(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
角筒状或いは円筒状に構成された支持体に一対のトグルジョイントが取り付けられており、
各トグルジョイントが、ストレート部と屈曲部とを一体的に構成したベルクランクと、上記ストレート部と上記屈曲部との境界位置で回動可能にベルクランクと連結したリンクと、を備え、
各ベルクランクの基端部が支持体に設けた差動歯車を介して結合しており、
各リンクの端部が上記支持体の内側に設けた摺動体に連結した一本のシャフトに連結されていて、
上記支持体の内側で、駆動ギヤを回転させるクランクが上記摺動体に連結されており、
各ベルクランクの先端部に設置したペダルからの踏力が、上記トグルジョイントにより倍力され、上記摺動体及び上記クランクを介して上記駆動ギヤに伝達される、トグルジョイント駆動機構であって、
上記摺動体が下部に波形溝を有するクロスヘッドを有し、
上記波形溝は、傾斜部と、上記傾斜部の下部につながった第１の水平部と、上記傾斜部の上部につながった第２の水平部と、から構成され、
上記駆動ギヤが上記支持体の外側で上記支持体に支持されており、
上記クランクの先端に取り付けたクランクピンが上記波形溝に滑動可能に嵌入していることを特徴とする、トグルジョイント駆動機構。
【請求項２】
向かい合う第１の板部材と第２の板部材とを有する支持体と、上記第１の板部材と上記第２の板部材とに取り付けられた一対のトグルジョイントと、を備え、
各トグルジョイントが、ストレート部と屈曲部とを一体的に構成したベルクランクと、上記ストレート部と上記屈曲部との境界位置で回動可能にベルクランクと連結したリンクと、を備え、
各ベルクランクの基端部が支持体に設けた差動歯車を介して結合しており、
各リンクの端部が上記支持体の内側に設けた摺動体に連結した一本のシャフトに連結されていて、
上記第２の板部材の下端部の内側で、駆動ギヤを回転させるクランクが上記摺動体に連結されており、
各ベルクランクの先端部に設置したペダルからの踏力が、上記トグルジョイントにより倍力され、上記摺動体及び上記クランクを介して上記駆動ギヤに伝達される、トグルジョイント駆動機構であって、
上記摺動体が下部に波形溝を有するクロスヘッドを有し、
上記波形溝は、傾斜部と、上記傾斜部の下部につながった第１の水平部と、上記傾斜部の上部につながった第２の水平部と、から構成され、
上記駆動ギヤが上記第２の板部材の下端部の外側で上記第２の板部材に支持されており、
上記クランクの先端に取り付けたクランクピンが上記波形溝に滑動可能に嵌入していることを特徴とする、トグルジョイント駆動機構。
【請求項３】
前記駆動ギヤがチェーンを介して従動ギヤと連結していることを特徴とする、請求項１又は２に記載のトグルジョイント駆動機構。
【請求項４】
前記摺動体が、ガイドレールに支持されていることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載のトグルジョイント駆動機構。
【請求項５】
前記シャフトは、前記支持体の下部で上下方向の筋状に開設された溝内に滑動可能に嵌入していることを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載のトグルジョイント駆動機構。
【請求項６】
角筒状或いは円筒状に構成された支持体に一対のトグルジョイントが取り付けられており、
各トグルジョイントが、ストレート部と屈曲部とを一体的に構成したベルクランクと、上記ストレート部と上記屈曲部との境界位置で回動可能にベルクランクと連結したリンクと、を備え、
各ベルクランクの基端部が支持体に設けた差動歯車を介して結合しており、
各リンクの端部が上記支持体の内側に設けた摺動体に連結した一本のシャフトに連結されていて、
上記支持体の内側で、駆動ギヤを回転させるクランクが上記摺動体に連結されており、
上記摺動体が下部に波形溝を有するクロスヘッドを有し、
上記波形溝は、傾斜部と、上記傾斜部の下部につながった第１の水平部と、上記傾斜部の上部につながった第２の水平部と、から構成され、
上記駆動ギヤが上記支持体の外側で上記支持体に支持されており、
上記クランクの先端に取り付けたクランクピンが上記波形溝に滑動可能に嵌入しており、
各ベルクランクの先端部に設置したペダルからの踏力が、上記トグルジョイントにより倍力され、上記摺動体及び上記クランクを介して上記駆動ギヤに伝達されるトグルジョイント駆動機構を備えた動力装置。
【請求項７】
向かい合う第１の板部材と第２の板部材とを有する支持体と、上記第１の板部材と上記第２の板部材とに取り付けられた一対のトグルジョイントと、を備え、
各トグルジョイントが、ストレート部と屈曲部とを一体的に構成したベルクランクと、上記ストレート部と上記屈曲部との境界位置で回動可能にベルクランクと連結したリンクと、を備え、
各ベルクランクの基端部が支持体に設けた差動歯車を介して結合しており、
各リンクの端部が上記支持体の内側に設けた摺動体に連結した一本のシャフトに連結されていて、
上記第２の板部材の下端部の内側で、駆動ギヤを回転させるクランクが上記摺動体に連結されており、
上記摺動体が下部に波形溝を有するクロスヘッドを有し、
上記波形溝は、傾斜部と、上記傾斜部の下部につながった第１の水平部と、上記傾斜部の上部につながった第２の水平部と、から構成され、
上記駆動ギヤが上記第２の板部材の下端部の外側で上記第２の板部材に支持されており、
上記クランクの先端に取り付けたクランクピンが上記波形溝に滑動可能に嵌入しており、
各ベルクランクの先端部に設置したペダルからの踏力が、上記トグルジョイントにより倍力され、上記摺動体及び上記クランクを介して上記駆動ギヤに伝達されるトグルジョイント駆動機構を備えた動力装置。
【請求項８】
角筒状或いは円筒状に構成された支持体に一対のトグルジョイントが取り付けられており、
各トグルジョイントが、ストレート部と屈曲部とを一体的に構成したベルクランクと、上記ストレート部と上記屈曲部との境界位置で回動可能にベルクランクと連結したリンクと、を備え、
各ベルクランクの基端部が支持体に設けた差動歯車を介して結合しており、
各リンクの端部が上記支持体の内側に設けた摺動体に連結した一本のシャフトに連結されていて、
上記支持体の内側で、駆動ギヤを回転させるクランクが上記摺動体に連結されており、
上記摺動体が下部に波形溝を有するクロスヘッドを有し、
上記波形溝は、傾斜部と、上記傾斜部の下部につながった第１の水平部と、上記傾斜部の上部につながった第２の水平部と、から構成され、
上記駆動ギヤが上記支持体の外側で上記支持体に支持されており、
上記クランクの先端に取り付けたクランクピンが上記波形溝に滑動可能に嵌入しており、
各ベルクランクの先端部に設置したペダルからの踏力が、上記トグルジョイントにより倍力され、上記摺動体及び上記クランクを介して上記駆動ギヤに伝達されるトグルジョイント駆動機構を備えた自転車。
【請求項９】
向かい合う第１の板部材と第２の板部材とを有する支持体と、上記第１の板部材と上記第２の板部材とに取り付けられた一対のトグルジョイントと、を備え、
各トグルジョイントが、ストレート部と屈曲部とを一体的に構成したベルクランクと、上記ストレート部と上記屈曲部との境界位置で回動可能にベルクランクと連結したリンクと、を備え、
各ベルクランクの基端部が支持体に設けた差動歯車を介して結合しており、
各リンクの端部が上記支持体の内側に設けた摺動体に連結した一本のシャフトに連結されていて、
上記第２の板部材の下端部の内側で、駆動ギヤを回転させるクランクが上記摺動体に連結されており、
上記摺動体が下部に波形溝を有するクロスヘッドを有し、
上記波形溝は、傾斜部と、上記傾斜部の下部につながった第１の水平部と、上記傾斜部の上部につながった第２の水平部と、から構成され、
上記駆動ギヤが上記第２の板部材の下端部の外側で上記第２の板部材に支持されており、
上記クランクの先端に取り付けたクランクピンが上記波形溝に滑動可能に嵌入しており、
各ベルクランクの先端部に設置したペダルからの踏力が、上記トグルジョイントにより倍力され、上記摺動体及び上記クランクを介して上記駆動ギヤに伝達されるトグルジョイント駆動機構を備えた自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトグルジョイントを利用した、自転車その他の駆動機構、動力装置に好適な倍力ペダル機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
駆動力を得るためのペダル機構は、構成が簡素であることから、自転車，水上遊具，その他の人力を動力源とする各種装置に幅広く利用されてきた。例えば、自転車のペダル機構においては、ペダルを支持したクランクをクランク軸まわりに回動させることで駆動ギヤが回転し、該駆動ギヤにチェーンを介して連結した従動ギヤが駆動ギヤの回転に連動して回転することで、出力として回転力を得ることができるようになっている。【０００３】
しかし、この種のペダル機構では低トルクの出力を得ることしかできなかったので、高トルクや強い力を要する装置にはペダル機構は利用されていない。そこで、ペダル機構に代えて、トグルジョイントの倍力性を用いて高トルクを実現させた駆動機構が知られている。図７はこの種のトグルジョイント駆動機構１００を示す斜視図である。【０００４】
トグルジョイント駆動機構１００は、支持体１０の左側と右側とにそれぞれトグルジョイント２０を備えている。各トグルジョイント２０は、ストレート部２１Ａと屈曲部２１Ｂとを一体的に構成したベルクランク２１と、ストレート部２１Ａと屈曲部２１Ｂとの境界位置で回転軸２２を介して回動可能にベルクランク２１と連結したリンク２３と、を備えている。【０００５】
そして、各ベルクランク２１の基端部には回転軸２４が連結しており、これらの回転軸２４が支持体１０に回転可能に取り付けられている。これにより、各ベルクランク２１は回動可能に支持体１０に取り付けられている。そして、各ベルクランク２１の基端部は、傘歯車１１Ａ，１１Ｂ，１２を介して結合している。また、各ベルクランク２１の先端部には、ペダル２５Ａ，２５Ｂが回転可能に取り付けられている。【０００６】
左右のベルクランク２１の基端部に連結した各回転軸２４は、支持体１０に取り付けた同型２個の傘歯車１１Ａ，１１Ｂの回転軸をなし、これらの傘歯車１１Ａ，１１Ｂは支持体１０の内側に可動に固定された仲介傘歯車１２と噛合して差動歯車を形成している。【０００７】
上記ベルクランク２１の動きに連動して各リンク２３が動作する。リンク２３のベルクランク２１との連結位置は、ベルクランク２１の長さ中間位置から支持体１０との連結側寄りに設定されており、ストレート部２１Ａは屈曲部２１Ｂよりも長さが短く設定されている。このように長さが短く設定されてるストレート部２１Ａの先端部にリンク２３が回動可能に連結しており、このリンク２３は、ストレート部２１Ａと同じ長さ程度に設定されている。【０００８】
各リンク２３のもう一つの端部は、ピン９１を介して摺動体９２の上端部に連結している。ピン９１は摺動体９２に回転可能に支持されていて、リンク２３は摺動体９２に対して回動することができる。【０００９】
上記左右のトグルジョイント２０においては、一方のペダル２５Ａを踏み下すとき、他方のペダル２５Ｂは持ち上げられることになる。すなわち、一対のペダル２５Ａ，２５Ｂにおいて、一方のペダル２５Ａが上限位置にあるとき、他方のペダル２５Ｂは下限位置に配置される。【００１０】
そして、各トグルジョイント２０においては、一方のトグルジョイント２０のストレート部２１Ａとそれに連結したリンク２３とが、ストレート部２１Ａとリンク２３とが成す角度を変えて“＜”形から“＞”形へ変形するように動作するとき、他方のトグルジョイント２０のストレート部２１Ａとそれに連結したリンク２３とが“＞”形から“＜”形に変形するように動作する。【００１１】
上記トグルジョイント２０のリンク２３にピン９１を介して連結した摺動体９２は、小クランク９３を介して駆動ギヤ５０に連結している。ピン９１は、支持体１０の下部で上下方向の筋状に開設された溝１３内に嵌入しており、リンク２３からの力を受けてピン９１は溝１３内を上下方向に動くようになっている。ピン９１が溝１３に案内支持されて移動することで、摺動体９２も上下動する。摺動体９２が上下動することで小クランク９３が回動して、駆動ギヤ５０が回転するようになっている。【００１２】
駆動ギヤ５０は支持体１０の内側に配置されており、さらに、駆動ギヤ５０が従動ギヤ５１とチェーン５２を介して連結している。駆動ギヤ５０の回転に連動して従動ギヤ５１が回転する。従って、トグルジョイント駆動機構１００の出力は、駆動ギヤ５０の回転をチェーン５２等の懸架により従動ギヤ５１を回転させることで回転運動として取り出すことができるようになっている。なお、駆動ギヤ５０が一回転すると、一方のトグルジョイント２０のペダル２５Ａが上限位置から下限位置に移動し、他方のトグルジョイント２０のペダル２５Ｂが下限位置から上限位置へ移動する。【００１３】
上記トグルジョイント駆動機構１００によれば、一方のペダル２５Ａを踏み下す際、踏力はトグルジョイント２０により倍力され、該トグルジョイント２０に連結した摺動体９２を押し下げ、小クランク９３を駆動することにより駆動ギヤ５０の回転力となる。従動ギヤ５１が回転することで、高トルクの回転運動として出力を得ることができる。そして、他方のペダル２５Ｂは差動歯車と踏力により、最下点から順次最上点にまで無理なく引き上げられる。【００１４】
この種のトグルジョイント駆動機構１００が下記の特許文献１に開示されている。
【特許文献１】国際公開第２００３／０５２２９８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、図７に示すトグルジョイント駆動機構１００は、通常の自転車に装備するには解決すべき課題があった。図７に示すトグルジョイント駆動機構１００では、駆動ギヤ５０が両側の摺動体９２及び小クランク９３により駆動されるために支持体１０の内側に配置されている。このように駆動ギヤ５０が支持体１００の内側にあると、通常の自転車に装備するにも、チェーン５２の配置位置と自転車のフレームや後輪の配置位置とが重なるため、実際に図７に示す構造をそのまま自転車に適用することはできない。また、図７に示すトグルジョイント駆動機構１００では、小クランク９３が上死点又は下死点に留まり、駆動ギヤ５０の回転が止まる虞れがあった。【００１６】
本発明は、このような事情を鑑みて創作されたものであり、簡素な構造で、自転車に適用できるトグルジョイント駆動機構を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、クランクの上死点及び下死点を解消したトグルジョイント駆動機構を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明は、角筒状或いは円筒状に構成された支持体に一対のトグルジョイントが取り付けられており、各トグルジョイントが、ストレート部と屈曲部とを一体的に構成したベルクランクと、ストレート部と屈曲部との境界位置で回動可能にベルクランクと連結したリンクとを備え、各ベルクランクの基端部が支持体に設けた差動歯車を介して結合しており、各リンクの端部が上記支持体の内側に設けた摺動体に連結した一本のシャフトに連結していて、上記支持体の内側で駆動ギヤを回転させるクランクが上記摺動体に連結しており、各ベルクランクの先端部に設置したペダルからの踏力が、トグルジョイントにより倍力され、上記摺動体及びクランクを介して駆動ギヤに伝達されるトグルジョイント駆動機構であって、摺動体が下部に波形溝を有するクロスヘッドを有し、上記波形溝は、傾斜部と、上記傾斜部の下部につながった第１の水平部と、上記傾斜部の上部につながった第２の水平部と、から構成され、駆動ギヤが支持体の外側でこの支持体に支持されており、クランクの先端に取り付けたクランクピンが波形溝に滑動可能に嵌入していることを特徴としている。
また、本発明は、向かい合う第１の板部材と第２の板部材とを有する支持体と、上記第１の板部材と上記第２の板部材とに取り付けられた一対のトグルジョイントと、を備え、各トグルジョイントが、ストレート部と屈曲部とを一体的に構成したベルクランクと、上記ストレート部と上記屈曲部との境界位置で回動可能にベルクランクと連結したリンクと、を備え、各ベルクランクの基端部が支持体に設けた差動歯車を介して結合しており、各リンクの端部が支持体の内側に設けた摺動体に連結した一本のシャフトに連結されていて、上記第２の板部材の下端部の内側で、駆動ギヤを回転させるクランクが上記摺動体に連結されており、各ベルクランクの先端部に設置したペダルからの踏力が、上記トグルジョイントにより倍力され、上記摺動体及び上記クランクを介して上記駆動ギヤに伝達される、トグルジョイント駆動機構であって、上記摺動体が下部に波形溝を有するクロスヘッドを有し、上記波形溝は、傾斜部と、上記傾斜部の下部につながった第１の水平部と、上記傾斜部の上部につながった第２の水平部と、から構成され、上記駆動ギヤが上記第２の板部材の下端部の外側で上記第２の板部材に支持されており、上記クランクの先端に取り付けたクランクピンが上記波形溝に滑動可能に嵌入していることを特徴としている。
【００１８】
本発明によれば、支持体の内部に新規に設置したシャフトに１個の摺動体が連結される。この摺動体の下部には板状のカム機構を一体化しており、摺動体を垂直に往復直線運動させることにより、板状のカムに穿たれた波形溝に嵌るクランクのクランクピンを駆動する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のトグルジョイント駆動機構によれば、クランクに死点なき回転運動を与えることができる。よって、例えば、後輪へのトルク伝達の困難性の除去、駆動ギヤへのトルクの伝達性能の向上、死点のない回転の実現、及びシステムの簡素化等を達成することができる。【００２０】
また、駆動ギヤを支持体の外側に設置することにしたので、駆動ギヤの力を従動ギヤに伝達するチェーンが、自転車のフレームや後輪の配置位置からずれることで、本発明を現行の自転車に無理なく適用することができる。【００２１】
さらに、背景技術のトグルジョイント駆動機構と比べて、本発明ではシャフトを設置することにより、支持体に２系統あった摺動体，クランクの数が減少し、より一層構成が簡素になることで、製造コストを低減できる。また、トルクの伝達を効率良くすることもできる。【００２２】
また、本発明のトグルジョイント駆動機構では、ペダルが非回転式で、片側のペダルの踏み下しが駆動ギヤの一回転に相当し、踏み下しの全段階の踏力が無駄なく駆動力に反映されることができる。そして、倍力機構の採用により、例えば本発明を自転車に適用すれば、坂道、風、荷物、距離等の障碍を超える強力なトルクを獲得し、人力のエネルギー効率は大きく進展する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係るトグルジョイント駆動機構を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るトグルジョイント駆動機構を示す側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るトグルジョイント駆動機構のを示す正面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るトグルジョイント駆動機構における摺動体周辺の部分拡大斜視図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は、摺動体のクロスヘッドと、その波形の溝を滑動するクランクピンの動作を説明するための図である。
【図６】本発明のトグルジョイント駆動機構を自転車に適用した実施例を示す斜視図である。
【図７】従来のトルグジョイント駆動機構を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  トグルジョイント駆動機構
１０  支持体
１０Ａ  第１の板部材
１０Ｂ  第２の板部材
１１Ａ，１１Ｂ  ，１２Ａ，１２Ｂ  傘歯車
１３  溝
１４  ガイドレール
２０  トグルジョイント
２１  ベルクランク
２１Ａ  ストレート部
２１Ｂ  屈曲部
２２，２４，５０Ａ    回転軸
２３      リンク
２５Ａ，２５Ｂ  ペダル
３０  シャフト
３１  摺動体
３２  小クランク
３３  クランクピン
４０  クロスヘッド
４１  波形溝
４１Ａ  傾斜部
４１Ｌ  左の水平部
４１Ｒ  右の水平部
５０  駆動ギヤ
５１  従動ギヤ
５２  チェーン
７０  自転車
７１  フレーム
７２  後輪
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、背景技術で説明した部材と実質的に同一または対応する部材には同一符号を用いている。
図１は本発明の実施形態に係るトグルジョイント駆動機構１を示す斜視図であり、図２はトグルジョイント駆動機構１の側面図であり、図３はトグルジョイント駆動機構１の正面図であり、図４はトグルジョイント駆動機構１における摺動体周辺の部分拡大斜視図である。【００２６】
トグルジョイント駆動機構１は、支持体１０の左側と右側とにそれぞれトグルジョイント２０を備えている。支持体１０は、図１に示すように、二枚の細長い第１の板部材１０Ａと第２の板部材１０Ｂとを向かい合わせ、上端部を連結して“∩形”、すなわち逆Ｕ字形に構成されているが、このような形状に限らず、支持体１０は角筒状或いは円筒状に構成されていてもよい。
各トグルジョイント２０は、ストレート部２１Ａと屈曲部２１Ｂとを一体的に構成したベルクランク２１と、ストレート部２１Ａと屈曲部２１Ｂとの境界位置で回転軸２２を介して回動可能にベルクランク２１と連結したリンク２３と、を備えている。【００２７】
各ベルクランク２１の基端部には回転軸２４が連結しており、これらの回転軸２４が支持体１０に回転可能に取り付けられている。かくして各ベルクランク２１は回動可能に支持体１０に取り付けられている。各ベルクランク２１の基端部は、傘歯車１１Ａ，１１Ｂ  ，１２Ａ，１２Ｂを介して結合している。各ベルクランク２１の先端部には、ペダル２５Ａ，２５Ｂが取り付けられている。【００２８】
左右のベルクランク２１の基端部に連結した各回転軸２４は、支持体１０に取り付けた同型２個の傘歯車１１Ａ，１１Ｂの回転軸を形成し、これらの傘歯車１１Ａ，１１Ｂは支持体１０の内側に可動に固定された仲介傘歯車１２Ａ，１２Ｂと噛合して差動歯車を形成している。【００２９】
このように構成されたベルクランク２１の動きに連動して各リンク２３が動作する。リンク２３のベルクランク２１との連結位置は、例えばベルクランク２１の長さ中間位置から支持体１０との連結側寄りに設定されており、ストレート部２１Ａは屈曲部２１Ｂよりも長さが短く設定されている。ストレート部２１Ａの先端部にリンク２３が回動可能に連結しており、このリンク２３はストレート部２１Ａよりも長さが短く設定されている。【００３０】
以上の構成は、背景技術で説明したトグルジョイント駆動機構１００の構成と実質同じであるが、本発明の実施形態に係るトグルジョイント駆動機構１は、以下の点で背景技術のものと異なる。【００３１】
先ず、左右の各リンク２３の下端部が、共通の一本のシャフト３０に連結している。このシャフト３０は、支持体１０を構成する各板部材１０Ａ，１０Ｂの下部で上下方向の筋状に開設された溝１３内に嵌入しており、シャフト３０はリンク２３からの力を受けて溝１３内を上下方向に動くようになっている。【００３２】
このように上下動するシャフト３０に一つの摺動体３１が取り付けられている。摺動体３１は、その上端部でシャフト３０を回転可能に支持している。シャフト３０の上下動と連動して上下方向に動くように、摺動体３１は、第１の板部材１０Ａの内側に取り付けられて上下方向に延びた一対のガイドレール１４，１４に案内支持されている。【００３３】
さらに、本発明の実施形態に係るトグルジョイント駆動機構１の支持体１０において、第２の板部材１０Ｂに形成された上記溝１３の下方延長線上の下端部には駆動ギヤ５０が回転可能に取り付けられている。この駆動ギヤ５０は、支持体１０の外側に配置されている。この駆動ギヤ５０の回転軸５０Ａをクランク軸とした小クランク３２が、支持体１０の内側に配置されている。【００３４】
本発明の実施形態に係る摺動体３１は、その下部にクロスヘッド４０を一体化させている。クロスヘッド４０には、波形溝４１が開設されている。この波形溝４１内に、小クランク３２の先端部に設けたクランクピン３３が摺動可能に嵌入している。【００３５】
このように、小クランク３２のクランクピン３３がクロスヘッド４０の波形溝４１に嵌まり、クランクピン３３が摺動体３１の上下動に従って波形溝４１内を滑動することで、死点になる位置が存在しない所謂変形交叉スライダクランク機構を構成している。【００３６】
上記駆動ギヤ５０は従動ギヤ５１とチェーン５２を介して連結され、駆動ギヤ５０の回転に連動して従動ギヤ５１が回転する。トグルジョイント駆動機構１の出力は、駆動ギヤ５０の回転をチェーン５２等の懸架により従動ギヤ５１を回転させることで回転運動として取り出すことができる。【００３７】
なお、本発明の実施形態に係るトグルジョイント駆動機構１は、背景技術のトグルジョイント駆動機構１００と同様に、左右のベルクランク２１の先端部にペダル２５Ａ，２５Ｂが取り付けられており、一方のペダル２５Ａを踏み下すとき、他方のペダル２５Ｂは持ち上げられる。すなわち、一対のペダル２５Ａ，２５Ｂにおいて、一方のペダル２５Ａが上限位置にあるとき、他方のペダル２５Ｂは下限位置に配置されることになる。【００３８】
また、各トグルジョイント２０においては、背景技術のトグルジョイント駆動機構１００と同様に、一方のトグルジョイント２０のストレート部２１Ａとそれに連結したリンク２３とが、ストレート部２１Ａとリンク２３とが成す角度を変えて“＜”形から“＞”形へ変形するように動作するとき、他方のトグルジョイント２０のストレート部２１Ａとそれに連結したリンク２３とが“＞”形から“＜”形に変形するように動作する。【００３９】
駆動ギヤ５０が一回転すると、一方のトグルジョイント２０のペダル２５Ａは上限位置から下限位置に移動し、他方のトグルジョイント２０のペダル２５Ｂは下限位置から上限位置へ移動するようになっている。換言すれば、片側のペダルの１サイクルは駆動ギヤ５０の２回転に相当する。【００４０】
本発明の実施形態に係るトグルジョイント駆動機構１においては、溝１３はシャフト３０の上下動幅よりもやや長めに設定されている。左右のベルクランク２１の基端部の回転軸２４に一体化して取り付けた同型２個の傘歯車１１Ａ，１１Ｂと仲介傘歯車１２Ａ，１２Ｂは精密な噛み合せを得るため、支持体１０の上部内側に十字軸を設けそれに可動に軸支するとよい。【００４１】
このように構成されたトグルジョイント駆動機構１によれば、一方のペダルを踏み下す際、踏力はトグルジョイント２０により倍力され、該トグルジョイント２０に連結した摺動体３１を動かす。【００４２】
図５（Ａ）〜（Ｄ）を用いて、摺動体３１のクロスヘッド４０と、その波形溝４１を滑動するクランクピン３３の動作を説明する。
先ず、ペダル２５Ａが上限位置にある時、クロスヘッド４０はガイドレール１４の下端部に最も近接した位置にあり、クランクピン３３は、図５（Ａ）に示すように、波形溝４１の傾斜部４１Ａの下部に嵌入した位置にある。【００４３】
この状態からペダル２５Ａを踏み始めるとクランクピン３３はクロスヘッド４０の下降と共に波形溝４１の傾斜部４１Ａを下部から上部に向けて滑り、図５（Ｂ）に示すように、波形溝４１の左の水平部４１Ｌ内に移動する。【００４４】
摺動体３１がさらに押し下げられると、クランクピン３３は、波形溝４１の左の水平部４１Ｌ内を往復して、図５（Ｃ）に示すように、傾斜部４１Ａの上部に嵌入した位置に来る。このとき、左右のベルクランク２１の各ペダル２５Ａ，２５Ｂが中間位置で擦れ違い、クロスヘッド４０は最下端に達する。【００４５】
その状態からペダル２５Ａがさらに押し下げられると、シャフト３０は持ち上げられる。よって、クロスヘッド４０も上昇に転じるのでクランクピン３３はクロスヘッド４０の上昇と共に波形溝４１の傾斜部４１Ａを右下に滑降し、図５（Ｄ）に示すように右の水平部４１Ｒ内に移動する。ペダル２５Ａが最下限位置に達する時、クロスヘッド４０は、図５（Ａ）に示すように、再びガイドレール１４の下端部に最も近接した位置に戻り、クランクピン３３は波形溝４１の傾斜部４１Ａの下部に再び嵌入する。この時、他方のベルクランク２１のペダル２５Ｂは差動歯車により上限位置まで引き上げられる。【００４６】
ペダル２５Ａ，２５Ｂの交互の踏み下しにより、支持体１０の内側のシャフト３０に取り付けた摺動体３１が、支持体１０の内側下部に設置したガイドレール１４に案内支持されて上下動し、これに連動して摺動体３１の下端部のクロスヘッド４０は上下に往復直線運動を行う。【００４７】
従って、トグルジョイント２０に連結した摺動体３１が小クランク３２を駆動することにより、駆動ギヤ５０が回転し、従動ギヤ５１も回転することで、高トルクの回転運動として出力を得ることができる。【００４８】
このように、本発明の実施形態に係るトグルジョイント駆動機構１では、小クランク３２と摺動体３１が上一直線、及び下一直線に達する時、本来は死点となる位置であるが、クランクピン３３が波形溝４１の中央の傾斜部４１Ａに嵌入するため、クランクピン３３は滑動を続け得る。即ち、死点となる位置がなく、クロスヘッド４０の上下往復運動だけで小クランク３２は常に回転可能な状態に保持されることになる。【００４９】
また、本発明の実施形態に係るトグルジョイント駆動機構１では、長い梃子とトグルジョイント２０の倍力機構を有することから、これらが強力なトルクの源泉となる。即ち、一方のベルクランク２１のペダル２５Ａを踏み下す途中で、リンク２３の末端が下降して、ストレート部２１Ａと一直線状を呈する。この時、リンク２３の下端部に最も強いトルクが発生している。トルク比は現行自転車の数倍となる。そして、リンク２３がシャフト３０を押し下げ或いは持ち上げることで、それに連なる摺動体３１の下端部のクロスヘッド４０と小クランク３２の連結を介して駆動ギヤ５０に強力な回転力を与えることができる。
【実施例】
【００５０】
図６は上記トグルジョイント駆動機構１を自転車７０に適用した実施例を示す斜視図である。図に示す実施例においては、自転車の立てパイプ（ｓｅａｔ  ｔｕｂｅ）の位置に支持体１０を配設しており、これをベースとして前述のトグルジョイント駆動機構１が適用されている。前述したように、トグルジョイント駆動機構１は、駆動ギヤ５０を支持体１０の内側ではなく外側に回転可能に配置している。駆動ギヤ５０の回転を従動ギヤ５１に伝達するチェーン５２は、自転車のフレーム７１や後輪７２の配置位置と重ならないように、ずれて配置されている。このように、駆動ギヤ５０を支持体１０の外側に配設し、該駆動ギヤ５０にチェーン５２を介して連結した従動ギヤ５１により、後輪７２に回転力を与えることができる。
上記構成の自転車７０においては、従来の自転車に比してはるかに高い回転力をトグルジョイント駆動機構１により出力できる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
倍力機構を応用した本発明のトグルジョイント駆動機構は、現行の自転車の形態に即して開発した人力の駆動機構において、非常に高い出力を得ることができる。用途として、遠距離走行，坂道の登り走行，重量貨物を積載した状態での走行などにも格段の力を発揮する次世代自転車、体が不自由な人や力の弱い高齢者が運転する車輛又は生活補助機器に利用できる他、人力飛行機の動力装置、水陸の交通手段、遊具、並びに人力を動力源とする各種機械にも利用できる。このように本発明は利用範囲が広く、人力を活用することから、省力省資源化をもたらす。そして、エネルギー問題、ＣＯ2 排出削減に繋がる地球環境問題への貢献も見込まれる。
【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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