JPS61268584A - 二輪車駆動用定容積型油圧モ−タ - Google Patents

二輪車駆動用定容積型油圧モ−タ

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JPS61268584A
JPS61268584A JP10684385A JP10684385A JPS61268584A JP S61268584 A JPS61268584 A JP S61268584A JP 10684385 A JP10684385 A JP 10684385A JP 10684385 A JP10684385 A JP 10684385A JP S61268584 A JPS61268584 A JP S61268584A
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gear
hydraulic motor
oil passage
eccentric cam
crankshaft
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、自転車およびオートバイ等の二輪車を油圧駆
動するために使用する定容積型油圧モータに関するもの
である。
(従来の技術) 従来の二輪車の伝動装置としては、主にチェン伝動式が
多用されており、その変速手段としては、多段スプロケ
ットに対するチェン掛は替え式が実用化されている。
また上記以外の変速手段としては、例えば特公昭34−
1722号公報および特開昭54−93754号公報に
開示されたものがある。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上述したチェン掛は替え式の変速機は有
段変速で無段変速が行えず、また前記した特公昭34−
1722号および特開昭54−93754号の変速機は
理論的に無段変速が可能であるが、脈動が生ずること、
騒音が発生すること、および変速比を十分にとりにくい
等の問題点があるため、未だ実用化に至っていない。
本発明は上述の問題点を解決するためなされたもので、
騒音および脈動が小さく、かつ広い範囲の変速比をとり
得る二輪車用無段変速装置を可能にするため伝動系の出
力部に設ける定容積型油圧モータを提供することを目的
とするものである。
またこの種変速装置の理想は、無段である上に自動変速
が可能なことである。本発明はこの自動変速が可能な無
段変速装置を可能にすることも他の大きな目的としてい
る。
さらに従来の二輪車は、主にチェノによっT−11輪を
駆動する方式を採用しているため、操向車輪である前輪
を駆動することが困難であったが、本発明は後輪駆動は
勿論、前輪駆動も容易にできる二輪車用伝動装置を可能
にすることを目的とするものである。
(問題点を解決するための手段) 上述の目的を達成するため本発明においては、歯車式油
圧モータの一方の歯車を他方の歯車より径を大きくする
と共に、この大径の歯車の中心部にギヤケースと一体に
形成した軸筒を設け、この軸筒を駆動輪のハブ軸に嵌合
固定すると共に、大径の歯車の出力軸を駆動輪のハブと
一方向クラッチを介して連結するようにして二輪車駆動
用定容積型油圧モータを構成する。
(作 用) 本発明においては、上述のように定容積型油圧モータを
構成したから、これを二輪車の伝動系の出力部に設け、
入力部に可変容積型油圧ポンプを設れば、圧力油を介し
て伝動することができるから、従来の二輪車で必要とし
ていたスプロケットおよびチェノが全く不用となる。
また本発明の定容積型油圧モータは吐出容積を無段階に
変化させることができる可変容積型油圧ポンプと接続す
ることにより、無段変速が容易に実現でき、しかも騒音
および脈動も小さくすることができる上に、広い範囲の
変速比を容易に得ることができる。
また本発明の定容積型油圧モータと可変容積型油圧ポン
プを使用する油圧伝動の二輪車では、車両の駆動力の変
動が直ちに伝動流体の圧力の変化として表われるから、
この圧力の変化に応じて可変容積型油圧ポンプの吐出量
を制御するようにすれば、自動変速も容易に実現できる
さらに本発明の定容積型油圧モータを前輪に設け、可変
容積型油圧ポンプによる吐出流体をハンドルポスト部に
設けたスイーベルジョイント(回転流体継手)を介して
送り込むようにすることによって前輪駆動も可能となる
(実施例) 以下、図面について本発明の詳細な説明する。
図中1 (第3図参照)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はメイ
ンパイプ、6は立パイプ、7(第5図参照)はハンガパ
イプ、8はクランク軸、9はクランクアーム、10はク
ランクペダル、11はサドル、12はバンクホーク、1
3は後輪、14は後輪ハブ軸である。
本実施例においては、円盤状に形成した可変容積型油圧
ポンプAをクランク軸8を中心として自転車の伝動系の
入力部に取り付けると共に、本発明の定容積型油圧モー
タBを後輪ハブ軸14を介して自転車の伝動系の出力部
に取り付け、吐出側油路および吸入側油路を内部に設け
た連結部材15によって前記油圧ポンプAと油圧モータ
Bを連結する。なおこの連結部材15はチェノステーを
兼ねることができる。また立バイブロの内部はオイルタ
ンクとして利用すると都合がよい。
第4図〜第8図は、前記した可変容積型油圧ポンプAお
よびそれに付属する偏心カムの偏心制御装置C1ならび
にそれと共働する自動変速作動装置りのそれぞれ好適な
一実施態様を示すものである。
すなわち16は円盤状のポンプケースで、外側の中心孔
17は第5図に示すようにクランクアーム9のボス部9
aに嵌合し、内側の中心孔18は後述する外側偏心カム
の回転を許容し得る径をもっている。
そしてこのポンプケース16内には、中心軸であるクラ
ンク軸8に対して放射状に複数組(本実施例では8組)
のプランジャ型吸排装置が配置されている。すなわち1
9はシリンダ孔、20はプランジャ、21は各プランジ
ャ20の内側端部に回転自在に枢支したカムフォロワ、
22はプランジャ20を常に内側に向って押圧するコイ
ルばねである。また23はポンプケース16の外周部に
リング状に設けた吸入側油路で、この油路23は第5図
に示すようにパイプ24によって立バイブロ内に設けた
オイ、ルタンク25と連通させである。また26はポン
プケース16の外周部に吸入側油路23と並設した吐出
側油路で、これらの油路23.26はそれぞれ前記各シ
リンダ孔19と逆止弁27,28を介して連通しである
。27は吸入側の逆止弁で、28は吐出側の逆止弁であ
り、それぞれボール27a、28aとコイルばね27b
、28bとによって構成されている。また第4図に示す
油路29は漏洩した油を吸入側油路23に戻すためのも
のである。
また30はクランク軸8にキー31により固定した内側
偏心カムで、この内側偏心カム30はポンプケース16
の外部に位置する円板部32を介して内側内歯々車33
と一体に形成しである。34は内側偏心カム30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34
はポンプケース16の外面と前記円板部32との間に位
置する突片35(第6図参照)と一体に形成してあり、
この突片35と揺動および摺動自在に嵌合する切欠溝3
6を有する円板部37と一体に外側内歯々車38を形成
し、この外側内歯々車38は、前記内側内歯々車33と
同一歯数および同一ピッチ径として、内側内歯々車33
に対して同心的に回転自在に嵌合して並設する。
なお第6図の実施例では、突片35の円形端部が切欠溝
36と線接触するのみであるから、この接触面積を大き
くするには第7図に示すように、突片35と切欠溝36
との間に摺動駒39を介挿すればよい。
また40はクランク軸8に対して回転自在に嵌合した中
心歯車で、41はこの中心歯車40と前記一方の内歯々
車38とにそれぞれ噛合する固定歯車で、この歯車41
はハンガパイプ7に突設したブラケット42により回転
自在に枢支されている。43は中心歯車40と前記他方
の内歯々車33とにそれぞれ噛合する揺動歯車で、クラ
ンク軸8に回転自在に基部を嵌合したアーム44の遊端
部に回転自在に枢支されている。またこのアーム44の
基部には歯車45が形成してあり、この歯車45と噛合
する扇形歯車46が偏心操作レバー47と一体に形成さ
れており、その中間部が軸47aを介してフレームに固
定されている。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Cを構成している。
また偏心操作レバー47は第8図に示すように、自動変
速作動装置りを構成する油圧シリンダ4日内のピストン
49と結合したピストンロッド50の先端部と連結され
ており、シリンダ48は自転車フレーム51に対して揺
動自在に枢支されている。52はシリンダ48内に挿入
したピストン49の戻し用コイルばねで、このばね52
の反対側の圧力室53と、前記油圧ポンプAの吐出側油
路26とを第5図に二点鎖線で示すように、フレキシブ
ルホース54によって連通させると共に、コイルばね5
2例の空室55を例えばオイルタンク25と、第5図に
二点鎖線で示すようにフレキシブルホース56で連通し
て漏洩した油をオイルタンク25に戻すようにしである
また第1図および第2図は、自転車の後輪ハブ軸14に
嵌装して後輪ハブ57を駆動する本発明の定容積型油圧
モータBの一実施例を示すもので、これは一対の歯車か
らなる歯車式油圧モータである。
この歯車式油圧モータは、一方の歯車58を他方の歯車
59より径を大きくすると共に、この大径の歯車58の
中心部にギヤケース60と一体に形成した軸筒61を設
け、この軸筒61を駆動軸のハブ軸I4に嵌合してナツ
ト62により固定すると共に、大径の歯車58の出力軸
63を駆動軸のハブ57と一方向クラッチ64を介して
連結しである。65はギヤケース60とボルト66によ
って結合するギヤケース本体、67はギヤケース本体6
5に設けた圧力側凹欠部、・68はその圧力側油路、6
9は排油側凹欠部、70は戻り側油路である。
また第2図に示す71は軸筒61と歯車58の内周面に
介挿したニードルローラ、72は軸筒61の周面に刻設
した油溜り用の環状溝、73はシールリング、74はボ
ールベアリング、75は出力軸63とギヤケース本体6
5の軸孔間に介挿したニードルローラ、76はその軸孔
の内周面に刻設した油溜り用の環状溝、77は出力軸7
3に嵌装したシールリングである。
前記環状溝72.76には漏洩した油が溜るから、環状
溝72内の油は軸筒61内およびギヤケース60内に設
けた油路(図示せず)を介して前記戻り側油路70に導
くようにし、環状溝76内の油はギヤケース本体65内
に設けた油路(図示せず)を介して戻り側油路70に導
くようにする。
そして第3図に示すように前記した可変容積型油圧ポン
プAと定容積型油圧モータBとをチェンステーを兼ねる
連結部材15により連結する。この連結部材15内には
第1図に示すように、吐出側油路78と吸入側油路79
が形成してあり、油圧ポンプAの吐出側油路26を連結
部材15の吐出側油路78を介して油圧モータBの圧力
側油路68に接続すると共に、油圧モータBの戻り側油
路70を連結部材15の吸入側油路79を介して油圧ポ
ンプAの吸入側油路23に接続する。
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
。第3図に示す自転車のペダル10を踏んでクランク軸
8を回転すると、第4図および第5図に示すように、ク
ランク軸8とキー31を介して固定した内側偏心カム3
0がクランク軸8と一体に回転する。カム30が回転す
ると、これと一体に形成した内側内歯々車33が第8図
の矢印Eの方向に回転するから、これと噛合している揺
動歯車43がアーム44が静止していれば矢印Fの方向
に回転する。この歯車43が回転すれば、これと噛合し
ている中心歯車40が矢印Gの方向に回転するから、こ
の中心歯車40と噛合している固定歯車41が矢印Hの
方向に回転し、その結果この固定歯車41と噛合してい
る外側内歯々車38が矢印Iの方向に回転する。そして
この場合歯車43と41の回転は全く同一であるから、
結局内側内歯々車33と外側内歯々車38は一体的に回
転する。
外側内歯々車38が回転すれば、第6図または第7図に
示す円板部37が矢印■の方向に回転し、その結果切欠
溝36(第7図の場合は摺動駒39を介して)と係合し
ている突片35が同じく矢印Iの方向に回転する。しか
して突片35と外側偏心カム34は一体に形成しである
から、結局外側偏心カム34と内側偏心カム30とはほ
ぼ一体的に回転する。ここでほぼ一体的と説明したのは
、第6図の仮想線で示すように突片35が約90度回転
した時、円板部37は角度θ(本実施例では約6°)だ
け回転おくれを生じるからである。しかしながら180
゛および360°の回転位相では、突片35と円板部3
7は完全に回転角度が一致するから、内側偏心カム30
と外側偏心カム34とは一体的に回転すると考えて差し
支えない。なお前記した角度θを小さくするには、内側
偏心カム30の偏心量を必要最小限度に設定すればよい
また偏心カム30.34の合成偏心度を変化させるには
、第8図に示す偏心操作レバー47を、例えば矢印Jの
方向に操作する。すると扇形歯車46が軸47aを支点
として矢印にの方向に回動し、これと噛合する歯車45
を矢印Gの方向に回転させ、その結果歯車45と一体の
アーム44を矢印りの方向に回動させる。しかしてこの
場合クランク軸8が静止しているとすれば、内側内歯々
車33も静止しているから、アーム44が矢印りのよう
に回動すると、揺動歯車43が矢印Fの方向に自転しつ
つ矢印りの方向に公転する。このため中心歯車40が矢
印Gの方向に回転し、その結果、固定歯車41を矢印I
4の方向に回転させると共に、これと噛合する外側内歯
々車38を矢印!の方向に回転させる。この場合前述し
たように内側内歯々車33は静止しているから、結局内
側内歯々車33に対して外側内歯々車38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30に対し
て外側偏心カム34が回動することになる。
第4図および第5図は、カム30.34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34が内側偏心カム30に対して回動すれば、合
成偏心度は次第に小さくなる。
そして第4図に示すように、内側偏心カム30の偏心度
を11とし、内側偏心カム30に対する外側偏心カム3
4の偏心度を21とした場合、l、 =l!。
に設定すれば、外側偏心カム34が内側偏心カム30に
対して、合成偏心度最大の状態から180゛回動ずれば
、合成偏心度はゼロになる。
すなわちこの合成偏心カム30.34の偏心度は、第4
図および第5図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、クランク軸8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
軸8が回転中においても、前述した静止状態の場合と全
く同様に行なわれるものである。
上述したようにクランク軸8の回転によって内側偏心カ
ム30と外側偏心カム34とがほぼ一体的に回転すると
、外側偏心カム34とコイルばね22の作用によって接
触しているカムフォロワ21を介して各プランジャ20
が各シリンダ孔19内を第4図の矢印M、N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20が矢印Mの方向に動くときは、
逆止弁27を介して吸入側油路23より油がシリンダ孔
19内に入り、プランジャ20が矢印Nの方向に移動す
る時は逆止弁28を介して圧力油が吐出側油路26に押
し出される。そしてクランク軸8が1回転すれば、各プ
ランジャ20がそれぞれ1サイクル作動するため、各プ
ランジャ20の吐出油が吐出側油路26に流出する。
この流出した油は、第1図に示す連結部材15内の吐出
側油路78および油圧モータBの圧力側油路68を介し
て圧力側凹欠部67に入る。このため大径の歯車58は
第1図の矢印Oの方向に回転し、小径の歯車59は矢印
Pの方向に回転する。
大径の歯車58の回転は第2図の一方向クラッチ64を
介して後輪ハブ57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58.59が上述のように回転すれば、排油側
凹欠部69を介して戻り側地路70に油が流出し、この
流出した油は連結部材15内の吸入側油路79を介して
油圧ポンプA内の吸入側油路23に戻される。
上述の作動中漏洩した油は前記した油路29および環状
溝72.76と、それに連通ずるケース内の油路(図示
せず)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バイブロ内にオイルタンク25を
設けて、このオイルタンク25と油圧ポンプAの吸入側
油路23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25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
また本実施例の油圧モータBは、軸封装置として2個の
シールリングを使用するのみであるから、歯車5Bの回
転摩擦抵抗を小さくして伝動効率を高めることができる
なお歯車58を大径とし、歯車59を小径としたのは、
出力軸63と一体の歯車58は、ハブ軸14に嵌装する
と共に、ハブ57に動力を伝えるためにある程度の径を
必要とする上に、油圧ポンプAのクランク軸8の1回転
における吐出量には設計上限界があるため、クランク軸
8に対する駆動輪の回転倍率を大きくするには、油圧モ
ータBの1回転における排油量をあまり大きくできない
がら、片方の歯車59の径を小さくしたのである。
このようにすれば、装置全体を小型化できる上に、歯車
59が小径であれば、ギヤケース60.65が流線形と
なるから自転車の外観形状も向上するという利点がある
また油圧ポンプAの吐出量と、油圧モータBの排油量と
の比が、クランク軸8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0例えば油圧ポンプAの最大吐出容積
を1回転につき45ccとし、油圧モータBの排油容積
を1回転につき15ccと設定すれば、この自転車は偏
心カムの最大偏心時に、クランク軸の1回転により駆動
輪を3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Aの吐出量を増減し、クランク軸の回転に対する
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
ランク軸の回転数:駆動輪の回転数を、例えば、l:3
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。
つぎに本実施例の自動変速作動装置りの作用を説明する
。前述した偏心操作レバー47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、第8図に
示す本実施例のように自動変速作動装置!Dを有するも
のでは、油圧ポンプAの吐出側油路2Gの油圧がフレキ
シブルホース54を介してシリンダ48内の圧力室53
に作用する。
自転車を走行させるにはペダルを踏んでクランク軸8を
回転させるが、この場合油圧ポンプAの吐出側油路26
内に発生する油圧はクランクアーム9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53
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53に作用する油圧が低くなる。
したがって今標準(変速比の中間点)となる変速比状態
の時に第8図に示すように、ピストン49が作動範囲の
中間点にあり、その時の圧力室53に作用している油圧
によるピストン49の推力とコイルばね52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53内の油圧が高くな
るためピストン49およびピストンロッド50が矢印Q
の方向に移動する結果、前述したように偏心カム30.
34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Aの吐出量が減少する結果、油圧モータBを
介して駆動する後輪13のクランク軸8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10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。
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48内の圧力室
53の油圧が低くなるため、ピストン49およびピスト
ンロッド50が第8図の矢印Rの方向へ移動する結果、
偏心カム30.34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Aの吐出量が増大する。このため
油圧モータBを介して駆動する後輪13のクランク軸8
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10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。
また第9図は本発明の定容積型油圧モータBを使用した
他の実施例を示すもので、図中前記符号と同一の符号は
同等のものを示す。
これは前輪駆動式自転車として構成したものであり、油
圧モータBを前輪1側に装着すると共に、ヘッドパイプ
4内にスイーベルジョイント(油路の回転自在継手)8
0を設け、クランク軸8を中心に装置した油圧ポンプ八
と前記油圧モータBとの間を吐出側油路81と吸入側油
路82によりスイーベルジョイント80を介して接続し
たものである。なおこの油路81.82はそれぞれメイ
ンバイブ5とフロントボーク2内に設ければよい。
このようにすれば、従来のチェノ駆動式自転車では非常
に困難であった前輪駆動を容易に実現できる。そしてこ
の前輪駆動式自転車は、近時盤んになりつつあるクロス
カントリ−サイクルおよびマウンテンサイクルとして従
来の後輪駆動式自転車では得られない威力を発揮するこ
とができる。
(発明の効果) 本発明の定容積型油圧モータは上述の通りであるから、
これを二輪車の伝動系の出力部に設けると共に、伝動系
の入力部に可変容積型油圧ポンプを設ければ、下記のよ
うな多くのすぐれた効果が得られる。
(a)  二輪車の無段変速を容易に行うことができる
。しかも流体圧(油圧)を利用して伝動するものである
から、伝動系の騒音および脈動を少なくして乗心地のよ
い二輪車を提供することができる。
(b)  クランク軸に対する駆動輪の回転倍率を、設
定した最大倍率である例えば、l:3から1:0まで無
段に変速することができるから、変速範囲も非常に広(
とれるという利点がある。
(c)  無段変速が可能である上に、負荷に応じた自
動変速を実施例に示したようなきわめて簡単な装置によ
って容易に実施できるため、自転車の性能および操縦性
を飛曜的に向上させることができる。
(d)  従来型の自転車がその伝動系に必要としたス
プロケットおよびチェノが不用となるから、従来のよう
にチェノに被服を引掛けるようなトラブルが一切なくな
る上に、外観もシンプルでスマートになる。
(e)  前述したように従来のチェン伝動式二輪車で
は非常に困難であった前輪駆動も容易に実現できるから
、それに伴って二輪車の性能を大幅に向上させることが
可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の定容積型油圧モータの一実施例を示す
縦断正面図、 第2図は第1図のn−n線による断面図、第3図は本発
明の定容積型油圧モータを取り付けた自転車の側面図、 第4図はその可変容積型油圧ポンプの一実施例を示す縦
断正面図、 第5図はその縦断側面図、 第6図は第5図のVl−Vl線による断面図、第7図は
第6図の変形例図、 第8図は第5図の■−■線による一部断面で示す背面図
、 第9図は本発明の定容積型油圧モータを前輪に取り付け
た他の実施例を示す自転車の側面図である。 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・・・メインパイ
プ   6・・・立パイプ7・・・ハンガパイプ   
8・・・クランク軸9・・・クランクアーム  10・
・・ペダル13・・・後輪       14・・・後
輪ハブ軸15・・・連結部材     57・・・後輪
ハブ(駆動輪のハブ)58・・・大径の歯車    5
9・・・小径の歯車60・・・ギヤケース    61
・・・軸筒63・・・出力軸      64・・・一
方向クラッチ65・・・ギヤケース本体 A・・・可変容積型油圧ポンプ B・・・定容積型油圧モータ C・・・偏心制御装置   D・・・自動変速作動装置
第2図 第3図 15漣N籠切 第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、歯車式油圧モータの一方の歯車を他方の歯車より径
    を大きくすると共に、この大径の歯車の中心部にギヤケ
    ースと一体に形成した軸筒を設け、この軸筒を駆動輪の
    ハブ軸に嵌合固定すると共に、大径の歯車の出力軸を駆
    動輪のハブと一方向クラッチを介して連結するようにし
    たことを特徴とする二輪車駆動用定容積型油圧モータ。
JP10684385A 1985-05-21 1985-05-21 二輪車駆動用定容積型油圧モ−タ Granted JPS61268584A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4926946A (ja) * 1972-07-11 1974-03-09
JPS50114742A (ja) * 1974-02-22 1975-09-08

Patent Citations (2)

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JPS4926946A (ja) * 1972-07-11 1974-03-09
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