(57)【要約】      （修正有）【課題】室内設置される自転車型トレーニング機器のペダルに連結されることにより、使用者の運動エネルギーを外部機構に伝達する動力伝達装置において、ペダルとの連結作業を容易に行うことができ、しかも異音や摩耗あるいは故障する心配を少なくする自転車型トレーニング機器の提供。【解決手段】縦回転可能に支持される回転体５と、回転体５に設けられて回転体５の回転に伴い円運動する支持部５２と、支持部５２に連結される連結体７と、を備え、連結体７が自転車型トレーニング機器のペダルに連結されることにより、使用者のペダル操作に伴って回転体５が回転させられ、回転体５を介して使用者の運動エネルギーを外部機構に伝達する動力伝達装置において、連結体７を索状体とした。【選択図】図１
2015029602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置台と、
該設置台において縦回転可能に支持される回転体と、
該回転体に設けられ、前記回転体の回転に伴い円運動する支持部と、
該支持部に連結される連結体と、を備え、
該連結体が自転車型トレーニング機器のペダルに連結されることにより、使用者のペダル操作に伴って前記回転体が回転させられ、その回転駆動力を外部機構に伝達する動力伝達装置において、
前記連結体が索状体又は自在継手であることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
前記支持部には、前記回転体と平行方向に回転可能なアーム体の一端が回転支持されており、前記アーム体の他端に前記連結体が連結されていることを特徴とする請求項1記載の動力伝達装置。
【請求項３】
前記回転体は、外周面に滑り止め材が取り付けられた円板状体で、前記外周縁を外部機構の回転入力軸に摩擦接触させることにより、使用者の運動エネルギーを外部機構に伝達することを特徴とする請求項1又は２記載の動力伝達装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の動力伝達装置と、前記回転体に摩擦接触させられる回転入力軸の駆動により発電する発電機と、を備えることを特徴とする発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内に設置される自転車型トレーニング機器のペダルに連結されることにより、使用者の運動エネルギーを外部機構に伝達する動力伝達装置およびそれを用いる発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、室内で使用者の脚力を鍛えて、心肺機能を高めるトレーニング機器として、自転車式ペダルを備えるトレーニング機器（以下、単に「トレーニング機器」という。）が使用されている。かかるトレーニング機器において、発電機を内蔵して、これにペダルを支持するクランク回転軸を連結し、発電機を運動負荷抵抗として利用する一方、使用者の運動エネルギーを電力として蓄えるものが提案されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
省エネが求められている昨今、上記のようなアイデアを積極的に活用すべきであるが、従来のトレーニング機器を廃棄して、発電機内蔵タイプに更新するのでは、コスト負担が大きくなりすぎる。その一方、既存のトレーニング機器に新しく発電機を内蔵する改造は技術的に困難である。後輪を宙に浮かせた状態で自転車を固定し、浮いた後輪に駆動ローラを押し当てる発電機も利用されている（例えば特許文献２参照。）が、トレーニング機器は一般に車輪を備えていないため、適用することはできない。
【０００４】
これに対し、トレーニング機器で外部に露出する唯一の可動部位であるペダルに後付けで増速機を連結し、使用者の運動エネルギーをペダルから増速機を介して発電機に伝達する技術が提案されている（例えば特許文献３参照。）。具体的には、図４のように、増速機の入力回転軸１０１を、水平方向に突出させ、その先端に軸径方向に伸びる帯板状のペダル受け金具１０２を設ける。そして、ペダルＰを支持するクランク軸Ｓと、入力回転軸１０１が相対向する位置に増速機を設置して、ペダルＰと金具１０２を連結する。これにより、ペダルＰの円運動に応じて増速機の入力回転軸１０１が回転し、使用者の運動エネルギーが発電機に伝達される。
【０００５】
ペダルＰとペダル受け金具１０２の連結については、図４に示すように、ペダルＰの外側に水平方向に伸びるように連結用パイプＰａを取り付ける一方、ペダル受け金具１０２には長手方向沿い（回転半径方向）に延びる長穴１０２ａを形成して、両者を係合する。これにより、ペダルＰを支持する腕Ｌの長さがメーカーや機種によって違っていても、それに応じて連結用パイプＰａが長穴１０２ａ内の適当な位置に配置され、ペダル受け金具を交換しなくても済む。
【０００６】
また、トレーニング機器のメーカーや機種によっては、腕Ｌの長さだけでなく、クランク軸Ｓの高さ位置も異なり、さらにトレーニング機器や増速機は重量物で動かしにくいため、クランク軸Ｓと入力回転軸１０１の軸線（回転中心）を完全に合わせられないことがある。これに関しても、上記連結構造では、図５に示すように、ペダルＰが円運動する際に連結用パイプＰａが長穴１０２ａ内をスライド移動して、クランク軸Ｓと入力回転軸１０１の軸線の位置ズレによる影響を吸収しながら、使用者の運動エネルギーを回転動力として入力回転軸（増速機）に確実に伝達することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−３７４７６号公報
【特許文献２】特開２００９−１０３０７１号公報
【特許文献３】特開２００５−３２０９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記連結構造は、以下のような問題を有している。連結用パイプＰａをペダル受け金具１０２に係合させるには、まずトレーニング機器と増速機の位置関係をある程度正確に整える必要がある一方で、これらの機器は重量物で手軽には動かせないため、連結パイプを長穴にとりあえず係合させるだけでも相当な労力を要する。しかも位置関係が適切かどうかは、実際にパイプを長穴に係合してペダルを動かして確認しないと分からないため、設置作業に長時間を要するという問題がある。なお、係合状態でトレーニング機器又は増速機の位置の動かし方をミスすれば、パイプ又はペダル受け金具を変形させてしまい、連結構造が破損することも懸念される。
【０００９】
また、クランク軸Ｓと入力回転軸１０１の軸線がずれていても、連結用パイプＰａが長穴１０２ａ内をスライド移動してズレを吸収する一方において、連結用パイプＰａとペダル受け金具１０２が相互に擦れることで異音や摩耗を生じるという問題がある。特にクランク軸Ｓと入力回転軸１０１の軸線が平行にセットされなかった場合には、長穴１０２ａが連結用パイプＰａでこじられるような状態が生じて、連結用パイプＰａがスライド移動できずに連結構造が破損するおそれがある。なお、長穴１０２ａの幅を大きくすれば、こじれを解消できるが、ガタつきによる異音が大きくなりすぎるという問題を生じる。
【００１０】
さらに、上記動力伝達装置では、ペダル受け金具１０２が使用者の脚に当たらないようにペダルＰとペダル受け金具１０２の間隔を大きくする必要があるが、そのためには、連結用パイプＰａを長くしなければならない。しかし、そうした場合、上述した設置作業時に起き得るミスも含め、連結用パイプＰａの先端付近への負荷のかかり方しだいでは、曲げモーメントによって連結パイプＰａ自体や連結用パイプＰａとペダルＰの連結部が容易に変形することになる。その結果、連結用パイプＰａの先端位置が大きく変位して、連結用パイプＰａが長穴１０２ａ内でスムーズに移動できなくなり、連結構造が破損するおそれがある。
【００１１】
本発明は、斯かる実情に鑑み、室内に設置されるトレーニング機器の自転車式ペダルに連結されることにより、使用者の運動エネルギーを外部機構に伝達する動力伝達装置およびそれを用いる発電装置において、トレーニング機器と動力伝達装置（発電装置）との連結作業を容易化すると共に異音や摩耗あるいは破損の心配を解消することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項1の発明は、設置台と、該設置台において縦回転可能に支持される回転体と、該回転体に設けられ、前記回転体の回転に伴い円運動する支持部と、該支持部に連結される連結体と、を備え、該連結体が自転車型トレーニング機器のペダルに連結されることにより、使用者のペダル操作に伴って前記回転体が回転させられ、その回転駆動力を外部機構に伝達する動力伝達装置において、前記連結体が索状体又は自在継手であることを特徴とする動力伝達装置を提供する。
【００１３】
請求項２の発明は、前記支持部には、前記回転体と平行方向に回転可能なアームの一端が回転支持されており、前記アーム体の他端に前記連結体が連結されていることを特徴とする請求項1記載の動力伝達装置を提供する。
【００１４】
請求項３の発明は、前記回転体は、外周面に滑り止め材が取り付けられた円板状体で、前記外周縁を外部機構の回転入力軸に摩擦接触させることにより、使用者の運動エネルギーを外部機構に伝達することを特徴とする請求項1又は２記載の動力伝達装置を提供する。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の動力伝達装置と、前記回転体に摩擦接触させられる回転入力軸の駆動により発電する発電機と、を備えることを特徴とする発電装置を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の動力伝達装置及び発電装置によれば、以下の優れた効果を奏する。連結体として索状体又は自在継手を用いるので、トレーニング機器と動力伝達装置（発電装置）の相互位置関係をある程度整えれば、索状体又は自在継手の自由度の高さによって、ペダルと回転体をとりあえず連結することができる。その状態でペダルを動かして回転伝動の具合を確認しながら動力伝達装置の位置調整を行えるため、結果として設置作業時間を短縮することができる。なお、連結状態で装置等の位置の動かし方をミスしても連結構造がこじられて直ちに破損する等の心配はない。
【００１７】
また、回転体とペダルクランクの回転軸がずれていても、更にこれらの回転軸が相互に平行でないとしても、連結体（索状体又は自在継手）が届く範囲のズレであれば、使用者による運動エネルギーを伝動することが可能であり、擦れによる異音、摩耗、こじれによる故障などが生じることはない。したがって、軸の位置関係を厳しく合わせる作業が不要となり、容易に設置することができる。
【００１８】
請求項２記載の動力伝達装置によれば、回転体と平行方向に回転可能なアーム体を介して連結体が連結されており、アーム体が向きを変えながら回転体を駆動させるので、ペダルを支持する腕の長さの違いやペダル回転軸の位置ズレによる影響がより確実に吸収されてスムーズな動力伝達が可能となる。
【００１９】
請求項３記載の動力伝達装置によれば、増速機を設ける必要がないので、低コストに製作することができ、メンテナンスも容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態の一例である動力伝達装置を備える発電装置がトレーニング機器に連結された状態を示す図。
【図２】図１の連結構造を示す部分拡大図。
【図３】図1の動力伝達装置の回転体とペダルの動きの関係を示す図（連結体の記載は省略されている）。
【図４】従来の動力伝達装置とペダルの連結構造を示す図。
【図５】従来の動力伝達装置の回転体とペダルの動きの関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（発電装置１）
以下、本発明の実施例について添付図面を参照しながら説明する。発電装置１は、図１に示すように、自転車型のトレーニング機器Ｍの側方に設置して使用するもので、トレーニング機器Ｍの使用者が操作するペダルＰの円運動によって回転駆動させられる動力伝達装置２と、動力伝達装置２から伝達される回転駆動力で発電する発電機３を備えてなる。これにより、トレーニング機器Ｍを運動操作する使用者の運動エネルギーを、ペダルＰから動力伝達装置２に伝動し、さらに動力伝達装置２から外部機構である発電機３に伝動して発電させることができる。
【００２２】
（動力伝達装置２）
動力伝達装置２は、図１に示すように、設置台４と、設置台４において縦回転可能に片持支持される円板状の回転体５と、回転体５の半径方向の途中位置に設けられた支持部５２に取り付けられるアーム体６と、アーム体６を介して支持部５２に連結される連結体７と、ペダルＰに取り付けられて連結体７とペダルＰを連結するペダル連結体８を備えてなる。後で詳しく説明するが、連結体７は、スチール製ワイヤで形成されて、適度な柔軟性を有する索状体であり、その一端が回転体５に連結される一方、他端がペダルＰに連結されているので、ペダルＰの円運動に伴い、回転体５を円周方向に引っ張るようにして回転させることができる。
【００２３】
設置台４は、図１に示すように、床面上に設置される矩形板状の水平盤４１と、水平盤４１から上方に伸びるように立設される柱状の軸受体４２と、を備えてなる。水平盤４１は、トレーニング機器Ｍの脚部Ｆなどに乗り上げたり、干渉したりすることなく、安定的に設置できるようにコンパクトに形成され、かつ、使用中に容易に動かないように所定の重量を有してなる。また、軸受体４２は、回転体５が水平盤４１の中央上部に位置するように設けられているので、回転体５に力が加わっても水平盤４１が容易にガタついたり傾いたりすることはない。軸受体４２には、軸受部４２ａが回転軸線を水平方向に向けるように設けられており、この軸受部４２ａに回転体５の回転軸５１が回転支持されている。なお、軸受部４２ａの高さ位置は、市販されているトレーニング機器のクランク軸の平均的な高さ位置に合わせて設定されている。
【００２４】
回転体５の外周面５ａには、特に図示していないが、滑り止め材となる帯状のゴムが全周に亘って取り付けられ、これに発電機３の回転入力軸３１が摩擦接触させられる。回転体５の回転に伴い、回転入力軸３１が回転させられることにより、発電機３の本体ハウジング３２に内蔵されるローターが回転して発電が行われる。回転体５は、水平盤４１とのクリアランスを小さめに設定することで、回転入力軸３１に対して大きな外径寸法を確保して、増速機などを設けることなく発電機３の回転速度を上げている。回転体５は、上述した回転軸５１を有すると共に、軸受体４２に片持支持される支持面５ｂの裏側にある自由面５ｃに露出する支持部５２を有する。支持部５２は、回転体５の回転軸５１と外周面５ａを結ぶ半径方向の途中位置に設けられており、アーム体６の一端（支持端）６ａを回転支持している。
【００２５】
アーム体６は、図２に示すような棒状体で、支持端６ａに設けられる回転軸６１が支持部５２に回転支持されており、他端（回転端）６ｂに設けられて回転軸６１とは逆方向に突出する円筒形のアーム連結部６２に連結体７が接続されている。アーム体６の回転軸線６ＡＬは、回転体５の回転軸線５ＡＬと平行であり、アーム体６は、回転軸６１を中心として、回転体５と平行方向に回転可能とされている。アーム連結部６２は、回転端６ｂに固定される固定片６２ａと、固定片６２ａの先端側に設けられ、固定片６２ａに対して相対回転可能な連結片６２ｂと、からなる。連結片６２ｂには、連結体７を連結保持するための保持穴が筒軸方向と直交する方向に貫通形成されている。
【００２６】
連結体７は、糸状の細いスチール製ワイヤを撚り合わせてなる索状体で、本体部分７１の一端が連結片６２ｂに形成された保持穴に挿通されて、ループを形成するように先端部分が折り返されて、本体部分に重ね合わせた状態で金具７２により加締められている。連結体７の反対側の一端には、後述するペダル連結体８が予め取り付けられており、これをペダルＰに固定することにより、連結体７とペダルＰを連結することができる。連結体７は、スチール製で容易に切れることがない一方、糸状の細いワイヤを撚ったもので適度の柔軟性を有しているため、アーム体６とペダルＰは、強固に、かつフレキシブルに非常に自由度の高い状態で相互連結されることになる。
【００２７】
ペダル連結体８は、ペダルＰの外側端に取り付けられる板状の固定部８１と、固定部８１から外側方に突出する円筒形のペダル連結部８２からなる。ペダル連結部８２は、固定部８１に一体的に設けられる固定片８２ａと、固定片８２ａの先端に対して相対回転可能な連結片８２ｂからなり、連結片８２ｂには、連結体７を連結保持するための保持穴が筒軸方向と直交する方向に貫通形成されている。この保持穴に連結体７の一端が挿通され、ループを形成するように先端部分が折り返され、本体部分に重ね合わせた状態で金具７２により加締められている。
【００２８】
アーム体６、連結体７およびペダル連結体８は、上述したとおり、予め相互に連結されているので、トレーニング機器Ｍと動力伝達装置２の連結は、ペダルＰに対してペダル連結体８を固定する作業だけで済む。固定部８１は、ペダルＰの外側面に合わせた形状とされており、ペダルＰに接着されると共にビス８１ａで締め付けられて容易に外れないように固定される。ペダル連結体８は、接着やビス締めのほか、クランプなどの締め具やワイヤなどの線条体を用いてペダルに固定しても良い。
【００２９】
ところで、回転体５の回転軸線５ＡＬからアーム体６の回転軸線６ＡＬまでの距離と、アーム体６の回転軸線６ＡＬからアーム連結部６２の回転軸線までの距離は、それらの合計値がペダルＰを支持する腕Ｌの両端の回転軸線間の距離よりも大きくなるように設定されている。そのように設定しておくことで、図３に示すように、アーム体６が適度に揺動して、アーム連結部６２がペダル連結部８２によって引っ張られるのに適した位置にくるように自動調整される。これにより、連結体７の長さをあまり長くせずに済ませることができ、ペダルＰに対して回転体５が追従する動きを滑らかにすることができる。なお、アーム連結部６２及びペダル連結部８２は、連結体７が直接連結される連結片６２ｂ，８２ｂが、根元の固定片６２ａ，８２ａに対して、すなわちアーム体やペダルに対して相対回転可能とされているので、回転体５やペダルＰが連続的に回転しても、連結体７が捻じれて引っ張られたり、破損したりすることはない。
【００３０】
（発電機３）
発電機３は、図1に示すように、回転入力軸３１が回転体５の外周面５ａと摩擦接触するように、水平盤４１の上面側に取り付けられており、回転体５が回転することで、それに応じて回転入力軸３１が回転させられる。発電機３は、水平盤４１上で回転体５の外周面５ａに対して接近および離間可能にスライド支持されるブロック片３３に固定されている。ブロック片３３の下方には、ブロック片３３のスライド方向に延びる棒ネジ３４が水平盤４１に固定されるように設けられており、棒ネジ３４に螺合されるナット３５を締込むことにより、回転入力軸３１が外周面５ａに押し付けられるようになっている。なお、発電機３により発電された電力は、不図示のバッテリーに蓄えられる。
【００３１】
（発電装置１の設置）
まず、回転体５の自由面５ｃをトレーニング機器Ｍの側面に向けて、トレーニング機器Ｍのクランク軸Ｓの回転軸線ＳＡＬと、回転体５の回転軸線５ＡＬが略相対向するように発電装置１を仮置きし、ペダルＰの外側面にペダル連結体８を固定する連結作業を行う。ここで、クランク軸Ｓの高さはメーカーや機種によって様々で、発電装置１も或る程度の重量を有している等の事情があるために、回転軸線どうしの位置を合わせたり、平行を出したりすることは困難である。しかし、連結体７は柔軟性を有する索状体であり、また、アーム体６が回転することによって、連結体７を連結するアーム連結部６２の位置は、回転体５の回転半径方向において移動可能であるため、軸線の位置が多少ずれていても、また軸線どうしが平行になっていなくても、とりあえず連結作業をすることは可能である。連結作業が完了したら、その状態でペダルＰを操作し、トレーニング機器Ｍ側と発電装置１側の部品が干渉するなどの作動を阻害する不都合がある場合には、発電装置１の位置を適宜ずらして調整すればよい。
【００３２】
（発電装置１の作動）
トレーニング機器Ｍの使用者が、ペダルＰを操作すると、図２及び図３において矢印Ａで示すように、ペダルＰはクランク軸Ｓを中心として円運動し、ペダルＰに連結体７で連結されているアーム体６の回転端６ｂもこれに追従するように、クランク軸Ｓ（回転軸線ＳＡＬ）を中心とする円運動に準じた軌跡で移動する。他方、アーム体６の支持端６ａは、回転体５に設けられた支持部５２に回転自在に支持されているので、こちらは回転体５の回転軸５１（回転軸線５ＡＬ）を中心とする円運動をすることになる。
【００３３】
ここで、クランク軸Ｓ（回転軸線ＳＡＬ）と回転軸５１（回転軸線５ＡＬ）が相互に位置ズレしていたり、平行になっていなかったりすれば、アーム体６の支持端６ａと回転端６ｂの移動軌跡は相互に近づいたり離れたりするが、図３に示すようにアーム体６が支持端６ａを中心に回転することにより、また、連結体がその柔軟性によって撓むことにより、移動軌跡間の距離変動を吸収しながら、支持端６ａも回転軸５１（回転軸線５ＡＬ）を中心とする円運動をすることができるものである。これにより、回転体５が回転させられて、その外周面５ａに摩擦接触させられる回転入力軸３１から発電機３に使用者の運動エネルギーが伝達されるものである。また、回転体５とアーム体６、アーム体６と連結体７、連結体７とペダル連結体８は、それぞれ相互スライドするような関係ではないため、異音、摩耗、こじれによる故障などが発生することがない。また、それを避けるために軸の位置関係を厳しく合わせる等の作業負担も軽減されて、容易かつ速やかに設置することができる。
【００３４】
（本発明の変形例）
上記実施例では、回転体５にアーム体６を介して連結体７を取り付けることとしたが、回転体５に連結体７を直接取り付けることとしても良い。ただし、回転体５の回転に伴う連結体７の捻じれを防止するため、回転体５と連結体７の間にアーム連結部６２に相当する構造を設けて、回転体５に対して連結体７が相対回転できるようにしておく。また、アーム体６を無くす代わりに、連結体７を長めに設定しておく。
【００３５】
上記実施例では、連結体７として、金属製ワイヤを撚り合わせてなる索状体を採用したが、金属製ワイヤに代えて、ケブラー繊維等の高強度繊維で製作したストラップを採用しても良く、金属製又は樹脂製のチェーンを採用しても良い。あるいは、相互に位置や角度がずれている軸同士を自由度の高い状態で連結可能なものとして自在継手を採用することとしても良い。１又は２以上の自在継手が中間部に直列配置される軸体で連結することもできる。
【００３６】
本発明は、上記実施例又は変形例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で更なる変更を加えることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１    発電装置
２    動力伝達装置
３    発電機
４    設置台
５    回転体
６    アーム体
７    連結体
【図１】
2015029602.tif 000003
【図２】
2015029602.tif 000004
【図３】
2015029602.tif 000005
【図４】
2015029602.tif 000006
【図５】
2015029602.tif 000007