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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023071568
(43)【公開日】2023-05-23
(54)【発明の名称】補助動力装置および自転車
(51)【国際特許分類】
B62M 1/10 20100101AFI20230516BHJP
【ＦＩ】
B62M1/10 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】書面
(21)【出願番号】P 2021196524
(22)【出願日】2021-11-11
(71)【出願人】
【識別番号】517000586
【氏名又は名称】鈴木 一弘
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 一弘
(57)【要約】
【課題】 主として機械的に構成され、人力を駆動源とする車両の運動エネルギーを回収し、当該車両の動力として再利用する補助動力装置および当該補助動力装置を備えた自転車を提供する。
【解決手段】 補助動力装置１００は、自転車１０の後輪６５０に連動して回転する連動ホイール５、連動ホイール５の外周面に当接して、摩擦により連動ホイール５の回転力を回収する入力ホイール２、入力ホイール２と互いに当接するように付勢され、反対の回転方向となるように回転力を伝達し合い、連動ホイール５の外周面に当接して、連動ホイール５に回転力を付与する出力ホイール３、入力ホイール２および出力ホイール３の、いずれか一方、あるいは双方に当接して、入力ホイール２および出力ホイール３の回転を制御する役割を担う制御ホイール４より構成される。
【選択図】図１
【解決手段】 補助動力装置１００は、自転車１０の後輪６５０に連動して回転する連動ホイール５、連動ホイール５の外周面に当接して、摩擦により連動ホイール５の回転力を回収する入力ホイール２、入力ホイール２と互いに当接するように付勢され、反対の回転方向となるように回転力を伝達し合い、連動ホイール５の外周面に当接して、連動ホイール５に回転力を付与する出力ホイール３、入力ホイール２および出力ホイール３の、いずれか一方、あるいは双方に当接して、入力ホイール２および出力ホイール３の回転を制御する役割を担う制御ホイール４より構成される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１回転体と、
前記第１回転体と、互いに反対の回転方向となるように、回転力を伝達し合う第２回転体と、
少なくとも、前記第１回転体と前記第２回転体の双方に当接している状態と、前記第１回転体と前記第２回転体の双方に同時には当接していない状態と、の２つの状態をとり得るように構成される第３回転体と、
運動体の運動に連動して回転する第４回転体と、
前記第１回転体と前記第２回転体、に接続されるエネルギー蓄積手段と、を備え、
前記第１回転体を前記第４回転体に当接させて、前記運動体から運動エネルギーを回収し、
前記第３回転体を前記第１回転体と前記第２回転体の双方に当接させて、エネルギー蓄積状態を保持し、
前記第２回転体を前記第４回転体に当接させて、前記運動体に運動エネルギーを付与することを特徴とする、補助動力装置。
前記第１回転体と、互いに反対の回転方向となるように、回転力を伝達し合う第２回転体と、
少なくとも、前記第１回転体と前記第２回転体の双方に当接している状態と、前記第１回転体と前記第２回転体の双方に同時には当接していない状態と、の２つの状態をとり得るように構成される第３回転体と、
運動体の運動に連動して回転する第４回転体と、
前記第１回転体と前記第２回転体、に接続されるエネルギー蓄積手段と、を備え、
前記第１回転体を前記第４回転体に当接させて、前記運動体から運動エネルギーを回収し、
前記第３回転体を前記第１回転体と前記第２回転体の双方に当接させて、エネルギー蓄積状態を保持し、
前記第２回転体を前記第４回転体に当接させて、前記運動体に運動エネルギーを付与することを特徴とする、補助動力装置。
【請求項2】
第１回転体と、
前記第１回転体と、互いに反対の回転方向となるように、回転力を伝達し合う第２回転体と、
少なくとも、前記第２回転体に対して、当接している状態と、当接していない状態と、の２つの状態をとり得るように構成され、かつ、回転方向を一方向に規制されている第３回転体と、
運動体の運動に連動して回転する第４回転体と、
前記第１回転体と前記第２回転体、に接続されるエネルギー蓄積手段と、を備え、
前記第１回転体を前記第４回転体に当接させて、前記運動体から運動エネルギーを回収し、
前記第３回転体を前記第２回転体に当接させて、エネルギー蓄積状態を保持し、
前記第２回転体を前記第４回転体に当接させて、前記運動体に運動エネルギーを付与することを特徴とする、補助動力装置。
前記第１回転体と、互いに反対の回転方向となるように、回転力を伝達し合う第２回転体と、
少なくとも、前記第２回転体に対して、当接している状態と、当接していない状態と、の２つの状態をとり得るように構成され、かつ、回転方向を一方向に規制されている第３回転体と、
運動体の運動に連動して回転する第４回転体と、
前記第１回転体と前記第２回転体、に接続されるエネルギー蓄積手段と、を備え、
前記第１回転体を前記第４回転体に当接させて、前記運動体から運動エネルギーを回収し、
前記第３回転体を前記第２回転体に当接させて、エネルギー蓄積状態を保持し、
前記第２回転体を前記第４回転体に当接させて、前記運動体に運動エネルギーを付与することを特徴とする、補助動力装置。
【請求項3】
前記第１回転体と前記第２回転体は、互いの転動面が当接して、回転力を伝達し合うことを特徴とする、請求項１または２に記載の補助動力装置。
【請求項4】
第１回転体と、
前記第１回転体と、互いに同じ回転方向となるように、回転力を伝達し合う第２回転体と、
運動体の運動に連動して回転する第３回転体と、
前記第１回転体と前記第２回転体、に接続されるエネルギー蓄積手段と、を備え、
前記第１回転体を前記第３回転体に当接させて、前記運動体から運動エネルギーを回収し、
前記第２回転体を前記第３回転体に当接させて、前記運動体に運動エネルギーを付与することを特徴とする、補助動力装置。
前記第１回転体と、互いに同じ回転方向となるように、回転力を伝達し合う第２回転体と、
運動体の運動に連動して回転する第３回転体と、
前記第１回転体と前記第２回転体、に接続されるエネルギー蓄積手段と、を備え、
前記第１回転体を前記第３回転体に当接させて、前記運動体から運動エネルギーを回収し、
前記第２回転体を前記第３回転体に当接させて、前記運動体に運動エネルギーを付与することを特徴とする、補助動力装置。
【請求項5】
回転方向を一方向に規制されている回転体、をさらに備え、
前記回転体は、少なくとも、前記第１回転体または前記第２回転体のいずれか一方に対して、当接している状態と、当接していない状態と、の２つの状態をとり得るように構成されることを特徴とする、請求項４に記載の補助動力装置。
前記回転体は、少なくとも、前記第１回転体または前記第２回転体のいずれか一方に対して、当接している状態と、当接していない状態と、の２つの状態をとり得るように構成されることを特徴とする、請求項４に記載の補助動力装置。
【請求項6】
第１回転体と、
運動体の運動に連動して回転する第２回転体と、
前記運動体の運動に連動して回転し、前記第２回転体と同じ方向に回転する第３回転体と、
前記第１回転体に接続されるエネルギー蓄積手段と、を備え、
前記第１回転体を前記第２回転体に当接させて、前記運動体から運動エネルギーを回収し、
前記第１回転体を前記第３回転体に当接させて、前記運動体に運動エネルギーを付与することを特徴とする、補助動力装置。
運動体の運動に連動して回転する第２回転体と、
前記運動体の運動に連動して回転し、前記第２回転体と同じ方向に回転する第３回転体と、
前記第１回転体に接続されるエネルギー蓄積手段と、を備え、
前記第１回転体を前記第２回転体に当接させて、前記運動体から運動エネルギーを回収し、
前記第１回転体を前記第３回転体に当接させて、前記運動体に運動エネルギーを付与することを特徴とする、補助動力装置。
【請求項7】
回転方向を一方向に規制されている回転体、をさらに備え、
前記回転体は、少なくとも、前記第１回転体に対して、当接している状態と、当接していない状態と、の２つの状態をとり得るように構成されることを特徴とする、請求項６に記載の補助動力装置。
前記回転体は、少なくとも、前記第１回転体に対して、当接している状態と、当接していない状態と、の２つの状態をとり得るように構成されることを特徴とする、請求項６に記載の補助動力装置。
【請求項8】
前記エネルギー蓄積手段は、ぜんまいばねを使用するものであることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の補助動力装置。
【請求項9】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の補助動力装置を備えた自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、補助動力装置および自転車に関する。詳しくは、主として機械的に構成され、人力を駆動源とする車両の運動エネルギーを回収し、当該車両の動力として再利用する補助動力装置および当該補助動力装置を備えた自転車に関する。
【背景技術】
【0002】
人力を駆動源とする車両としては、前輪（操舵輪）、後輪（駆動輪）の２輪を備え、踏力によりクランクを回転させて推進力とする自転車が一般的である。２輪の自転車は機動性に富み、軽快な操縦性を有する乗り物ではあるが、その構造上、発進時あるいは低速走行時においては、ふらつきや転倒のおそれが高くなるといった側面を有する。
【0003】
従来、上述の点の解消等を目的として、電機モータの動力を電気的に制御し、踏力を補助する自転車が開発されており、普及も進んでいる。また、下記特許文献１には、主に機械的に構成され、自動的にエネルギーの回収、蓄積および放出を行う動力伝達機構を、自転車に適用する考案についての記載がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００３－１４６２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、電機モータの動力を補助動力とする自転車は、複雑な機構を有するがために部品点数も多く、おしなべて高価である。また、自転車操縦者は、搭載バッテリーの充電を頻繁に行わなければならず、連続走行の限界についても常に念頭に置いておく必要がある。
【0006】
また、上記特許文献１に記載された動力伝達機構を備える自転車においては、エネルギーの回収、蓄積および放出が機械的、かつ、自動的に行われるものであるがゆえに、実走行における様々な走行条件に応じた制御が適切なタイミングで行われうるのか、すなわち自転車操縦者の操作判断に一致する制御となるものなのか、といった点について疑問の余地がある。さらに制御系の消費するエネルギーについても懸念されるところである。
【0007】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、自転車操縦者自らの手動力で操作することを基本とし、主として機械的に構成され、人力を駆動源とする車両の運動エネルギーを回収し、当該車両の動力として再利用する補助動力装置および当該補助動力装置を備えた自転車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る補助動力装置は、第１回転体と、前記第１回転体と、互いに反対の回転方向となるように、回転力を伝達し合う第２回転体と、少なくとも、前記第１回転体と前記第２回転体の双方に当接している状態と、前記第１回転体と前記第２回転体の双方に同時には当接していない状態と、の２つの状態をとり得るように構成される第３回転体と、運動体の運動に連動して回転する第４回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体、に接続されるエネルギー蓄積手段と、を備え、前記第１回転体を前記第４回転体に当接させて、前記運動体から運動エネルギーを回収し、前記第３回転体を前記第１回転体と前記第２回転体の双方に当接させて、エネルギー蓄積状態を保持し、前記第２回転体を前記第４回転体に当接させて、前記運動体に運動エネルギーを付与することを特徴とする。
【0009】
本発明の第２の態様に係る補助動力装置は、第１回転体と、前記第１回転体と、互いに反対の回転方向となるように、回転力を伝達し合う第２回転体と、少なくとも、前記第２回転体に対して、当接している状態と、当接していない状態と、の２つの状態をとり得るように構成され、かつ、回転方向を一方向に規制されている第３回転体と、運動体の運動に連動して回転する第４回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体、に接続されるエネルギー蓄積手段と、を備え、前記第１回転体を前記第４回転体に当接させて、前記運動体から運動エネルギーを回収し、前記第３回転体を前記第２回転体に当接させて、エネルギー蓄積状態を保持し、前記第２回転体を前記第４回転体に当接させて、前記運動体に運動エネルギーを付与することを特徴とする。
【0010】
本発明の第３の態様に係る補助動力装置は、第１または第２の態様に係る補助動力装置であって、前記第１回転体と前記第２回転体は、互いの転動面が当接して、回転力を伝達し合うことを特徴とする
【0011】
本発明の第４の態様に係る補助動力装置は、第１回転体と、前記第１回転体と、互いに同じ回転方向となるように、回転力を伝達し合う第２回転体と、運動体の運動に連動して回転する第３回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体、に接続されるエネルギー蓄積手段と、を備え、前記第１回転体を前記第３回転体に当接させて、前記運動体から運動エネルギーを回収し、前記第２回転体を前記第３回転体に当接させて、前記運動体に運動エネルギーを付与することを特徴とする。
【0012】
本発明の第５の態様に係る補助動力装置は、第４の態様に係る補助動力装置であって、回転方向を一方向に規制されている回転体、をさらに備え、前記回転体は、少なくとも、前記第１回転体または前記第２回転体のいずれか一方に対して、当接している状態と、当接していない状態と、の２つの状態をとり得るように構成されることを特徴とする。
【0013】
本発明の第６の態様に係る補助動力装置は、第１回転体と、運動体の運動に連動して回転する第２回転体と、前記運動体の運動に連動して回転し、前記第２回転体と同じ方向に回転する第３回転体と、前記第１回転体に接続されるエネルギー蓄積手段と、を備え、前記第１回転体を前記第２回転体に当接させて、前記運動体から運動エネルギーを回収し、前記第１回転体を前記第３回転体に当接させて、前記運動体に運動エネルギーを付与することを特徴とする。
【0014】
本発明の第７の態様に係る補助動力装置は、第６の態様に係る補助動力装置であって、回転方向を一方向に規制されている回転体、をさらに備え、前記回転体は、少なくとも、前記第１回転体に対して、当接している状態と、当接していない状態と、の２つの状態をとり得るように構成されることを特徴とする。
【0015】
本発明の第８の態様に係る補助動力装置は、第１乃至第７のいずれかの態様に係る補助動力装置であって、前記エネルギー蓄積手段は、ぜんまいばねを使用するものであることを特徴とする。
【0016】
本発明の第９の態様に係る自転車は、第１乃至第８のいずれかの態様に係る補助動力装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0017】
上記の構成によれば、主として機械的に構成され、人力を駆動源とする車両の運動エネルギーを回収し、当該車両の動力として再利用する補助動力装置および当該補助動力装置を備えた自転車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図6】図６は、傾動アーム、入力ホイールおよびぜんまいばねユニットを示すものであり、（Ａ）は、傾動アームに入力ホイールおよびぜんまいばねユニットが設置された状態を示す正面図、（Ｂ）は、その側面図、（Ｃ）は、その背面図である。（Ｄ）は、ぜんまいばねユニットおよび軸の側面図である。
【図7】図７は、傾動アーム、出力ホイールおよびぜんまいばねユニットを示すものであり、（Ａ）は、傾動アームに出力ホイールおよびぜんまいばねユニットが設置された状態を示す正面図、（Ｂ）は、その側面図、（Ｃ）は、その背面図である。（Ｄ）は、ぜんまいばねユニットおよび軸の側面図である。
【図9】図９は、制御アームに制御ホイールおよびワンウェイクラッチユニットが設置され、さらに当該制御アームが案内部材および車体側のブラケットに、上下方向移動可能に設置される状態を示すものであり、（Ａ）は、正面図、（Ｂ）は、側面図、（Ｃ）は、背面図である。（Ｄ）は、ワンウェイクラッチユニットおよび軸の側面図である。
【図13】図１３は、補強アームおよび支持部材を、車体のフレームに固定するために用いる固定部材を示すものであり、（Ａ）は、正面図、（Ｂ）は、背面図、（Ｃ）は、底面図である。（Ｄ）は、当該固定部材の使用方法を説明する一部透視図である。
【図15】図１５は、第１の実施形態の補助動力装置の動作の様相を模式的に示す正面図である。（Ａ）は、エネルギーの回収（入力）の状態を示し、（Ｂ）は、無操作状態を示し、（Ｃ）は、エネルギーの放出（出力）の状態を示している。
【図18】図１８は、第２の実施形態の補助動力装置に用いる連動リングおよび当該連動リングを設置するための加工が施された自転車の後輪を示すものであり、（Ａ）は、連動リングの正面図、（Ｂ）は、その側面図、（Ｃ）は、自転車の後輪の正面図、（Ｄ）は、自転車の後輪に連動リングを設置した状態を示す正面図である。
【図20】図２０は、第２の実施形態の補助動力装置の動作の様相を模式的に示す正面図である。（Ａ）は、エネルギーの回収（入力）の状態を示し、（Ｂ）は、無操作状態を示し、（Ｃ）は、エネルギーの放出（出力）の状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の補助動力装置の複数の実施形態を、添付の図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一もしくは相当する箇所には同じ符号を付し、重複する説明を避けるものとする。また、説明中、方向を表す用語である前、後、左、右、上、下は、特に記載の無い場合には、本発明の補助動力装置を備える自転車に乗車する、自転車操縦者の乗車姿勢を基準として定められている。
【0020】
［第１の実施形態］
＜全体の構成＞
図１および図２は、第１の実施形態の補助動力装置１００を示すものであり、図１は正面図、図２は側面図である。第１の実施形態の補助動力装置１００は、自転車１０の後輪６５０に連動して回転する連動ホイール５、連動ホイール５の外周面に当接して、摩擦により連動ホイール５の回転力を回収する入力ホイール２、入力ホイール２と互いに当接するように付勢され、反対の回転方向となるように回転力を伝達し合い、連動ホイール５の外周面に当接して、連動ホイール５に回転力を付与する出力ホイール３、入力ホイール２および出力ホイール３の、いずれか一方、あるいは双方に当接して、入力ホイール２および出力ホイール３の回転を制御する役割を担う制御ホイール４より構成される。
＜全体の構成＞
図１および図２は、第１の実施形態の補助動力装置１００を示すものであり、図１は正面図、図２は側面図である。第１の実施形態の補助動力装置１００は、自転車１０の後輪６５０に連動して回転する連動ホイール５、連動ホイール５の外周面に当接して、摩擦により連動ホイール５の回転力を回収する入力ホイール２、入力ホイール２と互いに当接するように付勢され、反対の回転方向となるように回転力を伝達し合い、連動ホイール５の外周面に当接して、連動ホイール５に回転力を付与する出力ホイール３、入力ホイール２および出力ホイール３の、いずれか一方、あるいは双方に当接して、入力ホイール２および出力ホイール３の回転を制御する役割を担う制御ホイール４より構成される。
【0021】
図３に示すように、第１の実施形態の補助動力装置１００は、自転車１０の後輪６５０の左側部に設置される。自転車１０は、前輪６４０、後輪６５０を有する一般的な二輪の自転車であり、クランクペダル６３０、ハンドル６９０、前輪ブレーキ６６０、後輪ブレーキ６７０（ステー６７５）をさらに備える。クランクペダル６３０を自転車操縦者（図示せず）が踏み込むことで生じる回転力は、チェーン６１０、リアスプロケット６１１を経て、後輪６５０に伝達される。
【0022】
自転車１０の後輪軸６１５は、２つのナット８００によって自転車１０のフレームであるチェーンステー６００（左側）およびチェーンステー６０１（右側）に支持される。チェーンステー６００およびシートステー６０２は、左側の後輪軸６１５付近で、それぞれの端部が溶接接合されており、チェーンステー６０１およびシートステー６０３は、右側の後輪軸６１５付近で、それぞれの端部が溶接接合されている。なお、図２において示される左側のスペーサ６１６および右側のスペーサ６１７は、第１の実施形態の補助動力装置１００を自転車１０に備え付ける際に、幅方向（左右方向）のスペースを確保し、位置を決定するために必要となるものである。
【0023】
補助動力装置１００は、各々のホイールが当接あるいは離間することで、回転力の伝達の断接を行う。具体的には、入力ホイール２が連動ホイール５に当接して、連動ホイール５の回転エネルギーを回収、蓄積し、出力ホイール３が連動ホイール５に当接して、連動ホイール５に回転エネルギーを付与する。図６および図７に示すように、入力ホイール２は、ぜんまいばねユニット１２に接続する軸７上に設置され、出力ホイール３は、ぜんまいばねユニット１３に接続する軸８上に設置される。すなわち、エネルギー蓄積手段としてのぜんまいばねユニットが各々のホイールに１個、計２個（巻き上げ方向は互いに反対となっている）使用される構成となっている。なお、入力ホイール２の径と出力ホイール３の径は同じである。
【0024】
図１、図５乃至図８に示すように、入力ホイール２は回動アーム２２の上部に、出力ホイール３は回動アーム２３の上部にそれぞれ設置される。回動アーム２２および回動アーム２３は、回動アーム２２を左側（図１における紙面手前側）、回動アーム２３を右側（図１における紙面奥側）に重ね、それぞれのアームが正面視で略Ｘ字形状となるように配される。回動アーム２２および回動アーム２３は、略Ｘ字の交点となる部分であり、それぞれのアームの長さ方向のほぼ中央に位置する場所に設けられる孔（孔２２ｄおよび孔２３ｄ）をボルト８１０が貫き、支持部材７０の上端部（孔７０ａ）に、当該ボルト８１０を中心に回動可能に支持される。
【0025】
また、回動アーム２２の下部には、コイルばね３６の一端を掛けるための孔２２ｆが設けられ、回動アーム２３の下部には、コイルばね３７の一端を掛けるための孔２３ｆが設けられており、それらのコイルばねの引っ張り力により、回動アーム２２および回動アーム２３の上部は、互いに近接する方向に付勢されている（コイルばね３６とコイルばね３７は、同様の性能を有する）。それにより、入力ホイール２および出力ホイール３は、それぞれのライニング（ライニング２ｂおよびライニング３ｂ）間の摩擦により、回転方向が反対となるように互いに回転力を伝達し合う。
【0026】
したがって、操作ユニット９０（後に詳述）を操作しない場合、すなわち無操作状態において、入力ホイール２および出力ホイール３のそれぞれの回転中心を結ぶ仮想線は、地面に対して略平行である。さらに、連動ホイール５の外周面に対して入力ホイール２の転動面および出力ホイール３の転動面は、一定の距離を保って離間した状態に調整されている。すなわち、無操作状態において後輪６５０は、補助動力装置１００に対して非接続の状態となっている。なお、上記の一定の距離とは、操作ユニット９０の操作によって、回動アーム２２および回動アーム２３がボルト８１０を中心として回動した際に、入力ホイール２または出力ホイール３が連動ホイール５に当接して、その回転力を伝達する（される）ことを可能とし、かつ、微小な操作に過剰に反応しないための、冗長性を持たせることのできる程度の距離である。
【0027】
図３、図１４および図１５に示すように、補助動力装置１００は、自転車操縦者（図示せず）が操作ユニット９０を手動操作（操作ユニット９０のレバー９１を押す、引く、もしくは無操作）することによって動作する。すなわち、回動アーム２３の下端部に設けられるホルダ３３に掛けられたワイヤ８０ａ（入力側ケーブル８０内を挿通）を引く（レバー９１を後方に引く）ことで、当該回動アーム２３の上部が前方へと回動し、当該回動アーム２３に設置される出力ホイール３が、回動アーム２２に設置され、当該出力ホイール３に当接している入力ホイール２を前方へと押圧して、当該入力ホイール２が連動ホイール５に当接し、無操作状態において、コイルばね３６およびコイルばね３７の付勢力により、入力ホイール２および出力ホイール３は、双方共に連動ホイール５から離間して、自転車１０の後輪６５０は、補助動力装置１００に対して非接続の状態となり、回動アーム２２の下端部に設けられるホルダ３２に掛けられたワイヤ８１ａ（出力側ケーブル８１内を挿通）を引く（操作ユニット９０のレバー９１を前方へと押し込む）ことで、回動アーム２２の上部が後方へと回動し、当該回動アーム２２に設置された入力ホイール２が、回動アーム２３に設置され当該入力ホイール２に当接している出力ホイール３を後方へと押圧して、当該出力ホイール３が連動ホイール５に当接する。
【0028】
補助動力装置１００は、回動アーム２２および回動アーム２３を回動させて入力ホイール２を連動ホイール５に当接（この時、回転方向を一方向に規制されている制御ホイール４は、出力ホイール３にのみ当接）させることによって、回転運動する連動ホイール５からエネルギーを回収、蓄積し、制御ホイール４が出力ホイール３にのみ当接し、かつ、入力ホイール２が連動ホイール５から離間している状態、あるいは無操作状態（制御ホイール４は、入力ホイール２および出力ホイール３の双方に当接）において、エネルギー蓄積状態を保持し、回動アーム２２および回動アーム２３を回動させて出力ホイール３を連動ホイール５に当接（この時、制御ホイール４は、入力ホイール２にのみ当接）させることによって、連動ホイール５に回転力を付与する。なお、回転運動する連動ホイール５の回転方向は、自転車１０の前進方向のみ（一方向）を想定したものとなっている。
【0029】
図９に示すように、制御ホイール４は、ワンウェイクラッチユニット１４に接続する軸９に一体回転可能に配設される。したがって、上述した無操作状態（制御ホイール４が入力ホイール２と出力ホイール３の双方に同時に当接する状態）に限らず、制御ホイール４が出力ホイール３に当接している状態にあれば、ワンウェイクラッチユニット１４の有する、回転方向を一方向に規制する作用により、エネルギー蓄積状態の保持が可能となる。この場合、回転運動する連動ホイール５に入力ホイール２を断続的に当接させてエネルギーを蓄積させることもできる。
【0030】
しかるに、本発明はこれに限られず、ワンウェイクラッチユニット１４を使用しない構成とすることも可能である。その場合においては、蓄積されたエネルギーの保持は、制御ホイール４（ワンウェイクラッチユニット１４は除かれている）に、入力ホイール２および出力ホイール３の双方を同時に当接させることによってのみ可能となるため、断続的な入力によるエネルギーの蓄積は困難となるが、簡易な構成となり、重量およびコストの面で利点がある。なお、以下に説明する第２の実施形態における補助動力装置２００の制御ホイール２０４についても同様に、ワンウェイクラッチユニット２１４を使用しない構成とすることが可能である。
【0031】
＜連動ホイール＞
図１、図２および図４に示すように、連動ホイール５は、ハブ６２５に結合する受け部材５０（ねじ孔５０ａ）に、６本のボルト８６５によって固定され、後輪６５０（スポーク６５１、リム６５２およびタイヤ６５３からなる）と回転中心を同じくして、当該後輪６５０と同期して回転する。なお、受け部材５０は、ハブ６２５のフランジ部（図示せず）に溶接接合されている。
図１、図２および図４に示すように、連動ホイール５は、ハブ６２５に結合する受け部材５０（ねじ孔５０ａ）に、６本のボルト８６５によって固定され、後輪６５０（スポーク６５１、リム６５２およびタイヤ６５３からなる）と回転中心を同じくして、当該後輪６５０と同期して回転する。なお、受け部材５０は、ハブ６２５のフランジ部（図示せず）に溶接接合されている。
【0032】
連動ホイール５は、スポーク部５ａおよび当該スポーク部５ａの外周面を被覆するライニング５ｂからなる。スポーク部５ａは、アルミ等の金属で形成されるものであってもよいが、剛性を確保できるものであれば樹脂を素材とするものであってもよい。また、ライニング５ｂは、ゴムあるいは樹脂で形成されるものであってもよいが、ある程度の摩擦および耐磨耗性を有していることが必要である。なお、スポーク部５ａが金属で形成されており、入力ホイール２のライニング２ｂおよび出力ホイール３のライニング３ｂが、スポーク部５ａの外周面に対して十分な摩擦を有する材質のものであれば、ライニング５ｂを施さずに、スポーク部５ａの外周面に直接それらのホイールを当接させ、回転力を伝達させることも可能である。また、樹脂性のスポーク部の外周面に金属製のライニングを施すこともできる。
【0033】
＜支持部材＞
図１、図２および図５に示すように、回動アーム２２および回動アーム２３を支持する支持部材７０は、下端部に設けられる長孔７０ｃを後輪軸６１５が貫いて、当該後輪軸６１５上に設置される。また、上述したように、回動アーム２２および回動アーム２３は、ボルト８１０が、上端部に開口する孔７０ａ、回動アーム２２の孔２２ｄおよび回動アーム２３の孔２３ｄを貫いて、支持部材７０に、ボルト８１０を中心に、回動可能に支持される。また、支持部材７０には、入力側ケーブル８０の端部を支持する枝支持部材７３（取り付け孔７３ａ）、出力側ケーブル８１の端部を支持する枝支持部材７２（取り付け孔７２ａ）、入力側のばね孔部材７９（ばね孔７９ａ）および出力側のばね孔部材７８（ばね孔７８ａ）が溶接接合されている。
図１、図２および図５に示すように、回動アーム２２および回動アーム２３を支持する支持部材７０は、下端部に設けられる長孔７０ｃを後輪軸６１５が貫いて、当該後輪軸６１５上に設置される。また、上述したように、回動アーム２２および回動アーム２３は、ボルト８１０が、上端部に開口する孔７０ａ、回動アーム２２の孔２２ｄおよび回動アーム２３の孔２３ｄを貫いて、支持部材７０に、ボルト８１０を中心に、回動可能に支持される。また、支持部材７０には、入力側ケーブル８０の端部を支持する枝支持部材７３（取り付け孔７３ａ）、出力側ケーブル８１の端部を支持する枝支持部材７２（取り付け孔７２ａ）、入力側のばね孔部材７９（ばね孔７９ａ）および出力側のばね孔部材７８（ばね孔７８ａ）が溶接接合されている。
【0034】
さらに、支持部材７０には、Ｌ字型の補強部材６０の一端部を取り付けるための長孔７０ｂが開設されており、当該補強部材６０の一端部は、ボルト８１１により支持部材７０に固定される。補強部材６０の屈曲部は、ボルト８１３、２個の固定部材７１０（後に詳述）およびスペーサ７１１により、シートステー６０２に固定され、補強部材６０の他端部は、ボルト８１２によりブラケット保持部材７６に固定される。また、ブラケット保持部材７６には、２個のボルト８６７により連結部材７５が固設され、当該連結部材７５には、２個のボルト８６６によりブラケット７４が固設される。なお、支持部材、補強部材、保持部材および連結部材は、鉄等の強度の高い金属を素材として形成されるものであることが好ましい。
【0035】
回動アーム２２および回動アーム２３は、ばねワッシャ（図示せず）が間装され、間隔を保ってボルト８１０にナット（図示せず）が固定されて、ボルト８１０の長さ方向に押圧付勢されつつ、支持部材７０に回動可能に支持されるが、その他の支持の方法として、軸受（針状ころ軸受等）を用いる構成としてもよい。なお、以下の説明中、支持部材に回動アームを回動可能に支持する方法は同様である。
【0036】
＜回動アーム＞
図６乃至図８は、回動アーム２２、回動アーム２３、入力ホイール２および出力ホイール３を示すものである。回動アーム２２および回動アーム２３は、回動アーム２２が回動アーム２３と比較して左右方向においてアームの板厚の分長くなっていることの他、回動アーム２２に設けられる、コイルばね３６の端部を掛けるための孔２２ｆ、切り欠き加工部２２ａおよびホルダ３２に施されるワイヤを通すための加工の位置（図示せず）が、回動アーム２３に設けられる、それぞれに対応する位置とは、互いに前後方向に対称の位置となることを除けば、ほぼ同じ構成のものである。したがって以下では、回動アーム２３についてのみ説明する。
図６乃至図８は、回動アーム２２、回動アーム２３、入力ホイール２および出力ホイール３を示すものである。回動アーム２２および回動アーム２３は、回動アーム２２が回動アーム２３と比較して左右方向においてアームの板厚の分長くなっていることの他、回動アーム２２に設けられる、コイルばね３６の端部を掛けるための孔２２ｆ、切り欠き加工部２２ａおよびホルダ３２に施されるワイヤを通すための加工の位置（図示せず）が、回動アーム２３に設けられる、それぞれに対応する位置とは、互いに前後方向に対称の位置となることを除けば、ほぼ同じ構成のものである。したがって以下では、回動アーム２３についてのみ説明する。
【0037】
図７および図８に示すように、回動アーム２３は、略Ｕ字の一端を延長したものを上下に逆さまにした形状を呈するが、屈曲部は直角となっている。当該略Ｕ字形状の部分の内側に出力ホイール３およびぜんまいばねユニット１３が設置され、下端部にワイヤ８０ａの端部を係止するためのホルダ３３が設けられる。また、回動アーム２３には、長さ方向の中央部に回動の中心となる孔２３ｄ、下部にコイルばね３７の端部を掛けるための孔２３ｆ、ぜんまいばねユニット１３を設置するためのボルト挿通孔２３ｅ（ボルト８６２によって設置される）、軸受ホルダ７００（後に詳述）を設置するためのねじ孔２３ｃ（ボルト８７０によって設置される）および当該軸受ホルダ７００のハウジング部７００ａの嵌装する孔２３ｂが設けられる。さらに、当該孔２３ｂの一部分には、ぜんまいばねユニット１３に接続する軸８を通すための切り欠き加工（切り欠き加工部２３ａ）が施される。また、軸８の右側端部は、軸受ホルダ７００に嵌装される軸受７０５を介して、回動アーム２３に回転可能に支持される。なお、回動アーム２２および回動アーム２３は、鉄等の強度の高い金属を素材として形成されるものであることが好ましい（以下、回動アームの材質について同様）。
【0038】
＜入力ホイール、出力ホイール＞
入力ホイール２は、スポーク部２ａおよびライニング２ｂからなり、出力ホイール３は、スポーク部３ａおよびライニング３ｂからなる。入力ホイール２の構成は、出力ホイール３の構成と同様のものであるためその説明を省略し、以下では出力ホイール３についてのみ詳細に説明する。図８に示すように、出力ホイール３は、スポーク部３ａおよび当該スポーク部３ａの外周を被覆するライニング３ｂからなる。スポーク部３ａは、アルミ等の金属で形成されるものであってもよいが、剛性を確保できるものであれば樹脂を素材とするものであってもよい。また、ライニング３ｂは、ゴムあるいは樹脂で形成されるものであってもよいが、入力ホイール２に当接して互いに回転力を伝達するために、ある程度の摩擦および耐磨耗性を有しているものであることが必要である。なお、ぜんまいばねユニット１３に接続する軸８の挿通する部分であり、スポーク部３ａの中央部に嵌装、固設される中心部３ｃは、スポーク部３ａが樹脂あるいはアルミ等の軽金属を素材とする場合には、鉄等の剛性を有する金属によって形成されることが好ましい。
入力ホイール２は、スポーク部２ａおよびライニング２ｂからなり、出力ホイール３は、スポーク部３ａおよびライニング３ｂからなる。入力ホイール２の構成は、出力ホイール３の構成と同様のものであるためその説明を省略し、以下では出力ホイール３についてのみ詳細に説明する。図８に示すように、出力ホイール３は、スポーク部３ａおよび当該スポーク部３ａの外周を被覆するライニング３ｂからなる。スポーク部３ａは、アルミ等の金属で形成されるものであってもよいが、剛性を確保できるものであれば樹脂を素材とするものであってもよい。また、ライニング３ｂは、ゴムあるいは樹脂で形成されるものであってもよいが、入力ホイール２に当接して互いに回転力を伝達するために、ある程度の摩擦および耐磨耗性を有しているものであることが必要である。なお、ぜんまいばねユニット１３に接続する軸８の挿通する部分であり、スポーク部３ａの中央部に嵌装、固設される中心部３ｃは、スポーク部３ａが樹脂あるいはアルミ等の軽金属を素材とする場合には、鉄等の剛性を有する金属によって形成されることが好ましい。
【0039】
出力ホイール３の中心部３ｃには、ぜんまいばねユニット１３に接続する軸８（キー８ｂを備える）を挿通させるための軸挿通孔３ｄが設けられる。また、スポーク部３ａの中心付近の適した場所には、軸挿通孔３ｄに開口するねじ孔３ｅが設けられ、当該ねじ孔３ｅにセットスクリュー８９０を螺合、締結して、出力ホイール３の軸８上における軸方向移動が規制される。なお、ぜんまいばねユニット１３の巻き上げ方向は、出力ホイール３が連動ホイール５に当接してエネルギーを放出した（巻き付勢が解かれた）際に自転車１０が前進する回転方向である。また、入力ホイール２に接続するぜんまいばねユニット１２の巻き上げ方向は、ぜんまいばねユニット１３の巻き上げ方向とは逆となる。
【0040】
＜ぜんまいばねユニット＞
図６に示すように、ぜんまいばねユニット１２は、カバー１２ａおよび本体部１２ｂからなる。本体部１２ｂには、回動アーム２２に固設（２個のボルト８６２により締結される）するための２個のねじ孔（図示せず）が設けられている。また、ぜんまいばねユニット１２に接続する軸７は、軸本体部７ａおよびキー７ｂからなり、当該軸７の一端部は、本体部１２ｂの内部に備えられる軸受（図示せず）によって回転可能に支持される。なお、本体部１２ｂには、４本のビス８８２によりカバー１２ａが取り付けられる。
図６に示すように、ぜんまいばねユニット１２は、カバー１２ａおよび本体部１２ｂからなる。本体部１２ｂには、回動アーム２２に固設（２個のボルト８６２により締結される）するための２個のねじ孔（図示せず）が設けられている。また、ぜんまいばねユニット１２に接続する軸７は、軸本体部７ａおよびキー７ｂからなり、当該軸７の一端部は、本体部１２ｂの内部に備えられる軸受（図示せず）によって回転可能に支持される。なお、本体部１２ｂには、４本のビス８８２によりカバー１２ａが取り付けられる。
【0041】
ぜんまいばねユニット１３は、巻き上げ方向の違いを除けば、ぜんまいばねユニット１２の構成と同様のものである。図７に示すように、ぜんまいばねユニット１３は、カバー１３ａおよび本体部１３ｂからなる。本体部１３ｂの背面には、回動アーム２３に固設（２個のボルト８６２により固設される）するための２個のねじ孔（図示せず）が設けられている。また、ぜんまいばねユニット１３に接続する軸８は、軸本体部８ａおよびキー８ｂからなり、当該軸８の一端部は、本体部１３ｂの内部に設置される軸受（図示せず）によって回転可能に支持される。なお、本体部１３ｂには４本のビス８８２によりカバー１３ａが取り付けられる。
【0042】
以下、本明細書において、エネルギーを蓄積する手段として用いられるぜんまいばねユニットが有すべき性能および特性について記す。
【0043】
≪ぜんまいばねユニットの性能および特性１≫
ぜんまいばねユニットに要求される性能については、自転車操縦者の体重および脚力、自転車のクランク長、フロントおよびリアのスプロケットの比、駆動タイヤ径、補助動力装置に用いる各ホイール（および連動リング）の径の比等様々な要素を考慮すべきであるが、仮にアシストを必要とする自転車操縦者が、体重の３０パーセントをペダルにかけることができるとすれば、その３分の１から半分、すなわち体重の１０パーセントから１５パーセントをペダルにかける力で、自転車を数メートル（後輪１回転）進ませる程度のアシスト力であっても、速度０からの発進時、あるいは極低速時からの加速時においては、かなり有効なもの（スムーズな発進を可能とすること、およびふらつきを抑えること）であると考えられる。ぜんまいばねユニットの有すべき性能（最大の巻き数および最大の巻き数まで巻かれた際に発生する軸トルク）は、そのような考えに基づいて定められるものとする。
ぜんまいばねユニットに要求される性能については、自転車操縦者の体重および脚力、自転車のクランク長、フロントおよびリアのスプロケットの比、駆動タイヤ径、補助動力装置に用いる各ホイール（および連動リング）の径の比等様々な要素を考慮すべきであるが、仮にアシストを必要とする自転車操縦者が、体重の３０パーセントをペダルにかけることができるとすれば、その３分の１から半分、すなわち体重の１０パーセントから１５パーセントをペダルにかける力で、自転車を数メートル（後輪１回転）進ませる程度のアシスト力であっても、速度０からの発進時、あるいは極低速時からの加速時においては、かなり有効なもの（スムーズな発進を可能とすること、およびふらつきを抑えること）であると考えられる。ぜんまいばねユニットの有すべき性能（最大の巻き数および最大の巻き数まで巻かれた際に発生する軸トルク）は、そのような考えに基づいて定められるものとする。
【0044】
≪ぜんまいばねユニットの性能および特性２≫
ぜんまいばねユニットに接続する軸が、最大の巻き数を越えて巻かれた（過巻き）場合に、それによる破損を防止するための機構が備わっていることが必要である。例えば、ぜんまいばねユニットに内蔵されるぜんまいばねの外側端部の係止位置が、過巻きの際には、ぜんまいばねユニットの本体部の内周を移動すること（その都度、係止が復帰することも必要）で破損を防止するものであってもよい。
ぜんまいばねユニットに接続する軸が、最大の巻き数を越えて巻かれた（過巻き）場合に、それによる破損を防止するための機構が備わっていることが必要である。例えば、ぜんまいばねユニットに内蔵されるぜんまいばねの外側端部の係止位置が、過巻きの際には、ぜんまいばねユニットの本体部の内周を移動すること（その都度、係止が復帰することも必要）で破損を防止するものであってもよい。
【0045】
≪ぜんまいばねユニットの性能および特性３≫
巻き上げ方向と反対の方向に巻かれた場合（逆巻き）において、ぜんまいばねユニットに接続する軸が、自由回転可能となる機構が備わっていることが必要である。例えば、軸とぜんまいばねが、ワンウェイクラッチ機構を備える軸受を介して接続される構成であってもよい。そのような構成により、逆巻きによる破損を防止し、さらに、ぜんまいばねユニットの巻き付勢が解かれた後には、軸は自由回転することが可能となる。
巻き上げ方向と反対の方向に巻かれた場合（逆巻き）において、ぜんまいばねユニットに接続する軸が、自由回転可能となる機構が備わっていることが必要である。例えば、軸とぜんまいばねが、ワンウェイクラッチ機構を備える軸受を介して接続される構成であってもよい。そのような構成により、逆巻きによる破損を防止し、さらに、ぜんまいばねユニットの巻き付勢が解かれた後には、軸は自由回転することが可能となる。
【0046】
＜制御ホイール＞
図９は、制御ホイール４およびワンウェイクラッチユニット１４を示すものである。制御ホイール４は、スポーク部４ａおよび当該スポーク部４ａの外周を被覆するライニング４ｂからなる。なお、ワンウェイクラッチユニット１４に接続する軸９（キー９ｂを備える）に対して、制御ホイール４を設置する方法およびスポーク部４ａの構成の説明、ならびに、ライニング４ｂの材質等の説明は、上述の入力ホイール２および出力ホイール３の説明、ならびに連動ホイール５のライニング５ｂの材質の説明に準ずるものであるため省略する。
図９は、制御ホイール４およびワンウェイクラッチユニット１４を示すものである。制御ホイール４は、スポーク部４ａおよび当該スポーク部４ａの外周を被覆するライニング４ｂからなる。なお、ワンウェイクラッチユニット１４に接続する軸９（キー９ｂを備える）に対して、制御ホイール４を設置する方法およびスポーク部４ａの構成の説明、ならびに、ライニング４ｂの材質等の説明は、上述の入力ホイール２および出力ホイール３の説明、ならびに連動ホイール５のライニング５ｂの材質の説明に準ずるものであるため省略する。
【0047】
図９（Ｂ）に示すように、制御ホイール４は、ワンウェイクラッチユニット１４に接続する軸９に一体回転可能に配設される。ワンウェイクラッチユニット１４の本体部１４ｂの背面には、２個のねじ孔（図示せず）が設けられており、制御ホイール４は、２個のボルト８６４が当該ねじ孔に締結され、略Ｕ字を上下に逆さまにした形状（ただし屈曲部は直角である）を呈する制御アーム２４の左側に設置される。軸９の右側端部は、軸受ホルダ７００（ボルト８７０によって締結される）に嵌装される軸受７０５を介して、制御アーム２４の右側に回転可能に支持される。
【0048】
＜ワンウェイクラッチユニット＞
図９（Ｄ）に示すように、ワンウェイクラッチユニット１４は、カバー１４ａおよび本体部１４ｂからなる。ワンウェイクラッチユニット１４に接続する軸９（軸本体部９ａおよびキー９ｂ）の一端部は、本体部１４ｂの内部に備えられ，ワンウェイクラッチ機構を有する軸受（図示せず）を介して、一方向に回転可能に支持される。すなわち、制御ホイール４と共に回転する軸９は、入力ホイール２が連動ホイール５に当接してエネルギーを回収する際に、制御ホイール４が出力ホイール３に当接して回転する方向にのみ回転する。なお、図９（Ｃ）に示すように、本体部１４ｂには、４個のねじ８８４によってカバー１４ａが取り付けられる。
図９（Ｄ）に示すように、ワンウェイクラッチユニット１４は、カバー１４ａおよび本体部１４ｂからなる。ワンウェイクラッチユニット１４に接続する軸９（軸本体部９ａおよびキー９ｂ）の一端部は、本体部１４ｂの内部に備えられ，ワンウェイクラッチ機構を有する軸受（図示せず）を介して、一方向に回転可能に支持される。すなわち、制御ホイール４と共に回転する軸９は、入力ホイール２が連動ホイール５に当接してエネルギーを回収する際に、制御ホイール４が出力ホイール３に当接して回転する方向にのみ回転する。なお、図９（Ｃ）に示すように、本体部１４ｂには、４個のねじ８８４によってカバー１４ａが取り付けられる。
【0049】
＜制御アーム＞
図１、図２、図９および図１０に示すように、制御アーム２４は、案内部材４４の内側に、上下方向に摺動移動可能に設置される。案内部材４４は、２個のボルト８４０が、ブラケット７４に設けられる孔７４ｂおよび当該案内部材４４に設けられる孔４４ｂを貫き、２個のナット８４４に締結されて、ブラケット７４に固設される。
図１、図２、図９および図１０に示すように、制御アーム２４は、案内部材４４の内側に、上下方向に摺動移動可能に設置される。案内部材４４は、２個のボルト８４０が、ブラケット７４に設けられる孔７４ｂおよび当該案内部材４４に設けられる孔４４ｂを貫き、２個のナット８４４に締結されて、ブラケット７４に固設される。
【0050】
制御アーム２４の中央部に開設されるねじ孔２４ｅには、ロッド３４が締結される。当該ロッド３４は、ブラケット７４の中央部に開設される孔７４ａ、案内筒７４ｄ、コイルばね３５および案内部材４４に開設される孔４４ａを摺動可能に挿通する。したがって、制御アーム２４は、上下方向に摺動移動可能であり、下方向に常に付勢されている。なお、ロッド３４の頭部は、孔７４ａよりその径が大であるため、制御ホイール４およびワンウェイクラッチユニット１４を擁する制御アーム２４が下方に脱落することはない。また、コイルばね３５の内径は、案内筒７４ｄの外径より大であり、孔４４ａは、コイルばね３５の外径より大である。
【0051】
図１０に示すように、制御アーム２４の左側部には、ワンウェイクラッチユニット１４を設置するための孔２４ｄが２個開設されている。また、制御アーム２４の右側部には、軸受ホルダ７００を設置するための孔２４ｂおよび２個のねじ孔２４ｃが開設され、さらに軸９を通すための切り欠き加工（切り欠き加工部２４ａ）が施されている。
【0052】
図１、図２および図１０に示すように、ブラケット７４は、当該ブラケット７４に開設される２個のボルト貫通長孔７４ｃを、２個のボルト８６６が貫いて連結部材７５に固設される。また、当該連結部材７５は、シートステー６０２に、ボルト８１４によって固定されるブラケット保持部材７６の上端部に、２個のボルト８６７によって固設される。なお、制御アーム２４、ブラケット７４およびブラケット保持部材７６は、鉄等の強度の高い金属を素材として形成されるものであることが好ましい（以下、制御アーム、ブラケットおよびブラケット保持部材の材質について同様）。また、連結部材７５に開設されるボルト８６７の挿通する孔は長孔（図示せず）となっており、制御アーム２４の高さ方向の位置の調整が可能である。
【0053】
上述したように、制御アーム２４は、上下方向移動可能に支持され、また、コイルばね３５によって常時下方向に付勢されるため、第１の実施形態の補助動力装置１００の無操作状態において、制御ホイール４は、入力ホイール２および出力ホイール３の双方に対して一定の押圧力で当接している。コイルばね３５による付勢力は、入力ホイール２が連動ホイール５に当接して最大の巻き数までエネルギーを回収する際、あるいは最大の巻き数までエネルギーを回収、蓄積して無操作状態へと移行した場合において、出力ホイール３と制御ホイール４の間、さらに入力ホイール２および出力ホイール３と制御ホイール４の間において、押圧力の不足による空転が生じず、かつ、制御ホイール４の押圧力の過大により、入力ホイール２および出力ホイール３が互いに離間してしまうことのない程度のものとなっている。
【0054】
＜軸受ホルダ＞
図１１は、軸受ホルダ７００を示すものであり、（Ａ）は、正面図、（Ｂ）は、背面図、（Ｃ）は、（Ｂ）のＸＩ－ＸＩ線断面図である。軸受ホルダ７００は、ぜんまいばねユニットあるいはワンウェイクラッチユニットに接続する軸の一端部を支持するために使用されるものである。軸受ホルダ７００には、ボルト８７０の挿通する孔７００ｃおよび軸端を逃がすための孔７００ｂが設けられており、さらに中央部に軸受７０５を収納するハウジング部７００ａを備える。なお、左右方向の寸法を抑えるために、孔７００ｃのボルト８７０の頭部の当接する部位に、拡径加工（拡径加工部７００ｄ）が施されている。
図１１は、軸受ホルダ７００を示すものであり、（Ａ）は、正面図、（Ｂ）は、背面図、（Ｃ）は、（Ｂ）のＸＩ－ＸＩ線断面図である。軸受ホルダ７００は、ぜんまいばねユニットあるいはワンウェイクラッチユニットに接続する軸の一端部を支持するために使用されるものである。軸受ホルダ７００には、ボルト８７０の挿通する孔７００ｃおよび軸端を逃がすための孔７００ｂが設けられており、さらに中央部に軸受７０５を収納するハウジング部７００ａを備える。なお、左右方向の寸法を抑えるために、孔７００ｃのボルト８７０の頭部の当接する部位に、拡径加工（拡径加工部７００ｄ）が施されている。
【0055】
＜固定部材＞
図１２および図１３は、固定部材７１０を示すものである。図１２は、固定部材７１０が使用される部分の拡大図であり、図１３（Ａ）は、固定部材７１０の正面図、（Ｂ）は、その背面図、（Ｃ）は、その底面図、（Ｄ）は、シートステー６０２に２個の固定部材７１０を取り付けた状態を示す側面図である。自転車のフレームに使用される鋼材は、一般的に円形もしくは楕円形の断面形状を有し、地面に対して傾斜するものが多い。したがって、溶接によって接続する方法を除いて、自転車の進行方向に平行、かつ、地面に対して垂直な面を得て、支持部材等を自転車のフレームに固定するために、このような専用の部材を用いている。
図１２および図１３は、固定部材７１０を示すものである。図１２は、固定部材７１０が使用される部分の拡大図であり、図１３（Ａ）は、固定部材７１０の正面図、（Ｂ）は、その背面図、（Ｃ）は、その底面図、（Ｄ）は、シートステー６０２に２個の固定部材７１０を取り付けた状態を示す側面図である。自転車のフレームに使用される鋼材は、一般的に円形もしくは楕円形の断面形状を有し、地面に対して傾斜するものが多い。したがって、溶接によって接続する方法を除いて、自転車の進行方向に平行、かつ、地面に対して垂直な面を得て、支持部材等を自転車のフレームに固定するために、このような専用の部材を用いている。
【0056】
図１３（Ｄ）に示すように、断面が円形であって傾斜する棒状のシートステー６０２に対して、２個の固定部材７１０を、挟むように対向に取り付けることで、自転車の進行方向に平行、かつ、地面に対して垂直な面を得ることができる。図１２に示すように、ブラケット保持部材７６は、ボルト８１４が、当該ブラケット保持部材７６の下端部に開設される孔（図示せず）、対向する２個の固定部材７１０の貫通孔７１０ａおよびシートステー６０２に開設される貫通孔（図示せず）を貫き、ナット（図示せず）に締結されて、シートステー６０２に固定される。また、Ｌ字型の補強部材６０は、ボルト８１３が、当該補強部材６０の屈曲部に開設される孔（図示せず）、対向する２個の固定部材７１０の貫通孔７１０ａおよびシートステー６０２に開設される貫通孔（図示せず）を貫き、ナット（図示せず）に締結されて、シートステー６０２に固定される。
【0057】
＜操作ユニット＞
図１４は、操作ユニット９０を示すものであり、（Ａ）は、上面図、（Ｂ）は、一部分解図、（Ｃ）は、正面図、（Ｄ）は、側面図である。図３に示すように、操作ユニット９０は、自転車１０のハンドル６９０の左側に設置され、入力側ケーブル８０および出力側ケーブル８１が接続される。なお、操作ユニット９０の設置場所は、当該位置に限定されるものではなく、ハンドル６９０の右側、あるいは、その他の車体側の適した場所であってもよい。
図１４は、操作ユニット９０を示すものであり、（Ａ）は、上面図、（Ｂ）は、一部分解図、（Ｃ）は、正面図、（Ｄ）は、側面図である。図３に示すように、操作ユニット９０は、自転車１０のハンドル６９０の左側に設置され、入力側ケーブル８０および出力側ケーブル８１が接続される。なお、操作ユニット９０の設置場所は、当該位置に限定されるものではなく、ハンドル６９０の右側、あるいは、その他の車体側の適した場所であってもよい。
【0058】
操作ユニット９０は、レバー９１、レバー軸９１ａ、ワイヤ８０ａのワイヤエンド８０ｂおよびワイヤ８１ａのワイヤエンド８１ｂを係止し、軸９２を中心に回動可能に設置される巻回部材９５、上部カバー９３（中央部９３ａ、周辺部９３ｂ）、下部カバー９４（中央部９４ａ、周辺部９４ｂ）および入力側ケーブル８０，出力側ケーブル８１のそれぞれの接続部に取り付けられるブーツ９６からなる。
【0059】
巻回部材９５は、略円盤状の部材であり、当該巻回部材９５に対して相対回転不能に設置される軸９２を中心に回動する。図１４（Ｂ）に示すように、円盤状の巻回部材９５の周辺部にホルダ９５ａおよびホルダ９５ｂが設けられており、ホルダ９５ａには、入力側ケーブル８０内を通るワイヤ８０ａの端部（ワイヤエンド８０ｂ）が係止され、ホルダ９５ｂには、出力側ケーブル８１内を通るワイヤ８１ａの端部（ワイヤエンド８１ｂ）が係止される。
【0060】
巻回部材９５の軸９２は、上部カバー９３の中央部９３ａおよび下部カバー９４の中央部９４ａに設けられる軸受部（図示せず）に回動可能に支持される。また、軸９２にはレバー軸９１ａが接続される。したがって、レバー軸９１ａの端部に設置される略球形状のレバー９１を、自転車操縦者（図示せず）が操作する（巻回部材９５を回動させる）ことで、ワイヤ（ワイヤ８０ａまたはワイヤ８１ａ）を引く、あるいは戻すといった動作が可能となる。
【0061】
＜動作の様相＞
図１５は、第１の実施形態の補助動力装置１００の動作の様相を模式的に示すものであり、（Ａ）は、エネルギーの回収の状態を、（Ｂ）は、蓄積されたエネルギーの保持の状態を、（Ｃ）は、エネルギーの放出の状態を示す。
図１５は、第１の実施形態の補助動力装置１００の動作の様相を模式的に示すものであり、（Ａ）は、エネルギーの回収の状態を、（Ｂ）は、蓄積されたエネルギーの保持の状態を、（Ｃ）は、エネルギーの放出の状態を示す。
【0062】
なお、図中の各ホイール（および連動リング）の近傍に位置する矢印は、それら各ホイール（および連動リング）の回転方向を表し、回動アームの下部近傍に位置する矢印は、ワイヤが引かれることで回動アームが回動する方向を表し、ケーブルの近傍に位置する矢印は、ケーブル内を通るワイヤの移動する方向を表している。ただし、矢印の大きさ、あるいはその長さは、それぞれの回転体の回転力または回転速度、あるいは回動アームもしくはワイヤの移動量を正確に表すものではない（以下の説明において同様）。
【0063】
図１５（Ａ）に示すように、入力側ケーブル８０内を通るワイヤ８０ａが矢印９００Ｌの方向に引かれることで、回動アーム２２および回動アーム２３が矢印９０７Ｌの方向に回動し、入力ホイール２が、矢印９０５Ｌに示す方向に回転する連動ホイール５の外周面に当接する。したがって、入力ホイール２は矢印９０２Ｒに示す方向に、出力ホイール３は矢印９０３Ｌに示す方向に回転して、ぜんまいばねユニット１２およびぜんまいばねユニット１３にエネルギーが蓄積、回収される。この時、制御ホイール４は、出力ホイール３にのみ当接しており、矢印９０４Ｒに示す方向に回転している。
【0064】
図１５（Ｂ）に示すように、無操作状態において、入力ホイール２および出力ホイール３は、いずれも連動ホイール５に当接していない。この時、制御ホイール４は、入力ホイール２および出力ホイール３の双方に当接しており、ぜんまいばねユニット１２およびぜんまいばねユニット１３に蓄積されたエネルギーが解放されることはない。すなわち、入力ホイール２、出力ホイール３および制御ホイール４は、いずれも静止しており、補助動力装置１００を備えた自転車１０の後輪６５０は、当該補助動力装置１００に対して非接続の状態となっている。
【0065】
図１５（Ｃ）に示すように、出力側ケーブル８１内を通るワイヤ８１ａが矢印９０１Ｌの方向に引かれることで、回動アーム２２および回動アーム２３が矢印９０７Ｒの方向に回動して、制御ホイール４が出力ホイール３から離間して入力ホイール２にのみ当接し、ぜんまいばねユニット１２およびぜんまいばねユニット１３に蓄積されたエネルギーが放出される。したがって、入力ホイール２は矢印９０２Ｌに示す方向に、出力ホイール３は矢印９０３Ｒに示す方向に，制御ホイール４は矢印９０４Ｒに示す方向にそれぞれ回転し、連動ホイール５の外周面に当接する出力ホイール３は、当該連動ホイール５に、矢印９０５Ｌに示す方向に回転する回転力を付与する。
【0066】
自転車操縦者（図示せず）は、操作ユニット９０を操作して回動アーム２２および回動アーム２３を回動させることで、連動ホイール５に入力ホイール２を当接させて、補助動力装置１００を備える自転車１０の有する運動エネルギーを回収することができ、連動ホイール５に出力ホイール３を当接させて、当該自転車１０に対して運動エネルギーを付与することができる。また、無操作状態において、エネルギーの蓄積状態を保持することができる。
【0067】
［第２の実施形態］
＜全体の構成＞
図１６および図１７は、第２の実施形態の補助動力装置２００を示すものであり、図１６は正面図、図１７は側面図である。第２の実施形態の補助動力装置２００は、自転車の後輪２５０のスポーク部２５１に設置され、当該後輪２５０と共に回転する連動リング２０５、連動リング２０５の内周面に当接して当該連動リング２０５の回転力を回収する入力ホイール２０２、入力ホイール２０２と互いに当接するように付勢され、反対の回転方向となるように回転力を伝達し合い、連動リング２０５の内周面に当接して連動リング２０５に回転力を付与する出力ホイール２０３、入力ホイール２０２または出力ホイール２０３の、いずれか一方、あるいは双方に当接して回転を制御する役割を担う制御ホイール２０４より構成される。
＜全体の構成＞
図１６および図１７は、第２の実施形態の補助動力装置２００を示すものであり、図１６は正面図、図１７は側面図である。第２の実施形態の補助動力装置２００は、自転車の後輪２５０のスポーク部２５１に設置され、当該後輪２５０と共に回転する連動リング２０５、連動リング２０５の内周面に当接して当該連動リング２０５の回転力を回収する入力ホイール２０２、入力ホイール２０２と互いに当接するように付勢され、反対の回転方向となるように回転力を伝達し合い、連動リング２０５の内周面に当接して連動リング２０５に回転力を付与する出力ホイール２０３、入力ホイール２０２または出力ホイール２０３の、いずれか一方、あるいは双方に当接して回転を制御する役割を担う制御ホイール２０４より構成される。
【0068】
＜連動リング＞
図１６乃至図１８に示すように、連動リング２０５は、自転車の後輪２５０のスポーク部２５１にボルト８７５によって固定され、後輪２５０と回転中心を同じくし、当該後輪２５０と共に回転する。第２の実施形態の補助動力装置２００の主要部は、連動リング２０５の内周に展開されるため、当該連動リング２０５は、第１の実施形態の補助動力装置１００で用いられた連動ホイール５と比較して大径となっている。ゆえに重量軽減および左右方向の寸法の抑制を図って、このような構成（連動ホイールに替えて連動リングとする）を採用するものである。なお、以下の実施形態において、同様の趣旨で上記の構成とする。
図１６乃至図１８に示すように、連動リング２０５は、自転車の後輪２５０のスポーク部２５１にボルト８７５によって固定され、後輪２５０と回転中心を同じくし、当該後輪２５０と共に回転する。第２の実施形態の補助動力装置２００の主要部は、連動リング２０５の内周に展開されるため、当該連動リング２０５は、第１の実施形態の補助動力装置１００で用いられた連動ホイール５と比較して大径となっている。ゆえに重量軽減および左右方向の寸法の抑制を図って、このような構成（連動ホイールに替えて連動リングとする）を採用するものである。なお、以下の実施形態において、同様の趣旨で上記の構成とする。
【0069】
図１８（Ａ）および 図１８（Ｂ）に示すように、連動リング２０５は、輪状のリング部材２０５ａおよび取り付け部材２０５ｂからなり、リング部材２０５ａの径方向外側に等角度間隔で６個の取り付け部材２０５ｂが溶接接合されている。後輪２５０のスポーク部２５１には、６個の取り付け部材２０５ｂの位置に対応して受け加工（受け加工部２５１ｂ）が施される。図１８（Ｄ）に示すように、連動リング２０５は、ボルト８７５が取り付け部材２０５ｂの孔（図示せず）を挿通し、当該受け加工部２５１ｂに締結されて、後輪２５０に固設される。なお、リング部材２０５ａは、強度確保のため金属製であることが好ましい（以下、リング部材について同様）。
【0070】
図１８（Ｃ）に示すように、後輪２５０は、スポーク部２５１、リム２５２およびタイヤ２５３からなる。スポーク部２５１は、中心（貫通孔２５１ａ）から径方向外側に向けて等角度間隔で６本の枝部が延出した形状を有し、それぞれの枝部に連動リング２０５を設置するための受け加工部２５１ｂが設けられており、枝部の径方向外側の端部は、リム２５２と接合している。なお、スポーク部２５１およびリム２５２は、一体に成形されるものであってもよく、その材質は、アルミ等の軽金属、あるいは強度の確保を前提に、樹脂によるものであってもよい（以下、スポーク部およびリムの材質について同様）。
【0071】
＜支持部材＞
図１６および図１７に示すように、回動アーム２２２および回動アーム２２３を支持する支持部材２７０は、下端部に設けられる長孔（図示せず）を後輪軸６１５が貫いて当該後輪軸６１５上に設置される。後輪軸６１５上の支持部材２７０の左右両側には、スペーサ６１８（右側）およびスペーサ６２０（左側）が配され、左右方向の位置が決められる。また、支持部材２７０の長さ方向の略中央部に長孔（図示せず）が設けられ、当該長孔および補強部材２６０の端部に設けられる孔（図示せず）をボルト８２１が貫いて、支持部材２７０に当該補強部材２６０の一端部が固定される。補強部材２６０の他端部は、２個の固定部材７１０およびボルト８２２によりシートステー６０２に固定される。回動アーム２２２および回動アーム２２３は、支持部材２７０の上端部に、ボルト８２０を中心に回動可能に支持される。
図１６および図１７に示すように、回動アーム２２２および回動アーム２２３を支持する支持部材２７０は、下端部に設けられる長孔（図示せず）を後輪軸６１５が貫いて当該後輪軸６１５上に設置される。後輪軸６１５上の支持部材２７０の左右両側には、スペーサ６１８（右側）およびスペーサ６２０（左側）が配され、左右方向の位置が決められる。また、支持部材２７０の長さ方向の略中央部に長孔（図示せず）が設けられ、当該長孔および補強部材２６０の端部に設けられる孔（図示せず）をボルト８２１が貫いて、支持部材２７０に当該補強部材２６０の一端部が固定される。補強部材２６０の他端部は、２個の固定部材７１０およびボルト８２２によりシートステー６０２に固定される。回動アーム２２２および回動アーム２２３は、支持部材２７０の上端部に、ボルト８２０を中心に回動可能に支持される。
【0072】
＜回動アーム＞
図１６および図１７に示すように、回動アーム２２２および回動アーム２２３は、それぞれのアームの長さ方向の略中央部に設けられる貫通孔（図示せず）を、左右（図１６における紙面手前および奥）方向に重なるように、正面視で略Ｘ字形状に配され、当該２個の貫通孔および支持部材２７０の上端部をボルト８２０が貫いて、支持部材２７０に、当該ボルト８２０を中心に回動可能に支持される。回動アーム２２２の上端部には、略Ｕ字形状（ただし屈曲部は直角である）を呈し、入力ホイール２０２およびぜんまいばねユニット２１２が設置される保持部材２４２が溶接接合される。また同様に、回動アーム２２３の上端部には、略Ｕ字形状（ただし屈曲部は直角である）を呈し、出力ホイール２０３およびぜんまいばねユニット２１３が設置される保持部材２４３が溶接接合される。
図１６および図１７に示すように、回動アーム２２２および回動アーム２２３は、それぞれのアームの長さ方向の略中央部に設けられる貫通孔（図示せず）を、左右（図１６における紙面手前および奥）方向に重なるように、正面視で略Ｘ字形状に配され、当該２個の貫通孔および支持部材２７０の上端部をボルト８２０が貫いて、支持部材２７０に、当該ボルト８２０を中心に回動可能に支持される。回動アーム２２２の上端部には、略Ｕ字形状（ただし屈曲部は直角である）を呈し、入力ホイール２０２およびぜんまいばねユニット２１２が設置される保持部材２４２が溶接接合される。また同様に、回動アーム２２３の上端部には、略Ｕ字形状（ただし屈曲部は直角である）を呈し、出力ホイール２０３およびぜんまいばねユニット２１３が設置される保持部材２４３が溶接接合される。
【0073】
回動アーム２２２の下端部には、コイルばね２３６の一端部を掛けるための孔を有する突設部２２２ａが設けられる。同様に、回動アーム２２３の下端部には、コイルばね２３７の一端部を掛けるための孔を有する突設部２２３ａが設けられる（コイルばね２３６とコイルばね２３７は、同様の性能を有する）。なお、コイルばね２３６の他端部は、入力側ケーブル２８０の端部を支持する枝支持部材２７２（支持部材２７０の下部前方に溶接接合される）に溶接接合される突設部２７２ａの孔（図示せず）に掛けられる。同じく、コイルばね２３７の他端部は、出力側ケーブル２８１の端部を支持する枝支持部材２７３（支持部材２７０の下部後方に溶接接合される）に溶接接合される突設部２７３ａの孔（図示せず）に掛けられる。
【0074】
＜入力ホイール、出力ホイール＞
図１６および図１７に示すように、回動アーム２２２の上端部に溶接接合される保持部材２４２には、入力ホイール２０２およびぜんまいばねユニット２１２が設置され、回動アーム２２３の上端部に溶接接合される保持部材２４３には、出力ホイール２０３およびぜんまいばねユニット２１３が設置される。コイルばね２３６およびコイルばね２３７の作用により、入力ホイール２０２および出力ホイール２０３は、それぞれの転動面が当接して、回転方向が反対となるように互いに回転力を伝達し合う。また、上記の作用により、無操作状態において、入力ホイール２０２の回転中心と出力ホイール２０３の回転中心を結ぶ仮想線は、地面に対して略平行となっており、それら両ホイールは、いずれも連動リング２０５に当接していない。なお、入力ホイール２０２および出力ホイール２０３の構成は、径の大きさを除けば、第１の実施形態の補助動力装置１００の入力ホイール２および出力ホイール３の構成に準ずるものであるため、その説明を省略する。また、入力ホイール２０２の径と出力ホイール２０３の径は同じである。
図１６および図１７に示すように、回動アーム２２２の上端部に溶接接合される保持部材２４２には、入力ホイール２０２およびぜんまいばねユニット２１２が設置され、回動アーム２２３の上端部に溶接接合される保持部材２４３には、出力ホイール２０３およびぜんまいばねユニット２１３が設置される。コイルばね２３６およびコイルばね２３７の作用により、入力ホイール２０２および出力ホイール２０３は、それぞれの転動面が当接して、回転方向が反対となるように互いに回転力を伝達し合う。また、上記の作用により、無操作状態において、入力ホイール２０２の回転中心と出力ホイール２０３の回転中心を結ぶ仮想線は、地面に対して略平行となっており、それら両ホイールは、いずれも連動リング２０５に当接していない。なお、入力ホイール２０２および出力ホイール２０３の構成は、径の大きさを除けば、第１の実施形態の補助動力装置１００の入力ホイール２および出力ホイール３の構成に準ずるものであるため、その説明を省略する。また、入力ホイール２０２の径と出力ホイール２０３の径は同じである。
【0075】
＜ぜんまいばねユニット＞
入力ホイール２０２は、ぜんまいばねユニット２１２に接続する軸２０７に、一体回転可能に配設される。同様に出力ホイール２０３は、ぜんまいばねユニット２１３に接続する軸２０８に、一体回転可能に配設される。なお、ぜんまいばねユニット２１２の性能とぜんまいばねユニット２１３の性能は同じであるが、巻き上げ方向は互いに反対となっている。
入力ホイール２０２は、ぜんまいばねユニット２１２に接続する軸２０７に、一体回転可能に配設される。同様に出力ホイール２０３は、ぜんまいばねユニット２１３に接続する軸２０８に、一体回転可能に配設される。なお、ぜんまいばねユニット２１２の性能とぜんまいばねユニット２１３の性能は同じであるが、巻き上げ方向は互いに反対となっている。
【0076】
ぜんまいばねユニット２１２およびぜんまいばねユニット２１３の構成は、第１の実施形態の補助動力装置１００におけるぜんまいばねユニット１２およびぜんまいばねユニット１３の構成に準ずるものである。ただし、補助動力装置１００における入力ホイール２（または出力ホイール３）と連動ホイール５（外径）の径の比と比較して、補助動力装置２００における入力ホイール２０２（または出力ホイール２０３）と連動リング２０５（内径）の径の比が大であるため、ぜんまいばねユニット２１２およびぜんまいばねユニット２１３に要求される性能は、変更されるべきものと考えられる。すなわち、最大の巻き数は、より大であるべきであるが、最大の巻き数まで巻かれた際に発生する軸トルクは、より低いものであってもよい。
【0077】
＜制御ホイール＞
図１９は、制御アーム２２４に制御ホイール２０４およびワンウェイクラッチユニット２１４が設置された状態を示すものであり、図１９（Ａ）は、正面図、図１９（Ｂ）は、側面図である。制御ホイール２０４は、スポーク部２０４ａおよび当該スポーク部２０４ａの外周を被覆するライニング２０４ｂからなる。制御ホイール２０４は、入力ホイール２０２が連動リング２０５の内周面に当接して運動エネルギーを回収する際に、出力ホイール２０３に当接して、当該入力ホイール２０２および出力ホイール２０３の回転を制御し、無操作状態において、入力ホイール２０２および出力ホイール２０３の双方に当接して、それらの回転を制止させる。なお、ワンウェイクラッチユニット２１４に接続する軸２０９に、制御ホイール２０４を固設する方法およびスポーク部２０４ａ、ならびにライニング２０４ｂの説明は、上述の補助動力装置１００の入力ホイール２および出力ホイール３の説明、ならびに連動ホイール５のライニング５ｂの説明に準ずるものであるため省略する。以下、第３の実施形態における制御ホイール３０４および第４の実施形態における制御ホイール４０４について同様とする。
図１９は、制御アーム２２４に制御ホイール２０４およびワンウェイクラッチユニット２１４が設置された状態を示すものであり、図１９（Ａ）は、正面図、図１９（Ｂ）は、側面図である。制御ホイール２０４は、スポーク部２０４ａおよび当該スポーク部２０４ａの外周を被覆するライニング２０４ｂからなる。制御ホイール２０４は、入力ホイール２０２が連動リング２０５の内周面に当接して運動エネルギーを回収する際に、出力ホイール２０３に当接して、当該入力ホイール２０２および出力ホイール２０３の回転を制御し、無操作状態において、入力ホイール２０２および出力ホイール２０３の双方に当接して、それらの回転を制止させる。なお、ワンウェイクラッチユニット２１４に接続する軸２０９に、制御ホイール２０４を固設する方法およびスポーク部２０４ａ、ならびにライニング２０４ｂの説明は、上述の補助動力装置１００の入力ホイール２および出力ホイール３の説明、ならびに連動ホイール５のライニング５ｂの説明に準ずるものであるため省略する。以下、第３の実施形態における制御ホイール３０４および第４の実施形態における制御ホイール４０４について同様とする。
【0078】
図１９（Ｂ）に示すように、制御ホイール２０４は、ワンウェイクラッチユニット２１４に接続する軸２０９に、一体回転可能に配設される。ワンウェイクラッチユニット２１４の本体部２１４ｂの背面には、２個のねじ孔（図示せず）が設けられており、ワンウェイクラッチユニット２１４は、ボルト８６８により、略Ｕ字形状（ただし屈曲部は直角である）の制御アーム２２４の左側に設置される。軸２０９の右側端部は、軸受ホルダ７００（ボルト８７０によって締結される）に嵌装される軸受７０５を介して、制御アーム２２４に回転可能に支持される。なお、制御アーム２２４の右側部には、軸２０９を通すための切り欠き加工（切り欠き加工部２２４ａ）が施される。
【0079】
＜ワンウェイクラッチユニット＞
図１９（Ｂ）に示すように、ワンウェイクラッチユニット２１４は、カバー２１４ａおよび本体部２１４ｂからなる。ワンウェイクラッチユニット２１４に接続する軸２０９の一端部は、本体部２１４ｂの内部に設置され，ワンウェイクラッチ機構を有する軸受（図示せず）を介して支持される。すなわち、制御ホイール２０４と共に回転する軸２０９は、入力ホイール２０２が連動リング２０５に当接して運動エネルギーを回収する際に、制御ホイール２０４が出力ホイール２０３に当接して回転する方向にのみ回転する。
図１９（Ｂ）に示すように、ワンウェイクラッチユニット２１４は、カバー２１４ａおよび本体部２１４ｂからなる。ワンウェイクラッチユニット２１４に接続する軸２０９の一端部は、本体部２１４ｂの内部に設置され，ワンウェイクラッチ機構を有する軸受（図示せず）を介して支持される。すなわち、制御ホイール２０４と共に回転する軸２０９は、入力ホイール２０２が連動リング２０５に当接して運動エネルギーを回収する際に、制御ホイール２０４が出力ホイール２０３に当接して回転する方向にのみ回転する。
【0080】
＜制御アーム＞
図１７および図１９に示すように、制御アーム２２４は、案内部材２４４の内側に、上下方向に摺動移動可能に嵌装され、案内部材２４４は、２個のボルト８４０および２個のナット８４４によってブラケット２７４に固設される。ブラケット２７４の左側端部には、補強のための突設部が設けられており、当該突設部の上端部には、当該突設部を補強部材２６０と共に支持部材２７０に固定するために用いるボルト８２１の挿通する孔２７４ａが設けられる。
図１７および図１９に示すように、制御アーム２２４は、案内部材２４４の内側に、上下方向に摺動移動可能に嵌装され、案内部材２４４は、２個のボルト８４０および２個のナット８４４によってブラケット２７４に固設される。ブラケット２７４の左側端部には、補強のための突設部が設けられており、当該突設部の上端部には、当該突設部を補強部材２６０と共に支持部材２７０に固定するために用いるボルト８２１の挿通する孔２７４ａが設けられる。
【0081】
ブラケット２７４の下部には、２個の脚部２７５が溶接接合される。２個の脚部２７５の下部には、筒部２７６が溶接接合されており、ブラケット２７４は、当該筒部２７６を後輪軸６１５が貫通して、当該後輪軸６１５上に設置される。その際、後輪軸６１５上の筒部２７６の右側にはスペーサ６１８が配され、左右方向の位置が決められる。なお、制御アーム２２４にロッド２３４およびコイルばね２３５が配設される方法は、上述の補助動力装置１００の制御アーム２４にロッド３４およびコイルばね３５が配設される方法と同様であるため、その説明を省略する。すなわち、制御アーム２２４は、上下方向に摺動移動可能、かつ、上方向に常に付勢されている。
【0082】
＜動作の様相＞
図２０は、第２の実施形態の補助動力装置２００の動作の様相を模式的に示すものであり、（Ａ）は、エネルギーの回収の状態を、（Ｂ）は、蓄積されたエネルギーの保持の状態を、（Ｃ）は、エネルギーの放出の状態を示す。
図２０は、第２の実施形態の補助動力装置２００の動作の様相を模式的に示すものであり、（Ａ）は、エネルギーの回収の状態を、（Ｂ）は、蓄積されたエネルギーの保持の状態を、（Ｃ）は、エネルギーの放出の状態を示す。
【0083】
図２０（Ａ）に示すように、入力側ケーブル２８０内を通るワイヤ２８０ａが矢印９２０Ｌの方向に引かれることで、回動アーム２２２および回動アーム２２３が矢印９２７Ｌの方向に回動し、入力ホイール２０２が、矢印９２５Ｌに示す方向に回転する連動リング２０５の内周面に当接する。したがって、入力ホイール２０２は矢印９２２Ｌに示す方向に、出力ホイール２０３は矢印９２３Ｒに示す方向に回転して、ぜんまいばねユニット２１２およびぜんまいばねユニット２１３にエネルギーが蓄積、回収される。この時、制御ホイール２０４は、出力ホイール２０３にのみ当接しており、矢印９２４Ｌに示す方向に回転している。
【0084】
図２０（Ｂ）に示すように、無操作状態において、入力ホイール２０２および出力ホイール２０３は、いずれも連動リング２０５に当接していない。この時、制御ホイール２０４は、入力ホイール２０２および出力ホイール２０３の双方に当接しており、ぜんまいばねユニット２１２およびぜんまいばねユニット２１３に蓄積されたエネルギーが解放されることはない。すなわち、入力ホイール２０２、出力ホイール２０３および制御ホイール２０４は、いずれも静止しており、補助動力装置２００を備えた自転車の後輪２５０は、当該補助動力装置２００に対して非接続の状態となっている。
【0085】
図２０（Ｃ）に示すように、出力側ケーブル２８１内を通るワイヤ２８１ａが矢印９２１Ｌの方向に引かれることで、回動アーム２２２および回動アーム２２３が矢印９２７Ｒの方向に回動し、制御ホイール２０４が出力ホイール２０３から離間して入力ホイール２０２にのみ当接して、ぜんまいばねユニット２１２およびぜんまいばねユニット２１３に蓄積されたエネルギーが放出される。入力ホイール２０２は矢印９２２Ｒに示す方向に、出力ホイール２０３は矢印９２３Ｌに示す方向に、制御ホイール２０４は矢印９２８Ｌに示す方向にそれぞれ回転し、連動リング２０５の内周面に当接する出力ホイール２０３は、当該連動リング２０５に、矢印９２５Ｌに示す方向に回転する回転力を付与する。
【0086】
自転車操縦者（図示せず）は、操作ユニット（第１の実施形態の操作ユニット９０と同様のものであるが、入力側ケーブル８０および出力側ケーブル８１の替わりに、入力側ケーブル２８０および出力側ケーブル２８１が接続される）を操作して回動アーム２２２および回動アーム２２３を回動させることで、連動リング２０５に入力ホイール２０２を当接させて、補助動力装置２００を備える自転車の有する運動エネルギーを回収することができ、連動リング２０５に出力ホイール２０３を当接させて、当該自転車に運動エネルギーを付与することができる。また、無操作状態において、エネルギーの蓄積状態を保持することができる。
【0087】
［第３の実施形態］
＜全体の構成＞
図２１および図２２は、第３の実施形態の補助動力装置３００を示すものであり、図２１は、正面図、図２２は、側面図である。第３の実施形態の補助動力装置３００は、自転車の後輪３５０のスポーク部３５１に設置され、当該後輪３５０と共に回転する連動リング３０５、連動リング３０５の外周面に当接して連動リング３０５の回転力を回収する入力ホイール３０２、入力ホイール３０２と同じ回転方向となるように回転力を伝達し合い、連動リング３０５の内周面に当接して連動リング３０５に回転力を付与する出力ホイール３０３、入力ホイール３０２に当接あるいは離間して、入力ホイール３０２および出力ホイール３０３の回転を制御する役割を担う制御ホイール３０４より構成される。
＜全体の構成＞
図２１および図２２は、第３の実施形態の補助動力装置３００を示すものであり、図２１は、正面図、図２２は、側面図である。第３の実施形態の補助動力装置３００は、自転車の後輪３５０のスポーク部３５１に設置され、当該後輪３５０と共に回転する連動リング３０５、連動リング３０５の外周面に当接して連動リング３０５の回転力を回収する入力ホイール３０２、入力ホイール３０２と同じ回転方向となるように回転力を伝達し合い、連動リング３０５の内周面に当接して連動リング３０５に回転力を付与する出力ホイール３０３、入力ホイール３０２に当接あるいは離間して、入力ホイール３０２および出力ホイール３０３の回転を制御する役割を担う制御ホイール３０４より構成される。
【0088】
＜連動リング＞
図２１および図２２に示すように、連動リング３０５は、後輪３５０のスポーク部３５１にボルト８７５によって固設され、後輪３５０と回転中心を同じくし、当該後輪３５０と共に回転する。連動リング３０５は、輪状のリング部材３０５ａおよび取り付け部材３０５ｂからなり、リング部材３０５ａの径方向外側に等角度間隔で６個の取り付け部材３０５ｂが溶接接合されている。なお、後輪３５０に連動リング３０５が設置される方法は、第２の実施形態の補助動力装置２００の後輪２５０に連動リング２０５が設置される方法に準ずるものであるため、その説明を省略する。
図２１および図２２に示すように、連動リング３０５は、後輪３５０のスポーク部３５１にボルト８７５によって固設され、後輪３５０と回転中心を同じくし、当該後輪３５０と共に回転する。連動リング３０５は、輪状のリング部材３０５ａおよび取り付け部材３０５ｂからなり、リング部材３０５ａの径方向外側に等角度間隔で６個の取り付け部材３０５ｂが溶接接合されている。なお、後輪３５０に連動リング３０５が設置される方法は、第２の実施形態の補助動力装置２００の後輪２５０に連動リング２０５が設置される方法に準ずるものであるため、その説明を省略する。
【0089】
後輪３５０は、スポーク部３５１、リム２５２およびタイヤ２５３からなる。スポーク部３５１は、中心から径方向外側に向けて等角度間隔に６本の枝部が延出する形状を呈し、それぞれの枝部に連動リング３０５を取り付けるための受け加工（受け加工部は図示せず）が施されている。また、枝部の径方向外側の端部は、リム２５２と接合されている。なお、スポーク部３５１およびリム２５２は、一体に成形されるものであってもよい。
【0090】
＜支持部材＞
図２１および図２２に示すように、回動アーム３２０を支持する支持部材３７０は、正面視で略Ｔ字形状を呈し、その前方端部は２個のボルト８３２によってシートステー６０２に固定され、その下端部は当該部位に設けられる孔（図示せず）を後輪軸６１５が貫いて当該後輪軸６１５上に設置される。その際、後輪軸６１５上の支持部材３７０の右側には、スペーサ６２２が配され、その左右方向の位置が決められる。支持部材３７０の後方端部には、２個のボルト８３１によって入力側ケーブル３８０の端部および出力側ケーブル３８１の端部を支持する枝支持部材３７２が固設される。支持部材３７０の略Ｔ字形状の交差部には、ボルト８３０の挿通する孔（図示せず）が設けられる。回動アーム３２０は、ボルト８３０が、当該孔および回動アーム３２０に設けられる孔（図示せず）を挿通して、支持部材３７０に、ボルト８３０を中心に回動可能に支持される。
図２１および図２２に示すように、回動アーム３２０を支持する支持部材３７０は、正面視で略Ｔ字形状を呈し、その前方端部は２個のボルト８３２によってシートステー６０２に固定され、その下端部は当該部位に設けられる孔（図示せず）を後輪軸６１５が貫いて当該後輪軸６１５上に設置される。その際、後輪軸６１５上の支持部材３７０の右側には、スペーサ６２２が配され、その左右方向の位置が決められる。支持部材３７０の後方端部には、２個のボルト８３１によって入力側ケーブル３８０の端部および出力側ケーブル３８１の端部を支持する枝支持部材３７２が固設される。支持部材３７０の略Ｔ字形状の交差部には、ボルト８３０の挿通する孔（図示せず）が設けられる。回動アーム３２０は、ボルト８３０が、当該孔および回動アーム３２０に設けられる孔（図示せず）を挿通して、支持部材３７０に、ボルト８３０を中心に回動可能に支持される。
【0091】
＜回動アーム＞
図２１および図２２に示すように、回動アーム３２０は、正面視で略Ｋ字の鏡像となる形状を呈し、ボルト８３０の挿通する孔（図示せず）から４方向に延出する４本の腕部を有する。前方側の上下２箇所の腕部（入力ホイール側の腕部３２１ａおよび出力ホイール側の腕部３２１ｂ）の端部には、それぞれ入力側の保持部材３４２および出力側の保持部材３４３が溶接接合される。保持部材３４２は、略Ｕ字形状（ただし屈曲部は直角である）を呈する部材であり、当該略Ｕ字形状の内側に、入力ホイール３０２、ぜんまいばねユニット３１２およびプーリ７２２が配設される。保持部材３４３も同じく、略Ｕ字形状（ただし屈曲部は直角である）を呈する部材であり、当該略Ｕ字形状の内側に、出力ホイール３０３、ぜんまいばねユニット３１３およびプーリ７２３が配設される。
図２１および図２２に示すように、回動アーム３２０は、正面視で略Ｋ字の鏡像となる形状を呈し、ボルト８３０の挿通する孔（図示せず）から４方向に延出する４本の腕部を有する。前方側の上下２箇所の腕部（入力ホイール側の腕部３２１ａおよび出力ホイール側の腕部３２１ｂ）の端部には、それぞれ入力側の保持部材３４２および出力側の保持部材３４３が溶接接合される。保持部材３４２は、略Ｕ字形状（ただし屈曲部は直角である）を呈する部材であり、当該略Ｕ字形状の内側に、入力ホイール３０２、ぜんまいばねユニット３１２およびプーリ７２２が配設される。保持部材３４３も同じく、略Ｕ字形状（ただし屈曲部は直角である）を呈する部材であり、当該略Ｕ字形状の内側に、出力ホイール３０３、ぜんまいばねユニット３１３およびプーリ７２３が配設される。
【0092】
その他の２箇所の腕部（入力側の腕部３２２および出力側の腕部３２３）の端部には、入力側ケーブル３８０内を通るワイヤ３８０ａの端部および出力側ケーブル３８１内を通るワイヤ３８１ａの端部を係止するためのホルダ（図示せず）がそれぞれに設けられる。上記のプーリ７２２およびプーリ７２３にベルト７２０が掛け渡され、入力ホイール３０２および出力ホイール３０３は、互いに同じ回転方向となるように回転力を伝達し合う。
【0093】
回動アーム３２０の腕部３２２と枝支持部材３７２の上部には、コイルばね３３６が掛けられ、回動アーム３２０の腕部３２３と枝支持部材３７２の下部には、コイルばね３３７が掛けられる。当該２個のコイルばねの付勢力により、無操作状態において、入力ホイール３０２の回転中心と出力ホイール３０３の回転中心を結ぶ仮想線は、地面に対して略垂直であり、入力ホイール３０２および出力ホイール３０３のいずれも連動リング３０５に当接していない。なお、第１の実施形態の補助動力装置１００および第２の実施形態の補助動力装置２００における回動アームは、入力側と出力側に分割しているものであったが、第３の実施形態の補助動力装置３００における回動アーム３２０は、一体に形成されるものとなっている。
【0094】
＜入力ホイール、出力ホイール＞
図２１および図２２に示すように、回動アーム３２０の腕部３２１ａの上端に溶接接合される保持部材３４２には、入力ホイール３０２、ぜんまいばねユニット３１２およびプーリ７２２が設置され、回動アーム３２０の腕部３２１ｂの下端に溶接接合される保持部材３４３には、出力ホイール３０３、ぜんまいばねユニット３１３およびプーリ７２３が設置される。プーリ７２２および入力ホイール３０２は、共にぜんまいばねユニット３１２に接続される軸３０７に、一体回転可能に配設される。同様に、プーリ７２３および出力ホイール３０３は、共にぜんまいばねユニット３１３に接続される軸３０８に、一体回転可能に配設される。
図２１および図２２に示すように、回動アーム３２０の腕部３２１ａの上端に溶接接合される保持部材３４２には、入力ホイール３０２、ぜんまいばねユニット３１２およびプーリ７２２が設置され、回動アーム３２０の腕部３２１ｂの下端に溶接接合される保持部材３４３には、出力ホイール３０３、ぜんまいばねユニット３１３およびプーリ７２３が設置される。プーリ７２２および入力ホイール３０２は、共にぜんまいばねユニット３１２に接続される軸３０７に、一体回転可能に配設される。同様に、プーリ７２３および出力ホイール３０３は、共にぜんまいばねユニット３１３に接続される軸３０８に、一体回転可能に配設される。
【0095】
プーリ７２２を軸３０７上に固設する方法およびプーリ７２３を軸３０８上に固設する方法は、第１の実施形態の補助動力装置１００の入力ホイール２および出力ホイール３を、それぞれの軸上に固設する方法と同様に、セットスクリューを用いた方法でもよいが、軸に加工を施して止め輪を用いる方法でもよい。なお、入力ホイール３０２および出力ホイール３０３の構成は、第１の実施形態の補助動力装置１００の入力ホイール２および出力ホイール３の構成に準ずるものであるため説明を省略する。また、入力ホイール３０２の径と出力ホイール３０３の径は同じである。
【0096】
＜ぜんまいばねユニット＞
第３の実施形態の補助動力装置３００において、ぜんまいばねユニット３１２とぜんまいばねユニット３１３の性能および巻き上げ方向は同じであり、それらの構成は、上述の第１の実施形態の補助動力装置１００におけるぜんまいばねユニット１２の構成と同様のものである。ただし、それぞれに接続される軸の長さは、ぜんまいばねユニット１２と比較して、プーリがさらに設置される分だけ長いものとなっている。
第３の実施形態の補助動力装置３００において、ぜんまいばねユニット３１２とぜんまいばねユニット３１３の性能および巻き上げ方向は同じであり、それらの構成は、上述の第１の実施形態の補助動力装置１００におけるぜんまいばねユニット１２の構成と同様のものである。ただし、それぞれに接続される軸の長さは、ぜんまいばねユニット１２と比較して、プーリがさらに設置される分だけ長いものとなっている。
【0097】
＜制御ホイール＞
図２１および図２２に示すように、制御ホイール３０４は、ワンウェイクラッチユニット３１４に接続される軸（図示せず）に、一体回転可能に配設される。制御ホイール３０４は、入力ホイール３０２が連動リング３０５の外周面に当接して運動エネルギーを回収する際あるいは無操作状態において、入力ホイール３０２に当接して当該入力ホイール３０２および出力ホイール３０３の回転を制御する。なお、出力ホイール３０３が連動リング３０５の内周面に当接してエネルギーを放出する際には、制御ホイール３０４は、入力ホイール３０２から離間しており、いずれのホイールにも当接しない状態となる。
図２１および図２２に示すように、制御ホイール３０４は、ワンウェイクラッチユニット３１４に接続される軸（図示せず）に、一体回転可能に配設される。制御ホイール３０４は、入力ホイール３０２が連動リング３０５の外周面に当接して運動エネルギーを回収する際あるいは無操作状態において、入力ホイール３０２に当接して当該入力ホイール３０２および出力ホイール３０３の回転を制御する。なお、出力ホイール３０３が連動リング３０５の内周面に当接してエネルギーを放出する際には、制御ホイール３０４は、入力ホイール３０２から離間しており、いずれのホイールにも当接しない状態となる。
【0098】
＜ワンウェイクラッチユニット＞
ワンウェイクラッチユニット３１４は、第１の実施形態の補助動力装置１００のワンウェイクラッチユニット１４と同様のものである。すなわち、制御ホイール３０４と共に回転し、ワンウェイクラッチユニット３１４に接続する軸（図示せず）は、入力ホイール３０２が連動リング３０５に当接して運動エネルギーを回収する際に、当該入力ホイール３０２に制御ホイール３０４が当接して回転する方向にのみ回転する。
ワンウェイクラッチユニット３１４は、第１の実施形態の補助動力装置１００のワンウェイクラッチユニット１４と同様のものである。すなわち、制御ホイール３０４と共に回転し、ワンウェイクラッチユニット３１４に接続する軸（図示せず）は、入力ホイール３０２が連動リング３０５に当接して運動エネルギーを回収する際に、当該入力ホイール３０２に制御ホイール３０４が当接して回転する方向にのみ回転する。
【0099】
＜制御アーム＞
図２１および図２２に示すように、第３の実施形態の補助動力装置３００に用いられる制御アーム２４は、第１の実施形態における補助動力装置１００に用いられるものと同様のものである。ただし、補助動力装置１００の制御アーム２４と比べて補助動力装置３００のものは、正面視で反時計回りに角度５０度程傾斜している。すなわち、制御ホイール３０４は、図２１に示す制御アーム２４の長さ方向に移動可能であり、斜め下方に向けて常に付勢されている。
図２１および図２２に示すように、第３の実施形態の補助動力装置３００に用いられる制御アーム２４は、第１の実施形態における補助動力装置１００に用いられるものと同様のものである。ただし、補助動力装置１００の制御アーム２４と比べて補助動力装置３００のものは、正面視で反時計回りに角度５０度程傾斜している。すなわち、制御ホイール３０４は、図２１に示す制御アーム２４の長さ方向に移動可能であり、斜め下方に向けて常に付勢されている。
【0100】
制御アーム２４は、案内部材４４に嵌装され、当該案内部材４４は、ブラケット７４に固設される。ブラケット７４は、２個のボルト８６６によって連結部材３７５に固定され、当該連結部材３７５は、２個のボルト８６７によってブラケット保持部材３７６に固定される。さらに、当該ブラケット保持部材３７６は、２個のボルト８３２、２個のスペーサ（図示せず）および４個の取り付け部材７１０によって、支持部材３７０の前方端部と共に、シートステー６０２に固定される。
【0101】
＜動作の様相＞
図２３は、第３の実施形態の補助動力装置３００の動作の様相を模式的に示すものであり、（Ａ）は、エネルギーの回収の状態を、（Ｂ）は、蓄積されたエネルギーの保持の状態を、（Ｃ）は、エネルギーの放出の状態を示す。
図２３は、第３の実施形態の補助動力装置３００の動作の様相を模式的に示すものであり、（Ａ）は、エネルギーの回収の状態を、（Ｂ）は、蓄積されたエネルギーの保持の状態を、（Ｃ）は、エネルギーの放出の状態を示す。
【0102】
図２３（Ａ）に示すように、入力側ケーブル３８０内のワイヤ３８０ａが矢印９３０Ｌの方向に引かれることで、矢印９３５Ｌに示す方向に回転する連動リング３０５の外周面に入力ホイール３０２が当接して、当該入力ホイール３０２が矢印９３２Ｒに示す方向に、出力ホイール３０３が矢印９３３Ｒに示す方向に回転し、ぜんまいばねユニット３１２およびぜんまいばねユニット３１３にエネルギーが蓄積、回収される。この時、制御ホイール３０４は、入力ホイール３０２に当接しており、矢印９３４Ｌに示す方向に回転している。
【0103】
図２３（Ｂ）に示すように、無操作状態において、入力ホイール３０２および出力ホイール３０３は、いずれも連動リング３０５に当接していない。この時、制御ホイール３０４は、入力ホイール３０２に当接しており、制御ホイール３０４に接続されたワンウェイクラッチユニット３１４の作用により、ぜんまいばねユニット３１２およびぜんまいばねユニット３１３に蓄積されたエネルギーが解放されることはない。すなわち、入力ホイール３０２、出力ホイール３０３および制御ホイール３０４は、いずれも静止しており、補助動力装置３００を備えた自転車の後輪３５０は、当該補助動力装置３００に対して非接続の状態となっている。
【0104】
図２３（Ｃ）に示すように、出力側ケーブル３８１内のワイヤ３８１ａが矢印９３１Ｌの方向に引かれることで、制御ホイール３０４が入力ホイール３０２から離間し、ぜんまいばねユニット３１２およびぜんまいばねユニット３１３に蓄積されたエネルギーが放出される。入力ホイール３０２は矢印９３２Ｌに示す方向に、出力ホイール３０３は矢印９３３Ｌに示す方向に回転し、連動リング３０５の内周面に当接する出力ホイール３０３は、当該連動リング３０５に、矢印９３５Ｌに示す方向に回転する回転力を付与する。
【0105】
自転車操縦者（図示せず）は、操作ユニット（第１の実施形態の操作ユニット９０と同様のものであるが、入力側ケーブル８０および出力側ケーブル８１の替わりに、入力側ケーブル３８０および出力側ケーブル３８１が接続される）を操作して回動アーム３２０を回動させることで、連動リング３０５に入力ホイール３０２を当接させて、補助動力装置３００を備える自転車の有する運動エネルギーを回収することができ、連動リング３０５に出力ホイール３０３を当接させて、当該自転車に運動エネルギーを付与することができる。また、無操作状態において、エネルギーの蓄積状態を保持することができる。
【0106】
［第４の実施形態］
＜全体の構成＞
図２４および図２５は、第４の実施形態の補助動力装置４００を示すものであり、図２４は正面図、図２５は側面図である。第４の実施形態の補助動力装置４００は、自転車の後輪４５０のスポーク部４５１に設置され、当該後輪４５０と共に回転する連動リング４０５、同様に、自転車の後輪４５０のスポーク部４５１に設置され、当該後輪４５０と共に回転し、連動リング４０５より大径である連動リング４０６、連動リング４０５の外周面に当接して連動リング４０５の回転力を回収し、連動リング４０６の内周面に当接して連動リング４０６に回転力を付与する入出力ホイール４０２、当該入出力ホイール４０２に当接あるいは離間して、その回転を制御する役割を担う制御ホイール４０４より構成される。
＜全体の構成＞
図２４および図２５は、第４の実施形態の補助動力装置４００を示すものであり、図２４は正面図、図２５は側面図である。第４の実施形態の補助動力装置４００は、自転車の後輪４５０のスポーク部４５１に設置され、当該後輪４５０と共に回転する連動リング４０５、同様に、自転車の後輪４５０のスポーク部４５１に設置され、当該後輪４５０と共に回転し、連動リング４０５より大径である連動リング４０６、連動リング４０５の外周面に当接して連動リング４０５の回転力を回収し、連動リング４０６の内周面に当接して連動リング４０６に回転力を付与する入出力ホイール４０２、当該入出力ホイール４０２に当接あるいは離間して、その回転を制御する役割を担う制御ホイール４０４より構成される。
【0107】
＜連動リング＞
図２４および図２５に示すように、連動リング４０５および連動リング４０６は、自転車の後輪４５０のスポーク部４５１にボルト８７５によって固定され、当該後輪４５０と中心を同じくし、当該後輪４５０と共に回転する。連動リング４０５は、輪状のリング部材４０５ａおよび取り付け部材４０５ｂからなり、リング部材４０５ａの径方向外側には、等角度間隔で６個の取り付け部材４０５ｂが溶接接合されている。後輪４５０のスポーク部４５１には、６個の取り付け部材４０５ｂの位置に対応して受け加工部（図示せず）が設けられ、ボルト８７５が取り付け部材４０５ｂに設けられる孔（図示せず）を挿通し、当該受け加工部に締結されて、後輪４５０に連動リング４０５が固設される。
図２４および図２５に示すように、連動リング４０５および連動リング４０６は、自転車の後輪４５０のスポーク部４５１にボルト８７５によって固定され、当該後輪４５０と中心を同じくし、当該後輪４５０と共に回転する。連動リング４０５は、輪状のリング部材４０５ａおよび取り付け部材４０５ｂからなり、リング部材４０５ａの径方向外側には、等角度間隔で６個の取り付け部材４０５ｂが溶接接合されている。後輪４５０のスポーク部４５１には、６個の取り付け部材４０５ｂの位置に対応して受け加工部（図示せず）が設けられ、ボルト８７５が取り付け部材４０５ｂに設けられる孔（図示せず）を挿通し、当該受け加工部に締結されて、後輪４５０に連動リング４０５が固設される。
【0108】
連動リング４０６は、輪状のリング部材４０６ａおよび取り付け部材４０６ｂからなり、リング部材４０６ａの径方向外側に等角度間隔で６個の取り付け部材４０６ｂが溶接接合されている。後輪４５０のスポーク部４５１には、６個の取り付け部材４０６ｂの位置に対応して受け加工部（図示せず）が設けられ、ボルト８７５が取り付け部材４０６ｂに設けられる孔（図示せず）を挿通し、当該受け加工部に締結されて、後輪４５０に連動リング４０６が固設される。なお、連動リング４０６は、連動リング４０５より大径となっており、それらは互いに干渉しないように後輪４５０に設置される。
【0109】
後輪４５０は、スポーク部４５１、リム２５２およびタイヤ２５３からなる。スポーク部４５１は、中心から径方向外側に向けて等角度間隔に６本の枝部が延出する形状を有し、それぞれの枝部に連動リング４０５および連動リング４０６を設置するための受け加工（受け加工部は図示せず）が施されている。また、枝部の径方向外側の端部は、リム２５２と接合されている。なお、スポーク部４５１およびリム２５２は、一体に成形されるものであってもよい。
【0110】
＜支持部材＞
図２４に示すように、回動アーム４２０を支持する支持部材４７０は、正面視でＴ字を時計回りに角度９０度回転させた形状を呈する。支持部材４７０の下端部は、ボルト８４１によって補強部材４６０の一端部に固定され、その前方端部は、ボルト８４２および２個の固定部材７１０によってシートステー６０２に固定される。なお、図２５に示すように、補強部材４６０は、当該補強部材４６０の他端部に設けられる孔（図示せず）を後輪軸６１５が貫いて当該後輪軸６１５上に設置される。その際、後輪軸６１５上の補強部材４６０の右側にはスペーサ６２４、左側にはスペーサ６２６が配され、その左右方向の位置が決められる。回動アーム４２０は、支持部材４７０の上端部に設けられる孔（図示せず）および回動アーム４２０に設けられる孔（図示せず）をボルト８４０が貫いて、支持部材４７０に、当該ボルト８４０を中心に回動可能に支持される。
図２４に示すように、回動アーム４２０を支持する支持部材４７０は、正面視でＴ字を時計回りに角度９０度回転させた形状を呈する。支持部材４７０の下端部は、ボルト８４１によって補強部材４６０の一端部に固定され、その前方端部は、ボルト８４２および２個の固定部材７１０によってシートステー６０２に固定される。なお、図２５に示すように、補強部材４６０は、当該補強部材４６０の他端部に設けられる孔（図示せず）を後輪軸６１５が貫いて当該後輪軸６１５上に設置される。その際、後輪軸６１５上の補強部材４６０の右側にはスペーサ６２４、左側にはスペーサ６２６が配され、その左右方向の位置が決められる。回動アーム４２０は、支持部材４７０の上端部に設けられる孔（図示せず）および回動アーム４２０に設けられる孔（図示せず）をボルト８４０が貫いて、支持部材４７０に、当該ボルト８４０を中心に回動可能に支持される。
【0111】
支持部材４７０の下部には、入力側ケーブル４８０の端部を支持する枝支持部材４７２および出力側ケーブル４８１の端部を支持する枝支持部材４７３が溶接接合される。また、枝支持部材４７２には、コイルばね４３６の一端を掛けるための孔（図示せず）を有する突設部４７２ａが設けられており、枝支持部材４７３には、コイルばね４３７の一端を掛けるための孔（図示せず）を有する突設部４７３ａが設けられている。
【0112】
＜回動アーム＞
図２４に示すように、回動アーム４２０は、ボルト８４０の挿通する孔（図示せず）から延出する３本の腕部（入出力ホイール側の腕部４２１，入力側の腕部４２２および出力側の腕部４２３）を有し、それぞれの腕部の間の角度は、腕部４２１と腕部４２２のなす角度が４５度であり、腕部４２２と腕部４２３のなす角度が９０度となっている。腕部４２２の下部には、ケーブル４８０を通るワイヤ４８０ａの端部を係止するためのホルダ（図示せず）が設けられ、腕部４２３の下部には、ケーブル４８１を通るワイヤ４８１ａの端部を係止するためのホルダ（図示せず）が設けられる。なお、腕部４２１は、ボルト８４０の挿通する部位から前方に向かって、地面に対して略平行に延出している。
図２４に示すように、回動アーム４２０は、ボルト８４０の挿通する孔（図示せず）から延出する３本の腕部（入出力ホイール側の腕部４２１，入力側の腕部４２２および出力側の腕部４２３）を有し、それぞれの腕部の間の角度は、腕部４２１と腕部４２２のなす角度が４５度であり、腕部４２２と腕部４２３のなす角度が９０度となっている。腕部４２２の下部には、ケーブル４８０を通るワイヤ４８０ａの端部を係止するためのホルダ（図示せず）が設けられ、腕部４２３の下部には、ケーブル４８１を通るワイヤ４８１ａの端部を係止するためのホルダ（図示せず）が設けられる。なお、腕部４２１は、ボルト８４０の挿通する部位から前方に向かって、地面に対して略平行に延出している。
【0113】
図２４および図２５に示すように、回動アーム４２０の腕部４２１には、Ｌ字状の枝部材４２１ａが溶接接合され、略Ｕ字形状（ただし屈曲部は直角である）の保持部４４２を形成している。入出力ホイール４０２およびぜんまいばねユニット４１２は、当該保持部４４２に設置される。なお、保持部４４２に入出力ホイール４０２およびぜんまいばねユニット４１２が設置される方法は、第１の実施形態の補助動力装置１００における入力側の回動アーム２２に入力ホイール２およびぜんまいばねユニット１２が設置される方法、あるいは出力側の回動アーム２３に出力ホイール３およびぜんまいばねユニット１３が設置される方法に準ずるものであるため、その説明を省略する。
【0114】
図２４に示すように、回動アーム４２０の腕部４２２と腕部４２３のなす角度は、正面視で９０度であり、それらは、回動の中心となるボルト８４０の中心線を通り、地面に対して垂直な面に対して対称となっている。腕部４２２の下端部には、コイルばね４３６の一端を掛けるための孔を有する突設部４２２ａが設けられ、腕部４２３の下端部には、コイルばね４３７の一端を掛けるための孔を有する突設部４２３ａが設けられる。回動アーム４２０は、コイルばね４３６およびコイルばね４３７の引っ張り力により、上記の位置に留まるように常に付勢されている。
【0115】
＜入出力ホイール＞
上述のように、回動アーム４２０の前方に設けられる保持部４４２には、入出力ホイール４０２およびぜんまいばねユニット４１２が設置される。無操作状態において、入出力ホイール４０２の回転の中心と回動アーム４２０の回動の中心を結ぶ仮想線は、地面に対して略水平であり、入出力ホイール４０２は、連動リング４０５あるいは連動リング４０６のいずれにも当接していない。なお、入出力ホイール４０２の構成は、第１の実施形態の補助動力装置１００の入力ホイール２あるいは出力ホイール３の構成に準ずるものであるため、その説明を省略する。
上述のように、回動アーム４２０の前方に設けられる保持部４４２には、入出力ホイール４０２およびぜんまいばねユニット４１２が設置される。無操作状態において、入出力ホイール４０２の回転の中心と回動アーム４２０の回動の中心を結ぶ仮想線は、地面に対して略水平であり、入出力ホイール４０２は、連動リング４０５あるいは連動リング４０６のいずれにも当接していない。なお、入出力ホイール４０２の構成は、第１の実施形態の補助動力装置１００の入力ホイール２あるいは出力ホイール３の構成に準ずるものであるため、その説明を省略する。
【0116】
＜ぜんまいばねユニット＞
入出力ホイール４０２は、ぜんまいばねユニット４１２に接続する軸（図示せず）に一体回転可能に配設される。ぜんまいばねユニット４１２の構成は、第１の実施形態の補助動力装置１００におけるぜんまいばねユニット１２の構成に準ずるものである。ただし、第４の実施形態の補助動力装置４００においては、ぜんまいばねユニットは１個のみが使用される。また、補助動力装置１００における入力ホイール２（または出力ホイール３）と連動ホイール５（外径）の径の比と比較して、補助動力装置４００における入出力ホイール４０２と連動リング４０５（外径）の径の比または入出力ホイール４０２と連動リング４０６（内径）の径の比は異なるため、ぜんまいばねユニット４１２に要求される性能は、変更されるべきものと考えられる。すなわち、最大の巻き数および最大の巻き数の際に発生する軸トルクは、補助動力装置１００におけるぜんまいばねユニット１２より共に大であるべきである。
入出力ホイール４０２は、ぜんまいばねユニット４１２に接続する軸（図示せず）に一体回転可能に配設される。ぜんまいばねユニット４１２の構成は、第１の実施形態の補助動力装置１００におけるぜんまいばねユニット１２の構成に準ずるものである。ただし、第４の実施形態の補助動力装置４００においては、ぜんまいばねユニットは１個のみが使用される。また、補助動力装置１００における入力ホイール２（または出力ホイール３）と連動ホイール５（外径）の径の比と比較して、補助動力装置４００における入出力ホイール４０２と連動リング４０５（外径）の径の比または入出力ホイール４０２と連動リング４０６（内径）の径の比は異なるため、ぜんまいばねユニット４１２に要求される性能は、変更されるべきものと考えられる。すなわち、最大の巻き数および最大の巻き数の際に発生する軸トルクは、補助動力装置１００におけるぜんまいばねユニット１２より共に大であるべきである。
【0117】
＜制御ホイール＞
図２４および図２５に示すように、制御ホイール４０４は、ワンウェイクラッチユニット４１４に接続する軸４０９に一体回転可能に配設される。入出力ホイール４０２が連動リング４０５に当接して運動エネルギーを回収する際および無操作状態において、制御ホイール４０４は、入出力ホイール４０２に当接し、当該入出力ホイール４０２の回転を制御する。なお、入出力ホイール４０２が連動リング４０６の内周面に当接して運動エネルギーを放出する際、制御ホイール４０４は、入出力ホイール４０２から離間して、いずれのホイールにも当接しない状態となる。
図２４および図２５に示すように、制御ホイール４０４は、ワンウェイクラッチユニット４１４に接続する軸４０９に一体回転可能に配設される。入出力ホイール４０２が連動リング４０５に当接して運動エネルギーを回収する際および無操作状態において、制御ホイール４０４は、入出力ホイール４０２に当接し、当該入出力ホイール４０２の回転を制御する。なお、入出力ホイール４０２が連動リング４０６の内周面に当接して運動エネルギーを放出する際、制御ホイール４０４は、入出力ホイール４０２から離間して、いずれのホイールにも当接しない状態となる。
【0118】
＜ワンウェイクラッチユニット＞
ワンウェイクラッチユニット４１４は、第１の実施形態における補助動力装置１００のワンウェイクラッチユニット１４と同様のものである。すなわち、制御ホイール４０４と共に回転し、ワンウェイクラッチユニット４１４に接続する軸４０９は、入出力ホイール４０２が連動リング４０５に当接して運動エネルギーを回収する際に、当該入出力ホイール４０２に制御ホイール４０４が当接して回転する方向にのみ回転する。
ワンウェイクラッチユニット４１４は、第１の実施形態における補助動力装置１００のワンウェイクラッチユニット１４と同様のものである。すなわち、制御ホイール４０４と共に回転し、ワンウェイクラッチユニット４１４に接続する軸４０９は、入出力ホイール４０２が連動リング４０５に当接して運動エネルギーを回収する際に、当該入出力ホイール４０２に制御ホイール４０４が当接して回転する方向にのみ回転する。
【0119】
＜制御アーム＞
図２４および図２５に示すように、補助動力装置４００の制御アーム２４は、第１の実施形態における補助動力装置１００に用いられるものと同様のものである。ただし、補助動力装置１００の制御アーム２４と比べて補助動力装置４００のものは、正面視で反時計回りに角度９３度程傾斜して設置される。すなわち、制御ホイール４０４は、図２４に示す制御アーム２４の長さ方向に移動可能であり、略後方に向けて常に付勢されている。
図２４および図２５に示すように、補助動力装置４００の制御アーム２４は、第１の実施形態における補助動力装置１００に用いられるものと同様のものである。ただし、補助動力装置１００の制御アーム２４と比べて補助動力装置４００のものは、正面視で反時計回りに角度９３度程傾斜して設置される。すなわち、制御ホイール４０４は、図２４に示す制御アーム２４の長さ方向に移動可能であり、略後方に向けて常に付勢されている。
【0120】
補助動力装置４００における、制御アーム２４が嵌装される案内部材４４は、２個のボルト８４４、２個のスペーサ（図示せず）および４個の固定部材７１０によって、シートステー６０２に固定されるブラケット（図示せず）に固設される。
【0121】
＜動作の様相＞
図２６は、第４の実施形態の補助動力装置４００の動作の様相を模式的に示すものであり、（Ａ）は、エネルギーの回収の状態を、（Ｂ）は、蓄積されたエネルギーの保持の状態を、（Ｃ）は、エネルギーの放出の状態を示す。
図２６は、第４の実施形態の補助動力装置４００の動作の様相を模式的に示すものであり、（Ａ）は、エネルギーの回収の状態を、（Ｂ）は、蓄積されたエネルギーの保持の状態を、（Ｃ）は、エネルギーの放出の状態を示す。
【0122】
図２６（Ａ）に示すように、入力側ケーブル４８０内のワイヤ４８０ａが矢印９４０Ｌの方向に引かれることで、回動アーム４２０が矢印９４７Ｌの方向に回動し、矢印９４５Ｌに示す方向に回転する連動リング４０５の外周面に入出力ホイール４０２が当接して、当該入出力ホイール４０２が矢印９４２Ｒに示す方向に回転し、ぜんまいばねユニット４１２にエネルギーが回収、蓄積される。この時、制御ホイール４０４は、入出力ホイール４０２に当接しており、矢印９４４Ｌに示す方向に回転している。
【0123】
図２６（Ｂ）に示すように、無操作状態において、入出力ホイール４０２は、連動リング４０５または連動リング４０６のいずれにも当接していない。この時、制御ホイール４０４は、入出力ホイール４０２に当接しており、制御ホイール４０４に接続されたワンウェイクラッチユニット４１４の作用により、ぜんまいばねユニット４１２に蓄積されたエネルギーが解放されることはない。すなわち、入出力ホイール４０２および制御ホイール４０４は、いずれも静止しており、補助動力装置４００を備えた自転車の後輪４５０は、当該補助動力装置４００に対して非接続の状態となっている。
【0124】
図２６（Ｃ）に示すように、出力側ケーブル４８１内のワイヤ４８１ａが矢印９４１Ｌの方向に引かれることで、回動アーム４２０が矢印９４７Ｒの方向に回動し、制御ホイール４０４が入出力ホイール４０２から離間して、ぜんまいばねユニット４１２に蓄積されたエネルギーが放出される。入出力ホイール４０２は、矢印９４２Ｌに示す方向に回転し、連動リング４０６の内周面に当接する入出力ホイール４０２は、当該連動リング４０６に、矢印９４６Ｌに示す方向に回転する回転力を付与する。
【0125】
自転車操縦者（図示せず）は、操作ユニット（第１の実施形態の操作ユニット９０と同様のものであるが、入力側ケーブル８０および出力側ケーブル８１の替わりに、入力側ケーブル４８０および出力側ケーブル４８１が接続される）を操作して回動アーム４２０を回動させることで、連動リング４０５に入出力ホイール４０２を当接させて、補助動力装置４００を備える自転車の有する運動エネルギーを回収することができ、連動リング４０６に入出力ホイール４０２を当接させて、当該自転車に運動エネルギーを付与することができる。また、無操作状態において、エネルギーの蓄積状態を保持することができる。
【0126】
［その他の実施形態］
本発明の補助動力装置のその他の実施形態として、第３の実施形態の補助動力装置３００において、制御ホイール３０４を用いない構成とすることが可能である。すなわち、制御ホイール３０４、ワンウェイクラッチユニット３１４、制御アーム２４および保持部材等を除くことで、軽量、かつ、簡易な構成とすることができる。この場合、ぜんまいばねユニット３１２およびぜんまいばねユニット３１３に蓄積されたエネルギーの保持は難しくなるが、加減速を頻繁に繰り返すような走行状況においては、そのデメリットは減少するものと推察される。同様の趣旨で、第４の実施形態の補助動力装置４００において、制御ホイール４０４を用いない構成とすることが可能である。
本発明の補助動力装置のその他の実施形態として、第３の実施形態の補助動力装置３００において、制御ホイール３０４を用いない構成とすることが可能である。すなわち、制御ホイール３０４、ワンウェイクラッチユニット３１４、制御アーム２４および保持部材等を除くことで、軽量、かつ、簡易な構成とすることができる。この場合、ぜんまいばねユニット３１２およびぜんまいばねユニット３１３に蓄積されたエネルギーの保持は難しくなるが、加減速を頻繁に繰り返すような走行状況においては、そのデメリットは減少するものと推察される。同様の趣旨で、第４の実施形態の補助動力装置４００において、制御ホイール４０４を用いない構成とすることが可能である。
【0127】
以上、本発明の補助動力装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明したが、本発明は、これらに限られず、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変更、改良を加えての実施が可能である。
【0128】
第１、第２および第３の実施形態において、入力ホイールおよび出力ホイールは、互いの外周面が当接して、あるいはベルトとプーリを用いて、互いに回転力を伝達し合う構成としたが、本発明はそれらに限られず、例えば、歯車、シャフト、スプロケットおよびチェーンを用いた構成とすることもできる。また、第１、第２および第３の実施形態において、入力ホイールおよび出力ホイールには、各１個、すなわち合計２個のぜんまいばねユニットが接続される構成としたが、接続されるぜんまいばねユニットの個数は上記に限定されない。例えば、いずれかのホイールに１個のぜんまいばねユニットのみを使用する構成であってもよい。
【0129】
また、エネルギー蓄積手段は、ぜんまいばねを用いたものに限られず、例えば、減速装置を用いてコイルばね等の弾性体にエネルギーを蓄積させることもできる。また、入力ホイール、出力ホイール、制御ホイールおよび連動ホイール（連動リング）の径は、様々な値をとり得る。例えば、入力ホイールと出力ホイールを互いに異なる径のものとすることで、特性を変更することも可能であり、自転車のタイヤそのものを連動ホイールとする構成も可能である。また、操作ユニットと制動操作を連動させる構成とすることもできる。また、本明細書中、本発明の補助動力装置を２輪の自転車に備えるものとして説明したが、本発明の補助動力装置は、３輪以上の車輪数の車両に対しても適用が可能である。
【符号の説明】
【0130】
２、２０２、３０２：入力ホイール
３、２０３、３０３：出力ホイール
４、２０４、３０４、４０４：制御ホイール
５：連動ホイール
７、８、９、２０７、２０９、３０７、３０８、４０９：軸
１０：自転車
１２、１３、２１２、２１３、３１２、３１３、４１２：ぜんまいばねユニット
１４、２１４、３１４、４１４：ワンウェイクラッチユニット
２２、２３、２２２、２２３、３２０、４２０：回動アーム
２４、２２４：制御アーム
３４、２３４：ロッド
３５、２３５：コイルばね
４４、２４４：案内部材
５０：受け部材
６０、２６０、４６０：補強部材
７０、２７０、３７０、４７０：支持部材
８０、２８０、３８０、４８０：入力側ケーブル
８１、２８１、３８１、４８１：出力側ケーブル
９０：操作ユニット
１００、２００、３００、４００：補助動力装置
２０５、３０５、４０５、４０６：連動リング
２５０、３５０、４５０、６５０：後輪
２４２、２４３、３４２、３４３：保持部材
４４２：保持部
４０２：入出力ホイール
６００、６０１：チェーンステー
６０２、６０３：シートステー
６１０：チェーン
６１１：リアスプロケット
６１５：後輪軸
６２５：ハブ
６３０：クランクペダル
６４０：前輪
６６０：前輪ブレーキ
６７０：後輪ブレーキ
６９０：ハンドル
７００：軸受ホルダ
７０５：軸受
７１０：固定部材
７２０：ベルト
７２２、７２３：プーリ
３、２０３、３０３：出力ホイール
４、２０４、３０４、４０４：制御ホイール
５：連動ホイール
７、８、９、２０７、２０９、３０７、３０８、４０９：軸
１０：自転車
１２、１３、２１２、２１３、３１２、３１３、４１２：ぜんまいばねユニット
１４、２１４、３１４、４１４：ワンウェイクラッチユニット
２２、２３、２２２、２２３、３２０、４２０：回動アーム
２４、２２４：制御アーム
３４、２３４：ロッド
３５、２３５：コイルばね
４４、２４４：案内部材
５０：受け部材
６０、２６０、４６０：補強部材
７０、２７０、３７０、４７０：支持部材
８０、２８０、３８０、４８０：入力側ケーブル
８１、２８１、３８１、４８１：出力側ケーブル
９０：操作ユニット
１００、２００、３００、４００：補助動力装置
２０５、３０５、４０５、４０６：連動リング
２５０、３５０、４５０、６５０：後輪
２４２、２４３、３４２、３４３：保持部材
４４２：保持部
４０２：入出力ホイール
６００、６０１：チェーンステー
６０２、６０３：シートステー
６１０：チェーン
６１１：リアスプロケット
６１５：後輪軸
６２５：ハブ
６３０：クランクペダル
６４０：前輪
６６０：前輪ブレーキ
６７０：後輪ブレーキ
６９０：ハンドル
７００：軸受ホルダ
７０５：軸受
７１０：固定部材
７２０：ベルト
７２２、７２３：プーリ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】