JP2001018880A - 自転車用駆動装置 - Google Patents

自転車用駆動装置

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JP2001018880A
JP2001018880A JP2000188530A JP2000188530A JP2001018880A JP 2001018880 A JP2001018880 A JP 2001018880A JP 2000188530 A JP2000188530 A JP 2000188530A JP 2000188530 A JP2000188530 A JP 2000188530A JP 2001018880 A JP2001018880 A JP 2001018880A
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bicycle
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drive
rotating plate
belt
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Johannes Buchner
ヨハネス・ブッフナー
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    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/60—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at axle parts
    • B62M6/65—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at axle parts with axle and driving shaft arranged coaxially
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/20—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power generated by humans or animals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 現在流通しているあらゆる自転車に装着
可能な、きわめて簡素で軽量で環境優しくて安価なアシ
スト用駆動装置を提供すること。 【解決手段】 ホルダで自転車フレームパイプ１，２に
固定可能な電動モータ４と、このモータの回転力を前記
回転板に伝達するための歯付きベルト７とを備え、中央
に設けられた孔で車軸中心に調芯されているとともに車
輪のスポークに固定された回転板１０がスポークとは反
対側の領域で１つまたは複数の半径方向に延びた突起を
ベルト７の飛び出し防止のために備えている自転車用駆
動装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、中央に設けられた
孔で車軸中心に調芯されているとともに車輪のスポーク
に固定された回転板と、ホルダで自転車フレームパイプ
に固定可能なモータと、このモータの回転力を前記回転
板に伝達するための伝動手段とを備えた自転車用駆動装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】このような自転車用駆動装置は、例えば
フランス特許出願８７５７５２号及び８７８８３７号か
ら公知である。この場合には内燃機関が用いられてい
る。こうした装置の欠点は、内燃機関はいつも最初から
始動させなくてはならないため、走行中に任意に始動や
停止を行うことができないことである。このことは不要
な騒音やガソリン消費の原因となってしまう。また、急
激な停止をしたときにも内燃機関のエンストという結果
につながる場合が多い。また前記出願ではチェーン伝動
機構が使用されている。しかしながらチェーン伝動機構
は潤滑油を与えなくてはならず、使用する部品が金属な
ので例えばプラスチック製の部品の場合に比べて著しく
重くなる欠点がある。しかも、チェーンスプロケットを
小さくしようとしても例えば歯付きベルトのプーリほど
小さく加工することは困難である。
【０００３】また、これらの公知の駆動装置は現在流通
しているどのような自転車にも問題なく取り付けられる
わけではない。というのもフランス特許出願８７８８３
７号による装置は、上側のクロスパイプが邪魔になって
しまうので婦人用自転車には取り付けられない。フラン
ス特許出願８７５７５２号による装置では、重心の位置
が大幅に後方にずれているために乗り心地の激しい変動
が起こることが予想されるし、またこの駆動装置をマウ
ンテンバイクといった最近の軽い自転車に取り付ける
と、降りた直後に自転車が後方へ傾くという可能性があ
る。
【０００４】さらにイギリス公開特許公報２１６４６１
５Ａ号およびアメリカ特許４，２６７，８９８号より類
似の駆動装置が公知となっている。しかしこれらの駆動
装置では駆動プーリが自転車のスポークに取り付けられ
ないので、その結果として、駆動プーリをスポーク以外
の部材に支持させる必要から、駆動プーリをより安定し
た構造にしなけければならず、それが大がかりで重い構
造を導く。しかも駆動プーリの固定は補助部品を使わな
くては不可能である。また、このような駆動プーリでは
溝付きベルトまたはＶベルトが使用されるが、これらは
ある程度の滑りが起こる欠点があり、このときの滑りは
特に濡れたときに問題を生じる場合がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した公知の装置は
どれも非常に重くて大型であり、したがって小型で簡素
に構成したときに比べて高価である。
【０００６】上記実状に鑑み、本発明の課題は、現在流
通しているあらゆる自転車に装着可能な、きわめて簡素
で軽量で環境優しくて安価なアシスト用駆動装置を提供
することである。さらに自転車の車輪への動力伝達に滑
りがなく、かつメンテナンスフリーとなるようにすると
ともに、走行時の乗り心地が低下しないようにすること
も重要である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明による自転車用駆動装置では、中央に設けら
れた孔で車軸中心に調芯されているとともに車輪のスポ
ークに固定された回転板がスポークとは反対側の領域で
１つまたは複数の半径方向に延びた突起をベルトの飛び
出し防止のために備えており、ホルダで自転車フレーム
パイプに固定可能なモータが電動モータであり、このモ
ータの回転力を前記回転板に伝達するための伝動手段が
歯付きベルトによって形成されている。
【０００８】本発明による自転車用駆動装置の好ましい
実施形態は請求項２〜１０に記載されいる。まず、本発
明による自転車用駆動装置では、歯付きベルトが利用さ
れている。歯付きベルトでは、チェーン伝動機構のギヤ
の場合よりもその駆動プーリをはるかに小さく構成する
ことができる。それに伴って本装置はより大きな減速可
能性を与えることとなる。この結果として、きわめて小
型で軽く、安価な電動モータを使用することができ、好
ましくはフランジ連結された遊星ギヤ装置を備えた電動
モータを使用することができる。このようなモータは、
たとえば最近の電池式ドリルからよく知られている。こ
の非常に小型のギヤモータは簡単なクランプ式ホルダで
直接的に自転車フレームのさまざまな部位に、たとえば
支持フォークに邪魔にならずに固定することができる。
このとき本装置は自転車の前輪又は後輪あるいはその両
方の駆動用に構成されていてよい。車輪駆動のための大
型の円形回転板を使用すれば、たとえばベルトの引張力
という形で発生する力がきわめて小さいものとなるの
で、モータの取り付け部材はきわめて小型で軽量に設計
することができる。しかも、車輪駆動回転板としてはき
わめて安価なプラスチック回転板を使用することがで
き、こうしたプラスチック回転板はたとえ比較的大きな
減速のために相応に大型に設計されている場合であって
も重量はわずかである。この回転板つまり円板はベルト
が接当する環状部の内側領域で直接スポークに固定され
るので、この固定が単に回転動力の自転車車輪への伝達
だけでなく、付加的に円板のスポークによる支持を実現
している。またスポークは、歯付きベルトが内側に外れ
てしまわないように内側のストッパになっている。
【０００９】かなり大きな直径をもつこのような駆動回
転板は、車輪の車軸部に差し込むことで容易にその車軸
中心に調芯される。このことは、外側にハブのフランジ
がある車輪の場合には、これを回転板の中心孔が外囲す
るので問題はない。ただし多くの新しい自転車の車輪で
はこうした外側のフランジは省略されている。したがっ
てこのような自転車輪のため、車輪駆動の回転板は中心
孔と同芯状に設けられた調芯ピンを備えており、この調
芯ピンはスポークとスポークの間に突出するとともにハ
ブフランジの外周面に外嵌する。
【００１０】また駆動回転板はその周囲部の外側領域に
径方向外方に延びた突起としての円周フランジを備えて
おり、それにより、特に自転車走行時に衝撃によって容
易に起こる可能性があるベルトの外側への飛び出しを防
止している。
【００１１】このフランジが外側領域のただ１つなの
で、非常に単純に構成された射出成形金型を用いて、円
周に歯が刻まれているベルトのための係合面をもつ回転
板を製作することができる。本装置により、駆動プーリ
との組合せによるきわめて安価で滑りのない大きな減速
比を与える減速機構が実現する。
【００１２】好ましくは、回転板をスポークに連結する
ためにケーブルバインダが使用される。それにより素人
でも回転板を短時間で取り付けることができる。たとえ
ばケーブルバインダで回転板を連結するため、さまざま
な輪郭の開口部を中心孔に対して環状に配設してもよ
く、これらの開口部は、車輪のスポークに対応してお
り、ケーブルバインダがそれぞれ２つの開口部を貫通し
て延び、その間に位置しているスポークに掛け渡して巻
き付けられるように配置される。
【００１３】さらに本発明の目的は、内装式又は外装式
の変速装置を備えている通常の自転車のチェーン伝動機
構を損なうことなく、気分に応じて人力又は電動あるい
はその両方で駆動でき、その際最低限の摩擦損失しかこ
とである。
【００１４】そのために、モータ又はギヤモータの駆動
軸と、この駆動軸に対して回転可能に設けられた駆動プ
ーリと、この駆動軸と駆動プーリの間にワンウエイクラ
ッチが設けられている。それにより、モータが駆動を行
うときに駆動軸と駆動プーリが咬み合って互いに回転不
能に連結される。ただし駆動が行われていないときは、
ワンウエイクラッチによって駆動プーリは駆動軸に対し
て自由に回転できる。ベルトをスムーズかつ迅速に緊張
させ、ないしは緩めることができるようにするため、電
動モータ（ギヤ変速付き又はギヤ変速なし）を固定する
ときに、自転車フレームパイプに固定可能で受持孔を備
えているホルダが備えられており、電動モータの駆動軸
に対して偏心されて取り付けられるように突出している
ネジシャフトがこの受持孔に係入した後ナットでネジ止
めされる。ナットを緩めて回転させると、その偏芯構造
によってベルトを締めたり緩めたりすることができる。
こうした固定方法により、タイヤ交換の後でベルトを緊
張させるのがきわめて容易となる。
【００１５】動力伝達時にベルトによって摩擦が生じる
ことを排除するため、ベルトは駆動プーリから取外し可
能である。外した歯付きベルトを自転車輪にある回転板
に固定するため、回転板は好ましくはスポークとスポー
クの間に突出する引っ掛けピンを有しており、歯付きベ
ルトがループを形成することでこの引っ掛けピンに張り
渡される。こうした方法によって摩擦損失をゼロにまで
抑え、タイヤ交換もアシスト用駆動装置がないのと同じ
ように可能である。このようにして、駆動される自転車
輪へのトルク伝達を迅速かつ多大なコストなしに成立さ
せ、また再び解除することができる。
【００１６】本発明によるその他の特徴及び利点は、以
下図面を用いた実施例の説明により明らかになるだろ
う。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の自転車駆動装置の
実施形態について図面を参照しながら一例を詳しく説明
する。
【００１８】図１によれば、前輪フォーク１と支持フォ
ーク２の両方又はどちらか一方の側に、または自転車の
別のフレームパイプにギヤ付き電動モータ４又はギヤな
し電動モータ４を固定されるが、ここではギヤ付き電動
モータ４が前輪５及び後輪６を駆動するために固定され
ている。
【００１９】それぞれのギヤモータ４は回転動力をそれ
ぞれ歯付きベルト７で前輪５と後輪６にあるそれぞれ回
転板ここでは円板１０へ伝達する。前輪５および後輪６
のための電気駆動装置はそれぞれ実質的に同一に構成さ
れているので、以下においては後輪６のための駆動装置
だけを詳しく説明する。図３によれば電動モータ１４
が、駆動軸１３を備えた遊星ギヤ装置１２にしっかり取
り付けられている。このようにして構成されているギヤ
モータ４は、ホルダ１５によって自転車の対応する側の
支持フォーク２に固定されている。
【００２０】図６によれば、好ましくは金属製であるホ
ルダ１５は矩形に似た形に板金折り曲げ加工された、溝
１６のある薄帯板として構成されている。溝１６に対し
て平行に配置されていて半円断面の湾曲をもつ保持シェ
ル１７との間に、ホルダ１５は支持フォークパイプ２を
挟み込む（図２）。ホルダ１５とシェル１７とを締め付
けるネジ１８で、ホルダ１５は支持フォークパイプ２に
取り付けられる。ホルダ１５は、シェル１７側つまり支
持フォークパイプ２から離れた位置にとなる端部領域に
切欠き孔１９を有しており、この孔１９に遊星ギヤ装置
１２（ギヤレスのばあいはモータ本体）の端面に一体的
に成形されている偏心したネジシャフト２０が係入され
る。ネジシャフト２０は遊星ギヤ装置（ギヤレスのばあ
いはモータ本体）から延びているモータ駆動軸１３に対
して偏心した位置に配置されている（図５）。ギヤモー
タ４をホルダ１５に固定するためには、ギヤモータ４は
一体的にネジシャフト２０とともにホルダ１５の切欠き
孔１９に差し込まれ、例えば刻み付きナットとして構成
されているナット２３（図７）でネジ止めされる。
【００２１】歯付きベルト７は歯付きベルトプーリ２４
によって駆動されるが、この歯付きベルトプーリ２４は
モータ駆動軸１３に転がり軸受２７で回転可能に支承さ
れており、この軸受２７の間には、電動駆動時に駆動軸
１３とベルトプーリ２４をかみ合いによって駆動連結さ
せるスリーブ型ワンウエイクラッチ２８が装着されてい
る。スナップリング２０により歯付きベルトプーリ２４
は軸１３に軸方向で保持されている。後輪６に固定され
ている円板１０は、特に図８と図９からわかるように、
そのために円環状に配置された孔３２設けており、これ
らの孔は車軸３６を中心として配置・分散されているの
で、孔３２同士の間にはウェブが残されている。それぞ
れ２つの孔３２に差し込まれて前記ウェブとその間にあ
る１つまたは複数のスポークに巻き付くケーブルバイン
ダ３４により、円板１０は後輪６に固定されている。図
８および図９のそれぞれ下方に示されているように、ケ
ーブルバインダ３４の代わりにたとえば別の固定手段３
５が円板１０をスポークに固定していてもよい。好まし
くは、スポークが通過させるためのスリットを、延長さ
れたベルト支持受けリング３９のホイール側領域にで設
けることで、円板１０をホイール側に接近させることが
できる。
【００２２】円板１０は、車輪ハブ３８上で調芯するた
め、車輪ハブ３８のスポークフランジ８の上に接当され
るように、車軸３６に同芯状となる環状線に沿って配置
された調芯ピン９を備えている。必要に応じて、例え
ば、車輪ハブ３８が外側に突き出している場合円板１０
に中央の孔３７が設けられ、この孔３７によって円板１
０は車輪ハブ３８に差し込まれる（図９）。
【００２３】好ましくはプラスチックからなっている円
板１０は、そのベルト受けリング３９の、スポーク３３
と反対側の領域に径方向に延びた突起としてのフランジ
４０を有している。フランジ４０とスポーク３３の間に
歯付きベルト７が延びている。好ましくは歯付きで施工
されている円板１０は、駆動用の歯付きベルトプーリ２
４よりもはるかに大きな直径を有している。
【００２４】駆動プーリ２４から自転車の車輪６にベル
ト７を介しての回転動力伝達を停止するため、このベル
ト７は駆動プーリ２４から外すことができる。そのため
には刻み付きナット２３を緩め、モータモータ４をネジ
シャフト２０の軸芯周りに回転させて、そのネジシャフ
ト２０の偏心構造によって駆動軸１３と円板１０に軸芯
との間隔を短くする。
【００２５】これにより歯付きベルト７は緩まるので、
駆動プーリ２４から外すことができる。次いでナット２
３を再び締めてその状態でギヤモータ４を固定すること
もできるし、又は自転車からこのモータ４を取り外すこ
ともできる。
【００２６】こうして駆動プーリ２４から外した歯付き
ベルト７を円板１０に固定するために、円板の内側でス
ポーク３３を通って突出する引っ掛けピン４３が設けら
れており、ループ４４を形成することで、外した歯付き
ベルト７をこの引っ掛けピンに張り渡し、その際ベルト
７は内方に向かって軸３６の方向へ２本のスポーク３３
の間を通過するように延びる。
【００２７】電動モータ１４に電流供給するための図示
しない蓄電池ボックスは、例えばフレームパイプ４５と
４６の間に配置することができる。電動モータ１４は、
ギヤモータの場合には好ましくはブラシレスの市販のモ
ータであってよく、これはたとえば模型組立用として公
知のものであり、高い回転数と最高９２％という優れた
効率を備えている。減速ギヤ装置がない場合にはこのモ
ータ４ははるかに低い回転数で駆動する仕様が要求され
る。
【００２８】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自転車用駆動装置を搭載した自転車の
部分側面図
【図２】図１の矢印Ａの方向から見た図。
【図３】遊星ギヤ装置を備えたモータを示す側面図
【図４】遊星ギヤ装置の駆動軸上にある歯付きベルトプ
ーリを示す断面図
【図５】偏心されたネジシャフトと駆動軸とを備えた遊
星ギヤ装置の前面図
【図６】シェルを備えたホルダを示す斜視図
【図７】偏心されたネジシャフトに装着可能な刻み付き
ナットを示す斜視図
【図８】歯付きベルトがベルト駆動プーリに巻き付いた
状態とベルト駆動プーリから取り外されている状態の両
方を示す、本発明による自転車用駆動装置の外観図
【図９】歯付きベルトが掛け渡された引っ掛けピンとと
もに示す図８の断面図
【符号の説明】
４ 電動モータ ６ 後輪 ７ 歯付きベルト １０ 回転板 １３ 駆動軸 １５ ホルダ １９ 受持孔 ２０ ネジシャフト ２４ 駆動プーリ ２８ ワンウエイクラッチ ３３ スポーク ４０ 突起
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 500296457 ＵＮＴＥＲＡＵＭＵＥＨＬＷＥＧ ８， Ａ‐5400 ＨＡＬＬＥＩＮ， ＡＵＳＴＲ ＩＡ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 中央に設けられた孔で車軸中心に調芯さ
    れているとともに車輪のスポークに固定された回転板
    （１０）と、ホルダ（１５）で自転車フレームパイプに
    固定可能なモータと、このモータの回転力を前記回転板
    に伝達するための伝動手段とを備えた自転車用駆動装置
    において、 前記伝動手段が歯付きベルト（７）によって形成されて
    おり、 前記回転板（１０）がスポーク（３３）とは反対側の領
    域で１つまたは複数の半径方向に延びた突起（４０）を
    ベルト（７）の飛び出し防止のために備えており、 前記モータが電動モータ（４）であることを特徴とする
    自転車用駆動装置。
  2. 【請求項２】 前記ホルダ（１５）がモータ（４）を固
    定するために受持孔（１９）を有しており、モータ
    （４）の駆動軸（１３）に対して偏心いている取り付け
    部がこの受持孔に係入しており、前記モータ（４）を回
    転させることでベルト（７）を引っ張ることができるこ
    とを特徴とする請求項１記載の自転車用駆動装置。
  3. 【請求項３】 前記モータ（４）の駆動軸（１３）と、
    この駆動軸（１３）に対して回転可能に設けられた駆動
    プーリ（２４）と、この駆動軸（１３）と駆動プーリ
    （２４）の間にワンウエイクラッチ（２８）が設けられ
    ていることを特徴とする請求項１又は２記載の自転車用
    駆動装置。
  4. 【請求項４】 前記電動モータ（４）がギヤモータであ
    ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の自
    転車用駆動装置。
  5. 【請求項５】 前記回転板（１０）が、この回転板（１
    ０）の中心軸周りに同芯状に配置されている軸方向に延
    びた隆起部（９）によって車輪ハブに調芯されている請
    求項１〜４のいずれかに記載の自転車用駆動装置。
  6. 【請求項６】 前記半径方向に延びた突起（４０）がフ
    ランジとして構成されていることを特徴とする請求項１
    〜５のいずれかに記載の自転車用駆動装置。
  7. 【請求項７】 前記偏心した取り付け部がネジナット
    （２３）やネジシャフト（２０）によって構成されるネ
    ジ機構によってホルダ（１５）に連結されることを特徴
    とする請求項２記載の自転車用駆動装置。
  8. 【請求項８】 前記ギヤモータ（４）のギヤ変速装置が
    遊星ギヤ装置（１２）で構成されていることを特徴とす
    る請求項４記載の自転車用駆動装置。
  9. 【請求項９】 前記回転板（１０）がスポーク（３３）
    を通って突出する引っ掛けピン（４３）を備えており、
    駆動プーリ（２４）から外された歯付きベルト（７）は
    ループ（４４）を形成する状態でこの引っ掛けピンに張
    り渡され保持されることを特徴とする請求項１〜８のい
    ずれかに記載の自転車用駆動装置。
  10. 【請求項１０】 前記回転板（１０）が切欠き（３２）
    を備えており、この切欠きを通ってケーブルバインダ
    （３４）を車輪（５，６）の１つ又は複数のスポーク
    （３３）に掛け渡し、それによって回転板（１０）をス
    ポーク（３３）に連結させることを特徴とする請求項１
    〜９のいずれかに記載の自転車用駆動装置。
JP2000188530A 1999-06-24 2000-06-23 自転車用駆動装置 Pending JP2001018880A (ja)

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