JP2002331984A - 電動補助自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 人力検出手段のボスをハンガーパイプに強固
に固定できるようにする。 【解決手段】 ハンガーパイプ１９を貫通するように人
力検出手段１１のボス５１を形成する。このボス５１の
両端部にハンガーパイプ１９に嵌合する大径部５１ａを
形成する。これらの大径部５１ａどうしの間に小径部５
１ｂを形成する。この小径部５１ｂとハンガーパイプ１
９との間に形成された空間Ｓに合成樹脂５６を充填し固
化させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車体フレームのハ
ンガーパイプに人力検出手段のボスを介してペダルクラ
ンク軸を回転自在に支持させた電動補助自転車に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の電動補助自転車として
は、例えば特開２０００−１５３７９５号公報に開示さ
れたものがある。この公報に示された従来の電動補助自
転車を図８によって説明する。図８は従来の電動補助自
転車のハンガーパイプ部分の断面図である。図８におい
て、符号１は車体フレームのハンガーパイプを示し、２
はペダルクランク軸、３はペダルクランク、４は人力検
出手段、５は人力検出手段４の支持用ボスを示す。

【０００３】前記ボス５は、第１の円筒６と第２の円筒
７とによって構成しており、前記ハンガーパイプ１に前
記第１の円筒６を車体右側の端部から挿入するともに、
この第１の円筒６の車体右側の端部内に第２の円筒７を
螺着させ、これら第１および第２の円筒６，７の内周部
に軸受８，９を介してペダルクランク軸２を回転自在に
支持させている。

【０００４】前記第１の円筒６は、ハンガーパイプ１の
車体右側の開口縁に当接するテーパ部６ａを車体右側の
端部に形成し、車体左側の端部にロックナット１０を螺
着させている。このロックナット１０を締付けることに
よって、前記テーパ部６ａとロックナット１０とによっ
てハンガーパイプ１を挾持し、第１の円筒６がハンガー
パイプ１に固定される。

【０００５】前記第２の円筒７は、一箇所のねじ部７ａ
によって第１の円筒６に固定してあり、第１の円筒６か
ら車体右側に突出した部分に円板状の支持用プレート７
ｂを一体に形成している。この支持用プレート７ｂと、
ペダルクランク軸２に固定した入力部材２ａとに、人力
検出手段４の二組の遊星歯車機構（図示せず）を支持さ
せている。

【０００６】人力検出手段４は、前記二組の遊星歯車機
構のうち、一方の遊星歯車機構を前記入力部材２ａに接
続し、他方の遊星歯車機構を、前記入力部材２ａに圧縮
コイルばね（図示せず）を介して接続した後輪駆動用の
出力部材（図示せず）に接続しており、人力の大きさを
二つの遊星歯車機構どうしの間に生じる変位として回転
角検出センサ４ａによって検出する構成を採っている。
前記出力部材は、チェーンを介して後輪に接続してい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように構成し
た従来の電動補助自転車においては、ペダルを踏込んだ
ときの荷重がペダルクランク軸２からボス５を介してハ
ンガーパイプ１に伝達される。このとき、ボス５とハン
ガーパイプ１との接点、すなわちロックナット１０と、
第１の円筒６のテーパ部６ａとの二箇所に前記荷重が集
中する。これらの接点のうち、テーパ部６ａは全周にわ
たってハンガーパイプ１に支えられているが、ロックナ
ット１０はねじによる締結力のみによってハンガーパイ
プ１に固定されているだけであるために、走行時に周期
的に生じる荷重変動によってロックナット１０が緩んで
しまうおそれがあった。ロックナット１０が緩むと、ボ
ス６とハンガーパイプ１との間の組付性を考慮して設け
られる径方向の隙間分、ボス６がガタを生じることにな
り、その結果、ペダルをこぐフィーリングが悪化した
り、人力検出手段４を固定できなくなり、遊星歯車機構
の噛合部分が磨耗し易くなる。

【０００８】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、人力検出手段のボスをハンガーパイ
プに強固に固定できるようにすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明に係る電動補助自転車は、ハンガーパイプを
貫通するように人力検出手段のボスを形成し、このボス
の両端部にハンガーパイプに嵌合する大径部を形成する
とともに、これらの大径部どうしの間に小径部を形成
し、この小径部とハンガーパイプとの間に形成された空
間に合成樹脂を充填し固化させたものである。

【００１０】本発明によれば、前記ボスの小径部とハン
ガーパイプとの間の空間が合成樹脂によって充填され、
ペダルを踏込むときの荷重の一部が合成樹脂を介して広
い範囲にわたって分散しながらボスからハンガーパイプ
に直接伝達される。このため、従来のようにロックナッ
トに荷重が集中することはなく、ロックナットも緩み難
くなる。

【００１１】請求項２に記載した発明に係る電動補助自
転車は、請求項１に記載した発明に係る電動補助自転車
において、ボスの小径部に、ハンガーパイプとの間に螺
旋状の溝が形成されるように仕切壁を突設したものであ
る。この発明によれば、ハンガーパイプにおける小径部
と対応する一箇所に注入孔を穿設し、この注入孔から螺
旋状の溝に合成樹脂を注入することによって、合成樹脂
が前記溝内を流れてボスとハンガーパイプの間の空間の
全域に充填される。

【００１２】請求項３に記載した発明に係る電動補助自
転車は、請求項１に記載した発明に係る電動補助自転車
において、ボスの小径部に、ハンガーパイプと小径部と
の間の円筒状の空間を軸線方向に分割する仕切壁を突設
したものである。この発明によれば、ハンガーパイプに
おける仕切壁によって仕切られた空間と対応する部位に
注入孔を穿設し、この注入孔から前記空間に合成樹脂を
注入することにより、合成樹脂がボスの小径部とハンガ
ーパイプとの間で確実に環状に成形される。このため、
小径部の軸線方向の一部を合成樹脂によって全周にわた
ってハンガーパイプに密着させることができる。また、
注入した合成樹脂が不必要な空間に流れ込まず、合成樹
脂の使用量を減らせる。

【００１３】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明に係る電動補助自転車の一実施の形態を図１ないし図
５によって詳細に説明する。図１は本発明に係る電動補
助自転車に装備する人力検出手段の右側面図、図２は人
力検出手段の左側面図、図３は人力検出手段の構成を示
す図、図４は人力検出手段の縦断面図で、同図は図１に
おけるIV−IV線断面図である。図５はハンガーパイプ部
分の横断面図である。

【００１４】これらの図において、符号１１で示すもの
は、この実施の形態による電動補助自転車の人力検出手
段である。この人力検出手段１１は、特開２０００−１
５３７９５号公報に開示された従来のものと基本的な構
成が同一になるように形成している。すなわち、図３に
示すように、この人力検出手段１１は、ペダルクランク
軸１２と一体に回転する入力用プレート１３と、ペダル
クランク軸１２に回転自在に支持させて前記入力用プレ
ート１３に圧縮コイルばね１４を介して接続した出力用
プレート１５と、これら両プレート１３，１５にそれぞ
れ接続した第１および第２の遊星歯車機構１６，１７
と、これら両遊星歯車機構１６，１７に生じる位相差を
回転角度として検出する回転角検出センサ１８と、車体
フレームのハンガーパイプ１９に取付けるためのブラケ
ット２０などによって構成している。図３において、符
号２１はペダルクランクを示し、２２はペダルを示す。

【００１５】前記ハンガーパイプ１９に前記ブラケット
２０を介して人力検出手段１１とペダルクランク軸１２
を支持させている。このハンガーパイプ１９は、図２お
よび図５に示すように、ダウンチューブ２３と、シート
チューブ２４と、チェーンステー２５とをそれぞれ溶接
している。溶接部は、従来からよく知られているよう
に、このハンガーパイプ１９に一体に形成した筒状のラ
グ１９ａに前記各パイプを挿入している。

【００１６】前記入力用プレート１３は、図１に示すよ
うに、ペダルクランク軸１２の軸線方向とは直交する方
向（図１の紙面と平行な方向）の二方向に延びるように
形成しており、中央部を図４に示すようにペダルクラン
ク軸１２にスプライン嵌合させている。この入力用プレ
ート１３の両端部を出力用プレート１５に圧縮コイルば
ね１４を介して接続している。この圧縮コイルばね１４
は、出力用プレート１５に形成した開口２６（図１参
照）に挿入している。また、前記入力用プレート１３に
は、出力用プレート１５に対して回動するときの回動範
囲を規制するためにストッパーピン２７を取付けてい
る。

【００１７】前記出力用プレート１５は、円板状に形成
して外周部にチェーンスプロケット２８を一体に形成し
ており、前記入力用プレート１３の車体右側の端面に微
小な隙間を介して対向するように配設している。前記チ
ェーンスプロケット２８と図示していない後輪のフリー
ホイールとにチェーン２８ａ（図３参照）を巻掛けてい
る。すなわち、ペダル２２を踏込んでペダルクランク軸
１２を回転させることによって、踏力が前記圧縮コイル
ばね１４を介して出力用プレート１５に伝達され、ここ
からチェーン２８ａを介して後輪に伝達される。この実
施の形態では、図４に示すように、出力用プレート１５
の外側部に保護用ディスク２９を取付けている。この保
護用ディスク２９と、ブラケット２０の円板状支持用プ
レート３０とで後述する第１および第２の遊星歯車機構
１６，１７を両側方から覆っている。

【００１８】前記第１の遊星歯車機構１６は、図３およ
び図４に示すように、前記ペダルクランク軸１２と入力
用プレート１３のボス１３ａとに回転自在に支持させた
太陽歯車３１と、入力用プレート１３にキャリアピン３
２を介して回転自在に支持させた遊星歯車３３と、前記
ブラケット２０の支持用円筒３４の外周面に回転自在に
支持させた外周歯車３５などによって構成している。前
記キャリアピン３２は、入力用プレート１３を貫通して
おり、車体右側の端部を出力用プレート１５の長孔１５
ａに臨ませた状態で他端部に遊星歯車３３を設けてい
る。

【００１９】この遊星歯車３３は、前記太陽歯車３１と
外周歯車３５に車体右側の半部のみを噛合させている。
また、図１に示すように、この遊星歯車３３は、ペダル
クランク軸１２の回転方向に等間隔おいて３個設けてい
る。外周歯車３５は、外周部に外歯車３５ａが形成して
あり、前記ブラケット２０に固着した回転角検出センサ
１８の入力歯車１８ａにギヤ結合させている。

【００２０】前記回転角検出センサ１８は、前記入力歯
車１８ａの回転角度を検出データとしてコントローラ
（図示せず）に送出する。このコントローラは、前記回
転角度を人力の大きさとし、モータ（図示せず）の出力
が人力と略比例するように制御する回路を採っている。
なお、前記モータは、この実施の形態では車輪のハブに
内蔵させている。

【００２１】前記第２の遊星歯車機構１７は、前記第１
の遊星歯車機構１６の太陽歯車３１と共通の太陽歯車４
１と、前記出力用プレート１５にキャリアピン４２を介
して回転自在に支持させた遊星歯車４３と、前記ブラケ
ット２０の支持用円筒３４の内周面に固着した外周歯車
４４などによって構成している。前記キャリアピン４２
は、入力用プレート１３の長孔１３ｂに挿通させて入力
用プレート１３より車体左側に突出させ、突出側端部に
遊星歯車４３を設けている。

【００２２】遊星歯車４３は、太陽歯車４１と外周歯車
４４に車体左側の半部のみを噛合させ、図１に示すよう
に、前記第１の遊星歯車機構１６の３個の遊星歯車３３
の間に位置するように配設している。この遊星歯車４３
の歯数は、第１の遊星歯車機構１６の遊星歯車３３と同
一であり、外周歯車４４の歯数は、第１の遊星歯車機構
１６の外周歯車３５と同一である。

【００２３】これらの遊星歯車機構１６，１７を有する
人力検出手段１１によれば、入力用プレート１３と出力
用プレート１５とが同相で回転するときには、両遊星歯
車機構１６，１７の遊星歯車３３，４３の回転が互いに
一致し、第１の遊星歯車機構１６の外周歯車３５が停止
するから、この外周歯車３５にギヤ結合させた回転角検
出センサ１８の入力歯車１８ａも一定位置に止まる。こ
の状態では、モータの出力は略ゼロになる。

【００２４】一方、ペダル２２を踏込む力が増大して入
力用プレート１３が圧縮コイルばね１４を圧縮させる
と、二つの遊星歯車機構１６，１７に位相差が生じ、第
１の遊星歯車機構１６の外周歯車３５が位相差（ペダル
２２を踏込む力の大きさ）分だけ相対的に大きく回る。
この外周歯車３５の回転を回転角検出センサ１８が検出
し、コントローラが前記踏力の大きさに略比例するよう
にモータの出力を増大させる。

【００２５】前記人力検出手段１１を支持するブラケッ
ト２０は、図４および図５に示すように、前記ハンガー
パイプ１９の内部に車体右側から挿入する円筒状のボス
５１と、このボス５１の車体右側の端部に一体に形成し
た円板状の前記支持用プレート３０とによって構成して
いる。前記ボス５１の車体右側の端部は、軸方向および
周方向の位置決め用のストッパー５２を介してハンガー
パイプ１９の車体右側の端面に当接させている。また、
ボス５１の車体左側の端部は、ハンガーパイプ１９より
車体左側に突出させ、この突出端部にロックナット５３
を螺着させている。

【００２６】このロックナット５３を締付けることによ
り、このロックナット５３と前記ストッパー５２とによ
ってハンガーパイプ１９を両側方から挟持する状態でボ
ス５１がハンガーパイプ１９に固定される。前記ボス５
１の内周部に軸受５４，５５によってペダルクランク軸
１２を回転自在に支持させている。

【００２７】ボス５１は、両端部にハンガーパイプ１９
に遊嵌する大径部５１ａを形成するとともに、これらの
大径部５１ａ，５１ａどうしの間に相対的に径が小さい
小径部５１ｂを形成している。この小径部５１ｂとハン
ガーパイプ１９との間に形成された円筒状の空間Ｓに合
成樹脂５６を充填し固化させている。

【００２８】この合成樹脂５６は、ハンガーパイプ１９
の下面に穿設した注入孔５７から注入しており、注入後
に速やかに固化するように、熱可塑性のものを用いてい
る。なお、合成樹脂５６としては、熱可塑性のものに限
定されることはなく、二液混合硬化タイプのものを用い
てもよい。また、合成樹脂５６としては、ハンガーパイ
プ１９やボス５１に対して接着強度が低い（剥離し易
い）ものを採用することによって、固化後であってもボ
ス５１をハンガーパイプ１９から取外すことができ、人
力検出手段１１の分解点検を簡単に行うことができる。
なお、点検時、合成樹脂５６を剥がしてしまい、再組立
後、再び注入孔５７から合成樹脂を注入してもよい。

【００２９】上述したように構成した人力検出手段１１
を有する電動補助自転車において、ハンガーパイプ１９
に人力検出手段１１を装着するためには、先ず、ブラケ
ット２０のボス５１をハンガーパイプ１９に車体右側か
ら挿入し、このボス５１の車体左側の端部にロックナッ
ト５３を螺着させる。このロックナット５３を締付ける
ことにより、ボス５１がハンガーパイプ１９に固定され
る。

【００３０】次に、溶融状態の合成樹脂５６をハンガー
パイプ１９の注入孔５７からハンガーパイプ１９内に注
入し、ボス５１の小径部５１ｂとハンガーパイプ１９と
の間の円筒状の空間Ｓに充填して固化させる。合成樹脂
５６を固化させることによって、この合成樹脂５６はハ
ンガーパイプ１９の内周面とボス５１の小径部５１ｂの
外周面に全周にわたって密着する。

【００３１】したがって、前記ボス５１の小径部５１ｂ
が合成樹脂５６によってハンガーパイプ１９に密着し、
ペダル２２を踏込むときの荷重の一部が合成樹脂５６を
介して広い範囲にわたって分散しながらボス５１からハ
ンガーパイプ１９に直接伝達される。このため、ロック
ナット５３に加えられる荷重が低減され、ロックナット
５３が緩むのを阻止できる。

【００３２】（第２の実施の形態）人力検出手段のボス
は図６および図７に示すように形成することができる。
図６は螺旋状の仕切壁をボスに形成した他の実施の形態
を示す断面図、図７は円環板状の仕切壁をボスに形成し
た他の実施の形態を示す断面図である。これらの図にお
いて、前記図１〜図５によって説明したものと同一もし
くは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明
を適宜省略する。

【００３３】図６および図７に示したボス５１は、小径
部５１ｂの外周面に仕切壁６１，６２を突設している。
図６および図７において、ハンガーパイプ１９に接続し
たダウンチューブ２３（シートチューブ２４）およびチ
ェーンステー２５の内部に設けた符号６３で示すもの
は、これらのパイプ内に合成樹脂５６が浸入するのを阻
止するための栓体である。この栓体６３は、ハンガーパ
イプ１９内から各パイプ内に簡単に挿入できるように、
弾性を有する合成樹脂またはゴムによって球状に形成し
ている。図６に示した仕切壁６１は、ハンガーパイプ１
９との間に螺旋状の溝６４が形成されるように小径部５
１ｂに設けている。注入孔５７は、ハンガーパイプ１９
の略中央の一箇所に穿設している。

【００３４】このように仕切壁６１を形成して注入孔５
７から螺旋状の溝６４に溶融状態の合成樹脂５６を注入
することによって、この合成樹脂５６が前記溝６４に沿
って車幅方向の両方へ流れ、ボス５１とハンガーパイプ
１９の間の空間Ｓの全域に充填される。このため、小径
部５１ｂの外周面の略全域をハンガーパイプ１９に確実
に密着させることができる。また、ハンガーパイプ１９
内で固化した合成樹脂５６は、ボス５１の大径部５１ａ
や仕切壁６１に係合するから、ボス５１に強固に密着す
る。

【００３５】図７に示した仕切壁６２は、ハンガーパイ
プ１９と小径部５１ｂとの間の円筒状の空間Ｓを軸線方
向に三分割するように、小径部５１ｂの二箇所にそれぞ
れ円環板状に形成している。この実施の形態では、三つ
の前記空間のうち両側の空間と対応する二箇所に注入孔
５７を形成している。これらの注入孔５７から溶融状態
の合成樹脂５６を注入して固化させることによって、合
成樹脂５６がハンガーパイプ１９と小径部５１ｂとの間
で確実に環状に成形される。

【００３６】このため、小径部５１ｂの軸線方向の両端
部を合成樹脂５６によって全周にわたってハンガーパイ
プ１９に密着させることができる。この形態を採る場合
でも固化した合成樹脂５６は、ボス５１の大径部５１ａ
や仕切壁６２に係合するから、ボス５１に強固に密着す
る。

【００３７】図７に示したボス５１の大径部５１ａは、
小径部５１ｂに隣接する端部の外周部分にＶ字状の切欠
き６５を多数形成している。この切欠き６５は、小径部
５１ｂに向かうにしたがって開口幅が漸次広くなるＶ字
状に形成している。また、この切欠き６５は、断面形状
もＶ字状になるように形成しており、小径部５１ｂに向
かうにしたがって漸次深さが深くなるように形成してい
る。

【００３８】このように切欠き６５を形成することによ
って、切欠き６５内にも合成樹脂５６が流入して固化す
るから、小径部５１ｂ側から大径部５１ａ側へ合成樹脂
５６を介して荷重を分散させることができる。なお、切
欠き６５を形成する他に、大径部５１ａにおける小径部
５１ｂとの境界部分に形成される角に面取りを施すよう
に傾斜面を形成しても同等の効果を奏する。

【００３９】第１および第２の形態においては、ハンガ
ーパイプ１９の下面に注入孔５７を穿設する例を示した
が、この注入孔５７を形成する位置は適宜変更すること
ができる。上述した実施の形態のようにハンガーパイプ
１９の下面に注入孔５７を穿設することによって、ハン
ガーパイプ１９内に浸入した水を注入孔５７から排出す
ることができる。しかも、注入孔５７によって外観が損
なわれることもない。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、人
力検出手段のボスの小径部とハンガーパイプとの間の空
間が合成樹脂によって充填され、ペダルを踏込むときの
荷重の一部が合成樹脂を介して広い範囲にわたって分散
しながらボスからハンガーパイプに直接伝達される。こ
のため、ロックナットに前記荷重が集中することはな
く、ロックナットが緩むのを阻止できるから、前記ボス
がハンガーパイプに強固に固定された電動補助自転車を
提供することができる。

【００４１】請求項２記載の発明によれば、ハンガーパ
イプの一箇所に注入孔を穿設し、この注入孔から螺旋状
の溝に合成樹脂を注入することによって、合成樹脂が前
記溝内を流れてボスとハンガーパイプの間の空間の全域
に充填される。このため、合成樹脂を一箇所の注入孔か
ら前記空間の全域に略均等に注入することができ、小径
部の外周面の略全域をハンガーパイプに確実に密着させ
ることができるから、信頼性を向上させることができ
る。

【００４２】請求項３記載の発明によれば、ハンガーパ
イプにおける仕切壁によって仕切られた空間と対応する
部位に注入孔を穿設し、この注入孔から前記空間に合成
樹脂を注入することにより、合成樹脂がボスの小径部と
ハンガーパイプとの間で確実に環状に成形される。この
ため、小径部の軸線方向の一部を合成樹脂によって全周
にわたってハンガーパイプに密着させることができるで
きるから、信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る電動補助自転車に装備する人力
検出手段の右側面図である。

【図２】 人力検出手段の左側面図である。

【図３】 人力検出手段の構成を示す図である。

【図４】 人力検出手段の縦断面図である。

【図５】 ハンガーパイプ部分の横断面図である。

【図６】 螺旋状の仕切壁をボスに形成した他の実施の
形態を示す断面図である。

【図７】 円環板状の仕切壁をボスに形成した他の実施
の形態を示す断面図である。

【図８】 従来の電動補助自転車のハンガーパイプ部分
の断面図である。

【符号の説明】 １１…人力検出手段、、１２…ペダルクランク軸、１９
…ハンガーパイプ、５１…ボス５１ａ…大径部、５１ｂ
…小径部、５６…合成樹脂、６１，６２…仕切壁、６４
…溝、Ｓ…空間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 浩典 静岡県磐田市新貝2500番地 ヤマハ発動機 株式会社内 (72)発明者 中之薗 晴彦 静岡県磐田市新貝2500番地 ヤマハ発動機 株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体フレームのハンガーパイプに人力検
   出手段のボスを介してペダルクランク軸を回転自在に支
   持させた電動補助自転車において、前記ハンガーパイプ
   を貫通するようにボスを形成し、このボスの両端部にハ
   ンガーパイプに嵌合する大径部を形成するとともに、こ
   れらの大径部どうしの間に小径部を形成し、この小径部
   とハンガーパイプとの間に形成された空間に合成樹脂を
   充填し固化させたことを特徴とする電動補助自転車。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電動補助自転車におい
   て、ボスの小径部に、ハンガーパイプとの間に螺旋状の
   溝が形成されるように仕切壁を突設したことを特徴とす
   る電動補助自転車。
3. 【請求項３】 請求項１記載の電動補助自転車におい
   て、ボスの小径部に、ハンガーパイプと小径部との間の
   円筒状の空間を軸線方向に分割する仕切壁を突設したこ
   とを特徴とする電動補助自転車。