(57)【要約】【課題】移動機構の提供。【解決手段】駆動部、伝動部及び受動部で組成され、駆動部が車体に架設されて前後のローラを具え、前後のローラの間に動力帯が掛けられ、動力帯の上向き面が使用者の両足による操作に供され、伝動部が伝動歯車とされ、後ろローラの末端部分に取り付けられて後ろローラと共同回転し、受動部が受動歯車とされ、車輪の輪軸に取り付けられて伝動歯車と噛み合うか、或いは受動部が前後の受動歯車及びチェーンで組成され、チェーンが二つの受動歯車に掛けられ、且つ前受動歯車と伝動歯車が噛み合い、後ろ受動歯車が車輪の輪軸に取り付けられ、使用者の両足が駆動部の動力帯上でウォーキング或いはランニングを行うことにより前後のローラを回転させ、後ろローラの伝動部が受動部を駆動し車輪を前に移動させる。【選択図】　　　　図４
2004034852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動機構において、
駆動部とされ、車体に架設され、前ローラ、後ろローラを具え、且つ前ローラ、後ろローラの間に動力帯が掛けられ、動力帯の上向き面が使用者の両足の操作制御に供される、上記駆動部と、
伝動部とされ、一つの伝動歯車とされて後ろローラの末端部分に取り付けられると共に、後ろローラと共同回転する、上記伝動部と、
受動部とされ、一つの受動歯車とされ、車輪の輪軸に取り付けられて伝動歯車と噛み合う、上記受動部と、
を具え、使用者の両足が駆動部の動力帯上でウォーキング或いはランニングすることにより前ローラ、後ろローラが回転し、後ろローラに取り付けられた伝動部が同時に受動部を駆動して車輪を移動させることを特徴とする、移動機構。
【請求項２】
請求項１に記載の移動機構において、前ローラ、後ろローラが車体に開設された二つの溝内に収容され、且つ前ローラ、後ろローラの末端部分より軸が凸伸し、これら軸が溝内壁に設けられた取り付け孔に位置決めされたことを特徴とする、移動機構。
【請求項３】
請求項１に記載の移動機構において、受動歯車の歯数が伝動歯車の歯数より少なく、これにより受動歯車の回転速度が伝動歯車の回転速度より速くされて車輪移動の速度が増加され並びに使用上、省力化されたことを特徴とする、移動機構。
【請求項４】
請求項１に記載の移動機構において、動力帯の外表面に複数の凸条が形成されて使用者の両足の接触面積を増加すると共に滑り止め機能を達成することを特徴とする、移動機構。
【請求項５】
移動機構において、
駆動部とされ、車体に架設され、前ローラ、後ろローラを具え、且つ前ローラ、後ろローラの間に動力帯が掛けられ、動力帯の上向き面が使用者の両足の操作制御に供される、上記駆動部と、
伝動部とされ、一つの伝動歯車とされて後ろローラの末端部分に取り付けられると共に、後ろローラと共同回転する、上記伝動部と、
受動部とされ、前受動歯車と後ろ受動歯車及びチェーンで組成され、該チェーンがこれら二つの受動歯車に掛けられ、且つ前受動歯車と伝動歯車が噛み合い、後ろ受動歯車が車輪の輪軸に取り付けられた、上記受動部と、
を具え、使用者の両足が駆動部の動力帯上でウォーキング或いはランニングすることにより前ローラ、後ろローラが回転し、後ろローラに取り付けられた伝動部が同時に受動部を駆動して車輪を移動させることを特徴とする、移動機構。
【請求項６】
請求項５に記載の移動機構において、前ローラ、後ろローラが車体に開設された二つの溝内に収容され、且つ前ローラ、後ろローラの末端部分より軸が凸伸し、これら軸が溝内壁に設けられた取り付け孔に位置決めされたことを特徴とする、移動機構。
【請求項７】
請求項５に記載の移動機構において、同じ歯のピッチの下で、前受動歯車の歯数が伝動歯車の歯数より少なくされ、これにより前受動歯車の回転速度が伝動歯車の回転速度より速くされて車輪移動の速度が増加され並びに使用上、省力化されたことを特徴とする、移動機構。
【請求項８】
請求項５に記載の移動機構において、受動部の後ろ受動歯車部分に変速器が増設されて車輪移動の速度をセルフ調整し並びに使用上、省力化できることを特徴とする、移動機構。
【請求項９】
請求項５に記載の移動機構において、動力帯の外表面に複数の凸条が形成されて使用者の両足の接触面積を増加すると共に滑り止め機能を達成することを特徴とする、移動機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一種の移動機構に係り、使用者の両足のウォーキング或いはランニング操作により車体を前向きに移動させる、移動機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在一般に目にする自転車は、その運転の基本原理が、使用者の両足でペダルを踏んで円周運動を行い、使用者の両足の施力を車両移動の動作エネルギーに変換することとされる。基本的に、このような移動機構には三つの主要な欠点がある。即ち、第１の欠点は、ペダルが９０度と２７０度の間に位置する時にしか使用者の両足の施力をペダルに伝送して車両移動の動作エネルギーに変換することができないことである（図１参照）。第２の主要な欠点は、施力伝送効率の点から、ただペダルが約４５度と３１５度の間にある時しか、比較的高い伝送効率を有さないことである（図２参照）。第３の主要な欠点は、使用者が通常、サドル上に座り、両足でペダルを踏まねば車両を駆動できないことである。しかし、両足の施力は相当に有限である。一般に、両足の平均施力は使用者の体重の約４分の１にしかならない。このような明らかな欠点は従来より問題とされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は上記従来の技術の発生する欠点を鑑み、その基本学理を研究並びに改善し、その結果、以下のことを発見した。もし車体を一つの地面とθ角をなす傾斜面に改変し、且つその底部に車輪を取り付け（図３の如し）、もし使用者が車体上に立ち、ウォーキング或いはランニングすると、その車体に対する総施力は使用者の身体の重力とウォーキング或いはランニングの動力を含み、もしその総施力をＦとすれば、物理運動力学に依り、ＦはＡとＢの二つの作用力に分解できる。作用力Ａの大きさはＦ×ｓｉｎ（θ）、作用力Ｂの大きさはＦ×ｃｏｓ（θ）である。作用力Ａは使用者に車体を滑り下ろさせ、適当な設計の移動機構により、それを車体を前向きに移動させる動作エネルギーに変換することができる。作用力Ｂはおもに車体に掛けられ、これによりまたＣとＤの二つの作用力に分けられる。作用力Ｃの大きさはＦ×ｃｏｓ（θ）×ｓｉｎ（θ）、作用力Ｄの大きさはＦ×ｃｏｓ（θ）２　である。作用力Ｃは直接車体を前に移動させる。作用力Ｄは車輪を透過して地面に吸収される。以上を総合すると、上述の車体の前向き移動の総動作エネルギーは作用力Ａに作用力Ｃを加えたもので、その大きさは、Ｆ×ｓｉｎ（θ）×（１＋ｃｏｓ（θ））である。すなわち、もしθが３０度であれば、その大きさは約０．９３３９×Ｆで、もしθが４５度であれば、その大きさは１．２０７１×Ｆである。言い換えると、もし体重が６０ｋｇの使用者であって、且つθが３０度であれば、上述の車体の前向き移動の作用力は５５．９８ｋｇより大きく、もし体重が６０ｋｇの使用者であって、且つθが４５度であれば、上述の車体の前向き移動の作用力は７２．４２６ｋｇより大きい。伝統的な自転車と比較すると、上述の車体の前向き移動の平均作用力は伝統的な自転車の約４倍である。このほか、上述の車体の前向き移動の作用力の大きさと伝送効率は終始安定を保持し、伝統的な自転車のように約半分の時間内に低効率、減衰或いは停止状態を現出することがない。総合すると、本発明者は、適当な設計の移動機構を経過することで、上述の車体前向き移動の動作エネルギーが伝統的な自転車の少なくとも８倍になりうることを発見した。
【０００４】
本発明者は上述の発見した基本学理に基づき、上述の基本学理に基づく移動機構の研究を進め、ついに本発明の移動機構を完成し、それは使用者の両足のウォーキング或いはランニング動作により車体を前向きに移動させるのに供され、使用者自身の行う機能をいずれも車両移動の動作エネルギーに変換でき、使用上、極めて楽で、機能を増進した発明である。
【０００５】
本発明の主要な目的は、使用者の両足のウォーキング或いはランニング動作により車体を前向きに移動させるのに供され、且つ使用上、極めて楽である移動機構を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、移動機構において、
駆動部とされ、車体に架設され、前ローラ、後ろローラを具え、且つ前ローラ、後ろローラの間に動力帯が掛けられ、動力帯の上向き面が使用者の両足の操作制御に供される、上記駆動部と、
伝動部とされ、一つの伝動歯車とされて後ろローラの末端部分に取り付けられると共に、後ろローラと共同回転する、上記伝動部と、
受動部とされ、一つの受動歯車とされ、車輪の輪軸に取り付けられて伝動歯車と噛み合う、上記受動部と、
を具え、使用者の両足が駆動部の動力帯上でウォーキング或いはランニングすることにより前ローラ、後ろローラが回転し、後ろローラに取り付けられた伝動部が同時に受動部を駆動して車輪を移動させることを特徴とする、移動機構としている。
請求項２の発明は、請求項１に記載の移動機構において、前ローラ、後ろローラが車体に開設された二つの溝内に収容され、且つ前ローラ、後ろローラの末端部分より軸が凸伸し、これら軸が溝内壁に設けられた取り付け孔に位置決めされたことを特徴とする、移動機構としている。
請求項３の発明は、請求項１に記載の移動機構において、受動歯車の歯数が伝動歯車の歯数より少なく、これにより受動歯車の回転速度が伝動歯車の回転速度より速くされて車輪移動の速度が増加され並びに使用上、省力化されたことを特徴とする、移動機構としている。
請求項４の発明は、請求項１に記載の移動機構において、動力帯の外表面に複数の凸条が形成されて使用者の両足の接触面積を増加すると共に滑り止め機能を達成することを特徴とする、移動機構としている。
請求項５の発明は、移動機構において、
駆動部とされ、車体に架設され、前ローラ、後ろローラを具え、且つ前ローラ、後ろローラの間に動力帯が掛けられ、動力帯の上向き面が使用者の両足の操作制御に供される、上記駆動部と、
伝動部とされ、一つの伝動歯車とされて後ろローラの末端部分に取り付けられると共に、後ろローラと共同回転する、上記伝動部と、
受動部とされ、前受動歯車と後ろ受動歯車及びチェーンで組成され、該チェーンがこれら二つの受動歯車に掛けられ、且つ前受動歯車と伝動歯車が噛み合い、後ろ受動歯車が車輪の輪軸に取り付けられた、上記受動部と、
を具え、使用者の両足が駆動部の動力帯上でウォーキング或いはランニングすることにより前ローラ、後ろローラが回転し、後ろローラに取り付けられた伝動部が同時に受動部を駆動して車輪を移動させることを特徴とする、移動機構としている。
請求項６の発明は、請求項５に記載の移動機構において、前ローラ、後ろローラが車体に開設された二つの溝内に収容され、且つ前ローラ、後ろローラの末端部分より軸が凸伸し、これら軸が溝内壁に設けられた取り付け孔に位置決めされたことを特徴とする、移動機構としている。
請求項７の発明は、請求項５に記載の移動機構において、同じ歯のピッチの下で、前受動歯車の歯数が伝動歯車の歯数より少なくされ、これにより前受動歯車の回転速度が伝動歯車の回転速度より速くされて車輪移動の速度が増加され並びに使用上、省力化されたことを特徴とする、移動機構としている。
請求項８の発明は、請求項５に記載の移動機構において、受動部の後ろ受動歯車部分に変速器が増設されて車輪移動の速度をセルフ調整し並びに使用上、省力化できることを特徴とする、移動機構としている。
請求項９の発明は、請求項５に記載の移動機構において、動力帯の外表面に複数の凸条が形成されて使用者の両足の接触面積を増加すると共に滑り止め機能を達成することを特徴とする、移動機構としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は一種の移動機構を提供し、図４から図６の本発明の分解斜視図、組合せ図及び動作説明図に示されるように、該移動機構は、駆動部１、伝動部２及び受動部３を具えている。該駆動部１は前ローラ１０、後ろローラ１１及び動力帯１２で組成されている。前ローラ１０、後ろローラ１１は車体４に開設された二つの溝４０内に収容され、且つ前ローラ１０、後ろローラ１１の末端部分より軸１３が凸伸し、これら軸１３が溝４０の内壁に設けられた取り付け孔４１に置かれ位置決めされる。動力帯１２の両端は前ローラ１０、後ろローラ１１の間に掛けられた後に相互に接合され、且つ動力帯１２の上向き面が使用者の両足で立って操作するのに供される。伝動部２は伝動歯車２０とされ、該伝動歯車２０が後ろローラ１１末端部分の軸１３に取り付けられ並びに後ろローラ１１と共同回転する。受動部３は受動歯車３０とされ、該受動歯車３０が車体４の後端に開設された切溝４２内に置かれ並びに車輪４３の輪軸４４に取り付けられて伝動歯車２０と噛み合う。
【０００８】
起動時、図６に示されるように、使用者が両手で車体４の操縦桿４５に設けられたハンドル４６を握持し、両足で動力帯１２の上向き面に立ち並びに前向きにウォーキング或いはランニングする。これにより動力帯１２が前ローラ１０、後ろローラ１１を駆動して逆時計方向に回転させ、後ろローラ１１に連接された伝動歯車２０もまた逆時計方向に回転し、並びにそれと噛み合う受動歯車３０を駆動して時計回りの方向に回転させる。これと同時に、受動歯車３０と同軸（即ち輪軸４４）の車輪４３も駆動されて時計回りに回転して車体４を前に移動させる。
【０００９】
このほか、同じ歯のピッチにあって、受動歯車３０の歯数を伝動歯車２０の歯数より少なくでき、これにより受動歯車３０の回転速度を伝動歯車２０の回転速度より速くし、これにより車輪４３移動の速度を加速して操作者の使用を更に楽にすることができる。
【００１０】
続いて図７、図８の、本発明のもう一つの実施例の分解斜視図及び動作表示図を参照されたい。その全体構造は先の実施例とほぼ同じであるため、同じである部分については説明を省略する。その異なる所は、受動部３が前受動歯車３１、後ろ受動歯車３２及びチェーン３３で組成され、そのチェーン３３が前受動歯車３１と後ろ受動歯車３２に掛けられ、ならびに共同で車体４後端に開設された切溝４２内に収容され、且つ前受動歯車３１に軸３４が貫通して固定されて前述の伝動歯車２０と噛み合い、後ろ受動歯車３２が車輪４３の輪軸４４に取り付けられていることにある。
【００１１】
その起動時には、図８に示されるように、使用者は前述と同様に両手で車体４の操縦桿４５に設けられたハンドル４６を握持し、両足で動力帯１２の上向き面に立ち並びに前向きにウォーキング或いはランニング動作を行う。これにより動力帯１２が前ローラ１０、後ろローラ１１を駆動して逆時計回りに回転させ、後ろローラ１１に連接された伝動歯車２０もまた逆時計回りに回転し、並びにそれに連結されたチェーン３３及びそれが噛み合う前受動歯車３１を時計回りに回転させ、後ろ受動歯車３２もまたチェーン３３の駆動を受けて時計回りに回転し、これと同時に、後ろ受動歯車３２と同軸（すなわち輪軸４４）の車輪４３も駆動されて時計回り方向に回転して車体４を前に移動させる。
【００１２】
当然、同じ歯のピッチにあって、前受動歯車３１の歯数を伝動歯車２０の歯数より少なくでき、これにより前受動歯車３１の回転速度を伝動歯車２０の回転速度より速くし、これにより車輪４３移動の速度を加速して操作者の使用を更に楽にすることができる。
【００１３】
このほか、受動部３の後ろ受動歯車３２部分に変速器（図示せず）を増設して、車輪４３移動の速度をセルフ調整し並びに使用上更に楽に行えるようにすることができる。
【００１４】
さらに、上述の二つの実施例に記載の動力帯１２はその外表面に複数の凸条１２０（各図に表示）を形成することができ、これにより使用者の両足の接触面積を増すと共に滑り止め防止の効果を達成することができる。
【００１５】
このほか、上述の二つの実施例中に記載の伝動部２は後ろローラ１１への組み付けに限定されるわけではなく、前ローラ１０に組み付けることも可能で（すなわち前輪駆動に改変）、且つ該伝動部２とそれに連接された受動部３もまた実施例中の単一セット表現に限定されるわけではなく、言い換えると、複数に増設できる。
【００１６】
しかし、以上に述べたことは本発明の好ましい実施例の説明に過ぎず、本発明の上述の方法、形状、構造、装置を利用してなしうる変化は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【００１７】
【発明の効果】
総合すると、本発明の提供する移動機構は、予期された機能を達成し、且つその出願前に公開されておらず、進歩性と実用性を具備し、確実に特許の要件に符合する。
【図面の簡単な説明】
【図１】周知の伝統的な自転車のペダルの円周運動図である。
【図２】周知の伝統的な自転車のペダルの施力伝送効率図である。
【図３】本発明の作用力解析図である。
【図４】本発明の分解斜視図である。
【図５】本発明の組合せ斜視図である。
【図６】本発明の作動表示図である。
【図７】本発明のもう一つの実施例の分解斜視図である。
【図８】本発明のもう一つの実施例の作動表示図である。
【符号の説明】
１　駆動部　　　　　　　１０　前ローラ
１１　後ろローラ　　　　１２　動力帯
１２０　凸条　　　　　　１３　軸
２　伝動部　　　　　　　２０　伝動歯車
３　受動部　　　　　　　３０　受動歯車
３１　前受動歯車　　　　３２　後ろ受動歯車
３３　チェーン　　　　　３４　軸
４　車体　　　　　　　　４０　溝
４１　取り付け孔　　　　４２　切溝
４３　車輪　　　　　　　４４　輪軸
４５　操縦桿　　　　　　４６　ハンドル
【図１】
2004034852.tif 000003
【図２】
2004034852.tif 000004
【図３】
2004034852.tif 000005
【図４】
2004034852.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004034852.tif 000008
【図７】
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【図８】
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