周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム
【課題】両足でこぐ足踏み駆動輪システムは、両足でこぐとき、従動フライホイールに対して力を入れると、ある角変位範囲で最も有効なこぐ力が得られるが、単振動の関係で無効または低効果の角変位範囲が存在しているために、改善できるところがある。
【解決手段】周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム1000は、両足でこぐと回転運動する駆動輪システムであって、受動車輪413が偏心伝動輪によって構成され、また同期伝動ベルト100との結合によって偏心伝動輪システムを構成することにより、運転者が両足でこぐとき、ペダル102のペダル軸103にクランク101を介して結合する従動車輪112の従動車輪軸111に異なるこぐ角度で力を入れるとき、従動車輪112が両足でこぐ角度に従って受動車輪413の伝動変速比を変動させる。
【解決手段】周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム1000は、両足でこぐと回転運動する駆動輪システムであって、受動車輪413が偏心伝動輪によって構成され、また同期伝動ベルト100との結合によって偏心伝動輪システムを構成することにより、運転者が両足でこぐとき、ペダル102のペダル軸103にクランク101を介して結合する従動車輪112の従動車輪軸111に異なるこぐ角度で力を入れるとき、従動車輪112が両足でこぐ角度に従って受動車輪413の伝動変速比を変動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は両足でこぐと回転運動する駆動輪システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来の両足でこぐ足踏み駆動式の駆動輪システムは、よく両足でこぐことにより回転駆動する応用装置、例えば足でこぐ自転車、人力と電動機による動力とを併用する自転車、運動を行う定置式自転車、足踏みボート、足踏み回転式発電機、または足踏み回転流体ポンプ等に応用され、両足で真円従動車輪をこぐことにより、受動車輪を引き動かしてから負荷を駆動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2012−091632号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
両足でこぐことと従動車輪の回転運転との間には単振動の関係があり、両足でこぐとき、従動フライホイールに対して力を入れるとある角変位範囲で最も有効なこぐ力が得られる。しかし、単振動の関係で無効または低効果の角変位範囲が存在しているために、改善できるところがある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明による周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムは、両足でこぐと回転運動する駆動輪システムであって、従動車輪および受動車輪の一方または両方は偏心伝動輪によって構成され、また同期伝動ベルトとの結合によって偏心伝動輪システムを構成することにより、運転者が両足でこぐとき、足でペダルのペダル軸に対してクランクを介して結合する従動車輪の従動車輪軸に異なるこぐ角度で力を入れるとき、従動車輪が両足でこぐ角度に従って受動車輪の伝動変速比を変動させる。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】従来の真円伝動輪システムを両足でこぐとき、ペダルのペダル軸と従動車輪軸とによって形成する駆動角度と、受動車輪の変速比との関係図である。
【図2】本発明の偏心伝動輪システム(1000)を両足でこぐとき、ペダルのペダル軸と従動車輪軸とによって形成する機械的駆動角度と、受動車輪の変速比との関係図を示す。
【図3】本発明の第1実施形態による偏心伝動輪システム(1000)において、第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)が上死点指向性(a)に位置するときの真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)との伝動変速比の関係図の一つを示す。
【図4】図3で示した偏心伝動輪システム(1000)において、第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)が上死点指向性(a)から30°移動したときの真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)との伝動変速比の関係図の二を示す。
【図5】図3で示した偏心伝動輪システム(1000)において第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)が上死点指向性(a)に沿って60°の位置に移動したときの真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)との伝動変速比の関係図の三を示す。
【図6】図3で示した偏心伝動輪システム(1000)において第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)が上死点指向性(a)に沿って90°の位置に移動したときの真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)との伝動変速比の関係図の四を示す。
【図7】図3で示した偏心伝動輪システム(1000)において第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)が上死点指向性(a)に沿って120°の位置に移動したときの真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)の伝動変速比の関係図の五を示す。
【図8】図3で示した偏心伝動輪システム(1000)において第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)が上死点指向性(a)に沿って150°の位置に移動したときの真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)との伝動変速比の関係図の六を示す。
【図9】従動車輪が真円輪であり、受動車輪が2峰性の楕円受動車輪である第2実施形態の構造模式図を示す。
【図10】従動車輪が2峰性の楕円従動車輪であり、受動車輪が2峰性の楕円受動車輪である第3実施形態構造模式図を示す。
【図11】従動車輪が2峰性の楕円従動車輪であり、受動車輪が偏心伝動輪である第4実施形態の構造模式図を示す。
【図12】従動車輪が2峰性の楕円従動ギアであり、受動車輪が2峰性の楕円受動ギアである第4実施形態の構造模式図を示す。
【図13】図3〜図12に示す偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)が直接負荷輪群(600)を駆動することを示す模式図である。
【図14】図3〜図12に示す偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)が中間伝動装置(5000)を経て負荷輪群(600)を駆動することを示す模式図である。
【図15】図3〜図12に示す偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)が有段または無段の内装変速装置(2000)を経て負荷輪群(600)を駆動することを示す模式図である。
【図16】図3〜図12に示す偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)が中間伝動装置(5000)及び有段または無段の内装変速装置(2000)を経て負荷輪群(600)を駆動することを示す模式図である。
【図17】図3〜図12に示す偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)が有段または無段の外装変速装置(3000)を経て負荷輪群(600)を駆動することを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
本発明による周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムは、両足でこぐと回転運動する駆動輪システムであって、従動車輪および受動車輪の一方または両方は偏心伝動輪によって構成され、同期伝動ベルトとの結合によって偏心伝動輪システムを構成することにより、運転者が両足でこぐとき、ペダルのペダル軸にクランクを介して結合する従動車輪の従動車輪軸に対して異なるこぐ角度で力が入ると、従動車輪が両足でこぐ角度に従って受動車輪の伝動変速比を変動させる。
【0008】
周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムを構成する従動車輪または受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪および真円輪のうちいずれか1つによって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルト、またはスプロケットと伝動チェーン、またはギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備える。
【0009】
周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムの特定構造を通して、両足でこぐ角度の特定関係に合わせて従動車輪が1回ごとの回転周期において受動車輪に対して変速比を2回変化させ、両足でこぐことに合わせて、ペダルのペダル軸にクランクを介して結合する従動車輪の従動車輪軸に対して異なるこぐ角度で力が入るとき、従動車輪が受動車輪に対して異なる伝動変速比を形成する。
【0010】
周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムは、こぐときの最大出力角付近の伝動変速比を最大伝動変速比とし、最大伝動変速比では、従動車輪が受動車輪に対して伝動する全周期の中で、従動車輪と相対的に回転速度の角変位を受動車輪に対して、他の角度と相対的に回転速度が速い角変位を伝送する。以下に説明する。
【0011】
(第1実施形態)
図1は、従来の真円伝動輪システムを両足でこぐとき、ペダルのペダル軸と従動車輪軸とによって形成する駆動角度と、受動車輪の変速比との関係図である。
図1に示すように、両足でペダルをこぐとき、右足と左足で別々にこぐペダル軸は、180°異なる正弦波のこぎ軌跡が現れる。右足は右足ペダル軸に従って上下に移動の軌跡でこぎ、左足は左足ペダル軸に従って上下移動の軌跡でこぐ。左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の真円伝動輪システムの従動車輪と受動車輪の変速比は同じである。
【0012】
図2は、本発明の偏心伝動輪システム(1000)を両足でこぐときペダルのペダル軸と従動車輪軸とによって形成する機械的駆動角度と、受動車輪の変速比との関係図である。
図2に示すように、両足で自転車をこぐとき、右足と左足で別々にこぐペダル軸は、180°異なる正弦波軌跡が現れる。右足は第一ペダル軸(103)に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸(203)に従って上下移動の軌跡でこぐ。左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪と受動車輪の変速比は、真円従動車輪(113)と従動車輪軸(111)との間の機械角の位置と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)との間の機械角の位置の機械角度差の関係に従う。また各回転において、真円従動車輪(113)が偏心受動車輪(413)に対して周期的に変速比を2回大きくまたは小さくする。
【0013】
図3に示す本発明の偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪は、真円従動車輪(113)によって構成され、受動車輪は偏心受動車輪(413)によって構成され、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に位置するとき、真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)の伝動変速比の関係図の一つを示す。
【0014】
図3の偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りである。
伝動ベルト(100)は、真円従動車輪(113)や偏心受動車輪(413)や補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯状ベルトによって構成されることを含む。真円従動車輪(113)、偏心受動車輪(413)と補助輪(312)との間で伝動する。
【0015】
真円従動車輪(113)は、従動車輪軸(111)に結合し、従動車輪軸(111)の両側は別々に第一クランク(101)及び第二クランク(201)と結合し、第一クランク(101)に第一ペダル(102)を設置するための第一ペダル軸(103)を設け、第二クランク(201)に第二ペダル(202)を設置するための第二ペダル軸(203)を設け、真円従動車輪(113)は滑動不能なスプロケット、タイミングベルト(歯状ベルト)またはギアによって構成される。
【0016】
偏心受動車輪(413)は、真円従動車輪(113)と同様にスプロケット、タイミングベルト(歯状ベルト)またはギアによって構成され、受動車輪軸(211)に設置され、そのピッチ円直径は真円従動車輪(113)の1/2であり、上述した真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)と補助輪(312)の伝動ベルト(100)に合わせて、真円従動車輪(113)に駆動され、補助輪(312)を通して、駆動する伝動ベルト(100)の周期的な締め付けおよび緩み変化に対して締付予圧を与え、偏心受動車輪(413)の偏心突出頂部指向性(c)の機械角度は、伝動ベルト(100)を経て、第一ペダル軸(103)と第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)とを結ぶ指向性(b)の機械角度位置との間の機械角度差は、特定関係がある。
【0017】
伝動ベルト(100)と一個以上の真円従動車輪(113)と一個以上の偏心受動車輪(413)の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、1階調以上異なる変速比である偏心伝動輪システム(1000)を構成する。
【0018】
補助輪押さえ棒(301)は、一端が補助輪押さえ棒の旋回軸(303)を通して本体(800)と旋回結合し、別端に補助輪軸(311)を設置することにより補助輪(312)を設置し、また補助輪押さえ棒(301)と本体(800)との間に補助輪の予圧バネ(302)を設けることにより補助輪(312)に対して外へ広がるまたは内へ押す予圧圧力を形成する。
【0019】
補助輪(312)は、真円従動車輪(113)や偏心受動車輪(413)と同様にスプロケット、タイミングベルト(歯状ベルト)、またはギアによって構成され、補助輪軸(311)を回転させ、また伝動ベルト(100)に駆動される。真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)が駆動する例えばチェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯形チェーンからなる伝動ベルト(100)に引き動かされ、かつ補助輪の予圧バネ(302)に対して補助輪押さえ棒(301)の予圧圧力を通して、補助輪軸(311)と補助輪(312)を強制的に動かし、更に伝動ベルト(100)を締め付ける。
【0020】
上述した真円従動車輪(113)、偏心受動車輪(413)および補助輪(312)を配置することによって構成される伝動輪システムを通して、直立して自転車をこぐとき、右足と左足は単振動に従い、180°異なる正弦波軌跡が現れる。右足は第一ペダル軸(103)に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸(203)に従って上下移動の軌跡でこぐ。また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪と受動車輪の変速比は、偏心受動車輪(413)の偏心突出頂部指向性(c)の機械角度に従う。伝動ベルト(100)を経て、従動車輪軸(111)に設置される第一ペダル軸(103)と第二ペダル軸(203)の指向性(b)との間の機械角の位置は、設定される機械角度差の関係に従う。また各回転において、真円従動車輪(113)が偏心受動車輪(413)に対して周期的に変速比を2回大きくまたは小さくする。例えば上述した真円従動車輪(113)と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が従動車輪軸(111)の機械角度指向性(b)に対して、上死点指向性(a)を通過後、継続してこぐ方向に沿って180°の範囲でこぐことを選択して設定するとき、真円従動車輪(113)は偏心受動車輪(413)に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示す。その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム(1000)の輪形によって決まり、図2にその周期変速比の関係の一つを示す。
【0021】
図3に第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に位置するとき、真円従動車輪(113)は半径r10で伝動ベルト(100)を駆動し、半径r11に位置する偏心受動車輪(413)を引き動かすことにより、r10:r11の伝動変速比を形成することを示す。
【0022】
図4には、図3で示した偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪は真円従動車輪(113)によって構成され、受動車輪は偏心受動車輪(413)によって構成され、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に沿って30°移動するとき、真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)の伝動変速比の関係図の二を示す。
【0023】
図4に示すように、第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に沿って30°の位置に移動するとき、真円従動車輪(113)は半径r10で伝動ベルト(100)を駆動し、半径r12に位置する偏心受動車輪(413)を引き動かすことにより、r10:r12の伝動変速比を形成する。
【0024】
図5には、図3で示した偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪は真円従動車輪(113)によって構成され、受動車輪は偏心受動車輪(413)によって構成され、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に沿って60°の位置に移動するとき、真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)の伝動変速比の関係図の三を示す。
【0025】
図5に示すように、第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に沿って60°の位置に移動するとき、真円従動車輪(113)は半径r10で伝動ベルト(100)を駆動し、半径r13に位置する偏心受動車輪(413)を引き動かすことにより、r10:r13の伝動変速比を形成する。
【0026】
図6には、図3で示した偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪は、真円従動車輪(113)によって構成され、受動車輪は偏心受動車輪(413)によって構成され、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に沿って90°の位置に移動するとき、真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)の伝動変速比の関係図の四を示す。
【0027】
図6に示すように、第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に沿って90°の位置に移動するとき、真円従動車輪(113)は半径r10で伝動ベルト(100)を駆動し、半径r14に位置する偏心受動車輪(413)を引き動かすことにより、r10:r14の伝動変速比を形成する。
【0028】
図7には、図3で示した偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪は、真円従動車輪(113)によって構成され、受動車輪は偏心受動車輪(413)によって構成され、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に沿って120°の位置に移動するとき、真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)の伝動変速比の関係図の五を示す。
【0029】
図7に示すように、第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に沿って120°の位置に移動するとき、真円従動車輪(113)は半径r10で伝動ベルト(100)を駆動し、半径r15に位置する偏心受動車輪(413)を引き動かすことにより、r10:r15の伝動変速比を形成する。
【0030】
図8には、図3で示した偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪は、真円従動車輪(113)によって構成され、受動車輪は偏心受動車輪(413)によって構成され、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に沿って150°の位置に移動するとき、真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)の伝動変速比の関係図の六を示す。
【0031】
図8に示すように、第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に沿って150°の位置に移動するとき、真円従動車輪(113)は半径r10で伝動ベルト(100)を駆動し、半径r16に位置する偏心受動車輪(413)を引き動かすことにより、r10:r16の伝動変速比を形成する。
【0032】
第二ペダル軸(203)を駆動することにより従動車輪軸(111)を駆動し、及び真円従動車輪(113)と伝動ベルト(100)を経て、偏心受動車輪(413)と受動車輪軸(211)を引き動かす状況は、上述した第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)を駆動し、及び真円従動車輪(113)と伝動ベルト(100)を経て、偏心受動車輪(413)と受動車輪軸(211)を引き動かす状況と同じである。
【0033】
(第2実施形態)
図9には、偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪が真円輪であり、受動車輪が2峰性の楕円受動車輪である実施形態の構造模式図を示す。
図9に示す偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りである。
本実施形態の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムの2峰性の楕円受動車輪(213)は、真円従動車輪(113)と同様にスプロケットまたはタイミングベルト(歯状ベルト)によって構成される。伝動ベルト(100)は真円従動車輪(113)と2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯状ベルトによって構成される。真円従動車輪(113)と2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)との間で伝動する。
【0034】
伝動ベルト(100)は、真円従動車輪(113)や2峰性の楕円受動車輪(213)や補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯形チェーンによって構成される。真円従動車輪(113)と2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)との間で伝動する。
【0035】
真円従動車輪(113)は、従動車輪軸(111)に結合し、従動車輪軸(111)の両側を別々に第一クランク(101)及び第二クランク(201)と結合し、第一クランク(101)に第一ペダル(102)を設置するための第一ペダル軸(103)を設け、第二クランク(201)に第二ペダル(202)を設置するための第二ペダル軸(203)を設け、真円従動車輪(113)は滑動不能なスプロケットまたはタイミングベルト(歯状ベルト)によって構成される。
【0036】
2峰性の楕円受動車輪(213)は、真円従動車輪(113)の周長と同様に2峰性の楕円スプロケットまたはタイミングベルト(歯状ベルト)によって構成され、受動車輪軸(211)に設置され、上述した真円従動車輪(113)と2峰性の楕円受動車輪(213)の伝動ベルト(100)に合わせて、真円従動車輪(113)に駆動され、及び補助輪(312)を通して、駆動する伝動ベルトの周期的に締め付け・緩み変化に対して締付予圧を与える。
【0037】
2峰性の楕円受動車輪(213)の2峰と受動車輪軸(211)との間の機械角度の位置は、真円従動車輪(113)と第一ペダル軸(103)と第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角度位置との間の機械角度差は、特定関係がある。
【0038】
伝動ベルト(100)と一個以上の真円従動車輪(113)と一個以上の2峰性の楕円受動車輪(213)の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、1階調以上異なる速比である偏心伝動輪システム(1000)を構成する。
【0039】
補助輪押さえ棒(301)は、一端が補助輪押さえ棒の旋回軸(303)を通して本体(800)と旋回結合し、別端に補助輪軸(311)を設置することにより、補助輪(312)を設置し、また補助輪押さえ棒(301)と本体(800)との間に補助輪の予圧バネ(302)を設けることにより、補助輪(312)に対して外へ広がるまたは内へ押す予圧圧力を形成する。
【0040】
補助輪(312)は、真円従動車輪(113)や2峰性の楕円受動車輪(213)と同様にスプロケット、タイミングベルト(歯状ベルト)によって構成され、補助輪軸(311)を回転させ、また伝動ベルト(100)に駆動される。真円従動車輪(113)と2峰性の楕円受動車輪(213)が駆動するチェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯形チェーンからなる伝動ベルト(100)に引き動かされ、かつ補助輪の予圧バネ(302)に対して補助輪押さえ棒(301)の予圧圧力を通して、補助輪軸(311)と補助輪(312)を強制的に動かせ、更に伝動ベルト(100)を締め付ける。
【0041】
上述した真円従動車輪(113)、2峰性の楕円受動車輪(213)および補助輪(312)を配置することによって構成される伝動輪システムを通して、直立して自転車をこぐとき、右足と左足は単振動に従い、180°異なる正弦波軌跡が現れる。右足は第一ペダル軸(103)に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸(203)に従って上下移動の軌跡でこぐ。また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の橢円伝動輪システム中の従動車輪と受動車輪の速比は、第一ペダル軸(103)及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)との間の機械角の位置が伝動ベルト(100)を経て、2峰性の楕円受動車輪(213)と受動車輪軸(211)に設定される機械角度位置の関係に従う。また各回転において、真円従動車輪(113)が2峰性の楕円受動車輪(213)に対して周期的に速比を2回大きくまたは小さくする。例えば上述した真円従動車輪(113)と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が上死点を通過後、継続してこぐ方向に沿って180°の範囲でこぐことを選択して設定するとき、真円従動車輪(113)が2峰性の楕円受動車輪(213)に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示す。その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム(1000)の輪形によって決まり、図2にその周期変速比の関係の一つを示す。
【0042】
(第3実施形態)
図10には、偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪が2峰性の楕円従動車輪であり、受動車輪が2峰性の楕円受動車輪である実施形態の構造模式図を示す。
図10に示す偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りである。
本実施形態の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムの2峰性の楕円受動車輪(213)は、2峰性の楕円従動車輪(112)と同様に橢円のスプロケットまたはタイミングベルト(歯状ベルト)によって構成される。伝動ベルト(100)は、2峰性の楕円従動車輪(112)と2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯状ベルトによって構成される。2峰性の楕円従動車輪(112)と2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)との間で伝動する。
【0043】
伝動ベルト(100)は、2峰性の楕円従動車輪(112)や2峰性の楕円受動車輪(213)や補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯形チェーンによって構成される。2峰性の楕円従動車輪(112)と2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)との間で伝動する。
【0044】
2峰性の楕円従動車輪(112)は、従動車輪軸(111)に結合し、従動車輪軸(111)の両側を別々に第一クランク(101)及び第二クランク(201)と結合し、第一クランク(101)に第一ペダル軸(103)を設置するための第一ペダル(102)を設け、第二クランク(201)に第二ペダル(202)を設置するための第二ペダル軸(203)を設け、2峰性の楕円従動車輪(112)は滑動不能なスプロケットまたはタイミングベルト(歯状ベルト)によって構成される。その2峰性の楕円形の2峰と従動車輪軸(111)間の機械角度位置と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角の位置との間の機械角度差は、特定関係である。
【0045】
2峰性の楕円受動車輪(213)は、2峰性の楕円従動車輪(112)と形状が同じであり且つサイズが同じである2峰性の楕円スプロケットまたはタイミングベルト(歯状ベルト)によって構成され、受動車輪軸(211)に設置され、2峰性の楕円従動車輪(112)と90°の機械角度差を成し、伝動ベルト(100)を通して伝動連結することにより、2峰性の楕円従動車輪(112)に駆動され、及び補助輪(312)を通して、駆動する伝動ベルト(100)の締め付け・緩み変化に対して締付予圧を与える。
【0046】
伝動ベルト(100)と一個以上の2峰性の楕円従動車輪(112)と一個以上の2峰性の楕円受動車輪(213)の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、1階調以上異なる変速比である偏心伝動輪システム(1000)を構成する。
【0047】
補助輪押さえ棒(301)は、一端は補助輪押さえ棒の旋回軸(303)を通して本体(800)と旋回結合し、別端別端に補助輪軸(311)を設置することにより、補助輪(312)を設置し、また補助輪押さえ棒(301)と本体(800)との間に補助輪の予圧バネ(302)を設けることにより、補助輪(312)に対して外へ広がるまたは内へ押す予圧圧力を形成する。
【0048】
補助輪(312)は、2峰性の楕円従動車輪(112)や2峰性の楕円受動車輪(213)と同様にスプロケット、タイミングベルト(歯状ベルト)によって構成され、補助輪軸(311)を回転させ、また伝動ベルト(100)に駆動される。かつ2峰性の楕円従動車輪(112)と2峰性の楕円受動車輪(213)が駆動するチェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯形チェーンからなる伝動ベルト(100)に引き動かされ、かつ補助輪の予圧バネ(302)に対して補助輪押さえ棒(301)の予圧圧力を通して、補助輪軸(311)と補助輪(312)を強制的に動かせ、更に伝動ベルト(100)を締め付ける。
【0049】
上述した2峰性の楕円従動車輪(112)、2峰性の楕円受動車輪(213)および補助輪(312)によって構成された伝動輪システムを通して、直立して自転車をこぐとき、右足と左足は単振動に従い、180°異なる正弦波軌跡が現れる。右足は第一ペダル軸(103)に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸(203)に従って上下移動の軌跡でこぐ。また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の橢円伝動輪システム中の従動車輪と受動車輪の変速比は、2峰性の楕円従動車輪(112)と従動車輪軸(111)間の機械の角位置と第一ペダル軸(103)及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角の位置が、伝動ベルト(100)を経て、2峰性の楕円受動車輪(213)と受動車輪軸(211)に設定される機械角度位置の関係に従う。また各回転において、2峰性の楕円従動車輪(112)が2峰性の楕円受動車輪(213)に対して周期的に速比を2回大きくまたは小さくする。例えば上述した2峰性の楕円従動車輪(112)と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が上死点を通過後、継続してこぐ方向に沿って90°の範囲でこぐことを選択して設定するとき、2峰性の楕円従動車輪(112)が2峰性の楕円受動車輪(213)に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示す。その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム(1000)の輪形によって決まり、図2にその周期変速比の関係の一つを示す。
【0050】
(第4実施形態)
図11には、偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪が2峰性の楕円従動車輪であり、受動車輪が偏心伝動輪である実施形態の構造模式図を示す。
図11に示す偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りである。
伝動ベルト(100)は、2峰性の楕円従動車輪(112)や偏心受動車輪(413)や補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯形チェーンによって構成される。2峰性の楕円従動車輪(112)と偏心受動車輪(413)と補助輪(312)との間で伝動する。
【0051】
2峰性の楕円従動車輪(112)は、従動車輪軸(111)に結合し、従動車輪軸(111)の両側を別々に第一クランク(101)及び第二クランク(201)と結合し、第一クランク(101)に第一ペダル軸(103)を設置するための第一ペダル(102)を設け、第二クランク(201)に第二ペダル(202)を設置するための第二ペダル軸(203)を設け、2峰性の楕円従動車輪(112)は滑動不能なスプロケットまたはタイミングベルト(歯状ベルト)によって構成される。その2峰性の楕円形の2峰と従動車輪軸(111)間の機械角度位置と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角の位置との間の機械角度差は、特定関係である。
【0052】
偏心受動車輪(413)は、2峰性の楕円従動車輪(112)と同様にスプロケット、タイミングベルト(歯状ベルト)またはギアによって構成され、受動車輪軸(211)に設置され、そのピッチ円直径は2峰性の楕円従動車輪(112)の1/2であり、上述した2峰性の楕円従動車輪(112)と偏心受動車輪(413)と補助輪(312)の伝動ベルト(100)に合わせて、2峰性の楕円従動車輪(112)に駆動され、及び補助輪(312)を通して、駆動する伝動ベルト(100)の周期的に締め付け・緩み変化に対して締付予圧を与え、偏心受動車輪(413)の偏心突出頂部指向性(c)の機械角度は、伝動ベルト(100)を経て、第一ペダル軸(103)と第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)によって構成され指向性(b)間の機械角度位置との間の機械角度差は、特定関係がある。
【0053】
伝動ベルト(100)と一個以上の2峰性の楕円従動車輪(112)と一個以上の偏心受動車輪(413)の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、1階調以上異なる速比である偏心伝動輪システム(1000)を構成する。
【0054】
補助輪押さえ棒(301)は、一端が補助輪押さえ棒の旋回軸(303)を通して本体(800)と旋回結合し、別端に補助輪軸(311)を設置することにより、補助輪(312)を設置し、また補助輪押さえ棒(301)と本体(800)との間に補助輪の予圧バネ(302)を設けることにより、補助輪(312)に対して外へ広がるまたは内へ押す予圧圧力を形成する。
【0055】
補助輪(312)は、2峰性の楕円従動車輪(112)や偏心受動車輪(413)と同様にスプロケット、タイミングベルト(歯状ベルト)、またはギアによって構成され、補助輪軸(311)を回転させ、また伝動ベルト(100)に駆動される。2峰性の楕円従動車輪(112)と偏心受動車輪(413)が駆動するチェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯形チェーンからなる伝動ベルト(100)に引き動かされ、かつ補助輪の予圧バネ(302)に対して補助輪押さえ棒(301)の予圧圧力を通して、補助輪軸(311)と補助輪(312)を強制的に動かせ、更に伝動ベルト(100)を締め付ける。
【0056】
上述した2峰性の楕円従動車輪(112)、偏心受動車輪(413)および補助輪(312)を配置することによって構成される伝動輪システムを通して、直立して自転車をこぐとき、右足と左足は単振動に従い、180°異なる正弦波軌跡が現れる。右足は第一ペダル軸(103)に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸(203)に従って上下移動の軌跡でこぐ。また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪と受動車輪の変速比は、偏心受動車輪(413)の偏心突出頂部指向性(c)の機械角度に従う。伝動ベルト(100)を経て、従動車輪軸(111)に設置される第一ペダル軸(103)と第二ペダル軸(203)の指向性(b)との間の機械角の位置は、設定される機械角度差の関係に従う。また各回転において、2峰性の楕円従動車輪(112)が偏心受動車輪(413)に対して周期的に変速比を2回大きくまたは小さくする。例えば上述した2峰性の楕円従動車輪(112)と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が従動車輪軸(111)の機械角度指向性(b)に対して、上死点指向性(a)を通過後、継続してこぐ方向に沿って180°の範囲でこぐことを選択して設定するとき、2峰性の楕円従動車輪(112)は偏心受動車輪(413)に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示す。その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム(1000)の輪形によって決まられ、図2にその周期変速比の関係の一つを示す。
【0057】
(第5実施形態)
図12に本発明の偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪は2峰性の楕円従動ギア、受動車輪も2峰性の楕円受動ギアである実施形態の構造模式図を示す。
図12に示す偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りである。
2峰性の楕円従動ギア(114)は、従動車輪軸(111)に結合し、従動車輪軸(111)の両側を別々に第一クランク(101)及び第二クランク(201)と結合し、第一クランク(101)に第一ペダル(102)を設置するための第一ペダル軸(103)を設け、第二クランク(201)に第二ペダル(202)を設置するための第二ペダル軸(203)を設け、2峰性の楕円従動ギア(114)はギアによって構成され、その2峰性の楕円形の2峰と従動車輪軸(111)間の機械角の位置と第一ペダル軸(103)及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角の位置との間の機械角度差は、特定関係がある。
【0058】
2峰性の楕円受動ギア(214)は、2峰性の楕円従動ギア(114)と形状が同じであり且つサイズが同じである2峰性の楕円形ギアによって構成され、上述した2峰性の楕円従動ギア(114)に90°の機械角度差で係合し、2峰性の楕円従動ギア(114)に駆動される。
【0059】
伝動ベルト(100)と一個以上の2峰性の楕円従動ギア(114)と一個以上の2峰性の楕円受動ギア(214)の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、1階調以上異なる速比である偏心伝動輪システム(1000)を構成する。
【0060】
上述した2峰性の楕円従動ギア(114)および2峰性の楕円受動ギア(214)が90°の機械角度差で係合することによって構成された伝動輪システムを通して、直立して自転車をこぐとき、右足と左足は単振動に従い、180°異なる正弦波軌跡が現れる。右足は第一ペダル軸(103)に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸(203)に従って上下移動の軌跡でこぐ。また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の橢円伝動輪システム中の従動車輪と受動車輪の変速比は、2峰性の楕円従動ギア(114)と従動車輪軸(111)間の機械の角位置と第一ペダル軸(103)及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角の位置は、設定される機械角度位置の関係に従う。また各回転において、2峰性の楕円従動ギア(114)が2峰性の楕円受動ギア(214)に対して周期的に速比を2回大きくまたは小さくする。例えば上述した2峰性の楕円従動ギア(114)と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が上死点を通過後、継続してこぐ方向に沿って180°の範囲でこぐことを選択して設定するとき、2峰性の楕円従動ギア(114)が2峰性の楕円受動ギア(214)に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示す。その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム(1000)の輪形によって決まり、図2にその周期変速比の関係の一つを示す。
【0061】
前述した各実施形態の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)と負荷輪群(600)との間の伝動方式は下記(一)〜(五)のいずれか一つを含む。
(一)偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)により、直接負荷輪群(600)を駆動する。
(二)偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)により、中間伝動装置(5000)を経て、負荷輪群(600)を駆動する。
(三)偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)により、有段または無段の内装変速装置(2000)を経て、負荷輪群(600)を駆動する。
(四)偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)により、中間伝動装置(5000)及び有段または無段の内装変速装置(2000)を経て、負荷輪群(600)を駆動する。
(五)偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)により、有段または無段の外装変速装置(3000)を経て、負荷輪群(600)を駆動する。
【0062】
図13は、図3〜図12に示す偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)が直接負荷輪群(600)を駆動することを示す模式図である。
図13に示す偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りである。
偏心伝動輪システム(1000)では、従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪または真円輪によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルトの結合、スプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備える。
【0063】
受動車輪軸(211)は、偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、軸カバー(601)を駆動する。
軸カバー(601)は、空心回転軸構造であり、芯軸(602)が挿入され、かつ受動車輪軸(211)に駆動されることにより、負荷輪群(600)を駆動する。
負荷輪群(600)は、回転輪群の構造であり、軸カバー(601)を経て芯軸(602)で回転し、かつ受動車輪軸(211)に駆動される。
【0064】
図14は、図3〜図12に示す偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)が中間伝動装置(5000)を経て負荷輪群(600)を駆動することを示す模式図である。
図14に示す偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りである。
偏心伝動輪システム(1000)では、従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪または真円輪によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルトの結合、またはスプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備える。
【0065】
受動車輪軸(211)は、偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、中間伝動装置(5000)の入力端の原動輪を駆動する。
中間伝動装置(5000)は、伝動ベルトとベルトドライブ群、伝動チェーンとスプロケット群、ギア群、または伝動レバーと傘形ギア群によって構成され、その入力端は受動車輪軸(211)に駆動され、その出力端軸カバー(601)を駆動する。
軸カバー(601)は、空心回転軸構造であり、芯軸(602)が挿入され、かつ中間伝動装置(5000)にある受動車輪の出力端に駆動される。
負荷輪群(600)は、回転輪群構造であり、軸カバー(601)を経て芯軸(602)に回転し、かつ軸カバー(601)を通して、中間伝動装置(5000)の受動車輪の出力端に駆動される。
【0066】
図15は、図3〜図12に示す偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)が有段または無段の内装変速装置(2000)を経て負荷輪群(600)を駆動することを示す模式図である。
図15に示す偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りである。
偏心伝動輪システム(1000)では、従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪または真円輪から構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルト、またはスプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備える。
【0067】
受動車輪軸(211)は、偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、内装変速装置(2000)の入力端を駆動する。
内装変速装置(2000)は、ギアまたは摩擦輪及び変速切替機構によって構成され、外部より操作する二段以上の有段変速または無段変速の変速装置であり、その入力端は受動車輪軸(211)に駆動され、その出力端は負荷輪群(600)を駆動する。
負荷輪群(600)は、回転輪群構造であり、内装変速装置(2000)の出力端に駆動される。
【0068】
図16は、図3〜図12に示す偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)が中間伝動装置(5000)及び有段または無段の内装変速装置(2000)を経て負荷輪群(600)を駆動することを示す模式図である。
図16に示す偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りである。
偏心伝動輪システム(1000)では、従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪または真円輪から構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルト、またはスプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備える。
【0069】
受動車輪軸(211)は、偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、中間伝動装置(5000)の入力端の原動輪を駆動する。
中間伝動装置(5000)は、伝動ベルトとベルトドライブ群、伝動チェーンとスプロケット群、ギア群、または伝動レバーと傘形ギア群によって構成され、その入力端は受動車輪軸(211)に駆動され、その出力端は内装変速装置(2000)の入力端を駆動する。
内装変速装置(2000)は、ギアまたは摩擦輪及び変速切替機構によって構成され、外部より操作する二段または二段以上の有段変速または無段変速の内装変速装置であり、その入力端は中間伝動装置(5000)の出力端に駆動され、その出力端は負荷輪群(600)を駆動する。
負荷輪群(600)は、回転輪群構造であり、内装変速装置(2000)の出力端に駆動される。
【0070】
図17は、図3〜図12に示す偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)が有段または無段の外装変速装置(3000)を経て負荷輪群(600)を駆動することを示す模式図である。
図17に示す偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りである。
偏心伝動輪システム(1000)では、従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪または真円輪によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルトの結合、スプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備える。
【0071】
受動車輪軸(211)は、偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、外装変速装置(3000)の入力端の原動輪を駆動する。
外装変速装置(3000)は、チェーンとスプロケット群、ベルトとベルトドライブ群、ギア群と変速切替機構、またはクラッチによって構成され、外部より操作する二段または二段以上の有段変速または無段変速の内装変速装置であり、その入力端は受動車輪軸(211)に駆動され、その出力端は軸カバー(601)を経て負荷輪群(600)を駆動する。
軸カバー(601)は、空心回転軸構造であり、芯軸(602)が挿入され、かつ外装変速装置(3000)の受動車輪の出力端に駆動される。
負荷輪群(600)は、回転輪群の構造であり、軸カバー(601)を経て芯軸(602)で回転し、かつ軸カバー(601)の外装変速装置(3000)のにある受動車輪の出力端に駆動される。
【0072】
上述した実施形態の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムは、一セット以上の異なる変速比の偏心伝動輪システム(1000)を並列に接続することにより構成され、または従動車輪と受動車輪を繰り返して切り替えることにより、多段変速比を得る。
【符号の説明】
【0073】
100:伝動ベルト
101:第一クランク
102:第一ペダル
103:第一ペダル軸
111:従動車輪軸
112:2峰性の楕円従動車輪
113:真円従動車輪
114:2峰性の楕円従動ギア
201:第二クランク
202:第二ペダル
203:第二ペダル軸
211:受動車輪軸
213:2峰性の楕円受動車輪
214:2峰性の楕円受動ギア
301:補助輪押さえ棒
302:補助輪の予圧バネ
303:補助輪押さえ棒の旋回軸
311:補助輪軸
312:補助輪
413:偏心受動車輪
600:負荷輪群
601:軸カバー
602:芯軸
800:本体
1000:偏心伝動輪システム
2000:内装変速装置
3000:外装変速装置
5000:中間伝動装置
a:bの上死点指向性
b:第一ペダル軸(103)および第二ペダル軸(203)の従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性
c:偏心受動車輪(413)の偏心突出頂部指向性
【技術分野】
【0001】
本発明は両足でこぐと回転運動する駆動輪システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来の両足でこぐ足踏み駆動式の駆動輪システムは、よく両足でこぐことにより回転駆動する応用装置、例えば足でこぐ自転車、人力と電動機による動力とを併用する自転車、運動を行う定置式自転車、足踏みボート、足踏み回転式発電機、または足踏み回転流体ポンプ等に応用され、両足で真円従動車輪をこぐことにより、受動車輪を引き動かしてから負荷を駆動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2012−091632号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
両足でこぐことと従動車輪の回転運転との間には単振動の関係があり、両足でこぐとき、従動フライホイールに対して力を入れるとある角変位範囲で最も有効なこぐ力が得られる。しかし、単振動の関係で無効または低効果の角変位範囲が存在しているために、改善できるところがある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明による周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムは、両足でこぐと回転運動する駆動輪システムであって、従動車輪および受動車輪の一方または両方は偏心伝動輪によって構成され、また同期伝動ベルトとの結合によって偏心伝動輪システムを構成することにより、運転者が両足でこぐとき、足でペダルのペダル軸に対してクランクを介して結合する従動車輪の従動車輪軸に異なるこぐ角度で力を入れるとき、従動車輪が両足でこぐ角度に従って受動車輪の伝動変速比を変動させる。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】従来の真円伝動輪システムを両足でこぐとき、ペダルのペダル軸と従動車輪軸とによって形成する駆動角度と、受動車輪の変速比との関係図である。
【図2】本発明の偏心伝動輪システム(1000)を両足でこぐとき、ペダルのペダル軸と従動車輪軸とによって形成する機械的駆動角度と、受動車輪の変速比との関係図を示す。
【図3】本発明の第1実施形態による偏心伝動輪システム(1000)において、第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)が上死点指向性(a)に位置するときの真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)との伝動変速比の関係図の一つを示す。
【図4】図3で示した偏心伝動輪システム(1000)において、第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)が上死点指向性(a)から30°移動したときの真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)との伝動変速比の関係図の二を示す。
【図5】図3で示した偏心伝動輪システム(1000)において第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)が上死点指向性(a)に沿って60°の位置に移動したときの真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)との伝動変速比の関係図の三を示す。
【図6】図3で示した偏心伝動輪システム(1000)において第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)が上死点指向性(a)に沿って90°の位置に移動したときの真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)との伝動変速比の関係図の四を示す。
【図7】図3で示した偏心伝動輪システム(1000)において第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)が上死点指向性(a)に沿って120°の位置に移動したときの真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)の伝動変速比の関係図の五を示す。
【図8】図3で示した偏心伝動輪システム(1000)において第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)が上死点指向性(a)に沿って150°の位置に移動したときの真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)との伝動変速比の関係図の六を示す。
【図9】従動車輪が真円輪であり、受動車輪が2峰性の楕円受動車輪である第2実施形態の構造模式図を示す。
【図10】従動車輪が2峰性の楕円従動車輪であり、受動車輪が2峰性の楕円受動車輪である第3実施形態構造模式図を示す。
【図11】従動車輪が2峰性の楕円従動車輪であり、受動車輪が偏心伝動輪である第4実施形態の構造模式図を示す。
【図12】従動車輪が2峰性の楕円従動ギアであり、受動車輪が2峰性の楕円受動ギアである第4実施形態の構造模式図を示す。
【図13】図3〜図12に示す偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)が直接負荷輪群(600)を駆動することを示す模式図である。
【図14】図3〜図12に示す偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)が中間伝動装置(5000)を経て負荷輪群(600)を駆動することを示す模式図である。
【図15】図3〜図12に示す偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)が有段または無段の内装変速装置(2000)を経て負荷輪群(600)を駆動することを示す模式図である。
【図16】図3〜図12に示す偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)が中間伝動装置(5000)及び有段または無段の内装変速装置(2000)を経て負荷輪群(600)を駆動することを示す模式図である。
【図17】図3〜図12に示す偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)が有段または無段の外装変速装置(3000)を経て負荷輪群(600)を駆動することを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
本発明による周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムは、両足でこぐと回転運動する駆動輪システムであって、従動車輪および受動車輪の一方または両方は偏心伝動輪によって構成され、同期伝動ベルトとの結合によって偏心伝動輪システムを構成することにより、運転者が両足でこぐとき、ペダルのペダル軸にクランクを介して結合する従動車輪の従動車輪軸に対して異なるこぐ角度で力が入ると、従動車輪が両足でこぐ角度に従って受動車輪の伝動変速比を変動させる。
【0008】
周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムを構成する従動車輪または受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪および真円輪のうちいずれか1つによって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルト、またはスプロケットと伝動チェーン、またはギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備える。
【0009】
周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムの特定構造を通して、両足でこぐ角度の特定関係に合わせて従動車輪が1回ごとの回転周期において受動車輪に対して変速比を2回変化させ、両足でこぐことに合わせて、ペダルのペダル軸にクランクを介して結合する従動車輪の従動車輪軸に対して異なるこぐ角度で力が入るとき、従動車輪が受動車輪に対して異なる伝動変速比を形成する。
【0010】
周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムは、こぐときの最大出力角付近の伝動変速比を最大伝動変速比とし、最大伝動変速比では、従動車輪が受動車輪に対して伝動する全周期の中で、従動車輪と相対的に回転速度の角変位を受動車輪に対して、他の角度と相対的に回転速度が速い角変位を伝送する。以下に説明する。
【0011】
(第1実施形態)
図1は、従来の真円伝動輪システムを両足でこぐとき、ペダルのペダル軸と従動車輪軸とによって形成する駆動角度と、受動車輪の変速比との関係図である。
図1に示すように、両足でペダルをこぐとき、右足と左足で別々にこぐペダル軸は、180°異なる正弦波のこぎ軌跡が現れる。右足は右足ペダル軸に従って上下に移動の軌跡でこぎ、左足は左足ペダル軸に従って上下移動の軌跡でこぐ。左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の真円伝動輪システムの従動車輪と受動車輪の変速比は同じである。
【0012】
図2は、本発明の偏心伝動輪システム(1000)を両足でこぐときペダルのペダル軸と従動車輪軸とによって形成する機械的駆動角度と、受動車輪の変速比との関係図である。
図2に示すように、両足で自転車をこぐとき、右足と左足で別々にこぐペダル軸は、180°異なる正弦波軌跡が現れる。右足は第一ペダル軸(103)に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸(203)に従って上下移動の軌跡でこぐ。左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪と受動車輪の変速比は、真円従動車輪(113)と従動車輪軸(111)との間の機械角の位置と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)との間の機械角の位置の機械角度差の関係に従う。また各回転において、真円従動車輪(113)が偏心受動車輪(413)に対して周期的に変速比を2回大きくまたは小さくする。
【0013】
図3に示す本発明の偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪は、真円従動車輪(113)によって構成され、受動車輪は偏心受動車輪(413)によって構成され、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に位置するとき、真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)の伝動変速比の関係図の一つを示す。
【0014】
図3の偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りである。
伝動ベルト(100)は、真円従動車輪(113)や偏心受動車輪(413)や補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯状ベルトによって構成されることを含む。真円従動車輪(113)、偏心受動車輪(413)と補助輪(312)との間で伝動する。
【0015】
真円従動車輪(113)は、従動車輪軸(111)に結合し、従動車輪軸(111)の両側は別々に第一クランク(101)及び第二クランク(201)と結合し、第一クランク(101)に第一ペダル(102)を設置するための第一ペダル軸(103)を設け、第二クランク(201)に第二ペダル(202)を設置するための第二ペダル軸(203)を設け、真円従動車輪(113)は滑動不能なスプロケット、タイミングベルト(歯状ベルト)またはギアによって構成される。
【0016】
偏心受動車輪(413)は、真円従動車輪(113)と同様にスプロケット、タイミングベルト(歯状ベルト)またはギアによって構成され、受動車輪軸(211)に設置され、そのピッチ円直径は真円従動車輪(113)の1/2であり、上述した真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)と補助輪(312)の伝動ベルト(100)に合わせて、真円従動車輪(113)に駆動され、補助輪(312)を通して、駆動する伝動ベルト(100)の周期的な締め付けおよび緩み変化に対して締付予圧を与え、偏心受動車輪(413)の偏心突出頂部指向性(c)の機械角度は、伝動ベルト(100)を経て、第一ペダル軸(103)と第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)とを結ぶ指向性(b)の機械角度位置との間の機械角度差は、特定関係がある。
【0017】
伝動ベルト(100)と一個以上の真円従動車輪(113)と一個以上の偏心受動車輪(413)の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、1階調以上異なる変速比である偏心伝動輪システム(1000)を構成する。
【0018】
補助輪押さえ棒(301)は、一端が補助輪押さえ棒の旋回軸(303)を通して本体(800)と旋回結合し、別端に補助輪軸(311)を設置することにより補助輪(312)を設置し、また補助輪押さえ棒(301)と本体(800)との間に補助輪の予圧バネ(302)を設けることにより補助輪(312)に対して外へ広がるまたは内へ押す予圧圧力を形成する。
【0019】
補助輪(312)は、真円従動車輪(113)や偏心受動車輪(413)と同様にスプロケット、タイミングベルト(歯状ベルト)、またはギアによって構成され、補助輪軸(311)を回転させ、また伝動ベルト(100)に駆動される。真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)が駆動する例えばチェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯形チェーンからなる伝動ベルト(100)に引き動かされ、かつ補助輪の予圧バネ(302)に対して補助輪押さえ棒(301)の予圧圧力を通して、補助輪軸(311)と補助輪(312)を強制的に動かし、更に伝動ベルト(100)を締め付ける。
【0020】
上述した真円従動車輪(113)、偏心受動車輪(413)および補助輪(312)を配置することによって構成される伝動輪システムを通して、直立して自転車をこぐとき、右足と左足は単振動に従い、180°異なる正弦波軌跡が現れる。右足は第一ペダル軸(103)に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸(203)に従って上下移動の軌跡でこぐ。また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪と受動車輪の変速比は、偏心受動車輪(413)の偏心突出頂部指向性(c)の機械角度に従う。伝動ベルト(100)を経て、従動車輪軸(111)に設置される第一ペダル軸(103)と第二ペダル軸(203)の指向性(b)との間の機械角の位置は、設定される機械角度差の関係に従う。また各回転において、真円従動車輪(113)が偏心受動車輪(413)に対して周期的に変速比を2回大きくまたは小さくする。例えば上述した真円従動車輪(113)と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が従動車輪軸(111)の機械角度指向性(b)に対して、上死点指向性(a)を通過後、継続してこぐ方向に沿って180°の範囲でこぐことを選択して設定するとき、真円従動車輪(113)は偏心受動車輪(413)に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示す。その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム(1000)の輪形によって決まり、図2にその周期変速比の関係の一つを示す。
【0021】
図3に第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に位置するとき、真円従動車輪(113)は半径r10で伝動ベルト(100)を駆動し、半径r11に位置する偏心受動車輪(413)を引き動かすことにより、r10:r11の伝動変速比を形成することを示す。
【0022】
図4には、図3で示した偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪は真円従動車輪(113)によって構成され、受動車輪は偏心受動車輪(413)によって構成され、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に沿って30°移動するとき、真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)の伝動変速比の関係図の二を示す。
【0023】
図4に示すように、第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に沿って30°の位置に移動するとき、真円従動車輪(113)は半径r10で伝動ベルト(100)を駆動し、半径r12に位置する偏心受動車輪(413)を引き動かすことにより、r10:r12の伝動変速比を形成する。
【0024】
図5には、図3で示した偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪は真円従動車輪(113)によって構成され、受動車輪は偏心受動車輪(413)によって構成され、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に沿って60°の位置に移動するとき、真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)の伝動変速比の関係図の三を示す。
【0025】
図5に示すように、第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に沿って60°の位置に移動するとき、真円従動車輪(113)は半径r10で伝動ベルト(100)を駆動し、半径r13に位置する偏心受動車輪(413)を引き動かすことにより、r10:r13の伝動変速比を形成する。
【0026】
図6には、図3で示した偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪は、真円従動車輪(113)によって構成され、受動車輪は偏心受動車輪(413)によって構成され、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に沿って90°の位置に移動するとき、真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)の伝動変速比の関係図の四を示す。
【0027】
図6に示すように、第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に沿って90°の位置に移動するとき、真円従動車輪(113)は半径r10で伝動ベルト(100)を駆動し、半径r14に位置する偏心受動車輪(413)を引き動かすことにより、r10:r14の伝動変速比を形成する。
【0028】
図7には、図3で示した偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪は、真円従動車輪(113)によって構成され、受動車輪は偏心受動車輪(413)によって構成され、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に沿って120°の位置に移動するとき、真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)の伝動変速比の関係図の五を示す。
【0029】
図7に示すように、第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に沿って120°の位置に移動するとき、真円従動車輪(113)は半径r10で伝動ベルト(100)を駆動し、半径r15に位置する偏心受動車輪(413)を引き動かすことにより、r10:r15の伝動変速比を形成する。
【0030】
図8には、図3で示した偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪は、真円従動車輪(113)によって構成され、受動車輪は偏心受動車輪(413)によって構成され、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に沿って150°の位置に移動するとき、真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)の伝動変速比の関係図の六を示す。
【0031】
図8に示すように、第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)に対する駆動角度指向性(b)は、上死点指向性(a)に沿って150°の位置に移動するとき、真円従動車輪(113)は半径r10で伝動ベルト(100)を駆動し、半径r16に位置する偏心受動車輪(413)を引き動かすことにより、r10:r16の伝動変速比を形成する。
【0032】
第二ペダル軸(203)を駆動することにより従動車輪軸(111)を駆動し、及び真円従動車輪(113)と伝動ベルト(100)を経て、偏心受動車輪(413)と受動車輪軸(211)を引き動かす状況は、上述した第一ペダル軸(103)が従動車輪軸(111)を駆動し、及び真円従動車輪(113)と伝動ベルト(100)を経て、偏心受動車輪(413)と受動車輪軸(211)を引き動かす状況と同じである。
【0033】
(第2実施形態)
図9には、偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪が真円輪であり、受動車輪が2峰性の楕円受動車輪である実施形態の構造模式図を示す。
図9に示す偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りである。
本実施形態の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムの2峰性の楕円受動車輪(213)は、真円従動車輪(113)と同様にスプロケットまたはタイミングベルト(歯状ベルト)によって構成される。伝動ベルト(100)は真円従動車輪(113)と2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯状ベルトによって構成される。真円従動車輪(113)と2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)との間で伝動する。
【0034】
伝動ベルト(100)は、真円従動車輪(113)や2峰性の楕円受動車輪(213)や補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯形チェーンによって構成される。真円従動車輪(113)と2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)との間で伝動する。
【0035】
真円従動車輪(113)は、従動車輪軸(111)に結合し、従動車輪軸(111)の両側を別々に第一クランク(101)及び第二クランク(201)と結合し、第一クランク(101)に第一ペダル(102)を設置するための第一ペダル軸(103)を設け、第二クランク(201)に第二ペダル(202)を設置するための第二ペダル軸(203)を設け、真円従動車輪(113)は滑動不能なスプロケットまたはタイミングベルト(歯状ベルト)によって構成される。
【0036】
2峰性の楕円受動車輪(213)は、真円従動車輪(113)の周長と同様に2峰性の楕円スプロケットまたはタイミングベルト(歯状ベルト)によって構成され、受動車輪軸(211)に設置され、上述した真円従動車輪(113)と2峰性の楕円受動車輪(213)の伝動ベルト(100)に合わせて、真円従動車輪(113)に駆動され、及び補助輪(312)を通して、駆動する伝動ベルトの周期的に締め付け・緩み変化に対して締付予圧を与える。
【0037】
2峰性の楕円受動車輪(213)の2峰と受動車輪軸(211)との間の機械角度の位置は、真円従動車輪(113)と第一ペダル軸(103)と第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角度位置との間の機械角度差は、特定関係がある。
【0038】
伝動ベルト(100)と一個以上の真円従動車輪(113)と一個以上の2峰性の楕円受動車輪(213)の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、1階調以上異なる速比である偏心伝動輪システム(1000)を構成する。
【0039】
補助輪押さえ棒(301)は、一端が補助輪押さえ棒の旋回軸(303)を通して本体(800)と旋回結合し、別端に補助輪軸(311)を設置することにより、補助輪(312)を設置し、また補助輪押さえ棒(301)と本体(800)との間に補助輪の予圧バネ(302)を設けることにより、補助輪(312)に対して外へ広がるまたは内へ押す予圧圧力を形成する。
【0040】
補助輪(312)は、真円従動車輪(113)や2峰性の楕円受動車輪(213)と同様にスプロケット、タイミングベルト(歯状ベルト)によって構成され、補助輪軸(311)を回転させ、また伝動ベルト(100)に駆動される。真円従動車輪(113)と2峰性の楕円受動車輪(213)が駆動するチェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯形チェーンからなる伝動ベルト(100)に引き動かされ、かつ補助輪の予圧バネ(302)に対して補助輪押さえ棒(301)の予圧圧力を通して、補助輪軸(311)と補助輪(312)を強制的に動かせ、更に伝動ベルト(100)を締め付ける。
【0041】
上述した真円従動車輪(113)、2峰性の楕円受動車輪(213)および補助輪(312)を配置することによって構成される伝動輪システムを通して、直立して自転車をこぐとき、右足と左足は単振動に従い、180°異なる正弦波軌跡が現れる。右足は第一ペダル軸(103)に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸(203)に従って上下移動の軌跡でこぐ。また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の橢円伝動輪システム中の従動車輪と受動車輪の速比は、第一ペダル軸(103)及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)との間の機械角の位置が伝動ベルト(100)を経て、2峰性の楕円受動車輪(213)と受動車輪軸(211)に設定される機械角度位置の関係に従う。また各回転において、真円従動車輪(113)が2峰性の楕円受動車輪(213)に対して周期的に速比を2回大きくまたは小さくする。例えば上述した真円従動車輪(113)と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が上死点を通過後、継続してこぐ方向に沿って180°の範囲でこぐことを選択して設定するとき、真円従動車輪(113)が2峰性の楕円受動車輪(213)に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示す。その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム(1000)の輪形によって決まり、図2にその周期変速比の関係の一つを示す。
【0042】
(第3実施形態)
図10には、偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪が2峰性の楕円従動車輪であり、受動車輪が2峰性の楕円受動車輪である実施形態の構造模式図を示す。
図10に示す偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りである。
本実施形態の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムの2峰性の楕円受動車輪(213)は、2峰性の楕円従動車輪(112)と同様に橢円のスプロケットまたはタイミングベルト(歯状ベルト)によって構成される。伝動ベルト(100)は、2峰性の楕円従動車輪(112)と2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯状ベルトによって構成される。2峰性の楕円従動車輪(112)と2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)との間で伝動する。
【0043】
伝動ベルト(100)は、2峰性の楕円従動車輪(112)や2峰性の楕円受動車輪(213)や補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯形チェーンによって構成される。2峰性の楕円従動車輪(112)と2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)との間で伝動する。
【0044】
2峰性の楕円従動車輪(112)は、従動車輪軸(111)に結合し、従動車輪軸(111)の両側を別々に第一クランク(101)及び第二クランク(201)と結合し、第一クランク(101)に第一ペダル軸(103)を設置するための第一ペダル(102)を設け、第二クランク(201)に第二ペダル(202)を設置するための第二ペダル軸(203)を設け、2峰性の楕円従動車輪(112)は滑動不能なスプロケットまたはタイミングベルト(歯状ベルト)によって構成される。その2峰性の楕円形の2峰と従動車輪軸(111)間の機械角度位置と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角の位置との間の機械角度差は、特定関係である。
【0045】
2峰性の楕円受動車輪(213)は、2峰性の楕円従動車輪(112)と形状が同じであり且つサイズが同じである2峰性の楕円スプロケットまたはタイミングベルト(歯状ベルト)によって構成され、受動車輪軸(211)に設置され、2峰性の楕円従動車輪(112)と90°の機械角度差を成し、伝動ベルト(100)を通して伝動連結することにより、2峰性の楕円従動車輪(112)に駆動され、及び補助輪(312)を通して、駆動する伝動ベルト(100)の締め付け・緩み変化に対して締付予圧を与える。
【0046】
伝動ベルト(100)と一個以上の2峰性の楕円従動車輪(112)と一個以上の2峰性の楕円受動車輪(213)の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、1階調以上異なる変速比である偏心伝動輪システム(1000)を構成する。
【0047】
補助輪押さえ棒(301)は、一端は補助輪押さえ棒の旋回軸(303)を通して本体(800)と旋回結合し、別端別端に補助輪軸(311)を設置することにより、補助輪(312)を設置し、また補助輪押さえ棒(301)と本体(800)との間に補助輪の予圧バネ(302)を設けることにより、補助輪(312)に対して外へ広がるまたは内へ押す予圧圧力を形成する。
【0048】
補助輪(312)は、2峰性の楕円従動車輪(112)や2峰性の楕円受動車輪(213)と同様にスプロケット、タイミングベルト(歯状ベルト)によって構成され、補助輪軸(311)を回転させ、また伝動ベルト(100)に駆動される。かつ2峰性の楕円従動車輪(112)と2峰性の楕円受動車輪(213)が駆動するチェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯形チェーンからなる伝動ベルト(100)に引き動かされ、かつ補助輪の予圧バネ(302)に対して補助輪押さえ棒(301)の予圧圧力を通して、補助輪軸(311)と補助輪(312)を強制的に動かせ、更に伝動ベルト(100)を締め付ける。
【0049】
上述した2峰性の楕円従動車輪(112)、2峰性の楕円受動車輪(213)および補助輪(312)によって構成された伝動輪システムを通して、直立して自転車をこぐとき、右足と左足は単振動に従い、180°異なる正弦波軌跡が現れる。右足は第一ペダル軸(103)に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸(203)に従って上下移動の軌跡でこぐ。また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の橢円伝動輪システム中の従動車輪と受動車輪の変速比は、2峰性の楕円従動車輪(112)と従動車輪軸(111)間の機械の角位置と第一ペダル軸(103)及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角の位置が、伝動ベルト(100)を経て、2峰性の楕円受動車輪(213)と受動車輪軸(211)に設定される機械角度位置の関係に従う。また各回転において、2峰性の楕円従動車輪(112)が2峰性の楕円受動車輪(213)に対して周期的に速比を2回大きくまたは小さくする。例えば上述した2峰性の楕円従動車輪(112)と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が上死点を通過後、継続してこぐ方向に沿って90°の範囲でこぐことを選択して設定するとき、2峰性の楕円従動車輪(112)が2峰性の楕円受動車輪(213)に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示す。その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム(1000)の輪形によって決まり、図2にその周期変速比の関係の一つを示す。
【0050】
(第4実施形態)
図11には、偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪が2峰性の楕円従動車輪であり、受動車輪が偏心伝動輪である実施形態の構造模式図を示す。
図11に示す偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りである。
伝動ベルト(100)は、2峰性の楕円従動車輪(112)や偏心受動車輪(413)や補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯形チェーンによって構成される。2峰性の楕円従動車輪(112)と偏心受動車輪(413)と補助輪(312)との間で伝動する。
【0051】
2峰性の楕円従動車輪(112)は、従動車輪軸(111)に結合し、従動車輪軸(111)の両側を別々に第一クランク(101)及び第二クランク(201)と結合し、第一クランク(101)に第一ペダル軸(103)を設置するための第一ペダル(102)を設け、第二クランク(201)に第二ペダル(202)を設置するための第二ペダル軸(203)を設け、2峰性の楕円従動車輪(112)は滑動不能なスプロケットまたはタイミングベルト(歯状ベルト)によって構成される。その2峰性の楕円形の2峰と従動車輪軸(111)間の機械角度位置と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角の位置との間の機械角度差は、特定関係である。
【0052】
偏心受動車輪(413)は、2峰性の楕円従動車輪(112)と同様にスプロケット、タイミングベルト(歯状ベルト)またはギアによって構成され、受動車輪軸(211)に設置され、そのピッチ円直径は2峰性の楕円従動車輪(112)の1/2であり、上述した2峰性の楕円従動車輪(112)と偏心受動車輪(413)と補助輪(312)の伝動ベルト(100)に合わせて、2峰性の楕円従動車輪(112)に駆動され、及び補助輪(312)を通して、駆動する伝動ベルト(100)の周期的に締め付け・緩み変化に対して締付予圧を与え、偏心受動車輪(413)の偏心突出頂部指向性(c)の機械角度は、伝動ベルト(100)を経て、第一ペダル軸(103)と第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)によって構成され指向性(b)間の機械角度位置との間の機械角度差は、特定関係がある。
【0053】
伝動ベルト(100)と一個以上の2峰性の楕円従動車輪(112)と一個以上の偏心受動車輪(413)の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、1階調以上異なる速比である偏心伝動輪システム(1000)を構成する。
【0054】
補助輪押さえ棒(301)は、一端が補助輪押さえ棒の旋回軸(303)を通して本体(800)と旋回結合し、別端に補助輪軸(311)を設置することにより、補助輪(312)を設置し、また補助輪押さえ棒(301)と本体(800)との間に補助輪の予圧バネ(302)を設けることにより、補助輪(312)に対して外へ広がるまたは内へ押す予圧圧力を形成する。
【0055】
補助輪(312)は、2峰性の楕円従動車輪(112)や偏心受動車輪(413)と同様にスプロケット、タイミングベルト(歯状ベルト)、またはギアによって構成され、補助輪軸(311)を回転させ、また伝動ベルト(100)に駆動される。2峰性の楕円従動車輪(112)と偏心受動車輪(413)が駆動するチェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯形チェーンからなる伝動ベルト(100)に引き動かされ、かつ補助輪の予圧バネ(302)に対して補助輪押さえ棒(301)の予圧圧力を通して、補助輪軸(311)と補助輪(312)を強制的に動かせ、更に伝動ベルト(100)を締め付ける。
【0056】
上述した2峰性の楕円従動車輪(112)、偏心受動車輪(413)および補助輪(312)を配置することによって構成される伝動輪システムを通して、直立して自転車をこぐとき、右足と左足は単振動に従い、180°異なる正弦波軌跡が現れる。右足は第一ペダル軸(103)に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸(203)に従って上下移動の軌跡でこぐ。また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪と受動車輪の変速比は、偏心受動車輪(413)の偏心突出頂部指向性(c)の機械角度に従う。伝動ベルト(100)を経て、従動車輪軸(111)に設置される第一ペダル軸(103)と第二ペダル軸(203)の指向性(b)との間の機械角の位置は、設定される機械角度差の関係に従う。また各回転において、2峰性の楕円従動車輪(112)が偏心受動車輪(413)に対して周期的に変速比を2回大きくまたは小さくする。例えば上述した2峰性の楕円従動車輪(112)と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が従動車輪軸(111)の機械角度指向性(b)に対して、上死点指向性(a)を通過後、継続してこぐ方向に沿って180°の範囲でこぐことを選択して設定するとき、2峰性の楕円従動車輪(112)は偏心受動車輪(413)に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示す。その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム(1000)の輪形によって決まられ、図2にその周期変速比の関係の一つを示す。
【0057】
(第5実施形態)
図12に本発明の偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪は2峰性の楕円従動ギア、受動車輪も2峰性の楕円受動ギアである実施形態の構造模式図を示す。
図12に示す偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りである。
2峰性の楕円従動ギア(114)は、従動車輪軸(111)に結合し、従動車輪軸(111)の両側を別々に第一クランク(101)及び第二クランク(201)と結合し、第一クランク(101)に第一ペダル(102)を設置するための第一ペダル軸(103)を設け、第二クランク(201)に第二ペダル(202)を設置するための第二ペダル軸(203)を設け、2峰性の楕円従動ギア(114)はギアによって構成され、その2峰性の楕円形の2峰と従動車輪軸(111)間の機械角の位置と第一ペダル軸(103)及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角の位置との間の機械角度差は、特定関係がある。
【0058】
2峰性の楕円受動ギア(214)は、2峰性の楕円従動ギア(114)と形状が同じであり且つサイズが同じである2峰性の楕円形ギアによって構成され、上述した2峰性の楕円従動ギア(114)に90°の機械角度差で係合し、2峰性の楕円従動ギア(114)に駆動される。
【0059】
伝動ベルト(100)と一個以上の2峰性の楕円従動ギア(114)と一個以上の2峰性の楕円受動ギア(214)の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、1階調以上異なる速比である偏心伝動輪システム(1000)を構成する。
【0060】
上述した2峰性の楕円従動ギア(114)および2峰性の楕円受動ギア(214)が90°の機械角度差で係合することによって構成された伝動輪システムを通して、直立して自転車をこぐとき、右足と左足は単振動に従い、180°異なる正弦波軌跡が現れる。右足は第一ペダル軸(103)に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸(203)に従って上下移動の軌跡でこぐ。また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の橢円伝動輪システム中の従動車輪と受動車輪の変速比は、2峰性の楕円従動ギア(114)と従動車輪軸(111)間の機械の角位置と第一ペダル軸(103)及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角の位置は、設定される機械角度位置の関係に従う。また各回転において、2峰性の楕円従動ギア(114)が2峰性の楕円受動ギア(214)に対して周期的に速比を2回大きくまたは小さくする。例えば上述した2峰性の楕円従動ギア(114)と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が上死点を通過後、継続してこぐ方向に沿って180°の範囲でこぐことを選択して設定するとき、2峰性の楕円従動ギア(114)が2峰性の楕円受動ギア(214)に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示す。その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム(1000)の輪形によって決まり、図2にその周期変速比の関係の一つを示す。
【0061】
前述した各実施形態の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)と負荷輪群(600)との間の伝動方式は下記(一)〜(五)のいずれか一つを含む。
(一)偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)により、直接負荷輪群(600)を駆動する。
(二)偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)により、中間伝動装置(5000)を経て、負荷輪群(600)を駆動する。
(三)偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)により、有段または無段の内装変速装置(2000)を経て、負荷輪群(600)を駆動する。
(四)偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)により、中間伝動装置(5000)及び有段または無段の内装変速装置(2000)を経て、負荷輪群(600)を駆動する。
(五)偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)により、有段または無段の外装変速装置(3000)を経て、負荷輪群(600)を駆動する。
【0062】
図13は、図3〜図12に示す偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)が直接負荷輪群(600)を駆動することを示す模式図である。
図13に示す偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りである。
偏心伝動輪システム(1000)では、従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪または真円輪によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルトの結合、スプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備える。
【0063】
受動車輪軸(211)は、偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、軸カバー(601)を駆動する。
軸カバー(601)は、空心回転軸構造であり、芯軸(602)が挿入され、かつ受動車輪軸(211)に駆動されることにより、負荷輪群(600)を駆動する。
負荷輪群(600)は、回転輪群の構造であり、軸カバー(601)を経て芯軸(602)で回転し、かつ受動車輪軸(211)に駆動される。
【0064】
図14は、図3〜図12に示す偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)が中間伝動装置(5000)を経て負荷輪群(600)を駆動することを示す模式図である。
図14に示す偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りである。
偏心伝動輪システム(1000)では、従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪または真円輪によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルトの結合、またはスプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備える。
【0065】
受動車輪軸(211)は、偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、中間伝動装置(5000)の入力端の原動輪を駆動する。
中間伝動装置(5000)は、伝動ベルトとベルトドライブ群、伝動チェーンとスプロケット群、ギア群、または伝動レバーと傘形ギア群によって構成され、その入力端は受動車輪軸(211)に駆動され、その出力端軸カバー(601)を駆動する。
軸カバー(601)は、空心回転軸構造であり、芯軸(602)が挿入され、かつ中間伝動装置(5000)にある受動車輪の出力端に駆動される。
負荷輪群(600)は、回転輪群構造であり、軸カバー(601)を経て芯軸(602)に回転し、かつ軸カバー(601)を通して、中間伝動装置(5000)の受動車輪の出力端に駆動される。
【0066】
図15は、図3〜図12に示す偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)が有段または無段の内装変速装置(2000)を経て負荷輪群(600)を駆動することを示す模式図である。
図15に示す偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りである。
偏心伝動輪システム(1000)では、従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪または真円輪から構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルト、またはスプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備える。
【0067】
受動車輪軸(211)は、偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、内装変速装置(2000)の入力端を駆動する。
内装変速装置(2000)は、ギアまたは摩擦輪及び変速切替機構によって構成され、外部より操作する二段以上の有段変速または無段変速の変速装置であり、その入力端は受動車輪軸(211)に駆動され、その出力端は負荷輪群(600)を駆動する。
負荷輪群(600)は、回転輪群構造であり、内装変速装置(2000)の出力端に駆動される。
【0068】
図16は、図3〜図12に示す偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)が中間伝動装置(5000)及び有段または無段の内装変速装置(2000)を経て負荷輪群(600)を駆動することを示す模式図である。
図16に示す偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りである。
偏心伝動輪システム(1000)では、従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪または真円輪から構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルト、またはスプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備える。
【0069】
受動車輪軸(211)は、偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、中間伝動装置(5000)の入力端の原動輪を駆動する。
中間伝動装置(5000)は、伝動ベルトとベルトドライブ群、伝動チェーンとスプロケット群、ギア群、または伝動レバーと傘形ギア群によって構成され、その入力端は受動車輪軸(211)に駆動され、その出力端は内装変速装置(2000)の入力端を駆動する。
内装変速装置(2000)は、ギアまたは摩擦輪及び変速切替機構によって構成され、外部より操作する二段または二段以上の有段変速または無段変速の内装変速装置であり、その入力端は中間伝動装置(5000)の出力端に駆動され、その出力端は負荷輪群(600)を駆動する。
負荷輪群(600)は、回転輪群構造であり、内装変速装置(2000)の出力端に駆動される。
【0070】
図17は、図3〜図12に示す偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)が有段または無段の外装変速装置(3000)を経て負荷輪群(600)を駆動することを示す模式図である。
図17に示す偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りである。
偏心伝動輪システム(1000)では、従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪または真円輪によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルトの結合、スプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備える。
【0071】
受動車輪軸(211)は、偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、外装変速装置(3000)の入力端の原動輪を駆動する。
外装変速装置(3000)は、チェーンとスプロケット群、ベルトとベルトドライブ群、ギア群と変速切替機構、またはクラッチによって構成され、外部より操作する二段または二段以上の有段変速または無段変速の内装変速装置であり、その入力端は受動車輪軸(211)に駆動され、その出力端は軸カバー(601)を経て負荷輪群(600)を駆動する。
軸カバー(601)は、空心回転軸構造であり、芯軸(602)が挿入され、かつ外装変速装置(3000)の受動車輪の出力端に駆動される。
負荷輪群(600)は、回転輪群の構造であり、軸カバー(601)を経て芯軸(602)で回転し、かつ軸カバー(601)の外装変速装置(3000)のにある受動車輪の出力端に駆動される。
【0072】
上述した実施形態の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムは、一セット以上の異なる変速比の偏心伝動輪システム(1000)を並列に接続することにより構成され、または従動車輪と受動車輪を繰り返して切り替えることにより、多段変速比を得る。
【符号の説明】
【0073】
100:伝動ベルト
101:第一クランク
102:第一ペダル
103:第一ペダル軸
111:従動車輪軸
112:2峰性の楕円従動車輪
113:真円従動車輪
114:2峰性の楕円従動ギア
201:第二クランク
202:第二ペダル
203:第二ペダル軸
211:受動車輪軸
213:2峰性の楕円受動車輪
214:2峰性の楕円受動ギア
301:補助輪押さえ棒
302:補助輪の予圧バネ
303:補助輪押さえ棒の旋回軸
311:補助輪軸
312:補助輪
413:偏心受動車輪
600:負荷輪群
601:軸カバー
602:芯軸
800:本体
1000:偏心伝動輪システム
2000:内装変速装置
3000:外装変速装置
5000:中間伝動装置
a:bの上死点指向性
b:第一ペダル軸(103)および第二ペダル軸(203)の従動車輪軸(111)に対する機械的駆動角度指向性
c:偏心受動車輪(413)の偏心突出頂部指向性
【特許請求の範囲】
【請求項1】
両足でこぐと回転運動する駆動輪システムであって、従動車輪および受動車輪の一方または両方は偏心伝動輪によって構成され、同期伝動ベルトとの結合によって偏心伝動輪システムを構成することにより、運転者が両足でこぐとき、ペダルのペダル軸にクランクを介して結合する従動車輪の従動車輪軸に対して異なるこぐ角度で力が入ると、従動車輪が両足でこぐ角度に従って受動車輪の伝動変速比を変動させ、
周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムを構成する従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪または真円輪によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルト、またはスプロケットと伝動チェーン、またはギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備え、
こぐときの最大出力角付近での伝動変速比を最大伝動変速比とし、最大伝動変速比では、従動車輪が受動車輪に対して伝動する全周期の中で、従動車輪と相対的に回転速度の角変位を受動車輪に対して、他の角度と相対的に回転速度が速い角変位を伝送し、偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りであって、
伝動ベルト(100)は、真円従動車輪(113)や偏心受動車輪(413)や補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯状ベルトによって構成されることを含み、真円従動車輪(113)、偏心受動車輪(413)と補助輪(312)との間で伝動し、
真円従動車輪(113)は、従動車輪軸(111)に結合し、従動車輪軸(111)の両側は別々に第一クランク(101)及び第二クランク(201)と結合し、第一クランク(101)に第一ペダル(102)を設置するための第一ペダル軸(103)を設け、第二クランク(201)に第二ペダル(202)を設置するための第二ペダル軸(203)を設け、真円従動車輪(113)は滑動不能なスプロケット、タイミングベルト(歯状ベルト)またはギアによって構成され、
偏心受動車輪(413)は、真円従動車輪(113)と同様にスプロケット、タイミングベルト(歯状ベルト)またはギアによって構成され、受動車輪軸(211)に設置され、そのピッチ円直径は真円従動車輪(113)の1/2であり、真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)と補助輪(312)の伝動ベルト(100)に合わせて、真円従動車輪(113)に駆動され、補助輪(312)を通して、駆動する伝動ベルト(100)の周期的な締め付けおよび緩み変化に対して締付予圧を与え、偏心受動車輪(413)の偏心突出頂部指向性(c)の機械角度は、伝動ベルト(100)を経て、第一ペダル軸(103)と第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)とを結ぶ指向性(b)の機械角度位置との間の機械角度差は、特定関係があって、
伝動ベルト(100)と一個以上の真円従動車輪(113)と一個以上の偏心受動車輪(413)の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、1階調以上異なる変速比である偏心伝動輪システム(1000)を構成し、
補助輪押さえ棒(301)は、一端が補助輪押さえ棒の旋回軸(303)を通して本体(800)と旋回結合し、別端に補助輪軸(311)を設置することにより補助輪(312)を設置し、また補助輪押さえ棒(301)と本体(800)との間に補助輪の予圧バネ(302)を設けることにより補助輪(312)に対して外へ広がるまたは内へ押す予圧圧力を形成し、
補助輪(312)は、真円従動車輪(113)や偏心受動車輪(413)と同様にスプロケット、タイミングベルト(歯状ベルト)、またはギアによって構成され、補助輪軸(311)を回転させ、また伝動ベルト(100)に駆動され、真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)が駆動するチェーン、タイミングベルトまたは歯形チェーンからなる伝動ベルト(100)に引き動かされ、かつ補助輪の予圧バネ(302)に対して補助輪押さえ棒(301)の予圧圧力を通して、補助輪軸(311)と補助輪(312)を強制的に動かし、更に伝動ベルト(100)を締め付け、
上述した真円従動車輪(113)、偏心受動車輪(413)および補助輪(312)を配置することによって構成される伝動輪システムを通して、直立してペダルをこぐとき、右足と左足は単振動に従い、180°異なる正弦波軌跡が現れ、右足は第一ペダル軸(103)に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸(203)に従って上下移動の軌跡でこぎ、また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪と受動車輪の変速比は、偏心受動車輪(413)の偏心突出頂部指向性(c)の機械角度に従い、伝動ベルト(100)を経て、従動車輪軸(111)に設置される第一ペダル軸(103)と第二ペダル軸(203)の指向性(b)との間の機械角の位置は、設定される機械角度差の関係に従い、また各回転において、真円従動車輪(113)が偏心受動車輪(413)に対して周期的に変速比を2回大きくまたは小さくし、例えば上述した真円従動車輪(113)と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が従動車輪軸(111)の機械角度指向性(b)に対して、上死点指向性(a)を通過後、継続してこぐ方向に沿って180°の範囲でこぐことを選択して設定するとき、真円従動車輪(113)は偏心受動車輪(413)に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示し、その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム(1000)の輪形によって決まることを特徴とする周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【請求項2】
偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪は真円輪、受動車輪は2峰性の楕円受動車輪であって、偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りであって、
2峰性の楕円受動車輪(213)は、真円従動車輪(113)と同様にスプロケットまたはタイミングベルト(歯状ベルト)によって構成され、伝動ベルト(100)は真円従動車輪(113)と2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルトまたは歯状ベルトによって構成されることを含み、真円従動車輪(113)、2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)との間で伝動し、
伝動ベルト(100)は、真円従動車輪(113)や2峰性の楕円受動車輪(213)や補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯形チェーンによって構成されることを含み、真円従動車輪(113)、2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)との間で伝動し、
真円従動車輪(113)は、従動車輪軸(111)に結合し、従動車輪軸(111)の両側を別々に第一クランク(101)及び第二クランク(201)と結合し、第一クランク(101)に第一ペダル(102)を設置するための第一ペダル軸(103)を設け、第二クランク(201)に第二ペダル(202)を設置するための第二ペダル軸(203)を設け、真円従動車輪(113)は滑動不能なスプロケットまたはタイミングベルト(歯状ベルト)によって構成され、
2峰性の楕円受動車輪(213)は、真円従動車輪(113)の周長と同じである2峰性の楕円スプロケットまたはタイミングベルト(歯状ベルト)によって構成され、受動車輪軸(211)に設置され、上述した真円従動車輪(113)と2峰性の楕円受動車輪(213)の伝動ベルト(100)に合わせて、真円従動車輪(113)に駆動され、及び補助輪(312)を通して、駆動する伝動ベルトの周期的に締め付けおよび緩み変化に対して締付予圧を与え、
2峰性の楕円受動車輪(213)の2峰と受動車輪軸(211)との間の機械角度の位置は、真円従動車輪(113)と第一ペダル軸(103)と第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角度位置との間の機械角度差と特定関係があって、
伝動ベルト(100)と一個以上の真円従動車輪(113)と一個以上の2峰性の楕円受動車輪(213)の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、1階調以上異なる変速比である偏心伝動輪システム(1000)を構成し、
補助輪押さえ棒(301)は、一端が補助輪押さえ棒の旋回軸(303)を通して本体(800)と旋回結合し、別端に補助輪軸(311)を設置することにより補助輪(312)を設置し、また補助輪押さえ棒(301)と本体(800)との間に補助輪の予圧バネ(302)を設けることにより補助輪(312)に対して外へ広がるまたは内へ押す予圧圧力を形成し、
補助輪(312)は、真円従動車輪(113)や2峰性の楕円受動車輪(213)と同様にスプロケット、タイミングベルトによって構成され、補助輪軸(311)を回転させ、また伝動ベルト(100)に駆動され、真円従動車輪(113)と2峰性の楕円受動車輪(213)が駆動するチェーン、タイミングベルトまたは歯形チェーンからなる伝動ベルト(100)に引き動かされ、かつ補助輪の予圧バネ(302)に対して補助輪押さえ棒(301)の予圧圧力を通して、補助輪軸(311)と補助輪(312)を強制的に動かし、更に伝動ベルト(100)を締め付け、
上述した真円従動車輪(113)、2峰性の楕円受動車輪(213)および補助輪(312)を配置することによって構成される伝動輪システムを通して、直立してペダルをこぐとき、右足と左足は単振動に従い、180°異なる正弦波軌跡が現れ、右足は第一ペダル軸(103)に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸(203)に従って上下移動の軌跡でこぎ、また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の橢円伝動輪システム中の従動車輪と受動車輪の変速比は、第一ペダル軸(103)及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)との間の機械角の位置が伝動ベルト(100)を経て、2峰性の楕円受動車輪(213)と受動車輪軸(211)に設定される機械角度位置の関係に従い、また各回転において、真円従動車輪(113)が2峰性の楕円受動車輪(213)に対して周期的に変速比を2回大きくまたは小さくし、上述した真円従動車輪(113)と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が上死点を通過後、継続してこぐ方向に沿って180°の範囲でこぐことを選択して設定するとき、真円従動車輪(113)が2峰性の楕円受動車輪(213)に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示し、その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム(1000)の輪形によって決まることを特徴とする請求項1に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【請求項3】
従動車輪は2峰性の楕円従動車輪であり、受動車輪は2峰性の楕円受動車輪であり、偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りであって、
2峰性の楕円受動車輪(213)は、2峰性の楕円従動車輪(112)と同様に橢円のスプロケットまたはタイミングベルトによって構成され、伝動ベルト(100)は2峰性の楕円従動車輪(112)と2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルトまたは歯状ベルトによって構成されることを含み、2峰性の楕円従動車輪(112)と2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)との間で伝動し、
伝動ベルト(100)は、2峰性の楕円従動車輪(112)や2峰性の楕円受動車輪(213)や補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルトまたは歯形チェーンによって構成されることを含み、2峰性の楕円従動車輪(112)と2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)との間で伝動し、
2峰性の楕円従動車輪(112)は、従動車輪軸(111)に結合し、従動車輪軸(111)の両側を別々に第一クランク(101)及び第二クランク(201)と結合し、第一クランク(101)に第一ペダル軸(103)を設置するための第一ペダル(102)を設け、第二クランク(201)に第二ペダル(202)を設置するための第二ペダル軸(203)を設け、2峰性の楕円従動車輪(112)は滑動不能なスプロケットまたはタイミングベルトによって構成され、その2峰性の楕円形の2峰と従動車輪軸(111)間の機械角度位置と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角の位置との間の機械角度差は、特定関係であって、
2峰性の楕円受動車輪(213)は、2峰性の楕円従動車輪(112)の形状と同じ及びサイズも同じである2峰性の楕円スプロケットまたはタイミングベルトによって構成され、受動車輪軸(211)に設置され、2峰性の楕円従動車輪(112)と90°の機械角度差を成し、伝動ベルト(100)を通して伝動連結することにより、2峰性の楕円従動車輪(112)に駆動され、及び補助輪(312)を通して、駆動する伝動ベルト(100)の締め付けおよび緩み変化に対して締付予圧を与え、
伝動ベルト(100)と一個以上の2峰性の楕円従動車輪(112)と一個以上の2峰性の楕円受動車輪(213)の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、1階調以上異なる変速比である偏心伝動輪システム(1000)を構成し、
補助輪押さえ棒(301)は、一端が補助輪押さえ棒の旋回軸(303)を通して本体(800)と旋回結合し、別端別端に補助輪軸(311)を設置することにより、補助輪(312)を設置し、また補助輪押さえ棒(301)と本体(800)との間に補助輪の予圧バネ(302)を設けることにより、補助輪(312)に対して外へ広がるまたは内へ押す予圧圧力を形成し、
補助輪(312)は、2峰性の楕円従動車輪(112)や2峰性の楕円受動車輪(213)と同様にスプロケット、タイミングベルトによって構成され、補助輪軸(311)を回転させ、また伝動ベルト(100)に駆動され、かつ2峰性の楕円従動車輪(112)と2峰性の楕円受動車輪(213)が駆動するチェーン、タイミングベルトまたは歯形チェーンからなる伝動ベルト(100)に引き動かされ、かつ補助輪の予圧バネ(302)に対して補助輪押さえ棒(301)の予圧圧力を通して、補助輪軸(311)と補助輪(312)を強制的に動かせ、更に伝動ベルト(100)を締め付け、
上述した2峰性の楕円従動車輪(112)、2峰性の楕円受動車輪(213)および補助輪(312)によって構成された伝動輪システムを通して、直立してペダルをこぐとき、右足と左足は単振動に従い、180°異なる正弦波軌跡が現れ、右足は第一ペダル軸(103)に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸(203)に従って上下移動の軌跡でこぎ、また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の橢円伝動輪システム中の従動車輪と受動車輪の変速比は、2峰性の楕円従動車輪(112)と従動車輪軸(111)間の機械の角位置と第一ペダル軸(103)及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角の位置が、伝動ベルト(100)を経て、2峰性の楕円受動車輪(213)と受動車輪軸(211)に設定される機械角度位置の関係に従い、また各回転において、2峰性の楕円従動車輪(112)が2峰性の楕円受動車輪(213)に対して周期的に速比を2回大きくまたは小さくし、例えば上述した2峰性の楕円従動車輪(112)と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が上死点を通過後、継続してこぐ方向に沿って90°の範囲でこぐことを選択して設定するとき、2峰性の楕円従動車輪(112)が2峰性の楕円受動車輪(213)に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示し、その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム(1000)の輪形によって決まることを特徴とする請求項1に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【請求項4】
従動車輪は2峰性の楕円従動車輪であり、受動車輪は偏心伝動輪であり、偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りであって、
伝動ベルト(100)は、2峰性の楕円従動車輪(112)や偏心受動車輪(413)や補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルトまたは歯形チェーンによって構成され、2峰性の楕円従動車輪(112)と偏心受動車輪(413)と補助輪(312)との間で伝動し、
2峰性の楕円従動車輪(112)は、従動車輪軸(111)に結合し、従動車輪軸(111)の両側は別々に第一クランク(101)及び第二クランク(201)と結合し、第一クランク(101)に第一ペダル軸(103)を設置するための第一ペダル(102)を設け、第二クランク(201)に第二ペダル(202)を設置するための第二ペダル軸(203)を設け、2峰性の楕円従動車輪(112)は滑動不能なスプロケットまたはタイミングベルトによって構成され、その2峰性の楕円形の2峰と従動車輪軸(111)間の機械角度位置と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角の位置との間の機械角度差は、特定関係であって、
偏心受動車輪(413)は、2峰性の楕円従動車輪(112)と同様にスプロケット、タイミングベルトまたはギアによって構成され、受動車輪軸(211)に設置され、そのピッチ円直径は2峰性の楕円従動車輪(112)の1/2であり、上述した2峰性の楕円従動車輪(112)と偏心受動車輪(413)と補助輪(312)の伝動ベルト(100)に合わせて、2峰性の楕円従動車輪(112)に駆動され、及び補助輪(312)を通して、駆動する伝動ベルト(100)の周期的に締め付けおよび緩み変化に対して締付予圧を与え、偏心受動車輪(413)の偏心突出頂部指向性(c)の機械角度は、伝動ベルト(100)を経て、第一ペダル軸(103)と第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)によって構成され指向性(b)間の機械角度位置との間の機械角度差は、特定関係があって、
伝動ベルト(100)と一個以上の2峰性の楕円従動車輪(112)と一個以上の偏心受動車輪(413)の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、1階調以上異なる速比である偏心伝動輪システム(1000)を構成し、
補助輪押さえ棒(301)は、一端が補助輪押さえ棒の旋回軸(303)を通して本体(800)と旋回結合し、別端に補助輪軸(311)を設置することにより、補助輪(312)を設置し、また補助輪押さえ棒(301)と本体(800)との間に補助輪の予圧バネ(302)を設けることにより、補助輪(312)に対して外へ広がるまたは内へ押す予圧圧力を形成し、
補助輪(312)は、2峰性の楕円従動車輪(112)や偏心受動車輪(413)と同様にスプロケット、タイミングベルトまたはギアによって構成され、補助輪軸(311)を回転させ、また伝動ベルト(100)に駆動され、2峰性の楕円従動車輪(112)と偏心受動車輪(413)が駆動するチェーン、タイミングベルトまたは歯形チェーンからなる伝動ベルト(100)に引き動かされ、かつ補助輪の予圧バネ(302)に対して補助輪押さえ棒(301)の予圧圧力を通して、補助輪軸(311)と補助輪(312)を強制的に動かし、更に伝動ベルト(100)を締め付け、
上述した2峰性の楕円従動車輪(112)、偏心受動車輪(413)および補助輪(312)を配置することによって構成される伝動輪システムを通して、直立してペダルをこぐとき、右足と左足は単振動に従い、180°異なる正弦波軌跡が現れ、右足は第一ペダル軸(103)に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸(203)に従って上下移動の軌跡でこぎ、また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪と受動車輪の変速比は、偏心受動車輪(413)の偏心突出頂部指向性(c)の機械角度に従い、伝動ベルト(100)を経て、従動車輪軸(111)に設置される第一ペダル軸(103)と第二ペダル軸(203)の指向性(b)との間の機械角の位置は、設定される機械角度差の関係に従い、また各回転において、2峰性の楕円従動車輪(112)が偏心受動車輪(413)に対して周期的に速比を2回大きくまたは小さくし、上述した2峰性の楕円従動車輪(112)と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が従動車輪軸(111)の機械角度指向性(b)に対して、上死点指向性(a)を通過後、継続してこぐ方向に沿って180°の範囲でこぐことを選択して設定するとき、2峰性の楕円従動車輪(112)は偏心受動車輪(413)に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示し、その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム(1000)の輪形によって決まることを特徴とする請求項1に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【請求項5】
偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪は2峰性の楕円従動ギアであり、受動車輪は2峰性の楕円受動ギアであり、偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りであって、
2峰性の楕円従動ギア(114)は、従動車輪軸(111)に結合し、従動車輪軸(111)の両側を別々に第一クランク(101)及び第二クランク(201)と結合し、第一クランク(101)に第一ペダル(102)を設置するための第一ペダル軸(103)を設け、第二クランク(201)に第二ペダル(202)を設置するための第二ペダル軸(203)を設け、2峰性の楕円従動ギア(114)はギアによって構成され、その2峰性の楕円形の2峰と従動車輪軸(111)間の機械角の位置と第一ペダル軸(103)及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角の位置との間の機械角度差は、特定関係があって、
2峰性の楕円受動ギア(214)は、2峰性の楕円従動ギア(114)と形状が同じであり且つサイズが同じである2峰性の楕円形ギアによって構成され、上述した2峰性の楕円従動ギア(114)に90°の機械角度差で係合し、2峰性の楕円従動ギア(114)に駆動され、
伝動ベルト(100)と一個以上の2峰性の楕円従動ギア(114)と一個以上の2峰性の楕円受動ギア(214)の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、1階調以上異なる変速比である偏心伝動輪システム(1000)を構成し、
上述した2峰性の楕円従動ギア(114)と2峰性の楕円受動ギア(214)とが90°の機械角度差で係合することによって構成された伝動輪システムを通して、直立してペダルをこぐとき、右足と左足は単振動に従い、180°異なる正弦波軌跡が現れ、右足は第一ペダル軸(103)に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸(203)に従って上下移動の軌跡でこぎ、また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の橢円伝動輪システム中の従動車輪と受動車輪の変速比は、2峰性の楕円従動ギア(114)と従動車輪軸(111)間の機械の角位置と第一ペダル軸(103)及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角の位置は、設定される機械角度位置の関係に従い、また各回転において、2峰性の楕円従動ギア(114)が2峰性の楕円受動ギア(214)に対して周期的に変速比を2回大きくまたは小さくし、上述した2峰性の楕円従動ギア(114)と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が上死点を通過後、継続してこぐ方向に沿って180°の範囲でこぐを選択して設定するとき、2峰性の楕円従動ギア(114)が2峰性の楕円受動ギア(214)に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示し、その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム(1000)の輪形によって決まることを特徴とする請求項1に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【請求項6】
受動車輪軸(211)と負荷輪群(600)との間の伝動方式は下記を含み、
偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)により、直接負荷輪群(600)を駆動する伝動方式、または
偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)により、中間伝動装置(5000)を経て、負荷輪群(600)を駆動する伝動方式、または
偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)により、有段または無段の内装変速装置(2000)を経て、負荷輪群(600)を駆動する伝動方式、または
偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)により、中間伝動装置(5000)及び有段または無段の内装変速装置(2000)を経て、負荷輪群(600)を駆動する伝動方式、または
偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)により、有段または無段の外装変速装置(3000)を経て、負荷輪群(600)を駆動する伝動方式であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【請求項7】
偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)は、直接負荷輪群(600)を駆動し、
偏心伝動輪システム(1000)では、従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪または真円輪によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルトの結合、スプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備え、
受動車輪軸(211)は、偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、軸カバー(601)を駆動し、
軸カバー(601)は、空心回転軸構造であり、芯軸(602)が挿入され、かつ受動車輪軸(211)に駆動されることにより、負荷輪群(600)を駆動し、
負荷輪群(600)は、回転輪群の構造であり、軸カバー(601)を経て芯軸(602)で回転し、かつ受動車輪軸(211)に駆動されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【請求項8】
偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)は、中間伝動装置(5000)を経て、負荷輪群(600)を駆動し、
偏心伝動輪システム(1000)では、従動車輪または受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪または真円輪によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルトの結合、またはスプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備え、
受動車輪軸(211)は、偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、中間伝動装置(5000)の入力端の原動輪を駆動し、
中間伝動装置(5000)は、伝動ベルトとベルトドライブ群、伝動チェーンとスプロケット群、ギア群、または伝動レバーと傘形ギア群によって構成され、その入力端は受動車輪軸(211)に駆動され、その出力端軸カバー(601)を駆動し、
軸カバー(601)は、空心回転軸構造であり、芯軸(602)が挿入され、かつ中間伝動装置(5000)にある受動車輪の出力端に駆動され、
負荷輪群(600)は、回転輪群構造であり、軸カバー(601)を経て芯軸(602)に回転し、かつ軸カバー(601)を通して、中間伝動装置(5000)の受動車輪の出力端に駆動されることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【請求項9】
偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)は、有段または無段の変速機構を内蔵する内装変速装置(2000)を経て負荷輪群(600)を駆動し、
偏心伝動輪システム(1000)では、従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪または真円輪構成によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルト、またはスプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備え、
受動車輪軸(211)は、偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、内装変速装置(2000)の入力端を駆動し、
内装変速装置(2000)は、ギアまたは摩擦輪及び変速切替機構によって構成され、外部より操作する二段以上の有段変速機構または無段変速機構を内蔵する変速装置であり、その入力端は受動車輪軸(211)に駆動され、その出力端は負荷輪群(600)を駆動し、
負荷輪群(600)は、回転輪群構造であり、内装変速装置(2000)の出力端に駆動されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【請求項10】
偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)は、中間伝動装置(5000)及び有段または無段の変速機構を内蔵する内装変速装置(2000)を経て、負荷輪群(600)を駆動し、
偏心伝動輪システム(1000)では、従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪または真円輪から構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルト、またはスプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備えることを含み、
受動車輪軸(211)は、偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、中間伝動装置(5000)の入力端の原動輪を駆動し、
中間伝動装置(5000)は、伝動ベルトとベルトドライブ群、伝動チェーンとスプロケット群、ギア群、または伝動レバーと傘形ギア群によって構成され、その入力端は受動車輪軸(211)に駆動され、その出力端は内装変速装置(2000)の入力端を駆動し、
内装変速装置(2000)は、ギアまたは摩擦輪及び変速切替機構によって構成され、外部より操作する二段以上の有段変速機構または無段変速機構を内蔵する変速装置であり、その入力端は中間伝動装置(5000)の出力端に駆動され、その出力端は負荷輪群(600)を駆動し、
負荷輪群(600)は、回転輪群構造であり、内装変速装置(2000)の出力端に駆動されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【請求項11】
偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)は、有段または無段の変速機構を有する外装変速装置(3000)を経て、負荷輪群(600)を駆動し、
偏心伝動輪システム(1000)では、従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪または真円輪によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルトの結合、スプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備えることを含み、
受動車輪軸(211)は、偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、外装変速装置(3000)の入力端の原動輪を駆動し、
外装変速装置(3000)は、チェーンとスプロケット群、ベルトとベルトドライブ群、ギア群と変速切替機構、またはクラッチによって構成され、外部より操作する二段以上の有段変速機構または無段変速機構を有する変速装置であり、その入力端は受動車輪軸(211)に駆動され、その出力端は軸カバー(601)を経て負荷輪群(600)を駆動し、
軸カバー(601)は、空心回転軸構造であり、芯軸(602)が挿入され、かつ外装変速装置(3000)の受動車輪の出力端に駆動され、
負荷輪群(600)は、回転輪群の構造であり、軸カバー(601)を経て芯軸(602)で回転し、かつ軸カバー(601)の外装変速装置(3000)のにある受動車輪の出力端に駆動されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【請求項12】
一セット以上の異なる変速比の偏心伝動輪システム(1000)を並列に接続することにより構成され、または従動車輪と受動車輪を繰り返して切り替えることにより、多段変速比を得ることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【請求項1】
両足でこぐと回転運動する駆動輪システムであって、従動車輪および受動車輪の一方または両方は偏心伝動輪によって構成され、同期伝動ベルトとの結合によって偏心伝動輪システムを構成することにより、運転者が両足でこぐとき、ペダルのペダル軸にクランクを介して結合する従動車輪の従動車輪軸に対して異なるこぐ角度で力が入ると、従動車輪が両足でこぐ角度に従って受動車輪の伝動変速比を変動させ、
周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムを構成する従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪または真円輪によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルト、またはスプロケットと伝動チェーン、またはギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備え、
こぐときの最大出力角付近での伝動変速比を最大伝動変速比とし、最大伝動変速比では、従動車輪が受動車輪に対して伝動する全周期の中で、従動車輪と相対的に回転速度の角変位を受動車輪に対して、他の角度と相対的に回転速度が速い角変位を伝送し、偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りであって、
伝動ベルト(100)は、真円従動車輪(113)や偏心受動車輪(413)や補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯状ベルトによって構成されることを含み、真円従動車輪(113)、偏心受動車輪(413)と補助輪(312)との間で伝動し、
真円従動車輪(113)は、従動車輪軸(111)に結合し、従動車輪軸(111)の両側は別々に第一クランク(101)及び第二クランク(201)と結合し、第一クランク(101)に第一ペダル(102)を設置するための第一ペダル軸(103)を設け、第二クランク(201)に第二ペダル(202)を設置するための第二ペダル軸(203)を設け、真円従動車輪(113)は滑動不能なスプロケット、タイミングベルト(歯状ベルト)またはギアによって構成され、
偏心受動車輪(413)は、真円従動車輪(113)と同様にスプロケット、タイミングベルト(歯状ベルト)またはギアによって構成され、受動車輪軸(211)に設置され、そのピッチ円直径は真円従動車輪(113)の1/2であり、真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)と補助輪(312)の伝動ベルト(100)に合わせて、真円従動車輪(113)に駆動され、補助輪(312)を通して、駆動する伝動ベルト(100)の周期的な締め付けおよび緩み変化に対して締付予圧を与え、偏心受動車輪(413)の偏心突出頂部指向性(c)の機械角度は、伝動ベルト(100)を経て、第一ペダル軸(103)と第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)とを結ぶ指向性(b)の機械角度位置との間の機械角度差は、特定関係があって、
伝動ベルト(100)と一個以上の真円従動車輪(113)と一個以上の偏心受動車輪(413)の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、1階調以上異なる変速比である偏心伝動輪システム(1000)を構成し、
補助輪押さえ棒(301)は、一端が補助輪押さえ棒の旋回軸(303)を通して本体(800)と旋回結合し、別端に補助輪軸(311)を設置することにより補助輪(312)を設置し、また補助輪押さえ棒(301)と本体(800)との間に補助輪の予圧バネ(302)を設けることにより補助輪(312)に対して外へ広がるまたは内へ押す予圧圧力を形成し、
補助輪(312)は、真円従動車輪(113)や偏心受動車輪(413)と同様にスプロケット、タイミングベルト(歯状ベルト)、またはギアによって構成され、補助輪軸(311)を回転させ、また伝動ベルト(100)に駆動され、真円従動車輪(113)と偏心受動車輪(413)が駆動するチェーン、タイミングベルトまたは歯形チェーンからなる伝動ベルト(100)に引き動かされ、かつ補助輪の予圧バネ(302)に対して補助輪押さえ棒(301)の予圧圧力を通して、補助輪軸(311)と補助輪(312)を強制的に動かし、更に伝動ベルト(100)を締め付け、
上述した真円従動車輪(113)、偏心受動車輪(413)および補助輪(312)を配置することによって構成される伝動輪システムを通して、直立してペダルをこぐとき、右足と左足は単振動に従い、180°異なる正弦波軌跡が現れ、右足は第一ペダル軸(103)に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸(203)に従って上下移動の軌跡でこぎ、また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪と受動車輪の変速比は、偏心受動車輪(413)の偏心突出頂部指向性(c)の機械角度に従い、伝動ベルト(100)を経て、従動車輪軸(111)に設置される第一ペダル軸(103)と第二ペダル軸(203)の指向性(b)との間の機械角の位置は、設定される機械角度差の関係に従い、また各回転において、真円従動車輪(113)が偏心受動車輪(413)に対して周期的に変速比を2回大きくまたは小さくし、例えば上述した真円従動車輪(113)と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が従動車輪軸(111)の機械角度指向性(b)に対して、上死点指向性(a)を通過後、継続してこぐ方向に沿って180°の範囲でこぐことを選択して設定するとき、真円従動車輪(113)は偏心受動車輪(413)に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示し、その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム(1000)の輪形によって決まることを特徴とする周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【請求項2】
偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪は真円輪、受動車輪は2峰性の楕円受動車輪であって、偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りであって、
2峰性の楕円受動車輪(213)は、真円従動車輪(113)と同様にスプロケットまたはタイミングベルト(歯状ベルト)によって構成され、伝動ベルト(100)は真円従動車輪(113)と2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルトまたは歯状ベルトによって構成されることを含み、真円従動車輪(113)、2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)との間で伝動し、
伝動ベルト(100)は、真円従動車輪(113)や2峰性の楕円受動車輪(213)や補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルト(歯状ベルト)または歯形チェーンによって構成されることを含み、真円従動車輪(113)、2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)との間で伝動し、
真円従動車輪(113)は、従動車輪軸(111)に結合し、従動車輪軸(111)の両側を別々に第一クランク(101)及び第二クランク(201)と結合し、第一クランク(101)に第一ペダル(102)を設置するための第一ペダル軸(103)を設け、第二クランク(201)に第二ペダル(202)を設置するための第二ペダル軸(203)を設け、真円従動車輪(113)は滑動不能なスプロケットまたはタイミングベルト(歯状ベルト)によって構成され、
2峰性の楕円受動車輪(213)は、真円従動車輪(113)の周長と同じである2峰性の楕円スプロケットまたはタイミングベルト(歯状ベルト)によって構成され、受動車輪軸(211)に設置され、上述した真円従動車輪(113)と2峰性の楕円受動車輪(213)の伝動ベルト(100)に合わせて、真円従動車輪(113)に駆動され、及び補助輪(312)を通して、駆動する伝動ベルトの周期的に締め付けおよび緩み変化に対して締付予圧を与え、
2峰性の楕円受動車輪(213)の2峰と受動車輪軸(211)との間の機械角度の位置は、真円従動車輪(113)と第一ペダル軸(103)と第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角度位置との間の機械角度差と特定関係があって、
伝動ベルト(100)と一個以上の真円従動車輪(113)と一個以上の2峰性の楕円受動車輪(213)の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、1階調以上異なる変速比である偏心伝動輪システム(1000)を構成し、
補助輪押さえ棒(301)は、一端が補助輪押さえ棒の旋回軸(303)を通して本体(800)と旋回結合し、別端に補助輪軸(311)を設置することにより補助輪(312)を設置し、また補助輪押さえ棒(301)と本体(800)との間に補助輪の予圧バネ(302)を設けることにより補助輪(312)に対して外へ広がるまたは内へ押す予圧圧力を形成し、
補助輪(312)は、真円従動車輪(113)や2峰性の楕円受動車輪(213)と同様にスプロケット、タイミングベルトによって構成され、補助輪軸(311)を回転させ、また伝動ベルト(100)に駆動され、真円従動車輪(113)と2峰性の楕円受動車輪(213)が駆動するチェーン、タイミングベルトまたは歯形チェーンからなる伝動ベルト(100)に引き動かされ、かつ補助輪の予圧バネ(302)に対して補助輪押さえ棒(301)の予圧圧力を通して、補助輪軸(311)と補助輪(312)を強制的に動かし、更に伝動ベルト(100)を締め付け、
上述した真円従動車輪(113)、2峰性の楕円受動車輪(213)および補助輪(312)を配置することによって構成される伝動輪システムを通して、直立してペダルをこぐとき、右足と左足は単振動に従い、180°異なる正弦波軌跡が現れ、右足は第一ペダル軸(103)に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸(203)に従って上下移動の軌跡でこぎ、また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の橢円伝動輪システム中の従動車輪と受動車輪の変速比は、第一ペダル軸(103)及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)との間の機械角の位置が伝動ベルト(100)を経て、2峰性の楕円受動車輪(213)と受動車輪軸(211)に設定される機械角度位置の関係に従い、また各回転において、真円従動車輪(113)が2峰性の楕円受動車輪(213)に対して周期的に変速比を2回大きくまたは小さくし、上述した真円従動車輪(113)と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が上死点を通過後、継続してこぐ方向に沿って180°の範囲でこぐことを選択して設定するとき、真円従動車輪(113)が2峰性の楕円受動車輪(213)に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示し、その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム(1000)の輪形によって決まることを特徴とする請求項1に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【請求項3】
従動車輪は2峰性の楕円従動車輪であり、受動車輪は2峰性の楕円受動車輪であり、偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りであって、
2峰性の楕円受動車輪(213)は、2峰性の楕円従動車輪(112)と同様に橢円のスプロケットまたはタイミングベルトによって構成され、伝動ベルト(100)は2峰性の楕円従動車輪(112)と2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルトまたは歯状ベルトによって構成されることを含み、2峰性の楕円従動車輪(112)と2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)との間で伝動し、
伝動ベルト(100)は、2峰性の楕円従動車輪(112)や2峰性の楕円受動車輪(213)や補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルトまたは歯形チェーンによって構成されることを含み、2峰性の楕円従動車輪(112)と2峰性の楕円受動車輪(213)と補助輪(312)との間で伝動し、
2峰性の楕円従動車輪(112)は、従動車輪軸(111)に結合し、従動車輪軸(111)の両側を別々に第一クランク(101)及び第二クランク(201)と結合し、第一クランク(101)に第一ペダル軸(103)を設置するための第一ペダル(102)を設け、第二クランク(201)に第二ペダル(202)を設置するための第二ペダル軸(203)を設け、2峰性の楕円従動車輪(112)は滑動不能なスプロケットまたはタイミングベルトによって構成され、その2峰性の楕円形の2峰と従動車輪軸(111)間の機械角度位置と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角の位置との間の機械角度差は、特定関係であって、
2峰性の楕円受動車輪(213)は、2峰性の楕円従動車輪(112)の形状と同じ及びサイズも同じである2峰性の楕円スプロケットまたはタイミングベルトによって構成され、受動車輪軸(211)に設置され、2峰性の楕円従動車輪(112)と90°の機械角度差を成し、伝動ベルト(100)を通して伝動連結することにより、2峰性の楕円従動車輪(112)に駆動され、及び補助輪(312)を通して、駆動する伝動ベルト(100)の締め付けおよび緩み変化に対して締付予圧を与え、
伝動ベルト(100)と一個以上の2峰性の楕円従動車輪(112)と一個以上の2峰性の楕円受動車輪(213)の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、1階調以上異なる変速比である偏心伝動輪システム(1000)を構成し、
補助輪押さえ棒(301)は、一端が補助輪押さえ棒の旋回軸(303)を通して本体(800)と旋回結合し、別端別端に補助輪軸(311)を設置することにより、補助輪(312)を設置し、また補助輪押さえ棒(301)と本体(800)との間に補助輪の予圧バネ(302)を設けることにより、補助輪(312)に対して外へ広がるまたは内へ押す予圧圧力を形成し、
補助輪(312)は、2峰性の楕円従動車輪(112)や2峰性の楕円受動車輪(213)と同様にスプロケット、タイミングベルトによって構成され、補助輪軸(311)を回転させ、また伝動ベルト(100)に駆動され、かつ2峰性の楕円従動車輪(112)と2峰性の楕円受動車輪(213)が駆動するチェーン、タイミングベルトまたは歯形チェーンからなる伝動ベルト(100)に引き動かされ、かつ補助輪の予圧バネ(302)に対して補助輪押さえ棒(301)の予圧圧力を通して、補助輪軸(311)と補助輪(312)を強制的に動かせ、更に伝動ベルト(100)を締め付け、
上述した2峰性の楕円従動車輪(112)、2峰性の楕円受動車輪(213)および補助輪(312)によって構成された伝動輪システムを通して、直立してペダルをこぐとき、右足と左足は単振動に従い、180°異なる正弦波軌跡が現れ、右足は第一ペダル軸(103)に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸(203)に従って上下移動の軌跡でこぎ、また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の橢円伝動輪システム中の従動車輪と受動車輪の変速比は、2峰性の楕円従動車輪(112)と従動車輪軸(111)間の機械の角位置と第一ペダル軸(103)及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角の位置が、伝動ベルト(100)を経て、2峰性の楕円受動車輪(213)と受動車輪軸(211)に設定される機械角度位置の関係に従い、また各回転において、2峰性の楕円従動車輪(112)が2峰性の楕円受動車輪(213)に対して周期的に速比を2回大きくまたは小さくし、例えば上述した2峰性の楕円従動車輪(112)と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が上死点を通過後、継続してこぐ方向に沿って90°の範囲でこぐことを選択して設定するとき、2峰性の楕円従動車輪(112)が2峰性の楕円受動車輪(213)に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示し、その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム(1000)の輪形によって決まることを特徴とする請求項1に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【請求項4】
従動車輪は2峰性の楕円従動車輪であり、受動車輪は偏心伝動輪であり、偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りであって、
伝動ベルト(100)は、2峰性の楕円従動車輪(112)や偏心受動車輪(413)や補助輪(312)の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルトまたは歯形チェーンによって構成され、2峰性の楕円従動車輪(112)と偏心受動車輪(413)と補助輪(312)との間で伝動し、
2峰性の楕円従動車輪(112)は、従動車輪軸(111)に結合し、従動車輪軸(111)の両側は別々に第一クランク(101)及び第二クランク(201)と結合し、第一クランク(101)に第一ペダル軸(103)を設置するための第一ペダル(102)を設け、第二クランク(201)に第二ペダル(202)を設置するための第二ペダル軸(203)を設け、2峰性の楕円従動車輪(112)は滑動不能なスプロケットまたはタイミングベルトによって構成され、その2峰性の楕円形の2峰と従動車輪軸(111)間の機械角度位置と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角の位置との間の機械角度差は、特定関係であって、
偏心受動車輪(413)は、2峰性の楕円従動車輪(112)と同様にスプロケット、タイミングベルトまたはギアによって構成され、受動車輪軸(211)に設置され、そのピッチ円直径は2峰性の楕円従動車輪(112)の1/2であり、上述した2峰性の楕円従動車輪(112)と偏心受動車輪(413)と補助輪(312)の伝動ベルト(100)に合わせて、2峰性の楕円従動車輪(112)に駆動され、及び補助輪(312)を通して、駆動する伝動ベルト(100)の周期的に締め付けおよび緩み変化に対して締付予圧を与え、偏心受動車輪(413)の偏心突出頂部指向性(c)の機械角度は、伝動ベルト(100)を経て、第一ペダル軸(103)と第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)によって構成され指向性(b)間の機械角度位置との間の機械角度差は、特定関係があって、
伝動ベルト(100)と一個以上の2峰性の楕円従動車輪(112)と一個以上の偏心受動車輪(413)の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、1階調以上異なる速比である偏心伝動輪システム(1000)を構成し、
補助輪押さえ棒(301)は、一端が補助輪押さえ棒の旋回軸(303)を通して本体(800)と旋回結合し、別端に補助輪軸(311)を設置することにより、補助輪(312)を設置し、また補助輪押さえ棒(301)と本体(800)との間に補助輪の予圧バネ(302)を設けることにより、補助輪(312)に対して外へ広がるまたは内へ押す予圧圧力を形成し、
補助輪(312)は、2峰性の楕円従動車輪(112)や偏心受動車輪(413)と同様にスプロケット、タイミングベルトまたはギアによって構成され、補助輪軸(311)を回転させ、また伝動ベルト(100)に駆動され、2峰性の楕円従動車輪(112)と偏心受動車輪(413)が駆動するチェーン、タイミングベルトまたは歯形チェーンからなる伝動ベルト(100)に引き動かされ、かつ補助輪の予圧バネ(302)に対して補助輪押さえ棒(301)の予圧圧力を通して、補助輪軸(311)と補助輪(312)を強制的に動かし、更に伝動ベルト(100)を締め付け、
上述した2峰性の楕円従動車輪(112)、偏心受動車輪(413)および補助輪(312)を配置することによって構成される伝動輪システムを通して、直立してペダルをこぐとき、右足と左足は単振動に従い、180°異なる正弦波軌跡が現れ、右足は第一ペダル軸(103)に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸(203)に従って上下移動の軌跡でこぎ、また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪と受動車輪の変速比は、偏心受動車輪(413)の偏心突出頂部指向性(c)の機械角度に従い、伝動ベルト(100)を経て、従動車輪軸(111)に設置される第一ペダル軸(103)と第二ペダル軸(203)の指向性(b)との間の機械角の位置は、設定される機械角度差の関係に従い、また各回転において、2峰性の楕円従動車輪(112)が偏心受動車輪(413)に対して周期的に速比を2回大きくまたは小さくし、上述した2峰性の楕円従動車輪(112)と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が従動車輪軸(111)の機械角度指向性(b)に対して、上死点指向性(a)を通過後、継続してこぐ方向に沿って180°の範囲でこぐことを選択して設定するとき、2峰性の楕円従動車輪(112)は偏心受動車輪(413)に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示し、その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム(1000)の輪形によって決まることを特徴とする請求項1に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【請求項5】
偏心伝動輪システム(1000)の従動車輪は2峰性の楕円従動ギアであり、受動車輪は2峰性の楕円受動ギアであり、偏心伝動輪システム(1000)の主な構成は下記の通りであって、
2峰性の楕円従動ギア(114)は、従動車輪軸(111)に結合し、従動車輪軸(111)の両側を別々に第一クランク(101)及び第二クランク(201)と結合し、第一クランク(101)に第一ペダル(102)を設置するための第一ペダル軸(103)を設け、第二クランク(201)に第二ペダル(202)を設置するための第二ペダル軸(203)を設け、2峰性の楕円従動ギア(114)はギアによって構成され、その2峰性の楕円形の2峰と従動車輪軸(111)間の機械角の位置と第一ペダル軸(103)及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角の位置との間の機械角度差は、特定関係があって、
2峰性の楕円受動ギア(214)は、2峰性の楕円従動ギア(114)と形状が同じであり且つサイズが同じである2峰性の楕円形ギアによって構成され、上述した2峰性の楕円従動ギア(114)に90°の機械角度差で係合し、2峰性の楕円従動ギア(114)に駆動され、
伝動ベルト(100)と一個以上の2峰性の楕円従動ギア(114)と一個以上の2峰性の楕円受動ギア(214)の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、1階調以上異なる変速比である偏心伝動輪システム(1000)を構成し、
上述した2峰性の楕円従動ギア(114)と2峰性の楕円受動ギア(214)とが90°の機械角度差で係合することによって構成された伝動輪システムを通して、直立してペダルをこぐとき、右足と左足は単振動に従い、180°異なる正弦波軌跡が現れ、右足は第一ペダル軸(103)に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸(203)に従って上下移動の軌跡でこぎ、また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の橢円伝動輪システム中の従動車輪と受動車輪の変速比は、2峰性の楕円従動ギア(114)と従動車輪軸(111)間の機械の角位置と第一ペダル軸(103)及び第二ペダル軸(203)と従動車輪軸(111)間の機械角の位置は、設定される機械角度位置の関係に従い、また各回転において、2峰性の楕円従動ギア(114)が2峰性の楕円受動ギア(214)に対して周期的に変速比を2回大きくまたは小さくし、上述した2峰性の楕円従動ギア(114)と第一ペダル軸(103)、及び第二ペダル軸(203)の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸(103)または第二ペダル軸(203)が上死点を通過後、継続してこぐ方向に沿って180°の範囲でこぐを選択して設定するとき、2峰性の楕円従動ギア(114)が2峰性の楕円受動ギア(214)に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示し、その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム(1000)の輪形によって決まることを特徴とする請求項1に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【請求項6】
受動車輪軸(211)と負荷輪群(600)との間の伝動方式は下記を含み、
偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)により、直接負荷輪群(600)を駆動する伝動方式、または
偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)により、中間伝動装置(5000)を経て、負荷輪群(600)を駆動する伝動方式、または
偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)により、有段または無段の内装変速装置(2000)を経て、負荷輪群(600)を駆動する伝動方式、または
偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)により、中間伝動装置(5000)及び有段または無段の内装変速装置(2000)を経て、負荷輪群(600)を駆動する伝動方式、または
偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)により、有段または無段の外装変速装置(3000)を経て、負荷輪群(600)を駆動する伝動方式であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【請求項7】
偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)は、直接負荷輪群(600)を駆動し、
偏心伝動輪システム(1000)では、従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪または真円輪によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルトの結合、スプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備え、
受動車輪軸(211)は、偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、軸カバー(601)を駆動し、
軸カバー(601)は、空心回転軸構造であり、芯軸(602)が挿入され、かつ受動車輪軸(211)に駆動されることにより、負荷輪群(600)を駆動し、
負荷輪群(600)は、回転輪群の構造であり、軸カバー(601)を経て芯軸(602)で回転し、かつ受動車輪軸(211)に駆動されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【請求項8】
偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)は、中間伝動装置(5000)を経て、負荷輪群(600)を駆動し、
偏心伝動輪システム(1000)では、従動車輪または受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪または真円輪によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルトの結合、またはスプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備え、
受動車輪軸(211)は、偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、中間伝動装置(5000)の入力端の原動輪を駆動し、
中間伝動装置(5000)は、伝動ベルトとベルトドライブ群、伝動チェーンとスプロケット群、ギア群、または伝動レバーと傘形ギア群によって構成され、その入力端は受動車輪軸(211)に駆動され、その出力端軸カバー(601)を駆動し、
軸カバー(601)は、空心回転軸構造であり、芯軸(602)が挿入され、かつ中間伝動装置(5000)にある受動車輪の出力端に駆動され、
負荷輪群(600)は、回転輪群構造であり、軸カバー(601)を経て芯軸(602)に回転し、かつ軸カバー(601)を通して、中間伝動装置(5000)の受動車輪の出力端に駆動されることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【請求項9】
偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)は、有段または無段の変速機構を内蔵する内装変速装置(2000)を経て負荷輪群(600)を駆動し、
偏心伝動輪システム(1000)では、従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪または真円輪構成によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルト、またはスプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備え、
受動車輪軸(211)は、偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、内装変速装置(2000)の入力端を駆動し、
内装変速装置(2000)は、ギアまたは摩擦輪及び変速切替機構によって構成され、外部より操作する二段以上の有段変速機構または無段変速機構を内蔵する変速装置であり、その入力端は受動車輪軸(211)に駆動され、その出力端は負荷輪群(600)を駆動し、
負荷輪群(600)は、回転輪群構造であり、内装変速装置(2000)の出力端に駆動されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【請求項10】
偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)は、中間伝動装置(5000)及び有段または無段の変速機構を内蔵する内装変速装置(2000)を経て、負荷輪群(600)を駆動し、
偏心伝動輪システム(1000)では、従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪または真円輪から構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルト、またはスプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備えることを含み、
受動車輪軸(211)は、偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、中間伝動装置(5000)の入力端の原動輪を駆動し、
中間伝動装置(5000)は、伝動ベルトとベルトドライブ群、伝動チェーンとスプロケット群、ギア群、または伝動レバーと傘形ギア群によって構成され、その入力端は受動車輪軸(211)に駆動され、その出力端は内装変速装置(2000)の入力端を駆動し、
内装変速装置(2000)は、ギアまたは摩擦輪及び変速切替機構によって構成され、外部より操作する二段以上の有段変速機構または無段変速機構を内蔵する変速装置であり、その入力端は中間伝動装置(5000)の出力端に駆動され、その出力端は負荷輪群(600)を駆動し、
負荷輪群(600)は、回転輪群構造であり、内装変速装置(2000)の出力端に駆動されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【請求項11】
偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪軸(211)は、有段または無段の変速機構を有する外装変速装置(3000)を経て、負荷輪群(600)を駆動し、
偏心伝動輪システム(1000)では、従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、2峰性の楕円輪または真円輪によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルトの結合、スプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備えることを含み、
受動車輪軸(211)は、偏心伝動輪システム(1000)の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、外装変速装置(3000)の入力端の原動輪を駆動し、
外装変速装置(3000)は、チェーンとスプロケット群、ベルトとベルトドライブ群、ギア群と変速切替機構、またはクラッチによって構成され、外部より操作する二段以上の有段変速機構または無段変速機構を有する変速装置であり、その入力端は受動車輪軸(211)に駆動され、その出力端は軸カバー(601)を経て負荷輪群(600)を駆動し、
軸カバー(601)は、空心回転軸構造であり、芯軸(602)が挿入され、かつ外装変速装置(3000)の受動車輪の出力端に駆動され、
負荷輪群(600)は、回転輪群の構造であり、軸カバー(601)を経て芯軸(602)で回転し、かつ軸カバー(601)の外装変速装置(3000)のにある受動車輪の出力端に駆動されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【請求項12】
一セット以上の異なる変速比の偏心伝動輪システム(1000)を並列に接続することにより構成され、または従動車輪と受動車輪を繰り返して切り替えることにより、多段変速比を得ることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
【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13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【公開番号】特開2012−214220(P2012−214220A)
【公開日】平成24年11月8日(2012.11.8)
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願2012−83771(P2012−83771)
【出願日】平成24年4月2日(2012.4.2)
【出願人】(599075531)
【公開日】平成24年11月8日(2012.11.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−83771(P2012−83771)
【出願日】平成24年4月2日(2012.4.2)
【出願人】(599075531)
[ Back to top ]