JP2003194194A - ギアボックス及び該ギアボックスを用いた電動アシスト自転車 - Google Patents
ギアボックス及び該ギアボックスを用いた電動アシスト自転車Info
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- JP2003194194A JP2003194194A JP2001400826A JP2001400826A JP2003194194A JP 2003194194 A JP2003194194 A JP 2003194194A JP 2001400826 A JP2001400826 A JP 2001400826A JP 2001400826 A JP2001400826 A JP 2001400826A JP 2003194194 A JP2003194194 A JP 2003194194A
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- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- 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
- B62M6/55—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at crank shafts parts
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- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- 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
- B62M6/45—Control or actuating devices therefor
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ギアボックスの蓋部に作用するギア軸方向分
力に起因したギアボックスの撓みを防止し、太鼓現象、
ギアピッチのずれ、直角度のずれを解消する。 【解決手段】 複数のギアを収容するギアボックス１３
は、開口部４２６を有するボックス部４００と、開口部
を閉じるための蓋部と、ボックス部４００及び蓋部を各
々異なる連結位置Ｑ１〜Ｑ６で連結するための複数のボ
ルトと、を有する。蓋部には、複数のギアの軸端部が保
持され、蓋部により軸端部が保持された複数のギアの軸
芯は、複数のボルトの連結位置Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ
４、Ｑ５を結んで形成される、各々異なる三角形の内部
を通過するように、複数のボルトの連結位置Ｑ１〜Ｑ６
を配列する。
力に起因したギアボックスの撓みを防止し、太鼓現象、
ギアピッチのずれ、直角度のずれを解消する。 【解決手段】 複数のギアを収容するギアボックス１３
は、開口部４２６を有するボックス部４００と、開口部
を閉じるための蓋部と、ボックス部４００及び蓋部を各
々異なる連結位置Ｑ１〜Ｑ６で連結するための複数のボ
ルトと、を有する。蓋部には、複数のギアの軸端部が保
持され、蓋部により軸端部が保持された複数のギアの軸
芯は、複数のボルトの連結位置Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ
４、Ｑ５を結んで形成される、各々異なる三角形の内部
を通過するように、複数のボルトの連結位置Ｑ１〜Ｑ６
を配列する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば回転トルク
等を変更するため、複数のギアを収容するギアボックス
に係り、より詳しくは、開口部を有するボックス部と、
開口部を閉じるための蓋部と、ボックス部及び蓋部を各
々異なる連結位置で連結するための複数の連結手段と、
を有するギアボックスに関する。更に、本発明は、この
ようなギアボックスを介して変更された電動トルクによ
り踏力を補助して走行可能な電動アシスト自転車に関す
る。
等を変更するため、複数のギアを収容するギアボックス
に係り、より詳しくは、開口部を有するボックス部と、
開口部を閉じるための蓋部と、ボックス部及び蓋部を各
々異なる連結位置で連結するための複数の連結手段と、
を有するギアボックスに関する。更に、本発明は、この
ようなギアボックスを介して変更された電動トルクによ
り踏力を補助して走行可能な電動アシスト自転車に関す
る。
【０００２】
【従来技術】電動モータ等の回転トルクを調整するた
め、複数のギアを収容するギアボックスは、典型的な例
として、開口部を有するボックス部と、開口部を閉じる
ための蓋部と、ボックス部及び蓋部を各々異なる連結位
置で連結するための複数のボルトと、を有する。図１６
には、従来のボックス部の開口部側から見た正面図が、
内部に複数のギアを収容した状態で示されている。同図
に示すボックス部の上に蓋部を重ね、この蓋の上から複
数箇所で螺子止め即ちボルトを螺合固定することによっ
て、ギアが固定される。このとき、ギアの正面側の軸端
部は、蓋部の裏側に設けられたベアリングで保持され
る。図１６では、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４で示した箇所
がボルトの取り付け位置となる。即ち、ボックス部の外
周部に沿って、ボルトが取り付けられる。
め、複数のギアを収容するギアボックスは、典型的な例
として、開口部を有するボックス部と、開口部を閉じる
ための蓋部と、ボックス部及び蓋部を各々異なる連結位
置で連結するための複数のボルトと、を有する。図１６
には、従来のボックス部の開口部側から見た正面図が、
内部に複数のギアを収容した状態で示されている。同図
に示すボックス部の上に蓋部を重ね、この蓋の上から複
数箇所で螺子止め即ちボルトを螺合固定することによっ
て、ギアが固定される。このとき、ギアの正面側の軸端
部は、蓋部の裏側に設けられたベアリングで保持され
る。図１６では、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４で示した箇所
がボルトの取り付け位置となる。即ち、ボックス部の外
周部に沿って、ボルトが取り付けられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１６
に示す従来のギアボックスでは、その外周部付近で螺子
止めしているので、ギアの中には、その軸芯位置が螺子
部から離れるものがある。このように偏倚した螺子止め
配置において、例えばヘリカルギア等、軸方向に分力を
有するギアを使用した場合、その軸方向分力によって、
ギアボックス（特に蓋部）に撓みが生じ、振動が発生す
る。即ち、ギアボックスに所謂太鼓現象が発生する。ま
た、ギアボックスが撓むため、ギア間にピッチのずれが
起こり、且つ、ギア取り付け部の直角度がずれるため、
音が発生し易くなる。特に、フラットモータを使用した
場合、このギアの振動をモータが拾い易く、モータ音も
増大する。
に示す従来のギアボックスでは、その外周部付近で螺子
止めしているので、ギアの中には、その軸芯位置が螺子
部から離れるものがある。このように偏倚した螺子止め
配置において、例えばヘリカルギア等、軸方向に分力を
有するギアを使用した場合、その軸方向分力によって、
ギアボックス（特に蓋部）に撓みが生じ、振動が発生す
る。即ち、ギアボックスに所謂太鼓現象が発生する。ま
た、ギアボックスが撓むため、ギア間にピッチのずれが
起こり、且つ、ギア取り付け部の直角度がずれるため、
音が発生し易くなる。特に、フラットモータを使用した
場合、このギアの振動をモータが拾い易く、モータ音も
増大する。
【０００４】本発明は、上記事実に鑑みなされたもの
で、上記問題点を解決した簡素な機構のギアボックス、
並びに、該ギアボックスを用いた電動アシスト自転車を
提供することを目的とする。
で、上記問題点を解決した簡素な機構のギアボックス、
並びに、該ギアボックスを用いた電動アシスト自転車を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第１の態様に係る、ギアを収容するギアボ
ックスは、開口部を有するボックス部と、開口部を閉じ
るための蓋部と、ボックス部及び蓋部を各々異なる連結
位置で連結するための複数の連結手段と、を有し、蓋部
には、少なくとも１つのギアの軸端部が保持され、蓋部
により軸端部が保持されたギアにより該蓋部に作用する
軸方向の荷重が複数の連結手段に略均等に分散するよう
に、該複数の連結手段の連結位置を配列したことを特徴
とする。ここで、蓋部により軸端部が保持されたギア
は、例えばヘリカルギアである。また、連結手段は、例
えばボルトであり、この場合、蓋部には、該ボルトが通
過するボルト孔が設けられ、ボックス部には、該ボルト
が螺合するねじ切り孔が形成される。
め、本発明の第１の態様に係る、ギアを収容するギアボ
ックスは、開口部を有するボックス部と、開口部を閉じ
るための蓋部と、ボックス部及び蓋部を各々異なる連結
位置で連結するための複数の連結手段と、を有し、蓋部
には、少なくとも１つのギアの軸端部が保持され、蓋部
により軸端部が保持されたギアにより該蓋部に作用する
軸方向の荷重が複数の連結手段に略均等に分散するよう
に、該複数の連結手段の連結位置を配列したことを特徴
とする。ここで、蓋部により軸端部が保持されたギア
は、例えばヘリカルギアである。また、連結手段は、例
えばボルトであり、この場合、蓋部には、該ボルトが通
過するボルト孔が設けられ、ボックス部には、該ボルト
が螺合するねじ切り孔が形成される。
【０００６】蓋部に作用する軸方向の荷重が複数の連結
手段に略均等に分散するような連結手段の配列の仕方
は、様々に設定可能である。一例として、連結手段が、
３以上設けられた場合、記蓋部により軸端部が保持され
たギアの軸芯が、３以上の連結手段の連結位置を結んで
形成される少なくとも１つの三角形の内部を通過するよ
うに、３以上の連結手段の連結位置を配列する。この場
合、軸方向の荷重が複数の連結手段に略均等に分散する
ように、ギアの軸芯が、三角形の辺の近傍ではなく、中
央近傍、好ましくは重心付近を通過するようにする。更
に、軸芯に垂直方向の荷重の発生を防止するため、ギア
の軸芯は、この三角形に対して略垂直に延在することが
好ましい。
手段に略均等に分散するような連結手段の配列の仕方
は、様々に設定可能である。一例として、連結手段が、
３以上設けられた場合、記蓋部により軸端部が保持され
たギアの軸芯が、３以上の連結手段の連結位置を結んで
形成される少なくとも１つの三角形の内部を通過するよ
うに、３以上の連結手段の連結位置を配列する。この場
合、軸方向の荷重が複数の連結手段に略均等に分散する
ように、ギアの軸芯が、三角形の辺の近傍ではなく、中
央近傍、好ましくは重心付近を通過するようにする。更
に、軸芯に垂直方向の荷重の発生を防止するため、ギア
の軸芯は、この三角形に対して略垂直に延在することが
好ましい。
【０００７】また、蓋部により軸端部が保持されたギア
が複数設けられた場合、該蓋部により軸端部が保持され
た複数のギアの軸芯は、各々異なる三角形の内部を通過
するのが好ましい。
が複数設けられた場合、該蓋部により軸端部が保持され
た複数のギアの軸芯は、各々異なる三角形の内部を通過
するのが好ましい。
【０００８】本発明の第２の態様に係る、複数のギアを
収容するギアボックスは、蓋部により軸端部が保持され
たギアが複数設けられた場合を前提にしている。即ち、
開口部を有するボックス部と、開口部を閉じるための蓋
部と、ボックス部及び蓋部を各々異なる連結位置で連結
するための複数の連結手段と、を有し、蓋部には、複数
のギアの軸端部が保持され、蓋部により軸端部が保持さ
れた複数のギアの軸芯は、複数の連結手段の連結位置を
結んで形成される、各々異なる三角形の内部を通過する
ように、複数の連結手段の連結位置を配列したことを特
徴とする。
収容するギアボックスは、蓋部により軸端部が保持され
たギアが複数設けられた場合を前提にしている。即ち、
開口部を有するボックス部と、開口部を閉じるための蓋
部と、ボックス部及び蓋部を各々異なる連結位置で連結
するための複数の連結手段と、を有し、蓋部には、複数
のギアの軸端部が保持され、蓋部により軸端部が保持さ
れた複数のギアの軸芯は、複数の連結手段の連結位置を
結んで形成される、各々異なる三角形の内部を通過する
ように、複数の連結手段の連結位置を配列したことを特
徴とする。
【０００９】上記各々異なる三角形は、その重心が各ギ
アの軸芯に最も近い三角形を構成する３つの連結位置を
選択することにより同定される。このような各々異なる
三角形は、隣接する１辺を共有することがあったとして
も、共有する面積部分を持たない方が好ましい。これに
よって、複数のギアによる軸方向の荷重をより効率的に
分散することができる。
アの軸芯に最も近い三角形を構成する３つの連結位置を
選択することにより同定される。このような各々異なる
三角形は、隣接する１辺を共有することがあったとして
も、共有する面積部分を持たない方が好ましい。これに
よって、複数のギアによる軸方向の荷重をより効率的に
分散することができる。
【００１０】本発明のギアボックスは、電動トルクによ
り踏力を補助して走行可能な電動アシスト自転車に適用
することができる。本発明の電動アシスト自転車は、電
動モータと、電動モータにより出力された回転トルクを
変更出力するため複数のギアを収容するギアボックス
と、踏力を検出する踏力検出手段と、少なくとも踏力検
出手段により検出された踏力に基づいて、電動モータの
回転トルクを制御する、制御手段と、ギアボックスの出
力を踏力に合力させる合力手段と、を含み、上記ギアボ
ックスは、上述した本発明の各態様のいずれかとして構
成される。
り踏力を補助して走行可能な電動アシスト自転車に適用
することができる。本発明の電動アシスト自転車は、電
動モータと、電動モータにより出力された回転トルクを
変更出力するため複数のギアを収容するギアボックス
と、踏力を検出する踏力検出手段と、少なくとも踏力検
出手段により検出された踏力に基づいて、電動モータの
回転トルクを制御する、制御手段と、ギアボックスの出
力を踏力に合力させる合力手段と、を含み、上記ギアボ
ックスは、上述した本発明の各態様のいずれかとして構
成される。
【００１１】本発明の電動アシスト自転車において、ギ
アボックス内の複数のギアは、例えば、電動モータの回
転速度を減速させる減速ギアとして使用することができ
る。また、好ましくは、電動モータは、ギアボックス内
に配置され、省スペース化を図るため、該電動モータ
は、フラットモータである。本発明では、ギア振動を適
切に防止できるため、このようなフラットモータを有効
利用することができる。
アボックス内の複数のギアは、例えば、電動モータの回
転速度を減速させる減速ギアとして使用することができ
る。また、好ましくは、電動モータは、ギアボックス内
に配置され、省スペース化を図るため、該電動モータ
は、フラットモータである。本発明では、ギア振動を適
切に防止できるため、このようなフラットモータを有効
利用することができる。
【００１２】なお、制御手段をギアボックス内に配置し
てもよい。本発明の他の目的及び利点は、以下で説明さ
れる本発明の好ましい実施形態を参酌することによっ
て、より明瞭に理解されよう。
てもよい。本発明の他の目的及び利点は、以下で説明さ
れる本発明の好ましい実施形態を参酌することによっ
て、より明瞭に理解されよう。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好ましい実施形態を説明する。図１には、本発明の第
１実施形態に係る電動アシスト自転車１の概略が示され
ている。同図に示すように、この電動アシスト自転車１
の主要な骨格部分は、通常の自転車と同様に、金属管製
の車体フレーム３から構成され、該車体フレーム３に
は、前輪２０、後輪２２、ハンドル１６、及びサドル１
８などが周知の態様で取り付けられている。
の好ましい実施形態を説明する。図１には、本発明の第
１実施形態に係る電動アシスト自転車１の概略が示され
ている。同図に示すように、この電動アシスト自転車１
の主要な骨格部分は、通常の自転車と同様に、金属管製
の車体フレーム３から構成され、該車体フレーム３に
は、前輪２０、後輪２２、ハンドル１６、及びサドル１
８などが周知の態様で取り付けられている。
【００１４】また、車体フレーム３の中央下部には、ド
ライブシャフト４が回転自在に軸支され、その左右両端
部には、クランク棒６Ｌ、６Ｒを介してペダル８Ｌ、８
Ｒが各々取り付けられている。このドライブシャフト４
には、車体の前進方向に相当するＲ方向の回転のみを伝
達するための一方向クラッチ（後述する図４（ｂ）の９
９）を介して、主スプロケット２が同軸に取り付けられ
ている。この主スプロケット２と、後輪２２の中央部に
設けられた後輪動力機構１０との間には無端回動のチェ
ーン１２が張設されている。
ライブシャフト４が回転自在に軸支され、その左右両端
部には、クランク棒６Ｌ、６Ｒを介してペダル８Ｌ、８
Ｒが各々取り付けられている。このドライブシャフト４
には、車体の前進方向に相当するＲ方向の回転のみを伝
達するための一方向クラッチ（後述する図４（ｂ）の９
９）を介して、主スプロケット２が同軸に取り付けられ
ている。この主スプロケット２と、後輪２２の中央部に
設けられた後輪動力機構１０との間には無端回動のチェ
ーン１２が張設されている。
【００１５】本実施形態の電動アシスト自転車１は、少
なくとも車体走行速度及び踏力から決定されたアシスト
比率（補助動力／踏力）で踏力をアシストする制御を行
う。この制御を実行する電動アシスト自転車１の制御系
の概略が図２に示されている。本実施形態に係る電動ア
シスト自転車１の制御系は、該自転車全体の電子的処理
を一括して制御する１個の１６ビット１チップマイコン
１４と、ＰＷＭ制御可能な電動モータ３７と、１チップ
マイコン１４に直接接続され、その制御信号の電力を増
幅する増幅回路１５と、該増幅回路１５に接続され電動
モータ３７に電源供給するバッテリー１７と、を含む。
なくとも車体走行速度及び踏力から決定されたアシスト
比率（補助動力／踏力）で踏力をアシストする制御を行
う。この制御を実行する電動アシスト自転車１の制御系
の概略が図２に示されている。本実施形態に係る電動ア
シスト自転車１の制御系は、該自転車全体の電子的処理
を一括して制御する１個の１６ビット１チップマイコン
１４と、ＰＷＭ制御可能な電動モータ３７と、１チップ
マイコン１４に直接接続され、その制御信号の電力を増
幅する増幅回路１５と、該増幅回路１５に接続され電動
モータ３７に電源供給するバッテリー１７と、を含む。
【００１６】１チップマイコン１４には、少なくとも走
行速度を演算するための回転速度信号、及び、踏力を演
算するための歪みゲージ信号１、２が入力される。これ
らの入力信号を発生する手段については後述する。１チ
ップマイコン１４は、これらの入力信号から走行速度及
び踏力を演算し、所定のアルゴリズムに基づいてアシス
ト比率を決定する電子的処理を行う。次に、１チップマ
イコン１４は、決定されたアシスト比率に対応する補助
動力を発生させるよう電動モータ３７を指令するため、
該補助動力に応じたパルス幅に変調されたパルス信号を
順次出力する。なお、増幅回路１５は、パルス信号に対
する電力増幅機能だけではなく、パルス信号のバッファ
としての機能を兼ね備えている。
行速度を演算するための回転速度信号、及び、踏力を演
算するための歪みゲージ信号１、２が入力される。これ
らの入力信号を発生する手段については後述する。１チ
ップマイコン１４は、これらの入力信号から走行速度及
び踏力を演算し、所定のアルゴリズムに基づいてアシス
ト比率を決定する電子的処理を行う。次に、１チップマ
イコン１４は、決定されたアシスト比率に対応する補助
動力を発生させるよう電動モータ３７を指令するため、
該補助動力に応じたパルス幅に変調されたパルス信号を
順次出力する。なお、増幅回路１５は、パルス信号に対
する電力増幅機能だけではなく、パルス信号のバッファ
としての機能を兼ね備えている。
【００１７】１チップマイコン１４は、１単位のデータ
及びコマンドが１６ビットで構成されているため、従来
の電動アシスト自転車で用いられている８ビットのマイ
コンよりも高度な処理機能を有するプログラムをより大
きなデータ量に基づいてより高速に実行することが可能
となる。そこで、本実施形態では、専用のＰＷＭ制御Ｉ
Ｃを省略し、１チップマイコン１４によって、上記電子
的処理を一括して行うと共に、直接、電動モータ３７に
対して上記のようなＰＷＭ制御を行う。このＰＷＭ制御
は、１チップマイコン１４の図示しないメモリに記憶さ
れたソフトウェア（ファームウェアを含む）によって実
現できる。
及びコマンドが１６ビットで構成されているため、従来
の電動アシスト自転車で用いられている８ビットのマイ
コンよりも高度な処理機能を有するプログラムをより大
きなデータ量に基づいてより高速に実行することが可能
となる。そこで、本実施形態では、専用のＰＷＭ制御Ｉ
Ｃを省略し、１チップマイコン１４によって、上記電子
的処理を一括して行うと共に、直接、電動モータ３７に
対して上記のようなＰＷＭ制御を行う。このＰＷＭ制御
は、１チップマイコン１４の図示しないメモリに記憶さ
れたソフトウェア（ファームウェアを含む）によって実
現できる。
【００１８】このように本実施形態では、処理能力の高
い１６ビットマイコンを使用することにより、基本設計
を大きく変更することなく、例えばＰＷＭ制御など従来
では専用ＩＣを用いていた制御を１個のマイコンで全て
こなすようにした。従って、全体として部品点数、基板
面積を減らすことができ、小型化と共にトータルのコス
ト削減に資することができる。例えば、１６ビットマイ
コンは、８ビットマイコンより高価であるが、従来の８
ビットマイコンの付加機能手段として、ＰＷＭ制御専用
ＩＣ、電池残量監視等の他の電子的処理を行うＩＣ及び
それらの周辺部品を合わせると、逆に８ビットマイコン
を使用する場合の方がコストアップとなる。
い１６ビットマイコンを使用することにより、基本設計
を大きく変更することなく、例えばＰＷＭ制御など従来
では専用ＩＣを用いていた制御を１個のマイコンで全て
こなすようにした。従って、全体として部品点数、基板
面積を減らすことができ、小型化と共にトータルのコス
ト削減に資することができる。例えば、１６ビットマイ
コンは、８ビットマイコンより高価であるが、従来の８
ビットマイコンの付加機能手段として、ＰＷＭ制御専用
ＩＣ、電池残量監視等の他の電子的処理を行うＩＣ及び
それらの周辺部品を合わせると、逆に８ビットマイコン
を使用する場合の方がコストアップとなる。
【００１９】また、１６ビットマイコンの場合、ソフト
ウェアで様々な処理を無理無く実現できるため、回路が
簡単にでき、将来も同様に柔軟に機能アップが図れるの
で、この点からもコストダウンが図れる。更に、ソフト
で常に電動アシスト状態を監視できるので、如何なる状
態でも即座に電動モータ３７の停止を図ることができ
る。 （合力及び補助動力機構）電動アシスト自転車１におけ
る補助動力と踏力との合力機構、並びに、該補助動力の
供給機構を図３乃至図５を用いて説明する。
ウェアで様々な処理を無理無く実現できるため、回路が
簡単にでき、将来も同様に柔軟に機能アップが図れるの
で、この点からもコストダウンが図れる。更に、ソフト
で常に電動アシスト状態を監視できるので、如何なる状
態でも即座に電動モータ３７の停止を図ることができ
る。 （合力及び補助動力機構）電動アシスト自転車１におけ
る補助動力と踏力との合力機構、並びに、該補助動力の
供給機構を図３乃至図５を用いて説明する。
【００２０】図３には、主スプロケット２を裏側（図１
の反対側）から見たときの合力機構の一例が示されてい
る。この合力機構は、主スプロケット２と同軸に軸支さ
れた副スプロケット３０と、所定条件下で出力される補
助動力により回転可能な動力スプロケット３３と、動力
スプロケット３３から副スプロケット３０へ補助動力を
伝達させるため、これらのスプロケット（３０、３３）
の間に張設された無端回動のアシストチェーン３２と、
を含む。動力スプロケット３３及び副スプロケット３０
は、同一ピッチの歯を備えており、好ましくは、動力ス
プロケット３３の歯数は、副スプロケット３０の歯数よ
り小さい。
の反対側）から見たときの合力機構の一例が示されてい
る。この合力機構は、主スプロケット２と同軸に軸支さ
れた副スプロケット３０と、所定条件下で出力される補
助動力により回転可能な動力スプロケット３３と、動力
スプロケット３３から副スプロケット３０へ補助動力を
伝達させるため、これらのスプロケット（３０、３３）
の間に張設された無端回動のアシストチェーン３２と、
を含む。動力スプロケット３３及び副スプロケット３０
は、同一ピッチの歯を備えており、好ましくは、動力ス
プロケット３３の歯数は、副スプロケット３０の歯数よ
り小さい。
【００２１】図３の合力機構は、主スプロケット２より
車体の内側に配置されているので、副スプロケット３０
及び動力スプロケット３３の車体外側への出っ張りが無
くなり、車体の小型化を図ることができる。更に、図示
のように、主スプロケット２と動力スプロケット３３と
の間隔を主スプロケット２の半径より小さくできるの
で、合力機構全体を小さくまとめることができる。この
ため、図４（ａ）に示すように、自転車外部（表側）か
ら見ると、合力機構は、主スプロケット２の軸方向内側
にそのほとんどが隠され、外観を損なうおそれがない。
チェーン１２を隠すように主スプロケット２にチェーン
カバー３８を取り付けることにより、チェーン保護と共
に更に外観を改善することができる。
車体の内側に配置されているので、副スプロケット３０
及び動力スプロケット３３の車体外側への出っ張りが無
くなり、車体の小型化を図ることができる。更に、図示
のように、主スプロケット２と動力スプロケット３３と
の間隔を主スプロケット２の半径より小さくできるの
で、合力機構全体を小さくまとめることができる。この
ため、図４（ａ）に示すように、自転車外部（表側）か
ら見ると、合力機構は、主スプロケット２の軸方向内側
にそのほとんどが隠され、外観を損なうおそれがない。
チェーン１２を隠すように主スプロケット２にチェーン
カバー３８を取り付けることにより、チェーン保護と共
に更に外観を改善することができる。
【００２２】図４（ａ）の側断面図を図４（ｂ）に示
す。同図に示すように、主スプロケット2及び副スプロ
ケット３２は、互いに対し動かないように（即ち一体回
転するように）ピン１２３で固定されており、それらは
共に一方向クラッチ９９を介してドライブシャフト４に
連結されている。動力スプロケット３３は、ドライブシ
ャフト４に平行に延びる動力シャフト３５ａを介して駆
動ユニット１３に作動的に連結される。動力スプロケッ
ト３３の中心孔３４にセレーション（図３参照）を形成
することにより、動力シャフト３５ａと中心孔３４との
間の滑り回転が防止される。
す。同図に示すように、主スプロケット2及び副スプロ
ケット３２は、互いに対し動かないように（即ち一体回
転するように）ピン１２３で固定されており、それらは
共に一方向クラッチ９９を介してドライブシャフト４に
連結されている。動力スプロケット３３は、ドライブシ
ャフト４に平行に延びる動力シャフト３５ａを介して駆
動ユニット１３に作動的に連結される。動力スプロケッ
ト３３の中心孔３４にセレーション（図３参照）を形成
することにより、動力シャフト３５ａと中心孔３４との
間の滑り回転が防止される。
【００２３】駆動ユニット１３は、一般の自転車と同様
のフレームに取り付けられており、そのハウジング内
に、バッテリー１７（図２）によって電源供給される電
動モータ３７と、該モータの出力軸３７ａに連結され、
その回転速度を減速して動力スプロケット３３の動力シ
ャフト３５ａに伝達する減速機構３５と、を含む。減速
機構３５には、複数のギアと、一方向にだけ補助動力を
伝達する、いわゆる一方向クラッチ（図示せず）と、が
設けられている。即ち、駆動ユニット１３は、ギアボッ
クスとしての役割を果たす。この一方向クラッチは、電
動モータ３７からの補助動力を動力スプロケット３３に
伝達するが、その逆方向、即ち動力スプロケットから減
速機構３５へはトルクを伝達しないように構成・接続さ
れる。電動モータ３７は、省スペース化を図るため、軸
方向の長さが半径に比べて小さい略平坦な形状を持つ、
所謂フラットモータが使用される。
のフレームに取り付けられており、そのハウジング内
に、バッテリー１７（図２）によって電源供給される電
動モータ３７と、該モータの出力軸３７ａに連結され、
その回転速度を減速して動力スプロケット３３の動力シ
ャフト３５ａに伝達する減速機構３５と、を含む。減速
機構３５には、複数のギアと、一方向にだけ補助動力を
伝達する、いわゆる一方向クラッチ（図示せず）と、が
設けられている。即ち、駆動ユニット１３は、ギアボッ
クスとしての役割を果たす。この一方向クラッチは、電
動モータ３７からの補助動力を動力スプロケット３３に
伝達するが、その逆方向、即ち動力スプロケットから減
速機構３５へはトルクを伝達しないように構成・接続さ
れる。電動モータ３７は、省スペース化を図るため、軸
方向の長さが半径に比べて小さい略平坦な形状を持つ、
所謂フラットモータが使用される。
【００２４】次に、本実施形態に係る合力機構の作用を
説明する。所定条件下で電動モータ３７が回転制御さ
れ、その補助動力が減速機構３５を介して動力スプロケ
ット３３に提供されたとき、動力スプロケットのトルク
は、アシストチェーン１２を介して副スプロケット３０
に伝達され、該副スプロケット３０に対し固定された、
踏力により回転される主スプロケット２に直ちに伝達さ
れる。かくして、補助動力及び踏力の合力が達成され
る。
説明する。所定条件下で電動モータ３７が回転制御さ
れ、その補助動力が減速機構３５を介して動力スプロケ
ット３３に提供されたとき、動力スプロケットのトルク
は、アシストチェーン１２を介して副スプロケット３０
に伝達され、該副スプロケット３０に対し固定された、
踏力により回転される主スプロケット２に直ちに伝達さ
れる。かくして、補助動力及び踏力の合力が達成され
る。
【００２５】電動モータ３７が回転していないときは、
減速機構３５内に設けられた図示しない上記一方向クラ
ッチにより、モータの回転負荷は動力スプロケット３３
に伝達されることがなく、軽快な運転が可能となる。
減速機構３５内に設けられた図示しない上記一方向クラ
ッチにより、モータの回転負荷は動力スプロケット３３
に伝達されることがなく、軽快な運転が可能となる。
【００２６】このように本実施形態では、従来技術のよ
うに踏力伝達用のチェーン１２に直接、補助動力を伝達
させるのではなく、動力スプロケット３３の補助トルク
を、別体のチェーン３２を介して主スプロケット２と共
に回転する副スプロケット３０に伝達させる、いわゆる
二重チェーン方式を採用した。これによって、従来技術
と比較して、駆動ユニット１３の配置の自由度が大幅に
広がることになる。例えば、図３及び図４（ａ）に示す
ように、自転車の進行方向へ駆動ユニットを配置するこ
とができるので、電動アシスト自転車用に特別に用意し
た専用フレームでなくても、通常の自転車フレームでも
駆動ユニット１３を取り付けることができる。
うに踏力伝達用のチェーン１２に直接、補助動力を伝達
させるのではなく、動力スプロケット３３の補助トルク
を、別体のチェーン３２を介して主スプロケット２と共
に回転する副スプロケット３０に伝達させる、いわゆる
二重チェーン方式を採用した。これによって、従来技術
と比較して、駆動ユニット１３の配置の自由度が大幅に
広がることになる。例えば、図３及び図４（ａ）に示す
ように、自転車の進行方向へ駆動ユニットを配置するこ
とができるので、電動アシスト自転車用に特別に用意し
た専用フレームでなくても、通常の自転車フレームでも
駆動ユニット１３を取り付けることができる。
【００２７】勿論、周方向の任意の位置に動力スプロケ
ット３３を配置することができる。図５には、動力スプ
ロケット３３の位置を周方向に時計回りで９０度ほど変
更した例が示されている。この場合、サドル１８（図
１）の支持フレームに駆動ユニット１３を取り付けるこ
とが可能となる。更には、アシストチェーン３２の長さ
を選択することによって、動力スプロケット３３の径方
向位置（主スプロケット２の中心から動力スプロケット
３３の中心までの距離）も、より外側及びより内側へと
自在に調整可能となる。かくして、駆動ユニット１３の
最低地上高も高くすることや低くすることもできる。
ット３３を配置することができる。図５には、動力スプ
ロケット３３の位置を周方向に時計回りで９０度ほど変
更した例が示されている。この場合、サドル１８（図
１）の支持フレームに駆動ユニット１３を取り付けるこ
とが可能となる。更には、アシストチェーン３２の長さ
を選択することによって、動力スプロケット３３の径方
向位置（主スプロケット２の中心から動力スプロケット
３３の中心までの距離）も、より外側及びより内側へと
自在に調整可能となる。かくして、駆動ユニット１３の
最低地上高も高くすることや低くすることもできる。
【００２８】このように二重チェーン方式には、設置自
由度があるため、自転車の種類を選ばず、その電動化を
実現することができる。逆に云えば、フレームデザイン
の自由度がきわめて高くなる。
由度があるため、自転車の種類を選ばず、その電動化を
実現することができる。逆に云えば、フレームデザイン
の自由度がきわめて高くなる。
【００２９】その上、図示のように動力スプロケット３
３の歯数を副スプロケット３０の歯数に対して小さくす
れば、合力機構だけで減速が可能となる。これによっ
て、減速機構３５の減速比を小さく取れ、その結果、減
速機構を簡素化及び小型化することができる。このよう
に本実施形態では、減速比に関しても設計の自由度を拡
大することができる。 （ギアボックス）図６（ａ）には、本発明の一実施形態
に係るギアボックスとしての駆動ユニット１３を、その
出力軸３５ａ側（表側）から見た正面図が示され、図６
（ｂ）には、その反対側（裏側）から見た正面図が示さ
れている。
３の歯数を副スプロケット３０の歯数に対して小さくす
れば、合力機構だけで減速が可能となる。これによっ
て、減速機構３５の減速比を小さく取れ、その結果、減
速機構を簡素化及び小型化することができる。このよう
に本実施形態では、減速比に関しても設計の自由度を拡
大することができる。 （ギアボックス）図６（ａ）には、本発明の一実施形態
に係るギアボックスとしての駆動ユニット１３を、その
出力軸３５ａ側（表側）から見た正面図が示され、図６
（ｂ）には、その反対側（裏側）から見た正面図が示さ
れている。
【００３０】図６（ａ）に示すように、駆動ユニット１
３のハウジングは、電動モータ３７及び減速機構３５な
どを収容したボックス部４００と、該ボックス部の開口
部（図７で４２６）を閉じるための蓋部４０２とからな
る。ボックス部４００及び蓋部４０２は、複数のボルト
４０４、４０６、４０８、４１０、４１２、４１４、及
び、４１６を介して連結される。なお、蓋部４０２に
は、ボルト４０４〜４１６が通過する図示しないボルト
孔が設けられ、ボックス部４００には、ボルト４００〜
４１６が螺合する図示しないねじ切り孔が形成される。
３のハウジングは、電動モータ３７及び減速機構３５な
どを収容したボックス部４００と、該ボックス部の開口
部（図７で４２６）を閉じるための蓋部４０２とからな
る。ボックス部４００及び蓋部４０２は、複数のボルト
４０４、４０６、４０８、４１０、４１２、４１４、及
び、４１６を介して連結される。なお、蓋部４０２に
は、ボルト４０４〜４１６が通過する図示しないボルト
孔が設けられ、ボックス部４００には、ボルト４００〜
４１６が螺合する図示しないねじ切り孔が形成される。
【００３１】蓋部４０２には、隆起部４１８、４２０及
び４２２が形成される。これらの隆起部の裏側には、減
速機構３５のギアの軸端部を回転可能に受け入れて保持
する、図示しないベアリングが各々配置されている。即
ち、隆起部４１８、４２０及び４２２の中央頂上部に、
各ギアの軸芯が整列されている。このように蓋部４０２
により軸端部が保持されたギアには、軸方向に分力を作
用する例えばヘリカルギアなどがある。勿論、他の型式
のギアであってもよい。なお、蓋部４０２からは減速ギ
ア３５の出力軸３５ａが突出し、該出力軸には動力スプ
ロケット３３が嵌合される（図４（ｂ）参照）。
び４２２が形成される。これらの隆起部の裏側には、減
速機構３５のギアの軸端部を回転可能に受け入れて保持
する、図示しないベアリングが各々配置されている。即
ち、隆起部４１８、４２０及び４２２の中央頂上部に、
各ギアの軸芯が整列されている。このように蓋部４０２
により軸端部が保持されたギアには、軸方向に分力を作
用する例えばヘリカルギアなどがある。勿論、他の型式
のギアであってもよい。なお、蓋部４０２からは減速ギ
ア３５の出力軸３５ａが突出し、該出力軸には動力スプ
ロケット３３が嵌合される（図４（ｂ）参照）。
【００３２】なお、図６（ｂ）に示すように、ボックス
部４００の裏側には、フラットモータとして構成された
電動モータ３７の外形に適合するように、隆起部４２４
が形成される（図４（ｂ）参照）。
部４００の裏側には、フラットモータとして構成された
電動モータ３７の外形に適合するように、隆起部４２４
が形成される（図４（ｂ）参照）。
【００３３】本実施形態に係るギアボックス１３は、隆
起部４１８、４２０及び４２２の位置で軸端部が保持さ
れた３つのギアの軸芯が、ボルト４０４〜４１６の連結
位置Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６を結んで形成
される、各々異なる三角形の内部を通過するように、ボ
ルトの連結位置Ｑ１〜Ｑ６を配列したことを特徴とす
る。換言すれば、蓋部により軸端部が保持されたギア１
つに対して、該ギアの軸芯を中心に、ボルトを３個配置
して各々異なる三角形を構成することができる。
起部４１８、４２０及び４２２の位置で軸端部が保持さ
れた３つのギアの軸芯が、ボルト４０４〜４１６の連結
位置Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６を結んで形成
される、各々異なる三角形の内部を通過するように、ボ
ルトの連結位置Ｑ１〜Ｑ６を配列したことを特徴とす
る。換言すれば、蓋部により軸端部が保持されたギア１
つに対して、該ギアの軸芯を中心に、ボルトを３個配置
して各々異なる三角形を構成することができる。
【００３４】図７に、蓋部４０２を取り外した状態のボ
ックス部４００の正面図を示す。三角形Ｑ１Ｑ２Ｑ３、
三角形Ｑ２Ｑ３Ｑ４、及び、三角形Ｑ３Ｑ４Ｑ５の内部
に、夫々１つずつギアの軸芯１、２、３が配置されてい
ることがわかる。その上、これらの三角形は、１辺は共
有していても面積部分を共有していない。これとは対照
的に、図１６に示した従来技術のボルト取り付け位置Ｐ
１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４では、各軸芯に対して、夫々異
なる三角形を形成できないことがわかる。その上、軸芯
２は、三角形Ｐ１Ｐ３Ｐ４の辺の近傍にまで偏倚してい
る。
ックス部４００の正面図を示す。三角形Ｑ１Ｑ２Ｑ３、
三角形Ｑ２Ｑ３Ｑ４、及び、三角形Ｑ３Ｑ４Ｑ５の内部
に、夫々１つずつギアの軸芯１、２、３が配置されてい
ることがわかる。その上、これらの三角形は、１辺は共
有していても面積部分を共有していない。これとは対照
的に、図１６に示した従来技術のボルト取り付け位置Ｐ
１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４では、各軸芯に対して、夫々異
なる三角形を形成できないことがわかる。その上、軸芯
２は、三角形Ｐ１Ｐ３Ｐ４の辺の近傍にまで偏倚してい
る。
【００３５】従って、本実施形態では、従来技術と比べ
て各ギアの軸方向の荷重を効率的にギアボックスの螺子
部が受けることができる。かくして、ギアボックスの撓
みを抑えることが可能となり、それに起因した太鼓現
象、ギアピッチのずれ、直角度のずれが解消される。
て各ギアの軸方向の荷重を効率的にギアボックスの螺子
部が受けることができる。かくして、ギアボックスの撓
みを抑えることが可能となり、それに起因した太鼓現
象、ギアピッチのずれ、直角度のずれが解消される。
【００３６】本実施形態では、１つのギアの軸端部のみ
が蓋部４０２に保持されている場合であっても適用可能
である。この場合、軸方向の荷重が少なくとも３つのボ
ルトに略均等に分散するように、ギアの軸芯が、三角形
の辺の近傍ではなく、中央近傍、好ましくは重心付近を
通過するようにする。更に、軸芯に垂直方向の荷重の発
生を防止するため、ギアの軸芯は、この三角形に対して
略垂直に延在することが好ましい。勿論、複数のギアの
軸端部が蓋部４０２に保持されている図６（ａ）の例に
おいても、各軸芯が、対応する三角形の辺の近傍ではな
く、中央近傍を通過するのがより好ましい。 （回転速度センサー）１チップマイコン１４に入力され
る回転速度信号を出力する回転速度センサーを説明す
る。
が蓋部４０２に保持されている場合であっても適用可能
である。この場合、軸方向の荷重が少なくとも３つのボ
ルトに略均等に分散するように、ギアの軸芯が、三角形
の辺の近傍ではなく、中央近傍、好ましくは重心付近を
通過するようにする。更に、軸芯に垂直方向の荷重の発
生を防止するため、ギアの軸芯は、この三角形に対して
略垂直に延在することが好ましい。勿論、複数のギアの
軸端部が蓋部４０２に保持されている図６（ａ）の例に
おいても、各軸芯が、対応する三角形の辺の近傍ではな
く、中央近傍を通過するのがより好ましい。 （回転速度センサー）１チップマイコン１４に入力され
る回転速度信号を出力する回転速度センサーを説明す
る。
【００３７】図８には、回転速度センサーの一構成要素
としてＮＳ分極リングマグネット２００が示されてい
る。このリングマグネット２００は、その中央に開口２
０５を有する略平坦なリングに形成されている。リング
マグネット２００は、そのリングを等角度毎に区分する
複数の磁石区分からなり、これらの磁石区分では、その
正面から見てＮ極側を向けたＮ極区分２０２と、Ｓ極側
を向けたＳ極区分２０４とが交互に配置されている。こ
の場合、側面図に示すように、Ｎ極区分２０２の反対側
がＳ極となり、Ｓ極区分２０４の反対側がＮ極となるべ
く磁力線の向きがリング面に略垂直となるように磁石区
分のＮ−Ｓ極を配向するのが好ましい。図の例では、１
２個の磁石区分が形成されているが、これよりも多くて
も少なくてもよく、被検出部の回転速度及び要求される
検出精度に応じて任意好適に変更可能である。
としてＮＳ分極リングマグネット２００が示されてい
る。このリングマグネット２００は、その中央に開口２
０５を有する略平坦なリングに形成されている。リング
マグネット２００は、そのリングを等角度毎に区分する
複数の磁石区分からなり、これらの磁石区分では、その
正面から見てＮ極側を向けたＮ極区分２０２と、Ｓ極側
を向けたＳ極区分２０４とが交互に配置されている。こ
の場合、側面図に示すように、Ｎ極区分２０２の反対側
がＳ極となり、Ｓ極区分２０４の反対側がＮ極となるべ
く磁力線の向きがリング面に略垂直となるように磁石区
分のＮ−Ｓ極を配向するのが好ましい。図の例では、１
２個の磁石区分が形成されているが、これよりも多くて
も少なくてもよく、被検出部の回転速度及び要求される
検出精度に応じて任意好適に変更可能である。
【００３８】なお、リング面に対し磁場の垂直成分が存
在すれば、各磁石区分のＮ−Ｓ極の配向の仕方は任意好
適に変更できる。例えば隣接するＮ極区分及びＳ極区分
を一つの磁石の両極として周方向に配置してもよい。こ
の場合、Ｎ極区分２０２の反対側もＮ極となり、Ｓ極区
分２０４の反対側もＳ極となるが、磁場の強度の点で
は、図８の例が好ましいと考えられる。
在すれば、各磁石区分のＮ−Ｓ極の配向の仕方は任意好
適に変更できる。例えば隣接するＮ極区分及びＳ極区分
を一つの磁石の両極として周方向に配置してもよい。こ
の場合、Ｎ極区分２０２の反対側もＮ極となり、Ｓ極区
分２０４の反対側もＳ極となるが、磁場の強度の点で
は、図８の例が好ましいと考えられる。
【００３９】図９には、回転速度の被検出部としてのギ
ア２１０が示されている。ギア２１０は、シャフト２１
４により伝達されたトルクにより回転し、その一方の表
面には、リングマグネット２００を収容できる寸法及び
形状のリング溝２０８が形成されている。このリング溝
２０８にリングマグネット２００が収容され、接着剤等
で貼り付けられる。このとき、図示のように、リングマ
グネット２００とギア２１０の表面とが面一になること
が好ましい。これにより、ギア表面からリングマグネッ
トが突出せず、回転速度センサーの設置によるスペース
の減少を最小限に抑えることができる。
ア２１０が示されている。ギア２１０は、シャフト２１
４により伝達されたトルクにより回転し、その一方の表
面には、リングマグネット２００を収容できる寸法及び
形状のリング溝２０８が形成されている。このリング溝
２０８にリングマグネット２００が収容され、接着剤等
で貼り付けられる。このとき、図示のように、リングマ
グネット２００とギア２１０の表面とが面一になること
が好ましい。これにより、ギア表面からリングマグネッ
トが突出せず、回転速度センサーの設置によるスペース
の減少を最小限に抑えることができる。
【００４０】ギア２１０に設置されたリングマグネット
２００に隣接して、磁場を検出するためのホールＩＣ２
１２が配置されている。このホールＩＣは、半導体内の
電流の流れる方向と直角に磁場がある場合、ホール効果
により電流及び磁場と直角方向に電流と磁場に比例する
抵抗値を生じさせる素子を内蔵し、該抵抗値をデジタル
信号として出力する既存の磁場検出ＩＣである。ホール
ＩＣ２１２の出力端は、１チップマイコン１４に接続さ
れる。図９の回転速度センサー２２０を斜視図で表す
と、図１０に示す通りとなる。
２００に隣接して、磁場を検出するためのホールＩＣ２
１２が配置されている。このホールＩＣは、半導体内の
電流の流れる方向と直角に磁場がある場合、ホール効果
により電流及び磁場と直角方向に電流と磁場に比例する
抵抗値を生じさせる素子を内蔵し、該抵抗値をデジタル
信号として出力する既存の磁場検出ＩＣである。ホール
ＩＣ２１２の出力端は、１チップマイコン１４に接続さ
れる。図９の回転速度センサー２２０を斜視図で表す
と、図１０に示す通りとなる。
【００４１】１チップマイコン１４は、ホールＩＣ２１
２からの磁場検出信号（回転速度信号）を任意好適な方
法により解析してギア２１０の回転速度を検出する。こ
こで、ホールＩＣ２１２の検出位置におけるリングマグ
ネット２００による磁場波形の一例を図１１（ａ）に示
す。ホールＩＣ２１２は、図１１（ａ）に示すような磁
場を検出して図１１（ｂ）に示すパルス信号を出力す
る。図１１（ｂ）のパルス信号は、図１１（ａ）の磁場
波形のＮ極側極大部分に時間的に対応している。この場
合、正の値（Ｎ極側）のみを取り出し、負の値（Ｓ極
側）を消去しているが、負の値のみや、正負の両値を採
用することもできる。このパルス信号列の周期（パルス
間時間）は、リングマグネット２００の回転速度に比例
している。そこで、１チップマイコン１４は、ホールＩ
Ｃ２１２からのパルス信号の時間間隔を検出し、直ちに
リングマグネット２００及びかくしてギア２１０の回転
速度を求めることができる。
２からの磁場検出信号（回転速度信号）を任意好適な方
法により解析してギア２１０の回転速度を検出する。こ
こで、ホールＩＣ２１２の検出位置におけるリングマグ
ネット２００による磁場波形の一例を図１１（ａ）に示
す。ホールＩＣ２１２は、図１１（ａ）に示すような磁
場を検出して図１１（ｂ）に示すパルス信号を出力す
る。図１１（ｂ）のパルス信号は、図１１（ａ）の磁場
波形のＮ極側極大部分に時間的に対応している。この場
合、正の値（Ｎ極側）のみを取り出し、負の値（Ｓ極
側）を消去しているが、負の値のみや、正負の両値を採
用することもできる。このパルス信号列の周期（パルス
間時間）は、リングマグネット２００の回転速度に比例
している。そこで、１チップマイコン１４は、ホールＩ
Ｃ２１２からのパルス信号の時間間隔を検出し、直ちに
リングマグネット２００及びかくしてギア２１０の回転
速度を求めることができる。
【００４２】勿論、磁場を検出できれば、ホールＩＣ以
外の磁場検出センサー、例えばコイル等を用いてもよ
い。この場合、磁場検出センサーの出力は、図１１
（ａ）のようなアナログ波形となり、１６ビット１チッ
プマイコン１４には、例えば、磁場信号のゼロ交差点
（磁場強度ゼロの点の時刻）、Ｎ極側ピーク、或いは、
Ｓ極側ピークを検出して、それらの時刻を求める機能が
更に付加される。図１１（ａ）に示すＮ極側ピーク２２
２及びＳ極側ピーク２２４は、Ｎ極区分及びＳ極区分の
最大磁極が磁場検出センサーの検出領域を通過した時点
を各々示しているので、各ピークの出現数及びその時刻
によりギア２１０が一回転するのに要する時間Ｔを検出
することができる。かくして、ギア２１０の回転速度
（２π／Ｔ）を直ちに求めることができる。勿論、ギア
２１０の一回転を待たなくとも、所定角度回転したとき
にギアの回転速度を求めてもよい。
外の磁場検出センサー、例えばコイル等を用いてもよ
い。この場合、磁場検出センサーの出力は、図１１
（ａ）のようなアナログ波形となり、１６ビット１チッ
プマイコン１４には、例えば、磁場信号のゼロ交差点
（磁場強度ゼロの点の時刻）、Ｎ極側ピーク、或いは、
Ｓ極側ピークを検出して、それらの時刻を求める機能が
更に付加される。図１１（ａ）に示すＮ極側ピーク２２
２及びＳ極側ピーク２２４は、Ｎ極区分及びＳ極区分の
最大磁極が磁場検出センサーの検出領域を通過した時点
を各々示しているので、各ピークの出現数及びその時刻
によりギア２１０が一回転するのに要する時間Ｔを検出
することができる。かくして、ギア２１０の回転速度
（２π／Ｔ）を直ちに求めることができる。勿論、ギア
２１０の一回転を待たなくとも、所定角度回転したとき
にギアの回転速度を求めてもよい。
【００４３】本実施形態の回転速度センサーは、ＮＳ分
極リングマグネット２００が平坦なリング形状であるの
で、嵩張らず省スペース化及び軽量化を達成することが
できる。また、非常に簡易な構造なので製作が容易とな
り、従ってコスト削減を図ることもできる。
極リングマグネット２００が平坦なリング形状であるの
で、嵩張らず省スペース化及び軽量化を達成することが
できる。また、非常に簡易な構造なので製作が容易とな
り、従ってコスト削減を図ることもできる。
【００４４】また、複数の磁石区分が一つの平坦なリン
グにまとめられたので、機器への組み付けも非常に容易
となる。例えば、図９に示すように、ギア２１０の表面
にリング状の溝を掘り、そこにリングマグネットを埋め
込んで接着剤等で固定するだけである。分極に相当する
個々の磁石をギアに埋め込んでいく作業と比べて、各段
に作業効率の向上を図ることができる。その上、溝の深
さとリングマグネットの高さとを揃えれば、全く外部に
突出せず、省スペース化に寄与する。
グにまとめられたので、機器への組み付けも非常に容易
となる。例えば、図９に示すように、ギア２１０の表面
にリング状の溝を掘り、そこにリングマグネットを埋め
込んで接着剤等で固定するだけである。分極に相当する
個々の磁石をギアに埋め込んでいく作業と比べて、各段
に作業効率の向上を図ることができる。その上、溝の深
さとリングマグネットの高さとを揃えれば、全く外部に
突出せず、省スペース化に寄与する。
【００４５】また、各磁石区分が占める角度範囲を小さ
くすることによって、回転速度の時間分解能を向上させ
ることができる。回転速度センサー２２０は、電動アシ
スト自転車１の走行速度を反映するように回転する任意
の被検出部に取り付けることができる。この被検出部と
して、動力スプロケット３３に直接的若しくは他のギア
を介して間接的に作動連結された減速機構３５内のギア
（図示せず）が、駆動ユニット１３のハウジング内に回
転速度センサー２２０を収容できるため好ましい。これ
以外の箇所として、例えば後輪動力伝達機構１０内に配
置された図示しないギア、スプロケット２、副スプロケ
ット３０、動力スプロケット３３、及び、前輪車軸の回
転部分等が挙げられる。１チップマイコン１４は、上述
したように求めた被検査部の回転速度を、電動アシスト
自転車１の走行速度に変換する参照テーブルを有しても
よい。 （踏力検出機構）１チップマイコン１４に入力される歪
みゲージ信号１、２を出力する踏力検出機構を図１２乃
至図１５を用いて説明する。本実施形態に係る踏力検出
機構は、踏力に応じた一方向クラッチ９９の変形によっ
て変化する歪みを検出する。
くすることによって、回転速度の時間分解能を向上させ
ることができる。回転速度センサー２２０は、電動アシ
スト自転車１の走行速度を反映するように回転する任意
の被検出部に取り付けることができる。この被検出部と
して、動力スプロケット３３に直接的若しくは他のギア
を介して間接的に作動連結された減速機構３５内のギア
（図示せず）が、駆動ユニット１３のハウジング内に回
転速度センサー２２０を収容できるため好ましい。これ
以外の箇所として、例えば後輪動力伝達機構１０内に配
置された図示しないギア、スプロケット２、副スプロケ
ット３０、動力スプロケット３３、及び、前輪車軸の回
転部分等が挙げられる。１チップマイコン１４は、上述
したように求めた被検査部の回転速度を、電動アシスト
自転車１の走行速度に変換する参照テーブルを有しても
よい。 （踏力検出機構）１チップマイコン１４に入力される歪
みゲージ信号１、２を出力する踏力検出機構を図１２乃
至図１５を用いて説明する。本実施形態に係る踏力検出
機構は、踏力に応じた一方向クラッチ９９の変形によっ
て変化する歪みを検出する。
【００４６】図１２に示すように、主スプロケット２
は、一方向クラッチ９９を介してドライブシャフト４に
軸支される。この一方向クラッチ９９は、図１３に示す
ように、駒部１００及び歯部１１２を備える。
は、一方向クラッチ９９を介してドライブシャフト４に
軸支される。この一方向クラッチ９９は、図１３に示す
ように、駒部１００及び歯部１１２を備える。
【００４７】駒部１００では、３つのラチェット駒１０
２が周方向に沿って等角度毎にその第２の係合面１１０
に配置されている。このラチェット駒１０２は剛体でで
きており、第２の係合面１１０の略径方向に沿った軸の
回りに回動可能とされている。ラチェット駒１０２は、
ラチェット駒１０２に力が作用していないとき、その長
さ方向が第２の係合面１１０に対して所定の角度をなす
（図１４の平衡方向１６０）ように駒立ち上げスプリン
グ１０４によって付勢されている。図１４に示すよう
に、ラチェット駒１０２が平衡方向１６０から上昇方向
ａ又は下降方向ｂに偏倚するとき、駒立ち上げスプリン
グ１０４は、その偏倚を平衡方向１６０に戻すようにラ
チェット駒１０２に僅かな弾性力を及ぼす。
２が周方向に沿って等角度毎にその第２の係合面１１０
に配置されている。このラチェット駒１０２は剛体でで
きており、第２の係合面１１０の略径方向に沿った軸の
回りに回動可能とされている。ラチェット駒１０２は、
ラチェット駒１０２に力が作用していないとき、その長
さ方向が第２の係合面１１０に対して所定の角度をなす
（図１４の平衡方向１６０）ように駒立ち上げスプリン
グ１０４によって付勢されている。図１４に示すよう
に、ラチェット駒１０２が平衡方向１６０から上昇方向
ａ又は下降方向ｂに偏倚するとき、駒立ち上げスプリン
グ１０４は、その偏倚を平衡方向１６０に戻すようにラ
チェット駒１０２に僅かな弾性力を及ぼす。
【００４８】また、駒部１００の中央部には、ドライブ
シャフト４を受け入れるための駒部ボア１０６が形成さ
れ、この駒部ボア１０６は、駒部１００の裏面１０１か
ら突出した円筒部１０３も貫通している。裏面１０１に
は、円筒部１０３の外周囲に円状溝１５５（図１２）が
形成され、該円状溝１５５の中には、多数の鋼球１５２
が回転自在に嵌め込まれている。これによって、裏面１
０１には、軸方向の荷重受け兼滑り軸受け用のベアリン
グが形成される。
シャフト４を受け入れるための駒部ボア１０６が形成さ
れ、この駒部ボア１０６は、駒部１００の裏面１０１か
ら突出した円筒部１０３も貫通している。裏面１０１に
は、円筒部１０３の外周囲に円状溝１５５（図１２）が
形成され、該円状溝１５５の中には、多数の鋼球１５２
が回転自在に嵌め込まれている。これによって、裏面１
０１には、軸方向の荷重受け兼滑り軸受け用のベアリン
グが形成される。
【００４９】皿バネ１２４が、その中心孔１２７に円筒
部１０３を通して駒部１００の裏面１０１に当接され
る。このとき、皿バネ１２４は、駒部１００からの圧力
に弾力で対抗する方向に鋼球１５２即ち荷重受けベアリ
ングを介して裏面１０１に滑動可能に接する。皿バネ１
２４の表面には、１８０度の位置関係で対向する２個所
に、歪みゲージ１２６が設置される。これらの歪みゲー
ジ１２６は、リード線１２８を介して１チップマイコン
１４に電気的に接続される。更に好ましくは、３個以上
の歪みゲージを皿バネ１２４に設置してもよい。このと
き、複数の歪みゲージを、皿バネ１２４の表面上で夫々
が回転対称の位置となるように設置するのが好ましい。
部１０３を通して駒部１００の裏面１０１に当接され
る。このとき、皿バネ１２４は、駒部１００からの圧力
に弾力で対抗する方向に鋼球１５２即ち荷重受けベアリ
ングを介して裏面１０１に滑動可能に接する。皿バネ１
２４の表面には、１８０度の位置関係で対向する２個所
に、歪みゲージ１２６が設置される。これらの歪みゲー
ジ１２６は、リード線１２８を介して１チップマイコン
１４に電気的に接続される。更に好ましくは、３個以上
の歪みゲージを皿バネ１２４に設置してもよい。このと
き、複数の歪みゲージを、皿バネ１２４の表面上で夫々
が回転対称の位置となるように設置するのが好ましい。
【００５０】皿バネ１２４は、椀状の支持器１３０の内
底部１３２に収められる。支持器１３０には、ドライブ
シャフト４を貫通させるための支持ボア１３３及び後面
から突出する支持円筒部１３４が形成される。支持円筒
部１３４の外周表面には、ねじが切ってあり、これを支
持部１４５のねじ切り内壁に螺合することによって、支
持器１３０が車体に固定される。この支持円筒部１３４
の内壁には、軸方向及び径方向の両荷重対応のベアリン
グ１３８が係合され（図１２参照）、ベアリング１３８
は、ドライブシャフト４に形成されたストッパー斜面１
４４によって係止される。同様に、ドライブシャフト４
の反対側にもベアリング１３９（図４（ｂ）参照）が取
り付けられるので、ドライブシャフト４は車体に対して
回転自在となる。
底部１３２に収められる。支持器１３０には、ドライブ
シャフト４を貫通させるための支持ボア１３３及び後面
から突出する支持円筒部１３４が形成される。支持円筒
部１３４の外周表面には、ねじが切ってあり、これを支
持部１４５のねじ切り内壁に螺合することによって、支
持器１３０が車体に固定される。この支持円筒部１３４
の内壁には、軸方向及び径方向の両荷重対応のベアリン
グ１３８が係合され（図１２参照）、ベアリング１３８
は、ドライブシャフト４に形成されたストッパー斜面１
４４によって係止される。同様に、ドライブシャフト４
の反対側にもベアリング１３９（図４（ｂ）参照）が取
り付けられるので、ドライブシャフト４は車体に対して
回転自在となる。
【００５１】駒部ボア１０６の内壁には、軸方向５に延
びる第１の回転防止用溝１０８が４個所に形成されてい
る。駒部ボア１０６の内壁と摺接するドライブシャフト
４の外壁部分にも、第１の回転防止用溝１０８と対面す
るように軸方向５に延びる第２の回転防止用溝１４０が
４個所に形成されている。図１５（ａ）に示すように、
第１の回転防止用溝１０８及びこれに対面する第２の回
転防止用溝１４０は、軸方向に沿って延びる円柱溝を形
成し、各々の円柱溝の中には、これを埋めるように多数
の鋼球１５０が収容される。これによって、駒部１００
は、軸方向５に沿って摩擦抵抗最小で移動できると共
に、ドライブシャフト４に対する相対回転が防止され
る。これは、一種のボールスプラインであるが、他の形
式のボールスプライン、例えば無端回動のボールスプラ
インなどを、このような摺動可能な回転防止手段として
適用することができる。
びる第１の回転防止用溝１０８が４個所に形成されてい
る。駒部ボア１０６の内壁と摺接するドライブシャフト
４の外壁部分にも、第１の回転防止用溝１０８と対面す
るように軸方向５に延びる第２の回転防止用溝１４０が
４個所に形成されている。図１５（ａ）に示すように、
第１の回転防止用溝１０８及びこれに対面する第２の回
転防止用溝１４０は、軸方向に沿って延びる円柱溝を形
成し、各々の円柱溝の中には、これを埋めるように多数
の鋼球１５０が収容される。これによって、駒部１００
は、軸方向５に沿って摩擦抵抗最小で移動できると共
に、ドライブシャフト４に対する相対回転が防止され
る。これは、一種のボールスプラインであるが、他の形
式のボールスプライン、例えば無端回動のボールスプラ
インなどを、このような摺動可能な回転防止手段として
適用することができる。
【００５２】また、駒部１００のドライブシャフト４へ
の取り付け方法として、図１５（ａ）のボールスプライ
ン以外の手段を用いることも可能である。例えば、図１
５（ｂ）に示すように、軸方向に延びる突起部１４０ａ
をドライブシャフト４に設け、該突起部１４０ａを収容
する第３の回転防止用溝１０８ａを駒部１００に形成す
る、いわゆるキースプライン形式も回転防止手段として
適用可能である。なお、図１５（ｂ）において、突起部
１４０ａを駒部１００側に、第３の回転防止用溝１０８
ａをドライブシャフト４側に設けてもよい。更に、図１
５（ｃ）に示すように、軸方向に延びる第４の回転防止
用溝１０８ｂ及びこれに対面する第５の回転防止用溝１
４０ｂを駒部１００及びドライブシャフト４に夫々設
け、これらの溝が形成する直方体状の溝の中にキープレ
ートを収容する、いわゆるキー溝形式も回転防止手段と
して適用可能である。
の取り付け方法として、図１５（ａ）のボールスプライ
ン以外の手段を用いることも可能である。例えば、図１
５（ｂ）に示すように、軸方向に延びる突起部１４０ａ
をドライブシャフト４に設け、該突起部１４０ａを収容
する第３の回転防止用溝１０８ａを駒部１００に形成す
る、いわゆるキースプライン形式も回転防止手段として
適用可能である。なお、図１５（ｂ）において、突起部
１４０ａを駒部１００側に、第３の回転防止用溝１０８
ａをドライブシャフト４側に設けてもよい。更に、図１
５（ｃ）に示すように、軸方向に延びる第４の回転防止
用溝１０８ｂ及びこれに対面する第５の回転防止用溝１
４０ｂを駒部１００及びドライブシャフト４に夫々設
け、これらの溝が形成する直方体状の溝の中にキープレ
ートを収容する、いわゆるキー溝形式も回転防止手段と
して適用可能である。
【００５３】歯部１１２の第１の係合面１２１には、ラ
チェット駒１０２と係合するための複数のラチェット歯
１１４が形成されている。ラチェット歯１１４は、歯部
の周方向に沿って互い違いに周期的に形成された、第１
の係合面１２１に対してより急な斜面１１８と、より緩
やかな斜面１１６と、から構成される。
チェット駒１０２と係合するための複数のラチェット歯
１１４が形成されている。ラチェット歯１１４は、歯部
の周方向に沿って互い違いに周期的に形成された、第１
の係合面１２１に対してより急な斜面１１８と、より緩
やかな斜面１１６と、から構成される。
【００５４】歯部１１２は、その第１の係合面１２１を
駒部１００の第２の係合面１１０に対面させるようにド
ライブシャフト４にカラー１１１を介して摺接可能に軸
支される。このとき、ラチェット駒１０２とラチェット
歯１１２とが係合される（図１４）。即ち、ドライブシ
ャフト４は、ラチェット駒１０２とラチェット歯１１２
との係合部分を介してのみ歯部１１２と作動的に連結さ
れる。カラー１１１を介して歯部ボア１２０を通過した
ドライブシャフト４の端部１４２には、歯部１１２が軸
方向外側にずれないようワッシャー１２２が嵌合される
（図１２）。歯部１１２には、主スプロケット２がピン
１２３（図１２）を介して動かないように取り付けら
れ、更に、ドライブシャフト４の先端にはペダル軸１４
６が取り付けられる。かくして、車体前進方向のペダル
踏力による回転のみを主スプロケット２に伝達するよう
にドライブシャフト４と主スプロケット２とを連結する
ラチェットギヤが完成する。
駒部１００の第２の係合面１１０に対面させるようにド
ライブシャフト４にカラー１１１を介して摺接可能に軸
支される。このとき、ラチェット駒１０２とラチェット
歯１１２とが係合される（図１４）。即ち、ドライブシ
ャフト４は、ラチェット駒１０２とラチェット歯１１２
との係合部分を介してのみ歯部１１２と作動的に連結さ
れる。カラー１１１を介して歯部ボア１２０を通過した
ドライブシャフト４の端部１４２には、歯部１１２が軸
方向外側にずれないようワッシャー１２２が嵌合される
（図１２）。歯部１１２には、主スプロケット２がピン
１２３（図１２）を介して動かないように取り付けら
れ、更に、ドライブシャフト４の先端にはペダル軸１４
６が取り付けられる。かくして、車体前進方向のペダル
踏力による回転のみを主スプロケット２に伝達するよう
にドライブシャフト４と主スプロケット２とを連結する
ラチェットギヤが完成する。
【００５５】好ましくは、オフセット用バネ１３６が、
ドライブシャフト４のストッパー斜面１４４と、駒部１
００の裏面１０１との間に介在されるのがよい。このオ
フセット用バネ１３６は、ペダル踏力が所定値以下の場
合（例えば事実上ゼロに近い場合）、裏面１０１に収容
された鋼球１５２と皿バネ１２４との間にクリアランス
を生じさせるように駒部１００を軸方向に偏倚させる。
ドライブシャフト４のストッパー斜面１４４と、駒部１
００の裏面１０１との間に介在されるのがよい。このオ
フセット用バネ１３６は、ペダル踏力が所定値以下の場
合（例えば事実上ゼロに近い場合）、裏面１０１に収容
された鋼球１５２と皿バネ１２４との間にクリアランス
を生じさせるように駒部１００を軸方向に偏倚させる。
【００５６】次に、本踏力検出機構の作用を説明する。
搭乗者がペダル８Ｒ、８Ｌ（図１）にペダル踏力を与
え、ドライブシャフト４を車体前進方向に回転させる
と、この回転力は、ドライブシャフト４に対し回転不可
能且つ摺動可能に軸支された駒部１００に伝達される。
このとき、図１４に示すように、ラチェット駒１０２
は、駒部１００からペダル踏力に対応する力Ｆｄを与え
られので、その先端部は歯部１１２のラチェット歯のよ
り急な斜面１１８に当接し、この力をラチェット歯に伝
達しようとする。ラチェット歯部１１２は、主スプロケ
ット２に連結されているので、ラチェット駒１０２の先
端部は、駆動のための負荷による力Ｆｐをより急な斜面
１１８から受ける。その両端部から互いに反対向きの力
Ｆｐ及びＦｄを与えられたラチェット駒１０２は、ａ方
向に回転して立ち上がる。このとき駒部１００は、ラチ
ェット駒１０２の立ち上がりによって軸方向内側に移動
し、駒部１００と支持器１３０との間に介在する皿バネ
１２４を押し込む。皿バネ１２４は、これに対抗して弾
性力Ｆｒを駒部１００に作用する。この力Ｆｒと、駒部
１００を軸方向に移動させるペダル踏力を反映した力と
は短時間で釣り合う。かくして、皿バネ１２４の応力歪
み、駒部１００と歯部１１２との間のクリアランス、ラ
チェット駒１０２の第２の係合面１１０に対する角度、
駒部１００の車体フレームに対する位置及び皿バネ１２
４が押し込まれる圧力などはペダル踏力を反映する物理
量となる。従って、これらのうち少なくとも１つを検出
することによって踏力Ｔを推定することが可能となる。
搭乗者がペダル８Ｒ、８Ｌ（図１）にペダル踏力を与
え、ドライブシャフト４を車体前進方向に回転させる
と、この回転力は、ドライブシャフト４に対し回転不可
能且つ摺動可能に軸支された駒部１００に伝達される。
このとき、図１４に示すように、ラチェット駒１０２
は、駒部１００からペダル踏力に対応する力Ｆｄを与え
られので、その先端部は歯部１１２のラチェット歯のよ
り急な斜面１１８に当接し、この力をラチェット歯に伝
達しようとする。ラチェット歯部１１２は、主スプロケ
ット２に連結されているので、ラチェット駒１０２の先
端部は、駆動のための負荷による力Ｆｐをより急な斜面
１１８から受ける。その両端部から互いに反対向きの力
Ｆｐ及びＦｄを与えられたラチェット駒１０２は、ａ方
向に回転して立ち上がる。このとき駒部１００は、ラチ
ェット駒１０２の立ち上がりによって軸方向内側に移動
し、駒部１００と支持器１３０との間に介在する皿バネ
１２４を押し込む。皿バネ１２４は、これに対抗して弾
性力Ｆｒを駒部１００に作用する。この力Ｆｒと、駒部
１００を軸方向に移動させるペダル踏力を反映した力と
は短時間で釣り合う。かくして、皿バネ１２４の応力歪
み、駒部１００と歯部１１２との間のクリアランス、ラ
チェット駒１０２の第２の係合面１１０に対する角度、
駒部１００の車体フレームに対する位置及び皿バネ１２
４が押し込まれる圧力などはペダル踏力を反映する物理
量となる。従って、これらのうち少なくとも１つを検出
することによって踏力Ｔを推定することが可能となる。
【００５７】本実施形態では、一例として皿バネ１２４
の応力歪みを検出する。１チップマイコン１４は、皿バ
ネ１２４に設けられた２つの歪みゲージ１２６からの信
号を少なくとも加算演算する（平均演算を含む）。この
ように複数箇所の応力歪み量を平均化して計測すること
によって、同じ踏力でも出力変化を大きくとれ且つノイ
ズ成分を平滑化することができるので、ＳＮ比を改善
し、踏力推定精度を更に向上させることができる。この
効果は、歪みゲージの個数が増えるほど大きくなる。
の応力歪みを検出する。１チップマイコン１４は、皿バ
ネ１２４に設けられた２つの歪みゲージ１２６からの信
号を少なくとも加算演算する（平均演算を含む）。この
ように複数箇所の応力歪み量を平均化して計測すること
によって、同じ踏力でも出力変化を大きくとれ且つノイ
ズ成分を平滑化することができるので、ＳＮ比を改善
し、踏力推定精度を更に向上させることができる。この
効果は、歪みゲージの個数が増えるほど大きくなる。
【００５８】また、ペダル踏力が所定値以下の場合など
では、オフセット用バネ１３６は、駒部１００の裏面１
０１と皿バネ１２４との間にクリアランスを生じさせて
いるため、鋼球１５２が皿バネ１２４に頻繁に衝突する
ことが少なくなる。これによって、歪みゲージ信号のノ
イズ成分が軽減して、踏力検出及び電動アシスト制御の
安定性を向上させることができる。
では、オフセット用バネ１３６は、駒部１００の裏面１
０１と皿バネ１２４との間にクリアランスを生じさせて
いるため、鋼球１５２が皿バネ１２４に頻繁に衝突する
ことが少なくなる。これによって、歪みゲージ信号のノ
イズ成分が軽減して、踏力検出及び電動アシスト制御の
安定性を向上させることができる。
【００５９】次に、１チップマイコン１４は、少なくと
も演算された踏力Ｔに基づいて印加すべきアシスト用の
補助動力Ｔｅを演算し、該補助動力で回転駆動するよう
に電動モータ３７を指令する制御信号を演算出力する。
好ましくは、１チップマイコン１４は、回転速度センサ
ー２２０により検出された回転速度信号を車速に変換
し、踏力T及び車速の両方に基づいて適切な補助動力Tｅ
を決定し、該補助動力Ｔｅを発生させるよう電動モータ
３７を制御する。
も演算された踏力Ｔに基づいて印加すべきアシスト用の
補助動力Ｔｅを演算し、該補助動力で回転駆動するよう
に電動モータ３７を指令する制御信号を演算出力する。
好ましくは、１チップマイコン１４は、回転速度センサ
ー２２０により検出された回転速度信号を車速に変換
し、踏力T及び車速の両方に基づいて適切な補助動力Tｅ
を決定し、該補助動力Ｔｅを発生させるよう電動モータ
３７を制御する。
【００６０】本実施形態の踏力検出機構には以下のよう
な更に優れた効果がある。 ラチェットギヤと踏力検出機構とを一つの機構で実
現したので、部品点数の削減化が図られ、小型、軽量化
及び低コストを達成できる。 踏力を検出する部分に、受け荷重ユニットと荷重検
出センサーとを一体化した皿バネを用い、２つの機能を
１ユニットで実現したので、上記効果に加えて更に小
型、軽量化及び低コストを達成できる。 上記項目及びに示したように踏力検出機構の小
型、軽量化及び簡素化をより高いレベルで達成したの
で、通常の自転車であっても踏力検出機構を取り付ける
可能性が更に広がった。 上記項目及びで示した理由により、従来機構に
比べて荷重の伝達ロスが少なくなり、制御の応答性のよ
いアシストフィーリングを実現できる。 上記項目及びで示した理由により、従来機構
（コイルバネ使用）に比べ、ペダルに無駄な動き（セン
サーが感知するまで）が無くなり、ペダルを踏み込んだ
ときのフィーリングは、従来機構は踏み込み時に弾力感
があったのに対し、本実施形態では、通常の自転車のフ
ィーリングと同様になった。
な更に優れた効果がある。 ラチェットギヤと踏力検出機構とを一つの機構で実
現したので、部品点数の削減化が図られ、小型、軽量化
及び低コストを達成できる。 踏力を検出する部分に、受け荷重ユニットと荷重検
出センサーとを一体化した皿バネを用い、２つの機能を
１ユニットで実現したので、上記効果に加えて更に小
型、軽量化及び低コストを達成できる。 上記項目及びに示したように踏力検出機構の小
型、軽量化及び簡素化をより高いレベルで達成したの
で、通常の自転車であっても踏力検出機構を取り付ける
可能性が更に広がった。 上記項目及びで示した理由により、従来機構に
比べて荷重の伝達ロスが少なくなり、制御の応答性のよ
いアシストフィーリングを実現できる。 上記項目及びで示した理由により、従来機構
（コイルバネ使用）に比べ、ペダルに無駄な動き（セン
サーが感知するまで）が無くなり、ペダルを踏み込んだ
ときのフィーリングは、従来機構は踏み込み時に弾力感
があったのに対し、本実施形態では、通常の自転車のフ
ィーリングと同様になった。
【００６１】以上が本発明の実施形態であるが、本発明
は、上記例にのみ限定されるものではなく、本発明の要
旨の範囲内において任意好適に変更可能である。例え
ば、本発明のギアボックスは、蓋部により軸端部が保持
されたギアにより該蓋部に作用する軸方向の荷重がボル
トに略均等に分散するようにしたボルトの任意の配列を
含む。当然、蓋部に軸端部が保持されたギアの個数、蓋
部におけるギア分布等に依らず、適応することができ
る。更に、本発明のギアボックスは、電動アシスト自転
車の駆動ユニット以外の用途にも用いることができる。
は、上記例にのみ限定されるものではなく、本発明の要
旨の範囲内において任意好適に変更可能である。例え
ば、本発明のギアボックスは、蓋部により軸端部が保持
されたギアにより該蓋部に作用する軸方向の荷重がボル
トに略均等に分散するようにしたボルトの任意の配列を
含む。当然、蓋部に軸端部が保持されたギアの個数、蓋
部におけるギア分布等に依らず、適応することができ
る。更に、本発明のギアボックスは、電動アシスト自転
車の駆動ユニット以外の用途にも用いることができる。
【００６２】踏力検出手段の実施形態では、一方向クラ
ッチ９９の駒及び歯のいずれか一方をスプロケットに取
り付け、他方をドライブシャフトに取り付けるかは、任
意好適に変更可能である。例えば駒部１００をスプロケ
ット側に取り付け、歯部１１２をドライブシャフト４に
摺動可能且つ回転不可能に取り付け、歯部１１２によっ
て皿バネ１２４を押し込めるようにしてもよい。
ッチ９９の駒及び歯のいずれか一方をスプロケットに取
り付け、他方をドライブシャフトに取り付けるかは、任
意好適に変更可能である。例えば駒部１００をスプロケ
ット側に取り付け、歯部１１２をドライブシャフト４に
摺動可能且つ回転不可能に取り付け、歯部１１２によっ
て皿バネ１２４を押し込めるようにしてもよい。
【００６３】また、上記踏力検出手段の例では、皿バネ
の応力歪みを踏力に関連する物理量として検出したが、
本発明は、これに限定されず、一方向クラッチ９９の踏
力に応じた変形によって変化する任意の物理量を検出す
ることができる。例えば、ラチェット駒の傾き、ラチェ
ット駒部及びラチェット歯部の相対間隔、ラチェット駒
部及びラチェット歯部のいずれかの車体に対する位置、
並びに、皿バネを押す圧力などを、踏力を反映する物理
量として選択することができる。
の応力歪みを踏力に関連する物理量として検出したが、
本発明は、これに限定されず、一方向クラッチ９９の踏
力に応じた変形によって変化する任意の物理量を検出す
ることができる。例えば、ラチェット駒の傾き、ラチェ
ット駒部及びラチェット歯部の相対間隔、ラチェット駒
部及びラチェット歯部のいずれかの車体に対する位置、
並びに、皿バネを押す圧力などを、踏力を反映する物理
量として選択することができる。
【００６４】更に、一方向クラッチ９９の変形に対抗し
て配置される弾性体も任意好適に種類及びその形状を変
更可能である。皿バネやコイルバネ以外に例えばゴム弾
性体などを用いることもできる。また、応力歪みを検出
する手段として、歪みゲージを例にしたが、応力歪みに
関連した物理量を検出できれば、これに限定されるもの
ではない。
て配置される弾性体も任意好適に種類及びその形状を変
更可能である。皿バネやコイルバネ以外に例えばゴム弾
性体などを用いることもできる。また、応力歪みを検出
する手段として、歪みゲージを例にしたが、応力歪みに
関連した物理量を検出できれば、これに限定されるもの
ではない。
【００６５】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、蓋部により軸端部が保持されたギア１つに対し
て、該ギアの軸芯を中心に、該蓋部に作用する軸方向の
荷重が複数の連結手段に略均等に分散するように、好ま
しくは、該中心回りに連結手段を３個配置して各々の三
角形を構成するようにしたので、ギアの軸方向の荷重を
効率的にギアボックスの螺子部が受けることができる、
という優れた効果が得られる。従って、ギアボックスの
撓みを抑えることが可能となり、それに起因した太鼓現
象、ギアピッチのずれ、直角度のずれが解消される。ま
た、結果的にギアの加工精度をある程度落としても振動
を許容範囲に抑えることもでき、トータル的にコストダ
ウンが図れる。
れば、蓋部により軸端部が保持されたギア１つに対し
て、該ギアの軸芯を中心に、該蓋部に作用する軸方向の
荷重が複数の連結手段に略均等に分散するように、好ま
しくは、該中心回りに連結手段を３個配置して各々の三
角形を構成するようにしたので、ギアの軸方向の荷重を
効率的にギアボックスの螺子部が受けることができる、
という優れた効果が得られる。従って、ギアボックスの
撓みを抑えることが可能となり、それに起因した太鼓現
象、ギアピッチのずれ、直角度のずれが解消される。ま
た、結果的にギアの加工精度をある程度落としても振動
を許容範囲に抑えることもでき、トータル的にコストダ
ウンが図れる。
【図１】図１は、本発明に係る動力アシスト自転車の概
略図である。
略図である。
【図２】図２は、本発明の電動アシスト自転車の制御系
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る電動アシス
ト自転車の二重チェーン方式の合力機構を示すため、主
スプロケットの裏側から見た拡大正面図である。
ト自転車の二重チェーン方式の合力機構を示すため、主
スプロケットの裏側から見た拡大正面図である。
【図４】図４は、本発明の電動アシスト自転車の合力機
構を示す図であって、（ａ）は主スプロケットの表側か
ら見た拡大正面図、（ｂ）はその側断面図である。
構を示す図であって、（ａ）は主スプロケットの表側か
ら見た拡大正面図、（ｂ）はその側断面図である。
【図５】図５は、本発明の別の実施形態に係る電動アシ
スト自転車の二重チェーン方式の合力機構を示すため、
主スプロケットの裏側から見た拡大正面図である。
スト自転車の二重チェーン方式の合力機構を示すため、
主スプロケットの裏側から見た拡大正面図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係るギアボック
スとしての駆動ユニットの正面図であり、（ａ）はその
出力軸３５ａ側（表側）から見た状態、（ｂ）は、その
反対側（裏側）から見た状態を示している。
スとしての駆動ユニットの正面図であり、（ａ）はその
出力軸３５ａ側（表側）から見た状態、（ｂ）は、その
反対側（裏側）から見た状態を示している。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に係るギアボック
スにおいて、蓋部を取り外した状態のボックス部の正面
図である。
スにおいて、蓋部を取り外した状態のボックス部の正面
図である。
【図８】図８は、本発明の電動アシスト自転車に組み付
けられる回転速度センサーの一構成要素としてのＮＳ分
極リングマグネットの上面図及び側面図である。
けられる回転速度センサーの一構成要素としてのＮＳ分
極リングマグネットの上面図及び側面図である。
【図９】図９は、図８のＮＳ分極リングマグネットをギ
ア表面に組み付けて回転速度センサーを構成した状態を
示す正面図及び該回転速度センサーの垂直線に沿って取
られた側断面図である。
ア表面に組み付けて回転速度センサーを構成した状態を
示す正面図及び該回転速度センサーの垂直線に沿って取
られた側断面図である。
【図１０】図１０は、図９の回転速度センサーの斜視図
である。
である。
【図１１】図１１は、ＮＳ分極リングマグネットに隣接
して配置されたホールＩＣにより検出された磁場信号の
時間的変化を示す波形である。
して配置されたホールＩＣにより検出された磁場信号の
時間的変化を示す波形である。
【図１２】図１２は、本発明の電動アシスト自転車の踏
力検出機構を具現する一方向クラッチを含むドライブシ
ャフト回りの側断面図である。
力検出機構を具現する一方向クラッチを含むドライブシ
ャフト回りの側断面図である。
【図１３】図１３は、図１２に示された一方向クラッチ
の分解斜視図である。
の分解斜視図である。
【図１４】図１４は、本発明の電動アシスト自転車の踏
力検出の原理を説明するため一方向クラッチ（ラチェッ
トギヤ）の歯及び駒の嵌合状態を示す図である。
力検出の原理を説明するため一方向クラッチ（ラチェッ
トギヤ）の歯及び駒の嵌合状態を示す図である。
【図１５】図１５は、ドライブシャフトに対する駒部の
相対回転を防止する回転防止手段の例を示す図であり、
（ａ）はボールスプライン、（ｂ）はスプラインキー、
（ｃ）はキー溝の概略構成を示す上面図である。
相対回転を防止する回転防止手段の例を示す図であり、
（ａ）はボールスプライン、（ｂ）はスプラインキー、
（ｃ）はキー溝の概略構成を示す上面図である。
【図１６】図１６は、従来技術のギアボックスにおい
て、蓋部を取り外した状態のボックス部の正面図であ
る。
て、蓋部を取り外した状態のボックス部の正面図であ
る。
１ 電動アシスト自転車
２ 主スプロケット
３ フレーム
４ ドライブシャフト
１２ チェーン
１３ 駆動ユニット
１４ １チップマイコン（１６ビット）
１５ 増幅回路
１７ バッテリー
２２ 駆動輪（後輪）
３０ 副スプロケット
３２ アシストチェーン
３３ 動力スプロケット
３５ 減速機構
３５ａ 出力軸
３７ 電動モータ
９９ 一方向クラッチ
１００ 駒部
１０２ ラチェット駒
１１２ 歯部
１１４ ラチェット歯
１２４ 皿バネ
１２６ 歪みゲージ
１４５ 支持部
２００ リングマグネット
２１２ ホールＩＣ
２２０ 回転速度センサー
４００ ボックス部
４０２ 蓋部
４０４、４０６、４０８、４１０、４１２ ボルト
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５ ボルト取り付け位置
４２６ 開口部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 小勝 京介
大阪府高槻市明田町７番１号 サンスター
技研株式会社内
(72)発明者 吉家 彰人
大阪府高槻市明田町７番１号 サンスター
技研株式会社内
(72)発明者 二唐 史
大阪府高槻市明田町７番１号 サンスター
技研株式会社内
Ｆターム(参考） 3J063 AA06 AB02 AC01 BA09 CA01
CD41 CD46 XB07
Claims (22)
- 【請求項１】 ギアを収容するギアボックスであって、 開口部を有するボックス部と、 前記開口部を閉じるための蓋部と、 前記ボックス部及び前記蓋部を各々異なる連結位置で連
結するための複数の連結手段と、 を有し、 前記蓋部には、少なくとも１つのギアの軸端部が保持さ
れ、 前記蓋部により軸端部が保持されたギアにより該蓋部に
作用する軸方向の荷重が前記複数の連結手段に略均等に
分散するように、該複数の連結手段の連結位置を配列し
たことを特徴とする、ギアボックス。 - 【請求項２】 前記連結手段が、３以上設けられ、 前記蓋部により軸端部が保持されたギアの軸芯が、前記
３以上の連結手段の連結位置を結んで形成される少なく
とも１つの三角形の内部を通過するように、前記３以上
の連結手段の連結位置を配列したことを特徴とする、請
求項１に記載のギアボックス。 - 【請求項３】 前記蓋部により軸端部が保持されたギア
が複数設けられ、前記蓋部により軸端部が保持された複
数のギアの軸芯は、各々異なる前記三角形の内部を通過
する、請求項２に記載のギアボックス。 - 【請求項４】 複数のギアを収容するギアボックスであ
って、 開口部を有するボックス部と、 前記開口部を閉じるための蓋部と、 前記ボックス部及び前記蓋部を各々異なる連結位置で連
結するための複数の連結手段と、を有し、 前記蓋部には、複数のギアの軸端部が保持され、 前記蓋部により軸端部が保持された複数のギアの軸芯
は、前記複数の連結手段の連結位置を結んで形成され
る、各々異なる三角形の内部を通過するように、前記複
数の連結手段の連結位置を配列したことを特徴とする、
ギアボックス。 - 【請求項５】 前記蓋部により軸端部が保持されたギア
の軸芯は、前記三角形の重心付近を通過する、請求項２
乃至４のいずれか１項に記載のギアボックス。 - 【請求項６】 前記蓋部により軸端部が保持されたギア
の軸芯は、前記三角形に対して略垂直に延在する、請求
項２乃至５のいずれか１項に記載のギアボックス。 - 【請求項７】 前記蓋部により軸端部が保持されたギア
は、ヘリカルギアである、請求項１乃至請求項６のいず
れか１項に記載のギアボックス。 - 【請求項８】 前記連結手段は、ボルトであり、前記蓋
部には、前記ボルトが通過するボルト孔が設けられ、前
記ボックス部には、前記ボルトが螺合するねじ切り孔が
形成される、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のギ
アボックス。 - 【請求項９】 前記各々異なる三角形は、共有する面積
部分を持たない、請求項３又は４に記載のギアボック
ス。 - 【請求項１０】 電動アシスト自転車であって、 電動モータと、 前記電動モータにより出力された回転トルクを変更出力
するため複数のギアを収容するギアボックスと、 踏力を検出する踏力検出手段と、 少なくとも前記踏力検出手段により検出された踏力に基
づいて、前記電動モータの回転トルクを制御する、制御
手段と、 前記ギアボックスの出力を踏力に合力させる合力手段
と、を含み、 前記ギアボックスは、 開口部を有するボックス部と、 前記開口部を閉じるための蓋部と、 前記ボックス部及び前記蓋部を各々異なる連結位置で連
結するための複数の連結手段と、を有し、前記蓋部に
は、少なくとも１つのギアの軸端部が保持され、 前記蓋部により軸端部が保持されたギアにより該蓋部に
作用する軸方向の荷重が前記複数の連結手段に略均等に
分散するように、該複数の連結手段の連結位置を配列し
たことを特徴とする、前記電動アシスト自転車。 - 【請求項１１】 前記連結手段が、３以上設けられ、 前記蓋部により軸端部が保持されたギアの軸芯が、前記
３以上の連結手段の連結位置を結んで形成される少なく
とも１つの三角形の内部を通過するように、前記３以上
の連結手段の連結位置を配列したことを特徴とする、請
求項１０に記載の電動アシスト自転車。 - 【請求項１２】 前記蓋部により軸端部が保持されたギ
アが複数設けられ、前記蓋部により軸端部が保持された
複数のギアの軸芯は、各々異なる前記三角形の内部を通
過する、請求項１１に記載の電動アシスト自転車。 - 【請求項１３】 電動アシスト自転車であって、 電動モータと、 前記電動モータにより出力された回転トルクを変更出力
するため複数のギアを収容するギアボックスと、 踏力を検出する踏力検出手段と、 少なくとも前記踏力検出手段により検出された踏力に基
づいて、前記電動モータの回転トルクを制御する、制御
手段と、 前記ギアボックスの出力を踏力に合力させる合力手段
と、を含み、 前記ギアボックスは、 開口部を有するボックス部と、 前記開口部を閉じるための蓋部と、 前記ボックス部及び前記蓋部を各々異なる連結位置で連
結するための複数の連結手段と、を有し、前記蓋部に
は、複数のギアの軸端部が保持され、 前記蓋部により軸端部が保持された複数のギアの軸芯
は、前記複数の連結手段の連結位置を結んで形成され
る、各々異なる三角形の内部を通過するように、前記複
数の連結手段の連結位置を配列したことを特徴とする、
前記電動アシスト自転車。 - 【請求項１４】 前記蓋部により軸端部が保持されたギ
アの軸芯は、前記三角形の重心付近を通過する、請求項
１１乃至１３のいずれか１項に記載の電動アシスト自転
車。 - 【請求項１５】 前記蓋部により軸端部が保持されたギ
アの軸芯は、前記少なくとも１つの三角形に対して略垂
直に延在する、請求項１１乃至１４のいずれか１項に記
載の電動アシスト自転車。 - 【請求項１６】 前記蓋部により軸端部が保持されたギ
アは、ヘリカルギアである、請求項１０乃至１５のいず
れか１項に記載の電動アシスト自転車。 - 【請求項１７】 前記連結手段は、ボルトであり、前記
蓋部には、前記ボルトが通過するボルト孔が設けられ、
前記ボックス部には、前記ボルトが螺合するねじ切り孔
が形成される、請求項１０乃至１６のいずれか１項に記
載の電動アシスト自転車。 - 【請求項１８】 前記各々異なる三角形は、共有する面
積部分を持たない、請求項１２又は１３に記載の電動ア
シスト自転車。 - 【請求項１９】 前記ギアボックス内の複数のギアは、
前記電動モータの回転速度を減速させる、請求項１０乃
至１８のいずれか１項に記載の電動アシスト自転車。 - 【請求項２０】 前記電動モータは、前記ギアボックス
内に配置される、請求項１０乃至１９のいずれか１項に
記載の電動アシスト自転車。 - 【請求項２１】 前記電動モータは、フラットモータで
ある、請求項２０に記載の電動アシスト自転車。 - 【請求項２２】 前記制御手段は、前記ギアボックス内
に配置される、請求項１０乃至２１のいずれか１項に記
載の電動アシスト自転車。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP2001400826A JP2003194194A (ja) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | ギアボックス及び該ギアボックスを用いた電動アシスト自転車 |
| PCT/JP2002/012601 WO2003057554A1 (fr) | 2001-12-28 | 2002-12-02 | Bicyclette assistee par electricite |
| EP02785995A EP1462355A4 (en) | 2001-12-28 | 2002-12-02 | POWER ASSISTED BICYCLE |
| US10/500,220 US7370720B2 (en) | 2001-12-28 | 2002-12-02 | Electromotive power assisted bicycle |
| CNB028283384A CN100398390C (zh) | 2001-12-28 | 2002-12-02 | 电动力助动自行车 |
| AU2002354149A AU2002354149A1 (en) | 2001-12-28 | 2002-12-02 | Electrically powered assist bicycle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001400826A JP2003194194A (ja) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | ギアボックス及び該ギアボックスを用いた電動アシスト自転車 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003194194A true JP2003194194A (ja) | 2003-07-09 |
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ID=19189682
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001400826A Withdrawn JP2003194194A (ja) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | ギアボックス及び該ギアボックスを用いた電動アシスト自転車 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1462355A4 (ja) |
| JP (1) | JP2003194194A (ja) |
| CN (1) | CN100398390C (ja) |
| AU (1) | AU2002354149A1 (ja) |
| WO (1) | WO2003057554A1 (ja) |
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