JP6233838B2 - 圧縮気体駆動原動機 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮気体、たとえば、加圧された空気や窒素ガス等の不活性ガス等を用いた圧縮気体駆動原動機に関するものである。

従来、加圧された空気や窒素ガス等の不活性ガス等の加圧気体を用い、この加圧気体をシリンダー内に送り込み、その圧力により前記シリンダー内に配置されているピストンを直線運動させ、さらに、このピストンの直線運動をクランク機構等の運動変換機構を介して回転運動に変換して出力する圧縮気体駆動原動機が知られている（特許文献１参照）。

特許第４５５３９７７号公報

一般に、前述したようなピストンをシリンダー内で直線運動させる構造の原動機にあっては、その可動部分の動きを円滑にし、かつ、その摩耗を抑制するために、これらの可動部における摩擦を軽減する処置が施されており、その一例として、前記可動部に潤滑油を供給することが行なわれている。

ところで、一般的な原動機、たとえば、内燃機関においては、前述した可動部が多数あり、その全てに潤滑油を供給しなければならないことから、多くの潤滑油が必要であり、また、この潤滑油を多数の可動部に確実に供給するために、その供給装置が必要となっている。

具体的には、内燃機関の本体（クランクケース等）内にオイルパン等の潤滑油貯留部を設けて必要量の潤滑油を貯留し、この潤滑油を、オイルポンプ等の循環装置により加圧して前記可動部へ圧送するようにしている。

ところで、前述した従来の圧縮気体駆動源動機は、可動部が、ピストンと運動変換機構とに集約されており、必要とされている潤滑油量も少なく、また、前記可動部を収納するケーシングもコンパクトに形成されていることから、前述した一般的な原動機において用いられている潤滑油の供給構造は適用できない。

したがって、本発明は、必要とされている少量の潤滑油を簡素な構成によって供給することの可能な圧縮気体駆動源動機を提供することを解決課題とする。

本発明の圧縮気体駆動源動機は、前述した課題を解決するためになされたもので、複数のシリンダーと、これらのシリンダー内に往復動可能に装着された複数のピストンと、前記複数のシリンダー内に圧縮気体を選択的に送り込むことにより、前記各ピストンを選択的に移動させる圧縮気体供給手段と、前記複数のピストンの往復運動を回転運動に変換して出力する運動変換機構とを備えた圧縮気体駆動原動機であって、前記圧縮気体の供給経路の途中に、この圧縮気体に潤滑油を混入させる潤滑油供給手段を設けたことを特徴としている。

このような構成とすることにより、原動機の起動に際して前記シリンダー内に圧縮気体が送り込まれるが、この圧縮気体の供給経路の途中において、前記潤滑油供給手段から前記圧縮気体へ潤滑油が混入される。

そして、前記圧縮気体に混入された潤滑油は、前記圧縮気体とともに前記シリンダー内へ供給されて、このシリンダーの内壁や、このシリンダー内を移動する前記ピストンに付着する。

さらに、前記シリンダーや前記ピストンに付着した潤滑油は、前記ピストンの移動動作によって、前記シリンダーの内面全面にわたって引き延ばされるとともに、このシリンダー内面に付着した潤滑油が、前記ピストンによって前記運動変換機構へ向けて飛散させられる。

したがって、圧縮気体駆動源動機の主たる可動部である、ピストンとシリンダーとの摺動部や運動変換機構に潤滑油が供給され、これらの潤滑作用を確保することができる。

一方、前記潤滑油供給手段は、前記圧縮気体の供給経路に設けられるもので、圧縮気体駆動原動機本体の構造に影響を与えることなく装着可能である。

そして、前記潤滑油供給手段は、前記圧縮気体の供給経路に絞り部を形成する絞り部材と、前記潤滑油が貯留されたタンクとを備え、このタンクが、前記絞り部材の前記絞り部を貫通して形成された連通孔を介して前記絞り部材の内部に連通された構成とすることが好ましい。

このような構成とすることにより、前記潤滑油供給手段が、前記圧縮気体の供給経路の一部を構成するように、この圧縮気体の供給経路に組み込まれる。
これによって、圧縮気体駆動原動機の基本構成を大きく崩すことなく潤滑油の供給機能を付加することができる。

一方、前記圧縮気体駆動原動機を起動すると、前記圧縮気体が供給経路を介して前記シリンダー内へ送り込まれるが、この圧縮気体が、前記潤滑油供給手段の絞り部を通過する際に圧力低下を生じ、この圧力低下により、前記タンク内の潤滑油が、前記連通孔を介して前記圧縮気体の供給路内に吸引されて、この圧縮気体と混合され、さらに、この圧縮気体とともに前記シリンダー内へ供給される。

これによって、前記シリンダー内壁へ前記潤滑油が付着させられ、このシリンダー内を移動させられる前記ピストンによって、前記シリンダー内壁に付着した潤滑油がこのシリンダー内壁の全面になじまされ、また、その一部が、前記ピストンによって、前記運動変換機構へ向けて飛散させられる。

本発明の圧縮気体駆動原動機は、車両に搭載されて、この車両の走行用の駆動源として用いられ、この車両は、自動二輪車や自転車等が挙げられる。
自転車に搭載される場合には、この自転車のペダルの回転力を補助する駆動力を与えるように用いられる。

このように、本発明の圧縮気体駆動源動機によれば、その可動部に、必要とされている少量の潤滑油を簡素な構成によって供給することができる。

本発明の一実施形態を示すもので、自動二輪車へ適用した例を示す側面図である。 本発明の一実施形態を示すもので、潤滑油供給手段の拡大縦断面図である。 本発明の他の一実施形態を示すもので、自転車へ適用した例を示す側面図である。

以下、本発明を自動二輪車に適用した例について、図１および図２を参照して説明する。

本実施形態に係わる圧縮気体駆動原動機１は、複数のシリンダーと、これらのシリンダー内に往復動可能に装着された複数のピストンと、前記複数のピストンの往復運動を回転運動に変換して出力する運動変換機構（何れも図示略）とを備えた原動機本体２と、前記複数のシリンダー内に圧縮気体を選択的に送り込むことにより、前記各ピストンを選択的に移動させる圧縮気体供給手段３とを備え、この圧縮気体供給手段３が、前記圧縮気体を貯留する圧力ボンベ４と、この圧力ボンベ４と前記原動機本体２とを連通し、これらの間に前記圧縮気体の供給経路を形成する圧力ホース５と、この圧力ホース５の途中に設けられて、前記圧力気体の供給量を調整するスロットルバルブ６とによって構成されている。

そして、前記圧力ホース５の、前記スロットルバルブ６よりも下流側に、前記圧力ホース５内を流れる圧縮気体に潤滑油を混入させる潤滑油供給手段７が設けられている。

一方、本実施形態が適用された自動二輪車３０は、車体フレーム３１と、この車体フレーム３１の前部に回動自在に装着されたフロントフォーク３２と、このフロントフォーク３２の下端部に装着された前輪３３と、前記フロントフォーク３２の上端部に取り付けられたステアリングハンドル３４と、前記車体フレーム３１の下方に、上下に揺動可能に装着され、車体の後方へ向けて延設されたリアフォーク３５と、このリアフォーク３５の揺動端部に装着された後輪３６と、前記車体フレーム３１の略中間部の上方から後方へ向けて延設されたシートレール３７と、このシートレール３７上に装着されたシート３８とによって構成されており、前記車体フレーム３１の略中間部の下方で、前記リアフォーク３５の連結部位と、前記前輪３３との間に、本実施形態に係わる前記圧縮気体駆動原動機１が装着されている。

すなわち、前記原動機本体２は、前記車体フレーム３１下部で、前記リアフォーク３５の連結部位よりも前方の部位に一体に取り付けられているブラケット３９に固定されており、その出力軸が、前記後輪３６の回転軸線と平行となるように設置されているとともに、その出力軸には、前記後輪３６に一体に取り付けられているドリブンギア４０にチェーン等の動力伝達帯４１を介して連結されたドライブギア４２が一体に取り付けられている。

また、前記車体フレーム３１の後方上部で、前記シートレール３７の下方には、前記圧力気体を貯留する前記圧力ボンベ４が装着されている。

この圧力ボンベ４には、その内部圧力を表示する第１の圧力計８と、前記圧力ホース５を介して供給される圧力気体の圧力を表示する第２の圧力計９とが設けられている。

前記スロットルバルブ６は、このスロットルバルブ６に連結されたスロットルワイヤ１０を介して、前記ステアリングハンドル３４の右グリップに設けられたスロットルレバー４３へ連動可能に連結されている。

一方、本実施形態に係わる前記潤滑油供給手段７は、図２に示すように、圧縮気体の供給経路に絞り部１１ａを形成する絞り部材１１と、この絞り部材１１の外周に同軸状に配設されるとともに、前記絞り部材１１との間に潤滑油Ｇが貯留されるタンクＴを形成する外筒１２とを備え、前記タンクＴが、前記絞り部材１１の前記絞り部１１ａを貫通して形成された連通孔１１ｂを介して前記絞り部材１１の内部、すなわち、前記供給経路に連通されている。

また、前記外筒１２は透明な材料によって形成されて、その内側に形成される前記タンクＴ内の潤滑油Ｇの残量を確認できるようになされ、また、上部には、前記タンクＴの内部を外気に連通させるための空気孔１２ａが形成されている。

このように構成された本実施形態に係わる圧縮気体駆動原動機１は、前記スロットルレバー４３が操作されることによって駆動させられる。
すなわち、前記スロットルレバー４の操作により、前記スロットルバルブ６が開放されて、前記圧力ボンベ４内の圧縮気体が、前記圧力ホース５によって形成されている供給経路内を流れ、前記潤滑油供給手段７を経て前記原動機本体２へ供給される。

このように、前記原動機本体２に圧力気体が供給されると、その内部のピストンが選択的に往復運動させられ、その往復運動が運動変換機構を介して回転運動へ変換され、この回転運動が、前記ドライブギア４２、動力伝達帯４１、および、ドリブンギア４０を経て前記後輪３６へ伝達されて、自動二輪車３０の走行がなされる。

このように、前記原動機本体２の駆動がなされると、前述したように供給される圧力気体が、前記潤滑油供給手段７を構成する絞り部材１１を通過し、その絞り部１１ａを通過する際に加速されるとともに、圧力が低下する。

そして、前記圧力気体に圧力低下が生じた位置には、前記絞り部材１１に形成されている連通孔１１ｂが開口されていることから、この連通孔１１ｂ内の圧力も低下する。

この結果、前記連通孔１１ａと連通する前記タンクＴ内に貯留されている潤滑油Ｇが、前記連通孔１１ａを介して、前記絞り部１１ａ内に吸引されて、この絞り部１１ａを流れる前記圧力気体内に放出され、圧力気体と潤滑油Ｇとの混合気が生成される。

このように生成された混合気は、下流側に位置する原動機本体２内のシリンダー内部へ供給される。

そして、前記シリンダー内に供給された潤滑油Ｇは、このシリンダー内面に付着し、往復動する前記ピストンによって前記シリンダー内面に馴染まされ、また、一部が、前記ピストンによって運動変換機構へ向けて飛散させられる。

この結果、前記原動機本体２内の可動部へ前記潤滑油Ｇが供給されて、これらの可動部の潤滑がなされる。

そして、前記潤滑油供給手段７は、前記圧力気体の供給経路（すなわち圧力ホース５に設けられるものであるから、前記原動機本体２の構造変更を伴うことなく潤滑油Ｇの供給が可能となる。
したがって、必要とされる潤滑油Ｇの量が比較的少ない圧力気体駆動原動機１にあっても、安定した潤滑油Ｇの供給が可能となる。

本実施形態においては、前記潤滑油供給手段７を前記圧力気体の供給経路に組み込んで構成したことにより、前記圧力気体の供給経路の構造変更をも最小限度に抑えることができる。

さらに、供給経路に絞り部１１ａを形成して、その内部を流れる圧力気体の圧力低下を利用して前記潤滑油Ｇを供給するようにしたことにより、その供給量を小さく抑えることができ、必要とする潤滑油Ｇの量が少ない圧力気体駆動原動機１に好適である。

なお、前記実施形態において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。

たとえば、前記潤滑油供給手段７を、前記絞り部材１１による圧力低下を利用した潤滑油供給形態として示したが、これに代えて、潤滑油Ｇを前記供給経路に滴下させるような形態とすることもできる。

さらに、前記実施形態においては、圧力気体駆動原動機１を自動二輪車３０に搭載した例について示したが、これに限定されるものではなく、自転車や車いす等の他の走行体や、回転運動を必要とする機器への適用が可能である。

そして、自転車に適用する例については、図３に示すように、自転車５０のフレーム５１で、ペダル５２が取り付けられた部位の近傍に圧力気体駆動原動機１が取り付けられ、原動機本体２の出力軸に取り付けられたドライブギア４２を、ペダル５２に連設されたドリブンギア５３に噛合させて設置する。原動機本体２の出力軸とドライブギア４２との間には、出力軸の回転を伝達及び遮断できるようにするクラッチ機構が設けられている。

そして、登坂時等において、前記原動機本体２から前記ドリブンギア５３へ補助動力を与えることにより、利用者の踏力を補助する。

１ 圧縮気体駆動原動機
２ 原動機本体
３ 圧縮気体供給手段
４ 圧力ボンベ
５ 圧力ホース
６ スロットルバルブ
７ 潤滑油供給手段
８ 第１の圧力計
９ 第２の圧力計
１０ スロットルワイヤ
１１ 絞り部材
１１ａ 絞り部
１１ｂ 連通孔
１２ 外筒
１２ａ 空気孔
３０ 自動二輪車
３１ 車体フレーム
３２ フロントフォーク
３３ 前輪
３４ ステアリングハンドル
３５ リアフォーク
３６ 後輪
３７ シートレール
３８ シート
３９ ブラケット
４０ ドリブンギア
４１ 動力伝達帯
４２ ドライブギア
４３ スロットルレバー
５０ 自転車
５１ フレーム
５２ ペダル
５３ドリブンギア
Ｇ 潤滑油
Ｔ タンク

Claims (4)

1. 複数のシリンダーと、これらのシリンダー内に往復動可能に装着された複数のピストンと、前記複数のシリンダー内に圧縮気体を選択的に送り込むことにより、前記各ピストンを選択的に移動させる圧縮気体供給手段と、前記複数のピストンの往復運動を回転運動に変換して出力する運動変換機構とを備えた圧縮気体駆動原動機であって、前記圧縮気体の供給経路の途中に、前記圧縮気体に潤滑油を混入させる潤滑油供給手段を設け、この潤滑油供給手段を、前記圧縮気体の供給経路に絞り部を形成する絞り部材と、この絞り部材の外周に同軸状に配設されるとともに、前記絞り部材との間に前記潤滑油が貯留されるタンクを形成する外筒とによって構成し、前記絞り部材に、前記タンクと前記供給経路とを連通する連通孔を形成し、前記外筒を透明な材料によって形成するとともに、その上部に前記タンクの内部を外気へ連通させる空気孔を形成してなることを特徴とする圧縮気体駆動原動機。
2. 車両に搭載されて、この車両の駆動輪を回転させるようになされていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮気体駆動原動機。
3. 前記車両が、自動二輪車であることを特徴とする請求項２に記載の圧縮気体駆動原動機。
4. 前記車両が自転車であり、この自転車のペダルの回転力を補助する駆動力を与えるようになされていることを特徴とする請求項２に記載の圧縮気体駆動原動機。

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