▶ エッレエンメウー プロジェクト ソチエタ ア リスポンサビリタ リミタータの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-06-28
(54)【発明の名称】自転車及びそのトランスミッションシステム
(51)【国際特許分類】
B62M 6/55 20100101AFI20220621BHJP
【ＦＩ】
B62M6/55
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021563328
(86)(22)【出願日】2020-04-01
(85)【翻訳文提出日】2021-12-17
(86)【国際出願番号】 IB2020053092
(87)【国際公開番号】W WO2020217119
(87)【国際公開日】2020-10-29
(31)【優先権主張番号】102109000006262
(32)【優先日】2019-04-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521464569
【氏名又は名称】エッレエンメウー プロジェクト ソチエタ ア リスポンサビリタ リミタータ
(74)【代理人】
【識別番号】110000095
【氏名又は名称】弁理士法人Ｔ．Ｓ．パートナーズ
(74)【代理人】
【識別番号】100082887
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 利春
(74)【代理人】
【識別番号】100181331
【弁理士】
【氏名又は名称】金 鎭文
(74)【代理人】
【識別番号】100183597
【弁理士】
【氏名又は名称】比企野 健
(74)【代理人】
【識別番号】100161997
【弁理士】
【氏名又は名称】横井 大一郎
(72)【発明者】
【氏名】マンツィーニ アンドレア
(57)【要約】
フレームと、駆動輪と、トランスミッションシステムを介して機械エネルギーを駆動輪に伝達するペダルクランク／ペダルアセンブリとを含む自転車であって、該トランスミッションシステムが、作動液を収容するタンクと、作動液を流す液圧回路と、ペダルクランク／ペダルアセンブリによって作動されて、作動液を液圧回路に送り出すように構成された液圧ポンプと、液圧回路に配置され、液圧ポンプによって作動液に供給された液圧エネルギーを機械エネルギーに変換するように構成された少なくとも１つの液圧アクチュエータと、液圧アクチュエータに接続され、液圧アクチュエータによって生成された機械エネルギーを駆動輪に伝達するように構成された駆動軸と、を含む自転車が記載されている。液圧ポンプは、電動機に接続され、該電動機の回転速度と、液圧ポンプの動作パラメータとが、回路基板によって制御される。自転車は、電動機の回転速度を調整することによって電動機を制御するによって、液圧ポンプを多少速く回転させて液圧回路における作動液の循環を強制して、ペダリングを容易にすることができるようにする少なくとも１つの第１のペダル回転数センサと、運転者によってペダルクランク／ペダルアセンブリに付与された動力を測定し、それに応じて、液圧ポンプを駆動するために電動機によって供給される動力を調節することができるようにする少なくとも１つの第２の動力センサと、を含む。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも１つのフレーム（１２）と、少なくとも１つの駆動輪（１４）と、トランスミッションシステム（２０）を介して機械エネルギーを前記少なくとも１つの駆動輪（１４）に伝達するように構成された少なくとも１つのペダルクランク／ペダルアセンブリ（１６）とを含む自転車（１０）であって、前記トランスミッションシステム（２０）が、作動液を収容する少なくとも１つのタンク（２４）と、
前記作動液を流す液圧回路（２６）と、
少なくとも１つの第１の駆動軸（３０）を介して前記ペダルクランク／ペダルアセンブリ（１６）によって駆動され、前記作動液を前記液圧回路（２６）に送り出すように構成された少なくとも１つの液圧ポンプ（２８）と、
前記液圧回路（２６）に配置され、前記少なくとも１つの液圧ポンプ（２８）によって前記作動液に供給された液圧エネルギーを機械エネルギーに変換するように構成され、所定の回転数及び所定のトルク／ねじりモーメントで回転運動を行う、少なくとも１つの液圧アクチュエータ（３２）と、
前記少なくとも１つの液圧アクチュエータ（３２）に作動的に接続され、前記少なくとも１つの液圧アクチュエータ（３２）によって生成された機械エネルギーを前記少なくとも１つの駆動輪（１４）に伝達するように構成された、少なくとも１つの第２の駆動軸（３４）と、を収納する液密ケーシング（２２）を含み、
前記少なくとも１つの液圧ポンプ（２８）が、少なくとも１つの電動機（６２）に作動的に接続され、前記少なくとも１つの電動機（６２）の回転速度と、したがって前記少なくとも１つの液圧ポンプ（２８）の動作パラメータとが、回路基板（６４）によって制御される、自転車（１０）において、
少なくとも１つの第１のペダル回転数センサ（６６）であって、前記回路基板（６４）が、運転者によって設定され、該少なくとも１つの第１のペダル回転数センサ（６６）によって制御されるペダリング回転数に応じて、前記少なくとも１つの電動機（６２）を制御することにより、その回転速度を調整し、これによって、前記少なくとも１つの液圧ポンプ（２８）を多少速く回転させて、ペダリングを容易にするように、前記液圧回路（２６）における前記作動液の循環を強制するように、前記回路基板（６４）と前記ペダルクランク／ペダルアセンブリ（１６）と前記第１の駆動軸（３０）とに作動的に接続された少なくとも１つの第１のペダル回転数センサ（６６）と、
前記回路基板（６４）と前記ペダルクランク／ペダルアセンブリ（１６）と前記第１の駆動軸（３０）とに作動的に接続された少なくとも１つの第２の動力センサ（６８）であって、運転者によって前記ペダルクランク／ペダルアセンブリ（１６）に付与された動力を測定し、それに応じて、前記少なくとも１つの電動機（６２）が前記少なくとも１つの液圧ポンプ（２８）を駆動するために発生させる動力を前記回路基板（６４）を介して調節できるようにする少なくとも１つの第２のセンサ（６８）と、を含むことを特徴とする自転車（１０）。
【請求項2】
前記少なくとも１つの液圧ポンプ（２８）が、可変容量形ポンプであり、前記少なくとも１つの液圧アクチュエータ（３２）が、定容量形液圧モータであり、それにより、前記トランスミッションシステム（２０）は、各速度値に対して作動圧と前記定容量形液圧モータ（３２）の押しのけ容積とのみによってトルクが決まる一定トルクトランスミッションシステムであることを特徴とする、請求項１に記載の自転車（１０）。
【請求項3】
前記可変容量形液圧ポンプ（２８）が、前記第１の駆動軸（３０）の回転軸線を基準として少なくとも１つのアキシャルピストン（３６、３８）を備え、各アキシャルピストン（３６、３８）は、前記第１の駆動軸（３０）に回転可能に一体連結されたシリンダブロック（４４）内に設けられたそれぞれのチャンバ（４０、４２）の内部で往復運動可能であり、各チャンバ（４０、４２）は、作動液を受け入れるために前記液圧回路（２６）と流体接続して配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の自転車（１０）。
【請求項4】
前記可変容量形液圧ポンプ（２８）が、前記押しのけ容積を変化させるための機構を備え、前記機構は、各アキシャルピストン（３６、３８）と接触して配置されてそれぞれのチャンバ（４０、４２）の内部での各アキシャルピストン（３６、３８）のストロークを調節する少なくとも１つの揺動板（４６）を備え、前記揺動板（４６）は、対応するピン（４８）を用いて前記液密ケーシング（２２）の固定部に枢着され、垂直軸線に対する前記揺動板（４６）の傾きが、手動調節レバー（５０）を用いて制御されることを特徴とする、請求項３に記載の自転車（１０）。
【請求項5】
前記可変容量形液圧ポンプ（２８）が、少なくとも１つの複動ピストン（５４）を備え、前記ペダルクランク／ペダルアセンブリ（１６）の動きが、前記第１の駆動軸（３０）と傘歯車（５６）とを介して、連接棒（６０）によって複動ピストン（５４）を前後に直線移動させるカム機構（５８）に伝わり、前記カム機構（５８）の位置、ひいては前記連接棒（６０）の支点の位置の変化によって、前記複動ピストン（５４）のストロークを変化させ、その結果、前記ポンプ（２８）の押しのけ容積を変化させ、前記液圧回路（２６）内の前記作動液の流量及び圧力を変化させることを特徴とする、請求項２に記載の自転車（１０）。
【請求項6】
前記定容量形液圧モータ（３２）が、第２の偏心駆動軸（３４）に接続された複数のラジアルピストン（５２）を備え、前記第２の偏心駆動軸（３４）に対して径方向に位置決めされた前記ピストン（５２）の推力によって回転駆動され、推力シーケンスが、前記第２の偏心駆動軸（３４）に一体連結された回転ディストリビュータによって決定され、前記第２の偏心駆動軸（３４）が、前記少なくとも１つの駆動輪（１４）に一体連結されていることを特徴とする、請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の自転車（１０）。
【請求項7】
前記少なくとも１つの液圧ポンプ（２８）が、ラジアルピストンを有するポンプと、
ギヤポンプと、
ベーンポンプと、
カムポンプと、からなる群から選択された定容量形ポンプ又は可変容量形ポンプであることを特徴とする、請求項１に記載の自転車（１０）。
【請求項8】
前記少なくとも１つの液圧アクチュエータ（３２）が、アキシャルピストンを有するモータと、
ギヤモータと、
ベーンモータと、
カムモータと、からなる群から選択された定容量形モータ又は可変容量形モータであることを特徴とする、請求項１に記載の自転車（１０）。
【請求項9】
前記回路基板（６４）が、処理装置（７０）を備え、該処理装置（７０）が、前記少なくとも１つの第２の動力センサ（６８）から得られた信号（Ｓ１）から増分値（Ｑ）を収集するように構成された少なくとも１つの読取りモジュール（７２）と、
前記少なくとも１つの第１のペダリング回転数センサ（６６）から得られた回転数値（ｆ）から、前記増分値（Ｑ）の関数としての目標値（ｆ０）を求めるように構成された少なくとも１つの制御モジュール（７４）と、
前記少なくとも１つの電動機（６２）に関連付けられ、前記少なくとも１つの電動機（６２）の回転速度（Ｖｒ）を前記目標値（ｆ０）及び前記回転数値（ｆ）の関数として選択し、決定された前記少なくとも１つの電動機（６２）の回転速度（Ｖ０）を表す制御信号（Ｕ）を、前記少なくとも１つの電動機（６２）に送信するように構成された少なくとも１つの演算モジュール（７６）と、を含むことを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の自転車（１０）。
【請求項10】
前記少なくとも１つの第２の動力センサ（６８）が、トルク計からなることを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の自転車（１０）。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、全般的に自転車用トランスミッションシステムに関し、特に、自転車用静液圧式トランスミッションシステムに関する。本明細書において、自転車という表現は、人間の筋力によって駆動される１つ（一輪車）、２つ、３つ（三輪車）、又はそれ以上の数（四輪車、人力車等）の車輪付きの任意の車両を指すために用いるものとする。
【背景技術】
【0002】
公知のように、現在市場に出回っている自転車のほとんどは、ペダルクランクから駆動輪への運動エネルギーの伝達に機械式システムを用いるものである。この機械式システムは、通常は、１つ以上のチェーンリングによって駆動されて運動エネルギーを様々な大きさの１つ以上のスプロケットに伝達するチェーンからなる。自転車の速度は、ギヤ比の選択に応じて増減し、各比率はそれぞれのチェーンリング及び／又はそれぞれのスプロケットと固定のペダリング回転数とに対応している。
【0003】
それほど一般的ではないが、別の自転車用機械式トランスミッションシステムは、カルダン軸と傘歯車とを用いる。このトランスミッションシステムによれば、特別な内部ギヤハブが変速に用いられる。さらに、内部ギヤハブと固定比率のチェーンとを用いる、ハイブリッドとして定義可能な機械式トランスミッションシステムが存在する。これらのハイブリッドシステムでは、チェーンリングとスプロケットとが同じであり、ペダルクランクに、又はリア駆動輪の近くに、変速装置が配置され得る。
【0004】
しかしながら、現在の自転車用機械式トランスミッションシステムにはいくつかの欠点がある。特に、従来のチェーンシステムでは、チェーンが破損する可能性があり、また、チェーンリングとスプロケットの歯が大きく摩耗し、やはり破損する可能性がある。トランスミッションシステム全体が、汚れ（土、ほこり、石、淡水、塩水等）にもさらされるため、部品の継続的な洗浄と注油に関連して必然的に摺動性の問題が起こり得る。
【0005】
チェーンが、偶発的にチェーンリング及び／又はスプロケットから外れて、ペダルが「空回り」してしまうこともある。チェーンは、チェーンリング及びスプロケットの歯との係合による応力を受けているため、いずれにしても、ギヤの切り替え時に応力を受け、それにより、騒音が発生し、摩擦による破損も生じるかもしれない。さらに、従来のチェーンシステムにおいては、ギヤ比がチェーンリング及びスプロケットの直径と歯数とによって決まるため、ギヤ比は固定されており、チェーンリング及び／又はスプロケットを手動で交換しなければ比率の選択肢を多数有することは不可能である。
【0006】
カルダン軸を備えたトランスミッションシステム又はハイブリッドタイプのトランスミッションシステムであっても、いくつかの欠点があり、その中に、ギヤ比が固定され、ギヤの切り替えに関してほとんど選択肢がないということがある。その上、これらのシステムにおいては、従来のチェーンシステムに比べて部品交換がより一層困難であるため、速度伝達比を変化させることは、手動での介入による場合であっても、非常に困難である。
【0007】
こうしたことから、例えば米国特許第５９３８２２４号、国際公開第２０１６／０３６１３０（Ａ１）号、国際公開第９５／２５０３６（Ａ１）号、国際公開第９２／１２０４２（Ａ１）号、及び中国実用新案登録第２１５６１２６号の各文献に記載されているような、自転車用の静液圧式トランスミッションシステムが提供されている。これらの文献のそれぞれ自体に記載されている自転車は、そのトランスミッションシステムが、静液圧式であり、ペダルクランク／ペダルアセンブリによって駆動される少なくとも１つの液圧ポンプと、該液圧ポンプによって供給される液圧エネルギーを機械エネルギーに変換し、それによってこの機械エネルギーが自転車の駆動輪に送られるように構成された、少なくとも１つの液圧アクチュエータとを含む。しかしながら、これらの自転車には、いわゆるペダルアシストモードを保証できる電気及び／又は電子機器を備えているものはない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
このため、本発明の目的は、上記の従来技術の欠点を、非常に簡単で、費用効果が高く、かつ特に機能的な方法で克服できる自転車用トランスミッションシステム、特に自転車用静液圧式トランスミッションシステムを提供することである。
【0009】
詳細には、本発明の目的は、いわゆるペダルアシスト自転車、すなわち電動自転車（したがって、電動機を備えている）において、トランスミッションシステムによって提供されるアシストを運転者にとって可能な限り滑らかで自然なものにする自転車用トランスミッションシステムを提供することである。
【0010】
本発明のもう一つの目的は、部品破損や汚れた環境での使用や水の存在に起因する欠点が生じない自転車用トランスミッションシステムを提供することである。
【0011】
本発明のもう一つの目的は、整備上の問題がない自転車用トランスミッションシステムを提供することである。
【0012】
本発明のもう一つの目的は、過酷な使用状況であっても、部品の摩耗がほとんどない自転車用トランスミッションシステムを提供することである。
【0013】
本発明のもう一つの目的は、ギヤ比が無限であり、適切なギヤ比の選択に何ら問題を伴わない、自転車用トランスミッションシステムを提供することである。
【0014】
本発明のもう一つの目的は、クリアランスなしの滑らかなペダリングを可能にする自転車用トランスミッションシステムを提供することである。
【0015】
本発明のもう一つの目的は、あらゆる条件下で、たとえ１００％応力下であっても、破損又はペダルクランクの推力の不確実性に関する問題を生じさせることなくギヤ比を変化させることを可能にする自転車用トランスミッションシステムを提供することである。
【0016】
本発明のさらなる目的は、塩水（海領域）に完全に水没した場合であっても自転車を何ら問題なく使用することを可能にする自転車用トランスミッションシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0017】
本発明に係るこれら及びその他の目的は、請求項１に概要を定義する自転車用トランスミッションシステムによって達成される。
【0018】
本発明のさらなる特徴は、従属請求項によって明らかになり、これらは本明細書と一体をなす部分である。
【0019】
本発明によれば、自転車用トランスミッションシステムは、静液圧式であり、液圧ポンプと液圧アクチュエータとを含む。液圧ポンプによって加圧された作動液（通常は油からなる）が、運動エネルギーを自転車の駆動輪に伝達させるように液圧アクチュエータを動作させる。この静液圧式トランスミッションシステムは、すべての種類の自転車に適しており、液圧ポンプは、ペダルクランクによって回転駆動され、加圧下の作動液は、自転車の１つ又は複数の駆動輪に接続された液圧アクチュエータの駆動軸を回転駆動させる。
【0020】
本発明に係る自転車用トランスミッションシステムの特徴及び利点は、非限定的な例として記載する以下の説明を添付の概略図を参照しながら読むことによって、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【発明を実施するための形態】
【0022】
図面を参照すると、本発明に係る自転車用静液圧式トランスミッションシステムの好ましい実施形態が図示されている。自転車の全体を参照符号１０で示し、トランスミッションシステムの全体を参照符号２０で示す。
【0023】
自転車１０は、少なくとも１つのフレーム１２と、少なくとも１つの駆動輪１４と、トランスミッションシステム２０を介して機械エネルギーを駆動輪１４に伝達するように構成された少なくとも１つのペダルクランク／ペダルアセンブリ１６とを含むタイプである。したがって、自転車１０は、それ自体知られているように、ハンドル１８、少なくとも１つのフロント操舵輪、ブレーキシステム、サドル、及びその他の考えられ得る付属品を備え得る。図１は、従来のタイプの２つの車輪付きの自転車１０を示しているが、人間の筋力によって駆動されるという条件を満たすものであれば、他のタイプの自転車又は例えば一輪車、三輪車、もしくは人力車等の同様の車両にトランスミッションシステム２０を適用し得ることを否定するものではない。
【0024】
図２に示すように、トランスミッションシステム２０は、
作動液を収容する少なくとも１つのタンク２４と、
作動液が流れる液圧回路２６と、
少なくとも１つの第１の駆動軸３０を用いて上記ペダルクランク／ペダルアセンブリ１６によって駆動され、作動液を上記液圧回路２６に送り出すように構成された少なくとも１つの液圧ポンプ２８と、
上記液圧回路２６に配置され、上記少なくとも１つの液圧ポンプ２８によって作動液に供給された液圧エネルギーを機械エネルギーに変換するように構成され、所定の回転数（ｒａｄ／ｓ）及び所定のトルク／ねじりモーメント（Ｎｍ）で回転運動を行う、言い換えれば、液圧エネルギー（流量、すなわちｐ×Ｑによる圧力）を入力として受け取り、機械エネルギー（速度によるトルク）を出力として発生させる、少なくとも１つの液圧アクチュエータ３２と、
上記液圧アクチュエータ３２に作動的に接続され、上記液圧アクチュエータ３２によって生成された機械エネルギーを駆動輪１４に伝達するように構成された少なくとも１つの第２の伝動軸３４と、を収納する液密ケーシング２２を備える。
作動液を収容する少なくとも１つのタンク２４と、
作動液が流れる液圧回路２６と、
少なくとも１つの第１の駆動軸３０を用いて上記ペダルクランク／ペダルアセンブリ１６によって駆動され、作動液を上記液圧回路２６に送り出すように構成された少なくとも１つの液圧ポンプ２８と、
上記液圧回路２６に配置され、上記少なくとも１つの液圧ポンプ２８によって作動液に供給された液圧エネルギーを機械エネルギーに変換するように構成され、所定の回転数（ｒａｄ／ｓ）及び所定のトルク／ねじりモーメント（Ｎｍ）で回転運動を行う、言い換えれば、液圧エネルギー（流量、すなわちｐ×Ｑによる圧力）を入力として受け取り、機械エネルギー（速度によるトルク）を出力として発生させる、少なくとも１つの液圧アクチュエータ３２と、
上記液圧アクチュエータ３２に作動的に接続され、上記液圧アクチュエータ３２によって生成された機械エネルギーを駆動輪１４に伝達するように構成された少なくとも１つの第２の伝動軸３４と、を収納する液密ケーシング２２を備える。
【0025】
自転車用トランスミッションシステム２０の技術的特徴を向上させるために、液圧ポンプ２８が可変容量形ポンプであり、液圧アクチュエータ３２が定容量形液圧モータであることが好ましい。この組み合わせは、各速度値に対して作動圧と定容量形液圧モータ３２の押しのけ容積とのみによってトルクが決まるため、一定トルクトランスミッションシステム２０を規定する。トランスミッションシステム２０のこの構成によって、図２の略図に示すように、定容量形液圧モータ３２の回転速度を直線的に変化させる液圧ポンプ２８の押しのけ容積に作用することにより動力を直接調節することが可能である。可変容量形液圧ポンプ２８が定速で回転する場合、定容量形液圧モータ３２の回転速度は、０から最大押しのけ容積値までの間で可変である液圧ポンプ２８の押しのけ容積に比例する。
【0026】
自転車用トランスミッションシステム２０の可変容量形液圧ポンプ２８の好ましいが排他的ではない一実施形態を、図３に示す。実際、図３は、第１の駆動軸３０の回転軸線を基準にして少なくとも１つのアキシャルピストン３６、３８を備えた可変容量形液圧ポンプ２８を示している。各アキシャルピストン３６、３８は、第１の駆動軸３０に回転可能に一体連結されたシリンダブロック４４に設けられたそれぞれのチャンバ４０、４２内で往復運動可能である。このため、各チャンバ４０、４２は、液圧回路２６に流体接続して配置され、作動液を受け入れる。
【0027】
図３の実施形態においては、ペダルクランク／ペダルアセンブリ１６が、第１の駆動軸３０を回転駆動し、ひいてはこの駆動軸３０に一体連結されたシリンダブロック４４も回転駆動する。アキシャルピストン３６及び３８は、それぞれのチャンバ４０及び４２内で往復運動駆動されることに加えて、第１の駆動軸３０によって駆動されることによって回転もする。
【0028】
図３の可変容量形液圧ポンプ２８は、各アキシャルピストン３６、３８のチャンバ４０、４２内でのストロークを調節するために各ピストンと接触して配置された少なくとも１つの揺動板４６からなる、押しのけ容積を変化させるための機構を備えている。揺動板４６は、対応するピン４８を用いて液密ケーシング２２の固定部に枢着され、垂直軸線に対する揺動板４６の傾きが、自転車１０のフレーム１２又はハンドル１８に配置された手動調節レバー５０を用いて制御される。
【0029】
作動的には、揺動板４６は、調節レバー５０によって制御されると、ピン４８を中心として回動可能である。垂直軸線に対する揺動板４６の傾きは、好ましくは、０°～約１８．５°の間の角度で変化させることができ、それにより、チャンバ４０及び４２の押しのけ量、ひいては液圧回路２６における作動液の流量及び圧力を変化させることができる。
【0030】
図４は、液圧アクチュエータ３２の好ましいが排他的ではない一実施形態を示す。この液圧アクチュエータ３２は、第２の偏心駆動軸３４に接続された複数のラジアルピストン５２を備えた定容量形液圧モータである。
【0031】
第２の偏心駆動軸３４は、ピストン５２の推力によって回転駆動される。図４の実施形態では、ピストン５２は５つあり、このような第２の偏心駆動軸３４に対して径方向に配置されている。推力推移は、第２の偏心駆動軸３４に一体連結された回転ディストリビュータによって決定される。第２の偏心駆動軸３４は、自転車１０の駆動輪１４に一体連結されている。
【0032】
しかしながら、液圧アクチュエータ３２を図示とは異なる方法で作製し得ることを否定するものではない。実際には、液圧アクチュエータ３２は、定容量であろうと可変容量であろうと、任意の液圧又は油圧モータからなり得る。例えば、図４の定容量形液圧モータの他に、液圧アクチュエータ３２は、アキシャルピストンモータ、ギヤモータ、ベーンモータ、又はカムモータからなっていてもよい。液圧ポンプ２８も、定容量形液圧ポンプであっても可変容量形液圧ポンプであってもよく、図３のアキシャルピストンを有する液圧ポンプ２８の他に、例えば、ラジアルピストンを有するポンプ、ギヤポンプ、ベーンポンプ、又はカムポンプからなっていてもよい。
【0033】
自転車用トランスミッションシステム２０の可変容量形液圧ポンプ２８の好ましいが排他的ではない別の実施形態を図５に示す。実際には、図５は、少なくとも１つの複動ピストン５４を備えた可変容量形液圧ポンプ２８を示している。第１の駆動軸３０と傘歯車５６とによって、ペダルクランク／ペダルアセンブリ１６の動きがカム機構５８に伝わり、該カム機構５８は、連接棒６０によって、複動ピストン５４を前後に直線移動させる。
【0034】
カム機構５８の位置、ひいては連接棒６０の支点の位置を変化させることにより、複動ピストン５４のストロークが変化し、その結果、ポンプ２８の押しのけ量、したがって液圧回路２６における作動液の流量及び圧力が変化する。図３の可変容量形液圧ポンプ２８とアキシャルピストンの場合と同じように、複動ピストン５４を有するこのポンプ２８においても押しのけ量の変化は直線的である。
【0035】
図６を参照すると、本発明に係る「アシスト付」トランスミッションシステム２０のいくつかの構成要素が示されている。このトランスミッションシステム２０において、液圧ポンプ２８は、少なくとも１つの電動機６２に作動的に接続されている。電動機６２の回転速度と、したがって液圧ポンプ２８の動作パラメータとは、回路基板６４によって制御される。このため、電動機６２によって駆動された液圧ポンプ２８が生成する（可変）圧力が、ペダリングをアシストし、静液圧式トランスミッションシステム２０を「アシスト付」静液圧式トランスミッションシステム２０に変えている。
【0036】
回路基板６４とペダルクランク／ペダルアセンブリ１６と第１の駆動軸３０とに作動的に接続された少なくとも１つの第１のペダル回転数センサ６６が設けられている。運転者によって設定されて第１のセンサ６６によって制御されるペダリング回転数に応じて、回路基板６４は、液圧回路２６における作動液の循環を強制してペダリングをアシストするために液圧ポンプ２８を多少速く回転させるように、電動機６２を制御してその回転速度を調整する。
【0037】
また、回路基板６４とペダルクランク／ペダルアセンブリ１６と第１の駆動軸３０とに作動的に接続された少なくとも１つの第２の動力センサ６８（トルク計等）も設けられている。第２のセンサ６８は、運転者がペダルクランク／ペダルアセンブリ１６に付与した動力を測定し、それに応じて、液圧ポンプ２８を作動させるために電動機６２が発生させる動力を、回路基板６４を介して調節する。基本的に、回路基板６４は、ペダリング回転数の他に、運転者が発生させた動力も測定し、トランスミッションシステム２０が提供するアシストを可能な限り滑らかで自然なものにするように、電動機６２が発生させる「補助的な」動力を調節する。
【0038】
詳細には、図７を参照すると、本発明に係る「アシスト付」静液圧式トランスミッションシステム２０の回路基板６４は、処理装置７０を備えている。処理装置７０は、例えばトルク計からなる動力センサ６８から得られた信号Ｓ１から増分値Ｑを収集するように構成された少なくとも１つの読取りモジュール７２を含む。基本的に、読取りモジュール７２は、値Ｑをデジタル形式で、あるいはアナログ形式で、取得する。
【0039】
処理装置７０は、ペダル回転数センサ６６から得られた回転数値ｆから目標値ｆ０を求めるように構成された少なくとも１つの制御モジュール７４をさらに含む。この目標値ｆ０は、上記増分値Ｑの関数である。処理装置７０は、回転数値ｆを目標値ｆ０の関数として変化させるように構成された少なくとも１つの演算モジュール７６をさらに含む。処理装置７０の演算モジュール７６は、電動機６２に関連付けられており、その回転を増減させることができる。言い換えれば、処理装置７０の演算モジュール７６は、電動機６２の回転速度Ｖｒを目標値ｆ０及び回転数値ｆの関数として選択するように構成されている。したがって、処理装置７０の演算モジュール７６は、制御信号Ｕを電動機６２に送信するように構成されており、この制御信号Ｕは、決定された電動機６２の回転速度Ｖ０を表す。
【0040】
処理装置７０は、予め決められたパラメータＣの関数として利得Ｇを算出するように構成されており、当該パラメータＣは、運転者が入力することができる。処理装置７０は、運転者が、例えばキーボード、つまみ等を用いてパラメータＣをカスタマイズするために構成された少なくとも１つのインタフェースモジュール７８も含む。
【0041】
従来のペダルアシスト自転車（電動自転車）のトランスミッションシステムに対して、本発明に係る「アシスト付」静液圧式トランスミッションシステム２０においては、摩擦による出力損失（ｙｉｅｌｄ ｌｏｓｓｅｓ）を生じさせる減速ギヤ、減速ベルト、減速チェーン、及びその他の構成要素がないことに着目すべきである。そのため、この「アシスト付」静液圧式トランスミッションシステム２０は、効率及びエネルギー消費削減の点で有利である。しかしながら、この「アシスト付」静液圧式トランスミッションシステム２０は、低圧（１００バール未満）で動作可能であるため、効率低下につながり得る作動液温度に関係する問題を生じさせることはない。低圧で動作することに加えて、「アシスト付」静液圧式トランスミッションシステム２０は、作動液の速度が非常に遅くても動作し、その結果として効率が向上する。
【0042】
したがって、本発明に係る自転車用トランスミッションシステムは、上述の目的を達成し、特に、以下の利点が得られることが分かった。
・液密なケーシング２２によって、部品破損や汚れた環境での使用や水の存在に由来する欠点が生じないこと。
・液密なケーシング２２に囲まれた液圧回路２６によって、整備上の問題がないこと。用途に適した特別な作動液を用いることにより、整備が不要となり、トランスミッションシステム２０は、整備のための介入なしで何キロメートルにも及ぶ非常に長い距離の使用が保証される。
・特別な鉱物油からなることが好ましい作動液が潤滑剤としても作用するため、過酷な使用状況であっても、部品の摩耗がほとんどないこと。
・それぞれ可変容量／形状ポンプと定容量モータとからなることが好ましい液圧ポンプ２８と液圧アクチュエータ３２とが、０から押しのけ容積の最大値まで、無限のギヤ比範囲で、したがって無限の速度範囲で動作可能であるため、ギヤ比が無限であり、適切なギヤ比の選択に問題が生じないこと。
・クリアランスなしの滑らかなペダリング。
・あらゆる条件下で、たとえ１００％応力下であっても、破損又はペダルクランクの推力の不確実性の問題を生じさせることなく、ギヤ比を変化させることが可能であること。
・種々の材料からなる様々な液圧ポンプ２８及び液圧アクチュエータ３２を用いてトランスミッションシステム２０を作製可能であること。
・塩水（海領域）に完全に水没した場合であっても自転車１０を何ら問題なく使用することが可能であること。
・液密なケーシング２２によって、部品破損や汚れた環境での使用や水の存在に由来する欠点が生じないこと。
・液密なケーシング２２に囲まれた液圧回路２６によって、整備上の問題がないこと。用途に適した特別な作動液を用いることにより、整備が不要となり、トランスミッションシステム２０は、整備のための介入なしで何キロメートルにも及ぶ非常に長い距離の使用が保証される。
・特別な鉱物油からなることが好ましい作動液が潤滑剤としても作用するため、過酷な使用状況であっても、部品の摩耗がほとんどないこと。
・それぞれ可変容量／形状ポンプと定容量モータとからなることが好ましい液圧ポンプ２８と液圧アクチュエータ３２とが、０から押しのけ容積の最大値まで、無限のギヤ比範囲で、したがって無限の速度範囲で動作可能であるため、ギヤ比が無限であり、適切なギヤ比の選択に問題が生じないこと。
・クリアランスなしの滑らかなペダリング。
・あらゆる条件下で、たとえ１００％応力下であっても、破損又はペダルクランクの推力の不確実性の問題を生じさせることなく、ギヤ比を変化させることが可能であること。
・種々の材料からなる様々な液圧ポンプ２８及び液圧アクチュエータ３２を用いてトランスミッションシステム２０を作製可能であること。
・塩水（海領域）に完全に水没した場合であっても自転車１０を何ら問題なく使用することが可能であること。
【0043】
液圧アクチュエータ３２は、市販の自転車において現在用いられているトルク範囲及び速度範囲のすべてをカバーするようなサイズにすることができる。液圧アクチュエータ３２は、高圧及び高温に耐えられるアルミニウム合金又は軽量繊維で製造することができる。
【0044】
液圧ポンプ２８は、液圧アクチュエータ３２のすべての動作パラメータに対応するようなサイズにすることができる。液圧ポンプ２８の押しのけ容積の調節は、従来のディレイラーと同様の遠隔制御装置によって手動で、したがって、電子機器の使用の有無を問わず行うこともでき、特定の電子機器で自動的に行うこともできる。
【0045】
トランスミッションシステム２０は、標準のスプロケットと同様に変速範囲が一定のものであってもよく、連続的な変速が行われるものであってもよい。基本的に、停止状態から最高速度まで、ギヤの切り替えによる「ギャップ」又は「遅延」はない。これは、生物測定学的（ｂｉｏｍｅｔｒｉｃ）又は主観的なパラメータによる均一な変化であるためである。
【0046】
このように案出された本発明の自転車用トランスミッションシステムは、いずれにしても、多くの変更及び変形が可能であり、それらの全ては同じ発明概念に含まれる。さらに、構成要素の各々を技術的に等価な要素で置き換えることができる。基本的に、使用される材料や、形状及び寸法は、技術的ニーズに応じて異なり得る。
【0047】
本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【手続補正書】
【提出日】2021-12-27
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも１つのフレーム（１２）と、少なくとも１つの駆動輪（１４）と、トランスミッションシステム（２０）を介して機械エネルギーを前記少なくとも１つの駆動輪（１４）に伝達するように構成された少なくとも１つのペダルクランク／ペダルアセンブリ（１６）とを含む自転車（１０）であって、前記トランスミッションシステム（２０）が、作動液を収容する少なくとも１つのタンク（２４）と、
前記作動液を流す液圧回路（２６）と、
少なくとも１つの第１の駆動軸（３０）を介して前記ペダルクランク／ペダルアセンブリ（１６）によって駆動され、前記作動液を前記液圧回路（２６）に送り出すように構成された少なくとも１つの液圧ポンプ（２８）と、
前記液圧回路（２６）に配置され、前記少なくとも１つの液圧ポンプ（２８）によって前記作動液に供給された液圧エネルギーを機械エネルギーに変換するように構成され、所定の回転数及び所定のトルク／ねじりモーメントで回転運動を行う、少なくとも１つの液圧アクチュエータ（３２）と、
前記少なくとも１つの液圧アクチュエータ（３２）に作動的に接続され、前記少なくとも１つの液圧アクチュエータ（３２）によって生成された機械エネルギーを前記少なくとも１つの駆動輪（１４）に伝達するように構成された、少なくとも１つの第２の駆動軸（３４）と、を収納する液密ケーシング（２２）を含み、
前記少なくとも１つの液圧ポンプ（２８）が、少なくとも１つの電動機（６２）に作動的に接続され、前記少なくとも１つの電動機（６２）の回転速度と、したがって前記少なくとも１つの液圧ポンプ（２８）の動作パラメータとが、回路基板（６４）によって制御される、自転車（１０）において、
少なくとも１つの第１のペダル回転数センサ（６６）であって、前記回路基板（６４）が、運転者によって設定され、該少なくとも１つの第１のペダル回転数センサ（６６）によって制御されるペダリング回転数に応じて、前記少なくとも１つの電動機（６２）を制御することにより、その回転速度を調整し、これによって、前記少なくとも１つの液圧ポンプ（２８）を多少速く回転させて、ペダリングを容易にするように、前記液圧回路（２６）における前記作動液の循環を強制するように、前記回路基板（６４）と前記ペダルクランク／ペダルアセンブリ（１６）と前記第１の駆動軸（３０）とに作動的に接続された少なくとも１つの第１のペダル回転数センサ（６６）と、
前記回路基板（６４）と前記ペダルクランク／ペダルアセンブリ（１６）と前記第１の駆動軸（３０）とに作動的に接続された少なくとも１つの第２の動力センサ（６８）であって、運転者によって前記ペダルクランク／ペダルアセンブリ（１６）に付与された動力を測定し、それに応じて、前記少なくとも１つの電動機（６２）が前記少なくとも１つの液圧ポンプ（２８）を駆動するために発生させる動力を前記回路基板（６４）を介して調節できるようにする少なくとも１つの第２のセンサ（６８）と、を含み、
前記回路基板（６４）が、処理装置（７０）を備え、該処理装置（７０）が、
前記少なくとも１つの第２の動力センサ（６８）から得られた信号（Ｓ１）から増分値（Ｑ）を収集するように構成された少なくとも１つの読取りモジュール（７２）と、
前記少なくとも１つの第１のペダリング回転数センサ（６６）から得られた回転数値（ｆ）から、前記増分値（Ｑ）の関数としての目標値（ｆ０）を求めるように構成された少なくとも１つの制御モジュール（７４）と、
前記少なくとも１つの電動機（６２）に関連付けられ、前記少なくとも１つの電動機（６２）の回転速度（Ｖｒ）を前記目標値（ｆ０）及び前記回転数値（ｆ）の関数として選択し、決定された前記少なくとも１つの電動機（６２）の回転速度（Ｖ０）を表す制御信号（Ｕ）を、前記少なくとも１つの電動機（６２）に送信するように構成された少なくとも１つの演算モジュール（７６）と、を含むことを特徴とする自転車（１０）。
【請求項2】
前記少なくとも１つの液圧ポンプ（２８）が、可変容量形ポンプであり、前記少なくとも１つの液圧アクチュエータ（３２）が、定容量形液圧モータであり、それにより、前記トランスミッションシステム（２０）は、各速度値に対して作動圧と前記定容量形液圧モータ（３２）の押しのけ容積とのみによってトルクが決まる一定トルクトランスミッションシステムであることを特徴とする、請求項１に記載の自転車（１０）。
【請求項3】
前記可変容量形液圧ポンプ（２８）が、前記第１の駆動軸（３０）の回転軸線を基準として少なくとも１つのアキシャルピストン（３６、３８）を備え、各アキシャルピストン（３６、３８）は、前記第１の駆動軸（３０）に回転可能に一体連結されたシリンダブロック（４４）内に設けられたそれぞれのチャンバ（４０、４２）の内部で往復運動可能であり、各チャンバ（４０、４２）は、作動液を受け入れるために前記液圧回路（２６）と流体接続して配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の自転車（１０）。
【請求項4】
前記可変容量形液圧ポンプ（２８）が、前記押しのけ容積を変化させるための機構を備え、前記機構は、各アキシャルピストン（３６、３８）と接触して配置されてそれぞれのチャンバ（４０、４２）の内部での各アキシャルピストン（３６、３８）のストロークを調節する少なくとも１つの揺動板（４６）を備え、前記揺動板（４６）は、対応するピン（４８）を用いて前記液密ケーシング（２２）の固定部に枢着され、垂直軸線に対する前記揺動板（４６）の傾きが、手動調節レバー（５０）を用いて制御されることを特徴とする、請求項３に記載の自転車（１０）。
【請求項5】
前記可変容量形液圧ポンプ（２８）が、少なくとも１つの複動ピストン（５４）を備え、前記ペダルクランク／ペダルアセンブリ（１６）の動きが、前記第１の駆動軸（３０）と傘歯車（５６）とを介して、連接棒（６０）によって複動ピストン（５４）を前後に直線移動させるカム機構（５８）に伝わり、前記カム機構（５８）の位置、ひいては前記連接棒（６０）の支点の位置の変化によって、前記複動ピストン（５４）のストロークを変化させ、その結果、前記ポンプ（２８）の押しのけ容積を変化させ、前記液圧回路（２６）内の前記作動液の流量及び圧力を変化させることを特徴とする、請求項２に記載の自転車（１０）。
【請求項6】
前記定容量形液圧モータ（３２）が、第２の偏心駆動軸（３４）に接続された複数のラジアルピストン（５２）を備え、前記第２の偏心駆動軸（３４）に対して径方向に位置決めされた前記ピストン（５２）の推力によって回転駆動され、推力シーケンスが、前記第２の偏心駆動軸（３４）に一体連結された回転ディストリビュータによって決定され、前記第２の偏心駆動軸（３４）が、前記少なくとも１つの駆動輪（１４）に一体連結されていることを特徴とする、請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の自転車（１０）。
【請求項7】
前記少なくとも１つの液圧ポンプ（２８）が、ラジアルピストンを有するポンプと、
ギヤポンプと、
ベーンポンプと、
カムポンプと、からなる群から選択された定容量形ポンプ又は可変容量形ポンプであることを特徴とする、請求項１に記載の自転車（１０）。
【請求項8】
前記少なくとも１つの液圧アクチュエータ（３２）が、アキシャルピストンを有するモータと、
ギヤモータと、
ベーンモータと、
カムモータと、からなる群から選択された定容量形モータ又は可変容量形モータであることを特徴とする、請求項１に記載の自転車（１０）。
【請求項9】
前記少なくとも１つの第２の動力センサ（６８）が、トルク計からなることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の自転車（１０）。
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図4】
【国際調査報告】