(57)【要約】【課題】使用者の筋肉及び関節の運用状態により足踏み運動方向を選択し、回転方向が同じで変速比率が異なる出力をすることができる双方向駆動装置を提供する。【解決手段】人間の手および足の両方又はその片方によって人力双方向入力装置１０１を駆動させる。人力双方向入力装置１０１が時計の回転方向又は逆回転方向に駆動されると、人力双方向入力装置１０１の出力端から回転運動エネルギーが出力される。出力された回転運動エネルギーは、直接又は伝動装置を経て双方向異なる速度比率変速器１０２の入力端へ入力される。双方向異なる速度比率変速器１０２は、異なる速度比率の双方向の回転運動エネルギーを出力し、負荷ホイール・セット１０３を駆動する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
双回転方向入力が可能な人力双方向駆動入力装置の出力端から、異なる速度比率双方向変速伝動装置の入力端へ出力し、双方向異なる速度変速器の出力端を経て、異なる速度比率双方向出力し、負荷ホイール・セットを駆動させ、ユーザーが駆動入力方向の自由な選択が可能であり、或いは更に異なる速度比率双方向出力伝動装置により、異なる入力方向のとき、異なる変速比率の異なる回転方向出力するものであり、
人間の手か足の両者又はその一つにより人力双方向入力装置（１０１）を駆動させ、時計の回転方向又は逆回転方向で駆動する時、前記人力双方向入力装置（１０１）の出力端が出力する回転運動エネルギーが直接又は伝動装置（１０４）を経て双方向異なる速度比率変速器（１０２）の入力端へ出力され、異なる速度比率双方向の回転運動エネルギーを出力し、負荷ホイール・セット（１０３）を駆動する双方向駆動装置であって、
前記人力双方向入力装置（１０１）は、人間の肢体、手か足の両者又はその一つにより正回転又は逆回転の双方向回転駆動の入力又は往復駆動が可能な入力構造からなり、踏み板、クランク及び双方向回転の可能な伝動ホイール・セットにより構成され、或いはハンドル、バー及び双方向回転の可能な伝動ホイール・セットにより構成され、或いは人力により双方向回転駆動を産生可能な従来の人力駆動構造装置により構成され、第一駆動回転方向の運動エネルギー及び第二駆動回転方向の入力運動エネルギーは、人間の手か足の両者又はその一つから、前記人力双方向入力装置（１０１）の入力端を駆動するものであり、第一駆動回転方向と第二駆動回転方向とは反対になるものであり、
前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）は、直接又は前記伝動装置（１０４）を経由し、前記人力双方向入力装置（１０１）からの異なる回転方向運動エネルギーを受け、異なる速度比率双方向運動エネルギーを出力するものであり、前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）を構成する内部の伝動ユニットは、ギア・セット、或いは摩擦ホイール・セット、或いはチェーン及びチェーン・ホイール・セット、或いはベルト及びベルト・ホイール・セット、或いは伝動クランク及びホイール・セット、或いは流体伝動装置、或いは電磁力伝動装置であり、或いは一つ又は一つ以上の前記伝動ユニットにより構成し、前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）が異なる回転方向の第一駆動回転方向と第二駆動回転方向との駆動を入力する時、反対方向入力端は異なる入力方向において、相対する双方向出力端に対する方向関係について、同じか或いは異なる場合があり、異なる入力方向の場合、それは相対する出力方向との間の速度比率が異なり、
前記負荷ホイール・セット（１０３）は、前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）の出力端により直接或いは前記伝動装置（１０４）によってホイール型負荷を駆動し、
特に直立式の双方向踏み動かせ自転車、或いは直立式足踏み運動装置に応用され、人体の下肢に双方向足踏み運動を提供することを特徴とする双方向駆動装置。
【請求項２】
人間の手か足の両者又はその一つにより双回転方向駆動をする人力駆動キャリアに応用され、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより正回転又は逆回転をする前記人力双方向入力装置（１０１）があり、前記人力双方向入力装置（１０１）の出力端が出力する双方向回転運動エネルギーが直接又は伝動装置（１０４）により少なくとも一個の前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）へ入力され、異なる速度比率の双回転方向出力をし、その出力する回転運動エネルギーが直接又は伝動装置（１０４）により前記負荷ホイール・セット（１０３）を駆動させ、前記人力双方向入力装置（１０１）は人間の手か足の両者又はその一つにより正回転又は逆回転の駆動をし、そして速度比率における相対転向の出力を選定し、
前記伝動装置（１０４）は、一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種のギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、又は流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断することを特徴とする請求項１に記載の双方向駆動装置。
【請求項３】
更に人力駆動運動装置にも提供可能であり、例えばフィットネスの自転車であり、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより正回転又は逆回転の駆動をする前記人力双方向入力装置（１０１）、及び少なくとも一個の前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）を備え、前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）の入力端が直接又は前記伝動装置（１０４）を経て前記人力双方向入力装置（１０１）が出力する回転運動エネルギーを受け、そして前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は前記伝動装置（１０４）を経て減衰負荷ホイール・セット（１０６）を駆動させ、前記伝動装置（１０４）は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断し、
前記減衰負荷ホイール・セット（１０６）は自身が固定減衰を持ち、運動装置として運転する時に減衰を産生させ、前記減衰負荷ホイール・セット（１０６）自身の減衰は摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、または電磁渦流発電減衰式の減衰構造により構成してもよいことを特徴とする請求項１に記載の双方向駆動装置。
【請求項４】
減衰装置を制御可能な人力駆動運動装置に応用でき、例えばフィットネスの自転車であり、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより駆動をする前記人力双方向入力装置（１０１）、及び少なくとも一個の前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）を備え、その入力端が直接又は前記伝動装置（１０４）を経て前記人力双方向入力装置（１０１）が出力する回転運動エネルギーを受け、そして前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は前記伝動装置（１０４）を経て制御可減衰負荷ホイール・セット（１０７）を駆動させ、前記伝動装置（１０４）は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断し、
前記制御可減衰負荷ホイール・セット（１０７）は自身が制御可減衰機能を持ち、運動装置として運転する時に制御可能な減衰を産生させ、前記制御可減衰負荷ホイール・セット（１０７）が産生する制御可減衰は摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、または電磁渦流発電減衰式の制御可機能を持つ減衰構造により構成され、前記制御可減衰負荷ホイール・セット（１０７）が産生した減衰の大きさをコントロールし、
前記制御可減衰負荷ホイール・セット（１０７）の制御方法は、選択した減衰構造形式により、流体エネルギー又は機械エネルギー又は電力エネルギーの制御方式及び装置により、制御可減衰機能を産生することを特徴とする請求項１に記載の双方向駆動装置。
【請求項５】
人力駆動キャリアに別途にプラス減衰装置（１１２）を設け、前記負荷ホイール・セット（１０３）との間に減衰効果を産生することにより、運動装置機能に転換し使われるものであって、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより駆動をする前記人力双方向入力装置（１０１）、及び少なくとも一個の前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）を備え、その入力端が直接又は前記伝動装置（１０４）を経て前記人力双方向入力装置（１０１）が出力する回転運動エネルギーを受け、そして前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は前記伝動装置（１０４）を経、前記負荷ホイール・セット（１０３）を駆動させ、前記伝動装置（１０４）は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断し、
前記負荷ホイール・セット（１０３）は少なくとも一個の前記負荷ホイール・セット（１０３）が減衰を産生することに提供される前記プラス減衰装置（１１２）を設け、運動装置機能として運転する時に減衰を産生させ、
前記負荷ホイール・セット（１０３）に減衰効果を生じさせプラスした前記プラス減衰装置（１１２）の減衰構造は、摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、または電磁渦流発電減衰式の制御可機能を持つ減衰構造により構成されることを特徴とする請求項１に記載の双方向駆動装置。
【請求項６】
人力駆動キャリアに別途にプラス制御可減衰裝置（１０５）を設けることにより、運動装置機能に転換し使われるものであって、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより駆動をする前記人力双方向入力装置（１０１）、及び少なくとも一個の前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）を備え、その入力端が直接又は前記伝動装置（１０４）を経て前記人力双方向入力装置（１０１）が出力する回転運動エネルギーを受け、そして前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は前記伝動装置（１０４）を経て前記負荷ホイール・セット（１０３）を駆動させ、前記伝動装置（１０４）は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断し、
前記負荷ホイール・セット（１０３）は少なくとも一個の前記負荷ホイール・セット（１０３）が減衰を産生することに提供される前記プラス制御可減衰裝置（１０５）を設け、運動装置機能として運転する時に減衰を制御させ、
前記プラス制御可減衰裝置（１０５）の減衰構造は、摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、または電磁渦流発電減衰式の制御可特性をもつ減衰構造により構成され、前記プラス制御可減衰裝置（１０５）の制御方法は、選択した減衰構造形式により流体又は機械又は電力エネルギーの制御方法及び装置により、運動装置機能として運転する時の減衰の大きさをコントロールすることを特徴とする請求項１に記載の双方向駆動装置。
【請求項７】
人間が前記人力双方向入力装置（１０１）の入力端に対し、正回転又は逆回転の回転運動エネルギーを入力し、前記人力双方向入力装置（１０１）の出力端が出力する回転運動エネルギーが前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）の入力端へおくられ、そして前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）の出力端により固定回転方向の機械エネルギー出力をし、固定回転方向の機械機能装置を駆動させ、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより人力双方向入力装置（１０１）に対し正回転又は逆回転の双方向回転駆動をし、前記人力双方向入力装置（１０１）の出力端により出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置（１０４）を経て前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）の入力端へおくられ、前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、直接又は前記伝動装置（１０４）を経て回転式機械機能装置（１０８）を駆動させ、前記回転式機械機能装置（１０８）は、例えば流体ポンプ、ファン、慣性エネルギー保存ホイール、他の人力で駆動可能な回転式機械機能装置であってもよく、前記伝動装置（１０４）は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断することを特徴とする請求項１に記載の双方向駆動装置。
【請求項８】
人間が前記人力双方向入力装置（１０１）の入力端に対し、正回転又は逆回転の回転運動エネルギーを入力し、前記人力双方向入力装置（１０１）の出力端が出力する回転運動エネルギーが前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）の入力端へおくられ、そして前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、発電機（１０９）を駆動させ、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより前記人力双方向入力装置（１０１）に対し正回転又は逆回転の双方向回転駆動をし、前記人力双方向入力装置（１０１）の出力端により出力する回転運動エネルギーは、直接又は伝動装置（１０４）を経て前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）の入力端へおくられ、前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、直接又は前記伝動装置（１０４）を経て前記回転式発電機（１０９）を駆動させ、前記伝動装置（１０４）は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置或いは単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断し、
前記発電機（１０９）は更にニーズに応じて選択的に発電機関連制御装置（１１０）及び回路スイッチ又は保護装置（１１１）を設けることを特徴とする請求項１に記載の双方向駆動装置。
【請求項９】
駆動発電機（１０９）の応用に使われ、更に前記負荷ホイール・セット（１０３）と前記発電機（１０９）と一体構造にすることが可能であり、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより前期人力双方向入力装置（１０１）に対し正回転又は逆回転の回転駆動をし、前記人力双方向入力装置（１０１）の出力端により出力する回転運動エネルギーは直接又は前記伝動装置（１０４）を経て前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）の入力端へおくられ、前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、前記発電機（１０９）を駆動させ、前記発電機（１０９）が前記負荷ホイール・セット（１０３）と共同構造に組合せられ、或いは前記発電機（１０９）が前記負荷ホイール・セット（１０３）により直接発電機構造の一部を構成し、前記伝動装置（１０４）は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断し、
前記発電機（１０９）は更にニーズに応じて選択的に発電機関連制御装置（１１０）及び回路スイッチ又は保護装置（１１１）を設けることを特徴とする請求項１に記載の双方向駆動装置。
【請求項１０】
人力駆動キャリアにするため、ニーズに応じて前記負荷ホイール・セット（１０３）が直接にまたは伝動装置（２００）により駆動させた発電機（１０９）を配置可能であり、
その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより前記人力双方向入力装置（１０１）に対し正回転又は逆回転の回転駆動をし、前記人力双方向入力装置（１０１）の出力端により出力する回転運動エネルギーは直接又は前記伝動装置（１０４）を経て前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）の入力端へおくられ、前記双方向異なる速度比率変速器（１０２）の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、前記負荷ホイール・セット（１０３）を駆動させ、前記負荷ホイール・セット（１０３）により前記発電機（１０９）を駆動させ、発電機は前記負荷ホイール・セット（１０３）の駆動を受けるために設けられ、伝動装置（１０４）は一種又は一種以上の伝動装置により構成され、伝動装置は、固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、または摩擦式の回転式伝動機能構造、或いは人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御可能な伝動装置、或いは人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、または逆トルクにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断し、
前記発電機（１０９）は更にニーズに応じて選択的に発電機関連制御装置（１１０）及び回路スイッチ又は保護装置（１１１）を設けることを特徴とする請求項１に記載の双方向駆動装置。
【請求項１１】
人力双方向駆動キャリア、人力双方向駆動運動装置、人力双方向駆動の回転式機械機能装置、または人力双方向駆動の発電機として、更に駆動した負荷の性質により、オプションに関連運転機能の表示装置、或いは操作員生理状態の検査装置、表示装置を設けることを特徴とする請求項１に記載の双方向駆動装置。
【請求項１２】
足踏み動かす車両、手で動かす車両、足踏み動かす又は手で動かす物の両者或いはその中の一つで人力により双方向回転駆動可能な人力駆動キャリア、或いは足踏み動かす運動装置、手で動かす運動装置、足で踏み動かす又は手で動かす物の両者或いはその中の一つで駆動する運動装置で人力により双方向回転駆動可能な運動器材、或いは足踏み動かす又は手で動かす物の両者或いはその中の一つで駆動する流体ポンプ、ファン、発電機の装置に応用可能であることを特徴とする請求項１に記載の双方向駆動装置。
【請求項１３】
応用される際に、構成する各関連装置が、それぞれ独立しまた伝動連結し、或いは中の二つまたは二つ以上の関連装置により共同で構成し、
特に直立式の双方向踏み動かせ自転車、或いは直立式足踏み運動装置に応用され、人体の下肢に双方向踏み動かせることに提供することを特徴とする双方向駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は双方向駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、固定方向の足踏み運動は、同じ筋肉と関節とを周期的、固定的に使わなければならない。即ち、足踏み運動をする者の肢体の一部の筋肉及び関節は常に施力及び力を受ける運用状態にあり、他の筋肉及び関節は施力及び力を受ける状態ではない。このため、人体の負荷が不均一になり、疲れやすく、そして長期的な足踏み動作により運動障害に至る虞がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、本発明の主な目的は、双方向駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の双方向駆動装置は、特定の双回転方向入力ができる人力双方向入力装置の出力端から双方向の異なる速度比率変速装置の入力端へ出力し、双方向の異なる速度比率変速装置の出力端を経て、異なる速度比率双方向出力をし、負荷ホイール・セットを駆動させるものである。ユーザーは入力方向駆動を自由に選択でき、異なる変速比率双方向変速装置により、異なる駆動入力方向に対し、異なる変速比率の固定回転方向出力するものである。
本発明の双方向駆動装置では、特定の双方向で足踏み運動し、固定の同方向に負荷ホイール・セットを出力し駆動する。これによると、乗る人が筋肉及び関節の運用状態により足踏み運動方向を選択し、更に異なる駆動方向の入力により、回転方向が同じで変速比率が異なる出力をすることができる。
【０００５】
本発明の双方向駆動装置は、特に、足踏みで動かす車両、手で動かす車両、足踏みで動かす又は手で動かす物の両者或いはその中の一つについて、人力により双方向回転駆動できる人力駆動キャリア、足踏みで動かす運動装置、手で動かす運動装置、足踏みで動かす又は手で動かす物の両者或いはその中の一つで駆動する運動装置など人力により双方向回転駆動できる運動器材、足踏みで動かす又は手で動かす物の両者或いはその中の一つについて駆動する流体ポンプ、ファン、発電機の装置に応用することができる。
【０００６】
本発明は、特に直立式（upright）の双方向踏み動かし自転車（bicycle）、或いは直立式足踏み運動装置（pedaling exercise device）に応用され、人体の下肢に双方向足踏み運動を提供することにより、使用する筋肉群の拡大、使用強度及び密度を変えることができる。これにより、下記の効果を奏する。
１）局所の筋肉及び関節の過度使用による障害を減少させることができる。
２）あまり使われない筋肉群及び関節を使い訓練できる。
上記の利点は、各種の使用する筋肉群の異なる人力双方向駆動に適用できる。特に騎乗直立式自転車又は直立式足踏み運動装置に応用され、双方向足踏み運動駆動のときに、その双方向足踏み運動に使われる人体の筋肉群の差異をより大きくし、上記の利点及び効果をより著しくする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１実施形態による双方向駆動装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態による双方向駆動装置の他の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態による双方向駆動装置のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態による双方向駆動装置のまたさらに他の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態による双方向駆動装置が応用された構造を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１実施形態による双方向駆動装置が応用された構造を示すブロック図である。
【図７】本発明の第１実施形態による双方向駆動装置が応用された構造を示すブロック図である。
【図８】本発明の第１実施形態による双方向駆動装置が応用された構造を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２実施形態による双方向駆動装置を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３実施形態による双方向駆動装置を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第４実施形態による双方向駆動装置を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第５実施形態による双方向駆動装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による双方向駆動装置は、人間の手か足の両者又はその一つにより双回転方向で人力双方向入力装置の入力端を駆動させ、入力双方向入力装置の出力端から、変速双方向装置の入力端へ出力し、双方向異なる速度変速器の出力端を経て、異なる速度比率双方向出力し、負荷ホイール・セットを駆動させる。
【０００９】
本実施形態による双方向駆動装置は、足踏みで動かす車両、手で動かす車両、双方向に足踏みで動かす又は手で動かす車両の両者或いはその中の一つに応用される。また、足で踏み動かす運動装置、手で動かす運動装置、双方向に足踏みで動かす又は手で動かす運動装置の両者或いはその中の一つに応用される。さらにまた、流体ポンプ、ファン、発電機のような足踏みで動かす又は手で動かす駆動装置に応用される。
本実施形態による双方向駆動装置は、特に直立式の双方向踏み動かせ自転車、或いは直立式足踏み運動装置に応用され、人体の下肢に双方向足踏み運動を提供することにより、使用する筋肉群を拡大し、使用強度及び密度を変える。これにより、下記の利点がある。
【００１０】
１）局所の筋肉及び関節の過度使用による障害を減少させることができる。
２）あまり使われない筋肉群及び関節を使い訓練できる。
上記の利点は各種の使用する筋肉群の異なる人力双方向駆動に適用できる。特に騎乗直立式自転車又は直立式足踏み運動装置に応用され、双方向足踏み駆動の時に、その双方向足踏み運動に使われる人体の筋肉群の差異をより大きくし、上記の利点及び効果をより著しくする。
【００１１】
本実施形態による双方向駆動装置は、特定の双回転方向入力ができる人力双方向入力装置であり、その出力端から、異なる速度比率双方向変速伝動装置の入力端へ出力し、双方向異なる速度変速器の出力端を経て、異なる速度比率双方向出力し、負荷ホイール・セットを駆動させるものである。これにより、ユーザーが駆動入力方向の自由な選択ができ、或いは更に異なる速度比率双方向出力伝動装置により、異なる入力方向のとき、異なる変速比率の異なる回転方向出力をすることができるものである。
【００１２】
図１から図４に示すように、本実施形態による双方向駆動装置は、人間の手か足の両者又はその一つにより人力双方向入力装置１０１を駆動させ、時計の回転方向又は逆回転方向で駆動する時、人力双方向入力装置１０１の出力端が出力する回転運動エネルギーが直接又は伝動装置１０４を経て双方向異なる速度比率変速器１０２の入力端へ出力され、異なる速度比率双方向の回転運動エネルギーを出力し、負荷ホイール・セット１０３を駆動する。
【００１３】
人力双方向入力装置１０１は、人間の肢体、手か足の両者又はその一つにより正回転又は逆回転の双方向回転駆動の入力又は往復駆動ができる入力構造からなる。人力双方向入力装置１０１は、踏み板、クランク及び双方向回転のできる伝動ホイール・セットにより構成する。或いは、人力双方向入力装置１０１は、ハンドル、バー及び双方向回転のできる伝動ホイール・セットにより構成し、或いは人力により双方向回転駆動を産生できる従来の人力駆動構造装置により構成する。
第一駆動回転方向の運動エネルギー及び第二駆動回転方向の入力運動エネルギーは、人間の手か足の両者又はその一つから人力双方向入力装置１０１の入力端を駆動する。
第一駆動回転方向と第二駆動回転方向とは反対になる。
【００１４】
双方向異なる速度比率変速器１０２は、直接又は伝動装置１０４を経由し人力双方向入力装置１０１からの異なる回転方向運動エネルギーを受け、異なる速度比率双方向運動エネルギーを出力する。
双方向異なる速度比率変速器１０２は内部伝動ユニットで構成される。それは、１）ギア・セット、或いは２）摩擦ホイール・セット、或いは３）チェーン及びチェーン・ホイール・セット、或いは４）ベルト及びベルト・ホイール・セット、或いは５）伝動クランク及びホイール・セット、或いは６）流体伝動装置、或いは７）電磁力伝動装置などであり、或いは上記の一つ又は一つ以上の伝動ユニットにより構成される。
双方向異なる速度比率変速器１０２が異なる回転方向の第一駆動回転方向と第二駆動回転方向駆動とを入力する時、反対方向入力端は異なる入力方向において、相対する双方向出力端に対する方向関係については、同じか異なる場合があり、異なる入力方向の場合、それは相対する出力方向との間の速度比率が異なる。
【００１５】
負荷ホイール・セット１０３は、双方向異なる速度比率変速器１０２の出力端により直接駆動され、或いは伝動装置１０４によりホイール型負荷を駆動する。
本実施形態による入力双方向出力における異なる双方向駆動装置は、人間の手か足の両者又はその一つにより双回転方向駆動をする人力駆動キャリアに応用される。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより正回転又は逆回転をする人力双方向入力装置１０１があり、人力双方向入力装置１０１の出力端が出力する双方向回転運動エネルギーが直接又は伝動装置１０４により少なくとも一個の双方向異なる速度比率変速器１０２へ入力され、異なる速度比率の双回転方向出力をし、その出力する回転運動エネルギーが直接又は伝動装置１０４により負荷ホイール・セット１０３を駆動させる。
人力双方向入力装置１０１は、人間の手か足の両者又はその一つにより、正回転又は逆回転の駆動をし、速度比率における相対転向の出力を選定する。
【００１６】
伝動装置１０４は、下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成される。それは、１）固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは２）人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは３）入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは４）人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
【００１７】
本実施形態による入力双方向出力における異なる双方向駆動装置は、更に人力駆動運動装置にも応用できる。例えばフィットネス自転車である。
図５に示すのが本発明の第１実施形態による入力双方向出力における異なる双方向駆動装置を固定減衰負荷ホイール・セットをもつ人力駆動運動装置に応用する構成を示すブロック図である。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより、正回転又は逆回転の駆動をする人力双方向入力装置１０１、そして少なくとも一個の双方向異なる速度比率変速器１０２をもち、その入力端が直接又は伝動装置１０４を経て人力双方向入力装置１０１が出力する回転運動エネルギーを受け、そして双方向異なる速度比率変速器１０２自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向の出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置１０４を経て減衰負荷ホイール・セット１０６を駆動させる。
【００１８】
伝動装置１０４は、下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成され、それは、１）固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは２）人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは３）入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは４）人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
【００１９】
減衰負荷ホイール・セット１０６は自身が固定減衰を持ち、運動装置として運転する時に減衰を産生させる。
上記の減衰負荷ホイール・セット１０６自身の減衰は摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、電磁渦流発電減衰式等の減衰構造により構成されてもよい。
【００２０】
本発明の第１実施形態による双方向駆動装置も制御可減衰裝置を設けている人力駆動運動装置裝置に応用できる。例えば、それはフィットネス自転車である。
図６に示すのは本発明の第１実施形態による双方向駆動装置が制御可減衰負荷ホイール・セットをもつ人力双方向駆動運動装置に応用された構成を示すブロック図である。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより駆動をする人力双方向入力装置１０１、そして少なくとも一個の双方向異なる速度比率変速器１０２をもち、その入力端が直接又は伝動装置１０４を経て人力双方向入力装置１０１が出力する回転運動エネルギーを受け、そして双方向異なる速度比率変速器１０２自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向の出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置１０４を経て制御可減衰負荷ホイール・セット１０７を駆動させる。
【００２１】
伝動装置１０４は、下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成され、それは、１）固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは２）人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは３）入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは４）人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
【００２２】
制御可減衰負荷ホイール・セット１０７は自身が制御可減衰機能を持ち、運動装置として運転する時に制御可能な減衰を産生する。
上記の制御可減衰負荷ホイール・セット１０７が産生する制御可減衰は摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、電磁渦流発電減衰式等の制御可機能を持つ減衰構造により構成され、制御可減衰負荷ホイール・セット１０７が産生した減衰の大きさをコントロールする。
上記の制御可減衰負荷ホイール・セット１０７の制御方法は、選択した減衰構造形式に基づき、流体エネルギー又は機械エネルギー又は電力エネルギーの制御方式及び装置により、制御可減衰機能を産生する。
【００２３】
本発明の第１実施形態による双方向駆動装置は、人力駆動キャリアに別途プラス減衰装置１１２を設けることにより、負荷ホイール・セット１０３と減衰効果を起こさせ、転換し運動装置機能として使われる。
図７に示すのは本発明の第１実施形態による双方向駆動装置が人力駆動キャリアに応用され、固定減衰装置を設けることにより減衰を産生させ、運動装置機能を構成する応用例を示すブロック図である。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより駆動をする人力双方向入力装置１０１、そして少なくとも一個の双方向異なる速度比率変速器１０２をもち、その入力端が直接又は伝動装置１０４を経て人力双方向入力装置１０１が出力する回転運動エネルギーを受け、そして双方向異なる速度比率変速器１０２自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向の出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置１０４を経て負荷ホイール・セット１０３を駆動させる。
【００２４】
伝動装置１０４は下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成される。それは、１）固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは２）人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは３）入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは４）人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
【００２５】
負荷ホイール・セット１０３は少なくとも一個の負荷ホイール・セット１０３が減衰を産生することに提供されるプラス減衰装置１１２を設け、運動装置機能として運転する時に減衰を産生させる。
上記において負荷ホイール・セット１０３に減衰効果を生じさせるためにプラスしたプラス減衰装置１１２の減衰構造は、摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、電磁渦流発電減衰式等の制御可機能を持つ減衰構造により構成される。
【００２６】
本発明の第１実施形態による双方向駆動装置は、人力駆動キャリアに別途プラス制御可減衰裝置１０５を設けることにより、転換し運動装置機能として使われる。
図８に示すのは本発明の第１実施形態による双方向駆動装置が人力駆動キャリアに応用され、プラス制御可減衰裝置１０５を設けることにより運動装置機能を構成させる構造を示すブロック図である。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより駆動をする人力双方向入力装置１０１、そして少なくとも一個の双方向異なる速度比率変速器１０２をもち、その入力端が直接又は伝動装置１０４を経て人力双方向入力装置１０１が出力する回転運動エネルギーを受け、そして双方向異なる速度比率変速器１０２自身の出力端により異なる速度比率の双回転方向の出力をし、その出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置１０４を経て負荷ホイール・セット１０３を駆動する。
【００２７】
伝動装置１０４は下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成され、それは、１）固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは２）人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは３）入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは４）人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
【００２８】
負荷ホイール・セット１０３は少なくとも一個の負荷ホイール・セット１０３が減衰を産生することに提供されるプラス制御可減衰裝置１０５を設け、運動装置機能として運転する時に減衰を制御する。
上記のプラス制御可減衰裝置１０５の減衰構造は、摩擦減衰式、流体減衰式、発電出力の反トルク減衰式、電動反トルク式、電磁渦流発電減衰式等の制御可特性をもつ減衰構造により構成され、プラス制御可減衰裝置１０５の制御方法は、選択した減衰構造形式に基づき、流体又は機械又は電力エネルギーの制御方法及び装置により、運動装置機能として運転する時の減衰の大きさをコントロールする。
【００２９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による双方向駆動装置は、人間が人力双方向入力装置１０１の入力端に対し、正回転又は逆回転の回転運動エネルギーを入力し、人力双方向入力装置１０１の出力端が出力する回転運動エネルギーが双方向異なる速度比率変速器１０２の入力端へおくられ、そして双方向異なる速度比率変速器１０２の出力端により固定回転方向の機械エネルギー出力をし、固定回転方向の機械機能装置を駆動させる。
【００３０】
図９に示すのは本実施形態による双方向駆動装置が異なる変速比率双方向駆動の回転式機械機能装置を駆動させる構造を示すブロック図である。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより人力双方向入力装置１０１に対し正回転又は逆回転の双方向回転駆動をし、人力双方向入力装置１０１の出力端により出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置１０４を経て双方向異なる速度比率変速器１０２の入力端へおくられ、双方向異なる速度比率変速器１０２の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、直接又は伝動装置１０４を経て回転式機械機能装置１０８を駆動させる。
回転式機械機能装置１０８は、例えば流体ポンプ、ファン、慣性エネルギー保存ホイール、他の人力で駆動できる回転式機械機能装置であってもよい。
【００３１】
伝動装置１０４は、下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成され、それは、１）固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは２）人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは３）入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは４）人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作されるクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
【００３２】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による双方向駆動装置は、人間が人力双方向入力装置１０１の入力端に対し、正回転又は逆回転の回転運動エネルギーを入力し、人力双方向入力装置１０１の出力端が出力する回転運動エネルギーが双方向異なる速度比率変速器１０２の入力端へおくり、そして双方向異なる速度比率変速器１０２の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、発電機１０９を駆動させる。
【００３３】
図１０に示すのは本発明の第３実施形態による双方向駆動装置が発電機を駆動させる構造を示すブロック図である。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより人力双方向入力装置１０１に対し正回転又は逆回転の双方向回転駆動をし、人力双方向入力装置１０１の出力端により出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置１０４を経て双方向異なる速度比率変速器１０２の入力端へおくられ、双方向異なる速度比率変速器１０２の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、直接又は伝動装置１０４を経て回転式発電機１０９を駆動させる。
【００３４】
伝動装置１０４は、下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成される。それは、１）固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは２）人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは３）入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは４）人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
そして発電機１０９は更にニーズに応じて選択的に発電機関連制御装置１１０及び回路スイッチ又は保護装置１１１を設けられる。
【００３５】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による双方向駆動装置が、発電機１０９を駆動するように応用するとき、更に負荷ホイール・セット１０３と発電機１０９とを一体構造にすることができる。
図１１に示すのは本発明の第４実施形態による双方向駆動装置が駆動する負荷ホイール・セット１０３と発電機１０９とを一体構造に結合させた構造を示すブロック図である。その構成は、人間の手か足の両者又はその一つにより人力双方向入力装置１０１に対し正回転又は逆回転の回転駆動をし、人力双方向入力装置１０１の出力端により出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置１０４を経て双方向異なる速度比率変速器１０２の入力端へおくられ、双方向異なる速度比率変速器１０２の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、発電機１０９を駆動させ、発電機１０９が負荷ホイール・セット１０３との共同構造に組合わされ、或いは発電機１０９が直接負荷ホイール・セット１０３の発電機構造の一部を構成する。
【００３６】
伝動装置１０４は下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成され、それは、１）固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは２）人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは３）入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは４）人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
そして発電機１０９は更にニーズに応じてオプションに発電機関連制御装置１１０及び回路スイッチ又は保護装置１１１を設けられる。
【００３７】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による双方向駆動装置が人力駆動キャリアに応用され、ニーズに応じて負荷ホイール・セット１０３が直接または伝動装置２００により駆動する発電機１０９を配置できる。
図１２に示すのは本発明の第４実施形態による双方向駆動装置の人力駆動キャリアの負荷ホイール・セット１０３に発電機１０９を配置した構造を示すブロック図である。その構成は人間の手か足の両者又はその一つにより人力双方向入力装置１０１に対し正回転又は逆回転の回転駆動をし、人力双方向入力装置１０１の出力端により出力する回転運動エネルギーは直接又は伝動装置１０４を経て双方向異なる速度比率変速器１０２の入力端へおくられ、双方向異なる速度比率変速器１０２の出力端により異なる速度比率双回転方向の出力をし、負荷ホイール・セット１０３を駆動させ、負荷ホイール・セット１０３により発電機１０９を駆動させ、発電機は負荷ホイール・セット１０３の駆動を受けるために設けられるものである。
【００３８】
伝動装置１０４、２００は下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成される。それは、１）固定速度レート又は可変速度レートの各種なギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは２）人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する有段又は無段式変速装置、或いは３）入力端及び出力端の相対回転方向関係の切替を制御できる伝動装置、或いは４）人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク、或いは逆トルクなどにより操作するクラッチ装置または単一方向伝動クラッチ装置であって、クラッチ機能装置を伝道連結あるいは伝道遮断する。
そして発電機１０９は更にニーズに応じてオプションに発電機関連制御装置１１０及び回路スイッチ又は保護装置１１１を設けられる。
【００３９】
本発明の実施形態による双方向駆動装置は、人力双方向キャリア、人力双方向駆動運動装置、人力双方向駆動の回転式機械機能装置、人力双方向駆動の発電機に用いられ、更に駆動した負荷の性質により、選択的に関連運転機能の表示装置、或いは操作員生理状態の検査装置、表示装置を設ける。
本発明は実施し応用する前に、上記のこの双方向駆動装置を構成する各実施例の各関連装置は、それぞれ独立しそして伝動連結することができ、或いはその中の二つ又は二つ以上の関連装置により共同構造にして構成するものである。
【符号の説明】
【００４０】
１０１：人力双方向入力装置、１０２：双方向異なる速度比率変速器、１０３：負荷ホイール・セット、１０４：伝動装置、２００：伝動装置、１０５：プラス制御可減衰裝置、１０６：減衰負荷ホイール・セット、１０７：制御可減衰負荷ホイール・セット、１０８：回転式機械機能装置、１０９：発電機セット、１１０：発電機関連制御装置、１１１：回路スイッチ及び保護装置、１１２：プラス減衰装置
【図１】
2010144927.tif 000003
【図２】
2010144927.tif 000004
【図３】
2010144927.tif 000005
【図４】
2010144927.tif 000006
【図５】
2010144927.tif 000007
【図６】
2010144927.tif 000008
【図７】
2010144927.tif 000009
【図８】
2010144927.tif 000010
【図９】
2010144927.tif 000011
【図１０】
2010144927.tif 000012
【図１１】
2010144927.tif 000013
【図１２】
2010144927.tif 000014