(57)【要約】  人力の乗り物で使用するためのデュアルパワー推進システムが提供される。システムは、ヨーク接続された前腕バーに動作可能に結合された前端部を有する接続ロッドを備える。システムはまた、接続ロッドの後端部に結合されたスプリッタを含み、スプリッタは、クランク軸を回転するように第１および第２のピニオンギアと協働する第１のラックおよび第２のラックに結合される。このシステムは、接続ロッドが上下および前後に振動するときに回転動力をクランク軸に単一回転方向に供給する。動力を揺動する前腕バーからクランク軸へ伝達するために固い接続ロッドが使用される場合でも、乗り物は、ローラ上でキャリッジを使用する結果、および前腕バーに動作可能に接続された回転トラックを使用する結果、右または左へ操舵可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人力の乗り物で使用するためのデュアルパワー推進システムであって、
接続ロッドであって、その前端部が前腕バーに動作可能に結合され、後端部がスプリッタに結合され、前記スプリッタが第１のラックおよび第２のラックに結合される、接続ロッドと、
第１の一方向ベアリングによってクランク軸に結合された第１のピニオンギアと、
第２の一方向ベアリングによって前記クランク軸に結合された第２のピニオンギアとを備え、前記第１のピニオンギアが前記第２のピニオンギアと反対の方向に回転し、
前記第１のラックが前記第１のピニオンギアの下で結合され前記第１のピニオンギアと係合し、前記第２のラックが前記第２のピニオンギアの上で結合し前記第２のピニオンギアと係合し、
前記第１および第２のラックが、前記前腕バーの上方パワーストロークおよび下方パワーストロークにおける移動に応答する前記接続ロッドによる移動によって前後に振動し、
前記第１のピニオンギアおよび前記第２のピニオンギアが、前記第１および第２のラックの前記振動およびそれぞれの一方向ベアリングの動作に応答して、回転動力を前記クランク軸に単一方向に供給する、デュアルパワー推進システム。
【請求項２】
前記乗り物に結合されたローラであって、前記第１のピニオンギアとの係合を維持するために前記第１のラックと係合し、前記第２のピニオンギアとの係合を維持するために前記第２のラックと係合するローラ、または、前記第１のラックが前記第１のピニオンギアの上を移動しおよび前記第２のラックが前記第２のピニオンギアの上を移動するときに前記第１のピニオンギアおよび前記第２のピニオンギアとの係合をそれぞれ維持するように前記第１のラックおよび前記第２のラックを支持するラック支持ケーシングをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ローラまたは前記ラック支持ケーシングが、前記ローラまたはラック支持ケーシングを固定された位置に維持するためにハウジングによって前記乗り物に結合される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記前腕バーおよびキャリッジに動作可能に結合された回転トラックをさらに備え、前記キャリッジは前記接続ロッドに動作可能に結合される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記キャリッジが、前記回転トラックがその上で右または左へ移動する前記キャリッジに結合されたローラ装置をさらに備える、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
一端で前記乗り物のフレームに結合され他端で前記キャリッジに動作可能に結合される伸縮ロッドをさらに備え、前記伸縮ロッドは、前記キャリッジが、前記前腕バーの上下パワーストロークにおける移動に応答して上下に移動することを可能する一方で前記キャリッジの横移動を防止する、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記回転トラックが前記キャリッジ上の前記ローラ装置の上を移動し、および前記回転トラックは、前記前腕バーが前記乗り物のフロントホイールを左右に転回し、同時に、前記前腕バーの上下パワーストロークにおける移動に応答して前記キャリッジを上下に移動させることを可能にする、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記接続ロッドが、前記キャリッジの垂直面内の上下の移動に応答して、前後におよび上下に振動する、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記前腕バーに結合された肘プラットホームをさらに備え、各肘プラットホームは肘を前記肘プラットホームに結合するための手動固定機構を備える、請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
各肘プラットホームに結合された迅速解放拘束具をさらに備え、前記迅速解放拘束具は前記肘プラットホームを前記前腕バーに解放可能に結合するように構成される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記前腕バーおよび肘プラットホームが前記自転車の４点操舵を動作可能に提供する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
人力の乗り物で使用するためのデュアルパワー推進システムであって、
前腕バーと動作可能に結合された回転トラックと、
前記回転トラックに動作可能に結合されたキャリッジであって、接続ロッドおよびクランク軸に動作可能に結合されるキャリッジと、
一端で前記乗り物のフレームに結合され、他端で前記キャリッジに動作可能に結合される伸縮ロッドとを備え、
前記伸縮ロッドは、前記キャリッジが、前記前腕バーの上下パワーストロークにおける移動に応答して上下に移動することを可能にする一方で、前記回転トラックが前記キャリッジに対して右または左に移動するときに前記キャリッジの横移動を防止し、
前記クランク軸は、前記前腕バーの上下パワーストロークにおける移動に応答して前方推進動力を動作可能に受ける、デュアルパワー推進システム。
【請求項１３】
前記キャリッジが、前記回転トラックがその上で右または左へ移動する前記キャリッジに結合されたローラ装置をさらに備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記回転トラックが前記ローラ装置上を移動し、および前記回転トラックは、前記前腕バーが前記乗り物のフロントホイールを左右に転回し、同時に、前記前腕バーの上下パワーストロークにおける移動に応答して前記キャリッジを上下に移動させることを可能にする、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
乗り物用のデュアルパワー推進システムであって、
前記乗り物の支持バーに移動可能に結合された前腕／ハンドバーであって、前記乗り物に推進力を提供するための駆動システムに動力を供給するために上下パワーストロークによって一斉に移動可能である前腕／ハンドバーと、
前記前腕／ハンドバーに動作可能に結合された操舵システムであって、前記前腕／ハンドバーは、前記操舵システムを動作可能に回転するために前記前腕／ハンドバーの左または右への回転に応答して前記乗り物を操舵し、同時に、前記乗り物の操舵から独立して前記乗り物の機能に推進力を提供する、操舵システムと
を備える、乗り物用のデュアルパワー推進システム。
【請求項１６】
前記前腕／ハンドバーに結合された少なくとも１つのプラットホームをさらに備え、前記少なくとも１つのプラットホームは、回転円弧状の前記上下パワーストロークにおける前記前腕／ハンドバーの移動の間、乗り手の肘を支持する、請求項１５に記載の乗り物。
【請求項１７】
前記前腕／ハンドバーに動作可能に結合されたクランクをさらに備え、上下パワーストロークにおける前記前腕／ハンドバーの移動によりトルクが前記クランクに送達される、請求項１５に記載の乗り物。
【請求項１８】
上端部で前記前腕／ハンドバーのヨークに結合され、下端部で前記クランクの端部に結合された接続ロッドと、一方の端部で前記クランクに、反対側の端部で中間駆動システムに結合された固い水平駆動ロッドとをさらに備え、上下パワーストロークにおける前記前腕／ハンドバーの移動が、前記接続ロッドの前記上端部を垂直上下方向に移動させ、前記クランクを３６０度回転させて前記中間駆動システムにトルクを送達するように前記下端部を円方向に移動させる、請求項１７に記載の乗り物。
【請求項１９】
前記上部前方クランクと前記中間駆動システムとの間に配置されるか下部クランク軸に配置されるカムとカムフォロア機構とをさらに備え、前記カムは前記固い水平駆動ロッドに動作可能に結合され、前記カムフォロア機構は、前記固い水平駆動ロッドの完全な回転の間、前記固い水平駆動ロッドをその上死点および下死点位置を越えて押すように前記カムと係合する、請求項１８に記載の乗り物。
【請求項２０】
前記前腕／ハンドバーに結合された回転トラックをさらに備え、前記回転トラックは所定の円弧長さと、前記回転トラック内に係合されたキャリッジとを備える、請求項１５に記載の乗り物。
【請求項２１】
前記キャリッジが、前記乗り物の固定部分と前記キャリッジとの間に結合された伸縮ロッドによって固定水平位置に維持され、前記伸縮ロッドは、前記キャリッジが前記前腕／ハンドバーの前記上下パワーストロークに応答して上下に移動することを許容する、請求項２０に記載の乗り物。
【請求項２２】
前記前腕／ハンドバーの横方向の回転が前記回転トラックを前記キャリッジに対して移動し、前記回転トラックの前記円弧長さは前記前腕／ハンドバーの操舵範囲回転を提供する、請求項２１に記載の乗り物。
【請求項２３】
自転車用のデュアルパワー推進システムであって、
前記自転車の支持バーに移動可能に結合された前腕／ハンドバーであって、前記自転車に推進力を提供するための駆動システムに動力を供給するために上下パワーストロークによって一斉に移動可能である前腕／ハンドバーと、
前記前腕／ハンドバーに動作可能に結合されたフォークのセットであって、前記前腕／ハンドバーは、前記フォークのセットを右または左に同時に回転させる前腕／ハンドバーの回転に応答して前記乗り物を右または左に操舵し、前記自転車に推進力を提供することは前記自転車の操舵から独立して機能する、フォークのセットと、
前記前腕／ハンドバーに結合された回転トラックであって、所定の円弧長さと、前記回転トラック内に係合された固定キャリッジとを備えた回転トラックと、
前記自転車の前記フォークのクラウンとフロントホイールの頂部との間の間隙を通って延びる固い水平回転駆動ロッドであって、前記前腕／ハンドバーに動作可能に結合され、上下パワーストロークにおける前記前腕／ハンドバーの移動が前記固い水平駆動ロッドを回転させる、固い水平回転駆動ロッドと
を備える、自転車用のデュアルパワー推進システム。
【請求項２４】
前記前腕／ハンドバーに動作可能に結合されたクランクをさらに備え、上下パワーストロークにおける前記前腕／ハンドバーの移動が前記クランクにトルクを送達する、請求項２３に記載の自転車。
【請求項２５】
上端部で前記前腕／ハンドバーのヨークに結合され、下端部で前記クランクの端部に結合された接続ロッドをさらに備え、前記上下パワーストロークにおける前記前腕／ハンドバーの移動が、前記接続ロッドの前記上端部を垂直上下方向に移動させ、前記クランクを３６０度回転させるように前記下端部を円方向に移動させる、請求項２２に記載の自転車。
【請求項２６】
さらに、前記固い水平回転駆動ロッドが、一方の端部で前記クランクに、反対側の端部で中間駆動システムに結合され、前記クランクの３６０度の回転が、前記固い水平駆動ロッドを３６０度回転させる、請求項２２に記載の自転車。
【請求項２７】
前記固い水平駆動ロッドの回転に応答して前記中間駆動システムにトルクが供給される、請求項２３に記載の自転車。
【請求項２８】
前記クランクと前記中間駆動システムとの間に配置されるか下部クランク軸に配置されるカムとカムフォロア機構とをさらに備え、前記カムは前記固い水平駆動ロッドに結合され、前記カムフォロア機構は、前記クランクの完全な回転の間、前記クランクをその上死点および下死点位置を越えて押すように前記カムと係合する、請求項２７に記載の自転車。
【請求項２９】
前記中間駆動システムが、駆動伝達系の複数のスプロケットに動作可能に結合されたチェーンディレイラであって、各スプロケットが異なる直径を有するチェーンディレイラと、前記上部回転水平ロッドからのトルクを前記下部クランク軸へ伝達するように前記複数のスプロケットのうちの１つのスプロケットの間に結合されたチェーンとを備える、請求項２４に記載の自転車。
【請求項３０】
前記ディレイラおよび複数のスプロケットは、乗り手が、前記下部クランク軸を回転する脚のＲＰＭと比較して、前記前腕／ハンドバーの１分間当たりの揺動数を調整することを可能にする、請求項２９に記載の自転車。
【請求項３１】
前記中間駆動システムが、駆動伝達系の回転ロッドに取り付けられた内歯車ハブを備え、前記回転ロッドは前記乗り物のダウンチューブ内に斜めに配置され、前記内歯車ハブに結合するためのベベルギアを前端部に有し、下部クランク軸に結合されたベベルギアを後端部に有し、これは乗り手が、前記下部クランク軸を回転する脚の１分間当たりの回転数と比較して前腕／ハンドバーの１分間あたりの垂直揺動数を調整することを可能にする、請求項２４に記載の自転車。
【請求項３２】
前記中間駆動システムの前記駆動伝達系の前記回転ロッドが前記下部クランク軸と係合しそれを回転させる、請求項３１に記載の自転車。
【請求項３３】
前記キャリッジが、前記乗り物の固定位置と前記水平固定キャリッジとの間に動作可能に結合された伸縮ロッドによって固定水平位置に維持され、前記伸縮ロッドは、前記キャリッジが、前記前腕／ハンドバーの前記上下パワーストロークに応答して横方向に左にも右にも移動することなく上下に移動することを可能にする、請求項２３に記載の自転車。
【請求項３４】
前記前腕／ハンドバーの横方向の回転が前記回転トラックを前記キャリッジに対して横方向に移動させ、前記回転トラックの前記円弧長さが、前記前腕／ハンドバーの回転の水平操舵範囲を提供する、請求項３３に記載の自転車。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１４年４月１７日に出願された米国特許出願第１４／２５５，７９０号（発明の名称：ＤＵＡＬ  ＰＯＷＥＲＥＤ  ＰＲＯＰＵＬＳＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ）の一部継続出願である、２０１７年４月１１日に出願された米国特許出願第１５／４８４，５１９号（発明の名称：ＢＩＣＹＣＬＥ  ＤＵＡＬ  ＰＯＷＥＲ  ＴＵＲＮＩＮＧ  ＴＲＡＣＫ，ＲＡＣＫ，ＰＩＮＩＯＮ，ＡＮＤ  ＯＮＥ−ＷＡＹ  ＢＥＡＲＩＮＧ  ＰＲＯＰＵＬＳＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ）に基づく優先権を主張し、および、２０１５年９月８日に出願された米国仮特許出願第６２／２１５，４２９号（発明の名称：ＤＵＡＬ  ＰＯＷＥＲ  ＲＯＴＡＲＹ  ＲＯＤ  ＰＲＯＰＵＬＳＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ）に基づく優先権を主張し、および、２０１６年４月１５日に出願された米国仮特許出願第６２／３２３，４４７号（発明の名称：ＢＩＣＹＣＬＥ  ＤＵＡＬ  ＰＯＷＥＲ  ＲＡＣＫ，ＰＩＮＩＯＮ，ＡＮＤ  ＯＮＥ−ＷＡＹ  ＢＥＡＲＩＮＧ  ＰＲＯＰＵＬＳＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ）に基づく優先権を主張し、それらの開示内容は参照により本明細書に完全に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本明細書に記載されているデュアルパワー発明は、概して人力の乗り物用の二重動力推進システムに関し、より詳細には、乗り手の腕および脚の同時または別々の使用により乗り物の駆動ホイールにトルクを提供しながら乗り物の回転を可能にする回転トラック、ラック、ピニオンおよび一方向ベアリング推進システムの使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
人間が乗り物を動かすための多くの異なる設計を採用する人力の乗り物が、幾年にもわたり開発され使用されてきた。これらのタイプの乗り物は、スポーツ、仕事または蓄えのための乗車、商業上の商品および乗客の移動、身体的運動、調整、または他の任務を含むがこれらに限定されない多くの活動において使用されてきた。乗り手の腕と脚の両方によって動力を供給されるクランク軸と駆動ホイールの利点を利用できる乗り物のタイプには、自転車、三輪車、リカンベントバイクおよび三輪車、二人乗り自転車、人力の飛行機、人力のヘリコプター、および船舶が含まれるがそれらに限定されない。
【０００４】
腕と脚の組み合わせにより動力を供給される乗り物の現在および過去の変形例は、ハンドクランクを回転すること、ハンドルバーを「上下」または自転車のステムを越えて「前後」に往復移動すること、一方の腕を一方向に上げ、他方の腕を反対方向に同時に下ろすこと、ハンドルバーを引きながら両方の腕を同時に上下に動かすこと、および可動ハンドルバーをクランク軸に接続するロッド、回転ケーブル、ギアおよびラックを含むシステムの使用を採用してきた。この先行技術の例は、Ｇｒａｈａｍ  Ｓｏｍｍｅｒによる米国特許第５，３２８，１９５号明細書であり、ここでは、乗り手の腕と手の同様の動きと一致して「上下」に動く可動ハンドルバーにケーブルが取り付けられている。米国特許第５，３２８，１９５号明細書は、上下動するアームバーからクランク軸に動力を伝達するために、覆われていないプッシュプルケーブル自体を単に使用するので、乗り手の腕の力は、乗り手が可動ハンドルバーを「引き上げる」、従ってケーブルを引き上げる単一の状況の間だけ、クランク軸に伝達される。米国特許第５，３２８，１９５号明細書は、乗り手の前腕および手が可動前腕バーを「押し下げる」ときに乗り手がクランク軸に何らかの動力を送達する能力を提供しない。これは、特許第５，３２８，１９５号明細書が、固定ケーブルシース内を摺動しない標準的なプッシュ／プルケーブルの使用のみを可能にするためである。このため、それは動力を「プル」モードでのみ送達し、「圧縮」またはプッシュモードでは送達しない。ケーブルはそれ自体で移動し、固定されたシース内を摺動しないので、乗り手の前腕バーの下向きストロークは弦を押すようなものであり、かくして「ダウン」ストロークの間、クランク軸および駆動ホイールの前方回転に動力は送達されない。実際、米国特許第５，３２８，１９５号明細書は、その必要な構成要素の１つとして、圧縮ストローク中にケーブルを自動的に巻き取る機械的巻き取り機構を含み、これはプッシュ／プルケーブルの「ダウン」ストロークにおける乗り手の「プッシュ」ストロークの間、人間の力が自転車を前に推進しないことを保証する。
【０００５】
変形先行技術の第２の例は、Ｇｌｅｓｓｎｅｒらによる２００７年５月２４日に公開されたＵＳＰＴＯ公開番号ＵＳ２００７／０１１４０８６Ａ号であり、２つのエアロバーによって動力を供給される２つのトランスミッションを有する自転車を記載している。Ｇｌｅｓｓｎｅｒの公開物で、彼は自分の発明を可能にし、ここでは乗り手が順番に各エアロバーを別々に上げ下げし、最初に左のエアロバーが引き上げられる一方で右のエアロバーが同時に押し下げられ、その後左のエアロバーが押し下げられる一方で右のエアロバーが引き上げられる。これは、乗り手が左右両方の前腕バーを同時に押し、そして一緒に引き上げ、その後それらを一緒に押し下げる本発明とは全く異なる。Ｇｌｅｓｓｎｅｒはまた、その駆動伝達系において逆に配置されたラックアンドピニオンギアを採用する必要性にも使用にも言及していない。
【０００６】
一部の乗り物は市場では適度に受け入れられているが、それらは、作動構成要素部品の摩擦損失による過度の抵抗を引き起こし、操作が不便であり、一部の設計は乗り手の自転車制御を不安定にする高速での、ハンドルバーの引っ張りすなわち上向きストロークの間だけクランク軸にエネルギーを供給するので、欠陥があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、腕力で補助されるサイクリングに関連する先行技術における上述の欠点および他の欠点の全てを改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、乗り手は、腕によって補助される駆動伝達系を提供され、この駆動伝達系では、腕によって動力を供給される駆動機構が、必要に応じて駆動ホイールに動力を供給し、乗り手がペダルを回転するために脚を使用しているか否かにかかわらず動作可能である。本発明の構成要素は、乗り手が自転車を操舵するために肘および上腕を使用することにより安定して制御された方法で「オンデマンド」デュアルパワーサイクリングを楽しむように設計されている。これは４点操舵と呼ばれる。乗り手が腕と脚の両方を使用してバイクに動力を供給するデュアルパワーサイクリングはまた、乗り手が脚だけで自転車を漕ぐ場合に比べて２倍の筋肉群を鍛えることを可能にし、およびより完全な心臓、血管および筋肉組織の運動を可能にする。
【０００９】
簡単に説明すると、デュアルパワー駆動伝達系は以下のものからなる：
Ａ）部分円弧状に支持体の上をベアリング上で回転し、かつ常にフロントホイールの移動方向に平行に配置される２つのヨーク接続された前腕バーの使用。これにより、乗り手は、駆動ホイールを回転するべくエネルギーおよびトルクを入力するために前腕、二頭筋、および肩を使って最大量のてこの作用を利用することが可能になる。
Ｂ）ヨーク接続された前腕バーの動力回転は、乗り手がそれらを一斉に上向き方向に空に向けて移動し、次いで下向き方向に地面に向けて移動することを伴う。従って、乗り手のヨーク接続された前腕バーの動力運動は、フロントホイールの横方向の回転に対して常に中立である。
Ｃ）上腕および肘は４つの別個の制御点を提供し、従って４点操舵を提供する。乗り手は、１）フロントホイールを転回するため、および２）前腕バーを部分円弧状に回転式に上下動するために上腕と肘を所定の位置に保持する。かくして、乗り手はフロントホイールを操舵するために、４つの制御点を全て一斉に肯定的に移動させ、左または右に所望の転回を行うようにしなければならない。乗り手は、自転車を転回しながら部分円弧状に前腕バーを回転式に上下動することによって自転車に意図的に、同時に、かつ連続的に動力を供給することができる。このようにして、自転車または三輪車のフロントホイールが意図せず横方向に転回することはなく、乗り手にデュアルパワード自転車の安定性および制御を提供する。
Ｄ）２つの前腕バーに取り付けられたヨークの下側に、回転トラックが動作可能に接続される。キャリッジがヘッドチューブに動作可能に接続され、ヘッドチューブはバイクのフレームに取り付けられる。このキャリッジは伸縮ロッドに直接接続され、伸縮ロッドによりキャリッジは垂直方向に上下に移動することが可能になるが、横方向に移動することはできない。
Ｅ）キャリッジにはいくつかのローラが取り付けられ、回転トラックがそれらの上で横方向に移動しても、これらのローラは固定式に配置されたキャリッジに取り付けられているので、水平方向に対して固定された状態で維持される。
Ｆ）回転トラック上の軌道もローラに接触する。乗り手が前腕バーを左または右に操舵すると、回転トラックはそれに応じてかつ同時に前腕バーとともに回転する。これは、回転トラックが、固定して配置されたローラの上を回転するためである。
Ｇ）キャリッジに動作可能に接続されるのは接続ロッドであり、接続ロッドは乗り手の前腕バーの揺動と一致して上下におよび前後に回転式に移動する。接続ロッドは、接続ロッドがその中を走行するガイドによってその横方向平面に保持される。
Ｈ）接続ロッドの後端部にはＴ継手またはスプリッタが取り付けられ、２つのラックのうちの１つがＴ継手の各側に接続され；一方のラックがスプリッタの一方の側に取り付けられ、他方のラックがスプリッタの反対側に取り付けられる。
Ｉ）２つのピニオンギアが、それぞれのラックの歯がそれ自体のピニオンギアの歯の上を移動するように配置される。これらのピニオンギアは互いに逆に配置される。
Ｊ）一方向ベアリングが２つのピニオンギアのそれぞれに取り付けられ、同時にクランク軸の外面にも取り付けられる。
Ｋ）従って、乗り手が前腕バーを上下に揺動させると、キャリッジはそれと一致して上下に動く。接続ロッドは同時に上下に移動するだけでなく前後にも移動し、２つのラックも接続ロッドと一致して移動する。
Ｌ）ラックは互いに反転され、一方のラックがピニオンギアの一方の上部に配置され、他方のラックが第２のピニオンギアの底部に配置され、および一方向ベアリングがこれらピニオンギアとクランク軸との間に配置されるので、乗り手が前腕バーを上下に回転式に揺動する間、クランク軸、チェーンスプロケット、チェーンおよび駆動ホイールは、駆動ホイールおよび自転車を前進させる方向に常に回転する。同様に、前の文の中で記載したように反転されたラックアンドピニオンギアを逆転させると、クランク軸が駆動ホイールを前方方向に常に推進する同じ方向に回転する同じ結果が得られるだろう。
Ｍ）接続ロッドが固いまたはチューブ構造である結果、自転車のフロントホイールを左または右に転回する唯一の方法は、フロントホイールバーおよびフロントホイールの関連する左または右操舵機能を固い接続ロッドまたはチューブの前後運動から切り離して分離することによる。これは、前腕バーに回転トラックを取り付け、キャリッジおよびそのローラを自転車のフレームに動作可能に取り付けることによって達成される。このようにして、左にも右にも動くことができないキャリッジローラは、前腕バーが回転トラックを左か右に動かすことを可能にするので、乗り手はバイクのフロントホイールを左か右に操舵することができ、同時に、前腕バーを上下に動かすと、接続ロッドも前後に動く。接続ロッドの前後運動は、左または右転回中にバイクを前進させるためにクランク軸を動作可能に回転させる。
Ｎ）本明細書に記載するデュアルパワー自転車は、乗り手がクランク軸および駆動ホイールを回転するために脚からのパワーだけを使用する自転車と比べて、腕および脚の組み合わせによって動力を供給される自転車の乗車に伴う多くの側面を改善するように設計されている。これらの利点のいくつかは、限定することなく、１）乗り物の移動に利用されるエネルギーを身体のより多くの筋肉群に広げることによって身体の乳酸摂取の効率を改善すること、２）乗車中により多くの上半身筋肉群を利用することによって乗り手の身体のためのより完全な運動プログラムを提供すること、３）クランク軸および駆動ホイールにより多くのエネルギーを入力する追加の筋肉群の実践を通して乗り手がより速く自転車に乗ること、すなわちより多くの負荷を引き出すことを可能にすること、および４）乗り手が脚だけを使う場合よりも、所与の乗車時間の間、より多くの活動的な筋肉群に利用可能な酸素を広げることによって、身体の特定の部分の利用可能な酸素のより効果的な使用を乗り手が有することを可能にすること、従って、乗り手の上半身および下半身両方の筋肉群を係合することによって乗り手のより効果的な心臓の運動を行うこと、および５）乗り手が、一般的なベアリングおよび２つのギアからの摩擦による数パーセントのパワー（損失）を引いたほぼ１００％の乗り手の腕のパワーを駆動ホイールを回転させるために伝達することを可能にすることを含む。
【００１０】
本発明およびその目的および特徴は、図面と併せて検討すると、以下の詳細な記載および添付の特許請求の範囲からより容易に明らかになるであろう。
【００１１】
本発明の構成要素部品のリスト
本発明の構成要素部品は以下を含む：
１）自転車全体
２）トップチューブ
３）ダウンチューブ
４）ポストチューブ
４ａ）ポストステー
５）シート
６）ヘッドチューブ
７）回転チューブ
８）ステム
１０９）支持バー
１０９ａ）前腕バーベアリング
１１０）前腕バー
１１）左クランク
１１ａ）左ペダル
１２）右ペダル
１３）右クランク
１４）フロントチェーンスプロケット
１４ａ）第２フロントスプロケット
１４ｂ）第３フロントスプロケット
１５）フロントスプロケットからカセットまでの水平チェーン
１５ａ）チェーンステー
１６）リヤブレーキセット
１７）リヤホイールおよびタイヤ
１８）フロントホイールおよびタイヤ
１９）フロントフォーク
１２０）ハンドグリップ
１２１）２つの前腕バーを相互に接続するヨーク
１２１ａ）２つの前腕バーを相互に接続する第２のヨーク
１２２）肘／前腕ホルダ
１２２ａ）肘／前腕拘束具
１２３）前腕バーを回転トラックに接続するアタッチメント
１２３ａ）ヨークを回転トラックに接続するアタッチメント
１２４）乗り手が前腕バーを垂直方向に回転式に上下動し続ける間にフロントホイールが左か右に転回することを可能にする回転トラック
１２５）ローラを備え、その上を回転トラックが転回する間に回転するキャリッジ
１２５ａ）キャリッジに取り付けられ、その上を回転トラックが移動するローラ
１２５ｂ）伸縮ロッドとキャリッジとの間の接続アタッチメント
１２６）伸縮ロッド
１２６ａ）伸縮ロッドの底部をヘッドチューブブラケットに保持するピン
２７）キャリッジとスプリッタに取り付けられたロッドエンドベアリングとの間の接続ロッド
２７ａ）キャリッジを、その後端部でスプリッタに取り付けられた斜めに配置された主要接続要素に接続する水平ブリッジ接続ロッド
２８）接続ロッドを連続横方向平面内に保持するガイド
２９）接続ロッドをスプリッタと接続するロッドエンドベアリング
３０）ラック、ピニオンギア、および一方向ベアリングを含んで保護するハウジング
３１）スプリッタ
３２）第１のピニオンギアの下を移動する第１のラック
３２ａ）第１のラックの上部で回転する第１のピニオンギア
３２ｂ）第１のピニオンギアとクランク軸との間に配置された第１の一方向ベアリング
３２ｃ）その上をラックが移動し、ラックの移動を対応するピニオンギアの上に維持する２つのローラの一方
３３）第２のピニオンギアの下を移動する第２のラック
３３ａ）ラック３３の下を回転する第２のピニオンギア
３３ｂ）第２のピニオンギアとクランク軸との間に配置された第２の一方向ベアリング
３３ｃ）その上をラックが移動し、ラックの移動をピニオンギアの上に維持する２つのローラの一方
３４）クランク軸ハウジング
３５）クランク軸
３６）クランク軸ハウジングの内側でその上をクランク軸が回転する２つのベアリングセットのうちの一方
【００１２】
図１〜図５は、デュアルパワーラックアンドピニオンギアおよび推進システムを示す構成Ｉの様々な説明図であり。図６〜図１２は、デュアルパワーバイクの構成ＩＩのための様々な構成要素アセンブリの様々な説明図である。図１３〜図１７は、デュアルパワーバイクの構成ＩＩＩのための様々な構成要素およびアセンブリの図である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ラックアンドピニオン推進システムを有するデュアルパワー発明を搭載したロードバイクを示す構成Ｉの斜視図である。
【図２】前腕バー、回転トラックおよびキャリッジを示す構成Ｉの斜視図であり、この図はバイクの左後ろから見たものである。
【図３】クランク軸の周りに配置された接続ロッド、スプリッタ、ラック、ピニオンギア、およびローラを示す構成Ｉを示す。
【図４】ラック、ピニオンギア、一方向ベアリング、ローラ、およびクランク軸を示す、図３Ａからの構成Ｉの切取図である。
【図５】肘を固定位置に保持するために使用される肘プラットホームおよびホルダを示す構成Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの図である。
【図６】本明細書に記載される構成ＩＩで示されるデュアルパワー自転車の例の斜視正面図であり、構成ＩＩでは、乗り手は、ａ）脚を単独で使用することができる、またはｂ）本発明の使用可能性に従って設計される場合自転車に動力を供給するために腕および脚の両方を同時に使用することができる。構成ＩＩおよびＩＩＩにおいて、自転車の駆動システムを備える２つの異なる駆動は、ａ）構成ＩＩおよびＩＩＩの両方に適用可能な上部前方駆動システム１００、構成ＩＩ用の中間駆動システム２００、構成ＩＩＩ用の中間駆動システム３００、および構成ＩＩおよびＩＩＩの両方に適用可能な下部後方駆動システム４００からなる。
【図７】デュアルパワー前腕／バーを４つの異なる位置：Ｆｉｇｕｒｅ７ａ−１、Ｆｉｇｕｒｅ７ａ−２、Ｆｉｇｕｒｅ７ａ−３およびＦｉｇｕｒｅ７ａ−４で示す。各位置は、乗り手がクランクの全３６０度回転中にデュアルパワーをクランク軸と駆動ホイールに供給するときに、前腕／ハンドバーが乗り手によって回転パワーストロークにおいて引き上げられ押し下げられることを表す。
【図８】上部駆動システム１００の右後方位置からの構成ＩＩおよびＩＩＩの斜視図であり、支持ロッド、「オンデマンド」前腕／ハンドバー、前腕／ハンドバーの下側に取り付けられた回転トラックを示し、それはそれらを一緒に接続するためのヨークとしても機能する。他の部品には、伸縮ロッド、接続ブリッジロッド、および回転トラック内のローラ、およびキャリッジが含まれる。
【図９】デュアルパワーバイクの左上前方を見た構成ＩＩの斜視図であり、その前端部でクランクに接続され、フロントタイヤの頂部とフォークのクラウンとの間の間隙を横切り、その後端部で、ダウンチューブの上部に配置されたフロントベベルギヤと接続する水平駆動ラインの位置を示す。ベベルギア、スパーギア、スプロケット、およびチェーンも示す。
【図１０】上部駆動システム１００の左前方からの構成ＩＩの斜視図である。この図には、カム、カムフォロア、およびカムフォロアに取り付けられたバネ付勢ブラケットが示される。それらは、ヘッドチューブの近く、およびデュアルパワー駆動伝達系の一部であり得るギアの前でバイクの前部に配置される。伸縮ロッド、上部前方クランク、接続ブリッジロッド、および水平駆動ラインも示されている。
【図１１】乗り手の左側からの構成ＩＩの斜視図であり、構成ＩＩのための中間駆動システム３００の上部セクションで使用される構成要素部品を示す。これらには、２つのベベルギアおよびそれらのベアリング、２つのスパーギア、上部前方スプロケットおよびチェーンが含まれる。
【図１２】中間駆動システム３００の下部セクションで使用される構成要素部品を示す、自転車の左側からの構成ＩＩの斜視図である。
【図１３】構成ＩＩＩ形式のデュアルパワー自転車の左側の正面斜視図であり、その前端部でクランクから配置され、フォークのクラウンとフロントタイヤの頂部との間の間隙を横切り、ダウンチューブの上部の内側でベベルギアと接続する回転水平駆動ラインから部分的になる中間駆動システム３００の駆動伝達系を示す。
【図１４】主に上部前方駆動システム１００および２００で使用される構成要素の左側正面斜視図であり、そのような部品は、構成ＩＩおよびＩＩＩの両方での適用において類似している。
【図１５】デュアルパワーバイクの正面の左後方位置から見た構成ＩＩＩの斜視図であり、上部駆動システム１００および中間駆動システム３００で使用される構成要素部品の多くを示している。構成ＩＩＩ用の駆動伝達系で使用される構成要素部品のためのハウジングも示している。
【図１６】本発明の構成ＩＩＩで設計され使用される中間駆動システム４００の切取図である。これらの部品は、ベベルギアの上側セットの前に配置されたハブおよびその内歯車、ダウンチューブの内部および上部に配置された２つのベベルギア、斜めに配置された駆動ライン、およびダウンチューブとクランク軸ハウジングとの交差部に配置された第２のベベルギアセットを含む。これらの部品はすべてダウンチューブの内側に位置する。
【図１７】構成ＩＩＩで使用される下部駆動システム４００で使用される構成要素部品を示す。これらの部品には、クランク軸およびそのベアリング、ならびにペダルクランクが含まれる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
Ｉ．構成Ｉの実施形態
以下の記載および添付の図面において、同様の番号は、それらが現れるときは常に同様の部品を指す。さらに、以下の実施可能性は、デュアルパワー駆動システム全体内の特定の位置で動作する本発明の構成Ｉの多くの構成要素部品に言及するが、これらの部品のいくつかは、駆動システム全体内の異なる位置にシフトされ、デュアルパワー駆動システムの機能を依然として完全に維持してもよい。その例はラック３２であり、ラック３２は現在の設計ではピニオンギア３２ａの下に配置されているが、ピニオンギア３２の上に配置され、同様に動作することもできる。もちろん、この設計変更が実施される場合、ラック３３を再配置し、ピニオンギア３３ａの下に配置する必要があるだろう。（図３および４参照）
【００１５】
Ａ．構成Ｉ用のデュアルパワー駆動伝達系
デュアルパワー自転車は自転車フレーム１からなり、その回転チューブ７およびステム８には、垂直に取り付けられた支持ロッド１０９が取り付けられている。この支持ロッド１０９は２つの目的を果たし、ａ）乗り手が前腕バー１１０および肘ホルダー２２上の上腕および肘で回転チューブ７を回転させると回転チューブ７が自然に右または左に操舵されることによって乗り手に肘および上腕で自転車１のフロントホイール１８を操舵する能力を与える。乗り手は、右の肘と上腕を前方に押し、左の肘と上腕を引き戻すことによって左折を行う。右折は、肘および上腕で前述の方向を逆転させることによって達成される。前腕バー１１０は支点ロッド１０９にベアリング１０９ａで取り付けられているので、乗り手は、二頭筋、前腕、および肩からの筋肉によって生成された動力を、クランク軸３５を回転させるトルクに同時に入力することが可能になる。乗り手がペダル１１ａおよび１２を脚で上下動することによりクランク軸３５を回転させる速度のような速度またはそれよりも速い速度で乗り手が前腕バー１１０を回転式に「上下に」上下動するときにトルクは生成される。支点ロッド１０９は各端部にベアリング１０９ａを有し、これらのベアリング１０９ａのそれぞれに２つの前腕バー１１０の一方の後端部が取り付けられる。従って、乗り手が前腕バー１１０のハンドグリップ１２０を「引き上げたり押し下げたりする」と、これらの前腕バー１１０のそれぞれの後端部は、支点ロッド１０９およびベアリング１０９ａ上で枢動し、前腕バーが円弧状の経路に沿って直線的に回転するときに、前腕バー１１０の周期的な角変位を引き起こす。（図１、２および７参照）
【００１６】
乗り手が前腕バー１１０のダウンストロークの間に激しい力を使用しようとする場合、図５に示すように前腕／肘拘束具１２２ａを使用することが乗り手にとって有益である。この状況では、デュアルパワーバイク１に乗る前、乗り手は最初に拘束具１２２ａを自分の前腕および肘に取り付ける。次に乗り手は、拘束具１２２ａをプラットホーム１２２の受け入れ穴に押し込み、拘束具１２２ａが外れないようにする。次に乗り手は、前腕アームバー１１０を用いて回転上下パワーストロークを開始する。乗り手は肘および前腕をプラットホーム１２２に固定するために拘束具１２２ａを使用しない限り、ダウンストローク中に自分の手および前腕で激しく押し下げているとき、乗り手の肘および前腕はプラットホーム１２２から離昇する可能性がある。この状態は、クランク軸３５に送達される動力が少なくなる可能性がある。拘束具１２２ａは、肘プラットホーム１２２に結合された迅速解放拘束具１２２ａであってもよく、迅速解放拘束具１２２ａは乗り手の肘を肘プラットホーム１２２に解放可能に結合するように構成されている。
【００１７】
前腕バー１１０は、２つのヨーク１２１および１２１ａで相互に接続されている。ヨーク１２１および１２１ａの機能は、２つの前腕バー１１０を相互に結合して、それらが一斉に、一方が他方と一緒に、回転式に「上下」に動くことしかできないようにし、または一斉に左または右に操舵されることしかできないようにすることである。従って、乗り手がハンドグリップ１２０を把持し、完全なサイクルで前腕バー１１０を回転させて「上下に」上下動するとき、この機能により回転トラック１２４およびキャリッジ１２５も上下に回転揺動し、同時に、接続ロッド２７はそれらと一致して上下および前後に移動する。（図１、２および３参照）
【００１８】
回転トラック１２４には、キャリッジ１２５が取り付けられている。キャリッジ１２５は、ローラ１２５ａを介して回転トラック１２４に取り付けられている。キャリッジ１２５およびローラ１２５ａは、伸縮ロッド１２６によってフレームに動作可能に結合される。伸縮ロッド１２６は、キャリッジ１２５およびローラ１２５ａが垂直に移動することを可能にする一方で左右に移動することを防止する。従って、乗り手が前腕バー１１０を左または右のいずれかに操舵すると、乗り手は同時に回転トラック１２４および回転チューブ７を回転させ、それによって前方フォーク１９およびフロントホイール１８を左または右に操舵する。キャリッジ１２５およびローラ１２５ａは水平に静止して保持されているので、キャリッジ１２５およびローラ１２５ａは、回転トラック１２４がローラ１２５ａ上を転がることを可能にし、同時に乗り手が前腕バー１１０を垂直に回転式に上下動することを可能にし、これにより駆動ホイール１７に動力が動作可能に入力し、自転車が前進する。（図１および２参照）
【００１９】
水平に配置された接続ロッド２７ａは、一端でキャリッジ１２５に取り付けられ、反対側の端部で、斜めに配置された接続ロッド２７の前端部に取り付けられる。従って、乗り手が前腕バー１１０を揺動することによってキャリッジ１２５が上下に回転移動されるとき、水平接続ロッド２７ａも上下に回転移動される。これにより、接続ロッド２７は同時に上下に移動すると共に前後に移動する。
【００２０】
これらの構成要素は２つの目的を果たす。第１の目的は、４点操舵を乗り手に与えることであり、乗り手はこれを使用して、前腕と手の両方を所望の方向に一斉に回転させるだけで右または左へ回転する。前腕バー１１０の４点操舵は、フロントホイール１８を操舵するために４つの別個の人間の接触点を使用する。４つの人間の接触点は、全てそれぞれ前腕／ハンドバー１１０およびグリップ１２０に配置された１）左前腕／肘、２）右前腕／肘、３）左手、および４）右手である。従って、乗り手がフロントホイール１８を操舵するためには、乗り手は４つの接触点全てを、所望の回転方向に向かって一斉に左または右に肯定的かつ同時に移動させなければならない。
【００２１】
通常、構成Ｉにおける固い駆動ライン２７の使用は、乗り手が自転車１を右または左に回転することを不可能にするだろう。これは、固い駆動ライン２７が、揺動する前腕／ハンドバーからクランク軸に動力を入力しているからである。この動力を入力するためには、固い駆動ライン２７は柔軟であることはできない。この問題は、前腕／ハド動力機能から回転機能を分離して独立させることによって克服することができる。これは、前腕／ハンドバーに取り付けられた回転トラック１２４、ローラ１２５ａに取り付けられたキャリッジ１２５であってこれらローラが回転中に回転トラックがキャリッジ上を転がることを可能にしているキャリッジ１２５、ヘッドチューブ７に取り付けられた伸縮ロッド１２６、およびクランク軸に動作可能に接続された接続ロッド２７の使用によって達成される。
【００２２】
接続ロッド２７の後端部はスプリッタ３１に接続され、スプリッタ３１はラック３２、３３に接続される。これらの部品の幾何学的な位置決めは、図１および３に示すように、乗り手が前腕バー１１０を上下に回転移動させることに反応してラック３２および３３を前後に振動させる（図１、３および４参照）。ラックの一方、この例ではラック３２は、対応するピニオンギア３２ａの下に取り付けられる。第２のラック３３は、対応するピニオンギア３３ａの上に取り付けられる。ラック３２は対応するピニオンギア３２ａの下に取り付けられ、ラック３３はピニオンギア３３ａの上に取り付けられているので、スプリッタ３１が接続ロッド２７によって前後に引いたり押したりされると、ピニオンギア３２ａおよび３３ａは互いに逆方向に回転する。しかしながら、各ピニオンギア３２ａおよび３３ａはそれぞれ一方向ベアリング３２ｂおよび３３ｂに載っている。かくして、クランク軸３５は常に単一の方向に回転し、これにより、乗り手が脚でペダルを踏む速さである速度またはそれよりも速い速度で前腕バー１１０を揺動する限り、駆動ホイール１７は連続的かつ動作的に回転する。（図１、３および４参照）
【００２３】
一方向ベアリング３２ｂおよび３３ｂは、それぞれ、クランク軸３５とピニオンギア３２ａおよび３３ａとの間に配置されているので、一方向ベアリング３２ｂおよび３３ｂは、乗り手が「オンデマンド」デュアルパワー自転車乗りを楽しむことを可能にする。これは、各一方向ベアリング３２ｂおよび３３ｂが、そのそれぞれのピニオンギア３２ａおよび３３ａによって、乗り手が脚でクランク軸３５のペダルを踏む１分あたり回転数以上の回転速度で回転されなければならないという事実の結果として起こる。（図１、３および４参照）従って、乗り手が、ピニオンギア３２ａおよび３３ａを、それぞれの一方向ベアリング３２ｂおよび３３ｂとともに、乗り手が自分の脚でペダルを踏むよりも速い速度で回転させる速度で前腕バー１１０を回転揺動させる限り、前腕バー１１０は、クランク軸３５と駆動ホイール１７を同じ前方方向に連続的かつ単独で回転させる。乗り手がクランク軸３５を回転させるためにペダル１１ａおよび１２を回転させるＲＰＭに等しい速度で前腕バー１１０を回転揺動させる場合、トルクは、乗り手の前腕、二頭筋および肩に、ならびに脚に由来し、クランク軸３５および駆動ホイール１７を回転させる。最後に、乗り手の脚およびペダル１１ａおよび１２が、乗り手がクランク軸３５を回転させるために前腕バー１１０を揺動させるより速い速度でクランク軸３５を回転させる場合、クランク軸３５を回転させるトルクを供給する動力の全ては、乗り手が脚だけを回転させることに由来する。（図１、２、３および４参照）
【００２４】
接続ロッド２７は、ダウンチューブ３に取り付けられたガイド２８を横断することによりその垂直面内に保持される。このガイド２８は、接続ロッドがダウンチューブ３から横方向に移動することを妨げることによって横方向移動経路を制御する。
【００２５】
ローラ３２ｃおよび３３ｃのセットは、ハウジング３０に取り付けられ、それぞれのラック３２および３３の底部および上部に配置される。ローラセット３２ｃおよび３３ｃは、それぞれのラック３２および３３の歯をそれぞれのピニオンギア３２ａおよび３３ａの歯に連続して噛み合わせる。従って、ラック３２および３３がそれぞれのピニオンギア３２ａおよび３２ａの上を前後に移動している場合でさえ、ローラ３２ｃおよび３３ｃは、それらローラ３２ｃおよび３３ｃが固定ハウジング３０に取り付けられているため、それぞれ固定した状態に保持される。これはラック３２および３３をそれぞれローラ３２ｃおよび３３ｃの上でのみ回転させる。ラック３２および３３の歯は、それぞれピニオンギア３２ａおよび３３ａの歯に噛み合わせられ、それぞれのピニオンギア３２ａおよび３３ａを回転させるからである。ピニオンギア３２ａおよび３３ｂの逆回転は、乗り手が前腕バー１１０を回転揺動させた結果として、それぞれの一方向ベアリング３２ｂおよび３３ｂにクランク軸３５を前方方向のみに連続的に回転させる。（図１、２、３、および４参照）この状態は、乗り手がクランク軸３５のペダルを踏むのと同程度の速さでまたはそれよりも速くクランク軸３５を回転させる速度で乗り手が前腕バー１１０を揺動させている限り機能する。さらなる実施形態では、図３Ｂに示すように、ローラ３２ｃおよび３３ｃのセットは、それぞれラック支持ケーシング３２ｄおよび３３ｄで置き換えてもよい。ラック支持ケーシング３２ｄおよび３３ｄは、ラック３２および３３がピニオンギア３２ａおよび３３ａの上を移動するときに、それぞれラック３２および３３を支持する。
【００２６】
ＩＩ．構成ＩＩおよびＩＩＩの実施形態
実施形態によれば、駆動ホイールにトルクを入力するために腕および脚の両方、補装具またはその他を乗り手が同時に使用する機能は、デュアルパワーと呼ばれる。本発明の構成要素は、乗り手が４点操舵を使用して安定かつ制御された方法でデュアルパワー自転車乗りを楽しむように設計されている。乗り手は、上半身と下半身の両方の筋肉を使用しているので、運動時間を最大４０％短縮することができる。乗り手は、より多くのトルクを駆動ホイールに入力する結果、速度を上げることもできる。
【００２７】
支持ロッド上で部分的に弧を描くように回転し、常にフロントホイールの走行方向に平行に配置された２つのヨーク接続された前腕／ハンドバーの使用は、乗り手が自分の前腕／ハンドバー、肩および上半身によって最大量のてこの作用を使用し、エネルギーおよびトルクをクランク軸の回転に入力することを可能にする。このトルクはその後、現在使用されている自転車のスプロケットおよびチェーンの適用によって駆動ホイールに伝達される。
【００２８】
ヨーク接続された前腕／ハンドバーの回転は、乗り手がそれらを空に向かって上向きに、次に地面に向かって下向きに動かすことによって始まり、終わる。従って、乗り手のヨーク接続された前腕／ハンドバー動力運動は、フロントホイールの横方向操舵に対して常に中立である。先行技術の多くの例は、ハンドルバーの一方の側を、その後他方側を順次押すまたは引くことにより動作し、これはフロントホイールの望ましくないそして安全でない操舵につながる可能性がある。
【００２９】
前腕／ハンドバーの４点操舵は、フロントホイールを操舵するために４つの別々の人間の接触点を提供する。それらは：１）左肘、２）右肘、３）左手および４）右手であり、全て前腕／肘バーおよびハンドグリップ上に置かれる。これは、乗り手が、ａ）フロントホイールを操舵し、ｂ）クランク軸に動力を入力するために前腕／ハンドバーを同じ上下方向に一緒に回転的に上下動する間の乗車姿勢である。従って、乗り手がフロントホイールを操舵するためには、４つの接触点をすべて一斉に所望の回転方向に左または右に肯定的かつ同時に移動させる必要がある。このようにして、乗り手が意図的に回転を行い、肯定的にそうすることを選択しない限り、自転車のフロントホイールの意図しない横方向操舵は存在しない。
【００３０】
本明細書に記載されているデュアルパワー自転車は、腕および脚の組み合わせによって動力を供給される自転車の乗車に伴う多くの側面を改善するように設計されている。これらの改善される側面のいくつかは、限定することなく、１）乗り物の移動に利用されるエネルギーを身体のより多くの筋肉群に広げることによって身体の乳酸摂取の効率を改善すること、２）乗車中により多くの上半身筋肉群を利用することによって乗り手の身体のためのより完全なクロストレーニング運動プログラムを提供すること、３）所与の時間量にわたってクランク軸および駆動ホイールにより多くのエネルギーを入力するための追加の筋肉群の実践を通して乗り手がより速く自転車に乗ること−すなわちより多くの負荷を引き出すことを可能にすること、および４）乗り手が脚だけを使う場合よりも、所与の乗車時間の間、より多くの活動的な筋肉群に利用可能な酸素を広げることによって、身体の特定の部分の利用可能な酸素のより効果的な使用を乗り手が有することを可能にすること、および５）設定時間の間、乗り手の上半身および下半身筋肉群の両方を係合し、より多くのカロリーを燃焼させることによって、乗り手のより効果的な心臓および呼吸器のトレーニングを行うことを含む。乗り手はより効果的に心臓および呼吸器系を一緒に使用するので、これらの運動要件を満たすためにバイクに費やす時間を短縮することができる。
【００３１】
Ａ．構成ＩＩおよびＩＩＩで使用される部品
先に挙げた構成要素部品に加える本発明の構成要素部品のリスト：
【００３２】
１）ほとんどすべての標準的なバイクに使用される基本部品は、本出願において部品１〜８、１１、１１ａ、１２、１３、１４、１５、１６、１８、および１９として表示され、本発明に特有のものではない。
【００３３】
２）１００番台の番号の部品は、上部駆動システム１００内の構成要素を表し、これらの同じ構成要素は３つの構成Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩのすべてに使用される。上部駆動システム１００内の部品には、番号１０９、１０９ａ、１１０、１２０、１２１、１２２、１２３、１２３ａ、１２３ｂ、１２４、１２５、１２５ａ、１２５ｂ、１２６および１２６ａが付されている。
【００３４】
３）構成ＩＩおよびＩＩＩの両方で使用される上部前部駆動システムで使用される構成要素部品には、番号２２６、２２６ａ、２２６ｂ、２２７、２２７ａ、２２８、２２９、２３０、２３１および２３２が付けられている。
ａ．構成ＩＩの中間駆動システムで使用される部品は、３００番台で指定され、それらは番号３３３、３３４ａ、３３４ｂ、３３５、３３６、３３７、３３８、３３８ａ、３３９、３３９ａ、３４０、３４１、および３４２を含む。
ｂ．中間駆動システムで使用されかつ構成ＩＩＩで見出される部品は、４００番台として指定され、それらは番号４４３、４４４、４４５ａ、４４５ｂ、４４６、４４７、４４８ａ、４４８ｂ、４４９ａ、および４５０を含む。
【００３５】
このような部品の部品番号および命名法は、構成ＩＩおよびＩＩＩについて本発明を示す図面に示された構成要素部品のこのリストでは以下の通りである。
１５）右チェーンリアスプロケット、ディレイラ、およびカセット
ａ）チェーンステー
１１０）上下動前腕／ハンドバー；
１２０）前腕／ハンド上下動バーの前端部に取り付けられた前腕バーハンドグリップ；
１２１）ヨークおよびヨークを前腕バーに接続するアタッチメント；
１２１ａ）ヨークおよびヨークを前腕バーに接続するアタッチメントブラケット；
１２２）前腕／肘支持プラットホーム；
１２３ａ、ｂ、ｃ）回転トラックを前腕バーに接続するブラケット；
１２４）回転トラック；
１２５）回転トラック内のキャリッジ；
ａ）キャリッジの支持ローラ；
ｂ）キャリッジと伸縮ロッドの上端部との間の水平接続ロッド；
１２６）伸縮ロッド；
１２６ａ）伸縮ロッドをヘッドチューブに接続するピン；
２２６）キャリッジと上部前方クランクとの間の、伸縮能力を有し得る揺動垂直接続ブリッジロッド。
ａ）上部前方垂直ブリッジロッドの上端部を水平ロッドに接続する上部ユニバーサルロッド端部ベアリング；
ｂ）上部前方クランクの外端部に下部前方垂直接続ブリッジロッドの下端部に取り付けられた下部ユニバーサルロッド端部ベアリング；
２２７）上部前方クランク
ａ）上部前方クランクベアリング；
２２８）クランクおよびクランクベアリングを適所に保持し、ヘッドチューブに取り付けられたブラケット。
２２９）その前端部で上部前方クランクに取り付けられ、次いでフォークのクラウンの下を通って移動し、その後端部でダウンチューブに取り付けられた一組のベベルギアに取り付けられる水平の固い回転駆動ライン；
２３０）カム−カムは概ね楕円形の形状に成形されてもよく、その肩部は一般に１８０度離れて配置される。カムとカムフォロアの目的はクランクを上死点と下死点を越えるように押すことであり、上死点および下死点は通常は０度および１８０度目盛りの所にある；
２３１）カムフォロア−カムフォロアは形状が円形であり、カムの円周面上で直接回転する。カムフォロアは、そのカムの回転に伴って伸縮し、従ってフライホイールをその上死点位置および下死点位置を越えて押すために必要な力を提供する一組のバネに取り付けられる；
２３２）カムフォロアバネ機構−この機構を介してカムフォロアに間接的にバネが取り付けられてもよい。これらのバネの圧縮および伸張によりカムフォロアはカムの円周面に接触してこれに乗り上げる。それらの目的は、カムフォロアに十分な下向きの力を与えて、カムおよびそれによりフライホイールを上死点および下死点両方の位置を越えて押して回転させることである；
３３３）ダウンチューブの上部に配置され、ベベルギア、スパーギア、および上部前方スプロケットのセットを適所に保持するトランスミッションハウジング；
３３４）回転水平ロッドとチェーンまたはベルトの上部前方スプロケットとの間に配置されたベベルギアセット；
ａ）回転水平ロッドの端部に取り付けられたベベルギア（ａ）；
ｂ）ベベルギア（ａ）に垂直に取り付けられたベベルギア（ｂ）、その軸は反対側の端部でスパーギア（ａ）に接続される；
３３５）ベベルギア（ｂ）をスパーギア（ａ）に接続する軸；
３３６）スパーギア（ａ）；
３３７）スパーギア（ｂ）；
３３８）中間レベルチェーンまたはベルトスプロケット；
ａ）デュアルパワー駆動システムが、乗り手の前腕／ハンドバーの回転上下ストロークの１分当たりの揺動の速度を変化させるための複数のスプロケットを備えている設計に使用される第２の代替の上部前方スプロケット；
３３９）乗り手が前腕／ハンドバーの回転上下運動の１分あたりの揺動速度を変えることを可能にするためにデュアルパワー駆動チェーンまたはベルトを１つの上部前方スプロケットから別の上部前方スプロケットへ移動させるディレイラセット；
ａ）ディレイラにチェーンを１つのスプロケットから別のスプロケットに移動させるレバー；
３４０）上部前方スプロケットを下部後方スプロケットへ接続するチェーンまたはベルト；
３４１）クランク軸に取り付けられた下部後方チェーン／ベルトスプロケット；
３４２）一方向ベアリング−一方向ベアリングの内側レースは下部後方軸上に取り付けられ、構成ＩＩでは、その外側レースは下部後方スプロケットに取り付けられる。その目的は、乗り手が前腕／ハンドバーの回転上下動を介して自転車の駆動ホイールにデュアルパワーを入力することを「オンデマンド」に制御できるようにすることである；
４４３）ダウンチューブの下側に配置され、水平回転パワーロッドがダウンチューブの内側をそれに入れるオリフィス用のカバー；
４４４）水平パワーロッドがダウンチューブの下側に入るダウンチューブのオリフィスの所の位置で水平パワーロッドの後端部を支持する前方ベアリングセット；
４４５ａおよびｂ）その軸が互いに斜めに配置されているベベルギアセット。それらは水平パワーロッドがダウンチューブの下側に入るオリフィスのすぐ内側に位置する。これらの２つのベベルギアは互いに噛み合い、水平パワーロッドの回転に由来するトルクを、ダウンチューブの内側に位置する斜めに配置された回転パワーロッドを回転させるトルクへ伝達する；
４４６）ダウンチューブの内側の斜めに配置された回転駆動ライン；
４４７）斜めに配置された回転ロッドの上端部を取り囲み、ダウンチューブの内側側壁の間に位置する回転パワーロッドを水平に支持するカラーおよびベアリング；
４４８ａおよびｂ）ダウンチューブの基部とクランク軸との交差部に位置するベベルギアのセット。ベベルギア３４８ａは、斜めに配置された回転パワーロッドの下端部に取り付けられ、ベベルギア３４８ｂと噛合している。このベベルギアはクランク軸に直接取り付けられ、乗り手が前腕／ハンドバーを上下動することで発生する動力からトルクをそれに提供する；
４４９）内側に取り付けられたギアを備え、ダウンチューブの内側に配置され、上部ベベルギアセットの前に配置されるハブ；
ａ）ハブ３４９内のギアを動かすレバー；
４５０）ベベルギア３４８ｂとクランク軸３５との間に位置する一方向ベアリング。
【００３６】
ＩＩＩ．本発明の追加の実施形態
以下の記載および添付の図面において、同様の番号は、それらが現れるときは常に同様の部品を指す。さらに、以下の実施可能性は、デュアルパワー駆動システム全体内の特定の位置で動作する本発明の多くの構成要素部品に言及するが、これらの部品のいくつかは、駆動システム全体内の異なる位置にシフトされ、デュアルパワー駆動システム内の機能を依然として完全に維持してもよい。その例は、カムとバネ付勢カムフォロアの位置決めであり、それらは本発明のこの実施可能性ではヘッドチューブの前に配置されているが、当業者は、それらが下部クランク軸上に配置され、カムおよびカムフォロアが上部前方クランクをその上死点および下死点位置を越えるように押すようにすることができることを認識するであろう。
【００３７】
本発明の追加の実施形態、構成ＩＩおよびＩＩＩには２つの構成がある。これらの違いは、構成ＩＩでは、スプロケット３３８と、ダウンチューブ３の外側に沿って横断してクランク軸３５を駆動するチェーン３４０とが存在するが、構成ＩＩＩでは、回転式の固い駆動ライン４４６がダウンチューブ３の内側に配置され、チェーン３４０の代わりにダウンチューブ３の上部からトルクを伝達して、乗り手が前腕／ハンドバー１１０を上下に回転式に上下動することによって提供される動力によってクランク軸３５を駆動する。また、本発明は、乗り手の脚をペダル１１ａおよび１２上で上下動することによって、乗り手の下半身の筋肉を使用するとともに、前腕／ハンドバー１１０を回転式に上下動することによって、乗り手が上半身の筋肉を使用することを可能にし、または乗り手は、脚をペダル１１ａおよび１２上で上下動し、上腕を動かさないことによって、下半身の筋肉のみを使用することができる。従って、乗り手は心臓および呼吸器運動時間を削減する一方、腕、肩および上背部の筋肉量を同時に増加させる。これらの連続的かつ統一された前腕／ハンドパワーストロークは、乗り手に、上半身の筋肉の筋肉量を効果的に運動させかつ蓄積させる一方、同時に脚の運動を行う。その結果、デュアルパワー駆動伝達系は、乗り手の運動時間を最大４０％削減することができ、障害のある人が自転車１に乗りながら全身を同時に運動することを可能にする低衝撃上半身運動様式を提供する。この駆動伝達系はまた、より速い速度をもたらすことができる上半身と下半身の両方の筋肉の同時使用によっておよびより多くの荷重を引っ張ることによって、乗り手がクランク軸３５により多くのトルクを入力することを可能にする。
【００３８】
構成ＩＩおよびＩＩＩの両方において、デュアルパワー駆動伝達系の記載は、４つの基本セグメントに分けられ、それらはａ）２００番台の部品全てが構成ＩＩおよびＩＩＩの両方で使用される上部前方駆動システム２００、ｂ）中間駆動システム３００（構成ＩＩでのみ使用される中間駆動部品）、および中間駆動システム４００（構成ＩＩＩでのみ使用される中間駆動部品）である。構成ＩＩＩの概要は次のとおりである。
１）デュアルパワーサイクルは、乗り手が一斉にパワーストロークにおいて一緒に回転式に引き上げて押し下げる一対の前腕／ハンドバー１１０を使用して、乗り手が脚／ペダル１１ａおよび１２を回転させるのと併せて、トルクを生成して下部クランク軸３５に送達する。
２）乗り手は、ペダル１１ａおよび１２ならびに下部クランク軸３５を回転させるために脚のみを用いてサイクルに乗ることもできる。
３）ヨーク１２１および１２１ａが２つの前腕／ハンドバー１１０を接続しているので、それらは一斉にかつ同じ方向に移動する。これらのヨーク１２１および１２１ａは、接続ブリッジロッド１２６の上部前端部を前腕／ハンドバー１１０に固定し、回転トラック１２４を前腕バー１１０に取り付けるためのアタッチメント点でもある。
４）前腕／ハンドバー１１０の後端部は、一組のベアリング１０９ａによって支持バー１０９に接続される。各前腕／ハンドバー１１０の後端部の頂部にはプラットホーム１２２が取り付けられ、プラットホーム１２２は、安定性と、乗り手の肘が載るための支持とを提供する一方、肩および腕の筋肉の使用にてこの原理を使用し、最大限の上半身のパワーを生成し、下部クランク軸３５および駆動ホイール１７へ送達する。
５）前腕／ハンドバー１１０は一緒にヨーク１２１に接続され、ヨークに取り付けられているのは、上部前方接続ブリッジロッド２２６である。
６）接続ロッド２２６の下端部は、フロントホイール１８の真上に配置可能な上部前方クランク２２７に取り付けられ、クランク２２７の後端部は、固い回転可能な駆動ライン２２９に取り付けられる。
７）２つのベベルギア３３４ａ、３３４ｂのうちの一方の前端部に、固い回転可能な駆動ライン２２９の後端部を取り付けることができ、第２のベベルギア３３４ｂの歯は、第１のベベルギア３３４ａの歯に噛み合わされ、この第２のベベルギア３３４ｂは、第１のまたは前方ベベルギア３３４ａに対して垂直に配置される。
８）第２または後方ベベルギア３３４ｂの後側の軸３３５には、スパーギア３３６が取り付けられてもよく、この第１のスパーギア３３６と噛み合わされるのは、第１のスパーギア３３６に隣接して配置された第２のスパーギア３３７である。
９）第２または隣接するスパーギア３３７が回転する軸に取り付けられるのは、１つまたは複数のスプロケット３３８、３３８ａであり、このスプロケット３３８にはチェーン３４０が取り付けられる。
１０）チェーン３４０の前端部は、これらの中間レベルスプロケット３３８、３３８ａのうちの１つの歯の上に配置され、チェーン３４０の後端部は、クランク軸３５に取り付けられた下部後方スプロケット３４１の上に配置される。
【００３９】
先行するデュアルパワー構成要素を乗り手の自転車乗り体験に適用する際、乗り手は、前腕／ハンドバー１１０のハンドグリップ１２０を把持し、プラットホーム１２２の上に肘を置き、次に常にパワーストロークを使用しながら前腕／ハンドバー１１０の前部を回転式に引き上げ、そして押し下げる。同時に乗り手はペダル１１ａおよび１２を脚で回転させる。前腕／ハンドバー１１０の後部は、支持バー１０９上を回転するベアリング１０９ａに取り付けられているので、前腕／ハンドバー１１０の回転する上下の揺動は、ヨーク１２１を、およびその取り付けられた接続ブリッジロッド２２６を上下に移動させる。接続ブリッジロッド２２６の下端部２２６ｂはクランク２２７の外側端部に取り付けられ、クランク２２７の内側端部は回転可能であるが固い駆動ライン２２９に取り付けられているので、これにより垂直に動く接続ロッド２２６がクランク２２７を前腕／ハンドバー１１０の各上下回転揺動により完全に３６０度回転させる。
【００４０】
クランク２２７が３６０度回転すると、回転可能な固い駆動ライン２２９（接続ロッド２２６の内側端部がこの回転可能な駆動ライン２２９の前端部に取り付けられている）もまた、前腕／ハンドバー１１０の各揺動により３６０度回転する。回転可能駆動ライン２２９の後端部が第１のまたは前方ベベルギア３３４ａの軸に接続されている結果、このベベルギア３３４ａの歯もまた３６０度回転する。この前方ベベルギア３３４ａの歯は、第１または前方ベベルギア３３４ａに対して垂直に配置された第２のベベルギア３３４ｂの歯と噛み合っている。この第２または後方ベベルギア３３４ｂの後側には、チェーンスプロケット３３８を取り付けることができる。従って、これらの２つのベベルギア３３４ａ、３３４ｂの歯が３６０度回転すると、このチェーンスプロケット３３８も３６０度回転する。
【００４１】
代替的に、第２のベベルギア３３４ｂの軸３３５は、第１のスパーギア３３６に取り付けられてもよい。第１のスパーギア３３６は、隣接して配置された第２のスパーギア３３７を有してもよい。第２のスパーギア３３７の後側に、互いに隣接する複数のスプロケット３３８ａを有することができる中間レベルチェーンスプロケット３３８が配置されてもよい。この中間レベルチェーン３４０を１つのチェーンスプロケット３３８の歯から別のチェーンスプロケット３３８ａの歯に移動させるために、上部前方チェーンディレイラ３３９を使用することができる。
【００４２】
チェーン３４０の前端部は前方スプロケット３３８の歯の上に配置されている一方、チェーン３４０の後端部は、クランク軸３５に取り付けられた下側後方スプロケット３４１と呼ばれる第２のスプロケット３４１の歯の上に被せられる。従って、乗り手は上半身の筋肉および前腕を使用して前腕／ハンドバー１１０をパワーストロークによって一緒にかつ一斉に引き上げおよび押し下げを行うので、上述の駆動伝達系は上半身の筋肉に由来する動力をトルクに入力し、クランク軸３５を回転させ、次にクランク軸３５が、標準的産業用チェーン１５と、前方スプロケット１４およびディレイラ１５から後部カセット１５まで配置されたスプロケット１４とを使用して、自転車１の駆動ホイール１７を回転させる。このデュアルパワー駆動伝達系は、限定しないが三輪車、人力の乗り物、航空機、船舶およびそれらに類するものなど、他の乗り物および用途に使用することもできる。
【００４３】
乗り手が前腕／ハンドバー１１０を垂直方向および回転方向に同時に上下動している間に、フロントホイール１８を左または右に操舵できるようにするために、回転トラック１２４および前腕／ハンドバー１１０の操舵機能は、固定配置された上部前方クランク２２７の垂直方向および回転方向の移動から分離し独立しなければならない。これは、伸縮ロッド１２６、キャリッジ１２５および湾曲した直線的な回転トラック１２４を使用することによって達成することができる。回転トラック１２４または他のそのような装置は、前腕／ハンドバー１１０に取り付けられ、それらと一致して横方向および垂直方向に移動する。回転トラック１２４が右または左に回転すると、その内面は、キャリッジ１２５に取り付けられたローラ１２５ａ上を摺動する。キャリッジ１２５は、横方向の動きがない固定位置に保持される。しかしながら、それは、回転トラック１２４の垂直運動に一致して出入りする伸縮ロッド１２６の頂部に取り付けられているので、依然として垂直方向に上下に動くことができる。伸縮ロッド１２６の基部１２６ａは、バイク１のヘッドチューブ６に取り付けられ、それによって、前腕／ハンドバー１１０、回転チューブ７、およびフロントホイール１８が乗り手によって右または左に回転されても、キャリッジ１２５の横移動が妨げられる。
【００４４】
三輪車などの他の乗り物は２つのフロントホイールを含む場合があり、その操舵は、タイロッドなどで動作する２つのフロントホイールを回転させるように構成され；操舵のために制御される舵またはプロペラを備えた海上の乗り物；飛ぶ乗り物の操縦を制御するためのエルロン、エレベータおよび／または舵を備えた飛ぶ乗り物。これらの実施形態では、回転トラック１２４は操舵システムに結合されてもよい。
【００４５】
自転車１、またはデュアルパワー駆動伝達系を利用する他のタイプの人力の乗り物、飛行機、または船舶を、直立して乗る形態で、または横臥構成で設計することができる。直立または横臥する自転車、三輪車および他のそのような乗り物の駆動伝達系を設計する技術分野で学んだ人には基本的な構成要素は本発明の機能を変えないように少しだけ修正できることが予想される。
【００４６】
ＩＶ．構成ＩＩおよびＩＩＩのためのデュアルパワーサイクル駆動伝達系
Ａ．構成ＩＩおよびＩＩＩ両方のための上部駆動システム１００：
デュアルパワー自転車１のための上部前方駆動システム１００は、自転車１のステム８に取り付けられた支持ロッド１０９からなる。２つの前腕／ハンドバー１１０がそれらの後端部１１０でベアリング１０９ａの組を介して支持ロッド１０９に垂直に取り付けられる。回転トラック１２４が前腕／ハンドバー１１０に取り付けられる。乗り手が肘と前腕を置くプラットホーム１２２が、前腕／ハンドバー１１０の頂部に取り付けられる。ローラ１２５ａが取り付けられたキャリッジ１２５が、回転トラック１２４の内側に配置される。キャリッジ１２５およびそのローラ１２５ａは、クランク２２７に対して固定位置に留まる一方、回転トラック１２４は、乗り手がバイク１を右または左のいずれかの方向に回転させると、ローラ１２５ａの上で回転する。（図７、８、８ａ、８ｂ、９、１４、および１５参照）これらの構成要素は２つの目的を果たす。第１の目的は、４点操舵を乗り手に与えることであり、乗り手はこれを使用して、前腕と手の両方を所望の方向に一斉に回転させるだけで右または左へ任意に回転する。前腕／ハンドバー１１０の４点操舵は、フロントホイール１８を操舵するために４つの別個の人間の接触点を提供する。４つの人間の接触点は、全て前腕／ハンドバー１１０およびグリップ１２０に配置された１）左前腕／肘、２）右前腕／肘、３）左手、および４）右手である。従って、乗り手がフロントホイール１８を操舵するためには、乗り手は４つの接触点全てを、所望の回転方向に向かって一斉に左または右に肯定的かつ同時に移動させなければならない。前腕／ハンドバー１１０は支持ロッド１０９に取り付けられ、支持ロッド１０９はステム８に取り付けられ、ステム８は回転チューブ７に取り付けられ、回転チューブ７はフロントホイールフォーク１９のクラウンに直接取り付けられているので、前腕／ハンドバー１１０の回転により、回転チューブ７およびフロントホイール１８は前腕／ハンドバー１１０と一致して回転する。（図８、９、１４および１５参照）第２の目的は、乗り手が上半身に由来する動力をクランク軸３５の回転に同時に入力することを可能にすることである。これは、乗り手が回転円弧状に前腕／ハンドバー１１０を連続的なパワーストロークにおいて引き上げ、次いで押し下げるときに生じる。乗り手が脚でクランク軸３５のペダルを踏むのと同程度であるかまたはそれよりも速い速度で前腕／ハンドバー１１０を回転式に上下動するときにトルクが発生する。支持ロッド１０９は各端部にベアリング１０９ａを有し、これらのベアリング１０９ａのそれぞれに２つの前腕／ハンドバー１１０の一方の後端部が取り付けられている。従って、乗り手が前腕／ハンドバー１１０の前部を「引き上げて押し下げる」とき、これら前腕／ハンドバー１１０のそれぞれの後端部は、支持ロッド１０９およびベアリング１０９ａ上で枢動し、前腕／ハンドバー１１０が円弧経路に沿って直線的に移動するとき、それらの周期的な角変位を引き起こす（図７のＦｉｇｕｒｅ７ａ−１〜Ｆｉｇｕｒｅ７ａ−４参照）。この円弧状の経路は、ａ）円弧の半径、ｂ）接続ロッド２２６の長さ、ｃ）クランク２２７の円周によって決定される。（図７のＦｉｇｕｒｅ７ａ−１〜Ｆｉｇｕｒｅ７ａ−４参照）。
【００４７】
前腕／ハンドバー１１０は、両方の前腕バー１１０の下および間に位置する回転トラック１２４を介して相互に接続される。前腕バー１１０（図７参照）のそれぞれの下側に取り付けられるのが回転トラック１２４である。回転トラック１２４は単一部品であり、前腕／ハンドバー１１０の各側に取り付けられているので、この回転トラック１２４はまた、２つの前腕／ハンドバー１１０を一緒に保持するヨークの機能を果たす。前腕／ハンドバー１１０は相互に結合されているので、２つの前腕／ハンドバー１１０は、ａ）サイクル１を操舵するために左または右に一斉に単に動くことができる、またはｂ）クランク軸３５にトルクを提供するために「上下に」一緒に回転式に移動することができる。回転トラック１２４の内側に配置されているのは、水平に対して固定されたキャリッジ１２５である（図７、８、８ａ、８ｂ、９、１４、および１５に示される）。キャリッジ１２５は、アタッチメントブラケット１２３ｂと、キャリッジ１２５に取り付けられたいくつかのローラ１２５ａとからなる。このキャリッジ１２５のローラ１２５ａは回転トラック１２４の内側に収まり、図７、８、８ａ、８ｂ、９および１５に示すように、乗り手が前腕／ハンドバー１１０を右または左に操舵するときに回転トラック１２４が水平方向に固定されたキャリッジ１２５の上を回転することを可能にする。しかしながら、当業者には、この実施可能性において使用されるもの以外の回転トラック設計が予想される。例えば、湾曲した直線レールを使用してもよいし、他のタイプのレールまたは湾曲したバーシステムを使用してもよい。
【００４８】
キャリッジ１２５上のアタッチメントブラケット１２３ｂは、水平に配置されたロッド１２５ｂにその１２５ｂの前端部で、および斜めに配置された伸縮ロッド１２６の頂部にその後端部で動作可能に接続される。キャリッジ１２５と伸縮ロッド１２６との間において、この同じ水平ロッド１２５ｂは、垂直に取り付けられた接続ブリッジロッド２２６に取り付けられ、この接続ブリッジロッド２２６はその両端部に２つのロッド端部ベアリング２２６ａおよび２２６ｂを有する。キャリッジ１２５およびそのローラ１２５ａの目的は、乗り手がサイクル１のフロントホイール１８を右または左のいずれかに操舵することを可能にする一方、同時に前腕／ハンドバー１１０を「上下に」上下動し、クランク軸３５およびリヤホイール１７にトルクを連続的に提供することである。（図８、８ａ、８ｂ、９、１４、および図１５参照）キャリッジ１２５は、複数のローラ１２５ａをキャリッジ１２５に搭載することによってこの機能を達成する。ローラ１２５ａのいくつかは、回転トラック１２４の前方曲線の内面にのみ接触するようにキャリッジ１２５に取り付けられる一方、他のローラ１２５ａは同時に回転トラックの後方曲線の内面にのみ接触する。（図８、８ａ、８ｂ、９、１４、および１５参照）これらのローラ１２５ａは、回転トラック１２４の内面と常に接触し、それに乗る。従って、乗り手が前腕／ハンドバー１１０を右または左に回転することによってサイクル１を操舵するときは常に、これらのローラ１２５ａは回転して、回転トラック１２４がそれらの上で回転することを許容する。キャリッジ１２５は、水平に対し固定された伸縮ロッド１２５ｃの頂部に取り付けられているので、キャリッジ１２５は、バイク１のトップチューブ２のその位置に対して水平方向に固定した位置に常に留まる。これは、伸縮ロッド１２６ａの基部がヘッドチューブ６などの自転車フレームにその基部で取り付けられている結果として生じる。（図８、８ａ、８ｂ、９、１０、１４、および１５参照）。この独自の設計により、乗り手は自転車１のフロントホイール１８を左または右へ回転および操舵するために前腕／ハンドバー１１０を使用する場合でさえ、乗り手は前腕／ハンドバー１１０を「上下に」同時に回転式に上下動し、それによって上半身のみに位置する筋肉を使用して消費されるエネルギーから連続的にトルクをクランク軸３５へ入力する。（図７のＦｉｇｕｒｅ７ａ−１〜Ｆｉｇｕｒｅ７ａ−４、図８、８ａ、８ｂ、９，１４および１５参照）
【００４９】
その前端部でキャリッジ１２５に取り付けられ、後端部で伸縮ロッド１２６の頂部に取り付けられた水平ロッド１２５ｂは、これら２つの端部地点の間に上部ロッド端部ベアリング２２６ａが取り付けられている。このロッド端部ベアリング２２６ａの下端部には、垂直に配置された接続ブリッジロッド２２６の上端部が取り付けられている。この接続ブリッジロッド２２６の下端部には、下部ロッド端部ベアリング２２６ｂが取り付けられている。下部ロッド端部ベアリング２２６ｂの下端部は、クランク２２７の外側端部に固定されている。クランク２２７の内側端部は、回転する固い駆動ライン２２９に取り付けられている。（図７のＦｉｇｕｒｅ７ａ−１〜Ｆｉｇｕｒｅ７ａ−４、図９、１４および１５参照）従って、乗り手が前腕／ハンドバー１１０を回転式に引き上げて押し下げると、これにより接続ブリッジロッド２２６も一致して上下に移動される。クランク２２７の内側端部は固定式に配置された固い駆動ライン２２９に取り付けられているので、接続ブリッジロッド２２６の上下運動は、クランク２２７をブリッジロッド２２６および揺動する前腕／ハンドバー１１０の両方と一致して回転させる。その前端部でクランク２２７の内側端部に取り付けられた駆動ライン２２９はその後クランク２２７の回転と協調して回転する。（図７のＦｉｇｕｒｅ７ａ−１〜Ｆｉｇｕｒｅ７ａ−４、図９、１４および１５参照）水平駆動ライン２２９に使用される固いロッドまたはチューブは、その後端部で、ダウンチューブ３の頂部の近くまたは内部に配置されたベベルギア３３４ａまたは４４５ａと接続される。固い水平駆動ライン２２９がその前端部で上部前方クランク２２７に接続され、その後端部でベベルギア３３４ａまたは４４５ａと接続されることができる理由は、固い水平駆動ライン２２９がフォーク１９のクラウンとフロントホイール１８およびタイヤ６の頂部との間の隙間を横切るように配置されているからである。（図７、９、１０、１４、１５および１６参照）通常、この構成における固い駆動ライン２２９の使用は、固い駆動ライン２２９が可撓性でなく、フロントホイール１８の左または右方向操舵によって曲がらないので、乗り手が自転車１を右または左に回転できないようにするだろう。
【００５０】
この問題に対する解決策は、フロントホイール１８の操舵機能を、乗り手がトルクを駆動ホイール１７に提供するときの乗り手の前腕／ハンドバー１１０の垂直上下動から独立させることである。回転機能を前腕／ハンドパワー機能から分離して独立させるための１つの手段は、図７のＦｉｇｕｒｅ７ａ−１〜Ｆｉｇｕｒｅ７ａ−４、図８、８ａ、８ｂ、９、１４および１５に示すように、回転トラック１２４、ローラ１２５ａに取り付けられたキャリッジ１２５、伸縮ロッド１２６、および固い駆動ライン２２９の前端部に取り付けられた固定式に配置されたクランク２２７に取り付けられた接続ブリッジロッド２２６の使用による。
【００５１】
別の重要な構成要素部品の組は、カム２３０、カムフォロア２３１、バネセットおよびそのハウジング２３２である。乗り手が、上下動する前腕／ハンドバー１１０を押し引きすると、乗り手はクランク２２７および水平回転ロッド２２９の両方を回転させる。本発明は、カム２３０、カムフォロア２３１、およびカムフォロアバネセット２３２を利用して、上部前方クランク２２７をその上死点および下死点位置を越えるように押す。（図９、１０、１４および１５参照）クランク軸３５および上部前方クランク２２７の各回転の間、上部前方クランク２２７は、上部前方クランク２２７がそれぞれ０度および１８０度であるその上死点または下死点位置に回転されることにより回転を停止するおそれがある。（図７のＦｉｇｕｒｅ７ａ−１〜Ｆｉｇｕｒｅ７ａ−４、図１０、１４および１５参照）これが起こると、前腕／ハンドバー１１０は上にも下にも動かすことができない。クランク２２７の完全な３６０度の回転、および結果として生じる乗り手による前腕／ハンドバー１１０の完全な上下揺動を確実にするために、クランク２２７はその上死点および下死点位置を越えて押されなければならない。その理由は、クランク２２７の回転運動量がクランク２２７の上死点および下死点位置を越えてクランク２２７を押すのに必ずしも十分ではないからである。従って、この機能は、図７のＦｉｇｕｒｅ７ａ１〜Ｆｉｇｕｒｅ７ａ−４、図９、１０、１４および１５に示すように、カム２３０、カムフォロア２３１、およびカムフォロア２３１に取り付けられたバネ機構２３２の使用によって達成される。
【００５２】
カム２３０は、概ね楕円の形状を有し得る。カムフォロア２３１およびばね付勢されたカムフォロアタワー２３２は、カムフォロア２３１がカム２３０の円周上の肩部の頂点にちょうど達し、カム２３０の円周上の肩部を越えて落ちる準備ができるときに、バネ２３２がその最も上方かつ負荷を受ける位置にあるように設計される。カムフォロア２３１がカム２３０の円周面の肩部を越えて落ちると、エネルギーを充填されたバネ機構２３２はその蓄えられたエネルギーを解放し、バネ機構２３２が取り付けられたカムフォロア２３１をカム２３０の円周面上を移動させて回転させ、カムフォロア２３１に、第１のカム肩部２３０から１８０度離れて位置する次のカム肩部２３０まで、カム２３０の幾何学的な円周面上のカムフォロア２３１の完全な移動を続けさせる。（図９、１０、１４、１５、および１６参照）カム２３０のこの強制的な回転の間に、カム２３０は水平の固い駆動ライン２２９を回転させ、これにより上部前方クランク２２７は０度および１８０度のその上死点位置および下死点位置を越えるように機械的に押される。かくして、上部前方クランク２２７は、図７のＦｉｇｕｒｅ７ａ−１〜Ｆｉｇｕｒｅ７ａ−４に示すように、その３６０度の回転を完了することができる。
【００５３】
Ｂ．構成ＩＩにのみ適用可能な中間駆動システム３００
固い駆動ライン２２９の後端部は、ダウンチューブ３の上端付近に位置するベベルギア３３４ａおよび３３４ｂのセットの前方軸と係合する。この駆動ライン２２９が回転するとき、駆動ライン２２９はベベルギア３３４ａおよび３３４ｂのセットを図６および１１に示されるように駆動ライン２２９と一致して回転させる。ベベルギア３３４ｂはその端部に軸３３５が取り付けられており、この軸３３５は、図１１に示すように、スパーギア３３６に接続されている。スパーギア３３６は、スパーギア３３６の周囲に配置されたギア歯を有し、第２のスパーギア３３７は、図１１に示すように、その周囲に配置されたギア歯を有する。スパーギア３３６の周囲ギア歯はスパーギア３３７の円周方向に配置されたギア歯と噛み合う。（図１１参照）かくして、ベベルギア３３４ａが回転ロッド２２９の回転により回転されると、ベベルギア３３４ａがベベルギア３３４ｂを回転させ、次にベベルギア３３４ｂがスパーギア３３６を回転させる。次いでスパーギア３３６の回転がスパーギア３３７を回転させる。この上部スパーギア３３７の後側に取り付けられているのは、上部前方チェーン中間レベルスプロケット３３８および３３８ａであり、それらは、それ３３８が取り付けられているスパーギア３３７と一致して回転する。（図１１参照）。
【００５４】
構成ＩＩの設計を利用して、デュアルパワー自転車１は、乗り手が前腕／ハンドバー１１０を上下動する際に使用する１分当たりの揺動数を変化させる能力を、乗り手に与える。自転車１は、複数のスプロケット３３８および３３８ａを使用してこれを達成する。チェーン３４０はスプロケット３３８または３３８ｂのいずれかに嵌合する。チェーン３４０を一方のスプロケット３３８から次のスプロケット３３８ａに移動するために使用される機構は、上部前方ディレイラ３３９と呼ばれる。（図９参照）ケーブルが上部前方ディレイラ３３９に取り付けられる。シフトレバー３３９ａがコントローラケーブルに取り付けられる。かくして、乗り手がシフトレバー３３９ａを動かすと、それはそれが取り付けられているケーブルの同様の動きを引き起こす。このケーブルは上部前方左ディレイラ３３９に取り付けられているので、ケーブルレバー３３９ａの動きにより上部前方ディレイラ３３９が移動し、これが次にチェーン３４０を所望のスプロケット３３８または３３８ａに移動する。（図９参照）この前腕／ハンドバー１１０の揺動の速度を調節する能力は、乗り手が駆動ホイール１７の回転に送達しているトルクの量を最適化することを可能にする。同時に、それは、自転車１に同時に動力を供給するための脚／足および前腕／手１１０の最も快適で効率的な使用を乗り手に与える。
【００５５】
チェーンまたはベルト３４０は、スプロケット３３８または３３８ａの円周の周りの歯のセットに嵌合する。このチェーンまたはベルト３４０の後端部は、下部スプロケット３４１の円周上に位置する歯と直接嵌合する。このスプロケット３４１は、図１２に示すように、クランク軸３５に取り付けられている。スプロケット３４１はクランク軸３５に直接取り付けられているので、スプロケット３４１の回転は、クランク軸３５の同時回転を引き起こす。（図１２参照）クランク軸３５は、自転車チェーン、スプロケット、カセット、およびギアの標準セットを介して駆動ホイール１７に動作可能に接続されているので、乗り手の上半身および腕からもたらされるデュアルパワートルクがクランク軸３５を回転させ、これにより同時にトルクが駆動ホイール１７に入力されると、駆動ホイール１７が回転して乗り手および自転車１を前進させる。（図１および図１２参照）。
【００５６】
Ｖ．本発明の構成ＩＩＩのためのデュアルパワーサイクル駆動伝達系
Ａ．構成Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩのための上部駆動システム１００
構成Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩに関して上部駆動システム１００を記載する先行の実施可能性の全てが採用され、あたかも完全に記載されているかのように本明細書に組み込まれる。
【００５７】
Ｂ．デュアルパワー駆動伝達系の構成ＩＩＩのみに適用可能な中間駆動システム４００の実施可能性
構成ＩＩと構成ＩＩＩの主な違いは、中間駆動システム３００および４００のための異なる構成要素の使用に見られる。例えば、水平駆動ライン２２９は、フロントホイール１８およびフォーク１９のクラウンを横切り、次に構成ＩＩのベベルギア３３４ａに直ちに取り付けられるように、中間駆動システム３００および４００の両方に配置される（図１１参照）。しかしながら、構成ＩＩＩでは、フォーク１９のクラウンとフロントホイール１８の頂部との間のこの同じ隙間を横切った後、この同じ駆動ライン２２９はダウンチューブ３の頂部に位置するカバー４４３の開口部に直ちに入る。（図１３参照）カバー４４３のこの開口部を横切った後、駆動ライン２２９の後端部はベベルギア４４５ａに接続され、ベベルギア４４５ａを水平駆動ライン２２９と一致して回転させる。ベベルギア４４５ａからの歯はその相手方ベベルギア４４５ｂの歯と噛み合っている。第２の回転駆動ライン４４６が、駆動ライン２２９に対して斜めに配置され、第２の回転駆動ライン４４６はその前端部でベベルギア４４５ｂに取り付けられる。（図１６参照）この第２の回転駆動ライン４４６は、ダウンチューブ３の内部をそれと平行に横切り、斜めの駆動ライン４４６の後端部はその後端部で、クランク軸３５に取り付けられたベベルギア４４８ａおよび４４８ｂの別のセットに取り付けられる。（図１６および１７参照）
【００５８】
回転する斜め駆動ライン４４６の下部後端部はベベルギア４４８ａの軸の前端部に取り付けられ、その歯はベベルギア４４８ｂの歯に噛み合わされる。このベベルギア４４８ｂはクランク軸３５に対して位置付けられそれに取り付けられる。かくして、ベベルギア４４５ａおよび４４５ｂの上部セットが斜め駆動ライン４４６とともに上部前方回転駆動ライン２２９の回転により回転されるとき、それら４４５ａ、４４５ｂおよび４４６はベベルギア４４８ａおよび４４８ｂの下部セットを回転させる。ベベルギア４４８ｂはクランク軸３５に取り付けられているので、ベベルギア４４８ａおよび４４８ｂの回転により、クランク軸３５もそれら４４８ａおよび４４８ｂと一致して回転する。（図１６および１７参照）前腕／ハンド前腕バー１１０の乗り手による上下の円弧状の揺動から、および本実施可能性に記載されるデュアルパワー駆動伝達系の構成要素部品の対応する回転からエネルギーが発する結果、クランク軸３５は回転され、トルクおよび動力を駆動ホイール１７に供給する。これにより乗り手はデュアルパワー自転車乗りの利点を得ることができる。回転する斜め駆動ライン４４６が、回転速度を調整するためのギアと結合されない場合、カム２３０およびカムフォロア２３１が下部クランク軸３５に結合されてもよいことが理解されるべきである。
【００５９】
デュアルパワー自転車１が、乗り手が前腕／ハンドバー１１０を上下動する際に使用する１分間当たりの揺動数を変化させる能力を乗り手に与える場合、多段内歯車ハブ４４９をダウンチューブ３の内側に配置することができる。このような内部多段歯車機構の例は、スターメーアーチャー（Ｓｔｕｒｍｅｙ−Ａｒｃｈｅｒ）多段内歯車ハブである。この内歯車ハブ４４９は、その４４９の端部の一方で、回転駆動ライン２２９の後端部に接続され、その４４９の他方の端部でベベルギア４４５ａに接続されてもよい。内歯車ハブ４４９の内歯車の位置決めは、ダウンチューブ３の内側に斜めに設置されたベベルギア４４５ｂに隣接する、その４４９の後端部から突出する短いケーブルによって制御可能である。このケーブルは多段内歯車ハブ４４９の内側から、ベベルギア４４５ａの中心を通り、ダウンチューブ３の外側に配置されかつレバー４４９ａの移動を介して乗り手によって制御されるレバー４４９ａまで延び、レバー４４９ａは、レバー４４９ａを内歯車ハブ４４９と接続するチェーンを移動する。（図１６参照）。
【００６０】
オンデマンドデュアルパワーライディングは、一方向ベアリング４５０の設置によって可能になる。構成ＩＩＩでは、一方向ベアリング４５０はその内側レース上でクランク軸３５に取り付けられる。外側レースはベベルギア４４８ｂの後部の内面に取り付けられる。（図１７参照）乗り手が前腕／ハンドバー１１０を上下動するよりも速いＲＰＭで自分の脚でクランク軸３５のペダルを踏んでクランク軸３５を回転する場合、前腕／ハンドバー１１０を上下動することに由来するエネルギーは、クランク軸３５の回転にいかなるトルクも入力しない。他方、乗り手がクランク軸３５を回転するためにペダル１１ａおよび１２を踏み込むよりも速いＲＰＭで前腕／ハンドバー１１０を上下動しクランク軸３５を回転させる場合、クランク軸３５を回転させるエネルギーは全て、乗り手が前腕／ハンドバー１１０を回転式に上下動するときに乗り手の上半身および腕の筋肉から入力される。乗り手が、前腕／ハンドバー１１０の揺動およびペダルを回転させるための脚の使用の両方から同じＲＰＭでクランク軸３５を回転させる場合、乗り手の上半身および下半身両方の筋肉が同時にトルクを入力し、クランク軸３５を回転させる。乗り手が前腕／ハンドバー１１０を回転式に揺動するよりも速い速度で脚だけでクランク軸のペダルを踏んでいる場合、バイク１を動かすのに使用されるトルクの全ては乗り手の脚に由来する。（図１６および１７参照）
【００６１】
いくつかの政府および業界の規制では、自転車のフロントホイール１８は、その１８の中心姿勢または真っ直ぐ前向きの姿勢から少なくとも４５度、その１８の左右の方向に操舵できることが要求されている。ほとんどの現在設計されているフロントフォーク１９は、本明細書で実現されたようなデュアルパワー駆動伝達系を使用することと組み合わせてフロントホイール１８が４５度操舵することを許容しない。その理由は、現在設計されているフロントフォーク１９は一般にクラウンで３インチから４インチを測定し、フロントフォーク１９がフロントホイール１８の軸に取り付けられるボトムで４インチから５インチを測定するからである。フォーク１９のクラウンの現在使用されている３インチから４インチの幅は、デュアルパワー駆動伝達系とともに使用して、なおも４５度回転可能とするには狭すぎる。その理由は、フロントホイール１８がその１８の中心姿勢からその１８の右または左に４５度回転する前に、フロントフォーク１９の上部内側が固い水平駆動ライン２２９に接触し衝突するからである。従って、自転車１または他の乗り物が構成ＩＩまたはＩＩＩのデュアルパワー駆動伝達系を使用する場合、そのフロントフォーク１９は、フォーク１９の一方が水平の固い駆動ライン２２９に接触または衝突する前に、フォーク１９がフロントホイール１８をそのフロントホイール１８に対して右または左に少なくとも４５度操舵できるように、それらのクラウンで十分に広くなければならない。固い駆動ライン２２９の直径が広いほど、より細い固い駆動ライン２２９が必要とするよりもフロントフォーク１９のクラウンにより大きな開口部が必要である。フォーク１９の底部は、現在使用されているフロントホイール１８の軸幅を引き続き受け入れることができる。
【００６２】
フロントフォーク１９が、４５度回転する内に固い駆動ライン２２９と衝突することを避けるためにそのクラウンで十分に広くなければならないことと併せて、回転トラックアーク１２４の円周は、４５度の操舵要件と、左右の回転中にキャリッジ１２５およびそのローラ１２５ａの幅を受け入れるための追加の長さの両方に対応するように十分に寸法を決める必要がある。
【００６３】
上記の好ましい実施形態を示し記載してきたが、当業者は、本発明の趣旨から逸脱することなく、上に開示した特定の実施形態に対する多くの変更を行うことができることを認識するであろう。従って、本発明はこれら実施形態に限定されないが、そのような制限が以下の特許請求の範囲およびその許容可能な機能的等価物に含まれる場合を除く。
【図１】
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【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７ａ−１】
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【図７ａ−２】
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【図７ａ−３】
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【図７ａ−４】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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