JP2012006583A - Auxiliary power unit - Google Patents

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和徳 寺薗
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple auxiliary power unit capable of efficiently outputting power by allowing a magnet or the like to be in a reciprocal piston motion by using the interaction of an electromagnetic force between a current flowing in a coil and the magnet or the like.SOLUTION: The auxiliary power unit includes a reciprocally operating unit 110, a rotary unit 120 and a power source unit 130. The reciprocally operating unit includes a cylinder 111, a coil 112 wound around the cylinder, a moving piece 113 constituted of a magnet or a magnetic body reciprocating in the cylinder, a first output shaft 115 which is slidably supported by one end face of the cylinder and connected to one end face of the moving piece, and a second output shaft 117 which is slidably supported by the other end face of the cylinder and connected to the other end face of the moving piece. The rotary unit 120 includes a crank shaft 122 which is rotatably supported between bearings, a connecting rod 123 connected to a crank pin of the crank shaft and the first output shaft 115, a rotational drive switch unit 124 for intermittently repeating the supply and the interruption of the current from the power source unit 130 to the coil 112 in conjunction with the rotation of the crank shaft, and a starting lever 125 for starting the crank shaft 122.

Description

本発明は、シリンダーに巻回したコイルに流れる電流とシリンダー内に配置した磁石又は磁性体からなる移動子との間に生じる電磁力の相互作用を利用して、シリンダー内で移動子を往復ピストン運動させ、回転力に変換して動力を取り出せるようにした補助動力装置に関するものである。   The present invention uses an interaction between an electromagnetic force generated between a current flowing in a coil wound around a cylinder and a moving element made of a magnet or a magnetic material arranged in the cylinder, and the moving element is moved in a reciprocating piston in the cylinder. The present invention relates to an auxiliary power device that can be moved and converted into a rotational force to extract power.

従来より、動力装置として電動モーターが知られている。電動モーターは、軸回りを回転する回転子(ロータ)と、回転子と相互作用して回転モーメントを発生させる固定子(ステータ)とを備え、回転子に巻かれたコイルに電流が流れると、固定子に配置された磁石との相互作用により電磁力が発生して、電磁力により回転子を回転させ、回転力を動力として出力させる仕組みになっている。電動モーターに関しては、例えば特開平5−176509号公報や実開平6−36373号公報に開示のものが知られている。   Conventionally, an electric motor is known as a power unit. The electric motor includes a rotor (rotor) that rotates around an axis, and a stator (stator) that interacts with the rotor and generates a rotational moment. When an electric current flows through a coil wound around the rotor, The electromagnetic force is generated by the interaction with the magnet arranged on the stator, and the rotor is rotated by the electromagnetic force, and the rotational force is output as power. As for the electric motor, those disclosed in, for example, JP-A-5-176509 and JP-A-6-36373 are known.

一方、かかる電動モーターを電動アシスト自転車の駆動装置に利用する例が、例えば特開2007−327569号公報に開示されている。   On the other hand, an example in which such an electric motor is used in a drive device for an electric assist bicycle is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-327569.

特開平5−176509号公報JP-A-5-176509 実開平6−36373号公報Japanese Utility Model Publication No. 6-36373 特開2007−327569号公報JP 2007-327469 A

しかしながら、上記いずれの例も、固定子に対する回転子の回転運動を動力として出力するものであるが、装置全体が嵩張る問題や、電力消費量が大きくて大容量のバッテリーを必要としたり、効率的に力を取り出せない等の課題がある。   However, in any of the above examples, the rotational motion of the rotor with respect to the stator is output as power. However, the problem is that the entire device is bulky, a large amount of power is consumed, a large capacity battery is required, and efficient. However, there is a problem that power cannot be taken out.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、シリンダーに巻回したコイルに流れる電流とシリンダー内に配置した磁石又は磁性体からなる移動子との間に生じる電磁力の相互作用を利用して、間欠的に電流を流しながら、シリンダー内で移動子を往復ピストン運動させ、かかる往復ピストン運動を動力として効率よく出力することのできる、簡易な補助動力装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and utilizes the interaction of electromagnetic force generated between a current flowing in a coil wound around a cylinder and a mover made of a magnet or a magnetic material arranged in the cylinder. Thus, it is an object of the present invention to provide a simple auxiliary power device capable of causing a reciprocating piston motion in a cylinder while an electric current is intermittently supplied and efficiently outputting the reciprocating piston motion as power.

また、本発明は、ペダルを踏むタイミングに同調させて効率よく動力を取り出すことのできる補助動力装置を提供することを目的とする。   It is another object of the present invention to provide an auxiliary power device that can efficiently extract power in synchronism with the timing of stepping on a pedal.

さらに、本発明は、移動子を起動させてシリンダー内で往復ピストン運動させ、同往復ピストン運動を動力として効率よく出力することのできる、補助動力装置を提供することを目的とする。   Furthermore, an object of the present invention is to provide an auxiliary power device that can start a moving element to cause a reciprocating piston motion in a cylinder and efficiently output the reciprocating piston motion as power.

上記課題を解決するために、本発明に係る補助動力装置は、往復作動部と、回転部と、電源部を備え、
往復作動部は、筒状のシリンダーと、シリンダーに巻回されたコイルと、シリンダー内を往復動する磁石又は磁性体からなる移動子と、シリンダーの一端面にスライド自在に支持され移動子の一方の端面に連結された第1出力軸と、シリンダーの他方の端面にスライド自在に支持され移動子の他方の端面に連結された第2出力軸とを有し、
回転部は、一対の軸受間に回転自在に支持されるクランク軸と、クランク軸のクランクピンと第1出力軸に連結された連結棒と、クランク軸の回転に連動して電源部からコイルへの電流の供給と遮断を間欠的に繰り返し、シリンダー内の移動子を往復動させる回転駆動スイッチ部と、クランク軸を始動させる始動レバーとを有する、ことを主要な特徴とする。
In order to solve the above problems, an auxiliary power device according to the present invention includes a reciprocating operation unit, a rotation unit, and a power supply unit,
The reciprocating operation unit includes a cylindrical cylinder, a coil wound around the cylinder, a mover made of a magnet or a magnetic material that reciprocates in the cylinder, and one of the movers supported slidably on one end surface of the cylinder. A first output shaft coupled to the end surface of the cylinder, and a second output shaft slidably supported on the other end surface of the cylinder and coupled to the other end surface of the moving element,
The rotating portion includes a crankshaft rotatably supported between a pair of bearings, a connecting pin connected to a crankpin of the crankshaft and the first output shaft, and a power supply portion to a coil in conjunction with rotation of the crankshaft. The main feature is that it has a rotation drive switch section that intermittently repeats supply and interruption of current and reciprocates the moving element in the cylinder, and a start lever that starts the crankshaft.

本発明に係る補助動力装置は、往復作動部、回転部および電源部が自転車のフレームに一体に取り付けられ、自転車のペダルが始動レバーに回転自在に連結されていることを第2の特徴とする。   The auxiliary power unit according to the present invention has a second feature that the reciprocating operation unit, the rotating unit, and the power source unit are integrally attached to the bicycle frame, and the bicycle pedal is rotatably connected to the start lever. .

本発明に係る補助動力装置は、回転駆動スイッチ部が、自転車のペダルを踏むタイミングと同調してオンオフ作動し、電源部からの電流を間欠的にコイルに供給するように設定されていることを第3の特徴とする。   In the auxiliary power unit according to the present invention, the rotational drive switch unit is set to be turned on and off in synchronization with the timing of depressing the pedal of the bicycle, and the current from the power source unit is intermittently supplied to the coil. The third feature.

本発明に係る補助動力装置は、往復作動部と、回転部と、電源部と、始動部を備え、
往復作動部は、筒状のシリンダーと、シリンダーに巻回された一次コイルと、シリンダー内を往復動する磁石又は磁性体からなる移動子と、シリンダーの一端面にスライド自在に支持され移動子の一方の端面に連結された第1出力軸と、シリンダーの他方の端面にスライド自在に支持され移動子の他方の端面に連結された第2出力軸を有し、
回転部は、一対の軸受間に回転自在に支持されるクランク軸と、クランク軸のクランクピンと第1出力軸に連結された連結棒と、クランク軸の回転に連動して電源部から一次コイルへの電流の供給と遮断を間欠的に繰り返し、シリンダー内の移動子を往復動させる回転駆動スイッチ部を有し、
始動部は、シリンダーに巻回された二次コイルと、電源部から二次コイルへの電流を一時的に供給し、シリンダー内の移動子を始動させる始動スイッチ部を有する、ことを第4の特徴とする。
The auxiliary power device according to the present invention includes a reciprocating operation unit, a rotating unit, a power source unit, and a starting unit,
The reciprocating operation unit includes a cylindrical cylinder, a primary coil wound around the cylinder, a mover made of a magnet or a magnetic material that reciprocates in the cylinder, and is slidably supported on one end surface of the cylinder. A first output shaft coupled to one end surface, and a second output shaft slidably supported on the other end surface of the cylinder and coupled to the other end surface of the moving element;
The rotating portion includes a crankshaft rotatably supported between a pair of bearings, a connecting pin connected to the crankpin of the crankshaft and the first output shaft, and the power supply portion to the primary coil in conjunction with the rotation of the crankshaft. The current supply and cut-off are intermittently repeated, and a rotary drive switch that reciprocates the moving element in the cylinder is provided.
The starting part has a secondary coil wound around the cylinder, and a start switch part for temporarily supplying a current from the power source part to the secondary coil to start the moving element in the cylinder. Features.

本発明に係る補助動力装置は、往復作動部と、回転部と、電源部と、始動部を備え、
往復作動部は、筒状のシリンダーと、シリンダーに巻回された左右一対のコイルと、シリンダー内を往復動する磁石又は磁性体からなる移動子と、シリンダーの一端面にスライド自在に支持され移動子の一方の端面に連結された出力軸を有し、
回転部は、一対の軸受間に回転自在に支持されるクランク軸と、クランク軸のクランクピンと出力軸に連結された連結棒と、クランク軸の回転に連動して電源部から各コイルへの電流の供給と遮断を間欠的に繰り返し、シリンダー内の移動子を往復動させる回転駆動スイッチ部を有する、ことを第5の特徴とする。
The auxiliary power device according to the present invention includes a reciprocating operation unit, a rotating unit, a power source unit, and a starting unit,
The reciprocating operation unit is supported by a cylindrical cylinder, a pair of left and right coils wound around the cylinder, a mover made of a magnet or a magnetic material that reciprocates in the cylinder, and slidably supported on one end surface of the cylinder. Having an output shaft connected to one end face of the child;
The rotating portion includes a crankshaft rotatably supported between a pair of bearings, a connecting rod connected to a crankpin of the crankshaft and an output shaft, and a current from the power supply portion to each coil in conjunction with the rotation of the crankshaft. A fifth feature is that it has a rotation drive switch section that intermittently repeats the supply and shut-off, and reciprocates the moving element in the cylinder.

以上説明したように、本発明の補助動力装置によれば、回転するクランク軸と連動して作動する回転駆動スイッチ部の働きによって、シリンダーに巻回されたコイルに流れる電流とシリンダー内に配置された磁石又は磁性体からなる移動子との間に生じる電磁力を利用して、シリンダー内の移動子を持続的に往復ピストン運動させるようにしており、かかる往復ピストン運動を補助動力として効率よく取り出し利用できるという優れた効果を奏する。   As described above, according to the auxiliary power unit of the present invention, the current flowing in the coil wound around the cylinder and the current flowing in the coil are arranged in the cylinder by the action of the rotary drive switch that operates in conjunction with the rotating crankshaft. The reciprocating piston movement of the moving element in the cylinder is continuously utilized as an auxiliary power by utilizing the electromagnetic force generated between the moving element made of a magnet or a magnetic material. There is an excellent effect that it can be used.

また、本発明の補助動力装置は、移動子を持続的に往復ピストン運動させる動力として、始動レバーによる最初のクランク軸の始動とその後のコイルへの僅かな電流の供給だけで足り、また、その後もスイッチ部による電流の供給と遮断の間欠的な繰り返しにより、移動子を持続的に往復ピストン運動させるようにしており、電力消費量が極めて少なくて省エネルギー効果が高いという優れた効果を奏する。また、装置全体をコンパクト化できるという効果を奏する。   The auxiliary power unit according to the present invention only needs to start the crankshaft by the start lever and then supply a small amount of current to the coil as power for continuously moving the moving element in the reciprocating piston. In addition, by intermittently repeating current supply and interruption by the switch unit, the moving element is continuously reciprocated by a reciprocating piston, so that the power consumption is extremely small and the energy saving effect is high. Moreover, there exists an effect that the whole apparatus can be reduced in size.

さらに、かかる補助動力装置をアシスト自転車に設置することによって、従来の電動アシスト自転車と比べて、大容量のバッテリーが不要であり、軽量で安価なアシスト自転車を実現できるという優れた効果を奏する。   Furthermore, by installing such an auxiliary power device on an assist bicycle, a large-capacity battery is not required, and a light and inexpensive assist bicycle can be realized compared to a conventional electric assist bicycle.

しかも、本発明の補助動力装置は、二次コイルと始動スイッチ部を有する始動部を設ける構成の採用により、始動レバーを廃止して、より効率よく補助動力を取り出すことができるという優れた効果を奏する。   In addition, the auxiliary power device according to the present invention has an excellent effect that the start lever is eliminated and the auxiliary power can be taken out more efficiently by adopting a configuration in which the start portion having the secondary coil and the start switch portion is provided. Play.

本発明の第1実施形態を示す補助動力装置の平面図、The top view of the auxiliary power unit which shows 1st Embodiment of this invention, 図1に示す補助動力装置の側面図、The side view of the auxiliary power unit shown in FIG. 図1に示す補助動力装置の作用を示す図、The figure which shows the effect | action of the auxiliary power unit shown in FIG. 図1に示す補助動力装置の作用を示す図、The figure which shows the effect | action of the auxiliary power unit shown in FIG. 図1に示す補助動力装置の作用を示す図、The figure which shows the effect | action of the auxiliary power unit shown in FIG. 図1に示す補助動力装置の作用を示す図、The figure which shows the effect | action of the auxiliary power unit shown in FIG. 図1に示す補助動力装置を電動アシスト自転車に設置した例を示す図、The figure which shows the example which installed the auxiliary power apparatus shown in FIG. 1 in the electrically assisted bicycle, 本発明の第2実施形態を示す補助動力装置の平面図、The top view of the auxiliary power unit which shows 2nd Embodiment of this invention, (A)は図8の補助動力装置における回転駆動スイッチ部の側面図、(B)はその正面図、(C)は回転子の正面図である。(A) is a side view of a rotation drive switch part in the auxiliary power unit of FIG. 8, (B) is a front view thereof, and (C) is a front view of a rotor. 本発明の第3実施形態を示す補助装置の平面図、The top view of the auxiliary | assistant apparatus which shows 3rd Embodiment of this invention, (A)は回転駆動スイッチ部の側面図、(B)は反転方向への回転駆動スイッチ部の側面図、(A) is a side view of the rotation drive switch unit, (B) is a side view of the rotation drive switch unit in the reverse direction, (A)は起動スイッチ部の側面図、(B)はその背面図、(A) is a side view of the start switch unit, (B) is a rear view thereof, 図10に示す補助動力装置の作用を示す図、The figure which shows the effect | action of the auxiliary power unit shown in FIG. 図10に示す補助動力装置の作用を示す図、The figure which shows the effect | action of the auxiliary power unit shown in FIG. 図10に示す補助動力装置の作用を示す図、The figure which shows the effect | action of the auxiliary power unit shown in FIG. 本発明の第4実施形態を示す補助装置の側面図である。It is a side view of the auxiliary | assistant apparatus which shows 4th Embodiment of this invention.

本発明を実施するための最良の形態につき、図面を参照して説明する。図1ないし図7は本発明に係る補助動力装置の第1実施形態を示している。図中、符号100は本発明に係る補助動力装置である。   The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 7 show a first embodiment of an auxiliary power unit according to the present invention. In the figure, reference numeral 100 denotes an auxiliary power device according to the present invention.

補助動力装置100は、図1および図2に示すように、往復作動部110と、回転部120と、電源部130とを備えた基本構成とされている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the auxiliary power device 100 has a basic configuration including a reciprocating operation unit 110, a rotation unit 120, and a power supply unit 130.

往復作動部110は、支持ベース101の上面の一方側に支持部101aを介して支持された円筒形のシリンダー111と、シリンダー111の外面に所定幅Lの範囲で巻回されたコイル112と、シリンダー111内を長手方向に往復動する磁石からなる移動子113と、シリンダー111の両端のうち一端に配置された軸受114に前後にスライド自在に支持された第1出力軸115と、シリンダー111の両端のうち他端に配置された軸受116に前後にスライド自在に支持された第2出力軸117とから構成されている。   The reciprocating operation unit 110 includes a cylindrical cylinder 111 supported on one side of the upper surface of the support base 101 via a support unit 101a, a coil 112 wound around the outer surface of the cylinder 111 within a predetermined width L, A moving element 113 made of a magnet that reciprocates in the longitudinal direction in the cylinder 111, a first output shaft 115 slidably supported back and forth by a bearing 114 disposed at one end of both ends of the cylinder 111, The second output shaft 117 is slidably supported back and forth by a bearing 116 disposed at the other end of both ends.

移動子113は、その可動区間Mがコイル112の巻回区間Lを両側で超える範囲(具体的には、M=L+B+2A:ここでBは移動子113の幅、Aは移動子113がシリンダー111の両端に最も接近した時の移動子113からコイル112の最も近い端までの距離)とされると共に、回転駆動スイッチ部124の作動(オン)のタイミングでコイル112の入口付近からコイル112内に進入するように設定されている。なお、第1出力軸115の一端115aは移動子113の両端面のうち一端面113Aに連結され、移動子113の他端面113Bには第2出力軸117の一端117aが連結されている。   The movable element 113 has a range in which the movable section M exceeds the winding section L of the coil 112 on both sides (specifically, M = L + B + 2A: where B is the width of the movable element 113, A is the width of the movable element 113, and A is the cylinder 111. The distance from the moving element 113 to the closest end of the coil 112 when the two ends of the coil 112 are closest to each other), and from the vicinity of the inlet of the coil 112 into the coil 112 at the timing of operation (ON) of the rotary drive switch unit 124. It is set to enter. One end 115a of the first output shaft 115 is connected to one end surface 113A of both end surfaces of the mover 113, and one end 117a of the second output shaft 117 is connected to the other end surface 113B of the mover 113.

回転部120は、左右一対の軸受121,121間に回転軸122Aが回転自在に支持されるクランク軸122と、クランク軸122のクランクピン122Bおよび第1出力軸115の他端115b間に連結された連結棒123と、一方の軸受121の内側に位置してクランク軸122の回転軸122Aに同軸的に連結された回転駆動スイッチ部124と、他方の軸受121の外側に位置してクランク軸122の回転軸122Aに同軸的に基端部が連結された始動レバー125とから構成されている。なお、第1出力軸115の他端115bと連結棒123とは連結ピン115cを介して屈曲可能に連結されている。始動レバー125はクランク軸122を始動させる役目をする。   The rotating part 120 is connected between a crank shaft 122 in which a rotating shaft 122A is rotatably supported between a pair of left and right bearings 121, 121, a crank pin 122B of the crank shaft 122, and the other end 115b of the first output shaft 115. The connecting rod 123, the rotation drive switch unit 124 coaxially connected to the rotating shaft 122 </ b> A of the crankshaft 122 positioned inside the one bearing 121, and the crankshaft 122 positioned outside the other bearing 121. And a starting lever 125 having a base end connected coaxially to the rotating shaft 122A. The other end 115b of the first output shaft 115 and the connecting rod 123 are connected to each other via a connecting pin 115c so as to be bent. The start lever 125 serves to start the crankshaft 122.

回転駆動スイッチ部124は、クランク軸122の回転に連動して、電源部130から配線131を介してシリンダー111のコイル112への電流の供給と遮断を一定のタイミングで間欠的に繰り返し、シリンダー111内の移動子113を連続して往復動させるもので、回転軸122A回りに回転する回転子124Aと、回転子124Aの前後に位置する一対の接触ブラシ124B,124Bとを有し、回転子124Aの回転面の180度対称位置に一対の電極板124C,124Cが設けられている。   In conjunction with the rotation of the crankshaft 122, the rotation drive switch unit 124 intermittently repeats supply and interruption of current from the power supply unit 130 to the coil 112 of the cylinder 111 via the wiring 131 at a certain timing. The movable element 113 is continuously reciprocated, and includes a rotor 124A that rotates around the rotation shaft 122A and a pair of contact brushes 124B and 124B that are positioned before and after the rotor 124A. A pair of electrode plates 124C and 124C are provided at positions 180.degree.

そして、上記回転駆動スイッチ部124は、回転子124Aの回転途中で、一対の電極板124C,124Cが接触ブラシ124B,124Bに同時に接触すると、回転駆動スイッチ部124が作動(オン)し、その間通電して電源部130からの電流がコイル112に供給され、一対の電極板124C,124Cが接触ブラシ124B,124Bから離れると、回転駆動スイッチ部124が停止(オフ)し、その間通電が遮断されて、電源部130からのコイル112への電流が遮断されるようになっている。   When the pair of electrode plates 124C and 124C simultaneously contact the contact brushes 124B and 124B during the rotation of the rotor 124A, the rotation drive switch unit 124 operates (turns on) during the rotation of the rotor 124A. Then, when the current from the power supply unit 130 is supplied to the coil 112 and the pair of electrode plates 124C and 124C are separated from the contact brushes 124B and 124B, the rotation drive switch unit 124 is stopped (turned off), and the energization is interrupted during that time. The current from the power supply unit 130 to the coil 112 is cut off.

電源部130は、コイル112に電流を供給するもので、配線131を介してコイル112の一端にプラス側が接続され、コイル112の他端にマイナス側が接続されている。配線131の途中には電源スイッチ132と可変抵抗133が直列に配置されている。なお、電力消費量が極めて少なく、電気の消耗が少ないことから、電源部130には、1.5V程度の乾電池や小型バッテリーを用いることができる。   The power supply unit 130 supplies current to the coil 112, and the plus side is connected to one end of the coil 112 via the wiring 131 and the minus side is connected to the other end of the coil 112. A power switch 132 and a variable resistor 133 are arranged in series in the middle of the wiring 131. Note that since the power consumption is extremely small and the consumption of electricity is small, a dry battery or a small battery of about 1.5 V can be used for the power supply unit 130.

図3ないし図6は、上記構成の補助動力装置100において、クランク軸122の回転に連動して作動する回転駆動スイッチ部124に基づき、シリンダー111内の移動子113を持続的に往復ピストン運動させている様子を示している。   3 to 6 show that in the auxiliary power unit 100 configured as described above, the moving element 113 in the cylinder 111 is continuously reciprocated by a reciprocating piston movement based on the rotation drive switch unit 124 that operates in conjunction with the rotation of the crankshaft 122. It shows how it is.

最初に、手動で図1に示す始動レバー125を図2の反時計回りに回してクランク軸122を始動(回動)させる。図3に示すように、クランク軸122が始動してクランクピン122Bが上死点から反時計回りに90度を越えると、その途中で、回転駆動スイッチ部124の各電極板124C,124Cが接触ブラシ124B,124Bに同時に接触して、回転駆動スイッチ部124が作動(オン)し、電源部130からの電流がコイル112に供給される。   First, the crankshaft 122 is started (turned) by manually turning the start lever 125 shown in FIG. 1 counterclockwise in FIG. As shown in FIG. 3, when the crankshaft 122 is started and the crankpin 122B exceeds 90 degrees counterclockwise from the top dead center, the electrode plates 124C and 124C of the rotary drive switch section 124 are in contact with each other. Simultaneously contacting the brushes 124 </ b> B and 124 </ b> B, the rotation drive switch unit 124 is activated (turned on), and the current from the power supply unit 130 is supplied to the coil 112.

このとき、移動子113はコイル112の入口付近に位置しており(図3ではコイル112の左側入口付近に位置し、移動子113のコイル112寄りの端面がS極でその反対側端面がN極である)、コイル112に電流が流れることによりコイル112と移動子(磁石)113との相互作用で発生する電磁力の作用により、移動子113がコイル112内に進入するように図3の右方向に引っ張られる。   At this time, the mover 113 is located near the entrance of the coil 112 (in FIG. 3, it is located near the left entrance of the coil 112, the end face of the mover 113 near the coil 112 is the S pole, and the opposite end face is N. 3 so that the mover 113 enters the coil 112 by the action of electromagnetic force generated by the interaction between the coil 112 and the mover (magnet) 113 when a current flows through the coil 112. Pulled to the right.

次いで、図4に示すように、クランク軸122のクランクピン122Bが下死点に近づくと、その途中で、回転駆動スイッチ部124の各電極板124C,124Cが接触ブラシ124B,124Bから離間して、回転駆動スイッチ部124が停止(オフ)し、電源部130からの電流供給が遮断される。クランク軸112および移動子113には慣性力が働いているから、慣性力により、クランク軸122は下死点から反時計回りに回動して上死点に向かうと共に、移動子113はコイル112内から外へと図4の右方向へ移動する。   Next, as shown in FIG. 4, when the crank pin 122B of the crankshaft 122 approaches the bottom dead center, the electrode plates 124C and 124C of the rotary drive switch section 124 are separated from the contact brushes 124B and 124B. The rotation drive switch unit 124 is stopped (turned off), and the current supply from the power source unit 130 is cut off. Since an inertial force is acting on the crankshaft 112 and the mover 113, the crankshaft 122 rotates counterclockwise from the bottom dead center toward the top dead center by the inertial force, and the mover 113 is moved to the coil 112. It moves from the inside to the outside in the right direction in FIG.

次いで、図5に示すように、クランク軸122のクランクピン122Bが下死点を過ぎて90度を越えると、その途中で、回転駆動スイッチ部124の各電極板124C,124Cが接触ブラシ124B,124Bに再び接触して、回転駆動スイッチ部124が作動(オン)し、電源部130からの電流がコイル112に供給される。同時に、コイル112に流れる電流により、コイル112と移動子113との間の相互作用で生じる電磁力により、コイル112の入口付近の移動子113がコイル112内へ再び進入するように図5の左方向に引っ張られる。   Next, as shown in FIG. 5, when the crank pin 122B of the crankshaft 122 exceeds 90 degrees past the bottom dead center, the electrode plates 124C and 124C of the rotary drive switch section 124 are contacted with the contact brush 124B, The rotation drive switch unit 124 is actuated (turned on) once again in contact with 124 B, and the current from the power supply unit 130 is supplied to the coil 112. At the same time, the left side of FIG. 5 is such that the mover 113 near the entrance of the coil 112 reenters the coil 112 due to the electromagnetic force generated by the interaction between the coil 112 and the mover 113 due to the current flowing through the coil 112. Pulled in the direction.

次いで、図6に示すように、クランク軸122のクランクピン122Bが上死点に近づくと、その途中で、回転駆動スイッチ部124の各電極板124C,124Cが接触ブラシ124B,124Bから再び離間して、スイッチ部124が停止し、電源部130からの電流供給が遮断される。クランク軸112および移動子113には慣性力が働いているから、慣性力によりクランク軸122はクランクピン122Bが上死点に向かうおよび上死点を越えるように反時計回りに回動し、移動子113はコイル112内を図6の左方向へ移動する。   Next, as shown in FIG. 6, when the crank pin 122B of the crankshaft 122 approaches top dead center, the electrode plates 124C and 124C of the rotary drive switch section 124 are separated from the contact brushes 124B and 124B in the middle. Thus, the switch unit 124 is stopped, and the current supply from the power supply unit 130 is interrupted. Since an inertial force is acting on the crankshaft 112 and the moving element 113, the crankshaft 122 is rotated counterclockwise by the inertial force so that the crankpin 122B moves toward the top dead center and exceeds the top dead center. The child 113 moves in the coil 112 to the left in FIG.

このようにして、本発明の補助動力装置100によると、クランク軸122の回転に連動して間欠的にオン・オフ作動する回転駆動スイッチ部124の作動のタイミングと、コイル112に進入する移動子113のタイミングとを同調させることにより、シリンダー111内の移動子113を往復動させる電磁力を断続的に移動子113に作用させ、これによってシリンダー111内の移動子113を持続的に往復ピストン運動させ、クランク軸122ひいては回転軸122Aを連続的に(反時計回りに)回転駆動させ、動力を取り出すことができる。   Thus, according to the auxiliary power unit 100 of the present invention, the operation timing of the rotary drive switch unit 124 that intermittently turns on and off in conjunction with the rotation of the crankshaft 122, and the moving element that enters the coil 112 By synchronizing with the timing of 113, an electromagnetic force for reciprocating the moving element 113 in the cylinder 111 is intermittently applied to the moving element 113, thereby continuously moving the moving element 113 in the cylinder 111 to reciprocating piston motion. Then, the crankshaft 122, and hence the rotating shaft 122A, can be continuously rotated (counterclockwise) to extract power.

図7は、本発明の補助動力装置100を自転車のフレーム150に設置した例を示している。   FIG. 7 shows an example in which the auxiliary power device 100 of the present invention is installed on a bicycle frame 150.

図7に示すように、回転軸122Aの一端に連結された始動レバー125の自由端には運転者の足を乗せる一方のペダル151が回転自在に連結され、回転軸122Aの他端には始動レバー125と180度反対向きに補助レバー152が連結されている。補助レバー152の自由端には運転者の足を乗せる他方のペダル153が回転自在に連結されている。往復作動部110は、フレーム150に沿ってサドル部(図示せず)に向けて起立するように配置してよい。   As shown in FIG. 7, one pedal 151 on which the driver's foot is put is rotatably connected to the free end of the start lever 125 connected to one end of the rotating shaft 122A, and the other end of the rotating shaft 122A is started. An auxiliary lever 152 is connected to the lever 125 in the opposite direction 180 degrees. On the free end of the auxiliary lever 152, the other pedal 153 on which the driver's foot is placed is rotatably connected. The reciprocating operation unit 110 may be arranged to stand along the frame 150 toward a saddle unit (not shown).

図7に示す補助動力装置100によると、最初に電源部130の電源スイッチ132を入れ、運転者がペダル151,153をこいでクランク軸122を回動させると、図3に示すように、運転者がペダル153を強く踏み込むタイミングに同調して、回転駆動スイッチ部124が作動し、コイル112に電流が供給されて、移動子(磁石)113に働く電磁力が、運転者のペダル153の踏み込み動作を助けるように移動子113を引っ張り、また、図5に示すように、ペダル153が持ち上がるタイミングに同調して(ペダル151を強く踏み込むタイミングでもある)、回転駆動スイッチ部124が再び作動し、コイル112に電流が供給されて、移動子(磁石)113に働く電磁力が、運転者のペダル151の踏み込み動作を助けるように移動子113を引っ張る。その結果、運転者が左右のペダル153,151を踏む動作を常に助けるように、移動子113が持続的に往復ピストン運動する。   According to the auxiliary power unit 100 shown in FIG. 7, when the driver first turns on the power switch 132 of the power supply unit 130 and turns the crankshaft 122 by pushing the pedals 151 and 153, as shown in FIG. In synchronism with the timing when the driver depresses the pedal 153 strongly, the rotation drive switch unit 124 is operated, current is supplied to the coil 112, and the electromagnetic force acting on the moving element (magnet) 113 is depressed by the driver 153. Pulling the moving element 113 to assist the operation, and as shown in FIG. 5, the rotational drive switch unit 124 is actuated again in synchronization with the timing when the pedal 153 is lifted (also timing when the pedal 151 is strongly depressed), An electric current is supplied to the coil 112, and the electromagnetic force acting on the moving element (magnet) 113 assists the driver to depress the pedal 151. Pulling the sea urchin mover 113. As a result, the moving element 113 continuously performs the reciprocating piston movement so as to always assist the driver to step on the left and right pedals 153 and 151.

このように、移動子113に生じる往復ピストン運動は、第1出力軸115からクランク軸122の回転運動に変換され、運転者がペダル151,153をこぐ際の補助動力として用いられる。これにより、従来の電動アシスト自転車に比べて、より軽量かつコンパクトで簡易な補助動力装置付きのアシスト自転車を安価に実現することができる。   As described above, the reciprocating piston motion generated in the moving element 113 is converted from the first output shaft 115 to the rotational motion of the crankshaft 122 and used as auxiliary power when the driver runs the pedals 151 and 153. Thereby, compared with the conventional electrically assisted bicycle, a lighter, more compact and simple assist bicycle with an auxiliary power device can be realized at low cost.

図8および図9は、本発明の補助動力装置の第2実施形態を示すもので、図8中、符号200は補助動力装置を示している。なお、図2と同一部材には同一符号を付してその説明を省略する。   8 and 9 show a second embodiment of the auxiliary power unit of the present invention. In FIG. 8, reference numeral 200 indicates the auxiliary power unit. The same members as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図8に示す補助動力装置200は、回転駆動スイッチ部124’において、回転子124A’に対し一対の接触ブラシ124B’と1枚の電極板124C’を備えている。クランク軸122が回転軸122Aの周囲を一周する間、一対の接触ブラシ124B’が1回だけ電極板124C’に接触し、電極部130からコイル112に電流が流れるようになっている。そして、コイル112に電流が流れると、コイル112に進入した移動子(磁石)113に対し、移動子113を図8の上方向に持上げるように電磁力が働く。   An auxiliary power unit 200 shown in FIG. 8 includes a pair of contact brushes 124B 'and one electrode plate 124C' for the rotor 124A 'in the rotation drive switch unit 124'. While the crankshaft 122 makes a round around the rotating shaft 122A, the pair of contact brushes 124B 'contacts the electrode plate 124C' only once, and current flows from the electrode portion 130 to the coil 112. When a current flows through the coil 112, an electromagnetic force acts on the mover (magnet) 113 that has entered the coil 112 so as to lift the mover 113 upward in FIG.

このようにして手動で最初にクランク軸122を反時計回りに回動させると、回転駆動スイッチ部124’の作動によりコイル112に電流が流れてシリンダー111内の移動子113が上方に持上げられ、スイッチ部124’の停止によりコイル112への電流が遮断されて移動子113が自重により下降し、クランク軸122と連動した回転駆動スイッチ部124’の作動と停止の繰り返しによりシリンダー111内の移動子113が上下に往復ピストン運動する。移動子113の往復ピストン運動は、第2出力軸117より外部に出力され、例えばミシン針の縫製作業に応用される。   When the crankshaft 122 is first manually rotated counterclockwise in this manner, an electric current flows through the coil 112 due to the operation of the rotation drive switch 124 ′, and the moving element 113 in the cylinder 111 is lifted upward. When the switch portion 124 ′ is stopped, the current to the coil 112 is cut off and the mover 113 is lowered by its own weight, and the mover in the cylinder 111 is repeatedly operated and stopped by the rotation drive switch portion 124 ′ interlocked with the crankshaft 122. 113 reciprocates the piston up and down. The reciprocating piston movement of the moving element 113 is output to the outside from the second output shaft 117 and is applied to sewing work of a sewing needle, for example.

図10ないし図15は、本発明の補助動力装置の第3実施形態を示すもので、二次コイルを用いて、クランク軸122に回転駆動力の起動力を発生させるように工夫したものである。図中、符号300は補助動力装置を示している。なお、前述の補助動力装置と同一部材には同一符号を付してその説明を省略する。   FIGS. 10 to 15 show a third embodiment of the auxiliary power unit of the present invention, which is devised to generate a starting force of a rotational driving force on the crankshaft 122 using a secondary coil. . In the figure, reference numeral 300 indicates an auxiliary power unit. The same members as those of the above-described auxiliary power unit are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

補助動力装置300は、図10に示すように、正転方向(反時計回り)への回転駆動用の回転駆動スイッチ部124に隣接して反転方向(時計回り)への回転駆動用の回転駆動スイッチ部126が設けられている。回転駆動スイッチ部126は、図11(B)に示すように、回転駆動スイッチ部124と同一の回転軸122A回りに回転する回転子126Aと、回転子126Aの前後に位置する一対の接触ブラシ126B,126Bを有し、回転子126Aの回転面の180度対称位置に一対の電極板126C,126Cが設けられている。電極板126C,126Cは、クランク軸122が水平位置から反転方向(時計回り)に立ち上がるタイミングで各接触ブラシ126Bに接触する(スイッチON)ように配設されている(図15参照)。   As shown in FIG. 10, the auxiliary power unit 300 is rotationally driven for rotational driving in the reverse direction (clockwise) adjacent to the rotational driving switch 124 for rotational driving in the forward direction (counterclockwise). A switch unit 126 is provided. As shown in FIG. 11B, the rotation drive switch unit 126 includes a rotor 126A that rotates about the same rotation axis 122A as the rotation drive switch unit 124, and a pair of contact brushes 126B that are positioned before and after the rotor 126A. , 126B, and a pair of electrode plates 126C, 126C are provided at 180 ° symmetrical positions on the rotation surface of the rotor 126A. The electrode plates 126C and 126C are arranged so as to contact (switch ON) each contact brush 126B at a timing when the crankshaft 122 rises in the reverse direction (clockwise) from the horizontal position (see FIG. 15).

また、図10に示す補助動力装置300は、シリンダー111の外面に巻回された一次コイル112の外側に所定間隔をおいて左右一対の二次コイル301L,301Rが所定の幅で巻回されている(図10では理解しやすいようにシリンダー111の外側に一次コイル112と二次コイル301L,301Rが別々に巻回されている様子が描かれている)。両二次コイル301L,301Rは、所定のタイミングで電流が流れることにより、移動子113に起動力を発生させる役目をする。   Further, in the auxiliary power unit 300 shown in FIG. 10, a pair of left and right secondary coils 301L and 301R are wound with a predetermined width outside the primary coil 112 wound around the outer surface of the cylinder 111 at a predetermined interval. FIG. 10 shows that the primary coil 112 and the secondary coils 301L and 301R are separately wound outside the cylinder 111 for easy understanding. Both the secondary coils 301L and 301R serve to generate a starting force in the movable element 113 when a current flows at a predetermined timing.

回転軸122Aの、両回転駆動スイッチ部124,126の反対側には、二次コイル301L,301Rに所定のタイミングで電流を流す起動スイッチ部302が設けられている。起動スイッチ部302は、図12(A)(B)に示すように、回転軸122A回りに回転する回転子302Aと、回転子302Aの前後にそれぞれ位置する一対の接触ブラシからなる一対の接触ブラシユニット302B,302Cを有し、回転子302Aの回転面に一枚の電極板302Dが設けられている。電極板302Dは、図13(A)に示すように、クランク軸122が水平位置から正転方向(反時計回り)に下がる途中のタイミングで一方の接触ブラシユニット302Bに接触し(スイッチON)、また、図14に示すように、クランク軸122が水平位置から正転方向に起立するタイミングで他方の接触ブラシユニット302Cに接触する(スイッチON)ようになっている。つまり、クランク軸122の正転方向への回転駆動を2つの位置からそれぞれ起動させることができるようになっている。   On the opposite side of the rotary shaft 122A to the two rotation drive switch units 124 and 126, an activation switch unit 302 is provided for flowing current to the secondary coils 301L and 301R at a predetermined timing. As shown in FIGS. 12A and 12B, the activation switch unit 302 includes a pair of contact brushes including a rotor 302A that rotates about the rotation shaft 122A and a pair of contact brushes that are respectively positioned before and after the rotor 302A. Units 302B and 302C are provided, and one electrode plate 302D is provided on the rotating surface of the rotor 302A. As shown in FIG. 13A, the electrode plate 302D comes into contact with one of the contact brush units 302B at the timing when the crankshaft 122 is lowered in the forward rotation direction (counterclockwise) from the horizontal position (switch ON), Further, as shown in FIG. 14, the crankshaft 122 comes into contact with the other contact brush unit 302C (switch ON) at the timing when the crankshaft 122 rises in the forward rotation direction from the horizontal position. That is, the rotational drive of the crankshaft 122 in the forward rotation direction can be activated from two positions.

そして、一次コイル112の終端に接続された配線131と両回転駆動スイッチ部124,126の接触ブラシ124B,126Bに接続された配線131の間に、1つの回転切替スイッチ303が設けられている。また、電源部130と一次コイル112の始端を結ぶ配線131の途中から配線131’が分岐し、1つの起動スイッチ304が設けられている。起動スイッチ304と起動スイッチ部302の各接触ブラシユニット302B,302Cの各一方の接触ブラシとの間は配線131’により並列的に接続されている(図10のA’−A’間、C’−C’間)。   One rotation changeover switch 303 is provided between the wiring 131 connected to the terminal end of the primary coil 112 and the wiring 131 connected to the contact brushes 124B and 126B of the both rotation drive switch units 124 and 126. Further, the wiring 131 ′ branches off from the middle of the wiring 131 that connects the power supply unit 130 and the starting end of the primary coil 112, and one activation switch 304 is provided. The start switch 304 and one of the contact brush units 302B and 302C of the start switch unit 302 are connected in parallel by a wiring 131 ′ (between A ′ and A ′ in FIG. 10, C ′. -C ').

さらに、二次コイル301L,301Rの各始端と起動スイッチ部302の各接触ブラシユニット302B,302Cの各他方の接触ブラシとの間はそれぞれ配線131’により直接接続されている(図10のA−A間、C−C間)。同じく、二次コイル301L,301Rの各他端と電源部130の上流側の配線131との間は配線131’により並列的に接続されている(図10のB−B間、D−D間)。   Furthermore, the start ends of the secondary coils 301L and 301R and the other contact brushes of the contact brush units 302B and 302C of the activation switch section 302 are directly connected by wires 131 ′ (A- in FIG. 10). Between A and CC). Similarly, the other ends of the secondary coils 301L and 301R and the wiring 131 on the upstream side of the power supply unit 130 are connected in parallel by a wiring 131 ′ (between BB and DD in FIG. 10). ).

次に上記構成の補助動力装置300の作用を説明する。   Next, the operation of the auxiliary power unit 300 having the above configuration will be described.

最初に電源スイッチ132を入れ、回転切替スイッチ303を正転駆動側(左)に切替える。次に、クランク軸122を反時計回りに回動させて水平位置からさらに傾斜した所定位置(図13(A)、当該位置は起動スイッチ部302の接触ブラシユニット302Bに電極板302Dが接触開始する位置である)に位置決めする。当該位置において、起動スイッチ304を押すと、接触ブラシユニット302Bを介して右の二次コイル301Rに矢印で示す電流が流れる。このとき、図13(A)に示すように、移動子113は二次コイル301Rの入口手前に位置し、二次コイル301Rに電流が流れることにより、移動子113の端面(S極)と二次コイル301Rの端面(N極)との間の相互作用で発生する電磁力により、移動子113が二次コイル301R内に進入するように右方向に引っ張られ、クランク軸122に正転方向への起動力Fkが発生する。起動スイッチ304から手指を離すと二次コイル302Rへの電流は遮断される。これにより、起動スイッチ304の押し動作でクランク軸122を正転方向に起動した後は、回転駆動スイッチ部124のオンオフ動作によって回転軸122Aを連続的に正転方向に回転駆動させることができる。   First, the power switch 132 is turned on, and the rotation switch 303 is switched to the forward drive side (left). Next, the crankshaft 122 is rotated counterclockwise to further tilt from a horizontal position (FIG. 13A), where the electrode plate 302D starts to contact the contact brush unit 302B of the activation switch unit 302. Position). When the activation switch 304 is pressed at this position, a current indicated by an arrow flows through the right secondary coil 301R via the contact brush unit 302B. At this time, as shown in FIG. 13A, the mover 113 is positioned in front of the entrance of the secondary coil 301R, and current flows through the secondary coil 301R, so that the end face (S pole) of the mover 113 and Due to the electromagnetic force generated by the interaction with the end face (N pole) of the secondary coil 301R, the moving element 113 is pulled rightward so as to enter the secondary coil 301R, and the crankshaft 122 moves forward. The starting force Fk is generated. When the finger is released from the start switch 304, the current to the secondary coil 302R is cut off. Thus, after the crankshaft 122 is activated in the forward rotation direction by the pushing operation of the activation switch 304, the rotation shaft 122A can be continuously rotated in the forward rotation direction by the on / off operation of the rotation drive switch portion 124.

回転駆動スイッチ部124においては、起動スイッチ部302の接触ブラシユニット302Bに電極板302Dが接触開始するタイミングで、図13(B)に示すように、接触ブラシ124B,124Bに電極板124Cが接触開始し、一次コイル112に矢印で示す電流が流れる。移動子113と一次コイル112の端面(N極)との間の相互作用で発生する電磁力により、移動子113には図13(B)に示す引張力Fが発生し、図4ないし図6に示す作用と同様にして、シリンダー111内の移動子113を持続的に往復ピストン運動させ、回転軸122Aを連続的に正転方向に回転駆動させることができる。 In the rotation drive switch unit 124, at the timing when the electrode plate 302D starts to contact the contact brush unit 302B of the activation switch unit 302, as shown in FIG. 13B, the electrode plate 124C starts to contact the contact brushes 124B and 124B. Then, a current indicated by an arrow flows through the primary coil 112. By electromagnetic force generated by the interaction between the end face of the moving element 113 and the primary coil 112 (N pole), a tensile force F 1 shown in FIG. 13 (B) generated in the movable element 113, FIGS. 4 to In the same way as the action shown in FIG. 6, the moving element 113 in the cylinder 111 can be continuously reciprocated by a reciprocating piston to continuously rotate the rotating shaft 122A in the normal rotation direction.

図14は、クランク軸122を別の位置から起動させる例を示している。同図に示すように、クランク軸122が水平姿勢から少し上向き姿勢の角度にあるとき、移動子113は左の二次コイル301Lの入口手前に位置する。そして、クランク軸122が上記角度にあるとき、起動スイッチ部302の電極板302Dは接触ブラシユニット302Cに接触を開始する位置にあり、かかる位置関係で、起動スイッチ304を押すと、左の二次コイル301Lに電流が流れ、移動子113の端面(N極)と二次コイル301Lの端面(S極)との間の相互作用で発生する電磁力により、移動子113が二次コイル301L内に進入するように図14の左方向に引っ張られ、クランク軸122に正転方向(反時計回り)への起動力Fkが発生する。起動スイッチ304から手指を離すと電流は二次コイル302Lへ供給されず、したがって、この場合も、起動スイッチ304の押し動作でクランク軸122を正転方向に起動させた後は、スイッチ部124のオン・オフ動作によって回転軸122Aを連続的に正転方向に回転駆動させることができる。   FIG. 14 shows an example in which the crankshaft 122 is started from another position. As shown in the figure, when the crankshaft 122 is at an angle slightly upward from the horizontal posture, the mover 113 is positioned in front of the left secondary coil 301L. When the crankshaft 122 is at the above angle, the electrode plate 302D of the activation switch unit 302 is in a position to start contact with the contact brush unit 302C, and when the activation switch 304 is pressed in this positional relationship, the left secondary Current flows through the coil 301L, and the electromagnetic force generated by the interaction between the end face (N pole) of the mover 113 and the end face (S pole) of the secondary coil 301L causes the mover 113 to enter the secondary coil 301L. 14 is pulled in the left direction so as to enter, and a starting force Fk in the forward rotation direction (counterclockwise) is generated on the crankshaft 122. When the finger is released from the start switch 304, the current is not supplied to the secondary coil 302L. Therefore, in this case as well, after the crankshaft 122 is started in the forward rotation direction by the pressing operation of the start switch 304, the switch 124 The rotary shaft 122A can be continuously driven to rotate in the normal rotation direction by the on / off operation.

回転軸122Aを反転方向(時計回り)に回転駆動させる場合は、回転切替スイッチ303を反転駆動側(右)に切替える。後は、クランク軸122を時計回りに回動させて水平位置からさらに上向きに傾斜した所定の位置で、起動スイッチ部302の接触ブラシユニット302Bに電極板302Dが接触開始するように電極板302Dの位置を予め調整し、右の二次コイル301Rに電流を流して、移動子113に右方向への起動力を発生させ、これに同調して、回転駆動スイッチ部126の電極板126C,126Cが接触ブラシ126B、126Bに接触して、一次コイル112に電流が流れ、移動子113に右方向への引張力を発生させる。このように、起動スイッチ304の押し動作でクランク軸122を反転方向に起動した後は、回転駆動スイッチ部126のオンオフ動作によって回転軸122Aを連続的に反転方向に回転駆動させることができる。   When the rotary shaft 122A is rotationally driven in the reverse direction (clockwise), the rotation changeover switch 303 is switched to the reverse drive side (right). Thereafter, the crankshaft 122 is rotated clockwise so that the electrode plate 302D starts to come into contact with the contact brush unit 302B of the activation switch 302 at a predetermined position inclined further upward from the horizontal position. The position is adjusted in advance, and a current is passed through the right secondary coil 301R to generate a starting force in the right direction in the moving element 113. In synchronization with this, the electrode plates 126C and 126C of the rotary drive switch 126 are A current flows through the primary coil 112 in contact with the contact brushes 126B and 126B, and a tensile force in the right direction is generated in the movable element 113. As described above, after the crankshaft 122 is started in the reverse direction by the pressing operation of the start switch 304, the rotary shaft 122A can be continuously rotated in the reverse direction by the on / off operation of the rotation drive switch 126.

図16は、本発明の補助動力装置の第4実施形態を示すもので、1つのシリンダーに2つのコイルを左右に並べて巻回させ、より大きな回転駆動力を得るように工夫したものである。図中、符号400は補助動力装置を示している。なお、図2と同一部材には同一符号を付してその説明を省略する。   FIG. 16 shows a fourth embodiment of the auxiliary power unit of the present invention, which is devised to obtain a larger rotational driving force by winding two coils side by side on a single cylinder. In the figure, reference numeral 400 denotes an auxiliary power unit. The same members as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

同図に示すように、シリンダー111の外側に2つのコイル401R,401Lが左右に並べられて巻回されている。スイッチ部402は、回転軸122A回りに回転する回転子402Aと、回転子402Aの前後にそれぞれ位置する一対の接触ブラシからなる接触ブラシユニット402B,402Cを有し、回転子402Aの回転面に一枚の電極板402Dが設けられている。各2つのコイル401R,401Lは電源130に対し並列に接続され、すなわち、各コイル401R,401Lの上流側の各配線131が電源130のプラス側に接続され、下流側の各配線131が接触ブラシユニット402B,402Cを介して電源130のマイナス側に接続されている。電極板402Dは、クランク軸122が水平位置から反時計回りに下がるタイミングで一方の接触ブラシユニット402Bに接触し(スイッチON、図16参照)、これにより、右のコイル401Rに電流が流れて、移動子113が右に引っ張られ、一方、移動子113が左に戻るタイミングでクランク軸122が水平位置から反時計回りに上がるタイミングで他方の接触ブラシユニット402Cに接触し(スイッチON)、左のコイル401Lに電流が流れて、移動子113が左に引っ張られ、これにより回転軸122Aにより大きな回転駆動力を得ることができる。なお、始動手段は、図1に示す始動レバー125や図10に示す始動スイッチ部302等を採用できる。   As shown in the figure, two coils 401R and 401L are wound side by side on the outside of the cylinder 111. The switch unit 402 includes a rotor 402A that rotates about the rotation shaft 122A, and contact brush units 402B and 402C that include a pair of contact brushes that are respectively positioned before and after the rotor 402A. One electrode plate 402D is provided. Each of the two coils 401R and 401L is connected in parallel to the power source 130, that is, each upstream wire 131 of each coil 401R and 401L is connected to the positive side of the power source 130, and each downstream wire 131 is a contact brush. It is connected to the negative side of the power supply 130 via the units 402B and 402C. The electrode plate 402D comes into contact with one of the contact brush units 402B at a timing when the crankshaft 122 is lowered counterclockwise from the horizontal position (switch ON, see FIG. 16), and thereby current flows through the right coil 401R, When the moving element 113 is pulled to the right, and when the moving element 113 returns to the left, the crankshaft 122 comes in contact with the other contact brush unit 402C at the timing when it rises counterclockwise from the horizontal position (switch ON). A current flows through the coil 401L, and the moving element 113 is pulled to the left, whereby a large rotational driving force can be obtained by the rotating shaft 122A. As the starting means, the starting lever 125 shown in FIG. 1, the starting switch portion 302 shown in FIG. 10, or the like can be adopted.

本実施形態の補助動力装置400によると、より大きな回転駆動力を得ることができる。   According to the auxiliary power unit 400 of the present embodiment, a larger rotational driving force can be obtained.

なお、図1に示す補助動力装置において、シリンダーを一対並行に配置すると共に、1つの出力軸115に連結された一対の移動子を各シリンダー内で同時に往復動できるようにし、各シリンダーの外側にコイルを巻回し、1つの電源に各コイルを並列に接続することで、各移動子を同時に往復動させ、これにより出力軸から得られる出力(馬力)を上げることができる。また、一次コイルの外側に二次コイルを巻回し、二次コイルで得られた電流をコンデンサやバッテリーに蓄電または充電して用いることもできる。   In the auxiliary power unit shown in FIG. 1, a pair of cylinders are arranged in parallel, and a pair of movers connected to one output shaft 115 are allowed to reciprocate simultaneously in each cylinder. By winding the coil and connecting each coil in parallel to one power source, each movable element can be reciprocated simultaneously, thereby increasing the output (horsepower) obtained from the output shaft. Moreover, a secondary coil can be wound around the outside of the primary coil, and the current obtained by the secondary coil can be stored or charged in a capacitor or battery.

本発明の補助動力装置は、例えば自転車、カート、芝刈り機、農業用機械、ミシン等の補助動力装置として、幅広く利用可能である。   The auxiliary power device of the present invention can be widely used as an auxiliary power device for bicycles, carts, lawnmowers, agricultural machines, sewing machines, and the like.

100,200,300,400 補助動力装置
101 支持ベース
101a 支持部
110 往復作動部
111 シリンダー
112,401L,401R コイル(一次コイル)
113 移動子
113A 移動子の一端面
113B 移動子の他端面
114,116,121 軸受
115 第1出力軸
115a 第1出力軸の一端
115b 第1出力軸の他端
115c 連結ピン
117 第2出力軸
117a 第2出力軸の一端
120 回転部
122 クランク軸
122A 回転軸
123 連結棒
124,124’,126 回転駆動スイッチ部
124A,124A’,126A,302A,402A 回転子
124B,124B’,126B 接触ブラシ
124C,124C’,126C,402D 電極板
125 始動レバー
130 電源部
131 配線
132 電源スイッチ
133 可変抵抗
150 自転車のフレーム
151,153 自転車のペダル
152 補助レバー
301L,301R 二次コイル
302B,302C,402B,402C 接触ブラシユニット
303 回転切替スイッチ
304 起動スイッチ
L 移動子の可動区間
M コイルの巻回区間
100, 200, 300, 400 Auxiliary power unit 101 Support base 101a Support unit 110 Reciprocating operation unit 111 Cylinder 112, 401L, 401R Coil (primary coil)
113 Mover 113A One end surface of the mover 113B Other end surface 114, 116, 121 Bearing 115 First output shaft 115a One end of the first output shaft 115b Other end of the first output shaft 115c Connecting pin 117 Second output shaft 117a One end of second output shaft 120 Rotating part 122 Crankshaft 122A Rotating shaft 123 Connecting rod 124, 124 ', 126 Rotation drive switch part 124A, 124A', 126A, 302A, 402A Rotor 124B, 124B ', 126B Contact brush 124C, 124C ′, 126C, 402D Electrode plate 125 Start lever 130 Power supply 131 Wiring 132 Power switch 133 Variable resistance 150 Bicycle frame 151, 153 Bicycle pedal 152 Auxiliary lever 301L, 301R Secondary coil 302B, 302C, 402B, 4 02C Contact brush unit 303 Rotation change switch 304 Start switch L Movable section M Coil winding section

Claims (5)

往復作動部と、回転部と、電源部を備え、
往復作動部は、筒状のシリンダーと、シリンダーに巻回されたコイルと、シリンダー内を往復動する磁石又は磁性体からなる移動子と、シリンダーの一端面にスライド自在に支持され移動子の一方の端面に連結された第1出力軸と、シリンダーの他方の端面にスライド自在に支持され移動子の他方の端面に連結された第2出力軸とを有し、
回転部は、一対の軸受間に回転自在に支持されるクランク軸と、クランク軸のクランクピンと第1出力軸に連結された連結棒と、クランク軸の回転に連動して電源部からコイルへの電流の供給と遮断を間欠的に繰り返し、シリンダー内の移動子を往復動させる回転駆動スイッチ部と、クランク軸を始動させる始動レバーとを有する、補助動力装置。
It has a reciprocating operation part, a rotating part, and a power supply part,
The reciprocating operation unit includes a cylindrical cylinder, a coil wound around the cylinder, a mover made of a magnet or a magnetic material that reciprocates in the cylinder, and one of the movers supported slidably on one end surface of the cylinder. A first output shaft coupled to the end surface of the cylinder, and a second output shaft slidably supported on the other end surface of the cylinder and coupled to the other end surface of the moving element,
The rotating portion includes a crankshaft rotatably supported between a pair of bearings, a connecting pin connected to a crankpin of the crankshaft and the first output shaft, and a power supply portion to a coil in conjunction with rotation of the crankshaft. An auxiliary power unit having a rotation drive switch that intermittently repeats supply and interruption of current and reciprocates a moving element in a cylinder, and a start lever that starts a crankshaft.
往復作動部、回転部および電源部が自転車のフレームに一体に取り付けられ、自転車のペダルが始動レバーに回転自在に連結されている、請求項1記載の補助動力装置。   The auxiliary power unit according to claim 1, wherein the reciprocating unit, the rotating unit, and the power source unit are integrally attached to the bicycle frame, and the bicycle pedal is rotatably connected to the start lever. 回転駆動スイッチ部が、自転車のペダルを踏むタイミングと同調してオンオフ作動し、電源部からの電流を間欠的にコイルに供給するように設定されている、請求項1または請求項2記載の補助動力装置。   The auxiliary drive according to claim 1 or 2, wherein the rotary drive switch unit is set to be turned on and off in synchronization with a timing of depressing a pedal of the bicycle, and to intermittently supply a current from the power supply unit to the coil. Power unit. 往復作動部と、回転部と、電源部と、始動部を備え、
往復作動部は、筒状のシリンダーと、シリンダーに巻回されたコイルと、シリンダー内を往復動する磁石又は磁性体からなる移動子と、シリンダーの一端面にスライド自在に支持され移動子の一方の端面に連結された第1出力軸と、シリンダーの他方の端面にスライド自在に支持され移動子の他方の端面に連結された第2出力軸とを有し、
回転部は、一対の軸受間に回転自在に支持されるクランク軸と、クランク軸のクランクピンと第1出力軸に連結された連結棒と、クランク軸の回転に連動して電源部からコイルへの電流の供給と遮断を間欠的に繰り返し、シリンダー内の移動子を往復動させる回転駆動スイッチ部を有し、
始動部は、シリンダーに巻回された二次コイルと、電源部から二次コイルへの電流を一時的に供給し、シリンダー内の移動子を始動させる始動スイッチ部を有する、補助動力装置。
A reciprocating operation part, a rotating part, a power supply part, and a starting part are provided,
The reciprocating operation unit includes a cylindrical cylinder, a coil wound around the cylinder, a mover made of a magnet or a magnetic material that reciprocates in the cylinder, and one of the movers supported slidably on one end surface of the cylinder. A first output shaft coupled to the end surface of the cylinder, and a second output shaft slidably supported on the other end surface of the cylinder and coupled to the other end surface of the moving element,
The rotating portion includes a crankshaft rotatably supported between a pair of bearings, a connecting pin connected to a crankpin of the crankshaft and the first output shaft, and a power supply portion to a coil in conjunction with rotation of the crankshaft. It has a rotary drive switch that repeats the supply and interruption of current intermittently and reciprocates the moving element in the cylinder.
The starting unit is an auxiliary power unit having a secondary coil wound around a cylinder and a start switch unit that temporarily supplies a current from the power source unit to the secondary coil to start a moving element in the cylinder.
往復作動部と、回転部と、電源部と、始動部を備え、
往復作動部は、筒状のシリンダーと、シリンダーに巻回された左右一対のコイルと、シリンダー内を往復動する磁石又は磁性体からなる移動子と、シリンダーの一端面にスライド自在に支持され移動子の一方の端面に連結された出力軸を有し、
回転部は、一対の軸受間に回転自在に支持されるクランク軸と、クランク軸のクランクピンと出力軸に連結された連結棒と、クランク軸の回転に連動して電源部から各コイルへの電流の供給と遮断を間欠的に繰り返し、シリンダー内の移動子を往復動させる回転駆動スイッチ部を有する、補助動力装置。
A reciprocating operation part, a rotating part, a power supply part, and a starting part are provided,
The reciprocating operation unit is supported by a cylindrical cylinder, a pair of left and right coils wound around the cylinder, a mover made of a magnet or a magnetic material that reciprocates in the cylinder, and slidably supported on one end surface of the cylinder. Having an output shaft connected to one end face of the child;
The rotating portion includes a crankshaft rotatably supported between a pair of bearings, a connecting rod connected to a crankpin of the crankshaft and an output shaft, and a current from the power supply portion to each coil in conjunction with the rotation of the crankshaft. An auxiliary power unit having a rotation drive switch unit that intermittently repeats supply and interruption of the cylinder and reciprocates the moving element in the cylinder.
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