JP2000128058A - 補助動力装置付自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】一般用自転車に車体を何等変更することなく取
付けることができる補助動力装置を提供する。 【解決手段】巻き付けられた元の形状に巻き戻る性質を
有する定荷重ばねを、ペダルを逆方向に漕ぐことにより
ドラムに巻き取れる回転力蓄積手段を設け、ペダルを正
転方向に漕ぐときに回転力蓄積手段から、一方向クラッ
チ、スプロケット、段付ベルトを介してクランク軸に補
助動力を伝達して運転者のペダルを漕ぐ力を助勢するよ
うに構成した補助動力装置を、車体のハンガラグ下端部
と下パイプ下端部に係止して配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、補助動力装置付自
転車に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自転車は運転者のペダルを漕ぐ力のみに
より走行するため、発進時にペダルを踏み込んでの漕ぎ
出しや、急勾配路面の登坂走行に負担を強いられ、ま
た、運転者の脚力や疲労状態あるいは荷物の積載状態に
よって、自転車に乗らずに押して歩くときの押歩き量が
増加して難渋するなどの問題がある。そこで、自転車に
電動機とこの電動機に電力を供給する蓄電池とを搭載し
て組合せ、運転者の人力駆動力に応じて、電動機による
所定の補助動力を追加補助して利用し、運転者の負担を
軽減して走行するようにした補助動力装置付自転車があ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の従来技術においては、次のような課題を生じるもので
あった。前記補助動力付自転車は、電動機や蓄電池を搭
載するための大きなスペースを有する車体を必要とし、
補助動力装置は一般用自転車には取付けられず、専用の
車体を製作したり一般車を改造しなければならないの
で、コストアップとなる欠点がある。また、一般用自転
車に較べて、構造が複雑となり重量増となるため、装置
の点検整備と車体が転倒したときの引起しに労力を要
し、取扱いの煩しさが新たに生ずるものとなる欠点があ
る。そして、補助動力は蓄電池から供給される構造であ
るので、蓄電池の消耗が大きく、走行中に消耗してしま
うと補助動力の付与が、途絶するのみならず、装置の重
量が人力走行の負担となり、補助動力駆動の自転車走行
距離は制約されるものとなる。この走行距離の延長を図
ると蓄電池が大型化するとともに、長時間に亘る充電を
頻繁に行わねばならず、この間の自転車の使用を控える
こととなり、使用時間と頻度において制限される欠点が
ある。

【０００４】しかして、本発明の目的とするところは、
一般用自転車に車体を何等変更することなく取付けるこ
とができる補助動力装置であって、従って、装置の配置
に大きなスペースを必要とせず、簡単な構造で軽量にす
ることにより、点検整備を容易にし、転倒車体の引起し
に煩しさをなくし、また、補助動力の蓄積に長時間を要
しないようにして、自転車の使用時間と頻度および、補
助動力駆動による走行距離において規制の極めて少ない
補助動力装置付自転車を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上述したような
点に鑑みなされたもので、つぎの如くに構成したもので
ある。すなわち、ケース内に嵌合された固定軸へ取付け
たドラムに、巻き始めを固着して巻き付けた定荷重ばね
と、この定荷重ばねの巻き終りが、前記ケース内に回転
自在に支持された駆動軸に取着されて一体回転するドラ
ムに巻取られた回転体とを備えた回転力蓄積手段と、前
期駆動軸に取着されて一体回転するラチェット歯車と、
このラチェット歯車に係合するラッチ爪とを組合せたラ
ッチ構造と、前記駆動軸の軸端に一方向クラッチとスプ
ロケットとを設け、このスプロケットに懸架させた段付
ベルトを介して自転車のクランク軸に設けたスプロケッ
トに、前記回転力蓄積手段から補助動力を伝達する構造
とを備えた補助動力切換手段とで構成した補助動力装置
を車体のハンガラグ下端部と下パイプ下端部とに係止し
て配設したことを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１〜図９
に基いて説明する。図１は、本発明の補助動力装置２を
自転車１に装着した状態を示す正面図である。この自転
車１は、一般に市販され汎用されている一般用自転車で
あって、パイプ材を組合せ形成したフレーム体構造とな
っている。図１において、車幅方向に貫挿するパイプ形
状に形成したハンガラグ３には、下パイプ４と立パイプ
５及び一対のリヤフレーム６の各一端側が固着されてい
る。下パイプ４の他端側はヘッドパイプ７に固着されて
いる。ヘッドパイプ７には、前フォーク９が回動自在に
支持されている。前フォーク９の上端にはハンドル８が
取着され、下端には前輪１０が回転自在に支持されてい
る。ヘッドパイプ７に一端側を固着され、他端側を立パ
イプ５に固着された上パイプ１１が、ヘッドパイプ７と
立パイプ５との間に懸架して設けられている。立パイプ
５に一端側を固定された一対の後フォーク１２の他端
と、ハンガラグ３に一端側を固着された一対のリヤフレ
ーム６の他端とを、後輪取付部において固定するととも
に、後輪１３が回転自在に支持されている。この後輪１
３にはフリーホイル構造の後歯車１６が設けられてい
る。また、ハンガラグ３の内周車幅方向には、クランク
軸（図示せず）が回転自在に挿通されて設けられ、この
クランク軸の一端には左クランク１４Ｌが、他端には右
クランク１４Ｒと前歯車１５とが固着されていて、左右
クランク１４Ｌ，１４Ｒの先端には、ペダル１８Ｌ，１
８Ｒが設けられている。前歯車１５と後歯車１６との間
にチェーン１７が懸架されている。

【０００７】下パイプ４とハンガラグ３との下端部に係
止されて補助動力装置２が配設されている。この補助動
力装置２には、駆動軸１８が設けられていて、この駆動
軸１８にはスプロケット１９が一方向クラッチ（図示せ
ず）を介して取着されている。左クランク１４Ｌ側のク
ランク軸（図示せず）にはスプロケット２０が固着され
ている。スプロケット１９とスプロケット２０との間に
は段付ベルト２１が懸架されている。

【０００８】以上のような構成の自転車１において、運
転者の人力によって、進行方向に前輪１０と前フォーク
９に設けられたハンドル８で操向するとともに、ペダル
１８Ｌ，１８Ｒが漕がれると、右クランク１４Ｒ側の前
歯車１５が図１において反時計方向に回転駆動され、こ
の駆動力がチェーン１７を介して後輪１３の後歯車１６
に伝達され、後輪１３が回転駆動して自転車１が人力に
よって前進走行する。このとき、運転者がペダル１８
Ｌ，１８Ｒを漕ぐのを止めて、前歯車１５の回転を停止
してチェーン１７の駆動を止め、後歯車１６の回転を停
止させたり、或いは、ペダル１８Ｌ，１８Ｒを逆回転方
向、すなわち、図１において時計方向に漕いで、チェー
ン１７を自転車１の前進方向とは逆方向に駆動して後歯
車１６を逆回転させると、後歯車１６はフリーホイル構
造であるので、後輪１３には回転力が伝達されず、後歯
車１６は独自に停止したり空転して、自転車１は人力の
影響を受けず楕走する。

【０００９】しかし一方、このとき運転者がペダル１８
Ｌ，１８Ｒを逆回転方向に漕ぐ場合には、左クランク１
４Ｌ側のクランク軸（図示せず）に固着されているスプ
ロケット２０も図１において時計方向に回転駆動され、
この駆動力が段付ベルト２１を介してスプロケット１９
に伝達されるようになっていて、このスプロケット１９
と駆動軸１８との間に設けられている一方向クラッチ
（図示せず）がスプロケット１９から駆動軸１８に向っ
て係合するように設定されている。従って、駆動軸１８
は自転車１の前進走行方向とは逆方向の回転力を付与さ
れて回転し、補助動力装置２内に設けた、後述する、回
転力蓄積手段に自転車１の前進走行を助勢する回転力を
蓄積するようになっている。

【００１０】ついで、この回転力蓄積手段に蓄積された
回転力で助勢されて自転車１を前進走行させるには、補
助動力装置２内に設けられた、後述する、補助動力切換
手段を操作することによって、回転力蓄積手段から回転
力をスプロケット１９に伝達したり拘束したりして、運
転者が選択することによって、行われるものとなってい
る。すなわち、運転者がペダル１８Ｌ，１８Ｒを漕い
で、右クランク１４Ｒ側の前歯車１５が走行方向である
反時計方向に回転駆動されると、左クランク１４Ｌ側の
クランク軸（図示せず）に固着されたスプロケット１９
が反時計方向に回転される。この場合、このスプロケッ
ト１９と駆動軸１８との間に設けられた一方向クラッチ
（図示せず）は、反時計方向に回転する駆動軸１８から
スプロケット１９に向っての回転力伝達ができるように
設定されている。従って、補助動力切換手段を操作し
て、駆動軸１８が反時計方向に回転しないよう拘束する
場合には、一方向クラッチはスリップして、スプロケッ
ト１９は空転し、自転車１は人力のみで前進走行される
こととなる。

【００１１】しかし、この場合とは逆に、補助動力切換
手段を操作して、図１において、駆動軸１８が反時計方
向に蓄積された回転力で回転できる状態にした場合に
は、一方向クラッチは係合し、駆動軸１８から蓄積され
た回転力がスプロケット１９へ伝達され、この回転力が
段付ベルト２１を介してスプロケット２０に伝達され、
クランク軸を回転駆動するように作用し、運転者の漕ぐ
力と合成され自転車１の前進走行を助勢して補助動力装
置付自転車を構成するものとなっている。

【００１２】図２は図１における補助動力装置の近傍の
部分拡大図である。図３は図２のＡ−Ａ矢視平面図であ
る。図２及び図３を併せて参照して、補助動力装置２の
自転車１への取着状態を説明する。補助動力装置２の一
方の頂部に２つの取付部材２２，２２が一体固着されて
いて、この取付部材２２，２２に対応した２つの係止具
２３，２３とで補助動力装置２をハンガラグ３の下端部
に係止して取着する。取付部材２２，２２は略直方体形
状で、この頂部に雌ねじ構造２２Ａを各１箇所に設けた
平面部２２Ｂと、上方に開口した断面半円状の環状溝２
２Ｃとを備えて形成されている。この環状溝２２Ｃは駆
動軸１８と平行な軸線を有する溝構造で、この環状溝２
２Ｃの曲率半径はハンガラグ３の外周径に略一致し同心
である。係止具２３，２３は平板金属材を折曲し、取付
穴２３Ａを各一箇所に設けた平面部２３Ｂと、下方に開
口した断面半円状の環状溝２３Ｃとを備えて形成されて
いる。この環状溝２３Ｃの曲率半径はハンガラグ３の外
周径に略一致し同心である。そして、取付部材２２，２
２の環状溝２２Ｃをハンガラグ３の下端部に当接した
後、係止具２３，２３の環状溝２３Ｃをハンガラグ３の
上端部に当接するとともに、取付部材２２，２２と係止
具２３，２３の、各平面部２２Ｂ，２２Ｂと２３Ｂ，２
３Ｂとを相互に当接し、取付穴２３Ａと雌ねじ構造２２
Ａとを対応させ、２本のねじ２４，２４で螺着し締付け
て固定することにより、取付部材２２，２２の環状溝２
２Ｃと、係止具２３，２３の環状溝２３Ｃとの間に、ハ
ンガラグ３の外周径を圧接して、補助動力装置２をハン
ガラグ３の下端部に係止して配設されるものとなる。

【００１３】次に、補助動力装置２の他方の平面頂部と
半円筒状部に続く箇所には、下パイプ４の下端部に当接
して補助動力装置２を取着するための取付部材２５が一
体固着されていて、上方向に開口した断面半円状の内壁
からなる環状溝２５Ａが、この溝方向に底面を開口方向
に反らせる如く形成されていて、この環状溝２５Ａの外
壁側は、溝方向に平行な鍔状の平面２５Ｂ，２５Ｂが形
成されている。この鍔状の平面２５Ｂ，２５Ｂに垂直
で、かつ環状溝２５Ａの底面に開口しない貫通穴である
取付穴２５Ｃ，２５Ｃ・・が複数設けられている。そし
て、前期ハンガラグ３の下端部における取付部材２２，
２２と係止具２３，２３とで係止した、補助動力装置２
を図２に示す矢印Ｂ方向に回動させ、環状溝２５Ａの底
面をしたパイプ４の下端部に当接させる。ついで、取付
穴（図示せず）を有する取付金具２６を、下パイプ４の
上端から覆って被せ、取付金具２６の取付穴と環状溝２
５Ａの外壁側の鍔状の平面２５Ｂ，２５Ｂに設けた取付
穴２５Ｃとを対向させ、一組のボルト２６Ａとナット２
６Ｂとで締付けて、補助動力装置２を下パイプ４の下端
部に係止して配設されるものとなる。

【００１４】図４は図２のＣ−Ｃ矢視断面の平面図であ
る。図４において、補助動力装置２の構成部品を収納す
る筐体は、一方側を開口した有底の、半円筒壁と、平面
壁とを組合せた箱体状に形成されたケース３０と、この
ケース３０の開口部を塞ぐ板状の蓋部材３１とからな
り、ケース３０の開口縁部に設けた複数の雌ねじ構造３
０Ａに蓋部材３１に設けた取付穴３１Ａを対応させ、複
数のねじ３０Ｅで螺合して締付け、ケース３０と蓋部材
３１とを結合して構成されている。ケース３０には、孔
および凸部からなる軸取付部３０Ｂ、軸受取付部３０Ｃ
が設けられており、この取付部３０Ｂ，３０Ｃにそれぞ
れ対応して、蓋部材３１には孔および凸部からなる軸取
付部３１Ｂ，軸受取付部３１Ｃが設けられ、この軸受取
付部３１の中心には、蓋部材３１を貫通して孔３１Ｅが
設けられている。

【００１５】そして、軸取付部３０Ｂ，３１Ｂには軸３
２が両端を嵌合して取付けられている。この軸３２に
は、ドラム３３が配設されている。ドラム３３は円筒状
の芯管とその両端を挟持するように円板状の鍔を平行に
有して一体に形成されていて、ドラム３３の芯管内周両
端側の２箇所にボールベアリング３２Ａ，３２Ａの外輪
が嵌合され、内輪は、軸３２に形成された環状溝に各々
取付けられた係止部材３２Ｂ，３２Ｂに位置決めされて
それぞれ嵌合され、軸３２に回転自在に取付けられてい
る。このドラム３３の芯管外周面には、定荷重ばね３４
が、その巻き始め端部を固着され巻き付けられている。

【００１６】軸受取付部３０Ｃ，３１Ｃには、ボールベ
アリング３０Ｄ，３１Ｄの外輪が、嵌合され、内輪は、
駆動軸１８に嵌合されていて、駆動軸１８はケース３０
と蓋部材３１に回転自在に支持されている。この駆動軸
１８にはドラム３８が配設されている。ドラム３８は、
円筒状の芯管とその両端を挟持するように円板状の鍔を
平行に有して一体に形成されていて、芯管内周面の軸長
さ方向に設けたキー溝と、駆動軸１８の外周面の軸長さ
方向に設けたキー溝とを対向させてキー３９を係合させ
ることにより、ドラム３８と駆動軸１８とは一体に回転
するようになっている。ついで、ドラム３３に予め巻き
付けられた定荷重ばね３４の巻き終わりを引出し、この
引出端部をドラム３８の芯管外周面に固着した後、駆動
軸１８を回転させることにより、ドラム３３に巻き付け
られた定荷重ばね３４をドラム３８に巻き取れるように
してある。

【００１７】駆動軸１８の一端の軸端は、蓋部材３１に
設けられた孔３１Ｅを挿通して外部に突出し、駆動軸１
８の入出力軸端を形成している。この軸端には一方向ク
ラッチ３５が、その内輪を嵌合させて取付けられてい
る。この一方向クラッチ３５の外輪にはスプロケット１
９が、その内周径を嵌合されて取付けられている。そし
て、一方向クラッチ３５は、スプロケット１９が時計方
向に回転して駆動軸１８に回転力を伝達する場合と、駆
動軸１８が反時計方向に回転してスプロケット１９に回
転力を伝達する場合にのみ、係合状態を維持するよう設
定されている。更に、駆動軸１８には、押板３７が軸端
に設けた環状溝１８Ａに嵌め込まれた係止具３６によっ
て位置決めされて、軸方向への抜止めがなされて取付け
られている。スプロケット１９には段付ベルト２１が懸
架され、スプロケット２０（図２参照）に接続されてい
る。

【００１８】図５は、図４のＤ−Ｄ矢視断面の正面図で
ある。図５を参照して回転力の蓄積手段を説明する。図
５において、ケース３０の軸取付部に嵌合されて固定さ
れた軸３２に、ボールベアリング３２Ａを介してドラム
３３が回転自在に取付けられている。一方、ケース３０
にボールベアリング（図示せず）を介して回転自在に支
持された駆動軸１８に、キー３９を係合させて一体に回
転するようにしてドラム３８が取付けられている。そし
て、ドラム３３の芯管外周面に巻き始めを固定して、定
荷重ばね３４が反時計回り方向に巻き付けられ、ついで
巻き終り端をドラム３８の芯管外周面に固着した後、駆
動軸１８に時計方向の回転駆動力を与え、ドラム３８を
拘束し停止状態にしてある。

【００１９】この定荷重ばね３４は、薄板帯鋼に熱処理
を施して、ドラム３３に巻きつけた密着重ね巻きの渦巻
ばね３４であつて、図５に示すような状態において、駆
動軸１８に与えた拘束力を釈放すると、かってドラム３
３に巻き付けられた元の形状に巻き戻る性質を有してい
る。従って、定荷重ばね３４は、ドラム３３の芯管外周
面に固着された巻き始めに向って巻き戻る力を発揮する
から、ドラム３３の芯管は時計方向に軸３２を軸とし
て、ボールベアリング３２Ａを介して回転しようとする
回転力を維持するものとなる。このため、ドラム３３と
ドラム３８との間の定荷重ばね３４には一定の張力を維
持するため、ドラム３８は反時計方向回転力を得て、こ
の回転力は一体回転する駆動軸１８に伝達され、反時計
方向に回転が可能となる。以上のようにして、駆動軸１
８を時計方向に外力で回転して、一体回転するドラム３
８の芯管に定荷重ばね３４を時計回り方向に巻き取るこ
とにより、駆動軸１８に反時計方向に回転する回転力を
蓄積する手段を構成する。

【００２０】図６は、図４のＥ−Ｅ矢視断面の正面図で
ある。図４及び図６等を参照して補助動力切換手段を説
明する。図６において、駆動軸１８にはラチェット歯車
４０が配設されている。ラチェット歯車４０は円板状で
外周縁に矩歯状の歯先４０Ａと歯底４０Ｂとを複数有
し、内周面の軸方向にはキー溝が設けてある。このキー
溝と駆動軸１８の外周面軸方向に設けたキー溝とを対向
させてキー３９を係合させ、ラチェット歯車４０と駆動
軸１８とは一体に回転するようになっている。そして、
ラチェット歯車４０と、このラチェット歯車４０の歯先
４０Ａと歯底４０Ｂに噛合う歯４１Ｅを有するラッチ爪
４１とを組合わせて、ラッチ構造を構成している。ラッ
チ爪４１は、軸穴４１Ａを有していて、この軸穴４１Ａ
を、ケース３０の壁面に立設した軸４２に挿通して、回
転自在に取付けられている。この軸４２の外周には、ケ
ース３０の壁面とラッチ爪４１とが対向する間に、隙間
空間を設けて、コイルばね４３を配置し、このコイルば
ね４３の付勢力によつて爪４１とラチェット歯車４０と
が、常時には噛合せ状態となるようにしている。

【００２１】図９は、図６に示すラッチ構造の近傍の部
品配設状態における分解斜視図である。図中一点鎖線
は、軸や軸穴の中心位置を示し、一点鎖線に沿って、部
品配設されることを示している。図９において、ケース
３０の壁面に立設した軸４２は、ケース３０の壁面側が
径大部４２Ａとなっていて、軸端側は径大部４２Ａより
小径とした径小部４２Ｂとなっている。コイルばね４３
は一方の巻き端が巻径の接線上に延設された直線部４３
Ａの形状となっており、他方の巻き端は巻径の位置で巻
き長さ方向に折曲して延設された直線部４３Ｂの形状と
なっている。コイルばね４３の内径を直線部４３Ａの側
から、軸４２の径大部４２Ａに押入し、軸４２の近傍で
ケース３０の壁面に立設した円柱状のばね受け４４に、
コイルばね４３の直線部４３Ａを交叉させて当接する。
コイルばね４３の直線部４３Ｂを適当な工具等で支持
し、軸４２の径大部４２Ａの外周面に軸端から見て時計
方向に、コイルばね４３を巻き締めて緩まないように維
持しておく。ついで、ラッチ爪４１の軸穴４１Ａを軸４
２の径小部４２Ｂに遊嵌状態に嵌合するとともに、ラッ
チ爪４１に設けたばね係止穴４１Ｂに、コイルばね４３
の直線部４３Ｂを挿入する。つぎに、軸４２の小径部４
２Ｂの先端に設した環状溝４２Ｃに嵌め込まれた係止部
材４５によって軸方向に位置決めされ抜け止めされる。
このため、コイルばね４３は、軸４２の径大部４２Ａの
外周面で拡開しようとして、軸４２の軸端から見て反時
計方向に復原するばね力を生じ、このばね力によりラッ
チ爪４１のばね係止穴４１Ｂに挿入されているコイルば
ね４３の直線部４３Ｂは、軸４２の回りに反時計方向の
回転力を与えるので、ラッチ爪４１の歯４１Ｅとラチェ
ット歯車４０の歯底４０Ｂとは常時は噛合うこととな
る。

【００２２】再び図６において、駆動軸１８を時計方向
に回転させると、ラチェット歯車４０の歯底４０Ｂから
反時計方向に歯先４０Ａに向って上り傾斜に形成されて
いる傾斜面が、時計方向に移動するから、この傾斜面に
平行に当接しているラッチ爪４１の歯４１Ｅの傾斜面は
図中左側方向に僅かづつ押し遣られるので、ラッチ爪４
１は、この間、軸穴４１Ａを軸として時計方向に、コイ
ルばね４３の付勢力に抗して徐々に回動しつづけ、やが
て、歯４１Ｅが歯先４０Ａを乗り越すと、ラッチ付４１
がコイルばね４３の付勢力により軸穴４１Ａを軸として
反時計方向に回動し、歯４１Ｅがラチェット歯車４０の
次の歯底４０Ｂに落下することを繰返し、順次ラチェッ
ト歯車４０の回転を妨げないから、駆動軸１８の時計方
向への回転は許容される。この駆動軸１８の時計方向へ
の回転は図１に基いて説明した如く運転者が自転車の走
行方向とは逆方向にペダルを漕いで、スプロケット２０
を時計方向に回転させ、この回転力を段付ベルト２１を
介してスプロケット１９を時計方向に回転させて伝達
し、一方向クラッチ３５が係合し、駆動軸１８に回転力
を伝達するとともに、回転軸１８に配置する回転力蓄積
手段に回転力を蓄積されるものとなる。

【００２３】そして、この蓄積された回転力で、駆動軸
１８を反時計方向に回転させようとした場合には、ラチ
ェット歯車４０の歯先４０Ａから反時計方向に歯底４０
Ｂに向って形成されているラチェット歯車４０の半径方
向に垂直な面が、反時計方向に回転移動しようとするか
ら、ラッチ爪４１の歯４１Ｅの水平面とは平行に重なっ
て当接し、かつ、コイルばね４３の付勢力によりラッチ
爪４１の歯４１Ｅは、ラチェット歯車４０の歯底４０Ｂ
に向って噛合うよう押付けられているので、ラッチ爪４
１は軸穴４１Ａを軸として時計方向に回動する力を得ら
れず、ラチェット歯車４０とラッチ爪４１とは噛合って
係合を維持し、ラチェット歯車４０の回転を妨げるか
ら、駆動軸１８の反時計方向への回転力は拘束される。

【００２４】この駆動軸１８の反時計方向への回転力の
拘束を解除するには、ラッチ爪４１の歯４１Ｅとラチェ
ット歯車４０とで構成されているラッチ構造の係合を解
除することによって行なうことができるから、従って、
外力によってラッチ爪４１を軸穴４１Ａを軸に回動させ
ラッチ構造を解除すると、駆動軸１８は反時計方向に回
転し、一方向クラッチ３５が係合してスプロケット１９
を反時計方向に回転させ、この回動力を段付ベルト２１
を介してスプロケット２０に伝達し、運転者の漕ぐ力と
合成させて自転車の前進走行を助勢することができる。
再びラッチ構造を再係合する場合には、駆動軸１８は拘
束され、スプロケット１９は空転して自転車は人力のみ
で走行される。このように、ラッチ構造の係合を外力に
よって解除と再係合を運転者が選択して行うことによ
り、回転力蓄積手段から回転力を補助動力として、自転
車に供給または遮断する補助動力切換手段を構成するも
のであって、以下に詳述する。

【００２５】再び図９において、連結部材４５Ａ，４５
Ｂの一端には、ラッチ爪４１の両端部２箇所を別々に厚
さ方向に挟持するための、対向した壁面を形成した溝構
造を有していて、この対向した壁面に貫通した連通孔４
５Ｃ，４５Ｄが設けられている。連結部材４５Ａ，４５
Ｂの溝構造に挟持される、ラッチ爪４１の両端部には、
孔４１Ｃ，４１Ｄが形成されている。この孔４１Ｃ，４
１Ｄと連結部材４５Ａ，４５Ｂに設けた連通孔４５Ｃ，
４５Ｄとを対応させ、これらの孔に連通して頭付ピン４
６Ａ，４６Ｂを遊嵌状態で嵌合し、この頭付ピン４６
Ａ，４６Ｂの軸端に設けた環状溝４６Ｃ，４６Ｄに嵌め
込まれた係止具４８で抜け止めがなされ、ラッチ爪４１
の両端部にそれぞれ連結部材４５Ａ，４５Ｂが、頭付ピ
ン４６Ａ，４６Ｂを軸として回動自在に取り付けられて
いる。この頭付ピン４６Ａ，４６Ｂと軸線を平行に有し
て、連結部材４５Ａ，４５Ｂの他端に軸４７Ａ，４７Ｂ
が固着されている。この軸４７Ａ，４７Ｂに円板の中心
に孔を有する鍔４９Ａ，４９Ｂを挿通した後、ケース３
０の壁面を貫通して設けた長穴５０Ａ，５０Ｂに軸４７
Ａ，４７Ｂを挿通させ、軸端をケース３０の壁裏面外部
側へ突出させてある。この、突出させた軸端には、円板
の中心に孔を有する鍔４９Ｃ，４９Ｄを挿通した後、略
正方形の左，右側面を有し、かつ、長方形の正面，背
面，平面，底面とを有する直方体で、正面の中央位置か
ら背面に至る貫通穴を設けた取付部材５１Ａ，５１Ｂ
が、その貫通穴に軸４７Ａ，４７Ｂの軸端を嵌合し、固
着して取付けられている。鍔４９Ａ，４９Ｂとケース３
０の壁面及び鍔４９Ｃ，４９Ｄとの間は、所定距離だけ
離間して対向するように、軸４７Ａ，４７Ｂの軸方向に
位置決めされていて、軸４７Ａ，４７Ｂが軸線と直角で
水平方向にケース３０の壁面に設けた長穴５０Ａ，５０
Ｂ内を所定距離に移動が可能になるように設定されてい
る。

【００２６】図８は図６の背面図である。図８におい
て、ケース３０の内部から、裏面外部側に突出させた軸
４７Ａ，４７Ｂの軸端に、取付部材５１Ａ，５１Ｂが、
その正面中心位置から背面に至って設けられた貫通穴に
嵌合されて取付けられている。この嵌合部分に、取付部
材５１Ａ，５１Ｂの側面略正方形の中心位置から、軸４
７Ａ，４７Ｂの軸線に直角に交叉するように、共明けで
左右の側面間に貫通する貫通穴５２Ａ，５２Ｂが穿設さ
れている。そして、取付部材５１Ａ，５１Ｂの平面中央
位置から底面に向って、軸４７Ａ，４７Ｂとともに共明
けで、前記、貫通穴５２Ａ，５２Ｂ内に開口する雌ねじ
構造５３Ａ，５３Ｂで形成させている。合成樹脂等で形
成した中空のチューブ５４Ａ，５４Ｂが、ケース３０に
立設した固定具５６Ａ，５６Ｂ及び５７Ａ，５７Ｂに固
着されている。この中空のチューブ５４Ａ，５４Ｂに被
覆され、チューブ内を軸線方向に移動自在に内臓され
て、鋼線等を縒合せて形成した索体のインナ５４Ｃ，５
４Ｄが挿通されている。このインナ５４Ｃ，５４Ｄの一
端を、取付部材５１Ａ，５１Ｂに穿設された貫通穴５２
Ａ，５２Ｂに挿通し、ねじ５３Ｃ，５３Ｄを雌ねじ構造
５３Ａ，５３Ｂに螺合して締め付けることによって、貫
通穴５２Ａ，５２Ｂ内でインナ５４Ｃ，５４Ｄの一端が
取付部材５１Ａ，５１Ｂに固定されている。

【００２７】ハンドル８の走行方向左端部に設けられた
後輪ブレーキレバー（図示せず）の一端のブレーキワイ
ヤ接続箇所には、後輪ブレーキの解除用ばねに付勢され
て弛緩することなく引っ張られたブレーキワイヤが連結
されていて、このブレーキレバーをハンドル８のにぎり
部とともに握ると、ブレーキワイヤはブレーキ解除用ば
ねのばね力に抗して牽引され後輪ブレーキがかかるよう
になっている。インナ５４Ｃの他端は、この後輪ブレー
キレバーとブレーキワイヤとの接続箇所にともに連結さ
れていて、ブレーキレバーが操作されると、インナ５４
Ｃも牽引されるようになっている。インナ５４Ｄの他端
は、ハンドル８のにぎり近傍または上パイプ１１などに
配置した操作レバー（図示せず）に連結されている。こ
の操作レバーは、固定軸に回動可能に設けられた挺子式
のレバーであって、運転者の指または掌による手動操作
でレバーを押遣り、引戻したり、または押倒し、引起し
たりして回動させ、回動位置に係止して保持できるよう
になっていて、連結されたインナ５４Ｄを軸線方向に牽
引または弛緩させて維持するようになっている。このイ
ンナ５４Ｄの弛緩により、取付部材５１Ｂの固定端から
操作レバーの連結端迄のインナ５４Ｄに生じるたるみを
除去するために、取付部材５１Ｂと固定具５６Ｂとの間
にコイルばね５５を設けて、インナ５４Ｄにばね力を付
勢してたるみを吸収するようにしてある。以上のように
構成した補助動力切換手段の操作と作用ついて以下に詳
述する。

【００２８】図７は、図６に示す係合状態にあるラッチ
構造を、解除状態のラッチ構造に変化させた状態を示し
た図である。図７において、ラチェット歯車４０の歯と
ラッチ爪４１の歯４１Ｅとは噛合っていないので、駆動
軸１８は反時計方向に回転自在の状態となっていて、回
転力蓄積手段から回転力を補助動力として自転車に供給
できる状態となっている。図６に示すような、係合状態
のラッチ構造から、図７に示すような解除状態のラッチ
構造にする場合を説明する。図８において、コイルばね
５５が圧縮される方向にインナ５４Ｄを牽引するよう
に、前記操作レバー（図示せず）を運転者が回動操作
し、回動位置に係止させ保持させることにより、取付部
材５１Ｂを図中右方向に移動させると、この取付部材５
１Ｂに一体に固着された軸４７Ｂが、ケース３０に設け
た長穴５０Ｂ内を図中右方向に移動する。そして、図７
において、この軸４７Ｂと一体に固定されている連結部
材４５Ｂが図中左方向に引張られて移動していて、この
連結部材４５Ｂに頭付ピン４６Ｂで遊嵌されているラッ
チ爪４１の歯４１Ｅ部分を有する端部に設けた孔４１Ｄ
（図９参照）において、ラッチ爪４１は図中左方向への
引張り力が与えられている。この引張り力は、ラッチ爪
４１が軸４２を軸として、コイルばね４３の反時計方向
へ回動させようとする付勢力に抗して、図６に示すラッ
チ爪４１の状態から図７に示すラッチ爪４１の状態に回
動させるように働き、この回動位置は、前記操作レバー
が係止して保持していることにより、維持されるように
なっているので、ラッチ爪４１の歯４１Ｅとラチェット
歯車４０とのラッチ構造は、係合状態から変化して、解
除状態に維持されるものとなる。そして同時に、ラッチ
爪４１が軸４２を軸として時計方向に回動したことによ
って、ラッチ爪４１の歯４１Ｅを有しない端部の孔４１
Ｃ（図９参照）において遊嵌されている頭付ピン４６Ａ
も軸４２を軸として時計方向に回動するから、この頭付
ピン４６Ａを支持している連結部材４５Ａが図中右方向
に移動し、この連結部材４５Ａに一体に固着された軸４
７Ａが図中右方向に連動して移動する。そして再び図８
において、軸４７Ａはケース３０に設けた長穴５０Ａ内
を図中左方向に移動し、この軸４７Ａと一体に固着され
た取付部材５１Ａを連動させるので、この取付部材５１
Ａに穿設された貫通穴５２Ａ内に固定されているインナ
５４Ｃを図中左方向に一定移動距離を牽引する。従っ
て、インナ５４Ｃの他端は、前述の如く後輪ブレーキレ
バーとブレーキワイヤとの連結箇所にともに連結されて
いて、この連結箇所で一定移動距離にブレーキワイヤを
牽引することになる。しかし、インナ５４Ｃは、この移
動距離だけ予め緩めて、たるみを持たせておくので、ブ
レーキワイヤを牽引するような影響を与えることは無い
ようになっている。

【００２９】次に、図７に示すような解除状態にあるラ
ッチ構造から、図６に示すような係合状態のラッチ構造
に変化させて、ラチェット歯車４０とラッチ爪４１とを
再係合状態にすることにより、回転力蓄積手段から自転
車への補助動力の供給を遮断状態にする場合を説明す
る。図８において、コイルばね５５が圧縮状態から釈放
される方向に、インナ５４Ｄを弛緩させるように、前記
操作レバー（図示せず）を運転者が回動操作して、解除
状態にあるラッチ構造を指定する操作レバーの回動位置
の係止による保持を釈放すると、取付部材５１Ｂは図中
左方向に移動していき、この取付部材５１Ｂに一体に固
着された軸４７Ｂもケース３０に設けた長穴５０Ｂ内を
図中左方向に移動していく。そして図７において、この
軸４７Ｂと一体に固着された連結部材４５Ｂが図中右方
向に移動していき、この連結部材４５Ｂに頭付ピン４６
Ｂで遊嵌されているラッチ爪４１の歯４１Ｅ部分を有す
る端部の孔４１Ｄ（図９参照）において、ラッチ爪４１
に与えられていた図中左方向への引張り力が急激に減少
し消滅する。従って、ラッチ爪４１は軸４２を軸とし
て、コイルばね４３の反時計方向へ回動させる付勢力に
よって、図７に示すラッチ爪４１の状態から図６に示す
ラッチ爪４１の状態に回動し、この回動位置はコイルば
ね４３の付勢力で維持されるので、ラチェット歯車４０
とラッチ爪４１とのラッチ構造は、解除状態から変化し
て、再係合状態に維持されるものとなる。そして同時
に、ラッチ爪４１が軸４２を軸として反時計方向に回動
したことによって、ラッチ爪４１の歯４１Ｅを有しない
端部の孔４１Ｃ（図９参照）において遊嵌されている頭
付ピン４６Ａも軸４２を軸として反時計方向に回動する
から、この頭付ピン４６Ａを支持している連結部材４５
Ａが図中左方向に移動し、この連結部材４５Ａに一体に
固着された軸４７Ａが図中左方向に連動して移動する。
そして再び図８において、軸４７Ａはケース３０に設け
た長穴５０Ａ内を図中右方向に移動し、この軸４７Ａと
一体に固着された取付部材５１Ａを連動させるので、こ
の取付部材５１Ａに穿設された貫通穴５２Ａ内に固定さ
れているインナ５４Ｃが図中右方向に一定距離移動す
る。このインナ５４Ｃは前述の如く、予め緩めてたるみ
を持たしてあるので、一定距離分弛緩して、たるみを生
じている。

【００３０】更に、前述した図７に示すような解除状態
にあるラッチ構造から、図６に示すような再係合状態に
変化させる動作は、後輪ブレーキのブレーキレバーの操
作に応じてもなされるようになっていて、以下に説明す
る。前述の如く、後輪ブレーキをかけるために、ハンド
ルのにぎりとともにブレーキレバーを握ると、ブレーキ
ワイヤとともにインナ５４Ｃも牽引されるようになって
いる。従って、ブレーキレバーが操作されてインナ５４
Ｃが牽引されると、図８において、インナ５４Ｃが図中
右方向に牽引されるが、前述の如くこのインナ５４Ｃに
は一定距離だけ予め緩めてたるみを持たせてあるので、
このたるみが除去され更に牽引されて、インナ５４Ｃを
貫通穴５２Ａ内に固定した取付部材５１Ａとこの取付部
材５１Ａに一定固着されている軸４７Ａが、図中右方向
に移動する。そして図７において、軸４７Ａと一体に固
着された連結部材４５Ａが図中左方向に移動し、この連
結部材４５Ａに頭付ピン４６Ａで遊嵌されているラッチ
爪４１の歯４１Ｅを有しない端部の孔４１Ｃ（図９参
照）において、図中左方向に引張り力が与えられる。こ
の引張り力は、ラッチ爪４１が軸４２を軸として反時計
方向に回動する力として働き、コイルばね４３の反時計
方向への回動する付勢力にも助勢され、図７に示すラッ
チ爪４１の状態から図６に示す状態に回動し、この回動
位置は、ブレーキの操作を中断した後も、コイルばね４
３の付勢力で維持されるので、ラチェット歯車４０とラ
ッチ爪４１とのラッチ構造は、解除状態から変化して再
係合状態に維持されるものとなる。一方このとき同時
に、ラッチ爪４１が軸４２を中心として反時計方向に回
動したことによって、ラッチ爪４１の歯４１Ｅを有する
端部の孔４１Ｄ（図９参照）において遊嵌されている頭
付ピン４６Ｂも、軸４２を軸として反時計方向に回転動
するから、この頭付ピン４６Ｂも、軸４２を軸として反
時計方向に回動するから、この頭付ピン４６Ｂを支持し
ている連結部材４５Ｂが図中右方向に移動し、この連結
部材４５Ｂに一体固着された軸４７Ｂが図中右方向に連
動して移動する。そして再び図８において、軸４７Ｂは
ケース３０に設けた長穴５０Ａ内を図中左方向に移動
し、この軸４７Ｂと一体に固着された取付部材５１Ｂを
連動させるので、この取付部材５１Ｂに穿設された貫通
穴５２Ｂ内に固定されいるインナ５４Ｄを図中左方向
に、すなわちコイルばね５５の圧縮状態を釈放する方向
に牽引するものとなる。このインナ５４Ｄの他端は操作
レバー（図示せず）に連結されていて、このとき、操作
レバーは運転者が回動操作したことによって、ラッチ構
造が図７に示すような解除状態となるよう、回動位置を
指定してインナ５４Ｄを操作レバーに向って牽引してい
て、係止し保持された状態になっている。このため、ラ
ッチ構造が図６に示すような再係合状態に変化させるた
めに、操作レバーの回動位置の係止による保持を、ブレ
ーキレバーの操作によって釈放できるような設定になっ
ていて、ブレーキレバーの操作を中断した後は、コイル
ばね４３の付勢力でラッチ爪４１が回動されて回動位置
を維持するものとなっている。すなわち、コイルばね４
３の付勢力の大きさは、運転者が操作レバーの回動操作
によって操作できる範囲内の大きさであり、また、操作
レバーの係止による保持力の大きさは、コイルばね４３
の付勢力を超えて大きく、このコイルばね４３の付勢力
と運転者がブレーキレバーを操作してインナ５４Ｄを牽
引するときの牽引力との和の大きさより小さく設定され
ているものである。

【００３１】

【発明の効果】以上のべたように、本発明によれば以下
のような効果を奏する。本発明の補助動力装置は、ケー
ス内に嵌合された固定軸へ回転自在に取付けたドラム
に、巻き始めを固定して巻きつけた定荷重ばねと、この
定荷重ばねの巻き終りが、ケース内に回転自在に支持さ
れた駆動軸と一体回転するドラムに固着されて構成され
る回転力蓄積手段と、駆動軸と一体回転するラチェット
歯車と、このラチェット歯車に係合するラッチ爪とを組
合せたラッチ構造を備えるとともに、駆動軸に一方向ク
ラッチとスプロケットとを設け、段付ベルトを介して自
転車のクランク軸に設けたスプロケットに、回転力蓄積
手段から補助動力を伝達する構造を備えた補助動力切換
手段とで構成されていて、この補助動力装置を自転車の
ハンガラグ下端部と下パイプ下端部とに係止して配置す
るようにしたことにより、この配置のスペースは大きな
スペースを必要としないから、一般用自転車の車体に何
等変更を要しないで取着できて、低コストで補助動力装
置付自転車を得ることができる効果を奏する。また、電
動機や蓄電池を搭載する補助動力装置付自転車に較べ、
構成が簡単で軽量なので、装置の点検整備が容易であ
り、転倒車体の引起しにも、堅牢であり煩しさが無く、
人力走行時においても車体重量が運転者に大きな負担に
ならないという効果を奏する。更に、蓄電池の充電時間
のような長時間の順備時間を必要としないから、自転車
の使用時間と頻度において制限されることは極めて僅か
であり、運転者のペダルを漕ぐ力のみに基いて、補助動
力を蓄積し、走行途中であっても充電器等の設備を必要
とせずに補助動力の再蓄積ができ、また、ブレーキが作
動状態にあるときには、補助動力の供給を遮断して、無
駄な補助動力の消費を抑制するから、補助動力の助勢に
よる走行距離を延長できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の補助動力装置を自転車に装着し
た状態を示す正面図である。

【図２】図２は図１における補助動力装置の近傍の部分
拡大図である。

【図３】図３は図２のＡ−Ａ矢視平面図である。

【図４】図４は図２のＣ−Ｃ矢視断面の平面図である。

【図５】図５は図４のＤ−Ｄ矢視断面の正面図である。

【図６】図６は図４のＥ−Ｅ矢視断面の正面図である。

【図７】図７は図６に示すラッチ構造の係合状態を解除
状態にした図である。

【図８】図８は図６の背面図である。

【図９】図９は図６に示すラッチ構造の近傍の部品配設
状態における分解斜視図である。

【符号の説明】

１ 自転車 ２ 補助動力装置 ３ ハンガラグ ４ 下パイプ ５ 立パイプ ６ リアフレーム ７ ヘッドパイプ ８ ハンドル ９ 前フォーク １０ 前輪 １１ 上パイプ １２ 後フォーク １３ 後輪 １４Ｌ 左クランク １４Ｒ 右クランク １５ 前歯車 １６ 後歯車 １７ チェーン １８ 駆動軸 １８Ａ 環状溝 １８Ｌ ペダル １８Ｒ ペダル １９ スプロケット ２０ スプロケット ２１ 段付ベルト ２２ 取付部材 ２２Ａ 雌ねじ構造 ２２Ｂ 平面部 ２２Ｃ 環状溝 ２３ 係止具 ２３Ａ 取付穴 ２３Ｂ 平面部 ２３Ｃ 環状溝 ２４ ねじ ２５ 取付部材 ２５Ａ 環状溝 ２５Ｂ 鍔状の平面 ２５Ｃ 取付穴 ２６ 取付金具 ２６Ａ ボルト ２６Ｂ ナット ３０ ケース ３０Ａ 雌ねじ構造 ３０Ｂ 軸取付部 ３０Ｃ 軸受取付部 ３０Ｄ ボールベアリング ３０Ｅ ねじ ３１ 蓋部材 ３１Ａ 取付穴 ３１Ｂ 軸取付部 ３１Ｃ 軸受取付部 ３１Ｄ ボールベアリング ３１Ｅ 孔 ３２ 軸 ３２Ａ ボールベアリング ３２Ｂ 係止部材 ３３ ドラム ３４ 定荷重ばね ３５ 一方向クラッチ ３６ 係止具 ３７ 押板 ３８ ドラム ３９ キー ４０ ラチェット歯車 ４０Ａ 歯先 ４０Ｂ 歯底 ４１ ラッチ爪 ４１Ａ 軸穴 ４１Ｂ 係止穴 ４１Ｃ 孔 ４１Ｄ 孔 ４１Ｅ 歯 ４２ 軸 ４２Ａ 径大部 ４２Ｂ 径小部 ４２Ｃ 環状溝 ４３ コイルばね ４３Ａ 直線部 ４３Ｂ 直線部 ４４ ばね受 ４５ 係止部材 ４５Ａ 連結部材 ４５Ｂ 連結部材 ４５Ｃ 連通孔 ４５Ｄ 連通孔 ４６Ａ 頭付ピン ４６Ｂ 頭付ピン ４６Ｃ 環状溝 ４６Ｄ 環状溝 ４７Ａ 軸 ４７Ｂ 軸 ４８ 係止具 ４９Ａ 鍔 ４９Ｂ 鍔 ４９Ｃ 鍔 ４９Ｄ 鍔 ５０Ａ 長穴 ５０Ｂ 長穴 ５１Ａ 取付部材 ５１Ｂ 取付部材 ５２Ａ 貫通穴 ５２Ｂ 貫通穴 ５３Ａ 雌ねじ構造 ５３Ｂ 雌ねじ構造 ５３Ｃ インナ固定ねじ ５３Ｄ インナ固定ねじ ５４Ａ チューブ ５４Ｂ チューブ ５４Ｃ インナ ５４Ｄ インナ ５５ コイルばね ５６Ａ 固定具 ５６Ｂ 固定具 ５７Ａ 固定具 ５７Ｂ 固定具

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース内に嵌合された固定軸へ回転自在
   に取付けたドラムに、巻き始めを固着して巻き付けた定
   荷重ばねと、この定荷重ばねの巻き終わりが、前記ケー
   ス内に回転自在に支持された駆動軸に取着されて一体回
   転するドラムに固着され巻取られた回転体とを備えた回
   転力蓄積手段と、前記駆動軸に取着されて一体回転する
   ラチェット歯車と、このラチェット歯車に係合するラッ
   チ爪とを組合せたラッチ構造と、前記駆動軸の軸端に一
   方向クラッチとスプロケットとを設け、このスプロケッ
   トに懸架させた段付ベルトを介して自転車のクランク軸
   に設けたスプロケットに、前記回転力蓄積手段から補助
   動力を伝達する構造とを備えた補助動力切換手段とで構
   成した補助動力装置を車体のハンガラグ下端部と下パイ
   プ下端部とに係止して配設したことを特徴とする補助動
   力装置付自転車。