JP2019156060A

JP2019156060A - 往復桿駆動推進具

Info

Publication number: JP2019156060A
Application number: JP2018043351A
Authority: JP
Inventors: 矢継正信; Masanobu Yatsugi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-03-09
Filing date: 2018-03-09
Publication date: 2019-09-19

Abstract

【課題】脚力を有効に回転に変換する汎用推進具において、従来のペダルクランクによる往復回転変換に於ける上下死点付近の非効率を排して、脚力により高効率に回転力を得る事を目的とする脚力推進具を提供する。【解決手段】左右のペダル１１０、１１１付き往復桿１００、１０１を相互に反対円弧往復させて、これ直結したチェーン１２０、１２１又はワイヤー、又はチェーン１２０、１２１とワイヤーの組み合わせで左右並列配置したフリーハブ２００、２０１を相互反対回転させて順回転だけを回転出力する。【選択図】図１

Description

本発明は主に自転車の駆動方式に関するものであり、また他の移動具に取付する汎用推進具として機能するものでもある。

従来の一般的な自転車はドライブスプロケットに接合したペダルクランクを回転させ、これをチェーンでフリーハブに伝達して、リアタイヤを回転させて推進している。つまり人間の足の力をクランク機構を介してフリーハブの回転に変換するのであるが、クランク機構に於ける上下支点付近での変換効率の悪さよく知られるところであり、この非効率を避けるため、ペダルクランクを回転させるのではなく、往復させる事が提案されている。

例えば、特許文献１では、ペダルクランクの長さを生かして、梃子の原理を使い、歯車等でフリーハブの回転数を増大させようとするものであるが、機構的に複雑で部品数も多いと云う欠点があった。

特許文献２ではフリーハブを後輪の左右に並列配置し、ペダルクランクを回転させず円弧運動させているが、ペダルクランク往復軸がドライブプロケットの回転支軸に結合されているが、ペダルクランクの往復ストロークがを大きくしても、ドライブスプロケットの直径とフリーハブの直径の比率によりフリーハブの回転数が決まるので、特許文献１と同様、歯車等でフリーハブの回転数を増大させなければならない。

特開平11-79050 特表2010-538902

本発明は簡単な構造で、長いペダルクランク（以下往復桿と称す）による往復ストロークの増大を生かしてフリーハブを高回転数にするものであり、従来の自転車の様に脚を回転させるのではなく、相互に直線的に踏み込む事により、脚力を高効率にフリーハブの回転にするものであり、上記した欠点を解消するものである。

左右双方の往復桿にチェーン又はワイヤー、或いはチェーンとワイヤーを組みあわせたしたもの（以下駆動ストリングと称す）を結合し、これで直接フリーハブを駆動する。つまりドライブスプロケットを廃し、往復桿の円弧上下往復運動を方向変換のための中継スプロケットを介してフリーハブの回転運動に変換するのである。チェーンだけの駆動ストリングに於いては、回転軸の方向の違いに対応させるため、チェーンの噛合面を９０°位相させて結合したものを使う。

そしてこれと共に、ドライブスプロケットを廃した事による、双方の往復桿が自動的に相互反対往復しないと云う不具合を補うため、チェーンやワイヤー、又は歯車による相互往復手段を設ける。

・簡単な構造で往復桿のストローク長を生かしてフリーハブを高回転にする事が出来る。
・往復桿と駆動ストリングの結合位置を簡単に変える事が出来るので、自転車で謂うところのギア比を複雑な機構を使わずに変える事が出来る。
・ドライブスプロケットが無いので、柔軟なデザインにする事が出来る。前後に荷台を取付した３人乗り自転車や、前部に２人乗りシートを結合したシクロ等を簡単に構成する事が可能になる。
・往復桿と駆動部を露出させて、全体をケーシングして取付具を具備する事により、例えば車椅子に取付して足漕ぎ車椅子と成る、汎用推進具として利用できる。また推進具だけでなく汎用往復回転変換機構として、波力発電等にも利用する事が可能になる。

本発明の斜視図往復桿と駆動ストリングの結合状態を示した図往復桿の相互反対往復手段を歯車の組合わせであるギアボックスで行う例回転軸にタイヤホイールが結合されハンドルとサドルを取付けた自転車の例回転軸方向を傘歯車で変えてプロペラを取り付けた例ペダル往復桿と回転出力部だけを露出して全体をケーシングした図汎用推進具として車椅子、シクロ、人力飛行機に利用する例

以下、往復桿の往復力の伝達手段と双方の往復桿の相互反対往復手段がチェーンとワイヤーの組合わせである例について図を用い説明する。

フレーム３００に軸支された双方の往復桿１０１、１００は、先端部に左右のペダル１１０、１１１具備し、このペダルを踏み下げる事により、往復支軸１３０を中心軸に円弧状に往復運動する。この往復運動が以下に説明する経緯により一方向回転が出力されるのである。

右往復桿１００と左往復桿１０１とは、右チェーン１２０と左右チェーン結合ワイヤー１５０と左チェーン１２１、及び撓み防止ワイヤー３８０（以下左右チェーン、左右チェーン結合ワイヤー、撓み防止ワイヤーを総合たものを駆動ストリングと称す）で結合されている。この結合はループ状に閉じた結合であるのでペダルに力が加わらない時でも、駆動ストリングは撓む事が無く、双方の往復桿はスムーズに反対往復が可能になる。

図１に示す様に、左ペダル１１１を踏み込む事により（Ａ）、左往復桿１０１が押し下げられ、これに結合した左チェーン１２１が引っ張られて、左中継スプロケット２５１を介して左フリーハブ２０１を順回転させる。

そして、左右チェーン結合ワイヤー１５０を介して右チェーン１２０に駆動力が伝わり、これにより右フリーハブ２００は逆回転し、右中継スプロケット２５０を経由して、往復桿１１０はＢに示す様に引き上げられ、次なる踏み込みが可能となるのである。

左右の往復桿は駆動ストリングにより、図２に示す様にループ状に結合され、双方の往復桿が閉じた連結状態なので、駆動ストリングは撓む事無く、往復桿の相互往復運動がフリーハブに伝達される。そして回転駆動軸５００にはこの順回転が出力されるのである。

図３は回転反転用ギヤボックス１９０を両往復桿に間に装備し、これにより双方の往復桿を反対円弧往復運動させる例である。回転反転用ギヤボックス１９０を使った対円弧往復手段では、撓み防止のために撓み防止ワイヤー１８０を使用する必要がない。因みにこの歯車使用は往復桿を相互反対運動させるためだけのものであって、フリーハブの回転を増大させるものではない。

図４は回転軸５００がタイヤホイール６００に結合され、フレーム３００にハンドルＨとサドルＳを取付げて従来の自転車の様にした例である。二輪のハンドルを取付すれば、安定走行が可能な３人自転車となる。
図５は傘歯車６５０で回転出力方向を変え、プロペラ６８０を取り付けた例で、船舶や人力飛行機に利用出来る。

更に図６に示す様にペダル往復桿と回転出力部だけを露出して全体をケーシング７００して取付具を７５０を有する事により、図７に示す様に、車椅子に取り付けて足漕ぎ車椅子にしたり、フレーム３００の前後に座席を結合してシクロや子供３人乗り自転車にしたり、人力飛行機の動力源として利用する事が可能となる。

以上は、駆動ストリングがチェーンとワイヤーの組み合わせに付いてに付いての説明であるが、駆動ストリングをワイヤーだでのものでも同様に動作する。その際はフリーハブに替わるものとしてワンウェイクラッチを内装したプーリーを使う。

１００右往復桿
１０１左往復桿
１０５チェーン固定具
１１０右ペダル
１１１左ペダル
１２０右駆動チェーン
１２１左駆動チェーン
１３０右往復桿支軸
１３１左往復桿支軸
１５０左右チェーン結合ワイヤー
１８０撓み防止ワイヤー
１９０回転反転用ギヤボックス
２００右フリーハブ
２０１左フリーハブ
２５０右中継スプロケット
２５１左中継スプロケット
３００フレーム
３５０中継プーリー
５００回転駆動軸
６００タイヤホイール
６５０傘歯車
６８０プロペラ
７００ケーシング
７５０取付具
Ａ左ペダル踏み下げ
Ｂ右ペダルみ込みによる左ペダルの上昇
Ｈハンドル
Ｓサドル

Claims

フレームに軸支されたペダルを具備する左右の往復桿を円弧往復運動させて、この左右の往復桿にチェーン又はワイヤーを結合して、前記フレームに軸支されて並列結合された左右のフリーハブが相互に反対回転するように掛けて、前記往復桿の円弧往復運動を回転力に変換して推進力を得る推進機構であって、前記往復桿を相互反対往復させる手段を有する事を特徴とする往復桿駆動推進具
フレームに軸支されたペダルを具備する左右の往復桿を円弧往復運動させて、この左右の往復桿にチェーン又はワイヤーを結合して、前記フレームに軸支されて並列結合された左右のフリーハブが相互に反対回転するように掛けて、前記往復桿の円弧往復運動を回転力に変換して推進力を得る推進機構であって、前記往復桿を相互反対往復させる手段を有する事を特徴とし、このフリーハブの回転軸がタイヤホイールの回転軸である往復桿駆動自転車