JP2010538902A - ２つの往復ペダルを備える人力用乗り物 - Google Patents

Abstract

本発明は、人力の乗り物に往復ペダルの駆動機構を提供する。２つのペダル上での各々の駆動運動が、ペダル復帰及び乗り物を前進駆動する２つの運動に効率的に変換される。

Description

本願は、2007年9月10日出願の名称"Scooters with Simultaneously Pedal Recovery System"の米国仮出願(番号60/993,184)で優先権を主張している。

本発明は、一般的に、スポーツ、娯楽、玩具分野での往復ペダル機構に関し、特に、２輪又は３輪スクータ等の使用者が推進する乗り物に関する。

自転車及び足踏みスクータは、良く知られている人力用乗り物で、多くの人に使用されている。

幾つかのペダル作動スクータが、通常のスクータの代替を得る試みが展開されてきた。しかし、殆ど全てにおいて操作の困難又は体裁の悪いもので、多くのユーザには受け入れられないものである。

ペダルクランクの回転で駆動され、循環ローラチェーンで２輪又は３輪車の後輪のハブに同軸に取付けられた後方の鎖歯車に結合されている前方鎖歯車の基本的配置は、単純性と低摩擦の利点を組合せ、安価で効率的な駆動機構を与えている。しかし、従来の設計は、固有の欠点を備えている。回転式ペダルクランクは、乗り手が与える略直線の駆動力を、駆動トルクに一様で効率的な変換を与えない。ペダル運動の最上及び底で、駆動トルクが最小となる。これが通常の自転車の運転を困難にし、スピード変換装置を備えていても上り坂又は泥んこ道で遅くなる。ペダル上に使用者が立って自転車に乗るのも困難である。

ペダル式スクータ又は自転車には他の駆動機構が使用されている。ペダル式スクータの１つとして、米国特許6,716,141 B2が、ばねで復帰させる一対のペダルを開示している。米国特許6,648,355 B2は、足踏駆動の自転車を開示している。米国特許6,648,353 Bl(P. Cabal)は、ペダルの楕円運動による直立した足踏み自転車を開示している。米国特許6,402,173 Bl、3,954,282、3,877,724及び3,375,023は、他のペダル式駆動機構を開示している。

本発明のスクータは、フレームと、使用者を支持する設計にしているペダルと、車輪と、操縦用のハンドルと、車輪に取付けられている歯車列とを備えている。歯車列は、 ペダルからの下向きの力を受け取り、その下向きの力の部分を、車輪を一方向のみに回転させる回転力に変換し、および、ペダルに上向きの復元力を与える。

本発明の目的、特徴及び利点は、（１）人力用乗り物（例、スクータ）を前進させる改良した装置及び方法、（２）１つのペダルの押し下げが、同時に、他方のペダルを持ち上げ、車輪を駆動する、及び、（３）各クランクの腕部が、１８０度未満で回転する、にある。

３輪スクータの斜視図である。 図１に示す歯車を基本としているペダル復帰装置の伝達装置組付けの頭上断面図である。 自転車スクータの斜視図である。 図３に示す歯車を基本としているペダル復帰装置の伝達装置組付けの頭上断面図である。 チェーン、ベルト、ケーブル又は他の可撓性張力部材を基本にしているペダル復帰装置を簡単に説明する側面図である。

本発明は、スクータ、スケートボード又はボート等の使用者が推進する乗り物に関する。これらの乗り物は、地面に触れる事無く、足場上に両足を維持しつつ足場で支持されている使用者の動きで生成される力を利用する。ここでの実施形態は、スクータに関連しているが、当業者には、本発明を他の玩具、乗り物、及び／又は、使用者を支持する足場への適用が認識できる。

図１は、本発明による装置の第１実施形態の斜視図である。図２は、図１の伝達装置の斜視図である。装置は、ハンドルバー１７２、支柱ハンドル１７５、前輪フォーク１７７、継手１７０、前輪１８０、支柱壁部１６８、デッキ１６２、ペダル静止足場１６５、１６６、後輪１５５、１５７、及び、駆動装置（図２）を備えている。

図１及び図２に示す装置は、２つのペダル１０１、１０２の上下駆動で推進されるペダル式スクータである。各ペダル１０１、１０２は、使用者の足をペダル１０１、１０２上に置くと、使用者の体重の一部を支えるようにしている。各ペダル１０１、１０２は、初期位置と押し下げた位置間で移動するようにしている。最も低いペダル１０１、１０２位置は、ペダルの静止足場で制限されている。ペダル式スクータは、スクータの後方部に向けて歯車列又は伝達装置も備えている。伝達装置は、ペダル１０１、１０２での下方の力を後輪での回転力に変える。歯車列は、限定するものではないが、下方の力を回転力に変える歯車式駆動、チェーン式駆動、ベルト式駆動、水圧式駆動、又は、他の組合式駆動を備え得る。ペダル１０１を押し下げると、クランク１０３は、クランク軸１０５を介して鎖車１０７及び歯車１０９を回転させる。歯車１０９は、歯車１１０に係合し、クランク軸１０６を反対方向に回転させ、クランク１０４を介してペダル１０２を持ち上げる。鎖車１０７の回転は、チェーン１１３を引っ張ってはずみ車１１５を回転させる。はずみ車１１５は、自身内の一方向クラッチ１２１を介して、車軸１２５を回転させる。車軸１２５は、鎖車１３０の方向を変え、チェーン１３２を引張り、鎖車１３５と車軸１４０を回転させる。車軸１４０の回転は、各々の一方向クラッチ１５１、１５２を介して車輪１５５、１５７を回転させる。ペダル１０１を押下げると、鎖車１０７と鎖車１０８を異なる方向に回転させる。しかし、はずみ車１１６内の一方向クラッチ１２２は、車軸１２５がはずみ車１１６の回転に係合するのを防ぐ。一般的に、ペダル１０１を押下げると、両方の車輪１５５、１５７を回転させ、同時にペダル１０２を持ち上げる。

ペダル１０２が押下げられると、両方の車輪１５５、１５７が回転され、ペダル１０１が持ち上げられる。各クランク軸１０５、１０６は、１８０度内で回転する。各クランク軸１０５、１０６は、異なる方向で同一角度だけ回転する。後輪の各々の一方向クラッチ又はオーバーランクラッチは、スクータの自由な惰行運転及び円滑な方向回転を可能にする。

ペダル１０１、１０２の各々を押し下げることで、第２車軸１２５を同一方向に回転させる。両ペダルの動きを一方向の回転に変換する第１車軸を第１一方向車軸と称する。従って、第２車軸１２５は、本実施形態での第１一方向車軸となる。第１一方向車軸は、直接に車軸の駆動として使用可能で、又は、スピード量又は回転方向の一つ又は複数の車軸に成り得る。

図３及び図４は、本発明の装置による第２実施形態の斜視図である。示す装置は、２つのペダル２０１、２０２の上下駆動で進ませるペダル式自転車スクータである。使用者の足を各ペダル２０１、２０２上に置くと、各ペダル２０１、２０２は、使用者の体重部分又は押す力を受け止めるように構成されている。各ペダル２０１、２０２も、初期位置と押下げた位置間を移動する構成になっている。ペダル式自転車スクータも、自身の後部に向けて歯車列又は伝達装置組付けを備えている。伝達装置組付けは、ペダル２０１、２０２での下方の力を、後輪の回転力に変える。歯車列は、限定するものでないが、歯車式駆動、チェーン式駆動、ケーブル式駆動、バンド式駆動、水圧式駆動、又は、他の組合式の駆動を備えることが可能で、下方の力を回転力に変え、同時に他方のペダルを戻す。ペダル２０１を押し下げると、クランク２０３は、クランク軸２０５を介し、鎖車２０７及び歯車２０９を回転させる。歯車２０９は、歯車２１０に係合し、車軸２０６を反対方向に回転させ、クランク２０４を介してペダル２０２を持ち上げる。鎖車２０７の回転は、チェーン２１１を引っ張って、はずみ車２３５を回転させる。はずみ車２３５は、更に後輪２５２を回転させる。ペダル２０１を押し下げると、鎖車２０７を同一方向に回転させ、鎖車２０８を異なる方向に回転させる。しかし、はずみ車２３６内の一方向クラッチは、後輪がはずみ車２０８の回転に係合するのを防ぐ。一般的に、ペダル２０１を押下げると、後輪２５２を回転させ、同時にペダル２０２を持ち上げる。

ペダル２０２を押下げると、クランク２０４が、クランク軸２０６を介して、鎖車２０８と歯車２１０を回転させる。歯車２１０は、歯車２０９に係合し、車軸２０５を反対方向に回転させ、クランク２０３を介してペダル２０１を持ち上げる。鎖車２０8の回転は、チェーン２１２を引っ張って、はずみ車２３６を回転させる。はずみ車２３６は、更に後輪２５２を回転させる。一方、ペダル２０２を押下げると、鎖車２０８を同一方向に回転させ、鎖車２０７を異なる方向に回転させる。しかし、はずみ車２３５内の一方向クラッチは、後輪が、はずみ車２３５又は鎖車２０７の回転に係合するのを防ぐ。一般的に、ペダル２０２を押下げると、後輪２５２を回転させ、同時にペダル２０１を持ち上げる。

ペダル２０１、２０２の各々を押下げて、後輪車軸２３４を同方向に回転させる。両ペダルの動きを一方向の回転に変換する第１車軸を第１一方向車軸と称する。従って、後輪車軸２３４は、この実施形態での第１一方向車軸となる。各クランク軸２０５、２０６は、１８０度内で回転する。

図５は、図１〜４での歯車式のペダル復帰装置を示す。歯車を、チェーン、ケーブル、バンド、又は、他の可撓性の張力部材を基にした復帰装置で置き換えることも出来る。歯車を、２つの車輪の間に逆に取り付けた可撓性の張力部材を有する車輪で取り替え、両輪を反対方向に回転させる。可撓性の張力部材３１１が、車輪３０９及び車輪３１０を部分的に囲んでいる。可撓性張力部材３１１は、チェーン、ベルト、ケーブル、又は、他の可撓性張力材でも可能である。可撓性張力部材３１１の両端は、ボルト３１７、３１８で２つの車輪３０９、３１０上に固定されている。車輪３０９は、クランク軸３０５に、車輪３１０は、クランク軸３０６に固定されている。クランク軸３０５上のペダルを押し下げると、クランク軸３０５の回転が、車輪３０９を同じ回転速度で動かし、 可撓性の張力部材３１１を引っ張り、更に、車輪３１０を回転させ、クランク軸３０６にクランク軸３０５とは反対方向に回転させる。従って、クランク軸３０５上でペダルを押し下げると、クランク軸３０６上のペダルを持ち上げる。同様に、クランク軸３０６上のペダルが押し下げると、クランク軸３０５は、反対方向に回転させられ、クランク軸３０５上のペダルを上方に戻す。図５の矢印は、各ペダルが押し下げられた時の車輪の関連する回転を示す。

１０１、１０２ ペダル
１０３、１０４ クランク
１０５、１０６ クランク軸
１０７、１０８ 鎖車
１０９、１１０ 歯車
１１５、１１６ はずみ車
１５１、１５２ 一方向クラッチ

Claims (12)

1. 人力の乗り物で２つのペダルの往復運動を回転運動に変換する運動伝達機構が、
   第１ペダル及び第２ペダルの何れかの第１方向及び第２方向への何れかの動きで前記第１ペダル及び前記第２ペダルの他方に反対の動きを起こすように前記第１ペダルと前記第２ペダル間に少なくとも一対の係合した回転部材を有する二方向の機械的連結を含むペダル復帰／戻り手段と、
   前記ペダルの各クランク軸上に各々が前記ペダルの往復運動を第１一方向車軸の一方向回転に変換する少なくとも一つのはずみ車に係合されている少なくとも一つの回転部材を含む駆動手段と、を備え、
   前記ペダル復帰手段の前記回転部材と前記駆動手段の前記回転部材が、前記ペダルのクランク軸上に各々対等に取付けられていることを特徴とする運動伝達機構。
2. 前記二方向の機械的連結の前記係合した回転部材が、チェーン、ベルト、又は、他の逆に取付けている可撓性張力部材に係合している２つの直接に係合している歯車、２つの鎖車、又は、２つのベルト輪を含み、前記歯車、鎖車、又は、ベルト輪が、前記ペダルの２つのクランク軸の各々に取付けられていることを特徴とする請求項１記載の運動伝達機構。
3. 前記各クランク軸上に少なくとも一つの鎖車、ベルト車、歯車を備えている前記駆動手段の前記回転部材が、前記ペダルでの第１ペダルの第１方向の動きで前記第２クランク軸の回転を起こし、更に、前記乗り物を前進させるように少なくとも一つの受動輪の回転を引き起こすことを特徴とする請求項１記載の運動伝達機構。
4. 少なくとも１つの一方向クラッチ又はオーバーランクラッチから成る前記はずみ車が、少なくとも１つの受動輪の逆回転を引き起こさずに、前記第１ペダル又は第２ペダルを前記第２の反対方向への動きを可能にしていることを特徴とする請求項１記載の運動伝達機構。
5. 人力の乗り物で２つのペダルの往復運動を回転運動に変換する運動伝達機構が、
   フレームと、
   少なくとも１つの車輪と、
   第１クランク上の第１ペダルと、
   第２クランク上の第２ペダルと、
   前記第１ペダル及び第２ペダルでの１つの第１方向の運動を少なくとも１つの受動輪の回転に変換する駆動装置と、
   前記第１ペダル及び前記第２ペダルでの前記第１方向の運動を、前記第１ペダルと前記第２ペダルでの他方の動きを反対の第２方向に変換するペダル復帰装置と、を備えていることを特徴とする運動伝達機構。
6. 前記第１ペダルと前記第２ペダルの各々が、クランク軸に接続されている２つのクランクの１つに各々接続されていることを特徴とする請求項５記載のスクータ。
7. 前記第１ペダルと前記第２ペダルの各々が、前記クランクの回転で測定される１８０度未満の限定された動きの範囲を有していることを特徴とする請求項５記載のスクータ。
8. 前記ペダル復帰装置が、前記第１ペダルと前記第２ペダル間に前記２つのクランク軸に各々取付けられている２つの直接に係合されている歯車を有する二方向の機械的連結を備え、前記第１ペダルと前記第２ペダルの何れかの前記第１及び前記第２方向への動きが、記第１ペダルと前記第２ペダルの他方に反対の動きを引き起こしていることを特徴とする請求項５記載のスクータ。
9. 前記第１ペダルが、第１一方向クラッチを介して前記駆動装置に対し操作可能であり、及び、前記第２ペダルが、第２一方向クラッチを介して前記駆動装置に対し操作可能にして、一方向の回転出力エネルギを生成することを特徴とする請求項５記載のスクータ。
10. 前記駆動装置が、前記２つのクランク軸の各々に直接に取付けられている少なくとも１つの回転駆動輪又は駆動歯車を備え、前記駆動輪が、鎖車又はベルト輪を備えていることを特徴とする請求項５記載のスクータ。
11. 前記クランク軸の各々が、ペダル上の動きをペダル復帰及び駆動運動に変換する歯車及びチェーン／ベルト輪を少なくとも１つを自身が備えていることを特徴とする請求項５記載のスクータ。
12. フレームと、
    少なくとも１つの車輪と、
    第１クランク上の第１ペダルと、
    第２クランク上の第２ペダルと、
    クランク軸に接続されている前記各クランクと、
    前記クランク軸の各々に接続されチェーンを介して第１一方向車軸上で２つのはずみ車の１つに接続されて駆動機構をもたらす鎖車と、を備えているスクータにおいて、
    前記クランク軸の各々が、自身上に歯車を有しており、
    前記２つの歯車が、ペダル復帰機構を与えるように係合しており、
    前記第１一方向車軸が、少なくとも１つの受動輪を直接に駆動して前記スクータを進ませ、又は、
    前記第１一方向車軸と前記受動輪との間に他の伝達部材が存し得ることを特徴とするスクータ。

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