ
２２ ワイヤー[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a mechanism for introducing power to a bicycle wheel by a passenger's pedaling motion.
[0002]
[Prior art]
In bicycles, human-powered occupants have been introduced by rotating a crank that rotates integrally with a sprocket wheel that transmits power to a wheel through a chain through a pedal.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art described above, the occupant always introduces power to the bicycle by making a circular motion of the toes along the rotational trajectory of the pedal of the crank, but has the following problems.
(1) During rotation of the crank, the power from the occupant can be introduced into the quarter rotation part, and the remaining three quarter rotation part returns the crank position to the above quarter rotation part. It was a useless part that only worked.
(2) Circular motion of the toes is an unnatural motion different from the motion originally performed by humans, and it is irrational to perform such an unnatural motion due to the useless rotation described above. In addition, the posture while riding was not constant.
(3) Due to the circular motion of the toes, if the stroke of the crank is increased, the circular motion will be hindered. Therefore, the stroke of the crank must be limited to a limited length. There was no other way but to increase the gear ratio of the wheels to rotate the crank at a higher speed, which was ergonomically unnatural, and the physical strength on long-distance running and uphill roads was severe.
(4) The crank and the rotating plate are fixed to the rotating shaft so that they rotate in the same body. However, since the force is concentrated on this part during rotation, it must be made firmly, and it is a lightweight material. It was difficult to use, which hindered cost and weight reduction.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
This invention was created in view of the above-mentioned problems of the prior art, and can introduce power to a bicycle by natural ergonomic exercise, and furthermore, the following two types of power that do not apply excessive load to members. The purpose is to provide an introduction mechanism.
[0005]
That is, the first power introduction mechanism of the present invention distributes a pair of rotating bodies for transmitting power to the wheels to the left and right sides of the vehicle body and provides a pair of rotating bodies that are provided at eccentric positions of each rotating body in one direction. Cranks that introduce power to each rotating body by engaging only with each other are provided, and these cranks are interlocked so as to swing in opposite directions, and at one end, a pedal for a passenger to step down is provided. In the power introduction mechanism of a bicycle, the crank is freely coaxially arranged with respect to the rotating plate, and a wedge-shaped power introduction part with a sloped surface is projected at the eccentric position of the rotating body with the slope descending end as a fulcrum. Side ends of a plurality of engaging claws arranged in such a manner as to be raised and lowered with respect to the plate surface direction of the rotating plate in a state of being biased in the direction, and arranged at an eccentric position of the crank when swinging in one direction of the crank. Protruding power guide Together to engage the end parts, at the time of swinging in the other direction, characterized in that the rear surface of the engaging claw is adapted to slide while pressing the slope of the power introduction portion immersive direction.
[0006]
In addition, the second power introduction mechanism is provided with a pair of rotating bodies for transmitting power to the wheels on the left and right sides of the vehicle body, and a plurality of rotating bodies provided at eccentric positions of each rotating body in only one direction. A crank for introducing power to each rotating body by engagement is provided, and the cranks are interlocked so as to swing in opposite directions to each other, and a pedal power is provided at one end for a rider to step down. In the introduction mechanism, the crank is freely rotatably arranged coaxially with respect to the rotating plate, and a plurality of engaging claws are provided at the eccentric position of the crank so as to be able to advance and retreat in the diametric direction of the crank while being biased in the protruding direction. When the crank is swung in one direction, the side end of each engaging claw is engaged with one end of a plurality of wedge-shaped power introducing portions having inclined side surfaces arranged at eccentric positions of the rotating body. When swinging in the other direction Wherein the one end of the engaging claw is adapted to slide on the slope of the power introduction portion while being pressed in the backward direction.
[0007]
[Embodiment of the invention]
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIGS. 1 to 5 are views showing an example of a first power introduction mechanism of the present invention. In the drawings, reference symbol S indicates a bicycle frame on which the power introduction mechanism of the present invention is implemented. Numerals 1 and 1 in the drawing denote rotating bodies of the power introduction mechanism of the present invention provided in place of the conventional sprocket wheel that rotates integrally with the crank. Unlike the conventional sprocket wheels, the rotating bodies 1 and 1 are arranged in a pair on the left and right sides of a frame S, and these are rotatably supported via bearings 7 on a fixed shaft S1 protruding on the left and right sides of the frame. . In this embodiment, sprockets 2 and 2 are provided on the outer circumference of the rotating bodies 1 and 1, and a pair of freewheel sprockets (not shown) provided on each sprocket and a rear wheel (not shown). A chain (not shown) is used as a means for transmitting power to wheels.
[0008]
Reference numerals 10 and 10 in the figure denote cranks for introducing power to the rotating body 1 when a passenger steps on the pedals, and pedals 12 and 12 are provided at one end. These cranks 10 and 10 are arranged one by one on the outside of the pair of rotating plates 1 and 1, respectively, via the bearings 13 with respect to the fixed shaft S <b> 1 through which the rotating plates 1 and 1 are inserted. It is freely rotatable.
[0009]
The cranks 10 and 10 are interlocked so as to swing in directions opposite to each other. In this embodiment, a pair of pulleys 21 and 21 rotatably supported on a support member 20 provided on a frame S are paired. Arranged above the cranks, the respective cranks are connected by wires 22 via these pulleys. Here, a pair of stoppers 30, 30 for inhibiting the crank from descending to 125 degrees or less is mounted on the frame so that the swing of the cranks 10, 10 is restricted within a range of 35 degrees to 125 degrees with respect to the vertical direction of the vehicle body. The length of the wire 22 is set so that the wire 22 is suspended from S and that one of the cranks rises to the 35-degree position when one of the cranks falls to the 125-degree position. The swing range may be adjusted by the occupant by providing the wire 23 with a length adjusting mechanism. Also, in the drawing, the interval between the pulleys 21 and 21 is smaller than the interval between the pedals 12 and 12 to which the wire 22 is fixed in the drawing, but the interval between the two is equal to prevent the pedal from being pulled inward. Is desirable.
[0010]
In the figure, reference numeral 3 denotes a plurality of power introducing portions provided at eccentric positions on the surfaces of the rotating plates 1 and 1 for introducing power from the crank. In this embodiment, the leaf spring is bent so as to form a wedge having the surface formed on the inclined surface 4, the lower end of the inclined surface is fixed to the surface of the rotating plate 1, and the other end 5 is inserted through a through hole of the rotating plate. The power introduction unit 3 is constituted, and the power introduction unit 3 can be raised and lowered with respect to the plate surface direction of the rotating plate in a state where the power introduction unit is urged in the protruding direction with the slope lower end as a fulcrum (see FIGS. 3 and 5). In this embodiment, four power introduction parts 3 are arranged at 90 ° intervals on an imaginary circle of the rotary plate 1, while four cranks 10 including the arm 10A on the pedal side from the center are provided. The arms 10A, 10B, 10C, and 10D are disposed at 90-degree intervals, and a side end of one end 5 of the power introduction unit 3 is located at a position corresponding to the power introduction unit 3 of the rotating plate on the back surface of each arm. An engaging claw 11 is provided so as to abut against the contact.
[0011]
In the bicycle power introduction mechanism having the above-described configuration, when the rider steps down the pedal 12 of one of the cranks 10, the side end of the engaging claw 11 on the rear surface of the pedal protrudes from the surface of the rotary plate 1. The rotating plate is rotated by abutting and engaging with one end 5 of the introduction portion 3. At this time, the other crank 10 is linked in the ascending direction by the above-described stepped-down crank. In this case, the back surface of the engaging claw 11 on the back surface sinks into the slope 4 of the power introduction unit 3 of the other rotating plate 1. Since the sliding plate is slid while being pressed in the direction, the rotating plate can be kept free from swinging of the crank.
[0012]
6 and 7 are views showing an embodiment of the second power introduction mechanism of the present invention. In this embodiment, the structure of the power introduction part of the rotary plate 1 and the corresponding engagement claw of the crank 10 is different from that of the first power introduction mechanism. That is, here, four annular wedge-shaped power introduction parts 43 each having a slope 44 formed on the inner periphery thereof are provided on the surface of the rotating plate 1 with four annular projections 41 protruding therefrom. Engaging claws 51 are provided at the positions corresponding to the power introduction portions 43 of the rotary plate on the rear surfaces of the arms 10A, 10B, 10C, and 10D so that the side ends abut against one end 45 of the power introduction portions. These engaging claws are movable in the diametrical direction of the crank while being biased in the projecting direction by the spring 52. As a result, in this embodiment, when the pedal 12 of the crank 10 is stepped down, the side end of the engaging claw 51 on the back surface of the pedal 10 is protruded from the inner periphery of the annular projection 41 of the rotary plate 1. The other crank 10 slides on the inclined surface 44 of the power introduction part while one end of the engaging claw 51 on the back surface is pressed in the retreating direction. As a result, the rotating plate can be kept free from swinging of the crank.
[0013]
FIG. 8 is a diagram showing different embodiments of the first and second power introduction mechanisms of the present invention. In this embodiment, the interlocking means of the pair of cranks 10, 10 is different from the above-described embodiment. That is, here, the rotating shaft 60 is provided for each crank 10 and the bevel gear 61 is provided at the tip thereof, and the bevel gears 62 of the opposing cranks are meshed with the bevel gear 61 to swing the cranks in opposite directions. It is a means to link to move.
[0014]
[Effect of the invention]
In this invention with the above configuration, power can be introduced by natural vertical movement instead of circular movement of the toes, which is an unnatural movement for humans, so that fatigue is small, and the posture during riding can be kept constant. It is possible to extend the stroke of the crank because the toes do not make a circular motion, and it is possible to obtain a strong driving force without increasing the gear ratio to the wheels, while slowly stepping down the crank The following unique effects can be obtained in a bicycle that can easily climb an uphill road and reduce physical strength consumption on uphill roads and long-distance running.
[0015]
That is, in the present invention, the crank and the rotating plate do not need to be fixed to the rotating shaft so as to rotate in the same body, and the power is supplied to the plurality of power introducing portions and the engaging claws arranged at the eccentric position of the rotating plate. Since it is introduced by engagement, load is prevented from concentrating on one point, and there is no problem in strength even if the rotating plate and crank are not so strong, and low cost and light weight using plastic and light metal Bicycles can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a power introduction mechanism of a first bicycle of the present invention and a main part of the bicycle in which the power introduction mechanism is implemented.
FIG. 2 is a front view, partially cut away, of the above.
FIG. 3 is a surface view of a rotating plate of the power introduction mechanism for a bicycle according to the present invention.
FIG. 4 is a rear view of the crank.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of the power introduction unit.
FIG. 6 is a front view of the rotating plate of the embodiment of the power introducing mechanism of the second bicycle of the present invention.
FIG. 7 is a back view of the crank.
FIG. 8 is a side view of a main portion of a crank interlocking mechanism of a different embodiment of the bicycle power introduction mechanism of the present invention.
[Explanation of symbols]
S (bicycle) frame 1 rotating plate 3 power introduction unit 10 crank 12 pedal 11 engaging claw 21 pulley 22 wire
