JP2001180565A - 電動補助自転車用駆動装置 - Google Patents

電動補助自転車用駆動装置

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JP2001180565A
JP2001180565A JP36528499A JP36528499A JP2001180565A JP 2001180565 A JP2001180565 A JP 2001180565A JP 36528499 A JP36528499 A JP 36528499A JP 36528499 A JP36528499 A JP 36528499A JP 2001180565 A JP2001180565 A JP 2001180565A
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shaft
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Kunio Yahagi
邦夫 矢萩
Masayuki Toriyama
正雪 鳥山
Masashi Igarashi
政志 五十嵐
Toshiyuki Cho
敏之 長
Koji Sakagami
幸司 坂上
Tatsushi Akiba
竜志 秋葉
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Honda Motor Co Ltd
本田技研工業株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/55Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at crank shafts parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40Rider propelled cycles with auxiliary electric motor

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動補助自転車の駆動装置を軽量化するこ
と。 【解決手段】 駆動装置(電動補助ユニット)1のケー
スがケース本体70と左右のカバー70L,70Rとか
らなる。これらケースを構成する部材は樹脂成型品から
なり、モータの軸116やクランク軸101の軸受の周
辺やハンガー90a,91a,92aは補強部材10
5,106,107によって補強されている。特に、補
強部材105は複数の補強部材を連結して一体の補強プ
レートを形成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動補助自転車用
駆動装置に関し、特に、電動補助自転車の軽量化を図る
のに好適な電動補助自転車用駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ペダルに加えられた踏力を後輪に伝達す
るための人力駆動系と、前記踏力に応じて前記人力駆動
系に補助動力を付加させることができるモータ駆動系と
を備えた電動補助自転車が知られている。例えば、特開
平10−250673号公報には、クランク軸およびそ
の軸受等を含む人力駆動系と、補助動力としてのモータ
の出力をクランク軸に合力させる駆動系とを単一のハウ
ジングに収容した駆動装置を有する自転車が開示されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記駆動装置のハウジ
ングはクランク軸を軸支するため高い剛性を有している
ことが必要であり、金属材料で構成されている。一方、
電動補助自転車は主として人力で駆動されるのであるか
ら、補助動力源であるモータの負担を小さくするため電
動補助自転車全体の重量を小さくするのが望ましい。特
に、剛性を確保するため金属材料で作られている駆動装
置は重量物となっているので、この軽量化が望まれてい
る。
【0004】本発明の目的は、上記従来装置の問題点を
解消し、車重の軽量化を果たしつつ、十分な剛性を確保
することができる電動補助自転車用駆動装置を提供する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、踏力を伝達するペダルクランク軸を含む
人力駆動部と該人力駆動部に合成される補助動力を発生
させるモータを含むモータ駆動部とを有する電動補助自
転車用駆動装置において、前記人力駆動部および前記モ
ータ駆動部を収容し、前記モータの軸および前記ペダル
クランク軸を軸支するケースを具備するとともに、該ケ
ースが樹脂成型されている点に第1の特徴がある。第1
の特徴によれば、駆動装置のうち重量部品となりやすい
ケースを樹脂によって構成したので電動補助自転車全体
の軽量化に大きく寄与し得る。
【0006】また、本発明は、前記モータの軸の軸受お
よび前記ペダルクランク軸の軸受部分を補強するための
補強部材を具備し、前記補強部材が、前記ケースの樹脂
成型時に該ケースに鋳込まれている点に第2の特徴があ
る。
【0007】また、本発明は、前記ケースには該ケース
を車体に装着するためのハンガー部が設けられ、前記ハ
ンガー部には、前記ケースの樹脂成型時に補強部材が鋳
込まれている点に第3の特徴がある。第2および第3の
特徴によれば、軽量化を図りつつ、大きい荷重がかかる
軸受部やハンガー部には十分な強度が付与される。
【0008】また、本発明は、前記補強部材が、少なく
とも他の1つの補強部材と連結されて一体の補強プレー
トを形成している点に第4の特徴がある。第4の特徴に
よれば、補強部材同士が連結されて一層高い強度が得ら
れる。特に、各補強部材間の連結部はケース全体の強度
を向上させる。
【0009】さらに、本発明は、前記モータの軸と前記
ペダルクランク軸とが互いに平行に配置されているとと
もに、前記ケースが、ケース本体と、該ケース本体の両
側にそれぞれ取付けられるカバー部材とからなり、前記
ケース本体には前記モータの軸および前記ペダルクラン
ク軸を支持する各2個の軸受のうちの1個が固定され、
前記両カバー部材の一方には前記モータの軸の2個の軸
受のうちの他の1個が固定され、かつ、前記両カバー部
材の他方には前記ペダルクランク軸の2個の軸受のうち
の他の1個が固定されている点に第5の特徴がある。
【0010】第5の特徴においても、第1〜第4の特徴
と同様、自転車全体の軽量化に大きく寄与し得るととも
に、強度が必要な部分には十分高い強度を与えることが
できる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。図1は、本発明の駆動装置を有す
る電動補助自転車の側面図、図2は図1の要部拡大図で
ある。電動補助自転車の車体フレーム2は、車体前方に
位置するヘッドパイプ21と、ヘッドパイプ21から下
後方に延びたダウンパイプ22と、ダウンパイプ22の
終端部近傍から上方に立上がるシートポスト23とを備
える。ダウンパイプ22とシートポスト23との結合部
およびその周辺部は、上下に2分割されて着脱される樹
脂カバー33により覆われている。ヘッドパイプ21の
上部にはハンドルポスト27Aを介して操向ハンドル2
7が回動自在に挿通され、ヘッドパイプ21の下部には
ハンドルポスト27Aに連結されたフロントフォーク2
6が支承されている。フロントフォーク26の下端には
前輪WFが回転自在に軸支されている。
【0012】車体フレーム2の下部には、踏力補助用の
電動モータMを含む駆動装置としての電動補助ユニット
1が、ダウンパイプ22の下端の連結部92、シートポ
スト23に溶接されたバッテリブラケット49の前部に
設けられた連結部91(図2参照)、およびブラケット
49の後部の連結部90の3か所でボルト締めされて懸
架されている。連結部90では電動補助ユニット1とと
もにチェーンステー25が共締めされている。
【0013】電動補助ユニット1の電源スイッチ部29
は電源キーによりオン・オフされるように、ダウンパイ
プ22上のヘッドパイプ21の近傍に設けられている。
なお、電源スイッチ29はハンドルポスト27A前方で
ハンドル27上に設けても良い。また、電源補助ユニッ
ト1は、例えば赤外線信号を使ったリモートコントロー
ルスイッチ(後述)によってその電源を投入するように
することができる。その場合、電源スイッチ部29に
は、リモートコントロールスイッチから送出される赤外
線信号を受信する受信機を設ける。
【0014】電動補助ユニット1には駆動スプロケット
13が設けられていて、クランク軸101の回転は駆動
スプロケット13からチェーン6を通じてリアスプロケ
ット14に伝達される。なお、駆動スプロケット13と
リヤスプロケット14とは、回生発電を可能にするため
リジッド取付け、つまり双方のスプロケットの一方がい
ずれの方向に回転しても他方がこれに追従して回転する
ような取付けになっている。
【0015】ハンドル27にはブレーキレバー27Bが
設けられており、このブレーキレバー27Bが操作され
たことは、ブレーキワイヤ39を通じて後輪WRのブレ
ーキ装置(図示せず)に伝達される。さらに、ブレーキ
ワイヤ39は電動補助ユニット1に分岐し、ブレーキレ
バー27Bの操作はブレーキワイヤ39の変位として後
述の回生発電装置動作用のカムにも伝達される。
【0016】この自転車では、ダウンパイプ22とシー
トポスト23との結合部が電動補助ユニット1の前部に
レイアウトされているので、電動補助ユニット1を低位
置に配置でき、低重心化が図られている。また、車体フ
レーム2の高さを低く抑えられるので“跨ぎ易さ”も良
好である。
【0017】電動補助ユニット1にはクランク軸101
が回転自在に支承され、クランク軸101の左右両端に
はクランク11を介してペダル12が軸支されている。
電動補助ユニット1から後方側に延出される左右一対の
チェーンステー25の終端間には、駆動輪としての後輪
WRが軸支されている。シートポスト23の上部および
両チェーンステー25の終端間には、左右一対のシート
ステー24が設けられている。シートポスト23には、
シート30の上下位置を調整可能にするため上端にシー
ト30を備えるシートパイプ31がシートポスト23内
で摺動可能に装着されている。
【0018】シート30の下方でシートポスト23の後
部には、バッテリ4を収納・装着するバッテリ収納ケー
ス5(以下、「収納ケース」と呼ぶ)が取り付けられて
いる。バッテリ4は複数のバッテリセルを含み、長手方
向が略上下方向となるようシートポスト23に沿って設
置される。
【0019】図3は電動補助ユニット1の断面図、図4
は図3のA−A矢視図である。電動補助ユニット1のケ
ースは本体70、ならびにその両側面にそれぞれ取付け
られる左カバー70Lおよび右カバー70Rからなる。
ケース70ならびに左カバー70Lおよび右カバー70
Rは軽量化のため樹脂成型品によって製作される。ケー
ス本体70の周囲には前記ダウンパイプ22やバッテリ
ブラケット49の連結部90,91,92にそれぞれ適
合するハンガー90a,91a,92aが形成されてい
る。本体70には軸受71が設けられ、右カバー70R
には軸受72が設けられている。軸受71の内輪にはク
ランク軸101が内接し、軸受72の内輪にはクランク
軸101と同軸でクランク軸101に対してその外周方
向に摺動自在に設けられたスリーブ73が内接してい
る。すなわち、クランク軸101は軸受71と軸受72
によって支持されている。
【0020】スリーブ73にはボス74が固定されてい
て、このボス74の外周には、例えばラチェット機構か
らなるワンウェイクラッチ75を介してアシストギヤ7
6が設けられている。アシストギヤ76は軽量化の観点
から樹脂製であるのが好ましく、また、静粛性等の観点
からヘリカルギヤとするのがよい。
【0021】スリーブ73の端部にはギヤ73aが形成
されていて、このギヤ73aを太陽ギヤとしてその外周
に3つの遊星ギヤ77が配置されている。遊星ギヤ77
は支持プレート102に立設した軸77aで支持されて
おり、さらに支持プレート102はワンウェイクラッチ
78を介してクランク軸101に支持されている。遊星
ギヤ77は踏力検知用リング79に対して、その内周に
形成されたインナギヤに噛み合っている。スリーブ73
の端部(ギヤが形成されていない側)にはチェーン6に
よって前記リヤスプロケット14に結合されている駆動
スプロケット13が固定されている。
【0022】踏力検知用リング79はその外周に張出し
たアーム79a,79bを有しており、アーム79a,
79bは、アーム79aと本体70との間に設けられた
引張りばね80、およびアーム79bと本体70との間
に設けられた圧縮ばね81によってクランク軸101
の、走行時回転方向と反対の方向(図中時計方向)に付
勢されている。圧縮ばね81はリング79のがたつき防
止のために設けられる。アーム79bにはリング79の
回転方向の変位を検出するためのポテンショメータ82
が設けられている。
【0023】アシストギヤ76にはスプリングワッシャ
85を介して回生発電用のクラッチプレート86が隣接
配置されており、さらにクラッチプレート86には、ス
プリングワッシャに抗してプレート86をアシストギヤ
76側に押圧するためのプレッシャプレート87が隣接
配置されいる。クラッチプレート86およびプレッシャ
プレート87はいずれもスリーブ73に対してその軸方
向に摺動自在に設けられている。
【0024】プレッシャプレート87はそのハブ部分に
形成された傾斜面に当接させたカム88によってクラッ
チプレート86寄りに偏倚される。カム88はシャフト
89によって右カバー70Rに回動自在に支持されてお
り、このシャフト89の端部つまり右カバー70Rから
外部に突出した部分にはレバー7が固着されている。レ
バー7はブレーキワイヤ39に結合されていて、ブレー
キがかけられたときにブレーキワイヤ39によってレバ
ー7が回動し、カム88はシャフト89を中心に回動す
る。
【0025】前記アシストギヤ76にはモータMの軸に
固定されたピニオン83が噛み合っている。モータMは
3相のブラシレスモータであり、ネオジウム(Nd−F
e−B系)磁石の磁極110を有するロータ111と、
その外周に設けられたステータコイル112と、ロータ
111の側面に設けられた磁極センサ用のゴム磁石リン
グ(N極とS極とが交互に配置されてリングを形成した
もの)113と、ゴム磁石リング113に対向して配置
され、基板114に取付けられたホールIC115と、
ロータ111の軸116とからなる。軸116は左カバ
ー70Lに設けられた軸受98とケース本体70に設け
られた軸受99で支持されている。
【0026】ケース本体70の、車体前方寄りにはモー
タMを制御するためのドライバ用のFETやコンデンサ
を含むコントローラ100が設けられており、このFE
Tを通じてステータコイル112に給電される。コント
ローラ100は、踏力検出器としてのポテンショメータ
82で検出された踏力に応じてモータMを動作させ、補
助動力を発生する。
【0027】ケース本体70やカバー70L,70Rは
軽量化の観点から樹脂成型品で構成するのが好ましい
が、その一方で、軸受の周囲等は強度を高める必要があ
る。そこで、本実施形態では軸受の周囲に鉄、アルミニ
ウム、アルミニウム合金、銅合金等、金属の補強部材1
05,106,107を配している。特に、ケース本体
70に配置される補強部材は、クランク軸101の軸受
71およびモータ軸116の軸受99、ならびに車体へ
の取付部材となるハンガー90a,91a,92a等、
大きい荷重が予想される部位を補強するものであるた
め、各部分の補強部材を互いに連結して一体的な補強プ
レート105を形成した。この補強プレート105によ
れば、各軸受やハンガーの周囲に配置されたそれぞれの
補強部材が互いに他と連絡して補強効果を一層高めてい
る。
【0028】補強プレート105は、軸受71および軸
受99、ならびにハンガー90a,91a,92aの周
囲の補強部材をすべて連結するものに限らず、これらの
補強部材のうち互いに近接するもの同士、例えばハンガ
90aの周囲の補強部材と軸受99の周囲の補強部材と
を連結したり、軸受71の周囲の補強部材と軸受99の
周囲の補強部材またはハンガ90a,91a,92aの
1つとを連結したりするものでもよい。なお、これら補
強部材105,106,107は樹脂成型時にケース7
0やカバー70L,70Rと一体に鋳込み形成するのが
よい。
【0029】上記構成の電動補助ユニット1では、クラ
ンク11を介してクランク軸101に踏力が加わると、
クランク軸101は回転する。クランク軸101の回転
はワンウェイクラッチ78を介して支持ブレートギヤ1
02に伝達され、遊星ギヤ77の軸77aを太陽ギヤ7
3aの回りに回転させ、遊星ギヤ77を介して太陽ギヤ
73aは回転させられる。この太陽ギヤ73aが回転す
ることによってスリーブ73に固着されている駆動スプ
ロケット13が回転する。
【0030】後輪WRに負荷が加わると、その大きさに
応じて前記踏力検知用リング79が回動し、その回動量
はポテンショメータ82で検出される。ポテンショメー
タ82の出力つまり負荷に対応した出力が予定値より大
きいときはその負荷の大きさに応じてモータMが付勢さ
れ補助動力が発生される。補助動力は、クランク軸10
1で発生された人力による駆動トルクと合成されて駆動
スプロケット13へ伝達される。
【0031】走行時、車両を減速させるためブレーキを
かけると、ブレーキワイヤ39によりカム88がシャフ
ト89を中心に回動し、プレッシャプレート87がクラ
ッチプレート86を押圧する。そうすると、クラッチプ
レート86がアシストギヤ76側に偏倚してボス74と
アシストギヤ76とが結合し、ボス74の回転はアシス
トギヤ76に伝達される。したがって、制動中の駆動ス
プロケット13の回転はスリーブ73、ボス74および
アシストギヤ76を通じてピニオン83に伝達される。
ピニオン83が回転することによりステータコイル11
2には起電力が生じ、回生発電が行われる。発電により
生じた電流はコントローラ100を通じてバッテリ4に
供給され、バッテリ4が充電される。
【0032】なお、上述の実施形態ではクランク軸10
1と駆動スプロケット13とを同軸に配置したが、次に
説明するように、これらの軸101や駆動スプロケット
13を独立の軸にすることにより軸受荷重を分散するこ
とができる。
【0033】図5は第2実施形態に係る電動補助ユニッ
ト1の斜視図、図6は要部断面図であり、図3,図4と
同符号は同一または同等部分を示す。この第2実施形態
では駆動スプロケット13の軸とクランク軸101とを
それぞれ独立の軸とした。すなわち、クランク軸101
と同軸のスリーブ73に中間ギヤ42を設ける。そし
て、この中間ギヤ42と噛合う出力ギヤ46を固定した
出力軸47をクランク軸101とは別に設ける。出力軸
47はケース本体70に設けられた軸受48と右カバー
70Rに設けられた軸受51に支持され、出力軸47の
端部つまり右カバー70Rから外部に突出した部分には
駆動スプロケット13が固定される。なお、軸受48,
51等の周囲には補強部材52,53を設ける。これら
の補強部材52,53は、それぞれ補強プレート105
のように隣接する補強部材と連結することができる。こ
のように、荷重を分散することによって各軸受で分担す
る荷重が小さくなるので樹脂成型品のケースの採用をよ
り一層容易にすることができる。
【0034】
【発明の効果】以上の説明から明らかなとおり、請求項
1〜請求項5の発明は、重量部品となりやすい駆動装置
のケースを樹脂成型したので電動補助自転車全体の軽量
化に大きく寄与し得る。特に、請求項2および請求項3
の発明によれば、軽量化を図りつつ、大きい荷重がかか
る軸受部やハンガー部には十分な強度を付与することが
できる。また、請求項4の発明によれば、補強部材同士
が連結されて一層高い強度が得られる。特に、各補強部
材間の連結部によってケース全体の強度が向上される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の駆動装置が装着される電動補助自転
車の全体構成図である。
【図2】 図1の要部の構成の拡大図である。
【図3】 電動補助ユニットの要部断面図である。
【図4】 図3のA−A位置での断面図である。
【図5】 変形例に係る電動補助ユニットの斜視図であ
る。
【図6】 図5の要部断面図である。
【符号の説明】
1…電動補助ユニット、 2…車体フレーム、 4…バ
ッテリ、 13…駆動スプロケット、 29…電源スイ
ッチ部、 39…ブレーキワイヤ、 70…ケース本
体、 70R…右カバー、 70L…左カバー、 90
a,91a,92a…ハンガー部、 100…コントロ
ーラ、 101…ペダルクランク軸、 102…遊星ギ
ヤ支持プレート、 105,106,107…補強部
材、 116…モータの軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 政志 埼玉県和光市中央一丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 長 敏之 埼玉県和光市中央一丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 坂上 幸司 埼玉県和光市中央一丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 秋葉 竜志 埼玉県和光市中央一丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 踏力を伝達するペダルクランク軸を含む
    人力駆動部と該人力駆動部に合成される補助動力を発生
    させるモータを含むモータ駆動部とを有する電動補助自
    転車用駆動装置において、 前記人力駆動部および前記モータ駆動部を収容し、前記
    モータの軸および前記ペダルクランク軸を軸支するケー
    スを具備するとともに、該ケースが樹脂成型されている
    ことを特徴とする電動補助自転車用駆動装置。
  2. 【請求項2】 前記モータの軸の軸受および前記ペダル
    クランク軸の軸受部分を補強するための補強部材を具備
    し、 前記補強部材が、前記ケースの樹脂成型時に該ケースに
    鋳込まれていることを特徴とする請求項1記載の電動補
    助自転車用駆動装置。
  3. 【請求項3】 前記ケースには該ケースを車体に装着す
    るためのハンガー部が設けられ、 前記ハンガー部には、前記ケースの樹脂成型時に補強部
    材が鋳込まれていることを特徴とする請求項1または請
    求項2記載の電動補助自転車用駆動装置。
  4. 【請求項4】 前記補強部材が、少なくとも他の1つの
    補強部材と連結されて一体の補強プレートを形成してい
    ることを特徴とする請求項3記載の電動補助自転車用駆
    動装置。
  5. 【請求項5】 前記モータの軸と前記ペダルクランク軸
    とが互いに平行に配置されているとともに、 前記ケースが、ケース本体と、該ケース本体の両側にそ
    れぞれ取付けられるカバー部材とからなり、 前記ケース本体には前記モータの軸および前記ペダルク
    ランク軸を支持する各2個の軸受のうちの1個が固定さ
    れ、 前記両カバー部材の一方には前記モータの軸の2個の軸
    受のうちの他の1個が固定され、 前記両カバー部材の他方には前記ペダルクランク軸の2
    個の軸受のうちの他の1個が固定されていることを特徴
    とする請求項2〜請求項4のいずれかに記載の電動補助
    自転車用駆動装置。
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