JP6116127B2 - 周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム - Google Patents

周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム Download PDF

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Description

本発明は両足でこぐと回転運動する駆動輪システムに関する。
従来の両足でこぐ足踏み駆動式の駆動輪システムは、よく両足でこぐことにより回転駆動する応用装置、例えば足でこぐ自転車、人力と電動機による動力とを併用する自転車、運動を行う定置式自転車、足踏みボート、足踏み回転式発電機、または足踏み回転流体ポンプ等に応用され、両足で真円従動車輪をこぐことにより、受動車輪を引き動かしてから負荷を駆動する。
特開２０１２−０９１６３２号公報
両足でこぐことと従動車輪の回転運転との間には単振動の関係があり、両足でこぐとき、従動フライホイールに対して力を入れるとある角変位範囲で最も有効なこぐ力が得られる。しかし、単振動の関係で無効または低効果の角変位範囲が存在しているために、改善できるところがある。
本発明による周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムは、両足でこぐ
と回転運動する駆動輪システムであって、従動車輪および受動車輪の一方または両方は偏
心伝動輪によって構成され、また同期伝動ベルトとの結合によって偏心伝動輪システムを
構成することにより、運転者が両足でこぐとき、足でペダルのペダル軸に対してクランク
を介して結合する従動車輪の従動車輪軸に異なるこぐ角度で力を入れるとき、従動車輪が
両足でこぐ角度に従って受動車輪の伝動変速比を変動させる。
また、偏心突出頂部指向性（ｃ）を偏心突出頂部方向（ｃ）、上死点指向性（ａ）を、上死点方向（ａ）及び機械的駆動角度指向性（ｂ）をペダル軸方向（ｂ）と読み替えるものとする。
ここで、偏心突出頂部方向（ｃ）は偏心円の回転中心から、偏心円の周に向かって線を引いたとき、その線がもっとも長くなる部分である、偏心突出頂部に向かう方向である。
また、上死点方向（ａ）は、鉛直で上側に向かう方向である。
また、ペダル軸方向（ｂ）は、第一ペダル軸（１０３）から駆動車輪軸（１１１）に向かう直線の方向である。
従来の真円伝動輪システムを両足でこぐとき、ペダルのペダル軸と従動車輪軸とによって形成する駆動角度と、受動車輪の変速比との関係図である。 本発明の偏心伝動輪システム（１０００）を両足でこぐとき、ペダルのペダル軸と従動車輪軸とによって形成する機械的駆動角度と、受動車輪の変速比との関係図を示す。 本発明の第１実施形態による偏心伝動輪システム（１０００）において、第一ペダル軸（１０３）が従動車輪軸（１１１）に対する機械的駆動角度指向性（ｂ）が上死点指向性（ａ）に位置するときの真円従動車輪（１１３）と偏心受動車輪（４１３）との伝動変速比の関係図の一つを示す。 図３で示した偏心伝動輪システム（１０００）において、第一ペダル軸（１０３）が従動車輪軸（１１１）に対する機械的駆動角度指向性（ｂ）が上死点指向性（ａ）から３０°移動したときの真円従動車輪（１１３）と偏心受動車輪（４１３）との伝動変速比の関係図の二を示す。 図３で示した偏心伝動輪システム（１０００）において第一ペダル軸（１０３）が従動車輪軸（１１１）に対する機械的駆動角度指向性（ｂ）が上死点指向性（ａ）に沿って６０°の位置に移動したときの真円従動車輪（１１３）と偏心受動車輪（４１３）との伝動変速比の関係図の三を示す。 図３で示した偏心伝動輪システム（１０００）において第一ペダル軸（１０３）が従動車輪軸（１１１）に対する機械的駆動角度指向性（ｂ）が上死点指向性（ａ）に沿って９０°の位置に移動したときの真円従動車輪（１１３）と偏心受動車輪（４１３）との伝動変速比の関係図の四を示す。 図３で示した偏心伝動輪システム（１０００）において第一ペダル軸（１０３）が従動車輪軸（１１１）に対する機械的駆動角度指向性（ｂ）が上死点指向性（ａ）に沿って１２０°の位置に移動したときの真円従動車輪（１１３）と偏心受動車輪（４１３）の伝動変速比の関係図の五を示す。 図３で示した偏心伝動輪システム（１０００）において第一ペダル軸（１０３）が従動車輪軸（１１１）に対する機械的駆動角度指向性（ｂ）が上死点指向性（ａ）に沿って１５０°の位置に移動したときの真円従動車輪（１１３）と偏心受動車輪（４１３）との伝動変速比の関係図の六を示す。 従動車輪が真円輪であり、受動車輪が２峰性の楕円受動車輪である第２実施形態の構造模式図を示す。 従動車輪が２峰性の楕円従動車輪であり、受動車輪が２峰性の楕円受動車輪である第３実施形態構造模式図を示す。 従動車輪が２峰性の楕円従動車輪であり、受動車輪が偏心伝動輪である第４実施形態の構造模式図を示す。 従動車輪が２峰性の楕円従動ギアであり、受動車輪が２峰性の楕円受動ギアである第４実施形態の構造模式図を示す。 図３〜図１２に示す偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）が直接負荷輪群（６００）を駆動することを示す模式図である。 図３〜図１２に示す偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）が中間伝動装置（５０００）を経て負荷輪群（６００）を駆動することを示す模式図である。 図３〜図１２に示す偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）が有段または無段の内装変速装置（２０００）を経て負荷輪群（６００）を駆動することを示す模式図である。 図３〜図１２に示す偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）が中間伝動装置（５０００）及び有段または無段の内装変速装置（２０００）を経て負荷輪群（６００）を駆動することを示す模式図である。 図３〜図１２に示す偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）が有段または無段の外装変速装置（３０００）を経て負荷輪群（６００）を駆動することを示す模式図である。
本発明による周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムは、両足でこぐと回転運動する駆動輪システムであって、従動車輪および受動車輪の一方または両方は偏心伝動輪によって構成され、同期伝動ベルトとの結合によって偏心伝動輪システムを構成することにより、運転者が両足でこぐとき、ペダルのペダル軸にクランクを介して結合する従動車輪の従動車輪軸に対して異なるこぐ角度で力が入ると、従動車輪が両足でこぐ角度に従って受動車輪の伝動変速比を変動させる。
周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムを構成する従動車輪または受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、２峰性の楕円輪および真円輪のうちいずれか１つによって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルト、またはスプロケットと伝動チェーン、またはギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備える。
周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムの特定構造を通して、両足でこぐ角度の特定関係に合わせて従動車輪が１回ごとの回転周期において受動車輪に対して変速比を２回変化させ、両足でこぐことに合わせて、ペダルのペダル軸にクランクを介して結合する従動車輪の従動車輪軸に対して異なるこぐ角度で力が入るとき、従動車輪が受動車輪に対して異なる伝動変速比を形成する。
周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムは、こぐときの最大出力角付近の伝動変速比を最大伝動変速比とし、最大伝動変速比では、従動車輪が受動車輪に対して伝動する全周期の中で、従動車輪と相対的に回転速度の角変位を受動車輪に対して、他の角度と相対的に回転速度が速い角変位を伝送する。以下に説明する。
（第１実施形態）
図１は、従来の真円伝動輪システムを両足でこぐとき、ペダルのペダル軸と従動車輪軸とによって形成する駆動角度と、受動車輪の変速比との関係図である。
図１に示すように、両足でペダルをこぐとき、右足と左足で別々にこぐペダル軸は、１８０°異なる正弦波のこぎ軌跡が現れる。右足は右足ペダル軸に従って上下に移動の軌跡でこぎ、左足は左足ペダル軸に従って上下移動の軌跡でこぐ。左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の真円伝動輪システムの従動車輪と受動車輪の変速比は同じである。
図２は、本発明の偏心伝動輪システム（１０００）を両足でこぐときペダルのペダル軸と従動車輪軸とによって形成する機械的駆動角度と、受動車輪の変速比との関係図である。
図２に示すように、両足で自転車をこぐとき、右足と左足で別々にこぐペダル軸は、１８０°異なる正弦波軌跡が現れる。右足は第一ペダル軸（１０３）に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸（２０３）に従って上下移動の軌跡でこぐ。左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の偏心伝動輪システム（１０００）の従動車輪と受動車輪の変速比は、真円従動車輪（１１３）と従動車輪軸（１１１）との間の機械角の位置と第一ペダル軸（１０３）、及び第二ペダル軸（２０３）と従動車輪軸（１１１）との間の機械角の位置の機械角度差の関係に従う。また各回転において、真円従動車輪（１１３）が偏心受動車輪（４１３）に対して周期的に変速比を２回大きくまたは小さくする。
図３に示す本発明の偏心伝動輪システム（１０００）の従動車輪は、真円従動車輪（１１３）によって構成され、受動車輪は偏心受動車輪（４１３）によって構成され、第一ペダル軸（１０３）または第二ペダル軸（２０３）が従動車輪軸（１１１）に対する機械的駆動角度指向性（ｂ）は、上死点指向性（ａ）に位置するとき、真円従動車輪（１１３）と偏心受動車輪（４１３）の伝動変速比の関係図の一つを示す。
図３の偏心伝動輪システム（１０００）の主な構成は下記の通りである。
伝動ベルト（１００）は、真円従動車輪（１１３）や偏心受動車輪（４１３）や補助輪（３１２）の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルト（歯状ベルト）または歯状ベルトによって構成されることを含む。真円従動車輪（１１３）、偏心受動車輪（４１３）と補助輪（３１２）との間で伝動する。
真円従動車輪（１１３）は、従動車輪軸（１１１）に結合し、従動車輪軸（１１１）の両側は別々に第一クランク（１０１）及び第二クランク（２０１）と結合し、第一クランク（１０１）に第一ペダル（１０２）を設置するための第一ペダル軸（１０３）を設け、第二クランク（２０１）に第二ペダル（２０２）を設置するための第二ペダル軸（２０３）を設け、真円従動車輪（１１３）は滑動不能なスプロケット、タイミングベルト（歯状ベルト）またはギアによって構成される。
偏心受動車輪（４１３）は、真円従動車輪（１１３）と同様にスプロケット、タイミングベルト（歯状ベルト）またはギアによって構成され、受動車輪軸（２１１）に設置され、そのピッチ円直径は真円従動車輪（１１３）の１／２であり、上述した真円従動車輪（１１３）と偏心受動車輪（４１３）と補助輪（３１２）の伝動ベルト（１００）に合わせて、真円従動車輪（１１３）に駆動され、補助輪（３１２）を通して、駆動する伝動ベルト（１００）の周期的な締め付けおよび緩み変化に対して締付予圧を与え、偏心受動車輪（４１３）の偏心突出頂部指向性（ｃ）の機械角度は、伝動ベルト（１００）を経て、第一ペダル軸（１０３）と第二ペダル軸（２０３）と従動車輪軸（１１１）とを結ぶ指向性（ｂ）の機械角度位置との間の機械角度差は、特定関係がある。
伝動ベルト（１００）と一個以上の真円従動車輪（１１３）と一個以上の偏心受動車輪（４１３）の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、１階調以上異なる変速比である偏心伝動輪システム（１０００）を構成する。
補助輪押さえ棒（３０１）は、一端が補助輪押さえ棒の旋回軸（３０３）を通して本体（８００）と旋回結合し、別端に補助輪軸（３１１）を設置することにより補助輪（３１２）を設置し、また補助輪押さえ棒（３０１）と本体（８００）との間に補助輪の予圧バネ（３０２）を設けることにより補助輪（３１２）に対して外へ広がるまたは内へ押す予圧圧力を形成する。
補助輪（３１２）は、真円従動車輪（１１３）や偏心受動車輪（４１３）と同様にスプロケット、タイミングベルト（歯状ベルト）、またはギアによって構成され、補助輪軸（３１１）を回転させ、また伝動ベルト（１００）に駆動される。真円従動車輪（１１３）と偏心受動車輪（４１３）が駆動する例えばチェーン、タイミングベルト（歯状ベルト）または歯形チェーンからなる伝動ベルト（１００）に引き動かされ、かつ補助輪の予圧バネ（３０２）に対して補助輪押さえ棒（３０１）の予圧圧力を通して、補助輪軸（３１１）と補助輪（３１２）を強制的に動かし、更に伝動ベルト（１００）を締め付ける。
上述した真円従動車輪（１１３）、偏心受動車輪（４１３）および補助輪（３１２）を配置することによって構成される伝動輪システムを通して、直立して自転車をこぐとき、右足と左足は単振動に従い、１８０°異なる正弦波軌跡が現れる。右足は第一ペダル軸（１０３）に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸（２０３）に従って上下移動の軌跡でこぐ。また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の偏心伝動輪システム（１０００）の従動車輪と受動車輪の変速比は、偏心受動車輪（４１３）の偏心突出頂部指向性（ｃ）の機械角度に従う。伝動ベルト（１００）を経て、従動車輪軸（１１１）に設置される第一ペダル軸（１０３）と第二ペダル軸（２０３）の指向性（ｂ）との間の機械角の位置は、設定される機械角度差の関係に従う。また各回転において、真円従動車輪（１１３）が偏心受動車輪（４１３）に対して周期的に変速比を２回大きくまたは小さくする。例えば上述した真円従動車輪（１１３）と第一ペダル軸（１０３）、及び第二ペダル軸（２０３）の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸（１０３）または第二ペダル軸（２０３）が従動車輪軸（１１１）の機械角度指向性（ｂ）に対して、上死点指向性（ａ）を通過後、継続してこぐ方向に沿って１８０°の範囲でこぐことを選択して設定するとき、真円従動車輪（１１３）は偏心受動車輪（４１３）に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示す。その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム（１０００）の輪形によって決まり、図２にその周期変速比の関係の一つを示す。
図３に第一ペダル軸（１０３）が従動車輪軸（１１１）に対する駆動角度指向性（ｂ）は、上死点指向性（ａ）に位置するとき、真円従動車輪（１１３）は半径ｒ10で伝動ベルト（１００）を駆動し、半径ｒ11に位置する偏心受動車輪（４１３）を引き動かすことにより、ｒ10：ｒ11の伝動変速比を形成することを示す。
図４には、図３で示した偏心伝動輪システム（１０００）の従動車輪は真円従動車輪（１１３）によって構成され、受動車輪は偏心受動車輪（４１３）によって構成され、第一ペダル軸（１０３）または第二ペダル軸（２０３）が従動車輪軸（１１１）に対する機械的駆動角度指向性（ｂ）は、上死点指向性（ａ）に沿って３０°移動するとき、真円従動車輪（１１３）と偏心受動車輪（４１３）の伝動変速比の関係図の二を示す。
図４に示すように、第一ペダル軸（１０３）が従動車輪軸（１１１）に対する駆動角度指向性（ｂ）は、上死点指向性（ａ）に沿って３０°の位置に移動するとき、真円従動車輪（１１３）は半径ｒ10で伝動ベルト（１００）を駆動し、半径ｒ12に位置する偏心受動車輪（４１３）を引き動かすことにより、ｒ10：ｒ12の伝動変速比を形成する。
図５には、図３で示した偏心伝動輪システム（１０００）の従動車輪は真円従動車輪（１１３）によって構成され、受動車輪は偏心受動車輪（４１３）によって構成され、第一ペダル軸（１０３）または第二ペダル軸（２０３）が従動車輪軸（１１１）に対する機械的駆動角度指向性（ｂ）は、上死点指向性（ａ）に沿って６０°の位置に移動するとき、真円従動車輪（１１３）と偏心受動車輪（４１３）の伝動変速比の関係図の三を示す。
図５に示すように、第一ペダル軸（１０３）が従動車輪軸（１１１）に対する駆動角度指向性（ｂ）は、上死点指向性（ａ）に沿って６０°の位置に移動するとき、真円従動車輪（１１３）は半径ｒ10で伝動ベルト（１００）を駆動し、半径ｒ13に位置する偏心受動車輪（４１３）を引き動かすことにより、ｒ10：ｒ13の伝動変速比を形成する。
図６には、図３で示した偏心伝動輪システム（１０００）の従動車輪は、真円従動車輪（１１３）によって構成され、受動車輪は偏心受動車輪（４１３）によって構成され、第一ペダル軸（１０３）または第二ペダル軸（２０３）が従動車輪軸（１１１）に対する機械的駆動角度指向性（ｂ）は、上死点指向性（ａ）に沿って９０°の位置に移動するとき、真円従動車輪（１１３）と偏心受動車輪（４１３）の伝動変速比の関係図の四を示す。
図６に示すように、第一ペダル軸（１０３）が従動車輪軸（１１１）に対する駆動角度指向性（ｂ）は、上死点指向性（ａ）に沿って９０°の位置に移動するとき、真円従動車輪（１１３）は半径ｒ10で伝動ベルト（１００）を駆動し、半径ｒ14に位置する偏心受動車輪（４１３）を引き動かすことにより、ｒ10：ｒ14の伝動変速比を形成する。
図７には、図３で示した偏心伝動輪システム（１０００）の従動車輪は、真円従動車輪（１１３）によって構成され、受動車輪は偏心受動車輪（４１３）によって構成され、第一ペダル軸（１０３）または第二ペダル軸（２０３）が従動車輪軸（１１１）に対する機械的駆動角度指向性（ｂ）は、上死点指向性（ａ）に沿って１２０°の位置に移動するとき、真円従動車輪（１１３）と偏心受動車輪（４１３）の伝動変速比の関係図の五を示す。
図７に示すように、第一ペダル軸（１０３）が従動車輪軸（１１１）に対する駆動角度指向性（ｂ）は、上死点指向性（ａ）に沿って１２０°の位置に移動するとき、真円従動車輪（１１３）は半径ｒ10で伝動ベルト（１００）を駆動し、半径ｒ15に位置する偏心受動車輪（４１３）を引き動かすことにより、ｒ10：ｒ15の伝動変速比を形成する。
図８には、図３で示した偏心伝動輪システム（１０００）の従動車輪は、真円従動車輪（１１３）によって構成され、受動車輪は偏心受動車輪（４１３）によって構成され、第一ペダル軸（１０３）または第二ペダル軸（２０３）が従動車輪軸（１１１）に対する機械的駆動角度指向性（ｂ）は、上死点指向性（ａ）に沿って１５０°の位置に移動するとき、真円従動車輪（１１３）と偏心受動車輪（４１３）の伝動変速比の関係図の六を示す。
図８に示すように、第一ペダル軸（１０３）が従動車輪軸（１１１）に対する駆動角度指向性（ｂ）は、上死点指向性（ａ）に沿って１５０°の位置に移動するとき、真円従動車輪（１１３）は半径ｒ10で伝動ベルト（１００）を駆動し、半径ｒ16に位置する偏心受動車輪（４１３）を引き動かすことにより、ｒ10：ｒ16の伝動変速比を形成する。
第二ペダル軸（２０３）を駆動することにより従動車輪軸（１１１）を駆動し、及び真円従動車輪（１１３）と伝動ベルト（１００）を経て、偏心受動車輪（４１３）と受動車輪軸（２１１）を引き動かす状況は、上述した第一ペダル軸（１０３）が従動車輪軸（１１１）を駆動し、及び真円従動車輪（１１３）と伝動ベルト（１００）を経て、偏心受動車輪（４１３）と受動車輪軸（２１１）を引き動かす状況と同じである。
（第２実施形態）
図９には、偏心伝動輪システム（１０００）の従動車輪が真円輪であり、受動車輪が２峰性の楕円受動車輪である実施形態の構造模式図を示す。
図９に示す偏心伝動輪システム（１０００）の主な構成は下記の通りである。
本実施形態の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムの２峰性の楕円受動車輪（２１３）は、真円従動車輪（１１３）と同様にスプロケットまたはタイミングベルト（歯状ベルト）によって構成される。伝動ベルト（１００）は真円従動車輪（１１３）と２峰性の楕円受動車輪（２１３）と補助輪（３１２）の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルト（歯状ベルト）または歯状ベルトによって構成される。真円従動車輪（１１３）と２峰性の楕円受動車輪（２１３）と補助輪（３１２）との間で伝動する。
伝動ベルト（１００）は、真円従動車輪（１１３）や２峰性の楕円受動車輪（２１３）や補助輪（３１２）の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルト（歯状ベルト）または歯形チェーンによって構成される。真円従動車輪（１１３）と２峰性の楕円受動車輪（２１３）と補助輪（３１２）との間で伝動する。
真円従動車輪（１１３）は、従動車輪軸（１１１）に結合し、従動車輪軸（１１１）の両側を別々に第一クランク（１０１）及び第二クランク（２０１）と結合し、第一クランク（１０１）に第一ペダル（１０２）を設置するための第一ペダル軸（１０３）を設け、第二クランク（２０１）に第二ペダル（２０２）を設置するための第二ペダル軸（２０３）を設け、真円従動車輪（１１３）は滑動不能なスプロケットまたはタイミングベルト（歯状ベルト）によって構成される。
２峰性の楕円受動車輪（２１３）は、真円従動車輪（１１３）の周長と同様に２峰性の楕円スプロケットまたはタイミングベルト（歯状ベルト）によって構成され、受動車輪軸（２１１）に設置され、上述した真円従動車輪（１１３）と２峰性の楕円受動車輪（２１３）の伝動ベルト（１００）に合わせて、真円従動車輪（１１３）に駆動され、及び補助輪（３１２）を通して、駆動する伝動ベルトの周期的に締め付け・緩み変化に対して締付予圧を与える。
２峰性の楕円受動車輪（２１３）の２峰と受動車輪軸（２１１）との間の機械角度の位置は、真円従動車輪（１１３）と第一ペダル軸（１０３）と第二ペダル軸（２０３）と従動車輪軸（１１１）間の機械角度位置との間の機械角度差は、特定関係がある。
伝動ベルト（１００）と一個以上の真円従動車輪（１１３）と一個以上の２峰性の楕円受動車輪（２１３）の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、１階調以上異なる速比である偏心伝動輪システム（１０００）を構成する。
補助輪押さえ棒（３０１）は、一端が補助輪押さえ棒の旋回軸（３０３）を通して本体（８００）と旋回結合し、別端に補助輪軸（３１１）を設置することにより、補助輪（３１２）を設置し、また補助輪押さえ棒（３０１）と本体（８００）との間に補助輪の予圧バネ（３０２）を設けることにより、補助輪（３１２）に対して外へ広がるまたは内へ押す予圧圧力を形成する。
補助輪（３１２）は、真円従動車輪（１１３）や２峰性の楕円受動車輪（２１３）と同様にスプロケット、タイミングベルト（歯状ベルト）によって構成され、補助輪軸（３１１）を回転させ、また伝動ベルト（１００）に駆動される。真円従動車輪（１１３）と２峰性の楕円受動車輪（２１３）が駆動するチェーン、タイミングベルト（歯状ベルト）または歯形チェーンからなる伝動ベルト（１００）に引き動かされ、かつ補助輪の予圧バネ（３０２）に対して補助輪押さえ棒（３０１）の予圧圧力を通して、補助輪軸（３１１）と補助輪（３１２）を強制的に動かせ、更に伝動ベルト（１００）を締め付ける。
上述した真円従動車輪（１１３）、２峰性の楕円受動車輪（２１３）および補助輪（３１２）を配置することによって構成される伝動輪システムを通して、直立して自転車をこぐとき、右足と左足は単振動に従い、１８０°異なる正弦波軌跡が現れる。右足は第一ペダル軸（１０３）に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸（２０３）に従って上下移動の軌跡でこぐ。また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の橢円伝動輪システム中の従動車輪と受動車輪の速比は、第一ペダル軸（１０３）及び第二ペダル軸（２０３）と従動車輪軸（１１１）との間の機械角の位置が伝動ベルト（１００）を経て、２峰性の楕円受動車輪（２１３）と受動車輪軸（２１１）に設定される機械角度位置の関係に従う。また各回転において、真円従動車輪（１１３）が２峰性の楕円受動車輪（２１３）に対して周期的に速比を２回大きくまたは小さくする。例えば上述した真円従動車輪（１１３）と第一ペダル軸（１０３）、及び第二ペダル軸（２０３）の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸（１０３）または第二ペダル軸（２０３）が上死点を通過後、継続してこぐ方向に沿って１８０°の範囲でこぐことを選択して設定するとき、真円従動車輪（１１３）が２峰性の楕円受動車輪（２１３）に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示す。その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム（１０００）の輪形によって決まり、図２にその周期変速比の関係の一つを示す。
（第３実施形態）
図１０には、偏心伝動輪システム（１０００）の従動車輪が２峰性の楕円従動車輪であり、受動車輪が２峰性の楕円受動車輪である実施形態の構造模式図を示す。
図１０に示す偏心伝動輪システム（１０００）の主な構成は下記の通りである。
本実施形態の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムの２峰性の楕円受動車輪（２１３）は、２峰性の楕円従動車輪（１１２）と同様に橢円のスプロケットまたはタイミングベルト（歯状ベルト）によって構成される。伝動ベルト（１００）は、２峰性の楕円従動車輪（１１２）と２峰性の楕円受動車輪（２１３）と補助輪（３１２）の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルト（歯状ベルト）または歯状ベルトによって構成される。２峰性の楕円従動車輪（１１２）と２峰性の楕円受動車輪（２１３）と補助輪（３１２）との間で伝動する。
伝動ベルト（１００）は、２峰性の楕円従動車輪（１１２）や２峰性の楕円受動車輪（２１３）や補助輪（３１２）の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルト（歯状ベルト）または歯形チェーンによって構成される。２峰性の楕円従動車輪（１１２）と２峰性の楕円受動車輪（２１３）と補助輪（３１２）との間で伝動する。
２峰性の楕円従動車輪（１１２）は、従動車輪軸（１１１）に結合し、従動車輪軸（１１１）の両側を別々に第一クランク（１０１）及び第二クランク（２０１）と結合し、第一クランク（１０１）に第一ペダル軸（１０３）を設置するための第一ペダル（１０２）を設け、第二クランク（２０１）に第二ペダル（２０２）を設置するための第二ペダル軸（２０３）を設け、２峰性の楕円従動車輪（１１２）は滑動不能なスプロケットまたはタイミングベルト（歯状ベルト）によって構成される。その２峰性の楕円形の２峰と従動車輪軸（１１１）間の機械角度位置と第一ペダル軸（１０３）、及び第二ペダル軸（２０３）と従動車輪軸（１１１）間の機械角の位置との間の機械角度差は、特定関係である。
２峰性の楕円受動車輪（２１３）は、２峰性の楕円従動車輪（１１２）と形状が同じであり且つサイズが同じである２峰性の楕円スプロケットまたはタイミングベルト（歯状ベルト）によって構成され、受動車輪軸（２１１）に設置され、２峰性の楕円従動車輪（１１２）と９０°の機械角度差を成し、伝動ベルト（１００）を通して伝動連結することにより、２峰性の楕円従動車輪（１１２）に駆動され、及び補助輪（３１２）を通して、駆動する伝動ベルト（１００）の締め付け・緩み変化に対して締付予圧を与える。
伝動ベルト（１００）と一個以上の２峰性の楕円従動車輪（１１２）と一個以上の２峰性の楕円受動車輪（２１３）の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、１階調以上異なる変速比である偏心伝動輪システム（１０００）を構成する。
補助輪押さえ棒（３０１）は、一端は補助輪押さえ棒の旋回軸（３０３）を通して本体（８００）と旋回結合し、別端別端に補助輪軸（３１１）を設置することにより、補助輪（３１２）を設置し、また補助輪押さえ棒（３０１）と本体（８００）との間に補助輪の予圧バネ（３０２）を設けることにより、補助輪（３１２）に対して外へ広がるまたは内へ押す予圧圧力を形成する。
補助輪（３１２）は、２峰性の楕円従動車輪（１１２）や２峰性の楕円受動車輪（２１３）と同様にスプロケット、タイミングベルト（歯状ベルト）によって構成され、補助輪軸（３１１）を回転させ、また伝動ベルト（１００）に駆動される。かつ２峰性の楕円従動車輪（１１２）と２峰性の楕円受動車輪（２１３）が駆動するチェーン、タイミングベルト（歯状ベルト）または歯形チェーンからなる伝動ベルト（１００）に引き動かされ、かつ補助輪の予圧バネ（３０２）に対して補助輪押さえ棒（３０１）の予圧圧力を通して、補助輪軸（３１１）と補助輪（３１２）を強制的に動かせ、更に伝動ベルト（１００）を締め付ける。
上述した２峰性の楕円従動車輪（１１２）、２峰性の楕円受動車輪（２１３）および補助輪（３１２）によって構成された伝動輪システムを通して、直立して自転車をこぐとき、右足と左足は単振動に従い、１８０°異なる正弦波軌跡が現れる。右足は第一ペダル軸（１０３）に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸（２０３）に従って上下移動の軌跡でこぐ。また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の橢円伝動輪システム中の従動車輪と受動車輪の変速比は、２峰性の楕円従動車輪（１１２）と従動車輪軸（１１１）間の機械の角位置と第一ペダル軸（１０３）及び第二ペダル軸（２０３）と従動車輪軸（１１１）間の機械角の位置が、伝動ベルト（１００）を経て、２峰性の楕円受動車輪（２１３）と受動車輪軸（２１１）に設定される機械角度位置の関係に従う。また各回転において、２峰性の楕円従動車輪（１１２）が２峰性の楕円受動車輪（２１３）に対して周期的に速比を２回大きくまたは小さくする。例えば上述した２峰性の楕円従動車輪（１１２）と第一ペダル軸（１０３）、及び第二ペダル軸（２０３）の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸（１０３）または第二ペダル軸（２０３）が上死点を通過後、継続してこぐ方向に沿って９０°の範囲でこぐことを選択して設定するとき、２峰性の楕円従動車輪（１１２）が２峰性の楕円受動車輪（２１３）に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示す。その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム（１０００）の輪形によって決まり、図２にその周期変速比の関係の一つを示す。
（第４実施形態）
図１１には、偏心伝動輪システム（１０００）の従動車輪が２峰性の楕円従動車輪であり、受動車輪が偏心伝動輪である実施形態の構造模式図を示す。
図１１に示す偏心伝動輪システム（１０００）の主な構成は下記の通りである。
伝動ベルト（１００）は、２峰性の楕円従動車輪（１１２）や偏心受動車輪（４１３）や補助輪（３１２）の輪形構造と相対的に滑動不能なベルト状構造であり、チェーン、タイミングベルト（歯状ベルト）または歯形チェーンによって構成される。２峰性の楕円従動車輪（１１２）と偏心受動車輪（４１３）と補助輪（３１２）との間で伝動する。
２峰性の楕円従動車輪（１１２）は、従動車輪軸（１１１）に結合し、従動車輪軸（１１１）の両側を別々に第一クランク（１０１）及び第二クランク（２０１）と結合し、第一クランク（１０１）に第一ペダル軸（１０３）を設置するための第一ペダル（１０２）を設け、第二クランク（２０１）に第二ペダル（２０２）を設置するための第二ペダル軸（２０３）を設け、２峰性の楕円従動車輪（１１２）は滑動不能なスプロケットまたはタイミングベルト（歯状ベルト）によって構成される。その２峰性の楕円形の２峰と従動車輪軸（１１１）間の機械角度位置と第一ペダル軸（１０３）、及び第二ペダル軸（２０３）と従動車輪軸（１１１）間の機械角の位置との間の機械角度差は、特定関係である。
偏心受動車輪（４１３）は、２峰性の楕円従動車輪（１１２）と同様にスプロケット、タイミングベルト（歯状ベルト）またはギアによって構成され、受動車輪軸（２１１）に設置され、そのピッチ円直径は２峰性の楕円従動車輪（１１２）の１／２であり、上述した２峰性の楕円従動車輪（１１２）と偏心受動車輪（４１３）と補助輪（３１２）の伝動ベルト（１００）に合わせて、２峰性の楕円従動車輪（１１２）に駆動され、及び補助輪（３１２）を通して、駆動する伝動ベルト（１００）の周期的に締め付け・緩み変化に対して締付予圧を与え、偏心受動車輪（４１３）の偏心突出頂部指向性（ｃ）の機械角度は、伝動ベルト（１００）を経て、第一ペダル軸（１０３）と第二ペダル軸（２０３）と従動車輪軸（１１１）によって構成され指向性（ｂ）間の機械角度位置との間の機械角度差は、特定関係がある。
伝動ベルト（１００）と一個以上の２峰性の楕円従動車輪（１１２）と一個以上の偏心受動車輪（４１３）の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、１階調以上異なる速比である偏心伝動輪システム（１０００）を構成する。
補助輪押さえ棒（３０１）は、一端が補助輪押さえ棒の旋回軸（３０３）を通して本体（８００）と旋回結合し、別端に補助輪軸（３１１）を設置することにより、補助輪（３１２）を設置し、また補助輪押さえ棒（３０１）と本体（８００）との間に補助輪の予圧バネ（３０２）を設けることにより、補助輪（３１２）に対して外へ広がるまたは内へ押す予圧圧力を形成する。
補助輪（３１２）は、２峰性の楕円従動車輪（１１２）や偏心受動車輪（４１３）と同様にスプロケット、タイミングベルト（歯状ベルト）、またはギアによって構成され、補助輪軸（３１１）を回転させ、また伝動ベルト（１００）に駆動される。２峰性の楕円従動車輪（１１２）と偏心受動車輪（４１３）が駆動するチェーン、タイミングベルト（歯状ベルト）または歯形チェーンからなる伝動ベルト（１００）に引き動かされ、かつ補助輪の予圧バネ（３０２）に対して補助輪押さえ棒（３０１）の予圧圧力を通して、補助輪軸（３１１）と補助輪（３１２）を強制的に動かせ、更に伝動ベルト（１００）を締め付ける。
上述した２峰性の楕円従動車輪（１１２）、偏心受動車輪（４１３）および補助輪（３１２）を配置することによって構成される伝動輪システムを通して、直立して自転車をこぐとき、右足と左足は単振動に従い、１８０°異なる正弦波軌跡が現れる。右足は第一ペダル軸（１０３）に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸（２０３）に従って上下移動の軌跡でこぐ。また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の偏心伝動輪システム（１０００）の従動車輪と受動車輪の変速比は、偏心受動車輪（４１３）の偏心突出頂部指向性（ｃ）の機械角度に従う。伝動ベルト（１００）を経て、従動車輪軸（１１１）に設置される第一ペダル軸（１０３）と第二ペダル軸（２０３）の指向性（ｂ）との間の機械角の位置は、設定される機械角度差の関係に従う。また各回転において、２峰性の楕円従動車輪（１１２）が偏心受動車輪（４１３）に対して周期的に変速比を２回大きくまたは小さくする。例えば上述した２峰性の楕円従動車輪（１１２）と第一ペダル軸（１０３）、及び第二ペダル軸（２０３）の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸（１０３）または第二ペダル軸（２０３）が従動車輪軸（１１１）の機械角度指向性（ｂ）に対して、上死点指向性（ａ）を通過後、継続してこぐ方向に沿って１８０°の範囲でこぐことを選択して設定するとき、２峰性の楕円従動車輪（１１２）は偏心受動車輪（４１３）に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示す。その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム（１０００）の輪形によって決まられ、図２にその周期変速比の関係の一つを示す。
（第５実施形態）
図１２に本発明の偏心伝動輪システム（１０００）の従動車輪は２峰性の楕円従動ギア、受動車輪も２峰性の楕円受動ギアである実施形態の構造模式図を示す。
図１２に示す偏心伝動輪システム（１０００）の主な構成は下記の通りである。
２峰性の楕円従動ギア（１１４）は、従動車輪軸（１１１）に結合し、従動車輪軸（１１１）の両側を別々に第一クランク（１０１）及び第二クランク（２０１）と結合し、第一クランク（１０１）に第一ペダル（１０２）を設置するための第一ペダル軸（１０３）を設け、第二クランク（２０１）に第二ペダル（２０２）を設置するための第二ペダル軸（２０３）を設け、２峰性の楕円従動ギア（１１４）はギアによって構成され、その２峰性の楕円形の２峰と従動車輪軸（１１１）間の機械角の位置と第一ペダル軸（１０３）及び第二ペダル軸（２０３）と従動車輪軸（１１１）間の機械角の位置との間の機械角度差は、特定関係がある。
２峰性の楕円受動ギア（２１４）は、２峰性の楕円従動ギア（１１４）と形状が同じであり且つサイズが同じである２峰性の楕円形ギアによって構成され、上述した２峰性の楕円従動ギア（１１４）に９０°の機械角度差で係合し、２峰性の楕円従動ギア（１１４）に駆動される。
伝動ベルト（１００）と一個以上の２峰性の楕円従動ギア（１１４）と一個以上の２峰性の楕円受動ギア（２１４）の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、１階調以上異なる速比である偏心伝動輪システム（１０００）を構成する。
上述した２峰性の楕円従動ギア（１１４）および２峰性の楕円受動ギア（２１４）が９０°の機械角度差で係合することによって構成された伝動輪システムを通して、直立して自転車をこぐとき、右足と左足は単振動に従い、１８０°異なる正弦波軌跡が現れる。右足は第一ペダル軸（１０３）に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸（２０３）に従って上下移動の軌跡でこぐ。また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の橢円伝動輪システム中の従動車輪と受動車輪の変速比は、２峰性の楕円従動ギア（１１４）と従動車輪軸（１１１）間の機械の角位置と第一ペダル軸（１０３）及び第二ペダル軸（２０３）と従動車輪軸（１１１）間の機械角の位置は、設定される機械角度位置の関係に従う。また各回転において、２峰性の楕円従動ギア（１１４）が２峰性の楕円受動ギア（２１４）に対して周期的に速比を２回大きくまたは小さくする。例えば上述した２峰性の楕円従動ギア（１１４）と第一ペダル軸（１０３）、及び第二ペダル軸（２０３）の機械角度差の関係は、こぐ方向に沿ってこぐとき、第一ペダル軸（１０３）または第二ペダル軸（２０３）が上死点を通過後、継続してこぐ方向に沿って１８０°の範囲でこぐことを選択して設定するとき、２峰性の楕円従動ギア（１１４）が２峰性の楕円受動ギア（２１４）に対して、最大増速比または最小減速比の伝動変速比を示す。その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム（１０００）の輪形によって決まり、図２にその周期変速比の関係の一つを示す。
前述した各実施形態の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）と負荷輪群（６００）との間の伝動方式は下記（一）〜（五）のいずれか一つを含む。
（一）偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）により、直接負荷輪群（６００）を駆動する。
（二）偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）により、中間伝動装置（５０００）を経て、負荷輪群（６００）を駆動する。
（三）偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）により、有段または無段の内装変速装置（２０００）を経て、負荷輪群（６００）を駆動する。
（四）偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）により、中間伝動装置（５０００）及び有段または無段の内装変速装置（２０００）を経て、負荷輪群（６００）を駆動する。
（五）偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）により、有段または無段の外装変速装置（３０００）を経て、負荷輪群（６００）を駆動する。
図１３は、図３〜図１２に示す偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）が直接負荷輪群（６００）を駆動することを示す模式図である。
図１３に示す偏心伝動輪システム（１０００）の主な構成は下記の通りである。
偏心伝動輪システム（１０００）では、従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、２峰性の楕円輪または真円輪によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルトの結合、スプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備える。
受動車輪軸（２１１）は、偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、軸カバー（６０１）を駆動する。
軸カバー（６０１）は、空心回転軸構造であり、芯軸（６０２）が挿入され、かつ受動車輪軸（２１１）に駆動されることにより、負荷輪群（６００）を駆動する。
負荷輪群（６００）は、回転輪群の構造であり、軸カバー（６０１）を経て芯軸（６０２）で回転し、かつ受動車輪軸（２１１）に駆動される。
図１４は、図３〜図１２に示す偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）が中間伝動装置（５０００）を経て負荷輪群（６００）を駆動することを示す模式図である。
図１４に示す偏心伝動輪システム（１０００）の主な構成は下記の通りである。
偏心伝動輪システム（１０００）では、従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、２峰性の楕円輪または真円輪によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルトの結合、またはスプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備える。
受動車輪軸（２１１）は、偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、中間伝動装置（５０００）の入力端の原動輪を駆動する。
中間伝動装置（５０００）は、伝動ベルトとベルトドライブ群、伝動チェーンとスプロケット群、ギア群、または伝動レバーと傘形ギア群によって構成され、その入力端は受動車輪軸（２１１）に駆動され、その出力端軸カバー（６０１）を駆動する。
軸カバー（６０１）は、空心回転軸構造であり、芯軸（６０２）が挿入され、かつ中間伝動装置（５０００）にある受動車輪の出力端に駆動される。
負荷輪群（６００）は、回転輪群構造であり、軸カバー（６０１）を経て芯軸（６０２）に回転し、かつ軸カバー（６０１）を通して、中間伝動装置（５０００）の受動車輪の出力端に駆動される。
図１５は、図３〜図１２に示す偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）が有段または無段の内装変速装置（２０００）を経て負荷輪群（６００）を駆動することを示す模式図である。
図１５に示す偏心伝動輪システム（１０００）の主な構成は下記の通りである。
偏心伝動輪システム（１０００）では、従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、２峰性の楕円輪または真円輪から構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルト、またはスプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備える。
受動車輪軸（２１１）は、偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、内装変速装置（２０００）の入力端を駆動する。
内装変速装置（２０００）は、ギアまたは摩擦輪及び変速切替機構によって構成され、外部より操作する二段以上の有段変速または無段変速の変速装置であり、その入力端は受動車輪軸（２１１）に駆動され、その出力端は負荷輪群（６００）を駆動する。
負荷輪群（６００）は、回転輪群構造であり、内装変速装置（２０００）の出力端に駆動される。
図１６は、図３〜図１２に示す偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）が中間伝動装置（５０００）及び有段または無段の内装変速装置（２０００）を経て負荷輪群（６００）を駆動することを示す模式図である。
図１６に示す偏心伝動輪システム（１０００）の主な構成は下記の通りである。
偏心伝動輪システム（１０００）では、従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、２峰性の楕円輪または真円輪から構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルト、またはスプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備える。
受動車輪軸（２１１）は、偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、中間伝動装置（５０００）の入力端の原動輪を駆動する。
中間伝動装置（５０００）は、伝動ベルトとベルトドライブ群、伝動チェーンとスプロケット群、ギア群、または伝動レバーと傘形ギア群によって構成され、その入力端は受動車輪軸（２１１）に駆動され、その出力端は内装変速装置（２０００）の入力端を駆動する。
内装変速装置（２０００）は、ギアまたは摩擦輪及び変速切替機構によって構成され、外部より操作する二段または二段以上の有段変速または無段変速の内装変速装置であり、その入力端は中間伝動装置（５０００）の出力端に駆動され、その出力端は負荷輪群（６００）を駆動する。
負荷輪群（６００）は、回転輪群構造であり、内装変速装置（２０００）の出力端に駆動される。
図１７は、図３〜図１２に示す偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）が有段または無段の外装変速装置（３０００）を経て負荷輪群（６００）を駆動することを示す模式図である。
図１７に示す偏心伝動輪システム（１０００）の主な構成は下記の通りである。
偏心伝動輪システム（１０００）では、従動車輪および受動車輪は、真円偏心輪、非真円偏心輪、２峰性の楕円輪または真円輪によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルトの結合、スプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備える。
受動車輪軸（２１１）は、偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、外装変速装置（３０００）の入力端の原動輪を駆動する。
外装変速装置（３０００）は、チェーンとスプロケット群、ベルトとベルトドライブ群、ギア群と変速切替機構、またはクラッチによって構成され、外部より操作する二段または二段以上の有段変速または無段変速の内装変速装置であり、その入力端は受動車輪軸（２１１）に駆動され、その出力端は軸カバー（６０１）を経て負荷輪群（６００）を駆動する。
軸カバー（６０１）は、空心回転軸構造であり、芯軸（６０２）が挿入され、かつ外装変速装置（３０００）の受動車輪の出力端に駆動される。
負荷輪群（６００）は、回転輪群の構造であり、軸カバー（６０１）を経て芯軸（６０２）で回転し、かつ軸カバー（６０１）の外装変速装置（３０００）のにある受動車輪の出力端に駆動される。
上述した実施形態の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システムは、一セット以上の異なる変速比の偏心伝動輪システム（１０００）を並列に接続することにより構成され、または従動車輪と受動車輪を繰り返して切り替えることにより、多段変速比を得る。
１００：伝動ベルト
１０１：第一クランク
１０２：第一ペダル
１０３：第一ペダル軸
１１１：従動車輪軸（駆動車輪軸）
１１２：２峰性の楕円従動車輪（２峰性の楕円駆動車輪）
１１３：真円従動車輪（真円駆動車輪）
１１４：２峰性の楕円従動ギア
２０１：第二クランク
２０２：第二ペダル
２０３：第二ペダル軸
２１１：受動車輪軸
２１３：２峰性の楕円受動車輪
２１４：２峰性の楕円受動ギア
３０１：補助輪押さえ棒
３０２：補助輪の予圧バネ
３０３：補助輪押さえ棒の旋回軸
３１１：補助輪軸
３１２：補助輪
４１３：偏心受動車輪
６００：負荷輪群
６０１：軸カバー
６０２：芯軸
８００：本体
１０００：偏心伝動輪システム
２０００：内装変速装置
３０００：外装変速装置
５０００：中間伝動装置
ａ：ｂの上死点指向性
ｂ：第一ペダル軸（１０３）および第二ペダル軸（２０３）の従動車輪軸（１１１）に対する機械的駆動角度指向性
ｃ：偏心受動車輪（４１３）の偏心突出頂部指向性

Claims (8)

  1. 両足でこぐと回転運動する駆動輪システムであって、受動車輪は偏心伝動輪によって構成され、同期伝動ベルトとの結合によって偏心伝動輪システムを構成することにより、運転者が両足でこぐとき、ペダルのペダル軸にクランクを介して結合する駆動車輪の駆動車輪軸に対して異なるこぐ角度で力が入ると、駆動車輪が両足でこぐ角度に従って受動車輪の伝動変速比を変動させ、
    駆動車輪および受動車輪を備え、
    駆動車輪は２峰性の楕円駆動車輪であり、受動車輪は偏心伝動輪であり、偏心伝動輪システム（１０００）の主な構成は下記の通りであって、
    伝動部材（１００）は、２峰性の楕円駆動車輪（１１２）や偏心受動車輪（４１３）や補助輪（３１２）の輪形構造と相対的に滑動不能な構造であり、チェーン、タイミングベルトまたは歯形チェーンによって構成され、２峰性の楕円駆動車輪（１１２）と偏心受動車輪（４１３）と補助輪（３１２）との間で伝動し、
    ２峰性の楕円駆動車輪（１１２）は、駆動車輪軸（１１１）に結合し、駆動車輪軸（１１１）の両側は別々に第一クランク（１０１）及び第二クランク（２０１）と結合し、第一クランク（１０１）に第一ペダル（１０２）を設置するための第一ペダル軸（１０３）を設け、第二クランク（２０１）に第二ペダル（２０２）を設置するための第二ペダル軸（２０３）を設け、２峰性の楕円駆動車輪（１１２）は滑動不能なスプロケットまたはタイミングベルトによって構成され、
    その２峰性の楕円形の２峰を通る直線と駆動車輪軸（１１１）間の機械角度と、第一ペダル軸（１０３）及び第二ペダル軸（２０３）を通る直線と駆動車輪軸（１１１）間の機械角度との機械角度の差は一定関係であって、
    偏心受動車輪（４１３）は、２峰性の楕円駆動車輪（１１２）と同様にスプロケット、タイミングベルトまたはギアによって構成され、受動車輪軸（２１１）に設置され、そのピッチ円直径は２峰性の楕円駆動車輪（１１２）の１／２であり、上述した２峰性の楕円駆動車輪（１１２）と偏心受動車輪（４１３）と補助輪（３１２）の伝動ベルト（１００）に合わせて、２峰性の楕円駆動車輪（１１２）に駆動され、及び補助輪（３１２）を通して、駆動する伝動ベルト（１００）の周期的に締め付けおよび緩み変化に対して締付予圧を与え、偏心受動車輪（４１３）の受動車輪軸（２１１）から、偏心受動車輪の偏心突出頂部へ向かう偏心突出頂部方向（ｃ）に沿った直線と受動車輪軸（２１１）間の機械角度と、第一ペダル軸（１０３）から駆動車輪軸（１１１）へ向かうペダル軸方向（ｂ）に沿った直線と駆動車輪軸（１１１）間の機械角度との機械角度差は一定関係があって、
    伝動部材（１００）と一個以上の２峰性の楕円駆動車輪（１１２）と一個以上の偏心受動車輪（４１３）の伝動カップリングを通して、及び変速切替装置の操作を通して、１階調以上異なる速比である偏心伝動輪システム（１０００）を構成し、
    補助輪押さえ棒（３０１）は、一端が補助輪押さえ棒の旋回軸（３０３）を通して本体（８００）と旋回結合し、別端に補助輪軸（３１１）を設置することにより、補助輪（３１２）を設置し、また補助輪押さえ棒（３０１）と本体（８００）との間に補助輪の予圧バネ（３０２）を設けることにより、補助輪（３１２）に対して外へ広がるまたは内へ押す予圧圧力を形成し、
    補助輪（３１２）は、２峰性の楕円駆動車輪（１１２）や偏心受動車輪（４１３）と同様にスプロケット、タイミングベルトまたはギアによって構成され、補助輪軸（３１１）を回転させ、また伝動部材（１００）に駆動され、２峰性の楕円駆動車輪（１１２）と偏心受動車輪（４１３）が駆動するチェーン、タイミングベルトまたは歯形チェーンからなる伝動部材（１００）に引き動かされ、かつ補助輪の予圧バネ（３０２）の予圧圧力を通して、補助輪押さえ棒（３０１）は、補助輪軸（３１１）と補助輪（３１２）を強制的に動かし、更に伝動部材（１００）を締め付け、
    上述した２峰性の楕円駆動車輪（１１２）、偏心受動車輪（４１３）および補助輪（３１２）を配置することによって構成される伝動輪システムを通して、直立してペダルをこぐとき、右足と左足は単振動に従い、１８０°異なる正弦波軌跡が現れ、右足は第一ペダル軸（１０３）に従って上下移動の軌跡でこぎ、左足は第二ペダル軸（２０３）に従って上下移動の軌跡でこぎ、また左右の足で交互にこぐとき、足踏み駆動式の偏心伝動輪システム（１０００）の駆動車輪と受動車輪の変速比は、受動車輪軸（２１１）から、偏心受動車輪の偏心突出頂部へ向かう偏心突出頂部方向（ｃ）に沿った直線と受動車輪軸（２１１）間の機械角度と、第一ペダル軸（１０３）から駆動車輪軸（１１１）へ向かうペダル軸方向（ｂ）に沿った直線と、駆動車輪軸（１１１）間の機械角度との機械角度差に従い、また各回転において、２峰性の楕円駆動車輪（１１２）が偏心受動車輪（４１３）に対して周期的に速比を２回大きくまたは小さくし、ペダル軸方向（ｂ）は、上死点方向（ａ）を通過後、１８０°の範囲でこぐとき、２峰性の楕円駆動車輪（１１２）は偏心受動車輪（４１３）に対して、最大増速比または最大減速比の伝動変速比を示し、その周期的な変速比の関係は、偏心伝動輪システム（１０００）の輪形によって決まることを特徴とする周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
  2. 受動車輪軸（２１１）と負荷輪群（６００）との間の伝動方式は下記を含み、
    偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）により、直接負荷輪群（６００）を駆動する伝動方式、または
    偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）により、中間伝動装置（５０００）を経て、負荷輪群（６００）を駆動する伝動方式、または
    偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）により、有段または無段の内装変速装置（２０００）を経て、負荷輪群（６００）を駆動する伝動方式、または
    偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）により、中間伝動装置（５０００）及び有段または無段の内装変速装置（２０００）を経て、負荷輪群（６００）を駆動する伝動方式、または
    偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）により、有段または無段の外装変速装置（３０００）を経て、負荷輪群（６００）を駆動する伝動方式であることを特徴とする請求項１に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
  3. 偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）は、直接負荷輪群（６００）を駆動し、
    偏心伝動輪システム（１０００）では、駆動車輪は、２峰性の楕円輪（１１２）によって構成され、受動車輪は、偏心受動車輪（４１３）によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルトの結合、スプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備え、
    受動車輪軸（２１１）は、偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、軸カバー（６０１）を駆動し、
    軸カバー（６０１）は、空心回転軸構造であり、芯軸（６０２）が挿入され、かつ受動車輪軸（２１１）に駆動されることにより、負荷輪群（６００）を駆動し、
    負荷輪群（６００）は、回転輪群の構造であり、軸カバー（６０１）を経て芯軸（６０２）で回転し、かつ受動車輪軸（２１１）に駆動されることを特徴とする請求項１に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
  4. 偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）は、中間伝動装置（５０００）を経て、負荷輪群（６００）を駆動し、
    偏心伝動輪システム（１０００）では、駆動車輪は、２峰性の楕円輪（１１２）によって構成され、受動車輪は、偏心受動車輪（４１３）によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルトの結合、またはスプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備え、
    受動車輪軸（２１１）は、偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、中間伝動装置（５０００）の入力端の原動輪を駆動し、
    中間伝動装置（５０００）は、伝動ベルトとベルトドライブ群、伝動チェーンとスプロケット群、ギア群、または伝動レバーと傘形ギア群によって構成され、その入力端は受動車輪軸（２１１）に駆動され、その出力端も駆動し、
    軸カバー（６０１）は、空心回転軸構造であり、芯軸（６０２）が挿入され、かつ中間伝動装置（５０００）の出力端に駆動され、
    負荷輪群（６００）は、回転輪群構造であり、軸カバー（６０１）を経て芯軸（６０２）で回転し、かつ軸カバー（６０１）を通して、中間伝動装置（５０００）の受動車輪の出力端に駆動されることを特徴とする請求項１に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
  5. 偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）は、有段または無段の変速機構を内蔵する内装変速装置（２０００）を経て負荷輪群（６００）を駆動し、
    偏心伝動輪システム（１０００）では、駆動車輪は、２峰性の楕円輪（１１２）によって構成され、受動車輪は、偏心受動車輪（４１３）によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルト、またはスプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備え、
    受動車輪軸（２１１）は、偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、内装変速装置（２０００）の入力端を駆動し、
    内装変速装置（２０００）は、ギアまたは摩擦輪及び変速切替機構によって構成され、外部より操作する二段以上の有段変速機構または無段変速機構を内蔵する変速装置であり、その入力端は受動車輪軸（２１１）に駆動され、その出力端は負荷輪群（６００）を駆動し、
    負荷輪群（６００）は、回転輪群構造であり、内装変速装置（２０００）の出力端に駆動されることを特徴とする請求項１に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
  6. 偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）は、中間伝動装置（５０００）及び有段または無段の変速機構を内蔵する内装変速装置（２０００）を経て、負荷輪群（６００）を駆動し、
    偏心伝動輪システム（１０００）では、駆動車輪は、２峰性の楕円輪（１１２）から構成され、受動車輪は、偏心受動車輪（４１３）によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルト、またはスプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備えることを含み、
    受動車輪軸（２１１）は、偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、中間伝動装置（５０００）の入力端の原動輪を駆動し、
    中間伝動装置（５０００）は、伝動ベルトとベルトドライブ群、伝動チェーンとスプロケット群、ギア群、または伝動レバーと傘形ギア群によって構成され、その入力端は受動車輪軸（２１１）に駆動され、その出力端は内装変速装置（２０００）の入力端を駆動し、
    内装変速装置（２０００）は、ギアまたは摩擦輪及び変速切替機構によって構成され、外部より操作する二段以上の有段変速機構または無段変速機構を内蔵する変速装置であり、その入力端は中間伝動装置（５０００）の出力端に駆動され、その出力端は負荷輪群（６００）を駆動し、
    負荷輪群（６００）は、回転輪群構造であり、内装変速装置（２０００）の出力端に駆動されることを特徴とする請求項１に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
  7. 偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪軸（２１１）は、有段または無段の変速機構を有する外装変速装置（３０００）を経て、負荷輪群（６００）を駆動し、
    偏心伝動輪システム（１０００）では、駆動車輪は、２峰性の楕円輪（１１２）によって構成され、受動車輪は、偏心受動車輪（４１３）によって構成され、同期ベルトドライブと伝動ベルトの結合、スプロケットと伝動チェーンの結合、または直接ギア群によって構成され、周期的可変速比機能を備えることを含み、
    受動車輪軸（２１１）は、偏心伝動輪システム（１０００）の受動車輪の出力端にある空心または実心の回転輪軸に結合し、外装変速装置（３０００）の入力端の原動輪を駆動し、
    外装変速装置（３０００）は、チェーンとスプロケット群、ベルトとベルトドライブ群、ギア群と変速切替機構、またはクラッチによって構成され、外部より操作する二段以上の有段変速機構または無段変速機構を有する変速装置であり、その入力端は受動車輪軸（２１１）に駆動され、その出力端は軸カバー（６０１）を経て負荷輪群（６００）を駆動し、
    軸カバー（６０１）は、空心回転軸構造であり、芯軸（６０２）が挿入され、かつ外装変速装置（３０００）の出力端に駆動され、
    負荷輪群（６００）は、回転輪群の構造であり、軸カバー（６０１）を経て芯軸（６０２）で回転し、かつ軸カバー（６０１）の外装変速装置（３０００）にある受動車輪の出力端に駆動されることを特徴とする請求項１に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
  8. 一セット以上の異なる変速比の偏心伝動輪システム（１０００）を並列に接続することにより構成され、または駆動車輪と受動車輪を繰り返して切り替えることにより、多段変速比を得ることを特徴とする請求項１に記載の周期的可変速比をもつ足踏み駆動式の偏心伝動輪システム。
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