JP5450789B2

JP5450789B2 - 自転車ペダル

Info

Publication number: JP5450789B2
Application number: JP2012504247A
Authority: JP
Inventors: 功 ▲高▼橋
Original assignee: 高橋功
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2030-03-12
Also published as: WO2011111222A1; JPWO2011111222A1

Description

本発明は、サイクリストのシューズのソールに取付けられたクリートを、ペダルを踏み込むことで簡単にクランプすることが可能で、更にクランプしたままでもペダル上面のクリートを移動することができる自転車ペダルに関する。

自転車は交通手段やスポーツとして普及し、特にヨーロッパにおいては、ツールドフランス等に代表される自転車競技がアマチュア／プロフェッショナルを問わず高い人気を誇っている。そのため自転車の部品は絶えず改良が重ねられており、その中でも乗り手の脚力で直接自転車をこぐペダル部分に関しては、その用途に応じて様々な改良が加えられている。

現在の競技用等の自転車に広く使用され、サイクリストのシューズのソールに形成されたクリートをクランプする従来の自転車ペダルの基本的な構成は、ペダル軸とペダル本体及びシューズのクリートを自転車ペダルに固定するためのクリートクランプである。自転車ペダルにクリートを固定する際、１回の踏込む動作で取付けが行えるクイックステップイン方式等の簡単なクリートクランプ構造と、走行中に外れることの無い確実なクランプ機能と、長時間の走行でも脚が疲れ難い操作性が求められている。

例えば、特許文献１は、図９に示すように１回の踏込み動作で、クリート１１４の取付けが行えるステップイン方式のクリートクランプ構造を装備した従来の自転車ペダル１１２が開示されている。シューズ１１６に取付けられたクリート１１４の前方取付部１８２を、自転車ペダル１１２の凹状靴底受取部１２７に当接させた後の踏込み動作で、後方取付部１８４が、トーションスプリングを内蔵したリヤクランプ部材１２６により簡単にクランプすることが可能で、軽量且つ故障が発生し難いステップイン式自転車用ペダルである。走行中の転倒等の危険な状況で自転車ペダル１１２からクリート１１４を外す場合、リヤクランプ部材１２６に内蔵されたトーションスプリングの反力を超える力を加えることで、リヤクランプ部材１２６が回転してクリート１１４を外すことができる。

また、ペダリング中に足の支持面の位置をペダル軸方向に調整することが可能で、且つペダル本体の傾きを変更することが可能な自転車ペダルの構成が知られている（例えば、特許文献２を参照）。

特開２００３−４４９３７号公報特開２００１−２０３４７１号公報

しかし、従来の自転車ペダル１１２において、自転車ペダル１１２にクランプされたクリート１１４は、搭乗中は常に一定の位置に固定され、自転車の進行方向に対し前後方向へ任意に移動させることはできない構造となっている。固定されたクランプ位置のままで長時間走り続けた場合、ペダル軸１２０とサイクリストのシューズ１１６との係合状態では、進行方向に対し前後方向に移動できないことから同じ部位の筋肉を使い続けることになり、使用する筋肉に疲労が蓄積される。その結果、長時間の走行では、脚の局所的な筋肉疲労による痛みが発生するという問題があった。

本発明は以上の点に着目し成されたもので、サイクリストのシューズのソールに取付けたクリートのクランプ位置を、ペダル軸に対し自転車進行方向である前後方向への移動を可能にするスライダを具備した自転車ペダルの構成とすることで、自転車搭乗中にペダル軸に対する足裏面の固定位置を前後方向の任意の位置に移動し、使用される筋肉の位置を変えることで筋肉の疲労の軽減を図ることが期待できる。その結果、長時間の走行でも搭乗中に簡単にペダル本体上面でクリートを前後方向の任意の位置に移動することで筋肉の疲労の軽減を図り、脚が疲れ難い操作性を提供することが可能な自転車ペダルを提供することを目的とする。

本発明は、上述の目的を達成するため、以下（１）〜（４）の構成を備えるものである。

（１）シューズのソールに取り付けられ、前後にフランジを有するクリートを固定するためのクランプ手段を有する自転車ペダルであって、ペダル軸に対して直角方向に形成された前後２つのガイド溝と、前記後側のガイド溝の両端部に前記ペダル軸に平行に形成された停止溝とを具備するペダル本体と、前記ガイド溝と前記停止溝を自在に移動するための前後２つの連結シャフトと、前記クリートを固定するためのクランプ手段を具備するスライダと、前記スライダを、前記２つの連結シャフトを介して前記ペダル本体に圧接させるための前後２つの弾性手段とを有することを特徴とする自転車ペダル。

（２）前記前後２つの弾性手段のうち、前記後側の弾性手段は、前記連結シャフトを介して前記スライダを前記ペダル本体に圧接する弾性部材を有し、前記前側の弾性手段は、前記連結シャフトを介して前記スライダを前記ペダル本体に圧接するとともに、該連結シャフトを回転軸として前記スライダを所定方向に回転させる回転力を発生させる弾性部材を有することを特徴とする前記（１）記載の自転車ペダル。

（３）前記ペダル本体は、前記後側のガイド溝の両端部の中間に更に前記ペダル軸に平行に形成された停止溝を具備することを特徴とする前記（１）または（２）記載の自転車ペダル。

（４）前記ペダル本体の裏面に環状弾性材を更に有し、前記スライダの前記連結シャフトが前記ガイド溝から前記停止溝に移動の後、前記環状弾性材の弾性力により、前記連結シャフトが前記停止溝に固定されることを特徴とする前記（１）記載の自転車ペダル。

サイクリストのシューズのソールに取付けたクリートのクランプ位置を、ペダル軸に対し自転車進行方向である前後方向への移動を可能にする自転車ペダルを構成することで、搭乗中でも簡単にペダル軸に対する足裏面の固定位置を前後方向に任意に変えられ、ペダリングで使用する筋肉の位置を変更して筋肉の疲労を軽減することができる。その結果、長時間の走行でも脚が疲れ難い操作性を備えた自転車ペダルを提供できる。

本実施例に係る自転車ペダルの構成図本実施例に係る自転車ペダルの連結シャフトの構成図シューズのソールに形成されたクリートの形状図シューズのクリートを各停止位置に固定した状態を示す図ペダル本体のガイド溝に沿って、スライダを移動させる動作図クリートをクランプするクランプ手段の動作図本実施例に係る自転車ペダルの停止溝への固定方法のうち、別の環状弾性材による固定方法を示す図本実施例に係る自転車ペダルのペダル本体の停止溝の形成について、別の構成を示す図従来の自転車ペダルの外観図

１ペダル本体
２スライダ
３フロントクランプ（クランプ手段に対応）
４リヤクランプ（クランプ手段に対応）
５前方連結シャフト
６後方連結シャフト
７クリートクランプ（クランプ手段に対応）
７ａクランプブロック
７ｂクランプスプリング
８タブ付きワッシャ
１２スプリング（弾性手段に対応）
１３スプリング（弾性手段に対応）
１４タブ付きワッシャ
１６押さえボルト
１７押さえボルト
１８停止溝
１９停止溝
２０ガイド溝
２１ガイド溝
２２シューズ
２３クリート
２４ペダル軸
２５ガイドプーリ
２６オーリング（環状弾性材に対応）
５０自転車ペダル

以下に、本発明を実施するための形態を、図面により詳しく説明する。

図１は本実施例に係る自転車ペダルの構成図で、図１（ａ）、（ｂ）は自転車ペダルに使用される部品の構成を示す図である。図１（ａ）に示すように自転車ペダル５０の構成は、ペダル軸２４にローラーベアリング（不図示）で回転可能に接合されているペダル本体１と、サイクリストのシューズ２２のソール２２ａに取付けられたクリート２３のフロントフランジ２３ａ、リヤフランジ２３ｂをクランプするためのクランプ手段が形成されたスライダ２の２層構造で構成されている。

ペダル本体１には、その上面にペダル軸２４と直角に形成されたガイド溝２０、２１と、ガイド溝２０の両端部にペダル軸２４と平行な停止溝１８、１９とが形成されている。

スライダ２は、クランプ手段であるフロントクランプ３、リヤクランプ４、及びリヤフランジ２３ｂを固定するクリートクランプ７を有し、スライダ２の下面に形成された前後２つの前方連結シャフト５と後方連結シャフト６をペダル本体１の前後のガイド溝２０、２１に差込んで、弾性手段であるスプリング１２、１３で圧接され取付けられる構成となっている。

図１（ｂ）に示すように前方連結シャフト５は、ペダル本体１の前方のガイド溝２１にスプリング１２の一端を固定するタブ付きワッシャ８と平ワッシャ１０でスプリング１２をＤ溝のタブ付きワッシャ１４と押さえボルト１６で挟み込み、ペダル本体１にスプリング１２の抗力で圧接する構造で取付けられている。特に前側の前方連結シャフト５のスプリング１２には、タブ付きワッシャ８、１４のタブにスプリング１２の端部を係止して、固定位置が停止溝に固定されるようにトーションスプリングの機能も具備している。

後方連結シャフト６は、ペダル本体１の後方のガイド溝２０に平ワッシャ９と平ワッシャ１１でスプリング１３をＤ溝の平ワッシャ１５と押さえボルト１７で挟み込み、ペダル本体１にスプリング１２の抗力で圧接する構造で取付けられている。平ワッシャ９、１５にはスプリング１３の端部を固定するためのタブは付いていないため、トーションスプリングの機能はない。

スライダ２の下面に形成された前後２つの連結シャフト５、６は、ガイド溝２０、２１が形成されたペダル本体１にスライダ２を圧接するように取付けられたスプリング１２、１３の反力により、走行中のスライダ２はペダル本体１に圧着されて安易に動くことはない。

尚、弾性手段の弾性部材として、スプリング１２，１３を鋼線製のスプリングで説明したが、圧縮ゴム製のボスゴムやゴムスプリング等の上下から圧縮されることで、横に膨らむ特性を利用して停止溝に固定することができる弾性機能を有する素材であっても使用可能であり本発明を制限するものではない。

図２は前方連結シャフト５の圧接機能とトーションスプリングの機能、及び後方連結シャフト６の圧接機能を示す斜視図である。図２（ａ）に示すように、ペダル本体１に当接すタブ付きワッシャ８には２箇所のタブ８ａ、８ｂが形成され、タブ８ａはペダル本体１のガイド溝２１の縁２１ａに沿って固定されるためワッシャ８は回転せず、タブ８ｂには平ワッシャ１０を挟み込んでスプリング１２の端部１２ａが係止される。タブ付きワッシャ１４には、回転防止用の前方連結シャフト５の端部に形成された鍵溝５ａに合致する形状のＤ溝を有し、タブ１４ａにはスプリング１２のもう一方の端部１２ｂが係止され押さえボルト１６で前方連結シャフト５に固定されている。前方連結シャフト５のスプリング１２には、タブ付きワッシャ８のタブ８ｂと、１４のタブ１４ａにスプリング１２の端部を係止することで、停止溝１８、１９からガイド溝２０へ移動する際にスライダ２を内側に回転させると、前方連結シャフト５が回転して係止されたスプリング１２が捻られることでトーションスプリングの機能を具備し、停止溝１８、１９へ移動するとスプリング１２の捻れが開放され後方連結シャフト６を停止溝に固定する圧力となる。

それに対し、図２（ｂ）に示す後方連結シャフト６のスプリング１３の取付け構造は、ワッシャ９、１５にタブが形成されていないため、圧接機能のみでトーションスプリングの機能は発揮されない。ワッシャ１５には、後方連結シャフト６の端部に形成された鍵溝６ａに合致する形状のＤ溝を有することでワッシャ１５の回転を防止し、スプリング１３の弾性力により押さえボルト１７が緩むことを防止している。

図３は、シューズ２２のソール２２ａに形成されたクリート２３の形状図で、図３（ａ）はシューズ２２のソール２２ａに形成されたクリート２３の外観図で、図３（ｂ）はＡ方向から見たクリート２３の底面で、図３（ｂ）はＢ方向から見たクリート２３のリヤフランジ２３ｂ面で、図３（ｃ）はＣ方向からのクリート２３の上面である。

クリート２３に形成されたフロントフランジ２３ａとリヤフランジ２３ｂは、スライダ２のフロントクランプ３及びリヤクランプ４に嵌合することで固定される。クリート２３のフロントフランジ２３ａをフロントクランプ３の凹溝３ａに差込んだ後、サイクリストがシューズ２２を踏込むことでリヤフランジ２３ｂが、リヤクランプ４のクリートクランプ７で確実に固定されるステップイン方式の構造となっている。

図４はクリート２３をクランプする際、リヤクランプ４に形成されたクリートクランプ７の動作図である。フロントクランプ３の凹溝３ａにクリート２３のフロントフランジ２３ａを差し込んだ後、クリート２３を踏込んで固定する際のリヤクランプ４に形成されたクリートクランプ７のクランプブロック７ａとクランプスプリング７ｂの動作を示している。

図４（ａ）に示すように、クリート２３を斜め上方から踏込んでスライダ２のフロントクランプ３の凹溝３ａにフロントフランジ２３ａを差込むと、ペダル軸２４を軸に自転車ペダル５０が回転して、クリート２３のリヤフランジ２３ｂとリヤクランプ４が当接する。図４（ｂ）に示すように、クリートクランプ７のテーパ状に形成されたクランプブロック７ａの傾斜面が、リヤフランジ２３ｂに押されて内蔵された２個のクランプスプリング７ｂの反力に抗して後方に移動する。クリート２３がスライダ２の底面に接地すると、図４（ｃ）に示すようにリヤフランジ２３ｂとソール２２ａの間に形成された溝に、クランプブロック７ａがクランプスプリング７ｂの反力により押出され、クランプブロック７ａとリヤフランジ２３ｂが嵌合することでクリート２３が固定される。

クランプブロック７ａは、走行中の転倒等の危険な状態となった場合に、一定以上の力がリヤフランジ２３ｂからクランプブロック７ａの接合面に加わることで、クランプブロック７ａがクランプスプリング７ｂに抗して後方に押下げられてクリート２３がスライダ２より外れる。

図５は、ペダル本体１のガイド溝２０、２１に沿って、スライダ２を移動させる方法を示した動作図で、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に後方の停止溝１８から前方の停止溝１９に移動させる動作を示している。

図５（ａ）に示すように、スライダ２はサイクリストがクリート２３を中心にシューズ２２の踵を自転車のクランク側（内側）に捻る動きに連動してクランク側に移動し、スライダ２のリヤクランプ４が内側に移動して後方連結シャフト６が後側の停止溝１８から外れガイド溝２０に移動する。この時、前方連結シャフト５では、シャフトが回転することでタブ付きワッシャ８、１４に両端を固定されたスプリング１２が捻られることでトーションスプリングの機能を果し、スライダ２を元の位置に戻そうとする回転力が反力として所定方向に常に働いている。この状態でシューズ２２を前方に移動させる。

図５（ｂ）に示すように、スライダ２はサイクリストがシューズ２２を蹴りだす動きに連動して前方に移動すると、連結シャフト５、６はペダル本体１の夫々のガイド溝２１、２０に沿って前方へ移動し、前方連結シャフト５及び後方連結シャフト６が夫々のガイド溝２１、２０の最前部まで移動する。前方連結シャフト５のスプリング１２は捻られたままで、スライダ２を元の位置に戻そうとする反力が働いた状態である。

図５（ｃ）に示すように、スライダ２は前方連結シャフト５の捻られたスプリング１２の所定方向に働く反力により、前方連結シャフト５を回転軸にして連結シャフト６は停止溝１９へ移動し固定される。その結果、スライダ２とクリート２３は停止溝１８から停止溝１９の間隔だけ前方に移動して、ペダル軸２４に対するシューズ下部２２ａのクリート２３の固定位置が前方向に替わるためペダリングで使用する筋肉の位置が替わり、筋肉疲労を分散して軽減することができる。

後方へスライダ２を移動させる方法も上述した手順と同様で、クリート２３を中心にシューズ２２の踵を内側に移動させ、スライダ２を前方の停止溝１９から後方の停止溝１８へ移動させることで行うことができる。

図６は、シューズ２２のクリート２３を固定したスライダ２をペダル本体１の停止溝１８、１９の位置に固定した状況を示す図で、図６（ａ）は後方の停止溝１８に、図６（ｂ）は前方の停止溝１９に夫々固定された状態を示している。図５で行った停止溝の移動の動作で、夫々の固定位置における自転車ペダル５０を踏込む足裏の位置が変化し、サイクリストにとって使用する筋肉の位置が異なることを確認できる。

従来の自転車ペダルでは、走行中にクリート２３の前後方向の位置を変更することはできないが、本実施例に係る自転車ペダル５０であれば、走行中でも状況に応じて踏込む位置を任意に移動させることで、脚の筋肉に掛かる負担を分散し軽減させる自転車ペダル５０を提供することができる。

図７は、後方連結シャフト６を停止溝１８、１９へ固定する別の固定方法を示すものである。図２（ａ）に示した前方連結シャフト５のスプリング１２の持つトーションスプリング機能に代わり、ガイドプーリ２５ａ、２５ｂを介して後方連結シャフト６に環状弾性材のオーリング２６で係止する構造の固定方法を示すものである。

後方連結シャフト６がガイド溝２０から停止溝１８、１９へ移動する際、ガイドプーリ２５ａ、２５ｂを介してオーリング２６が引き伸ばされることで生じた反力が、ガイド溝２０を移動中の後方連結シャフト６に作用しているため、停止溝１８，１９の位置に来るとその反力が開放されて後方連結シャフト６を停止溝に固定する圧力となる。トーションスプリングに比べて部品コストも安く、走行中にオーリング２６が切断しても交換が簡単で、正規部品が無くても輪ゴム等で代用することが可能であり、走行への影響を最小限に抑えることができる。

図８は自転車ペダル５０のペダル本体１に形成される停止溝について、別の構成を示すものである。図８（ａ）は、路面や坂道などの状況に応じた走行をするためにガイド溝２０の中間に停止溝２５を設けて３箇所の停止溝１８、１９、２５を有するペダル本体１の構成図で、サイクリストが自転車搭乗中に路面や走りに応じたペダル軸２４に対する足裏のクランプ位置を変更することにより、負担の掛かる脚の筋肉の位置を変えることができる。停止溝を３箇所、或いは４箇所等と複数の溝を形成することで、路面の状態や坂道などの状況に対応した走りをするため停止溝１８、１９、２５へ任意に移動させ、脚の筋肉に掛かる負担を軽減させることが可能となり快適な走りを提供することができる。

図８（ｂ）は、ペダル本体１の停止溝を移動する際に通るガイド溝２０の形成位置を、図８（ａ）に示すガイド溝２０の位置とは停止溝を挟んで反対側の位置に形成した自転車ペダル５０の構成を示すものである。本実施例の説明ではスライダ２を移動させる際、シューズ２２の踵を内側に回転させて、後方の連結シャフト６を停止溝からガイド溝２０に移動させたが、外側に踵を回転させて、後方の連結シャフト６を停止溝からガイド溝２０に移動させるようにガイド溝２０を形成したもので、サイクリストの要求に応じて停止溝の左右のどちらにでもガイド溝２０を形成することが可能である。

また、後方のガイド溝２０に形成した停止溝を、前方のガイド溝２１に形成することも可能であり、サイクリストの好みに合わせて選択できる構造とすることができる。そのためペダル本体１に形成されるガイド溝と停止溝との位置は、仕様に応じて様々であり本発明を制限するものではない。

尚、本実施例に係る自転車ペダル５０のペダル本体１やスライダ２の材質は、軽量で強靭な素材が求められ、常に改良が行われている。その結果、スチールやアルミ合金、チタン合金、マグネシューム合金等の金属材料の他に、軽さを追求したカーボン樹脂やプラスチック等の合成樹脂と様々で、更に用途に応じてこれらの材料を組合せて製造されている。従って自転車ペダル５０を構成する材料は、用途に応じて選択されるものであり本発明を制限するものではない。

以上、本実施例に係る自転車ペダルにより、サイクリストのシューズのソールに取付けたクリートのクランプ位置が、ペダル軸に対し直角方向に移動することを可能にするペダル本体とスライダの２層構造を有した自転車ペダルを構成することで、搭乗中でも簡単にペダル軸に対する足裏面の固定位置を前後方向に任意に変えられ、ペダリングで使用する筋肉の位置を変更して筋肉の疲労を軽減することができる。その結果、長時間の走行でも脚が疲れ難い操作性を備えた自転車ペダルを提供できる。

Claims

シューズのソールに取り付けられ、前後にフランジを有するクリートを固定するためのクランプ手段を有する自転車ペダルであって、
ペダル軸に対して直角方向に形成された前後２つのガイド溝と、前記後側のガイド溝の両端部に前記ペダル軸に平行に形成された停止溝とを具備するペダル本体と、
前記ガイド溝と前記停止溝を自在に移動するための前後２つの連結シャフトと、前記クリートを固定するためのクランプ手段を具備するスライダと、
前記スライダを、前記２つの連結シャフトを介して前記ペダル本体に圧接させるための前後２つの弾性手段とを有することを特徴とする自転車ペダル。
前記前後２つの弾性手段のうち、
前記後側の弾性手段は、前記連結シャフトを介して前記スライダを前記ペダル本体に圧接する弾性部材を有し、
前記前側の弾性手段は、前記連結シャフトを介して前記スライダを前記ペダル本体に圧接するとともに、該連結シャフトを回転軸として前記スライダを所定方向に回転させる回転力を発生させる弾性部材を有することを特徴とする請求項１記載の自転車ペダル。
前記ペダル本体は、前記後側のガイド溝の両端部の中間に更に前記ペダル軸に平行に形成された停止溝を具備することを特徴とする請求項１または２記載の自転車ペダル。
前記ペダル本体の裏面に環状弾性材を更に有し、前記スライダの前記連結シャフトが前記ガイド溝から前記停止溝に移動の後、前記環状弾性材の弾性力により、前記連結シャフトが前記停止溝に固定されることを特徴とする請求項１記載の自転車ペダル。