JP2588342B2

JP2588342B2 - 自転車の油圧駆動装置

Info

Publication number: JP2588342B2
Application number: JP4195378A
Authority: JP
Inventors: 安徳佐藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-07-22
Filing date: 1992-07-22
Publication date: 1997-03-05
Anticipated expiration: 2012-03-05
Also published as: US5387000A; JPH0640374A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自転車の油圧駆動装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明者は先に、特公平２−43677 号の
二輪車、特公平２−43678 号の二輪車駆動用可変容積型
油圧ポンプ、特公平２−43679 号の偏心カムの偏心制御
装置、特公平２−43680 号の二輪車駆動用定容積型油圧
モータ、および特公平３−7554号の前後輪駆動式二輪車
を発明した。

【０００３】その代表的なものとして特公平２−43677
号の二輪車の要旨は次の通りである。中心軸に内側偏心
カムを固着すると共に、この内側偏心カムの外周に外側
偏心カムを回転自在に嵌合し、内側偏心カムと一体に前
記中心軸を中心とする内歯歯車を形成し、この内歯歯車
と同一の内歯歯車を外側偏心カムと共に回転するように
内側偏心カムと一体の内歯歯車と同心に、かつ互いに回
転自在に並設し、前記中心軸に中心歯車を回転自在に設
け、この中心歯車と前記一方の内歯歯車とにそれぞれ噛
合する歯車を固定軸に枢支して設け、この歯車と同一の
歯車を前記中心歯車と他方の内歯歯車とにそれぞれ噛合
させると共に、中心軸に回転自在に枢支したアームの遊
端部に枢支して設け、このアームを回動させることによ
り偏心カムを無段階に偏心制御するようにした偏心カム
を利用した可変容積型流体ポンプを二輪車の伝動系の入
力部に設け、出力部に定容積型流体モータを設けて二輪
車を駆動するようにしたことを特徴とする二輪車。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術
は、駆動回転中においても無段階に偏心制御できるよう
にした偏心カムを利用した可変容積型流体ポンプを自転
車のクランク機構によって駆動するようにし、このポン
プによる圧力油を自転車の駆動輪に設けた定容積型の流
体モータに送給して自転車を駆動するようにしていた。

【０００５】しかしながら人力によるクランク機構を介
してのポンプの回転数には自から限度があると共に、自
転車のクランク部に設けるポンプの大きさにも実用上の
限界があるため、あまり大きくできない可変容積型の流
体ポンプによって定容積型の流体モータを介して駆動輪
を回転させようとすると、使用油圧が高くなり、特に坂
道等を登る最大出力時には、使用油圧が数百kg/cm²にも
なる。

【０００６】この種の油圧ポンプと油圧モータによる伝
動効率は、使用油圧が高くなる程低下する傾向があるた
め、この使用油圧はできるだけ低くすることが望まし
い。本発明はこのような要望を達成するためになされた
ものである。

【０００７】また前記した従来技術の実施例では、可変
容積型流体ポンプと、自転車のハンガ部とをそれぞれ別
体に形成していたため、流体ポンプが自転車の一側方に
過度にはみ出す結果、自転車が左右アンバランスになる
上に、クランクペダルの操作も円滑を欠くという問題点
があった。

【０００８】また前記従来技術においては、自動変速さ
せる手段として、内部にバランススプリングを設けた油
圧シリンダを自動変速作動装置として使用しているが、
この種の装置においては使用最高油圧が低く抑えた場合
でも100kg/cm²を超えるようになるから、その推力とバ
ランスさせるためのばねとしては非常に大きなものとな
るので、装置の小型化をはかる上で設計が困難になると
いう問題点があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決する
ため本発明においては、自転車のハンガー部を外包する
ケーシング内に、クランクシャフトの回転を増速する遊
星歯車式増速装置を設けると共に、この増速装置によっ
て駆動される偏心カム装置を遊星歯車式伝動機構によっ
て回転中においても偏心制御可能にして設け、この偏心
カムを利用した可変容積型油圧ポンプを前記ケーシング
内に設け、このポンプによる圧力油を自転車の駆動輪に
設けた定容積型の流体モータに送給して自転車を駆動す
るようにして自転車の油圧駆動装置を構成する。

【００１０】また前記したケーシングの外周に自転車の
フレームパイプとの嵌合部を形成し、このケーシングと
自転車のフレームパイプとを結合してもよい。

【００１１】また前記したケーシングと接続したフレー
ムパイプ内をケーシング内の圧力側油路と連通させると
共に、このパイプに自動変速操作用の油圧シリンダを連
結して、パイプ内の油路と油圧シリンダ内の油室を連通
してもよい。

【００１２】また前記した油圧シリンダ内のピストンを
大径のピストンと小径のピストンを串型に連結して形成
し、これら２個のピストン間に圧力油を作用させるよう
にしてもよい。

【００１３】

【作用】上述のように本発明においては、クランクシャ
フトの回転を増速する遊星歯車式増速装置を設けたか
ら、あまり早く回転させることができない人の脚力によ
る回転数を数倍化（本実施例では約３倍化）することが
できる。したがってその結果本発明装置の油圧ポンプ
は、同じ大きさの従来の油圧ポンプと比較した場合、吐
出量が著しく増大する。

【００１４】このため駆動輪に設ける定容積型の油圧モ
ータの容量を従来のものの約３倍にすることができるか
ら、本発明によれば、従来と同一の駆動トルクを得るた
めには、その使用油圧を大幅に低下（本実施例では約1/
3 に低下) させて、伝動効率を向上させると共に、機器
の設計および製造を容易にすることができる。

【００１５】また本発明においては、自転車のハンガー
部を外包するケーシング内に、遊星歯車式増速装置と、
偏心カム装置と、可変容積型油圧ポンプとを具備させた
から、このケーシングを自転車のハンガー部に左右均等
に装置することができる。したがって本発明による自転
車は左右のバランスがよくなると共に、クランクペダル
の操作も円滑になる。

【００１６】また本発明によれば、前記したケーシング
の外周に自転車のフレームパイプとの嵌合部を形成し、
このケーシングと自転車のフレームパイプとを結合した
から、このケーシングが従来型自転車のハンガー部を兼
用することができる。したがって本発明によれば、ケー
シングとフレームパイプとの結合手段を別に設ける必要
がなくなるから、自転車フレームの構造が簡単になると
共に、強度も低下することはない。

【００１７】また本発明によれば、前記したケーシング
と接続したフレームパイプ内をケーシング内の圧力側油
路と連通させると共に、このパイプに自動変速操作用の
油圧シリンダを連結して、パイプ内の油路と油圧シリン
ダ内の油室を連通させることができるから、特別に油路
を設ける必要がなくなり、製造が容易になる上に、余分
な配管等が外部に表れないため、意匠的効果も得られ
る。

【００１８】また本発明によれば、前記したケーシング
と接続したフレームパイプ内をケーシング内の吸入側油
路と連通させると共に、このパイプの上部に空気弁を設
けて、このパイプ内をオイルタンクにすることができる
から、特別にオイルタンクおよび油路を設ける必要がな
くなり、製造が容易になる上に、余分なオイルタンクや
配管等が外部に表れないため、意匠的効果も得られる。

【００１９】また本発明によれば、前記した油圧シリン
ダ内のピストンを大径のピストンと小径のピストンを串
型に連結して形成し、これら２個のピストン間に圧力油
を作用させるようにしたから、この油圧シリンダの出力
は、大径のピストンの受圧面積と、小径のピストンの受
圧面積との差に油圧が作用したものとなる。したがって
このピストンの受圧面積差を小さくすれば、この油圧シ
リンダ内に設けるバランススプリングを小さくすること
ができるので、装置の小型化をはかることができる。

【００２０】

【実施例】以下、図面について本発明の実施例を説明す
る。図中１は自転車の前輪、２はフロントフォーク、３
はハンドル、４はヘッドパイプ、５は上パイプ、６は下
パイプ、７は立パイプ、８はサドル、９はバックホー
ク、10は後輪、11は後車軸、12はクランクシャフト、13
はクランクアーム、14はクランクペダルである。

【００２１】本実施例においては、図４および図５に詳
細に示すように、自転車のハンガー部を外包する略円盤
状のケーシング15をクランクシャフト12を中心に設け
る。このケーシング15は、中心にカム室16を設けたリン
グ形状の内ケース17と、この内ケース17の外周部に嵌合
する段付きリング形状の中ケース18と、この中ケース18
の外周部に嵌合するリング形状の外ケース19と、これら
のケース17, 18, 19を組み合わせた組立体の左右両側部
にそれぞれ当てがうサイドケース20, 21とによって形成
する。

【００２２】22は、サイドケース20, 21に設けた軸受
で、この軸受22によってクランクシャフト12が回転自在
に支持されている。23は軸受22の抑え蓋で、24はその内
側に嵌め込んだオイルシールであり、25は抑え蓋23をサ
イドケース20, 21に締結するためのビスである。また26
はサイドケース20と中ケース18と内ケース17とを締結す
るためのボルト、27は外ケース19と中ケース18との締結
用のボルト、28はサイドケース21を中ケース18に締結す
るための丸頭ねじ、29, 30は各接合部に介挿したＯリン
グである。

【００２３】図５および図11に示すように、クランクシ
ャフト12に円板状のキャリヤ31を一体的に形成し、この
キャリヤ31に３本の軸32を円周等分位置に植設し、これ
らの軸32にそれぞれ遊星歯車33を回転自在に設け、これ
らの遊星歯車33とそれぞれ噛合する内歯歯車34をサイド
ケース20と中ケース18との間にそのフランジ部を挟んで
固定し、遊星歯車33とそれぞれ噛合する太陽歯車35をク
ランクシャフト12に対して回転自在に設けて、遊星歯車
式増速装置Ｍを構成する。

【００２４】また36は前記太陽歯車35にキー37により固
定すると共に、クランクシャフト12に回転自在に嵌合し
た内側偏心カムで、この内側偏心カム36は前記内ケース
17の外部に位置する円板部36a を介して内側内歯歯車38
と一体に形成してある。39は内側偏心カム36と回転自在
に嵌合した外側偏心カムで、この外側偏心カム39は内ケ
ース17の外面と前記円板部36a との間に位置する突片40
（図12〜14参照) と一体に形成してあり、この突片40と
摺動駒41を介して摺動自在に嵌合する切欠溝42a を有す
る円板部42と一体に外側内歯歯車43を形成し、この外側
内歯歯車43は、前記内側内歯歯車38と同一歯数および同
一ピッチ径として、内側内歯歯車38に対して同心的に回
転自在に嵌合して並設する。

【００２５】また44は、図５および図15に示すように、
クランクシャフト12に対して回転自在に嵌合した中心歯
車で、45はこの中心歯車44と前記一方の内歯歯車43とに
それぞれ噛合する固定歯車で、この歯車45と一体の軸45
a はサイドケース21に突設したボス部21a により回転自
在に枢支されている。46は中心歯車44と前記他方の内歯
歯車38とにそれぞれ噛合する揺動歯車で、クランクシャ
フト12に回転自在に基部を嵌合したアーム47の遊端部に
歯車46と一体の軸46a が回転自在に枢支されている。ま
たこのアーム47の基部には歯車48が形成してあり、この
歯車48と噛合する扇形歯車49が偏心操作レバー50と軸51
を介して一体に結合されており、その中間部の軸51がサ
イドケース21のボス部21b に枢支されている。そしてこ
れらの歯車装置によって偏心カムの偏心制御装置Ｎを構
成している。

【００２６】また図４および図５に示すように、前記内
ケース17内には、中心軸であるクランクシャフト12に対
して放射状に複数組（本実施例では７組）のプランジャ
型吸排装置が配置されている。すなわち17a はシリンダ
孔、52はプランジャ、53は各プランジャ52の内側端部に
回転自在に枢支したカムフォロワ（鋼球）、54はプラン
ジャ52を常に内側に向かって押圧するコイルばねであ
る。

【００２７】また55は前記外ケース19の内周部にリング
状に凹欠して設けた吸入側油路で、56は前記中ケース18
の外周部にリング状に凹欠して設けた吐出側油路であ
る。これらの吸入側油路55および吐出側油路56は、それ
ぞれ前記各シリンダ孔17a と逆止弁57, 58を介して連通
してある。57は吸入側の逆止弁で、58は吐出側の逆止弁
であり、それぞれボール57a, 58aとコイルばね57b, 58b
とによって構成されている。また図４，５に示す油路59
は漏洩した油を吸入側油路55に戻すためのもので、60は
その逆止弁である。なお61は外ケース19の外周部に吸入
側油路55と連通するように設けた空気抜き用開口の止め
栓であり、上記プランジャ型吸排装置によって可変容積
型油圧ポンプＯを構成してある。

【００２８】また図４および図６に示すように、外ケー
ス19の外周面に、フレームの下パイプ６と嵌合用の突起
19a を突設すると共に、この突起19a を貫通して吐出側
油路56と連通する油路62を設け、この突起19a と下パイ
プ６の下端とを液密に嵌合して固着する。

【００２９】また図４および図７に示すように、外ケー
ス19の外周面に、フレームの立パイプ７と嵌合用の突起
19b を突設すると共に、この突起19b を貫通して吸入側
油路55と連通する油路63を設け、この突起19b と立パイ
プ７の下端とを液密に嵌合して固着する。

【００３０】また図４および図８に示すように、外ケー
ス19の外周面に突部19c を突設すると共に、この突部19
c の後端部に配管接続用のねじ孔64を設け、このねじ孔
64と吸入側油路55とを油路65によって連通させる。なお
66は油路65の不必要な開口を閉塞するためのプラグであ
る。

【００３１】また図４および図９に示すように、外ケー
ス19の外周面に突部19d を突設すると共に、この突部19
d の後端部に配管接続用のねじ孔67を設け、このねじ孔
67と吐出側油路56とを油路68によって連通させる。なお
66は油路68の不必要な開口を閉塞するためのプラグであ
る。

【００３２】また図４および図10に示すように、外ケー
ス19およびサイドケース21の後部にそれぞれチェンステ
ー連結用の突片19e および21c を設ける。69はこれらの
突片19e, 21cに設けた連結用のボルト孔である。

【００３３】また図15〜図17に示すように、前記偏心操
作レバー50は、自動変速作動装置Ｐを構成する油圧シリ
ンダ70内のピストン71と結合したピストンロッド72の先
端部と連結金具73およびピン74を介して連結されてお
り、シリンダ70は自転車フレームの下パイプ６に対して
連結部材75を介して揺動自在に枢支されている。大径の
ピストン71の後方には、ロッド76を介して小径のピスト
ン77が串型に連結されており、これら２個のピストン71
と77との間に油路78, 79を介して下パイプ６内の圧力油
を供給できるようにする。80はピストン71とシリンダ70
のヘッド部70a との間に介挿したバランススプリング
で、81はピストン77の後端面から、ロッド76およびピス
トン71を貫通してピストンロッド72に設けた開口81a に
連通するリークしたオイルの戻し油路である。

【００３４】また70b, 70cはシリンダ70の壁部に設けた
開口で、82はこれらの開口を覆うカバーであり、82a は
そのホース接続部であり、図16に示すように、外ケース
19内の吸入側油路55と連通するように外ケース19にねじ
込んだホース接続具83との間をフレキシブルホース84に
より連結する。

【００３５】また図16に示すように、ケーシング15と接
続した立パイプ７の上部に塞栓85を設けると共に、その
下方に立パイプ７を貫通して鋼球86a, コイルスプリン
グ86b よりなる逆止弁86を設けて、立パイプ７内に外部
の空気を吸入することはできるが、立パイプ７内の油は
外部に漏出させないようにして、立パイプ７内をオイル
タンク87として利用できるようにする。なお86c は逆止
弁86の開口、86d はコイルスプリング86b の止めねじで
ある。

【００３６】また図１および図２に示す88は、自転車の
駆動輪である後輪10の車軸11に嵌合すると共に、バック
ホーク９およびチェンステー89, 90によって車体に固定
した定容積型油圧モータである。この油圧モータはどの
ような型式のものでもよいが、本実施例では一対の歯車
からなる歯車式の定容積型油圧モータを使用している。

【００３７】図18および図19はその一例を示す詳細図で
ある。図中91はギヤケース本体、92はケースカバー、93
は大径の歯車で、94はこの歯車93と噛合する小径の歯車
である。大径の歯車93の中心部には、ケースカバー92と
螺合した軸筒95があり、この軸筒95を図３に示す駆動輪
のハブ96に嵌合してナット97により固定すると共に、大
径の歯車93の出力軸98を駆動輪のハブ96と一方向クラッ
チ（図示せず）を介して連結してある。99はギヤケース
本体91に設けた圧力側凹欠部、100 はその圧力側油路、
101 は油路100 の端部に設けた配管接続用のねじ孔、10
2 は排油側凹欠部、103 は戻り側油路、104 は油路103
の端部に設けた配管接続用のねじ孔である。

【００３８】また図19の(a) に示す105 は軸筒95と歯車
93の内周面に介挿したニードルローラベアリング、106
は軸筒95の周面に刻設した油溜り用の環状溝、107 はシ
ールリング、108 は出力軸98とギヤケース本体91の軸孔
間に介挿した軸受用メタル、109 はその軸98の外周面に
刻設した油溜り用の環状溝、110 は出力軸98に嵌装した
シールリング、111 は前記油路103 と連通させたリーク
したオイルの戻し用油路である。また図19の(c) に示す
112 は小歯車94の軸で、113 はその軸112 と歯車94の内
周面との間に介挿したニードルローラベアリングであ
る。

【００３９】上述のように後車軸11に装着した定容積型
油圧モータ88と、クランクシャフト12を中心にして装着
したケーシング15との間は、図１〜図３に示すように、
ケーシング15の突片19e と、油圧モータ88のギヤケース
本体91との間を前記したチェンステー89により連結する
と共に、ケーシング15の突片21c と、後車軸11との間を
チェンステー90により連結する。

【００４０】またケーシング15の外ケース19の吐出側油
路56と連通するねじ孔67と、油圧モータ88のギヤケース
本体91の圧力側油路100 の端部に設けたねじ孔101 との
間を配管114 によって接続すると共に、ケーシング15の
外ケース19の吸入側油路55と連通するねじ孔64と、油圧
モータ88のギヤケース本体91の戻り側油路103 の端部に
設けたねじ孔104 との間を配管115 によって接続する。
なお図２および図３において、116 はそれぞれの配管11
4, 115の両端に設けた継手本体、117 はユニオンナット
である。

【００４１】つぎに上述のように構成した本実施例の作
用を説明する。図１に示す自転車のペダル14を踏んでク
ランクシャフト12を回転すると、図４，５，11に示すよ
うに、クランクシャフト12と一体に形成したキャリヤ31
も図11の矢印Ｑの方向に回転する。キャリヤ31が回転す
ると、キャリヤ31に軸32を介して枢支されている３個の
遊星歯車33も共に、矢印Ｑの方向に公転する。しかして
遊星歯車33と噛合している内歯歯車34は固定されている
から、各遊星歯車33は矢印Ｑ方向に公転すると共に、矢
印Ｒ方向へ自転する。このため各遊星歯車33と噛合して
いる太陽歯車35は矢印Ｓの方向へ増速されて回転する。

【００４２】一例として、内歯歯車34の歯数を44、遊星
歯車33の歯数を12、太陽歯車35の歯数を19とした場合、
クランクシャフト12の回転数の3,316 倍の回転数で太陽
歯車35は増速回転される。

【００４３】太陽歯車35が増速回転されると、太陽歯車
35とキー37を介して結合した内側偏心カム36が太陽歯車
35と一体に回転する。カム36が回転すると、これと一体
に形成した内側内歯歯車38が図15の矢印Ｔの方向に回転
するから、これと噛合している揺動歯車46がアーム47が
静止していれば矢印Ｕの方向に回転する。この歯車46が
回転すれば、これと噛合している中心歯車44が矢印Ｖの
方向に回転するから、この中心歯車44と噛合している固
定歯車45が矢印Ｗの方向に回転し、その結果この固定歯
車45と噛合している外側内歯歯車43が矢印Ｘの方向に回
転する。そしてこの場合歯車46と45の回転は全く同一で
あるから、結局内側内歯歯車38と外側内歯歯車43は一体
的に回転する。

【００４４】外側内歯歯車43が回転すれば、図12〜14に
示す円板部42が矢印Ｙの方向に回転し、その結果切欠溝
42a および摺動駒41を介して、突片40が同じく矢印Ｙの
方向に回転する。しかして突片40と外側偏心カム39は一
体に形成してあるから、結局外側偏心カム39と内側偏心
カム36とは一体的に回転する。

【００４５】また偏心カム36, 39の合成偏心度を変化さ
せるには、図15に示す偏心操作レバー50を、例えば矢印
Ｚの方向に操作する。すると扇形歯車49が軸51を支点と
して矢印αの方向に回動し、これと噛合する歯車48を矢
印Ｖの方向に回転させ、その結果歯車48と一体のアーム
47を矢印βの方向に回動させる。しかしてこの場合クラ
ンクシャフト12が静止しているとすれば、内側内歯歯車
38も静止しているから、アーム47が矢印βのように回動
すると、揺動歯車46が矢印Ｕの方向に自転しつつ矢印β
の方向に公転する。このため中心歯車44が矢印Ｖの方向
に回転し、その結果、固定歯車45を矢印Ｗの方向に回転
させると共に、これと噛合する外側内歯歯車43を矢印Ｘ
の方向に回転させる。この場合前述したように内側内歯
歯車38は静止しているから、結局内側内歯歯車38に対し
て外側内歯歯車43が所定の角度回動することになる。す
なわち内側偏心カム36に対して外側偏心カム39が回動す
ることになる。

【００４６】図４および図５は、カム36, 39の合成偏心
度が最大の状態を示すものであるから、この状態から外
側偏心カム39が内側偏心カム36に対して回動すれば、合
成偏心度は次第に小さくなる。そして図12に示すよう
に、内側偏心カム36の偏心度を１₁とし、内側変偏心カ
ム36に対する外側偏心カム39の偏心度を１₂とした場
合、１₁＝１₂に設定すれば、外側偏心カム39が内側偏
心カム36に対して、合成偏心度最大の状態から180 °回
動すれば、合成偏心度はゼロになる。図12は合成偏心度
が最大の状態を示しており、図13は、内側偏心カム36が
外側偏心カム39に対して、図12の状態より90°位相を変
えた状態である。また図14は、内側偏心カム36が外側偏
心カム39に対して、図12の状態より180 °位相を変えた
合成偏心度ゼロの状態を示すものである。

【００４７】すなわちこの合成偏心カム36, 39の偏心度
は、図４および図５に示す最大偏心状態から、偏心量を
ゼロの状態まで任意に設定することができる。なお上述
の偏心操作の説明は、クランクシャフト12が静止してい
る場合について説明したが、この偏心操作はクランクシ
ャフト12が回転中においても、前述した静止状態の場合
と全く同様に行われるものである。

【００４８】上述したようにクランクシャフト12の回転
によって内側偏心カム36と外側偏心カム39とが一体的に
回転すると、外側偏心カム39とコイルばね54の作用によ
って接触しているカムフォロワ53を介して各プランジャ
52が各シリンダ孔17a 内を図４の矢印ａ，ｂのようにカ
ムの作用によって往復動する。すなわちプランジャ52が
矢印ａの方向に動くときは、逆止弁57を介して吸入側油
路55より油がシリンダ孔17a 内に入り、プランジャ52が
矢印ｂの方向に移動する時は逆止弁58を介して圧力油が
吐出側油路56に押し出される。そしてクランクシャフト
12が１回転すれば、各プランジャ52がそれぞれ１サイク
ル作動するため、各プランジャ52の吐出油が吐出側油路
56に流出する。

【００４９】この流出した油は、図１および図２に示す
配管114 を介して図18, 19に示す油圧モータ88の圧力側
油路100 を介して圧力側凹欠部99に入る。このため大径
の歯車93は図18の矢印ｃの方向に回転し、小径の歯車94
は矢印ｄの方向に回転する。大径の歯車93の回転は一方
向クラッチ（図示せず）を介して後輪ハブ96（図３参
照）に伝えられるから、これによって自転車を走行させ
ることができる。なお歯車93, 94が上述のように回転す
れば、排油側凹欠部102 を介して戻り側油路103 に油が
流出し、この流出した油は配管115 を介して油圧ポンプ
Ｏ内の吸入側油路55に戻される。

【００５０】上述の作動中漏洩した油は前記した油路59
および環状溝106, 109と、それに連通するケース内の油
路111, 103を介して吸入側油路にそれぞれ戻されるか
ら、油が外部に流失するおそれはない。また前記したよ
うに立パイプ７内にオイルタンク87を設けて、このオイ
ルタンク87と油圧ポンプＯの吸入側油路55とを連通させ
ておけば、たとえ流失油が多少あっても、オイルタンク
87内から補給されるため、この装置は長期間にわたって
無給油で使用することができる。

【００５１】また油圧ポンプＯの吐出量と、油圧モータ
88の排油量との比が、クランクシャフト12の回転に対す
る駆動輪の回転を決定するため、この比率は各自転車に
適した比率に設定しなければならない。例えば油圧ポン
プＯの最大吐出容積をクランクシャフト12の１回転につ
き116cc とし、油圧モータ88の排油容積を歯車93の１回
転につき30ccと設定すれば、この自転車は偏心カムの最
大偏心時に、クランクシャフトの１回転により駆動輪を
約3.8 回転させることができる。したがってこの自転車
は前述した偏心カムの偏心操作によって、カムの偏心度
を加減すれば、それによって油圧ポンプＯの吐出量を増
減し、クランクシャフト12の回転に対する駆動輪の回転
比を、前記した最大回転比以内においてゼロまで無段に
変速することが可能である。すなわち、クランクシャフ
トの回転数：駆動輪の回転数を、例えば、１：3.8 から
理論的には１：０までの範囲で無段階に変速することが
できる。

【００５２】つぎに本実施例の自動変速作動装置Ｐの作
用を説明する。前述した偏心操作レバー50の操作は勿論
従来から行われている手動操作によっても実施できる
が、図15〜17に示すように自動変速作動装置Ｐを有する
ものでは、油圧ポンプＯの吐出側油路56の油圧が図６に
示す油路62、下パイプ６、油路79, 78を介してシリンダ
70内の圧力室ｅに作用する。

【００５３】自転車を走行させるにはペダル14を踏んで
クランクシャフト12を回転させるが、この場合油圧ポン
プＯの吐出側油路56内に発生する油圧はクランクアーム
13による回転トルクの大小に比例して増減する。すなわ
ち自転車の駆動抵抗力が大きい場合は圧力室ｅに作用す
る油圧が高くなり、駆動抵抗力が小さい場合は圧力室ｅ
に作用する油圧が低くなる。

【００５４】したがって今標準（変速比の中間点）とな
る変速比状態の時に図15に示すように、ピストン71が作
動範囲の中間点にあり、その時の圧力室ｅに作用してい
る油圧によるピストン71と77による差圧の推力とコイル
ばね80のばね反力とが釣合い状態にあるように設定すれ
ば、標準状態より駆動力が増大した場合は、圧力室ｅ内
の油圧が高くなるためピストン71, 77およびピストンロ
ッド72, 76が矢印ｆの方向に移動する結果、前述したよ
うに偏心カム36, 39による合成カムの偏心度が小さくな
る。したがって油圧ポンプＯの吐出量が減少する結果、
油圧モータ88を介して駆動する後輪10のクランクシャフ
ト12に対する回転倍率が自動的に低下する。すなわちク
ランクペダル14が重くなれば自動的に低倍率の変速比に
なるわけである。

【００５５】また逆に前記した標準状態より駆動力が減
少した場合、すなわちペダルが軽くなれば、シリンダ70
内の圧力室ｅの油圧が低くなるため、ピストン71, 77お
よびピストンロッド72, 76が図15の矢印ｇの方向へ移動
する結果、偏心カム36, 39による合成カムの偏心度が大
きくなると共に、油圧ポンプＯの吐出量が増大する。こ
のため油圧モータ88を介して駆動する後輪10のクランク
シャフト12に対する回転倍率が自動的に高くなる。すな
わち、クランクペダル14が軽くなれば自動的に高倍率の
変速比になる。したがって本発明によれば、自転車を容
易に無段変速で、しかも自動変速を可能にすることがで
きるのである。

【００５６】

【発明の効果】上述のように本発明においては、クラン
クシャフト12の回転を増速する遊星歯車式増速装置Ｍを
設けたから、あまり早く回転させることができない人の
脚力による回転数を数倍化（本実施例では約３倍化）す
ることができる。したがってその結果本発明装置の油圧
ポンプＯは、同じ大きさの従来の油圧ポンプと比較した
場合、吐出量が著しく増大（約３倍化）する。

【００５７】このため駆動輪に設ける定容積型の油圧モ
ータの容量を従来のものの約３倍にすることができるか
ら、本発明によれば、従来と同一の駆動トルクを得るた
めには、その使用油圧を大幅に低下（本実施例では約1/
3 に低下) させて、伝動効率を向上させると共に、機器
の設計および製造を容易にすることができるという効果
が得られる。

【００５８】また本発明においては、自転車のハンガー
部を外包するケーシング15内に、遊星歯車式増速装置Ｍ
と、偏心カム装置Ｎと、可変容積型油圧ポンプＯとを具
備させたから、このケーシング15を自転車のハンガー部
に左右均等に装置することができる。したがって本発明
による自転車は左右のバランスがよくなると共に、クラ
ンクペダルの操作も円滑になるという効果が得られる。

【００５９】また本発明によれば、前記したケーシング
15の外ケース19の外周に自転車のフレームパイプ６，７
との嵌合部となる突起19a, 19bを形成し、これらの突起
19a,19bとパイプ６，７とを嵌合することにより、ケー
シング15と自転車のフレームパイプ６，７とを結合した
から、このケーシング15が従来型自転車のハンガー部を
兼用することができる。したがって本発明によれば、ケ
ーシング15とフレームパイプ６，７との結合手段を別に
設ける必要がなくなるから、自転車フレームの構造が簡
単になると共に、強度も低下することはなくなる。

【００６０】また本発明によれば、前記したケーシング
15と接続したフレームパイプ６内をケーシング15内の圧
力側油路56と連通させると共に、このパイプ６に自動変
速操作用の油圧シリンダ70を連結して、パイプ６内の油
路と油圧シリンダ70内の油室ｅを連通させることができ
るから、特別に油路を設ける必要がなくなり、製造が容
易になる上に、余分な配管等が外部に表れないため、意
匠的効果も得られる。

【００６１】また本発明によれば、前記した油圧シリン
ダ70内のピストンを大径のピストン71と小径のピストン
77を串型に連結して形成し、これら２個のピストン71,
77間に圧力油を作用させるようにしたから、この油圧シ
リンダ70の出力は、大径のピストン71の受圧面積と、小
径のピストン77の受圧面積との差に油圧が作用したもの
となる。したがってこのピストンの受圧面積差を小さく
すれば、この油圧シリンダ70内に設けるバランススプリ
ング80を小さくすることができるので、装置の小型化を
はかることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置を取り付けた自転車の側面図であ
る。

【図２】本発明装置の側面図である。

【図３】図２の平面図である。

【図４】自転車のハンガー部に設けた装置の縦断立面図
である。

【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。

【図６】図４のＢ−Ｂ線による部分断面図である。

【図７】図４のＣ−Ｃ線による部分断面図である。

【図８】図４のＤ−Ｄ線による部分断面図である。

【図９】図４のＥ−Ｅ線による部分断面図である。

【図１０】図４のＦ−Ｆ線による部分断面図である。

【図１１】図５のＧ−Ｇ線による部分断面図である。

【図１２】図５のＨ−Ｈ線による部分断面図である。

【図１３】図12の作動説明図である。

【図１４】図12の作動説明図である。

【図１５】図５のＩ−Ｉ線による部分断面図である。

【図１６】図１の要部の一部を断面で示す略図である。

【図１７】(a) は、自動変速作動装置の側面図であり、 (b) は、その平断面図であり、 (c) は、(a) の正面図である。

【図１８】(a) は、油圧モータのケースカバーを外した
状態の正面図であり、 (b) は、その油圧モータの平面図である。

【図１９】(a) は、図18(a) のＪ−Ｊ断面図であり、 (b) は、同Ｋ−Ｋ断面図であり、 (c) は、同Ｌ−Ｌ断面図である。

【符号の説明】

１前輪２フロントフォーク３ハンドル４ヘッドパイプ５上パイプ６下パイプ（フレームパイプ）７立パイプ（フレームパイプ）８サドル９バックホーク 10 後輪 11 後車軸 12 クランクシャフト 13 クランクアーム 14 クランクペダル 15 ケーシング 16 カム室 17 内ケース 18 中ケース 19 外ケース 20, 21 サイドケース 22 軸受 23 抑え蓋 24 オイルシール 25 ビス 26, 27 ボルト 28 丸頭ねじ 29, 30 Ｏリング 31 キャリヤ 32 軸 33 遊星歯車 34 内歯歯車 35 太陽歯車Ｍ遊星歯車式増速装置 36 内側偏心カム 37 キー 38 内側内歯歯車 39 外側偏心カム 40 突片 41 摺動駒 42 円板部 43 外側内歯歯車 44 中心歯車 45 固定歯車 46 揺動歯車 47 アーム 48 歯車 49 扇形歯車 50 偏心操作レバー 51 軸Ｎ偏心制御装置（偏心カム装置） 52 プランジャ 53 カムフォロワ（鋼球） 54 コイルばね 55 吸入側油路 56 吐出側油路 57, 58 逆止弁 59 油路 60 逆止弁 61 止め栓Ｏ可変容積型油圧ポンプ 62, 63 油路 64 ねじ孔 65 油路 66 プラグ 67 ねじ孔 68 油路 69 ボルト孔Ｐ自動変速作動装置 70 油圧シリンダ 71 ピストン（大径のピストン） 72 ピストンロッド 73 連結金具 74 ピン 75 連結部材 76 ロッド 77 小径のピストン 78, 79 油路 80 バランススプリング 81 戻し油路 82 カバー 83 ホース接続具 84 フレキシブルホース 85 塞栓 86 逆止弁（空気弁） 87 オイルタンク 88 定容積型油圧モータ 89, 90 チェンステー 91 ギヤケース本体 92 ケースカバー 93 大径の歯車 94 小径の歯車 95 軸筒 96 ハブ 97 ナット 98 出力軸 99 圧力側凹欠部 100 圧力側油路 101 ねじ孔 102 排油側凹欠部 103 戻り側油路 104 ねじ孔 105 ニードルローラベアリング 106 油溜り用の環状溝 107 シールリング 108 軸受用メタル 109 油溜り用の環状溝 110 シールリング 111 戻し用油路 112 軸 113 ニードルローラベアリング 114, 115 配管 116 継手本体 117 ユニオンナット

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】自転車のハンガー部を外包するケーシン
グ内に、クランクシャフトの回転を増速する遊星歯車式
増速装置を設けると共に、この増速装置によって駆動さ
れる偏心カム装置を遊星歯車式伝動機構によって回転中
においても偏心制御可能にして設け、この偏心カムを利
用した可変容積型油圧ポンプを前記ケーシング内に設
け、このポンプによる圧力油を自転車の駆動輪に設けた
定容積型の流体モータに送給して自転車を駆動するよう
にしたことを特徴とする自転車の油圧駆動装置。
【請求項２】請求項１記載のケーシングの外周に自転
車のフレームパイプとの嵌合部を形成し、このケーシン
グと自転車のフレームパイプとを結合したことを特徴と
する自転車の油圧駆動装置。
【請求項３】請求項２記載のケーシングと接続したフ
レームパイプ内をケーシング内の圧力側油路と連通させ
ると共に、このパイプに自動変速操作用の油圧シリンダ
を連結して、パイプ内の油路と油圧シリンダ内の油室を
連通したことを特徴とする自転車の油圧駆動装置。
【請求項４】請求項３記載の油圧シリンダ内のピスト
ンを大径のピストンと小径のピストンを串型に連結して
形成し、これら２個のピストン間に圧力油を作用させる
ようにしたことを特徴とする自転車の油圧駆動装置。