(57)【要約】【課題】水中移動体としての機能が低い人体は、水泳時は腕力の小さい腕と面積の少ない手で水を掻き、筋力は大きくても不器用な足をくねらせて推進させるが推進とは無関係な方向の水流を発生させ、効率が悪く、疲労の度合いが大きい。このため、実生活において常に鍛えている足の筋力を有効に利用して、水泳を楽に実行するための補助具の提供が課題である。【解決手段】斯くの如き課題を解決するために本発明においては、軽量化と取扱いの簡易性を考慮し、例えば自転車用のペダル型の踏板に紐を取り付け、左右の足による交互の屈伸運動を該紐の張力の往復運動として取り出し、これを一定方向のみの回転に変換する動力伝達装置と一体化した滑車を介して水中プロペラを回転させて遊泳方向の推力を発現させるように構成した事を特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
腰部両側に装着した一対の動力伝達装置、此等動力伝達装置と両足底面とを結ぶ逆Ｕ字状の紐、及び前記動力伝達装置と連動する一対の防護カバー付きプロペラ部よりなり、前記両足底面から伝えられる動力を前記動力伝達装置経て前記プロペラ部に至る間に、夫々進行方向の推力に換算し得る如く構成したを特徴とする足動遊泳具。
【請求項２】
前記動力伝達装置が一対のフリーホイール部と一対の遊星歯車とを具備し、両足の屈伸運動による紐の往復運動を、常に効率よく一定方向の回転力として取り出し得る如く構成したことを特徴とする請求項１記載の足動遊泳具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、水泳力の向上を補助する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平０７−０５２８７４号公報
【特許文献２】
特開２００１−２４７０９０号公報
【特許文献３】
実開平０９−２７７９９０号公報
【特許文献４】
実開平０６−０２３８６０号公報
【特許文献５】
実開平０６−０２２１９６号公報
【０００３】
足動式の水上又は水中遊具に関しては、上記特許文献及びその他、多数の提案がなされている。即ち：
１）９０パーセント程度水没したスクーター状の乗り物にまたがり、自転車のようにペダルを漕ぎ、プロペラを回転させて水中を推進し、水上から観察用窓により水中を展望することを特徴とする水上自転車（特許文献１参照。）。
２）２人乗りボートに、自転車式ペダルの回転力を船外式プロペラに伝達させる動力機構と、直流モーターによる駆動装置の併用動力機構を搭載したことを特徴とするボート（特許文献２参照。）。
３）双胴型船体の上部にまたがる座席に腰掛け、自転車式ペダルの回転力又は、直流モーターの併用により、水中に設置された尾ひれを上下方向に駆動し、水上を遊覧することを特徴とする水上サイクルボート（特許文献３参照。）。
４）船体下部のスカート内に空気を圧送して船体を浮上させ、空気用プロペラによる船体の推進を、すべて自転車式ペダルの回転力により行うことを特徴とするプロペラ推進式人力ホバークラフト（特許文献４参照。）。
５）船体の左右上方に２個の予備浮力体と、梶及び水中翼を持つ、潜水艦型船体に遊泳者１人が着座し、ペダルを漕ぎその動力により船外のプロペラを回転させて、水中を展望遊泳することを特徴とする人力水中展望船（特許文献５参照。）。
これら１）〜５）のように足漕ぎ式の移動装置は、これ以外にも多数提案されている。然しながらこれらは、何れも、水上又は水中の乗り物を目的とした提案である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
人の体は元々水中での生活が基本ではないので、これに即応した機能は備わってはいない。水泳は何れの泳法においても手で水を掻き、足をくねらせて推進させるものである。この時、手の平は一番効率よく水を掻くことができるが、手の平の面積は比較的小さく、これを動かす腕の筋力も弱い、足の筋力は強いが、これを尾ひれのようにくねらせて水中の推進力を得るのは、推進とは無関係な方向の水流を発生させ、いかにも効率が悪く、疲労の度合いが大きい。
このため、実生活において常に鍛えている足の筋力を有効に利用して、水泳を楽に実行するための補助具の提供が課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
先ず、足の筋力を動力として取り出すための装置としては、自転車のペダル漕ぎによる回転力への変換が一般的であるが、装置の形状も、重量も比較的大きくなるので、ペダルに当たる踏板に紐を取り付け、左右の足による交互の屈伸運動を張力の往復運動として、取り出す方法を採用する。
次に、水中での推進力の発現には、プロペラの回転による方法が一般的であり、効率も良いと考えられるので、回転させるための滑車に連動した該プロペラを腰の近傍に固定し、前記紐が前記滑車に確実に嵌合して、回転力に変換できるように左右の足の前記紐を一本物として逆Ｕ字型状に架渡する。
更に、前記紐には細かい突起を多数つけた摩擦に強いゴム等のコーティングを施し、前記滑車の紐の当たる面には摩擦を増大するための凹凸をもうける。
また、往復運動を常に一定方向の回転力に変換するために、自転車等のフリーホイールをダブルに組合せ、遊星歯車を併用して紐の往復運動を常に一定方向の回転力に変換させる、動力伝達装置を用いて効率向上に考慮を払った。
【０００６】
【発明の実施の形態】
泳者は前記プロペラを収納した防護カバーと、前記滑車と一体化した動力伝達装置を取付けたベルトを腰部に装着し、足の動力を伝達する前記紐の先端にある前記踏板を足に固定し、遊泳を開始する。
左右の足の屈伸を交互に行うことにより、前記、凹凸コーティングのある紐は弛みなく往復運動をして動力を発生し、前記動力伝達装置により常に一定方向のプロペラの回転力として、推進力を発生させ、これにより足の力を効率よく水中の推進力に変換する。
以下に図面を参照して本発明の好個の実施例を説明する。
【０００７】
【実施例】
図１のように、本発明の足動遊泳具はプロペラ部（Ｐ）、動力伝達装置（Ｇ）を取付けたベルト（１）を腰部（３）に装着した構成より成り、紐（２）の端部の踏板（５）を足下部（４）に装着し、足下部（４）を往復方向（ｄ１）に左右交互に屈伸する事により紐（２）が往復運動する様に作用するものである。
此の踏板（５）は足下部（４）にバンド（７）等によりしっかりと固定し、このバンド（７）と紐（２）とは楽に着脱できる係止具（図示せず）により連結し歩行時は紐（２）を外し、歩行に便宜が計られている。
【０００８】
紐（２）は図２、図３に示すように、動力伝達装置（Ｇ）内を通過し、図７、図８に示す滑車（９）により方向を変換し、誘導管（８）を通り逆Ｕ字型に連結されている。
次に、プロペラ部（Ｐ）は図４及び図５に示すように、補強材（２１）、（２１）で補強された円筒形状の保護カバー（１０）に依って支承されたプロペラ（１８）を内設している。
一方、此のプロペラ（１８）は、その軸（１７）の一端の傘歯車（１６）と此と噛合する軸（１４）上の傘歯車（１５）を介して同軸上他端の歯車（１２）に連動し、更に、此の上に掛け合わされた歯付きベルト（１１）を介して前記動力伝達装置（Ｇ）に接続している。
【０００９】
斯くの如き構成から、動力伝達装置（Ｇ）を経て歯付きベルト（１１）に伝えられる動力は、更に歯車（１２）、傘歯車（１５）（１６）を介してプロペラ（１８）を（ｄ２）方向に回転させ、（ｄ３）方向の推力を発生させる。
尚、プロペラ（１８）には、左右の足動力の切り替え時の、動力の間歇を補うために、フライホイール（１９）が設けられている。また、軸（１４）（１７）は支持材（２０）に固定された軸受（１３）により支持されている。
【００１０】
次に、図６乃至図９を参照して、動力伝達装置（Ｇ）の構成並びに作用を説明する。
先ず、紐（２）からの往復運動を確実に滑車（２２）に伝達できるように、滑車（２２）に接触する範囲の紐（２）には有効な大きさと配列の摩擦、摩耗に強いゴム等の突起をコーティングし、滑車（２２）の紐（２）の当たる面には、摩擦を増大するための凹凸をつける。
紐（２）からの往復運動が、滑車（２２）からフリーホイール部（Ｆ１）を構成する、ラチェット（Ｒ）部のバネ（２７）で押圧された爪（２３）に伝達されると、図７の回転方向（ｄ４）の時には歯車（２４）と噛合し、軸（２５）に回転力が伝達されるが、回転方向（ｄ４）とは反対方向の場合は爪（２３）は滑り、図７の点線（２６）のように持ち上がり回転力の伝達が出来ない。
【００１１】
一方、図８の回転方向（ｄ５）の時にはフリーホイール部（Ｆ２）を構成する、爪（２８）は、軸（２５）とは一体化されていない歯車（２９）と噛合し、ピン（３１）等で一体化された傘歯車（３０）へと回転力の伝達が行われ、反対方向の回転力は軸（２５）には伝達されない。
傘歯車（３０）の回転力は遊星傘歯車（３２）、（３４）を介して軸（２５）と一体化された傘歯車（３３）に伝達される。この時の、動力伝達装置（Ｇ）の一連の回転方向（ｄ４〜ｄ７）は図９に示されている。
【００１２】
即ち、紐（２）の往復方向（ｄ１）の運動に対して歯車（２４）及び（２９）は常に互いに反対方向に回転しつつ、遊星傘歯車（３２）、（３４）により、逆回転した傘歯車（３３）と軸（２５）が一体化され、方向（ｄ４）のみに回転し、図６の歯車（３６）に伝達される。（３５）は動力伝達装置（Ｇ）内の各軸の軸受を示す。
歯車（３６）に伝達された回転力は歯付きベルト（１１）又はチェンを介して、前記説明の図４，図５記載のプロペラ部（Ｐ）に伝達され、プロペラ（１８）に回転力が伝達される。
【００１３】
以上のように構成された本装置を図１の様に装着し、足の屈伸により紐（２）の往復運動を行い、プロペラ（１８）の回転による水中での推力を発生させ、通常の水泳より速い遊泳を楽しむことが可能となる。更に、手（６）は使わなくても十分速さを確保できるので、機材等を手（６）に持っての搬送も可能になるため、救助作業にも応用が考えられる。又、スポーツとしての色々な競技も楽しむことが発想される。
紐（２）を引く力がベルト（１）に加わり、腰部（３）のみの支持では不適当な場合は、図２の肩掛ベルト（３７）を使用することも可能である。
【００１４】
以上の装置の有効性を確認するために、図１０及び図１１のように、家庭用浴槽で可能な実験を行った。
先ず、足漕ぎ力とプロペラによる水中推力との関係を調べるために、図１０のような装置を浴槽上部に設置した。
実験用のプロペラ部（３８）は図４，図５で説明したものと同等の装置とし、回転方向揃え部（３９）は図６乃至図９で説明した内容を実現するために、自転車用フリーホイール２個をチェン（４０）が一直線に掛かる位置で互いに転倒させた形状に固定し、回転部に歯車を付け、これに噛合する小歯車で前記遊星笠歯車（３２）、（３４）の代用をさせて、チェン（４０）の往復運動を一定方向の回転力を得る装置とした。
【００１５】
回転力伝達軸（４１）は自動車の動力伝達方法と同様のユニバーサルジョイントと軸方向伸縮軸の組み合わせとした。
プロペラ部（３８）の推進力測定にはバネ秤（４２）に滑車（４３）を介して、プロペラ部（３８）と結ぶ紐（４４）を取り付けた。プロペラ部（３８）は推力によりバネ秤（４２）に、バネ反力が発生し距離（ｆ）だけ移動するので、この時のバネ秤（４２）の読みを記録する。
足動力の発生には、自転車用腰掛け（４５）上に跨り足下部に踏板（４６）からの紐（４７）を滑車（４８）を介してチェン（４０）に接合した。
これらの各機能は図１０に示す木枠組（４９）に取り付けた。浴槽（５０）には図示の位置まで水（５１）を入れた。
【００１６】
実験の諸元を示すと、
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実験の結果は、バネ秤の読みとして、１０２０ｇｆ（≒１ｋｇｆ）を得た。
【００１７】
更に、水泳時の水の抵抗を推定するために、次の実験を行った。
図１１により、直径（ａ）のプラスチック製洗面器（５２）を針金で縛り、紐（４４）を繋ぎ、滑車（４３）を介してバネ秤（４２）に固定した滑車（５３）を潜らせ、紐（４４）を方向（ｄ８）に引っ張れるように設置した。
浴槽（５０）には洗面器（５２）が完全に水中に浮遊できるように、水（５１）を張る。
実験は紐（４４）を方向（ｄ８）に引き、洗面器（５２）が距離（ｓ）だけ移動する時間と、この時のバネ秤（４２）の読みを測定した。滑車（５３）には紐（４４）が往復２本掛かっているので、測定値の１／２が必要抵抗値となる。
【００１８】
実験の諸元は、洗面器（５２）は直径（ａ）が２７ｃｍの円形であるため推進方向断面積は５７３ｃｍ２となる。これは被験者の頭及び両肩を頭上から見た投影面積とほぼ同等か、やや大きめと算定した。
実験は紐（４４）を方向（ｄ８）にバネ秤（４２）の読みが２ｋｇｆになるように引っ張り、１秒間の距離（ｓ）を６０ｃｍと測定した。即ち、６０ｃｍ／秒の速さで、２ｋｇｆ／２＝１ｋｇｆを得た。
【００１９】
上記２件の実験結果を総合すると、少し力を入れた足の屈伸を、片足１秒間でストロークを約３５ｃｍで踏み込むと約６０ｃｍ推進出来ることになる。
この実験の被験者である、自己の水泳記録と比較すると、健康保持のためにクロール泳法で２０００ｍを７５分で泳いでいるので、約４４ｃｍ／秒となり、本足動遊泳具を装着した水泳では、泳者の体力の６０／４４、即ち１．３６倍以上の速さで泳ぐ事ができる計算になる。実験は足漕ぎのみであるため、通常の水泳の足だけの推進力と比較すれば、当然、更に、有効な作用が確認されると言える。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の足動遊泳具を使用して水中を推進する時は、足の筋力を有効に利用できることにより、水泳をする目的が大幅に拡大されると考える。即ち、手を自由に使えるため、水上に顔を出した泳法、手を使って遊泳速さをあげる泳法等、救難、競技、演技、遊泳等に幅広くその技を拡げることができ、活用範囲の増大が見込まれ、社会福祉、健康保持、スポーツ範囲の拡大等に大きく貢献するものと考える。．
【図面の簡単な説明】
【図１】遊泳中の側面図である。
【図２】図１のイ−イ矢視の上面図である。
【図３】図２のロ−ロ矢視の断面図である。
【図４】プロペラ部の推進方向の正面図である。
【図５】図４のハ−ハ矢視の断面図である。
【図６】動力伝達機構の断面図である。
【図７】図６のニ−ニ矢視の断面図である。
【図８】図６のホ−ホ矢視の断面図である。
【図９】動力伝達機構の機能を示す模式図である。
【図１０】足の動力とプロペラの有効性を確認する実験の説明図である。
【図１１】水泳時の水の抵抗力を把握する実験の説明図である。
【符号の説明】
Ｐ  プロペラ部          Ｇ  動力伝達装置      Ｒ  ラチェット
ａ  直径          ｄ１〜ｄ８  それぞれの回転又は移動の方向を示す
ｆ  距離                ｓ  距離            Ｆ１  フリーホイール部
Ｆ２  フリーホイール部
１  ベルト              ２  紐                ３  腰部
４  足下部              ５  踏板              ６  手
７  バンド              ８    誘導管            ９  滑車
１０  保護カバー        １１  歯付ベルト      １２  歯車
１３  軸受              １４  軸              １５  傘歯車
１６  傘歯車            １７  軸              １８  プロペラ
１９  フライホイール    ２０  支持材          ２１  補強材
２２  滑車              ２３  爪              ２４  歯車
２５  軸                ２６  点線            ２７  バネ
２８  爪                ２９  歯車            ３０  傘歯車
３１  ピン              ３２  遊星傘歯車      ３３  傘歯車
３４  遊星傘歯車        ３５  軸受            ３６  歯車
３７  肩掛ベルト        ３８  プロペラ部      ３９  回転方向揃え部
４０  チェン            ４１  回転力伝達軸    ４２  バネ秤
４３  滑車              ４４  紐              ４５  腰掛
４６  踏板              ４７  紐              ４８  滑車
４９  木枠組            ５０  浴槽            ５１  水
５２  洗面器            ５３  滑車
【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】
2004359117.tif 000008
【図６】
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【図７】
2004359117.tif 000010
【図８】
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【図９】
2004359117.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
2004359117.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月16日(2003.7.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
腰部両側に装着した一対の動力伝達装置、此等動力伝達装置と両足底面とを結ぶ逆Ｕ字状の紐、及び前記動力伝達装置と連動する一対の防護カバー付きプロペラ部よりなり、前記両足底面から伝えられる動力を前記動力伝達装置を経て前記プロペラ部に至る間に、夫々進行方向の推力に変換し得る如く構成したことを特徴とする足動遊泳具。