JP2003504275A - ドライブシステム - Google Patents

ドライブシステム

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JP2003504275A
JP2003504275A JP2001510705A JP2001510705A JP2003504275A JP 2003504275 A JP2003504275 A JP 2003504275A JP 2001510705 A JP2001510705 A JP 2001510705A JP 2001510705 A JP2001510705 A JP 2001510705A JP 2003504275 A JP2003504275 A JP 2003504275A
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drive system
lever
hydraulic
drive
pivot
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JP2001510705A
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English (en)
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ウィエルコポルスキ，トーマス，ウィリアム
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ウィエルコポルスキ，トーマス，ウィリアム
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M1/00—Rider propulsion of wheeled vehicles
    • B62M1/24—Rider propulsion of wheeled vehicles with reciprocating levers, e.g. foot levers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M19/00—Transmissions characterised by use of non-mechanical gearing, e.g. fluid gearing

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Automatic Cycles, And Cycles In General (AREA)
  • Axle Suspensions And Sidecars For Cycles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 自転車用として好適な駆動システムは、直線的レシプロ運動を行うレバーシステム（１，２，６）に搭載された１対のペダルと、駆動力を少なくとも一方の車輪に伝達するためにレバーシステムを介してペダルに連結された油圧駆動装置（１０）とを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は駆動システムに関する。特に、自転車の駆動システムに関する。こ
の駆動システムはその他の人力応用車両及び人力応用機構にも応用できる。本願
発明は駆動システムを有した自転車にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自転車において使用される駆動システムは、チェーンとスプロケットで
後輪に連結された１対の回転ペダルクランクを含んでいる。このシステムはいく
つかの欠点を有している。特に、使用者がペダルに及ぼす接線方向の圧力はペダ
ルクランクのポジションによって変動し、ペダルクランクが水平なポジションに
存在するときのみ最大となる。このため、使用者のエネルギー効率が低下し、最
大パワー出力が限定される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明の１目的は従来システムのそのような欠点を軽減する改良駆動システ
ムを提供することである。本願発明の別目的は使用者に従来よりも大きな出力を
発揮させ、エネルギー効率を高める改良駆動システムを具えた自転車を提供する
ことである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本願発明によれば自転車での使用に適した駆動システムが提供される。この駆
動システムは人力手段と、その人力手段と連結された駆動機構とを含んでおり、
人力手段からの駆動力は少なくとも一方の自転車の車輪に伝達される。この人力
手段は略直線レシプロ運動を行う。
【０００５】 この駆動システムは自転車での利用に適してはいるものの、他形態の車両や機
構にも応用できる。よって本願発明は自転車用の駆動システムに限定されない。
【０００６】 この人力手段は好適にはペダルであるが、ハンドルであっても構わない。略直
線レシプロ運動を行う人力手段の採用でエネルギーは非常に効率的に発生され、
従来の回転クランクシステムの非効率性が解消される。本願発明の駆動システム
を採用した自転車は従来よりも少ないエネルギーでスピードアップさせることが
できる。
【０００７】 有利にはこの人力手段はレバーシステムに搭載される。レバーシステムは、第
１ピボットに連結された第１端部と第１ピボット周囲を回動する第２端部とを有
した第１レバーと、 第１レバーの第２端部に回動式に連結された第１端部と、人力手段が取り付け
られている第２端部とを有した第２レバーと、 第２ピボットに回動式に連結された第１端部と、第２レバーの第１端部と第２
端部との間で第２レバーに回動式に連結された第２端部とを有したタイロッドと
、を含んでいる。このレバーシステムは人力手段の略直線レシプロ運動を行わせ
、非常にエネルギー効率が良い。
【０００８】 有利にはこの駆動システムは反対向きのレシプロ運動を行うように相互連結さ
れており、それぞれ人力手段を含んだ２つのレバーシステムを有している。これ
で両足あるいは両手が使用でき、交互ストロークでシステムを駆動させることが
できる。
【０００９】 この駆動システムは、第３ピボットと、第１レバーの第１端部と第２端部との
間に連結された油圧駆動ポンプとを含んでおり、第１レバーの回動運動によって
作動させる。このシステムは第３ピボットの第１ピボットに対するポジションを
調整し、シリンダのストローク長を調整する調整装置をさらに含むことができる
。有利にはこの調整装置は油圧式である。この油圧駆動ポンプを油圧回路を介し
て油圧モータに連結させることができる。
【００１０】 油圧駆動トレーン(train)の使用によって駆動力は効率良く車輪に伝わり、油
圧ポンプのストローク長を調節することにより駆動システムのギア効果の簡単な
調整方法が提供される。油圧調整器が使用されれば自動あるいは半自動ギアシス
テムが提供される。油圧駆動トレーンが好ましいが、駆動トレーンは機械式であ
っても構わない。
【００１１】 本願発明の別好適形態では人力手段は軸方向レシプロ運動をするように提供さ
れたシャフトに取り付けられている。有利にはこのシステムは軸方向レシプロ運
動をするように互いに平行に搭載された１対のシャフトを含んでおり、それぞれ
のシャフトには人力手段が取り付けられている。好適にはこれらシャフトは逆向
きの運動をするように相互連結されている。
【００１２】 このシステムは人力手段の略直線レシプロ運動を発生させ、エネルギー効率が
非常に優れている。反対向きのレシプロ運動をするように連結された平行シャフ
トの利用によって両脚または両腕で交互ストローク式にシステムを運動させる。
【００１３】 有利には両シャフトは軸方向運動をするように搭載されたサブシャフトに駆動
式（好適には垂直）に連結されている。このサブシャフトを油圧駆動ポンプに連
結させることもできる。この油圧駆動ポンプを油圧回路を介して油圧モータに連
結することもできる。油圧駆動トレーンの使用で駆動力を車輪に効率的に伝達で
きる。
【００１４】 有利にはこの油圧駆動モータは可変容量モータであり、駆動システムのギア効
果を調整させる。
【００１５】 有利にはこの駆動システムは駆動システムのギア効果を調整するために複数の
油圧モータと、それらモータを油圧回路に直列または並列に個別に連結する手段
を含んでいる。
【００１６】 本願発明の別の特徴によれば以上で説明した駆動システムを搭載した自転車が
提供される。
【００１７】 この自転車は自転車の後輪、前輪または両輪駆動用の少なくとも１体の油圧駆
動モータを含んでいる。この自転車は駆動システムのギア効果を調整するために
油圧回路に個別に直列または並列に連結することができる複数の油圧モータを含
むことができる。
【００１８】
【実施例】
以下において本願発明の実施例を添付図面を活用して解説する。本願発明は自
転車または他のペダル駆動機構用の駆動システムに関する。このシステムは第１
アーム１と第２アーム２とを含んでいる。これらアームは第１ピボット４と第２
ピボット５を介して自転車フレーム３に連結されている。レバー６は第３ピボッ
ト７と第４ピボット８を介して第１アームと第２アームの下端に連結されている
。第３ピボット７はレバー６の１端に位置し、第４ピボット８は第３ピボット７
に近接してそのレバーの両端間に位置している。ペダル９はレバー６の自由端に
取り付けられている。そのアレンジは、ペダルを矢印“下方”により示されてい
るように直線状に上下レシプロ運動させる。これらアレンジは第２ペダルに対し
て対称的に提供される。
【００１９】 第１アーム１は駆動トレーンに取り付けられ、車輪を回転させ、あるいは駆動
機構を駆動する。１好適実施例では、駆動トレーンは油圧駆動シリンダ１０を含
んでいる。シリンダ１０はその下端で第１アーム１のピボット１１に第１アーム
１の両端間で連結されている。油圧駆動シリンダ１０はその上端でフレーム３と
油圧調整装置１２に連結されている。油圧調整装置１２はピボット１３を介して
フレーム３に連結されており、フレームに対する駆動シリンダの上端のポジショ
ンを調整するように作動される。油圧駆動シリンダは油圧システム内でオイルを
ポンプ作用で循環させる。図３に示すこのシステムはオイルタンク１５とレギュ
レーションシステム及びコントロールシステム１６を有しており、油圧モータ１
７を含んでいる。
【００２０】 圧力がペダル９に及ぼされるとレバー６は“下方”に移動し、ピボット７周囲
を回転する。第２アーム２を介した力は第１アーム１に作用してピボット４周囲
で回転させ、油圧駆動シリンダ１０を駆動する。油圧駆動シリンダはオイルを油
圧システム内で循環させる。ペダル９が運動の端に到達すると運動の反対側の開
始ポジションに戻るようにアレンジされている。よって油圧駆動シリンダ１０は
流体で再充填され、運動サイクルが繰り返される。これら部材は油圧調整装置１
２の運動がシステムを循環するオイル量を変更させる効果を提供し、連続式（無
断）可変ギアシステムを提供するようにアレンジされている。この調整装置を、
駆動システム内の流体が調整装置を作動させ、ギア比の自動調整を提供するよう
にアレンジすることができる。ペダルが互いに反対方向に運動するように両側を
連結させることができる。
【００２１】 油圧回路は図３に示すようにアレンジすることができる。流体はタンク１５か
ら片方向バルブ１８を介して油圧シリンダ１０に送られ、モータ１７により圧力
が付与されて別の片方向バルブ１９を介してコントロールバルブ１６へ送られ、
タンクに戻される。少量の流体はコントロールシステム２０に入れられて調整装
置１２を作動する。
【００２２】 別アレンジでは、油圧部材はギア、シャフトまたはチェーン駆動により置換で
きる。このアレンジでは所定のギア比を提供するピボット相対運動のためのアレ
ンジが行われる。
【００２３】 構成部材はペダルの運動とその出力がペダルに付与される力と相関的となるよ
うにアレンジされる。このアレンジによればシステムによって力が１００％出力
されないような箇所は存在しない。ペダル運動の入力との方向のアレンジによっ
て本システムはさらに効率良く作動することができる。
【００２４】 この駆動システムの様々な改良は可能である。例えば、駆動シリンダは第１ア
ームの代わりに第２アームに連結させることができる。ペダルが連結されるレバ
ーは曲線状としてもよい。機構全体を別の方位性で提供することもできる。例え
ば、駆動システム使用者に有利であればリクライニングポジションとすることも
できる。
【００２５】 別実施例による駆動システムは図４から図７に図示されている。このシステム
ではペダル３０は２本の平行ペダルシャフト３２の下端に取り付けられている。
これらシャフトはハウジング３４内に軸方向運動するように搭載されており、１
対の伝達ギア３８とピストンシャフト４０を介して油圧駆動ピストン３６に連結
されている。ハウジングは図６に図示されているが、他の図面では省略されてい
る。
【００２６】 各ペダルシャフト３２にはギアラック４２がシャフトの１面に提供されている
。図示の実施例においてはラックは左手のペダルシャフトの後面と右手のペダル
シャフトの前面に提供されている。
【００２７】 伝達ギア３８は、それらの軸をペダルシャフト３２の軸とは垂直状態としてハ
ウジング３４内に搭載されている。各伝達ギアは大径ギア４４を外側に有してい
る。大径ギアは関連ペダルシャフトでラック４２と係合し、その内側で小径ギア
４６と係合する。このギアはピストンシャフト４０の上で関連ギアラック４８と
係合する。
【００２８】 ピストンシャフト４０はハウジング３４内で軸方向に運動し、油圧駆動ピスト
ン３６に１端で連結されている。油圧駆動ピストンはシリンダ５０と共に油圧駆
動ポンプ５２を提供する。駆動ポンプ５２は油圧回路を介して駆動モータ５４に
連結されている。この駆動モータ５４はギア効果を提供する可変ディスプレース
モータであってもよい。
【００２９】 この駆動システムを作動させるためペダル３０は使用者によって下方向に押さ
れ、ペダルシャフト３２をレシプロ運動させる。このレシプロ運動は伝達ギア３
８によってピストンシャフト４０に伝達され、作用力を増加させて運動の振幅を
減少させる。これで油圧ポンプ５２は駆動され、モータ５４が駆動される。
【００３０】 適当な可変ディスプレースモータ５４は図８に図示されている。モータ５４は
断面が６角形で６体のシリンダ５７を周囲に有しているロータ５６を含んでいる
。それぞれのシリンダにはピストン５８が搭載されている。ロータ５６はシャフ
ト軸６１を有した固定非回転式シャフト６０上で回転するように搭載されている
。６体のピストン５８は外側ハウジング６４の内側６壁６２とスライド式に係合
する。これはロータ５６でハウジング軸６５周囲を回転するように搭載プレート
（図示せず）上に搭載されており、自転車の車輪の片方あるいは両方に駆動式に
連結されている。
【００３１】 シール壁６６はシャフト６０上に提供されている。シール壁はシャフトとロー
タ５６との間を半分づつに分割している。オイルはこのギャップのそれぞれの半
分にシャフト６０のオイルインレット開口部６８とオイルアウトレット開口部７
０を介して供給されて抜き出される。ロータ５６の通流管７２はギャップ６７と
シリンダ５７との間で延びており、オイルにピストン５８を駆動させる。
【００３２】 シャフト６０は回転軸７４を有して偏心体７３上に提供されている。それは回
転されてシャフト軸６１とハウジング軸６５との間の分離状態を変動させる。こ
れでポンプ５４の押しのけ容量が変動する。よって、トルクが調整され、トルク
とギア比が調節される。偏心体の回転はストップ（図示せず）によって限定され
る。
【００３３】 作動時にはオイルが圧力下でインレット開口部６８を介してシャフト６０とロ
ータ５６との間でギャップ６７に供給され、ギャップ６７のインレット側に位置
する３体のシリンダ５７内に通過し、それらシリンダのピストン５８を外側に駆
動する。同時にオイルはギャップ６７のアウトレット側の３体のシリンダから排
出され、アウトレット開口部７０を通って排出される。ピストンで発生される非
バランス力はシャフト軸６１とハウジング軸６５との間の分離のためにロータに
回転モーメントを付与する。ロータ５６とハウジング６４はシャフト６０の周囲
を回転し、自転車の車輪を駆動する。
【００３４】 偏心体７３を回転させることでシャフト軸６１とハウジング軸６５との間の分
離状態は変動し、トルクとギア比が調整される。偏心体７３の回転は手動で制御
することも、自動で制御することもでき（例えば、機械式あるいは油圧式）、自
動調整式駆動システムが提供される。
【００３５】 これら実施例の駆動システムの種々な変更は可能である。例えば、図面の実施
例において、伝達ギア３８を２つのペダルシャフト３２の両側のギアラックと係
合するようにアレンジしてペダル３０を反対方向に動かすことができる。あるい
は、それらを２つのペダルシャフト３２の同一側及びポンプシャフト４０の両側
のギアラックと係合するようにアレンジし、同一効果を提供することができる。
ポンプシャフトのギアラックに関して対極的に位置する軸を有した１体のシャフ
トに両方の伝達ギアを搭載させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本願発明駆動システムの第１実施例の側面図である。
【図２】図２は、図１の駆動システムを搭載した自転車の側面図である。
【図３】図３は、駆動システムで利用する油圧駆動トレーンの油圧回路図であ
る。
【図４】図４は、本願発明駆動システムの第２実施例の斜視図である。
【図５】図５は、第２実施例の駆動システムの前面図である。
【図６】図６は、第２実施例の駆動システムの側面図である。
【図７】図７は、第２実施例の駆動システムの平面図である。
【図８】図８は、駆動システムの一部を構成する可変ディスプレースモータの
断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ６２Ｍ 1/12 Ｂ６２Ｍ 1/12 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＺ，ＥＥ ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ， ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】自転車での使用が適した駆動システムであって、人力手段と、該
    人力手段からの駆動力を少なくとも１車輪に伝達させるように該人力手段に連結
    された駆動トレーンとを含んでおり、該人力手段は略直線レシプロ運動をするよ
    うに提供されていることを特徴とする駆動システム。
  2. 【請求項２】人力手段はペダルであることを特徴とする請求項１記載の駆動シ
    ステム。
  3. 【請求項３】人力手段は、 第１ピボットに連結された第１端部と、該第１ピボット周囲を回転する第２端
    部を有した第１レバーと、 該第１レバーの前記第２端部に回動式に連結された第１端部と、前記人力手段
    が連結された第２端部とを有した第２レバーと、 第２ピボットに回動式に連結された第１端部と、前記第２レバーの第１端部と
    第２端部との間で該第２レバーに回動式に連結された第２端部とを有したタイロ
    ッドと、 を含んだレバーシステムに搭載されていることを特徴とする請求項１または２
    に記載の駆動システム。
  4. 【請求項４】それぞれ人力手段を含み、反対向きのレシプロ運動をするように
    相互連結された２体のレバーシステムを含んでいることを特徴とする請求項３記
    載の駆動システム。
  5. 【請求項５】第１レバーの第１端部と第２端部との間で第３ピボットと該第１
    レバーとに連結された油圧駆動ポンプを含んでいることを特徴とする請求項４記
    載の駆動システム。
  6. 【請求項６】シリンダのストローク長を調整するために第１ピボットに関して
    第３ピボットのポジションを調整する手段を含んでいることを特徴とする請求項
    ５記載の駆動システム。
  7. 【請求項７】第３ピボットのポジションを調整する油圧調整装置を含んでいる
    ことを特徴とする請求項６記載の駆動システム。
  8. 【請求項８】油圧駆動ポンプは油圧回路を介して油圧モータに連結されている
    ことを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の駆動システム。
  9. 【請求項９】人力手段は軸方向レシプロ運動を行うように提供されたシャフト
    に連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動システム。
  10. 【請求項１０】それぞれ人力手段を含んでおり、軸方向レシプロ運動を行うよう
    に相互に平行に提供された１対のシャフトを含んでいることを特徴とする請求項
    ９記載の駆動システム。
  11. 【請求項１１】シャフトは反対方向のレシプロ運動を行うように相互連結されて
    いることを特徴とする請求項１０記載の駆動システム。
  12. 【請求項１２】シャフトは軸方向レシプロ運動を行うように提供されたサブシャ
    フトに駆動式に連結されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の
    駆動システム。
  13. 【請求項１３】シャフトはサブシャフトに対して略垂直であることを特徴とする
    請求項１２記載の駆動システム。
  14. 【請求項１４】サブシャフトは油圧駆動ポンプに連結されていることを特徴とす
    る請求項１２または１３に記載の駆動システム。
  15. 【請求項１５】油圧駆動ポンプは油圧モータに油圧回路を介して連結されている
    ことを特徴とする請求項１４記載の駆動システム。
  16. 【請求項１６】油圧駆動モータは可変容量モータであることを特徴とする請求項
    ８または１５に記載の駆動システム。
  17. 【請求項１７】本駆動システムのギア効果を調整するために複数の油圧モータと
    該モータを油圧回路に直列あるいは並列で個別に連結させる手段とを含んでいる
    ことを特徴とする請求項８、１５または１６に記載の駆動システム。
  18. 【請求項１８】請求項１から１７のいずれかに記載の駆動システムを搭載した自
    転車。
  19. 【請求項１９】本自転車の少なくとも１車輪を駆動するために少なくとも１体の
    油圧モータを含んでいる油圧駆動トレーンを含んでいることを特徴とする請求項
    １８記載の自転車。
  20. 【請求項２０】本願明細書に記述され、添付図面１から３または４から７に図示
    されている駆動システム。
  21. 【請求項２１】本願明細書に記述され、添付図面１から３または４から７に図示
    されている自転車。
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