新たなる駆動方式
03-27-2013 09:05 PM   
#1

熱で少し朦朧としていますので、いろいろ間違いがあったらご容赦を。
あ、いつものことか。

GlennGouldさんの[論文] Effects of Frictional Loss on Bicycle Chain Drive Efficiency
http://cbnanashi.net/cycle/modules/newbb...mpost18096
とTORIALさんのブログ記事
http://sujigane.blogspot.jp/2013/03/blog-post_23.html
を読んでいて、現在の駆動方式ではない全く別の方法はできないものか、考えてみました。

チェーンによる摩擦抵抗を下げるためには、チェーンではない方法で駆動するしかありません。
自動車やオートバイでもチェーン以外の駆動といえば歯車のみのギア駆動(ホンダのカムギアトレーンなど)か、ヤマハが一部のアメリカンバイクや実用車で採用しているシャフ​トドライブが実用化されている中ではポピュラーな存在です。

逆に、自転車のように駆動方式がチェーンのみという乗り物は他ではあまり見られません。なおここで挙げるのはあくまでスポーツバイク及びそれに類するものなので、三輪車の​ような車輪に直接ペダルなどは駆動方式として数に入れていません。ベルトドライブはチェーンをベルトに替えただけなので同じ方式と考えてもいいでしょう。

そもそも、タイヤは丸く、それを効率よく回転させるためには、動力側も回転運動させるのが機械効率は最適なのでしょう。ただ、それはあくまで自転車側の理屈であって、動か​す人間の体は回転運動を効率よく行うようできていません。
走るときに「足がよく回っている」といった言い回しを使いますが、実際の動作で足は地面を蹴りつけているだけで、回す動作とは無縁です。

では、ペダルの回転ではなく、足を下に踏み下ろす動作を自転車の駆動方式にしたらどうだろうか?と考えました。回転運動でないのなら直線運動でいってやれ!というわけです​。
僕はスケッチなどが極端にへたくそなので、読んだ方がイメージしてくださると助かります。

現在のクランクのような機構はないものとして考えてください。
まず、今までのペダルの位置には歯車によって上下するペダルが取り付けられています。ペダルの根元の部分にはギアがついており、ペダル自体を固定しているガイドのギアと組​み合わせることで、シャフトで後輪に駆動力を伝達します。
イメージとしては、カッターナイフの刃を出し入れする感じといえばわかりやすいでしょうか。刃を固定する丸いネジの部分がペダルと考えてください。

シャフト自体はねじれに強い素材ならなんでもいいはずで、なおかつ人力で破壊しない程度の太さがあればいいので、それほど重くはならないでしょう。

変速ですが、こちらのほうが大変です。ギア駆動なので現在のようなカセットスプロケットではなくアルフィーネのような内装変速になってしまいますし、重量もかさみます。こ​こはいいアイデアが欲しいです。(シャフト自体に歯数の違うギアをいくつか組み込んで前後に移動させることで変速・・・腹案ですがというか文字通り机上の空論なので頭の中​にあるだけの話には違いありません)

フロントはギア比の違う歯車をスライドさせることで何段か変速できるでしょう。
現在のBBにあたる部分は空洞になりますので、そこに変速ギアを組み込むことが可能かなと。

完全なる妄想の話なので、実用化できなくても、理論上可能かどうか、ああでもないこうでもない、と意見を出し合えたら面白そうです。



03-27-2013 10:31 PM   
#2

面白いですね。
チェーン云々だけでなく、そもそもクランクを回す駆動方式にすらメスを入れてしまうとは・・・
現在色々やるなら、一つの方法としてシャフトドライブと内装変速の組み合わせに加えて
多関節クランク?のようなものを使うのはどうでしょうか?
どこかに画像があったと思うのですがどこやったかな?
現在のクランク方式を利用するなら、まずはロードバイクを捨ててリカンベントになりそうですね・・・


03-28-2013 12:26 AM   
#3

(03-27-2013 09:05 PM)telomere さんは次のように書きました:  では、ペダルの回転ではなく、足を下に踏み下ろす動作を自転車の駆動方式にしたらどうだろうか?と考えました。回転運動でないのなら直線運動でいってやれ!というわけです​。

小学生の頃だったかな? そういう乗り物が流行った気がします。
キックボード的なもので、踏むと内部でチェーンが駆動するものだったような…

と思って調べたらありました

KICK'N GO
http://www.murasaki.co.jp/skateboard/rec...kride.html

YouTubeで"kick scooter chain drive"で調べたら動画もありました





telomereさんのイメージしているものとは違いますか?

これ、子供の頃にすごく欲しかったんですが危ないからダメと買ってもらえなかった記憶があります。楽しそうな乗り物ですよね。

ハンドサイクル・ロウイングバイクも同じような駆動方式かな?


03-28-2013 01:19 AM   
#4

TORIALさん>
いつもブログを拝見しています。読んでいると、あ、あれをこうしたら面白そうじゃね?といろいろイメージがわいてしまうので非常に楽しいです。
回転数は少ないほうが摩擦抵抗は減る=チェーン駆動やめたらいいのでは?という安易な発想でした。
あと、この方式は体重が重い人向けのシステムになりそうです。腰辺りに伸縮性のあるベルトを装着して、縮む力も駆動力に変換することで軽量な人でも速く走れるかも?と思い​ましたが、結局のところ脚力は必要なんですよね。

あくまでも、人間の体の動きにあった方式の駆動方法として考えていきたいと思います。


マスター>
動画ありがとうございます。日本で流行したのはローラースルーゴーゴーでしたっけ?あれのリバイバルモデルとして現在発売されてるんですね。
足の動かし方としては非常に近い考え方です。ただこの場合、足の動きは半弧を描く形になるので、踏み降ろすイメージとしてはちょっと違うんですよね。でも、これをギアのみ​にして両足で使えるようにしたらかなり近いです。

探していませんが、遊園地などで変り種自転車に乗れる遊具を置いていますが、その中にありそうな気もするんですよね。

イメージの伝え方が悪いだけで、多分技術的には可能だと思うんです。
対して難しくはないのでしょう。重量の問題やUCIのルールに合わないなどの点を除けば、ですが。
そのへんは開発が進めば軽量化なんてあっという間ですし、優位性が実証されれば29erをレースで使えるようにしたあとの、650Cのレース参加があっという間だったこと​を考えると指して難しくはないのではと思いました。

あと、全く別の話になりますが、ぜんまい駆動ってどうかな、とか思ってしまいました。平地で負荷の少ないときにぜんまいを巻いて、ヒルクライム時にぜんまいパワーを開放!​なんてできたら面白そうです。やっぱり電動アシスト扱いになっちゃいますかね?w


03-28-2013 01:32 AM   
#5

reciprocal bicycleで検索したらこんなのが出てきました





座れないみたいで楽とも限らないような気もします。

あと、踏む力を最大限に生かすという意味でクランク逆回転で走らせている例が
サイスポの記事になっていたはず。
チェーンを8の字状にかけただけで小径車で実用にしていたような。



03-28-2013 02:35 PM   
#6

ご存じかもしれませんが一応、
丸石がシャフトドライブ方式のミニベロを作っているみたいです。
丸石 「Create Mini 20」というものです。
公式HPはカタログだったので、ググっていただけると幸いです。
(個人的にビックリだったので・・・駄スペース申し訳ないです。)


03-28-2013 06:40 PM   
#7

nuckkyさん>
これも非常に面白いですね。フィットネスにはよさそうですが、スポーツバイクとしての性能はなさそうですが。
この手のバイクは昔からあるのは知っていますが、本格的に軽量化したりロードレーサーとして開発していると言う話はトンと聞きませんね。やはりなにか欠点があるのでしょう​。

zutufuさん>
丸石は昔から積極的にシャフトドライブの自転車を出していますよね。僕の記憶では2001年頃から出していたと思いますが、ミニベロは初めてかもしれません。情報ありがと​うございます。

シャフトの欠点は多段化が難しいことと、重量がかさむことでしょうか。
しかし、アルフィーネを使えば重量はともかく11速化は可能です。また、ロードバイクの前傾姿勢とクランクではない直線往復運動の駆動方式にすれば、シャフトをかなり短く​できます。

つまり、ペダル部分は真下に踏み込むのではなく、斜め後方に踏む形にして、支点自体を後方に下げてしまえばシャフトを短くできるか、もしくはシャフト自体をなくすことも可​能なのではと考えています、頭の中でw


06-30-2013 04:45 PM   
#8

シャフトドライブの自転車、丸石のシティサイクルタイプ(3段変速)と今は無きBIOMEGAのコペンハーゲン(スラムの5段変速だったかと。最終進化系はたしかシマノの​8段変速になっていたかと記憶してます)の自転車に乗っていたことがあります。
当然手も加え、26インチから700cとか改造を施しましたが、双方とも重いわ、変速レンジは狭いわ、エネルギー転換効率は体感上、断然チェーン式の方が上でした。
メンテナンスフリーを狙ってましたが、自転車というものはママチャリを孤高の頂点に、お金をかければかける程手間がかかるということを思い知りました。




06-30-2013 10:40 PM   
#9

どこかのブログで紹介されていた(どこのか覚えてないです)動画で、リカンベントのような形状で
「ペダルを回すのではなく手で(正確には体全体で)漕ぐ」
バイクがあった覚えがあります。まるでカヌーとかカヤックとかあんな感じです。
見た目の速さはカメラと被写体の距離感に大きく依存しますが、動画上ではロードバイクと遜色ない速さで動いてるように写っていました。
そういうことを考えると、足だけではなく体全体で駆動する形式も案外面白いのかも……?


07-15-2013 10:24 PM   
#10

おもしろそうな話題ですね。
遅まきながら。

(03-27-2013 09:05 PM)telomere さんは次のように書きました:  チェーンによる摩擦抵抗を下げるためには、チェーンではない方法で駆動するしかありません。

(中略)

では、ペダルの回転ではなく、足を下に踏み下ろす動作を自転車の駆動方式にしたらどうだろうか?と考えました。回転運動でないのなら直線運動でいってやれ!というわけです​。
僕はスケッチなどが極端にへたくそなので、読んだ方がイメージしてくださると助かります。

私は流体タービン駆動をとっさに想像してしまいました。
足踏み式ポンプの要領で加圧した流体を、駆動輪に連結したタービンで受けて、駆動力に変換する。
一発のアタックのための反応性はないものの、回生ブレーキ的なものが期待できるので、手元のレバーでその辺を制御することになるのかな?
・・・まあ自転車に搭載可能なサイズのタービンでは、とても力変換効率の点で現行の自転車には及ばないでしょうね。愚考でした。
っていうか、加圧した流体を蓄えるボンベどうするんだよw
力の伝達に優れた流体を循環させて用いる場合、還流させるシステムと流体の重さものしかかってきますね。



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