JP4589446B1 - ２本のテコを用いた人力駆動装置及びそれを備えた人力駆動車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】 石油、天然ガスまた原子力などを電気エネルギーに置き換え、あるいはエン
ジンの燃料として使い続けた結果、大気汚染や地球温暖化を引き起こしてしまったため
その代替えエネルギーや動力機構を他のものに切り替える必要に迫られている。
【解決手段】 第１テコで大きな力を発生させ第２テコで更なる力の増幅と揺動幅の拡
大をさせ支点位置を移動させることで無段変速機能を持たせた第２テコと、揺動するテ
コの動きで正逆転する歯車の回転を第１軸に設けたラチェット機構で一方向のみに回転
する大歯車で出力軸の小歯車を回転させることでテコによる揺動運動を回転運動に変換
して取り出す。こうして燃料や駆動エネルギー源を必要としない駆動機構ができる。
【選択図】図１

Description

本発明は２本のテコを用いた人力駆動装置及びそれを備えた人力駆動車両に関する。
石油・天然ガス・石炭など貴重な鉱物資源を熱や電気、また運動エネルギーとして利
用しエネルギー資源を枯渇へと導き、大気中に人体の健康を害する硫黄化合物、窒素化
合物を排出し続け、二酸化炭素に到っては修復不可能な地球温暖化を著しく促進させた
結果、気候変動を起こし、風水害の巨大化、乾燥、多雨地域の二極化、氷河融解により
海水面上昇などが進行している。
従来の駆動装置は、石油を燃料やエネルギー源として用いているため排出ガスは人体
や自然環境に著しい害を残した。自動車など石油を燃料として用いている車両は火力発
電所などと並んで二酸化炭素を排出する最も環境に悪い駆動装置であるため石油を燃料
としない駆動装置が必要である。
本発明はそうした石油を燃料やエネルギー源として用いない駆動装置及びそれを備え
た人力駆動車両の提供を目的としている。
本発明は上記の目的を達成するため、第１テコの一端を第１テコ支点支持部材で固定して支点とし、支点近くに第２テコに力を伝える連結部材を組み合わせた作用点を設け他端を力点とすることで支点を中心に揺動するテコと、
第２テコの一端に第１テコで発生させた力が連結部材で伝えられる力点があり、他端には歯形をつけた作用点を設け、力点と作用点をなす歯形との間に回転するローラー形の支点を設け、その回転するローラー形の支点をスライド移動できるようにした第２テコと、
揺動する第２テコの歯形が第１軸の小歯車を正逆転させ、ラチェット機構により一方向のみに回転する大歯車が出力軸の小歯車を回転させることで、テコによる揺動運動を回転運動にして取り出す２本のテコを用いた人力駆動装置。
これらの課題解決手段により以下のように作動する。第1テコの力点にあたるペダルを踏むと第１テコは第1テコ支点支持部材で固定された支点を中心に揺動し、足を離すと第１テコ引上げバネで元の揺動開始時の位置まで引上げられ揺動を繰り返し力を発生させ、発生した力は連結部材によって第２テコに伝えられ力の増幅と揺動幅を拡大し、第２テコの作用点となる歯形近くに設けた回転するローラー形の支点を中心に揺動し、第１軸の小歯車を正逆転させ同軸に設けたラチェット機構で一方向のみに回転する大歯車により出力軸の小歯車を回転させることで、テコによる揺動運動が回転運動になる。
また静止時から加速運転していく時、第２テコに設けた回転するローラー形の支点位置を作用点である歯形に最も近くで揺動させるとテコの作用で最大の力を生じる。また出力軸の回転を速くする時は、回転するローラー形の支点位置を力点Ｂ寄りに支点スライドガイドレールに添ってスライド移動して揺動させると、支点から作用点の間の距離が長くなることで、作用点の揺動する周速度が速くなり、小歯車を速く回転させて回転数を大きくでき、また第２テコはローラー形の支点の外周に添って揺動するため、支点位置も毎回の揺動ごとにローラー形の支点の外周に添って作用点に近づいたり遠ざかったりして揺動する。
このように第２テコの支点をスライド移動させることで、加速運転を任意に無段変速
ができ、テコによる揺動運動を回転運動に変換して取り出す２本のテコを用いた人力駆
動装置となる。
そこで次のような実用型車両またはリヤカーが考えられる。図１は原形の単駆動装置
の見取り図であるが、これを図３の見取り図のように左右に一基ずつ並べ二基で一台分
とし両足で踏めるようにして荷物置き場を設ければ貨物車両又はリヤカーとなる。この
ように両足でペダルを踏めるようにしてトラクター、田植機、コンバインなどの農業用
車両及び農業用機械の駆動装置とする事も可能である。更に沿岸航行用船舶、有軌道車
両、小型航空機、遊戯具にこの駆動装置を備えることも可能である。
上述したように本発明による２本のテコを用いた人力駆動装置は石油、ガス、石炭、
原子力またそれらを元に生み出した電気エネルギーなどを一切使わないため、人体や自
然環境を害したり排気ガスなどを排出しない駆動装置及びそれを備えた人力駆動車両を
提供できる。
そのためエネルギー資源枯渇の心配もなく、硫黄化合物、窒素化合物また二酸化炭素
の排出がないため人体への健康を害することなく、地球温暖化による風水害の巨大化、
乾燥、多雨地域の二極化、氷河融解による海水面上昇などを引き起こさないエネルギー
不要の駆動装置及びそれを備えた人力駆動車両を提供できる。
この駆動装置を車両として用いた場合、環境問題以外でも次のような可能性が見出せ
る。一つは運転者自らが駆動させ操縦する人力駆動構造であるため運転者の資質に合わ
せた操作となり、重大な過失による事故の発生が減り利便性重視から発生した社会問題
のリスクをより小さくできる。
本発明の基本的原理を示す見取図 ローラー形の支点の見取図 本発明の実施見取り図
以下のように本発明の実施形態の基本的原理を図１に基づいて説明する。第１テコ２の一端を第１テコ支点支持部材６で固定して支点とし、支点近くに第２テコ７に力を伝える連結部材５を組み合わせた第１テコ２の作用点Ａを設け、連結部材５の一端に第１テコ２から連結部材引張りバネ４を設け、作用点Ａ近くに第１テコ引上げバネ３を取り付け、他端に設けたペダル１を力点として支点を中心に揺動する第１テコ２と、
第２テコ７の一端に第１テコ２で発生させた力が連結部材５で伝えられる第２テコ７の力点Ｂがあり、他端には歯形１０をつけた作用点を設け、力点Ｂと作用点をなす歯形１０との間にローラーの外周に添って支点位置も揺動するようにしたローラー形の支点８がくるようにし、
回転するローラー形の支点８はローラー形の支点支持部材１７に支持され、スライド支持部材９と一体化して、一点鎖線で描いた支点スライドガイドレール１８に添って矢印のようにスライド移動し、支点位置を任意に移動させ、作用点である歯形１０との距離を変えられるようにした第２テコ７と、
揺動する第２テコ７の歯形１０が第１軸１５の小歯車１１を正逆転させ、ラチェット機構１２により一方向のみに回転する大歯車１３が、出力軸１６の小歯車１４を回転させる。１〜１８までの部材は、すべて一点鎖線で示した床１９の下に吊り下げられ、ペダル１だけが床の上に現れる構造とした。
こうすることでテコによる揺動運動を回転運動に変換して取り出し、図３のように左右に一基ずつ並べて二基で一台分とし、両足で踏めるようにした２本のテコを用いた人力駆動装置及び、それを用いた人力駆動車両。
次に上記構成による動きを説明する。まず、第１テコ２の力点にあたるペダル１を踏むと、第１テコ支点支持部材６で支持されている支点を中心に第１テコ２が揺動し、踏み込んだペダル１を離すと、第１テコ引上げバネ３によって第１テコ２が揺動開始時の位置に戻り、再びペダル１を踏むことができるようになる。
すると第１テコ２と連結部材５が接合されている第１テコ２の作用点Ａに大きな力が生じ連結部材５が第２テコ７の一端に接合されたところに力が伝わり、力点Ｂとなってローラー形の支点８を中心に第２テコ７が揺動する。
これにより第１軸１５の小歯車１１が正逆転し、ラチェット機構１２により一方向のみに回転する大歯車１３が出力軸１６の小歯車１４を回転させる。
これら一連の動きをなすとき、第２テコ７は前後いずれにも自由であるため歯形がかみ合わなくなることが考えられる。それを防止するため、第２テコ７とおなじ動きをなし、距離的変化の少ない第１テコ２から連結部材５の一端に連結部材引張りバネ４を設けることで、たえず第２テコ７と第一軸の小歯車１１がかみ合うようになる。
本発明の大きな特徴の一つであるローラー形の支点８の役割は次のようになる。図１は基本的原理を示すための見取図であるため、手元で操作するためのレバーやそれらの関連部材は省略してあり、主な部材の動きだけを説明すると、第２テコ７とたえず接しているローラー形の支点８は第２テコ７が揺動するたびにローラー形支点８の外周に添って支点位置も作用点である歯形１０に近づいたり遠ざかったりして揺動する。
スライド支持部材と一体化されたローラー形の支点８は、作用点である歯形１０寄りに矢印のようにスライド移動させて最も接近させた位置で揺動させると、作用点との距離が短くなり歯形１０の揺動幅は小さくなる。
ついで、作用点である歯形１０との距離を最も長くなるよう矢印のようにスライド移動させると、ペダル１を踏む力が同じ場合、作用点である歯形１０の揺動する周速度が増し第１軸１５の小歯車１１の回転が速くなる。
このように支点スライドガイドレール１８にそってスライド支持部材９をスライド移動させる時、ローラー形の支点８が回転することで、摩擦抵抗が小さく、スライド移動が容易に行える。
第２テコ７は以上のように、一本のテコにローラー形の支点８を組み合わせることにより、第１テコ２で発生させた力の増幅と、揺動幅の拡大、支点の揺動、更に無段変速といった役割をする。
この動きをなす駆動装置を左右に一基ずつ並べて二基で一台分とし、両足で踏めるようにした実用車両として、三輪又は四輪車が考えられる。左右独立した駆動装置であるのは常時駆動され続けている場合、動きのある部品は消耗が激しいため左右交互に駆動させれば理論上、半分の消耗で済むという事になる。
また旋回時には、内輪側の足を休め外輪側のペダルだけを踏むことにより内輪は駆動されず外輪のみの駆動により、舵取り角度によって、いかような半径でも旋回できる。
１ ペダル
２ 第１テコ
３ 第１テコ引上げバネ
４ 連結部材引張りバネ
５ 連結部材
６ 第１テコ支点支持部材
７ 第２テコ
８ ローラー形の支点
９ スライド支持部材
１０ 歯形
１１ 小歯車
１２ ラチェット機構
１３ 大歯車
１４ 出力軸小歯車
１５ 第１軸
１６ 出力軸
１７ ローラー形の支点支持部材
１８ 支点スライドガイドレール
１９ 床
Ａ 第１テコの作用点
Ｂ 第２テコの力点

Claims (4)

  1. 第１テコの一端を第１テコ支点支持部材で固定して支点とし、支点近くに第２テコに力を伝える連結部材を組み合わせた作用点を設け、連結部材の一端に第１テコから連結部材引張りバネを設け、作用点近くに第１テコ引上げバネを取り付け、他端を力点とすることで支点を中心に揺動する第１テコと、
    第２テコの一端に第１テコで発生させた力が連結部材で伝えられる力点があり、他端には歯形をつけた作用点を設け、力点と作用点をなす歯形との間に回転するローラー形の支点があり、テコがローラーの外周に添って揺動することで支点位置もローラーの外周に添って同じように作用点に近づいたり遠ざかったりして揺動することができ、このローラー形の支点をローラー形の支点支持部材に固定し、スライド移動できるようにしたことで、テコによる二重の変速機能と通常のテコによる力の増幅作用、揺動幅の拡大とを持たせた第２テコとを備え、
    揺動する第２テコの歯形がラチェット機構で大歯車を一方向のみに回転させることで、テコによる揺動運動を回転運動に変換して取り出す２本のテコを用いた人力駆動装置。
  2. 請求項１に記載された人力駆動装置を備えた車両。
  3. 請求項１に記載された人力駆動装置を備えた乗用型リヤカー。
  4. 請求項１に記載された人力駆動装置を備えた農業用機械。
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