(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に相対回転可能に嵌合する固定ケーシング及びハブの中央を挿通し、自転車の車体にその両端で締着される芯棒と、芯棒の一端近傍に芯棒と共に車体に締結固定される有底円筒状の固定ケーシングと、スポーク固定用のフランジ付き円筒部と芯棒に回転可能に軸受される中空軸部とスプロケットを支承するボスを含み、固定ケーシングの有底円筒部に回転可能に支持されるハブと、固定ケーシング内で中空軸部に装着されるクラッチ装置と、固定ケーシング内に固定支持され、中空軸部を挿通して装着されるポンプ装置と、クラッチ装置の歯車とポンプ装置の歯車と両者に噛合する中間歯車とを含む歯車伝動装置と、ポンプ装置及び弁装置、タンクの付属装置と、ハブの中空軸部とクラッチ装置の間に介在するフリーホイールとを含み、制動時のクラッチ係合操作によって、ハブから歯車伝動装置を介して増速しながらポンプを駆動し、圧縮空気をタンクへ弁装置を介して蓄圧すると共に、弁装置の弁を開放する放圧時に、ポンプ装置をアクチュエーターとして作動して、歯車変速機構、フリーホイールを介して車輪回転伝達可能とし、歯車伝動機構で減速しながら車輪のハブに回転力を伝達することを特徴とする圧力空気蓄積装置。
【請求項２】
請求項１において、自転車の車体にその両端が固定される芯棒に、固定ケーシングを固定的に締着すると共に、ハブをその中空軸部で軸受し、固定ケーシングとハブで形成される空間内で中空軸部にクラッチ装置とポンプ装置とを歯車伝動機構を介して操作可能に配置し、ポンプ装置に付随する弁装置も前記空間内に収容して配置することを特徴とする圧力空気蓄積装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、クラッチ装置を、ハブ中空軸部の先端に固定する主摩擦輪と、これに対向して配設の従摩擦輪歯車と、主摩擦輪及び従摩擦輪歯車間に配設される中間摩擦車とから構成し、中空軸部とクラッチ装置の従摩擦輪歯車の間にフリ−ホイールを介在することを特徴とする圧力空気蓄積装置。
【請求項４】
請求項３において、主摩擦輪及び従摩擦輪歯車間に配設される中間摩擦車を、一対の各梃子アームに常時離間方向にバネ負荷され相互に対向配置された一対の円錐摩擦車とし、一対の梃子アームを操作ロッドを介して制動操作と関連して操作可能としたことを特徴とする圧力空気蓄積装置。
【請求項５】
請求項４において、後輪用キャリパーブレーキを別途設け、ブレーキレバーからのケーブルを蛸足装置で２つのケーブルに分け、ブレーキレバー操作時、先にクラッチ装置が効くように長さを調整する機構を備えたことを特徴とする圧縮空気蓄積装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、歯車変速機構における中間歯車を、クラッチ装置の歯車とポンプ装置の歯車とにその対向位置でそれぞれ噛合する一対の大小２段歯車から構成したことを特徴とする圧力空気蓄積装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、アクチュエーターを兼用する前記ポンプ装置を、円弧状のベーンをもつベーン型ポンプとし、円弧状のベーンを、一方の端部でローターにピン結合すると共に、常時ベーン開放方向に付勢するものとし、他方の端部をシリンダーに押し付けてなる圧縮空気蓄積装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかにおいて、逆止弁と供給弁を一つの弁装置としてポンプハウジングに一体に設け、ハブ内のポンプ及び弁装置と、ハブ外のタンクとを、一本のパイプ又はホースにより接続可能としたことを特徴とする圧縮空気蓄積装置。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれかにおいて、解放操作可能とした逆止弁を一つの弁装置としてポンプハウジングに一体に設け、ハブ内のポンプ及び弁装置と、ハブ外のタンクとを、一本のパイプ又はホースにより接続可能としたことを特徴とする圧縮空気蓄積装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかにおいて、タンクに、過剰圧力を防止する安全弁、又は長期間の不使用時に蓄積空気の流出を防止する元栓を一つ又は組み合わせて付設することを特徴とする圧縮空気蓄積装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、自転車等の回転駆動体の制動時に、制動力を蓄積し必要時に再利用する装置に関し、さらに詳しくは、回転駆動体の制動力でポンプを駆動し圧縮空気を作製してタンクに蓄積し、必要時にタンク内の当該圧縮空気を回転駆動体の駆動力に変換する圧縮空気蓄積装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその解決課題】
従来から、制動時の車輪の回転エネルギーを無駄にすることなく駆動力の補助力として有効に利用するパワーアシスト付き自転車は、ゼンマイ式のものが知られている（特開平１０−４５０８２号公報参照）。また、蓄圧式のものも、知られている（特開平８−２３０７４８号公報参照）。
【０００３】
従来の蓄圧式パワーアシストは、例えば図５（ｂ）に示すように、作動流体により生ずる圧力を蓄圧可能なアキュムレータ（Ｔ）と、アキュムレータからの作動流体が供給側から排出側に流れる際に作動流体による圧力で駆動され、この駆動力を車輪に補助駆動力として伝達する一方、車輪からの駆動力で駆動されて作動流体を供給側から排圧側に流す圧力駆動モーター（Ｐ）と、圧力モータの供給側をアキュムレータに接続させる放圧位置と圧力駆動式モータの排圧側をアキュムレータに接続させる蓄圧位置とで切替可能な切替手段（Ｖ）と、中立位置から制動方向への揺動で切替手段を蓄圧位置に切替え、中立位置から制動方向に対し反対の方向への揺動で切替手段を放圧位置へ切替える主動ブレーキレバー（Ｂ）とを備えている。
【０００４】
しかし、従来のパワーアシストでは、図５（ａ）に示すように、自転車の付属装置として、車体とは別個に設けられるため、系外に付属装置設置のスペースを必要とし、このため自転車の外観を損なうので意匠性を商品価値にもつこの分野では、問題を残していた。また、その駆動力をチェーン又は車輪から得る構造となっているので、カバーを備える場合には、パワーアシストを適用するために、動力伝達機構を組み込むに当たって別途の工夫を施こさなければならないので、実際の実施に制約を受けるものであった。
【０００５】
更に、パワーアシストを駆動力の補助力として利用するに際して、駆動力を加減制御できるものでないので、補助力の必要度合いによって調整することができなかった。このため、自転車の制動力を利用してエネルギーを蓄積する装置の設置構造について、自転車のフレームから外へのはみ出しをできるだけ少なくするようにする意匠的効果を得ると共にペダル走行の運動妨害を軽減する観点から、別途の設置スペースを出来るだけ排除できるような組み立て構造が望まれていた。また、実際の補助力の必要度合いによって補助力を調整可能とすることが要望されていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題に鑑みて案出されたものであって、第１には、相互に相対回転可能に嵌合する固定ケーシング及びハブの中央を挿通し、自転車の車体にその両端で締着される芯棒と、芯棒の一端近傍に芯棒と共に車体に締結固定される有底円筒状の固定ケーシングと、スポーク固定用のフランジ付き円筒部と芯棒に回転可能に軸受される中空軸部とスプロケットを支承するボスを含み、固定ケーシングの有底円筒部に回転可能に支持されるハブと、固定ケーシング内で中空軸部に装着されるクラッチ装置と、固定ケーシング内に固定支持され、中空軸部を挿通して装着されるポンプ装置と、クラッチ装置の歯車とポンプ装置の歯車と両者に噛合する中間歯車とを含む歯車伝動装置と、ポンプ装置及び弁装置、タンクの付属装置と、ハブの中空軸部とクラッチ装置の間に介在するフリーホイールとを含み、制動時のクラッチ係合操作によって、ハブから歯車伝動装置を介して増速しながらポンプを駆動し、圧縮空気をタンクへ弁装置を介して蓄圧すると共に、弁装置の弁を開放する放圧時に、ポンプ装置をアクチュエーターとして作動して、歯車変速機構、フリーホイールを介して車輪回転伝達可能とし、歯車伝動機構で減速しながら車輪のハブに回転力を伝達することを特徴とする圧力空気蓄積装置 （請求項１）を提供する。
【０００７】
また、第２には、部品の配置関係を特定することによって、自転車の車体にその両端が固定される芯棒に、固定ケーシングを固定的に締着すると共に、ハブをその中空軸部で軸受し、固定ケーシングとハブで形成される空間内で中空軸部にクラッチ装置とポンプ装置とを歯車伝動機構を介して操作可能に配置し、ポンプ装置に付随する弁装置も前記空間内に収容して配置する圧力空気蓄積装置（請求項２）を提供する、さらに、この出願の発明は、第３には、伝動機構体の構造を具体化することによって、クラッチ装置を、ハブ中空軸部の先端に固定する主摩擦輪と、これに対向して配設の従摩擦輪歯車と、主摩擦輪及び従摩擦輪歯車間に配設される中間摩擦車とから構成し、フリーホイールを中空軸部とクラッチ装置の従摩擦輪歯車の間に介在するようにしたり（請求項３）、中間摩擦車を、一対の各梃子アームに常時離間方向にバネ負荷して対向配置された円錐摩擦車とし、一対の梃子アームを操作ロッドを介してキャリパーブレーキ操作と関連操作可能としたり（請求項４）、後輪用キャリパーブレーキを別途設け、ブレーキレバーからのケーブルを蛸足装置で２つのケーブルに分け、ブレーキレバー操作時、先にクラッチ装置が効くように長さを調整する機構を備えたり（請求項５）、中間歯車を、クラッチ装置の歯車とポンプ装置の歯車とに対向位置でそれぞれ噛合する一対の大小２段歯車から構成したり（請求項６）する圧力空気蓄積装置を提供する。
【０００８】
さらにまた、この出願の発明は、第４には、流体機器の具体的構造や付加手段の種類によって、アクチュエーターを兼用するポンプ装置を、円弧状のベーンをもつベーン型ポンプとし、円弧状のベーンを、一方の端部でローターにピン結合し、また常時ベーン開放方向に付勢するものとし、他方の端部をシリンダーに押し付けるようにしたり（請求項７）、逆止弁と供給弁を一つの弁装置としてポンプハウジングに一体に設け、ハブ内のポンプ及び弁装置と、ハブ外のタンクとを、一本のパイプ又はホースにより接続可能としたり（請求項８）、ポンプハウジングに一体に設ける一つの弁装置を解放操作可能とした逆止弁としたり（請求項９）、タンクに、過剰圧力を防止する安全弁、又は長期間の不使用時に蓄積空気の流出を防止する元栓を一つ又は組み合わせて付設したり（請求項１０）する圧縮空気蓄積装置をも提供する。
【０００９】
中間摩擦車を介在させることによって、ポンプ軸を車軸に対して逆回転させてポンプを稼働し蓄圧すると共に、ポンプに圧縮空気を供給してポンプ軸を車軸と同方向に回転させ、このポンプ軸の回転をフリーホイールのクラッチが受けて車軸を駆動するように構成されていることに特徴を有している。
【００１０】
この出願の発明によれば、自転車走行時には、クラッチ装置（Ｃ）及びフリーホイール（３６）の伝達系はオフとして、走行の妨げとなることはなく、また制動時にはクラッチ装置（Ｃ）を介して伝達系をオンとし、後退時にはフリーホイール（３６）の伝達系をオンとして、いずれの場合もポンプ稼働する構成となっているので、ポンプ稼働による圧縮空気の確保を確実に且つ有効に実行することができる。
【００１１】
以下、この出願の発明について、さらに詳細に説明をする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この出願の発明によれば、上記の課題を解決するため、圧縮空気蓄積装置は、汎用リムとスポーク又は汎用の一方向クラッチとギアの組み合わせを含んで後輪を構成し、車輪のボスに一方向クラッチを介してラチェットを取り付けチェ−ン駆動可能とされ、車輪の中空軸部にクラッチ装置とポンプ装置が配設され、クラッチ装置は、車輪の中空軸部先端に固定する主摩擦輪と、中空軸部の外周に主摩擦輪に対向する位置でフリーホイールを介して配設される従摩擦輪歯車および中間摩擦車とから構成され、配設するポンプ装置は好ましくはベーンポンプであり、ポンプにより得られた圧縮空気を蓄積するタンクが設けられる。
【００１３】
制動時、ブレーキレバーを操作して、主摩擦輪と従摩擦輪歯車との間に、一対の枢着梃子アームに回転自在に支承される中間摩擦車を、常時開放方向に付勢される負荷バネに抗して梃子アームを作動して引き寄せ、対向する摩擦面に拡開方向に押し付けると、主摩擦輪と従摩擦輪歯車とがクラッチ係合し、これによって、従摩擦輪歯車、中間歯車及び中空ポンプ軸端の歯車による歯車伝達機構を介してローターを回転し、ポンプとして作動するとともに弁装置を通じてタンクに蓄圧することができる。
【００１４】
また、補助動力を必要とする場合には、弁装置の弁を開放し、タンクに蓄圧された圧縮空気をポンプのベーンに投入することにより、中空ポンプ軸、中間歯車、従摩擦輪歯車からなる歯車伝達機構およびフリーホイールを介して車輪ボスの中空軸部へと回転を伝達し、自転車の前進方向と同方向にハブを回転する。したがって、蓄圧によってベーンポンプをアクチュエーターとして作動し、車輪の駆動を補助することのできる圧縮空気式自転車運動蓄積装置が提供される。
【００１５】
本発明は、また、自転車の車体に固定される芯棒に、それぞれ固定ないし軸受して締着された固定ケーシングとハブの空間内に、クラッチ装置、ポンプ装置、歯車変速機構、弁装置等を収容して配置し、ハブのフランジを車輪のスポークに固着することによって組み込むことができるので、圧縮空気蓄積装置を、自転車のフレームからできるだけ外にはみ出さないような組立を可能とし、従来のような設置スペースの増大を制限でき、意匠的効果を備えることができると共に、実際の補助力の必要度合いによって補助力を調整可能とすることもできる。
【００１６】
車輪と一緒に回転する中空軸部と、これに取り着けられる従摩擦輪歯車の間にフリーホイールが仲介されるが、その作用については、通常走行時、フリーホイールは車輪の回転に対してオフとなっており、したがって、車輪の正回転をポンプに伝達することはないので、抵抗なく走行でき、また自転車をバックするときは、ポンプを逆転して蓄圧できるような動力伝達系を構成している。
【００１７】
後輪のハブに駆動アクチュエーターを兼用するポンプ装置を内蔵する運動蓄圧装置は、専用にハブと一体化したものでも良いが、汎用品、例えば、汎用リムとスポークを組み合わせ、又は、汎用のフリーホイールとギアを組み合わせて車輪を構成することもできる。この場合には、低コストで様々なギアシステムや車輪に展開できる。
【００１８】
クラッチ機構について、車輪と一緒になって回転する主摩擦輪と、中空軸部にフリーホイールを介在して取り付けられた従摩擦輪歯車と、主摩擦輪と従摩擦輪歯車の間の対向傾斜面間に配設される一対の円錐状中間摩擦車とから構成され、一対の中間摩擦車は、支点で枢着された梃子アームに取り付けられ、梃子アームは操作ロッドに操作可能に接続される。これによって、効率がよく、且つバランスの良いクラッチ伝達機構を得ることができる。クラッチは、通常走行時は負荷バネに付勢されてオフの状態であり、また、制動時にはポンプの蓄圧抵抗を得るためにオン状態に操作される。勿論、制動力不足の場合には、キャリパーブレーキ等の制動手段（以下「キャリパーブレーキ等」という）で補うことになるが、個別作動とすることができるし、ブレーキ操作によるクラッチ装置オン動作に続いてキャリパーブレーキ等が掛かるようにすることもできる。
【００１９】
従摩擦輪歯車は、その外周に歯が形成され、従摩擦輪歯車の歯は、中間歯車の小径部歯車と噛合する。一方、中間歯車の大径部歯車は、中空ポンプ軸端に形成した歯車と噛合するので、従摩擦輪歯車と、中空ポンプ軸端の歯車との間に中間歯車を介した変速歯車列が形成される。操作に当たって、操作ロッドによって梃子アームを操作すると、通常は負荷バネで離間している一対の円錐状中間摩擦車が梃子を利用して引き寄せられ、したがって、主摩擦輪および従摩擦輪歯車の対向面に押し付けることになってクラッチが働くので、主摩擦輪の回転は、従摩擦輪歯車に逆回転として伝達され、車輪から主摩擦輪、中間摩擦車、従摩擦輪歯車、さらにこの場合増速作用をする中間歯車を経て、歯車付き中空ポンプ軸が回転され、結局、クラッチオン時の主摩擦輪と従摩擦輪歯車の回転力伝達により、一対の中間歯車で増速、加速しながらローターを回転し、ポンプを駆動する。
【００２０】
なお、蓄圧時に逆転させる方法は、本発明では中間摩擦車を介在するクラッチ装置の例が示されるが、これに限定されず、遊星歯車機構やその他の逆転機構を採用することも可能である。
【００２１】
小径部歯車と大径部歯車を有する中間歯車は、それぞれ従摩擦輪歯車と中空ポンプ軸端の歯車に噛合しており、通常走行中に、制動してクラッチを掛けたとき増速作用をし、また、補助力を必要としてタンクから放圧する場合には、ポンプ装置をアクチュエーターとして作動し、フリーホイールを通じて車輪に駆動力を与えることになるが、その際は減速作用をする。このアクチュエーターを兼用するポンプ装置をアクチュエーターとして作動する場合において、投入圧縮空気が十分膨張するまでのトルクを発生する方式の、例えば、ベーン型ポンプを採用することにより、効率のよい駆動アクチュエーターとして兼用することができる。小室時に投入した室容積の圧縮空気が、室容積が拡大するまで圧力差で、ピストン等を押すことによりトルクを得ることができる。
【００２２】
使用できるポンプ形式としては、ベーン形、スクロール形、ネジ形が効率よいので好ましいが、スクロール形ポンプの場合は車軸と吐き出し口の干渉があり、ネジ形ポンプの場合は車軸幅不足で配置が困難であるという問題が残るので、車軸部分に配置するタイプとしては、ベーン形が望ましい。しかし、ポンプは、これに限定されるものではない。ただし、往復形や、ローリングピストン形では、弁を制御することにより可能であるが、ポンプ時との切替などで複雑な機構になることに留意する必要がある。
【００２３】
ベーン構造について、その特徴として円弧状のベーンとしているが、これは従来のベーン形の欠点であった強度不足を補完するためである。また、円弧状のベーンは、一方の端部がローターにピン結合されると共に開き方向にバネ付勢されるので、他方の端部は開放する方向に押し出され、シリンダー内面を押し付けるように組み立てられる。これによって、シ−ルが効果的に確保される。
【００２４】
アクチュエータ兼用のポンプは、ベーン開放となる圧力を受ける方向（図３矢印αの回転方向）にローターを回転したとき、圧縮空気を蓄圧するポンプ作用をする。また、逆に、蓄圧された圧縮空気をベーンとシリンダーとローターに囲まれた空間に供給することにより、車輪を駆動するアクチュエーターとして作用し、今度は、ポンプ時の回転とは逆方向に回転し、車輪を駆動する。
【００２５】
制動操作において、主たる後輪ブレーキ即ちキャリパーブレーキ等を別途に設けてあるので、ブレーキレバーからのケーブルを蛸足装置で２つのケーブルに分け、先に制動運動蓄積装置の中間摩擦車を押し付けるクラッチが効くように長さを調整してある。
【００２６】
蓄圧タンクについて、ポンプにより得られた圧縮空気はタンクに蓄圧されるが、後輪のハブに設置のポンプからパイプ又はホースにより接続されている。タンクは軽量化のため好ましくはアルミ、ＦＲＰ等の材料が選択される。容量は航続距離により決められ、大型化すれば航続距離を伸ばせるし、また予備タンクを設けることによって、非常時の支援ができるようにすることも可能である。また、自転車本体のフレームがパイプ材から構成されているので、パイプ状のフレーム内の空間を利用してここに圧縮空気を蓄圧することもできる。したがって、この出願の発明で意味するタンクは、自転車本体とは別設のタンクは勿論、自転車本体のパイプ状のフレームを利用する蓄圧容器となる手段をも包含するものとする。
【００２７】
使用する弁について、ポンプの吐出側に設ける逆流防止弁とタンクからポンプ圧縮空気を供給するための圧縮空気供給弁を一体の弁装置としてポンプ側に取り付けることにより、タンクとの接続を一本化することができ、したがって配管を簡素化することができる。なお、逆流防止弁と圧縮空気供給弁を分離して設けることもできる。
【００２８】
圧縮空気供給弁は、図示省略の操作レバーで供給量を加減できる機構とし、弁を絞れば小駆動力が得られ、又開放すれば大駆動力が得られるようにすることが効果的である。
【００２９】
補助動力を必要とする場合、タンクに蓄圧された圧縮空気をポンプのベーンに投入する方法として、上記例では逆止弁と並列回路をなして配設された供給弁の解放による方法を挙げたが、別の方法として、閉じている逆止弁を操作棹等により強制的に解放操作可能な構造となして圧縮空気をポンプに投入することもできる。この場合は供給弁が省略される。
【００３０】
また、タンク側に元栓を設け、長期間不使用時はこの元栓を閉栓して、タンクからの蓄積空気の流出防止を防止することができる。
【００３１】
固定ケーシングは、後輪のスプロケットを取り付けるボス側と反対の側に位置して車体に一体に固定して取り付けられる。固定ケーシングとハブを相互に回転可能に嵌合し、嵌合する両部材の中央に挿通する芯棒に締結具、例えばボルト・ナットで車体に締着して取り付けたとき、ボスを含むハブの中空車軸の両端部において軸受され、回転自在に支持される。また、固定ケーシングには、タンク（図示省略）への連通管を内部から続いて外方に突出して配設され、更に、固定ケーシング内には、中間摩擦車等のクラッチ装置の操作機構を配設してあるので、ケーシング内での収容において、コンパクトな実装が実現できる。
以下、図面を用いて、この出願の発明を詳細に説明をする。
【００３２】
【実施例】
固定ケーシング（１）とハブ（２）は、図１（ｂ）に示すように、円筒状の部分即ち、円筒部（１Ａ）、円筒部（６）を相互に嵌合した状態で、両者の中央部をに挿通する芯棒（３）の端部に車体のフォークエンド（Ｆ）を挟んでボルト・ナットにより締着して車体（Ｆ）に取り付けられる。
【００３３】
ハブ（３）は、図１（ｂ）に示すように、側方開放の円筒部（６）と中空車軸（７）とボス（７Ａ）を備える。円筒部（６）の外周には、自転車後輪のスポーク（４）に接続するためのフランジ（５）が形成され、また、円筒部（６）は固定ケーシング（１）の外周に回転自在に軸受支持される。また中空軸部（７）は、その一方の端部が固定ケーシング（１）に軸受支持されると共に、他方の端部が車体の（Ｆ）に固定された芯棒（３）に軸受けされ、回転自在に支持される。
【００３４】
固定ケーシング（１）とハブ（２）により形成の空間内には、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、中空車軸（７）の外周に、アクチュエーターを兼用するポンプ装置として機能するベーン型ポンプ（Ｐ／Ａ）、クラッチ装置（Ｃ）及び歯車伝動機構が相互に関連動作可能に組み込まれる。また、弁装置（Ｖ）もベーン型ポンプ（Ｐ／Ａ）に隣接して組み込まれる。
【００３５】
動力伝達機構として、図１（ｂ）に示すように、中空車軸（７）の一端に主摩擦輪（８）が固定して取り付けられ、その対向位置に従摩擦輪歯車（９）が中空車軸（７）の外周定位置にフリーホイール（３６）を介して取り付けられる。フリーホイール（３６）は、放圧動作時にのみラチェット係合し、従摩擦輪歯車（９）から中空車軸（７）への回転力を伝達する機能をもつ。主摩擦輪（８）と従摩擦輪歯車（９）と中間摩擦車（１１）とでクラッチ装置（Ｃ）を構成し、主摩擦輪（８）の傾斜面と従摩擦輪歯車（９）傾斜面の間に円錐形の中間摩擦車（１１）が介装され、この中間摩擦車（１１）は、常時バネ（１０）で中空軸部（７）から離間する方向に負荷される。
【００３６】
一方、ポンプ装置（Ｐ）の一例として図１（ａ）に示すベーン型ポンプ（Ｐ／Ａ）は、ポンプケーシング（１２）とローター（１３）からなり、ポンプケーシング（１２）は、固定ケーシング（１）内に適宜数のスペーサ（１４、・・・）で支持固定され、ポンプの吸入口（２４）に隣接してシ−ル液漏れ防止ケース１４Ａが配置される。シ−ル液漏れ防止ケース１４Ａは、図３に示すように、導入口（２６）を備え、またスペーサの機能を兼ね備えている。ローター（１３）と一体の中空ポンプ軸（１５）は、中空軸部（７）と同軸状の入り子式に組み立てられ、中空ポンプ軸（１５）の一端には歯車（１６）が形成される。
【００３７】
中空ポンプ軸（１５）端部の歯車（１６）と従摩擦輪歯車（９）の歯は、図１（ａ）、図２に示すように、対向位置に配設された一対の中間歯車（１７、１７）が噛合している。従摩擦輪歯車（９）、歯車（１６）は、中間歯車（１７、１７）と噛合して歯車伝動機構を構成し、従摩擦輪歯車（９）、歯車（１６）は、中間歯車（１７、１７）を介して両側から回転が伝達されるので、安定した伝動が実施される。
【００３８】
クラッチ手段（Ｃ）は、前述のように主摩擦輪（８）、従摩擦輪歯車（９）および中間摩擦車（１１）からなり、中間摩擦車（１１）は、図１（ａ）に示すように、バネ負荷される円錐形の中間摩擦車（１１）として、支点（１８）で枢支された一対の梃子アーム（１９）に対向面に突設するピン（２０）に回転自在に支持して取り付けられる。梃子アーム（１９）の他方の端部は、操作ロッド（２１）が操作可能に接続され、さらに、ブレーキ操作レバー（図示省略）に接続されている。したがって、ブレーキ操作レバーを締めつけ又は開放によって、支点（１８）に軸支した梃子アーム（１９）の負荷バネ（１０）に抗した引き寄せ、又は負荷バネ（１０）による梃子アーム（１９）の釈放が行われ、これに伴って中間摩擦車（１１）を介した摩擦円板（８）と主輪歯車（９）間のクラッチ係合、釈放が行われる。
【００３９】
制動時において、クラッチ係合させると、車輪のハブ（２）は、中空軸部（７）、主摩擦輪（８）は一体に回転し、したがって、中間摩擦車（１１）を介したクラッチ係合により、従摩擦輪歯車（９）に逆回転が伝達され、さらに中間歯車（１７）を介して中空ポンプ軸（１５）軸端の歯車（１６）に伝達され、ローター（１３）を回転する。この時ローター（１３）の回転速度は、中間歯車（１７）の歯車比により増減速される。
【００４０】
ベーン型ポンプ（Ｐ／Ａ）において、ローター（１３）は、図３に示すように、ポンプケーシング（１２）内にその偏心位置で取り付けられ、また、複数のベーン（２２）の各々は、ローター（１３）の外周にピン（２３）により枢着される。ベーン（２２）は図示していないが、常時ベーン（２２）の先端をポンプケーシング（１２）の内面に当接するようにバネ負荷する工夫がある。
【００４１】
ポンプケーシング（１２）には吸入口（２４）及び吐出口（２５）が形成され、吸入口（２４）は、この位置に配置されるシ−ル液漏れ防止ケース（１４Ａ）に形成された導入口（２６）と連通し、導入口（２６）は外部と通じている。
【００４２】
アクチュエーターを兼用するポンプ装置はその稼働時において、回転するベーン（２２）が、ポンプケーシング（１２）の底部を通過するときに、その底部に充填されたシ−ル液（Ｌ）に一時的に浸漬されるので、ポンプケーシング（１２）、ベーン（２２）およびローター（１３）のシ−ル性を維持すると共に潤滑を図ることができる。
【００４３】
ポンプケーシング（１２）は、吐出口（２５）と供給口（３２）を備え、弁ハウジング（Ｖ）が一体に形成される例を示している。弁ハウジング（Ｖ）には、連通室（２７）が形成され、吐出口（２５）の連通室（２７）側に逆止弁（２８）が配設される。制動時にポンプを稼働して得られた圧縮空気は逆止弁（２８）を通じてタンクに送られる。また、連通室（２７）から供給口（３２）まで通路に、通路（３０）を介して供給弁（２９）が配設される。供給弁（２９）が開弁された時には、タンク（Ｔ）から連通室（２７）を通り通路（３０）、供給弁（２９）、供給口（３２）を通じて、ベーン型ポンプ（Ｐ／Ａ）に圧縮空気が供給される。
【００４４】
ハブ（２）を構成する中空車軸（７）の端部には、図１（ｂ）に示すように、一方向クラッチ（３３）を介してチェーンと噛合するスプロケット（３４）が装着される。また、ハブ（２）と一体で大径の円筒部（６）には、その外周両側端部近傍にフランジ（５）が形成されている。このフランジ（５）を利用して、汎用の車輪のスポーク（４）を締結すれば、本発明の圧縮空気式自転車運動蓄積装置を容易に組み込むことができ、後輪のハブ部分にコンパクトに装着することができる。
【００４５】
【作用】
この出願の発明によれば、図１及び図４に示すように、通常の自転車走行時には、クラッチ装置（Ｃ）は非係合位置にあって、また、フリーホイール（３６）も非係合状態であって、伝達系はオフとなっているので、ポンプは稼働されることはなく、したがってペダル走行時に負荷を受けることはないので、ペダルを踏んで走行している間、チェーン、スプロケット（３４）、一方向クラッチ（３３）、ハブ（２）及びスポーク（４）を介して後輪に回転が伝達され、自転車は走行駆動される。
【００４６】
走行中にぺダル走行を停止すると、その状態で車輪の回転は、一方向クラッチ（３３）によりチェーンの回転停止と無関係となっているので、継続される。この状態で、ブレーキレバー（図示省略）を操作してブレーキを掛けると、ブレーキレバーの初期操作に連動して、梃子アーム（１９、１９）が操作され、梃子アーム（１９、１９）は引き寄せられるので、主摩擦輪（８）、従摩擦輪歯車（９）間に中間摩擦車（１１、１１）が押し込まれ、クラッチ装置（Ｃ）が働き、従摩擦輪歯車（９）から中間歯車（１７）を介して、中空ポン軸（１５）端部の歯車（１６）へと回転が伝達される。その際、中間歯車（１７）により増速され、歯車（１６）を介してローター（１３）を回転し、ポンプ作用が行われる。
【００４７】
ローター（１３）の回転により、ベーン（２２）は、導入口（２６）から吸入口（２４）を経て吸入される空気を、加圧しながら吐出口（２５）へと送り出し、さらに吐出口（２５）から逆止弁（２８）を開いて連通室（２７）、連通口（３１）を経てタンク（Ｔ）へと加圧空気を蓄積する。
【００４８】
このポンプ（Ｐ／Ａ）による加圧空気の蓄積作動中、ポンプ（Ｐ／Ａ）自体は自転車走行に対する制動の機能を部分的に果している。勿論、自転車の制動で、制動不足のときには、本発明のポンプによる加圧空気の蓄積に伴う制動に加えて、キャリパーブレーキによって補足される。
【００４９】
自転車の始動時、又は登坂時等において補助力を必要とするときには、タンクに蓄圧されているときに、供給弁（２９）を操作して開弁し、ポンプ（Ｐ／Ａ）への供給口（３２）を開くと、タンク（Ｔ）からの蓄圧空気はポンプ（Ｐ／Ａ）のベーン（２２）に作用して、ベーン（２２）を押し出す方向に作用するので、ローター（１３）が回転し、ローター（１３）の回転は、中空ポンプ軸（１５）の軸端歯車（１６）、中間歯車（１７）、従摩擦輪歯車（９）、フリーホイール（３６）を介して、中空車軸（７）、ハブ（２）、スポーク（４）を介して車輪に伝達され、補助動力として作用する。この場合、車輪と同方向の回転力を発生させて車輪を駆動することになる。また、中間歯車（１１）のギアによる減速比で減速して伝達され、これにより車輪に高トルクが与えられる。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の圧縮空気式自転車運動蓄積装置によれば、次のような効果が挙げられる。
【００５１】
(1)  自転車走行時には、クラッチ装置（Ｃ）及びフリーホイール（３６）の伝達系はオフとして、走行の妨げとなることはなく、また制動時にはクラッチ装置（Ｃ）を介して伝達系をオンとし、後退時にはフリーホイール（３６）の伝達系をオンとして、いずれの場合もポンプ稼働する構成となっているので、ポンプ稼働による圧縮空気の確保を確実に且つ有効に実行することができる。
【００５２】
(2) アクチュエーターを兼用するポンプ装置が、後輪ハブ内に納まる構造としたので、外観の簡素化と軽量化を図ることができ、後輪だけの対応で運動蓄積式自転車が組み立てられる。
【００５３】
(3) アクチュエーターを兼用するポンプ装置を後輪ハブ内に納める場合、多段ギアーなどの汎用のギアシステム、又は汎用リムやタイヤスポークを利用した組み立てができる。
【００５４】
(4)  変速又は切替ギア、チェン等高価な機構を別途必要とすることがなく、余分な費用を掛けずに済ますことができる。
【００５５】
(5)  空気蓄圧であり、航続距離を決めるタンクの大きさを考慮しても、重量増加の心配なゼンマイ式バネ等に比して軽量化できる。
【００５６】
(6)  タンクとの接続はパイプ一本で済ますことができるので、タンクの配置、形状を自由に設計できる。
【００５７】
(7)  駆動力を供給弁の加減で制御できるので、蓄積エネルギーを効率よく使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧縮空気式自転車運動蓄積装置の断面図であり、図１（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面図を、図１（ｂ）は図１（ａ）のＹ−Ｙ線に沿って車輪との関連配置を含めて示す縦断面である。
【図２】図１（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図３】図１（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図４】本発明の圧縮空気式自転車運動蓄積装置に係る油圧回路を示す図である。
【図５】従来のパワーアシスト付自転車の概要図であり、（ａ）は全体構成を、（ｂ）は油圧回路図をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１  固定ケーシング
１Ａ  円筒部
２  ハブ
３  芯棒
４  スポーク
５  フランジ
６  円筒部
７  中空軸部
７Ａ  ボス
８  主摩擦輪
９  従摩擦輪歯車
１０  負荷バネ
１１  中間摩擦車
１２  ポンプケーシング
１３  ローター
１４  スペーサ
１４Ａ  シ−ル液漏れ防止ケース
１５  中空ポンプ軸
１６  歯車
１７  中間歯車
１８  支点
１９  梃子アーム
２０  ピン
２１  操作ロッド
２２  ベーン
２３  ピン
２４  吸入口
２５  吐出口
２６  導入口
２７  連通室
２８  逆止弁
２９  供給弁
３０  通路
３１  連通口
３２  供給口
３３  一方向クラッチ
３４  スプロケット
３５  フランジ
３６  フリーホイール
Ｐ／Ａ  アクチュエーターを兼用するポンプ装置
Ｃ  クラッチ装置
Ｖ  弁装置
Ｔ  タンク
Ｌ  シ−ル液
【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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