(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
前記フレームに対して回転可能に構成される車輪軸と、
前記車輪軸に取り付けられ、前記車輪軸を中心として回転するように構成される少なくとも１つの車輪と、
前記少なくとも１つの車輪に連結されたギアアセンブリであって、前記車輪軸に固定された第１のスプロケットと、前記第１のスプロケットから所定の距離を隔てて前記フレームに取り付けられた中間軸に固定された第２のスプロケットと、前記中間軸に固定された第３のスプロケットと、前記車輪軸に取り付けられた一方向クラッチに取り付けられた第４のスプロケットとを有し、さらに、前記第１のスプロケット及び前記第２のスプロケットに連結された第１のチェーンと、前記第３のスプロケット及び前記第４のスプロケットに連結された第２のチェーンとを有するギアアセンブリ（１１２）と、
前記ギアアセンブリに係合されており、力を加えるように所定の角度範囲内にて移動可能に構成される少なくとも１つのペダルであって、前記ペダルの運動における前記所定の角度範囲は、垂直方向に対して時計回りに６７．５°から垂直方向に対して時計回りに１１２．５°の間である、少なくとも１つのペダルと、
所定の長さを有する少なくとも１つのクランクアームであって、前記ペダルからの力を前記ギアアセンブリに加え、前記少なくとも１つの車輪を回転させるように、前記少なくとも１つのペダル及び前記車輪軸に取り付けられており、前記クランクアームを湾曲させている少なくとも１つのクランクアームと、
前記ペダル及び前記少なくとも１つのクランクアームを下側ストローク位置から上側ストローク位置に戻す復元力を生成するように構成される復元部材と、
前記車輪軸を前記フレームに対して自在に回転させることを可能にするように構成される係合部材と
を備え、
前記第１及び第２のスプロケットのそれぞれが、前記第１のチェーンを円弧形状に形成するように前記第１のチェーンに連結される外周部を有し、
前記第３及び第４のスプロケットのそれぞれが、前記第２のチェーンを円弧形状に形成するように前記第２のチェーンに連結される外周部を有し、
円弧形状を形成するように前記第１のスプロケットの外周部に連結される前記第１のチェーンの曲率半径が、円弧形状を形成するように前記第２のスプロケットの外周部に連結される前記第１のチェーンの曲率半径よりも大きくなっており、
円弧形状を形成するように前記第３のスプロケットの外周部に連結される前記第２のチェーンの曲率半径が、円弧形状を形成するように前記第４のスプロケットの外周部に連結される前記第２のチェーンの曲率半径よりも大きくなっている、乗手駆動車。
【請求項２】
前記乗手駆動車が、二輪車、三輪車、荷物搭載用自転車、パドルボート、車椅子、乗手駆動乗客輸送車、ベロシペード、手動車、軌道手動車、及び乗手駆動飛行機からなる群から選択されたものとなっている、請求項１に記載の乗手駆動車。
【請求項３】
前記復元部材がバネとなっている、請求項１に記載の乗手駆動車。
【請求項４】
前記少なくとも１つのクランクアームが第１及び第２のクランクアームを含んでおり、
前記復元部材は、前記第２のクランクアームが前記下側ストローク位置に移動したときに前記第１のクランクアームを前記上側ストローク位置に移動させ、かつ前記第２のクランクアームが前記上側ストローク位置に移動したときに前記第１のクランクアームを前記下側ストローク位置に移動させるように前記第１及び第２のクランクアームに取り付けられたプーリとなっている、請求項１に記載の乗手駆動車。
【請求項５】
前記係合部材が少なくとも１つのころ軸受となっている、請求項１に記載の乗手駆動車。
【請求項６】
前記係合部材が潤滑材から構成されている、請求項１に記載の乗手駆動車。
【請求項７】
前記ギアアセンブリが、前記少なくとも１つのクランクアームから前記少なくとも１つの車輪への力の動力伝達を増大させるように構成される複数のステッパギアを有している、請求項１に記載の乗手駆動車。
【請求項８】
前記少なくとも１つの車輪が、前記フレームの前部材に対して回転可能に構成される前記車輪軸に取り付けられた前輪と、前記フレームの後部材に対して回転可能に構成される前記車輪軸に取り付けられた後輪とからなる群から選択されたものとなっている、請求項１に記載の乗手駆動車。
【請求項９】
前記ギアアセンブリが多段変速機を有している、請求項１に記載の自転車。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのペダルが、前記少なくとも１つのクランクアームと真っ直ぐに並んで前記クランクアームに対して一体に形成されると共に固定されている、請求項１に記載の自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗物に関するものであり、さらに詳細には、乗手駆動車及びその機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二輪車に乗ることよりも普遍的な人間活動は、ほとんど存在しない。二輪車は、運搬及び運動のために用いられており、かつ楽しく、爽快な活動として世界中で用いられている。実際、毎日、世界中の何百万人もの人々が二輪車に乗り、これらの人々の大半がそれを当然のように見なしている。
【０００３】
二輪車の世界は、現在、標準的な二輪車を新設計によってより速くしようとして毎年数百万ドルを費やしている。過去数百年にわたって、基本的な二輪車設計は変わっていない。２つのペダル及び対応するクランクアーム、チェーン、及び種々の他の部品によって、乗手は、ペダルに円運動を加え、二輪車を前方に推進させる。これは、単純かつ平易であり、ほとんど普遍的である。
【０００４】
不幸なことに、この設計は本質的に無駄が多く、かつ危険でもある。世界中の何十万人もの乗手が、二輪車がそのフレーム、特にその前部フォークに掛かる大きな応力によって故障したとき、負傷し、さらには命を落としてる。
【０００５】
この理由は単純である。従来の二輪車設計は、乗手に対して漕ぐときに左右に揺さぶり運動を行うことを強いると共に、フレームの中心に強い下向き力を加えるようになっている。この力は、不均一に分散され、著しく大きな力を前部フォークに伝達し、これによっても、不幸にも故障する傾向にあり、恐ろしい事故を生じることがある。
【０００６】
クイックオンライン検索を行うだけでも、二輪車製造業者に対して、通常、フレームが故障した二輪車に乗っている間に負傷した乗手によって起こされた多数の訴訟を見出すことだろう。多くの例の内、アウトドアプロダクツ会社の従業員は、二輪車に乗っているときに加えられた正常な力にフレームが耐えることができなかったことによって、乗っている二輪車がばらばらに壊れ、不随の身になっている。他の例を挙げると、業界において最も敬意を表されている二輪車会社の１つが、最近、１００万台を超える二輪車のリコールを余儀なくされ、他の二輪車会社が、正常な運転状態下においてフレームがばらばらに壊れる可能性があることを了解した上で数百台の二輪車を回収している。
【０００７】
また、先行技術に係る従来の二輪車では、通常、乗手は、脚から力をペダルに加え、これによって、ペダルを車軸を中心として３６０°回転させ、この回転運動をギア／チェーンアセンブリを用いて車輪軸に伝達し、該車輪軸を回転させるようになっている。従って、乗手は、もしも従来の二輪車を前方に推進させることを望むのであれば、６つ以上の脚筋肉を用いることを強いられることになる。乗手は、腰伸筋、膝伸筋、足関節底屈筋、足関節背屈筋、腰屈筋、及び膝屈筋を用いなければならない。これらの筋肉を常に過剰に用いることによって、膝及び体の他の部分を傷める可能性がある。
【０００８】
図１は、先行技術におけるペダルへの回転動作中のヒトの脚の筋肉を表す図表１０である。ペダルをある角度範囲内において回転させている間に、脚の種々の伸筋及び屈筋が用いられる。図２は、先行技術におけるヒトの脚の筋肉の側面図を示し、図３は、先行技術におけるヒトの脚の太腿の筋肉の正面図を示している。
【０００９】
図１〜図３に示されるように、腰伸筋１２は、主に１２時の位置から３時の位置までの範囲３２内において力を時計回りにペダルに加え、膝伸筋１４は、主に３時の位置から５時の位置までの範囲３４内において力を時計回りにペダルに加え、足関節底屈筋１６は、主に５時の位置から６時の位置までの範囲３６内において力を時計回りにペダルに加え、足関節背屈筋１８は、主に６時の位置から８時の位置までの範囲３８内において力を時計回りにペダルに加え、膝屈筋２０は、主に８時の位置から９時の位置までの範囲４０内において力を時計回りにペダルに加え、腰屈筋２２は、主に９時の位置から１２時の位置までの範囲４２内において力を時計回りにペダルに加える。
【００１０】
しかしながら、ペダルに加えられる動力のほとんどは、限られた範囲の角方位、すなわち、略２時から４時の間においてのみ最も効率的に加えられ、ペダル及び乗手の脚の運動の多くは、浪費され、又は非効率的に用いられることになる。
【００１１】
実際、従来の二輪車設計は、乗手のエネルギーに関する限り、本質的に不経済である。乗手が加える力のほとんどは、該力が車輪よりもむしろ二輪車の他の部分に伝達されることによって、失われる。実際、長年にわたって、二輪車設計者は、従来の二輪車設計からより大きい動力及びより高いＲＰＭを得るための最善を尽くしてきているが、役に立っていない。ほとんどの設計は、現在、約１００ＲＰＭで立ち往生しており、１２０ＲＰＭが絶対制限値になっている。従って、設計者の計画は、１２０ＲＰＭを目指すことを示しているにすぎない。
【００１２】
加えて、先行技術におけるこのような従来の二輪車は、一般的に２本の脚を用いる乗手に対して構成されており、一本の脚のみの人、脚のない人、義足の人等には容易に適合されない。従来の二輪車設計の最も大きい問題の１つは、身体障害者が乗ることができないことにある。下半身不随者、一方又は両方の脚を失った兵士、又は腕及び脚の筋肉衰弱疾患を患っている人は、二輪車に乗って、感動的で、楽しく、かつ元気がでる活動を行うことを望んだとして、二輪車に簡単に乗ることができない。
【００１３】
従来の二輪車は、一本のチェーン、前部スプロケット（チェーンリング）、及び後部コグ（多重スプロケット）を有している。このシステムは、いくつかの制限を有する。もしも乗手が二輪車を種々の速度で走らせることを望んだならば、この乗手は、ディレイラーによってギアチェンジを行わなければならない。二輪車のチェーンは、コグの後部においてギアを入れ替えるのに十分薄くなければならない。これは、チェーンの大きさ及び後部コグの大きさをさらに制限するものである。二輪車をより速く走らせるために、乗手は、二輪車の後部において最小のスプロケットに切り換えなければならない。これは、チェーン及びスプロケットの大きさ及び後部コグへのチェーンの位置合せを制約するものである。すなわち、従来の二輪車では、二輪車を前方に推進させるために、スプロケットを小さくすると、チェーンがスプロケットを掴みにくくなる。これによって、チェーンが後部コグに対して位置ずれすることがある。後輪スプロケットは小さいので、これは、チェーンを掴むための歯の数を制限することになる。チェーンの跳ね上がりが生じることがあり、チェーンが摩耗し、又はスプロケットを切り裂くことがある。重荷重が加えられた後、チェーンが切れることがあり、又はスプロケットの歯が屈曲又は破断することもある。
【発明の概要】
【００１４】
以下、本発明の基本的な理解をもたらすために、本発明のいくつかの実施形態の簡単な概要について説明する。この概要は、本発明を広く概観するものではない。この概要は、本発明の重要な／必須の要素を特定することを意図しておらず、又は本発明の範囲を制限することを意図していない。この概要の目的は、単に後述のさらに詳細な説明の前置きとして、本発明のいくつかの実施形態を簡単な形態で提示することにある。
【００１５】
本発明は、先行技術の二輪車のトルクよりも５００％超のトルクを生じさせる乗手駆動車及びその機構を開示する。実際、従来の二輪車は、１２０ＲＰＭを超えることができないが、本発明の二輪車は、１７５ＲＰＭを超えることができる。これは、業界において前例のないことでり、動力生成に関して絶対的な飛躍といえる。
【００１６】
本発明の二輪車は、多くの点において従来の二輪車よりも優れているが、その多くは、二輪車を漕いでいるときにいかに力が加えられるかに関連している。本発明の二輪車によれば、上下足踏み運動は、乗手のエネルギーの多くを前方運動に変換させる。本発明の二輪車は、力を加えられるべき個所、すなわち、後輪のタイヤに加える。力がペダルに加えられると、その力は、後輪軸とフレームを迂回させるころ軸受とに直接伝達され、次いで、後輪に直接加えられる。フレーム又はフォークに対して、応力は、ほとんど又は全く加えられない。本発明の二輪車における力は、従来の二輪車の引張動作に代わって押出動作を生じさせる。同時に、乗手は、極めてわずかな下向き力しかフレームに加えることがないので、フレームは、不均一な路面からの衝撃の多くを吸収することができる。
【００１７】
さらに好ましくは、本発明の二輪車は、従来の二輪車よりもわずかな筋肉、すなわち、６つの筋肉に代わって２つの筋肉を用いて、これを行う。本発明の二輪車は、人体の最も強靭かつ最も効率的な筋肉、すなわち、腰伸筋及び膝伸筋を用いる。これらは、ウォーキング及びランニングに用いる筋肉である。これらの２つの筋肉が長期間にわたって用いられたときに疲労するという報告は、仮にあったとしても、極めて稀である。
【００１８】
また、本発明の二輪車は、二輪車に乗っているときにフレームへの力が著しく小さいので、本質的に安全であり、疑いようもなく、事故、負傷、その結果としての訴訟が著しく低減することになる。
【００１９】
本開示の二輪車は、２本の正常に機能する脚による乗車が容易であるのみならず、一本の脚しか有しない人又は脚のない人の乗車も容易である。従って、本発明の二輪車は、あらゆる人々によって楽しく用いられる。
【００２０】
本発明の二輪車は、ペダル、クランクアーム、一方向クラッチ、及び機械的復元具を有している。これらの部品は、互いに組み合わさって機能する。これらは、ＰＣＣＭアセンブリとして知られている。「Ｍ」は、クランクアームを上側位置に戻すことを可能にするスプロケット、バネ、又は他の装置である。バネと組み合わされたときの「Ｍ」、略して、「ＭＳ」は、乗手に対して、常に下向き運動又は時計回りの運動をもたらす力のみを加えればよいという利点をもたらす。システムは、バネの支援によって、クランクアームを自動的に上側位置に持ち上げることになる。もしも乗手が足漕ぎを速くすることを望んだならば、この乗手は、クリップレスペダルを用いることができる。ＰＣＣＭにおけるペダルは、クランクアームの側面に代わってクランクアームの上面に配置される。ペダルをクランクアームの上面に配置することによって、いくつかの利点、すなわち、（ｉ）この配置によって、従来の二輪車に生じる揺動及び痙動をなくすことができるという利点、（ｉｉ）クランクアームが湾曲しているので、ペダルをクランクアームの上面に直接配置し、これによって、どのような力も損失せず、すなわち、どのような力もフレームに伝達されないという利点、（ｉｉｉ）乗手が常に起立して、人体の２つの最強の筋肉、すなわち、腰伸筋及び膝伸筋によって力を加える能力を有するという利点、（ｉｖ）ＰＣＣＭによって、乗手が常に下向きストロークの力を加えることができるという利点、（ｖ）ペダル及びクランクアームが従来の二輪車のように互いに対して取り付けられず、力がフレームの中心に加えられないので、乗手が力を加えたときにフレームに悪影響を及ぼさないという利点、及び（ｖｉ）ＰＣＣＭによって、乗手に９０°の区域又は３時の区域（これは、乗手を前方に推進する最大力を生み出す区域）の近くで力を加えることができ、かつＰＣＣＭによって、乗手は、足踏みしながらストロークを低減させ、二輪車に乗りながらＲＰＭ又は速度を増大させることができるという利点が得られる。
【００２１】
このＰＣＣＭは、回転する支持軸アセンブリ（ＲＢＳＡ）、平衡化多重スプロケット／二重チェーン（ＢＭＳＤＣ）、多段変速機（ＭＲＴ）、及びコグ／ハブ／車輪アセンブリ（ＣＨＷ）と連携し、これによって、互いに組合せて用いられるとき、現在の従来式二輪車によって課せられるどのような制約も除外又は排除することができる。ＰＣＣＭ、ＲＢＳＡ、ＢＭＳＤＣ、ＭＲＴ、及びＣＨＷを互いに組合せて用いることによって、乗手は、従来の二輪車よりも著しく効率的に二輪車のＲＰＭ、ＭＰＨ、トルク、距離、及び速度を増減させることが可能になる。力がペダルに加えられても、ＣＨＷは、最後に係合することになる。
【００２２】
ＢＭＳＤＣによって、チェーンは、常に後部コグと真っ直ぐに並ぶことができる。多数の組合せスプロケットが上方向又は下方向に調整され、これによって、チェーンは、後部スプロケットと一直線上に並ぶことができる。スプロケットの比率を、チェーンがスプロケットの歯のほとんどを周回するように調節することができる。スプロケット及びチェーンのへの過負荷によるチェーン及びスプロケットの故障を低減させることができる。
【００２３】
ＲＢＳＡは、後軸に直接取り付けられたスプロケットを有している。力がペダル（ＰＣＣＭアセンブリ）に加えられたとき、該力は、フレームから離れる方に伝達され、ＢＭＳＤＣシステムに再び導かれる。ＢＭＳＤＣシステムは、力を駆動チェーン及びコグから離れて二輪車の両側に維持する。次いで、力は、他のスプロケットに均等に伝達され、かつ平衡化（変化、変更、及び制御）され、ＣＨＷに達する。力は、決して二輪車のフレームに導かれないので、フレーム又はフォークの故障を低減又は排除することができる。
【００２４】
上記の目的及び以下に述べるさらなる利点を達成するために、乗手駆動車及びその機構が開示される。一実施形態では、この機構は、フレームに対して回転可能な車輪軸に動作可能に連結された少なくとも１つの車輪を有する乗手駆動車に連結されたギアアセンブリと、このギアアセンブリに係合されており、力を加えるように所定の角度範囲内にて肢によって移動可能に構成される少なくとも１つのペダルと、所定の長さを有する少なくとも１つのクランクアームであって、ペダルから力をギアアセンブリに直接加え、少なくとも１つの車輪を回転させるように少なくとも１つのペダル及びギアアセンブリに連結される少なくとも１つのクランクアームとを備える運動伝達装置である     。肢は、人工補装部材、単一の手、単一の足、単一の前腕、単一の前脚、及び１対の手からなる群から選択されたものである。乗手駆動車は、二輪車、三輪車、荷物搭載用自転車、パドルボート、車椅子、乗手駆動乗客輸送車、ベロシペード、手動車、軌道手動車、及び乗手駆動飛行機からなる群から選択されたものである。
【００２５】
ペダルの運動における所定の角度範囲は、３６０°未満、例えば、約４５°、又は垂直方向に対して時計回りに約６７．５°から垂直方向に対して時計回りに約１１２．５°までの間になっている。ギアアセンブリは、力を一回転方向にて少なくとも１つの車輪に加えるように、少なくとも１つのクランクアームを少なくとも１つの車輪に連結する一方向クラッチを有している。ペダル及び少なくとも１つのクランクアームを下側ストローク位置から上側ストローク位置に戻す復元力を生成するように構成される復元部材が設けられている。復元部材は、例えば、バネとなっている。
【００２６】
代替的に、少なくとも１つのクランクアームが第１及び第２のクランクアームを含んでおり、復元部材は、第２のクランクアームが下側ストローク位置に移動したときに第１のクランクアームを上側ストローク位置に移動させ、かつ第２のクランクアームが上側ストローク位置に移動したときに第１のクランクアームを下側ストローク位置に移動させるように第１及び第２のクランクアームに取り付けられたプーリとなっている。
【００２７】
係合部材によって、車輪軸は、フレームに対して自在に回転することが可能になる。係合部材は、少なくとも１つのころ軸受であり、及び／又は潤滑材から構成されている。ギアアセンブリは、少なくとも１つのクランクアームから少なくとも１つの車輪への力の速度伝達を増大させるように構成される複数のステッパギアを有している。少なくとも１つの車輪は、フレームの前側部材に対して回転可能な車輪軸に取り付けられた前輪と、フレームの後側部材に対して回転可能な車輪軸に取り付けられた後輪とからなる群から選択されたものとなっている。
【００２８】
他の実施形態では、乗手駆動車は、フレームと、このフレームに対して回転可能な車輪軸と、車輪軸に取り付けられ、車輪軸を中心として回転する少なくとも１つの車輪と、少なくとも１つの車輪に連結されたギアアセンブリと、このギアアセンブリに係合されており、力を加えるように所定の角度範囲内にて肢によって移動可能に構成される少なくとも１つのペダルと、所定の長さを有する少なくとも１つのクランクアームであって、ペダルから力をギアアセンブリに直接加え、少なくとも１つの車輪を回転させるように少なくとも１つのペダル及びギアアセンブリに連結される少なくとも１つのクランクアームとを備えている。
【００２９】
肢は、人工補装部材、単一の手、単一の足、単一の前腕、単一の前脚、及び１対の手からなる群から選択されたものである。乗手駆動車は、二輪車、三輪車、荷物搭載用自転車、パドルボート、車椅子、乗手駆動乗客輸送車、ベロシペード、手動車、軌道手動車、及び乗手駆動飛行機からなる群から選択されたものである。
【００３０】
ペダルの運動における所定の角度範囲は３６０°未満である。例えば、ペダルの運動における所定の角度範囲は約４５°である。代替的に、ペダルの運動における所定の角度範囲は、垂直方向に対して時計回りに約６７．５°から垂直方向に対して時計回りに約１１２．５°までの間になっている。
【００３１】
ギアアセンブリは、力を一回転方向にて少なくとも１つの車輪に加えるように、少なくとも１つのクランクアームを少なくとも１つの車輪に連結する一方向クラッチを有している。ペダル及び少なくとも１つのクランクアームを下側ストローク位置から上側ストローク位置に戻す復元力を生成するように構成される復元部材が設けられている。例えば、復元部材はバネとなっている。代替的に、少なくとも１つのクランクアームは第１及び第２のクランクアームを含んでおり、復元部材は、第２のクランクアームが下側ストローク位置に移動したときに第１のクランクアームを上側ストローク位置に移動させ、かつ第２のクランクアームが上側ストローク位置に移動したときに第１のクランクアームを下側ストローク位置に移動させるように第１及び第２のクランクアームに取り付けられたプーリになっている。
【００３２】
係合部材によって、車輪軸は、フレームに対して自在に回転することが可能になる。係合部材は、少なくとも１つのころ軸受であり、及び／又は潤滑材から構成されている。ギアアセンブリは、少なくとも１つのクランクアームから少なくとも１つの車輪への力の速度伝達を増大させるように構成される複数のステッパギアを有している。少なくとも１つの車輪は、フレームの前側部材に対して回転可能な車輪軸に取り付けられた前輪と、フレームの後側部材に対して回転可能な車輪軸に取り付けられた後輪とからなる群から選択されたものとなっている。
【００３３】
さらなる実施形態では、自転車は、フレームと、このフレームに対してそれぞれ回転可能に構成される前輪軸及び後輪軸と、フレームに対して回転可能に構成される前輪軸に取り付けられ、前輪軸と共に回転する少なくとも１つの前輪と、フレームに対して回転可能な後輪軸に取り付けられ、後輪軸を中心として回転する少なくとも１つの後輪と、少なくとも１つの前輪及び少なくとも１つの後輪からなる群から選択されたものであるギア回転式車輪に連結されたギアアセンブリであって、力を一回転方向にてギア回転式車輪に加えるようにギア回転式車輪に係合する一方向クラッチを有するギアアセンブリと、このギアアセンブリに係合されており、力を加えるように所定の角度範囲内にて肢によって移動可能に構成される少なくとも１つのペダルであって、肢が、人工補装部材、単一の手、単一の足、単一の前腕、単一の前脚、並びに１対の手、１対の足、及び１対の脚からなる群から選択されたものであり、少なくとも１つのペダルの運動の所定の角度範囲が３６０°未満である、少なくとも１つのペダルと、所定の長さを有する少なくとも１つのクランクアームであって、ペダルから力をギアアセンブリに直接加え、一回転方向における一方向クラッチによって少なくとも１つのギア回転式車輪を回転させるように少なくとも１つのペダル及びギアアセンブリに連結されている少なくとも１つのクランクアームと、ペダル及び少なくとも１つのクランクアームを下側ストローク位置から上側ストローク位置に戻す復元力を生成するように構成される復元部材とを備えている。
【００３４】
自転車は、二輪車、三輪車、荷物搭載用自転車、パドルボート、車椅子、乗手駆動乗客輸送車、ベロシペード、手動車、軌道手動車、及び乗手駆動飛行機からなる群から選択されたものとなっている。ペダルの運動における所定の角度範囲は約４５°である。代替的に、ペダルの運動における所定の角度範囲は、垂直方向に対して時計回りに約６７．５°から垂直方向に対して時計回りに約１１２．５°の間になっている。
【００３５】
復元部材はバネとなっている。代替的に、少なくとも１つのクランクアームが第１及び第２のクランクアームを含んでおり、復元部材は、第２のクランクアームが下側ストローク位置に移動したときに第１のクランクアームを上側ストローク位置に移動させ、かつ第２のクランクアームが上側ストローク位置に移動したときに第１のクランクアームを下側ストローク位置に移動させるように第１及び第２のクランクアームに取り付けられたプーリになっている。
【００３６】
係合部材によって、ギア回転式車輪の対応する車輪軸は、フレームに対して自在に回転することが可能になる。係合部材は、少なくとも１つのころ軸受であり、及び／又は潤滑材から構成されている。ギアアセンブリは、少なくとも１つのクランクアームから少なくとも１つのギア回転式車輪への力の動力伝達を増大させるように構成される複数のステッパギアを有している。
【００３７】
上記の概要並びに本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明は、添付の図面と併せて読めばよく理解されるだろう。本発明を説明することを目的とし、好ましい実施形態が図示されている。しかしながら、本発明は、図示される詳細な配置及び手段に制限されるものではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】先行技術に係る二輪車のペダルの回転動作中に作用するヒトの肢の筋肉を表す図表である。
【図２】先行技術におけるヒトの肢の筋肉の側面図である。
【図３】先行技術におけるヒトの太腿の筋肉の正面図である。
【図４】クランクアーム及びペダルが３つの異なる状態にあるペダル／クランクアーム／一方向クラッチ／機械的復元具（ＰＣＣＭ）を示す本発明の第１の実施形態に係る乗手駆動車の側面図である。
【図５】回転支持軸アセンブリ（ＲＢＳＡ）を示す図４の乗手駆動車のフレームの上側方斜視図である。
【図６】バネを用いる第１の実施形態における平衡化多スプロケット／二重チェーン（ＢＭＳＤＣ）を有するギアアセンブリを示す、図４のフレームの部分上方断面図である。
【図７】プーリシステムを用いる第１の実施形態におけるギアアセンブリを示す、図４のフレームの部分上方断面図である。
【図７Ａ】第１の実施形態におけるギアアセンブリ及び伝達される力の方向を示す、図４のフレームの部分上方断面図である。
【図７Ｂ】力の伝達を示す第１の実施形態におけるギアアセンブリ及びクランクアームの部分側面図である。
【図８】図７のプーリシステムの後方断面図である。
【図８Ａ】図６のバネシステムの側方断面図である。
【図９】ペダルが３つの異なる状態にあるギアアセンブリ及びクランクアームの部分側面図である。
【図１０】最適な動力伝達区域と共にクランクアーム及びペダルの種々の角位置を表す図表である。
【図１１】中間軸と多段変速機（ＭＲＴ）を有する本発明のギアアセンブリの前部分とを示す断面図である。
【図１２】後輪軸と本発明のギアアセンブリの後部分とを示す断面図である。
【図１３】本発明のコグ／ハブ／後輪アセンブリ（ＣＨＷ）と一方向クラッチ機構とを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明の理解を容易にすべく、図面に共通する同一又は同様の要素を示すように、必要に応じて、同一の参照番号が用いられている。さらに、特段の定めがない限り、図面に示される特徴部は、縮尺通りに描かれておらず、単に例示の目的のためにのみ示されている。
【００４０】
以下の記載において、いくつかの専門用語が便宜上用いられるが、これらは、制限的なものではない。「ａ」が付される物品は、１つ又は複数の品目を含むことが意図されており、１つのみの品目が意図される場合、「１つ」という用語又は同様の表現が用いられる。加えて、本発明の記載を容易にするために、「上」、「下」、「上側」、「下側」、「前」、「後」、［内側］、「外側」、［右］、及び「左」のような用語が、添付の図面を説明するために用いられる。専門用語は、具体的に記載された用語、その派生語、及び同様の外来語を含むものとする。
【００４１】
図４は、本発明の第１の実施形態における乗手駆動車１００の側面図である。乗手駆動車１００は、少なくともフレーム１０２と、フレーム１０２に対して回転可能な少なくとも１つの車輪軸１０４，１０６と、対応する車輪軸１０４，１０６に取り付けられ、該車輪軸１０４，１０６と共に回転する少なくとも１つの車輪１０８，１１０と、少なくとも１つの車輪１０８、例えば、後輪１０８に連結されたギアアセンブリ１１２と、ギアアセンブリ１１２に係合しており、力を加えるように所定の角度範囲内において乗手の肢によって移動することができる少なくとも１つのペダル１１４，１１６と、所定の長さを有する少なくとも１つのクランクアーム１１８，１２０とを備えている。少なくとも１つのクランクアーム１１８，１２０は、少なくとも１つのペダル１１４，１１６から力をギアアセンブリ１１２に直接加え、少なくとも１つの車輪１０８，１１０を回転させるように、対応する少なくとも１つのペダル１１４，１１６及びギアアセンブリ１１２に連結されている。ギアアセンブリ１１２は、二輪車に動力供給するために力を伝達するのに利用される構成要素、すなわち、スプロケット１８０，１８２，１８４，１８６、チェーン１９０，１９２、ＭＲＴ１７０、及び一方向クラッチ１３０を備えている。
【００４２】
図４及び図５に示される例示的な実施形態において、後輪軸１０４は、後部開口１３４，１３６を通ってフレーム１０２に回転可能に取り付けられている。後輪軸１０４は、該後輪軸１０４が自在に回転可能となるように、（以下にさらに詳細に述べる）係合部材１３８，１４０を介してフレーム１０２に連結されている。後輪１０８は、ハブ１０９（集合的に車輪アセンブリ）を備えている。ハブ１０９は、後輪軸１０４を取り囲んでおり、後でさらに詳細に説明する図１２及び図１３に示される１対のころ軸受１１１，１１３によって、隣接するアセンブリに連結されている。従って、二輪車のフレームにしっかりと固定された軸又は車軸を有する先行技術における二輪車の後輪と対照的に、すなわち、固定された車軸を中心として回転する先行技術に係る後輪と対照的に、後輪軸１０４及び後輪１０８は、互いに完全に独立して（異なる速度で）同時に回転することになる。代替的に、図４の軸１０４及び車輪１０８は、軸１０４がフレーム１０２に固定され、車輪１０８が固定された軸１０４を中心として回転する先行技術におけるように構成されてもよい。
【００４３】
図４に示される例示的実施形態では、ギアアセンブリ１１２は、後部右側のスプロケット（又は第４のスプロケット）１８６を介して後輪１０８に動作可能に連結されている（図１２及び図１３）。具体的には、回転力は、後部左側のスプロケット（又は第１のスプロケット）１８０から伝達され、前部左側のスプロケット（又は第２のスプロケット）１８２、前部右側のスプロケット（又は第３のスプロケット）１８４、後部右側のスプロケット（又は第４のスプロケット）１８６、及び一方向クラッチ１３０を回転させ、これによって、図１２及び図１３に示されるように、後輪アセンブリ１０８，１０９を回転させることになる。代替的実施形態では、ギアアセンブリ１１２は、前輪１１０にのみ動作可能に連結され、後輪１０８に代わって、前輪１１０を回転させるようになっていてもよい。さらなる代替的実施形態では、１つ又は複数のギアアセンブリ１１２が、車輪１０８，１１０の一方又は両方に動作可能に連結されていてもよい。
【００４４】
図４に示される例示的実施形態では、２つのペダル１１４，１１６及びそれらのそれぞれのクランクアーム１１８，１２０は、フレーム１０２の互いに向き合った側面側に位置しており、乗手の２本の肢のそれぞれによって踏み込まれるようになっている。代替的に、１つのペダルのみ及び１つのクランクアームのみ、例えば、ペダル１１４及びクランクアーム１１８が、フレーム１０２の共通の側面側に位置し、これによって、単一の肢によって乗手駆動車１００を漕ぐように構成される乗手駆動車１００の単一のペダル／クランクアーム構成をもたらすようになっていてもよい。
【００４５】
動力を加えるための乗手の肢は、人工補装部材、単一の手、単一の足、単一の前腕、単一の前脚、及び１対の手からなる群から選択されたものであり、これによって、２本又は１本の脚の乗手又は脚のない乗手が、利用可能な脚、人工捕装具、又は腕を用いて乗手駆動車１００に動力供給することが可能になっている。
【００４６】
乗手駆動車１００は、二輪車、三輪車、荷物搭載用自転車、パドルボート、車椅子、乗手駆動乗客輸送車、ペロシペード、手動車、軌道手動車、及び乗手駆動飛行機からなる群から選択されたものとなっている。他の形式の乗手駆動車、例えば、一車輪、セレリペード、カート、原動機付き自転車、及び人力／動力ハイブリッド車も考えられる。
【００４７】
図４〜図９に示される本発明の例示的実施形態において、乗手駆動車１００は、本明細書において述べる本発明の構造及び原理によって構成されたベロシペード又は他の形式の自転車又は車両となっている。
【００４８】
図４の例示的実施形態に示されるように、乗手駆動車１００は、フレーム１０２を備えており、該フレーム１０２に、前輪１１０及び後輪１０８、シート１２２，操縦軸アセンブリ１２６を用いて操縦するための少なとも１つのハンドル１２４、少なくとも１つのクランクアーム１１８，１２０に取り付けられた少なくとも１つのペダル１１４，１１６、及び本明細書において述べる他の機構が取り付けられている。ここに記載されるように、図４及び図６の例示的実施形態では、乗手駆動車１００は、復元部材、例えば、バネ１２８，１２９によって、上側位置と下側位置との間で別々に移動可能になっている２つのペダル１１４，１１６を有している。バネ１２８，１２９は、乗手がそれぞれのペダル１１４，１１６への下向き力を低減又は除去したときに下側位置にある所定のクランクアーム１１８，１２０を上側位置に戻すように構成されている。この実施形態では、両方のクランクアーム１１８，１２０は、互いに向き合ったクランクアーム１１８，１２０の位置に関わらず、上側位置に復元されるように構成されている。従って、両方のクランクアーム１１８，１２０は、静止位置、すなわち、非踏込状態において上側位置にある。
【００４９】
図４〜図６を参照すると、二輪車１００は、フレーム１０２の各側に１対のスプロケット１８０〜１８２／１８４〜１８６を備えている。各対のスプロケット１８０−１８２／１８４〜１８６は、各チェーン１９０／１９２によって一緒に連結されている。スプロケットは、所望のＲＰＭ及び速度要求を満たすように寸法決めすることができ、これによって、無制限の速度比組合せが利用可能である。図１１に示されるように、前部スプロケット１８２，１８４は、互いに固定され、フレーム１０２に固定された中間軸１０５に軸受を介して回転可能に連結されている。多段変換機（ＭＲＴ）が設けられていない場合、各スプロケット１８２，１８４は、同一速度で互いに回転する。しかしながら、各スプロケット１８２，１８４を異なる速度で回転させるように、ＭＲＴが利用されてもよい。図１２を参照すると、後部左側スプロケット（又は第１のスプロケット）１８０は、後軸１０４に固定して連結されている。後部右側スプロケット（又は第４のスプロケット）１８６は、車輪１０８に動作可能に連結されている。従って、良好な乗車効率が、多数のチェーンによって達成されることになる。さらに、スプロケット１８０〜１８６のいずれも、クランクアーム１１８，１２０に固定されていないので、慣性及びＲＰＭが先行技術に係る二輪車と比較して増大され、かつスプロケット、クランクアーム、又はシートの位置に関する制限が存在しないことになる。
【００５０】
運転に際して、乗手がペダル１１４，１１６に下向き力を加えると、ペダル１１４，１１６の運動は、クランクアーム１１８，１２０の運動に変換され、クランクアーム１１８，１２０は、一方向クラッチ１３０の軸を中心として回転する。一方向クラッチ１３０は、後軸１０４を取り囲んでおり、図１２及び図１３に最もよく示されるように、回転運動を直接後輪１０８に伝達する。すなわち、各クランクアーム１１８，１２０の遠位端は、後軸１０４を囲んで後輪アセンブリ１０８，１０９を迂回する一方向交互クラッチ２００，２０２を備えている。従って、クランクアーム１１８，１２０からの力は、第１のスプロケット１８０に直接伝達され、この第１のスプロケット１８０が、該力を後に続くスプロケット１８２，１８４，１８６、一方向クラッチ、及び車輪アセンブリ１０８，１０９に伝達することになる。従って、いずれかのチェーン１９０，１９２が遮断されたなら、システムは、作動しないことになる。
【００５１】
図６に示されるように、各ペダル１１４，１１６は、対応するクランクアーム１１８，１２０と真っ直ぐに並んでいる。この構成によって、ペダル１１４，１１６に加えられた力は、クランクアーム１１８，１２０に直接伝達され、これによって、ペダルがクランクアームの両側に該クランクアームの外側部分に対してずれて位置する従来の二輪車と比較して、動力を増大させることができる。また、この実施形態のクランクアーム構成は、安全な乗車をもたらすことになる。何故なら、先行技術のずれたペダルの場合、乗手は、ペダルを漕ぎながら体重を左右に移し、下向きの捩力をペダルとクランクアームとの間に生じさせねばならないからである。
【００５２】
さらに、従来の７インチクランプアームと比較して長くなっているクランクアーム１１８，１２０の長さ（略２０インチに）によって、動力が増大する。さらに、この構成によれば、乗手によって加えられた力は、従来の二輪車において常に左右に力を移す場合と対照的に、フレーム１０２の中心内に均一に分散される。また、この構成では、図５に示されるように、力は、時計回りにおいてフレーム１０２内に伝達され、二輪車の後部に集中し、これによって、よりバランスの取れた乗車を促進することになる。一方、従来の二輪車では、左側の力は、チェーンリング又はスプロケットに達するように、右側に伝達されなければならない。
【００５３】
図４及び図１０に示されるように、本発明のペダル１１４，１１６の運動の所定の角度範囲は、車軸を中心として３６０°回転する先行技術における二輪車のペダルと対照的に、３６０°未満である。１つの例示的実施形態では、ペダルの運動の所定の角度範囲は、約４５°である。他の例示的な実施形態では、ペダルの運動の所定の角度範囲は、垂直方向に対して時計回りに約６７．５°から垂直方向に対して時計回りに約１１２．５°の間にある。
【００５４】
従来の二輪車と違って、乗手は、本発明の二輪車において完全に起立することが可能であり、これによって、乗手の重量を最大限に（ほとんど１００％）利用し、二輪車を前方に押し出すことができる。従来の二輪車では、乗手が常に起立することができないことによって、及びペダル踏込みの労力のほとんどが効力を生じない区域において浪費されること（図１及び図１０）によって、動力を生成して該動力を用いて二輪車を前方に引っ張るのに乗手の体重の約５３％しか利用されない。
【００５５】
図４及び図６を参照すると、ギアアセンブリ１１２は、一方向クラッチ１３０を備えている。一方向クラッチ１３０は、力を一回転方向において少なくとも１つの車輪１０８，１１０に加えるために、少なくとも１つのクランクアーム１１８，１２０を少なくとも１つの車輪１０８，１１０及び／又は少なくとも１つの車軸１０４，１０６に連結するものである。追加的な歯・チェーンギア構成、例えば、ディレイラーを備える他の機構が、ギアアセンブリ１１２に任意選択的に設けられてもよい。ディレイラーは、例えば、ギアシフト又はギアセレクタ１３２を用いて、ペダル１１４，１１６及びクランクアーム１１８，１２０によって後軸１０４に加えられた動力を増大させ、かつ制御するものである。他の形態の変速装置、例えば、速度及び動力を制御するための遊星ギア１７０（図６及び図７）が用いられてもよい。
【００５６】
図５を参照すると、フレーム１０２は、後輪軸１０４及び／又は後輪１０８に対して係合部材１３８、１４０を受け入れるための後部開口１３４，１３６のような開口を備えている。係合部材１３８，１４０は、車輪軸又は車軸１０４がフレーム１０２に対して自在に回転することを可能にするものである。後輪１０８は、後輪１０８及び車軸１０４が一緒に回転するように、車軸１０４に直接取り付けられている。係合部材１３８，１４０の各々は、図１２に示されるように、ロックナット１３９，１４１によってフレーム１０２に固定されている。係合部材１３８，１４０は、車軸１０４がフレームに固定して取り付けられることなく、自在に転動することを可能にする少なくとも１つのころ軸受である。代替的又は付加的に、係合部材１３８，１４０は、潤滑材及び／又は他の物質又は材料、例えば、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）の商品名で市販されているポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から構成されていてもよい。従って、図４に示されるように、少なくとも１つのペダル１１４，１１６及び対応する少なくとも１つのクランクシャフト１１８，１２０の運動は、後軸１０４、第１のスプロケット１８０、後に続くスプロケット１８２，１８４，１８６，次いで、一方向クラッチ１３０，及びハブ／コグ／車輪アセンブリ１０８，１０９に直接加えられ、滑らかな乗り心地が、係合部材１３８，１４０の衝撃吸収によって達成されることになる。
【００５７】
図４及び図６〜図８において、少なくとも１つの復元部材が設けられている。復元部材は、少なくとも１つのペダル１１４，１１６及び少なくとも１つのクランクアーム１１８，１２０を下側ストローク位置から上側ストローク位置に戻す復元力を生成するためのものである。図４及び図６に示されるように、第１の実施形態では、復元部材は、フレーム１０２の各側面における少なくとも１つのバネ１２８，１２９から構成されている。図４に示されるように、各バネ１２８，１２９の一端は、各対応するクランクアーム１１８，１２０に取り付けられ、その他端は、フレーム１０２に取り付けられている。従って、もしも１つのみのクランクアームが用いられるならば、１つのみの復元バネが用いられ、単一のクランクアームに取り付けられることになる。図６に示されるように、２つのクランクアーム１１８，１２０が２つの復元バネ１２８、１２９を有する代替的実施形態では、１つのバネが各クランクアームに取り付けられ、各クランクアームを独立して上側位置に復元することになる。すなわち、両方のクランクアーム１１８，１２０は、同時に上側位置に復元されるようになっている。さらに、各クランクアーム１１８，１２０は、乗手が望む任意のレベルに押下げられる。復元バネ１２８，１２９によって、乗手は、両脚を同時に用いて、一本の脚を用いて、脚を用いずに、又は１つ又は複数の人工捕装具を用いて、二輪車を前方に推進することができる。これは、先行技術に係る二輪車では不可能である。また、乗手は、向きを変えて走行しながらペダルを踏み込むことができる。何故ならば、向きを変えている間外側のペダル（地面から離れたペダル）が利用可能であり、乗手は、ペダルが高い位置にあることによって、依然として、ペダルを地面に接触させることなく、（内側のペダルを含む）ペダルの両方に部分的なストロークを加えることができるからである。対照的に、従来の二輪車では、乗手は、内側のペダル（地面に隣接するペダル）を地面との接触を避ける上側位置に確実に維持しなければならない。
【００５８】
図７〜図８に示される代替的実施形態では、少なくとも１つのクランクアームは、１対のクランク１１８，１２０から構成されており、復元部材は、第２のクランクアーム１２０が下側ストローク位置に移動したときに第１のクランクアーム１１８を上側ストローク位置に移動させ、かつ第２のクランクアーム１２０が上側ストローク位置に移動したときに第１のクランクアーム１１８を下側ストローク位置に移動させるようにクランクアーム１１８，１２０に取り付けられたプーリシステム１４２となっている。図８を参照すると、例示的実施形態では、プーリシステム１４２は、歯車又は他の形態のプーリのような少なくとも１つのプーリホィール１４４，１４６を備えており、ケーブル１４８がこれらのプーリホィール１４４，１４６を周回し、クランクアーム１１８，１２０を互いに相補的なプーリ配置に接続している。これによって、クランクアーム１１８が乗手によるペダル動作によって下方に移動すると、プーリシステム１４２がクランクアーム１２０を上方に移動させ、クランクアーム１２０が乗手によるペダル動作によって下方に移動すると、プーリシステム１４２がクランクアーム１１８を上方に移動させることになる。
【００５９】
本発明の復元部材は、ＲＰＭ及び速度を増大させる手段をもたらすようになっている。ＲＰＭ及び速度は、クリップレスペダルを利用することによって、さらに増大する。何故ならば、乗手は、クランクアームを復元部材の復元力によるよりも迅速に上方位置に復元させることができるからである。先行技術では、クリップレスペダルは、この機能を有していない。何故ならば、先行技術のクリップレスペダルは、乗手の足を適所に保持するためにのみ用いられるからである。この実施形態では、ペダル１１４，１１６をクランクアーム１１８，１２０の中心に置くために、クランクアーム１１８，１２０は、湾曲しており、これによって、図４に示されるように、クランクアーム１１８，１２０に対する乗手の踵の接触をが回避される。
【００６０】
図９に示されるように、単一のクランクアームのみを有する実施形態又は１対のクランプアーム１１８，１２０を有する実施形態のいずれにおいても、各クランクアームは、乗手が少なくとも１つのクランクアームの対応するペダルに加えた下向き力に応じて、上側位置１５０、少なくとも１つの中間位置１５２、及び最終的な下側位置１５４の間で移動する。次いで、図４及び図６〜図８に関連して前述した復元部材が、クランクアーム１１４又は相補的なクランクアーム１１８を下側位置１５４から少なくとも１つの中間位置、最終的に上側位置１５０に戻し、乗手によって加えられる後に続く下向き力を受けることになる。
【００６１】
図１０は、最適な動力伝達区域と共にクランクアーム及びペダルの種々の角位置を表す図表である。ここに示されるように、ペダル１１４，１１６及びその対応するクランクアーム１１８，１２０における所定の角度範囲は約４５°になっている。他の例示的な実施形態では、ペダルの運動における所定の角度範囲は所定区域１５６内にある。この所定区域１５６は、垂直方向に対して時計回りに約６７．５°から垂直方向に対して時計回りに約１１２．５°の間となっており、本発明者は、この所定区域がペダル１１４，１１６から後輪１０８への最適な動力伝達をもたらすと判断している。ペダル及びクランクアームの角運動のこのような制限された範囲は、ペダルを車軸を中心として３６０°回転させる従来の二輪車の乗手が受ける筋肉疲労区域を回避することになる。低入力区域は、１２時から略２時までの間における区域、及び略４時から６時までの間における区域を含んでいる。デッド区域、すなわち、ペダルの踏込がほとんど又は全く動力に効果をもたらさない区域は、６時から１２時までの間にある。
【００６２】
図１１を参照すると、前部スプロケット１８２，１８４は、互いに固定して連結され、ころ軸受を介して中間軸又は車軸１０５に回転可能に取り付けられている。各スプロケット１８２，１８４は、図４に示されるように、ギアアセンブリ１１２の一部としてそれぞれのチェーン１９０，１９２に連結されている。
【００６３】
図１２及び図１３は、ギアアセンブリ１１２の後部分を示している。図１２に示されるように、後部車軸１０４は、ころ軸受のような係合部材１３８，１４０に係合し、フレーム１０２に対して自在に回転するようになっている。前述したように、第１のスプロケット１８０は、後輪軸１０４に固定されている。図５、図７Ａ、及び図７Ｂを参照すると、回転力は、位置１においてフレーム１０２の後部左側部分から時計回りに伝達される。すなわち、第１のスプロケット１８０の回転力は、第１のチェーン１９０を介して、位置２における第２のスプロケット１８２に伝達される。第２のスプロケット１８２は、位置３において中間軸１０５を中心として第３のスプロケット１８４を回転させる。次いで、第３のスプロケット１８４は、第２のチェーン１９２を介して、位置４において第４のスプロケットを回転させる。第４のスプロケット１８６は、一方向クラッチ１３０の第１のクラッチ部材１６０に固定されている。第２のクラッチ部材１６２は、後輪１０８のハブ１０９に固定され、かつ一体に形成されている（例えば、圧入されている）。前述したように、ハブ１０９は、ころ軸受１１１，１１３を介して後輪軸１０４を囲み、後輪軸１０４に回転可能に連結されている。
【００６４】
図１２〜図１３をさらに参照すると、第１のクラッチ部材１６０及び第２のクラッチ部材１６２は、互いに適合する歯１６４，１６６を備えている。第１のクラッチ部材１６０は、バネのような付勢機構１６８によって付勢され、横方向に移動し、第２のクラッチ部材１６２の歯に対して係合又は離脱するようになっており、これによって、ラチェット／爪機構をもたらしている。従って、図４、図１２、及び図１３に示されるように、第１のクラッチ部材１６０が第４のスプロケット１８６から伝達された運動によって第１の方向に回転すると、図１３に示されるように、クラッチ部材１６０，１６２の歯１６４，１６６が係合し、第２のクラッチ部材１６２が第１の方向に回転し、これによって、後輪１０８を第１の方向、例えば、図４における時計回りに回転させることになる。この実施形態において、第４のスプロケット１８６の厚み又は断面幅を増大させ、付加的な強度をもたらすようになっている。その理由は、第４のスプロケット１８６が二輪車を駆動させる最後のスプロケットであり、従って、駆動力の全てがここで使われるからである。しかしながら、標準的な厚みを有するスプロケットが用いられてもよい。第４のスプロケット１８６がもはや回転しないとき又は車輪１０８の回転速度が第４のスプロケット１８６の回転速度よりも大きいとき、クラッチ部材１６０，１６２は、互いに離脱することになる。
【００６５】
クランクアーム１１８，１２０に関して、一方向クラッチ２００，２０２が、各クランクアーム１１８，１２０と後軸１０４との間に連結されており、これによって、クランクアーム１１８，１２０が下向き運動を行うときにのみ、後軸が回転し、クランクアーム１１８，１２０が上側位置に復元するとき、クランクアーム１１８，１２０は、後軸から離脱することになる。従って、クランクアーム１１８，１２０の係合から生じた力が第１のスプロケット１８０を駆動させ、他のスプロケット１８２、１８４への回転力の伝達を開始し、この後、第４のスプロケット１８６（及び一方向クラッチ１３０）を係合させ、ＣＨＷを駆動させることになる。
【００６６】
本技術分野において周知の他の形式の一方向クラッチ機構、例えば、米国特許第５，９６４，３３２号及び第８，６３２，０８９号並びに米国特許出願公開第２０１０／０３２０７２０号に記載されているものが用いられてもよい。これらの文献は、参照することによって、ここに含まれるものとする。
【００６７】
さらなる代替的実施形態では、ギアアセンブリは、少なくとも１つのクランクアームから少なくとも１つの車輪への速度の動力伝達を増大させるように構成される複数のステッパギアを有している。加えて、本発明は、後輪のみの回転に制限されるものではない。少なくとも１つの車輪は、フレームの前側部材に対して回転可能な車輪軸に取り付けられた前輪、及びフレームの後側部材に対して回転可能な車輪軸に取り付けられた後輪からなる群から選択されたものとなっている。従って、クランクアーム及び一方向クラッチ機構は、後輪に代わって前輪にのみ接続されてもよいし、代替的に、クランクアーム及び一方向クラッチ機構の第１の対が前輪に接続され、クランクアーム及び一方向クラッチ機構の第２の対が後輪に接続されてもよい。また、ギアアセンブリ１１２の構成は、力が反時計回りに進むように逆転されてもよい。
【００６８】
本発明は、本発明の精神及び本質的な特性から逸脱することなく、他の特別の形態で実施されてもよい。前述の実施形態は、あらゆる点において単なる例示に過ぎず、制限的なものと見なされるべきではない。それ故、本発明の範囲は、前述の記載によるよりもむしろ添付の請求項によって示唆される。請求項の等価物の含意及び範囲内にある変更は、いずれも本発明の範囲内に含まれるべきである。
【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７】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図８Ａ】
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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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