(57)【要約】      （修正有）【課題】自動車及び、自転車の空気内封型タイヤの車輪において、回転軸周辺に内圧回転機構を設け、回転することによって回転力エネルギーを発生させ、省エネ性能の向上をはかる。【解決手段】空気内封型タイヤ２１の車輪における、回転軸周辺に内圧回転機構を装着し、ここに空気内封型タイヤ２１の空気を注入し、この空気圧力を利用して、車軸に回転力を発生させる。自動車ではホイール構造を改善するだけで可能となり、自転車では、必要ペタル踏み力が大幅に減少する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気内封形のタイヤ内に、圧縮空気を封入し、タイヤ、スポーク又は、ホイールの中心に回転軸を、一体に構成して成る車輪にあって、回転軸外周部に、回転軸心から、αの設定角度によって構成される、複数の、１０受圧面を放射方向に設け、該、１０受圧面、側線の下点、ａ若しくはｂと、α設定角度を設けて隣接する、１０受圧面、側線の上点、ｄ若しくはｂとを連結した、４基本線を設け、該、４基本線の中間点、ｅから、此の４基本線に直角に、５対称線を構成し、該、５対称線上に任意の一点、ｃを設け、此の一点、ｃと前記、１０受圧面、側線の下点、ａ若しくはｂを接続して、６多角線を、又一点、ｃと隣接する１０受圧面、側線の上点、ｄ若しくはｂとを連結した７、多角線を設けると共に、上記に変わる、点、ａ若しくはｂと点、ｄ若しくはｂとを連結した、８円弧でも、構成し得る、これらにより創成した１１側板と、Ｅ厚み、並びに２円形厚みにより、９、内封タンクを構築すると共に、内部に圧縮空気を封入することによって１０、受圧面、内面に加圧空気が作動し、該、圧力と、回転軸心から、１０受圧面中心までの距離をモーメントとして、回転軸に、回転力が作動する構成によって、該、車輪を、必要とする方向へ、容易に回転させる構造を備えたことを、特徴とする空気内封形タイヤの内圧回転機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は自転車、自動車に於ける空気内封形タイヤにあって、車軸、或いはホイール部に付帯した内圧回転機構に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来より存在する自転車にあっては、人がペタルを踏む力は一定であり、男性、女性の違いによって疲労度は異なってくる。又坂道を登ったりする場合等は、３段或いは、４段とチェーン走行を切り替える方法があるが、機構が複雑で自転車自体が高価となり、更に長い急な坂道では、下車して手押ししたりしている。この様なことから走行に楽なモータ駆動の電動自転車が出現したが、購入価格が更に高くなり、バッテリーの充電に時間が掛り、大きく普及はしていない。従って、ペタルを踏む力を少なく、且、安価で、簡単な構成で、大きなパワーが出る製品が求められていた。【０００３】  又、自動車にあっては、省エネを目的として、構成される方法は、エンジンの構造を改良し、燃費を少なくすることが試されるが、開発費、生産切替等に期間と費用が嵩む。近年ではエンジンと、モータを組合わせたハイブリッド方式で、スタート時のモータ回転などで、燃費の使用を少なくするように考えられた方法も市場化されているが、逆に、バッテリーの交換が高価になったり、自動車自体がコスト高となり、購入者にはメリットの少ないものである。
然し、エンジン以外での、省エネは殆ど実施されておらず、コスト安で、且、故障の確率の低いものは、皆無に近いのが現状である。故にエンジン改良以外の簡単な省エネが課題となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  上記に示した自転車、自動車が抱える解決すべき課題を説明する。
背景技術に示した如く、自転車、自動車に共通する解決課題は、如何にして簡単に、省エネが達成されるかであり、この問題に対して今迄、全く、手を付けていなかった技術部門は車輪構造である。すなわち車輪自体は、タイヤが地面表面の摩擦に打勝って、車輪を介して、回転エネルギーを伝達し、重たい車体を、高速度で前進させる機能が要求されるが、エンジンの回転力以外で、ハイテクの省エネ技術に匹敵するエネルギー効果を、車軸の放射方向たるホイール部やスポーク部を活用し、効果を出したのが、本発明構造であり、大きく課題を克服したものであると考察される。【０００５】  本発明は、従来の空気を封入したタイヤをもった車輪では、考え得なかった構成で、機械的な操作がなく、故に摩耗や、機能の問題で支障をきたす事は皆無で、加工や組立が簡単になるように、更に絶大な効果を求めて構成したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明は、上述の課題を克服し、達成させる解決方法として、自転車の前、後輪の回転軸外周部、及び、自動車にあっては、全車輪のホイール部、並びにタイヤ内側、側面部に、タイヤ内の空気圧力より、高い圧力を保持した内封タンクを付帯、或は構造にビルドインさせ、この内封タンク内の空気圧力を、回転方向の受圧面へ作動させ、設定角度によって複数に設けた、該、受圧面圧力の合計圧を、回転軸心までの距離とのモーメントトルクとして作用させ、車輪の、回転軸を矢印、回転方向に動かす構成とした。
【発明の効果】
【０００７】  上述したように、本発明構成は、図１より図８に示すが、本発明はもたらす効果は次の通りである。
本発明による自転車用の空気内封形タイヤ、車輪にあって、内封タンクの構造は、対称線を中心に、対称形の多角線面、或は円弧線面となっていて、対称形であるので、その構成面の内面に作用する圧力は、相殺される。従って、受圧面のみに、空気圧力が掛り、且、受圧面が複数で構成されているので、この合計圧に、受圧面中心から、回転軸心までの寸法を乗じて、回転軸に、モーメントトルクを発生させる方式である。又、自動車用は、回転軸外周部たるホイール部に、又、タイヤ裏側迄、大きく受圧面を構成した側面に、前記せる内封タンクをビルドインしてあるが、この内封タンクに相当する空間に、存在する対称形の多角線面、或は円弧線面は、前述したように、対称形の為、内面に作用する圧力は相殺される。故に受圧面のみに、空気圧力が作用し、複数に構成された受圧面の、合計圧と、受圧面中心から、回転軸心までの寸法を乗じて、回転軸にモーメントトルクを発生させる構成で、自転車の場合と同一原理である。
以上の基本構成は、共に機械的に加動するメカは皆無であり、運転中に、機能の停止や、部品の摩耗、等のトラブルは一切、発生しない。【０００８】  自転車に採用した、本発明による、受圧面の内圧回転機構は、前、後輪各々の回転軸に、自動でモーメントトルクが発生するので、ペタルを踏む力は、従来の一般自転車の１／２以下でよく、極めて軽い走行が可能であり、特に女性や、子供には有効であると共に、３０°程度の坂道は、今迄の自転車のペタル踏み力で、充分に走行できる。従って、チェーンの段数切り替えや、電動自転車は不要であり、繁雑な操作をすることもなく、その上、安価で、高機能の自転車を商品化することができる。【０００９】  次に自動車に、この機能を用いれば、各車輪のホイール部、或は、更に回転力を大に構成し得るタイヤ内側、側面に、内圧回転機構を備えることによって、各、車輪毎に回転軸へ、大きなモーメントトルクが発生し、車輪数の合計圧は、補助エネルギーとして作用し、大きな省エネ力として作動する。故に燃料費が節約でき、経済的に出費が抑えられて、非常に付加価値の高い特徴をもち合せることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  本発明の実施例を図１〜図８に基づいて説明する。
【実施例】
【００１１】  本発明の図１、及び図２は、空気内封形タイヤの内圧回転機構の原理を示す側面図とその厚み、すなわち容積を示す平面図より成る。
原理、側面図において、１は外形円で、寸法はＡで示すが、１０、受圧面の長さ、Ｄの設定で変化する。２、は回転軸部材の収納によって決定する内形円で、寸法はＢで示す。１２はその収納空間である。４は、対称線を構成するための基本線で、１０、受圧面側線の下点ａと、１０、受圧面側線下点円上の、３で、α、設定角度内の隣接点、ｂとをつなぎ、更に隣接する、α角度位置の、１０受圧面側線、の上点、ｄと前記ｂを連結して構成する。４、基本線の中間点、ｅより直角に、５対称線を画き、任意の点、ｃを設定する。次に点、ｂと、点、ｃを継なぎ、６多角線を構成する。同様にして点、ｃと点、ｄを継なぎ、７多角線を構成する。以上の構成により、点ｂ、ｃ、ｅが創成する、６Ａ三角形と、点ｄ、ｃ、ｅ、が創成する、７Ａ三角形は対称形となる。この原理図形に、厚みＥを乗ずることにより９、の内封タンクが構成される。【００１２】  以上の構成にあって、点ａ、に接近して点ｂ、を設けた事は、製品化するに対して、カシメ等の工事を容易にして、洩れを防ぐ為の設定であり、点ｂ、を省略して設定してもよい。又、６Ａ、７Ａは実施例として、三角形となっているが、多角形や、半径Ｒで構成する、８、円弧としても構成できる。【００１３】  ９、は内封タンクを示し、１０受圧面及び、６、７多角線と、Ｅ寸法、及び、１１側板、並びにＢ寸法の外側厚み、２とで空間を構成する。Ｆ、は１０受圧面のモーメント寸法、α、は１０受圧面の設定角度を示す。Ｅ、は１０受圧面の巾で、１３、は回転方向である。【００１４】  以下に上記、構成の作動を説明する。今、自転車用を例にとれば、９、の内封タンク内空気圧力は、自転車タイヤ内圧力、１７６．４〜１９６ｋＰａ（１．８〜２．０ｋｇｆ／ｃｍ２）において、将来にあっては、自動注気機構としての兼用も考えて、２７４．４ｋＰａ（２．８ｋｇｆ／ｃｍ２）を確保する。これは自動車タイヤ内圧力１９６〜２１５．６ｋＰａ（２．０〜２．２ｋｇｆ／ｃｍ２）の条件も考慮した結果の数値である。
以上の条件からの検討で、計算を単純化する為、″ｋｇｆ／ｃｍ２″の単位、数値を用いて、まず、自転車用として検討すれば、今、１０受圧面の寸法をＤ＝６ｃｍ、Ａ＝２０ｃｍ、Ｅ＝３．２ｃｍとすれば、Ｆ＝７ｃｍとなる。図１にあって、５対称線にある任意点、ｃにより構成される、６Ａ、７Ａの三角形は５、対称線を中心に対称形となり、該６、７の多角線面、内面に２．８ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力が個々に作用しても、互に相殺されて、０ｋｇｆ／ｃｍ２になる。すなわち９、内封タンクには、両側板１１に作用する圧力、２．８ｋｇｆ／ｃｍ２と、１０受圧面に掛る圧力、２．８ｋｇｆ／ｃｍ２のみとなり、１１、両側板の圧力は回転に関係なく、従って、回転力となるのは、１０、受圧面に掛る内圧は、３．２×６×２．８＝５３．７６ｋｇｆとなる。【００１５】  すなわち、１０受圧面には、常時２．８ｋｇｆ／ｃｍ２の内圧、５３．７６ｋｇｆが掛り、この圧力によるモーメントトルクは５３．７６×７＝３７６．３２ｋｇｆ−ｃｍとなる。この回転力がα＝６０°の設定角度のため、６ヶ所に作用する構成なので、合計作用回転力は２２５７．９２ｋｇｆ−ｃｍである。
この回転力が前、後輪に作動するから、自転車の推進力は４５１５．８４ｋｇｆ−ｃｍに達する。【００１６】  次に図２について説明する。
本構成の、５対称線及び点、ｂの設定理由等は、前記、図１と同様であるが、点ｃの位置を中心に近く設定した構成であり、６Ａ、７Ａ三角形が対称形となり、６、７、多角線面に掛る内圧は、互に相殺される原理は同一である。本構成形態にあっては、９、内封タンクの容量は、図１に比較して小となるが、１１側板や６、７多角線面は、加圧位置や、加圧形態の状況から、判断して、肉厚を薄く設定できる。【００１７】  次に図３、図４について構造と作動を説明する。
図３、は従来の自転車２０にあって、２１、空気内封形タイヤ、１８Ａ、ジョイント、１８、調圧弁、を１９、パイプで接続し、１６、空気吸入口より給入した、２１、空気内封形タイヤの空気圧力が減圧しても、自動で、９、内封タンクの圧力空気２．８ｋｇｆ／ｃｍ２から、不足した空気を補給する自動注気機構を付帯している。
この構成の上に、１７、車軸すなわち回転軸に、本発明の内圧回転機構を装着した構造を表わし、前記、９、内封タンクの圧力２．８ｋｇｆ／ｃｍ２を、１０、受圧面と、Ｆ、モーメント寸法で、前述した回転力を１７、回転軸に発生させ、複数の１０、受圧面による、その合計作用回転力によって、図４にて述べる２２、ペタルの踏む力を軽くさせる。【００１８】  次に図４、で人が２２、ペタルを踏んで、１７回転軸に発生する回転力について述べる。１７、は後輪の回転軸、２２Ａはペタルアーム、２３大チェーンホイル、２４、小チェーンホイル、２５、はチェーンである。
今、各部の寸法は、Ｇ＝１６ｃｍ、Ｈ＝１３ｃｍ、Ｊ＝７ｃｍとすれば、人が踏むペタル力を１５ｋｇと推定すれば、１７、回転軸に掛る回転力は、１５×１６×１３／２×７／２＝５４６０ｋｇｆ−ｃｍとなる。然るに、該、内圧回転機構によって、自転車には、自動で前、後輪合せて、４５１５．８４ｋｇｆ−ｃｍの推進力が発生するので、ペタルを踏む力による回転力は、５４６０−４５１５．８４＝９４４．１６ｋｇｆ−ｃｍしか、必要としない。これを逆算すれば、ペタル踏み力は２．６ｋｇｆで済むことになり、５ｋｇｆ程度、通常の１／３の極めて軽い踏み込みで充分、走行できる。【００１９】  今度は坂道の走行について述べる。今、３０°の坂道を登る場合を考えると、自転車の重量を１５ｋｇｆとみて、一つの車輪には、７．５ｋｇｆの重量がかかり、この自転車を３０°の坂道を登らすに必要なトルクは、７．５×６６／２÷ｃｏｓ３０°＝２４７．５÷０．８６６＝２８５．７９６ｋｇｆ−ｃｍ×２＝５７１．５９２ｋｇｆ−ｃｍの余分な回転力がプラスせねばならない。すなわち、必要な合計回転力は、５４６０÷ｃｏｓ３０℃＋５７１．６＝５４６０÷０．８６６＋５７１．６＝６８７６．４５ｋｇｆ−ｃｍとなる。
この数値を、ペタル踏み力に換算すると、６８７６．４５÷（１６×１３／２×７／２）＝１８．８９ｋｇｆの踏み力が必要で、＋２６％以上の力を余分に出さねば動かないし、女性や子供では走行は無理である。【００２０】  然るに、該、内圧回転機構を自転車に装着すれば、６８７６．４５−４５１５．８４＝２３６０．６１ｋｇｆ−ｃｍの回転力を、ペタル踏み力で発生させればよいので、２３６０．６１÷（１６×１３／２×７／２）＝６．４８５２ｋｇｆ、約６．５ｋｇｆのペタル踏み力で走行できることになる。余裕をみて、７．５ｋｇｆ、すなわち、普通時の約１／２のペタル力で無理なく、３０°の坂道を走行することが可能である。【００２１】  次に図５〜図８の自動車用に対して構造、作動を述べる。
図５、は自動車、車輪ホイールに、この内圧回転機構をビルドインして、構成一体化した縦断面を表わし、図６は、同構成を裏側、回転軸部材側より見た図を示す。又、図７、は自動車、車輪ホイールから、タイヤ裏側まで大きく構成した、内圧回転機構を、車輪ホイールと一体化、若しくは、嵌合取付した縦断面を示し、図８は、同構成を裏側、回転軸部材側より見た図を示す。９、は内封タンクで、１０、受圧面を備えて、一体に構成している。１６、は空気吸入弁、２１、空気内封形タイヤ、１７、回転軸で１７Ａ、は一連の回転軸部材である。１３、は車輪の回転方向を示す。Ｋはホイール外径、Ｂ、は回転部材装着寸法を示し、Ｄ、は受圧面長さ、Ｅは受圧面の巾であって、Ｆは１０、受圧面のモーメント寸法である。Ｌは、大きく構成した、内圧回転機構の外径を示す。これら一連の図の、基本構成は、図１の空気内封形の内圧回転機構と同じ原理の基づいている。【００２２】  上記、構成に従って、以下に作動を説明する。図５、図６に於いて、Ｋ＝３５０ｃｍ（１３インチホイール）、Ｂ＝１３５ｃｍとみて、９、受圧面の寸法をＤ＝７．５ｃｍ、Ｅ＝４ｃｍに設定すれば、Ｆ＝１２０ｃｍとなる。故に１０．受圧面に掛る内圧は、４×７．５×２．８＝８４ｋｇｆとなる。すなわち、１０受圧面には常に２．８ｋｇｆ／ｃｍ２の合計内圧、８４ｋｇｆが作用し、この圧力によるモーメントトルクは、８４×１２＝１００８ｋｇｆ−ｃｍとなって、且、この回転力が６ヶ所に作動する構造としているので、合計回転力は６０４８ｋｇｆ−ｃｍとなる。この回転力が、１７、回転軸に省エネ力として加わり、エンジン燃費の消耗を助ける有効な構造となっている。この回転力は一車輪の数値であり、４車輪の場合、４を乗じた数値が、合計省エネ回転力となる。【００２３】  更に、図７、図８に於ける構成と作動を説明する。
Ｋ＝３５０ｃｍ（１３インチホイール）、Ｂ＝１３５ｃｍは図、５と同一として、Ｌ＝６００ｃｍに構成し、９、受圧面の寸法をＤ＝１２ｃｍ、Ｅ＝３ｃｍに、そして設定個所は、８ヶ所に設定出来る。この条件に於いて、Ｆ＝２３０ｃｍとなり、故に１０、受圧面に作用する内圧は、３×１２×２．８＝１００．８ｋｇｆとなる。該、１０、受圧面は８ヶ所に設定しているので、この内圧による合計モーメントトルクは、１００．８×２３×８＝１８５４７．２ｋｇｆ−ｃｍとなる。従って、１７、回転軸には、４車輪、合計として、１８５４７．２×４＝７４１８８．８ｋｇｆ−ｃｍの回転力が省エネ力として加わる。
以上の如く、図５〜図８の、計算した数値に示す如く、自動車にあっても、極めて有効な構成であることが判明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】空気内封形タイヤの内圧回転機構の原理図（１）。
【図２】同じく原理図（２）。
【図３】本発明による内圧回転機構を装着した自転車の正面図。
【図４】自転車に於ける、ペタル、チェーン構成図。
【図５】本発明による、内圧回転機構をホイールに内蔵した自動車、車輪断面図。
【図６】同、自動車、車輪裏面より見た正面図。
【図７】本発明による、内圧回転機構をタイヤ裏側に構成した自動車、車輪断面図。
【図８】同、自動車、車輪裏面より見た正面図。
【符号の説明】
【００２５】  １・・・・・外形円（寸法Ａで示す）
２・・・・・回転軸部材収納内形円（寸法Ｂで示す）
４・・・・・基本線
５・・・・・対称線
６・・・・・多角線
７・・・・・多角線
８・・・・・円弧
９・・・・・内封タンク
１０・・・・・受圧面
１１・・・・・側板
１３・・・・・回転方向
１６・・・・・空気吸入口
１７・・・・・回転軸
２１・・・・・空気内封形タイヤ
２２・・・・・ペタル
Ｄ・・・・・受圧面の長さ
Ｅ・・・・・受圧面の巾
Ｆ・・・・・受圧面のモーメント寸法
Ｋ・・・・・車輪ホイール寸法
Ｌ・・・・・大きく構成した内圧回転機構本体
【図１】
2007314155.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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