JP2001519288A - 直線駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 車両または機械を直線的に駆動するための装置。この装置は、フレーム（１０２）と、少なくとも１つの駆動輪（１０４）と、フレーム（１０２）に対して回転可能に取り付けられた少なくとも１つの回転可能な駆動装置（１０６）とを含む。さらに、システムは、フレーム（１０２）に対して往復直線運動を行い、少なくとも第１の回転方向に駆動装置（１０６）を回転させるために回転可能な駆動装置（１０６）を回って通り、かつそれと係合するように取り付けられた柔軟で細長い動力伝達装置（１１０）を含む。この装置はまた、第１および第２の方向で動力伝達装置（１１０）を係合するように、第１および第２のペダル（１０５Ａ、１０５Ｂ）を有する。第１および第２のペダル（１０５Ａ、１０５Ｂ）は、フレーム（１０２）に対してペダル（１０５Ａ、１０５Ｂ）が弓形ではなく直線の往復運動をすることのみを許す形でフレーム（１０２）に取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の背景） （発明の属する技術分野） 本発明は、人力駆動機械に動力を供給する装置の分野に関する。より詳細には
、本発明は、自転車に適した直線駆動機構に関する。

【０００２】 （関連技術の説明） 従来の自転車は、主にクランク・ペダルの円運動によって駆動されている。し
かしながら、自転車を推進させるためには、クランクの360度回転のわずかな部 分しか使用されていない；残りは回転運動であり、無駄となる。回転クランク・
ペダルは、乗り手によって発生されたほぼ直線の駆動力を均一に効果的に駆動ト
ルクへと変換することが出来ない。したがって、乗り手は、余分なエネルギーを
浪費して、より早く疲労する。円形クランク・ペダルのペダル・ストロークは調
節することができないし、従来の自転車を駆動するためには、クランク・ペダル
を完全に１回転させることが絶対的に必要であるので、乗り手の脚とストローク
・パターンが、クランクのペダル円運動ストロークに必ず合うとは限らない。

【０００３】 上下に弓形に運動するレバーによって推進されるレバー推進型自転車が提案さ
れてきたが、駆動輪にレバーの運動エネルギーを伝達するために使用される機構
は、満足すべきものではなかった。これらの解決策の大部分は、真に直線的な駆
動機構を提供しないため、ストロークの100％効率を達成できない。さらに、こ れらの解決策は、乗り手個人が、後方および前方へのストロークで自転車に動力
を供給することができる機構を提供できていない。

【０００４】 したがって、自転車の乗り手および自転車の製造業者は、真の直線駆動機能、
およびペダルの上方および後方へのストロークで自転車を駆動できる機能を提供
する直線駆動システムを必要としている。

【０００５】 （発明の概要） 本発明は、人力駆動による車両または機械であって、該車両は、通常、乗り手
を支持するフレームと、フレームに回転可能に取り付けられた駆動輪と、駆動輪
を駆動するための回転可能な駆動装置と、フレームに取り付けられ、ほぼ直線の
経路を往復運動で動く左右のペダルと、ペダルの直線運動を駆動輪を推進するた
めの回転運動に変換する動力伝達装置とを備えている。

【０００６】 本発明の１つのバージョンは、フレームと、少なくとも１つの駆動輪と、駆動
輪を回転するために駆動輪と係合する、フレームに対して回転可能に取り付けら
れたプーリまたはスプロケットを備える少なくとも１つの回転可能な駆動装置と
、ベルト、チェーン、またはケーブルを備える柔軟で細長い動力伝達装置であっ
て、フレームに対して往復直線運動を行い、少なくとも第１の回転方向に駆動装
置を回転させるために、回転可能な駆動装置を回って通り、かつそれと係合する
ように取り付けられた、第１の部分および第２の部分を有する動力伝達装置と、
動力伝達装置の第１の部分と固定的に係合する第１のペダルと、動力伝達装置の
第２の部分と固定的に係合する第２のペダルとを備え、前記第１および第２のペ
ダルが、前記フレームに対して前記ペダルが弓形ではなく直線の往復運動をする
ことのみを許す形でフレームに取り付けられ、前記第２のペダルが第１のペダル
に接続されて、それにより、第１の直線方向への第１のペダルの運動が、反対の
第２の直線方向へ第２のペダルを生じさせ、第２の直線方向への第１のペダルの
運動が、第１の直線方向への第２のペダルの運動を生じさせ、その結果、前記ペ
ダルの直線運動によって、前記動力伝達装置が、前記回転可能な駆動装置と前記
駆動輪とを回転させる、乗り手によって動力を供給される車両または機械を含む
。

【０００７】 本発明の他のバージョンは、直線トラックと、前記トラックに沿って直線往復
運動をするように取り付けられた一対のペダルと、一方のペダルが一方向に直線
運動すると、他方のペダルが反対の方向に動く、かつその逆であるようにする、
前記ペダル間のリンケージと、ベルト、ケーブル、またはローラ・チェーンを含
む動力伝達装置であって、前記第１のペダルに固定的に接続された第１の部分と
、前記第２のペダルに固定的に接続された第２の部分を有し、往復運動をするよ
うに取り付けられた動力伝達装置と、前記動力伝達装置に連結されたプーリまた
はスプロケットを備え、それにより前記動力伝達装置の動きが前記駆動装置を回
転させる、少なくとも１つの回転可能な駆動装置と、それぞれ１つの前記回転可
能な駆動装置に連結された第１および第２の一方向クラッチと、前記ローラ・ク
ラッチに連結された駆動輪とを備え、それにより、前記動力伝達装置が第１の方
向に動くと、前記第１のローラ・クラッチが所定の方向に前記駆動輪を回転させ
るために係合し、前記動力伝達装置が第２の方向に動くと、前記第２のローラ・
クラッチが前記同じ所定の方向に前記駆動輪を回転させるために係合する人力駆
動の車両用または機械用の駆動システムを含む。

【０００８】 （発明の詳細な説明） 以下の詳細な説明は、本発明のある特定の実施形態を対象とする。しかしなが
ら、本発明は、特許請求の範囲によって規定され、カバーされる多数の異なる形
態で実施することができる。図面を参照しつつ行う以下の記述では、同じ部分は
同じ番号で示されている。

【０００９】 図１には、自転車など車両100において使用される直線駆動伝達装置の第１の 好ましい実施形態が図示されている。図１は、車両100の斜視図である。車両100
は、一般に、フレーム102、後輪104の様な被駆動輪(driven wheel)、左右のペダ
ル105A、105B、および２本の直線トラック107を含むことができる。図面には、 自転車が示されているが、本発明の原理は、１つまたは複数の被駆動輪を有する
車両、および全部で１つ、２つ、３つ、４つまたはそれより多い車輪を有する車
両など、被駆動輪を有する他の車両に、最も広い形態で適用できることは理解さ
れよう。

【００１０】 本発明による一実施形態では、フレーム102は、アルミニウム、鋼、それらの 合金、グラス・ファイバ、カーボン・グラファイト・ファイバなど、自転車の技
術分野でよく知られている適切な強い材料で構成することができる。フレーム10
2の一実施形態は、一般に、フロント・フォーク・アセンブリ120がジャーナルさ
れるフロント・ベアリングまたはフォーク・チューブ１１８を含むことができる
。フロント・フォーク・アセンブリ120は、その上端部に、フォーク・チューブ1
18に回転可能に取り付けられたジャーナルまたは舵取り装置を含む。前輪122は 、前車軸124上でフロント・フォーク・アセンブリ120の下端部に、回転可能に取
り付けられる。２本のハンドルバー126は、フォーク・チューブ118の軸を中心に
フロント・フォーク・アセンブリ120と前輪122とを回転させるように、フロント
・フォーク・アセンブリ120の上端部に取り付けられ、それによって車両100を操
縦する。フレーム102は、後輪車軸および後輪104を取り付けるための車輪取付部
130を後端部に有する、ダウン・チューブ128などの様な少なくとも１つのダウン
・チューブメンバーを含む。従来型の自転車または三輪車フレームを含めた他の
フレーム構成も、本発明の範囲に含まれる。

【００１１】 フレーム102は、乗り心地良く乗り手を支持するためのシート132を含む。シー
ト132は、クッションを詰められ、乗り手に応じて簡単に調節可能であることが 好ましい。シート132は、図示するように、後輪104の前に取り付けることができ
、或いはより一般的に車輪の上方に位置させても良い。直線トラック107は、フ レーム102の前方部109の両側などの所望位置に取り付けられる。フレーム102の 前方部109は、フォーク・チューブ118の前方側から延びている。直線トラック10
7は、直進運動する様に、左右のペダル105A、105Bを案内する。ペダル105A、105
Bと直線トラック107との接続は、以下において、図２および図３に触れつつ、よ
り詳細に記述する。さらに、図１に開示された本発明の実施形態においては、地
平面に対してほぼ水平な位置にある直線トラック107を示す。しかしながら、図 ５に関連してより詳細に論ずるように、他の位置においても使用することもでき
る。

【００１２】 柔軟で細長いリンケージ116は、第１の端部117Aで左ペダルに、第２の端部117
Bで右ペダル105Bに接続される。本発明の一実施形態では、リンケージ116は、第
１のリンケージ・プーリ134と第２のリンケージ・プーリ136を周回する経路をと
る。第１および第２のリンケージ・プーリ134および136は、それぞれフレーム10
2の前方端部の第１および第２の側部に位置している。本発明の一実施形態では 、第１および第２のリンケージ・プーリは、単一のプーリにより代替することが
できる。リンケージ116は、ベルト、チェーン、またはケーブルにより構成する ことができる。さらに、リンケージ116がベルトである場合には、ベルトに歯車 を設けてもよい。ケーブルが好ましい。

【００１３】 動力伝達装置110は、ペダルから駆動輪に動力を伝達するために設けられてい る。動力伝達装置110は、好ましくはベルト、チェーン（ローラ・チェーンなど ）またはケーブルである。ベルトは、典型的には自動車タイミング・チェーンに
使用されるベルト材料などの「V」ベルトおよび歯車付きベルトを含む、動力を 伝達することができる任意の形式のものであってよい。動力伝達装置110は、駆 動部と２つのペダル接続部112、114を含む。ペダル接続部112、114において、動
力伝達装置110が、フレーム102を基準として、往復直線運動をするように取り付
けられている。駆動部と少なくとも２つのペダル接続部112および114とは、単一
のベルトの異なる部分を構成していてもよく、或いはそれぞれがペダル105Aおよ
び105Bに接続された２つまたはそれ以上のベルトであってもよい。本発明の一実
施形態では、２つのペダル接続部112および114のそれぞれは、動力伝達装置110 の第１および第２の端部138、140に近接してそれぞれ位置している。さらに、ペ
ダル接続部112および114のそれぞれは、車両100の第１および第２の側面に位置 している。左ペダル105Aから、動力伝達装置110は、フォーク・チューブ118に近
接して配置されたプーリ142に延びており、次いで、シート132の下に位置するプ
ーリ144に延びている。プーリ144は、車輪取付部130に回転可能に取り付けられ た第１の回転可能な駆動装置106を周回して、動力伝達装置110を案内する。第１
の回転可能な駆動装置106から、動力伝達装置110は、フレーム軸に沿って後輪10
4の直前で中央部に配置されたプーリ145を周回して、延びている。プーリ145は 、動力伝達装置110を後輪104の周りに案内するために使用される。プーリ145か ら、動力伝達装置110は、車両の第２の側部にある第２の回転可能な駆動装置108
して延びている。第１の回転可能な駆動装置108と同様に、第２の回転可能な駆 動装置108も、車輪取付部130に回転可能に取り付けられている。第１および第２
の回転可能な駆動装置106および108は、それぞれ動力伝達装置110の駆動部111に
よって回転可能に係合されている。第２の回転可能な駆動装置106から、動力伝 達装置110は、プーリ144の反対側でかつシート132の下に位置するフレーム側面 に位置するプーリ146を超えて延びている。動力伝達装置110は、次いで、プーリ
142の反対側でフレーム102上に位置するプーリ148を超えて延びている。動力伝 達装置110は、次いで、動力伝達装置110の第２の端部140に近接する右ペダル105
Aに接続する。動力伝達装置110とリンケージ116とは、一体となって閉じたルー プを形成する。動力伝達装置110とリンケージ116とは、独立していても良く、あ
るいは一体となって単一の部材を構成していてもよいことは、いうまでもない。

【００１４】 動力伝達装置110を案内するために使用されるプーリの数および位置を変える ことができるも、いうまでもない。例えば、異なるプーリ構成を使用して、車両
100の選択されたフレーム102に応じて、車両100の異なる部分を通過するように 動力伝達装置110を経路設定することもできる。図４、５、６、８および１１に 示すような本発明の代替的な実施形態として、例示的に、非限定な代替プーリ構
成が記述されている。

【００１５】 第１の回転可能な駆動装置106および第２の回転可能な駆動装置108は、それぞ
れ、フレーム102に対して回転可能に取り付けられたプーリまたはスプロケット を含むことができる。第１および第２の回転可能な駆動装置106、108は、それぞ
れ後輪104と係合している。本発明の一実施形態では、第１の回転可能な駆動装 置106および第２の回転可能な駆動装置108は、それぞれ、個々の回転可能な駆動
装置を後輪104に回転可能に連結させる一方向クラッチ(one way clutch)を含む 。

【００１６】 第１の回転可能な駆動装置106は、動力伝達装置110が第１の方向に動くときに
係合するように構成され、第２の回転可能な駆動装置108は、動力伝達装置110が
第１の方向と反対の第２の方向に動くときに係合するように構成されている。動
力伝達装置110は、第１および第２の回転可能な駆動装置106、108を駆動する様 に、ペダル105Aおよび105Bと接続しているので、左ペダル105Aの後方への動きが
、第２の回転可能な駆動装置108を活動状態または係合状態とし、その間、リン ケージ116が右ペダル105Bを前方に移動させる。同様に、右ペダル105Bの後方へ の動きは、第１の回転可能な駆動装置106を回転または活動化し、その間、リン ケージ116が左ペダル105Aを前方に動かす。第１の回転可能な駆動装置と第２の 回転可能な駆動装置それぞれの活動方向を切り替えることができるので、右ペダ
ル105Bの後方への移動は、第２の回転可能な駆動装置108を係合させ、左ペダル1
05Aの後方への移動は、第１の回転可能な駆動装置106を係合させることが、理解
されよう。

【００１７】 第１の回転可能な駆動装置106と第２の回転可能な駆動装置108は、必要に応じ
て、ローラ・チェーンまたは歯車付きベルトを係合するスプロケット歯または歯
車の様な、動力伝達装置110と係合するための歯を有していてもよい。

【００１８】 ここで、図２および図３を参照すると、左右のペダル105A、105Bを直線トラッ
ク107と接続する手段が図示されている。図２は、図１に示される右ペダル105B の背面図である。図３は、図１に示されるペダル・アセンブリの上面図である。
右ペダル105Bとフレーム102との接続が、図２に関連して詳細に述べられている が、左ペダル105Aとフレーム102に関しても、同様の接続を採用することができ る。

【００１９】 図示されたペダルおよびトラック機構は、単なる例示にすぎず、多数の機械的
な等価物および変形例が当業者には明らかであろう。図示された実施形態におい
て、右ペダル105Bは、複数のローラ202A、202B、および202Cによって、直線トラ
ック107の１つに取り付けることができる。各直線トラック107は、複数のローラ
202A、202B、および202Cを支持するために、２つのガイド・レール214、216（図
２）を備えることができる。本発明の他の実施形態では、各直線トラック107が ４つのローラを備えている。しかしながら、より少ないまたはより多いローラを
使用して、ペダル105A、105Bをのそれぞれを直線トラック107と係合させてもよ いことは理解されたい。右ペダル105Bは、２つの支柱204および206に取り付けら
れている。２つの支柱204、206は、ペダル支持部材208に回転可能に接続されて おり、フレーム102から離れたペダル支持部材208の表面から垂直に延びている。
ペダル支持部材208は、ローラ・ボルト210A、210B、および210Cを受け入れるた めに、少なくとも１つの開口（図示せず）を有する。ローラ・ボルト210A、210B
、および210Cは、それぞれ、複数のローラ202A、202B、および202Cの１つにペダ
ル支持部材208を接続する。

【００２０】 リンケージ116の第２の端部117Bは、ペダル支持部材208に接続することができ
る。上述したように、リンケージ116は、２つのペダル105A、105Bの一方が第１ の方向に動いた場合に、他方のペダルを反対方向に移動させる。また、ペダル支
持部材208の後部には、動力伝達装置110も接続されている（図３）。一実施形態
では、ペダル105A、105Bは、トウ・クリップを使用することが出来、あるいは乗
り手の標準的なサイクリング・シューズをペダル105A、105Bに嵌め込んだ標準的
なクリップなし機構（図示せず）を使用してもよい。図２および図３は、さらに
、リンケージ・プーリ134、136が、それぞれ、プーリ・ボルト222およびプーリ ・ナット224により、フレーム102に回転可能に取り付けられている状態を図示す
る。

【００２１】 ここで図４を参照すると、本発明の一つの代替的実施形態が開示されている。
説明を簡略とするために、図１と図４に示される本発明の実施形態間の相違のみ
を述べる。車両100は、乗り手（図示せず）の胸を支持するための胸受け台402を
含む。胸受け台402は、乗り手の胸を支持するような形状としておくことができ る。さらに、図示するように、胸受け台402は、フレーム102に固定された位置に
あってもよく、あるいはフレーム102の残りの部分に、取付けアセンブリ（図示 せず）によって摺動可能に取り付けられていてもよい。図１に示される実施形態
と同様に、車両100は、地平面に対して約45度の角度を付けて配置された直線ト ラック107を有する。

【００２２】 動力伝達装置110の各端部138、140は、ペダル105A、105Bの１つに接続されて いる。ペダル105Aから、動力伝達装置110はプーリ142にまで延びている。プーリ
142は、後輪支持部材404の下端部に取り付けられた第１の回転可能な駆動装置30
2に向けて、動力伝達装置110を下方向に案内する。第１の回転可能な駆動装置30
2から、動力伝達装置110は上方に延びて、後輪支持部材404の後ろ側に取り付け られたプーリ306を周回する。動力伝達装置110は、次いで、後輪支持部材404の 下端部に取り付けられた第２の回転可能な駆動装置308に向かって下方へ延びる 。第２の回転可能な駆動装置308から、動力伝達装置110は、プーリ148を周回し て延び、最終的に右ペダル105Bに接続する。

【００２３】 本発明の一実施形態では、第１の回転可能な駆動装置302と第２の回転可能な 駆動装置308が、それぞれ、一方向クラッチを含む。一方向クラッチは、ローラ ・クラッチ、爪と爪車、フリーホイール、または一方の回転方向で係合し、他方
では係合しない他の公知の駆動機構を使用することによって、構成することがで
きる。

【００２４】 第１の方向への動力伝達装置110の動き（図４）は、後輪104を前方向に駆動さ
せるように、第１の回転可能な駆動装置302を係合させる。第２の方向への動力 伝達装置110の動きは、後輪104を前方向に駆動させるように、第２の回転可能な
駆動装置308を係合させる。さらに、ペダル105A、105Bの一方の一方向への動き が、他方のペダルを反対方向に移動させるように各ペダルは連係される。

【００２５】 ここで、図５を参照すると、本発明の直線トラック107を使用するスクータが 図示されている。直線トラック107は、地平面に対してほぼ垂直な位置でフレー ム102に取り付けられている。説明を簡略化するために、図５と図１の相違のみ を説明する。図５の車両100は、乗り手が立った姿勢で、車両100を推進するので
、シートを含まない。図１に開示された本発明の実施形態と同様に、動力伝達装
置110の各端部138、140は、ペダル105A、105Bの１つに接続されている。

【００２６】 さらに図５を参照すると、ペダル105Aから、動力伝達装置110がプーリ142に向
けて延びている。プーリ142は、後輪支持部材404の下端部に取り付けられた第１
の回転可能な駆動装置302に向けて、動力伝達装置110を下方に案内する。第１の
回転可能な駆動装置302から、動力伝達装置110は上方に延びて、後輪支持部材40
4の前側に取り付けられたプーリ306を周回する。動力伝達装置110は、次いで、 後輪支持部材404の下端部に取り付けられている第２の回転可能な駆動装置308に
向かって下方に延びる。第２の回転可能な駆動装置308から、動力伝達装置110は
、プーリ148を周回して延びて、最終的に右ペダル105Bに接続される。

【００２７】 本発明の一実施形態では、ハンドルバー126は、左右のペダル105A、105B上に 立っている乗り手に快適な高さに調節できるように、構成することができる。本
発明の他の実施形態では、地平面に対して0度から90度の間の角度で、直線トラ ック107を取り付けることができる。

【００２８】 図６は、前輪駆動を採用する本発明の代替的な実施形態を示す。図１に図示さ
れる実施形態と同様に、車両100は、フレーム102上にほぼ水平に取り付けられた
直線トラック107を有する。説明を簡略とするために、図１に示された実施形態 との相違のみを述べる。

【００２９】 図１に開示された本発明の実施形態と同様に、動力伝達装置110の各端部138、
140は、ペダル105A、105Bの１つに接続されている。ペダル105Aから、動力伝達 装置110は、プーリ142に向けて延びている。プーリ142は、フロント・フォーク ・アセンブリ120の下端部に取り付けられた第１の回転可能な駆動装置302に向け
て、動力伝達装置110を下方向に案内する。第１の回転可能な駆動装置302から、
動力伝達装置110は上方に延びて、フォーク・チューブ118の前側に取り付けられ
たプーリ306を周回する。動力伝達装置110は、次いで、フロント・フォーク・ア
センブリ120の下端部に取り付けられている第２の回転可能な駆動装置308に向か
って下方に延びる。第２の回転可能な駆動装置308から、動力伝達装置110は、プ
ーリ148を周回して延びて、最終的に右ペダル105Bに接続する。

【００３０】 本発明の一実施形態では、第１の回転可能な駆動装置302と第２の回転可能な 駆動装置308は、それぞれ一方向クラッチを含む。一方向クラッチは、ローラ・ クラッチ、爪と爪車、フリーホイール、または一方の回転方向で係合し、他方で
は係合しない他の従来の駆動機構を使用することにより、形成することができる
。

【００３１】 図１に示される実施形態に関する動作と同様に、第１の方向への動力伝達装置
110の動きは、前輪122を前方向に駆動させるように第１の回転可能な駆動装置30
2を係合させる。第２の方向への動力伝達装置110の動きは、前輪122を前方向に 駆動させるように、第２の回転可能な駆動装置308を係合させる。さらに、各ペ ダル105A、105Bは、ペダル105A、105Bの一方の一方向への動きによって他方のペ
ダルが反対方向に動かされるように連係される。

【００３２】 図７は、図６に示されたばね式プーリ306の正面図である。ばね式プーリ306は
、一般に、プーリ702と、細長い開口を有するプーリ・ベース704と、ばね706と を含む。ばね706は、上端部で、ねじなどの取付具708によってフォーク・チュー
ブ118に接続される。フォーク・チューブ118への接続部の反対側では、ばね706 は、プーリ・ベース704に取り付けられる。プーリ702は、プーリ・ベース704上 に中央に位置するスロット705を介して、プーリ・ベース704に摺動可能に係合さ
れているので、プーリ702が垂直方向に動くことが可能になる。ばね式プーリ306
は、フロント・フォーク・アセンブリ120が左または右に回転された時に、動力 伝達装置110に緩み(slack)を生じさせる。プーリ・ベース704は、第２の取付具7
10によってフォーク・チューブに固定されている。

【００３３】 次に図８を参照すると、回転可能な駆動装置800を使用して、動力伝達装置110
が動くときに車輪を前方への運動で駆動させる、本発明の他の代替的実施形態が
開示されている。図１に図示される実施形態と同様に、車両100は、ほぼ水平な 位置でフレーム102に取り付けられた直線トラック107を有する。（上述したよう
に、水平以外の位置も、実施可能である。）説明を簡略に行うために、図１に示
される本発明の実施形態との相違のみを記述する。

【００３４】 プーリ142から延びる動力伝達装置110は、シート132の後部に近接して水平に 配設されたプーリ802を周回して延びている。プーリ802から、動力伝達装置110 は、車輪取付部130に回転可能に取り付けられた回転可能な駆動装置800を周回し
て、さらに延びている。動力伝達装置110は、次いで、シート132の下側に近接し
てフレーム102に取り付けられたプーリ804を廻って、延びている。プーリ804か ら、動力伝達装置110は、引き続きプーリ148まで延びている。

【００３５】 直線トラック106に対する左右のペダル105A、105Bの動作は、図１に関連して 記載された本発明の実施形態と同様である。第１および第２の方向それぞれへの
動力伝達装置110の動きは、回転可能な駆動装置800が後輪104を前方向に駆動さ せるようにする。

【００３６】 回転可能な駆動装置800は、複数のローラ・クラッチ、公知のフリーホイール 、または爪と爪車のシステムを使用するなど、様々な係合機構を使用して形成で
きることが理解されよう。図９および１０は、２つの一方向ローラ・クラッチを
含む、回転可能な駆動装置を形成するその様な実施形態の１つをさらに詳細に示
す。

【００３７】 図９および１０を参照すると、回転可能な駆動装置800の詳細が、図示されて いる。図９は、回転可能な駆動装置800の切欠背面図を示し、図１０は、回転可 能な駆動装置800の切欠側面図を示す。

【００３８】 回転可能な駆動装置800は、動力伝達装置110によって係合されるプーリ902を 含む。回転可能な駆動装置800は、動力伝達装置110が第１の方向908および第２ の方向910に動いたときに、車輪104（図８）を駆動する２つの駆動機構を含む。
第１の方向908は、通常車両100の後方部に向いており、第２の方向910は、通常 車両100の前方部に向いていることに留意されたい。

【００３９】 プーリ902の外側部は、第１の一方向ローラ・クラッチ912に連結されている。
プーリ902が第２の方向910に回転すると、第１の一方向ローラ・クラッチ912は 、係合を解除されて、車輪104（図８）に動力を供給しない。しかしながら、プ ーリ902が第１の方向908に回転すると、プーリ902は、第１の一方向ローラ・ク ラッチ912を係合または活動化させる。活動化されると、第１の一方向ローラ・ クラッチ912は、第１の一方向ローラ・クラッチ912の、プーリ902と反対側にあ る内側表面に近接して位置された、内周縁上に複数の歯を有するリング歯車914 と係合する。リング歯車914は、３つの大きな遊星歯車916A、916B、916Cと連結 されている。大きな遊星歯車916A、916B、916Cは、それぞれプーリ902の反対側 にあるリング歯車914の内側表面に、互いに等距離を置いて配置されている。

【００４０】 大きな遊星歯車916A、916B、916Cは、それぞれ３つの小さな遊星歯車918A、91
8B、918Cの１つに固定的に同軸に取り付けられている。大きな遊星歯車916Aと小
さな遊星歯車918Aは、遊星歯車軸920Aにそれぞれ回転可能に係合されている。同
様に、大きな遊星歯車916Bと小さな遊星歯車918Bが、遊星歯車軸920Bに回転可能
に係合されている。さらに、大きな遊星歯車916Cと小さな遊星歯車918Cが、遊星
歯車軸920Cに回転可能に係合されている。３つの大きな遊星歯車916A、916B、91
6Cと３つの小さな遊星歯車918A、918B、918Cしか開示されていないが、回転可能
な駆動装置800は、それ以上の数あるいはそれ以下の数の大小の遊星歯車を含む ように構成されていてもよい。

【００４１】 遊星歯車軸920A、920B、および920Cは、それぞれ支持ディスク922の表面から ９０度の角度で延びている。支持ディスク922は、軸926またはフレーム102に固 定されており、回転しない。

【００４２】 ３つの小さな遊星歯車918A、918B、918Cは、太陽歯車928と係合する。太陽歯 車928は、車輪104（図８）を駆動する回転部材929に固定的に取り付けられてい る。太陽歯車928と反対側の回転部材929の内側表面上には、複数のボール・ベア
リング930が使用されていて、回転部材929の動きを容易にする。

【００４３】 車輪104に近接する回転可能な駆動装置800の側部には、第２の一方向ローラ・
クラッチ940が、プーリ902の内側表面に連結されている。第２の一方向ローラ・
クラッチ940は、プーリ902が第２の方向910に動かされると、プーリ902の動きに
よって係合されるように形成されている。第２の一方向ローラ・クラッチ940は 、環状接続部材942の外縁に係合されている。接続部材942の、第２の一方向ロー
ラ・クラッチ940の接続と反対側の内側表面には、接続部材942が、回転部材929 に固定的に取り付けられている。

【００４４】 図１０を参照するとより明確となる様に、動力伝達装置110が第１の方向908に
移動している時には、動力伝達装置110は、ほぼ同じ方向にプーリ902を駆動させ
ることにより、プーリ902の反時計回り運動を生じさせる。反時計回り運動での プーリの動きは、第１のローラ・クラッチ912を係合して、同様に反時計回りの 方向に動かす。さらに、第１の一方向ローラ・クラッチ912の反時計回り方向へ の動きは、大きな遊星歯車916A、916B、916Cと小さな遊星歯車918A、918B、およ
び918Cを係合させて、反時計回り方向に回転させる。小さな遊星歯車918A、918B
、および918Cのそれぞれの回転は、太陽歯車928を係合して、時計回り方向に回 転させる。最終的には、太陽歯車928が回転部材929に係合して、車輪104（図８ ）を前方運動へと駆動させる。

【００４５】 さらに図１０を参照すると、動力伝達装置110が第２の方向910に動いていると
き、第２の一方向ローラ・クラッチ940が係合されて、時計回り方向に回転する 。第２の一方向ローラ・クラッチ940は、接続部材942と係合して、同様に時計回
り方向に回転させる。時計回り方向への接続部材942の回転は、さらに回転部材9
29を時計回り方向に駆動させる。この様にして、第１および第２の方向908、910
に動力伝達装置110が動くと、車輪104（図８）が前方運動へと駆動される。

【００４６】 図１１は、前輪駆動を使用する本発明の他の実施形態を示す。動力伝達装置11
0は、第１の端部138から、フォーク・チューブ118に近接する車両100の第１の側
に接続されたプーリ1100へと延びる。プーリ1100から、動力伝達装置110は、フ ロント・フォーク・アセンブリ120の背面側に位置するプーリ1102へと延びる。 プーリ1102は、フロント・フォーク・アセンブリ120の下端部に取り付けられた 回転可能な駆動装置1104に動力伝達装置110を案内する。回転可能な駆動装置110
4は、図９および１０に関連して記述した回転可能な駆動装置と同様に構成して も良く、あるいは異なる駆動機構を採用することもできる。回転可能な駆動装置
1104から、動力伝達装置110は、フォーク・チューブ118に近接してフレーム102 の前方部109に配置されたプーリ1106に向けて延びる。動力伝達装置110は、プー
リ1106から延びて、右ペダル105Bに接続する。

【００４７】 回転可能な駆動装置1104は、動力伝達装置110が第１および第２の方向に動く と、前輪122と係合して、前方向に進めさせる。図８の回転可能な駆動装置800と
同様に、回転部材1104は、図９および１０に関連して記述したような一方向ロー
ラ・クラッチを２つ使用することにより、形成することができる。プーリ1102と
1106は、それぞれ図７に示す様なばね式プーリとして構成することもできる。

【００４８】 上述の説明から明らかな様に、本発明の直線駆動システムは、伝統的な駆動解
決策に一般的に関連するいくつかの問題を解決する。まず、本発明の直線駆動シ
ステムは、乗り手に対し、車両の前方および後方へのストロークによって車両に
動力を供給することができる能力を提供する。さらに、乗り手のストロークは、
ほぼ100％の効率である。これは、30〜50％の効率しか達成されない多くの回転 駆動システムと対比されるべきことである。さらに、本発明の直線駆動機構を使
用して、長さ調節可能なストロークを実現することができる。例えば、乗り手は
、丘を登るときには、ストロークを短くして、速くすることを望み、下り坂を走
るときはストロークを長くすることを望むかも知れない。本発明の全ての実施形
態において、乗り手が発生させることができる大きな力が、より急速な加速を伴
うより速い車両を生み出す。直線駆動システムは、回転駆動よりも多くの大きな
脚の筋肉を利用して、膝屈曲筋と臀筋を活動化し、さらに速度および加速度を増
す。最後に、直線駆動動作は、回転動力システムよりも快適であり、疲労が少な
い。

【００４９】 以上の詳細な説明では、様々な実施形態に適用して、本発明の新規な特徴を示
し、説明し、指摘してきたが、当業者であれば、本発明の精神から逸脱すること
なく、図示された装置またはプロセスの形状および詳細の様々な省略、代用、お
よび変更を行うことができることは、理解されよう。本発明の範囲は、前述の説
明によってではなく、特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲と等価
な趣旨および範囲に入る全ての変更が、この範囲内に包含される。

【００５０】

【図面の簡単な説明】

【図１】後輪駆動を提供するために、直線トラックを使用する駆動機構を採用す
る車両の斜視図である。

【図２】図１に示す直線トラックの線１-１に沿う切欠背面図である。

【図３】図１に示す車両の直線トラックの上面図である。

【図４】車両が、胸受け台に胸をおいた乗り手によって駆動される本発明の代替
的な実施形態の斜視図である。

【図５】２本の直線トラックが、地平面に対して90度の角度で車両に取り付けら
れている、本発明の代替的な実施形態の斜視図である。

【図６】車両が前輪駆動を提供するように構成された、本発明の代替的な実施形
態の斜視図である。

【図７】図６に示す本発明の実施形態において使用されるばね式プーリの正面図
である。

【図８】後輪駆動を提供するために、１つの回転可能な駆動装置を使用する本発
明の代替的な実施形態の斜視図である。

【図９】図８に示す回転可能な駆動装置の切欠断面図である。

【図１０】図８に示す回転可能な駆動装置の側面図である。

【図１１】前輪駆動を提供するために、１つの回転可能な駆動装置を使用する本
発明の代替的な実施形態の斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ６０／０７０，０４４ (32)優先日 平成９年12月30日(1997．12．30) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ０９／１０９，３６２ (32)優先日 平成10年７月２日(1998．7．2) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (37)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】使用者によって動力を供給される機械であって、 フレームと、 少なくとも１つの駆動輪と、 駆動輪を回転させるために駆動輪と係合する、フレームに対して回転可能に取
   り付けられたプーリまたはスプロケットを備える少なくとも１つの回転可能な駆
   動装置と、 ベルト、チェーン、またはケーブルを備える柔軟で細長い動力伝達装置であっ
   て、フレームに対して往復直線運動を行い、少なくとも第１の回転方向に駆動装
   置を回転させるために、回転可能な駆動装置を回って通り、かつそれと係合する
   ように取り付けられた、第１の部分および第２の部分を有する動力伝達装置と、 動力伝達装置の第１の部分と固定的に係合する第１のペダルと、 動力伝達装置の第２の部分と固定的に係合する第２のペダルとを備え、 前記第１および第２のペダルが、前記フレームに対して前記ペダルが弓形では
   なく直線の往復運動をすることのみを許す形でフレームに取り付けられ、 前記第２のペダルが第１のペダルに接続されて、それにより、第１の直線方向
   への第１のペダルの運動が、反対の第２の直線方向へ第２のペダルを生じさせ、
   第２の直線方向への第１のペダルの運動が、第１の直線方向への第２のペダルの
   運動を生じさせ、その結果、前記ペダルの直線運動によって、前記動力伝達装置
   が、前記回転可能な駆動装置と前記駆動輪とを回転させる機械。
2. 【請求項２】さらに、１つまたは複数の前記回転可能な駆動装置を前記駆動輪に
   回転可能に連結する第１および第２の一方向クラッチを備え、前記第１のクラッ
   チは、前記動力伝達装置が第１の方向に動くときに係合するように適合され、前
   記第２のクラッチは、前記動力伝達装置が第２の方向に動くときに係合するよう
   に適合された、請求項１に記載の機械。
3. 【請求項３】前記クラッチが、ともに駆動輪の同じ側に配置されている、請求項
   ２に記載の機械。
4. 【請求項４】さらに、少なくとも１つの前記回転可能な駆動装置を前記第２のク
   ラッチを介して前記駆動輪に連結する歯車装置を備え、前記歯車装置が、前記回
   転可能な駆動装置の回転方向と反対の方向に前記駆動輪を回転するように、前記
   回転可能な駆動装置の回転方向を反転させる、請求項３に記載の機械。
5. 【請求項５】前記動力伝達装置がベルトである、請求項４に記載の機械。
6. 【請求項６】前記ベルトに歯が付けられている、請求項５に記載の機械。
7. 【請求項７】前記クラッチがローラ・クラッチである、請求項４に記載の機械。
8. 【請求項８】前記歯車装置が、前記回転可能な駆動装置によって駆動される少な
   くとも１つの遊星歯車を備え、各前記遊星歯車が、前記第２のクラッチに連結さ
   れた太陽歯車を駆動する、請求項７に記載の機械。
9. 【請求項９】各前記遊星歯車が、前記フレームに対して固定された位置に位置付
   けされた、請求項８に記載の機械。
10. 【請求項１０】前記第１および第２のクラッチが、駆動輪の反対側に配置された
    、請求項２に記載の機械。
11. 【請求項１１】前記動力伝達装置が、前記第１のペダルから、前記駆動輪の第１
    の側にある第１の前記回転可能な駆動装置に向けて延びており、前記駆動輪を回
    って、前記駆動輪の第２の側にある第２の回転可能な駆動装置に向けて延びてお
    り、その後、前記第２のペダルまで延びる、請求項１０に記載の機械。
12. 【請求項１２】前記動力伝達装置がベルトである、請求項１１に記載の機械。
13. 【請求項１３】前記ベルトに歯が付けられている、請求項１２に記載の機械。
14. 【請求項１４】動力伝達装置がローラ・チェーンである、請求項１に記載の機械
    。
15. 【請求項１５】動力伝達装置が歯車付き・ベルトである、請求項１に記載の機械
    。
16. 【請求項１６】第１および第２のペダルがそれぞれ、地平面に対してほぼ水平な
    往復運動経路で動く、請求項１に記載の機械。
17. 【請求項１７】さらに、フレームに付けられた、背もたれを有するシートを備え
    る、請求項１に記載の機械。
18. 【請求項１８】シートが、第１および第２のペダルの直線運動によって形成され
    る平面とほぼ同じ平面に配設されている、請求項１７に記載の機械。
19. 【請求項１９】第１および第２のペダルがそれぞれ、地平面に対して30度と90度
    の間の角度が付いた往復運動経路で動く、請求項１に記載の機械。
20. 【請求項２０】第１および第２のペダルが、地平面に対してほぼ垂直な往復運動
    経路で動く、請求項１に記載の機械。
21. 【請求項２１】機械がスクータである、請求項２０に記載の機械。
22. 【請求項２２】さらに胸受け台を備え、それにより、ユーザがうつ伏せの姿勢で
    横たわりながら機械を推進することを可能にする、請求項１に記載の機械。
23. 【請求項２３】ベルトの第１および第２の部分が、それぞれフレームの第１およ
    び第２の側に位置付けされている、請求項１に記載の機械。
24. 【請求項２４】機械が自転車である、請求項１に記載の機械。
25. 【請求項２５】前記駆動輪が自転車の前輪である、請求項２４に記載の機械。
26. 【請求項２６】前記駆動輪が自転車の後輪である、請求項２４に記載の機械。
27. 【請求項２７】前記ペダルが、前記第１および第２の直線方向に垂直に延在する
    支柱に取り付けられ、前記支柱を中心に回転可能である、請求項１に記載の機械
    。
28. 【請求項２８】さらに、前記第１のペダルを前記第２のペダルに連係させる柔軟
    な引張材を備え、前記動力伝達装置が前記ペダルから離れる一方向に延びており
    、前記引張材が前記ペダルから離れる第２の方向に延びており、前記引張材と前
    記動力伝達装置が合わさって閉じたループを形成する、請求項１に記載の機械。
29. 【請求項２９】前記引張材がケーブルである、請求項２８に記載の機械。
30. 【請求項３０】前記引張材が、動力伝達装置と同じ材料を備える、請求項２８に
    記載の機械。
31. 【請求項３１】直線トラックと、 前記トラックに沿って直線往復運動をするように取り付けられた一対のペダル
    と、 一方のペダルが一方向に直線運動すると、他方のペダルが反対の方向に動く、
    かつその逆であるようにする、前記ペダル間のリンケージと、 ベルト、ケーブル、またはローラ・チェーンを含む動力伝達装置であって、前
    記第１のペダルに固定的に接続された第１の部分と、前記第２のペダルに固定的
    に接続された第２の部分を有し、往復運動をするように取り付けられた動力伝達
    装置と、 前記動力伝達装置に連結されたプーリまたはスプロケットを備え、それにより
    前記動力伝達装置の動きが前記駆動装置を回転させる、少なくとも１つの回転可
    能な駆動装置と、それぞれ１つの前記回転可能な駆動装置に連結された第１およ
    び第２の一方向クラッチと、 前記一方向クラッチに連結された駆動輪とを備え、それにより、前記動力伝達
    装置が第１の方向に動くと、前記第１の一方向クラッチが所定の方向に前記駆動
    輪を回転させるために係合し、前記動力伝達装置が第２の方向に動くと、前記第
    ２の一方向クラッチが前記同じ所定の方向に前記駆動輪を回転させるために係合
    する人力駆動機械用の駆動システム。
32. 【請求項３２】第１の前記回転可能な駆動装置が、前記第１の一方向クラッチに
    連結され、第２の前記回転可能な駆動装置が、前記第２の一方向クラッチに連結
    された、請求項３１に記載の駆動システム。
33. 【請求項３３】前記第１および第２の回転可能な駆動装置が、前記駆動輪の反対
    側に配置された、請求項３２に記載の駆動システム。
34. 【請求項３４】同じ回転可能な駆動装置が、前記第１および第２の一方向クラッ
    チを駆動する、請求項３１に記載の駆動システム。
35. 【請求項３５】前記回転可能な駆動装置が前記第１の一方向クラッチに直接連結
    され、前記システムがさらに、前記回転可能な駆動装置を前記第２の一方向クラ
    ッチに連結する方向反転歯車装置を備える、請求項３２に記載の駆動システム。
36. 【請求項３６】前記第１および第２の一方向クラッチがそれぞれローラ・クラッ
    チである、請求項３２に記載の駆動システム。
37. 【請求項３７】駆動軸を回転するように適合された駆動システムであって、プー
    リまたはスプロケットを備え、第１および第２の所定の方向に回転するよう構成
    された回転可能な駆動装置と、 前記回転可能な駆動装置にそれぞれ連結された第１および第２の一方向クラッ
    チとを備え、第１の一方向クラッチは、回転可能な駆動装置が第１の所定の方向
    に回転すると、駆動軸に動力を供給するように適合されており、第２の一方向ク
    ラッチは、回転可能な駆動装置が第２の所定の方向に回転すると、駆動軸に動力
    を供給するように適合されている駆動システム。