双方向駆動装置
【課題】使用者の筋肉及び関節の運用状態により足踏み運動方向を選択し、回転方向が同じで変速比率が異なる出力をすることができる双方向駆動装置を提供する。
【解決手段】人間の手および足の両方又はその片方によって人力双方向入力装置101を駆動させる。人力双方向入力装置101が時計の回転方向又は逆回転方向に駆動されると、人力双方向入力装置101の出力端から回転運動エネルギーが出力される。出力された回転運動エネルギーは、直接又は伝動装置を経て双方向異なる速度比率変速器102の入力端へ入力される。双方向異なる速度比率変速器102は、異なる速度比率の双方向の回転運動エネルギーを出力し、負荷ホイール・セット103を駆動する。
【解決手段】人間の手および足の両方又はその片方によって人力双方向入力装置101を駆動させる。人力双方向入力装置101が時計の回転方向又は逆回転方向に駆動されると、人力双方向入力装置101の出力端から回転運動エネルギーが出力される。出力された回転運動エネルギーは、直接又は伝動装置を経て双方向異なる速度比率変速器102の入力端へ入力される。双方向異なる速度比率変速器102は、異なる速度比率の双方向の回転運動エネルギーを出力し、負荷ホイール・セット103を駆動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は双方向駆動装置に関する。
【背景技術】
【0002】
周知のように、固定方向の足踏み運動は、同じ筋肉と関節とを周期的、固定的に使わなければならない。即ち、足踏み運動をする者の肢体の一部の筋肉及び関節は常に施力及び力を受ける運用状態にあり、他の筋肉及び関節は施力及び力を受ける状態ではない。このため、人体の負荷が不均一になり、疲れやすく、そして長期的な足踏み動作により運動障害に至る虞がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、本発明の主な目的は、双方向駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明の双方向駆動装置は、特定の双回転方向入力ができる人力双方向入力装置の出力端から双方向の異なる速度比率変速装置の入力端へ出力し、双方向の異なる速度比率変速装置の出力端を経て、異なる速度比率双方向出力をし、負荷ホイール・セットを駆動させるものである。ユーザーは入力方向駆動を自由に選択でき、異なる変速比率双方向変速装置により、異なる駆動入力方向に対し、異なる変速比率の固定回転方向出力するものである。
本発明の双方向駆動装置では、特定の双方向で足踏み運動し、固定の同方向に負荷ホイール・セットを出力し駆動する。これによると、乗る人が筋肉及び関節の運用状態により足踏み運動方向を選択し、更に異なる駆動方向の入力により、回転方向が同じで変速比率が異なる出力をすることができる。
【0005】
本発明の双方向駆動装置は、特に、足踏みで動かす車両、手で動かす車両、足踏みで動かす又は手で動かす物の両者或いはその中の一つについて、人力により双方向回転駆動できる人力駆動キャリア、足踏みで動かす運動装置、手で動かす運動装置、足踏みで動かす又は手で動かす物の両者或いはその中の一つで駆動する運動装置など人力により双方向回転駆動できる運動器材、足踏みで動かす又は手で動かす物の両者或いはその中の一つについて駆動する流体ポンプ、ファン、発電機の装置に応用することができる。
【0006】
本発明は、特に直立式(upright)の双方向踏み動かし自転車(bicycle)、或いは直立式足踏み運動装置(pedaling exercise device)に応用され、人体の下肢に双方向足踏み運動を提供することにより、使用する筋肉群の拡大、使用強度及び密度を変えることができる。これにより、下記の効果を奏する。
1)局所の筋肉及び関節の過度使用による障害を減少させることができる。
2)あまり使われない筋肉群及び関節を使い訓練できる。
上記の利点は、各種の使用する筋肉群の異なる人力双方向駆動に適用できる。特に騎乗直立式自転車又は直立式足踏み運動装置に応用され、双方向足踏み運動駆動のときに、その双方向足踏み運動に使われる人体の筋肉群の差異をより大きくし、上記の利点及び効果をより著しくする。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明の第1実施形態による双方向駆動装置を示すブロック図である。
【図2】本発明の第1実施形態による双方向駆動装置の他の構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の第1実施形態による双方向駆動装置のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図4】本発明の第1実施形態による双方向駆動装置のまたさらに他の構成を示すブロック図である。
【図5】本発明の第1実施形態による双方向駆動装置が応用された構造を示すブロック図である。
【図6】本発明の第1実施形態による双方向駆動装置が応用された構造を示すブロック図である。
【図7】本発明の第1実施形態による双方向駆動装置が応用された構造を示すブロック図である。
【図8】本発明の第1実施形態による双方向駆動装置が応用された構造を示すブロック図である。
【図9】本発明の第2実施形態による双方向駆動装置を示すブロック図である。
【図10】本発明の第3実施形態による双方向駆動装置を示すブロック図である。
【図11】本発明の第4実施形態による双方向駆動装置を示すブロック図である。
【図12】本発明の第5実施形態による双方向駆動装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による双方向駆動装置は、人間の手か足の両者又はその一つにより双回転方向で人力双方向入力装置の入力端を駆動させ、入力双方向入力装置の出力端から、変速双方向装置の入力端へ出力し、双方向異なる速度変速器の出力端を経て、異なる速度比率双方向出力し、負荷ホイール・セットを駆動させる。
【0009】
本実施形態による双方向駆動装置は、足踏みで動かす車両、手で動かす車両、双方向に足踏みで動かす又は手で動かす車両の両者或いはその中の一つに応用される。また、足で踏み動かす運動装置、手で動かす運動装置、双方向に足踏みで動かす又は手で動かす運動装置の両者或いはその中の一つに応用される。さらにまた、流体ポンプ、ファン、発電機のような足踏みで動かす又は手で動かす駆動装置に応用される。
本実施形態による双方向駆動装置は、特に直立式の双方向踏み動かせ自転車、或いは直立式足踏み運動装置に応用され、人体の下肢に双方向足踏み運動を提供することにより、使用する筋肉群を拡大し、使用強度及び密度を変える。これにより、下記の利点がある。
【0010】
1)局所の筋肉及び関節の過度使用による障害を減少させることができる。
2)あまり使われない筋肉群及び関節を使い訓練できる。
上記の利点は各種の使用する筋肉群の異なる人力双方向駆動に適用できる。特に騎乗直立式自転車又は直立式足踏み運動装置に応用され、双方向足踏み駆動の時に、その双方向足踏み運動に使われる人体の筋肉群の差異をより大きくし、上記の利点及び効果をより著しくする。
【0011】
本実施形態による双方向駆動装置は、特定の双回転方向入力ができる人力双方向入力装置であり、その出力端から、異なる速度比率双方向変速伝動装置の入力端へ出力し、双方向異なる速度変速器の出力端を経て、異なる速度比率双方向出力し、負荷ホイール・セットを駆動させるものである。これにより、ユーザーが駆動入力方向の自由な選択ができ、或いは更に異なる速度比率双方向出力伝動装置により、異なる入力方向のとき、異なる変速比率の異なる回転方向出力をすることができるものである。
【0012】
図1から図4に示すように、本実施形態による双方向駆動装置は、人間の手か足の両者又はその一つにより人力双方向入力装置101を駆動させ、時計の回転方向又は逆回転方向で駆動する時、人力双方向入力装置101の出力端が出力する回転運動エネルギーが直接又は伝動装置104を経て双方向異なる速度比率変速器102の入力端へ出力され、異なる速度比率双方向の回転運動エネルギーを出力し、負荷ホイール・セット103を駆動する。
【0013】
人力双方向入力装置101は、人間の肢体、手か足の両者又はその一つにより正回転又は逆回転の双方向回転駆動の入力又は往復駆動ができる入力構造からなる。人力双方向入力装置101は、踏み板、クランク及び双方向回転のできる伝動ホイール・セットにより構成する。或いは、人力双方向入力装置101は、ハンドル、バー及び双方向回転のできる伝動ホイール・セットにより構成し、或いは人力により双方向回転駆動を産生できる従来の人力駆動構造装置により構成する。
第一駆動回転方向の運動エネルギー及び第二駆動回転方向の入力運動エネルギーは、人間の手か足の両者又はその一つから人力双方向入力装置101の入力端を駆動する。
第一駆動回転方向と第二駆動回転方向とは反対になる。
【0014】
双方向異なる速度比率変速器102は、直接又は伝動装置104を経由し人力双方向入力装置101からの異なる回転方向運動エネルギーを受け、異なる速度比率双方向運動エネルギーを出力する。
双方向異なる速度比率変速器102は内部伝動ユニットで構成される。それは、1)ギア・セット、或いは2)摩擦ホイール・セット、或いは3)チェーン及びチェーン・ホイール・セット、或いは4)ベルト及びベルト・ホイール・セット、或いは5)伝動クランク及びホイール・セット、或いは6)流体伝動装置、或いは7)電磁力伝動装置などであり、或いは上記の一つ又は一つ以上の伝動ユニットにより構成される。
双方向異なる速度比率変速器102が異なる回転方向の第一駆動回転方向と第二駆動回転方向駆動とを入力する時、反対方向入力端は異なる入力方向において、相対する双方向出力端に対する方向関係については、同じか異なる場合があり、異なる入力方向の場合、それは相対する出力方向との間の速度比率が異なる。
【0015】
負荷ホイール・セット103は、双方向異なる速度比率変速器102の出力端により直接駆動され、或いは伝動装置104によりホイール型負荷を駆動する。
本実施形態による入力双方向出力における異なる双方向駆動装置は、人間の手か足の両者又はその一つにより双回転方向駆動をする人力駆動キャリアに応用される。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより正回転又は逆回転をする人力双方向入力装置101があり、人力双方向入力装置101の出力端が出力する双方向回転運動エネルギーが直接又は伝動装置104により少なくとも一個の双方向異なる速度比率変速器102へ入力され、異なる速度比率の双回転方向出力をし、その出力する回転運動エネルギーが直接又は伝動装置104により負荷ホイール・セット103を駆動させる。
人力双方向入力装置101は、人間の手か足の両者又はその一つにより、正回転又は逆回転の駆動をし、速度比率における相対転向の出力を選定する。
【0016】
伝動装置104は、下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成される。それは、1)固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは2)人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは3)入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは4)人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
【0017】
本実施形態による入力双方向出力における異なる双方向駆動装置は、更に人力駆動運動装置にも応用できる。例えばフィットネス自転車である。
図5に示すのが本発明の第1実施形態による入力双方向出力における異なる双方向駆動装置を固定減衰負荷ホイール・セットをもつ人力駆動運動装置に応用する構成を示すブロック図である。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより、正回転又は逆回転の駆動をする人力双方向入力装置101、そして少なくとも一個の双方向異なる速度比率変速器102をもち、その入力端が直接又は伝動装置104を経て人力双方向入力装置101が出力する回転運動エネルギーを受け、そして双方向異なる速度比率変速器102自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向の出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置104を経て減衰負荷ホイール・セット106を駆動させる。
【0018】
伝動装置104は、下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成され、それは、1)固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは2)人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは3)入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは4)人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
【0019】
減衰負荷ホイール・セット106は自身が固定減衰を持ち、運動装置として運転する時に減衰を産生させる。
上記の減衰負荷ホイール・セット106自身の減衰は摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、電磁渦流発電減衰式等の減衰構造により構成されてもよい。
【0020】
本発明の第1実施形態による双方向駆動装置も制御可減衰裝置を設けている人力駆動運動装置裝置に応用できる。例えば、それはフィットネス自転車である。
図6に示すのは本発明の第1実施形態による双方向駆動装置が制御可減衰負荷ホイール・セットをもつ人力双方向駆動運動装置に応用された構成を示すブロック図である。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより駆動をする人力双方向入力装置101、そして少なくとも一個の双方向異なる速度比率変速器102をもち、その入力端が直接又は伝動装置104を経て人力双方向入力装置101が出力する回転運動エネルギーを受け、そして双方向異なる速度比率変速器102自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向の出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置104を経て制御可減衰負荷ホイール・セット107を駆動させる。
【0021】
伝動装置104は、下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成され、それは、1)固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは2)人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは3)入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは4)人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
【0022】
制御可減衰負荷ホイール・セット107は自身が制御可減衰機能を持ち、運動装置として運転する時に制御可能な減衰を産生する。
上記の制御可減衰負荷ホイール・セット107が産生する制御可減衰は摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、電磁渦流発電減衰式等の制御可機能を持つ減衰構造により構成され、制御可減衰負荷ホイール・セット107が産生した減衰の大きさをコントロールする。
上記の制御可減衰負荷ホイール・セット107の制御方法は、選択した減衰構造形式に基づき、流体エネルギー又は機械エネルギー又は電力エネルギーの制御方式及び装置により、制御可減衰機能を産生する。
【0023】
本発明の第1実施形態による双方向駆動装置は、人力駆動キャリアに別途プラス減衰装置112を設けることにより、負荷ホイール・セット103と減衰効果を起こさせ、転換し運動装置機能として使われる。
図7に示すのは本発明の第1実施形態による双方向駆動装置が人力駆動キャリアに応用され、固定減衰装置を設けることにより減衰を産生させ、運動装置機能を構成する応用例を示すブロック図である。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより駆動をする人力双方向入力装置101、そして少なくとも一個の双方向異なる速度比率変速器102をもち、その入力端が直接又は伝動装置104を経て人力双方向入力装置101が出力する回転運動エネルギーを受け、そして双方向異なる速度比率変速器102自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向の出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置104を経て負荷ホイール・セット103を駆動させる。
【0024】
伝動装置104は下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成される。それは、1)固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは2)人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは3)入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは4)人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
【0025】
負荷ホイール・セット103は少なくとも一個の負荷ホイール・セット103が減衰を産生することに提供されるプラス減衰装置112を設け、運動装置機能として運転する時に減衰を産生させる。
上記において負荷ホイール・セット103に減衰効果を生じさせるためにプラスしたプラス減衰装置112の減衰構造は、摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、電磁渦流発電減衰式等の制御可機能を持つ減衰構造により構成される。
【0026】
本発明の第1実施形態による双方向駆動装置は、人力駆動キャリアに別途プラス制御可減衰裝置105を設けることにより、転換し運動装置機能として使われる。
図8に示すのは本発明の第1実施形態による双方向駆動装置が人力駆動キャリアに応用され、プラス制御可減衰裝置105を設けることにより運動装置機能を構成させる構造を示すブロック図である。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより駆動をする人力双方向入力装置101、そして少なくとも一個の双方向異なる速度比率変速器102をもち、その入力端が直接又は伝動装置104を経て人力双方向入力装置101が出力する回転運動エネルギーを受け、そして双方向異なる速度比率変速器102自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向の出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置104を経て負荷ホイール・セット103を駆動する。
【0027】
伝動装置104は下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成され、それは、1)固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは2)人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは3)入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは4)人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
【0028】
負荷ホイール・セット103は少なくとも一個の負荷ホイール・セット103が減衰を産生することに提供されるプラス制御可減衰裝置105を設け、運動装置機能として運転する時に減衰を制御する。
上記のプラス制御可減衰裝置105の減衰構造は、摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、電磁渦流発電減衰式等の制御可特性をもつ減衰構造により構成され、プラス制御可減衰裝置105の制御方法は、選択した減衰構造形式に基づき、流体又は機械又は電力エネルギーの制御方法及び装置により、運動装置機能として運転する時の減衰の大きさをコントロールする。
【0029】
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態による双方向駆動装置は、人間が人力双方向入力装置101の入力端に対し、正回転又は逆回転の回転運動エネルギーを入力し、人力双方向入力装置101の出力端が出力する回転運動エネルギーが双方向異なる速度比率変速器102の入力端へおくられ、そして双方向異なる速度比率変速器102の出力端により固定回転方向の機械エネルギー出力をし、固定回転方向の機械機能装置を駆動させる。
【0030】
図9に示すのは本実施形態による双方向駆動装置が異なる変速比率双方向駆動の回転式機械機能装置を駆動させる構造を示すブロック図である。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより人力双方向入力装置101に対し正回転又は逆回転の双方向回転駆動をし、人力双方向入力装置101の出力端により出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置104を経て双方向異なる速度比率変速器102の入力端へおくられ、双方向異なる速度比率変速器102の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、直接又は伝動装置104を経て回転式機械機能装置108を駆動させる。
回転式機械機能装置108は、例えば流体ポンプ、ファン、慣性エネルギー保存ホイール、他の人力で駆動できる回転式機械機能装置であってもよい。
【0031】
伝動装置104は、下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成され、それは、1)固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは2)人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは3)入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは4)人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作されるクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
【0032】
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態による双方向駆動装置は、人間が人力双方向入力装置101の入力端に対し、正回転又は逆回転の回転運動エネルギーを入力し、人力双方向入力装置101の出力端が出力する回転運動エネルギーが双方向異なる速度比率変速器102の入力端へおくり、そして双方向異なる速度比率変速器102の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、発電機109を駆動させる。
【0033】
図10に示すのは本発明の第3実施形態による双方向駆動装置が発電機を駆動させる構造を示すブロック図である。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより人力双方向入力装置101に対し正回転又は逆回転の双方向回転駆動をし、人力双方向入力装置101の出力端により出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置104を経て双方向異なる速度比率変速器102の入力端へおくられ、双方向異なる速度比率変速器102の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、直接又は伝動装置104を経て回転式発電機109を駆動させる。
【0034】
伝動装置104は、下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成される。それは、1)固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは2)人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは3)入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは4)人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
そして発電機109は更にニーズに応じて選択的に発電機関連制御装置110及び回路スイッチ又は保護装置111を設けられる。
【0035】
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態による双方向駆動装置が、発電機109を駆動するように応用するとき、更に負荷ホイール・セット103と発電機109とを一体構造にすることができる。
図11に示すのは本発明の第4実施形態による双方向駆動装置が駆動する負荷ホイール・セット103と発電機109とを一体構造に結合させた構造を示すブロック図である。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより人力双方向入力装置101に対し正回転又は逆回転の回転駆動をし、人力双方向入力装置101の出力端により出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置104を経て双方向異なる速度比率変速器102の入力端へおくられ、双方向異なる速度比率変速器102の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、発電機109を駆動させ、発電機109が負荷ホイール・セット103との共同構造に組合わされ、或いは発電機109が直接負荷ホイール・セット103の発電機構造の一部を構成する。
【0036】
伝動装置104は下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成され、それは、1)固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは2)人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは3)入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは4)人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
そして発電機109は更にニーズに応じてオプションに発電機関連制御装置110及び回路スイッチ又は保護装置111を設けられる。
【0037】
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態による双方向駆動装置が人力駆動キャリアに応用され、ニーズに応じて負荷ホイール・セット103が直接または伝動装置200により駆動する発電機109を配置できる。
図12に示すのは本発明の第4実施形態による双方向駆動装置の人力駆動キャリアの負荷ホイール・セット103に発電機109を配置した構造を示すブロック図である。その構成は人間の手か足の両者又はその一つにより人力双方向入力装置101に対し正回転又は逆回転の回転駆動をし、人力双方向入力装置101の出力端により出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置104を経て双方向異なる速度比率変速器102の入力端へおくられ、双方向異なる速度比率変速器102の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、負荷ホイール・セット103を駆動させ、負荷ホイール・セット103により発電機109を駆動させ、発電機は負荷ホイール・セット103の駆動を受けるために設けられるものである。
【0038】
伝動装置104、200は下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成される。それは、1)固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは2)人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは3)入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは4)人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
そして発電機109は更にニーズに応じてオプションに発電機関連制御装置110及び回路スイッチ又は保護装置111を設けられる。
【0039】
本発明の実施形態による双方向駆動装置は、人力双方向キャリア、人力双方向駆動運動装置、人力双方向駆動の回転式機械機能装置、人力双方向駆動の発電機に用いられ、更に駆動した負荷の性質により、選択的に関連運転機能の表示装置、或いは操作員生理状態の検査装置、表示装置を設ける。
本発明は実施し応用する前に、上記のこの双方向駆動装置を構成する各実施例の各関連装置は、それぞれ独立しそして伝動連結することができ、或いはその中の二つ又は二つ以上の関連装置により共同構造にして構成するものである。
【符号の説明】
【0040】
101:人力双方向入力装置、102:双方向異なる速度比率変速器、103:負荷ホイール・セット、104:伝動装置、200:伝動装置、105:プラス制御可減衰裝置、106:減衰負荷ホイール・セット、107:制御可減衰負荷ホイール・セット、108:回転式機械機能装置、109:発電機セット、110:発電機関連制御装置、111:回路スイッチ及び保護装置、112:プラス減衰装置
【技術分野】
【0001】
本発明は双方向駆動装置に関する。
【背景技術】
【0002】
周知のように、固定方向の足踏み運動は、同じ筋肉と関節とを周期的、固定的に使わなければならない。即ち、足踏み運動をする者の肢体の一部の筋肉及び関節は常に施力及び力を受ける運用状態にあり、他の筋肉及び関節は施力及び力を受ける状態ではない。このため、人体の負荷が不均一になり、疲れやすく、そして長期的な足踏み動作により運動障害に至る虞がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、本発明の主な目的は、双方向駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明の双方向駆動装置は、特定の双回転方向入力ができる人力双方向入力装置の出力端から双方向の異なる速度比率変速装置の入力端へ出力し、双方向の異なる速度比率変速装置の出力端を経て、異なる速度比率双方向出力をし、負荷ホイール・セットを駆動させるものである。ユーザーは入力方向駆動を自由に選択でき、異なる変速比率双方向変速装置により、異なる駆動入力方向に対し、異なる変速比率の固定回転方向出力するものである。
本発明の双方向駆動装置では、特定の双方向で足踏み運動し、固定の同方向に負荷ホイール・セットを出力し駆動する。これによると、乗る人が筋肉及び関節の運用状態により足踏み運動方向を選択し、更に異なる駆動方向の入力により、回転方向が同じで変速比率が異なる出力をすることができる。
【0005】
本発明の双方向駆動装置は、特に、足踏みで動かす車両、手で動かす車両、足踏みで動かす又は手で動かす物の両者或いはその中の一つについて、人力により双方向回転駆動できる人力駆動キャリア、足踏みで動かす運動装置、手で動かす運動装置、足踏みで動かす又は手で動かす物の両者或いはその中の一つで駆動する運動装置など人力により双方向回転駆動できる運動器材、足踏みで動かす又は手で動かす物の両者或いはその中の一つについて駆動する流体ポンプ、ファン、発電機の装置に応用することができる。
【0006】
本発明は、特に直立式(upright)の双方向踏み動かし自転車(bicycle)、或いは直立式足踏み運動装置(pedaling exercise device)に応用され、人体の下肢に双方向足踏み運動を提供することにより、使用する筋肉群の拡大、使用強度及び密度を変えることができる。これにより、下記の効果を奏する。
1)局所の筋肉及び関節の過度使用による障害を減少させることができる。
2)あまり使われない筋肉群及び関節を使い訓練できる。
上記の利点は、各種の使用する筋肉群の異なる人力双方向駆動に適用できる。特に騎乗直立式自転車又は直立式足踏み運動装置に応用され、双方向足踏み運動駆動のときに、その双方向足踏み運動に使われる人体の筋肉群の差異をより大きくし、上記の利点及び効果をより著しくする。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明の第1実施形態による双方向駆動装置を示すブロック図である。
【図2】本発明の第1実施形態による双方向駆動装置の他の構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の第1実施形態による双方向駆動装置のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図4】本発明の第1実施形態による双方向駆動装置のまたさらに他の構成を示すブロック図である。
【図5】本発明の第1実施形態による双方向駆動装置が応用された構造を示すブロック図である。
【図6】本発明の第1実施形態による双方向駆動装置が応用された構造を示すブロック図である。
【図7】本発明の第1実施形態による双方向駆動装置が応用された構造を示すブロック図である。
【図8】本発明の第1実施形態による双方向駆動装置が応用された構造を示すブロック図である。
【図9】本発明の第2実施形態による双方向駆動装置を示すブロック図である。
【図10】本発明の第3実施形態による双方向駆動装置を示すブロック図である。
【図11】本発明の第4実施形態による双方向駆動装置を示すブロック図である。
【図12】本発明の第5実施形態による双方向駆動装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による双方向駆動装置は、人間の手か足の両者又はその一つにより双回転方向で人力双方向入力装置の入力端を駆動させ、入力双方向入力装置の出力端から、変速双方向装置の入力端へ出力し、双方向異なる速度変速器の出力端を経て、異なる速度比率双方向出力し、負荷ホイール・セットを駆動させる。
【0009】
本実施形態による双方向駆動装置は、足踏みで動かす車両、手で動かす車両、双方向に足踏みで動かす又は手で動かす車両の両者或いはその中の一つに応用される。また、足で踏み動かす運動装置、手で動かす運動装置、双方向に足踏みで動かす又は手で動かす運動装置の両者或いはその中の一つに応用される。さらにまた、流体ポンプ、ファン、発電機のような足踏みで動かす又は手で動かす駆動装置に応用される。
本実施形態による双方向駆動装置は、特に直立式の双方向踏み動かせ自転車、或いは直立式足踏み運動装置に応用され、人体の下肢に双方向足踏み運動を提供することにより、使用する筋肉群を拡大し、使用強度及び密度を変える。これにより、下記の利点がある。
【0010】
1)局所の筋肉及び関節の過度使用による障害を減少させることができる。
2)あまり使われない筋肉群及び関節を使い訓練できる。
上記の利点は各種の使用する筋肉群の異なる人力双方向駆動に適用できる。特に騎乗直立式自転車又は直立式足踏み運動装置に応用され、双方向足踏み駆動の時に、その双方向足踏み運動に使われる人体の筋肉群の差異をより大きくし、上記の利点及び効果をより著しくする。
【0011】
本実施形態による双方向駆動装置は、特定の双回転方向入力ができる人力双方向入力装置であり、その出力端から、異なる速度比率双方向変速伝動装置の入力端へ出力し、双方向異なる速度変速器の出力端を経て、異なる速度比率双方向出力し、負荷ホイール・セットを駆動させるものである。これにより、ユーザーが駆動入力方向の自由な選択ができ、或いは更に異なる速度比率双方向出力伝動装置により、異なる入力方向のとき、異なる変速比率の異なる回転方向出力をすることができるものである。
【0012】
図1から図4に示すように、本実施形態による双方向駆動装置は、人間の手か足の両者又はその一つにより人力双方向入力装置101を駆動させ、時計の回転方向又は逆回転方向で駆動する時、人力双方向入力装置101の出力端が出力する回転運動エネルギーが直接又は伝動装置104を経て双方向異なる速度比率変速器102の入力端へ出力され、異なる速度比率双方向の回転運動エネルギーを出力し、負荷ホイール・セット103を駆動する。
【0013】
人力双方向入力装置101は、人間の肢体、手か足の両者又はその一つにより正回転又は逆回転の双方向回転駆動の入力又は往復駆動ができる入力構造からなる。人力双方向入力装置101は、踏み板、クランク及び双方向回転のできる伝動ホイール・セットにより構成する。或いは、人力双方向入力装置101は、ハンドル、バー及び双方向回転のできる伝動ホイール・セットにより構成し、或いは人力により双方向回転駆動を産生できる従来の人力駆動構造装置により構成する。
第一駆動回転方向の運動エネルギー及び第二駆動回転方向の入力運動エネルギーは、人間の手か足の両者又はその一つから人力双方向入力装置101の入力端を駆動する。
第一駆動回転方向と第二駆動回転方向とは反対になる。
【0014】
双方向異なる速度比率変速器102は、直接又は伝動装置104を経由し人力双方向入力装置101からの異なる回転方向運動エネルギーを受け、異なる速度比率双方向運動エネルギーを出力する。
双方向異なる速度比率変速器102は内部伝動ユニットで構成される。それは、1)ギア・セット、或いは2)摩擦ホイール・セット、或いは3)チェーン及びチェーン・ホイール・セット、或いは4)ベルト及びベルト・ホイール・セット、或いは5)伝動クランク及びホイール・セット、或いは6)流体伝動装置、或いは7)電磁力伝動装置などであり、或いは上記の一つ又は一つ以上の伝動ユニットにより構成される。
双方向異なる速度比率変速器102が異なる回転方向の第一駆動回転方向と第二駆動回転方向駆動とを入力する時、反対方向入力端は異なる入力方向において、相対する双方向出力端に対する方向関係については、同じか異なる場合があり、異なる入力方向の場合、それは相対する出力方向との間の速度比率が異なる。
【0015】
負荷ホイール・セット103は、双方向異なる速度比率変速器102の出力端により直接駆動され、或いは伝動装置104によりホイール型負荷を駆動する。
本実施形態による入力双方向出力における異なる双方向駆動装置は、人間の手か足の両者又はその一つにより双回転方向駆動をする人力駆動キャリアに応用される。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより正回転又は逆回転をする人力双方向入力装置101があり、人力双方向入力装置101の出力端が出力する双方向回転運動エネルギーが直接又は伝動装置104により少なくとも一個の双方向異なる速度比率変速器102へ入力され、異なる速度比率の双回転方向出力をし、その出力する回転運動エネルギーが直接又は伝動装置104により負荷ホイール・セット103を駆動させる。
人力双方向入力装置101は、人間の手か足の両者又はその一つにより、正回転又は逆回転の駆動をし、速度比率における相対転向の出力を選定する。
【0016】
伝動装置104は、下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成される。それは、1)固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは2)人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは3)入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは4)人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
【0017】
本実施形態による入力双方向出力における異なる双方向駆動装置は、更に人力駆動運動装置にも応用できる。例えばフィットネス自転車である。
図5に示すのが本発明の第1実施形態による入力双方向出力における異なる双方向駆動装置を固定減衰負荷ホイール・セットをもつ人力駆動運動装置に応用する構成を示すブロック図である。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより、正回転又は逆回転の駆動をする人力双方向入力装置101、そして少なくとも一個の双方向異なる速度比率変速器102をもち、その入力端が直接又は伝動装置104を経て人力双方向入力装置101が出力する回転運動エネルギーを受け、そして双方向異なる速度比率変速器102自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向の出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置104を経て減衰負荷ホイール・セット106を駆動させる。
【0018】
伝動装置104は、下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成され、それは、1)固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは2)人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは3)入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは4)人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
【0019】
減衰負荷ホイール・セット106は自身が固定減衰を持ち、運動装置として運転する時に減衰を産生させる。
上記の減衰負荷ホイール・セット106自身の減衰は摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、電磁渦流発電減衰式等の減衰構造により構成されてもよい。
【0020】
本発明の第1実施形態による双方向駆動装置も制御可減衰裝置を設けている人力駆動運動装置裝置に応用できる。例えば、それはフィットネス自転車である。
図6に示すのは本発明の第1実施形態による双方向駆動装置が制御可減衰負荷ホイール・セットをもつ人力双方向駆動運動装置に応用された構成を示すブロック図である。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより駆動をする人力双方向入力装置101、そして少なくとも一個の双方向異なる速度比率変速器102をもち、その入力端が直接又は伝動装置104を経て人力双方向入力装置101が出力する回転運動エネルギーを受け、そして双方向異なる速度比率変速器102自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向の出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置104を経て制御可減衰負荷ホイール・セット107を駆動させる。
【0021】
伝動装置104は、下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成され、それは、1)固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは2)人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは3)入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは4)人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
【0022】
制御可減衰負荷ホイール・セット107は自身が制御可減衰機能を持ち、運動装置として運転する時に制御可能な減衰を産生する。
上記の制御可減衰負荷ホイール・セット107が産生する制御可減衰は摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、電磁渦流発電減衰式等の制御可機能を持つ減衰構造により構成され、制御可減衰負荷ホイール・セット107が産生した減衰の大きさをコントロールする。
上記の制御可減衰負荷ホイール・セット107の制御方法は、選択した減衰構造形式に基づき、流体エネルギー又は機械エネルギー又は電力エネルギーの制御方式及び装置により、制御可減衰機能を産生する。
【0023】
本発明の第1実施形態による双方向駆動装置は、人力駆動キャリアに別途プラス減衰装置112を設けることにより、負荷ホイール・セット103と減衰効果を起こさせ、転換し運動装置機能として使われる。
図7に示すのは本発明の第1実施形態による双方向駆動装置が人力駆動キャリアに応用され、固定減衰装置を設けることにより減衰を産生させ、運動装置機能を構成する応用例を示すブロック図である。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより駆動をする人力双方向入力装置101、そして少なくとも一個の双方向異なる速度比率変速器102をもち、その入力端が直接又は伝動装置104を経て人力双方向入力装置101が出力する回転運動エネルギーを受け、そして双方向異なる速度比率変速器102自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向の出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置104を経て負荷ホイール・セット103を駆動させる。
【0024】
伝動装置104は下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成される。それは、1)固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは2)人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは3)入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは4)人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
【0025】
負荷ホイール・セット103は少なくとも一個の負荷ホイール・セット103が減衰を産生することに提供されるプラス減衰装置112を設け、運動装置機能として運転する時に減衰を産生させる。
上記において負荷ホイール・セット103に減衰効果を生じさせるためにプラスしたプラス減衰装置112の減衰構造は、摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、電磁渦流発電減衰式等の制御可機能を持つ減衰構造により構成される。
【0026】
本発明の第1実施形態による双方向駆動装置は、人力駆動キャリアに別途プラス制御可減衰裝置105を設けることにより、転換し運動装置機能として使われる。
図8に示すのは本発明の第1実施形態による双方向駆動装置が人力駆動キャリアに応用され、プラス制御可減衰裝置105を設けることにより運動装置機能を構成させる構造を示すブロック図である。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより駆動をする人力双方向入力装置101、そして少なくとも一個の双方向異なる速度比率変速器102をもち、その入力端が直接又は伝動装置104を経て人力双方向入力装置101が出力する回転運動エネルギーを受け、そして双方向異なる速度比率変速器102自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向の出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置104を経て負荷ホイール・セット103を駆動する。
【0027】
伝動装置104は下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成され、それは、1)固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは2)人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは3)入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは4)人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
【0028】
負荷ホイール・セット103は少なくとも一個の負荷ホイール・セット103が減衰を産生することに提供されるプラス制御可減衰裝置105を設け、運動装置機能として運転する時に減衰を制御する。
上記のプラス制御可減衰裝置105の減衰構造は、摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、電磁渦流発電減衰式等の制御可特性をもつ減衰構造により構成され、プラス制御可減衰裝置105の制御方法は、選択した減衰構造形式に基づき、流体又は機械又は電力エネルギーの制御方法及び装置により、運動装置機能として運転する時の減衰の大きさをコントロールする。
【0029】
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態による双方向駆動装置は、人間が人力双方向入力装置101の入力端に対し、正回転又は逆回転の回転運動エネルギーを入力し、人力双方向入力装置101の出力端が出力する回転運動エネルギーが双方向異なる速度比率変速器102の入力端へおくられ、そして双方向異なる速度比率変速器102の出力端により固定回転方向の機械エネルギー出力をし、固定回転方向の機械機能装置を駆動させる。
【0030】
図9に示すのは本実施形態による双方向駆動装置が異なる変速比率双方向駆動の回転式機械機能装置を駆動させる構造を示すブロック図である。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより人力双方向入力装置101に対し正回転又は逆回転の双方向回転駆動をし、人力双方向入力装置101の出力端により出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置104を経て双方向異なる速度比率変速器102の入力端へおくられ、双方向異なる速度比率変速器102の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、直接又は伝動装置104を経て回転式機械機能装置108を駆動させる。
回転式機械機能装置108は、例えば流体ポンプ、ファン、慣性エネルギー保存ホイール、他の人力で駆動できる回転式機械機能装置であってもよい。
【0031】
伝動装置104は、下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成され、それは、1)固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは2)人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは3)入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは4)人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作されるクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
【0032】
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態による双方向駆動装置は、人間が人力双方向入力装置101の入力端に対し、正回転又は逆回転の回転運動エネルギーを入力し、人力双方向入力装置101の出力端が出力する回転運動エネルギーが双方向異なる速度比率変速器102の入力端へおくり、そして双方向異なる速度比率変速器102の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、発電機109を駆動させる。
【0033】
図10に示すのは本発明の第3実施形態による双方向駆動装置が発電機を駆動させる構造を示すブロック図である。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより人力双方向入力装置101に対し正回転又は逆回転の双方向回転駆動をし、人力双方向入力装置101の出力端により出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置104を経て双方向異なる速度比率変速器102の入力端へおくられ、双方向異なる速度比率変速器102の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、直接又は伝動装置104を経て回転式発電機109を駆動させる。
【0034】
伝動装置104は、下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成される。それは、1)固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは2)人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは3)入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは4)人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
そして発電機109は更にニーズに応じて選択的に発電機関連制御装置110及び回路スイッチ又は保護装置111を設けられる。
【0035】
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態による双方向駆動装置が、発電機109を駆動するように応用するとき、更に負荷ホイール・セット103と発電機109とを一体構造にすることができる。
図11に示すのは本発明の第4実施形態による双方向駆動装置が駆動する負荷ホイール・セット103と発電機109とを一体構造に結合させた構造を示すブロック図である。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより人力双方向入力装置101に対し正回転又は逆回転の回転駆動をし、人力双方向入力装置101の出力端により出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置104を経て双方向異なる速度比率変速器102の入力端へおくられ、双方向異なる速度比率変速器102の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、発電機109を駆動させ、発電機109が負荷ホイール・セット103との共同構造に組合わされ、或いは発電機109が直接負荷ホイール・セット103の発電機構造の一部を構成する。
【0036】
伝動装置104は下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成され、それは、1)固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは2)人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは3)入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは4)人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
そして発電機109は更にニーズに応じてオプションに発電機関連制御装置110及び回路スイッチ又は保護装置111を設けられる。
【0037】
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態による双方向駆動装置が人力駆動キャリアに応用され、ニーズに応じて負荷ホイール・セット103が直接または伝動装置200により駆動する発電機109を配置できる。
図12に示すのは本発明の第4実施形態による双方向駆動装置の人力駆動キャリアの負荷ホイール・セット103に発電機109を配置した構造を示すブロック図である。その構成は人間の手か足の両者又はその一つにより人力双方向入力装置101に対し正回転又は逆回転の回転駆動をし、人力双方向入力装置101の出力端により出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置104を経て双方向異なる速度比率変速器102の入力端へおくられ、双方向異なる速度比率変速器102の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、負荷ホイール・セット103を駆動させ、負荷ホイール・セット103により発電機109を駆動させ、発電機は負荷ホイール・セット103の駆動を受けるために設けられるものである。
【0038】
伝動装置104、200は下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成される。それは、1)固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは2)人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは3)入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは4)人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
そして発電機109は更にニーズに応じてオプションに発電機関連制御装置110及び回路スイッチ又は保護装置111を設けられる。
【0039】
本発明の実施形態による双方向駆動装置は、人力双方向キャリア、人力双方向駆動運動装置、人力双方向駆動の回転式機械機能装置、人力双方向駆動の発電機に用いられ、更に駆動した負荷の性質により、選択的に関連運転機能の表示装置、或いは操作員生理状態の検査装置、表示装置を設ける。
本発明は実施し応用する前に、上記のこの双方向駆動装置を構成する各実施例の各関連装置は、それぞれ独立しそして伝動連結することができ、或いはその中の二つ又は二つ以上の関連装置により共同構造にして構成するものである。
【符号の説明】
【0040】
101:人力双方向入力装置、102:双方向異なる速度比率変速器、103:負荷ホイール・セット、104:伝動装置、200:伝動装置、105:プラス制御可減衰裝置、106:減衰負荷ホイール・セット、107:制御可減衰負荷ホイール・セット、108:回転式機械機能装置、109:発電機セット、110:発電機関連制御装置、111:回路スイッチ及び保護装置、112:プラス減衰装置
【特許請求の範囲】
【請求項1】
双回転方向入力が可能な人力双方向駆動入力装置の出力端から、異なる速度比率双方向変速伝動装置の入力端へ出力し、双方向異なる速度変速器の出力端を経て、異なる速度比率双方向出力し、負荷ホイール・セットを駆動させ、ユーザーが駆動入力方向の自由な選択が可能であり、或いは更に異なる速度比率双方向出力伝動装置により、異なる入力方向のとき、異なる変速比率の異なる回転方向出力するものであり、
人間の手か足の両者又はその一つにより人力双方向入力装置(101)を駆動させ、時計の回転方向又は逆回転方向で駆動する時、前記人力双方向入力装置(101)の出力端が出力する回転運動エネルギーが直接又は伝動装置(104)を経て双方向異なる速度比率変速器(102)の入力端へ出力され、異なる速度比率双方向の回転運動エネルギーを出力し、負荷ホイール・セット(103)を駆動する双方向駆動装置であって、
前記人力双方向入力装置(101)は、人間の肢体、手か足の両者又はその一つにより正回転又は逆回転の双方向回転駆動の入力又は往復駆動が可能な入力構造からなり、踏み板、クランク及び双方向回転の可能な伝動ホイール・セットにより構成され、或いはハンドル、バー及び双方向回転の可能な伝動ホイール・セットにより構成され、或いは人力により双方向回転駆動を産生可能な従来の人力駆動構造装置により構成され、第一駆動回転方向の運動エネルギー及び第二駆動回転方向の入力運動エネルギーは、人間の手か足の両者又はその一つから、前記人力双方向入力装置(101)の入力端を駆動するものであり、第一駆動回転方向と第二駆動回転方向とは反対になるものであり、
前記双方向異なる速度比率変速器(102)は、直接又は前記伝動装置(104)を経由し、前記人力双方向入力装置(101)からの異なる回転方向運動エネルギーを受け、異なる速度比率双方向運動エネルギーを出力するものであり、前記双方向異なる速度比率変速器(102)を構成する内部の伝動ユニットは、ギア・セット、或いは摩擦ホイール・セット、或いはチェーン及びチェーン・ホイール・セット、或いはベルト及びベルト・ホイール・セット、或いは伝動クランク及びホイール・セット、或いは流体伝動装置、或いは電磁力伝動装置であり、或いは一つ又は一つ以上の前記伝動ユニットにより構成し、前記双方向異なる速度比率変速器(102)が異なる回転方向の第一駆動回転方向と第二駆動回転方向との駆動を入力する時、反対方向入力端は異なる入力方向において、相対する双方向出力端に対する方向関係について、同じか或いは異なる場合があり、異なる入力方向の場合、それは相対する出力方向との間の速度比率が異なり、
前記負荷ホイール・セット(103)は、前記双方向異なる速度比率変速器(102)の出力端により直接或いは前記伝動装置(104)によってホイール型負荷を駆動し、
特に直立式の双方向踏み動かせ自転車、或いは直立式足踏み運動装置に応用され、人体の下肢に双方向足踏み運動を提供することを特徴とする双方向駆動装置。
【請求項2】
人間の手か足の両者又はその一つにより双回転方向駆動をする人力駆動キャリアに応用され、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより正回転又は逆回転をする前記人力双方向入力装置(101)があり、前記人力双方向入力装置(101)の出力端が出力する双方向回転運動エネルギーが直接又は伝動装置(104)により少なくとも一個の前記双方向異なる速度比率変速器(102)へ入力され、異なる速度比率の双回転方向出力をし、その出力する回転運動エネルギーが直接又は伝動装置(104)により前記負荷ホイール・セット(103)を駆動させ、前記人力双方向入力装置(101)は人間の手か足の両者又はその一つにより正回転又は逆回転の駆動をし、そして速度比率における相対転向の出力を選定し、
前記伝動装置(104)は、一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種のギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、又は流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断することを特徴とする請求項1に記載の双方向駆動装置。
【請求項3】
更に人力駆動運動装置にも提供可能であり、例えばフィットネスの自転車であり、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより正回転又は逆回転の駆動をする前記人力双方向入力装置(101)、及び少なくとも一個の前記双方向異なる速度比率変速器(102)を備え、前記双方向異なる速度比率変速器(102)の入力端が直接又は前記伝動装置(104)を経て前記人力双方向入力装置(101)が出力する回転運動エネルギーを受け、そして前記双方向異なる速度比率変速器(102)自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は前記伝動装置(104)を経て減衰負荷ホイール・セット(106)を駆動させ、前記伝動装置(104)は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断し、
前記減衰負荷ホイール・セット(106)は自身が固定減衰を持ち、運動装置として運転する時に減衰を産生させ、前記減衰負荷ホイール・セット(106)自身の減衰は摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、または電磁渦流発電減衰式の減衰構造により構成してもよいことを特徴とする請求項1に記載の双方向駆動装置。
【請求項4】
減衰装置を制御可能な人力駆動運動装置に応用でき、例えばフィットネスの自転車であり、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより駆動をする前記人力双方向入力装置(101)、及び少なくとも一個の前記双方向異なる速度比率変速器(102)を備え、その入力端が直接又は前記伝動装置(104)を経て前記人力双方向入力装置(101)が出力する回転運動エネルギーを受け、そして前記双方向異なる速度比率変速器(102)自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は前記伝動装置(104)を経て制御可減衰負荷ホイール・セット(107)を駆動させ、前記伝動装置(104)は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断し、
前記制御可減衰負荷ホイール・セット(107)は自身が制御可減衰機能を持ち、運動装置として運転する時に制御可能な減衰を産生させ、前記制御可減衰負荷ホイール・セット(107)が産生する制御可減衰は摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、または電磁渦流発電減衰式の制御可機能を持つ減衰構造により構成され、前記制御可減衰負荷ホイール・セット(107)が産生した減衰の大きさをコントロールし、
前記制御可減衰負荷ホイール・セット(107)の制御方法は、選択した減衰構造形式により、流体エネルギー又は機械エネルギー又は電力エネルギーの制御方式及び装置により、制御可減衰機能を産生することを特徴とする請求項1に記載の双方向駆動装置。
【請求項5】
人力駆動キャリアに別途にプラス減衰装置(112)を設け、前記負荷ホイール・セット(103)との間に減衰効果を産生することにより、運動装置機能に転換し使われるものであって、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより駆動をする前記人力双方向入力装置(101)、及び少なくとも一個の前記双方向異なる速度比率変速器(102)を備え、その入力端が直接又は前記伝動装置(104)を経て前記人力双方向入力装置(101)が出力する回転運動エネルギーを受け、そして前記双方向異なる速度比率変速器(102)自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は前記伝動装置(104)を経、前記負荷ホイール・セット(103)を駆動させ、前記伝動装置(104)は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断し、
前記負荷ホイール・セット(103)は少なくとも一個の前記負荷ホイール・セット(103)が減衰を産生することに提供される前記プラス減衰装置(112)を設け、運動装置機能として運転する時に減衰を産生させ、
前記負荷ホイール・セット(103)に減衰効果を生じさせプラスした前記プラス減衰装置(112)の減衰構造は、摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、または電磁渦流発電減衰式の制御可機能を持つ減衰構造により構成されることを特徴とする請求項1に記載の双方向駆動装置。
【請求項6】
人力駆動キャリアに別途にプラス制御可減衰裝置(105)を設けることにより、運動装置機能に転換し使われるものであって、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより駆動をする前記人力双方向入力装置(101)、及び少なくとも一個の前記双方向異なる速度比率変速器(102)を備え、その入力端が直接又は前記伝動装置(104)を経て前記人力双方向入力装置(101)が出力する回転運動エネルギーを受け、そして前記双方向異なる速度比率変速器(102)自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は前記伝動装置(104)を経て前記負荷ホイール・セット(103)を駆動させ、前記伝動装置(104)は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断し、
前記負荷ホイール・セット(103)は少なくとも一個の前記負荷ホイール・セット(103)が減衰を産生することに提供される前記プラス制御可減衰裝置(105)を設け、運動装置機能として運転する時に減衰を制御させ、
前記プラス制御可減衰裝置(105)の減衰構造は、摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、または電磁渦流発電減衰式の制御可特性をもつ減衰構造により構成され、前記プラス制御可減衰裝置(105)の制御方法は、選択した減衰構造形式により流体又は機械又は電力エネルギーの制御方法及び装置により、運動装置機能として運転する時の減衰の大きさをコントロールすることを特徴とする請求項1に記載の双方向駆動装置。
【請求項7】
人間が前記人力双方向入力装置(101)の入力端に対し、正回転又は逆回転の回転運動エネルギーを入力し、前記人力双方向入力装置(101)の出力端が出力する回転運動エネルギーが前記双方向異なる速度比率変速器(102)の入力端へおくられ、そして前記双方向異なる速度比率変速器(102)の出力端により固定回転方向の機械エネルギー出力をし、固定回転方向の機械機能装置を駆動させ、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより人力双方向入力装置(101)に対し正回転又は逆回転の双方向回転駆動をし、前記人力双方向入力装置(101)の出力端により出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置(104)を経て前記双方向異なる速度比率変速器(102)の入力端へおくられ、前記双方向異なる速度比率変速器(102)の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、直接又は前記伝動装置(104)を経て回転式機械機能装置(108)を駆動させ、前記回転式機械機能装置(108)は、例えば流体ポンプ、ファン、慣性エネルギー保存ホイール、他の人力で駆動可能な回転式機械機能装置であってもよく、前記伝動装置(104)は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断することを特徴とする請求項1に記載の双方向駆動装置。
【請求項8】
人間が前記人力双方向入力装置(101)の入力端に対し、正回転又は逆回転の回転運動エネルギーを入力し、前記人力双方向入力装置(101)の出力端が出力する回転運動エネルギーが前記双方向異なる速度比率変速器(102)の入力端へおくられ、そして前記双方向異なる速度比率変速器(102)の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、発電機(109)を駆動させ、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより前記人力双方向入力装置(101)に対し正回転又は逆回転の双方向回転駆動をし、前記人力双方向入力装置(101)の出力端により出力する回転運動エネルギーは、直接又は伝動装置(104)を経て前記双方向異なる速度比率変速器(102)の入力端へおくられ、前記双方向異なる速度比率変速器(102)の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、直接又は前記伝動装置(104)を経て前記回転式発電機(109)を駆動させ、前記伝動装置(104)は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置或いは単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断し、
前記発電機(109)は更にニーズに応じて選択的に発電機関連制御装置(110)及び回路スイッチ又は保護装置(111)を設けることを特徴とする請求項1に記載の双方向駆動装置。
【請求項9】
駆動発電機(109)の応用に使われ、更に前記負荷ホイール・セット(103)と前記発電機(109)と一体構造にすることが可能であり、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより前期人力双方向入力装置(101)に対し正回転又は逆回転の回転駆動をし、前記人力双方向入力装置(101)の出力端により出力する回転運動エネルギーは直接又は前記伝動装置(104)を経て前記双方向異なる速度比率変速器(102)の入力端へおくられ、前記双方向異なる速度比率変速器(102)の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、前記発電機(109)を駆動させ、前記発電機(109)が前記負荷ホイール・セット(103)と共同構造に組合せられ、或いは前記発電機(109)が前記負荷ホイール・セット(103)により直接発電機構造の一部を構成し、前記伝動装置(104)は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断し、
前記発電機(109)は更にニーズに応じて選択的に発電機関連制御装置(110)及び回路スイッチ又は保護装置(111)を設けることを特徴とする請求項1に記載の双方向駆動装置。
【請求項10】
人力駆動キャリアにするため、ニーズに応じて前記負荷ホイール・セット(103)が直接にまたは伝動装置(200)により駆動させた発電機(109)を配置可能であり、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより前記人力双方向入力装置(101)に対し正回転又は逆回転の回転駆動をし、前記人力双方向入力装置(101)の出力端により出力する回転運動エネルギーは直接又は前記伝動装置(104)を経て前記双方向異なる速度比率変速器(102)の入力端へおくられ、前記双方向異なる速度比率変速器(102)の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、前記負荷ホイール・セット(103)を駆動させ、前記負荷ホイール・セット(103)により前記発電機(109)を駆動させ、発電機は前記負荷ホイール・セット(103)の駆動を受けるために設けられ、伝動装置(104)は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断し、
前記発電機(109)は更にニーズに応じて選択的に発電機関連制御装置(110)及び回路スイッチ又は保護装置(111)を設けることを特徴とする請求項1に記載の双方向駆動装置。
【請求項11】
人力双方向駆動キャリア、人力双方向駆動運動装置、人力双方向駆動の回転式機械機能装置、または人力双方向駆動の発電機として、更に駆動した負荷の性質により、オプションに関連運転機能の表示装置、或いは操作員生理状態の検査装置、表示装置を設けることを特徴とする請求項1に記載の双方向駆動装置。
【請求項12】
足踏み動かす車両、手で動かす車両、足踏み動かす又は手で動かす物の両者或いはその中の一つで人力により双方向回転駆動可能な人力駆動キャリア、或いは足踏み動かす運動装置、手で動かす運動装置、足で踏み動かす又は手で動かす物の両者或いはその中の一つで駆動する運動装置で人力により双方向回転駆動可能な運動器材、或いは足踏み動かす又は手で動かす物の両者或いはその中の一つで駆動する流体ポンプ、ファン、発電機の装置に応用可能であることを特徴とする請求項1に記載の双方向駆動装置。
【請求項13】
応用される際に、構成する各関連装置が、それぞれ独立しまた伝動連結し、或いは中の二つまたは二つ以上の関連装置により共同で構成し、
特に直立式の双方向踏み動かせ自転車、或いは直立式足踏み運動装置に応用され、人体の下肢に双方向踏み動かせることに提供することを特徴とする双方向駆動装置。
【請求項1】
双回転方向入力が可能な人力双方向駆動入力装置の出力端から、異なる速度比率双方向変速伝動装置の入力端へ出力し、双方向異なる速度変速器の出力端を経て、異なる速度比率双方向出力し、負荷ホイール・セットを駆動させ、ユーザーが駆動入力方向の自由な選択が可能であり、或いは更に異なる速度比率双方向出力伝動装置により、異なる入力方向のとき、異なる変速比率の異なる回転方向出力するものであり、
人間の手か足の両者又はその一つにより人力双方向入力装置(101)を駆動させ、時計の回転方向又は逆回転方向で駆動する時、前記人力双方向入力装置(101)の出力端が出力する回転運動エネルギーが直接又は伝動装置(104)を経て双方向異なる速度比率変速器(102)の入力端へ出力され、異なる速度比率双方向の回転運動エネルギーを出力し、負荷ホイール・セット(103)を駆動する双方向駆動装置であって、
前記人力双方向入力装置(101)は、人間の肢体、手か足の両者又はその一つにより正回転又は逆回転の双方向回転駆動の入力又は往復駆動が可能な入力構造からなり、踏み板、クランク及び双方向回転の可能な伝動ホイール・セットにより構成され、或いはハンドル、バー及び双方向回転の可能な伝動ホイール・セットにより構成され、或いは人力により双方向回転駆動を産生可能な従来の人力駆動構造装置により構成され、第一駆動回転方向の運動エネルギー及び第二駆動回転方向の入力運動エネルギーは、人間の手か足の両者又はその一つから、前記人力双方向入力装置(101)の入力端を駆動するものであり、第一駆動回転方向と第二駆動回転方向とは反対になるものであり、
前記双方向異なる速度比率変速器(102)は、直接又は前記伝動装置(104)を経由し、前記人力双方向入力装置(101)からの異なる回転方向運動エネルギーを受け、異なる速度比率双方向運動エネルギーを出力するものであり、前記双方向異なる速度比率変速器(102)を構成する内部の伝動ユニットは、ギア・セット、或いは摩擦ホイール・セット、或いはチェーン及びチェーン・ホイール・セット、或いはベルト及びベルト・ホイール・セット、或いは伝動クランク及びホイール・セット、或いは流体伝動装置、或いは電磁力伝動装置であり、或いは一つ又は一つ以上の前記伝動ユニットにより構成し、前記双方向異なる速度比率変速器(102)が異なる回転方向の第一駆動回転方向と第二駆動回転方向との駆動を入力する時、反対方向入力端は異なる入力方向において、相対する双方向出力端に対する方向関係について、同じか或いは異なる場合があり、異なる入力方向の場合、それは相対する出力方向との間の速度比率が異なり、
前記負荷ホイール・セット(103)は、前記双方向異なる速度比率変速器(102)の出力端により直接或いは前記伝動装置(104)によってホイール型負荷を駆動し、
特に直立式の双方向踏み動かせ自転車、或いは直立式足踏み運動装置に応用され、人体の下肢に双方向足踏み運動を提供することを特徴とする双方向駆動装置。
【請求項2】
人間の手か足の両者又はその一つにより双回転方向駆動をする人力駆動キャリアに応用され、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより正回転又は逆回転をする前記人力双方向入力装置(101)があり、前記人力双方向入力装置(101)の出力端が出力する双方向回転運動エネルギーが直接又は伝動装置(104)により少なくとも一個の前記双方向異なる速度比率変速器(102)へ入力され、異なる速度比率の双回転方向出力をし、その出力する回転運動エネルギーが直接又は伝動装置(104)により前記負荷ホイール・セット(103)を駆動させ、前記人力双方向入力装置(101)は人間の手か足の両者又はその一つにより正回転又は逆回転の駆動をし、そして速度比率における相対転向の出力を選定し、
前記伝動装置(104)は、一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種のギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、又は流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断することを特徴とする請求項1に記載の双方向駆動装置。
【請求項3】
更に人力駆動運動装置にも提供可能であり、例えばフィットネスの自転車であり、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより正回転又は逆回転の駆動をする前記人力双方向入力装置(101)、及び少なくとも一個の前記双方向異なる速度比率変速器(102)を備え、前記双方向異なる速度比率変速器(102)の入力端が直接又は前記伝動装置(104)を経て前記人力双方向入力装置(101)が出力する回転運動エネルギーを受け、そして前記双方向異なる速度比率変速器(102)自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は前記伝動装置(104)を経て減衰負荷ホイール・セット(106)を駆動させ、前記伝動装置(104)は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断し、
前記減衰負荷ホイール・セット(106)は自身が固定減衰を持ち、運動装置として運転する時に減衰を産生させ、前記減衰負荷ホイール・セット(106)自身の減衰は摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、または電磁渦流発電減衰式の減衰構造により構成してもよいことを特徴とする請求項1に記載の双方向駆動装置。
【請求項4】
減衰装置を制御可能な人力駆動運動装置に応用でき、例えばフィットネスの自転車であり、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより駆動をする前記人力双方向入力装置(101)、及び少なくとも一個の前記双方向異なる速度比率変速器(102)を備え、その入力端が直接又は前記伝動装置(104)を経て前記人力双方向入力装置(101)が出力する回転運動エネルギーを受け、そして前記双方向異なる速度比率変速器(102)自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は前記伝動装置(104)を経て制御可減衰負荷ホイール・セット(107)を駆動させ、前記伝動装置(104)は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断し、
前記制御可減衰負荷ホイール・セット(107)は自身が制御可減衰機能を持ち、運動装置として運転する時に制御可能な減衰を産生させ、前記制御可減衰負荷ホイール・セット(107)が産生する制御可減衰は摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、または電磁渦流発電減衰式の制御可機能を持つ減衰構造により構成され、前記制御可減衰負荷ホイール・セット(107)が産生した減衰の大きさをコントロールし、
前記制御可減衰負荷ホイール・セット(107)の制御方法は、選択した減衰構造形式により、流体エネルギー又は機械エネルギー又は電力エネルギーの制御方式及び装置により、制御可減衰機能を産生することを特徴とする請求項1に記載の双方向駆動装置。
【請求項5】
人力駆動キャリアに別途にプラス減衰装置(112)を設け、前記負荷ホイール・セット(103)との間に減衰効果を産生することにより、運動装置機能に転換し使われるものであって、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより駆動をする前記人力双方向入力装置(101)、及び少なくとも一個の前記双方向異なる速度比率変速器(102)を備え、その入力端が直接又は前記伝動装置(104)を経て前記人力双方向入力装置(101)が出力する回転運動エネルギーを受け、そして前記双方向異なる速度比率変速器(102)自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は前記伝動装置(104)を経、前記負荷ホイール・セット(103)を駆動させ、前記伝動装置(104)は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断し、
前記負荷ホイール・セット(103)は少なくとも一個の前記負荷ホイール・セット(103)が減衰を産生することに提供される前記プラス減衰装置(112)を設け、運動装置機能として運転する時に減衰を産生させ、
前記負荷ホイール・セット(103)に減衰効果を生じさせプラスした前記プラス減衰装置(112)の減衰構造は、摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、または電磁渦流発電減衰式の制御可機能を持つ減衰構造により構成されることを特徴とする請求項1に記載の双方向駆動装置。
【請求項6】
人力駆動キャリアに別途にプラス制御可減衰裝置(105)を設けることにより、運動装置機能に転換し使われるものであって、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより駆動をする前記人力双方向入力装置(101)、及び少なくとも一個の前記双方向異なる速度比率変速器(102)を備え、その入力端が直接又は前記伝動装置(104)を経て前記人力双方向入力装置(101)が出力する回転運動エネルギーを受け、そして前記双方向異なる速度比率変速器(102)自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は前記伝動装置(104)を経て前記負荷ホイール・セット(103)を駆動させ、前記伝動装置(104)は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断し、
前記負荷ホイール・セット(103)は少なくとも一個の前記負荷ホイール・セット(103)が減衰を産生することに提供される前記プラス制御可減衰裝置(105)を設け、運動装置機能として運転する時に減衰を制御させ、
前記プラス制御可減衰裝置(105)の減衰構造は、摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、または電磁渦流発電減衰式の制御可特性をもつ減衰構造により構成され、前記プラス制御可減衰裝置(105)の制御方法は、選択した減衰構造形式により流体又は機械又は電力エネルギーの制御方法及び装置により、運動装置機能として運転する時の減衰の大きさをコントロールすることを特徴とする請求項1に記載の双方向駆動装置。
【請求項7】
人間が前記人力双方向入力装置(101)の入力端に対し、正回転又は逆回転の回転運動エネルギーを入力し、前記人力双方向入力装置(101)の出力端が出力する回転運動エネルギーが前記双方向異なる速度比率変速器(102)の入力端へおくられ、そして前記双方向異なる速度比率変速器(102)の出力端により固定回転方向の機械エネルギー出力をし、固定回転方向の機械機能装置を駆動させ、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより人力双方向入力装置(101)に対し正回転又は逆回転の双方向回転駆動をし、前記人力双方向入力装置(101)の出力端により出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置(104)を経て前記双方向異なる速度比率変速器(102)の入力端へおくられ、前記双方向異なる速度比率変速器(102)の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、直接又は前記伝動装置(104)を経て回転式機械機能装置(108)を駆動させ、前記回転式機械機能装置(108)は、例えば流体ポンプ、ファン、慣性エネルギー保存ホイール、他の人力で駆動可能な回転式機械機能装置であってもよく、前記伝動装置(104)は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断することを特徴とする請求項1に記載の双方向駆動装置。
【請求項8】
人間が前記人力双方向入力装置(101)の入力端に対し、正回転又は逆回転の回転運動エネルギーを入力し、前記人力双方向入力装置(101)の出力端が出力する回転運動エネルギーが前記双方向異なる速度比率変速器(102)の入力端へおくられ、そして前記双方向異なる速度比率変速器(102)の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、発電機(109)を駆動させ、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより前記人力双方向入力装置(101)に対し正回転又は逆回転の双方向回転駆動をし、前記人力双方向入力装置(101)の出力端により出力する回転運動エネルギーは、直接又は伝動装置(104)を経て前記双方向異なる速度比率変速器(102)の入力端へおくられ、前記双方向異なる速度比率変速器(102)の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、直接又は前記伝動装置(104)を経て前記回転式発電機(109)を駆動させ、前記伝動装置(104)は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置或いは単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断し、
前記発電機(109)は更にニーズに応じて選択的に発電機関連制御装置(110)及び回路スイッチ又は保護装置(111)を設けることを特徴とする請求項1に記載の双方向駆動装置。
【請求項9】
駆動発電機(109)の応用に使われ、更に前記負荷ホイール・セット(103)と前記発電機(109)と一体構造にすることが可能であり、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより前期人力双方向入力装置(101)に対し正回転又は逆回転の回転駆動をし、前記人力双方向入力装置(101)の出力端により出力する回転運動エネルギーは直接又は前記伝動装置(104)を経て前記双方向異なる速度比率変速器(102)の入力端へおくられ、前記双方向異なる速度比率変速器(102)の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、前記発電機(109)を駆動させ、前記発電機(109)が前記負荷ホイール・セット(103)と共同構造に組合せられ、或いは前記発電機(109)が前記負荷ホイール・セット(103)により直接発電機構造の一部を構成し、前記伝動装置(104)は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断し、
前記発電機(109)は更にニーズに応じて選択的に発電機関連制御装置(110)及び回路スイッチ又は保護装置(111)を設けることを特徴とする請求項1に記載の双方向駆動装置。
【請求項10】
人力駆動キャリアにするため、ニーズに応じて前記負荷ホイール・セット(103)が直接にまたは伝動装置(200)により駆動させた発電機(109)を配置可能であり、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより前記人力双方向入力装置(101)に対し正回転又は逆回転の回転駆動をし、前記人力双方向入力装置(101)の出力端により出力する回転運動エネルギーは直接又は前記伝動装置(104)を経て前記双方向異なる速度比率変速器(102)の入力端へおくられ、前記双方向異なる速度比率変速器(102)の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、前記負荷ホイール・セット(103)を駆動させ、前記負荷ホイール・セット(103)により前記発電機(109)を駆動させ、発電機は前記負荷ホイール・セット(103)の駆動を受けるために設けられ、伝動装置(104)は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断し、
前記発電機(109)は更にニーズに応じて選択的に発電機関連制御装置(110)及び回路スイッチ又は保護装置(111)を設けることを特徴とする請求項1に記載の双方向駆動装置。
【請求項11】
人力双方向駆動キャリア、人力双方向駆動運動装置、人力双方向駆動の回転式機械機能装置、または人力双方向駆動の発電機として、更に駆動した負荷の性質により、オプションに関連運転機能の表示装置、或いは操作員生理状態の検査装置、表示装置を設けることを特徴とする請求項1に記載の双方向駆動装置。
【請求項12】
足踏み動かす車両、手で動かす車両、足踏み動かす又は手で動かす物の両者或いはその中の一つで人力により双方向回転駆動可能な人力駆動キャリア、或いは足踏み動かす運動装置、手で動かす運動装置、足で踏み動かす又は手で動かす物の両者或いはその中の一つで駆動する運動装置で人力により双方向回転駆動可能な運動器材、或いは足踏み動かす又は手で動かす物の両者或いはその中の一つで駆動する流体ポンプ、ファン、発電機の装置に応用可能であることを特徴とする請求項1に記載の双方向駆動装置。
【請求項13】
応用される際に、構成する各関連装置が、それぞれ独立しまた伝動連結し、或いは中の二つまたは二つ以上の関連装置により共同で構成し、
特に直立式の双方向踏み動かせ自転車、或いは直立式足踏み運動装置に応用され、人体の下肢に双方向踏み動かせることに提供することを特徴とする双方向駆動装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2010−144927(P2010−144927A)
【公開日】平成22年7月1日(2010.7.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−189279(P2009−189279)
【出願日】平成21年8月18日(2009.8.18)
【出願人】(599075531)
【公開日】平成22年7月1日(2010.7.1)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年8月18日(2009.8.18)
【出願人】(599075531)
[ Back to top ]