JP4536220B2 - Compressed air storage device - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、自転車等の回転駆動体の制動時に、制動力を蓄積し必要時に再利用する装置に関し、さらに詳しくは、回転駆動体の制動力でポンプを駆動し圧縮空気を作製してタンクに蓄積し、必要時にタンク内の当該圧縮空気を回転駆動体の駆動力に変換する圧縮空気蓄積装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその解決課題】
従来から、制動時の車輪の回転エネルギーを無駄にすることなく駆動力の補助力として有効に利用するパワーアシスト付き自転車は、ゼンマイ式のものが知られている（特開平１０−４５０８２号公報参照）。また、蓄圧式のものも、知られている（特開平８−２３０７４８号公報参照）。
【０００３】
従来の蓄圧式パワーアシストは、例えば図５（ｂ）に示すように、作動流体により生ずる圧力を蓄圧可能なアキュムレータ（Ｔ）と、アキュムレータからの作動流体が供給側から排出側に流れる際に作動流体による圧力で駆動され、この駆動力を車輪に補助駆動力として伝達する一方、車輪からの駆動力で駆動されて作動流体を供給側から排圧側に流す圧力駆動モーター（Ｐ）と、圧力モータの供給側をアキュムレータに接続させる放圧位置と圧力駆動式モータの排圧側をアキュムレータに接続させる蓄圧位置とで切替可能な切替手段（Ｖ）と、中立位置から制動方向への揺動で切替手段を蓄圧位置に切替え、中立位置から制動方向に対し反対の方向への揺動で切替手段を放圧位置へ切替える主動ブレーキレバー（Ｂ）とを備えている。
【０００４】
しかし、従来のパワーアシストでは、図５（ａ）に示すように、自転車の付属装置として、車体とは別個に設けられるため、系外に付属装置設置のスペースを必要とし、このため自転車の外観を損なうので意匠性を商品価値にもつこの分野では、問題を残していた。また、その駆動力をチェーン又は車輪から得る構造となっているので、カバーを備える場合には、パワーアシストを適用するために、動力伝達機構を組み込むに当たって別途の工夫を施こさなければならないので、実際の実施に制約を受けるものであった。
【０００５】
更に、パワーアシストを駆動力の補助力として利用するに際して、駆動力を加減制御できるものでないので、補助力の必要度合いによって調整することができなかった。このため、自転車の制動力を利用してエネルギーを蓄積する装置の設置構造について、自転車のフレームから外へのはみ出しをできるだけ少なくするようにする意匠的効果を得ると共にペダル走行の運動妨害を軽減する観点から、別途の設置スペースを出来るだけ排除できるような組み立て構造が望まれていた。また、実際の補助力の必要度合いによって補助力を調整可能とすることが要望されていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題に鑑みて案出されたものであって、第１には、相互に相対回転可能に嵌合する固定ケーシング及びハブの中央を挿通し、自転車の車体にその両端で締着される芯棒と、芯棒の一端近傍に芯棒と共に車体に締結固定される有底円筒状の固定ケーシングと、スポーク固定用のフランジ付き円筒部と芯棒に回転可能に軸受される中空軸部とスプロケットを支承するボスを含み、固定ケーシングの有底円筒部に回転可能に支持されるハブと、固定ケーシング内で中空軸部に装着されるクラッチ装置と、固定ケーシング内に固定支持され、中空軸部を挿通して装着されるポンプ装置と、クラッチ装置の歯車とポンプ装置の歯車と両者に噛合する中間歯車とを含む歯車伝動装置と、ポンプ装置及び弁装置、タンクの付属装置と、ハブの中空軸部とクラッチ装置の間に介在するフリーホイールとを含み、制動時のクラッチ係合操作によって、ハブから歯車伝動装置を介して増速しながらポンプを駆動し、圧縮空気をタンクへ弁装置を介して蓄圧すると共に、弁装置の弁を開放する放圧時に、ポンプ装置をアクチュエーターとして作動して、歯車変速機構、フリーホイールを介して車輪回転伝達可能とし、歯車伝動機構で減速しながら車輪のハブに回転力を伝達することを特徴とする圧力空気蓄積装置 （請求項１）を提供する。
【０００７】
また、第２には、部品の配置関係を特定することによって、自転車の車体にその両端が固定される芯棒に、固定ケーシングを固定的に締着すると共に、ハブをその中空軸部で軸受し、固定ケーシングとハブで形成される空間内で中空軸部にクラッチ装置とポンプ装置とを歯車伝動機構を介して操作可能に配置し、ポンプ装置に付随する弁装置も前記空間内に収容して配置する圧力空気蓄積装置（請求項２）を提供する、さらに、この出願の発明は、第３には、伝動機構体の構造を具体化することによって、クラッチ装置を、ハブ中空軸部の先端に固定する主摩擦輪と、これに対向して配設の従摩擦輪歯車と、主摩擦輪及び従摩擦輪歯車間に配設される中間摩擦車とから構成し、フリーホイールを中空軸部とクラッチ装置の従摩擦輪歯車の間に介在するようにしたり（請求項３）、中間摩擦車を、一対の各梃子アームに常時離間方向にバネ負荷して対向配置された円錐摩擦車とし、一対の梃子アームを操作ロッドを介してキャリパーブレーキ操作と関連操作可能としたり（請求項４）、後輪用キャリパーブレーキを別途設け、ブレーキレバーからのケーブルを蛸足装置で２つのケーブルに分け、ブレーキレバー操作時、先にクラッチ装置が効くように長さを調整する機構を備えたり（請求項５）、中間歯車を、クラッチ装置の歯車とポンプ装置の歯車とに対向位置でそれぞれ噛合する一対の大小２段歯車から構成したり（請求項６）する圧力空気蓄積装置を提供する。
【０００８】
さらにまた、この出願の発明は、第４には、流体機器の具体的構造や付加手段の種類によって、アクチュエーターを兼用するポンプ装置を、円弧状のベーンをもつベーン型ポンプとし、円弧状のベーンを、一方の端部でローターにピン結合し、また常時ベーン開放方向に付勢するものとし、他方の端部をシリンダーに押し付けるようにしたり（請求項７）、逆止弁と供給弁を一つの弁装置としてポンプハウジングに一体に設け、ハブ内のポンプ及び弁装置と、ハブ外のタンクとを、一本のパイプ又はホースにより接続可能としたり（請求項８）、ポンプハウジングに一体に設ける一つの弁装置を解放操作可能とした逆止弁としたり（請求項９）、タンクに、過剰圧力を防止する安全弁、又は長期間の不使用時に蓄積空気の流出を防止する元栓を一つ又は組み合わせて付設したり（請求項１０）する圧縮空気蓄積装置をも提供する。
【０００９】
中間摩擦車を介在させることによって、ポンプ軸を車軸に対して逆回転させてポンプを稼働し蓄圧すると共に、ポンプに圧縮空気を供給してポンプ軸を車軸と同方向に回転させ、このポンプ軸の回転をフリーホイールのクラッチが受けて車軸を駆動するように構成されていることに特徴を有している。
【００１０】
この出願の発明によれば、自転車走行時には、クラッチ装置（Ｃ）及びフリーホイール（３６）の伝達系はオフとして、走行の妨げとなることはなく、また制動時にはクラッチ装置（Ｃ）を介して伝達系をオンとし、後退時にはフリーホイール（３６）の伝達系をオンとして、いずれの場合もポンプ稼働する構成となっているので、ポンプ稼働による圧縮空気の確保を確実に且つ有効に実行することができる。
【００１１】
以下、この出願の発明について、さらに詳細に説明をする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この出願の発明によれば、上記の課題を解決するため、圧縮空気蓄積装置は、汎用リムとスポーク又は汎用の一方向クラッチとギアの組み合わせを含んで後輪を構成し、車輪のボスに一方向クラッチを介してラチェットを取り付けチェ−ン駆動可能とされ、車輪の中空軸部にクラッチ装置とポンプ装置が配設され、クラッチ装置は、車輪の中空軸部先端に固定する主摩擦輪と、中空軸部の外周に主摩擦輪に対向する位置でフリーホイールを介して配設される従摩擦輪歯車および中間摩擦車とから構成され、配設するポンプ装置は好ましくはベーンポンプであり、ポンプにより得られた圧縮空気を蓄積するタンクが設けられる。
【００１３】
制動時、ブレーキレバーを操作して、主摩擦輪と従摩擦輪歯車との間に、一対の枢着梃子アームに回転自在に支承される中間摩擦車を、常時開放方向に付勢される負荷バネに抗して梃子アームを作動して引き寄せ、対向する摩擦面に拡開方向に押し付けると、主摩擦輪と従摩擦輪歯車とがクラッチ係合し、これによって、従摩擦輪歯車、中間歯車及び中空ポンプ軸端の歯車による歯車伝達機構を介してローターを回転し、ポンプとして作動するとともに弁装置を通じてタンクに蓄圧することができる。
【００１４】
また、補助動力を必要とする場合には、弁装置の弁を開放し、タンクに蓄圧された圧縮空気をポンプのベーンに投入することにより、中空ポンプ軸、中間歯車、従摩擦輪歯車からなる歯車伝達機構およびフリーホイールを介して車輪ボスの中空軸部へと回転を伝達し、自転車の前進方向と同方向にハブを回転する。したがって、蓄圧によってベーンポンプをアクチュエーターとして作動し、車輪の駆動を補助することのできる圧縮空気式自転車運動蓄積装置が提供される。
【００１５】
本発明は、また、自転車の車体に固定される芯棒に、それぞれ固定ないし軸受して締着された固定ケーシングとハブの空間内に、クラッチ装置、ポンプ装置、歯車変速機構、弁装置等を収容して配置し、ハブのフランジを車輪のスポークに固着することによって組み込むことができるので、圧縮空気蓄積装置を、自転車のフレームからできるだけ外にはみ出さないような組立を可能とし、従来のような設置スペースの増大を制限でき、意匠的効果を備えることができると共に、実際の補助力の必要度合いによって補助力を調整可能とすることもできる。
【００１６】
車輪と一緒に回転する中空軸部と、これに取り着けられる従摩擦輪歯車の間にフリーホイールが仲介されるが、その作用については、通常走行時、フリーホイールは車輪の回転に対してオフとなっており、したがって、車輪の正回転をポンプに伝達することはないので、抵抗なく走行でき、また自転車をバックするときは、ポンプを逆転して蓄圧できるような動力伝達系を構成している。
【００１７】
後輪のハブに駆動アクチュエーターを兼用するポンプ装置を内蔵する運動蓄圧装置は、専用にハブと一体化したものでも良いが、汎用品、例えば、汎用リムとスポークを組み合わせ、又は、汎用のフリーホイールとギアを組み合わせて車輪を構成することもできる。この場合には、低コストで様々なギアシステムや車輪に展開できる。
【００１８】
クラッチ機構について、車輪と一緒になって回転する主摩擦輪と、中空軸部にフリーホイールを介在して取り付けられた従摩擦輪歯車と、主摩擦輪と従摩擦輪歯車の間の対向傾斜面間に配設される一対の円錐状中間摩擦車とから構成され、一対の中間摩擦車は、支点で枢着された梃子アームに取り付けられ、梃子アームは操作ロッドに操作可能に接続される。これによって、効率がよく、且つバランスの良いクラッチ伝達機構を得ることができる。クラッチは、通常走行時は負荷バネに付勢されてオフの状態であり、また、制動時にはポンプの蓄圧抵抗を得るためにオン状態に操作される。勿論、制動力不足の場合には、キャリパーブレーキ等の制動手段（以下「キャリパーブレーキ等」という）で補うことになるが、個別作動とすることができるし、ブレーキ操作によるクラッチ装置オン動作に続いてキャリパーブレーキ等が掛かるようにすることもできる。
【００１９】
従摩擦輪歯車は、その外周に歯が形成され、従摩擦輪歯車の歯は、中間歯車の小径部歯車と噛合する。一方、中間歯車の大径部歯車は、中空ポンプ軸端に形成した歯車と噛合するので、従摩擦輪歯車と、中空ポンプ軸端の歯車との間に中間歯車を介した変速歯車列が形成される。操作に当たって、操作ロッドによって梃子アームを操作すると、通常は負荷バネで離間している一対の円錐状中間摩擦車が梃子を利用して引き寄せられ、したがって、主摩擦輪および従摩擦輪歯車の対向面に押し付けることになってクラッチが働くので、主摩擦輪の回転は、従摩擦輪歯車に逆回転として伝達され、車輪から主摩擦輪、中間摩擦車、従摩擦輪歯車、さらにこの場合増速作用をする中間歯車を経て、歯車付き中空ポンプ軸が回転され、結局、クラッチオン時の主摩擦輪と従摩擦輪歯車の回転力伝達により、一対の中間歯車で増速、加速しながらローターを回転し、ポンプを駆動する。
【００２０】
なお、蓄圧時に逆転させる方法は、本発明では中間摩擦車を介在するクラッチ装置の例が示されるが、これに限定されず、遊星歯車機構やその他の逆転機構を採用することも可能である。
【００２１】
小径部歯車と大径部歯車を有する中間歯車は、それぞれ従摩擦輪歯車と中空ポンプ軸端の歯車に噛合しており、通常走行中に、制動してクラッチを掛けたとき増速作用をし、また、補助力を必要としてタンクから放圧する場合には、ポンプ装置をアクチュエーターとして作動し、フリーホイールを通じて車輪に駆動力を与えることになるが、その際は減速作用をする。このアクチュエーターを兼用するポンプ装置をアクチュエーターとして作動する場合において、投入圧縮空気が十分膨張するまでのトルクを発生する方式の、例えば、ベーン型ポンプを採用することにより、効率のよい駆動アクチュエーターとして兼用することができる。小室時に投入した室容積の圧縮空気が、室容積が拡大するまで圧力差で、ピストン等を押すことによりトルクを得ることができる。
【００２２】
使用できるポンプ形式としては、ベーン形、スクロール形、ネジ形が効率よいので好ましいが、スクロール形ポンプの場合は車軸と吐き出し口の干渉があり、ネジ形ポンプの場合は車軸幅不足で配置が困難であるという問題が残るので、車軸部分に配置するタイプとしては、ベーン形が望ましい。しかし、ポンプは、これに限定されるものではない。ただし、往復形や、ローリングピストン形では、弁を制御することにより可能であるが、ポンプ時との切替などで複雑な機構になることに留意する必要がある。
【００２３】
ベーン構造について、その特徴として円弧状のベーンとしているが、これは従来のベーン形の欠点であった強度不足を補完するためである。また、円弧状のベーンは、一方の端部がローターにピン結合されると共に開き方向にバネ付勢されるので、他方の端部は開放する方向に押し出され、シリンダー内面を押し付けるように組み立てられる。これによって、シ−ルが効果的に確保される。
【００２４】
アクチュエータ兼用のポンプは、ベーン開放となる圧力を受ける方向（図３矢印αの回転方向）にローターを回転したとき、圧縮空気を蓄圧するポンプ作用をする。また、逆に、蓄圧された圧縮空気をベーンとシリンダーとローターに囲まれた空間に供給することにより、車輪を駆動するアクチュエーターとして作用し、今度は、ポンプ時の回転とは逆方向に回転し、車輪を駆動する。
【００２５】
制動操作において、主たる後輪ブレーキ即ちキャリパーブレーキ等を別途に設けてあるので、ブレーキレバーからのケーブルを蛸足装置で２つのケーブルに分け、先に制動運動蓄積装置の中間摩擦車を押し付けるクラッチが効くように長さを調整してある。
【００２６】
蓄圧タンクについて、ポンプにより得られた圧縮空気はタンクに蓄圧されるが、後輪のハブに設置のポンプからパイプ又はホースにより接続されている。タンクは軽量化のため好ましくはアルミ、ＦＲＰ等の材料が選択される。容量は航続距離により決められ、大型化すれば航続距離を伸ばせるし、また予備タンクを設けることによって、非常時の支援ができるようにすることも可能である。また、自転車本体のフレームがパイプ材から構成されているので、パイプ状のフレーム内の空間を利用してここに圧縮空気を蓄圧することもできる。したがって、この出願の発明で意味するタンクは、自転車本体とは別設のタンクは勿論、自転車本体のパイプ状のフレームを利用する蓄圧容器となる手段をも包含するものとする。
【００２７】
使用する弁について、ポンプの吐出側に設ける逆流防止弁とタンクからポンプ圧縮空気を供給するための圧縮空気供給弁を一体の弁装置としてポンプ側に取り付けることにより、タンクとの接続を一本化することができ、したがって配管を簡素化することができる。なお、逆流防止弁と圧縮空気供給弁を分離して設けることもできる。
【００２８】
圧縮空気供給弁は、図示省略の操作レバーで供給量を加減できる機構とし、弁を絞れば小駆動力が得られ、又開放すれば大駆動力が得られるようにすることが効果的である。
【００２９】
補助動力を必要とする場合、タンクに蓄圧された圧縮空気をポンプのベーンに投入する方法として、上記例では逆止弁と並列回路をなして配設された供給弁の解放による方法を挙げたが、別の方法として、閉じている逆止弁を操作棹等により強制的に解放操作可能な構造となして圧縮空気をポンプに投入することもできる。この場合は供給弁が省略される。
【００３０】
また、タンク側に元栓を設け、長期間不使用時はこの元栓を閉栓して、タンクからの蓄積空気の流出防止を防止することができる。
【００３１】
固定ケーシングは、後輪のスプロケットを取り付けるボス側と反対の側に位置して車体に一体に固定して取り付けられる。固定ケーシングとハブを相互に回転可能に嵌合し、嵌合する両部材の中央に挿通する芯棒に締結具、例えばボルト・ナットで車体に締着して取り付けたとき、ボスを含むハブの中空車軸の両端部において軸受され、回転自在に支持される。また、固定ケーシングには、タンク（図示省略）への連通管を内部から続いて外方に突出して配設され、更に、固定ケーシング内には、中間摩擦車等のクラッチ装置の操作機構を配設してあるので、ケーシング内での収容において、コンパクトな実装が実現できる。
以下、図面を用いて、この出願の発明を詳細に説明をする。
【００３２】
【実施例】
固定ケーシング（１）とハブ（２）は、図１（ｂ）に示すように、円筒状の部分即ち、円筒部（１Ａ）、円筒部（６）を相互に嵌合した状態で、両者の中央部をに挿通する芯棒（３）の端部に車体のフォークエンド（Ｆ）を挟んでボルト・ナットにより締着して車体（Ｆ）に取り付けられる。
【００３３】
ハブ（３）は、図１（ｂ）に示すように、側方開放の円筒部（６）と中空車軸（７）とボス（７Ａ）を備える。円筒部（６）の外周には、自転車後輪のスポーク（４）に接続するためのフランジ（５）が形成され、また、円筒部（６）は固定ケーシング（１）の外周に回転自在に軸受支持される。また中空軸部（７）は、その一方の端部が固定ケーシング（１）に軸受支持されると共に、他方の端部が車体の（Ｆ）に固定された芯棒（３）に軸受けされ、回転自在に支持される。
【００３４】
固定ケーシング（１）とハブ（２）により形成の空間内には、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、中空車軸（７）の外周に、アクチュエーターを兼用するポンプ装置として機能するベーン型ポンプ（Ｐ／Ａ）、クラッチ装置（Ｃ）及び歯車伝動機構が相互に関連動作可能に組み込まれる。また、弁装置（Ｖ）もベーン型ポンプ（Ｐ／Ａ）に隣接して組み込まれる。
【００３５】
動力伝達機構として、図１（ｂ）に示すように、中空車軸（７）の一端に主摩擦輪（８）が固定して取り付けられ、その対向位置に従摩擦輪歯車（９）が中空車軸（７）の外周定位置にフリーホイール（３６）を介して取り付けられる。フリーホイール（３６）は、放圧動作時にのみラチェット係合し、従摩擦輪歯車（９）から中空車軸（７）への回転力を伝達する機能をもつ。主摩擦輪（８）と従摩擦輪歯車（９）と中間摩擦車（１１）とでクラッチ装置（Ｃ）を構成し、主摩擦輪（８）の傾斜面と従摩擦輪歯車（９）傾斜面の間に円錐形の中間摩擦車（１１）が介装され、この中間摩擦車（１１）は、常時バネ（１０）で中空軸部（７）から離間する方向に負荷される。
【００３６】
一方、ポンプ装置（Ｐ）の一例として図１（ａ）に示すベーン型ポンプ（Ｐ／Ａ）は、ポンプケーシング（１２）とローター（１３）からなり、ポンプケーシング（１２）は、固定ケーシング（１）内に適宜数のスペーサ（１４、・・・）で支持固定され、ポンプの吸入口（２４）に隣接してシ−ル液漏れ防止ケース１４Ａが配置される。シ−ル液漏れ防止ケース１４Ａは、図３に示すように、導入口（２６）を備え、またスペーサの機能を兼ね備えている。ローター（１３）と一体の中空ポンプ軸（１５）は、中空軸部（７）と同軸状の入り子式に組み立てられ、中空ポンプ軸（１５）の一端には歯車（１６）が形成される。
【００３７】
中空ポンプ軸（１５）端部の歯車（１６）と従摩擦輪歯車（９）の歯は、図１（ａ）、図２に示すように、対向位置に配設された一対の中間歯車（１７、１７）が噛合している。従摩擦輪歯車（９）、歯車（１６）は、中間歯車（１７、１７）と噛合して歯車伝動機構を構成し、従摩擦輪歯車（９）、歯車（１６）は、中間歯車（１７、１７）を介して両側から回転が伝達されるので、安定した伝動が実施される。
【００３８】
クラッチ手段（Ｃ）は、前述のように主摩擦輪（８）、従摩擦輪歯車（９）および中間摩擦車（１１）からなり、中間摩擦車（１１）は、図１（ａ）に示すように、バネ負荷される円錐形の中間摩擦車（１１）として、支点（１８）で枢支された一対の梃子アーム（１９）に対向面に突設するピン（２０）に回転自在に支持して取り付けられる。梃子アーム（１９）の他方の端部は、操作ロッド（２１）が操作可能に接続され、さらに、ブレーキ操作レバー（図示省略）に接続されている。したがって、ブレーキ操作レバーを締めつけ又は開放によって、支点（１８）に軸支した梃子アーム（１９）の負荷バネ（１０）に抗した引き寄せ、又は負荷バネ（１０）による梃子アーム（１９）の釈放が行われ、これに伴って中間摩擦車（１１）を介した摩擦円板（８）と主輪歯車（９）間のクラッチ係合、釈放が行われる。
【００３９】
制動時において、クラッチ係合させると、車輪のハブ（２）は、中空軸部（７）、主摩擦輪（８）は一体に回転し、したがって、中間摩擦車（１１）を介したクラッチ係合により、従摩擦輪歯車（９）に逆回転が伝達され、さらに中間歯車（１７）を介して中空ポンプ軸（１５）軸端の歯車（１６）に伝達され、ローター（１３）を回転する。この時ローター（１３）の回転速度は、中間歯車（１７）の歯車比により増減速される。
【００４０】
ベーン型ポンプ（Ｐ／Ａ）において、ローター（１３）は、図３に示すように、ポンプケーシング（１２）内にその偏心位置で取り付けられ、また、複数のベーン（２２）の各々は、ローター（１３）の外周にピン（２３）により枢着される。ベーン（２２）は図示していないが、常時ベーン（２２）の先端をポンプケーシング（１２）の内面に当接するようにバネ負荷する工夫がある。
【００４１】
ポンプケーシング（１２）には吸入口（２４）及び吐出口（２５）が形成され、吸入口（２４）は、この位置に配置されるシ−ル液漏れ防止ケース（１４Ａ）に形成された導入口（２６）と連通し、導入口（２６）は外部と通じている。
【００４２】
アクチュエーターを兼用するポンプ装置はその稼働時において、回転するベーン（２２）が、ポンプケーシング（１２）の底部を通過するときに、その底部に充填されたシ−ル液（Ｌ）に一時的に浸漬されるので、ポンプケーシング（１２）、ベーン（２２）およびローター（１３）のシ−ル性を維持すると共に潤滑を図ることができる。
【００４３】
ポンプケーシング（１２）は、吐出口（２５）と供給口（３２）を備え、弁ハウジング（Ｖ）が一体に形成される例を示している。弁ハウジング（Ｖ）には、連通室（２７）が形成され、吐出口（２５）の連通室（２７）側に逆止弁（２８）が配設される。制動時にポンプを稼働して得られた圧縮空気は逆止弁（２８）を通じてタンクに送られる。また、連通室（２７）から供給口（３２）まで通路に、通路（３０）を介して供給弁（２９）が配設される。供給弁（２９）が開弁された時には、タンク（Ｔ）から連通室（２７）を通り通路（３０）、供給弁（２９）、供給口（３２）を通じて、ベーン型ポンプ（Ｐ／Ａ）に圧縮空気が供給される。
【００４４】
ハブ（２）を構成する中空車軸（７）の端部には、図１（ｂ）に示すように、一方向クラッチ（３３）を介してチェーンと噛合するスプロケット（３４）が装着される。また、ハブ（２）と一体で大径の円筒部（６）には、その外周両側端部近傍にフランジ（５）が形成されている。このフランジ（５）を利用して、汎用の車輪のスポーク（４）を締結すれば、本発明の圧縮空気式自転車運動蓄積装置を容易に組み込むことができ、後輪のハブ部分にコンパクトに装着することができる。
【００４５】
【作用】
この出願の発明によれば、図１及び図４に示すように、通常の自転車走行時には、クラッチ装置（Ｃ）は非係合位置にあって、また、フリーホイール（３６）も非係合状態であって、伝達系はオフとなっているので、ポンプは稼働されることはなく、したがってペダル走行時に負荷を受けることはないので、ペダルを踏んで走行している間、チェーン、スプロケット（３４）、一方向クラッチ（３３）、ハブ（２）及びスポーク（４）を介して後輪に回転が伝達され、自転車は走行駆動される。
【００４６】
走行中にぺダル走行を停止すると、その状態で車輪の回転は、一方向クラッチ（３３）によりチェーンの回転停止と無関係となっているので、継続される。この状態で、ブレーキレバー（図示省略）を操作してブレーキを掛けると、ブレーキレバーの初期操作に連動して、梃子アーム（１９、１９）が操作され、梃子アーム（１９、１９）は引き寄せられるので、主摩擦輪（８）、従摩擦輪歯車（９）間に中間摩擦車（１１、１１）が押し込まれ、クラッチ装置（Ｃ）が働き、従摩擦輪歯車（９）から中間歯車（１７）を介して、中空ポン軸（１５）端部の歯車（１６）へと回転が伝達される。その際、中間歯車（１７）により増速され、歯車（１６）を介してローター（１３）を回転し、ポンプ作用が行われる。
【００４７】
ローター（１３）の回転により、ベーン（２２）は、導入口（２６）から吸入口（２４）を経て吸入される空気を、加圧しながら吐出口（２５）へと送り出し、さらに吐出口（２５）から逆止弁（２８）を開いて連通室（２７）、連通口（３１）を経てタンク（Ｔ）へと加圧空気を蓄積する。
【００４８】
このポンプ（Ｐ／Ａ）による加圧空気の蓄積作動中、ポンプ（Ｐ／Ａ）自体は自転車走行に対する制動の機能を部分的に果している。勿論、自転車の制動で、制動不足のときには、本発明のポンプによる加圧空気の蓄積に伴う制動に加えて、キャリパーブレーキによって補足される。
【００４９】
自転車の始動時、又は登坂時等において補助力を必要とするときには、タンクに蓄圧されているときに、供給弁（２９）を操作して開弁し、ポンプ（Ｐ／Ａ）への供給口（３２）を開くと、タンク（Ｔ）からの蓄圧空気はポンプ（Ｐ／Ａ）のベーン（２２）に作用して、ベーン（２２）を押し出す方向に作用するので、ローター（１３）が回転し、ローター（１３）の回転は、中空ポンプ軸（１５）の軸端歯車（１６）、中間歯車（１７）、従摩擦輪歯車（９）、フリーホイール（３６）を介して、中空車軸（７）、ハブ（２）、スポーク（４）を介して車輪に伝達され、補助動力として作用する。この場合、車輪と同方向の回転力を発生させて車輪を駆動することになる。また、中間歯車（１１）のギアによる減速比で減速して伝達され、これにより車輪に高トルクが与えられる。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の圧縮空気式自転車運動蓄積装置によれば、次のような効果が挙げられる。
【００５１】
(1) 自転車走行時には、クラッチ装置（Ｃ）及びフリーホイール（３６）の伝達系はオフとして、走行の妨げとなることはなく、また制動時にはクラッチ装置（Ｃ）を介して伝達系をオンとし、後退時にはフリーホイール（３６）の伝達系をオンとして、いずれの場合もポンプ稼働する構成となっているので、ポンプ稼働による圧縮空気の確保を確実に且つ有効に実行することができる。
【００５２】
(2) アクチュエーターを兼用するポンプ装置が、後輪ハブ内に納まる構造としたので、外観の簡素化と軽量化を図ることができ、後輪だけの対応で運動蓄積式自転車が組み立てられる。
【００５３】
(3) アクチュエーターを兼用するポンプ装置を後輪ハブ内に納める場合、多段ギアーなどの汎用のギアシステム、又は汎用リムやタイヤスポークを利用した組み立てができる。
【００５４】
(4) 変速又は切替ギア、チェン等高価な機構を別途必要とすることがなく、余分な費用を掛けずに済ますことができる。
【００５５】
(5) 空気蓄圧であり、航続距離を決めるタンクの大きさを考慮しても、重量増加の心配なゼンマイ式バネ等に比して軽量化できる。
【００５６】
(6) タンクとの接続はパイプ一本で済ますことができるので、タンクの配置、形状を自由に設計できる。
【００５７】
(7) 駆動力を供給弁の加減で制御できるので、蓄積エネルギーを効率よく使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧縮空気式自転車運動蓄積装置の断面図であり、図１（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面図を、図１（ｂ）は図１（ａ）のＹ−Ｙ線に沿って車輪との関連配置を含めて示す縦断面である。
【図２】図１（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図３】図１（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図４】本発明の圧縮空気式自転車運動蓄積装置に係る油圧回路を示す図である。
【図５】従来のパワーアシスト付自転車の概要図であり、（ａ）は全体構成を、（ｂ）は油圧回路図をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１ 固定ケーシング
１Ａ 円筒部
２ ハブ
３ 芯棒
４ スポーク
５ フランジ
６ 円筒部
７ 中空軸部
７Ａ ボス
８ 主摩擦輪
９ 従摩擦輪歯車
１０ 負荷バネ
１１ 中間摩擦車
１２ ポンプケーシング
１３ ローター
１４ スペーサ
１４Ａ シ−ル液漏れ防止ケース
１５ 中空ポンプ軸
１６ 歯車
１７ 中間歯車
１８ 支点
１９ 梃子アーム
２０ ピン
２１ 操作ロッド
２２ ベーン
２３ ピン
２４ 吸入口
２５ 吐出口
２６ 導入口
２７ 連通室
２８ 逆止弁
２９ 供給弁
３０ 通路
３１ 連通口
３２ 供給口
３３ 一方向クラッチ
３４ スプロケット
３５ フランジ
３６ フリーホイール
Ｐ／Ａ アクチュエーターを兼用するポンプ装置
Ｃ クラッチ装置
Ｖ 弁装置
Ｔ タンク
Ｌ シ−ル液[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The invention of this application relates to a device that accumulates braking force and recycles it when necessary when braking a rotary drive such as a bicycle. More specifically, the pump is driven by the braking force of the rotary drive to produce compressed air. The present invention relates to a compressed air accumulating device that accumulates in a tank and converts the compressed air in the tank into a driving force of a rotary driving body when necessary.
[0002]
[Prior art and solutions]
2. Description of the Related Art Conventionally, a power-assisted bicycle that is effectively used as a driving force assisting force without wasting wheel rotational energy during braking has been known (see Japanese Patent Laid-Open No. 10-45082). ). An accumulator type is also known (see JP-A-8-230748).
[0003]
For example, as shown in FIG. 5B, the conventional accumulator power assist operates when an accumulator (T) capable of accumulating pressure generated by the working fluid and the working fluid from the accumulator flows from the supply side to the discharge side. A pressure driving motor (P) driven by the pressure of the fluid and transmitting this driving force to the wheel as an auxiliary driving force, while being driven by the driving force from the wheel to flow the working fluid from the supply side to the exhaust pressure side; and a pressure motor Switching means (V) which can be switched between a pressure release position where the supply side of the motor is connected to the accumulator and a pressure accumulation position where the pressure side of the pressure-driven motor is connected to the accumulator, and a switching means which swings in the braking direction from the neutral position And a main brake lever (B) for switching the switching means to the pressure release position by swinging from the neutral position to the direction opposite to the braking direction.
[0004]
However, as shown in FIG. 5 (a), the conventional power assist is provided separately from the vehicle body as a bicycle attachment device, and therefore requires a space for installation of the attachment device outside the system. In this field of design value as a commercial value, there was a problem. In addition, since it has a structure that obtains its driving force from a chain or wheel, when a cover is provided, in order to apply power assist, it is necessary to devise a separate device when incorporating a power transmission mechanism, The actual implementation was limited.
[0005]
Furthermore, when using the power assist as an auxiliary force for the driving force, the driving force cannot be controlled, so that it cannot be adjusted depending on the degree of necessity of the auxiliary force. For this reason, with respect to the installation structure of the device that accumulates energy using the braking force of the bicycle, a design effect that minimizes the protrusion of the bicycle from the frame as much as possible is obtained and the movement disturbance of the pedal travel is reduced. From the viewpoint, an assembly structure that can eliminate a separate installation space as much as possible has been desired. In addition, it has been desired that the auxiliary force can be adjusted according to the actual necessity level of the auxiliary force.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The invention of this application has been devised in view of the above-mentioned problems. First, the center of a fixed casing and a hub that are fitted to each other so as to be relatively rotatable is inserted into a bicycle body. A core rod fastened at both ends, a bottomed cylindrical fixed casing fastened to the vehicle body together with the core rod in the vicinity of one end of the core rod, a cylindrical portion with a flange for fixing the spoke, and a core rod rotatably A hub that is supported by the bottomed cylindrical portion of the fixed casing, a clutch device that is mounted on the hollow shaft portion within the fixed casing, and a fixed casing. A gear device including a pump device fixedly supported and inserted through the hollow shaft portion; a gear of the clutch device; a gear of the pump device; and an intermediate gear meshing with both; a pump device and a valve device;TankIncludes an accessory device, a free wheel interposed between the hollow shaft portion of the hub and the clutch device, and drives the pump while increasing the speed from the hub via the gear transmission by the clutch engagement operation during braking, and compresses When accumulating air to the tank via the valve device and releasing the valve to release the valve of the valve device, the pump device operates as an actuator to enable wheel rotation transmission via the gear transmission mechanism and free wheel. Provided is a pressure air accumulating device (Claim 1) which transmits a rotational force to a wheel hub while decelerating by a mechanism.
[0007]
Second, by specifying the arrangement relationship of the components, the fixed casing is fixedly fastened to the core rod fixed at both ends to the bicycle body, and the hub is supported by the hollow shaft portion. In the space formed by the fixed casing and the hub, the clutch device and the pump device are operably disposed on the hollow shaft portion via a gear transmission mechanism, and the valve device associated with the pump device is also accommodated in the space. Further, the invention of this application is to provide a pressure air accumulating device (Claim 2), and thirdly, by embodying the structure of the transmission mechanism body, the clutch device is connected to the hub hollow shaft portion. A main friction wheel fixed to the tip, a sub friction wheel gear disposed opposite to the main friction wheel, and an intermediate friction wheel disposed between the main friction wheel and the sub friction wheel gear.-The wheel is interposed between the hollow shaft portion and the sub-friction ring gear of the clutch device (Claim 3), or the intermediate friction wheel is arranged to be opposed to the pair of lever arms by being always spring-loaded in the separating direction. A conical friction wheel is used, and a pair of lever arms can be operated related to a caliper brake operation via an operating rod (Claim 4), or a caliper for a rear wheel.BrakeSeparately, the cable from the brake lever is divided into two cables with a footrest device, and when the brake lever is operated, the length is adjusted so that the clutch device works first (Claim 5), or the intermediate gear is A pressure-air accumulating device comprising a pair of large and small two-stage gears respectively meshing with a gear of a clutch device and a gear of a pump device at opposing positions is provided.
[0008]
Furthermore, the invention of this application is, fourthly, depending on the specific structure of the fluid device and the type of additional means,Pump device also used as an actuatorIs a vane-type pump with an arc-shaped vane, and the arc-shaped vane is pin-connected to the rotor at one end and always in the vane opening direction.EnergizingThe other end is pressed against the cylinder (Claim 7), the check valve and the supply valve are integrally provided in the pump housing as one valve device, the pump and valve device in the hub, and the hub An external tank can be connected by a single pipe or hose (Claim 8), or a check valve can be operated to release one valve device provided integrally with the pump housing (Claim 9). There is also provided a compressed air storage device in which a tank is provided with one or a combination of a safety valve for preventing excessive pressure or a main plug for preventing outflow of accumulated air when not in use for a long period of time (claim 10).
[0009]
By interposing the intermediate friction wheel, the pump shaft is rotated reversely with respect to the axle, the pump is operated and accumulated, and the pump shaft is rotated in the same direction as the axle by supplying compressed air to the pump. The free wheel clutch receives this rotation and drives the axle.
[0010]
According to the invention of this application, the transmission system of the clutch device (C) and the free wheel (36) is turned off when the bicycle is running, so that the running is not hindered. Since the transmission system is turned on and the transmission system of the freewheel (36) is turned on at the time of reverse, and the pump is operated in any case, it is necessary to reliably and effectively secure the compressed air by operating the pump. Can do.
[0011]
Hereinafter, the invention of this application will be described in more detail.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to the invention of this application, in order to solve the above problems, the compressed air accumulating device forms a rear wheel including a combination of a general-purpose rim and spoke or a general-purpose one-way clutch and a gear. A ratchet is attached via a directional clutch so that the chain can be driven, a clutch device and a pump device are disposed on the hollow shaft portion of the wheel, and the clutch device includes a main friction wheel fixed to the tip of the hollow shaft portion of the wheel, The sub-friction wheel gear and the intermediate friction wheel that are disposed on the outer periphery of the hollow shaft portion through the free wheel at a position facing the main friction wheel, and the pump device to be disposed is preferably a vane pump, A tank for accumulating the compressed air obtained is provided.
[0013]
During braking, the brake lever is operated so that the intermediate friction wheel, which is rotatably supported by a pair of pivoted lever arms, between the main friction wheel and the sub friction wheel gear is always in the opening direction.EnergizingWhen the lever arm is actuated and pulled against the load spring and pressed against the opposing friction surface in the expanding direction, the main friction wheel and the sub-friction ring gear engage with each other, whereby the sub-friction ring gear The rotor can be rotated through a gear transmission mechanism using an intermediate gear and a gear at the end of the hollow pump shaft to operate as a pump and to accumulate pressure in a tank through a valve device.
[0014]
When auxiliary power is required, the valve of the valve device is opened, and the compressed air accumulated in the tank is put into the vane of the pump, thereby comprising a hollow pump shaft, an intermediate gear, and a secondary friction ring gear. The rotation is transmitted to the hollow shaft portion of the wheel boss through the gear transmission mechanism and the free wheel, and the hub is rotated in the same direction as the forward direction of the bicycle. Therefore, the compressed air type bicycle motion accumulation | storage device which act | operates a vane pump as an actuator by pressure accumulation and can assist the drive of a wheel is provided.
[0015]
The present invention also provides a clutch device, a pump device, a gear transmission mechanism, a valve device and the like in a space between a fixed casing and a hub fixed to a core rod fixed to a bicycle body and fixed by bearings. Since it can be housed and installed by fixing the hub flange to the wheel spokes, it is possible to assemble the compressed air storage device so that it does not protrude from the bicycle frame as much as possible. An increase in installation space can be limited, a design effect can be provided, and the auxiliary force can be adjusted according to the degree of actual auxiliary force required.
[0016]
The free wheel is mediated between the hollow shaft that rotates together with the wheel and the sub-friction ring gear that is attached to the hollow shaft. Therefore, since the forward rotation of the wheel is not transmitted to the pump, it is possible to run without resistance, and when backing up the bicycle, a power transmission system that can reverse the pump and accumulate pressure is constructed. Yes.
[0017]
Drives to rear wheel hubPump device also used as an actuatorThe motion pressure accumulator with a built-in motor may be integrated with the hub exclusively, but a general-purpose product, for example, a general-purpose rim and a spoke may be combined, or a general-purpose free wheel and gear may be combined to form a wheel. . In this case, it can be applied to various gear systems and wheels at low cost.
[0018]
For the clutch mechanism, a main friction wheel that rotates together with the wheel, a sub-friction ring gear that is attached to the hollow shaft portion via a free wheel, and an opposing inclined surface between the main friction wheel and the sub-friction ring gear A pair of conical intermediate friction wheels disposed between the pair of intermediate friction wheels are attached to a lever arm pivotally attached to a fulcrum, and the lever arm is operably connected to an operation rod. As a result, an efficient and well-balanced clutch transmission mechanism can be obtained. The clutch is used as a load spring during normal driving.EnergizingIt is in the off state, and it is operated to the on state in order to obtain the pressure accumulation resistance of the pump during braking. Of course, when the braking force is insufficient, the brake means such as a caliper brake (hereinafter referred to as “caliper brake” or the like) is supplemented. However, it can be individually operated, and the clutch device is turned on by the brake operation. It is also possible to apply a caliper brake or the like.
[0019]
The sub-friction ring gear has teeth formed on its outer periphery, and the sub-friction ring gear teeth mesh with the small-diameter portion gear of the intermediate gear. On the other hand, the large-diameter portion gear of the intermediate gear meshes with the gear formed at the hollow pump shaft end, so that a transmission gear train is formed via the intermediate gear between the driven friction ring gear and the gear at the hollow pump shaft end. Is done. In operation, when the lever arm is operated by the operating rod, a pair of conical intermediate friction wheels, which are usually separated by a load spring, are attracted using the lever, and therefore the opposing surfaces of the main friction wheel and the sub friction wheel gears. Since the clutch acts as a result of being pressed against the wheel, the rotation of the main friction wheel is transmitted as a reverse rotation to the driven friction wheel gear, and from the wheel, the main friction wheel, the intermediate friction wheel, the driven friction wheel gear, and in this case, the speed increasing action. The hollow pump shaft with gear is rotated through the intermediate gear, and the rotor is rotated while speeding up and accelerating with a pair of intermediate gears by the transmission of the rotational force of the main friction wheel and the sub friction wheel when the clutch is turned on. And drive the pump.
[0020]
In addition, although the example of the clutch apparatus which interposes an intermediate friction wheel is shown by the present invention as the method of reverse rotation at the time of pressure accumulation, it is not limited to this, It is also possible to employ a planetary gear mechanism and other reverse rotation mechanisms.
[0021]
The intermediate gears having the small diameter gear and the large diameter gear mesh with the driven friction gear and the hollow pump shaft end gear, respectively, and increase the speed when braking and engaging the clutch during normal running. In addition, in the case of releasing pressure from the tank in need of auxiliary force,apparatusIs actuated as an actuator, and a driving force is applied to the wheel through the free wheel, but in this case, a deceleration action is performed. thisPump device also used as an actuatorTheActuatorFor example, a vane type pump that generates torque until the input compressed air sufficiently expands can be used as an efficient drive actuator. Torque can be obtained by pressing the piston or the like with a pressure difference until the chamber volume is expanded by the compressed air of the chamber volume introduced in the small chamber.
[0022]
The vane type, scroll type, and screw type are preferable as the pump types that can be used. However, the scroll type pump has interference between the axle and the outlet, and the screw type pump is difficult to arrange due to insufficient axle width. Therefore, the vane type is desirable as the type to be disposed on the axle portion. However, the pump is not limited to this. However, in the reciprocating type and the rolling piston type, it is possible by controlling the valve, but it is necessary to pay attention to the fact that the mechanism becomes complicated by switching to the pumping time.
[0023]
The vane structure has an arc-shaped vane as a feature, but this is to compensate for the lack of strength, which is a drawback of the conventional vane shape. Also, the arc-shaped vane has one end pin-coupled to the rotor and spring-biased in the opening direction, so that the other end portion is pushed out in the opening direction and is assembled to press the cylinder inner surface. . This effectively secures the seal.
[0024]
The pump also serving as an actuator has a pumping action of accumulating compressed air when the rotor is rotated in a direction (in the direction of arrow α in FIG. 3) for receiving pressure to open the vane. Conversely, by supplying the compressed air that has been accumulated to the space surrounded by the vane, cylinder, and rotor, it acts as an actuator that drives the wheel, and this time, it rotates in the direction opposite to that during pumping. Drive the wheels.
[0025]
In braking operation, the main rear wheel brake, ie caliper brake, etc. is provided separately, so the cable from the brake lever is divided into two cables by the footing device, and the clutch that presses the intermediate friction wheel of the braking motion storage device first is The length has been adjusted to work.
[0026]
About the pressure accumulation tank, the compressed air obtained by the pump is accumulated in the tank, but is connected to the hub of the rear wheel from the pump installed by a pipe or a hose. For the weight reduction of the tank, materials such as aluminum and FRP are preferably selected. The capacity is determined by the cruising range. If the size is increased, the cruising range can be extended, and it is also possible to provide emergency assistance by providing a spare tank. Further, since the frame of the bicycle main body is made of a pipe material, compressed air can be accumulated therein using the space in the pipe-shaped frame. Therefore, the tank as used in the invention of this application includes not only a tank separately provided from the bicycle body, but also means serving as a pressure accumulating container using the pipe-shaped frame of the bicycle body.
[0027]
About the valve to be used, the backflow prevention valve provided on the discharge side of the pump and the compressed air supply valve for supplying pump compressed air from the tank are attached to the pump side as an integrated valve device, so that the connection with the tank is unified Therefore, the piping can be simplified. The backflow prevention valve and the compressed air supply valve can be provided separately.
[0028]
The compressed air supply valve is a mechanism that can adjust the supply amount with an operation lever (not shown), and it is effective to obtain a small driving force when the valve is throttled and a large driving force when it is opened. .
[0029]
In the above example, the method of releasing the supply valve arranged in a parallel circuit with the check valve is mentioned as a method of introducing the compressed air accumulated in the tank into the vane of the pump when auxiliary power is required. However, as another method, the closed check valve can be forcibly released by an operating rod or the like so that compressed air can be supplied to the pump. In this case, the supply valve is omitted.
[0030]
In addition, a main plug is provided on the tank side, and the main plug is closed when not in use for a long period of time, thereby preventing the stored air from flowing out of the tank.
[0031]
The fixed casing is positioned on the side opposite to the boss side to which the rear wheel sprocket is attached, and is fixedly attached to the vehicle body. When a fixed casing and a hub are rotatably fitted to each other, and attached to a core rod inserted through the center of both of the fitting members by fastening with a fastener, for example, a bolt and a nut, the hub including the boss Bearings are provided at both ends of the hollow axle and are rotatably supported. In addition, a communication pipe to a tank (not shown) is provided in the fixed casing so as to protrude outward from the inside, and an operation mechanism for a clutch device such as an intermediate friction wheel is arranged in the fixed casing. Therefore, a compact mounting can be realized in housing in the casing.
Hereinafter, the invention of this application will be described in detail with reference to the drawings.
[0032]
【Example】
As shown in FIG. 1 (b), the fixed casing (1) and the hub (2) are in a state where the cylindrical portions, that is, the cylindrical portion (1A) and the cylindrical portion (6) are fitted to each other. A fork end (F) of the vehicle body is sandwiched between ends of a core rod (3) inserted through the center portion and fastened with bolts and nuts to be attached to the vehicle body (F).
[0033]
As shown in FIG. 1B, the hub (3) includes a side-opening cylindrical portion (6), a hollow axle (7), and a boss (7A). A flange (5) for connecting to the spoke (4) of the bicycle rear wheel is formed on the outer periphery of the cylindrical portion (6), and the cylindrical portion (6) is rotatable on the outer periphery of the fixed casing (1). Bearing supported. The hollow shaft portion (7) has one end supported by the fixed casing (1) as a bearing and the other end supported by a core rod (3) fixed to the vehicle body (F). It is supported rotatably.
[0034]
In the space formed by the fixed casing (1) and the hub (2), as shown in FIGS. 1 (a) and (b), on the outer periphery of the hollow axle (7),Pump device also used as an actuatorThe vane pump (P / A), the clutch device (C), and the gear transmission mechanism that function as the above are incorporated so as to be able to operate in association with each other. A valve device (V) is also incorporated adjacent to the vane pump (P / A).
[0035]
As a power transmission mechanism, as shown in FIG. 1 (b), a main friction wheel (8) is fixedly attached to one end of a hollow axle (7), and the friction wheel gear (9) is attached to the hollow axle according to the opposite position. It is attached to the outer peripheral fixed position of (7) via a free wheel (36). The free wheel (36) has a function of engaging with a ratchet only during a pressure releasing operation and transmitting a rotational force from the driven friction ring gear (9) to the hollow axle (7). The main friction wheel (8), the sub friction wheel gear (9), and the intermediate friction wheel (11) constitute a clutch device (C), and the inclined surface of the main friction wheel (8) and the sub friction wheel gear (9) are inclined. A conical intermediate friction wheel (11) is interposed between the surfaces, and this intermediate friction wheel (11) is always loaded in a direction away from the hollow shaft portion (7) by a spring (10).
[0036]
On the other hand, the vane pump (P / A) shown in FIG. 1A as an example of the pump device (P) includes a pump casing (12) and a rotor (13), and the pump casing (12) is a fixed casing ( 1) An appropriate number of spacers (14,...) Are supported and fixed in 1), and a seal liquid
[0037]
As shown in FIGS. 1 (a) and 2, the teeth of the gear (16) at the end of the hollow pump shaft (15) and the driven friction ring gear (9) have a pair of intermediate gears ( 17 and 17) mesh with each other. The sub-friction ring gear (9) and the gear (16) mesh with the intermediate gears (17, 17) to form a gear transmission mechanism. The sub-friction ring gear (9) and the gear (16) are intermediate gears (17 , 17), the rotation is transmitted from both sides, so that stable transmission is performed.
[0038]
As described above, the clutch means (C) includes the main friction wheel (8), the sub friction wheel gear (9), and the intermediate friction wheel (11). The intermediate friction wheel (11) is shown in FIG. Thus, as a conical intermediate friction wheel (11) loaded with a spring, it is rotatably supported by a pin (20) projecting on the opposing surface to a pair of lever arms (19) pivotally supported by a fulcrum (18). Can be attached. The other end of the lever arm (19) is operably connected to the operating rod (21), and is further connected to a brake operating lever (not shown). Therefore, by tightening or releasing the brake operation lever, the lever arm (19) pivotally supported on the fulcrum (18) is pulled against the load spring (10), or the lever arm (19) is released by the load spring (10). As a result, the clutch is engaged and released between the friction disk (8) and the main wheel gear (9) via the intermediate friction wheel (11).
[0039]
When the clutch is engaged during braking, the hub (2) of the wheel rotates integrally with the hollow shaft portion (7) and the main friction wheel (8), and therefore the clutch engagement via the intermediate friction wheel (11). As a result, the reverse rotation is transmitted to the driven friction ring gear (9), and further transmitted to the gear (16) at the shaft end of the hollow pump shaft (15) via the intermediate gear (17) to rotate the rotor (13). . At this time, the rotational speed of the rotor (13) is increased or decreased by the gear ratio of the intermediate gear (17).
[0040]
In the vane type pump (P / A), as shown in FIG. 3, the rotor (13) is mounted in an eccentric position in the pump casing (12), and each of the plurality of vanes (22) is a rotor. It is pivotally attached to the outer periphery of (13) by a pin (23). Although the vane (22) is not shown in the figure, there is a contrivance that the tip of the vane (22) is always spring-loaded so as to contact the inner surface of the pump casing (12).
[0041]
The pump casing (12) is formed with a suction port (24) and a discharge port (25). The suction port (24) is an introduction formed in a seal liquid leakage prevention case (14A) disposed at this position. The inlet (26) communicates with the outside, and the inlet (26) communicates with the outside.
[0042]
Pump device also used as an actuatorIn operation, the rotating vane (22) is temporarily immersed in the seal liquid (L) filled in the bottom of the pump casing (12) when passing through the bottom of the pump casing (12). The sealing of the casing (12), the vane (22) and the rotor (13) can be maintained and lubrication can be achieved.
[0043]
The pump casing (12) includes a discharge port (25) and a supply port (32), and an example in which the valve housing (V) is integrally formed is shown. A communication chamber (27) is formed in the valve housing (V), and a check valve (28) is disposed on the communication chamber (27) side of the discharge port (25). Compressed air obtained by operating the pump during braking is sent to the tank through the check valve (28). A supply valve (29) is disposed in the passage from the communication chamber (27) to the supply port (32) via the passage (30). When the supply valve (29) is opened, the vane pump (P / A) passes from the tank (T) through the communication chamber (27) through the passage (30), the supply valve (29), and the supply port (32). Is supplied with compressed air.
[0044]
As shown in FIG. 1B, a sprocket (34) that meshes with the chain is attached to the end of the hollow axle (7) constituting the hub (2) via a one-way clutch (33). Further, the large-diameter cylindrical portion (6) integrated with the hub (2) is formed with flanges (5) in the vicinity of both end portions on the outer periphery. By using this flange (5) and fastening the spokes (4) of a general-purpose wheel, the compressed air type bicycle motion accumulation device of the present invention can be easily incorporated, and it is compactly attached to the hub portion of the rear wheel. can do.
[0045]
[Action]
According to the invention of this application, as shown in FIGS. 1 and 4, the clutch device (C) is in the non-engagement position and the freewheel (36) is also in the non-engagement state during normal bicycle travel. Since the transmission system is turned off, the pump is not operated, and therefore is not subjected to a load when the pedal is traveling. Therefore, while the pedal is traveling, the chain, sprocket (34 ), The rotation is transmitted to the rear wheels via the one-way clutch (33), the hub (2) and the spoke (4), and the bicycle is driven to travel.
[0046]
When the pedal travel is stopped during the travel, the rotation of the wheel in that state is continued because it is irrelevant to the stop of the rotation of the chain by the one-way clutch (33). In this state, when a brake is applied by operating a brake lever (not shown), the lever arm (19, 19) is operated in conjunction with the initial operation of the brake lever, and the lever arm (19, 19) is drawn. Therefore, the intermediate friction wheel (11, 11) is pushed between the main friction wheel (8) and the sub friction wheel gear (9), and the clutch device (C) is operated, so that the sub friction ring gear (9) to the intermediate gear (17 ) Is transmitted to the gear (16) at the end of the hollow pump shaft (15). At that time, the speed is increased by the intermediate gear (17), the rotor (13) is rotated via the gear (16), and a pumping action is performed.
[0047]
The rotation of the rotor (13) causes the vane (22) to send out the air sucked from the introduction port (26) through the suction port (24) to the discharge port (25) while applying pressure, and further to the discharge port (25). ), The check valve (28) is opened, and the pressurized air is accumulated in the tank (T) through the communication chamber (27) and the communication port (31).
[0048]
During the operation of accumulating the pressurized air by the pump (P / A), the pump (P / A) itself performs a part of the braking function for the bicycle running. Of course, when the braking of the bicycle is insufficient, it is supplemented by a caliper brake in addition to the braking accompanying the accumulation of pressurized air by the pump of the present invention.
[0049]
When assisting force is required when starting a bicycle or climbing a hill, when the pressure is accumulated in the tank, the supply valve (29) is operated to open and supply port to the pump (P / A) When (32) is opened, the accumulated air from the tank (T) acts on the vane (22) of the pump (P / A) and pushes the vane (22), so the rotor (13) rotates. Then, the rotation of the rotor (13) is carried out through the hollow axle (16) via the shaft end gear (16), the intermediate gear (17), the slave friction ring gear (9), and the free wheel (36) of the hollow pump shaft (15). 7) It is transmitted to the wheel via the hub (2) and the spoke (4) and acts as auxiliary power. In this case, the wheel is driven by generating a rotational force in the same direction as the wheel. Further, the transmission is reduced and transmitted at a reduction ratio by the gear of the intermediate gear (11), thereby giving high torque to the wheels.
[0050]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the compressed air type bicycle motion accumulation device of the present invention, the following effects can be obtained.
[0051]
(1) When the bicycle is running, the transmission system of the clutch device (C) and the free wheel (36) is turned off and does not interfere with the running. During braking, the transmission system is turned on via the clutch device (C). Since the transmission system of the free wheel (36) is turned on and the pump is operated in any case, it is possible to reliably and effectively ensure the compressed air by operating the pump.
[0052]
(2) Pump device also used as an actuatorHowever, since it is structured to fit in the rear wheel hub, the appearance can be simplified and the weight can be reduced, and the exercise accumulation type bicycle can be assembled only by the rear wheel.
[0053]
(3) Pump device also used as an actuatorTo fit in the rear wheel hub, general gear system such as multi-stage gear, or assembly using general rims and tire spokesCan.
[0054]
(Four) There is no need for an expensive mechanism such as a gear change or switching gear, a chain, etc., and an extra cost can be avoided.
[0055]
(Five) Even if the size of the tank that determines the cruising distance is taken into account because of air pressure accumulation, the weight can be reduced compared to a spring type spring or the like that is anxious to increase in weight.
[0056]
(6) Connection to the tank can be done with a single pipe, so the arrangement and shape of the tank can be designed freely.
[0057]
(7) Since the driving force can be controlled by adjusting the supply valve, the stored energy can be used efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a compressed-air bicycle motion accumulation device, FIG. It is a longitudinal cross section shown including the related arrangement | positioning with a wheel along the YY line of).
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG.
FIG. 3 is a BB line in FIG.AlongIt is sectional drawing.
FIG. 4 is a diagram showing a hydraulic circuit according to the compressed air type bicycle motion accumulation apparatus of the present invention.
5A and 5B are schematic views of a conventional power-assisted bicycle, where FIG. 5A shows the overall configuration, and FIG. 5B shows a hydraulic circuit diagram.
[Explanation of symbols]
1 Fixed casing
1A Cylindrical part
2 Hub
3 core rod
4 spokes
5 Flange
6 Cylindrical part
7 Hollow shaft
7A Boss
8 Main friction wheels
9 Sub-friction ring gear
10 Load spring
11 Intermediate friction wheel
12 Pump casing
13 Rotor
14 Spacer
14A Seal liquid leakage prevention case
15 Hollow pump shaft
16 gears
17 Intermediate gear
18 fulcrum
19 Isogo Arm
20 pins
21 Operation rod
22 Vane
23 pins
24 Suction port
25 Discharge port
26 Inlet
27 Communication room
28 Check valve
29 Supply valve
30 passage
31 Communication port
32 Supply port
33 one-way clutch
34 Sprocket
35 Flange
36 freewheel
P / APump device also used as an actuator
C Clutch device
V-valve device
T tank
L seal liquid
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