JP4857344B2 - ペダリング方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、特にユーザの立位に適したペダリング方法に関する。また、この方法を具現化するペダリング装置又はペダルアセンブルに関する。

このような装置は、ユーザが、歩行又は走行に似た自然な動きを再現しながらペダルを使用することを可能にする。より具体的には、本発明の分野は、ユーザの足からの圧力によって駆動される車輪付き乗り物の分野又は静的スポーツトレーニング装置の分野である。本明細書の残りの部分では、「サイクル」とは、ユーザの足からの圧力によって駆動される任意の車輪付き乗り物又は任意の静的スポーツトレーニング装置を指すために使用する。

現在の技術水準
ユーザは、低い又は中程度のペダリング速度（毎分３０〜６０回転）では、座位におけるよりも立位においてより大きな駆動トルクをペダルアセンブリに対して発生させることができる。そのうえ、人間にとって、動きに関しては立位は座位よりも自然である。事実、立位は、腰の痛み又は首の痛みなどの問題を防止する。最後に、ユーザの永久的な立位に適したペダルアセンブリは、都市での使用に特に好適である、サドルのない、軽量で非常にコンパクトな寸法のサイクルを製造することを可能にする。

しかし、そのようなサイクルは、任意のタイプのペダルアセンブリを含むことができるわけではない。標準的ペダルアセンブリは、ベアリングに取り付けられたドライブシャフトを含み、このベアリングに左クランク及び右クランクがドライブシャフトに対して垂直に固着されている。各クランクは、その自由端に、クランクに対して垂直であり、ドライブシャフトに対して平行に延びる軸を中心に回転するペダルを含む。ペダル軸の動きはドライブシャフトを中心とする円運動であり、２個のクランクの間の角度は１８０°の固定値を有する。このようなペダルアセンブリは、ユーザの永久的な立位には適さない。このタイプのペダルアセンブリの場合、ペダリングの効率、すなわち、ユーザの筋肉によって消費される力に対するペダルアセンブリに伝達される駆動力の比は、ユーザの座位の場合よりも立位の場合のほうがずっと小さい。以下、ペダルの最低位置をペダルの下死点と呼び、ペダルの最高位置をペダルの上死点と呼ぶ。

本発明者らは、円回転運動が、ユーザが立位で使う標準的なペダルアセンブリの低い効率の原因であるという原則から出発して、主として、二つのタイプの解決手段
―「Foot pump scooter」と題するＵＳ２００２０１６３１５９Ａ１及び「Step bike」と題するＷＯ０２３０７３２Ａ１に開示されている、立位のユーザの足が交互ピストン運動にしたがってペダリングする装置、ならびに
―「Step-cycle for exercise, recreation, and transport having telescopically movable pedals」と題するＵＳ２００３００３０２４５Ａ１に開示されている、立位のユーザの足が垂直方向に偏平な円にしたがってペダリングし、その円の形が楕円を近似し、その楕円の長軸が水平である装置
を提案した。

本発明の目的は、ユーザの永久的立位に適し、歩行又は走行の動きに似た、流れるような自然なユーザの動きを可能にするペダリング方法又は装置を提案することである。

発明の開示
この目的は、２個のペダルが等しい高さになるところの平面の各側に上部分及び下部分を有するそれぞれのカーブした閉鎖軌道に沿って間に時間遅延をはさんで動かされる２個のペダルによってドライブシャフトを回転させるペダリング方法であって、ペダルの等しい高さの平面が閉鎖軌道の中間高さよりも下になるように下部分よりも上部分でより高い平均速度を各ペダルに規定する伝達機構によってペダルの動きがシャフトに伝達されることを特徴とする方法によって達成される。

各ペダルの高さは、水平軸に対して垂直である垂直軸に沿って規定される。本明細書の残りの部分を通して、垂直軸は必ずしも重力に対して平行ではないということが理解される。
―たとえば、各ペダルの向き（すなわち、ユーザの足が載るペダルの平面の向き）がユーザの体重によって規定されるならば、この垂直軸は重力に対して平行になることができ、
―たとえば、各ペダルの向きがユーザによって加えられる力によって規定されるならば、この垂直軸はその力に対して平行になることができ、
―たとえば、ペダルの向きがフレームに対して固定されるならば、この垂直軸は、重力に対する地面の傾斜にかかわらず、このフレームが載る地面に対して垂直になることができる。

カーブした両閉鎖軌道は、概ね等しい水平寸法及び垂直寸法を有することができる。

ドライブシャフトがその軸を中心に定速回転する場合、ペダルの速度は、ペダル間の時間遅延の２倍に概ね等しい周期の周期性であることができる。

ドライブシャフトがその軸を中心に定速回転する場合、各ペダルの速度は、上部分でその最大値に達し、下部分でその最小値に達することができ、各ペダルの最小速度に対する最大速度の比は本質的に２〜３であることができる。

ドライブシャフトがその軸を中心に定速回転する場合、各ペダルの速度は、その軌道の最高地点で概ね最大値に達し、その軌道の最低地点で概ね最小値に達することができる。

両ペダルが等しい高さの平面にあるとき、ペダルの速度は概ね等しくなることができる。

本発明の方法はまた、ペダル上で立位にあるユーザによる使用を含むことができる。

本発明の方法は、従来技術の方法に比較して、立位でペダリングするユーザの重心の振幅を減らすことを可能し、ひいては、この体位でのユーザのペダリング効率を高めることを可能にする。

本発明のさらに別の特徴にしたがって、本発明の方法を具現化するペダリング装置であって、
―軸を中心とするドライブシャフトの回転を、右ペダル及び左ペダルの時間推移的動きに結合するための結合手段、及び
―各ペダルの動きを、両ペダルが等しい高さになるところの平面の各側に上部分及び下部分を有するカーブした閉鎖軌道に限定するためのガイド手段
を含み、結合手段及びガイド手段が、ペダルの等しい高さの平面が閉鎖軌道の中間高さよりも下になるように下部分よりも上部分でより高い平均速度を各ペダルに規定する伝達機構の一部を形成することを特徴とする装置が提案される。

伝達機構は、ペダルが等しい高さの平面にあるとき、それらの速度を実質的に等しくするのに適することができる。

本発明の装置の実施態様の第一グループにしたがって、ドライブシャフトはフレームを貫通することができ、伝達機構は、各ペダルに関して、
―フレームに連接されているが、ドライブシャフトと一体化していないガイドクランク、及び
―ペダルをガイドクランクに接続するペダルピボット
を含むことができる。

本発明の装置の実施態様の第二グループにしたがって、伝達機構は、各ペダルに関して、
―ドライブシャフトと一体化している駆動クランク、
―ペダルを駆動クランクに接続する伝達ピボット、及び
―シャフト回転中、前記伝達ピボットの軸とドライブシャフトの軸との間の距離を変えるための手段
を含むことができる。

この第二グループの第一の実施態様にしたがって、ドライブシャフトはフレームを貫通することができ、伝達機構はまた、各ペダルに関して、
―フレームに連接されているが、ドライブシャフトと一体化していないガイドクランク、
―ペダルをガイドクランクに接続するペダルピボット、及び
―ペダルピボット及び伝達ピボットを担持する接続棒
を含むことができる。

この第一の実施態様の場合、
―ペダルは接続棒と一体化していることができ、
―各ガイドクランクは、ドライブシャフトと概ね同軸であるフレームピボットによってフレームに連接されていることができる。各ペダルに関して、ペダルピボットの軸と伝達ピボットとの間の距離は、フレームピボットの軸とペダルピボットの軸との間の距離の半分に概ね等しいことができる。

この第二グループの第二の実施態様にしたがって、ドライブシャフトはフレームを貫通することができ、伝達機構はまた、各ペダルに関して、
―フレームピボットによってそれぞれフレームに連接されているが、ドライブシャフトと一体化していない２個のガイドクランク、
―それぞれがペダルを２個のガイドクランクの１個に接続する２個のペダルピボット、及び
―伝達ピボットを担持し、ペダルと一体化している接続棒
を含むことができる。

この第二の実施態様の場合、本発明のペダリング装置はまた、ガイドクランクを安定化するための手段、好ましくは平行四辺形又は変形可能な四辺形を含むことができる。

この第一又は第二の実施態様の場合、
―各ペダルに関して、伝達ピボットの軸とドライブシャフトの軸との間の最小距離は、フレームピボットの軸と、ガイドクランクの１個によって接続されたペダルピボットの軸との間の距離の半分に概ね等しいことができ、
―各ペダルに関して、伝達ピボットの軸とドライブシャフトの軸との間の最大距離は、フレームピボットの軸と、ガイドクランクの１個によって接続されたペダルピボットの軸との間の距離の１．５倍に概ね等しいことができる。

本発明の装置の実施態様の第二グループの場合、距離を変えるための手段は、各ペダルに関して、
―駆動クランクに沿った溝、及び
―溝の中で転動することによって自由に動く、伝達ピボットに接続されたローラ
を含むことができる。

各ペダルに関して、溝は、ローラが一度に溝の一面上だけで転動することによって溝の長手に沿って自由に動くよう、ローラの直径よりも実質的に幅広であることができる。

さらにこの第二の実施態様のグループの場合、距離を変えるための手段は、駆動クランクの有効長さを変えるための手段、たとえばスライドを含むことができる。

本発明の装置の実施態様の第三グループにしたがって、伝達機構は、
―ドライブシャフトに対して実質的に平行な軸を有する二次シャフト、
―軸を中心とするドライブシャフトの回転を、ドライブシャフトの軸を中心とする二次シャフトの軸の回転及び軸を中心とする二次シャフトの回転に結合する手段
を含み、各ペダルに関して、
―二次シャフトと一体化している二次クランク、及び
―ペダルを二次クランクに接続するペダルピボット
を含むことができる。

この第三の実施態様群の場合、
―結合手段は、二次シャフトの軸が、軸を中心とする二次シャフトの回転の角速度の２倍に概ね等しい角速度でドライブシャフトの軸を中心に自由に回転するように配設されることができ、
―二次クランクは、ドライブシャフトの軸を中心とする二次シャフトの軸の回転の半径の概ね４倍の長さであることができる。

本発明の装置の実施態様の第四グループにしたがって、伝達機構は、各ペダルに関して、
―ドライブシャフトと一体化している第一のクランク、
―二次ピボットによって第一のクランクに接続された第二のクランク、及び
―ペダルを第二のクランクに接続するペダルピボット
を含むことができる。

この第四の実施態様群の場合、各ペダルに関して、
―ドライブシャフトと第一及び第二のクランクとは、第二のクランクが、ドライブシャフトの軸を中心とする二次ピボットの軸の回転の角速度の２倍に概ね等しい角速度で二次ピボットの軸を中心に自由に回転するように結合されていることができ、
―第一のクランクは第二のクランクの概ね４倍の長さであることができる。

本発明のペダリング装置はまた、ドライブシャフトからの駆動力をこの駆動力を消費する装置に伝達するための手段を含むことができる。

本発明のペダリング装置は、乗り物又は静的スポーツトレーニング装置に組み込むことができる。

図面及び実施態様の説明
本発明の他の利点及び特徴は、決して限定的ではない実施態様の詳細な説明及び添付図面を参照することで明らかになるであろう。

ユーザが標準的なペダルアセンブリを立位でペダリングするところを観察すると、その重心の有意な垂直方向振動が認められ、重心の垂直方向位置はもはやサドルのような固定点によって実質的に固定された状態には維持されない。したがって、ユーザはエネルギーを浪費し、そのエネルギーは、ペダルが下死点に達したときに消散される。したがって、ペダリング効率は低くなる。ユーザが重心の振幅を減らそうとするならば、ユーザは、静止的な力を特に大腿四頭筋に加えなければならないが、この力は駆動力を生まない。したがって、ペダリング効率は同じく低くなる。

図面の描写は、特に、本発明の装置の上に立つユーザの重心の振動がいかにして標準的なペダルアセンブリ上の同じユーザの振動に対して減少し、それが、本発明のペダルアセンブリのユーザが、従来技術のペダリング装置に比べて良好なペダリング効率だけでなく、歩行又は走行の動きに似た流れるような自然な動きを有することを可能にするのかを説明することを可能にする。

本発明のペダリング装置は一般に、
―軸を中心とするドライブシャフトの回転を、右ペダル及び左ペダルの時間推移的動きに結合するための結合手段、及び
―各ペダルの動きを、両ペダルが等しい高さになるところの平面の各側に上部分及び下部分を有するカーブした閉鎖軌道に限定するためのガイド手段
を含み、結合手段及びガイド手段が、ペダルの等しい高さの平面が閉鎖軌道の中間高さよりも下になるように下部分よりも上部分でより高い平均速度を各ペダルに規定する伝達機構の一部を形成することを特徴とする。

まず、図１及び１６を参照して、軸を中心とするドライブシャフトの回転の角速度が一定である特定の場合で、本発明の装置の右ペダル及び左ペダルの速度ｖ及び高さｈが時間ｔに対してどのように推移するのかを説明する。図１に示す例の場合、縦軸の速度の単位は毎秒センチメートルであり、横軸の時間の単位は秒であり、ドライブシャフトは毎秒１回転の定速で回転する。図１６に示す例の場合、縦軸の高さの単位はセンチメートルであり、横軸の時間の単位は秒であり、ドライブシャフトは毎秒１回転の定速で回転する。ペダル及びドライブシャフトは、ペダルの等しい高さの平面が閉鎖軌道の中間高さよりも下になるように下部分よりも上部分でより高い平均速度を各ペダルに規定する伝達機構を介してペダルの動きをシャフトに伝達することにより、２個のペダルが等しい高さになるところの平面の各側に上部分及び下部分を有するそれぞれのカーブした閉鎖軌道に沿って間に時間遅延φ４３をはさんで動かされる２個のペダルによってドライブシャフトを回転させるように配設されている。ドライブシャフトがその軸を中心に定速回転する場合、ペダルの速度の推移は周期性であり、右ペダルの速度４５及び左ペダルの速度４６は、時間遅延４３の２倍に概ね等しい周期Ｔ４４を有する。図１６では、ペダルの等しい高さの平面の高さは高さゼロ点（ｈ＝０）に設定されている。この図で、各ペダルの最高位置は、各ペダルの最低位置よりも、等しい高さの平面から大きく離れていることが見てとれる。換言するならば、ペダルの等しい高さの平面は、ペダルの軌道の中間高さよりも下に位置している。

図１及び１６は、各ペダルの速度がその軌道の最高位置で最大値４７を通過し、その軌道の最低位置で最小値４８を通過し、また、一方のペダルの速度の最大値４７が他方のペダルの速度の最小値４８と同じ瞬間に起こる好ましい場合に対応する。換言するならば、一方のペダルがその上死点に達するとき、他方のペダルはその下死点に達する。周期４４中、両ペダルは、ペダルの上下動に対応する二つの均等化の瞬間４９、５０で同時に等しい高さの位置に来る。図１では、速度の最小値４８に対する最大値４７の比が３であることが見てとれる。いくつかの実施態様が、この方法を具現化するペダリング装置を得ることを可能にする。

図２〜５を参照して、本発明の装置の四種の実施態様の左側面図（したがって、駆動軸の回転方向は左回りである）を説明する。これらの実施態様は、右ペダル、左ペダル及び軸９を中心に自由に回転するドライブシャフトを含む。これらの図では、水平軸Ｘ及び垂直軸Ｙ（任意の長さ単位の目盛り付き）が、右ペダルの五つの連続位置Ｄ₀、Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃及びＤ₄ならびに左ペダルの五つの連続位置Ｇ₀、Ｇ₁、Ｇ₂、Ｇ₃及びＧ₄とともに示されている。同じ指数の位置が同時に来る。ドライブシャフトがその軸９を中心に定速回転する場合、連続する指数の位置は、ペダルの動きの周期の１６分の１の距離だけ時間的に離間している。

図２に示す第一グループの各実施態様は、右ガイドクランク１１及び左ガイドクランク６１を含む。ドライブシャフトはフレームを通過する。ガイドクランクは、互い及びドライブシャフトと一体ではなく、たとえば、ドライブシャフトの軸に対して平行な軸を有するピボットによってフレームに連接されている。各実施態様はまた、右又は左ペダルをそれぞれ右又は左ガイドクランクに接続する右ペダルピボット２８又は左ペダルピボット５８を含む。このグループでは、ペダルは円をカーブ１２として描く。ガイドクランク及びドライブシャフトは、たとえば、非円形ギヤのセット又はチェーン及び非円形スプロケットホイールのセットによって結合することができる。

図３に示す第二グループの各実施態様は、右駆動クランク３及び左駆動クランク５３を含み、これらのクランクが、ドライブシャフトと一体化して、それらの間に１８０°及び可変有効長さの角度を形成している。各実施態様はまた、右又は左ペダルをそれぞれ右又は左駆動クランクに接続する右伝達ピボット６又は左伝達ピボット５６を含む。このグループの場合、ペダルは必ずしも円をカーブ４０として描かない。

図４に示す第三グループの各実施態様は、ドライブシャフトに対して実質的に平行な軸１５を有する二次シャフト及び軸９を中心とするドライブシャフトの回転を、ドライブシャフトの軸９を中心とする二次シャフトの軸１５の回転及び軸１５を中心とする二次シャフトの回転に結合するための手段を含む。各実施態様はまた、二次シャフトと一体化して間に１８０°の角度を形成する右二次クランク１６及び左二次クランク１７ならびに右又は左ペダルをそれぞれ右又は左二次クランクに接続する右ペダルピボット８又は左ペダルピボット５８を含む。
―結合手段が、二次シャフトの軸１５が、軸１５を中心とする二次シャフトの回転の角速度の２倍に実質的に等しい角速度でドライブシャフトの軸９を中心に自由に回転するように配設され、
―右二次クランク１６及び左二次クランク１７が、ドライブシャフトの軸９を中心とする二次シャフトの軸１５の回転の半径の概ね４倍の長さであるならば、
このグループの実施態様は本発明の方法を具現化する。このグループの場合、ペダルは必ずしも円をカーブ４１として描かない。

図５に示す第四グループの各実施態様は、ドライブシャフトと一体化して間に１８０°の角度を形成する第一の右クランク１８及び第一の左クランク１９を含む。各実施態様はまた、右二次ピボット２４又は左二次ピボット２５によってそれぞれ第一の右又は左クランクに接続された右第二クランク２２又は左第二クランク２３ならびに右又は左ペダルをそれぞれ右又は左第二クランクに接続する右ペダルピボット８又は左ペダルピボット５８を含む。
―ドライブシャフトと第一のクランク１８、１９及び第二のクランク２２、２３とが、第二の右クランク２２又は第二の左クランク２３が、ドライブシャフトの軸９を中心とする右二次ピボット２４又は左二次ピボット２５の軸の回転の角速度の２倍に概ね等しい角速度で右二次ピボット２４又は左二次ピボット２５の軸を中心に自由に回転するように結合され、
―右第一クランク１８又は左第一クランク１９がそれぞれ右第二クランク２２又は左第二クランク２３の実質的に４倍の長さであるならば、
このグループの実施態様は本発明の方法を具現化する。このグループの場合、ペダルは必ずしも円をカーブ４２として描かない。

図６、７、８、９及び１０を参照して、本発明のペダリング装置（又はペダルアセンブリ）の第一の実施態様を説明する。この第一の実施態様は、前記の第一及び第二の実施態様のグループに属する。図６は、本発明のペダリング装置の第一の実施態様の略図を示す。図７、８、９及び１０は、この同じ装置の回転中の四つの連続状態の側面図を示す。この第一の実施態様では、ペダリング装置は、水平軸１及び垂直軸５１によって形成される平面に対して実質的に垂直に延びるドライブシャフト２を含む。これらの軸は図１には示されていない。これは、垂直軸が重力に対して実質的に平行に画定される場合に当てはまる。垂直軸は、たとえばペダルのような物体の高さを規定する高さ目盛りのベースとして働く。ドライブシャフトはフレームを貫通し、その軸を中心にフレームに対して自由に回転する。ドライブシャフト２は、フレームの内側又は外側に位置し、ドライブシャフト２の回転によって発生する駆動力を、チェーン、ベルト又はシャフトを介して、その駆動力を消費する装置、たとえば後輪又は静的スポーツトレーニング装置のエネルギー消散システムに伝達することを可能にする、これらの図には示さない冠歯車又は平滑環のような部品と一体化している。ドライブシャフトは、軸１及び５１によって形成される平面の右側では右駆動クランク３と一体化し、この平面の左側では左駆動クランク５３と一体化している。２個の駆動クランクはドライブシャフトに対して実質的に垂直であり、実質的に１８０°に等しい角度をそれらの間に形成する。したがって、ドライブシャフトの回転は駆動クランクの回転と一体化している。右駆動クランク３又は左駆動クランク５３は、ドライブシャフトに対して実質的に平行に延びる軸を有する右伝達ピボット６又は左伝達ピボット５６を介してそれぞれ右接続棒７又は左接続棒５７に接続されている。右又は左伝達ピボットは、ドライブシャフトに対して実質的に垂直に延びる右又は左の接続棒とそれぞれ一体化している。右又は左接続棒は右ペダルピボット８又は左ペダルピボット５８の軸とそれぞれ一体化しており、右ペダルピボット又は左ペダルピボットの軸は右ペダル１０又は左ペダル６０とそれぞれ一体化している。ペダルピボットの軸はドライブシャフトに対して実質的に平行に延びる。右ガイドクランク１１又は左ガイドクランク６１は、右フレームピボット１４又は左フレームピボット６４（ここではドライブシャフト２と同軸）を中心にして自由に回転し、また、右ペダルピボット８又は左ペダルピボット５８の軸を中心にして自由に回転する。したがって、各ガイドクランクは、フレームピボットのための車軸として働くドライブシャフトを介してフレームに連接されている。この第一の実施態様はまた、右伝達ピボット６又は左伝達ピボット５６とドライブシャフト２の軸との間の距離を変えるための右手段４、５又は左手段５４、５５を含む。これらの距離変更手段は、右ローラ５又は左ローラ５５がそれぞれ中で転動する右縦方向溝４又は左縦方向溝５４を含む。この縦方向溝は、ローラが縦方向溝の二つの面のそれぞれに交互に載り、他方の面に触れることないよう、ローラの直径よりもごくわずかだけ幅広である。ローラは、表面が凸状又は凹状であることができるベアリングストリップを有し、この場合、縦方向溝の二つの面は、縦方向溝の二つの面の一つとローラとの接触面が常に凸形又は凹形のカーブしたラインになり、それにより、ローラが縦方向溝から脱することがないように、ローラの形に相補的な形を有する。右ローラ５又は左ローラ５５は、それぞれ右伝達ピボット６又は左伝達ピボット５６の軸を中心に回転する。ローラと伝達ピボットの軸とは、伝達ピボットの軸が駆動クランクに対して完全に垂直ではない場合でもそれらが互いに対して回転することを可能にするボールジョイント（図示せず）を介して接続することができる。

駆動クランクの役割は、駆動力をドライブシャフトに伝達することである。ガイドクランクの役割は、ペダルを円運動に誘導し、ひいては駆動トルク以外のすべての力を持続させることである。接続棒の役割は、駆動クランクとガイドクランクとを結合し、起動力を駆動クランクに伝達することである。縦方向溝の役割は、伝達ピボットの軸とドライブシャフトの軸との間の距離を変えることである。

好ましくは、
各ペダルに関して、ペダルピボット８又は５８の軸と伝達ピボット６又は５６の軸との間の距離は、フレームピボット４又は６４の軸とペダルピボット８又は５８の軸との間の距離の半分に概ね等しく、
各ペダルに関して、伝達ピボット６又は５６の軸とドライブシャフト２の軸との間の最小距離は、フレームピボット４又は６４の軸とペダルピボット８又は５８の軸との間の距離の半分に概ね等しく、
各ペダルに関して、伝達ピボット６又は５６の軸とドライブシャフト２の軸との間の最大距離は、フレームピボット４又は６４の軸とペダルピボット８又は５８の軸との間の距離の１．５倍に概ね等しい。

図７、次いで図８、次いで図９及び最後に図１０に示すペダルアセンブリの四つの連続状態は、ドライブシャフト２が各図の間で右回りに１／４回転するとき互いの後に続いて起こる。したがって、右及び左の駆動クランクがガイドクランクと一直線に並ぶ、直径方向に反対の位置が二つだけある。これらの位置の一つが図７に示されている。したがって、この図におけるようにピボット、クランク及び溝が一直線に並ぶと、これらすべての要素を区別することは困難である。

円形のペダルの動きの利点は、それが良好な機械的力を発生させるのに適し、機械的観点から簡単であるということである。ドライブシャフトの回転中、右ペダルと左ペダルとは同じ円（図７、８、９及び１０だけに示す）をカーブ１２として描く。右ペダルピボット８又は左ペダルピボット５８の軸を、ドライブシャフト２上に位置する円の中心に接続する直線は、右ガイドクランク１１又は左ガイドクランク６１に対して平行である。円１２上の右ペダルピボットの位置は円１２上の左ペダルピボットの一つの位置に対応する。右ガイドクランクと左ガイドクランクとの間の角度はペダル運動中に変化し、図９に示すように両ペダルが実質的に同じ高さにあるとき最小値αを通過する。両ペダルが等しい高さにあるところの平面は、ペダルの円形軌道の中心よりも下に位置している。大きさに関して、最小角度は好ましくは１２０°に等しい。角度αが小さくなればなるほど、本発明のペダリング装置は標準的なペダルアセンブリをより大きく逸脱する。さらに大きさに関して、駆動クランクが水平軸１と一直線に並ぶとき、水平軸１と左ペダル６０との間の距離が３／２ｒ（ｒは円１２の半径である）に概ね等しいということが図７で見てとれる。図９に示すようにドライブシャフトが１／４回転すると、水平軸１と左ペダル６０との間の距離はｒに等しくなる。これは、本発明のペダリング装置のこの第一の実施態様で、片脚をまっすぐにして永久的立位にあるユーザの重心の振幅を３／２ｒ−ｒ＝ｒ／２として推定することを可能にする。標準的なペダルアセンブリの場合、同様な考え方で振幅＝ｒと推定することができる。したがって、本発明のペダルアセンブリのこの第一の実施態様は、立位にあるユーザの重心の振幅を、標準的なペダルアセンブリに対し、２で割ることを可能にする。したがって、ユーザの脚の動きは歩行又は走行の動きに似ている。実際、歩くとき、地面と接する足は、歩く人の重心と比較して、他方の足ほど速くは動かない。角度α、ひいては標準的なペダルアセンブリと比較した場合の重心の振幅の除数は、接続棒、クランク、ペダルの長さに依存し、また、ピボットが配置される位置にも依存する。図７から図８、次いで図９、最後に図１０へと通過すると、
―ドライブシャフト２は各図の間で右回りに１／４回転し、
―右ペダル１０は、各図の間で減少する角速度を有し、これら４図で上から下に移動し、
―左ペダル６０は、各図の間で増大する角速度を有し、これら４図で下から上に移動するということが理解される。

したがって、第二のペダルよりも高い位置にある第一のペダルは、前記第二のペダルよりも高い速度を有する。ペダルの速度は最大高さの位置で最大であり、それが上死点効果を抑制し、この位置で、ドライブシャフトに対するこのペダルのレバーアームもまた最大であることを意味する。ペダルの速度は最小高さの位置で最小であり、それが、垂直軸５１沿いのユーザの重心の移動に伴う運動エネルギーの下死点における消散を抑制し、この位置で、ドライブシャフトに対するこのペダルのレバーアームもまた最小であることを意味する。

ドライブシャフト２はフレームに対して自由に回転する。したがって、水平軸１及び垂直軸５１によって形成される平面におけるフレームの向きがどうであれ、各ペダルの向きを維持するものは、円形軌道上のペダルの位置がどうであれ、ユーザの体重である。

この第一の実施態様の変形を考えることが可能である。たとえば、接続棒をペダルと非一体化することによって改変することが可能であろう。その場合、右又は左の接続棒の向きは、適切な装置、好ましくは右又は左ガイドクランク及びフレームの一部とで変形可能な平行四辺形を形成する２本の連接棒により、フレーム又は右もしくは左ペダルの向きに対して固定しておくことができる。

次に、図１１、１２、１３、１４及び１５を参照して、本発明の装置の第二の実施態様を説明する。図１１、１２、１３及び１４は、この装置の回転中の四つの連続状態の側面図を示す。図１５は、本発明の装置の第二の実施態様の側面図を示す。この第二の実施態様は、前記の第一及び第二の実施態様群に属する。この第二の実施態様では、装置は、前記の実施態様と同一であるドライブシャフト２、フレーム、右駆動クランク３及び左駆動クランク５３、右縦方向溝４及び左縦方向溝５４、右ローラ５及び左ローラ５５ならびに右伝達ピボット６及び左伝達ピボット５６を含む。第一の軸２１が水平を画定し、第二の軸７１が垂直を画定する。この実施態様では、水平は、フレームに対して向きが固定されているペダルに対して平行な方向（すなわち、ユーザの足がペダルに載るところの平面の向き）と定義され、垂直は、必ずしも重力に対して平行ではない。右伝達ピボット６又は左伝達ピボット５６の軸は、ドライブシャフトに対して実質的に垂直である右接続棒２７又は左接続棒７７と一体化している。接続棒２７及び７７は、底辺が下を向く三角形の形にあることができる。右又は左接続棒は右ペダル３０又は左ペダル８０と一体化しており、右ペダル３０又は左ペダル８０は、第一の右ペダルピボット２８又は第一の左ペダルピボット７８の軸及び第二の右ペダルピボット２９又は第二の左ペダルピボット７９の軸を中心に自由に回転する。ペダルピボット２８、２９、７８、７９の軸はドライブシャフトに対して実質的に平行である。第一の右ガイドクランク３１又は第一の左ガイドクランク８１は、第一の右フレームピボット３３又は第一の左フレームピボット３４を中心に自由に回転し、第一の右ペダルピボット２８又は第一の左ペダルピボット７８の軸と一体化している。第二の右ガイドクランク３２又は第二の左ガイドクランク８２は、第二の右フレームピボット３５又は第二の左フレームピボット３６を中心に自由に回転し、第二の右ペダルピボット２９又は第二の左ペダルピボット７９の軸と一体化している。

ユーザの体重の方向に対するフレームの向きにかかわらず、ペダルは、ガイドクランクによってフレームの向きに対して固定される。

駆動クランク、ガイドクランク、接続棒及び縦方向溝の役割は、前記の第一の実施態様における役割と同じである。

図１１、次いで図１２、次いで図１３及び最後に図１４に示す装置の四つの連続状態は、ドライブシャフト２が各図の間で右回りに１／４回転するとき互いの後に続いて起こる。したがって、右及び左の駆動クランクがガイドクランクに対して平行になる、直径方向に反対の位置が二つだけある。これらの位置の一つが図１１に示されている。

フレームピボット３３、３４、３５及び３６は、水平軸２１に沿ってドライブシャフトと実質的に一直線に並ぶ。高さは、各ペダルに関して垂直軸７１に沿って画定される。ドライブシャフトの回転中、右ペダルと左ペダルとは実質的にそのような円を同じカーブ１２として描く。円１２上の右伝達ピボットの位置は円１２上の左伝達ピボットの一つの位置に対応する。右伝達ピボットを円１２の中心に接続する線分と、左伝達ピボットを円１２の中心に接続する線分との間の角度はペダル運動中に変化し、両ペダルが実質的に同じ高さにあるとき最小値を通過する。この場合が図１３に示されている。第一の実施態様の場合と同様に、この角度変化は、標準的なペダルアセンブリと比較して、本発明のペダリング装置のこの第二の実施態様で、立位にあるユーザの重心の振幅の減少を可能にする。したがって、ユーザの脚の動きは歩行又は走行の動きに似ている。

図１１から図１２、次いで図１３、最後に図１４へと通過すると、
―ドライブシャフト２は各図の間で右回りに１／４回転し、
―右ペダル３０は、各図の間で減少する角速度を有し、これら４図で上から下に移動し、
―左ペダル８０は、各図の間で増大する角速度を有し、これら４図で下から上に移動するということが理解される。

第二のペダルよりも高い位置にある第一のペダルは、前記第二のペダルよりも高い速度を有する。ペダルの速度は最大高さの位置で最大であり、それが上死点の効果を抑制し、この位置で、ドライブシャフトと比較したこのペダルのレバーアームもまた最大であることを意味する。ペダルの速度は最小高さの位置で最小であり、それが、ユーザの重心の移動に伴う運動エネルギーの下死点における消散を抑制し、この位置で、ドライブシャフトに対するこのペダルのレバーアームそのものもまた最小であることを意味する。

第二の実施態様の場合、２個の右ガイドクランク３１及び３２、２個の右フレームピボット３３及び３５、２個の右ペダルピボット２８及び２９ならびに右ペダル３０によって構成される変形可能な平行四辺形は、任意の変形可能な平行四辺形と同様に、右フレームピボット及び右ペダルピボットが一直線に並ぶ場合に対応する不安定な体勢を有する。同じことが左側にも当てはまる。図１５は、ガイドクランクを安定化するための手段を示すという点で図１１、１２、１３及び１４よりも詳細である。

ガイドクランクを安定化するための手段は、第一及び第二の右安定化接続棒６５及び６７、第一及び第二の右安定化ピボット７２及び７４、右連結接続棒６２、第一及び第二の安定化接続棒６６及び６８、第一及び第二の左安定化ピボット７３及び７５ならびに左連結接続棒６３を含む。

第一の右安定化接続棒６５又は第一の左安定化接続棒６６は、第一の右ペダルピボット２８又は第一の左ペダルピボット７８の軸と一体化しており、ドライブシャフト２に対して実質的に平行に延びる軸を有する第一の右安定化ピボット７２又は第一の左安定化ピボット７３と一体化している。第二の右安定化接続棒６７又は第二の左安定化接続棒６８は、第二の右ペダルピボット２９又は第二の左ペダルピボット７９と一体化しており、ドライブシャフト２に対して実質的に平行に延びる軸を有する第二の右安定化ピボット７４又は第二の左安定化ピボット７５と一体化している。右又は左連結接続棒は、第一及び第二の右安定化ピボット７２、７４又は第一及び第二の左安定化ピボット７３、７５を中心に回転する。このように、安定化装置は、すべてのガイドクランクを安定化する二つの変形可能な平行四辺形を形成する。

当然、本発明は、これまで記載した例に限定されず、本発明の範囲を逸することなく、これらの例に対して数多くの調節を加えることができる。特に、本発明のペダルアセンブリの伝達ピボットの軸とドライブシャフトの軸との間の距離を変える方法に関して数多くの変形を考えることができる。前記記載では、伝達ピボットが中で滑動するところのスライド又は縦方向溝を含む駆動クランクの例を記載した。また、各駆動クランクが２個の部品で構成され、一方の部品が他方の中で滑動してこれらの駆動クランクの有効長さを変化させて、伝達ピボットの軸とドライブシャフトの軸との間の距離が変化する場合を考えることもできる。最後に、前記実施例では、１個のペダルがその上死点に達するとき、他方のペダルが同時にその下死点に達する。他の実施態様では、一方のペダルの上死点が数度の範囲内で他方のペダルの下死点に実質的に対応してもよく、それが、ユーザがこれらの死点を通過することを容易にする。

ドライブシャフトを含む本発明の装置の、軸を中心とするドライブシャフトの回転の角速度が一定である特定の場合、右ペダル及び左ペダルの速度が時間とともに推移する様子を示す。 本発明の装置の実施態様の第一グループの側面図である。 本発明の装置の実施態様の第二グループの側面図である。 本発明の装置の実施態様の第三グループの側面図である。 本発明の装置の実施態様の第四グループの側面図である。 本発明の装置の第一の実施態様の全体図である。 本発明の装置の第一の実施態様の四つの連続状態の一つの側面図である。 本発明の装置の第一の実施態様の四つの連続状態の一つの側面図である。 本発明の装置の第一の実施態様の四つの連続状態の一つの側面図である。 本発明の装置の第一の実施態様の四つの連続状態の一つの側面図である。 本発明の装置の第二の実施態様の四つの連続状態の一つの側面図である。 本発明の装置の第二の実施態様の四つの連続状態の一つの側面図である。 本発明の装置の第二の実施態様の四つの連続状態の一つの側面図である。 本発明の装置の第二の実施態様の四つの連続状態の一つの側面図である。 本発明の装置の第二の実施態様の側面図である。 ドライブシャフトを含む本発明の装置の、軸を中心とするドライブシャフトの回転の角速度が一定である特定の場合、右ペダル及び左ペダルの高さが時間とともに推移する様子を示す。

Claims (28)

1. ２個のペダルが等しい高さになるところの平面の各側に上部分及び下部分を有するそれぞれのカーブした閉鎖軌道（１２、４０、４１、４２）に沿って間に時間遅延（４３）をはさんで動かされる２個のペダル（１０、３０、６０、８０）によってドライブシャフト（２）を回転させるペダリング方法であって、ペダルの等しい高さの平面が閉鎖軌道の中間高さよりも下になるように下部分よりも上部分でより高い平均速度を各ペダルに規定する伝達機構によってペダルの動きがシャフトに伝達されることを特徴とする方法。
2. カーブした閉鎖軌道（１２、４０、４１、４２）が、概ね等しい水平寸法及び垂直寸法を有する、請求項１記載の方法。
3. ドライブシャフト（２）がその軸（９）を中心に定速回転する場合、ペダルの速度（４５、４６）が周期性であり、時間遅延（４３）の２倍に概ね等しい周期（４４）を有する、請求項１又は２記載の方法。
4. ドライブシャフト（２）がその軸（９）を中心に定速回転する場合、各ペダルの速度（４５、４６）が、上部分でその最大値に達し、下部分でその最小値に達し、各ペダルの最小速度に対する最大速度の比が概ね２〜３である、請求項１〜３の１項記載の方法。
5. ドライブシャフト（２）がその軸（９）を中心に定速回転する場合、各ペダルの速度が、その軌道の最高地点で実質的に最大値に達し、その軌道の最低地点で実質的に最小値に達する、請求項１〜４の１項記載の方法。
6. 両ペダルが等しい高さの平面にあるとき、ペダルの速度（４５、４６）が概ね等しい、請求項１〜５の１項記載の方法。
7. ペダル上で立位にあるユーザによる使用を含む、請求項１〜６の１項記載の方法。
8. 請求項１〜７の１項記載の方法を具現化するペダリング装置であって、
   −軸（９）を中心とするドライブシャフト（２）の回転を、右ペダル（１０、３０）及び左ペダル（６０、８０）の時間推移的動きに結合するための結合手段、及び
   −各ペダルの動きを、両ペダルが等しい高さになるところの平面の各側に上部分及び下部分を有するカーブした閉鎖軌道（１２、４０、４１、４２）に限定するためのガイド手段
   を含み、結合手段及びガイド手段が、等しい高さの平面が閉鎖軌道の中間高さよりも下になるように下部分よりも上部分でより高い平均速度を各ペダルに規定する伝達機構の一部を形成することを特徴とする装置。
9. 伝達機構が、ペダルが等しい高さの平面にあるとき、それらのペダル（１０、３０、６０、８０）の速度（４５、４６）を実質的に等しくするのに適している、請求項８記載の装置。
10. ドライブシャフト（２）がフレームを貫通し、伝達機構が、各ペダル（１０、６０）に関して、
    −フレームに連接されているが、ドライブシャフトと一体化していないガイドクランク（１１、６１）、及び
    −ペダルをガイドクランクに接続するペダルピボット（８、５８）
    を含む、請求項８又は９記載のペダリング装置。
11. 伝達機構が、各ペダルに関して、
    −ドライブシャフト（２）と一体化している駆動クランク（３、５３）、
    −ペダルを駆動クランクに接続する伝達ピボット（６、５６）、及び
    −シャフト回転中、前記伝達ピボット（６、５６）の軸とドライブシャフト（２）の軸との間の距離を変えるための手段（４、５、５４、５５）
    を含む、請求項８又は９記載のペダリング装置。
12. ドライブシャフトがフレームを貫通し、伝達機構がまた、各ペダルに関して、
    −フレームに連接されているが、ドライブシャフトと一体化していないガイドクランク（１１、６１）、
    −ペダル（１０、６０）をガイドクランクに接続するペダルピボット（８、５８）、及び
    −ペダルピボット（８、５８）及び伝達ピボット（６、５６）を担持する接続棒（７、５７）
    を含む、請求項１１記載のペダリング装置。
13. ペダル（１０、６０）が接続棒（７、５７）と一体化している、請求項１２記載のペダリング装置。
14. 各ガイドクランク（１１、６１）が、ドライブシャフト（２）と実質的に同軸であるフレームピボット（１４、６４）によってフレームに連接されている、請求項１２又は１３記載のペダリング装置。
15. 各ペダル（１０、６０）に関して、ペダルピボット（８、５８）の軸と伝達ピボット（６、５６）の軸との間の距離が、フレームピボット（１４、６４）の軸とペダルピボット（８、５８）の軸との間の距離の半分に概ね等しい、請求項１４記載のペダリング装置。
16. ドライブシャフト（２）がフレームを貫通し、伝達機構がまた、各ペダル（３０、８０）に関して、
    −フレームピボット（３３、３４、３５、３６）によってそれぞれフレームに連接されているが、ドライブシャフトからは切り離されている２個のガイドクランク（３１、３２、８１、８２）、
    −それぞれがペダル（３０、８０）を２個のガイドクランクの１個に接続する２個のペダルピボット（２８、２９、７８、７９）、及び
    −伝達ピボット（６、５６）を担持し、ペダルと一体化している接続棒（２７、７７）
    を含む、請求項１１記載のペダリング装置。
17. ガイドクランク（３１、３２、８１、８２）を安定化するための手段（６５、６６、６７、６８、６２、６３、７２、７３、７４、７５）を含む、請求項１６記載のペダリング装置。
18. 各ペダル（１０、３０、６０、８０）に関して、伝達ピボット（６、５６）の軸とドライブシャフト（２）の軸との間の最小距離が、フレームピボット（１４、６４、３３、３４、３５、３６）の軸と、ガイドクランク（１１、６１、３１、３２、８１、８２）の１個によって接続されたペダルピボット（８、５８、２８、２９、７８、７９）の軸との間の距離の半分に概ね等しい、請求項１４〜１７の１項記載のペダリング装置。
19. 各ペダル（１０、３０、６０、８０）に関して、伝達ピボット（６、５６）の軸とドライブシャフト（２）の軸との間の最大距離が、フレームピボット（１４、６４、３３、３４、３５、３６）の軸と、ガイドクランク（１１、６１、３１、３２、８１、８２）の１個によって接続されたペダルピボット（８、５８、２８、２９、７８、７９）の軸との間の距離の１．５倍に概ね等しい、請求項１４〜１８の１項記載のペダリング装置。
20. 距離を変えるための手段が、各ペダルに関して、
    −駆動クランク（３、５３）に沿った溝（４、５４）、及び
    −溝の中で転動することによって自由に動く、伝達ピボット（６、５６）に接続されたローラ（５、５５）
    を含む、請求項１１〜１９の１項記載のペダリング装置。
21. 各ペダルに関して、溝の幅がローラの直径よりも実質的に大きい、請求項２０記載のペダリング装置。
22. 距離を変えるための手段が、駆動クランクの有効長さを変えるための手段を含む、請求項１１〜１９の１項記載のペダリング装置。
23. 伝達機構が、
    −ドライブシャフトに対して実質的に平行な軸（１５）を有する二次シャフト、
    −軸を中心とするドライブシャフトの回転を、ドライブシャフトの軸（９）を中心とする二次シャフトの軸（１５）の回転及び軸（１５）を中心とする二次シャフトの回転に結合するための手段
    を含み、伝達機構がまた、各ペダルに関して、
    −二次シャフトと一体化している二次クランク（１６、１７）、及び
    −ペダルを二次クランクに接続するペダルピボット（８、５８）
    を含む、請求項８又は９記載のペダリング装置。
24. −結合手段が、二次シャフトの軸（１５）が、軸（１５）を中心とする二次シャフトの回転の角速度の２倍に実質的に等しい角速度でドライブシャフトの軸（９）を中心に自由に回転するように配設されており、
    −二次クランク（１６、１７）が、ドライブシャフトの軸（９）を中心とする二次シャフトの軸（１５）の回転の半径の実質的に４倍の長さである、請求項２３記載のペダリング装置。
25. 伝達機構が、各ペダルに関して、
    −ドライブシャフトと一体化している第一のクランク（１８、１９）、
    −二次ピボット（２４、２５）によって第一のクランクに接続された第二のクランク（２２、２３）、及び
    −ペダルを第二のクランクに接続するペダルピボット（８、５８）
    を含む、請求項８又は９記載のペダリング装置。
26. 各ペダルに関して、
    −ドライブシャフト（２）と第一のクランク（１８、１９）及び第二のクランク（２２、２３）とが、第二のクランク（２２、２３）が、ドライブシャフトの軸（９）を中心とする二次ピボット（２４、２５）の軸の回転の角速度の２倍に概ね等しい角速度で二次ピボット（２４、２５）の軸を中心に自由に回転するように結合されており、
    −第一のクランク（１８、１９）が第二のクランク（２２、２３）の概ね４倍の長さである、請求項２５記載のペダリング装置。
27. ドライブシャフトからの駆動力をこの駆動力を消費する装置に伝達するための手段をさらに含む、請求項８〜２６の１項記載のペダリング装置。
28. 乗り物又は静的スポーツトレーニング装置に組み込まれる、請求項８〜２７の１項記載のペダリング装置。

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