(57)【要約】流体モータまたは流体ポンプとして動作する、気圧または流体圧駆動システム用の流体マシンである。流体マシンは、各々がピストン手段１１０ａ−ｃを有する少なくとも２つのピストンアセンブリを備える。少なくとも２つのピストンアセンブリは、ピストン手段１１０ａ−ｃの順次の往復運動を生じさせる。駆動部材１２０は、軸周りで回転可能であり、少なくとも部分的に前記軸に向けて放射状に延びる環状の波状表面１２２を提供する。ピストン手段１１０ａ−ｃは、波状表面に向けて突出する。流体モータとして動作する場合は、ピストン手段１１０ａ−ｃは、少なくとも波状表面１２２上での押圧動作によって前記駆動部材１２０を前記軸周りに回転させるように構成される。流体ポンプとして動作する場合は、ピストン手段１１０ａ−ｃは、駆動部材１２０の回転がピストン手段１１０ａ−ｃの順次の往復運動を駆動するように、波状表面１２２と共働するよう構成される。【選択図】図７
2017538064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気圧または流体圧駆動システム用の流体モータであって、
それぞれがピストン手段を備え、前記ピストン手段の順次の往復運動を生じるように動作可能な、少なくとも２つのピストンアセンブリと、
軸の周りに回転可能であり、前記軸に向けて少なくとも一部において放射状に延びる環状の波状表面を提供する駆動部材とを備え、
前記ピストン手段は、前記波状表面に向けて突出し、
前記ピストン手段は、少なくとも前記波状表面上の押圧動作によって、前記駆動部材の前記軸まわりの回転を駆動するよう構成された、
流体モータ。
【請求項２】
前記少なくとも２つのピストンアセンブリが、３つのピストンアセンブリを含む、または、３つのピストンアセンブリからなる、請求項１に記載の流体モータ。
【請求項３】
各ピストンアセンブリが、シリンダ手段をさらに備え、
各シリンダ手段および各ピストン手段の一端がチャンバを確定し、
各ピストンアセンブリが、前記チャンバのそれぞれへの流体の出入りによって前記ピストン手段のそれぞれの往復運動を生じさせるように動作可能である、請求項１または２に記載の流体モータ。
【請求項４】
さらにシャフトを備え、
前記シャフトは、前記駆動部材と同軸であり、前記駆動部材が前記シャフト周りの回転のために取り付けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体モータ。
【請求項５】
前記波状表面が、前記軸周りに連続的に延設されており、少なくとも一部が前記軸と平行な方向に面している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体モータ。
【請求項６】
前記波状表面が、少なくとも一つのピークおよび一つの谷を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体モータ。
【請求項７】
前記波状表面が、少なくとも２つのピークおよび２つの谷を有する、請求項６に記載の流体モータ。
【請求項８】
前記駆動部材の周りに当該駆動部材と同軸に延びるスリーブ手段をさらに備え、
前記駆動部材および前記スリーブ手段は、前記駆動部材の回転が前記スリーブ手段の回転を駆動するよう共働するように構成されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の流体モータ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の流体モータを備えたハブアセンブリ。
【請求項１０】
前記スリーブ手段がホイールのリムに結合された、請求項９に記載のハブアセンブリ。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載のハブアセンブリを備えたホイール。
【請求項１２】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の流体モータと、
前記ピストン手段の順次の往復運動を生じさせるように前記流体モータに結合された流体ポンプとを備えた流体圧システム
【請求項１３】
気圧または流体圧駆動システム用の流体ポンプであって、
軸周りに回転可能であり、前記軸に向けて少なくとも一部において放射状に延びる環状の波状表面を提供する駆動部材と、
それぞれがピストン手段を備えた少なくとも２つのピストンアセンブリとを備え、
前記ピストン手段は、前記波状表面に向けて突出し、
前記駆動部材の前記軸周りの回転が、少なくとも前記波状表面による前記ピストン手段上の押圧動作によって、前記ピストン手段の順次の往復運動を駆動するように、前記少なくとも２つのピストンアセンブリおよび前記波状表面が共働するように構成されている、流体ポンプ。
【請求項１４】
前記少なくとも２つのピストンアセンブリが、３つのピストンアセンブリを含む、または３つのピストンアセンブリからなる、請求項１３に記載の流体ポンプ。
【請求項１５】
各ピストンアセンブリが、
流体を含む圧力伝達ラインのそれぞれへ動作可能に結合されており、
各ピストン手段の往復運動が、少なくとも部分的に、前記圧力伝達ラインのそれぞれにおいて流体の往復運動を生じさせるよう構成されている、請求項１３または１４に記載の流体ポンプ。
【請求項１６】
各ピストンアセンブリが、流体を含む流体搬送システムに動作可能に結合されており、
前記ピストン手段の前記往復運動が、前記流体搬送システム内の流体の流れを駆動する、請求項１３または１４に記載の流体ポンプ。
【請求項１７】
各ピストンアセンブリが、シリンダ手段をさらに含み、
各シリンダ手段およびそれぞれのピストン手段の一端がチャンバを確定し、
各ピストンアセンブリは、前記チャンバを出入りする流体の流れを駆動するよう動作可能である、請求項１３または１４に記載の流体ポンプ。
【請求項１８】
駆動シャフトをさらに含み、
前記駆動シャフトは、前記駆動部材と同軸であり、
前記駆動シャフトおよび前記駆動部材は、前記駆動シャフトの回転が前記駆動部材の回転を駆動するように結合されている、請求項１３〜１５に記載の流体ポンプ。
【請求項１９】
前記波状表面が、前記軸周りに連続的に延び、少なくとも一部が前記軸と平行な方向に面している、上記のいずれかの請求項に記載の流体ポンプ。
【請求項２０】
前記波状表面が、少なくとも一つのピークおよび一つの谷を含む、上記のいずれかの請求項に記載の流体ポンプ。
【請求項２１】
前記波状表面が、少なくとも２つのピークおよび２つの谷を含む、請求項１８に記載の流体ポンプ。
【請求項２２】
請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の流体ポンプと、
それぞれが少なくとも一つの追加ピストン手段を備えた少なくとも一つの追加ピストンアセンブリを有する流体モータとを含み、
前記流体ポンプの前記ピストン手段の順次の往復動作が、前記少なくとも一つの追加ピストン手段の順次動作を駆動するように、前記流体ポンプが前記流体モータに結合されている、流体圧システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気圧または流体圧駆動システムのための流体モータと、そのようなシステムのための流体ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体モータおよび流体ポンプを備えた駆動システムが知られている。本発明の目的は、従来の流体モータおよび流体ポンプよりも動作効率の良い、流体モータおよび流体ポンプを提供することにある。
【発明の概要】
【０００３】
本発明によれば、気圧または流体圧駆動システム用の流体モータを提供することができる。この流体モータは、それぞれが対応するピストン手段を備えた少なくとも２つのピストンアセンブリと、軸周りに回転可能であり、前記軸に対して放射状にかつその周りに連続的に延びる表面を提供する駆動部材とを備える。前記少なくとも２つのピストンアセンブリは、前記ピストン手段の順次の往復運動を引き起こすよう動作可能である。前記表面に対して、前記ピストン手段は突出する。前記ピストン手段は、少なくとも前記波状表面と共働することによって、前記部材の前記軸周りの回転を駆動するよう構成される。
【０００４】
本発明によれば、気圧または流体圧駆動システム用の流体ポンプをさらに提供することができる。流体ポンプは、軸周りに回転可能であり、前記軸に対して少なくとも一部が放射状に延びる環状の波状表面を提供する駆動部材と、それぞれが対応するピストン手段を有する少なくとも２つのピストンアセンブリとを備える。ピストン手段は、前記波状表面に向けて突出する。前記少なくとも２つのピストンアセンブリは、駆動部材の軸周りの回転が、少なくとも前記ピストン手段上お押圧動作によって、前記ピストン手段の順次の往復運動を駆動するように共働するよう構成される。
【０００５】
本発明の付随的なおよび／または好ましい特徴は、従属請求項に定義される。
【０００６】
この流体モータおよび流体ポンプは、国際公開第２０１４／１９５６６６号公報に開示された流体モータおよび流体ポンプを改良したものであり、より効率的な伝達を実現する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
下記の添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明するが、実施形態は例示としてのみ記載される。
【０００８】
【図１】図１は、一実施形態にかかる流体モータを組み込んだハブアセンブリを組み立てた状態で示す図である。
【図２】図２は、ハブアセンブリの分解側面図である。
【図３】図３は、ハブアセンブリの分解斜視図である。
【図４】図４は、ハブアセンブリの断面図である。
【図５】図５は、一実施形態にかかる流体ポンプの図である。
【図６】図６は、流体ポンプの分解側面図である。
【図７】図７は、流体ポンプの分解側面図である。
【図８】図８は、外側ケーシングとエンドプレートがない状態で流体ポンプが組み立てられた状態を示す図である。
【図９】図９は、組み立てられた状態の流体モータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
同様の部分には、概ね同様の参照符号を付す。
【００１０】
以下では、一実施形態として、流体モータを備えた、自転車のホイール用ハブアセンブリについて説明する。ハブの回転を駆動するために流体モータに結合することができ、ペダル操作によって動作可能な流体ポンプについても説明する。
【００１１】
下記では便宜と参照のみのために、所定の専門用語が使用されるが、発明を制限するものではない。「流体（fluid）」という用語は、液体と気体との両方を包含する。流体圧システムにおいて、この用語は、液体やゲルなどのほとんど非圧縮性の流動可能な材料、例えば油であると考えられる。気圧システムにおいては、この用語は気体、一般的には、窒素や空気など不活性ガスであると考えられる。「順方向（forward direction）」は、ハブアセンブリまたは駆動シャフトを備えた自転車が順方向に動くときに、流体ポンプのハブアセンブリまたは駆動シャフトが回転する、回転の角度方向である。
【００１２】
以下で説明するハブアセンブリは、自転車において、後輪を駆動するために用いられることを意図している。あるいは、ハブアセンブリは、自転車の前輪に用いることもできる。ハブアセンブリに組み込まれた流体モータは、他の用途にも適用することができる。実施形態に係る流体モータおよび／または他の実施形態に係るハブアセンブリは、自転車での利用に限定されない。例えば、自動二輪車、スクータ、車、重量物運搬車、および重機等の他の種類の車両の車輪に、実施形態を用いることができる。「重機（heavy equipment）」とは、頑丈な車両であって、特に建設用にデザインされた車両、最も多い例としては土木掘削作業に用いられる車両、を意味する。実施形態は、回転力の減衰または増幅が所望される、あるいは、圧縮を回転に変換することが所望される、他の流体圧システムにおいても使用可能である。
【００１３】
図１〜図４に示すように、ハブアセンブリは、自転車のフレームに取り付けるように構成されている。これは、例えば、溶接、または、自転車から、ホイールをクイックリリースすることを可能にするための手段、によって実現される。ハブアセンブリは、フレームに対して固定されるいくつかの部品と、動作変換機構と、ハブアセンブリの軸に対して回転するその他の部品とを備えている。
【００１４】
固定された部品は、符号１０で総称される主要構成部材と、ねじ式ナット１２と、第１エンドプレート１４と、ねじ式エンドピース１６とを備えている。主要構成部材１０は、筒状ロッド１８と、ロッド１８よりも大径の第１筒状ブロック部２０ａ，２０ｂと、第１筒状ブロック２０ａ，２０ｂよりも大径の第２筒状ブロック部２２と、環状段付きシート部２４と、３つのフレーム部２６ａ−ｃと、第２エンドプレート２８とを備えている。主要構成部材１０は、一部品として形成されているが、複数の部品で構成され組み上げられていても良い。
【００１５】
筒状ロッド１８は、ハブアセンブリの第１側面から第２側面へと延びている。ロッド１８の第１および第２の端部は、自転車のフレームへの取り付けへ延びている。上述した筒状部材のそれぞれの回転軸は、回転軸として、ハブアセンブリの回転可能な部品の回転軸を有する。第１ブロック部は、第２ブロック部２２に隣接する、ねじ式の部分２０ａを有している。第２ブロック部２２は、ねじ式の外面を有している。
【００１６】
フレーム部２６ａ−ｃのそれぞれは、それぞれの流体チャンバを部分的に定義するシリンダ部を形成している。第２エンドプレート２８は、チャンバのうち対応する一つに気密に接続し、チャンバとラインとを流体連通させる外部流体含有ライン（図示せず）をそれぞれ実現する３つの穴（符号２９で示される）を有する。流体含有ラインのそれぞれは、流体含有ラインのそれぞれにおける流体を対応するチャンバへ出入りするように往復または脈動させる圧力生成システムに接続されている。
【００１７】
動作変換機構は、ハブアセンブリの中心軸の周りに角度間隔をおいて配置された３つのピストン３０ａ−ｃを備えている。フレーム部２６ａ−ｃおよびピストン３０ａ−ｃで提供されるシリンダ部は、ピストン３０ａ−ｃのそれぞれがシリンダ部のうち対応する一つにおいて往復運動できるように、共働するよう構成されている。ピストン３０ａ−ｃのそれぞれは、その周りに環状溝３２ａ−ｃが延設されている。環状溝３２ａ−ｃ内には、チャンバからの流体の漏れを防止するリップシール３１が設けられている。
【００１８】
ピストン３０ａ−ｃのそれぞれは、本体とヘッドエンドを備え、中心軸に平行な往復運動ができるよう構成されている。ヘッドエンドは、本体の突起に向けてピン３７によって支えられる３つのローラ片３６ａ−ｃを備えている。第１および第２のローラ片は、各ピストンのそれぞれの側面から延び、対応するフレーム部２６ａ−ｃに結合し、その往復動作を指示する。フレーム部２６ａ−ｃは、それぞれのピストンに対して、対応する細長いスロット３８ａ−ｃを備えている。スロット３８ａ−ｃの中に、軸に平行なピストンの往復運動をサポートするために、第１のローラ片が延びている。フレーム部２６ａ−ｃは、それぞれのピストンに対して、対応する細長い凹部４０ａ−ｃを有している。凹部４０ａ−ｃの中には、軸に平行なピストンの往復運動をサポートするために、第２のローラ片が延びている。フレーム部２６ａ−ｃは、詳細は後述するが、駆動カム４２の回転運動を可能にするために、スリット３９を備えている。
【００１９】
動作変換機構は、全体として符号４２で示される駆動カムと、環状ベアリングアセンブリ４４とを備えている。環状ベアリングアセンブリ４４は、段付き部２４に取り付けられている。段付き部２４は、環状ベアリングアセンブリ４４の内周と段付き部の外側の筒状表面とがぴったりとくっつくように、その上に環状ベアリングアセンブリ４４が搭載される筒状の環状表面を形成する。段付き部２４の動径表面は、環状ベアリングアセンブリ４４が、第１筒状ディスク２８へ向けて段付き部を超えるように動くことを妨げる。ナット１２は、第２筒状ブロック２２にスクリューで取り付けられている。これにより、他の方向への環状ベアリングアセンブリ４４の側方動作が防止される。ここでの「側方（lateral）」動作とは、中心軸の長さ方向への動きを意味するものと理解されるべきである。
【００２０】
駆動カム４２は、筒状部４６と、周辺ラチェット部４８と、従動部５０とを備えている。駆動カム４２は、駆動カム４２が環状ベアリングアセンブリ上で回転できるように、環状ベアリングアセンブリ４４の上方に配置されている。筒状部の内周は、環状ベアリングアセンブリ４４の外周面とぴったりとくっつく。
【００２１】
従動部５０は、波状表面を備え、この波状平面に対して、ピストン３０ａ−ｃのヘッド３６ａ−ｃが突出する。波状表面は、軸周りに連続して延長し、中心軸に平行な方向に対向する環状表面を形成する。「波状」とは、その表面が中心軸周りにスムーズに延び、その表面の半径方向位置が中心軸に沿って変化することを意味する。例えば、前記表面は、正弦波状に変化しても良い。前記表面には、２つのピークと２つの谷（トラフ）があるが、他の実施形態においては、ピークと谷の数は異なっていても良い。ピストンが一連の順序で繰り返し伸長するように駆動されたときに、ピストン３０ａ−ｃが順方向に駆動部４２の回転動作を駆動するように、ピストン３０ａ−ｃおよびこの表面が共働するよう構成されている。
【００２２】
波状表面は、ピストン３０ａ−ｃに対する当該表面の動きを可能とするために、十分に滑らかに形成されている。他の実施形態では、ローラが設けられていなくても良いし、波状表面とピストンヘッドとの間の摩擦を低く維持するための何らかの手段が設けられていても良い。
【００２３】
環状ベアリングアセンブリ４４および駆動カム４２は、ねじ式の第２のブロック部２２にナット１２によって保持されている。これにより、駆動カム４２の側方動作が阻止される。
【００２４】
ハブアセンブリは、外側スリーブ５０を備えている。間隔をあけて設けられた第１および第２の円周フランジ５２ａ，５２ｂが、外周スリーブ５０から径方向に延びている。それぞれには、自転車ホイールのスポークが固定され得る複数の穴が、所定間隔で設けられている。他の実施形態においては、スポークは必要でなく、ハブアセンブリが自転車のホイールに組み込まれていても良い。外周スリーブは、第１および第２の筒状エンド部５０ａ，５０ｂを備えている。第１および第２の筒状エンド部５０ａ，５０ｂにおける外周スリーブ５０の径は、中間部の径よりも大きい。これにより、外周スリーブ５０のそれぞれの端部において、環状段付き内周表面が形成される。第１および第２の環状スリーブベアリングアセンブリ５６ａ，５６ｂは、外周スリーブ５０内に配置されるサイズに形成される。これにより、各スリーブベアリングアセンブリ５６ａ，５６ｂは、段付き内周表面の対応する一つにぴったりとくっつくよう配置される。スリーブベアリングアセンブリ５６ａ，５６ｂは、その中心軸が一致するよう配置され、外周スリーブ５０がその周りで自由に回転できるように機能する。
【００２５】
外周スリーブ５０は、動作変換機構を含むように構成される。外周スリーブ５０の第１および第２のエンド５２ａ，５２ｂは、第１および第２のエンドプレート１４，２８に対して位置するようにそれぞれ配置される。これは、第１および第２のエンドプレート１４，２８が、その外周まわりに沿って延びる環状フランジ５８ａ，５８ｂを備えることによって実現される。外周スリーブ５０の第１および第２のエンド５２ａ，５２ｂのそれぞれの内周は、第１および第２のエンドプレート１４，２８の周縁の外側表面にぴったりとつくように配置される。フランジ５８ａ，５８ｂは、外周スリーブ５０の側方動作を妨げる。
【００２６】
ねじ式のエンドピース１６が、第１のブロック部のねじ部分２２ｂに、スクリュー結合によって固定されている。このため、両者は適切な大きさに形成されている。ねじ式のエンドピース１６は、第１のエンドプレート１４に対して固定されている。ねじ式のエンドピース１６は、第１スリーブベアリングアセンブリ５６ｂを押し付ける第１のエンドプレート１４に対して圧着固定されている。第１のスリーブベアリングアセンブリ５６ａは、外周スリーブ５２の第１のエンドの段付き内周表面の動径部分を押し付ける。第２のスリーブベアリングアセンブリ５６ｂは、外周スリーブの第２のエンド５２ｂにおいて、他方の段付き内周表面の動径部分によって押圧される。これは、第２のエンドプレート２８のフランジ５８ｂを圧迫する。この結果、外周スリーブの側方動作が防止されるが、動作変換機構の動作によって、外周スリーブ５２の回転動作は許容される。
【００２７】
図示されていないが、外周スリーブ５２は、駆動カム４２のラチェット部４８に係合する、内方に向けられた歯止めを有している。これは、ハブアセンブリにフリーホイール機構を提供し、ハブが、内部の動作変換機構に係合することなく、その外部から、順方向に回転させられることを可能とする。その他のフリーホイール機構は、この技術分野において知られており、他の実施形態においても代替的に適用可能である。あるいは、フリーホイール機構はなくても良く、駆動カム４２が、外周スリーブ５２と固定的に結合されているか、外周スリーブ５２と一体的に形成されて、一方が動かなければ他方も動かないようにしても良い。
【００２８】
動作時には、流体チャンバのそれぞれに、流体含有ラインを介して、流体が連続的に供給される。これにより、ピストン３０ａ−ｃのそれぞれが、順次、伸長および後退する。波状表面に対するピストン３０ａ−ｃの伸長は、駆動カム４２の順方向の回転動作を生じさせる。駆動カム４２が順方向に回転すると、フリーホイール機構が外周スリーブ５２に結合し、外周スリーブを回転させる。これにより、ハブアセンブリが一部を構成するホイール。
【００２９】
当業者であれば、上記のハブアセンブリおよびハブアセンブリに組み込まれた流体モータに対して様々な変更が可能であることは理解できるであろう。
【００３０】
当業者が理解できるように、ピストンおよび波状表面の他の実施形態は異なったものであっても良い。好ましくは、しかし必須ではなく、駆動部４２のピストン３０ａ−ｃの一連の往復動作が順方向のみとなるように、波状表面およびピストンを構成することができる。
【００３１】
圧力生成システムは、それぞれの流体含有ライン内の流体が、対応するチャンバに順番に入っていくように構成することができる。あるいは、駆動カムの形状に応じて、一回に一つ以上のピストンが駆動カムを押すように、ハブアセンブリを構成しても良い。当業者にとっては、駆動カムと共に多数のピストンが共働して駆動カムを所望の方向に回転させるように構成するためには様々な手法があることは明らかであろう。
【００３２】
ここで、上記の流体モータと共に使用可能な流体ポンプについて、図５〜図９を参照しながら説明する。流体ポンプは、上記の流体モータと同様の原理で動作する。
【００３３】
流体ポンプは、自転車のフレームに固定されたいくつかの部分と、動作変換機構と、回転部分とを含む。固定された部分は、筒状ケーシング１００と、第１および第２の環状ベアリングアセンブリ１０４ａ，１０４ｂと、第１および第２の環状エンドプレート１０６ａ，１０６ｂとを含む。回転可能なドライブシャフト１０２は、第１および第２の環状ベアリングアセンブリ１０４ａ，１０４ｂを通って延びる。第１および第２の環状ベアリングアセンブリ１０４ａ，１０４ｂは、ドライブシャフト１０２を担持し、その中心軸周りにドライブシャフト１０２が低摩擦で回転することを可能とする。第１および第２の環状エンドプレート１０６ａ，１０６ｂは、筒状ケーシング１００のそれぞれの環状エンド端から内部へ延びて、第１および第２の環状ベアリングアセンブリ１０４ｂを包み込む。第１の環状エンドプレート１０６ａおよび筒状ケーシング１００は、一部品として形成されているが、そうでなくても良い。第２のエンドプレート１０６ｂと、第１エンドプレート１０６ａから離れたシリンダケーシングの端部は、流体搬送ラインの通路を形成するため筒状ケーシング１００にウィンドウが設けられる箇所を除外して、径方向に延びるフランジ１０７ａ，１０７ｂを有する。これらのフランジは、互いにぴったりとくっつくように構成されている。各フランジの穴により、フランジを互いにボルト止めすることができるが、それ以外に、例えばリベットによってフランジを互いに固定しても良い。
【００３４】
第２の環状エンドプレート１０６ｂは、その上に搭載された３つのピストンアセンブリを有する。各ピストンアセンブリは、筒状部１０８ａ−ｃと、対応するピストン１１０ａ−ｃとを有する。各筒状部１０８ａ−ｃは、内部に、シリンダ部１０８ａ−ｃの壁と各ピストン１１０ａ−ｃの端部とで規定されるチャンバを備える。各シリンダ部１０８ａ−ｃは、内部に、チャンバへの入り口／出口を形成する開口を有する。開口には、流体含有ライン１１２ａ−ｃが密封状態に取り付けられている。シリンダ部１０８ａ−ｃは、第２のエンドプレート１０６ｂと一体的に形成されているが、これらは別体として形成され取り付けられていても良い。流体含有ライン１１２ａ−ｃは、それぞれのシリンダ部１０８ａ−ｃから延長し、マウント１０９に支持されている。マウント１０９は、第２のエンドプレート１０６ｂと一体的に形成されているが、これらは別体として形成され取り付けられていても良い。流体ポンプが自転車のフレームに取り付けられた場合、流体含有ラインは、チェーンステイに沿って流体モータまで延びるようにすることが好ましい。流体含有ラインは、チェーンステイの内側を通っても良い。チェーンステイは、流体含有ラインの一部を成すように形成されていても良い。あるいは、流体含有ラインは、自転車フレームの他のチューブを通って延びるようにしても良い。
【００３５】
それぞれのピストン１１０ａ−ｃは、対応するシリンダ部１０８ａ−ｃにおける往復運動を許容するように取り付けられる。シリンダ部１０８ａ−ｃのそれぞれは、駆動シャフト１０２の軸に平行に延びる一対の対向スロット１１４ａ−ｃを、その側面に有している。ピストン１１０ａ−ｃのそれぞれは、それを貫通するピン１１６ａ−ｃを備えている。ピン１１６ａ−ｃのそれぞれの端部のそれぞれは、対応するシリンダ部１０８ａ−ｃのそれぞれのスロット内で動作可能であり、駆動シャフト１０２の軸に平行なピストン１１０ａ−ｃの動きをガイドし、サポートする。変形例として、ピストン１１０ａ−ｃは、例えば、ピストンがシリンダ部１０８ａ−ｃ内で往復運動する際に回転することを阻止するために、矩形の断面を有していても良い。
【００３６】
駆動シャフト１０２は、そのそれぞれの端部に、クランクアームの一端を取り付けるように形成されている（図示せず）。クランクアームが取り付けられる場合、クランクアームの反対側に、ぺダリング動作に伴って駆動シャフト１０２の回転を可能とするために、ペダル（同じく図示せず）が操作可能に取り付けられる。駆動シャフト１０２の端部にはスプラインが形成されたものとして図示されているが、これ以外の、クランクアームとの結合が可能な構成としても良い。
【００３７】
流体ポンプは、自転車フレームのボトムブラケット内に取り付けられる。ボトムブラケットは、筒状ケーシング１００を収容するために、従来の標準的なボトムブラケットよりも大きくても良い。あるいは、図示された流体ポンプを、標準サイズのボトムブラケットに収まるように改良しても良い。
【００３８】
動作変換手段は、カム部材１２０とピストン１１０ａ−ｃとを含む。カム部材１２０は、駆動シャフト１０２に取り付けられ、駆動シャフト１０２の周りで回転可能である。カム部材１２０は、一部筒状ピース１２１と取付部１２３とによって構成されている。一部筒状ピース１２１は、駆動シャフト１０２の周りに、駆動シャフト１０２と同軸に延設されている。取付部１２３は、一部筒状ピース１０２を駆動シャフト１０２に取り付ける。一部筒状ピース１２１は、環状の波状表面１２２を提供する。波状表面１１２は、流体モータに関連して、上記で説明されている。環状表面１２２は、駆動シャフト１０２の周りに、駆動シャフト１０２と同軸に、連続的に延設され、ピストン１１０ａ−ｃの近接端に対向している。波状表面は、４つのピークと谷と有しているが、他の実施形態においては、それらの数は多くても少なくても良い。駆動部材１２０の回転によって、環状表面１２２がピストン１１０ａ−ｃを対応するシリンダ部１０８ａ−ｃ内へ順次駆動するように、ピストン１１０ａ−ｃおよびカム部材１２０はそれぞれ配置されている。
【００３９】
シリンダ部１０８ａ−ｃは、スリット１１１ａ−ｃを内部に備えている。スリット１１１ａ−ｃは、一部筒状ピース１２１が、それらを通って適切な範囲にまで至るように配置されている。これにより、シリンダ部１０８ａ−ｃがピストン１１０ａ−ｃをサポートするよう伸長することを可能としつつ、流体ポンプをコンパクトにかつ強固に構成することができる。
【００４０】
ピストン１１０ａ−ｃの環状表面１２２近傍の端部も、スリット１２５ａ−ｃ（「ピストンスリット」）を内部に備えている。環状表面１２２の一部を含む、一部筒状ピース１２１の環状エッジは、ピストンスリット１２５ａ−ｃと係合する。これにより、環状表面１１２の当該一部が、ピストンのピンに隣接するピストン１１０ａ−ｃを押圧することとなる。ピンは、軸周りに回転可能である。これにより、流体ポンプがスムーズに動作することが可能となる。変形例において、スリットは省略可能であり、環状表面１２２がピストン１１０ａ−ｃのそれぞれの本体の一端に単純に隣接するようにしても良い。その端部は、動作をスムーズにするために、例えばほぼ円形の断面を有するようにカーブしていても良い。
【００４１】
カム部材１２０は、駆動シャフト１０２に固定的に取り付けられている。駆動シャフト１０２は、その周囲に放射状に延びてスプライン１２４を形成する多数の突起を有している。取付部１２３は、スプライン１２４と係合するための複数の突起を有しており、駆動シャフト１０２の回転によってカム部材１２０が回転する。変形例においては、カム部材１２０は、駆動シャフト１０２と一体的に形成されていても良い。
【００４２】
取付部１２３は、スプライン１２４と第１の環状ベアリングアセンブリ１０４ａとの間に配置されている。駆動シャフト１０２周りのアニュラス（annulus）１２６は、第２の環状ベアリングアセンブリ１０４ｂに隣接するように配置されている。これらの部分は、駆動シャフト１０２に沿った側方動作が実質的に抑止されるように、サイズ決めがされている。スプライン１２４とアニュラス１２６とは、駆動シャフト１０２と一体的に形成されていることが好ましい。
【００４３】
変形例において、流体ポンプは、順方向のペダル操作による駆動シャフト１０２の回転が、駆動シャフト１０２を同じ方向に回転させるが、駆動シャフト１０２を逆方向に回転させた場合はそのようにならないように、ラチェットアセンブリを備えていても良い。
【００４４】
操作時に、駆動シャフト１０２は、自転車のユーザにより、ペダル操作によって順方向に回転される。駆動シャフト１０２の回転は、カム部材１２０を駆動シャフト１０２の軸周りに回転させる。環状表面１２２は、その回転に伴い、ピストン１１０ａ−ｃをそれぞれのシリンダ部１０８ａ−ｃ内へ押圧する。ピストン１１０ａ−ｃが、それぞれのシリンダ部１０８ａ−ｃへ押圧されたとき、ピストンの端部が、対応するチャンバから流体を押し出す。これにより流体の脈動が生じ、この流体の脈動が、流体ポンプが結合された流体モータ内のピストンを押圧する。
【００４５】
一般に、流体ポンプと流体モータとを備えた流体圧システムの特性は、ピストン１１０ａ−ｃのそれぞれが、対応するシリンダ部１０８ａ−ｃから跳ね返ることにある。変形例において、ピストン１０８ａ−ｃのそれぞれが伸長位置に向けて付勢されるように、バネまたは他の弾性手段が設けられていても良い。
【００４６】
このように、カム部材１２０の回転により、ピストン１１０ａ−ｃが対応するシリンダ部１０８ａ−ｃに対して出入りする、繰り返しの順次運動が生じ、この結果として、流体含有ライン内の流体の往復運動が生じる。
【００４７】
ポンプは、ペダルアクション以外によって操作されても良い。駆動シャフト１０２は、例えば、電気モータ、タービンのホイールまたはロータ等、任意の適切な手段によって回転され得る。
【００４８】
本発明の実施形態について様々な変形例が作製できようことは、当業者に理解されるだろう。
【００４９】
上述のように、図１〜図４を参照して説明した流体ポンプと、図５〜図９を参照して説明した流体ポンプとは、自転車、または、おそらく変形された態様によって、他の用途において、一緒に用いることができる。上述のハブアセンブリは、ここに開示されたポンプとは異なるデザインのポンプと共に用いることができる。他のデザインのポンプは、一またはそれ以上の流体含有ラインにおいて流体の往復運動を生じさせるように構成することができる。言い換えると、開示された特定のポンプは、前記モータに必須ではない。同様に、上述の流体ポンプは、開示された流体モータとは異なるデザインの流体モータを駆動するために用いることができる。他のデザインの流体モータは、一つまたはそれ以上の流体含有ライン内の流体の往復運動によって駆動されるように構成することができる。
【００５０】
流体ポンプが流体の循環を駆動することは周知である。上述の流体ポンプは、循環式流体システムのために、結合された流体搬送ラインと別の吸入口と排出口を共にチャンバに設けることにより、変更することができる。同様に、流体モータは、流体の循環で駆動されるように、流体チャンバのそれぞれに流体搬送ラインに結合された別の吸入口と排出口を設けることにより、変更することができる。上述のハブアセンブリは、循環する流体によって駆動されるように変更することができる。そのような循環式流体システムは、アキュムレータを含んでいても良く、流体モータへの流体の供給は、そのアキュムレータを含むレギュレーションシステムを用いて規制することができる。
【００５１】
ここに開示された流体ポンプは、国際公開第２０１４／１９５６６６号公報に開示された流体モータと共に実施することができる。この公報の内容は、参照によりここに組み込まれる。ここに開示された流体モータは、この公報に開示された流体ポンプと共に実施することができる。この公報は、流体がライン内で往復または脈動し、かつ流体が循環する流体圧システムについて、別途記載している。
【００５２】
出願人はこれをもって、本明細書に記載された個別の特徴や工程や、二つ以上のかかる特徴の組み合わせを個々に開示しており、当該開示は、かかる特徴や工程または特徴および／または工程の組合せがここに開示するなんらかの問題を解決するかどうかにかかわらず、また、請求の範囲を制限することなく、かかる特徴や工程または特徴および／または工程の組合せが本明細書に全体的に基づいて当業者の技術常識に照らして実施できる程度の開示である。出願人は、本発明の態様が、かかる個別の特徴や工程、または特徴および／または工程の組合せのいくつかから構成されてもよいことを示している。上記の記載を参照すれば、発明の範囲内で様々な変形例を作成してもよいことは、当業者に明らかであろう。
【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９】
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【国際調査報告】
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