JP2005029132A - 人力の反復運動による継続回転機構及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 クランクアームの長さを長くし、駆動軸にかかる駆動力を従来の回転機構より大きくすることを目的とし、ペダルでの反復運動により、駆動力を半減させることなく継続した駆動力を得る。
【解決手段】 クランクチューブ１内の２分割したボールベアリング接点溝付クランク軸２の外端に、チェーンホイル４とクランクアーム５とペダル６を取付け、ボールベアリング接点溝付クランク軸２と平行な駆動軸１０に取付けた同回転方向のみ稼動する２箇所のフリーホイール装置付歯車に、チェーンホイル４からチェーン９を介して駆動力を伝えるようにし、本体に固定した反転用滑車７とチェーンホイル４の盤面に取付けたベルト溝３とに、円断面型ベルト８を反転連動するように装着し、ペダル６での反復運動により、駆動軸に駆動力を継続に伝えるようにした回転機構である。
【選択図】 図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は、人力の反復運動による継続回転機構及びその製造方法に関する。

従来の人力による回転機構においては、クランク軸が一本でその両側に付けたクランクアームとペダルをこいで連続回転させ、チェーンかベルトを介して駆動軸に駆動力を伝えていた。

発明が解決しようとする課題

従来の人力による回転機構にあっては、連続回転であるため、スムーズにこぐには回転半径に限度が生じ、駆動軸にかかる駆動力も限られてくる。また連続回転の場合、回転する範囲のなかで、こぐペダルの両方の位置関係が最も遠近関係になる附近で、回転させようとする力が半減するという問題点があった。

本発明は、クランクアームの長さを長くし、駆動軸にかかる駆動力を従来の回転機構より大きくすることを目的としている。さらにペダルでの反復運動による継続回転機構により、回転させようという力がより大きくなる位置から常にこぎだしができて、継続して駆動力を得る回転機構であり、その回転機構及び製造方法を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

上記目的を達成するために、本発明の反復運動による継続回転機構においては、２分割したクランク軸の外端にチェーンホイルとクランクアームとペダルを取付け、クランク軸と平行な駆動軸に取付けた同回転方向のみ稼動する２箇所のフリーホイール装置付歯車に、チェーンホイルからチェーンを介して駆動力を伝えるようにし、本体に固定した反転用滑車とチェーンホイルの盤面に取付けたベルト溝とに円断面型ベルトを反転連動するように装着し、ペダルでの反復運動により駆動軸に駆動力を継続に伝えるようにした回転機構である。

上記ベルト溝と反転用滑車の代わりに、両側のチェーンホイルの盤内面に半円球突起型歯車を取付け、この突起部と直交に噛合うように反転用歯車を本体に固定すると両側のチェーンホイルは反転用歯車を介して反転連動するようになり、ペダルでの反復運動により駆動軸に駆動力を継続に伝えるようにした回転機構である。

また、ベルト溝と反転用滑車及び半円球突起型歯車と反転用歯車の代わりに、おもり付足引掛けペダルとし、足を引掛けて持上げることにより、反復運動ができるようにして駆動軸に駆動力を継続に伝えるようにした回転機構である。

また、ベルト溝と反転用滑車及び半円球突起型歯車と反転用歯車の代わりに、ペダルを磁石付ペダルとし、バンドかマジックテープかひもに取付けた鉄板片を磁石付ペダル側になるように足に装備し、磁力と足のもちあげにより反復運動ができるようにして駆動軸に駆動力を継続に伝えるようにした回転機構である。

本体に固定したクランクチューブ内の２分割したクランク軸に、盤先端にベルト溝を設けたベルトホイルとクランクアームを取付け、クランクアームの先端にペダルを取付け、クランク軸方向とは直交方向の駆動軸に、同回転方向に稼動するフリーホイール装置付滑車を２箇所取付け、ベルトホイルとフリーホイール装置滑車とを円断面型ベルトで連動するように装着し、ペダルでの反復運動により駆動軸に駆動力を継続に伝えるようにした回転機構である。

クランクシャフト部において、ボールベアリング接点溝付クランク軸と、クランクチューブとの間に挿入したボールベアリング接点溝付中チューブ及びストッパー中チューブと、中チューブ固定キャップと、ボールベアリングと、ボールベアリング固定リングとから構成し、クランクチューブが本体に一体固定された後でもクランクシャフト部の組立ができるようにした。

図１において、本体に固定したクランクチューブ１内の２分割したボールベアリング接点溝付クランク軸に、盤面にベルト溝３を取付けたチエーンホイル４とクランクアーム５を取付け、前記クランクアー厶５の先端にペダル６を取付け、前記ボールベアリング接点溝付クランク軸２の方向とは直交方向に、前記ベルト溝３双方の芯間距離と直径を同じにした反転用滑車７を本体に固定し、前記チェーンホイル４と前記反転用滑車７が連動するように円断面型ベルト８を装着し、前記ペダル６での反復運動により前記チェーンホイル４に取付けたチェーン９を介して、前記クランクチューブ１と平行方向に本体に固定した駆動軸部１０に、前記双方のチェーンホイル４間の幅に合わせて取付けた同回転方向のみ稼動する２箇所のフリーホイール装置付歯車１１を回転させ、前記駆動軸に駆動力を継続に伝える。

図２において、本体に固定したクランクチューブ２１内の２分割したボールベアリング接点溝付クランク軸に、盤先端にベルト溝２３を設けたベルトホイル２４と、クランクアーム２５を取付け、前記クランクアーム２５の先端にペダル２６を取付け、前記クランクチューブ２１方向とは直交方向の駆動軸３０に、前記双方のベルト溝２３芯間の距離と直径を同じにした同回転方向のみ稼動するフリーホイール装置付滑車３１を前記駆動軸３０と円断面型ベルト３８が直行する位置に２箇所取付け、前記ベルト溝２３と前記フリーホイール装置付滑車３１に前記円断面型ベルト３８を装着し、前記ペダル２６での反復運動により前記円断面型ベルト３８を介して、前記駆動軸３０に駆動力を継続に伝える。

図３において、ベルト溝と反転用滑車及び頭部半円球突起型歯車と反転用歯車の代わりに、おもり付足引掛けペダル１４をクランクアームの先端に取付け、足を引掛けて持上げることにより、反復運動ができるようにした。そして、ペダル１４の下方に付けるおもりは、ペダルの足引掛け部が常に上方になる役目をする。

図４において、ベルト溝と反転用滑車及び頭部半円球突起型歯車と反転用歯車及びおもり付足引掛けペダルの変わりに、ペダルを磁石付ペダル１５とし、バンドかマジックテープか紐に取付けた鉄板片を足裏に装着し、磁力と足のもちあげにより、反復運動ができるようにした。

図５図６に示される実施例では、クランク廻りの断面詳細であり、クランク部の組立手順を説明すると、本体に固定したクランクチューブ１の中央にストッパー中チュウブ５１を接着又は溶着して固定し、ボールベアリング接点溝付クランク軸２を挿入する。クランクチューブ１とボールベアリング接点溝付２の隙間からボールベアリング５２を入れボールベアリング接点溝付中チューブ５０を挿入する。そのときボールベアリング５２は押されてボールベアリング溝に納まる。次に中チューブ固定キャップ５３を締め込むとボールベアリング５２位置は確定され、ボールベアリング溝との４面接地によりボールベアリング接点溝付クランク軸２は抜けなくなる。さらに中チューブ固定キャップ５３とボールベアリング接点溝付クランク軸２の隙間からボールベアリング５２を入れ、ボールベアリング固定リング５４を締め込むと手前側のボールベアリング５２位置も確定し、ボールベアリング接点溝との４面接地によりボールベアリング接点溝付クランク軸２は抜けなくなり、片側で２箇所のボールベアリング支点を持つクランクシャフト部となる。次にチェーンホイル４とクランクアーム５を嵌めこみクランクアーム固定ボルト５５で締め付ける。ベルト溝３はチェーンホイル４に先付けする。円断面型ベルト８の取付けはベルト溝３と反転用滑車７に直交する方向に装着し、緊張はベルト緊張調整バンド５６をスライドしてボルト締めで固定する。クランクアーム５の位置決定は、想定稼動範囲の中央附近にクランクアーム５がくるようにしベルトを緊張してベルト緊張調整バンドを固定する。

図７図８に示される実施例では、チェーンホイル４・３４の内面に頭部半円球突起型歯車１２を接着又は溶着し、前記頭部半円球突起型歯車１２間に前記頭部半円球突起型歯車の突起部と直交に噛合うように反転用歯車１３を本体に固定し、反転用歯車１３を介してチェーンホイル４又はチェーンホイル３４が反転連動する。

図９図１０に示される実施例では、２分割したクランク廻りの断面詳細であり、クランク部の組立手順を説明すると、本体に固定したクランクチューブ１の奥にストッパー中チューブ６１を挿入し、ボールベアリング接点溝付クランク軸２２を挿入してチェーンホイル３４を装着し、内ネジ付チェーンホイル締付ボルト６６で締付てクランク軸とチェーンホイルとを一体化する。次にチェーンホイルが下方向になるようにしてボールベアリング５２を入れボールベアリング接点溝付中チューブ６０を挿入する。そのときボールベアリング５２は押されてボールベアリング溝に納まる。次に中チューブ固定キャップ６３を締め込むとボールベアリング５２位置は確定され、ボールベアリング溝との４面接地によりボールベアリング接点溝付クランク軸２２は抜けなくなる。さらに中チューブ固定キャップ６３とボールベアリング接点溝付クランク軸２２の隙間からボールベアリング５２を入れ、ボールベアリング固定リング６４を締め込むと手前側のボールベアリング５２位置も確定し、ボールベアリング接点溝との４面接地によりボールベアリング接点溝付クランク軸２２は抜けなくなり片側で２箇所のボールベアリング支点を持つクランクシャフト部となる。次にクランクアーム２５を嵌めこみクランクアーム固定ボルト６５で締付け、さらに化粧ナットで締付ける。ベルト溝３及び頭部半円球突起型歯車１２はチェーンホイル４及び３４に先付けする。

発明の効果

本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。

従来機構よりクランクアームの長さを長くできるため、駆動軸にかかる駆動力が大きくなり、足にかかる負担力が軽減される。

また、継続回転機構であるため、回転させようという力がより大きくなる位置から常に継続してこぎだしができる。

そして、両側のチェーンホイルは反転連動するため、ペダルの位置は左右逆対象となり、バランスよいペダルでの反復運動ができる。

そして、ペダルをおもり付足引掛けペダル又は磁石付ペダルとすることで、反転用滑車と円断面型ベルト又は反転用歯車を省略することができるのでコスト面で安くなる。

駆動軸がクランク軸と平行な継続回転機構において、主に自転車の回転機構として利用でき、クランク部を２分割する回転機構を利用すると、車輪を間に挟む形で構成できるので、車輪をより大きくすることができる。

駆動軸がクランク軸と直交方向な継続回転機構において、プロペラ又はスクリューの回転機構として利用できる。

クランクシャフト部の組立が、クランクチューブを本体に一体固定された後からでもできるようにしたため、最終販売店でも組立ができる。

反転用滑車を用いた継続回転機構図である。 ２箇所のフリーホイール装置付滑車で反転用滑車を兼用した継続回転機構図である。 おもり付足引掛けペダルを用いた継続回転機構図である。 磁石付ペダルを用いた継続回転機構図である。 クランク廻りのＡ−Ａ断面詳細図である。 反転用滑車断面とベルト装着のＢ−Ｂ断面詳細図である。 反転用歯車縦断面とチエーンホイル取合のＣ−Ｃ断面詳細図である。 反転用歯車見下げとチエーンホイル取合のＤ−Ｄ断面詳細図である。 クランク部を２分割して、ベルト溝を使用した断面詳細図である。 クランク部を２分割して、頭部半円球突起型歯車を使用した断面詳細図である。

符号の説明

１，２１ クランクチューブ
２，２２ ボールベアリング接点溝付クランク軸
３，２３ ベルト溝
４，３４ チエーンホイル
５，２５ クランクアーム
６，２６ ペダル
７ 反転用滑車
８，３８ 円断面型ベルト
９ チエーン
１０，３０ 駆動軸部
１１ フリーホイール装置付歯車
１２ 頭部半円球突起型歯車
１３ 反転用歯車
１４ おもり付足引掛けペダル
１５ 磁石付ペダル
１６ 硬質ゴ厶
２４ ベルトホイル
３１ フリーホイール装置付滑車
５０，６０ ボールベアリング接点溝付中チューブ
５１，６１ ストッパー中チューブ
５２ ボールベアリング
５３，６３ 中チューブ固定キャップ
５４，６４ ボールベアリング固定リング
５５，６５ クランクアーム固定ボルト
５６ ベルト緊張調整バンド
６６ 内ネジ付チェーンホイル締付ボルト
６７ 化粧ナット

Claims (9)

1. 本体に固定したクランクチューブ内のクランク軸にチェーンホイルと両端にクランクアームを取り付け、前記クランクアームの先端にペダルを取り付け、前記ペダルで前記クランク軸を中心に回転させることにより、前記チェーンホイルに取付けたチェーンを介して、前記クランク軸と平行方向に本体に固定した駆動軸部に取付けた一方向のみ稼動するフリーホイール装置付歯車を回転させ、駆動軸に駆動力を伝えるようにした回転機構において、本体に固定したクランクチューブ（ｌ）内の２分割したボールベアリング接点溝付クランク軸（２）に、盤面にベルト溝（３）を取付けたチェーンホイル（４）とクランクアーム（５）を取付け、前記クランクアーム（５）の先端にペダル（６）を取付け、前記ボールベアリング接点溝付クランク軸（２）方向とは直交方向に、前記ベルト溝（３）双方の芯間距離と直径を同じにした反転用滑車（７）を本体に固定し、前記チェーンホイル（４）と前記反転用滑車（７）が連動するように円断面型ベルト（８）を装着し、前記ペダル（６）での反復運動により前記チェーンホイル（４）に取付けたチェーン（９）を介して、前記ボールベアリング接点溝付クランク軸（２）と平行方向に本体に固定した駆動軸部（１０）に、前記双方のチェーンホイル（４）間の幅に合わせて取付けた同回転方向のみ稼動する２箇所のフリーホイール装置付歯車（１１）を回転させ、前記駆動軸に駆動力を継続に伝えることを特徴とする継続回転機構。
2. ベルト溝（３）と反転用滑車（７）の代わりに、両側のチェーンホイル（４）の盤内面に頭部半円球突起型歯車（１２）を取付け、前記頭部半円球突起型歯車（１２）間に前記頭部半円球突起型歯車（ｌ２）の突起部と直交に噛合うように反転用歯車（１３）を本体に固定した請求項１記載の継続回転機構。
3. ベルト溝（３）と反転用滑車（７）及び頭部半円球突起型歯車（１２）と半転用歯車（１３）の代わりに、おもり付足引掛けペダル（１４）をクランクアームの先端に取付け、足を引掛けて持上げることにより、反復運動ができるようにした請求項１，２記載の継続回転機構。
4. ベルト溝（３）と反転用滑車（７）及び頭部半円球突起型歯車（１２）と反転用歯車（１３）及びおもり付足引掛けペダル（１４）の代わりに、ペダルを磁石付ペダル（１５）とし、バンドかマジックテープか紐に取付けた鉄板片を足裏に装着し、磁力と足のもちあげにより、反復運動ができるようにした請求項１，２、３記載の継続回転機構。
5. 本体に固定したクランクチューブ（１）内の２分割したボールベアリング接点溝付クランク軸（２）に、盤先端にベルト溝（２３）を設けたベルトホイル（２４）と、クランクアーム（２５）を取付け、前記クランクアーム（２５）の先端にペダル（２６）を取付け、前記ボールベアリング接点溝付クランク軸（２）方向とは直交方向の駆動軸（３０）に、前記双方のベルト溝（２３）芯間の距離と直径を同じにした同回転方向のみ稼動するフリーホイール装置付滑車（３１）を前記駆動軸（３０）と円断面型ベルト（３８）が直交する位置に２箇所取付け、前記ベルト溝（２３）と前記フリーホイール装置付滑車（３１）に前記円断面型ベルト（３８）を装着し、前記ペダル（２６）での反復運動により前記円断面型ベルト（３８）を介して、前記駆動軸（３０）に駆動力を継続に伝えることを特徴とする継続回転機構。
6. クランクチューブを２分割して、クランク部を完全に切り離して本体に固定するようにした請求項１、２、３、４、５記載の継続回転機構。
7. ベルト溝（３，２３）及びフリーホイール装置付滑車（３１）底に硬質ゴム（１６）を固着した請求項１、５記載の継続回転機構。
8. クランクチューブ（１）と、ボールベアリング接点溝付クランク軸（２）と、ボールベアリング接点溝付中チューブ（５０）と、ストッパー中チューブ（５１）と、中チューブ固定キャップ（５３）と、ボールベアリング（５２）と、ボールベアリング固定リング（５４）と、クランクアーム固定ボルト（５５）から構成された請求項１，２，３，４，５，７，記載の継続回転機構クランクシャフト部。
9. クランクチューブ（２１）と、ボールベアリング接点溝付クランク軸（２２）と、ボールベアリング接点溝付中チューブ（６０）と、ストッパー中チューブ（６１）と、中チューブ固定キャップ（６３）と、ボールベアリング（５２）と、ボールベアリング固定リング（６４）と、クランクアーム固定ボルト（６５）と、内ネジ付チェーンホイル締付ボルト（６６）と、化粧ナット（６７）とから構成された請求項６，７記載の継続回転機構クランクシャフト部。

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