JP2009166672A - Crank device of power-assisted bicycle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電動自転車のクランク装置、更に詳しくは、クランク軸を回転自在に支持する装置に関する。 The present invention relates to a crank device for an electric bicycle, and more particularly to a device for rotatably supporting a crankshaft.
電動自転車は、その車体で回転自在に支持された軸孔部材(ハンガラグ)にクランク軸を挿入してそのクランク軸を回転自在に支持しており、クランク軸を走行方向に回転させると、その回転動力が、クランク軸に取り付けた一方向性クラッチを介して、軸孔部材に装着したスプロケットに伝達され、チェーンを介してその回転動力を後輪に伝えることで人力走行することができる。また、電動自転車は、電動機の動力を、軸孔部材に装着したスプロケットに伝達し、その回転動力を、チェーンを介して後輪に伝えることで電動走行することができる。
なお、クランク軸を走行方向とは逆方向に回転させると、一方向性クラッチにより、クランク軸の回転動力が切断されるので、ペダルの位置調整などを容易にすることができる。
An electric bicycle has a crankshaft inserted into a shaft hole member (hanger lug) that is rotatably supported by the vehicle body, and the crankshaft is rotatably supported. The power is transmitted to a sprocket mounted on the shaft hole member via a one-way clutch attached to the crankshaft, and it is possible to travel manually by transmitting the rotational power to the rear wheels via a chain. In addition, the electric bicycle can be electrically driven by transmitting the power of the electric motor to a sprocket mounted on the shaft hole member and transmitting the rotational power to the rear wheels via the chain.
When the crankshaft is rotated in the direction opposite to the traveling direction, the rotational power of the crankshaft is cut by the one-way clutch, so that the position adjustment of the pedal can be facilitated.
従来のクランク装置は、車体に設けた軸孔部材にクランク軸を回転自在に挿入し、軸孔部材の内部に組み込んだ軸受でクランク軸を回転自在に支持し、前記軸孔部材の内部空間に軸受の潤滑のために潤滑油を充填し、この軸孔部材の両側端部の位置に潤滑油の漏洩を防止するシール部材を設けた構造になっている(特許文献1参照)。 In the conventional crank device, a crankshaft is rotatably inserted into a shaft hole member provided in a vehicle body, and the crankshaft is rotatably supported by a bearing incorporated in the shaft hole member. A lubricating oil is filled for lubrication of the bearing, and a seal member for preventing leakage of the lubricating oil is provided at the positions of both end portions of the shaft hole member (see Patent Document 1).
ところで、従来のクランク装置は、クランク軸の支持に金属製の軸受を使用しているため、クランク軸に対する支持が、強度的に過剰な構造になっている。
また、軸受及び潤滑油のシール部材を併用しているので、構造が複雑で組み立てに手間がかかるだけでなく、コスト的にも高くつくという問題がある。
このような問題を解決する手段として、軸孔部材でクランク軸を直接回転自在に支持し、軸受を省くことも考えられるが、軸孔部材でクランク軸を直接支持すると、金属同士の直接的な接触により、長期使用に伴って磨耗による金属粉が発生し、こうした金属粉はクランク装置の近傍に配置される磁歪センサーにとって有害であり、磁歪センサーの作動不良につながるという問題が生じる。
そこで、この発明は、金属製軸受の使用を省いて構造のスリム化を図ると同時に、クランク軸の支持に金属同士の直接接触の発生をなくし、金属粉により起因する問題が解決できると共に、コスト的にも有利となる電動自転車のクランク装置を提供することを課題とする。
By the way, since the conventional crank apparatus uses a metal bearing for supporting the crankshaft, the support for the crankshaft has an excessively strong structure.
Further, since the bearing and the seal member of the lubricating oil are used in combination, there is a problem that not only the structure is complicated and the assembly takes time but also the cost is high.
As a means for solving such a problem, it is conceivable to directly support the crankshaft by the shaft hole member and omit the bearing. However, if the crankshaft is directly supported by the shaft hole member, the metal is directly connected to each other. Due to the contact, metal powder due to wear is generated with long-term use, and such metal powder is harmful to the magnetostrictive sensor disposed in the vicinity of the crank device, resulting in a malfunction of the magnetostrictive sensor.
Accordingly, the present invention eliminates the use of metal bearings and simplifies the structure, eliminates the occurrence of direct metal-to-metal contact with the crankshaft support, and solves the problems caused by metal powder. It is an object of the present invention to provide a crank device for an electric bicycle that is also advantageous.
上記課題を解決するために、この発明は、軸孔部材と、この軸孔部材に回転自在に挿入されるクランク軸とからなる電動自転車のクランク装置において、軸孔部材の内周面又はクランク軸の外周面のうちの前記軸孔部材内に納まる部分の一方に、二条の凹溝を軸方向に間隔を設けて形成し、この凹溝に相手側となる部材に対して滑り接触するリング部材を嵌め入れ、前記軸孔部材の内部で前記リング部材間の隙間に、潤滑油を封入した構成を採用したものである。
上記二条の凹溝は、軸孔部材の内周面又はクランク軸の外周面の何れに形成してもよく、この凹溝に嵌め入れたリング部材は、軸孔部材の内部隙間に充填した潤滑油が外部に漏洩しないようにシールすると共に、軸孔部材の内部隙間に充填した潤滑油が油膜を形成し、軸孔部材とクランク軸の金属同士の直接的な接触を防ぎ、磨耗による金属粉の発生を抑えることになる。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a crank device for an electric bicycle comprising a shaft hole member and a crank shaft that is rotatably inserted into the shaft hole member. A ring member that has two grooves formed in an axial direction on one of the outer peripheral surfaces of the shaft hole member, and that slides against the mating member in the groove. And a configuration in which lubricating oil is sealed in a gap between the ring members inside the shaft hole member.
The two grooved grooves may be formed on either the inner peripheral surface of the shaft hole member or the outer peripheral surface of the crankshaft, and the ring member fitted in the groove is lubricated to fill the internal gap of the shaft hole member. The oil is sealed so that the oil does not leak to the outside, and the lubricating oil filled in the internal clearance of the shaft hole member forms an oil film, preventing direct contact between the metal of the shaft hole member and the crankshaft. Will be reduced.
上記の構成において、上記リング部材が、潤滑性の樹脂又はゴムで形成されているようにすることができる。潤滑性の樹脂又はゴムとしては、例えば、ニトリルゴムやフッ素ゴム、これらと同効の樹脂などを挙げることができ、前記リング部材に自己潤滑性を持たせることにより、リング部材と相手部材の滑り接触する部分の耐摩耗性を向上させることができる。
上記リング部材が、上記凹溝に収縮率20%以上40%以下の締め代をもって嵌め込まれているようにすることができる。この収縮率20%以上40%以下の設定は、両側リング部材の間に封入された潤滑油の漏れを確実に防止することができる範囲であり、収縮率が20%以下であると、リング部材と相手部材の滑り接触する部分の密着力が低下し、潤滑油の漏洩防止効果が低下し、また、収縮率が40%以上であると、Oリング部材が収縮し過ぎて、リング部材と相手部材の滑り接触部分での抵抗の発生が増大することになる。
また、上記潤滑油を、上記リング部材への化学的攻撃性の低い低化学性グリース、リチウムステアレートを配合した低発塵性グリース、導電材を配合した導電性グリースとすることができる。
In the above configuration, the ring member may be formed of a lubricious resin or rubber. Examples of the lubricating resin or rubber include nitrile rubber and fluororubber, and resins having the same effect as these. By making the ring member self-lubricating, sliding between the ring member and the mating member can be performed. The wear resistance of the contacting portion can be improved.
The ring member may be fitted in the concave groove with a tightening margin of 20% to 40%. The setting of the shrinkage rate of 20% or more and 40% or less is a range in which leakage of the lubricating oil enclosed between the ring members on both sides can be surely prevented, and when the shrinkage rate is 20% or less, the ring member The contact force between the mating member and the mating member is reduced, the effect of preventing leakage of the lubricating oil is reduced, and if the shrinkage rate is 40% or more, the O-ring member contracts too much, and the ring member and the mating member The generation of resistance at the sliding contact portion of the member increases.
The lubricating oil may be a low chemical grease with low chemical attack on the ring member, a low dusting grease containing lithium stearate, or a conductive grease containing a conductive material.
この発明によれば、軸孔部材に回転自在に挿入されるクランク軸を、軸孔部材の内周面又はクランク軸の外周面の一方に形成した凹溝にリング部材を嵌め入れ、軸孔部材の内部隙間に充填した潤滑油を封入したので、前記軸孔部材でクランク軸を回転自在に支持しても、潤滑油の油膜によって金属同士の直接接触の発生を抑えることができ、金属粉により起因する問題が解決できる。
また、クランク軸を軸孔部材で支持することにより、従来の金属製軸受やシール部材を省くことができ、クランク装置の構造をスリム化することで、コスト的にも有利となる。
According to this invention, the crankshaft that is rotatably inserted into the shaft hole member is fitted into the groove formed in one of the inner peripheral surface of the shaft hole member or the outer peripheral surface of the crankshaft, and the shaft hole member Since the lubricating oil filled in the internal gap is sealed, even if the crankshaft is rotatably supported by the shaft hole member, the oil film of the lubricating oil can suppress the occurrence of direct metal-to-metal contact. Can solve the problem.
Further, by supporting the crankshaft with the shaft hole member, it is possible to omit a conventional metal bearing and seal member, and it is advantageous in terms of cost by slimming the structure of the crank device.
以下、この発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら説明する。図1は、第1の実施の形態の電動自転車のクランク装置1を示し、図1に示すように、軸孔部材2にクランク軸3が回転自在に挿入され、前記軸孔部材2の内周面に、二条の凹溝4,5が軸方向に間隔を設けて形成され、両凹溝4,5にクランク軸3を支持するリング部材6,7が嵌め込まれ、前記軸孔部材2の内部で前記リング部材6,7間の軸受隙間に潤滑油8が充填されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a crank device 1 of an electric bicycle according to a first embodiment. As shown in FIG. 1, a
なお、図2には、クランク装置1とその周辺を示し、図2に示すように、軸孔部材2は、電動自転車の車体9に回転自在に支持されている。軸孔部材2の一端部は、電動機(図示せず)と接続した減速機の駆動歯車10が嵌め込まれており、他端部には、スプロケット11が嵌め込まれている。そのため、電動機を作動すると、その動力がスプロケット11に伝わってチェーン12を回転させて、電動走行することができる。
2 shows the crank device 1 and its periphery. As shown in FIG. 2, the
クランク軸3には、両端部にクランク13、14を介してペダル(図示せず)と、一方端部寄りの位置に一方向性クラッチ15が取り付けられている。一方向性クラッチ15は、クランク軸3を走行方向に回転させたときに、クランク軸3の回転動力を駆動歯車10に伝達し、一方、搭乗者がペダルの位置調整などでクランク軸3を走行方向とは逆方向に回転させたときに、クランク軸3の回転動力を切断して駆動歯車10に伝わらないようにする。そのため、クランク軸3を走行方向に回転させると、クランク軸3の回転動力が駆動歯車10を介してスプロケット11に伝わってチェーン12を回転させるので、人力走行することができる。一方、クランク軸3を逆方向に回転させると、クランク軸3が空転してその回転動力がスプロケット11に伝わらないので、ペダルの位置調整などを容易にすることができる。
A pedal (not shown) is attached to the
上記リング部材6,7は、リング部材6,7間の軸受隙間に充填した潤滑油8を封止するシールの機能を有し、凹溝4,5内に納まる状態で内周面がクランク軸3の外周面に滑り接触することになる。
このリング部材6,7は、潤滑性の樹脂又はゴムで形成され、潤滑性の樹脂又はゴムとしては、例えば、ニトリルゴムやフッ素ゴム、これらと同効の樹脂などを挙げることができ、自己潤滑性を持たせることにより、リング部材6,7とクランク軸3の滑り接触する部分の耐摩耗性を向上させることができる。
The
The
上記リング部材6,7は、上記凹溝4,5に収縮率20%以上40%以下の締め代をもって嵌め込まれ、軸孔部材2に回転しないように取付けられている。
このリング部材6,7の収縮率20%以上40%以下の設定は、両側リング部材6,7間の軸受隙間に封入された潤滑油8の漏れを確実に防止することができる範囲であり、収縮率が20%以下であると、リング部材6,7とクランク軸3の滑り接触する部分の密着力が低下し、潤滑油8の漏洩防止効果が低下し、また、収縮率が40%以上であると、リング部材6,7が収縮し過ぎて、リング部材6,7とクランク軸3の滑り接触部分での抵抗の発生が増大することになる。
The
The setting of the
上記潤滑油8は、軸孔部材2の内周面とクランク軸3の外周面間に油膜を形成し、軸孔部材2とクランク軸3が直接金属接触することのないようにして摩耗の発生を抑制している。
The lubricating
上記リング部材6,7は、潤滑性の樹脂又はゴムで形成されているので、上記潤滑油8としては、樹脂やゴム材料への化学的攻撃性の低い低化学性グリースを用い、リング部材6,7の化学的特性を変化させにくいようにするのが好ましく、低化学性グリースとしては、例えば、ポリアルファオレフィンなどの合成油や鉱油を挙げることができる。
Since the
また、上記潤滑油8として、リチウムステアレートを配合した低発塵性グリースやカーボンブラック等の導電材を配合した導電性グリースを用いることができる。
上記のように、低発塵性グリースを用いると、グリースの低発塵成分によって、電動自転車に置ける電動機の制御回路などの周辺電子機器への影響を抑制することができると共に、導電性グリースを用いると、軸孔部材2又はクランク軸3に静電気が帯電したときにその静電気を逃がすことができ、軸孔部材2とクランク軸3の電食損傷を未然に防ぐことができる。
As the lubricating
As described above, when low dust generation grease is used, the low dust generation component of the grease can suppress the influence on peripheral electronic devices such as the control circuit of the motor that can be placed on the electric bicycle, and the conductive grease can be used. When used, when static electricity is charged in the
ここで、軸孔部材2の内周面とクランク軸3の外周面の間の隙間は、封入した潤滑油8による油膜が確実に形成できるよう、例えば、クランク軸3がh5公差、軸孔部材3がG6程度の公差に仕上げるのが好ましい。
Here, in the gap between the inner peripheral surface of the
第1の実施形態のクランク装置1は、上記のような構成であり、軸孔部材2でクランク軸3を回転自在に支持し、両側のリング部材6,7が、軸孔部材2の内部で両側リング部材6,7間の軸受隙間に充填した潤滑油8のシールとなり、潤滑油8による油膜形成により、軸孔部材2とクランク軸3の金属同士の直接的な接触の発生をなくし、これにより、金属同士の接触による磨耗粉の発生を抑制し、クランク装置1の近傍にある磁歪センサーがこうした金属磨耗粉を原因として作動不良を発生するのを防ぐことができる。
The crank device 1 of the first embodiment is configured as described above, and the
また、軸受隙間に充填した潤滑油8による油膜形成により、軸孔部材2でクランク軸3を支持しても、金属同士の接触による磨耗粉の発生を抑制できるので、従来の金属製軸受やシール部材を省いても滑り軸受を構成することができ、これによりクランク装置の構造をスリム化することで、コスト的にも有利となる。
Further, by forming an oil film with the lubricating
次に、図1(b)は、第2の実施形態のクランク装置を示している。なお、上記第1の実施形態と同一部分には同一符号を用いて説明する。
この第2の実施形態のクランク装置は、クランク軸20の外周面のうちの軸孔部材21内に納まる部分の両端寄りの位置に凹溝22,23を形成し、この両凹溝22,23にリング部材24,25を嵌め入れて取付け、リング部材24,25の外周を軸孔部材21の内周面に摺接させ、軸孔部材21の内部で両側リング部材24,25間の軸受隙間に充填した潤滑油8をシールしている。
このように、クランク軸20の外周面に設けた凹溝22,23にリング部材24,25を嵌め入れて取付けると、クランク軸20の回転時にリング部材24,25も一体に回転し、その外周が軸孔部材21の内周面を摺回動することで、潤滑油8の封止を維持できる。
Next, FIG.1 (b) has shown the crank apparatus of 2nd Embodiment. The same parts as those in the first embodiment will be described using the same reference numerals.
In the crank device according to the second embodiment,
As described above, when the
2 軸孔部材
3 クランク軸
4,5 二条の凹溝
6,7 リング部材
8 潤滑油
2
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JP2008006953A JP2009166672A (en) | 2008-01-16 | 2008-01-16 | Crank device of power-assisted bicycle |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107336790A (en) * | 2016-04-28 | 2017-11-10 | 雅马哈发动机株式会社 | Driver element and electrically assisted bicycle |
-
2008
- 2008-01-16 JP JP2008006953A patent/JP2009166672A/en active Pending
Cited By (2)
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CN107336790A (en) * | 2016-04-28 | 2017-11-10 | 雅马哈发动机株式会社 | Driver element and electrically assisted bicycle |
CN107336790B (en) * | 2016-04-28 | 2019-07-05 | 雅马哈发动机株式会社 | Driving unit and electrically assisted bicycle |
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