JPH03139489A - 液体による動力伝達機構を備えた自転車 - 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】 及栗上皇肌里防団 本発明は、従来の慣用のチェーンによる動力伝達でなく
、液体による新規な動力伝達にて後輪を駆動する機構を
備えた自転車に関する。

丈米互技玉 従来、自転車は、第１図に示すように、フレーム１０の
前部に前ホーク１１を接続し、その前ホークの下端に前
ハブを固定し、この前ハブによって前輪を支持すると共
に、チェーンステイ１２とフレーム１０の後端の交点に
て後輪を支持している。また、フレーム１０に取付けら
れたスリーブ１３内にクランク軸が支持され、このクラ
ンク軸にクランクとペダルが取付けられていて、一方の
クランク軸はギヤクランク（前スプロケット）に固定さ
れている。フレーム後端には後輪ハブが取付けられ、こ
の後輪ハブにフリーホイール（後スプロケット）が取付
けられていて、クランク軸の回転はチェーンホイール及
びチェーンによって後輪にチェーン伝達される。フリー
ホイールはラチェット方式で構成されており、クランク
の逆転や惰性走行ができるようになっている。後輪ハブ
に変速装置が装備されることもある。

ブレーキには種々の形式のものが知られているが、例え
ば、手動ブレーキでは、通常、ハンドルに組み込まれた
レバーを操作して、ブレーキ体をリムの制動面に圧接し
、車輪の回転を止めるものである。

このように、従来の自転車においては、クランクの回転
を前スプロケットからチェーンにて後輪の後スプロケッ
トに伝達して、フリーホイールを回転駆動させるもので
あるので、チェーンは、適度の張力によって、前後輪の
スプロケットに架けわたされていることが必要である。

即ち、過度に張力が大きいときも、或いは反対に小さい
ときも、いずれも、動力のチェーン伝達に不都合が生じ
る。

しかし、多くの人々が経験しているように、自転車を長
期間にわたって使用した場合には、走行中にチェーンが
弛んで、スプロケットから往々にしてはずれ、路上にて
チェーンをスプロケット架けわたす「修理」作業を強い
られることがあり、従来、自転車における問題とされて
いる。

しかし、自転車における最大の問題は、チェーンが切断
することがあることであって、この場合、簡単にチェー
ンを再接続することは困難である。

そのうえ、このようなチェーンの切断は、自転車の走行
中に起こるので、自転車には、チェーンによる衣服の巻
き込み等をなくすために、安全性の観点から、チェーン
カバーが取付けられている。

また、チェーンには、その作動が円滑であるように潤滑
油が用いられており、それによる衣服の汚れを防止する
ためにも、チェーンカバーが必要とされる。

また、前述したような手動ブレーキによれば、ブレーキ
体とリムの制動面との摩擦を利用するから、必然的にブ
レーキ体の損耗が激しく、寿命が短いほか、ブレーキ動
作の確実性に欠ける問題もある。

更に、従来の自転車用変速装置としては、通常、後輪ハ
ブ内に遊星ギヤ機構を内装した変速ハブや、或いはフリ
ーホイールやギヤクランクに歯数の異なるスプロケット
を並列させたデイレーラ−が用いられており、前後の車
輪のギヤ比を変更して、変速し得るように構成されてい
る。このようにして、例えば、５段や１０段の多段変速
装置を備えた自転車が知られているが、しかし、段数が
多いほど、歯車数も増えて、変速装置の重量及び容量が
増大する。更に、従来の変速装置は、自転車の走行中に
のみ、ギヤの切換が可能であって、走行中において、低
速から順次に高速走行にギヤ変更される。従って、仮に
最高速度で走行中に停止すると、前後の車輪のギヤ比が
最大に設定されているので、新たに走行を開始するとき
は、非常に大きい動力を必要とする。このように、停車
中に変速装置のギヤ比を変更することができない点も、
従来の自転車の大きい問題である。

■がｒγ　しようとする課題 本発明は、従来の自転車における上記した種々の問題を
一挙に解決するためになされたものである。即ち、従来
の自転車は、上述したように、チェーン駆動方弐であり
、そこから変速機構上の問題を含む種々の問題が生じて
いる。

そこで、本発明は、従来の自転車におけるチェーンによ
る動力伝達に代えて、液体による動力伝達機構を備えた
自転車を提供することを目的とする。従って、かかる自
転車によれば、前述したようなチェーンによる動力伝達
の場合に生シルチェーンのスプロケットからのはずれや
切断の問題は生じず、また、安全性にもすぐれる。

更に、本発明は、従来の前スプロケットと後スプロケッ
トに代えて、それぞれ主動装置と従動装置とを備え、こ
れらを循環配管によって接続してなる自転車を提供する
ことを目的とする。かかる自転車によれば、主動装置及
び従動装置をそれぞれ小型化することができ、しかも、
スリーブ又はケーシング内に収容し得るので、自転車は
外観体裁にすぐれる。更に、上記循環配管は、チェーン
と異なり、それ自体は可動部材でないので、自転車走行
の安全性を高めるものである。

また、本発明は、液体による動力伝達と共に、従動装置
を制御することによるブレーキ装置を備えた自転車を提
供することを目的とする。

更に、本発明は、自転車の停車中でも変速操作を行なう
ことができる無段変速機構を備えた自転車を提供するこ
とを目的とする。

課　を”するための 本発明によれば、上記課題を解決するために、クランク
軸に接続された主動装置と、この主動装置に油循環配管
によって接続された従動装置とを有する油による動力伝
達機構を備えた自転車であって、主動装置においては、
周面上に半径方向に延びる複数の羽根用溝を有するロー
ターにクランク軸を接続し、それぞれの上記羽根用溝に
はばねにて附勢しつつ、ローターの半径方向に摺動可能
に車輪羽根を装填し、上記ローターを流量調整リング内
に封入すると共に、外側端面上に約半周にわたって延び
る油流入用溝と、これに対向して約半周にわたって延び
る油流出用溝を刻設した油管内蔵リングの外側端面に上
記ローターの内側端面を密着させて、上記ローターをス
リーブ内に同軸に密封し、更に、このスリーブの壁体を
挿入深度調整可能に貫通する変速用ボルトの先端を前記
流量調整リングの周面に当接させて、この流量調整リン
グに対してローターを偏心させつつ、前記車輪用羽根に
て流量調整リングを支持させ、他方、従動装置において
は、後輪に中空軸が固定され、周面上に半径方向に延び
る複数の羽根用溝を有するローターをこの中空軸上に固
定し、それぞれの上記羽根用溝にはばねにて附勢しつつ
、ローターの半径方向に摺動可能に車輪羽根を装填し、
外側端面上に約半周にわたって延びる油流入用溝と、こ
れに対向して約半周にわたって延びる油流出用溝を刻設
した油管内蔵リングの外側端面に上記ローターの内側端
面を密着させて、上記ローターをスリーブの内壁面に対
して偏心させて密封し、更に、前記主動装置における油
管内蔵リングの油流入用溝と油流出用溝とを管体からな
る循環配管によってそれぞれ従動装置の油管内蔵リング
の油′流出用溝と油流入用溝とに接続してなることを特
徴とする自転車が提供される。

即ち、本発明による自転車は、従来の動力のチェーン駆
動に代えて、油による動力伝達を用いるものであって、
フレームに配設されたスリーブに収容した主動装置と後
輪軸に固定した従動装置とこれらの間の油循環を可能と
する油循環配管とを含む、主動装置及び従動装置のそれ
ぞれにはローターが偏心して取付けられている。それぞ
れのローターの周面には、半径方向に伸縮可能な羽根が
埋設されており、クランク軸の回転を上記羽根の回転に
よる主動装置からの油流出と従動装置への油流入とし、
その油による従動装置におけるローターの回転駆動によ
って、自転車を走行させるものである。

以下に実施例を示す図面に基づいて、本発明による油に
よる動力伝達機構を備えた自転車を詳細に説明する。

第２図及び第３図に示すように、本発明による自転車に
おいては、フレーム１０に取付けられたスリーブ１３内
に主動装置２０が組み込まれており、フレーム後端には
後輪軸１４に取付けられた従動装置３０がスリーブ３６
内に収容されており、これら主動装置２０と従動装置３
０とは油循環配管４０によって連結されている。

第４図に主動装置２０を示す。クランク軸２１は単一方
向ベアリング２２に支持されており、このベアリング２
２は、周縁に半径方向に延びる羽根用溝２３１を複数設
けたローター２３の軸心内に固定されている。上記羽根
用溝２３１のそれぞれには、２字状のばね２４に附勢さ
れて、車輪羽根２５が上記溝に沿ってローターの半径方
向に摺動可能に収容されている。また、車輪羽根２５の
周囲を流量調整リング２６が取り囲んでおり、この流量
調整リング２６は、上記車輪羽根２５の先端にて支持さ
れている。

上記ローター２３の内側端面（以下、外側とはクランク
軸のクランク側をいい、内側とはその反対方向をいうも
のとする。）は、油管内蔵リング２７の外側端面に当接
せしめられてしｓる。上記油管内蔵リング２７の外側端
面の半分には約半周にわたって延びる油流入用溝２７１
が刻設されており、他の半分には上記に対向して、約半
周にわたって延びる油流出用溝２７２が刻設されている
。

これらの油流入用溝２７１と油流出用溝２７２は、共に
、油管内蔵リングの内部の油管に連通し、これらの油管
は、それぞれ油管内蔵リング２７の円周面上に開口する
油流入孔２７１１と油流出孔２７２１とに連通している
。これら油流入孔２７１１と油流出孔２７２１は、それ
ぞれボルト２７３と２７４によってパイプジヨイントに
接続されている。

上記油流入孔２７１．１と油流出孔２７２１に近接して
、同様に、油管内蔵リング２７の円周面上に注油孔２７
５が開口せしめられている。この注油孔は、上記油流出
溝及び油流入溝に連通しており、装置及び配管内への油
の注入、補給に用いられる。

前記ローター２３の外側端面は、ローター抑え２８に当
接されている。このローター抑え２８には、その外側面
から内側面に貫通する油孔２８１が設けられていると共
に、外側端面には、二つの位置固定用の盲孔２８１と２
８２が設けられている。これら二つの盲孔２８１と２８
２は、有底円筒状のスリーブ２９内壁面の二つの対応す
る位置固定用のピン２９１を受は入れて、ローター抑え
２８の回転が防止されている。

また、上記ケーシング２９の周壁には変速用ボルト２９
２がその深度調整可能に貫通せしめられている。変速用
ボルト２９２の深度調整は、例えば、ハンドルに組み込
んだワイヤ（図示せず）によってなされる。こＬ変速用
ボルト２９２の先端は、スリーブ２９内で前記流量調整
用リング２６の周面に当接せしめられている。

上記流量調整用リング２６は、この油管内蔵リング２７
の外側端面上の一対の平行な突条２７６によって、制御
されるものであって、第８図に示すように、前記変速用
ボルト２９２は、上記流量調整用リング２６を一方向に
圧迫して、ローター２３を流Ｎ調整用リング２６に対し
て偏心させる。

これによって、流量調整用リング２６を支持している一
部の車輪用羽根２５は、前記２字状ばね２４に抗して、
ローター２３の中心方向に圧縮され、他方、これら車輪
用羽根に対向する位置にある車輪用羽根は前記２字状ば
ね２４によって附勢されて、半径方向の外側に伸出して
、流量調整用リング２６の内周面を支持している。

このようにして、主動装置は、第６図Ａに示すように、
ローター２３流量調整用リング２６とがスリーブ２９と
油管内蔵リングとの間に封入されて構成されている。ク
ランク軸２１は、リング５０によってシールされている
。

次に、第５図に示すように、従動装置３０は、中空軸３
１を含み、この中空軸３１は後輪軸１４に固定されてい
る。その外側には、前述した主動装置２０におけるロー
ターよりもやや小径のローター３２が取付けられており
、主動装置におけると同様に、その周面には、複数の羽
根用溝３２１が形成されていると共に、これら羽根用？
ａ３２１のそれぞれには、２字状のばね３３に附勢され
つつ、車輪用羽根３４が羽根用溝３２１をローターの半
径方向に摺動可能に装填されている。

更に、前記中空軸３１がその外側部分にて油管内蔵リン
グ３５の軸孔に挿入支持されつつ、上記ローター３２の
内側端面ば油管内蔵リング３５の外側端面に密着せしめ
られている。主動装置において説明したと同様に、上記
油管内蔵リング３５の外側端面の半分には約半周にわた
って油流入用溝３５１が刻設されており、他の半分には
上記溝に対向して、約半周にわたって油流出用溝３５２
が刻設されている。これらの油流入用溝３５１と油流出
用溝３５２は、油管内蔵リングの内部の油管（図示せず
）を経て、ボルトによってそれぞれ循環配管４１と４２
の先端３５３と３５４とに接続されており、これら二つ
の先端３５３と３５４は、それぞれ油流入管４１と油流
出管４２によって、第５図に示すように、前記主動装置
２０の油バイブジヨイント２７４と２７３とに連通して
いる。

ローター３２は、前記スリーブ３６内に収容されており
、このスリーブの内壁周面は、ローター軸に対して偏心
した内壁面３６１を形成して、上記ローター３２の車輪
用羽根３４の先端にて支持されている。従って、これら
車輪用羽根３４の一部は、ケーシングの内壁面にて圧縮
され、他は、前記２字状ばねによって伸出しつつ、スリ
ーブの内壁周面に接触せしめられている。

スリーブ３６と油管内蔵リング３５は、その間に油洩れ
止めリング３７を介在させて、内部にローター３２を密
封し、ボルトで接続固定され、このようにして、第６図
Ｂに示すように、従動装置３０が構成されている。

本発明においては、前述した主動装置は、前記スリーブ
１３内に収容され、従動装置３０は、後輪軸上に固定さ
れ、これら両者は、前述したようにして、油循環配管４
１及び４２によって接続されている。本発明によれば、
すべての装置及び配管に油が充填されて、油圧駆動シス
テムが構成される。

溌Ｊ匡村口」肱果 以下に本発明による油圧駆動による自転車の作動、特に
、主動装置及び従動装置の作動について説明する。

先ず、第８図Ａを参照すれば、クランク軸２１を回転さ
せるとき、ローター２３と共に車輪用羽根２５とが同時
に回転し、他方、変速用ボルト２９２の先端は、例えば
、最大深度の場合、流量調整リング２６を押圧して、流
量調整リング２６の一部をローターの外周面に接触させ
、かくして、ローターを流量調整リング２６の内部で最
大量にて偏心させる。このとき、流量調整リング２６の
内壁面と接触していないローター２３の部分においては
、その車輪用羽根２５がすべて２字状ばね２４に附勢さ
れて、流量調整リング２６の内壁面と接触しているが、
ローターが（時計方向に）回転したとき、車輪用羽根２
５は、油流入用溝２７１から流入する油を油流出用溝２
７２に圧縮して押出し、この油は、油管内蔵リングの内
の油管（図示せず）を経て、油循環配管４１から従動装
置３０の油流入用溝３５１に流入し、スリーブ３６内に
導かれる。そこで、この油は、第７図に示すように、従
動装置３０のローター３２と車輪羽根３４を回転駆動す
る。

主動装置２０におけると同様に、ローター３２は、スリ
ーブ３６内で偏心しているので、油流入用溝３５１から
スリーブ３６内に流入した油は、ローター３２から伸出
している車輪用羽根３４を回転させる。そして、車輪用
羽根は、再び、油を油流出用溝３５２に押し戻す。かく
して、油は、油流出管４２を経て、主動装置２０に循環
される。

このようにして、クランクを回転駆動することによって
、主動装置を作動させ、これによって、油を従動装置に
導き、従動装置内のローターを回転させて、後輪を回転
駆動させることができる。

油は、クランクの回転の間、常に、主動装置と従動装置
とを油循環配管を経て循環している。

また、前述したように、主動装置におけるベアリング２
２は、単一方向ベアリングであるので、走行中、クラン
クを回転駆動しないときも、受動装置は回転を続けるこ
とができるので、主動装置に戻された油も、ローター２
３を回転させるので、従動装置は、従来の自転車におけ
るフリーホイールと同じ機能を果たすことができる。

更に、本発明によれば、主動装置流出油量によって、走
行速度を制御調整（変速）することができる。即ち、無
段変速を行なうことができる。

前記変速用ボルト２９２は、ワイヤによって、ハンドル
に取付けた変速レバー（図示せず）に連結すれば、自由
に変速用ボルトを回転させて、スリーブ内へのその進入
深度を調整制御することができるので、流量調整用リン
グの偏心度を自由に調整することができる。例えば、先
に説明した第８図Ａの場合は、変速用ボルトが最大の深
度をもっており、流量調整用リング２６の内壁面とロー
ター２３の外壁面とは一部で相互に接触しており、ロー
ターは、最大の偏心量を有している。従って、車輪用羽
根２５が回転したとき、最大量の油が従動装置３０に送
られるので、従動装置におけるローターの回転数は最大
となり、後輪の最高速度を得ることができる。

他方、第８図Ｂに示すように、変速用ボルトの深度を浅
くして、流量調整用リング２６内でのローターの偏心量
を小さくすれば、流１ｊＨＪＨ整用リング２６の内壁面
とローター２３の外壁面とは接触せず、従って、車輪用
羽根２５が回転したとき、一部の油は、油流出用１２７
２から従動装置３゜に送られる一方、一部の油は、ロー
ターが流量調整用リング２６と接触していないので、そ
の間に空隙Ｒを残しており、かくして、この空隙部の油
は、流量調整用リング内を戻されて、いわば空回りする
のみで、ローターから流出しない。従って、主動装置か
らの油流出油量は少ない。このような場合は、従動装置
の車輪用羽根３４を回転駆動させる油量が少ないので、
後輪の回転数は自ずから少なく、比較的低速走行を行な
うことができる。

このように、本発明によれば、主動装置２０における流
量調整用リング２６の偏心量を変化させることによって
、主動装置からの油の流出量を変化させることができ、
更に、無段変速を実現することができると共に、変速用
ボルトを調整する時期も何ら限定されない。例えば、停
車中にでも、変速用ボルトを調整することができ、従っ
て、最高速度で走行し、停止した後、発車時に最も低速
とすることもできる。

更に、本発明によれば、従動装置を停止させたい場合、
即ち、ブレーキを作動させたい場合は、従動装置の油流
出用パイプのジヨイント３５４に制御弁（図示せず）を
設けて、内部の油が循環しないようにすれば、従動装置
のローターの回転が阻止され、中空軸３１の回転を停止
させることができる。

本発明による自転車において、装置及び配管への油の注
入は、第３図に示すように、油圧６０から油を前記注油
孔２７５に注油する。その後に、更に、注油の必要が生
じたときも、同様にして、油を補給することができる。

以上のように、本発明によれば、動力をチェーン伝達に
よらず、一種の油圧駆動によるので、チェーンがスプロ
ケットからはずれたり、切断したりするおそれがないほ
か、前述したようなチェーンによる問題もない。

また、従来の無段変速装置は、構造が複雑であり、操作
時も限定されるところ、本発明によれば、構造が簡単で
あり、しかも、時期に制限されることなく、いつでも、
変速操作を行なうことができる。

更に、本発明によれば、ブレーキ機構は、従来の自転車
と異なり、ブレーキ材の摩耗がなく、単に、従動装置の
油配管に付帯的な弁を取付けることによって装備させる
ことができ、しかも、即時に後輪の回転を停止させるこ
とができるので、確実にブレーキを作動させることがで
きる。

以上に説明したように、本発明による自転車は、主動装
置内の偏心車輪用羽根を利用して、油を推進し、更に、
従動装置の偏心車輪用羽根を駆動して、後輪を回転駆動
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の自転車の主要部分のフレームを示す側
面図、第２図は、本発明による自転車において用いる主
動装置と従動装置と油循環配管を示す外観斜視図、第３
図は、自転車の主要部分のフレームに主動装置と従動装
置と油循環配管が取付けられた本発明による自転車の要
部を示す斜視図、第４図は、主動装置を示す分解斜視図
、第５図は、従動装置を示す分解斜視図、第６図は、主
動装置と従動装置の断面図、第７図は、主動装置の作動
を説明するための主動装置の断面図、第８図は、本発明
による自転車において、無段変速を説明するための従動
装置の断面図である。 １０・・・フレーム、１１・・・前ホーク、１２・・・
後ホーク、１３・・・スリーブ、１４・・・後輪軸、２
０・・・主動装置、３０・・・従動装置、４０・・・油
循環配管、２１・・・クランク軸、２２・・・ベアリン
グ、２３・・・主動装置ローター、３２・・・従動装置
ローター、２３１・・・主動装置羽根用溝、３２１・・
・従動装置羽根用溝、２４・・・主動装置２字状ばね、
３３・・・従動装置２字状ばね、２５・・・主動装置車
輪用羽根、３４・・・従動装置車輪用羽根、２６・・・
流量調整用リング、２７・・・主動装置油管内蔵リング
、３５・・・従動装置油管内蔵リング、２７１・・・主
動装置油流入用溝、３５１・・・従動装置油流入用溝、
２７２・・・主動装置油流出用溝、３５２・・・従動装
置油流出用溝、２７３．２７４．３５３．３５４・・・
油バイブジヨイント、２７５・・・注油孔、２８・・・
ローター抑え、２８１・・・油孔、２８２・・・位置固
定用溝、２９．３６・・・スリーブ、２９１・・・位置
固定用ピン、２９２・・・変速用ボルト、２７６・・・
突条、３１・・・中空軸、３６１・・・スリーブ内周壁
面、３７．５０・・・油漏れ止めリング、４１・・・入
油管、４２・・・出油管。 Ｆｌ（３，７

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）クランク軸に接続された主動装置と、この主動装
   置に油循環配管によつて接続された従動装置とを有する
   油による動力伝達機構を備えた自転車であつて、主動装
   置においては、周面上に半径方向に延びる複数の羽根用
   溝を有するローターにクランク軸を接続し、それぞれの
   上記羽根用溝にはばねにて附勢しつつ、ローターの半径
   方向に摺動可能に車輪羽根を装填し、上記ローターを流
   量調整リング内に封入すると共に、外側端面上に約半周
   にわたつて延びる油流入用溝と、これに対向して約半周
   にわたつて延びる油流出用溝を刻設した油管内蔵リング
   の外側端面に上記ローターの内側端面を密着させて、上
   記ローターをスリーブ内に同軸に密封し、更に、このス
   リーブの壁体を挿入深度調整可能に貫通する変速用ボル
   トの先端を前記流量調整リングの周面に当接させて、こ
   の流量調整リングに対してローターを偏心させつつ、前
   記車輪用羽根にて流量調整リングを支持させ、他方、従
   動装置においては、後輪に中空軸が固定され、周面上に
   半径方向に延びる複数の羽根用溝を有するローターをこ
   の中空軸上に固定し、それぞれの上記羽根用溝にはばね
   にて附勢しつつ、ローターの半径方向に摺動可能に車輪
   羽根を装填し、外側端面上に約半周にわたつて延びる油
   流入用溝と、これに対向して約半周にわたつて延びる油
   流出用溝を刻設した油管内蔵リングの外側端面に上記ロ
   ーターの内側端面を密着させて、上記ローターをスリー
   ブの内壁面に対して偏心させて密封し、更に、前記主動
   装置における油管内蔵リングの油流入用溝と油流出用溝
   とを管体からなる循環配管によつてそれぞれ従動装置の
   油管内蔵リングの油流出用溝と油流入用溝とに接続して
   なることを特徴とする自転車。
2. （２）変速用ボルトにワイヤを連結し、このワイヤによ
   る操作によつて、上記変速用ボルトを回転させて、主動
   装置において、流量調整用リングに対するローターの偏
   心量を調整し、かくして、手動装置から従動装置への油
   流出量を調整することによつて、無段変速を行なうこと
   ができる請求項第１項記載の自転車。
3. （３）従動装置の油流出用配管に制御弁を付設して、従
   動装置からの油の流出量を制限することによつて、ロー
   ターの回転を規制するブレーキ機構としたことを特徴と
   する請求項第１項記載の自転車。