JP3112598U - ホイールイン式回転補助空圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホイールイン式回転補助空圧装置を自ら発生した圧縮空気により駆動される機構とする事により、原動機、電動機等の外部動力要因用のエネルギー供給の為のインフラ設備を必要としないものとする。
【解決手段】車両等の人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因により回転するホイール、あるいは慣性により回転するホイールの回転を原動力に、ホイールと共にクランクシャフト周囲を回転する空気加圧装置から、圧力タンクに圧縮空気を加圧充填する事で自ら発生させた空圧エネルギーを圧力タンクに蓄圧し、この加圧された圧縮空気を上記のクランクシャフトの同軸上にコンロッドの一方を連結される空気圧駆動装置へと送り込み空気圧駆動装置を回転させて回転運動へと変換する事により、ホイールの回転に要する外部動力エネルギーならびに回転エネルギーを補助するホイール一体型ホイールイン式回転補助空圧装置として作動する。
【選択図】図２

Description

本考案は、車両等の人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因により回転するホイールの回転を原動力として、本考案のホイールイン式回転補助空圧装置が装着される車両等に固定されるクランクシャフトの周囲を回転する空気加圧装置から圧力タンクに空気を加圧充填し、この加圧された空気を上記のクランクシャフトの同軸上にコンロッドの一方を連結される空気圧駆動装置に送り込み空気圧駆動装置を回転させる事で、ホイールの回転に要する外部動力を補助する装置であり、これらの装置がホイールと一体化された形状とホイールとしての剛性を有するものである。

従来、自転車等の人力、原動機、電動機を原動力とする車両等においては変速ギアによるホイールの回転に要するエネルギーの均一化、回転部分へのベアリング等の使用による摩擦係数の低減化、軽合金ならびに樹脂等の軽量素材の使用による車重の軽量化等により省エネルギー化を図ってきたものであるが、本考案のように車両等の走行時のホイール回転を原動力として補助エネルギーの空気圧を発生、蓄え、出力する事によりホイールの回転に要する外部動力を補助し、さらにホイールとしての剛性を有する機構・構造のホイールは存在しない。

従来、自転車等の人力、原動機、電動機を原動力とする車両等において、ハブ内にホイールの回転を原動力とする空気加圧装置を有しタイヤに空気を充填する装置は存在するが、空気加圧装置から圧力タンクに空気を加圧充填し、この加圧された空気を空気圧駆動装置に送り込み空気圧駆動装置を回転させる事で、ホイールの回転に要する外部動力を補助する装置を有する機構・構造のホイールは存在しない。

従来、人力、原動機、電動機を原動力とする車両等において、ハブ内にホイールの回転を原動力とする発電機を有し車両等に発電した電気を供給する装置は存在するが、ホイール単体でホイールの回転に要する外部動力を補助する装置を有する機構・構造のホイールは存在しない。

従来、自転車等の人力を原動力とする車両等において、車両本体に空気加圧装置から圧力タンクに空気を加圧充填し、この加圧された空気を空気圧駆動装置に送り込み空気圧駆動装置を回転させる事によりホイールを回転させる駆動力を求めた機構を装着する発明・考案は存在するが、ホイール単体でホイールの回転に要する外部動力を補助する装置を有する機構・構造のホイールは存在しない。

本考案の第一の課題は、車両等の人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因により回転するホイールの回転を原動力として、本考案のホイールイン式回転補助空圧装置が装着される車両等のホイールの回転に要する外部動力を補助する装置である事である。

本考案の第二の課題は、車両等の人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因により回転するホイール内に空気加圧装置、圧力タンク、空気圧駆動装置ならびにワンウェイバルブ等を含む本考案のホイールイン式回転補助空圧装置を構築する全ての部品が内蔵され、回転補助空圧装置としての機構がホイール内において完結している装置である事である。

本考案の第三の課題は、本考案のホイールイン式回転補助空圧装置が車両等のホイールとしての剛性を有する機構・構造の装置である事である。

本考案の第四の課題は、本考案のホイールイン式回転補助空圧装置が車両等のホイールとして、本考案が装着される車両等による人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因からのホイールへの動力伝達方式ならびに回転方向の如何を問わず、外部動力要因により回転するホイールの回転を原動力としてホイールの回転に要する外部動力を補助する装置として機能する機構・構造の装置である事である。

本考案の第五の課題は、本考案のホイールイン式回転補助空圧装置が車両等のホイールとして、装置そのものが回転する構造を有する事から回転バランスの向上の為、空気加圧装置、空気圧駆動装置ならびに圧力タンク等を含む本考案のホイールイン式回転補助空圧装置を構築する全ての部品がクランクシャフトを中心軸として放射状に配置される機構・構造の装置である事である。

本考案の第六の課題は、自転車等の人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の動力要因を原動力とする車両等において、原動力の省エネルギー化こそが航続距離、積載能力、登坂能力、平均巡航速度等の分野における当該車両の能力を決定する最大要因である事から、本考案のホイールイン式回転補助空圧装置が外部動力を補助する装置として原動力の省エネルギー化を具体的に実現する装置である事である。

本考案の第七の課題は、プーリー、フライホイール等の人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の動力要因を原動力として回転するホイールにおいて、本考案のホイールイン式回転補助空圧装置が外部動力を補助する装置として原動力の省エネルギー化を具体的に実現する装置である事である。

本考案は、車両等の人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因により回転するホイールの回転を原動力として、ホイール一体型である本考案のホイールイン式回転補助空圧装置が装着される車両等に固定されるクランクシャフトにコンロッドの一方を連結され周囲を回転する空気加圧装置から圧力タンクに空気を加圧充填し、この加圧された空気を上記のクランクシャフトの同軸上にコンロッドの一方を連結される空気圧駆動装置に送り込み空気圧駆動装置を回転させる事で、ホイールの回転に要する外部動力を補助するものである。

以下の００１５項より００２５項において本考案のホイールイン式回転補助空圧装置の機構・構造を明らかにし、００２６項において解決手段を明らかにする。

ホイール一体型である本考案のホイールイン式回転補助空圧装置において、ホイール中心軸となるクランクシャフトは本考案が装着される車両等に固定され回転しないものであり、ホイール一体型である本考案のホイールイン式回転補助空圧装置は軸受とベアリングを介して上記のクランクシャフトを中心に回転するものである。
この構造を有する事によりホイールとしての構造体として本考案のホイールイン式回転補助空圧装置が組み込まれホイールとしての剛性をより強固なものとすると共に回転体としての摩擦部分を最小限としている。

本考案のホイールイン式回転補助空圧装置において、ホイール中心軸となる固定されたクランクシャフトは本考案ハブ位置（以下、位置と機能を示す単語としてハブとする）内部で１８０度クランクの形状と構造を有し、コンロッドで空気加圧装置と空気圧駆動装置のピストンへとそれぞれ連結されるものである。
この本考案のホイールイン式回転補助空圧装置の中心軸、車軸、ならびにクランクシャフトが単一部品として共有される構造を有する事により、中心軸の円周上に発生する回転力とシンプルな構造が同時に確保されているものである。

本考案のホイールイン式回転補助空圧装置においては、ハブ内部に空気加圧装置と空気圧駆動装置がクランクシャフトの同軸上に並列設置されるものであり、ボア、ストロークの違いにより、空気加圧装置の排気量が空気圧駆動装置の排気量に勝る設定がなされるものであり、この構造を有する事からホイールが外部動力要因により回転している状態においては加圧タンクに常時、加圧された空気が蓄圧され、空気圧駆動装置を回転方向へと駆動すると共に、並列設置によりホイール幅（ハブ幅）内への空気加圧装置と空気圧駆動装置の設置を実現しているものである。

前述の００１７項に記した空気加圧装置と空気圧駆動装置を多気筒の配列とする場合はハブ内部にそれぞれがクランクシャフトを中心軸として星型に配列されるものであり、それぞれの気筒のピストンがメインコンロッドならびにサブコンロッドによりクランクシャフトへと連結されるものである。
この星型空気加圧装置と星型空気圧駆動装置がクランクシャフトの同軸上に並列設置される構造により多気筒の配列とする場合にも装置の幅が拡大する事なく、ホイール幅（ハブ幅）内への空気加圧装置と空気圧駆動装置の設置を実現されるものである。

本考案のホイールイン式回転補助空圧装置においては、ハブ内部に設置される空気加圧装置と空気圧駆動装置のシリンダー部がハブ部分におけるホイールとしての構造体としての機能を兼ねる構造であるものである。
車両等のホイールには耐荷重、耐衝撃性が要求されるが、ハブ部分内部に空気加圧装置と空気圧駆動装置のシリンダー部を有する本考案は中心軸から円筒形の構造体が外周方向へと構築されている事で耐荷重、耐衝撃性に優れた構造を同時に確保しているものである。

本考案のホイールイン式回転補助空圧装置においては、ハブ側面にエアダクトが防塵・防水用フィルターと共に設けられるものであるが、前述の００１７項に記した空気加圧装置の吸気は本考案のハブ内の大気を吸入し、空気圧駆動装置の排気は同様にハブ内に排気されるものである。
この吸気用空気と排気された空気が共にハブ内で循環する構造により、ハブ外よりの外気の流通は最小限ですむ事から、本考案のエアダクトサイズは小さく、防塵・防水用フィルターも簡易な装置で機能する事が可能となっている。

前述の００１７項に記した空気加圧装置と空気圧駆動装置の弁構造はピストン式空圧装置として一般に良く知られるものであり特筆すべき事柄はないものであるが、本考案のホイールイン式回転補助空圧装置における圧力タンクのレイアウト上、空気加圧装置は頭上弁式の空気加圧装置流出弁とシリンダー側面に大気流入孔を備え、空気圧駆動装置は頭上弁式の圧縮空気流入弁とシリンダー側面に排気孔を備えるものとする。
上記の圧力タンクは車両等のホイールにおいてはスポーク部分に位置し皿を合わせたような形状でハブ内部に納められる空気加圧装置より圧縮空気を蓄圧し空気圧駆動装置へと圧送する働きを行う事から頭上弁式の空気加圧装置流出弁と空気圧駆動装置は中心軸から放射状に弁位置が設けられる事となり最も効率の良い配置が実現されている。
また、この弁レイアウトは前述の００１８項に記した空気加圧装置と空気圧駆動装置を多気筒配列とする場合は重量バランス等の見地からも、さらに高効率となる。

本考案のホイールイン式回転補助空圧装置においては、空気加圧装置から圧力タンクへ、圧力タンクから空気圧駆動装置への間を接続する気流通路には、それぞれワンウェイバルブが設けられるものである。
このワンウェイバルブの存在は空気加圧装置から、あるいは空気圧駆動装置への加圧空気の逆流を防止する装置として一般に良く知られるものであり装置の構造において特筆すべき事柄はないものであるが、本考案のホイールイン式回転補助空圧装置においても空気加圧装置から圧力タンクへ、圧力タンクから空気圧駆動装置への間に設置される事で簡単な構造ながら圧力タンクへの加圧空気の蓄積を容易にしているものである。

前述の００２２項に記した圧力タンクから空気圧駆動装置への間に設置されるワンウェイバルブは圧力コントロールバルブを同時に兼ねるものが設けられるものである。
本考案のホイールイン式回転補助空圧装置においては、本考案が使用される対象の状況に応じて必要とされる圧力タンク内の空圧が異なるものであり、圧力コントロールバルブがその役割を果たすものである。圧力タンクから空気圧駆動装置への間に設置されるこの圧力コントロールバルブを交換する事により同サイズのボア、ストロークの空気圧駆動装置を有する本考案のホイールイン式回転補助空圧装置どうしにおいても簡単に補助エネルギーの出力差をつくりだせる。
よって本考案は本考案のホイールイン式回転補助空圧装置の規模にかかわらず圧力コントロールバルブにより本考案の出力コントロールを容易なものとしている。

前述の００２１項に記した圧力タンクは車両等のホイールにおいてはスポーク部分に位置し皿を合わせたような形状でハブ内部に納められる空気加圧装置より圧縮空気を蓄圧し空気圧駆動装置へと圧送する働きを行うものであるが、同時にホイールが回転すればする程、蓄圧された空気圧により強固な構造体となり、リム部分よりハブへの衝撃を緩和する機能を有する。
この事から上記の圧力タンクのシンプルな構造は軽量化を必要とする人力等の小エネルギー外部動力要因により回転するホイールにおいては優れた要因であり、製品を一体構造とする事で軽量素材による製品化も容易に実現するものである。

本考案のホイールイン式回転補助空圧装置においては、前述の００２１項に記した圧力タンクとリム部は一体構造とするものであるが、本考案を構成する装置は前述の空気加圧装置、空気圧駆動装置、圧力タンク、ワンウェイバルブ、圧力コントロールバルブがハブ部ならびにスポーク部分に位置する事から、圧力タンクにリムへの取付アダプターを設置する事により、主要機構を有するハブ部ならびにスポーク部分のみを容易に既存の車両等に使用されているリムに対しての装着が可能なものである。

前述の００２５項に記した本考案のホイールイン式回転補助空圧装置のリムへの取付アダプターにおいては、既存の車両等に使用されているリムにあわせたサイズを有するリング状で断面がＵ字型の圧力タンクホルダー部と、圧力タンクホルダーと一体化された構造を有し既存の車両等に使用されているリムに装着機能を有する断面がＣ字型のリム装着部とで構成され、リング形状の一部が切断されている事により容易に圧力タンクホルダー部に圧力タンクを挿入可能なものである。

前述の００２５項に記した本考案のホイールイン式回転補助空圧装置のリムへの取付アダプターにおいては、前述の００２６項に記した断面がＣ字型のリム装着部のリムとの接触面にあけられた取付孔が、既存の車両等に使用されているリムのスポーク取付孔と合致する事により、ボルトナットで取付アダプターをリムに固定する構造を有するものであり、これにより一つのサイズの本考案のホイールイン式回転補助空圧装置をリムサイズの異なるホイールに使用可能とするものである。

以上、前述の００１５項より００２５項において本考案のホイールイン式回転補助空圧装置の機構・構造を個別に明らかにしたものであるが、本考案を構成する装置は前述の空気加圧装置、空気圧駆動装置、圧力タンク、ワンウェイバルブ、圧力コントロールバルブが一体構造となったものであり、使用目的にあった規模と発生させる空圧設定がなされた本考案のホイールイン式回転補助空圧装置を装着する事により、ホイールの回転に要する人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因を補助する装置であるものである。

本考案のホイールイン式回転補助空圧装置においては、本考案を構成する装置である前述の空気加圧装置、空気圧駆動装置、圧力タンク、ワンウェイバルブ、圧力コントロールバルブによる圧縮・蓄圧・駆動作動に際し、ホイールの回転に要する人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因以外のエネルギーを使用しないものである。したがってホイールが外部動力要因を受けずに慣性で回転する状態においても本考案のホイールイン式回転補助空圧装置においては作動し、空気加圧装置で自ら発生する空圧エネルギーを圧力タンクに蓄圧し空気圧駆動装置により回転運動へと変換する事によりホイールの回転に要するエネルギーを補助するものである。

本考案のホイールイン式回転補助空圧装置においては、本考案を構成する装置である前述の空気加圧装置と空気圧駆動装置のコンロッドが連結されるクランクシャフトが固定される構造を有する事から、ホイール一体型として本考案を構成する装置である前述の空気加圧装置、空気圧駆動装置、圧力タンク、ワンウェイバルブ、圧力コントロールバルブの全てがホイールと共に回転するものである。この事から本考案においては本考案を装着するホイールそのものがフライホイールとして働くものであり、装置としてのフライホイールを有さずとも空気加圧装置と空気圧駆動装置にフライホイール装着機能が存在し回転装置として有効な機能を有するものである。

本考案のホイールイン式回転補助空圧装置においては、本考案を構成する装置である前述の空気加圧装置と空気圧駆動装置のコンロッドが連結されるクランクシャフトが固定され、ホイール一体型として本考案を構成する装置である空気加圧装置、空気圧駆動装置、圧力タンク、ワンウェイバルブ、圧力コントロールバルブの全てがホイールと共に回転する構造を有する事から、本考案を装着するホイールの回転と空気圧駆動装置により回転運動へと変換される回転運動は１：１の関係式にあるものである。この事から本考案を装着するホイールが車両等のデフ機能を有する装置に装着され複数のホイールに回転差を必要とする場合においても本考案のホイールイン式回転補助空圧装置はホイール別に有効に機能するものである。

本考案のホイールイン式回転補助空圧装置においては、前述の００２８項に記したようにホイールそのものがフライホイール機能として働き、かつ前述の空気加圧装置と空気圧駆動装置も回転方向が外部動力要因あるいはホイールの回転方向により決定される構造を有する事から、回転中のホイールが一度停止した段階においては回転方向を選ばず再び回転した回転方向において機能するものである。この事から本考案のホイールイン式回転補助空圧装置はホイールの回転方向を選ばず回転補助空圧装置として有効に機能するものである。

本考案のホイールイン式回転補助空圧装置においては、前述の００２７項に記したように空圧エネルギーを発生、回転運動として使用する装置であり、本考案が一般的な大気圧環境において使用される限り、エネルギー供給の必要性がないものである。

この考案は全体として車両等の人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因により回転するホイール、あるいは慣性により回転するホイールの回転を原動力に、本考案のホイール一体型ホイールイン式回転補助空圧装置が装着される車両ならびに装置等へ固定されるクランクシャフトにコンロッドの一方を連結され、ホイールと共にクランクシャフト周囲を回転する空気加圧装置から、圧力タンクに空気を加圧充填する事で自ら発生させた空圧エネルギーを圧力タンクに蓄圧し、この加圧された空気を上記のクランクシャフトの同軸上にコンロッドの一方を連結される空気圧駆動装置に送り込み空気圧駆動装置を回転させて回転運動へと変換する事により、ホイールの回転に要する外部動力エネルギーならびに回転エネルギーを補助する効果を得るものである。

請求項１のホイールと一体化された形状を特徴とした本考案のホイールイン式回転補助空圧装置は、ホイールの回転に要する外部動力エネルギーならびに回転エネルギーを補助する効果を得る為に、本考案を構成する装置である空気加圧装置、空気圧駆動装置、圧力タンク、ワンウェイバルブ、圧力コントロールバルブ以外の装置を必要としないものである事から、本考案のホイールイン式回転補助空圧装置が装着される車両あるいは装置への装着ならびに交換が容易なものである。
また本考案を構成する装置である空気加圧装置と空気圧駆動装置のコンロッドが連結されるクランクシャフトが固定され、ホイール一体型として本考案を構成する装置である空気加圧装置、空気圧駆動装置、圧力タンク、ワンウェイバルブ、圧力コントロールバルブの全てがホイールと共に回転する構造を有する事から、本考案を装着するホイールの回転と空気圧駆動装置により回転運動へと変換される回転運動は１：１の関係式にあるものである。この事から本考案を装着するホイールが車両等のデフ機能を有する装置に装着され、複数のホイールに回転差を必要とする場合においても本考案のホイールイン式回転補助空圧装置はホイール別に外部動力エネルギーならびに回転エネルギーを補助する効果を得るものである。

請求項２の人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因により回転するホイールの回転を原動力として、上記のホイールイン式回転補助空圧装置が装着される車両等に固定されるクランクシャフトにコンロッドの一方を連結され周囲を回転する空気加圧装置により圧力タンクに空気を加圧充填し、この加圧された空気を上記のクランクシャフトの同軸上にコンロッドの一方を連結される空気圧駆動装置に送り込み空気圧駆動装置を回転させる事で、ホイールの回転に要する外部動力を補助する機構を特徴とするホイールイン式回転補助空圧装置においては、本考案を構成する装置である前述の空気加圧装置、空気圧駆動装置、圧力タンク、ワンウェイバルブ、圧力コントロールバルブによる圧縮・蓄圧・駆動作動に際し、ホイールの回転に要する人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因以外のエネルギーを使用しないものである。したがってホイールが外部動力要因を受けずに慣性で回転する状態においても本考案のホイールイン式回転補助空圧装置においては同様に作動し、空気加圧装置で自ら発生する空圧エネルギーを圧力タンクに蓄圧し空気圧駆動装置により回転運動へと変換する事によりホイールの回転に要するエネルギーを補助する効果を得るものである。

請求項３の、ホイールイン式回転補助空圧装置が装着される車両等に固定されたクランクシャフトを軸として、本考案を構成する空気加圧装置、空気圧駆動装置、圧力タンクがホイールと共に回転する構造を特徴とするホイールイン式回転補助空圧装置においては、本考案を装着するホイールそのものがフライホイールとして働くものであり、装置としてのフライホイールを有さずとも空気加圧装置と空気圧駆動装置にフライホイール装着機能が存在し回転装置として外部動力エネルギーならびに回転エネルギーを補助する装置としての効果を得ているものである。
またホイールそのものがフライホイール機能として働き、かつ空気加圧装置と空気圧駆動装置も回転方向が外部動力要因あるいはホイールの回転方向により決定される構造を有する事から、回転中のホイールが一度停止した段階においては回転方向を選ばず再び回転した回転方向において機能するものである。この事から本考案のホイールイン式回転補助空圧装置はホイールの回転方向を選ばず外部動力エネルギーならびに回転エネルギーを補助する装置としての効果を得るものである。

請求項４の、ホイールイン式回転補助空圧装置が装着される車両等に固定されたクランクシャフトの同軸上にコンロッドの一方を連結され周囲を回転する排気量が異なる空気加圧装置と空気圧駆動装置が並列に設置される構造を特徴とするホイールイン式回転補助空圧装置においては、中心軸、車軸、ならびにクランクシャフトが単一部品として共有される構造を有する事により、中心軸の円周上に発生する回転力とシンプルな構造が同時に確保されているものであり、ボア、ストロークの違いにより、空気加圧装置の排気量が空気圧駆動装置の排気量に勝る設定がなされる構造を有する事からホイールが回転している状態においては加圧タンクに常時、加圧された空気が蓄圧され、空気圧駆動装置を回転方向へと駆動し外部動力エネルギーならびに回転エネルギーを補助する装置としての効果を得ているものである。
また空気加圧装置と空気圧駆動装置を多気筒の配列とする場合においてもハブ内部にそれぞれがクランクシャフトを中心軸として星型に配列されるものであり、それぞれの気筒のピストンがメインコンロッドならびにサブコンロッドによりクランクシャフトへと連結されるものである。
この星型空気加圧装置と星型空気圧駆動装置がクランクシャフトの同軸上に並列設置される構造により多気筒の配列とする場合にも装置の幅が拡大する事なく、ホイール幅（ハブ幅）内への空気加圧装置と空気圧駆動装置の設置実現の効果を得ているものである。

請求項５の、本考案を構成する空気加圧装置ならびに空気圧駆動装置がハブ位置に、圧力タンクがスポーク位置に設置されリム部と一体構造により、ホイールの剛性体としての構造を備える事を特徴とするホイールイン式回転補助空圧装置において、皿を合わせたような形状の圧力タンクはハブ内部に納められる空気加圧装置により圧縮空気を蓄圧し空気圧駆動装置へと圧送する働きを行うものであるが、同時にホイールが回転すればする程、蓄圧された空気圧により強固な構造体となり、リム部分よりハブへの衝撃を緩和する効果を得ているものである。
また圧力タンクのシンプルな構造は軽量化を必要とする人力等の小エネルギー外部動力要因により回転するホイールにおいては優れた要因であり、製品を一体構造とする事で軽量素材による製品化も容易に実現する効果を得ているものである。

請求項６の、本考案を構成する空気加圧装置ならびに空気圧駆動装置がハブ位置に、圧力タンクがスポーク位置に設置される事から、圧力タンクにリムへのリム取付アダプターを装着する事により、既存のリムとの一体化をも可能とする構造を備える事を特徴とするホイールイン式回転補助空圧装置においては、リム取付アダプターのサイズを変更する事により容易に異なるリムサイズに対応する事が可能な効果を得ているものである。

本考案のホイールイン式回転補助空圧装置は、人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因により回転するホイールが装着される車両あるいは装置等に、ホイールの回転を動力要因に外部動力エネルギーならびに回転エネルギーを補助する装置を内蔵するホイールとして装着されるものであり、加圧された空気により駆動されるものである事から、以下に装置内部における空気の流れる順にその作動を記すものである。

本考案のエネルギー要因となる空気は、大気がハブに装着されるエアダクトより防塵・防水用フィルターを透過後ハブ内に流入し、空気流通孔が設けられたクランクケースから空気加圧装置のシリンダー側面のピストン下死点付近に設けられた大気流入孔よりピストンが下死点付近にある状態のシリンダー内に流入するものである。

本考案においてはホイールが装着される車両あるいは装置等に固定されるクランクシャフトが単一部品として中心軸、車軸としても共有されるものであるが、ハブ内部においては１８０度クランクの形状と構造を有し、０度と１８０度においてコンロッドで中心軸の外周位置に設置される空気加圧装置と空気圧駆動装置のピストンへとそれぞれ連結され、人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因あるいは慣性によりホイールが回転することでピストンは必然的に空気加圧装置と空気圧駆動装置のシリンダー内部を往復する事となる。

前述の００４１項に記した空気加圧装置と空気圧駆動装置を多気筒の配列とする場合においてもハブ内部にそれぞれがクランクシャフトを中心軸として星型に配列されるものであり、それぞれの気筒のピストンがメインコンロッドならびにサブコンロッドによりクランクシャフトへと連結されるものである。
この星型空気加圧装置と星型空気圧駆動装置がクランクシャフトの同軸上に並列設置される構造は単気筒と多気筒のシリンダー配列による装置の幅が拡大する事がない事と、回転装置としてのバランス面において望ましいものであり、本考案においてはホイールとホイールイン式回転補助空圧装置が一体構造を有する事から上記のメインコンロッドがクランクシャフトの周囲を回転する回転運動は１：１の関係式にあるものである。

空気加圧装置のシリンダー側面のピストン下死点付近に設けられた大気流入孔よりピストンが下死点付近にある状態のシリンダー内に流入した空気は、人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因により回転するホイールの動きにより、前述の００４１項に記したように空気加圧装置のピストンが上昇する事から圧縮され、ピストン上部が上死点付近で頭上弁式の空気加圧装置流出弁をあける事で圧力タンク方向へのワンウェイバルブをとおり圧力タンクに蓄圧されるものである。

圧力タンクに蓄圧された圧縮空気は空気圧駆動装置方向へのワンウェイバルブと共に設けられる圧力コントロールバルブの働きにより、設定空圧に達するとバルブが解除される事から空気圧駆動装置のピストン上部が上死点付近で頭上弁式の圧縮空気流入弁をあける事で空気圧駆動装置のシリンダー内に流入しピストンを押し下げるものである。

前述の００４１項に記したように空気圧駆動装置のピストンはコンロッドで１８０度クランクの１８０度に連結される事から、空気圧駆動装置のシリンダー内に流入しピストンを押し下げる圧縮空気は、クランクシャフトが固定されているため反力として空気圧駆動装置のシリンダーを押し下げ、ピストン下死点付近に設けられた大気流出孔よりハブ内に再び排出されるものである。

前述の００４５項に記した、空気圧駆動装置のシリンダー内に流入しピストンを押し下げる圧縮空気が、クランクシャフトが固定されている事から反力として空気圧駆動装置のシリンダーを押し下げる作動が本考案のホイールイン式回転補助空圧装置の作用であるホイールの回転運動となるものである。

前述の００４１項に記した空気加圧装置と空気圧駆動装置においては空気加圧装置におけるボアとストロークが空気圧駆動装置のそれを上回る設定がなされるものである事から、人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因あるいは慣性ならびに本考案のホイールイン式回転補助空圧装置のエネルギーによりホイールが回転する限り、加圧タンクに常時、加圧された空気が蓄圧され、空気圧駆動装置を回転方向へと駆動し外部動力エネルギーならびに回転エネルギーを補助する装置として作動するものである。

以下、添付図に従って実施例を説明する。
図１は、ホイール一体型ホイールイン式回転補助空圧装置が自転車用駆動側ホイールとして使用された場合の外観図であり、本考案のホイールイン式回転補助空圧装置が外部動力要因として人力をチェーンとスプロケットを介し得ている状況を表すものである。
本考案はホイール一体型として中心軸、クランクシャフトを共有する車軸により、一般的自転車ホイール同様にフレームに装着されている。
一般的自転車用装備としてはフリーギア・外装変速機・ディスクブレーキ等の装備が後輪側に装着されるものであるが、本考案のホイールイン式回転補助空圧装置ハブ部にフリーギア・ディスクブレーキ取付用マウントが装備されているものとした。
また図１は、人力を外部動力要因とする自転車であるが、他の外部動力要因を有する電動自転車、バイク、車椅子、等のホイールを使用する車両等に関しても同様に現状のホイールから、ホイール一体型ホイールイン式回転補助空圧装置へと容易に交換が可能であり、外部動力エネルギーならびに回転エネルギーを補助することができるものである。

図２は、ホイール一体型ホイールイン式回転補助空圧装置が自転車用駆動側ホイールとして使用された場合の本考案を構成する装置の配置概念図である。
本考案はホイール一体型として中心軸、クランクシャフトを共有する車軸によりフレームに装着されるものであり、車軸はハブ左右の軸受けとベアリングにより支持される。
ハブ側面には防塵・防水用フィルターを有するエアダクトが大気流通孔として設置され、ハブ内には上記のクランクシャフト、星型空気加圧装置と星型空気圧駆動装置のシリンダー、ピストン、メインコンロッド、サブコンロッド、大気流入孔、大気流出孔、頭上弁式空気加圧装置流出弁、頭上弁式圧縮空気流入弁が設置され、ハブからリムへの空間を埋めるように皿をあわせた形状の圧力タンクがワンウェイバルブと圧力コントロールバルブを内蔵して存在するものである。
本図は主に圧力タンクの特徴ある形状を説明する為に圧力タンクとハブの一部をカットして示したものである。

図３は、ホイール一体型ホイールイン式回転補助空圧装置が自転車用駆動側ホイールとして使用された場合の中心軸方向構造概念図である。
本図においては、配置の概念を示す為に圧力タンクは小さく表記されていると共にリムは省略し、星型空気加圧装置と星型空気圧駆動装置のシリンダー、ピストン、メインコンロッド、サブコンロッド、クランクシャフト、大気流入孔、大気流出孔、頭上弁式空気加圧装置流出弁、頭上弁式圧縮空気流入弁配置関係を説明したものである。なお大気流入孔と大気流出孔はシリンダー側面に位置するものであり、ハブ側面に位置するエアダクトと共に表示していない。

図４は、ホイール一体型ホイールイン式回転補助空圧装置が自転車用駆動側ホイールとして使用された場合の回転方向構造断面概念図である。
図中のクランクシャフトは車軸、ホイールイン式回転補助空圧装置の中心軸として共有され、両エンドにおいて本考案のホイールイン式回転補助空圧装置が装着される車両に固定されることにより、車軸左右の軸受けとベアリングで装置全体が回転装置としてフローティングマウントされるものであり、空気加圧装置、空気圧駆動装置は１８０度クランクに連結されるメインコンロッドにサブコンロッドとピストンを介して並列に置かれる。
図中の圧力タンクは本図が配置の概念を示す為に圧力タンクは小さく表記されていると共にリムは省略し、ホイールイン式回転補助空圧装置機構の配置を説明するものであり、ハブ左右の突出した部分はそれぞれフリーギアとディスクブレーキのマウントである。

本考案のホイール一体型ホイールイン式回転補助空圧装置は、人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因により回転するホイールが装着される車両あるいは装置等に、ホイールの回転を動力要因に外部動力エネルギーならびに回転エネルギーを補助する装置を内蔵するホイールとして装着される事により、外部動力要因エネルギーの省エネルギー化を成すものである。

本考案のホイール一体型ホイールイン式回転補助空圧装置は、人力、原動機、電動機等の外部動力要因により回転するホイールが装着される車両あるいは装置等に外部動力エネルギーならびに回転エネルギーを補助する装置を内蔵するホイールとして装着される事により、従来型ホイールを使用した際に比較し航続距離の増加、登坂力の増加、人力の疲労軽減、原動機、電動機等の劣化軽減が成されるものであり、プーリー等のホイールが独立した装置においても巻揚げ機構等に要する原動機、電動機等の出力の小型化等が望めるものである。

本考案のホイール一体型ホイールイン式回転補助空圧装置は、自ら発生した圧縮空気により駆動されるものである事から、原動機、電動機等の外部動力要因用のエネルギー供給の為のインフラ設備を必要としないものである。
したがって本考案のホイールを装着した外部動力要因用のエネルギーが人力による自転車等の車両がインフラ整備の整わない辺境地域の長距離交通手段あるいは輸送手段として活用が可能となるものである。

本考案のホイール一体型ホイールイン式回転補助空圧装置は、前述の００５５項に記したように、自ら発生した圧縮空気により駆動されるものである事から、本考案のホイールを装着した外部動力要因用のエネルギーが人力による自転車等の車両が、都市部ならびに国立公園等で問題となっている大気汚染等の環境問題に完璧に対応した交通手段あるいは輸送手段として活用が可能となるものである。

本考案のホイール一体型ホイールイン式回転補助空圧装置は、ホイール別に独立した装置であり、何らかの要因によりホイールが回転する事によって作動する事から、本考案のホイールを装着した２輪車においては２輪駆動、４輪車においては４輪駆動が容易に実現されるものであり、同様の理由から左右前後のホイールに回転差を生じるデフ装置にも対応するものである。

本考案のホイール一体型ホイールイン式回転補助空圧装置は、ハブ、スポーク部に本考案を構成する空気加圧装置、空気圧駆動装置、圧力タンク、ワンウェイバルブ、圧力コントロールバルブの全てが構成されている事から、ホイールイン式回転補助空圧装置を異なるサイズのリムに汎用的に装着可能とする為のアダプターとして、圧力タンクとリムの空間をサイズの異なるリム取付アダプターで埋める事により、異なるサイズのリムへの対応を可能とするものであり、これにより本装置の装着にあたり、車両等の本体、フレームの流用は勿論、従来のホイールに組立済みのリムを流用する事が容易に行へ資源の再利用化を果たすものである。

ホイール一体型ホイールイン式回転補助空圧装置が自転車用駆動側ホイールとして使用された場合の外観図。 ホイール一体型ホイールイン式回転補助空圧装置が自転車用駆動側ホイールとして使用された場合の本考案を構成する装置の配置概念図。 ホイール一体型ホイールイン式回転補助空圧装置が自転車用駆動側ホイールとして使用された場合の中心軸方向構造概念図。 ホイール一体型ホイールイン式回転補助空圧装置が自転車用駆動側ホイールとして使用された場合の回転方向構造断面概念図。

符号の説明

１ リム
２ スポーク部
３ ハブ
４ クランクシャフト（車軸）
５ ベアリング
６ 軸受け
７ 星型空気加圧装置
８ 星型空気圧駆動装置
９ メインコンロッド
１０ サブコンロッド
１１ ピストン
１２ シリンダー
１３ クランクケース
１４ 頭上弁式空気加圧装置流出弁
１５ 大気流入孔
１６ 頭上弁式空気圧駆動装置流入弁
１７ 排気孔
１８ エアダクト
１９ 防塵・防水用フィルター
２０ 圧力タンク
２１ ワンウェイバルブ
２２ 圧力コントロールバルブ
２３ リム取付アダプター
２４ フリーギア・マウント
２５ ディスクブレーキ・マウント
２６ フレーム
２７ タイヤ

Claims (6)

1. 本考案のホイールイン式回転補助空圧装置とは、ホイールと一体化された形状を有する空気加圧装置、空気圧駆動装置、圧力タンクを備える事を特徴とするホイールイン式回転補助空圧装置。
2. 請求項１記載のホイールイン式回転補助空圧装置においては、人力、原動機、電動機、その他の自然エネルギー等の外部動力要因により回転するホイールの回転を原動力として、上記のホイールイン式回転補助空圧装置が装着される車両等に固定されるクランクシャフトにコンロッドの一方を連結され周囲を回転する空気加圧装置により圧力タンクに空気を加圧充填し、この加圧された空気を上記のクランクシャフトの同軸上にコンロッドの一方を連結される空気圧駆動装置に送り込み空気圧駆動装置を回転させる事で、ホイールの回転に要する外部動力を補助する機構を特徴とするホイールイン式回転補助空圧装置。
3. 請求項１記載のホイールイン式回転補助空圧装置においては、上記のホイールイン式回転補助空圧装置が装着される車両等に固定されたクランクシャフトを軸として、本考案を構成する空気加圧装置、空気圧駆動装置、圧力タンクがホイールと共に回転する構造を特徴とするホイールイン式回転補助空圧装置。
4. 請求項１記載のホイールイン式回転補助空圧装置においては、上記のホイールイン式回転補助空圧装置が装着される車両等に固定されたクランクシャフトの同軸上にコンロッドの一方を連結され周囲を回転する排気量が異なる空気加圧装置と空気圧駆動装置が並列に設置される構造を特徴とするホイールイン式回転補助空圧装置。
5. 請求項１記載のホイールイン式回転補助空圧装置においては、本考案を構成する空気加圧装置ならびに空気圧駆動装置がハブ位置に、圧力タンクがスポーク位置に設置されリム部と一体構造により、ホイールの剛性体としての構造を備える事を特徴とするホイールイン式回転補助空圧装置。
6. 請求項１記載のホイールイン式回転補助空圧装置においては、本考案を構成する空気加圧装置ならびに空気圧駆動装置がハブ位置に、圧力タンクがスポーク位置に設置される事から、圧力タンクにリムへの取付アダプターを装着する事により、既存のホイールリムとの一体化を可能とする構造を備える事を特徴とするホイールイン式回転補助空圧装置。

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