【手続補正書】
【提出日】平成16年1月21日(2004.1.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【実施例】
次に図面を参照して、この発明の構成について説明する。図１に示すように、この発明になる補助動力装置１０は、自転車９０の後輪９９のフレーム９７に取り付けられた台板１２とこれに載置されたポンプと液貯槽とを収容した液供給源２２、自転車のペダルクランク機構９６（図２参照）に連動する駆動系装置３２、補助動力機構４２、および補助動力出力装置５２を主構成要素とする。同出力装置５２は伝動円板５３と爪車５４とからなる（図５参照）。図２においてスプロケット９４、９８とこれら両スプロケットに連動するチェーン９５とは、人力により駆動されるクランク機構９６により後輪９９の軸９９１を回転作動する標準的機構である。この発明になる補助動力装置１０は駆動系装置３２によりクランク機構９６に連携する。図３に示すように駆動系３０の装置３２は駆動円板であって、これと一体に組まれた駆動軸３３が自転車のクランク機構９６のクランクピンに連動する。駆動円板３２は駆動軸３３上でピン止めされた固定具３２２により位置決めされ、その周縁に複数個のピン３２１を均等に配分して円周上に設けている（図８参照）。補助動力機構４２は付勢円板で、その周縁に複数個のピン４２１を均等に配分して円周上に設けている。この円周がピン３２１を均等に配分してなる円周と接するように、台板１２上に駆動円板３２と付勢円板４２とを取り付ける。付勢円板４２は固定主軸４３に回転自在に設けられ、かつ順次隣接して同主軸４８に設けられる軸受保持器４４と軸受台４５と共に圧縮ばね４６によりその一端で台板１２に向けて押圧される。ばね４６の他端は主軸４８にピン止めされた固定具４７により位置が固定される。付勢円板４２は外歯の付いた平歯車で、図４に示すように同じく外歯の付いた平歯車の形状をなす伝動円板５３とかみ合う。同伝動円板５３は爪車５４と共に出力軸５５にはめ合う。伝動円板５３に爪５６が止め具５６１の締結によって装着され、爪車５４の回転の制御を司る。また出力軸５５にスプロケット５６が装着され、これに係合するチェーン５７は後輪９９（図１参照）の軸９９１（図２参照）に装着されるスプロケット９３にも係合して、出力軸５５の作動が後輪軸９９１に伝達される。台板１２は出力軸５５を回転可能に支承し、固定主軸４３を支持固定する。図５は駆動円板３２、付勢円板４２、伝動円板５３、および爪車５４の相互関係を説明するもので、台板１２（破線で仮想的に示す）と関連させて示したもので、図１に対照させたものである。駆動円板３２の回転駆動はそれに備わるピン３２１から付勢円板４２のピン４２１に伝動し、それにより付勢円板４２が回転する。この回転運動は歯車同士のかみ合いにより伝動円板５３に伝動する。爪車５４は爪５６の制御の下に伝動円板５３に追随して動作する。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
つぎに事例についてこの発明の性能を説明する。付勢円板４２は特許請求の範囲の請求項１に記載の「回転円板」に相当するもので、その回転運動は、駆動円板３２の駆動を受けて生じる運動と、図６に詳細に示した付勢円板４２の流路４２２を流れる液体の流束に流路４２２の回転の結果として創成されるコリオリの力に基づく運動とのいずれかとして現れる。付勢円板４２の八本の流路４２２は固定主軸４３の外周に沿って設けた溝４３２に連通し、同溝は固定主軸４３に縦貫して設けた給液路４３１に連通する。流路４２２の先端を囲むように環形状をしたシール材４３４が台板１２と付勢円板４２との間に介挿され、流路４２２からの液漏れを防止している。給液路４３１の開口端４３９は、ホース（図示せず）を介して給液ポンプ６２（図７参照）と連通する。同ポンプ６２は回転子６２２、二つのローラ６２４と６２５、ケーシング６２１、および液流チューブ６２６を主構成要素とする。同回転子６２２の軸６２７は台板１２の上で駆動系３０の駆動軸３３に連動する。駆動系３０が起動し駆動軸３３が時計方向に回転すると、回転子６２２の回転に伴いローラ６２４が時計方向に移動しながら順次チューブ６２６を押圧し、移動先の液体を先に押しつつ移動の後に液体を吸い上げる。それと並行してローラ６２５は時計方向に移動しながら順次チューブ６２６を押圧して移動先の液体を押し出し、移動の後に後続の液体を呼び込む。その結果、回転子６２２が連続して回転するとチューブ６２６は連続して吸入口６２８から液体を吸入し、吐出口６２９から液体を吐出する。該吸入口６２８と該吐出口６２９とはそれぞれホースによって貯液槽（図示せず）に連通する。ゆえに自転車のペダルクランク機構９６（図２参照）を駆動すると、これに連動する駆動軸３３の回転作動すると共にポンプ６２が運転を始め、補助動力装置１０が活性の状態になる。駆動円板３２には八本のピン３２１が備わり（図８参照）、これに係合する付勢円板４２のピン４２１がピン３２１よりも少ない個数、たとえば四個が付勢円板４２周縁の円周上に等分に配置される。駆動軸３３の正規な回転方向が図５について時計方向とすると、駆動円板３２の回転作動により付勢円板４２が反時計方向に回転する。この回転に伴い、同付勢円板４２にコリオリの力が発生する。ゆえに付勢円板４２はその任意のピン４２１が駆動円板３２の任意のピン３２１に突き押されて回転する。その惰性による回転運動に対してコリオリの力による逆向きの力が作用して、付勢円板４２の回転方向が時計方向に反転する。その反転方向の回転は惰性で進行する。その後駆動円板３２の回転が進行するのに伴い、当該ピン３２１１に後続する次の位置にあるピン３２１２が付勢円板４２の当該ピン４２１１に後続する次の位置にあるピン４２１２を駆動する。その後は当該ピン３２１１と当該ピン４２１１との係合時と同様の動作をする。このようにして以後の動作が反復される。付勢円板４２の前記した反時計方向もしくは時計方向の回転が、かみ合う伝動円板５３に伝達される。伝動円板５２に爪５６が備わり、ばね具５６１により常時押圧されてその先端は爪車５４の歯５４１に載った状態で歯５４２の端面に対向する。駆動円板３２が正規に時計方向に回転すると付勢円板４２は反時計方向に回転して、漸次時計方向に回転の向きが変化する。付勢円板４２のコリオリの力の効果を得るために、ピン４２１の個数がピン３２１の個数に対して適当に減らされる。付勢円板４２が反時計方向に回転するとき、伝動円板５３は時計方向に回転して爪車５４はこの動作に関与しない。付勢円板４２が時計方向に回転するとき伝動円板５３は反時計方向に回転し、爪５６の先端が爪車５４の仟意の対向する歯５４２の端面に突き当たり、その状態を保持する。ゆえに爪車５４は伝動円板５３と共に回転し、連動する出力軸５５が同時に回転してコリオリの力に基づく補助動力を出力する。付勢円板４２において、任意のピン４２１１と隣接するピン４２１２とのなす中心角α（図８参照）の整数倍に相当する角度位置の軸受台４５（図３参照）にストッパ４２２を設ける。同ストッパは、コリオリの力により付勢円板４２が時計方向に回転するときに突き当たったピン４２１の動きを止める。同ストッパは、駆動円板３２の駆動により付勢円板４２が反時計方向に回転するときに突き当たったピン４２１を通過させる。図９に示すように、ストッパ４２２はねじりコイルばね４２２１に板部材４２２２を取り付けた構造で、図示のＡ方向からピン４２１が突き当たるとばね４２２１により直立した板部材４２２２がピン４２１の進行を制止し、Ｂ方向からピン４２１が突き当たると板部材４２２２を押し倒してピン４２１が前方に進行する。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
つぎに数値を用いて具体例を説明する。自転車の荷重、すなわち乗り手と自転車の合計標凖重量を７５ｋｇｆとし、３°勾配の坂道を登るばあいを計算すると、７５ｓｉｎ３°でおよそ４ｋｇｆの走行抵抗を生じる。平坦な道路を走るばあいの走行抵抗は約１ｋｇｆであり、そのスピードは通常毎時２０ｋｍ以下であることが周知されていることから、その出力は約５．６ｋｇｆ・ｍ／ｓ以下すなわち約５５ｗ以下である。ゆえに３°勾配の坂道を毎時１０ｋｍで登るとすればその出力はおよそ１１０ｗになることから、所要の補助動力はこの出力から平坦な道路の走行動力、すなわち人力による動力５５ｗを差し引いた値の５５ｗ程度あればよい。この所要補助動力を供給する補助動力装置の性能は、段落０００７の式（１）に数値を代入することで得られる。段落０００９に述べたように作動液体の流路ｎ＝８であり、実用的見地から作動液体を水とすれば、密度ρ＝１×１０３ｋｇ／ｍ３である。またＲ＝５ｃｍとすればＲ２＝２５×１０−４（ｍ２）となり、これら数値を式（１）に代入して補助トルクＴｃ＝２０ＡωＶ（Ｎ・ｍ）が得られる。これを式（２）と置く。数値Ａを算定した後に式（２）でＶの数値を任意に選ぶことによりコリオリの力を所要の値に調整することができることから、付勢円板４２の回転方向を反転するタイミング調整が可能である。つぎの段落で補助動力の計算式を導く。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
補助動力をＰｃ（ｗ）とおけば、補助トルクＴｃ（Ｎ・ｍ）と付勢円板４２のコリオリの力発生時の角速度ω（ｒａｄ／ｓ）との間でつぎの関係がある。すなわちＰｃ（ｗ）＝Ｔｃ（Ｎ・ｍ）・ω（ｒａｄ／ｓ）であり、また回転数をＮとすればω（ｒａｄ／ｓ）＝２π（ｒａｄ／ｒｅｖ）・Ｎ（ｒｐｍ）／６０（ｓ／ｍｉｎ）の関係からω（ｒａｄ／ｓ）＝〔π／３０〕Ｎ（ｒｐｍ）≒０．１Ｎ（ｒｐｍ）が導かれる。ゆえに補助動力関係の実用式Ｐｃ（ｗ）≒０．１Ｔｃ（Ｎ・ｍ）・Ｎ（ｒｐｍ）が得られる。この関係について補助動力Ｐｃ＝５５ｗとしたばあいの線図を図１０に示す。このばあいの関係式は５５０＝Ｔｃ（Ｎ・ｍ）・Ｎ（ｒｐｍ）であり、これを式（３）と置く。この式に関連して付勢円板４２の水流の流量と回転数との関係を導く。付勢円板４２の八本の流路それぞれを直径３ｍｍの穴とすれば、合計流束通過面積Ａ≒５．７×１０−５ｍ２が得られる。この数値を式（２）に代入し、かつ前記ω（ｒａｄ／ｓ）≒０．１Ｎ（ｒｐｍ）の関係を用いてＴｃ（Ｎ・ｍ）＝１．１４×１０−８Ｎ（ｒｐｍ）・Ｖ（ｍ／ｓ）を得る。これを式（４）と置く。付勢円板４２の通過水量Ｑ（ｍ３／ｓ）＝Ａ（ｍ２）・Ｖ（ｍ／ｓ）の関係から式（４）はＴｃ（Ｎ・ｍ）＝２×１０−４Ｎ（ｒｐｍ）・Ｑ（ｍ３／ｓ）と置き換えられる。ここにＱ（ｍ３／ｓ）＝６×１０４Ｑ（ｌ／ｍｉｎ）の関係を用いて式（４）を誘導し、実用式Ｔｃ（Ｎ・ｍ）＝１２Ｎ（ｒｐｍ）・Ｑ（ｌ／ｍｉｎ）を得る。これを式（５）と置く。式（５）の両辺にＮ（ｒｐｍ）を乗じ、式（３）との関係からつぎの関係５５０＝１２〔Ｎ（ｒｐｍ）〕２・Ｑ（ｌ／ｍｉｎ）を得る。この式を（６）と置き、この関係を図１１に示す。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
【従来の技術】
従来の自転車は走行抵抗の変化に応じた駆動力を得るために、変速機によって歯車比を選択する機構を備えているが、その選択幅に限界があるために、走行抵抗の変化する範囲全体にわたって変速機が対応することは不可能である。したがって走行抵抗の大きなばあいは、踏力を増したりペダリング・ピッチを落としたりする対応に迫られて、乗り手のペダリングリズムを乱して疲労を招くばかりでなく、駆動力不足のため走行不能で下車を余儀なくされるばあいがある。
【非特許文献１】
自転車産業振興協会編：自転車実用便覧、第五版、平成５年８月改訂
【非特許文献２】
渡辺茂著、ごま書房刊：自転車の科学、昭和４９年４月初版
【非特許文献３】
服部四士主著、講談社刊：自転車の科学、昭和５７年６月発行


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明によれば第一に、必要とする補助動力は放射方向に走る液体の流れに回転運動を与えることにより作用するコリオリの力を利用する構成なので、動力の生成が極めて容易で従来にみられない簡便性と経済性とが得られるという特徴がある。第二に補助動力は、自転車の走行によって連続的に得られるので動力源を搭載する必要がなく、その上に動力の供給能力は無限という特徴がある。第三に、所要の補助動力は通常のペダリングピッチで得ることができ（図１０、１１参照）、しかもこの補助動力装置は合成樹脂による構成が可能で、実施例と図解とから把握し得る大きさからおよそ０．５ｋｇｆ以下の重量で構成できる。ゆえに、所要出力が５５ｗであることから出力／重量比は５５ｗ／０．５ｋｇｆ＝１１０ｗ／ｋｇｆ以下という高性能を提供できる特徴を有する。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】自転車に装着した装置の配置を説明する自転車の横から見た図面
【図２】自転車に装着した装置の配置を説明する自転車の上から見た図面
【図３】入力軸から補助動力発生機構までの構造説明図
【図４】補助動力発生機構から出力軸までの構造説明図
【図５】駆動系の機械要素配置説明図
【図６】補助動力発生機構における液流路の説明図
【図７】ポンプの概略説明図
【図８】駆動円板と付勢円板との間の機構説明図
【図９ａ】付勢円板の回転制御を司るストッパの構造説明図
【図９ｂ】図９ａに示すストッパを右方からみた図面
【図９ｃ】図９ｂに示すストッパに矢視Ｂの方向からピンを突き当てたばあいの倒れ説明図
【図１０】補助動力発生機構の出力が５５ｗのばあいの回転数−トルク線図
【図１１】補助動力発生機構の出力が５５ｗのばあいの回転数−水流量線図
【符号の説明】
１０：補助動力装置
１２：台板
２２：液供給源
３０：駆動系
３２：駆動円板
４２：付勢円板
４３：固定主軸
５２：補助動力出力装置
５３：伝動円板
５４：爪車
６２：ポンプ
９０：自転車


【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【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９ａ】
2003306192.tif 000009
【図９ｂ】
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【図９ｃ】
2003306192.tif 000011
【図１０】
2003306192.tif 000012
【図１１】
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