(57)【要約】      （修正有）【課題】自転車のタイヤ内チューブの空気圧力は、種々条件の変わる走行や、空気吸入口の吸入弁の弾性材が付着して洩れが発生することが多く、その都度、手動ポンプ等で空気の補充をしているが、長距離走行などでは、手元にポンプがないことが多く、空気の補充ができず走行不能になる。【解決手段】本発明は、フレーム等に車輪に連動する自動空気注入装置を取り付け、自転車の走行の時、任意に操作し、自動でチューブに空気を注気できるようにした。【選択図】図１
2006123876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車のタイヤに内蔵するチューブに、圧縮空気を圧入するために、車輪リム内周に、棒状吸入弁にて、空気吸入口を構成する自転車の車輪にあって、クランク軸、連桿、ピストン及び吸入、吐出弁で主に構成される、ピストン式エアーポンプを、補助フレーム、レバー、ばね金具の保持部品と一体で、自転車フレームに取り付け、ピストン式エアーポンプの上部カバーを貫通させたクランク軸端に回転ホイルを設け、タイヤ周側面に、該、回転ホイル外周面を摺動させて、タイヤの回転を、ピストン式エアーポンプの回転に変換の上、ピストンを往復動させ、外気を吸入し、圧縮して、エアーポンプ、本体より吐出させた圧力空気を配管にて、前輪、後輪の車軸を通過して、チューブ内に注気させる構造を備え、該、構成は自転車フレームに装備したレバー、ばね金具の手動の動きで、回転ホイルの摺動、離脱を自在に制御できる構成を保持することを、特徴とした自転車タイヤの自動空気注気装置。
【請求項２】
自転車の前輪、後輪のタイヤに内蔵するチューブに圧縮空気を圧入するために、車輪リム内周に棒状吸入弁をもって、空気吸入口を構成する自転車の車輪にあって、クランク軸、連桿、ピストン及び吸入、吐出弁で主に構成されるピストン式エアーポンプを車輪リム内周に取付け、ピストン式エアーポンプの、本体下部カバーを貫通したクランク軸端に、本体ホイルを構成し、該、本体ホイルの外周面に常時、摺動、接触する如く、円弧接触板を必要角度の長さで、自転車フレームに固定、装着し、該、摺動にてタイヤの回転を、ピストン式エアーポンプの回転に変換の上、ピストンを往復動させ、外気を吸入、圧縮して、エアーポンプ、本体吐出口と前記、棒状吸入弁を連結させ、チューブ内に注気させる構造を備えたことを特徴とする自転車タイヤの自動空気注気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は自転車タイヤの減圧したチューブに、走行中に自動で空気を注気する機構に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来より使用されている自転車すべてにあって、タイヤに内蔵されて、その内部に、一定圧力の空気を１５０〜１８０ｋｐａに加圧、注入するチューブにおいて、空気を注入するには、手動でピストンを上、下するエアーポンプ、或いは別置したモータ電動エアーポンプにて、規定の圧力まで加圧し、リムに設けた空気吸入弁の機能で逆流も防止している形態をとっていた。然るに自転車が走行中等に、何らかの事情や、事故にてチューブ内の空気圧力が減少すれば、自転車を停車させた上、前述のエアーポンプで空気を加圧し、注入する構成であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  上述に示した自転車タイヤに空気を注入する構成において、問題点を解決しようとする課題を説明する。
通常使用する自転車では、タイヤに内蔵されるチューブに空気を所定圧力の１５０〜１８０ｋｐａまで、注気するについて、一般的には手動でピストンを上下させるエアーポンプが主体であって、前述せる圧力まで、注入口に設ける棒状吸入弁に取り付ける、逆止弾性部材の開口抵抗に押し勝って加圧するには、大きな腕力が必要で、女性や子供では、力が不足し苦労するものであり、成人男性にしても労力は大変なものである。その上、棒状吸入弁に取り付ける円筒細管の逆止弾性部材は、弾性力の劣化による付着不良等でチューブ内気の洩れが発生しやすく、その為、自転車の走行に支障をきたすとすぐに停車の上、エアーポンプで空気を注入する必要があるが、遠方へ走行した時等は、手元にはエアーポンプが無く、空気の注入が出来ずに途方にくれることも、時々はある。【０００４】  又、エアーポンプの構成として、近年にあって車軸の外側に、空気を圧縮させる機構を構築させたものも出現しているが、構造が極めて複雑で、且つ高精度が必要のため、コストが極端に高くつき、一般自転車には採用し難いばかりでなく、走行する自転車のタイヤチューブの減圧は、多くて月に１〜２回位であり、その時毎の稼動でよいエアーポンプを、走行毎に常時駆動される構造であるから、短期に部品が消耗し、実際必要な時には動かないという欠点があると共に、早急な損耗によって管理費が高くなる欠点をもっている。【０００５】  本発明は、このような自転車タイヤに起こり得る可能性のある課題に対して、自転車の走行に支障をきたす事や、搭乗者の走行不安を無くすることを目的に、自転車走行の実情に合致した低コストで、自転車に配設できる機構を基本に配慮した有意義な構成である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明は上記課題を克服し、達成させる解決手段の方法として、自転車の車輪の前輪、後輪を問わず、タイヤの回転に応じて連動するピストン式エアーポンプを、タイヤの側周に摺動するホイルに接して回転する位置に、自転車フレームを介して取り付け、タイヤの回転に連動して回転しつつ往復動のピストン運動に変換し、自動で必要な空気圧力を発生させ、該、空気圧力はタイヤ車軸の一端に注気し、車輪の回転に同期して回転する構成の車軸の外胴の一点より、車輪リム、内周の棒状吸入弁へ配管で配設して空気を注気し、常時チューブ内、空気圧力を正常圧力に保持させる構成とすると共に、該、ピストン式エアーポンプはレバーの手動操作により、必要に応じて自由に回転させ得る構成とした。【０００７】  次に特願２００４−２０９２４９にて出願した自転車タイヤにおける自動空気注入装置に於いて、タイヤリムの内周の棒状吸入弁に接して設置する、ピストン式エアーポンプ本体と、タイヤ回転に摺動して、回転を伝達する役目のホイルシリンダとの回転持ち合いで、ピストン式エアーポンプの正常な回転を保持する構成であるが、該、構造を最もコスト安にし、且つ、運転の確実性を向上する円弧接触板を付帯させ、前記のホイルシリンダを使用しない構成として、この、特願の課題であるコストダウンと運転の確実性を解決するための手段も構成した。
【発明の効果】
【０００８】  上述したように、本発明構成は、図１〜図６と、合わせて図７〜図９に示すが、発明がもたらす効果は次の通りである。
本発明に於いては、自転車タイヤは他のエアーポンプで空気を注入した後、この自動空気注入装置を配設し、各配管を付帯させる。自転車は、停車中における何等かの原因による減圧をはじめ、走行中の減圧に対しても、レバーをセットすることによって、自転車の走行することに連動し、自動で加圧、補充することが可能なので、正常なチューブ内圧力が保持でき、走行が極めて軽快な自転車の車輪を確保できる。このことによって、手動エアーポンプによる空気注入の手間が省略できるばかりか、日常の走行が軽く、遠距離走行のサイクリング等に於いても、何等心配なく実行できるものである。又、チューブ内圧力の減圧は多くて月に１・２回であるので、減圧を感じた時にレバーを手動セットすれば、短時間のエアーポンプの回転にて、自動で加圧、補充することができ、該、エアーポンプの運転時間は、極めて短時間で終了し、ポンプ部品の損耗は少なく、ポンプ寿命は半永久的である。又、該、エアーポンプは前輪、後輪のどちらか一個所に付帯させて、両車軸へは配管で接続して構成できるので、極めてシンプルになり、コスト安にできる効果もある。【０００９】  又、特願２００４−２０９２４９を改良した、円弧接触板を付加させた発明の効果は、前述したように、構造のシンプル化により、運転の確実化とコスト安になる特徴を持っている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  本発明の実施形態を図１〜、図６及び図７〜図９に基づいて説明する。【００１１】  本発明の実施形態１は、図１〜図６において、１はエアーポンプ本体で９０°位置にピストン往復動部を設ける。２は下部ベアリング室、３は上部ベアリング室、４はトップカバーで、１１吐出弁と２１安全弁を備える。８はピストン、１７はピストンリングで自己潤滑性材で構成し、内周の張りリング（図示せず）で２２シリンダ空間の内壁へピストンリングを押し付けて装着する。２２シリンダ空間の内壁は、１７ピストンリングの摩耗を減少させる為に、鏡面仕上にする。５はクランク軸で、８ピストンの衝程の１／２に相当する偏心の５Ａクランク部を構成し、１３クランクベアリングを嵌着する。１４はピストンピンで、８ピストンと一体として、１５ピストンピンベアリングで、１２連桿に回転、自在に嵌装する。７はバランスウェイト、９は空気吸入口、９Ａは吸入空気フィルタ、１０は吸入弁、２０は吐出口配管である。１９は回転ホイルで、２３タイヤの、２３Ａ側周面で接触回転する。
２５は自転車フレームで、２６補助フレームを１エアーポンプ本体の位置を考慮し設ける。２７はばね金具で、１エアーポンプ本体と、２６補助フレームを固定する。２９はレバー、３０はスプリングで、２６補助フレームに取り付ける。２８は、ばね金具爪で手動にて、Ｂ寸法移動して、１９の回転ホイルの摺動を離脱させる。
３１は車輪軸で、３２通気孔を設ける。３３は車輪軸外胴で、４２軸空間を設ける。３４は接続ソケットで、３９配管を保持する。２０Ａはフレームの配管で、２０、２０Ｂ配管に接続する。２０配管は可撓性にする。４３、４４、４５Ａ、４５Ｂ、４６は２段階の自動減速機構を示す。【００１２】  次に図７〜図９において、図９は特願２００４−２０９２４９の構成であって、１Ａはエアーポンプ本体を示し、図７、図８は前記、特願を改良した構造であって、１９Ａ′は本体ホイルとなり、４８は円弧接触板、４９は同、両端Ｒ部、５０は支持金具を示す。【００１３】  以下に上記、２つの構成の作動を説明する。
図１〜図６において、自転車のペダルを踏み、走行を開始すれば、２３タイヤは回転する。この状態は図２、図３の如く、２８ばね金具爪を手前に引っ張った状態で３０スプリングの伸びる力にて、１エアーポンプ本体は、２７Ａばね金具と一緒に、２３タイヤの摺動面、２３Ａから離れる。すなわち２９Ａレバー先端部が、２６補助フレームと、２７ばね金具に夾持されており、この構成は、２７Ａの如く、ばね金具が動いて、間隙Ｂが発生したことを示している。この状況にあって、２９レバーを押し下げると、２９Ａレバー先端部の夾持が外れ、１エアーポンプ本体は、２３タイヤ方向に、２７ばね金具で押され、１９回転ホイルは２３タイヤの側面に接触し回転する。【００１４】  このようにして、５クランク軸の回転により、８ピストンは往復動し、９空気吸込口より入った空気は、８ピストンの中心部から、１０吸入弁を通過し、２２シリンダ空間に吸入され、８ピストンで圧縮して、１１吐出弁を通じて、２０吐出口の配管より、図６に示す如く、２０Ａ、２０Ｂの各配管へ、図４、図５の前、後輪の３１車輪軸、３２通気孔、そして４２軸空間を経由して、２３タイヤ内のチューブに注気される。【００１５】  次に図５について説明する。本図は２段切替自動減速装置を、後輪のチェーンホイル部に構成したものを、車軸の例図として示したもので、４３、４４、４５Ａ、４５Ｂ、４６は遊星ギヤー、４５Ａ、４６を有する減速装置とその関連接続部材を示すが、これに明らかなように、いかなる減速装置（手動ワイヤー式、手動チェーン式等）が付帯しても車軸の通気構造は設置、設定できる。【００１６】  今、自転車は５ｋｍ／Ｈｒの遅い走行として、２３タイヤ外径φ６６０、該、タイヤの回転ホイル接触径φ６３０、１９回転ホイル径φ３０とすれば、チューブ径は最大φ２４程度でチューブに入る空気量は、
０．７８５×２．４２×π×６３＝８９４．４６２９ｃｃとなる。
この空気量が４０％、減量した時は補給しなければならないとすれば、空気量は内圧１８０ｋｐａの場合、
８９４．４６２９×（１８０＋１０１．３２５）÷１０１．３２５×０．４＝９９３．３７６８ｃｃ
大気圧にて約９９４ｃｃの空気を補充すればよいことになる。
自転車は５ｋｍ／Ｈｒの走行であるから、
５０００ｍ／Ｈｒ＝５０００００ｃｍ／６０＝８３３３．３３ｃｍ／ｍｉｎ
１９回転ホイル径φ３０なる故、外周は３．０×３．１４＝９．４２ｃｍとなる。
∴８３３３．３３／９．４２＝８８４．６４ｒ／ｍの回転が、１エアーポンプ本体の回転数となる。
今、エアーポンプの仕様は、ピストン径φ２０、ピストン衝程７ｍｍ、  体積効率５０％（ａｔ１８０ｋｐａ）とすると、１回転は０．７８５×２２×０．７×０．５≒１．０９９ｃｃの吐出風量になる。
従って、１．０９９×８８４．６４≒９７２．２２ｃｃ／ｍｉｎ（吸込状態）の圧縮空気を吐出することができ、必要とするエアーポンプの運転時間は、９９４／９７２．２２＝１．０２２ｍｉｎとなる。自転車は、前輪と後輪の２輪になるので、合計、運転時間は、１．０２２×２＝２．０４４ｍｉｎ≒２分３秒以上運転すれば充分な空気量が確保できる。【００１７】  次に図７〜図９に関し、作動を説明する。
図９において、１Ａはピストン式エアーポンプ本体で、内部構造は図１と同一である。２４車輪リム内周の棒状吸入弁に近く取り付ける。１９Ａは本体ホイルで１Ａピストン式エアーポンプを運転させる役目を持つ。２３タイヤは必要の速度を保持する回転をするが、２３Ａのタイヤ摺動面で、２５フレーム（図示せず）に設定された、５１ホイルシリンダを介して、１９Ｂ回転受動ホイルで回転を与えられ、同軸回転をする、１９Ｃ回転伝動ホイルから、１９Ａ本体ホイルに回転を伝達する。
この１９Ａ、１９Ｃの２つのホイルに対する、１９Ａの本体ホイルの接触角度は１回転でに２０°位であり、５２のばね金具の押し付け力は相応のばね力を必要とする。又、該、ホイル１９Ａ、１９Ｃのホイル巾は６ｍｍ位で、摺動位置の適確性も求められる。その上、この１Ａピストン式エアーポンプと、５１ホイルシリンダ、更にセットになっているレバー機構（図示せず）は前、後輪、各々に個別に、必要で必然的にコストに影響してくる。【００１８】  上記の問題に対し、これを解決する最良の形態が、図７図８の構造と作動であって、２５フレームに、４８円弧接触板を約９０°〜１１０°で、１９Ａ本体ホイルに摺動、接触するように取り付け、該、１９Ａ本体ホイルを回転させ、１Ａピストン式エアーポンプで圧縮空気を発生させ、棒状吸入弁を介して、２３タイヤ内のチューブに注気される。尚、４９円弧接触板両端部は摺動接触を円滑に行うために曲げている。【００１９】  今、自転車は、１０ｋｍ／Ｈｒの走行で、タイヤの外径φ６６０、タイヤのホイル接触径φ６３０、１９Ａ本体ホイルφ２２、１９Ａ本体ホイルの円弧接触板径φ４９０とし、４８の円弧接触板角度は１００°とする。
１００００ｍ／Ｈｒ＝１００００００ｃｍ／６０＝１６６６６．６ｃｍ／ｍｉｎ
１６６６６．６×４９／６６＝１２３７３．６８７ｃｍ／ｍｉｎ
円弧接触板角度はは１００°なる故、
１２３７３．６８７×１００／３６０＝３４３７．１３４３ｃｍ／ｍ
本体ホイル径φ２２なる故、外周はφ２．２×３．１４＝６．９０８ｃｍとなる。
∴３４３７．１３４３／６．９０８＝４９７．５５８５２ｒ／ｍの回転が１Ａエアーポンプ本体の回転数となる。
エアーポンプ、１回転は≒１．０９９ｃｃの吐出量であるから、従って、１．０９９×４９７．５６≒５４６．８１８ｃｃ／ｍｉｎ（吸入状態）の圧縮空気を吐出することができ、チューブ内の減量を４０％とした場合、補給に必要な空気量は９９４ｃｃであるから、エアーポンプの運転時間は、
９９４／５４６．８１８＝１．８１７８ｍｉｎ≒１分５０秒となる。
従って、１分５０秒以上、運転すれば、充分な空気量を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】  ピストン式エアーポンプの自転車タイヤの自動空気注気装置断面図。
【図２】  ピストン式エアーポンプの自転車タイヤの自動空気注気装置手動レバー機構図。
【図３】  ピストン式エアーポンプの自転車タイヤの、自動空気注気装置、手動レバー上視図。
【図４】  同、前車輪、軸断面図。
【図５】  同、後車輪、軸、自動減速装置付断面図。
【図６】  ピストン式エアーポンプ、自転車タイヤの自動空気注気装置の自転車装着図。
【図７】  特願２００４−２０９２４９を改良した自転車タイヤの自動空気注入装置、円弧接触板取付図。
【図８】  特願２００４−２０９２４９を改良した円弧接触板付自転車装着図。
【図９】  特願２００４−２０９２４９の改良点説明図。
【符号の説明】
【００２１】  １  ……エアーポンプ本体          ２４  ……車輪リム
２  ……下部ベアリング室          ２５  ……自転車フレーム
３  ……上部ベアリング室          ２６  ……補助フレーム
４  ……トップカバー              ２７  ……ばね金具
５  ……クランク軸                ２８  ……ばね金具爪
５Ａ……クランク軸、クランク部    ２９  ……レバー
７  ……バランスウェイト          ３０  ……スプリング
８  ……ピストン                    １Ａ……ピストン式エアーポンプ本体
９  ……空気吸入口                          （前、特願）
９Ａ……空気吸入フィルター        １９Ａ……本体ホイル
１０  ……吸入弁                    ２７Ａ……ばね金具（離脱位置）
１１  ……吐出弁                    ２９Ａ……レバー先端部
１２  ……連桿                      ３１  ……車輪、軸
１３  ……クランクベアリング        ３２  ……通気孔
１４  ……ピストンピン              ３３  ……車輪、軸外胴
１５  ……ピストンピンベアリング    ３４  ……接続ソケット
１７  ……ピストンリング            ４２  ……軸、空間
１９  ……回転ホイル                ２０、２０Ｂ、２０Ａ、３９……配管
２１  ……安全弁                    ４８  ……円弧接触板
２２  ……シリンダ空間              ４９  ……円弧接触板両端Ｒ部２３  ……タイヤ                    ５０  ……支持金具
２３Ａ……タイヤ摺動面
【図１】
2006123876.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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