(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体（１０）の前・後方に設けられる前輪（Ｗ１）と後輪（Ｗ２）；車体（１０）のヘッドパイプ（１１）に設けられるギアボックス（Ｂ）；該ギアボックス（Ｂ）に内蔵されて互いに噛合う駆動・従動ギア（２０、３０）および該従動ギア（３０）に一体に設けられるサイドギア（３１）；車体（１０）の両側に設けられて一方向クラッチ（Ｃ１）により駆動ギア（２０）を前進方向へのみ回転させる三つのリンク（４１、４２、４３）からなる駆動部材（４０）；両側の第２リンク（４２）に設けられたラック（４２ａ）と噛合って駆動部材（４０）を交互に動作させるピニオン（５０）；前記ヘッドパイプ（１１）の下部にベアリング（６１）により軸支されてサイドギア（３１）と噛合うヘッドギア（６０）；該ヘッドギア（６０）の下部に一方向クラッチ（Ｃ２）で軸支される中間ギア（７０）；前記ヘッドパイプ（１１）内に嵌められた操向軸（１２）のフォーク（１３）を貫通する駆動軸（８０）上部に軸支されて中間ギア（７０）と噛合う中継ギア（８１）および駆動軸（８０）の下部に軸支されて回転力を出力する出力ギア；前記前輪（Ｗ１）のハブ（Ｈ）に取付けられて出力ギア（８２）と噛合うハブギア（９０）を含む駆動装置。
【請求項２】
前記中継ギア（８１）とハブギア（９０）にも一方向クラッチ（Ｃ３、Ｃ４）が内蔵されたことを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記車体（１０）の後方上部にはサドル（１００）を備え、前記操向軸（１２）の上部にはハンドル（１１０）を備え、前記両側駆動部材（４０）の後端部には交互に昇降するペダル（１２０）を備えたことを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項４】
前記車体（１０）の後方上部にはシート（２００）を備え、前記フォーク（１３）の両側には操向フォーク（２１０）が連結され、この操向フォーク（２１０）後端には車体（１０）に回動可能に固定された動作レバー（２２０）がナックル（２３０）で連結され、前記シート（２００）の後方には垂直に操向キー（２４０）が回転可能に固定され、この操向キー（２４０）の下端が動作レバー（２２０）の後端部に連結され、前記両側駆動部材（４０）の後端部にはシート（２００）の後方に突出して交互に昇降するペダル（２５０）を備えたことを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項５】
前記車体（１０）の後方上部にはシート（３００）を備え、前記操向軸（１２）の上部にはハンドル（３１０）を備え、前記駆動部材（４０）の第３リンク（４３）はシート（３００）の両側に前・後へ回転可能に固定されて第２リンク（４２）とワイヤ（３２０）で連結し、第３リンク（４３）の下端は湾曲面（３３０）に形成し、第３リンク（４３）の上部には交互に動作する取手（３４０）を備えたことを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自転車・乳母車・ホイールチェアを駆動させる駆動装置に関し、より詳細には自転車・乳母車・ホイールチェアを使用者が便利に駆動し得るようにした駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、従来の自転車はペダルを３６０度回転させながら駆動させるように構成されているため、人体工学的に足の運動に適合でないので、ペダルを駆動させるに不便であり、ペダルの回転時に足が上方部と後方部へ向う場合には駆動力が発生しなくなって走行動力が低下する問題点があった。
【０００３】
また、従来の自転車は車体の中間部に設けられていたクランク機構および中間部から後輪に延長されているチェーン機構に因り車体の構造が複雑であり、長さが長くなるのみならず、車輪の直径が限定されて都市型自転車において車輪の直径を拡大して走行速度を向上させようとする場合にも設計に制限がともなうようになって走行速度を向上させることができなく、必要によって車輪の直径を縮小させることもできなく、山岳地形や勾配のある登り坂では走行が難しい問題点があった。
【０００４】
一方、従来の乳母車は保護者が後で押して行くように構成されているため、構造的に保護者が乳母車を乗って行くことができない問題点があり、従来のホイールチェアは使用者が車輪を手で掴み回した後に手を離しさらに手で車輪を掴み回すことを繰り返しながら駆動させなければならない不便があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は前記のごとき従来の欠点を解消するためのもので、自転車・乳母車・ホイールチェアを使用者が便利に駆動し得るようにして、特に自転車の場合には構造的に車輪の直径を必要によって大きくまたは小さく製作することができるようにすると共に走行速度を向上させ、乳母車の場合には保護者が便利に乗って行くことができるようにし、ホイールチェアの場合には使用者がより便利に駆動し得るようにした駆動装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、車体の前・後方に前輪と後輪を設けるが、前記車体のヘッドパイプにギアボックスを設けて該ギアボックスに互いに噛合う駆動・従動ギアを内蔵し、前記車体の両側に交互に動作しながら一方向クラッチにより駆動ギアを前進方向へのみ回転させる一対の駆動部材を設け、前記ヘッドパイプに従動ギアのサイドギアと噛合うヘッドギアを設けるが、該ヘッドギアの下部に中間ギアを一方向クラッチで軸支し、操向軸のフォークを貫通する駆動軸の上・下部に中間ギアと噛合う中継ギアおよび回転力を出力する出力ギアをそれぞれ軸支し、前記前輪のハブに出力ギアと噛合うハブギアを取付けたのである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面により本発明の技術的構成を詳細に説明するとつぎのとおりである。
【０００８】
本発明の駆動装置は、図１〜図１０に示したとおり、車体１０の前・後方にそれぞれ回転可能に設けられる前輪Ｗ１と後輪Ｗ２；前記車体１０のヘッドパイプ１１に設けられるギアボックスＢ；該ギアボックスＢに回転可能に内蔵されて互いに噛合う駆動・従動ギア２０、３０および該従動ギア３０の一方の側に一体に設けられるサイドギア３１；前記車体１０の両側にそれぞれ設けられて一方向クラッチＣ１により駆動ギア２０を前輪Ｗ１の前進方向へのみ回転させる三つのリンク４１、４２、４３からなる駆動部材４０；前記両側第２リンク４２に設けられたラック４２ａと噛合って一対の駆動部材４０を交互に動作させるピニオン５０；前記ヘッドパイプ１１の下部にベアリング６１で回転可能に軸支されてサイドギア３１と噛合うヘッドギア６０；該ヘッドギア６０の下部に一方向クラッチＣ２で回転可能に軸支される中間ギア７０；前記ヘッドパイプ１１内に嵌められたかじ取車軸（以下、操向軸という）１２のフォーク１３を貫通する駆動軸８０の上部に軸支されて中間ギア７０と噛合う中継ギアおよび駆動軸８０の下部に軸支されて回転力を出力する出力ギア８２；前記前輪Ｗ１のハブＨに取付けられて出力ギアと噛合うハブギア９０を含み構成されたことをその技術的構成の基本的な特徴とする。
【０００９】
ここで、前記車体１０は本発明の駆動装置で駆動させようとする自転車・乳母車・ホイールチェアの骨組みを構成するもので、車体の先端部にはヘッドパイプ１１が固定されており、該ヘッドパイプ１１の内部には操向軸１２が回転可能に挿し込まれ、該操向軸１２の下部に備えられたフォーク１３には前輪Ｗ１のハブＨが回転可能に連結される。
【００１０】
前記ギアボックスＢはヘッドパイプ１１に取付けられるもので、このようなギアボックスＢの内部には駆動ギア２０と従動ギア３０およびサイドギア３１が回転可能に内蔵される。
【００１１】
前記駆動ギア２０と従動ギア３０は、互いに噛合った状態でギアボックスＢに回転可能に内蔵設置されるもので、この際、従動ギア３０の一側にはサイドギア３１が一体に設けられる。
【００１２】
前記駆動部材４０は三つのリンク４１、４２、４３からなり、車体１０の両側にそれぞれ設けられるもので、このような一対の両側駆動部材４０はピニオン５０によりそれぞれ交互に昇降動作しながら駆動ギア２０を前輪Ｗ１が前進走行する方向へのみ駆動させる。
【００１３】
前記第１リンク４１の先端部には一方向クラッチＣ１が装着され、該一方向クラッチＣ１は駆動ギア２０の軸２１に連結され、第１リンク４１の後端部には長孔４１ａが設けられる。
【００１４】
前記第２リンク４２は上・下部ガイド部材４４に昇降可能に設けられるもので、第２リンク４２の上部は第１リンク４１の長孔４１ａにピン４５で回動可能に連結され、第２リンク４２の内面にはピニオン５０に噛合うラック４２ａが一体に設けられる。この際、第２リンク４２の昇降動作をガイドする上・下部ガイド部材４４は車体１０に固定される。
【００１５】
前記第３リンク４３は車体１０に軸ピン４６で回転可能に連結されるもので、第３リンク４３の先端部には第２リンク４２の下端にピン４７で回動可能に連結される長孔４３ａが設けられる。
【００１６】
前記一方向クラッチＣ１は、図７におけるとおり、駆動ギア２０の軸２１に圧入される内輪１と第１リンク４１の先端部に圧入される外輪２を備え、外輪２に設けられた多数個のクラッチ溝３にそれぞれ挿入されたニードル４が内輪１の外面に接触される。
【００１７】
このような一方向クラッチＣ１は周知のもで、図４と図５におけるとおり、交互に動作する第１リンク４１が反時計方向（前輪前進方向）へ回転すると外輪２が共に反時計方向へ回転し、これにより外輪２のクラッチ溝３に挿入されたニードル４がクラッチ溝３の狭小なスペースに圧着されて拘束されるため、外輪２の回転力が内輪１に伝達されて駆動ギア２０が反時計方向へ共に回転し、一方、逆に第１リンク３１が時計方向（前輪後進方向）へ回転するとニードル４がクラッチ溝３の拡張部へ移動して自由に解放されるため、外輪２の回転力伝達が遮断されて内輪１が回転しないようになる。
【００１８】
前記ピニオン５０は、図３と図４におけるとおり、車体１０に回転可能に設けられて両側第２リンク４２のラック４２ａに噛合うもので、このようなピニオン５０は駆動部材４０の動作時に両側リンク４２を交互に昇降させる。
【００１９】
したがって、一側駆動部材４０の第３リンク４３後端部を下方へ押すと軸ピン４６を中心として回転する第３リンク４３の先端部が一側第２リンク４２を上方へ上昇させ、これと連動して第２リンク４２が上昇しながら第１リンク４１を前輪Ｗ１の前進方向である反時計方向へ回転させるため、一方向クラッチＣ１により駆動ギア２０が共に反時計方向へ回転するようになる。
【００２０】
しかし、この際、他側駆動部材４０はピニオン５０により逆に動作して他側第１リンク４１が時計方向へ回転するが、他側第１リンク４１に装着された一方向クラッチＣ１により回転力が駆動ギア２０に伝達されるのが遮断されるため、両側第３リンク４３を交互に押すとピニオン５０により両側駆動部材４０が交互に動作しながら継続的に駆動ギア２０を前輪Ｗ１の前進方向である反時計方向へのみ回転させる。
【００２１】
そして、駆動部材４０により反時計方向へ回転させる駆動ギア２０の回転力は従動ギア３０に伝達され、これにより従動ギア３０は逆方向である時計方向へ回転すると共にこれと連動して従動ギア３０に一体に設けられたサイドギア３１も時計方向へ共に回転するようになる。
【００２２】
前記ヘッドギア６０は、図６の（ａ）におけるとおり、ヘッドパイプ１１の外径下部にベアリング６１で回転可能に装着されてサイドギア３１に噛合うもので、このようなヘッドギア６０は時計方向へ回転するサイドギア３１の回転力の伝達を受けて、図５におけるとおり、矢印方向へ回転するようになる。
【００２３】
前記中間ギア７０は、図６の（ａ）におけるとおり、ヘッドギア６０の下部に一方向クラッチＣ２で軸支されるもので、このような中間ギア７０には、ヘッドギア６０の回転力が伝達されて共に図５におけるとおり矢印方向へ回転するが、若しか前輪Ｗ１の左・右方向転換により中間ギア７０が矢印の逆方向へ回転する場合には、一方向クラッチＣ２により回転力が遮断されてヘッドギア６０には伝達されない。
【００２４】
前記駆動軸８０は、図６ａにおけるとおり、フォーク１３の一側上部を貫通して回転可能に設けられるもので、このような駆動軸８０の上部に軸支された中継ギア８１には、中間ギア７０の回転力が伝達されて、図５におけるとおり、矢印方向へ回転し、これと連動して駆動軸８０の下部に軸支された出力ギア８２も共に矢印方向へ回転するようになる。
【００２５】
この際、図６の（ａ）におけるとおり、中継ギア８１の内径にも一方向クラッチＣ３が装着されるため、このような中継ギア８１には中間ギア７０の回転力が伝達されて、図５におけるとおり、矢印方向へ回転するが、前輪Ｗ１の左・右方向転換により中間ギア８１が矢印の逆方向へ回転する場合には一方向クラッチＣ３により回転力が遮断されて中間ギア７０には伝達されない。
【００２６】
前記ハブギア９０は前輪Ｗ１のハブＨに取付けられて出力ギア８２と噛合うもので、このようなハブギア９０には出力ギア８２の回転力が伝達されて、図５におけるとおり、反時計方向である矢印方向へ回転しながら前輪Ｗ１を共に前進走行させる。
【００２７】
この際、図８におけるとおり、ハブギア９０の内径にも一方向クラッチＣ４が装着されるため、このようなハブギア９０には出力ギア８２の回転力が伝達されて矢印方向へ回転しながら前輪Ｗ１を走行させるが、前輪Ｗ１が後進方向へ回転する場合には一方向クラッチＣ４により回転力が遮断されて出力ギア７０には伝達されない。
【００２８】
前記のとおり噛合わされたギア列において、駆動ギア２０、従動ギア３０、中間ギア７０、中継ギア８１はスパギアからなり、サイドギア３１、ヘッドギア６０、出力ギア８２、ハブギア９０はベベルギアからなる。一方、前記一方向クラッチＣ２、Ｃ３、Ｃ４は、図７に示した一方向クラッチＣ１と同一の構造からなる周知のものである。
【００２９】
このように構成された本発明の駆動装置は、前述のとおり、両側駆動部材４０を交互に動作させると一方向クラッチＣ１により駆動ギア２０が反時計方向へ回転し、駆動ギア２０の回転力が従動ギア３０に伝達されてサイドギア３１が時計方向へ回転し、サイドギア３１の回転力がヘッドギア６０に伝達されて中間ギア７０が矢印方向へ回転し、中間ギア７０の回転力が中継ギア８１に伝達されて出力ギア８２が矢印方向へ回転し、これと連動して出力ギア８２の回転力がハブギア９０に伝達され、結果的にこの回転力が伝達された前輪Ｗ１が反時計方向へ継続回転しながら前進走行するようになる。
【００３０】
この際、本発明駆動装置の動力伝達は、第１リンク４１→第２リンク４２→第３リンク４３→一方向クラッチＣ１→駆動ギア２０→従動ギア３０→サイドギア３１→ヘッドギア６０→一方向クラッチＣ２→中間ギア７０→中継ギア８１→一方向クラッチＣ３→駆動軸８０→出力ギア８２→ハブギア９０→一方向クラッチＣ４→前輪Ｗ１の順に伝達される。
【００３１】
走行中前輪Ｗ１の左右方向転換により中継ギア８１が逆方向へ回転する場合には、前述のとおり、一方向クラッチＣ２、Ｃ３により逆方向への回転力がヘッドギア６０、中間ギア７０に伝達されるのが遮断されるため、走行中にも動力伝達に干渉が発生しないので、スムーズに方向を転換することができ、また、ギアらの干渉や破損・磨耗などを未然に防止することができる。
【００３２】
そして、前輪Ｗ１を後進させることによりハブギア９０が逆方向へ回転する場合にも、前述のとおり、ハブギア９０に内蔵された一方向クラッチＣ４により逆方向への回転力が出力ギア８２に伝達されるのを遮断することができる。
【００３３】
一方、図１〜図８は本発明の一実施例であって、前記のとおり構成されて動作する本発明の駆動装置を自転車に適用した状態を示したもので、このように本発明を自転車に設置する場合、前記車体１０の後方上部には自転車のサドル１００を装着し、前記操向軸１２の上部には自転車のハンドル１１０を備え、前記両側駆動部材４０の後端部には交互に昇降するペダル１２０が取付けられる。この際、前記ペダル１２０は乗車者が足を楽に挿し込み引き出すことができるように形成する。
【００３４】
したがって、従来の自転車はペダルを３６０度回転させながら駆動させるように構成されていたため、人間工学的に足の運動に適合しなかったため不便であり、ペダルの回転時に足が上方部と後方部へ向う場合には駆動力が発生しなくなって走行動力が低下する問題点があったが、本発明の駆動装置を自転車に適用すれば両側駆動部材４０を限定された回動角の範囲内で上下に動作して動力を発生させて走行するようになっているため、楽に駆動させることができるのみならず、両側駆動部材４０を両足で交互に下方へ押すときに体重を乗せて発生する強い駆動力により走行させるようになっているため、より早い速度で走行することができ、山岳地域や勾配のある登り坂でもより容易に楽に走行することができる長所がある。
【００３５】
また、従来の自転車において車体の中間部に設けられていたクランク機構および中間部から後輪へ延長されたチェーン機構を設ける必要がないため、車体の構造を簡単化すると共に長さを短縮することができ、必要によって都市型自転車における車輪の直径を大きく製作することができるので、走行速度を速めることができると共に、必要によっては車輪の直径を小さく製作することもでき、特に前輪Ｗ１を駆動させるため山岳地域や登り坂でより容易に楽に走行し得る長所がある。
【００３６】
図９は本発明の別の実施例であって、前述のとおり構成されて動作する本発明の駆動装置を乳母車に適用した状態を示したもので、このように本発明を乳母車に設置する場合、前記車体１０の後方上部には乳母車のシート２００を装着し、前記フォーク１３の両側には、かじ取用のフォーク（以下、操向フォークという）２１０を連結し、この操向フォーク２１０の後端には車体１０に回動可能に固定された動作レバー２２０をナックル２３０で連結し、前記乳母車のシート２００の後方には垂直にかじ取キー（以下、操向キーという）２４０を回転可能に固定し、この操向キー２４０の下端に動作レバー２２０の後端部を連結し、前記両側駆動部材４０の後端部には乳母車のシート２００の後方へ突出して交互に昇降するペダル２５０を取付ける。この際、前記ペダル２５０は乗車者が足を楽に挿し込み引き出すことができるように形成する。
【００３７】
したがって、従来の乳母車は保護者が後で押して行くように構成されていたため、構造的に保護者が乳母車を乗って行くことができない問題点があったが、本発明の駆動装置を乳母車に適用すれば保護者が両側ペダル２５０を交互に足で押しながら楽に便利に乳母車を乗って行くことができるメリットがあり、また、操向キー２４０を操作すれば動作レバー２２０、ナックル２３０、操向フォーク２１０が動作して前輪Ｗ１を望む方向へ転換させるため、保護者は乳母車に乗って行きながら前輪Ｗ１の走行方向を容易に操ることができる。
【００３８】
図１０は本発明のまた別の実施例であって、前記のとおり構成されて動作する本発明の駆動装置をホイールチェアに適用した状態を示したもので、このように本発明をホイールチェアに適用する場合、前記車体１０の後方上部にはホイールチェア３００のシートを装着し、前記操向軸１２の上部にはハンドル３１０を取付け、前記駆動部材４０の第３リンク４３はシート３００の両側に前後へ回転可能に固定して第２リンク４２とワイヤ３２０で連結し、第３リンク４３の下端は湾曲面３３０に形成し、該第３リンク４３の上部には交互に動作する取手３４０を備える。
【００３９】
したがって、従来のホイールチェアは使用者が車輪を掴み回して手を離しさらに手で車輪を掴み回す動作を繰り返しながら駆動させなければならない不便があったが、本発明の駆動装置をホイールチェアに適用すれば使用者が両側の取手３４０を前後へ押し引きしながら交互に動作させるとワイヤ３２０により駆動部材４０が動作して前輪Ｗ１を駆動させるため、使用者はホイールチェアをより便利に駆動させることができるメリットがあり、また、ハンドル３１０を操って前輪Ｗ１の走行方向を容易に操縦することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上で説明したとおり、本発明の駆動装置は、自転車・乳母車・ホイールチェアを使用者が便利に駆動させることができるため、特に自転車に設置する場合には構造的に車輪の直径を必要によって大きくまたは小さく製作することができると共に、走行速度を向上させることができ、乳母車に設置する場合には保護者が便利に乳母車に乗って行くことができ、ホイールチェアに設置する場合には使用者がより便利に駆動し得る非常に有用な発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の駆動装置を自転車に設置した状態を示した正面図である。
【図２】  図１の側面図である。
【図３】  本発明の要部を抜粋した斜視図である。
【図４】  駆動部材の動作状態を示した斜視図である。
【図５】  ギアボックスの内部構造を示した斜視図である。
【図６】  （ａ）および（ｂ）は、それぞれギアボックスの縦断面図および平断面図である。
【図７】  一方向クラッチの構造を示した断面図である。
【図８】  出力ギアとハブギアの断面図である。
【図９】  本発明の駆動装置を乳母車に設置した状態を示した斜視図である。
【図１０】  本発明の駆動装置をホイールチェアに設置した状態を示した斜視図である。
【符号の説明】
１０    車体
１１    ヘッドパイプ
１２    操向軸
１３    フォーク
２０    駆動ギア
３０    従動ギア
３１    サイドギア
４０    駆動部材
４１、４２、４３    リンク
４２ａ  ラック
５０    ピニオン
６０    ヘッドギア
６１    ベアリング
７０    中間ギア
８０    駆動軸
８１    中継ギア
８２    出力ギア
９０    ハブギア
１００    サドル
１１０、３１０    ハンドル
１２０、２５０    ペダル
２００、３００    シート
２１０    操向フォーク
２２０    動作レバー
２３０    ナックル
２４０    操向キー
３２０    ワイヤ
３３０    湾曲面
３４０    取手
Ｗ１    前輪
Ｗ２    後輪
Ｂ    ギアボックス
Ｈ    ハブ
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４    一方向クラッチ
【図１】
0003655590.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003655590.tif 000009
【図９】
0003655590.tif 000010
【図１０】
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