JPS6071385A - 筋肉エネルギを利用する機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は筋肉エネルギを利用する機械に関する。

本発明を適用することのできる機械の一例として自転車
をあげることができる。

〈従来の技術と発明が解決しようとする問題点〉自転車
のような機械を駆動するために脚力を利用することは公
知である。しかしながら通常の装置において、力は実質
的には脚のみによって提供され、人間の体が発揮するこ
とが可能な筋肉エネルギの他の部分は用いられていない
。

その結果、機械は使用者の筋肉エネルギの全てが利用さ
れた場合に可能である程強（は駆動されない。さらに自
転車に乗ることの魅力の１つは体を訓練することにある
。通常の自転車では、このような訓練は一般的に脚に限
定される。

両腕と両脚の両方によって作用することのできる単一の
作動部材を提イハすることが英国特許明細書第１４６９
３６３号から知られている。しかしながらこの作動部材
についての問題点は両腕と両脚の両方が同じ速度と同じ
リズムで動くように力が入れられるという事にあり、こ
の事は使用者に対して快適なものではなく且つ異った筋
肉源から筋力を引出すのに充分ではない。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明により、筋肉エネルギを利用する機械が提供され
る。この機械は、使用者の体を支えるための手段と、回
転可能なスピンドルの形状をした出力部材と、そのスピ
ンドルを回すために使用者の脚によって駆動される第１
作用手段と、前記スピンドルをさらに回すために使用者
の上体の運動によって駆動される第２作動手段とを含ん
で構成され、且つ前記第１作動手段の運動が前記第２作
動手段の運動とは独立になっている機械である。

前記第１作動手段と前記第２作動手段とが独立であると
いう事は、使用者が上体運動によって与えるところの努
力の量と割合を選択することができ、そして第２作動手
段を用いなかった場合には、事実上脚力のみを用いて機
械を駆動することができることを意味する。かくしてこ
の機械を自転車に用いた場合には、丘を登ったりあるい
は瞬発的に速度をあげるためにはより大きい力を与えれ
ばよく、一方平地でレジャ的に走行する過程ではより少
ない力を与えることができる。勿論非常に早く走行する
ため全時間に亘って最大の力を与えることもできる。

第２作動手段は手によって把持され、且つ胴体と腕の前
後運動の組合せによって駆動されるように作られている
と好ましい。経験によれば、最大の力は実際上腰部にお
ける運■】から引出され、腰椎区域の３次元空間内での
円形運動が生ずることが知られている。この事はロアー
ハック（ｌ　ｏｗｅｒｈａｃｋ）の病気の傾向がある人
達や机に座って長時間を遇す人達に対して特に治療とし
て非常に役立つ。

第２作動手段は一組のバンドルバーを含んで構成される
と良く、このハンドルバーが機械に駆動力を供給するた
めに垂直平面内で弧状に動くことができるように、ハン
ドルバーは水平軸を中心として回される。自転車の場合
には、ごのバンドルバーは又前輪を操縦するために用い
られると良く、それのために操縦用リンク機構がハンド
ルバーと自転車の前輪との間に必要とされる。

前記ハンドルバーは平行四辺形リンクによって水平枢軸
に連結されると良く、その結果ハンドルバーはそれらの
作動運動の期間を通して同じ方位にとどまる。

操縦用リンク機構はハンドルバーと前輪フォーク間のケ
ーブル製リンク機構を含んで成ることが好ましい。一実
施例では一対のボーデン（Ｂｏｉｖｄｅｎ）ケーブルが
用いられ、他の実施例では連続したケーブルがハンドル
バーの水平軸線における複数のプーリを廻って緊張され
、その結果ケーブル中の張力はハンドルバーの位置に無
関係に同一にとどまることになる。

第１作動手段は、主スピンドルの両端において半径方向
互いに反対方向に延びるクランク上に通常のように配置
されている一対のペダルを含んで成るとよい。

〈実施例〉 本発明の一実施例を示す添付図面を参照して本発明を以
下に詳述する。

ここでは本発明を自転車を例として説明するが、本発明
を他の用途に用いることが可能である。前記他の用途の
１例としては訓練器械をあげることができる。

各図面に示された自転車は一般的に標準の自転車に外形
上類似し、フレーム１０、前！１ｉｉｉ１２および後輪
１４を有する。サドル１６がフレームの一端に載置され
、ハンドルバー１８がフレームの前方部分にｉ！２置さ
れる。クランク２２−ヒのペダル２０がチェインホイー
ル２８と駆動チェイン３０を経て、後輪１４のハブ２６
−ヒに載置されたスプロケット２４を駆動する。この自
転車は通常の方法で乗ることができる。

第２図は上体の運動によって駆動される２番目の作動手
段を提供するために作られている変形例を示す。すなわ
ち主フレーム部３２．３４に加えて、点４２で枢支され
ている水平枢軸を支えるために追加のフレーム部材３６
．３８および４０が設けられる。第２ａＰ２Ｉの斜視図
に示すように、前記追加のフレーム部材３６．３８およ
び４０は１対になって配置されており、各対のそれぞれ
の部材は軸受用支持管４４の両端部に取付けられている
。したがって点４２における軸受用の支持は主フレーム
部材：３２．３４に対して三角形に強固に分けられてい
る。

第３図において見ることができるように、象限部材、す
なわち四分儀状の部材４６がフレームの片側に載置され
る。軸受４２の軸線を中心とした前記象限部材４６の回
動が本明細書の後段で記載されるような方法で後輪１４
に駆動を与える結果になる。しかしながら第２図で如何
に前記象限部材４６の回転が達成されるかが示されてい
る。

主リンクアーム４８はその一端５０でハントルバーステ
ム５２に枢着され、一方その他端は枢軸４２上で象限部
材に取付けられる。支柱５４が又枢軸４２から間隔があ
けられている点５６と主リンクアームの一端５０との間
に取付けられる。支柱５４の存在がハンドルバー１８の
上下運動が象限部材の回転を確実に導く。第１図におけ
る一点鎖線はアーム４８の最も高い位置を示す。

主リンクアーム４８と平行四辺形を形成するア−４，５
８が、ハントルバーステム５２上の一点と追加の２本の
フレーム部材の片方３８上の一点との間で主リンクアー
ム４８と平行に延びる。ハンドルバーが上下動される場
合に、アーム５８がハンドルバーを正しい方位に確実に
保ち、したがって使用者が容易にハンドルバーを把持で
きるようにする。

説明を明確にするために、ブレーキ、ギヤチェンジおよ
びステアリング関係の機構は第１図および第２図から除
かれている。ブレーキおよびキヤチェンジ機構はバンド
ルバー又はその近傍上に配置された複数のレバーによっ
て作動されるボーデンケーブルを用いた通常の機構のも
のである。特殊の機構がステアリングのために必要とな
る。それは、第２図で判るように、バントルバーステム
５２は前輪フォーク５９の頂部から実際には分離されて
いるからである。

第３図および第３ａ図は象限部材４６の回転が如何に駆
動の伝達を後輪に与えるかの詳細を示す。

主スピンドル６０はフレーム１０の下方ブラケット６２
を軸受として支えられており、主スピンドル６０の一端
にはチェインホイール２８とペダルクランク２２が固定
される。チェインホイール２８はスプロケット歯６４を
有し、スプロケット歯６４上にチェイン３０が係合する
。主スピンドルの他端には２個の同様なラチェットブロ
ック６６．６８が載置され、そのラチェットブロック６
６の外側で他のペダルクランク２２が固定される。

象限部材４６は２個の並んだ軌道７０．７２を有し、通
常の部転車に用いられるチェインのある長さの部分がそ
れぞれの軌道に受入れられている。

軌道７０内のチェイン７４と軌道７２内のチェイン７６
がそれぞれのブロック６６．６８のスプロケットの周り
を反対方向に導かれている。かくして象限部材が一方向
に回転するとブロック６６ｏｒ６８の内の片方が駆動を
伝達し、一方他のブロックはそのラチェットに対して自
由回転する。これが達成される方法は、チェイン７４お
よびチェイン７６の軌道をそれぞれ略示する第３ｂ図お
よび第３Ｃ図から最も明瞭に理解することができる。

チェイン７４（第３ｂ図）はブロック６８の下側を直接
通過し、アイドルスプロケット７８はブロック６日上へ
のチェインの巻付角度を増加するためにチェイン軌道内
に含まれる。

チェイン７６（第３Ｃ図）は反対方向でブロック６６の
上を通過し、２個のアイドルスプロケノ）８０．８２は
チェインを正しい軌道に案内するために設けられる。

アイドルスプロケット７８．８０および８２はフレーム
１０上の都合の良い位置に固定されたプロケント上に支
承される。

このような配置に基づき、２木のチェイン７４゜７６の
一方あるいは他方が常にスピンドル６０を駆動している
。複数のチェインの緊張を保つために、スプリング８４
がそれぞれのチェインの端部と象限部材の軌道との間に
設けられる。チェイン７４の端部におけるスプリング８
４すなわち第１のスプリング８４のみが第３図において
見られ、チェイン７６用のスプリングは象限部材の向う
側におかれている。これは緊張が反対方向でチェインに
与えられるからである。

フリーボイールブロソク６６．６８の両方Ｇキ同一じ方
向に作用し、したがってハンドルバーを動かすこと無し
に、ペダルを用いて自転車を推進することが可能である
。この場合には、象限部材は静置されたままである。

自転車を操縦するためには、ハンドルバー１８は通常の
方法で用いられる。ヨーク８４（第４図参照）がステム
５２の底端部に固定され、そして２本のボーデンケーブ
ルの内側ワイヤ８６が一端でヨークＢ４に固定される。

ブラケット８８がワイヤの外側スリーブ用の１つの接合
点を形成し、フレームに固定された支持用部材９２　（
第２ａ図参照）が他の接合点を形成する。ワイヤ８６の
他端はそれらの端部間を互いに結ぶケーブルを用いて、
フォーク５９の頂部に取付けられる。かくしてハンドル
バーを片方方向に回すことによってフォーク５９は同じ
方向に向きを変える。ワイヤ８６は、そのシステム内に
確実に遊びがないように、緊張されておるべきである。

第５図および第６図に他の変形ステアリング機構が示さ
れるこの装置も又ケーブルで作動される機構である。連
続したケーブル９４が／Ｓンドルバーステムの移動可能
な部分上のブーＩ７９６とフォーク５９の頂部上のブー
ＩＪ　９８の周囲を廻って緊張されている。そのケーブ
ルに与えられる緊張の張力はケーブルがプーリ９６およ
びケーブル９８上で確実にスリップしないのに充分な程
度の強さである。このケーブルは、さらにリンクアーム
４８の枢軸４２に載置された一３■のブー１月００　と
、ステム５２に隣接して配置された一組のプーリ１０２
との周囲に導かれる。ブー１月００，１０２はケーブル
が正しくプーリ９６．９８に導かれることを確実にし、
又−組のプーリ１００がリンクアーム４８の回転点にあ
るという事実が、ハンドルバーが第６図に示された２個
の異る位置間に動かされた時にケーブルの軌道長さが変
化しないことを確実にする。第５図に示すように、ケー
ブルはその軌道の一点で交叉しており、その結果ノ＼ン
ドＪレノく−が回された時フォーク５９は正しい方向に
動く。

〈発明の効果〉 ここに記載されている自転車は通常の自転車と同じ生産
ラインで作られ、したがってその自転車に乗ることを習
塾するには、通常のペダル作動の自転車に慣れた乗り手
にとってたやすいものであることは明らかである。より
大きな力が車輪を駆動するためにスピンドル９０に与え
ることができ。

るので、この自転車は通常の自転車より高いギヤ比で動
かずことができ、この事はより高速および／又は丘を登
ぼるに際しての容易さを提供することになる。

前述の長所に加えて、この自転車に乗ることは、通常の
自転車に乗る場合に比べて追加の筋肉運動が用いられる
ために、乗り手の体の物理的発達に対して非常に良い結
果をもたらす。ここに記載された自転車は又、前輪を外
してスタンド１０４上に自転車を置き後輪のタイヤを抵
抗ローラ１０６に接触して配置した第７図に示したよう
な訓練器械にたやすく変更することができる。公知の訓
練装置が前述のような抵抗ローラを有し、訓練器械の分
野から公知の多くの特徴が前述のようなスタンドに組合
すことができる。かくしてここに記載された自転車は輸
送手段と訓練器械の両方に使用することができる。

本発明は又訓練器械としてのみ用いるための専用の訓練
器械に応用することができる。自転車に関して記載され
た特徴の多くはこのような訓練器械に与えることができ
る。

追加のスプリング（図示せず）を前記スプリング８４の
反対側にあるチェイン７４．７６の端部に設けることが
できる。これら追加のスプリングは前記スプリング８４
より非常に強力であり、そして象限部材１８がその回転
運動の終末に到達した時に僅かの量伸びることによって
ハンドルバー１８の運動にクッションを与えるのに役立
つ。このようにすることによって、乗り手の体がジャン
プするのを避けるのを助ける。さらにこの変形態様によ
って、自転車が後方に押された時（車輪を後方に廻すこ
とはできない）、前記追加のスプリングが張力下におか
れて、乗り手が出発するときに正しい方向への最初の始
動力を与えるという２番目の利点が生ずる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自転車の一実施例を示す正面図であり
、第２図は第１図に示す自転車の一部を示す詳細正面図
であり、第２ａ図は第１図に示した自転車のフレームの
一部を示す斜視図であり、第３図は第１図および第２図
に示した自転車の駆動機構の詳細を示す斜視図であり、
第３ａ図は第３図に示された自転車が具備する下側スピ
ンドルを暗示する側面図であり、第３ｂ図および第３Ｃ
図は前記駆動機構の２つの部分を説明する部分正面図で
あり、第４図は第１図および第２図に示された自転車の
ステアリング装置を暗示する斜視図であり、第５図は第
４図に示したステアリング装置の他の実施例を示す暗示
斜視図であり、第６図は第５図に示したステアリング装
置の側面図であり、第７図は訓練器械として用いられた
場合の第１図に示した自転車の正面図である。 １０−フレーム、　１２−前輪、 １４−・後輪、　１６−・サドル、 １Ｂ・−ハンドルバー、２０−ペダル、２２−　クラン
ク、　４２−軸受、 ４６−象限部材、　４８−主リンクアーム、５２−　ハ
ントルバーステム、５８−アーム、５９−フォーク、　
６〇−主スピンドル、６６．６８−　ラチェットブロッ
ク。 ７４．７６−・−チェイン、８４−　スプリング、８６
−　ワイヤ、　９ｔ−ケーブル、 ９６．９８，１００−−−プーリ。 特許出願人 フランシス　ボーランド　グリーン 特許出願代理人 弁理士　青　木　朗 弁理士西舘和之 弁理士由口昭之 弁理士　西　山　雅　也 手続補正書（方式）６゜ 昭和５９年１０月円日 ７゜ 特許庁長官　志　賀　学　殿 １、事件の表示 ８゜ 昭和５９年特許願第１１６７６２号 ２、発明の名称 筋肉エネルギを利用する機械 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 氏　る　フランシス　ホーランド　グリーン４、代理人 住　所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号５
、補正命令の日付 昭和５９年９月２５日（発送日）−１゜ｌ　−＾−１へ
・ 補正の対象 図　面 補正の内容 図面の浄書（内容に変更なし） 添付書類の目録 浄書図面　１通

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、使用者の体を支えるための手段（１６）と、回転可
   能なスピンドル（６０）の形状をした出力部材と、該ス
   ピンドル（６０）を回すために使用者の脚によって駆動
   される第１作動手段（２２）と、前記スピンドル（６０
   ）を回すために使用者の上体の運動によって駆動される
   第２作動手段（１８）とを含んで成る筋肉エネルギを利
   用する機械において、前記第１作動手段（２２）の運動
   が前記第２作動手段（１８）の運動と独立であることを
   特徴とする筋肉エネルギ利用機械。 ２、　前記第１作動手段（２２）が前記スピンドル（６
   ０）の両端に載置された一対のペダル（２２）を含んで
   成る特許請求の範囲第１項記載の機械。 ３、前記第２作動手段（１８）が使用者の手によって把
   持され、且つ使用者の胴の前後運動および腕の運動の組
   合せによって駆動されるように作られている特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載の機械。 ４、前記第２作動手段が水平軸（４２）を中心として回
   動される一組のハンドルバーを含んで成り、それによっ
   て−組のハンドルバーが機械に駆動力を供給するために
   垂直平面内で弧状に動くことができる特許請求の範囲第
   １項又は第２項記載の機械。 ５、前記第２作動手段が前記スピンドルの軸線に平行な
   軸線（４２）を中心とする回転のために載置され、且つ
   前記ハンドルバー（１Ｂ）と共に移動するためにハンド
   ルバー（１８）に連結されている部分円形部材（４Ｇ）
   を含んで成り、該部分円形部材（４６）が駆動用チェイ
   ン（７４、７６）を具備し、該駆動用チェイン（７４、
   ７６）がその両端で前記部分円形部材（４６）に連結さ
   れ、且つ前記スピンドル軸上のスプロケッｌ−（６６、
   ６８）を越えて通過している特許請求の範囲第４項記載
   の機械。 ６．２本の独立の駆動チェイン（７４，７６）が前記部
   分円形部材（４６）の両端部間に連結され、２個のスプ
   ロケット（６６，６８）が前記スピンドル上に載置され
   、片方のチェイン（７４）が−力方向で片方のスプロケ
   ット（６６）を越えて通過し、他方のチェイン（７６）
   が前記チェイン（７４）の移動方向と反対方向で他方の
   スプロケット（６８）を越えて通過する特許請求の範囲
   第５項記載の機械。 ７、前記チェイン（７４、７６）のそれぞれあるいは何
   れか一方が前記チェインの一端と前記部分円形部材（４
   ６）の間でスプリング（８４）によって緊張されている
   特許請求の範囲第５項又は第６項記載の機械。 ８、　チェイン（７４，７６＞の両方又はそれぞれが前
   記第１めスプリング（８４）の反対側でのチェインの端
   部における追加のスプリングによって緊張され、前記追
   加のスプリングが前記第１のスプリング（８４）より強
   力である特許請求の範囲第７項記載の機械。 ９、前記ハンドルバー（１８）が平行四辺形リング機構
   （４８，５８）を介して水平枢軸（４２）に連結されて
   いる特許請求の範囲第４項記載の機械。 １０、駆動用後輪（１４）と、操縦可能な前輪（１２）
   と、前記後輪（１４）を駆動するために乗り手の脚によ
   って駆動される第１作動手段（２２）と前記後輪（１４
   ）を駆動するために乗り手の」一体運動によって駆動さ
   れる第２作動手段（１Ｂ、　４６．４８）とを含んで成
   る自転車において、 前記第１作動手段（２２）の運動が前記第２作動手段（
   １Ｂ、４６．４８）の運動と独立であることを特徴とす
   る自転車。 １１、前記第２作動手段が、前記後輪（１４）を駆動す
   るために乗り手上体の運動によって垂直平面内を弧状に
   動かすことのできる一組のハンドルバー　（１８）を含
   み、前記操縦機構が前記バンドルバー　（１８）と前輪
   （１２）との間に設けられ、且つ前記操縦機構が前記バ
   ンドルバーから前輪への操縦運動を伝達するためのケー
   ブル製リンク機構　（８６゜９４）を含んでいる特許請
   求の範囲第１０項記載の自転車。 １２、前記ケーブル製リンク機構が、前記バンドルバー
   のステム（５２）上のヨーク（８４）と前輪を支えるフ
   ォーク（５９）との間に連結された一対のボーデンケー
   ブル（８６，９０）を含んで成る特許請求の範囲第１１
   項記載の自転車。 １３、前記ケーブル製リンク機構が、前記ハンドルバー
   のステム（５２）の軸線上に配置されたプーリ　（９６
   ）と、前輪を支えているフォーク（５９）上に配置され
   たプーリ　（９８）と、前記ハンドルバー（１８）の垂
   直平面内弧状の運動の中心（４２）上に配置された複数
   のプーリ（１００）とを廻って延びているケーブル（９
   ４）を含んで成る特許請求の範囲第１１項記載の自転車
   。 １４、少くとも後輪を地上から離して自転車を垂直位置
   に支える手段を含むスタンド（１０４）と後輪の回転に
   抵抗を与える手段（１０６）とを組合せて有する特許請
   求の範囲第１０項記載の自転車。