JP4850527B2 - Auxiliary power unit for wheels - Google Patents
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Description
本発明は、車輪用補助動力装置、特に、簡易な機構によって下り坂においては自動的に回転動力を弾性エネルギーとして蓄え且つ上り坂においては該弾性エネルギーを回転動力として後輪に自動的に供給して運転者の労力を軽減することが可能な車輪用補助動力装置に関するものである。 The present invention provides an auxiliary power device for a wheel, and particularly stores a rotational power as elastic energy automatically on a downhill by a simple mechanism, and automatically supplies the elastic energy as a rotational power to a rear wheel on an uphill. The present invention relates to a wheel auxiliary power device that can reduce the labor of the driver.
近年、例えばモータ等の電動機によって人がペダルをこぐ労力をアシストする電動自転車が広く普及している。これらの電動自転車では、人がペダルをこぐ回転力にモータのトルクが加わるために、人は少ない回転力で自転車を駆動することが出来るようになる。また、これらの電動自転車では、モータに電力を供給する大容量の電池が必要となる。従って、電池の電気エネルギーが尽きると、電動自転車を走行することは出来なくなる。他方、電動自転車では、運転者がブレーキをかける際にモータが発生する逆起電力を使用して電池を充電する充電システムを搭載する電動自転車も存在する。しかし、ブレーキの回数は多くはないため、充電システムを搭載する電動自転車であっても、電池はすぐに消費される。そのため、電動自転車を日常の足として使用するユーザは、電池の充電を頻繁に行わなければならない。さらに、これらの自転車は電池およびモータを搭載しているため、通常の自転車に比べ非常に重くなり、乗車以外の取り回しが非常に面倒になる。
一方、モータによるアシストではなく、バネの弾性力によって、人のペダルをこぐ作業をアシストするスプリングアシスト自転車も知られている(例えば、特許文献1を参照。)。また、これらのスプリングアシスト自転車は、下り坂ではバネを圧縮し弾性エネルギーとして蓄積し、他方登り坂ではバネを伸ばし弾性エネルギーを回転エネルギーに変換するように構成されている。また、バネを圧縮する過程と、バネを放出する過程の切り換えは、人がレバー等により手動で行っている(例えば、特許文献1を参照。)。
2. Description of the Related Art In recent years, for example, electric bicycles that assist the labor of a person pedaling with an electric motor such as a motor have become widespread. In these electric bicycles, since the torque of the motor is added to the rotational force of the person pushing the pedal, the person can drive the bicycle with a small rotational force. In addition, these electric bicycles require a large capacity battery for supplying electric power to the motor. Therefore, when the electric energy of the battery is exhausted, the electric bicycle cannot be run. On the other hand, as for electric bicycles, there are electric bicycles equipped with a charging system for charging a battery using a counter electromotive force generated by a motor when a driver applies a brake. However, since the number of brakes is not large, the battery is quickly consumed even in an electric bicycle equipped with a charging system. Therefore, a user who uses an electric bicycle as a daily foot must frequently charge the battery. Furthermore, since these bicycles are equipped with a battery and a motor, they are much heavier than ordinary bicycles, and handling other than riding is very troublesome.
On the other hand, there is also known a spring-assisted bicycle that assists a person's pedaling operation by an elastic force of a spring instead of an assist by a motor (see, for example, Patent Document 1). In addition, these spring-assisted bicycles are configured to compress the spring and store it as elastic energy on the downhill, and to stretch the spring and convert the elastic energy to rotational energy on the uphill. Further, switching between the process of compressing the spring and the process of releasing the spring is manually performed by a person using a lever or the like (see, for example, Patent Document 1).
上述した電動自転車において、ユーザは頻繁に電池を充電する必要がある上に、電池が蓄積することが出来る電気エネルギーの容量は限りがあり、その結果、ユーザは走行距離を制限されるという問題がある。また、電池の充電回数は有限であり、電池が寿命に達するとユーザは高価な電池を別途購入する必要がある。更に、モータ及びモータの駆動回路は走行時の路面からの入力を受けて故障する問題がある。つまり、電動自転車は維持費がかかる問題がある。他方、従来のスプリングアシスト自転車は、人がバネを圧縮する過程とバネを放出する過程を切り換える必要があり、下り坂においてバネを圧縮することを忘れた場合、バネのアシストを受けることが出来ないという問題がある。
そこで、本発明は、上記実情に鑑み創案されたものであって、特に簡易な機構によって下り坂においては自動的に回転動力を弾性エネルギーとして蓄え且つ上り坂においては該弾性エネルギーを回転動力として後輪に自動的に供給して運転者の労力を軽減することが可能な車輪用補助動力装置を提供することを目的とする。
In the above-described electric bicycle, the user needs to charge the battery frequently, and the capacity of the electric energy that can be stored in the battery is limited. As a result, the user is limited in the travel distance. is there. Further, the number of times the battery is charged is limited, and when the battery reaches the end of its life, the user needs to purchase an expensive battery separately. Furthermore, there is a problem that the motor and the drive circuit of the motor fail due to input from the road surface during traveling. That is, there is a problem that the electric bicycle is expensive to maintain. On the other hand, conventional spring-assisted bicycles require a person to switch between the process of compressing the spring and the process of releasing the spring, and if they forget to compress the spring on the downhill, they cannot receive the assistance of the spring There is a problem.
Therefore, the present invention has been developed in view of the above circumstances, and in particular, by a simple mechanism, rotational power is automatically stored as elastic energy on a downhill, and the elastic energy is used as rotational power on an uphill. An object of the present invention is to provide an auxiliary power device for a wheel that can be automatically supplied to the wheel to reduce the labor of the driver.
前記目的を達成するために、請求項1に記載の車輪用補助動力装置は、回転動力を伝達する動力伝達手段と、回転動力を弾性エネルギーとして蓄えるエネルギー備蓄手段と、回転力を並進力に変換する第1運動変換手段と、並進力を回転力に変換する第2運動変換手段と、自然状態を鉛直方向に持ち回転自在に支持された傾斜検知手段と、走行前の前記エネルギー備蓄手段の作動を制限する安全手段と、下り坂において前記弾性エネルギーが放出されることを防止し又は上り坂において前記弾性エネルギーが蓄積されることを防止する動作制限手段とを具備した車輪用補助動力装置であって、
前記エネルギー備蓄手段は、弾性材と、該弾性材を圧縮するピストンと、該ピストンに結合し往復運動するロッドと、これらを収容する容器とを備えて構成され、該容器は上端において自然状態を鉛直方向に持ち回転可能に固定支持され且つ、
前記ロッドは、外周両側に前記第1運動変換手段を構成する第1板状歯ならびに前記第2運動変換手段を構成する第2板状歯を各々有し、後輪からの回転動力によって互いに同一方向に回転し前記第1運動変換手段を構成する第1歯車ならびに前記第2運動変換手段を構成する第2歯車の中間に位置するように固定支持され且つ、
前記容器は、該容器の回転を抑止する容器ロック機構によって前記第1歯車と前記第2歯車との間に保持され、振り子の形態で取付けられ路の傾斜を検知する前記傾斜検知手段を構成する傾斜検知棒の回転復元力によって前記容器ロック機構を解除されると、下り坂においては自動的に前記第1板状歯と前記第1歯車が噛み合い前記ロッドは上向きに移動し車輪の回転動力は弾性エネルギーとして蓄積され、他方、上り坂においては自動的に前記第2板状歯と前記第2歯車が噛み合い前記ロッドは下向きに移動し該弾性エネルギーは回転動力として前記車輪に供給されるように構成されていることを特徴とする。
上記車輪用補助動力装置では、傾斜検知手段の指示方向と鉛直方向との間に開きが生じる場合、例えば自転車が進行方向を左側とし平坦路から下り坂または上り坂に変わる場合、傾斜検知手段に対し重力から自然状態(鉛直方向)に戻す回転復元力が作用する。従って、その回転復元力によってエネルギー備蓄手段の固定を解除するように構成することによって、下り坂において自転車が左下がりになる場合、エネルギー備蓄手段に対して回転復元力が時計方向に作用し、エネルギー備蓄手段が時計方向に回転する。他方、上り坂において自転車が左上がりになる場合、エネルギー備蓄手段に対して回転復元力が反時計方向に作用し、エネルギー備蓄手段が反時計方向に回転する。つまり、平坦から下り坂に変化する場合と、平坦から上り坂に変化する場合とによって回転復元力の向きが異なることになる。そして、エネルギー備蓄手段の回転方向と対向するようにエネルギー動力変換手段を配設することにより、下り坂において回転動力を弾性エネルギーとして蓄積することができ、上り坂において、弾性エネルギーを回転動力に変換することができる。これにより、下り坂においては、車輪の回転動力の一部分が自動的に弾性エネルギーとして蓄積され、他方、上り坂においては、弾性エネルギーが自動的に回転動力として車輪に供給されることになる。その結果、運転者がペダルをこぐ労力が大幅に軽減されることとなる。
In order to achieve the object, an auxiliary power device for a wheel according to
The energy storage means includes an elastic material, a piston that compresses the elastic material, a rod that reciprocates by being coupled to the piston, and a container that accommodates these, and the container is in a natural state at the upper end. It is fixedly supported so that it can be held vertically and rotated, and
The rod has first plate-like teeth constituting the first motion converting means and second plate-like teeth constituting the second motion converting means on both sides of the outer periphery, and is identical to each other by rotational power from the rear wheel. Fixedly supported so as to be positioned in the middle of the first gear constituting the first motion converting means and the second gear constituting the second motion converting means rotating in the direction;
The container is held between the first gear and the second gear by a container locking mechanism that suppresses the rotation of the container, and is configured in a pendulum form to constitute the inclination detection means that detects the inclination of the road. When the container locking mechanism is released by the rotational restoring force of the tilt detection rod, the first plate-like teeth and the first gear automatically engage with each other on the downhill, the rod moves upward, and the rotational power of the wheel is reduced. On the other hand, on the uphill, the second plate teeth and the second gear are automatically meshed with each other so that the rod moves downward and the elastic energy is supplied to the wheels as rotational power. It is configured.
In the wheel auxiliary power device described above, when an opening occurs between the indicated direction of the inclination detection means and the vertical direction, for example, when the bicycle changes from a flat road to a downhill or an uphill with the traveling direction on the left side, the inclination detection means On the other hand, a rotational restoring force that returns from gravity to a natural state (vertical direction) acts. Therefore, by configuring the energy storage means to be unlocked by its rotational restoring force, when the bicycle goes down to the left on a downhill, the rotational restoring force acts clockwise on the energy storage means, and the energy The stockpiling means rotates clockwise. On the other hand, when the bicycle goes up to the left on the uphill, the rotational restoring force acts on the energy storage means counterclockwise, and the energy storage means rotates counterclockwise. In other words, the direction of the rotational restoring force differs depending on whether it changes from flat to downhill or from flat to uphill. By arranging the energy power conversion means so as to face the rotation direction of the energy storage means, the rotational power can be stored as elastic energy on the downhill, and the elastic energy is converted into rotational power on the uphill. can do. As a result, part of the rotational power of the wheel is automatically stored as elastic energy on the downhill, while elastic energy is automatically supplied to the wheel as rotational power on the uphill. As a result, the driver's effort to pedal is greatly reduced.
上記車輪用補助動力装置では、上記構成とすることにより、エネルギー備蓄手段に対し容量以上の弾性エネルギーが蓄積しエネルギー備蓄手段が作動不能に陥ること、又は運転者の回転動力がエネルギー変換手段に奪われて却って運転者の負荷が増大することを防止する。 In the wheel auxiliary power device, the above configuration causes the elastic energy more than the capacity to accumulate in the energy storage means and the energy storage means becomes inoperable, or the rotational power of the driver is lost to the energy conversion means. On the contrary, the driver's load is prevented from increasing .
請求項1に記載の車輪用補助動力装置では、走行前の前記エネルギー備蓄手段の作動を制限する安全手段と、下り坂において前記弾性エネルギーが放出されることを防止し又は上り坂において前記弾性エネルギーが蓄積されることを防止する動作制限手段とを有していることとした。
上記車輪用補助動力装置では、上記構成とすることにより、回転動力を弾性エネルギーとして好適に蓄えることができ、又は放出することができる。
The auxiliary power device for a wheel according to
In the wheel auxiliary power device, by adopting the above configuration, the rotational power can be suitably stored as elastic energy or can be released.
請求項1に記載の車輪用補助動力装置では、前記エネルギー備蓄手段は、弾性材と、該弾性材を圧縮するピストンと、該ピストンに結合し往復運動するロッドと、これらを収容する容器とによって主構成され、該容器は上端において自然状態を鉛直方向に持ち回転可能に固定支持されていることとした。
上記車輪用補助動力装置では、上記構成とすることにより、路が平坦から下り坂或いは上り坂に変化することに対応して、容器に対し鉛直方向に戻す反時計方向または時計方向の回転復元力が作用する。従って、この2つの回転復元力のうち、一方を車輪の回転動力を弾性エネルギーとして蓄える場合に対応させ、他方を蓄積された弾性エネルギーを回転動力として自動的に放出する場合に対応させることにより、弾性エネルギーの蓄積または放出を路の傾斜に応じて自動的に行うように成すことが可能となる。
In the auxiliary power device for a wheel according to
In the above auxiliary power device for wheels, by adopting the above-described configuration, the counterclockwise or clockwise rotational restoring force that returns the container to the vertical direction in response to the road changing from flat to downhill or uphill. Works. Accordingly, one of the two rotational restoring forces corresponds to the case where the rotational power of the wheel is stored as elastic energy, and the other corresponds to the case where the stored elastic energy is automatically released as rotational power, It is possible to automatically store or release the elastic energy according to the inclination of the road.
請求項1に記載の車輪用補助動力装置では、前記ロッドは外周両側に回転力を並進力に変換する第1板状歯および第2板状歯を各々有し且つ、後輪からの回転動力によって互いに同一方向に回転する第1歯車および第2歯車の中間に位置するように固定支持されていることとした。
上記車輪用補助動力装置では、上記構成とすることにより、ロッドの第1板状歯が第1歯車に噛み合った時のロッドの移動方向と、ロッドの第2板状歯が第2歯車に噛み合った時のロッドの移動方向は、互いに逆向きとなる。従って、下り坂においてはロッドが傾く際に噛み合う歯車の回転方向をロッドが上昇するように、他方上り坂においてはロッドが下降するように歯車の回転方向を適切に設定することにより、弾性エネルギーの蓄積または放出を路の傾斜に応じて自動的に行うように成すことが可能となる。
In the auxiliary power device for a wheel according to
With the above-described wheel auxiliary power unit, the above configuration allows the rod moving direction when the first plate teeth of the rod mesh with the first gear and the second plate teeth of the rod mesh with the second gear. The moving directions of the rods at the time are opposite to each other. Therefore, by appropriately setting the rotation direction of the gear so that the rod rises in the direction of rotation of the gear meshing when the rod tilts on the downhill, and on the other hand, the rod moves down on the uphill. Accumulation or discharge can be automatically performed according to the inclination of the road.
請求項1に記載の車輪用補助動力装置では、前記容器は、該容器の回転を抑止する容器ロック機構によって前記第1歯車と前記第2歯車との間に保持され、振り子の形態で取付けられ路の傾斜を検知する傾斜検知棒の回転復元力によって前記容器ロック機構を解除されると、前記ロッドは前記第1歯車および第2歯車の何れか一方と噛み合い、下り坂においては上向きに移動し、他方上り坂においては下向きに移動するように構成されていることとした。
上記車輪用補助動力装置では、上記構成とすることにより、下り坂においてはピストンを押し上げ、他方上り坂においてはピストンを押し下げるようになる。その結果、車輪の回転動力を弾性エネルギーとして好適に蓄えることができ、又は蓄積された弾性エネルギーを回転動力として好適に放出することが出来るようになる。
In the auxiliary power device for a wheel according to
In the wheel auxiliary power device, by adopting the above-described configuration, the piston is pushed up on the downhill, while the piston is pushed down on the uphill. As a result, the rotational power of the wheel can be suitably stored as elastic energy, or the stored elastic energy can be suitably released as rotational power.
請求項2に記載の車輪用補助動力装置では、前記ロッドに平行な4本の支柱を有する支柱平面構体が前記容器の頂部内周面にバネを介して吊り下げられ、且つ前記弾性材は内側の2本の支柱と外側の2本の支柱との間を伸縮移動し、且つ前記内側の2本の支柱は前記ピストンを貫通して配設され、前記ピストンは前記内側の2本の支柱に沿って移動するように構成されていることとした。
上記車輪用補助動力装置では、上記構成とすることにより、ピストンおよびロッドの運動と支柱平面構体をリンクさせることが出来るようになる。
The auxiliary power unit for a wheel according to
In the wheel auxiliary power device, by adopting the above-described configuration, the movement of the piston and the rod can be linked to the support column structure.
請求項3に記載の車輪用補助動力装置では、一端が前記支柱平面構体に直交し取り付けられた回転軸を各々持ち且つ該回転軸の他端は折れ曲がって多関節棒の中間節を各々形成し、前記中間節を中心として回動可能に構成され、前記ロッドを挟み係合する両側第1誘導歯車および第2誘導歯車を有していることとした。
上記車輪用補助動力装置では、上記構成とすることにより、第1誘導歯車および第2誘導歯車だけでなく、第1誘導歯車および第2誘導歯車を介して支柱平面構体とロッドをリンクさせることが可能となる。従って、支柱平面構体の動きに応じて第1誘導歯車および第2誘導歯車が回動してロッドを回転させることが可能となり、逆にロッドの回転に応じて第1誘導歯車および第2誘導歯車が回動して支柱平面構体を移動させることが可能となる。
The auxiliary power device for a wheel according to
In the wheel auxiliary power unit, the support structure and the rod can be linked via the first guide gear and the second guide gear as well as the first guide gear and the second guide gear. It becomes possible. Accordingly, the first guide gear and the second guide gear can be rotated in accordance with the movement of the support plane structure, and the rod can be rotated. Conversely, the first guide gear and the second guide gear can be rotated in accordance with the rotation of the rod. Can be rotated to move the support plane structure.
請求項4に記載の車輪用補助動力装置では、前記傾斜検知棒の上部は、前記支柱平面構体の底部に掛かり係止されていることとした。
上記車輪用補助動力装置では、上記構成とすることにより、支柱平面構体が上昇した場合に、傾斜検知棒は鉛直方向からロッドの軸方向に回転し、容器ロック機構を有効とすることが可能となる。
In the auxiliary power device for wheels according to
In the above wheel auxiliary power device, the above configuration allows the tilt detection rod to rotate from the vertical direction to the axial direction of the rod when the support column structure is raised, and the container lock mechanism can be made effective. Become.
請求項5に記載の車輪用補助動力装置では、前記ピストンの側面には伸縮自在な第1固定ピンが配設され、且つ前記支柱平面構体の外側2本の支柱には該第1固定ピンに嵌合する第1凹部が各々形成されていることとした。
上記車輪用補助動力装置では、上記構成とすることにより、支柱平面構体の動きに応じてピストンを停止させたり、上昇させたり、下降させたりすることが可能になる。
In the auxiliary power device for a wheel according to
With the above-described wheel auxiliary power device, with the above configuration, the piston can be stopped, raised, or lowered according to the movement of the support plane structure.
請求項6に記載の車輪用補助動力装置では、前記容器の胴部内周面にはロッドの軸方向に対し垂直に作用する伸縮自在な第2固定ピンと、前記支柱平面構体の内側2本の支柱には該第2固定ピンに嵌合する第2凹部とが各々形成されていることとした。
上記車輪用補助動力装置では、上記構成とすることにより、支柱平面構体の動きに応じてロッドを停止させたり、上昇させたり、下降させたりすることが可能になる。
The auxiliary power device for a wheel according to claim 6 , wherein the inner peripheral surface of the body portion of the container is provided with a telescopic second fixing pin that acts perpendicularly to the axial direction of the rod, and the two inner support columns of the support column structure. And the second recesses to be fitted into the second fixing pins.
In the wheel auxiliary power device, the above configuration makes it possible to stop, raise, or lower the rod in accordance with the movement of the support plane structure.
請求項7に記載の車輪用補助動力装置では、前記ピストンが上昇すると、前記ピストンの最上死点近傍に設けられた第1突起部が該ピストンに押し上げられ前記支柱平面構体の頂部に形成された狭部に嵌合することによって、前記支柱平面構体が上昇し、前記第1固定ピンが前記第1凹部に嵌ると共に前記第2固定ピンが前記第2凹部から分離することによって、前記ピストンおよび前記ロッドは移動を停止し、更に前記第1誘導歯車の回転により前記ロッドが前記第1歯車との結合を解除され、前記動作制限手段によって回転が制限され、前記傾斜検知棒が前記支柱平面構体と平行になることにより、前記容器ロック機構が働き前記容器は前記第1歯車と前記第2歯車との中間に戻り、弾性エネルギーの蓄積が完了することから成ることとした。
上記車輪用補助動力装置では、上記構成とすることにより、好適に回転動力を弾性エネルギーとして蓄積することができる。
In the wheel auxiliary power device according to
With the above-described wheel auxiliary power device, the rotational power can be suitably stored as elastic energy by adopting the above configuration.
請求項8に記載の車輪用補助動力装置では、前記ピストンが下降すると、前記ピストンの最下死点近傍に設けられた第2突起部が該ピストンに押し下げられ前記容器の内周面に伸縮自在に取付けられた第3固定ピンを作動させることによって、前記支柱平面構体が上昇して、前記第2固定ピンが前記第2凹部から分離することによって、前記ロッドは移動を停止し、更に前記第2誘導歯車の回転により前記ロッドが前記第2歯車との結合を解除され、前記動作制限手段によって回転が制限され、更に前記傾斜検知棒が前記支柱平面構体と平行になることにより、前記容器ロック機構の機能が自動的に有効になることから成ることとした。
上記車輪用補助動力装置では、上記構成とすることにより、好適に弾性エネルギーを回転動力として放出することができる。
9. The auxiliary power device for a wheel according to
With the above-described wheel auxiliary power device, elastic energy can be suitably released as rotational power by adopting the above configuration.
請求項9に記載の車輪用補助動力装置では、前記第3固定ピンは、前記支柱平面構体に平行に摺動しながら移動する長軸物を駆動するカムを先端部に有し、該カムが該長軸物を押し上げる際に発生する摺動抵抗によって前記支柱平面構体が上昇するように構成されていることとした。
上記車輪用補助動力装置では、上記構成とすることにより、支柱平面構体を上昇させ、第2固定ピンが第2凹部から分離することにより、ロッドの移動を停止させる。
In the auxiliary power device for a wheel according to claim 9 , the third fixing pin has a cam for driving a long-axis object that moves while sliding in parallel with the support column structure, and the cam has the cam. The columnar planar structure is configured to be lifted by sliding resistance generated when the long shaft is pushed up.
In the wheel auxiliary power unit, the support plane structure is raised by the above configuration, and the movement of the rod is stopped by separating the second fixing pin from the second recess.
本発明の車輪用補助動力装置によれば、下り坂になれば自動的にエネルギー備蓄手段がエネルギー動力変換手段に自動的に結合し、車輪の回転動力の一部分を弾性エネルギーとして蓄積し、そして所定の弾性エネルギーが蓄積されると自動的にエネルギー動力変換手段との結合を解除する。他方、上り坂になれば自動的にエネルギー備蓄手段がエネルギー動力変換手段に自動的に結合し、蓄積した弾性エネルギーを回転動力として車輪に供給し、そして所定の弾性エネルギーが放出されると自動的にエネルギー動力変換手段との結合を解除する。従って、本発明の車輪用補助動力装置を自転車に適用した場合、運転者は上り坂になると、弾性エネルギーからの回転動力が自動的に車輪に供給されるため、少ない労力で上り坂を走行することが出来るようになる。また、電動自転車のように充電する必要もなく、走行距離も制限されなくなる。また、下り坂においては自動的に車輪の回転動力の一部分を弾性エネルギーとして蓄えるため、制動力が作用して、いわゆる速度超過を好適に防止する。 According to the auxiliary power device for a wheel of the present invention, the energy storage means automatically couples to the energy power conversion means when it goes downhill, and a part of the rotational power of the wheel is stored as elastic energy, When the elastic energy is accumulated, the coupling with the energy power conversion means is automatically released. On the other hand, when it goes uphill, the energy storage means automatically couples to the energy power conversion means, supplies the stored elastic energy to the wheel as rotational power, and automatically when a predetermined elastic energy is released The connection with the energy power conversion means is released. Therefore, when the auxiliary power device for a wheel of the present invention is applied to a bicycle, when the driver goes uphill, the rotational power from the elastic energy is automatically supplied to the wheel. It will be possible. Moreover, it is not necessary to charge like an electric bicycle, and the travel distance is not limited. In addition, since a part of the rotational power of the wheels is automatically stored as elastic energy on the downhill, the braking force acts to suitably prevent so-called overspeed.
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments shown in the drawings. Note that the present invention is not limited thereby.
図1は、本発明の弾性補助動力装置100を適用したスプリングアシスト自転車200の要部を示す構成説明図である。
このスプリングアシスト自転車200は、弾性補助動力装置100を作動可能化にすると共に走行前における弾性補助動力装置100の作動を禁止する安全手段としてのサドル部1と、自然状態を鉛直方向に持つ振り子の形態で回転自由に支持され自然状態に戻る回転復元力によって下記本体部20の固定を解除する傾斜検知手段としての傾斜検知部10と、下り坂においては後輪の回転動力が弾性エネルギーとして蓄積され、他方上り坂においてはその蓄積された弾性エネルギーを回転動力として放出するエネルギー備蓄手段としての本体部20と、後輪の回転動力の一部分を取り出して本体部20に伝達し又は本体部20からの回転動力を後輪へ伝達する動力伝達手段としての動力伝達部30と、歯車の運動を回転から並進運動又はその逆に変換することにより回転動力を弾性エネルギーに変換し又はその逆に変換する第1および第2運動変換手段としての運動変換部40と、本体部20の各動作をスムーズに誘導する動作切換部50と、下り坂における弾性エネルギーの放出又は上り坂における弾性エネルギーの蓄積を禁止するように本体部20の動作を制限する動作制限手段としての動作制限部60と、本体部20等が取り付けられたフレーム部70と、ペダル81や起動ギヤ82や駆動チェーン83や駆動ギヤ84から成る人力部80とを具備して構成されている。なお、傾斜検知部10、本体部20、動力伝達部30、運動変換部40および動作切換部50については、図3から5を参照しながら後述する。また、本発明の弾性補助動力装置100の動作については、図6から図10を参照しながら後述する。
FIG. 1 is a configuration explanatory view showing a main part of a spring assist bicycle 200 to which an elastic auxiliary power device 100 of the present invention is applied.
This spring-assisted bicycle 200 enables the elastic auxiliary power device 100 to be operable and also includes a
サドル部1は、人の臀部があたるサドルの上部内周面に取り付けられたパット部2と、パット部2に結合し本体部20の外周面に設けられたスリットから突出したサドル係合部材25-8を支持するクランク部材3と、パッド部2を支持するバネ4と、バネを収容するシリンダ5とから成る。このように構成することにより、パット部2を押すバネ力によってサドル係合部材25-8がある一定の高さに保持され、その結果、支柱平面構体25の鉛直方向に対する移動が制限され、弾性補助動力装置100は何ら機能しなくなる。なお、詳細については後述するが、支柱平面構体25は、本体部20を構成するピストン22およびラック23をロックする機能を有し、支柱平面構体25がピストン22およびラック23に対して相対的に変位することにより、そのロックが解除されるように構成されている。
The
動作制限部60は、本体部20の上部に当たり本体部の本体部回転軸72回りの回転を抑止する回転抑止棒61-1,61-2と、メインフレーム71の凹み63-1,63-2に配設された回転軸62-1,62-2とから成る。回転軸62-1,62-2を凹み63-1,63-2に配設することにより、回転抑止棒61-1,61-2はある角度分変位すると、凹み63-1,63-2の口部に当たりそれ以上回転することが出来なくなる。つまり、回転軸62-1,62-2を凹み63-1,63-2に配設することにより、回転抑止棒61-1,61-2の回転範囲は自然と制限され、その結果、本体部20の回転範囲も制限される。
The operation restricting portion 60 hits the upper portion of the
フレーム部70は、動力伝達部30の各歯車および運動変換部40の各歯車が回転自在に取り付けられたメインフレーム71およびサブフレーム73と、本体部20を回転自由に支持する本体部回転軸72と、その本体部回転軸72を支持する取付板74とから成る。
The frame unit 70 includes a
図2は、図1のA矢視図である。
傾斜検知部10は、図のようにサブフレーム73に取付けられ、更に第1および第2係止部11-1,11-2(11-2は図示せず)は支柱平面構体25の底部に掛かり係止している。また、傾斜検知部10は、後述するように、本体部20の本体部ロック機構18と係合している(図上○部分)。
FIG. 2 is a view taken in the direction of arrow A in FIG.
The
また、後輪からの回転動力は、第1後輪直結小ギヤ32-1、第1誘導ギヤ34-1、第1誘導ギヤ駆動軸35-1、第1誘導ギヤ34-1、第1中間大ギヤ36-1および第1中間小ギヤ36-2の順に伝達される。従って、第1誘導ギヤ34-1は、メインフレーム71の側およびサブフレーム73の側に各々1個づつ配設されている。なお、図示されてはいないが、同様に第2誘導ギヤ34-2もメインフレーム71の側およびサブフレーム73の側に各々1個づつ配設されている。
Further, the rotational power from the rear wheels includes the first rear wheel direct-coupled small gear 32-1, the first induction gear 34-1, the first induction gear drive shaft 35-1, the first induction gear 34-1 and the first intermediate gear. Transmission is performed in the order of the large gear 36-1 and the first intermediate small gear 36-2. Accordingly, one first guide gear 34-1 is provided on each of the
また、本体部20には、支柱平面構体25の一部であるサドル係合部材25-8が鉛直方向に移動することが出来るように第1スリット26-3が設けられ、更に回転抑止棒61-1の機能を無効にする第1作用棒28-2が鉛直方向に対し移動することが出来るように第2スリット26-4が設けられている。また、図示されてはいないが、第2作用棒29-2に対しても鉛直方向に移動することが出来るように、本体部20の外周面に第2スリット26-4が設けられている。
Further, the
図3は、傾斜検知部10、動力伝達部30および運動変換部40を示す構成説明図である。なお、説明をわかり易くするために、サブフレーム73の一部分および本体部20の下部のカバーを外し、本体部20の回転を抑止する本体部ロック機構18を示してあるが、実際は、図1に示すように、これらの部品は見ることができない。
傾斜検知部10は、長軸且つ下端部に重量が集中するように作られた傾斜検知棒11と、その回転軸12と、本体部ロック機構18の固定ピン16-1,16-2を持ち上げるリフトレバー13とから成る。また、傾斜検知棒11は回転軸12を介してサブフレーム73に取付けられている。また、上部の第1および第2係止部11-1,11-2は、図2に示すように本体部20の支柱平面構体25の底部に掛かり係止している。そのため、傾斜検知棒11は支柱平面構体25が上昇すると、それ共に連動するようになる。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the
The
本体部ロック機構18は、サブフレーム73の内部に組み込まれて、両側より本体部20を固定する固定ピン16-1,16-2と、固定ピン16-1,16-2の浮き上がりを抑止するくさび形のバネヘッド14-1,14-2と、そのバネヘッド14-1,14-2を押すバネ15-1,15-2と、バネヘッド14-1,14-2及びバネ15-1,15-2を収容する段付きホルダ17-1,17-2とから成っている。なお、段付きホルダ17-1,17-2は背部に溝が形成されており、その溝の内部をバネヘッド14-1,14-2が移動し並びにバネ15-1,15-2が伸縮する構成となっている。また、後述するように、傾斜検知棒11が例えば時計方向に回転した場合、リフトレバー13によって固定ピン16-1は持ち上げられ且つバネヘッド14-1は押され、その結果、固定ピン16-1は段付きホルダ17-1を一段上がって本体部20を保持するようになる。それに対して、固定ピン16-2は、リフトレバー13が下がることによりバネヘッド14-2に押され、段付きホルダ17-2を一段下がって本体部20を押すようになる。
The main body portion locking mechanism 18 is incorporated in the
動力伝達部30は、後輪からラック23へ回転動力を供給する第1系統と、ラック23から後輪へ回転動力を供給する第2系統との2系統から成っている。詳細には、第1系統において、後輪の回転動力は、第1後輪直結ギヤ32-1、第1チェーン33-1、第1誘導ギヤ34-1,34-1(上述した通り2個から成る)、同駆動軸35-1、第1中間大ギヤ36-1、第1中間駆動軸37-1、第1中間小ギヤ36-2、第1ピニオンギヤ38-1の順で伝達されて、第1ピニオンギヤ38-1とラック23の第1板状歯23-1が噛み合うと、ラック23は上昇して、ピストン22が大スプリング21を圧縮し、その結果、弾性エネルギーが蓄積される。他方、第2系統において、第2ピニオンギヤ38-2とラック23の第2板状歯23-2が噛み合うと、弾性エネルギーは、今度は逆に第2ピニオンギヤ38-2、第2中間小ギヤ36-4、第2中間大小ギヤ駆動軸37-2、第2中間大ギヤ36-3、第2誘導ギヤ34-2,34-2(上述した通り2個から成る)、第2チェーン33-2、第2後輪直結ギヤ32-2の順で伝達されて、回転動力が後輪に供給される。
The
運動変換部40は、第1ピニオンギヤ38-1および第1板状歯23-1または第2ピニオンギヤ38-2および第2板状歯23-2によって構成される。
The
図4は、図2のA−A’断面であり本体部20の要部を示す構成説明図である。
この本体部20は、弾性エネルギーを蓄積する大スプリング21と、大スプリング21に作用するピストン22と、ピストン22と結合し第1および第2板状歯23-1,23-2を有するラック23と、ピストン22およびラック23に対し相対移動してピストン固定ピン22-1およびラック固体ピン23-3に嵌合しこれらの移動を制限したり、傾斜検知棒11をラック23に平行な姿勢にしラック23のロック機構を有効にしたりする支柱平面構体25と、これらを収容する外容器26と、本体部回転軸72が嵌合する取付穴26-1と、支柱平面構体25を吊持する小スプリング26-2と、サドル係合部材25-8が鉛直方向に移動することを可能とする第1スリット26-3と、第1作用棒28-2および第2作用棒29-2が鉛直方向に移動することを可能とする第2スリット26-4と、外容器26の中にあって大スプリング21およびピストン22を収容する内容器27と、ピストンの押し上げを完了させる契機を作る上限指示棒28-1と、回転抑止棒61-1と係合する第1作用棒28-2と、支柱平面構体25の狭部25-9に嵌合する上限ピン28-3と、ピストンの押し下げを完了させる契機を作る下限指示カム29-1と、回転抑止棒61-2と係合する第2作用棒29-2と、下限指示カム29-1に押されて第2作用棒29-2を押し上げる第2作用棒係合ピン29-3と、支柱平面構体25と摺動する接点29-5と、第2作用棒29-2がスルーする円筒容器29-6とから構成される。なお、接点29-5としては、例えば、スプリング又はゴム等の弾性体が好ましい。
FIG. 4 is a structural explanatory view showing a main part of the
The
支柱平面構体25は、第1外支柱25-1、第2外支柱25-2、第1内支柱25-3および第2内支柱25-4から成り、これらは底部においてラック23をまたぐ形態で連結している(図2を参照。)。また、上部において第1外支柱25-1と第1内支柱25-3が連結し、第2外支柱25-2と第2内支柱25-4が連結し、その結果、狭部25-9が上部に形成されている。
また、支柱平面構体25は、内容器27を貫通する形態で上部において小スプリング26-2によって吊持されている。また、第1および第2外支柱25-1,25-2の内側には、ピストン固定ピン22-1,22-1と嵌合するピストン固定穴22-2,22-2が形成され、内容器27にはピストン固定ピン22-1,22-1を通すスルーホール22-3,22-3が形成されている。更に、第1および第2内支柱25-3,25-4の内側には、ラック固定ピン23-3,23-3と嵌合するラック固定穴23-4,23-4が形成されている。
The
Moreover, the support | pillar
また、支柱平面構体25は、第1作用棒28-2を貫通している。従って、通常、支柱平面構体25は、第1作用棒28-2と独立に移動するが、上限ピン28-3が狭部25-9に嵌った時は、支柱平面構体25は第1作用棒28-2と連動して移動するようになる。また、上限ピン28-3は、軸方向と直交する方向に押されると接点が縮み、その接点はバネの弾力によって元に戻るように構成されている。
Moreover, the support | pillar
第2作用棒係合ピン29-3は、自身を図の左方向へ引っ張るバネを有しており、図のピストン22が下がった状態では、下限指示カム29-1の作用によって図の右方向へ突出しカム作用軸29-4に係合している。その結果、第2作用棒29-2は押し上げられ静止している(図2を参照。)。従って、ピストン22が上昇して、下限指示カム29-1が第2作用棒係合ピン29-3に作用しなくなると、第2作用棒係合ピン29-3は図の左方向へ移動し、その結果第2作用棒29-2は下方へ移動するようになる。この場合、回転抑止棒61-2が第2作用棒29-2と係合しなくなり、本体部20は本体部回転軸72を中心として回転できる状態になる。
The second action rod engaging pin 29-3 has a spring that pulls itself to the left in the figure, and when the
図5は、動作切換部50を示す構成説明図である。
この動作切換部50は、サブフレーム73に取り付けられた第1アーム51-1と,同第2アーム51-2と、これらを連結する連結アーム52と、一端で第1アーム51-1および連結アーム52を結合し他端で第1ラック誘導歯車53-1を回転支持しながら支柱平面構体25によって軸受けされた第1クランク軸54-1と、一端で第2アーム51-2および連結アーム52を結合し他端で第2ラック誘導歯車53-2を回転支持しながら支柱平面構体25によって軸受けされた第2クランク軸54-2とから成る。従って、第1ラック誘導歯車53-1が左(または右)に倒れると、第2ラック誘導歯車53-2も左(または右に)に倒れることになる。例えば、ラック23の重みが第1ラック誘導歯車53-1に作用して第1ラック誘導歯車53-1が倒れようとする時は、第2ラック誘導歯車53-2はラック23を回転させるように作用する。
また、動作切換部50は、ラック23、支柱平面構体25および第1および第2ピニオンギヤ38-1,38-2をリンクさせる。例えば、ラック23が時計方向に回転する場合、第1ラック誘導歯車53-1が反時計方向へ倒れることにより、支柱平面構体25を下方へ移動させる。
FIG. 5 is a configuration explanatory view showing the
The
Further, the
図6は、弾性補助動力装置100の降車、乗車および水平走行の各動作を示す説明図である。
人が乗車する前(降車)において、クランク部材3はサドル係合部材25-8を支持しており、その結果、支柱平面構体25はクランク部材3によって下向きに移動することが出来ず、バネ4および小スプリング26-2のバネ力と釣り合う位置で静止するようになる。また、ラック23は左右のラック固定ピン23-3,23-3によって上向きに移動することが出来ない。更に、第1および第2ラック誘導歯車53-1,53-2は直立した位置にあり、その結果、ラック23は左右の第1および第2ピニオンギヤ38-1,38-2に噛み合うことも出来ない。
FIG. 6 is an explanatory view showing each operation of the elastic auxiliary power unit 100 for getting off, getting on, and horizontally traveling.
Before the person gets on (gets off), the
また、人が乗車して水平路を走行している時、人の臀部の重みによってクランク部材3が下がり、支柱平面構体25は、クランク部材3の拘束から解放されて下向きに移動することが可能となる。しかし、小スプリング26-2のバネ力によって依然として、そのバネ力と釣り合う位置で静止する。また、人が乗車して水平路を走行している時、人がペダル81をこぐことによって発生する回転動力が第1および第2後輪直結ギヤ32-1,32-2に伝達される。先ず、第1後輪直結ギヤ32-1は、その動力の一部分を第1チェーン33-1を介してメインフレーム71側の第1誘導ギヤ34-1に伝達し、次いでその動力は第1誘導ギヤ駆動軸35-1を介してサブフレーム73側の第1誘導ギヤ34-1に伝達され、その結果第1誘導ギヤ34-1が回転し、それと噛み合う第1中間大ギヤ36-1が回転し、その回転軸である第1中間大小ギヤ駆動軸37-1を同じく回転軸に持つ第1中間小ギヤ36-2が回転し、それと噛み合う第1ピニオンギヤ38-1が図示の向き(反時計方向)に回転する。一方、第2後輪直結ギヤ32-2は、残りの動力を第2チェーン33-2を介してメインフレーム71側の第2誘導ギヤ34-2に伝達し、次いでその動力は第2誘導ギヤ駆動軸35-2を介してサブフレーム73側の第2誘導ギヤ34-2に伝達され、その結果第2誘導ギヤ34-2が回転し、それと噛み合う第2中間大ギヤ36-3が回転し、その回転軸である第2中間大小ギヤ駆動軸37-2を同じく回転軸に持つ第2中間小ギヤ36-4が回転し、それと噛み合う第2ピニオンギヤ38-2が図示の向き(反時計方向)に回転する。しかし、降車時と同様に、本体部20は左右のラック固定ピン23-3,23-3によって上向きに移動することが出来ない。更に、第1および第2ラック誘導歯車53-1,53-2は直立した位置にあり、その結果、ラック23は左右の第1および第2ピニオンギヤ38-1,38-2に噛み合うことも出来ない。
In addition, when a person gets on the vehicle and travels on a horizontal road, the
図7は、弾性補助動力装置100の下り坂走行における弾性エネルギーの蓄積を示す説明図である。
傾斜検知棒11が回転軸12を中心として時計方向に回転する。その結果、傾斜検知棒11のリフトレバー13が、固定ピン16-1を持ち上げながらバネヘッド14-1を押し、バネ15-1の弾性力を打ち消すようになる。その結果、本体部20は、固定ピン16-1による固定から解除され本体部回転軸72を中心として時計方向に回転するようになる。その結果、ラック23の重みによって第1ラック誘導歯車53-1が倒れ、これにより、支柱平面構体25は下向きに移動し、ラック23は第1ラック誘導歯車53-1とリンクした第2ラック誘導歯車53-2に回転させられ第1ピニオンギヤ38-1に噛み合う。その結果、ラック固定ピン23-3がラック固定穴23-4に嵌合してラック固定ピン23-3は第1および第2板状歯23-1,23-2から分離するようになり、ラック23は第1ピニオンギヤ38-1の回転により上向きに移動してピストン22を押し上げ大スプリング21を圧縮する。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing accumulation of elastic energy in the downhill traveling of the elastic auxiliary power unit 100.
The tilt detection rod 11 rotates clockwise about the rotation shaft 12. As a result, the
また、ピストン22が上向きに移動すると、下限指示カム29-1がピストン22の作用から解放され上向きに移動し、その結果、第2作用棒係合ピン29-3は同カム29-1の作用から解放され左向きに移動する。その結果、第2作用棒29-2が下向きに移動し、第2回転抑止棒61-2は自由となる。しかし、第1回転抑止棒61-1は第1作用棒28-2と係合するようになり、その結果本体部20は安定した姿勢をとるようになる。なお、第2作用棒29-2は、カム作用軸29-4が第2作用棒係合ピン29-3に係止する位置に保持される。
また、固定ピン16-1は、傾斜検知棒11のリフトバー13によって持ち上げられ且つバネヘッド14-1を押され、その結果、段付きホルダー17-1を一段上がった状態で本体部20を支持することになる。一方、固定ピン16-2は、傾斜検知棒11のリフトバー13が下がることによってバネ15-2が伸びてバネヘッド14-2によって押され、その結果、段付きホルダー17-2を一段下がった状態で本体部20を押すことになる。これにより、本体部20は、本体部回転軸72を中心として反時計方向に回転することを抑制されることとなる。
Further, when the
Further, the fixing pin 16-1 is lifted by the
図8は、弾性補助動力装置100の下り坂走行における弾性エネルギーの蓄積の完了を示す説明図である。
ピストン22が上向きに移動して上死点近傍に差しかかると、上限指示棒28-1に当たり上限指示棒28-1と一緒に上向きに移動する。そして、上限指示棒28-1の上部に固定された上限ピン28-3が支柱平面構体25の狭部25-9に嵌ることにより支柱平面構体25を上向きに移動させる。その結果、ピストン22の側面に設けられたピストン固定ピン22-1がスルーホール22-3を通りピストン固定穴22-2に嵌ると共に、ラック固定ピン23-3がラック固定穴23-4から分離される。その結果、ピストン22およびラック23は支柱平面構体25と一体となって上向きに移動するが、小スプリング26-2のバネ力と釣り合う位置において静止し、ピストン22は大スプリング21をそれ以上圧縮しなくなる。
また、支柱平面構体25がピストン22およびラック23と一体となって上向きに移動する時に、底部において傾斜検知部10の第1および第2係止部11-1,11-2を引っ掛ける。更に、支柱平面構体25が上向きに移動することにより、第1ラック誘導歯車53-1が倒れた姿勢から約90度起こされた直立姿勢に変わる。その結果、傾斜検知棒11はラック23と平行な姿勢をとると共にラック23の第1板状歯23-1は第1ピニオンギヤ38-1と分離され自由となる。その結果、傾斜検知部10のリフトレバー13はバネヘッド14-1に対する押し付けを徐々に緩めながら逆に固定ピン16-2を持ち上げながらバネヘッド14-2に対する押し付けを徐々に増すようになる。その結果、バネ15-1の作用により、本体部20が第1ピニオンギヤ38-1および第2ピニオンギヤ38-2の中間の位置に戻され、即ち本体部20が取付板74に対して平行になる姿勢をとるようになる。そして、本体部20は、固定ピン16-1,16-2によって両側から固定される。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing completion of accumulation of elastic energy in the downhill traveling of the elastic auxiliary power device 100.
When the
Further, when the columnar
ピストン22が上限指示棒28-1と一緒に上向きに移動する際、第1作用棒28-2はこれらに連動して上向きに移動して回転抑止棒61-1を反時計回りに回転させる。その回転抑止棒61-1は、本体部20が取付板74と平行になる時に本体部20の外容器26の上部に当接して本体部20を固定する。その結果、本体部20は時計方向の回転を抑制される。これにより、本体部20は回転抑止棒61-1によって固定され、支柱平面構体25は小スプリング26-2によって固定され、ピストン22はピストン固定ピン22-1によって固定され、ラック23はラック固定ピン23-3によって固定され、その結果、ピストン22は大スプリング21を圧縮しなくなり弾性エネルギーの蓄積が完了する。
When the
図9は、弾性補助動力装置100の上り坂における弾性エネルギーの放出を示す説明図である。
傾斜検知棒11が回転軸12を中心として反時計方向に回転する。その結果、傾斜検知棒11のリフトレバー13が、固定ピン16-2を持ち上げながらバネヘッド14-2を押し、バネ15-2の弾性力を打ち消すようになる。その結果、本体部20は、固定ピン16-2による固定から解除され本体部回転軸72を中心として反時計方向に回転するようになる。その結果、ラック23の重みによって第2ラック誘導歯車53-2が倒れることにより、支柱平面構体25は下向きに移動し、ラック23は第2ラック誘導歯車53-2とリンクした第1ラック誘導歯車53-1に回転させられ第2ピニオンギヤ38-2に噛み合う。その結果、ラック固定ピン23-3がラック固定穴23-4に嵌合してラック固定ピン23-3は第1および第2板状歯23-1,23-2から分離するようになり、ラック23は下向きに移動することが可能となる。大スプリング21の弾性力によってピストン22が押し下げられると、ラック23は下向きに移動し第2ピニオンギヤ38-2に対し回転動力を付加する。一方、付加された回転動力は、第2中間小ギヤ36-4、第2中間大ギヤ36-3、第2誘導ギヤ34-2、第2誘導ギヤ駆動軸35-2、第2誘導ギヤ34-2、第2チェーン33-2、第2後輪直結ギヤ32-2の順に伝達され、後輪を回転駆動する動力として使用される。すなわち、大スプリング21に蓄積された弾性エネルギーが回転動力として使用されることにより、上り坂において人が後輪を駆動する労力が大幅に軽減されることになる。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the release of elastic energy on the uphill of the elastic auxiliary power unit 100.
The tilt detection rod 11 rotates counterclockwise about the rotation shaft 12. As a result, the
また、本体部20が本体部回転軸72を中心として回転すると、第1および第2回転抑止棒61-1,61-2は本体部20の上部と接合しなくなる。しかし、第2回転抑止棒61-2は第2作用棒29-2と係合するようになり、その結果、本体部20は安定した姿勢をとるようになる。なお、第2作用棒29-2は、カム作用軸29-4に係止している。
Further, when the
図10は、弾性補助動力装置100の下り坂走行における弾性エネルギーの放出の完了を示す説明図である。
大スプリング21の弾性力に押し下げられてピストン22が下向きに移動し下死点近傍に差しかかると、下限指示カム29-1に当たり下限指示カム29-1と一緒に下向きに移動する。そして、下限指示カム29-1が第2作用棒係合ピン29-3に係合し、第2作用棒係合ピン29-3は下限指示カム29-1に押されて図の右向きに移動する。その結果、第2作用棒係合ピン29-3はカム作用軸29-4に係合して第2作用棒29-2を押し上げる。その時、第2作用棒29-2が支柱平面構体25に対し上向きに移動し接点29-5が支柱平面構体25の第2外支柱25-2に摺動するようになる。そして、その際発生する摺動抵抗力によって支柱平面構体25も上向きに移動する。その結果、ラック固定ピン23-3がラック固定穴23-4から分離され、ラック固定ピン23-3,23-3が第1および第2板状歯23-1,23-2に嵌る。また、支柱平面構体25は上向きに移動するが、小スプリング26-2のバネ力、ラック固定ピン23-3の摺動抵抗と釣り合う位置において静止し、大スプリング21はピストン22をそれ以上押し下げなくなる。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the completion of the release of elastic energy in the downhill traveling of the elastic auxiliary power unit 100.
When the
また、支柱平面構体25が上向きに移動する時に、底部において傾斜検知部10の第1および第2係止部11-1,11-2を引っ掛ける。更に、支柱平面構体25が上向きに移動することにより、第1ラック誘導歯車53-1を約90度起こす。その結果、第1ラック誘導歯車53-1と連結アーム52によってリンクされた第2ラック誘導歯車53-2も約90度起きた姿勢に変わる。その姿勢が変わる際に第2ラック誘導歯車53-2はラック23を時計方向に回転させ、その結果、傾斜検知棒11はラック23と平行な姿勢をとると共にラック23の第2板状歯23-2は第2ピニオンギヤ38-2と分離され自由となる。その結果、傾斜検知部10のリフトレバー13はバネヘッド14-2に対する押し付けを徐々に緩めながら逆に固定ピン16-1を持ち上げながらバネヘッド14-1に対する押し付けを徐々に増すようになる。その結果、バネ15-2の作用により、本体部20が第1ピニオンギヤ38-1および第2ピニオンギヤ38-2の中間の位置に戻され、即ち本体部20が取付板74に対して平行になる姿勢をとるようになる。そして、本体部20は、固定ピン16-1,16-2によって両側から固定される。
Moreover, when the support |
その時、第2作用棒29-2は上向きに移動して回転抑止棒61-2を時計回りに回転させる。一方、回転抑止棒61-2は、本体部20が取付板74と平行になる時に本体部20の外容器26の上部に当接する。その結果、本体部20は反時計方向の回転を抑制される。これにより、本体部20は回転抑止棒61-2によって固定され、支柱平面構体25は小スプリング26-2によって固定され、ラック23は本体部ロック機構18およびラック固定ピン23-3によって固定され、その結果、大スプリング21はピストン22を押し下げなくなり弾性エネルギーの放出が完了する。
At that time, the second action rod 29-2 moves upward to rotate the rotation restraining rod 61-2 clockwise. On the other hand, the rotation inhibiting rod 61-2 contacts the upper part of the
本発明の弾性補助動力装置100によれば、下り坂になれば自動的に本体部20が運動変換部40に自動的に結合し、車輪の回転動力の一部分を弾性エネルギーとして蓄積し、そして所定の弾性エネルギーが蓄積されると自動的に本体部20と運動変換部40との結合を解除する。他方、上り坂になれば自動的に本体部20が運動変換部40に自動的に結合し、蓄積した弾性エネルギーを回転動力として車輪に供給し、そして所定の弾性エネルギーが放出されると自動的に本体部20と運動変換部40との結合を解除する。従って、本発明の弾性補助動力装置100を適用したスプリングアシスト自転車200の場合、運転者は上り坂になると、弾性エネルギーからの回転動力が自動的に車輪に供給されるため、少ない労力で上り坂を走行することが出来るようになる。また、電動自転車のように充電する必要もなく、走行距離も制限されなくなる。また、下り坂においては自動的に車輪の回転動力の一部分を弾性エネルギーとして蓄えるため、後輪に制動力が作用し、その結果、速度超過を好適に防止するようになる。
According to the elastic auxiliary power device 100 of the present invention, the
本発明の車輪用補助動力装置は、自転車に限らず車輪を回転駆動させることにより移動する乗り物に対して好適に適用され得る。 The auxiliary power device for wheels of the present invention is not limited to a bicycle, and can be suitably applied to a vehicle that moves by rotating a wheel.
1 サドル部
10 傾斜検知部
11 傾斜検知棒
17 ラックロック機構
20 本体部
21 大スプリング
22 ピストン
23 ラック
25 支柱平面構体
30 動力伝達部
40 運動変換部
50 動作切換部
60 動作制限部
70 フレーム部
80 人力部
100 弾性補助動力装置
200 スプリングアシスト自転車
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記エネルギー備蓄手段は、弾性材と、該弾性材を圧縮するピストンと、該ピストンに結合し往復運動するロッドと、これらを収容する容器とを備えて構成され、該容器は上端において自然状態を鉛直方向に持ち回転可能に固定支持され且つ、
前記ロッドは、外周両側に前記第1運動変換手段を構成する第1板状歯ならびに前記第2運動変換手段を構成する第2板状歯を各々有し、後輪からの回転動力によって互いに同一方向に回転し前記第1運動変換手段を構成する第1歯車ならびに前記第2運動変換手段を構成する第2歯車の中間に位置するように固定支持され且つ、
前記容器は、該容器の回転を抑止する容器ロック機構によって前記第1歯車と前記第2歯車との間に保持され、振り子の形態で取付けられ路の傾斜を検知する前記傾斜検知手段を構成する傾斜検知棒の回転復元力によって前記容器ロック機構を解除されると、下り坂においては自動的に前記第1板状歯と前記第1歯車が噛み合い前記ロッドは上向きに移動し車輪の回転動力は弾性エネルギーとして蓄積され、他方、上り坂においては自動的に前記第2板状歯と前記第2歯車が噛み合い前記ロッドは下向きに移動し該弾性エネルギーは回転動力として前記車輪に供給されるように構成されていることを特徴とする車輪用補助動力装置。 Power transmission means for transmitting rotational power, energy storage means for storing rotational power as elastic energy, first motion conversion means for converting rotational force into translational force, and second motion conversion means for converting translational force into rotational force An inclination detection means that is supported in a freely rotating manner with a natural state in the vertical direction, a safety means that limits the operation of the energy storage means before traveling, and the elastic energy is prevented from being released on a downhill. Or an auxiliary power device for a wheel provided with an operation limiting means for preventing the elastic energy from accumulating on an uphill ,
The energy storage means includes an elastic material, a piston that compresses the elastic material, a rod that reciprocates by being coupled to the piston, and a container that accommodates these, and the container is in a natural state at the upper end. It is fixedly supported so that it can be held vertically and rotated, and
The rod has first plate-like teeth constituting the first motion converting means and second plate-like teeth constituting the second motion converting means on both sides of the outer periphery, and is identical to each other by rotational power from the rear wheel. Fixedly supported so as to be positioned in the middle of the first gear constituting the first motion converting means and the second gear constituting the second motion converting means rotating in the direction;
The container is held between the first gear and the second gear by a container locking mechanism that suppresses the rotation of the container, and is configured in a pendulum form to constitute the inclination detection means that detects the inclination of the road. When the container locking mechanism is released by the rotational restoring force of the tilt detection rod, the first plate-like teeth and the first gear automatically engage with each other on the downhill, the rod moves upward, and the rotational power of the wheel is reduced. On the other hand, on the uphill, the second plate teeth and the second gear are automatically meshed with each other so that the rod moves downward and the elastic energy is supplied to the wheels as rotational power. An auxiliary power device for wheels, characterized in that it is configured.
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