JP2005035502A - Power-assisted bicycle for recovering unavailable kinetic energy in braking and re-utilizing the same for power energy - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power-assisted bicycle which converts kinetic energy when the travelling bicycle is stopped into a form of compressed air, recovering it, and re-utilizing it as a power source as needed. <P>SOLUTION: Recovered energy is accumulated as compressed air in a tank in each time in many braking operations during travelling, and is used as the power source as needed, thereby extending the travelable distance. For further increasing this, an air filled tank or a high pressure gas generating device can be combined. A used prime mover must be of two-operation combination type of a pump and an engine, and a rotating machine, a multi-functional clutch, an operation selector valve, and their integrated system thereof applied to this are developed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

発明の詳細な説明Detailed Description of the Invention

産業上の利用分野Industrial application fields

本発明は自転車の補助動力システムに関するものである。The present invention relates to a bicycle auxiliary power system.

従来、補助動力自転車としては、電動アシスト自転車がある。これは、足踏力の補助回転力として直流電動機、歯車減速機等を組み合わせたシステムである。エネルギー源としては充電可能な２次電池が使用されている。Conventionally, as an auxiliary power bicycle, there is an electric assist bicycle. This is a system in which a direct current motor, a gear reducer, and the like are combined as an auxiliary rotational force of a stepping force. A rechargeable secondary battery is used as an energy source.

発明が解決しようとする課題Problems to be solved by the invention

従来、動力アシスト自転車に不可欠な、電動機、２次電池を用いたシステムではそれ等の重量増加、電動機搭載に伴う車体構造の変更、２次電池の搭載等による重量増加構造の複雑化、搭載機器の外力からの保護、２次電池の充放電管理等、汎用自転車と比較して取り扱いが厄介であり、その利便性に問題が残る。
元来、自転車は、所謂“乗りっぱなし”でも壊れないものであり、この軽便性が自転車の命といえよう。従って、本発明の課題は（Ａ）電動機以外の原動力で（Ｂ）自転車本来の軽便性を失うことなく（Ｃ）現在使用中の汎用自転車にも容易に適用でき、動力アシスト化が可能である等であって、各項の技術的解決が要求される訳である。
これ等が解決できれば理想的動力アシスト自転車が出現し、将来の自転車の基本構造、或いは自転車ライフに革命的な変革をもたらし得るものである事は疑いの余地がない。In the past, systems that use electric motors and secondary batteries, which are indispensable for power-assisted bicycles, increase their weight, change the body structure accompanying the mounting of electric motors, increase the complexity of the weight-increasing structure by installing secondary batteries, etc. Compared to general-purpose bicycles, such as protection from external force and charge / discharge management of secondary batteries, handling is troublesome, and there remains a problem in its convenience.
Originally, a bicycle is not broken even by so-called “keep it on”, and this lightness is the life of a bicycle. Therefore, the problems of the present invention can be easily applied to (B) a general-purpose bicycle that is currently in use without (A) a motive power other than the motor being used, (B) without losing the original lightness of the bicycle, and power assisting is possible. Therefore, technical solutions for each section are required.
If these can be solved, an ideal power-assisted bicycle will emerge, and there is no doubt that it can revolutionize the basic structure of the future bicycle or the life of the bicycle.

課題を解決しようとする手段Means to solve the problem

質量ｍの物体が早さｖで動くと（１／２）ｍｖ^２の運動エネルギーが発生する。これは運動力学に示された基本的法則である。現在進行中の自転車と運転者も当然、この値の運動エネルギーを有していることになる。走行中の自転車の停車させることは現時点で有している運動エネルギーを零することに等しい。
走行中の自転車と運転者の運動エネルギーを零にする安全手段はブレーキ操作以外に無い。ブレーキ操作で自転車を減速、停止できるのは、ブレーキシュー（パッド）とリムとの摩擦で運動エネルギーを熱エネルギーに変換し、熱の形で大気中に放散消費させているからである。しかし、この種の熱エネルギーは最も低級なエネルギーであって、回収不能な運動エネルギーといえる。本発明では運動エネルギーがこのような無効エネルギーに変化してしまう以前の段階で他の転用可能な形の有効エネルギーに変換出来ないかと考えた。この目的に適したエネルギーは圧縮空気である。即ちブレーキ操作を行う度に、タイヤ回転力で圧縮空気ポンプを回転させるのである。無効運動エネルギーを回収して活用可能なエネルギーに変換された圧縮空気は空気タンクに充填し保存される。自転車走行に補助動力が必要になれば、前述の圧縮空気ポンプを、今度は圧縮空気エンジンとして作動させ、空気タンク中に貯えられた圧縮空気を、走行エネルギー源として活用するのである。
このようにすれば、電動機を使用せずに無電源の動力アシスト自転車を構成できる。
ブレーキシューがリムに強く接触して減速、停車させる通常の自転車のブレーキ操作と異なり、本方式の場合はブレーキシューが作動始める以前の段階でポンプの回転が開始されるよう調整されるべきである。即ち、自転車にみられるような一種のエンジンブレーキのモードを設けるのである。当然、従来の自転車ではこのモードは全く持っていない。このようにすると、長い下り坂等で圧縮空気の回収率が向上すると共に、ブレーキシューの故障防止に効果がある。
具体的には、ブレーキレバーを軽く握ればエンジンブレーキモードとなり、強く握れば通常のブレーキモードになるようにシステムを設定すれば良く、従来の自転車との違和感はほとんど無い。また、以上のブレーキ操作は走行中、数多くおこなわれるから、空気タンクはその都度充気され、蓄積エネルギーは増大していき、動力アシスト走行時の稼動可能時間が増加する。空気圧が過大になれば安全弁が作動するような圧力設定が行われる。ポンプとして使用した唯一の原動機は一種のロータリー機関であって、ポンプ動作とエンジン動作の双方に切り換えできる兼用型のものである。
以上の手段を実現するために解決すべき技術的項目は次のように集約されるので以後この順に従って説明を加えていくようにする。
（ａ）２動作回転機と周辺部品の開発
（ｂ）多機能クラッチの開発
（ｃ）実動上の総合システムの開発
（ｄ）スポークタイヤへの動力伝達方式の開発
（ｅ）自転車への搭載方式の検討
（ｆ）高圧ガス利用の検討
以後、図面を用いて各項につき詳述する。When an object of mass m moves at a speed v, (1/2) mv ² of kinetic energy is generated. This is the basic law shown in kinematics. Of course, the bicycles and drivers currently in progress will have this value of kinetic energy. Stopping a running bicycle is equivalent to zeroing the kinetic energy it has at the moment.
There is no safety means other than brake operation to make the kinetic energy of the running bicycle and the driver zero. The reason why the bicycle can be decelerated and stopped by the brake operation is that the kinetic energy is converted into heat energy by friction between the brake shoe (pad) and the rim, and is dissipated and consumed in the atmosphere in the form of heat. However, this kind of thermal energy is the lowest energy and can be said to be irretrievable kinetic energy. In the present invention, it was considered that it could be converted into another divertable form of effective energy before the kinetic energy changed to such reactive energy. A suitable energy for this purpose is compressed air. That is, every time the brake operation is performed, the compressed air pump is rotated by the tire rotational force. The compressed air converted into usable energy by collecting the reactive kinetic energy is filled and stored in the air tank. If auxiliary power is required for bicycle travel, the compressed air pump described above is now operated as a compressed air engine, and the compressed air stored in the air tank is used as a travel energy source.
In this way, it is possible to configure a power-assisted bicycle without a power source without using an electric motor.
Unlike normal bicycle brake operation in which the brake shoe makes strong contact with the rim and decelerates and stops, this method should be adjusted so that the pump starts rotating before the brake shoe starts to operate. . That is, a kind of engine brake mode as found in bicycles is provided. Of course, conventional bicycles do not have this mode at all. This improves the recovery rate of compressed air on long downhills and the like, and is effective in preventing brake shoe failure.
Specifically, the system may be set so that the engine brake mode is set when the brake lever is lightly gripped, and the normal brake mode is set when the brake lever is gripped strongly, and there is almost no sense of incongruity with the conventional bicycle. In addition, since many of the above braking operations are performed during traveling, the air tank is filled each time, the stored energy increases, and the operable time during power assist traveling increases. The pressure is set so that the safety valve is activated if the air pressure becomes excessive. The only prime mover used as a pump is a kind of rotary engine, which can be switched between pump operation and engine operation.
The technical items to be solved in order to realize the above means are summarized as follows, and will be described in this order.
(A) Development of 2-motion rotating machine and peripheral parts (b) Development of multi-function clutch (c) Development of integrated system for actual operation (d) Development of power transmission system for spoke tires (e) Installation on bicycle (F) After examining the use of high-pressure gas, each section will be described in detail with reference to the drawings.

図１FIG.

は回転機１の構造を示す断面図である。固定されたケース２とローター３の中心軸は同一位置にあり、シャフト４はローター３に固定されている。
ローター３には放射状に溝が設けてあり、板状ピストン５、６及び押バネ７、８が収納されている。板状のピストン５、６は気密を保ちながら溝の中を滑動でき押バネ７、８でケース２の内径表面に押し付けられ、気密を保ちながらローター３と一体となって回転する。ガイドプレート９はバネ鋼のごとき強靱な薄板で製作された半円形断面を有する成形板である。この役目はピストン５、６の擦動運動を円滑に行うための一種の回転運動矯正板であり、軽金属製ケース内面の局部摩擦を防ぐと共に静粛運転、気密保持等に効果がある新規構想の手法である。
ガイドプレート９は自己のバネ力と押バネ１９によって、その先端がケース２内面に接触しているのみで、その位置が維持されていて、僅かな遊動が可能である。このように強械的強固に固定されていない点に本方式の特徴がある。
この回転機１はローター３とケース２の回転軸は同一であるが、ピストン５、６はケース内面の形状に従って偏心力を受け、動揺する。ローター３の回転が早いと、偏心運動を開始する点のピストン５、６の動きは円滑でなくなり、衝動的になり易い。この状態では、ケース２内面の接触力が極めて強くなって表面が局部的に破壊されることがある。ガイドプレート９はその曲率を適当にすることによってピストン５、６の衝動的運動を強制的に修正し円滑化するものである。２０、２１の側面板はローター３、ピストン５、６及びガイドプレート９の運動を妨げずに、気密を保てるよう配慮されている。シャフト４は側面板２０、２１を貫通する。
シール板１６、１７はガイドプレート９上に固定された短冊形部材であって、押しバネ１９の運動を阻害することなくピラー１８の側面に面接触し、空気孔１５と１１の圧力差を遮断する役目をする。以上のごとく構成された回転機１は圧縮空気エンジンと圧縮空気ポンプとに兼用できるものである。
この回転機１は、２個の空気孔に対して、左右対称の構造を有しているので、エンジン動作でもポンプ動作でも、それぞれ２方向の回転方向を採ることができる。即ち、エンジン動作の場合は高圧側空気孔と低圧側空気孔を交換すれば逆転し、ポンプ動作の時は、それぞれ２方向の回転方向を採ることが出来る。
即ち、エンジン動作の場合は高圧側空気孔と低圧側空気孔を交換すれば逆転し、ポンプ動作の時は、回転方向を反対にすれば、高圧側と低圧側が逆転する。また、エンジン動作での高圧側は、ポンプ動作に切り換えて、回転方向を逆転させれば、ポンプ動作における高圧側となる。
回転機１を自転車に搭載した場合は、その進行方向は前進の一方向のみで逆進することはあり得ないから、動作モードとは無関係に回転機１の回転方向は常に一定不変である。従って、エンジン動作とポンプ動作の切り換えには回転機１に流入する空気の流れの方向を逆転すれば良いことになる。
この目的に適した動作切換弁の構造及び動作をFIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the rotating machine 1. The central axis of the fixed case 2 and the rotor 3 is at the same position, and the shaft 4 is fixed to the rotor 3.
The rotor 3 is provided with radial grooves, and plate-like pistons 5 and 6 and push springs 7 and 8 are accommodated therein. The plate-like pistons 5 and 6 can slide in the groove while being kept airtight and are pressed against the inner surface of the case 2 by the push springs 7 and 8 and rotate integrally with the rotor 3 while keeping the airtightness. The guide plate 9 is a molded plate having a semicircular cross section made of a strong thin plate such as spring steel. This role is a kind of rotational motion correction plate for smooth frictional motion of pistons 5 and 6, which is a new concept method that prevents local friction on the inner surface of the light metal case and is effective for quiet operation and airtight maintenance. It is.
The guide plate 9 is maintained in its position by its own spring force and the pressing spring 19 only in contact with the inner surface of the case 2 and can be slightly moved. The feature of this method is that it is not fixed firmly mechanically.
In the rotating machine 1, the rotor 3 and the case 2 have the same rotation shaft, but the pistons 5 and 6 are subjected to an eccentric force according to the shape of the inner surface of the case and are shaken. If the rotation of the rotor 3 is fast, the movement of the pistons 5 and 6 at the point where the eccentric motion starts is not smooth and tends to be impulsive. In this state, the contact force on the inner surface of the case 2 may be extremely strong and the surface may be locally destroyed. The guide plate 9 forcibly corrects and smoothes the impulsive motion of the pistons 5 and 6 by making the curvature appropriate. The side plates 20 and 21 are designed so that the rotor 3, the pistons 5 and 6 and the guide plate 9 are kept airtight without disturbing the movements of the rotor 3, pistons 5 and 6 and the guide plate 9. The shaft 4 passes through the side plates 20 and 21.
The seal plates 16 and 17 are strip-shaped members fixed on the guide plate 9 and are in surface contact with the side surface of the pillar 18 without hindering the movement of the push spring 19 to block the pressure difference between the air holes 15 and 11. To play a role. The rotating machine 1 configured as described above can be used both as a compressed air engine and a compressed air pump.
Since the rotating machine 1 has a symmetrical structure with respect to the two air holes, the rotating machine 1 can take two directions of rotation in both engine operation and pump operation. That is, in the case of engine operation, if the high-pressure side air hole and the low-pressure side air hole are exchanged, the rotation is reversed, and during the pump operation, two rotation directions can be taken.
In other words, in the case of engine operation, the high pressure side air hole and the low pressure side air hole are reversed, and in the pump operation, if the rotation direction is reversed, the high pressure side and the low pressure side are reversed. Further, the high pressure side in the engine operation becomes the high pressure side in the pump operation by switching to the pump operation and reversing the rotation direction.
When the rotating machine 1 is mounted on a bicycle, its traveling direction is only one direction of forward movement and cannot reverse, and therefore the rotating direction of the rotating machine 1 is always constant regardless of the operation mode. Therefore, it is only necessary to reverse the direction of the air flow flowing into the rotating machine 1 for switching between the engine operation and the pump operation.
The structure and operation of an operation switching valve suitable for this purpose

図２FIG.

で説明する。I will explain it.

図２FIG.

で動作切換弁４１は５箇所の空気孔を設けたシリンダー４７の中でスライダー４８を直線運動させ、スライダー４８に設けた空気通路５１、５２、５３が前記シリンダーの空気孔の位置に合致するように滑動させる構造である。この空気孔４３はThen, the operation switching valve 41 linearly moves the slider 48 in the cylinder 47 provided with five air holes so that the air passages 51, 52, 53 provided in the slider 48 match the positions of the air holes of the cylinder. It is a structure to slide. This air hole 43 is

図１FIG.

の回転機１の空気孔１１に、空気孔４５は同じく空気孔１５にそれぞれ配管される。
この状態でThe air holes 45 are respectively connected to the air holes 11 of the rotating machine 1 and the air holes 15.
In this state

図２FIG.

、２−Ａポンプ動作時に示す位置にスライダー４８を合わせるとWhen the slider 48 is adjusted to the position shown when the 2-A pump is operating

図１FIG.

、回転機１はポンプとして作動する。外部からの回転力でローター３を図示時計方向に回転させると、ピストンの回転に伴なう負圧のために空気はThe rotating machine 1 operates as a pump. When the rotor 3 is rotated in the clockwise direction in the figure by external torque, the air is lost due to the negative pressure associated with the rotation of the piston.

図２FIG.

動作切換率４１の空気孔４４、空気通路５２、空気孔４８および配管を経由し、空気孔１１、１３から吸引される。ローター３が約１８０度回転すると、吸入された空気圧は今度はピストン５で圧縮され、空気孔１２、予圧室１４、空気孔１０及び配管を経由後、空気孔４５に到り、空気通路５３を通って高圧空気排出孔４６から排出される。この時、予圧室１４は圧縮空気で充満されるからシール板１６はピラー１８の側面に強く押し付けられ、気密を保つように働く。
通常、ポンプ動作では高圧空気排出孔４６をタンクに連結するのみで良いが、自転車搭載の場合はローター３が出力側の高圧空気の圧力で逆転されてしまう不具合を避けるために、通常逆止弁を通じて圧縮空気を得るのが得策である。The air is sucked from the air holes 11 and 13 through the air hole 44, the air passage 52, the air hole 48 and the pipe of the operation switching rate 41. When the rotor 3 rotates about 180 degrees, the sucked air pressure is now compressed by the piston 5, passes through the air hole 12, the preload chamber 14, the air hole 10 and the pipe, reaches the air hole 45, and passes through the air passage 53. It is discharged from the high-pressure air discharge hole 46 through. At this time, since the preload chamber 14 is filled with compressed air, the seal plate 16 is strongly pressed against the side surface of the pillar 18 and works to keep airtight.
Normally, it is only necessary to connect the high-pressure air discharge hole 46 to the tank in the pump operation, but in the case of mounting on a bicycle, a normal check valve is usually used in order to avoid a problem that the rotor 3 is reversed by the pressure of the high-pressure air on the output side. It is a good idea to get compressed air through.

図４FIG.

はこの用途に適した逆止安全弁の構造を示す動作説明図である。ボール６６は押バネ６７で弁座６８に押し付けられているので、圧縮空気が空気排出孔６４から空気導入孔６３へ通り抜けることはできない。圧縮空気導入孔６３から流入した圧縮空気は押バネ６７に抗してボール６６を弁座６８から押上げ、空気排出孔６４から流出できる。また同時に、空気通路６９に分流した圧縮空気は押バネ７２に坑してボール７０を弁座７１から押上げ、空気放出孔６５から大気中に放出される。このように逆止安全弁６２は逆止弁と安全弁の双方の機能を有するもので、極めて実用的である。安全弁の設定圧力は圧力調整ネジ７３で押バネ７２の加圧力を調節することで行う。空気タンク等、すべての高圧ガス系は、この安全弁で管理でき、実用的安全性が向上する。
次にThese are operation | movement explanatory drawings which show the structure of the non-return safety valve suitable for this use. Since the ball 66 is pressed against the valve seat 68 by the push spring 67, the compressed air cannot pass from the air discharge hole 64 to the air introduction hole 63. The compressed air that has flowed in from the compressed air introduction hole 63 can push up the ball 66 from the valve seat 68 against the push spring 67 and flow out from the air discharge hole 64. At the same time, the compressed air divided into the air passage 69 is pushed up by the push spring 72 to push up the ball 70 from the valve seat 71 and discharged from the air discharge hole 65 into the atmosphere. Thus, the check safety valve 62 has both functions of a check valve and a safety valve, and is extremely practical. The set pressure of the safety valve is adjusted by adjusting the pressing force of the pressing spring 72 with the pressure adjusting screw 73. All high-pressure gas systems such as air tanks can be managed with this safety valve, improving practical safety.
next

図２FIG.

、２−Ｂエンジン動作時の位置にスライダー４８を設定すると、回転機イはエンジンとして動作するようになる。空気タンクに充気されていた圧縮空気は動作切換弁４１の高圧空気導入孔４０から流入し、空気通路５１、空気孔４３を経てWhen the slider 48 is set at a position when the 2-B engine is operating, the rotating machine A operates as an engine. The compressed air that has been filled in the air tank flows in from the high-pressure air introduction hole 40 of the operation switching valve 41, passes through the air passage 51 and the air hole 43.

図１FIG.

回転機１の空気孔１１から進入する。圧縮空気は予圧室１５に充満し、僅かに遊動可能なシール板１７をピラー１８の側面に押し付け、圧縮空気が常圧の予圧室１４に通り抜けるのを防止する。ガイドプレート９の空気孔１３を通過した圧縮空気はピストン６に圧力を与え、シャフト４に図示時計方向の回転力を与える。即ち、この回転方向は前記ポンプ動作の場合と同一であるから、自転車進行方向と回転機相互の運動方向に関し矛盾は生じない。
この時、ピストン６が空気孔１５で塞ぐ位置に停止していたと仮定すると、ピストン６は回転できず、動作上の死点を生じてしまうことになるが、ガイドプレート９を用いた本件回転機では予圧室１５の圧力効果でガイドプレート９の弾性力で接触していたその先端部とケース２との接触部が押し開けられ、ここを逸脱した圧縮空気が先行しているピストン５を加圧するから、ローター３は回転し、死点発生を回避できる。
ガイドプレート９の採用はこのようにピストン５、６の円滑な運動を強制する矯正板であるのみならず、局部摩擦の防止、静粛運転の実行、気密保持、および死点発生の消去等に効果のあるものである。
本件の動力アシスト自転車を道路走行する際、必要となるスピードの調節はIt enters from the air hole 11 of the rotating machine 1. The compressed air fills the preload chamber 15 and presses the slightly movable seal plate 17 against the side surface of the pillar 18 to prevent the compressed air from passing through the preload chamber 14 at normal pressure. The compressed air that has passed through the air hole 13 of the guide plate 9 applies pressure to the piston 6 and applies a rotational force in the clockwise direction to the shaft 4. That is, since this rotation direction is the same as that in the case of the pump operation, there is no contradiction regarding the bicycle traveling direction and the movement direction between the rotating machines.
At this time, if it is assumed that the piston 6 is stopped at the position closed by the air hole 15, the piston 6 cannot rotate and causes an operation dead point. However, the rotating machine using the guide plate 9 is used. Then, due to the pressure effect of the preload chamber 15, the contact portion between the tip portion and the case 2 that has been in contact with the elastic force of the guide plate 9 is pushed open, and the compressed air that deviates from this pressurizes the preceding piston 5. Therefore, the rotor 3 rotates and the occurrence of dead center can be avoided.
The use of the guide plate 9 is not only a correction plate forcing the smooth movement of the pistons 5 and 6 in this way, but also effective in preventing local friction, performing quiet operation, maintaining airtightness, and eliminating dead center occurrence. There is something.
The speed adjustment required when driving this power-assisted bicycle on the road is

図３FIG.

の５４スロットルバルブで行う。54 throttle valve.

図３FIG.

は、スロットルバルブ５４の構造を示す動作説明図である。ここで、高圧空気孔５６はThese are operation | movement explanatory drawings which show the structure of the throttle valve 54. FIG. Here, the high-pressure air hole 56 is

図２FIG.

の高圧空気導入孔４２に、The high-pressure air introduction hole 42 of

図３FIG.

の高圧空気孔５５は空気タンクに接続する。このように配管するとThe high-pressure air hole 55 is connected to the air tank. When piping like this

図１FIG.

回転機１への圧縮空気はずべてスロットルバルブ５４を通過することになる。All the compressed air to the rotating machine 1 passes through the throttle valve 54.

図３FIG.

でシリンダー５７とスライダー５８の相対位置を滑動させると回転機１に供給される圧縮空気量は無段階に変化する。３−Ａ高速回転時の位置では圧縮空気量最大で回転力は最大となる。３−Ｂ低速時の位置では空気通路６１の見掛上断面積が小さくなり回転力は比較的小となる。３−Ｃ停止時では圧縮空気は流れず、回転機１は停止する。従ってスロットルワイヤー６０をハンドル上のスロットルに調整器まで延長すれば、運転中に車速を無段階に制御できる。
動力アシスト自転車のタイヤ駆動回転力の伝達経路は当然２通りの系がある。ペダルによるものと、補助動力によるものである。双方とも、回転力を伝えるべき目標となる負荷はタイヤであって全く同一である。従って、上記２種類の回転系はどこかで１点に交わっているはずである。この交点におけるペダル側動力の回転数をＮ２とし、補助動力側の回転数をＮ１とする。
交点で双方の回転力を直結してしまうと、When the relative position between the cylinder 57 and the slider 58 is slid, the amount of compressed air supplied to the rotating machine 1 changes steplessly. At the position during 3-A high speed rotation, the amount of compressed air is maximum and the rotational force is maximum. At the position of 3-B low speed, the apparent cross-sectional area of the air passage 61 becomes small and the rotational force becomes relatively small. When the 3-C is stopped, the compressed air does not flow and the rotating machine 1 stops. Therefore, if the throttle wire 60 is extended to the adjuster on the throttle on the steering wheel, the vehicle speed can be controlled steplessly during driving.
There are naturally two types of transmission paths for the tire drive rotational force of a power-assisted bicycle. It depends on the pedal and auxiliary power. In both cases, the target load for transmitting the rotational force is the tire, which is exactly the same. Therefore, the two types of rotating systems should intersect at one point somewhere. The rotation speed of the pedal side power at this intersection is N2, and the rotation speed of the auxiliary power side is N1.
If you connect the rotational forces of both at the intersection,

図２FIG.

２−Ｂエンジン動作の場合、Ｎ１＜Ｎ２の時は、補助動力用回転機１はペダルの足踏力で強制的に回転されてしまうから、走行と上無駄な負荷となり、不都合である。
Ｎ１＞Ｎ２の時は回転機１の回転力でタイヤが回転されて足踏力は効果がない。しかし、この時ペダル系の動力伝達機構の一部にラチェット機構のような一方向性の機能を備えていないとペダルが振り回されることになるので、不都合である。Ｎ１＝Ｎ２ならば動作上の矛盾はなく、好都合であるが走行中この条件を満足できることは一般にあり得ない。以上、Ｎｌ≠Ｎ２に起因する不具合は一方向回転クラッチ、即ち、オーバーランニングクラッチを使用すれば解決できる。即ち、前記２系統の動力交点は直結するのではなく、オーバーランニングクラッチで連結するのである。
オーバーランニングクラッチの動作を相対的にみれば、Ｎ１＜Ｎ２になった瞬間、動力の伝達を断つ性質のクラッチであり、この性質を用いると、動力伝達系の問題は容易に解決される。その上、好都合な事に回転機１の特性は電動機と異なり、負荷の大小によってその回転数が変動し、即ち負荷が軽ければこれに反比例して回転数が増加する特性を持っているため、Ｎ２増大はＮ１系の負荷が軽くなったことを意味するから、Ｎ２の増大に追従するようにＮ１も増大し、あたかもＮ１＝Ｎ２となるように反応する。この性質は実用的に非常に扱い易く有効である。
オーバーランニングクラッチの具体的構造はIn the case of 2-B engine operation, when N1 <N2, the auxiliary power rotating machine 1 is forcibly rotated by the pedaling force of the pedal.
When N1> N2, the tire is rotated by the rotational force of the rotating machine 1, and the stepping force is not effective. However, at this time, if a part of the power transmission mechanism of the pedal system does not have a one-way function such as a ratchet mechanism, the pedal is swung, which is inconvenient. If N1 = N2, there is no operational contradiction and this is convenient, but it is generally not possible to satisfy this condition while driving. As described above, the problem caused by Nl ≠ N2 can be solved by using a one-way rotation clutch, that is, an overrunning clutch. That is, the power intersections of the two systems are not directly connected but connected by an overrunning clutch.
If the operation of the overrunning clutch is viewed relatively, it is a clutch having the property of interrupting power transmission at the moment when N1 <N2, and the problem of the power transmission system can be easily solved by using this property. In addition, advantageously, the characteristics of the rotating machine 1 are different from those of an electric motor, and the number of rotations varies depending on the magnitude of the load, that is, the number of rotations increases in inverse proportion to the light load. The increase in N2 means that the load on the N1 system has become lighter, so N1 also increases so as to follow the increase in N2, and it reacts as if N1 = N2. This property is practically very easy to handle and effective.
The specific structure of the overrunning clutch is

図６FIG.

で後述する。Will be described later.

図６FIG.

は多機能クラッチ２２の断面構造を示す動作説明図である。These are operation | movement explanatory drawing which shows the cross-section of the multifunction clutch 22. FIG.

図６FIG.

において、シャフト２３は固定板３４を貫通しボディー３１とは、伝導具取付台３０の部分で遊動する。アクティブリング２４は、止めネジ３９でシャフト２３に締着され、ポール２５はシャフト２３と平行に植込まれている。
ドライブリング２６はシャフト２３と遊動し、２６に偏心して設けた貫通孔にポール２５を滑動させる方法でアクティブリング２４からの回転力を伝達する。ドライブリング２６には円周溝２８が設けられ、ここにフォーク３５が嵌合されている。フォーク３５は、コントロールワイヤー３６によって軸方向に移動できる。ドライブリング３６を移動することによって、この半径方向に植えられたドライブピン２７の位置が変化する。ドライブピン２７が作用する相手側は受動ピン３３、カム２８及び自由位置の３箇所である。従って、この多機能クラッチ２２は３種類の動作モードを有していることになる。この詳細を次に示す。, The shaft 23 penetrates the fixing plate 34 and freely moves with the body 31 at the portion of the conductor mounting base 30. The active ring 24 is fastened to the shaft 23 with a set screw 39, and the pole 25 is implanted in parallel with the shaft 23.
The drive ring 26 floats with the shaft 23, and transmits the rotational force from the active ring 24 by a method of sliding the pole 25 in a through hole provided eccentric to the shaft 26. A circumferential groove 28 is provided in the drive ring 26, and a fork 35 is fitted therein. The fork 35 can be moved in the axial direction by a control wire 36. By moving the drive ring 36, the position of the drive pin 27 planted in the radial direction is changed. The other side on which the drive pin 27 acts is a passive pin 33, a cam 28, and a free position. Therefore, this multifunction clutch 22 has three types of operation modes. The details are as follows.

図６FIG.

断面Ｄ−Ｄは、６−Ａフリー動作のモードを示すものである。ドライブピン２７は他に接触せず、自由に回転でき、クラッチ断の状態である。これは、動力アシストを断ち、通常のペダル走行をするためのモードである。
６−８オーバーランニング動作では、ドライブピン２７はカム２８に作用する位置に固定される。シャフト３２と、圧縮空気エンジンのシャフト４を連結し、シャフト３２と圧縮空気エンジンのシャフト４を連結し、シャフト３２の回転数をＮ１、足踏ペダル系主動力の回転数をＮ２とすると、Ｎ１＞Ｎ２ならば、ドライブピン２７はカム２８に作用し、これを支えているスタンドオフを押すから、ボディ３１、伝導具取付台３０は図示方向に回転する。この時ペダル系動力は空転し、駆動力になり得ない。
Ｎ１＜Ｎ２ならばカム２８はドライブピン２７を追越して回転するから、押バネ２９の圧力に抗してカム２８を跳ね上げる。即ち、この状態では、何れの方向にも回転力を伝達できず、クラッチ断の状態を現わす。従って、補助動力系は主動力系の無駄な負荷とならず、回転系に矛盾はない。
ただし、回転機１にポンプ動作をさせる時には、このモードは使用できない。ボディ３１が空転してタイヤの回転力がポンプに伝達できないからである。ポンプ動作の場合はSection D-D shows a 6-A free operation mode. The drive pin 27 does not come into contact with other parts, can rotate freely, and is in a clutch disengaged state. This is a mode for turning off the power assist and performing normal pedal travel.
In the 6-8 overrunning operation, the drive pin 27 is fixed at a position where it acts on the cam 28. When the shaft 32 and the compressed air engine shaft 4 are connected, the shaft 32 and the compressed air engine shaft 4 are connected, the rotational speed of the shaft 32 is N1, and the rotational speed of the foot pedal system main power is N2, N1 If> N2, the drive pin 27 acts on the cam 28 and pushes the standoff that supports it, so the body 31 and the conductor mounting base 30 rotate in the illustrated direction. At this time, the pedal system power runs idle and cannot become a driving force.
If N1 <N2, the cam 28 rotates past the drive pin 27, and therefore the cam 28 jumps up against the pressure of the push spring 29. That is, in this state, the rotational force cannot be transmitted in any direction, and the clutch is disengaged. Therefore, the auxiliary power system does not become a wasteful load of the main power system, and there is no contradiction in the rotating system.
However, this mode cannot be used when pumping the rotating machine 1. This is because the body 31 idles and the rotational force of the tire cannot be transmitted to the pump. For pump operation

図６FIG.

６−Ｃ直結動作のモードを使用する。
ドライブピン２７はボディ３１に固定された受動ピン３３に直接作用するからポンプは、Ｎ２の回転数で回転し、動作上の矛盾はない。このように6-C direct connection mode is used.
Since the drive pin 27 directly acts on the passive pin 33 fixed to the body 31, the pump rotates at the rotation speed of N2, and there is no operational contradiction. in this way

図６FIG.

の多機能クラッチは、３通りのモードを有するもので本発明の実施は不可欠な装置である。The multi-function clutch has three modes, and the implementation of the present invention is an indispensable device.

図７FIG.

は本発明の効果に最大に発揮せしめるためのシステムの構成図である。自転車のハンドルにはスロットルレバー（或いはグリップ）の新設が必要になるが、その他新しい装具或いは変更は不要である。These are the block diagrams of the system for maximizing the effect of the present invention. Bicycle handles require a new throttle lever (or grip), but no other new equipment or changes.

図７FIG.

で多機能クラッチ２２はThe multi-function clutch 22 is

図６FIG.

６−Ａフリー動作の位置にあり、6-A Free operation position,

図２FIG.

の動作切換弁４１は２−Ｂエンジン動作時の位置にThe operation switching valve 41 is in the position when the 2-B engine is operating.

図３FIG.

のスロットルバルブ５４は３−Ｃ停止時の位置にある。即ち、これは回転機１を使わないペダル走行のモードであり、通常の自転車と同様な感覚で運転できる。
ここでスロットルワイヤー６０がハンドル上のスロットルレバーで引かれると、スロットルバルブ５４は空気タンク７０の圧縮空気の流量をコントロールしつつ回転機１に送る。
前述のごとく、すでにエンジン動作にセットされているから、回転機１は回転を始めるが、多機能クラッチ２２がフリーの位置にあるので、この回転力は空転してしまう。
この場合は、多機能クラッチ２２を６−Ｂオーバーランニング動作に切り替える操作が必要となる。
運転中繁雑な操作を行うことは困難であり、危険も伴う。従って、これ等操作の最適組合せモードを自動的に選択できるよう装置全体のシステム化が必要となる。以上の場合と同様に、ブレーキワイヤが引かれた時を考えると、本発明の主旨で、空気ポンプを回さなければならないので、動作切換弁４１は２−Ａポンプ動作に、多機能クラッチ２２は６−Ｃ直結動作にしなければならない。本発明では各装置の動作位置の変更設定のタイミングを連係して自動操作するため、The throttle valve 54 is in the position at the time of 3-C stop. That is, this is a pedal running mode that does not use the rotating machine 1, and can be driven with the same feeling as a normal bicycle.
When the throttle wire 60 is pulled by the throttle lever on the handle, the throttle valve 54 sends the compressed air in the air tank 70 to the rotating machine 1 while controlling the flow rate of the compressed air.
As described above, since the engine operation has already been set, the rotating machine 1 starts to rotate, but since the multi-function clutch 22 is in a free position, this rotational force is idled.
In this case, an operation for switching the multifunction clutch 22 to the 6-B overrunning operation is required.
It is difficult and dangerous to perform complicated operations while driving. Accordingly, it is necessary to systemize the entire apparatus so that the optimum combination mode of these operations can be automatically selected. Similarly to the above case, considering the time when the brake wire is pulled, since the air pump has to be rotated within the gist of the present invention, the operation switching valve 41 operates in the 2-A pump operation and the multi-function clutch 22. Must be in 6-C direct operation. In the present invention, in order to automatically operate in conjunction with the timing of change setting of the operating position of each device,

図６FIG.

のタイミング調整クランク７６を設け、一括して制御できるようにした。The timing adjustment crank 76 is provided so that it can be controlled collectively.

図７FIG.

において、スロットル用タイミング調整クランク７６のホルダー８１にスロットルワイヤー６０を固定する。しかし、コントロールワイヤー３６はThe throttle wire 60 is fixed to the holder 81 of the throttle timing adjustment crank 76. However, the control wire 36 is

図５FIG.

のワイヤー孔７９を長く通り抜けているのみで固定されておらず、自由に滑動できる。この状態でスロットルワイヤーが引かれると、スタンドオフ７８が支点となって、力の方向が逆転し、コントロールワイヤー３６上に固定されたストッパー８６がホルダー８２に押され、コントロールワイヤー３６がIt is not fixed just by passing through the wire hole 79 for a long time, and can slide freely. When the throttle wire is pulled in this state, the standoff 78 serves as a fulcrum, the direction of the force is reversed, the stopper 86 fixed on the control wire 36 is pushed by the holder 82, and the control wire 36 is

図６FIG.

６−Ｂオーバーランニング動作の位置まで押し込む。
このようにすると回転機１のエンジン動作時の回転力を利用できる。次にブレーキワイヤー８８が引かれた場合を想定すれば、6-B Push to the overrunning position.
If it does in this way, the rotational force at the time of engine operation of the rotary machine 1 can be utilized. Next, assuming that the brake wire 88 is pulled,

図５FIG.

のホルダー８１のワイヤー孔７７に固定されたブレーキワイヤー７８が図示方向に引かれると、スタンドオフ７８が支点となって、コントロールワイヤー５０が押され、動作切換弁４１をWhen the brake wire 78 fixed to the wire hole 77 of the holder 81 is pulled in the illustrated direction, the standoff 78 serves as a fulcrum, the control wire 50 is pushed, and the operation switching valve 41 is moved.

図２FIG.

２−Ａポンプ動作時の位置まで押し込む。
一方、コントロールワイヤー３６は2-A Push to the position when the pump is operating.
On the other hand, the control wire 36 is

図５FIG.

のホルダー８３のワイヤー孔８０を貫通し、固定されておらず自由に滑動できるようにしてある。この時、コントロールワイヤー３６に固定されたストッパー８７はホルダー８３に押され、コントロールワイヤー３６は多機能クラッチ２２をThe holder 83 passes through the wire hole 80 and is not fixed so that it can slide freely. At this time, the stopper 87 fixed to the control wire 36 is pushed by the holder 83, and the control wire 36 engages the multi-function clutch 22.

図６FIG.

６−Ｃ直結動作の位置にまで大きく移動させる。
ここでストッパー８６、８７の動作を考えてみよう。6-C Move to the position of direct connection operation.
Here, let us consider the operation of the stoppers 86 and 87.

図６FIG.

の多機能クラッチ２２の構造では、フォーク３５の移動距離は６−Ｃ直結動作時のモードで最大になるのが判る。従って、回転機１をポンプ動作させる時のストッパー８７の移動ストロークは、エンジン動作に要するストッパー８６のストロークより当然大きい。
ストッパー８７が最大ストロークで移動すると、同じコントロールワイヤー３６上に固定されているストッパー８６も等量のストロークで大きく変位し、同時にコントロールワイヤー３６もワイヤー孔８０を滑動し抜け出る方向に移動する。
この状態ではスロットルワイヤ６０が移動しエンジン動作に切り替えようとしてもストローク不足でホルダー８２は最大変位したストッパー８６に接触できないので、切換え不可能である。即ち、このシステムは回転機１のポンプ動作、換言すれば運動エネルギー回収動作、叉はエンジンブレーキモードがすべて他のモードに優先する方式であり、本発明の主旨に則したものである。
危険回避、停車等で更に強力なブレーキが必要となれば、ブレーキレバーを強く握り、ブレーキシューをリムに作動させる通常のブレーキ操作を行えば良い。実際は、この時に誤動作しないよう、一種のエスケープ桟構を設けてあるが、繁雑になるので図面では省略した。
以上、本システムの各部連係動作を要約すれば次の通りである。
（イ）スロットルワイヤー６０およびブレーキワイヤー８８の何れも作用動作していなければフリー走行モードであり、通常の自転車と変わらないペダル走行ができる。
（ロ）エンジンモード即ち動力アシスト走行への切換えはスロットルワイヤー６０に連動して、ペダル走行中は常時可能であるが、ブレーキワイヤー８８が作動している期間は切換え出来ない。
（ハ）ポンプ動作モード即ちエネルギー回収走行への切換えは、ブレーキワイヤー８８に連動し、常時他の動作に関係なく実行できる。
（ニ）ブレーキ操作が他の全ての操作に優先する。
（ホ）ブレーシューとリムの摩擦による一般の強力ブレーキ操作はポンプ動作モードに優先して実行できる。
以上のごとく本発明の有用性を発揮できるシステムが開発された。回転機１と自転車タイヤ９７間の回転力の授受は多機能クラッチ２２の伝導具取付台３０にピニオン９３或いは駆動プロスケット１１１を取付けて伝導されるが、これは採用する方式によって異なるので、後述のIn the structure of the multifunction clutch 22, it can be seen that the moving distance of the fork 35 is maximized in the 6-C direct connection mode. Therefore, the movement stroke of the stopper 87 when the rotating machine 1 is pumped is naturally larger than the stroke of the stopper 86 required for engine operation.
When the stopper 87 moves with the maximum stroke, the stopper 86 fixed on the same control wire 36 is also greatly displaced with the same amount of stroke, and at the same time, the control wire 36 also slides out of the wire hole 80 and moves out.
In this state, even if the throttle wire 60 moves and attempts to switch to engine operation, the holder 82 cannot contact the stopper 86 that has been displaced to the maximum due to insufficient stroke, so switching is impossible. In other words, this system is a system in which the pump operation of the rotating machine 1, in other words, the kinetic energy recovery operation, or the engine brake mode is prioritized over other modes, and is in accordance with the gist of the present invention.
If a more powerful brake is required for danger avoidance, stopping, etc., a normal brake operation for operating the brake shoe to the rim by holding the brake lever firmly may be performed. Actually, a kind of escape frame is provided to prevent malfunction at this time, but it is not shown in the drawing because it becomes complicated.
The following is a summary of the operation of each part of this system.
(A) If neither the throttle wire 60 nor the brake wire 88 is operating, it is in the free running mode, and pedal running that is the same as a normal bicycle can be performed.
(B) Switching to the engine mode, that is, power assist traveling is always possible during pedal travel in conjunction with the throttle wire 60, but cannot be switched during the period in which the brake wire 88 is operating.
(C) Switching to the pump operation mode, that is, the energy recovery traveling, can be performed regardless of other operations at all times in conjunction with the brake wire 88.
(D) Brake operation has priority over all other operations.
(E) A general strong brake operation by friction between the brake shoe and the rim can be executed in preference to the pump operation mode.
As described above, a system that can demonstrate the usefulness of the present invention has been developed. Transmission and reception of rotational force between the rotating machine 1 and the bicycle tire 97 is conducted by attaching a pinion 93 or a driving prosket 111 to the conductor mounting base 30 of the multi-function clutch 22, but this differs depending on the method employed, and will be described later. of

及びas well as

で具体的に詳述する。Will be described in detail.

作用Action

従来の電動アシスト自転車の課題について前述の問題点を敷延すれば、重量増大、ペダル走踏力の増加、電動機過負荷への注意、保守点検の繁雑化等であり、これ等の作用で自転車本来の軽快性が失われているといえる。
特に、エネルギー源の２次電池充電作業は、従来の自転車では全く要求されなかった事項であり、ユーザーの負担は大きい。これに反し、本発明の方式はその作用として軽量、ペダル足踏力は汎用自転車と同様、原動機の耐過負荷特性大、保守点検は基本的に不要、軽快性、軽便性は汎用自転車と同じで、いわゆる乗りっぱなしの使用が可、乗車前の充電不要等の大きな利点を生じている。
このように根本的に作用の相違がみられるのは、使用するエネルギーの形が異なるからである。エネルギーを利用する原動機の回転原理の相違で、発生する回転力の特性に大きな差異を生じる。例えば、電動機では低速回転が原動力に不適である。過負荷で回転が拘束されてしまうと、回転で生じる反抗起電力が零になってしまう結果、過大電流によって焼損する事があるからであり、低速回転時の回転力も大きく採れない。従って、通常採用されている電動機系の出力回転力を増大させる方法は歯車減速機を使って電動機自体を高速運転することである。しかし、減速機の減速比は一般に固定されているので、この系の速度制御には技術的困難性が潜在しているのである。
これに反し、圧縮空気、即ち高圧ガスをエネルギー源に用いた本発明の方式の原動機では、過負荷で停止させても原理的に全く損傷を受けない。これは蒸気機関車の機関をみれば諒承されることである。低速から高速までスムースに回転力が連結し、減速機の必要はなく、速度制御は極めて容易で又、その回転特性は負荷の重さに反比例して回転数が定まる追従性を有しているので使い易く、機構的に単純で丈夫である。即ち本発明の機関は、電動機のようにデリケートではなくラフな使用も耐える特性を有している。
特記すべきは、原動機供給エネルギーを走行中に得られることであり、更に何回にもわたってエネルギーを蓄積できることである。電動機のように前もって充電しておく必要が無いことが、本方式の自転車の軽便性に与えた作用は計り知れない。以上の有効な作用は本方式が原動機のエネルギー源として圧縮空気、即ち高圧ガスを使用したために生じたものである。If the above-mentioned problems are spread over the problems of the conventional electric assist bicycle, the weight increase, pedal running force increase, attention to the motor overload, maintenance inspection, etc. become complicated. It can be said that the nimbleness is lost.
In particular, the charging operation of the secondary battery as an energy source is a matter that is not required at all in the conventional bicycle, and the burden on the user is large. On the other hand, the method of the present invention is light in weight, the pedal foot force is the same as that of a general-purpose bicycle, the engine has a large overload resistance, maintenance is basically unnecessary, lightness and convenience are the same as those of a general-purpose bicycle. Thus, it is possible to use the so-called ride, and there are great advantages such as no need to charge before riding.
This fundamental difference in action is due to the different forms of energy used. Due to the difference in the rotation principle of the prime mover that uses energy, the characteristics of the generated rotational force are greatly different. For example, in an electric motor, low speed rotation is not suitable for the driving force. If the rotation is constrained by overload, the repulsive electromotive force generated by the rotation becomes zero. As a result, burnout may occur due to an excessive current, and the rotational force at the time of low-speed rotation cannot be greatly increased. Therefore, the method of increasing the output rotational force of the motor system that is usually employed is to drive the motor itself at high speed using a gear reducer. However, since the reduction gear ratio of the speed reducer is generally fixed, there is a technical difficulty in speed control of this system.
On the other hand, in the prime mover of the present invention using compressed air, that is, high-pressure gas, as an energy source, even if it is stopped due to overload, it is not damaged in principle. This is accepted by looking at the engine of a steam locomotive. Rotational force is smoothly connected from low speed to high speed, no speed reducer is required, speed control is very easy, and the rotational characteristics have a follow-up property that the rotational speed is determined in inverse proportion to the load weight. So it is easy to use, mechanically simple and durable. In other words, the engine of the present invention has a characteristic that can withstand rough use rather than delicate like an electric motor.
It should be noted that the energy supplied by the prime mover can be obtained while traveling, and that the energy can be accumulated many times. The fact that there is no need to charge in advance like an electric motor has an immeasurable effect on the convenience of a bicycle of this system. The above effective action is caused by the fact that this method uses compressed air, that is, high-pressure gas, as the energy source of the prime mover.

自転車のスポークタイヤ９７のリム９８には、等間隔にニップル孔を加工してあり、２２でニップル１００とスポーク１０１が結合されている。
この構造は、ニップル１００部分で大きなピン歯車が形成されているとみる事ができる。Nipple holes are machined at equal intervals in the rim 98 of the bicycle spoke tire 97, and the nipple 100 and the spoke 101 are joined at 22.
This structure can be regarded as a large pin gear formed in the nipple 100 portion.

では、この大きなピン歯車を回転機の回転力で直接駆動する方式を採用する事とし、まずこれに適合する小歯車、ピニオン９３の製作を検討した。Then, we decided to adopt a system in which this large pin gear is directly driven by the rotational force of the rotating machine.

図８FIG.

はピニオン９３の外形を示す説明図である。ピニオン９３は傘形に加工されたクラウン９５の周囲に中心軸に対し等角度にピン歯先９４を植込んで傘形ピン歯車を構成したものである。傘形にした理由はリム９８内径の曲率と適合させるためであり、自転車に実装する場合、好適であるからである。These are explanatory drawings showing the outer shape of the pinion 93. The pinion 93 is configured by embedding a pin tooth tip 94 around the crown 95 processed into an umbrella shape at an equal angle with respect to the central axis to constitute an umbrella pin gear. The reason for the umbrella shape is to match the curvature of the inner diameter of the rim 98, which is preferable when mounted on a bicycle.

図９FIG.

はIs

図８FIG.

ピニオン９３とニップル１００との噛合せを示す説明図である。傘形のクラウン９５はリム９８の曲率と適合し、回転は円滑に行われる。ピン歯先９４の長さ、及び個数を適等に調整すれば、回転上の障害となる空気バルブ９９との接触を避けることができる。It is explanatory drawing which shows meshing with the pinion 93 and the nipple 100. FIG. The umbrella-shaped crown 95 matches the curvature of the rim 98, and the rotation is performed smoothly. If the length and the number of the pin tooth tips 94 are appropriately adjusted, contact with the air valve 99 which becomes an obstacle in rotation can be avoided.

図１０FIG.

はIs

の構成を示す説明図で、自転車への装着の一例を現わしたものである。但し、空気タンク等の図は省略した。ここでは進行方向左側後輪に本発明の構成を適用した。前述のごとく、回転機１の回転方向は自由にとれるので、後輪右側への搭載も可能であり、必要ならば前輪にも取付できる。但し、右側取付の場合には、多機能クラッチ２２のカム２８方向が反対になる。It is explanatory drawing which shows this structure, and shows an example of the mounting | wearing to a bicycle. However, the illustration of the air tank etc. is omitted. Here, the configuration of the present invention is applied to the left rear wheel in the traveling direction. As described above, since the rotating direction of the rotating machine 1 can be freely set, it can be mounted on the right side of the rear wheel, and can be mounted on the front wheel if necessary. However, in the case of right-side mounting, the direction of the cam 28 of the multifunction clutch 22 is reversed.

による構成方法Configuration method

図７FIG.

の系統図８５を適用する事により、回転機１、多機能クラッチ２２を直結し、ピニオン９３を伝導具取付台３０に固定したユニットを取付金具１０３でフレーム１０４に諦着したものである。このようにすると、補助動力の回転力がペダル駆動系回転力伝達経路とは無関係に外挿されたことになる。即ち、この方法によって現在稼働中の汎用自転車でも動力アシスト自転車に、誰にでも容易に変換できる事を意味するものである。従来、一般ユーザーが、自分の自転車に補助動力を独力で設置できる手段や原動機その他必要部品の入手可能な方法等は皆無であったのである。ここに極めて大きな経済効果が存在する。自転車のスポークタイヤの構造、寸法は世界共通であるから本発明の方式はあらゆる自転車に適用できると考えて良い。本発明の主要部品はキットとして一括購入可能で、ユーザーは容易に組み立て、取付けできるから、インターネットでも販売可能である。この様にユーザーがホビーとして自分の自転車をグレードアップする術を得られた事により、将来の自転車ライフに大きな変革をもたらすものと期待される。一方、ここで使用した回転機１は一般に電動機が定速度特性を示すのに対し、負荷の大小に応じてその回転数を変化させる追従型特性を有しているから、動力アシストの用途に最適の原動機といえる。これは、エネルギー源が高圧ガスであるための効果である。By applying the system diagram 85, the rotating machine 1 and the multi-function clutch 22 are directly connected, and the unit in which the pinion 93 is fixed to the conductor mounting base 30 is attached to the frame 104 by the mounting bracket 103. In this way, the rotational force of the auxiliary power is extrapolated regardless of the pedal drive system rotational force transmission path. That is, this method means that anyone can easily convert a currently-used general-purpose bicycle into a power-assisted bicycle. Conventionally, there has been no means for general users to install auxiliary power on their bicycles by themselves, or to obtain a motor or other necessary parts. There is a huge economic effect here. Since the structure and dimensions of bicycle spoke tires are common throughout the world, the method of the present invention can be considered to be applicable to any bicycle. The main parts of the present invention can be purchased in a batch as a kit and can be easily assembled and installed by the user. In this way, it is expected that users will be able to upgrade their bicycles as hobbies, which will greatly change their future bicycle life. On the other hand, the rotating machine 1 used here has a follow-up type characteristic that changes the number of rotations according to the magnitude of the load, while the electric motor generally shows a constant speed characteristic, so it is ideal for power assist applications. The prime mover. This is an effect because the energy source is a high-pressure gas.

図１１FIG.

は、汎用自転車のペダル走行機構に適用した場合の動作説明図である。従来との構成上の相違は、後輪スプロケットを後輪車軸に直結したこと、およびペダルクランクとペダルプロスケットの間に一方向回転型クラッチを介在させたことである。これはペダル駆動力伝達系の中に補助駆動力を内挿したことに等しい。These are operation | movement explanatory drawings at the time of applying to the pedal travel mechanism of a general purpose bicycle. The difference from the conventional configuration is that the rear wheel sprocket is directly connected to the rear wheel axle and that a one-way rotation type clutch is interposed between the pedal crank and the pedal pro sket. This is equivalent to inserting the auxiliary driving force into the pedal driving force transmission system.

図１１FIG.

でラチェットクラッチ１０８は、クランク１１２に固定されたケース１１９の回転軸に、これと軸の遊動するラチェットホイール１１３を配した構成で成り、駆動力伝達機構は、これに連結させたスプロケットシャフト１１８に固定されたペダルスプロケット１０７でチェーン１０９を介して後輪スプロケット１１０に伝える方式である。
ケース１１９に固定された支点軸１１６に嵌合した爪１１４、押バネ１１５の作用で、ラチェットホイール１１３はケース１１９の回転方向に対し図示回転方向のみの一方向回転となり、逆転できない。
この構造で、ラチェットホイール１１３の回転数をＮ５、ペダル１０６に結合したケース１１９の回転数をＮ４とすると、Ｎ５＞Ｎ４の範囲では回転機１の回転力でチェーン１０９が駆動され、ペダルｌ０６による足踏力はチェーン１０９に伝達できない。これは、爪１１４がラチェットホイール１１３に作用しないからである。Ｎ５＜Ｎ４の範囲では、ラチェットホイール１１３は爪１１４で作動されるから、ペダルの足踏力のみで走行することになる。しかし、以上の結果は原動機の特性を考慮に入れないための現象論であり、実際には、本発明の回転機１のエンジン動作時特性は負荷の重さが減少すると、それに反比例して回転数が増加する特性を有しているので、前記動力伝達系でペダル足踏力を増加すれば、その分だけ回転機の負荷が軽くなることになり、回転機１の回転数、即ちこれに関連したラチェットホイール１１３の回転数Ｎ５が急速に増加する結果、Ｎ５がＮ４に追従し実働状はＮ５≒Ｎ４の状態に、動力伝達系が速やかに応答する特性を現わすのである。もちろん、Ｎ５＝Ｎ４の場合が理想条件でこの時、ペダル足踏力も補助動力も無駄なく伝達でき、動力アシスト自転車としての能力も最高に発揮できる。The ratchet clutch 108 includes a case 119 fixed to the crank 112 and a rotating shaft of the case 119 and a ratchet wheel 113 that freely moves. The driving force transmission mechanism is connected to the sprocket shaft 118 connected thereto. This is a system in which the pedal sprocket 107 fixed is transmitted to the rear wheel sprocket 110 via the chain 109.
By the action of the claw 114 and the pressing spring 115 fitted to the fulcrum shaft 116 fixed to the case 119, the ratchet wheel 113 is rotated in one direction only with respect to the rotation direction of the case 119 and cannot be reversed.
With this structure, assuming that the rotation speed of the ratchet wheel 113 is N5 and the rotation speed of the case 119 coupled to the pedal 106 is N4, the chain 109 is driven by the rotational force of the rotating machine 1 within the range of N5> N4. The foot force cannot be transmitted to the chain 109. This is because the claw 114 does not act on the ratchet wheel 113. In the range of N5 <N4, the ratchet wheel 113 is actuated by the pawl 114, so that the vehicle travels only with the pedaling force of the pedal. However, the above result is a phenomenology for not taking into account the characteristics of the prime mover. Actually, the engine operating characteristics of the rotating machine 1 of the present invention rotate in inverse proportion to the decrease in load weight. Since the number of pedals in the power transmission system is increased in the power transmission system, the load on the rotating machine becomes lighter by that amount. As a result of the rapid increase in the rotational speed N5 of the ratchet wheel 113, N5 follows N4, and the actual transmission state exhibits a characteristic that the power transmission system responds quickly to a state of N5≈N4. Of course, the case where N5 = N4 is the ideal condition, and at this time, the pedal stepping force and the auxiliary power can be transmitted without waste, and the ability as a power assist bicycle can be exhibited to the maximum.

のごとく補助動力を外挿した場合もこの事情は全く同一である。原動機に電動機を使用した時は、小型電動桟が一般に定速特性のものが多い理由で、上述の応答性は得られず、補助動力としての動作適応性に不満が残る。本発明の補助動力システムが動力アシスト自転車に適応している理由は、エネルギー源として高圧ガスを使用している効果である。慣性走行等のエンジンブレーキモードでは、直接車軸に固定され、タイヤ回転力が直接駆動スプロケット１１１に回転力をおよぼす結果、回転機１のポンプ動作時の圧縮空気回収動作に不具合を生じない。The situation is exactly the same when extra power is extrapolated. When an electric motor is used as a prime mover, the above-mentioned responsiveness cannot be obtained because small electric bars generally have constant speed characteristics, and there remains dissatisfaction with operation adaptability as auxiliary power. The reason why the auxiliary power system of the present invention is suitable for a power-assisted bicycle is the effect of using high-pressure gas as an energy source. In the engine brake mode such as inertia traveling, the rotation is directly fixed to the axle, and the rotational force of the tire directly exerts the rotational force on the drive sprocket 111. As a result, there is no problem in the compressed air recovery operation during the pump operation of the rotating machine 1.

効果effect

制動エネルギーを回収して走行エネルギーに活用しようとする本発明の構想は、ポンプ、エンジン２動作回転機の開発を基本として達成された。一般にエンジン、ポンプの類は構造複雑かつ高精度であり、価格的にも限界があった。これに反し、本発明の回転機は出来得る限り単純な構造を採用し、加工精度も精密さを必要とされないよう配慮した。例えば、ケースは薄肉パイプを切断加工したのみであり、接触運動部の気密保持については、寸法精度を向上して行うのではなく、押バネの圧着力を利用して行う等である。
従って、この回転機の価格効果は極めて高いものである。エンジン動作で電動機との性能上の比較は、電動力が過負荷運転に不向きで、過負荷回転力を受けて停止すると過大電流のため焼損の恐れがあることは常識的に知られている。このようなケースは自転車の補助動力用使用する限り不可避であり、走行中頻繁に生じる事態である。また、減速機でも同様で、過負荷時に歯車が欠損し易い。これに反し、本発明の回転機では過負荷で停止したままでも原理上、何の損傷も受けず、減速機の必要もない。従って苛酷な運用に最適な原動機といえるのである。
回転特性の比較は、小型電動機が一般に定速度特性を示すのに対し、本回転機は負荷の大小に応じて回転速度が変化する。負荷が大ならば低速度に、負荷が小ならば高速に、およそ負荷の大きさに反比例して増減する特性を示す。これは、自転車に実装した場合、誠に使い易い特性で、道路の状況に応じて自動的に追従して動作してくれる。以上のような原動機の性能上及び回転特性上の技術的効果は極めて大きく、本発明の成否を左右するものといってよい。次に、この回転機のタイヤ車軸への動力伝達方法、ポンプとエンジンの２動作切換えに必要な動作切換え弁及び多機能クラッチの開発が成され、次いで全体の動作を統合するシステムが確立された。自転車に本システムを実装する方法は主として、動力の外挿法と内挿法の２種類に大別されるが、The concept of the present invention to collect braking energy and use it for running energy was achieved based on the development of a pump and engine two-operation rotating machine. In general, engines and pumps have a complicated structure and high accuracy, and have a limited price. On the other hand, the rotating machine of the present invention adopts a simple structure as much as possible, and consideration is given so that the processing accuracy does not require precision. For example, the case is obtained by cutting only a thin-walled pipe, and the hermetic holding of the contact motion portion is not performed by improving the dimensional accuracy but is performed by using the pressing force of the pressing spring.
Therefore, the price effect of this rotating machine is extremely high. It is common knowledge that the engine operation is not suitable for overload operation because the electric power is unsuitable for overload operation, and if it is stopped by receiving overload torque, there is a risk of burning due to excessive current. Such a case is inevitable as long as it is used for auxiliary power of a bicycle, and is a situation that frequently occurs during traveling. The same applies to a reduction gear, and gears are easily lost during overload. On the other hand, the rotating machine of the present invention is not damaged in principle even if it is stopped due to overload, and there is no need for a speed reducer. Therefore, it can be said that the prime mover is optimal for harsh operation.
In comparison of rotational characteristics, small electric motors generally exhibit constant speed characteristics, whereas the rotational speed of the present rotary machine changes depending on the magnitude of the load. When the load is large, the speed is increased at a low speed, and when the load is small, the speed is increased or decreased in inverse proportion to the size of the load. This is a really easy-to-use characteristic when mounted on a bicycle, and automatically follows the road conditions. The technical effects on the performance and rotational characteristics of the prime mover as described above are extremely large, and it can be said that the success or failure of the present invention is influenced. Next, the power transmission method to the tire axle of the rotating machine, the operation switching valve and the multi-function clutch necessary for switching between the two operations of the pump and the engine were developed, and then the system that integrated the entire operation was established. . There are two main methods for implementing this system on bicycles: power extrapolation and interpolation.

の外挿法が従来見られない方式であり、経済効果が大きい。
ユーザー自身が愛車の汎用自転車を動力アシスト車に自身で改造できるという、従来全く手段の無かった方法が確立された。ユーザーは以上のシステムと一括してキットとして入手できる。これは全地球的に可能な事である。自転車のスポークタイヤの構造、寸法が世界共通規格であるからであり、本発明の方式がこれ等に共通して適合する効果である。総合的にみて、本発明の動力アシスト自転車はThis extrapolation method has not been seen in the past, and has a great economic effect.
A method has been established that allows users themselves to remodel their general-purpose bicycle into a power assist vehicle. Users can obtain a kit with the above system. This is possible globally. This is because the structure and dimensions of bicycle spoke tires are the global standard, and this is the effect that the method of the present invention is commonly applied to. Overall, the power-assisted bicycle of the present invention

で設定した課題に全て解決したといえる。
ながら動力が貯えられるという感覚は従来の走りでは絶対に得られない快感であり、制動エネルギーを圧縮空気の型で回収した事の効果である。It can be said that all the problems set in step 1 have been solved.
However, the sensation that power is stored is a pleasure that can never be obtained by conventional driving, and is the effect of recovering braking energy in the form of compressed air.

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請求項２Claim 2

に係り、本発明で開発されたポンプ、エンジン兼用回転機の断面構造を示す動作説明図Operational diagram showing the cross-sectional structure of the pump and engine combined rotary machine developed in the present invention

図２FIG.

：２動作回転機の動作切換弁の断面構造を示す動作説明図: Operation explanatory diagram showing the sectional structure of the operation switching valve of the two-operation rotating machine

図３FIG.

：２動作回転機の出力調整用スロットルバルブの断面構造を示す動作説明図: Operation explanatory diagram showing the sectional structure of the throttle valve for adjusting the output of the two-operation rotating machine

図４FIG.

：２動作回転機のポンプ出力側逆止安全弁の断面構造を示す動作説明図: Operation explanatory diagram showing the cross-sectional structure of the pump output side check safety valve of the two-operation rotating machine

図５FIG.

：システムの動作タイミング調整クランクの外形図: Outline drawing of the system operation timing adjustment crank

図６FIG.

：:

請求項３Claim 3

に係り、本発明で開発された多機能クラッチの断面構造を示す動作説明図The operation explanatory view showing the sectional structure of the multifunctional clutch developed in the present invention

図７FIG.

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請求項４Claim 4

に係り、本発明の実施に適用するシステムの系統図System diagram of the system applied to the implementation of the present invention

図８FIG.

：:

に関する傘形ピン歯車の外形図Outline Drawing of Umbrella Pin Gear

図９FIG.

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に関する傘形ピン歯車とスポークタイヤのニップルとの噛み合いを示す外形図Outline drawing showing meshing of umbrella-shaped pin gear and spoke tire nipple

図１０FIG.

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請求項５Claim 5

に係り、In connection with

に関し、汎用自転車に外装した時の外形図, Outline drawing when mounted on a general-purpose bicycle

図１１FIG.

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請求項６Claim 6

に係り、In connection with

に関し自転車の動力伝達経路内に内装した場合の動作説明図Operational diagram when installed in the bicycle power transmission path

符合の説明Explanation of sign

１：回転機 ２：ケース ３：ローター ４：シャフト ５：ピストン ６：ピストン ７：押バネ ８：押バネ ９：ガイドプレート １０：空気孔 １１：空気孔 １２：空気孔 １３：空気孔 １４：予圧室 １５：予圧室 １６：シール板 １７：シール板 １８：ピラー １９：押バネ ２０：側面板 ２１：側面板 ２２：多機能クラッチ ２３：シャフト ２４：アクティブリング ２５：ポール ２６：ドライブリング ２７：ドライブピン ２８：カム ２９：押バネ ３０：伝導具取付台 ３１：ボディ ３２：スタンドオフ ３３：受動ピン ３４：固定板 ３５：フォーク ３６：コントロールワイヤー ３７：ワイヤースリーブ ３８：円周溝 ３９：止めネジ ４０：取付孔 ４１：動作切換弁 ４２：高圧空気導入孔 ４３：空気孔 ４４：空気孔 ４５：空気孔 ４６：高圧空気排出孔 ４７：シリンダー ４８：スライダー ４９：止めネジ ５０：コントロールワイヤー ５１：空気通路 ５２：空気通路 ５３：空気通路 ５４：スロットルバルブ ５５：高圧空気孔 ５６：高圧空気孔 ５７：シリンダー ５８：スライダー ５９：止めネジ ６０：スロットルワイヤー ６１：空気通路 ６２：逆止安全弁 ６３：空気導入孔 ６４：空気放出孔 ６５：空気放出孔 ６６：ボール ６７：押バネ ６８：弁座 ６９：空気通路 ７０：ボール ７１：弁座 ７２：押バネ ７３：圧力調整ネジ ７４：ケース ７５：ケース ７６：タイミング調整クランク ７７：ワイヤー孔 ７８：スタンドオフ ７９：ワイヤー孔 ８０：ワイヤー孔 ８１：ホルダー ８２：ホルダー ８３：ホルダー ８４：アーム ８５：系統図 ８６：ストッパー ８７：ストッパー ８８：ブレーキワイヤー ８９：タイヤ駆動用伝導具 ９０：空気タンク ９１：充気済空気タンク ９２：高圧ガス発生機 ９３：ピニオン ９４：ピン歯先 ９５：クラウン ９６：タイヤの駆動 ９７：タイヤ ９８：リム ９９：空気バルブ １００：ニップル １０１：スポーク １０２：自転車への装着 １０３：取付金具 １０４：フレーム １０５：自転車の駆動 １０６：ペダル １０７：ペダルプロスケット １０８：ラチェットクラッチ １０９：チェーン １１０：後輪プロスケット １１１：駆動プロスケット １１２：クランク １１３：ラチェットホイール １１４：爪 １１５：押バネ １１６：支点軸 １１７：クランクシャフト １１８：プロスケットシャフト １１９：ケース １２０：取付ネジ １２１：取付ネジ1: Rotating machine 2: Case 3: Rotor 4: Shaft 5: Piston 6: Piston 7: Push spring 8: Push spring 9: Guide plate 10: Air hole 11: Air hole 12: Air hole 13: Air hole 14: Preload Chamber 15: Preload chamber 16: Seal plate 17: Seal plate 18: Pillar 19: Pusher spring 20: Side plate 21: Side plate 22: Multi-function clutch 23: Shaft 24: Active ring 25: Pole 26: Drive ring 27: Drive Pin 28: Cam 29: Pushing spring 30: Conductor mounting base 31: Body 32: Stand-off 33: Passive pin 34: Fixed plate 35: Fork 36: Control wire 37: Wire sleeve 38: Circumferential groove 39: Set screw 40 : Mounting hole 41: Operation switching valve 42: High-pressure air introduction hole 43: Air hole 44 Air hole 45: Air hole 46: High pressure air discharge hole 47: Cylinder 48: Slider 49: Set screw 50: Control wire 51: Air passage 52: Air passage 53: Air passage 54: Throttle valve 55: High pressure air hole 56: High pressure Air hole 57: Cylinder 58: Slider 59: Set screw 60: Throttle wire 61: Air passage 62: Checking safety valve 63: Air introduction hole 64: Air discharge hole 65: Air discharge hole 66: Ball 67: Push spring 68: Valve Seat 69: Air passage 70: Ball 71: Valve seat 72: Push spring 73: Pressure adjustment screw 74: Case 75: Case 76: Timing adjustment crank 77: Wire hole 78: Standoff 79: Wire hole 80: Wire hole 81: Holder 82: Holder 83: Holder 84: Arm 85: System diagram 86: Stopper 87: Stopper 88: Brake wire 89: Conductor for tire drive 90: Air tank 91: Fully air tank 92: High pressure gas generator 93: Pinion 94: Pin tooth tip 95 : Crown 96: Driving tire 97: Tire 98: Rim 99: Air valve 100: Nipple 101: Spoke 102: Attaching to bicycle 103: Mounting bracket 104: Frame 105: Driving bicycle 106: Pedal 107: Pedal pro sket 108 : Ratchet clutch 109: Chain 110: Rear wheel prosket 111: Drive prosket 112: Crank 113: Ratchet wheel 114: Claw 115: Push spring 116: Support shaft 117: Crankshaft 118: Pro sket 119: Case 120: Mounting screw 121: Mounting screw

Claims (9)

タイヤに伝導された原動機をガスポンプとして動作させ、走行中の自転車と運転者双方が有する運動エネルギーを制動操作時に圧縮空気の形で回収保存しておき、必要の都度、上記原動機をガスエンジン動作に切り換え、蓄積された圧縮空気を走行エネルギー源に再活用する方式の動力アシスト自転車。The prime mover conducted to the tire is operated as a gas pump, and the kinetic energy possessed by both the running bicycle and the driver is recovered and stored in the form of compressed air during braking operation. A power-assisted bicycle that switches and reuses accumulated compressed air as a travel energy source. 固定された円筒状ケースの中に、これと回転軸を同一とし、この内径寸法より充分小さな直径を有し、かつ軸方向長はケースと同一で、板状ピストンと押バネを内装した溝を半径方向に設けて、中心軸にシャフトを固定した円柱状ローターを設置し、ケース端面に２枚の側面板を固定して、前記シャフトが当該側面坂を貫通する構造とする一方、一辺の長さがローターの軸方向長と同一の長方形薄板即ち、回転矯正板を軸の半径方向に対し、特定の曲率で半円形に曲げ、これをローター外面とケース内面に形成された半月状空隙に挿入する。このときこの回転矯正板は、軸に平行な２等分線がローター表面に線接触し、かつ２辺の端部がケース内面の最大径附近の表面に軸と平行に線接触するように配置され、以上の３線接触の効果により回転矯正板は強固に固定することなく安定にその位置を保持するように配置し、前記板状ピストンの擦動作用が回転矯正板の曲率にしたがって、強制的に案内されるようにする。
このときケース内面と回転矯正板で仕切られた半月状空隙の中心位置に、内部に押バネを内蔵し、この押バネで回転矯正板中心部をローター表面に押し付けるように構成された角柱状部品を軸に平行にケース内面に固定する。
前記半月状空隙の中心部の角柱状部品で仕切られたそれぞれ２室の空間を予圧室と成し、２室相互の圧力差に基づく高圧ガスの漏洩と回転矯正板の自転を防ぐ目的で、角柱状部品の双方の側面を挟み、前記予圧室に圧力差を生じたとき、気密に圧着するよう構成した２枚の圧力遮断板を回転矯正板に軸と平行にそれぞれ気密を保つように固定する。
一方、ローター表面、ケース内面、板状ピストンおよび回転矯正板で囲まれた空間即ちチャンバーがローターの回転につれ、その体積を増減させる効果を利用するため前記予圧室からチャンバーへの通気孔を設け、さらにシャフトに対し、半径方向にケースを貫通して設けるか、又はシャフトと平行に側面板に貫通して設けるか、或いはこの混合方式を採るかの何れかの方式で、予圧室より空気パイプをそれぞれ導出するよう構成し、一方の空気パイプから高圧ガスを圧入し、他方の空気パイプから排出させればエンジン動作となって回転力を発生し、逆にシャフトを外力で回転させれば一方の空気パイプから圧縮空気が圧出され、他方のパイプから空気が吸引されるポンプ動作が得られる２種類の機能を有し、正転逆転自在で、原理的に液体でも使用できる特徴を有する。上記のごとき構成のポンプ、エンジン２動作回転機。A fixed cylindrical case has the same rotating shaft as this, has a diameter sufficiently smaller than this inner diameter dimension, has the same axial length as the case, and has a groove with a plate-shaped piston and a pusher spring. A cylindrical rotor with a shaft fixed to the central axis is installed in the radial direction, and two side plates are fixed to the end surface of the case so that the shaft penetrates the side slope, while the length of one side A rectangular thin plate whose length is the same as the axial length of the rotor, that is, the rotation correction plate is bent into a semicircular shape with a specific curvature with respect to the radial direction of the shaft, and this is inserted into a semicircular gap formed on the outer surface of the rotor and the inner surface of the case To do. At this time, the rotation correction plate is arranged so that the bisector parallel to the axis is in line contact with the rotor surface, and the ends of the two sides are in line contact with the surface near the maximum diameter of the case inner surface in parallel with the axis. Due to the effect of the above three-wire contact, the rotation correction plate is arranged so as to stably hold its position without being firmly fixed, and the frictional movement of the plate-like piston is forced according to the curvature of the rotation correction plate. To be guided.
At this time, a prismatic part is constructed in which a push spring is built in at the center of the half-moon shaped space partitioned by the case inner surface and the rotation correction plate, and the rotation correction plate central portion is pressed against the rotor surface by this push spring. Is fixed to the inner surface of the case parallel to the axis.
For the purpose of preventing the leakage of high-pressure gas and the rotation of the rotation correction plate based on the pressure difference between the two chambers, each of the two chambers partitioned by a prismatic part at the center of the half-moon-shaped gap is formed as a preload chamber. The two side walls of the prismatic part are sandwiched and fixed to the rotation correction plate so as to keep the airtightness parallel to the axis, with two pressure block plates configured to be airtightly crimped when a pressure difference occurs in the preload chamber. To do.
On the other hand, a space surrounded by the rotor surface, the case inner surface, the plate-like piston and the rotation correction plate, that is, the chamber is provided with a vent hole from the preload chamber to the chamber in order to use the effect of increasing or decreasing the volume as the rotor rotates. Further, an air pipe is connected to the shaft from the preloading chamber by either penetrating the case in the radial direction with respect to the shaft, penetrating the side plate in parallel with the shaft, or adopting this mixing method. It is configured to lead out each, and when high pressure gas is press-fitted from one air pipe and discharged from the other air pipe, the engine operates to generate rotational force, and conversely, if the shaft is rotated by external force, Compressed air is discharged from the air pipe and air is sucked in from the other pipe. It has two types of functions to obtain a pumping action. But with the features that can be used. A pump and engine two-operation rotating machine configured as described above. 固定台を貫通して設けられたシャフトを貫通し、互の端面を接し軸と平行な滑動軸を共有するように構成された２個の円盤状回転子の一方に、滑動軸の一端を固定すると共にシャフトに締着し、他方の円板状回転子には軸の半径方向にピンを突出させ、このピン付き回転子に回転力を与えつつシャフト方向に自在に滑動できるよう、当該ピン付き回転子のスカート部分を一周する円周溝を設け、コントロールワイヤーに直結したフォークを円周溝に嵌合せしめ、前記ピン付き回転子がコントロールワイヤーの伸縮操作で軸方向に移動できるよう構成した構造物を、原動機から負荷への回転力伝達経路の能動側として動作させるため、当該シャフトに原動機を連結する一方、回転力受動側として、前記能動側構造物と回転軸は共有するか能動側シャフトとは遊動する構造の、中空円盤状ケースを能動側構造物に外装し、この頭部の回転軸中心位置にスプロケット或いは、歯車等の回転力伝導部品を固定し負荷を駆動する構成とする。
このケースの内面に前記ピン付き回転子のピンが接触し、拘束される位置に突起物を配し、拘束時回転子の回転力が受動側に直接伝達する直結動作と、ピンの作用する半径方向に押バネで蓄積され、かつその一端を軸方向と平行な支点軸で回転できるようにしたカムを前記突起物の位置よりも若干軸方向にずらしてケース内面に固定し、押バネの蓄勢力に抗して、カムを跳ね上げる回転方向では、回転力を伝達できずクラッチ断の状態となり、これを反対方向の回転では、カ厶が拘束される結果、能動側の回転力がそのまま受動側に伝達されるような回転方向選択性効果、換言すれば相対的にみて能動側の回転速度が受動側の回転速度より早い場合のみ負荷に回転力を伝達できるオーバーランニング動作と、軸方向に更にずらすことによって、前記回転子のピンが何物にも拘束されず空転し、クラッチ断の状態になるフリー動作の計３種類の機能をコントロールワイヤーの伸縮動作で外部から自在に遠隔制御できるよう上記のごとく構成された多機能クラッチ。One end of the sliding shaft is fixed to one of two disk-shaped rotors that are configured to pass through a shaft provided through the fixed base and share a sliding shaft that is in contact with each other and parallel to the shaft. At the same time, it is fastened to the shaft, and the other disk-shaped rotor has a pin protruding so that it can slide freely in the shaft direction while applying a rotational force to the rotor with the pin. A structure in which a circumferential groove that goes around the skirt of the rotor is provided, a fork directly connected to the control wire is fitted into the circumferential groove, and the rotor with pins can be moved in the axial direction by the expansion and contraction operation of the control wire In order to operate the object as the active side of the rotational force transmission path from the prime mover to the load, the prime mover is connected to the shaft, while the active side structure and the rotational shaft are shared as the rotational force passive side or the active side The structure is a structure in which a hollow disk-shaped case is mounted on the active side structure, and a rotational force conducting component such as a sprocket or a gear is fixed at the center of the rotational axis of the head to drive the load. .
The pin of the rotor with the pin comes into contact with the inner surface of the case, and a protrusion is disposed at a position where it is restrained. The cam which is accumulated in the direction by the push spring and whose one end can be rotated by the fulcrum shaft parallel to the axial direction is slightly shifted in the axial direction from the position of the projection and is fixed to the inner surface of the case. In the rotational direction in which the cam is flipped up against the force, the rotational force cannot be transmitted and the clutch is disengaged. In the opposite direction, the hook is restrained and the rotational force on the active side remains unchanged. Rotational direction selectivity effect that is transmitted to the passive side, in other words, overrunning operation that can transmit the rotational force to the load only when the rotational speed on the active side is faster than the rotational speed on the passive side, and the axial direction By further shifting to It is configured as described above so that the rotor pin can be freely controlled remotely from outside by a telescopic operation of the control wire. Multi-function clutch. 自転車の運転ハンドルに、スロットルワイヤーを伸縮させるためのスロットルグリップ或いはスロットルレバーを設け、既設のブレーキワイヤーと共にこの２種類のワイヤーのみで総合的操作機能を得る目的で、ポンプ、エンジン兼用原動機、これに連結され直結動作、オーバーランニング動作、フリー動作の３動作をコントロールワイヤーで遠隔操作できる多機能クラッチ等について、運転中の安全を期するため、状況に応じて最小操作でその機能を組み合わせて選択できるよう構成する。即ち、このシステム化の基本として通常のペダル走行においては、原動機をエンジン動作に、多機能クラッチをフリー動作にし、動力アシスト走行の場合は、原動機をエンジン動作、多機能クラッチをオーバーランニング動作とし、ペダル走行系の回転数が補助動力系の回転数より大きければ原動機よりの回転力伝達を自動的に停止するオーバーランニングモードを選択して原動機がペダル走行時の余分な負荷となる不具合を解消し、軽ブレーキ即ちエンジンブレーキモードで制動時運動エネルギーを回収する場合は、動力アシスト走行中、或いはペダル走行中であってもこれに優先して積極的に原動機をポンプ動作に切り換えると共に、多機能クラッチも直結動作に移行させ、停車に伴う強力ブレーキの際は上記の如何なるモードより、優先して操作できるよう配慮され、上記の如き動作の組み合わせで構成された、タイヤに伝導された原動機をガスポンプとして動作させ、走行中、自転車と運転者双方に発生する運動エネルギーを制動操作時圧縮空気の形で回収保存し必要の都度走行エネルギーに再活用する動力アシスト自転車の走行システム。A bicycle handle is provided with a throttle grip or throttle lever for extending and retracting the throttle wire, and with these two types of wires together with the existing brake wire, a pump, an engine combined prime mover, For multifunction clutches, etc. that can be remotely operated with a control wire, connected directly, overrunning, and free operation can be selected by combining the functions with minimum operation according to the situation to ensure safety during operation. Configure as follows. That is, as the basis of this systemization, in normal pedal running, the prime mover is set to engine operation, the multifunctional clutch is set to free operation, and in power assist running, the prime mover is set to engine operation, and the multifunctional clutch is set to overrunning operation. If the speed of the pedal travel system is greater than the speed of the auxiliary power system, the overrunning mode that automatically stops the transmission of torque from the prime mover is selected to eliminate the problem of the prime mover becoming an extra load during pedal travel. When recovering kinetic energy during braking in the light brake mode, that is, engine brake mode, the prime mover is actively switched to the pump operation in priority to this even during power assist travel or pedal travel, and the multi-function clutch In the case of strong braking accompanying stopping, it is superior to any of the above modes. The engine, which is composed of a combination of the above operations, is operated as a gas pump, and the kinetic energy generated by both the bicycle and the driver during driving is compressed air during braking. This is a power-assisted bicycle travel system that can be recovered and stored in the form of and reused as needed for travel energy. 頭頂部の回転半径がボス部の回転半径より大きい傘型回転台の回転面に、その回転軸の半径方向に放射状にピン状突起物を固定して傘型ピン歯車を構成し、スポーク型タイヤのリム内径表面に等間隔に配列されたニップル或いはニップルとスポークの結合部附近に前述傘型ピン歯車で回転力を伝達させタイヤを駆動するよう構成され、従来の足踏力による駆動力伝達系に補助動力を外挿することによって、自転車の駆動力伝達機構を変更改造することなく、これに補助動力を適用できる動力アシスト自転車の構成法。Spoke-type tires are formed by fixing pin-shaped protrusions radially on the rotating surface of the umbrella-type turntable whose top radius is larger than the rotation radius of the boss portion in the radial direction of the rotation axis, thereby forming an umbrella-type pin gear. It is configured to drive the tire by transmitting the rotational force with the aforementioned bevel-type pin gear in the vicinity of the nipple or nipple-spoke coupling part arranged at equal intervals on the inner surface of the rim of the rim. A configuration method for a power-assisted bicycle in which auxiliary power can be applied by extrapolating auxiliary power without changing or modifying the driving force transmission mechanism of the bicycle. ペダルとペダルスプロケットの間の回転力伝達経路にオーバーランニングクラッチ或いはラチェットホイール等の一方向回転型伝導装置を介在させ、ペダルスプロケットと後輪車軸に直結された後輪駆動スプロットをチェーンで連結することによって、通常のペダル走行と支障なく、慣性走行においても不具合を生じないよう構成された上記回転力伝導機構において、チェーンの一部に挿入設置された小型スプロケットで原動機からの回転力を伝え、逆にタイヤからの駆動力を原動機に伝達するよう構成された動力アシスト自転車のタイヤ駆動力伝達方式。A unidirectional rotational transmission device such as an overrunning clutch or ratchet wheel is interposed in the rotational force transmission path between the pedal and the pedal sprocket, and the rear wheel drive splot directly connected to the rear wheel axle is connected by a chain. In the above-mentioned rotational force transmission mechanism, which is configured to prevent troubles in inertial traveling without causing any trouble with normal pedal traveling, the rotational force from the prime mover is transmitted by a small sprocket inserted and installed in a part of the chain. A tire drive force transmission system for power-assisted bicycles that is configured to transmit the drive force from the tire to the prime mover. タイヤに伝導された原動機をガスポンプとして動作させ、走行中の自転車と運転者双方の有する運動エネルギーを、制動操作時圧縮空気の形で回収保存しておき、必要の都度、上記原動機をガスエンジン動作に切り換え、蓄積された圧縮空気を走行エネルギー源に再活用して駆動力を得る動力アシスト走行方式に於いて、その走行可能距離を延長する目的で、充気済高圧タンクを主タンクとは別に付加出切ることを特徴とする動力アシスト自転車。The prime mover conducted to the tire is operated as a gas pump, and the kinetic energy of both the running bicycle and the driver is collected and stored in the form of compressed air during braking operation, and the prime mover is operated as a gas engine whenever necessary. In the power assisted driving system that recycles accumulated compressed air as a driving energy source to obtain driving force, the charged high-pressure tank is separated from the main tank for the purpose of extending the driving distance. A power-assisted bicycle characterized by additional cuts. タイヤに伝導された原動機をガスポンプとして動作させ、走行中の自転車と運転者双方が有する運動エネルギーを制動操作時に圧縮空気の形で回収保持しておき、必要の都度上記原動機をガスエンジン動作に切り換え、蓄積された圧縮空気を走行エネルギー源に再活用する動力アシスト走行方式に於いて、その走行可能距離を大幅に延長する目的で、主空気タンクと並列に水蒸気、炭酸ガス、窒素ガス等の非燃焼性高圧ガス発生装置を設けた動力アシスト自転車。The prime mover conducted to the tire is operated as a gas pump, and the kinetic energy possessed by both the running bicycle and the driver is collected and held in the form of compressed air during braking operation, and the prime mover is switched to gas engine operation whenever necessary. In the power-assisted driving system that recycles the accumulated compressed air as a driving energy source, in order to greatly extend the driving distance, non-water vapor, carbon dioxide, nitrogen gas, etc. A power-assisted bicycle equipped with a combustible high-pressure gas generator. タイヤに伝導された原動機をガスポンプとして動作させ、走行時、自転車と運転者双方の有する運動エネルギーを制動操作時、圧縮空気の形で回収保存する際、事体を成す中空フレーム構造を空気タンクの主体或いは空気タンクの一部として使用し、必要の都度、上記原動機をガスエンジン動作に切り換え、蓄積された圧縮空気を走行エネルギー源として再活用する動力アシスト自転車。The prime mover transmitted to the tire is operated as a gas pump, and the kinetic energy possessed by both the bicycle and the driver during braking is recovered and stored in the form of compressed air during braking operation. A power-assisted bicycle that is used as a main body or part of an air tank, switches the prime mover to gas engine operation whenever necessary, and reuses the accumulated compressed air as a travel energy source.

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