JPS60191891A - 乗り物駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は必要とされる推進力のすべてを与えることがで
きあるいはときには乗り物を単独で駆動するが他の時に
は、例えばペタルを足沓む乗シ手または押したシ引いた
シする歩行操作者の労力を単に助けるモータによる自転
車、車椅子、ゴルフトロリーおよび工業用乗り物のよう
な陸上乗り物の駆動に関する。

低出力モータが駆動力を自転車または他の乗り物の路上
すなわち地上車輪に駆動ローラ等とこの車輪との接触に
よって伝達する相造は長い間、周知であった。いくつか
の提案のうち英国特許第１ｇ９０１１３Ａ号が良い例で
あるが、これらの提案には、動力補助自転車の乗ｐ手が
必要と考えるときに制御装置を移動させてモータの出力
部とモータが駆動している路上すなわち地上車輪との間
の伝動比を変えることによって変速（ｉｃｉａｎｇｅｇ
ｅａｒＪ　）　することができる装置を説明している。

この変速操作は、乗り手が通常この操作を行うのに一つ
のハンドルバーのノーンドルグリップを手ばなさなけれ
ばならないので、安全性の上で危険をもたらしてしまい
、制御装置の構造は通常重くかつ摩耗や破損を受け、又
正確な調節を失なわせてしまう。従って、本発明の目的
は乗り物の乗り手または操作者に関係なく伝動比を変え
ることができる上妃極類の乗り物駆動装置を提供するこ
とである。

本発明によれば、駆動装置を備えた乗り物によって支持
されたモータを、少なくとも使用中、乗ｐ物の地上車輪
のタイヤと接触する円錐形駆動部材に作動的に連結した
種類の陸上乗シ物駆動装置において、前記円錐形駆動部
材がこれを支持する駆動シャフトに沿って、弾性装置の
作用に抗して変位でき、作動中の任意の瞬時で前記駆動
シャフトに沿う前記部材の長さ方向の位置がこの部材と
前記乗り物の地上車輪との間の伝動比を決定し、かつ実
質的に同じ瞬時で駆動シャフトの回転抵抗により決まる
ようになっていることを％徴とする。

好ましい実施態様の説明 まず、添付図面の第１図乃至第３図を参照すると、モー
タ１を大変概略的に示しているに過ぎない（何故なら、
とのモータはいくつかの異なる形態のうちの任意所望の
形態を有することができるからである）。モータ１！′
ｉ、例えば、ガソリン捷たは他の液体燃料を燃焼し、か
つ例えば左θ印のシリンダ容惜を有する小型の内燃機関
であるのが良い０モータ１が、内燃機関である場合には
、モータは実質的に在来の固定シリンダおよび往復ピス
トン構造のものであっても良いしあるいは英国特許第１
左／／コ３λＡ号または第一０２７７２２８号に記載さ
れかつ図示されている一般的な種類のエンジンであって
も良い。さらに、他の可ｎ目性として、比較的高い電気
谷献の軽鴬の充′屯町熊なバッテリー構造の最近の進歩
にかんがみて、モータ１は少なくとも７つのかかる充′
ト可能なバッテリーから′重力を得る電気モータである
ことができる０ 説明している例えば、乗り物は空気タイヤ３を備えた実
質的に在来のスポーク付き車輪２を有する自転車である
。スロットルレバーおよび点火停止ゴタンまたはオン／
オフスイッチおよび可変抵抗または均等な重子制御装置
の形態のモータｌ用の適切な制御装置が自転車のハンド
ルバーにハンドルグリップに隣接して設けられているが
、これら制御装置は本発明の主題をなしていないので、
図示せず、かつこれ以上は説明しない。

モータ１が内燃機関である場合には、モータ１を所定の
エンジン速度以上でのみ係合するようになる公知の遠心
作〜ＩＪクラッチ機構（図示せず）によって動力出力シ
ャフトに連結するのがよい。かくして、モータ１が非作
動状態または単にアイドリング状態であるときには、こ
のクラッチは離れており、例えば公知の巻込スタータに
よって、乗り物を前進駆動することなくモータ１を停止
状態から始動することができる。

モータ１は、そのイ背造が何であれ、回転出力シャフト
４を有し、シャフト４は自転車が水平な地面に立ってい
るときには、通常、垂直または実質的に垂直に配置され
るが、自転車の構造によっては、必要とするときに、シ
ャフト４を＠直に対してかなり傾斜させても良い。出力
シャフト４には、モータのビディすなわちケーシングか
ら突出したその長さのすべてまたはほとんどにわたって
比較的急なピッチで螺旋状にスプラインまたはキーが付
けられており、この出力シャフト４は空気タイヤ３と並
んで車輪２の回転軸線に向７５）って多少半径方向内方
にかつ例えば空気タイヤ３の半径方向の厚さにほぼ相当
する距離だけｉ輪２のリムの内方に延びるほどの長さで
ある。

雌形スプラインまたはキー付出力シャフト４は→ｉｌｌ
線方向に延びた穴６を形成した躯勤切ｑＱ円錐体５を支
持しておシ、この穴の直径はモータの出力シャフト４の
直径と一致し、この穴にはシャフト４の雌形螺旋形スプ
ラインまたはキーにかみ合うように雌形の螺旋形にスプ
ラインまたはキーが付けられている。かくして、円錐体
５はシャフト４の長さ方向に移動でき、かつ螺旋形スプ
ラインまたはキーの協働によって所定のａ瓜までシャフ
ト４のまわシに回転できる。螺旋形圧縮ばね７がスプラ
イン又はキー付きシャフト４のまゎシに巻かれてモータ
１に最も近い駆動円錐体５の最も上の最大直径端部とカ
ラー（図示せず）との間に支持されており、このカラー
はシャフト４がモータ１のボディすなわちケーシングか
ら突出する箇所にまたはこの箇所に非常に近接してシャ
フト４のまわシに回転可能に取付けられている。げね７
はシャフト４および駆動円錐体５とともに回転でき、こ
のばねの強さは円錐体５を第１図および第３図に示す位
置に維持するような程度であシ、この位置では、円錐体
はモータ１のケーシングすなわちづボディから最も遠い
シャフト４の端部にあるストツノや−（図示せず）と係
合している。しかしながら、駆動円錐体５をモータ１の
ケーシングすなわちボディに向けてシャフト４に沿って
かつそのまわりに移動させるためにばね７を容易に圧縮
することができ、どんな特足の場合でも必幾とされるば
ね７の正確な強さはモータ１の出力動力および特定の自
転車またはモータ１を使用すべき他の乗υ物の構造およ
び重線により決まる。螺旋形スプラインまたはキーの巻
き方向は、もちろん、シャフト４および円錐体５０回転
抵抗が増すと、円砿体５がシャフト４の駆動回転方向と
反対の方向にシャフト４のまわりに回ることができる程
度である０ 単一の螺旋形圧縮ばね７の使用が１＋ｆｉ常、最も簡単
かつ最も有利な構造であるが、駆動円錐体５を第１図お
よび第３図に示す位置に維持するのに役立つ他の付勢装
置を使用することは本発明の婦囲である。例えば、シャ
フト４が中空であれば、このシャフトは空気式ピストン
または圧縮はねを収容することができる。

モータ１のケーシングすなわちボディは概略的に示して
いるに過ぎない突出ラグ８を支持しておシ、もちろんこ
の突出ラグを２つ以上のラグまだはブラケット等で置き
替えても良い。図示の単一のラグ８または任意の同等の
構造体はシャフト４の軸線と平行な軸線を形成する枢＠
９のまわシに、酊転車の一部で支持された少なくとも７
つのブラケットまたはラグ（図示せず）に対して回転で
き、引張ばね１０が枢軸９から十分に間隔をへだててモ
ータ１のケーシングすなわちボディに設けられた取付部
１１および自転車の前フオークまたはある他の部分で支
持された切に他の取付部（図示せず）に相方に連結され
、この更に他の取付部は所望ならば、ばね１０の作用を
変えることができるようにある程度まで位置を調節でき
る。

第２図で最もよくわかるように、ばね１０が作用してモ
ータ１をシャフト４および駆動円錐体５とともに、駆動
円錐体５が空気タイヤ３の一方の側壁と横方向に係合し
ている位置まで枢軸９のまわシに回わす。また、図面の
第２図から気付Ｃように、シャフト４および円４体５の
駆動回転方向ｄこれら部品およびモータ１を引張ばね１
０と同じ方向に枢軸９のまわりにそっくり変位させるよ
うな方向であｐｌその結果、車輪２の回転抵抗が増すと
、円錐体５の駆動回転は、タイヤから離れないで円錐体
５とタイヤ３との係合を強めようとする。好ましくは、
駆動円錐体５の外面には第１図および第３図に示すよう
にリブが付けられており、これらリプは空気タイヤ３の
側壁と駆動的に協働し、この側壁は、円錐体５がタイヤ
３に接触するとき、円錐体５の外形と一致した外形を弾
性的にとる。

第１図乃至第３図を参照して曲１明した装置の使用では
、主として自転車を駆動したり、自転ｉ＋ｔの駆動を少
なくとも大いに助けたりするにあたり、乗り手がモータ
１を制御するので、モータ１の出力シャフト４の回転速
度によりＦ＜動円錐体５はこれとタイヤ３の側壁との駆
動係合によってＦ９Ｔ鏑の速瓜で車輪２回転させる。通
常ｙξつでいる状態では、例えば３０Ｗｈ「　の速度で
多少水平な道路に沿って進んでいるとき、駆動円錐体５
は、そのｉｐ径の大きい基部の場所またはこの基部に近
セーした場所がタイヤ３の側壁に実際に係合しているよ
うな、シャフト４上の図示のｒｄ　ｆｆＡ）方向位置を
とり、これは「高速段」位置であると考えられる。しか
しながら、仮に自転車が上方に傾斜した勾配を有するあ
る長さの道を走るならば、傾斜角度および自転車および
その乗り手の重量で決まる力が指示した方向の車輪２の
回転に抵抗するから、モータ１の動力出力はシャフト４
を同じ速度で回転させ続けるためにその分大きくならな
ければならない０牢実、シャフト４の回転抵抗の増大に
より駆動円錐体５はばね７または同等の付勢装置の抵抗
に抗してモータ１のデデイすなわちケーシングに向って
シャフト４に沿って移動し、ばねは圧縮される。

かくして、駆動円錐体５の直径の小さい飴域がタイヤ３
の側壁と駆動係合するようになり、組立体全体は主とし
て円錐体５とタイヤ３との間のトルク反作用により枢軸
９のまわりに数度回わり、トルク反作用が非常に低かっ
たり無かったりするときにばね１０がこの係合を維持す
るように作用する。かくして車輪２の回転当りの出力シ
ャフト４および駆動円錐体５の回転数は、勾配が十分に
急であれば、円錐体５の直径の小さい切頭端部がタイヤ
３の側壁と駆動係合してばね７をこれ以上圧縮すること
ができなくなるまで、自動的に増すＯこれは駆動体の１
低速段」状態であると考えられ、「高速段」と「低速段
」との変化は全く自動的に起り、「高速段」状態と「低
速段」状態との間の任意の伝動比も自動的に達成される
ことは容易に明らかである。

自転車が平らな道路または勾配が下方に傾斜しているあ
る長さの道に再び達すると、車輪２の高い回転抵抗はも
はや現われず圧縮ばね７は次第に伸びて円錐体５を図示
の「高速段」位置に向けて戻す。

全組立ｉ１．４．５は引張ばね１０の作用に抗して枢葡
９のまわりに前述の僅かな角度戻ってタイヤ３の側壁と
シャフト４との間の距離の増加に順応し、この増加距離
はタイヤ；３の側壁と駆動係合する円錐体５０部分の直
径が大きくなることに基因する。伝動比は、ｆ！［ｉ１
１切頭円錐体５の大きい方の端ｔ１μおよび小さい方の
端部の直径により定められる限度の間で自動的かつ無段
階に変化で診、自転車の乗り手には伝動比を変えるのに
いかなる作用も必要ではない。伝動比の自動変化は、自
転車が丘を登るときばかりではなく、例えば停止状態か
ら通常の走行ｌｘ　Ｋまで加速しているとき、あるいは
タイヤ３に抵抗作用を及ぼしてシャフト４０回Ｊ侭抵抗
を１・、もめるような軟弱な砂地や泥土等の上で自転車
を乗っているときにも有用であることば明らかである。

組立体１．４．６は、もちろん、自転車の前輪ではなく
後輪を等しく十分に駆動することができる。自転車のフ
レームおよび補助部材にこの組立体を取付けるのにほん
のわずかの違いを必要とする。本発明を自転車について
説明したが、木兄り］は例えば三俺車、歩行制御卸式有
輸車のような他の有Ｉ論車およびＩ吐四肩車または四輪
以上の有輪車に同等に適用でき、四倍以上の有悄車の場
合には、λつの別々の組立体１．４．５が必要であり、
λつの組立体のモータ１は、ノ１ハ常、共通に制御され
る。λつの１駆動組立体を配置ｑ　シて三輪車または四
輪車のコつのｌ夛治を駆：功する場陰、各組立体の荷重
倹知特江により、との三（又は四）輪車が道路の曲り角
を旋回するとき、一方の車輪を他方の車輪と異なる速度
で回転させる。

ｆ！ＪＪ弘図および第Ｓ図は別の実Ｉａ　Ｉ庫、求を示
しているが、この実施１．！ｉｌ様では、いくつかの部
分はすでに説明した部分と同様または同一であり、かか
る部分には、その十分な説明をくり返えさなくてもよい
ように第１図乃至第３図で用いたものと＋Ｌ＋」じ参照
１程号を伺しである。

この′−Ａ施態４Ｒでは、モータ１はモータｌの動力で
回申へさせる車１１１ｎが自−云車の１前輪であるかあ
るいは後輪であるかにより、任意の有利な方法（図示せ
ス）で自・ｉｌｔ＜ユ往のフレームの一部に、またはそ
のｊ簗縦可能な前フオークに直ｊ妾固着される。

モータは水平方向または実質的に水平方向に配置、ｔさ
れた回転出力シャン）１２を有し、このシャフト１２は
関係した車輪２の空気タイヤ３のトレッドに向って可成
りな距ＩＪモータ１のがディすなわちケーシングから突
出している。半径方向のアーム１３の一端は少なくとも
７つの実質的に水平方向のが−ルまたは他のベアリング
（図示せず）によりモータ１の出力シャフト１２に回転
可能に成句げられ、半径方向アーム１３の反対側の外端
は前記シャフト４を回転可能に取付げる少なくとも７つ
の第λボールまたは他のベアリングを支持し、このシャ
フト４は一端で２：駆動円錐体５を支持してこれを前記
のばね７と同等のばねの作用または他の付勢装置ｌの作
用に抗して変位させることができるようにしている。シ
ャフト４の外面および駆動円錐体５の穴の内面には、第
１図乃至第３図の実施態様について上で説明したように
螺旋形にスジツインまたはキーが付ゆられている。

半径方向アーム１３の駆動円錐体５と反対側であるシャ
フト４の端部は、スジロケットホイールと相互連結用伝
動チェーン、一対の滑車と相互連１請用歯伺ベルト、ま
たは変形例として１区動町１ｊヒなケーシング内に収容
された一連の歯車列によりモータ１の出力シャフト１２
と駆動連、（吉している。

第を図はツつの滑車１４．１５および相互述、１店用歯
付ペル）１６の構成を概略的に示しているが、シャン）
１２によって支持された滑車１４の直径はシャフト４に
よって支持された滑車１５の直径より小さいことが気づ
くであろう。この構造により、シャフト４をシャフト１
２よりも遅い速反で回転させることができ、駆動シャフ
ト１２と被駆動シャフト４との間に任意所望の一定云動
比を得るためには適切な相対的大きさの滑車１４、工５
を選ぶことのみが必要である。

シャフト４は、自由に回転できるが実質的に軸方向には
不動であるように、半径方向アーム１３によって支持さ
れたベアリングに回転可能に取付ゆられている。引張ば
ね１０と同等のばね装置（図示せず）がシャフト１２か
ら間隔をへだてた半径方向アーム１３上の取付部と自転
車のフレームまたは虚縦可能な部分上の取付部との間に
延び、この後者の取付部は所望に応じて位置を調節でき
、それによりばね装置の初期の作用を変えることができ
る。か（して、このばね装置によって、シャフト４、駆
動円錐体５、半径方向アーム１３および滑車１５を第Ｓ
図に一点鎖線の矢印で示す方向にシャフト１２の＋：ｑ
１＋　線のまわりに枢動的に回転させる。［前記の矢印
で示す方向は駆動円錐体５を付勢して空気タイヤ３の一
方の側壁と係合させる方向である。組立本４．５．１３
を適当に位置決めすれば、重力だげで円錐体５をタイヤ
３と系合状襲に維持することができ、ばね装置を省きう
る。

第１の実施ｆＬＱ様におけるように、シャフト４の回転
軸線は車輪２の意図した前進回転方向に対して枢動可能
な変位軸線（シャフト１２の長さ方向軸線）の後方に位
置決めされ、従って円錐体５がタイヤ３との接触によ′
つて車輪２を回転させているとき、車輪２の回転抵抗が
増すときのトルク反作用は駆動接触を減少させないでこ
れを強めようとする。

魯弘図および第Ｓ図の実施態様は、設置用空間が限られ
ているときは、時にはより好都合であり、駆動すべき車
輪２０車軸が弾性的に支持されているときに好ましい。

このような事情では、卓論の弾性的な上下運動は、円錐
体５およびシャフト４がそれら自身前記車軸とともに変
位できないかぎりシャフト４に沿うかつこのまわりでの
駆動円錐体５の軸線方向の変位によってもたらされる伝
動比の自動変化に悲影響を及ぼしてしまう。第を図およ
び第Ｓ図の実施態様の駆動回転１１４ｉＩ線を有する構
造の方が、ｊｆｊＪ１図乃至第３図の実施態様の実質的
に垂直方向の駆動回転軸線を有する構造よりも容易に達
成される。

自転車または他の乗り物の車軸２を弾性的に憑架した図
示してない実ｍ　１ｔｌｉ様では、半径方向アームはモ
ータ１にしっかりと固着され、モータ１自身は好ましく
はモータおよび半径方向アームの重心を含む軸線のまわ
りに乗り物のフレームまたは１縦可能な部分に対して枢
動できるように取付ゆられている。

先に述べた遠心作動クラッチ機Ｈ４の代わりにあるいは
それに加えて、倫単な装置（図示せず）を設けて必要と
するときにはいつでも、１４［１円錐体５をタイヤ３と
の駆・すｈ接触からはなしておくのが良い。かかる装置
・＾は、１１えば、手で引込めることのできるばね付勢
の係止ビンであってもよく、第／実施囚様のばね１０ま
たは他の実施態様の同等のばねが冗全に伸ばされてモー
タ１およびこれが支持する部分を枢軸９またはモータの
出力シャフト１２のまわりに同軸させ、駆動円し酸体５
がタイヤ３の側壁から横方向に）−６かな距ｉ１へだて
られるときに、かかる係止ビンを係合することができる
。

クラッチを省略するときには、車輪２０回転を使用して
シャフト４を手で回転させることによってモータ１を始
（助させるのがよい。自転車を一時的に止めるとき、ゴ
ーデンケー２ル崖たは他の装置を用いて円錐体５および
これを圧動するための部分なばね１０または他の同等の
ばねの作用に抗してタイヤ３との保合からはなすのがよ
い。これにより、内燃４．！　ｉ、ｓ’Ｊ　１を例えば
交通信号灯で「停止」しないようにする。

【図面の簡単な説明】

第１図は自転車を推進し或は自転車の推進力を助けるよ
うＫ　’ｈ’Ｑ成され、そして本発明により＜＋Ｉ　Ｊ
Ｍされた可変装置ｉＲを備えたモータの郡分概略斜己図
；第λ図は第７図に相応する平面図；第３図は第２図の
矢印門で指示する方向に見た図；第９図は第１図乃至第
４図の実ｉ態様の構成と異なる構成および配置を有する
実施態様の多少戊略的な平面図；および第３図は第９図
の矢印■で指示する方向にみた概略図である。 １・・・モータ　２　・・・車輪　３．・・　空気タイ
ヤ４１０．出力シャフト　５・自駆動円錐体７°・・圧
縮ばね　９・・・枢軸　ｌＯ・・・引張（ｆね図面の浄
書（内容に変更なし） Ｆｔａ−５゜ 手続補正書（方式） ２、発明の名称　乗り物駆動装置 ３、？重圧をする者 事件との関係　出願人 氏　名　ラッセル　シコン　シーアル ４、代理人 ５、補正命令のト１付　昭和６０年３月２６日６、　？
ｉｌｉ正の対象　全　図　面 ７、補正の内容 願書に最初に添付した図面の浄書・別紙のとおり（内容
に変更なし）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ／　駆動装置を備えた乗り物で支持されているモータを
   、少なくとも使用中、乗シ物の地上車輪２のタイヤ３と
   接触する円錐形の駆動部材５に作動的に連結した種類の
   陸上乗り動駆動装置において、前記円錐形駆動部材５が
   これを支持する駆動シャフト４に沿って、弾性装置７の
   作用に抗して変位でき、作動中の任意の瞬時で前記駆動
   シャフト４に沿う前記部材５の長さ方向の位凶゛が該部
   羽５と＠記乗り物の地上車輪２との間の伝動比を決定し
   、かつ実質的に同じ瞬時で前記駆動シャフト４０回転抵
   抗によシ決まるようにしたことを特徴とする陸上乗シ物
   駆動装瀬。