JP2024084007A - 自転車用動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザに適した自転車用動力伝達装置を提供する。【解決手段】自転車用動力伝達装置１００は、第１回転体２、一対の第２回転体３、弾性部材４、及びストッパ部材５を備える。一対の第２回転体３は、第１回転体２を軸方向において挟むように配置される。一対の第２回転体３は、互いに取り外し可能に取り付けられる。弾性部材４は、第１回転体２と一対の第２回転体３とを弾性的に連結する。ストッパ部材５は、一対の第２回転体３間に配置される。第１回転体２は、対向するストッパ面を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、自転車用動力伝達装置に関するものである。

入力プレートと出力プレートとの捩り角度を広角化できるように構成された自転車用動力伝達装置が開示されている。例えば特許文献１に開示された動力伝達装置では、一対の出力プレートが軸方向において入力プレートを挟むように配置されている。そして、弾性部材が第１入力プレートと一対の第２出力プレートとを弾性的に連結している。また、一対の出力プレートを連結する固定ピンがストッパ孔の端部に当接することによって、入力プレートと出力プレートとの相対回転を所定角度範囲内に規制している。

特開２０２０－０５９３４７号公報

本発明の課題は、ユーザに適した自転車用動力伝達装置を提供することにある。

第１態様に係る自転車用動力伝達装置は、第１回転体、一対の第２回転体、弾性部材、及びストッパ部材を備える。第１回転体は、回転可能に配置される。一対の第２回転体は、第１回転体を軸方向において挟むように配置される。一対の第２回転体は、互いに取り外し可能に取り付けられる。弾性部材は、第１回転体と一対の第２回転体とを弾性的に連結する。ストッパ部材は、一対の第２回転体間に配置される。第１回転体は、回転方向においてストッパ部材と間隔をあけて対向するストッパ面を有する。

この構成によれば、ユーザは、一対の第２回転体を互いに取り外して、例えば、好みのストッパ部材に取り換えたり、好みの弾性部材に取り換えたりすることができる。この結果、ユーザに適した自転車用動力伝達装置とすることができる。

第２態様に係る自転車用動力伝達装置は、第１態様に係る自転車用動力伝達装置において、複数のボルトをさらに備える。各ボルトは、一対の第２回転体を互いに取り外し可能に取り付けるように構成される。ストッパ部材は、軸方向に貫通する貫通孔を有する。ボルトは、貫通孔を貫通するように延びる。

第３態様に係る自転車用動力伝達装置は、第１又は第２態様に係る自転車用動力伝達装置において、スプロケット部、及びクランクアームをさらに備える。スプロケット部は、一対の第２回転体のうちの一方の第２回転体に取り付けられる。クランクアームは、第１回転体と一体的に回転するように構成される。

第４態様に係る自転車用動力伝達装置は、第３態様に係る自転車用動力伝達装置において、次のように構成される。第１回転体は、ハブ部、外側フランジ部、及び内側フランジ部を有する。ハブ部は、軸方向に延びる。ハブ部は筒状である。外側フランジ部は、ハブ部から径方向外側に延びる。内側フランジ部は、ハブ部から径方向内側に延びる。クランクアームは、内側フランジ部に取り付けられる。

第５態様に係る自転車用動力伝達装置は、第４態様に係る自転車用動力伝達装置において、次のように構成される。クランクアームは、内側フランジ部にスプライン嵌合する。

第６態様に係る自転車用動力伝達装置は、第４又は第５態様に係る自転車用動力伝達装置において、次のように構成される。クランクアームは、アーム本体部と、取付部とを有する。アーム本体部は、径方向に延びる。取付部は、アーム本体部の端部から軸方向に延びる。取付部は、内側フランジ部内を貫通する。取付部は、その先端部において内側フランジ部にカシメ固定される。

第７態様に係る自転車用動力伝達装置は、第１～第６態様のいずれかに係る自転車用動力伝達装置において、次のように構成される。ストッパ部材は、周方向のサイズが異なる複数種類のストッパ部材から選択されたストッパ部材である。

本発明によれば、ユーザに適した自転車用動力伝達装置を提供することができる。

動力伝達装置の断面図。 動力伝達装置の正面図。 変形例に係る動力伝達装置の断面図。 変形例に係る動力伝達装置の正面図。

以下、本実施形態に係る自転車用動力伝達装置（以下、単に動力伝達装置とも言う）について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、軸方向とは、動力伝達装置の回転軸Ｏが延びる方向である。また、周方向とは、回転軸Ｏを中心とした円の周方向であり、径方向とは、回転軸を中心とした円の径方向である。また、回転方向とは、自転車が走行する際に動力伝達装置が回転する方向である。

図１は動力伝達装置の断面図である。図１に示すように、動力伝達装置１００は、第１回転体２、一対の第２回転体３、複数の弾性部材４、複数のストッパ部材５、スプロケット部６、クランクアーム７、複数のボルト８ａ、及びナット８ｂを有している。動力伝達装置１００は、回転軸Ｏを中心に回転可能に配置されている。

動力伝達装置１００は、自転車に搭載される。動力伝達装置１００は、例えば、電気モータなどを有さない人力のみによって駆動される自転車に搭載される。なお、動力伝達装置１００は、電気モータを有している自転車に搭載されてもよい。この場合、例えば、自転車は、電気モータのみによって駆動される電動モードと、人力のみによって駆動される人力モードとを有してもよい。なお、自転車は、電気モータと人力とによって駆動されるアシストモードを有してもよいし、アシストモードを有していなくてもよい。動力伝達装置１００は、クランクアーム７の先端部に取り付けられたペダル（図示省略）に入力されたトルクを駆動輪（図示省略）へと伝達するように構成されている。

図２は、いくつかの弾性部材４、クランクアーム７、及び一対の第２回転体３のうち一方の第２回転体３を取り外した状態の動力伝達装置１００の正面図である。図２に示すように、動力伝達装置１００は、回転方向Ｒ（図２の時計回り）に回転するように構成されている。

＜第１回転体＞
図１及び図２に示すように、第１回転体２は、複数の第１収容部２１を有している。なお、本実施形態では、第１回転体２は、３つの第１収容部２１を有している。各第１収容部２１は、軸方向に貫通している。各第１収容部２１は、周方向に間隔をあけて配置されている。各第１収容部２１は、等間隔に配置されている。

第１回転体２は、回転方向Ｒに回転可能に配置されている。第１回転体２は、クランクアーム７からトルクが入力される。第１回転体２は、クランクアーム７と一体的に回転するように構成されている。

第１回転体２は、ハブ部２２と、外側フランジ部２３と、内側フランジ部２４とを有している。ハブ部２２は、軸方向に延びる円筒状である。動力伝達装置１００が自転車に搭載された状態では、このハブ部２２内をクランクシャフト（図示省略）が延びる。

外側フランジ部２３は、ハブ部２２から径方向外側に延びている。この外側フランジ部２３に、第１収容部２１が形成されている。外側フランジ部２３は、ハブ部２２の軸方向中央部に形成されている。

内側フランジ部２４は、ハブ部２２から径方向内側に延びている。内側フランジ部２４は、その内周面にスプライン孔２４１を有している。内側フランジ部２４は、ハブ部２２の軸方向端部に形成されている。内側フランジ部２４が配置される位置は、外側フランジ部２３が配置されている位置と軸方向において異なる。すなわち、径方向視において、内側フランジ部２４は、外側フランジ部２３と重複しない。

第１回転体２は、複数のストッパ面２５を有している。詳細には、第１回転体２は、複数の切欠き部２６を有している。各切欠き部２６は、周方向に間隔をあけて配置されている。切欠き部２６は、周方向において、一対の第１収容部２１の間に配置されている。各切欠き部２６は、径方向外側に向かって開口している。切欠き部２６を画定する内壁面のうち、回転方向Ｒを向く面がストッパ面２５となる。

ストッパ面２５は、回転方向Ｒを向いている。ストッパ面２５は、回転方向においてストッパ部材５と間隔をあけて対向している。

第１回転体２は、例えば、鉄や、ステンレス、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などによって構成することができる。

＜第２回転体＞
一対の第２回転体３は、回転方向Ｒに回転可能に配置されている。一対の第２回転体３は、第１回転体２と相対回転可能に配置されている。

一対の第２回転体３は、互いに実質的に同じ構成であるため、以下では一方の第２回転体３について説明し、他方の第２回転体３の詳細な説明を省略する。

一対の第２回転体３は、軸方向において互いに間隔をあけて配置されている。この一対の第２回転体３の間に、第１回転体２が配置されている。すなわち、一対の第２回転体３は、第１回転体２を軸方向において挟むように配置されている。詳細には、第１回転体２の外側フランジ部２３が、軸方向において一対の第２回転体３の間に配置されている。

一対の第２回転体３は、複数のボルト８ａ及びナット８ｂによって、互いに取り外し可能に取り付けられている。このため、一対の第２回転体３は、互いに一体的に回転する。

ボルト８ａは、一対の第２回転体３を互いに取り外し可能に取り付けるように構成されている。具体的には、ボルト８ａは、各第２回転体３に形成された貫通孔を軸方向に貫通し、ナット８ｂと螺合している。ボルト８ａとナット８ｂとの螺合を解除することによって、一対の第２回転体３を互いに取り外すことができる。また、ボルト８ａとナット８ｂとを螺合することで、取り外した一対の第２回転体３を互いに容易に取り付けることができる。

この一対の第２回転体３の軸方向間には各ストッパ部材５が配置されている。各ストッパ部材５は、第１回転体２の切欠き部２６内に配置されている。ストッパ部材５は、一対の第２回転体３と一体的に回転するように、一対の第２回転体３に取り付けられている。

自転車の走行時において、第１回転体２と第２回転体３との捩り角度が所定の角度になると、ストッパ面２５はストッパ部材５と当接する。このようにストッパ部材５がストッパ面２５と当接することによって、第１回転体２が一対の第２回転体３に対して、それ以上相対回転することを規制する。すなわち、ストッパ部材５がストッパ面２５と当接するまでは第１回転体２は一対の第２回転体３と相対回転する。そして、ストッパ部材５がストッパ面２５と当接した後は、第１回転体２は一対の第２回転体３と一体的に回転する。なお、ストッパ面２５がストッパ部材５と当接したときの第１回転体２と第２回転体３との捩り角度を最大捩り角度と称する。なお、動力伝達装置１００にトルクが入力されていない状態では、第１回転体２と第２回転体３との捩り角度は０度である。

ストッパ部材５は、一対の第２回転体３に、取り換え可能に取り付けられている。具体的には、ストッパ部材５は、軸方向に貫通する貫通孔５１を有している。このストッパ部材５の貫通孔５１内を、ボルト８ａが貫通するように延びている。ボルト８ａ及びナット８ｂの螺合を解除してボルト８ａを取り外し、また、一対の第２回転体３の一方を他方から取り外すことによって、ストッパ部材５を別のストッパ部材５に取り換えることができる。なお、動力伝達装置１００に用いられるストッパ部材５は、例えば、周方向のサイズが異なる複数種類のストッパ部材から選択することができる。詳細には、ストッパ部材５は、外径が異なる複数種類のストッパ部材から選択することができる。このようにストッパ部材５を取り換えることにより、ストッパ面２５とストッパ部材５との距離を変更して、第１回転体２と第２回転体３との最大捩り角度を変更することができる。

第２回転体３は、円板状であって、中央部に貫通孔を有している。この第２回転体３の貫通孔内を、第１回転体２のハブ部２２が軸方向に延びている。

第２回転体３は、複数の第２収容部３１を有している。なお、本実施形態では、第２回転体３は３つの第２収容部３１を有している。各第２収容部３１は、周方向に間隔をあけて配置されている。

第２収容部３１は、第２回転体３を軸方向に貫通している。第２収容部３１は、周方向に延びている。各第２収容部３１は、実質的に同じ円周上に配置されている。第２収容部３１は、軸方向において第１収容部２１と対向するように配置されている。すなわち、軸方向視において、第２収容部３１は、第１収容部２１と重複するように配置されている。

第２回転体３は、第１切り起こし部３２と、第２切り起こし部３３とを有している。第１切り起こし部３２、及び第２切り起こし部３３は、第２回転体３の一部を切り起こすことによって形成されている。

第１切り起こし部３２は、弾性部材４に対して径方向外側に配置されている。第２切り起こし部３３は、弾性部材４に対して径方向内側に配置されている。第１及び第２切り起こし部３２、３３は、弾性部材４の軸方向移動を規制するように構成されている。

第２回転体３は、例えば、鉄や、ステンレス、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などによって構成することができる。

一対の第２回転体３のうち一方には、スプロケット部６が設けられている。例えば、スプロケット部６は、第２回転体３とは別部材であり、ボルト８ａ及びナット８ｂによって、第２回転体３に取り付けられている。スプロケット部６は、一対の第２回転体３と一体的に回転する。スプロケット部６は外周端部に複数の歯を有している。このスプロケット部６にはチェーン（図示省略）が掛けられており、チェーンなどを介してスプロケット部６から駆動輪（図示省略）へとトルクが伝達される。

＜弾性部材＞
弾性部材４は、第１収容部２１、及び第２収容部３１内に収容されている。弾性部材４は、例えばコイルスプリングである。弾性部材４は、第１回転体２と、一対の第２回転体３とを回転方向において弾性的に連結している。すなわち、第１回転体２からのトルクが、弾性部材４を介して一対の第２回転体３へ伝達される。また、弾性部材４は、第１回転体２及び一対の第２回転体３とともに回転する。トルクを伝達する際に弾性部材４が収縮することにより、第１回転体２と第２回転体３とが互いに捩れる。弾性部材４が収縮していない状態では、第１回転体２と第２回転体３とは捩れず、捩り角度は０度となる。

＜クランクアーム＞
クランクアーム７は、第１回転体２と一体的に回転するように構成されている。すなわち、クランクアーム７は、回転軸Ｏを中心に回転可能に配置されている。クランクアーム７は、第１回転体２の内側フランジ部２４に取り付けられる。詳細には、クランクアーム７は、内側フランジ部２４にスプライン嵌合するように構成されている。

クランクアーム７は、アーム本体部７１と、取付部７２とを有している。アーム本体部７１は、径方向に延びている。取付部７２は、アーム本体部７１の両端部のうち、一方の端部から軸方向に延びている。なお、アーム本体部７１の両端部のうち他方の端部には、ペダル（図示省略）が取り付けられる。

取付部７２の先端部７２１は、取付部７２の他の部分よりも外径が小さくなっている。この先端部７２１が、内側フランジ部２４にスプライン嵌合する。また、先端部７２１は、内側フランジ部２４を軸方向に貫通する。そして、先端部７２１が内側フランジ部２４にカシメ固定される。詳細には、この先端部７２１をカシメることにより、先端部７２１と内側フランジ部２４とが密着する。また、先端部７２１のうち内側フランジ部２４から突き出た部分の外径がカシメ加工により大きくなり、内側フランジ部２４の内径よりも大きくなる。この結果、先端部７２１が内側フランジ部２４より抜けなくなり、クランクアーム７と第１回転体２とが軸方向において互いに離れる方向に移動することを防止できる。

取付部７２は、取付孔７２２を有している。この取付孔７２２は、軸方向視において矩形状である。この取付孔７２２にクランクシャフト（図示省略）が嵌合し、クランクアーム７はクランクシャフトと一体的に回転する。

＜動作＞
上述したように構成された動力伝達装置１００の動作について説明する。まず、ユーザがペダルを漕ぐことによってクランクアーム７を介して第１回転体２にトルクが入力されると、第１回転体２は回転方向Ｒに回転する。そして、第１回転体２から一対の第２回転体３へ弾性部材４を介してトルクが伝達される。この結果、一対の第２回転体３が回転方向Ｒに回転し、駆動輪へとトルクが伝達される。

ここで、弾性部材４が圧縮して第１回転体２と第２回転体３との捩り角度が所定の角度に達すると、ストッパ面２５がストッパ部材５に当接する。この結果、第１回転体２と一対の第２回転体３とは一体的に回転する。この最大捩り角度は、ストッパ部材５を取り換えることにより、変更することができる。例えば、ストッパ部材５を、より大きい外径を有するストッパ部材５に取り換えることにより、最大捩り角度を小さくすることができる。逆に、ストッパ部材５を、より小さい外径を有するストッパ部材５に取り換えることにより、最大捩り角度を大きくすることができる。なお、動力伝達装置１００は、弾性部材４が全圧縮される前に最大捩り角度となるように構成されている。

弾性部材４は、第１回転体２に１００Ｎ・ｍ以下のトルクを入力したときに、第１回転体２と一対の第２回転体３とが最大捩り角度となるようなバネ定数を有していることが好ましい。また、弾性部材４は、第１回転体２に２０Ｎ・ｍ以上のトルクを入力したときに、第１回転体２と一対の第２回転体３が最大捩り角度となるようなバネ定数を有していることが好ましい。なお、この最大捩り角度となるときに第１回転体２に入力されるトルクを最大トルクと称する。特に限定されるものではないが、例えば、最大トルクを９０Ｎ・ｍ前後、８０Ｎ・ｍ前後、７０Ｎ・ｍ前後、６０Ｎ・ｍ前後、５０Ｎ・ｍ前後、４０Ｎ・ｍ前後、３０Ｎ・ｍ前後とするようなバネ定数を有する弾性部材４をそれぞれ準備する。そして、これら各弾性部材４からユーザが適宜選択するように構成されていてもよい。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、以下の各変形例は、基本的には同時に適用することができる。

（ａ）上記実施形態では、第１回転体２にクランクアーム７が取り付けられ、一対の第２回転体３の一方にスプロケット部６が設けられているが、動力伝達装置１００の構成はこれに限定されない。例えば、図３に示すように、一対の第２回転体３のうち一方の第２回転体３にクランクアーム７が取り付けられ、第１回転体２にスプロケット部６が設けられてもよい。

（ｂ）上記実施形態では、スプロケット部６は、第２回転体３と別部材として構成されていたが、スプロケット部６の構成はこれに限定されない。例えば、スプロケット部６は、第２回転体３の外周端部に一体的に設けられていてもよい。すなわち、スプロケット部６は、第２回転体３と一つの部材によって構成されていてもよい。詳細には、第２回転体３の外周端部に複数の歯が形成されることによって、スプロケット部６が構成されていてもよい。

（ｃ）上記実施形態では、ストッパ部材５は、ボルト８ａが貫通する貫通孔５１を有しているが、ストッパ部材５の構成はこれに限定されない。例えば、ストッパ部材５は、軸方向を向く両面のそれぞれにネジ孔を有していてもよい。そして、一対のボルト８ａが軸方向の両側からストッパ部材５の各ネジ孔に螺合することにより、一対の第２回転体３とストッパ部材５とを互いに固定してもよい。なお、この各ネジ孔は、互いに連結して一つのネジ孔となっていてもよい。

（ｄ）図４に示すように、ストッパ部材５は、軸方向視において矩形状であってもよい。この場合、周方向の寸法が異なる複数のストッパ部材５を準備し、このストッパ部材５を取り換えることにより、ストッパ面２５とストッパ部材５との距離を変更することができる。

２ ：第１回転体
２２ ：ハブ部
２３ ：外側フランジ部
２４ ：内側フランジ部
２５ ：ストッパ面
３ ：第２回転体
４ ：弾性部材
５ ：ストッパ部材
５１ ：貫通孔
６ ：スプロケット部
７ ：クランクアーム
７１ ：アーム本体部
７２ ：取付部
７２１ ：先端部
８ａ ：ボルト
１００ ：動力伝達装置

Claims (8)

1. 回転可能に配置される第１回転体と、
   前記第１回転体を軸方向において挟むように配置され、互いに取り外し可能に取り付けられる一対の第２回転体と、
   前記第１回転体と前記一対の第２回転体とを弾性的に連結する弾性部材と、
   前記一対の第２回転体間に配置され、前記一対の第２回転体に取り付けられるストッパ部材と、
   を備え、
   前記第１回転体は、回転方向において前記ストッパ部材と間隔をあけて対向するストッパ面を有する、
   自転車用動力伝達装置。
   
2. 前記一対の第２回転体を互いに取り外し可能に取り付けるように構成される複数のボルトをさらに備え、
   前記ストッパ部材は、軸方向に貫通する貫通孔を有し、
   前記ボルトは、前記貫通孔を貫通するように延びる、
   請求項１に記載の自転車用動力伝達装置。
   
3. 前記一対の第２回転体のうちの一方の第２回転体に設けられるスプロケット部と、
   前記第１回転体と一体的に回転するように構成されるクランクアームと、
   をさらに備える、
   請求項１に記載の自転車用動力伝達装置。
   
4. 前記第１回転体は、
   軸方向に延びるハブ部と、
   前記ハブ部から径方向外側に延びる外側フランジ部と、
   前記ハブ部から径方向内側に延びる内側フランジ部と、
   を有し、
   前記クランクアームは、前記内側フランジ部に取り付けられる、
   請求項３に記載の自転車用動力伝達装置。
   
5. 前記クランクアームは、前記内側フランジ部にスプライン嵌合する、
   請求項４に記載の自転車用動力伝達装置。
   
6. 前記クランクアームは、
   径方向に延びるアーム本体部と、
   前記アーム本体部の端部から軸方向に延びる取付部と、
   を有し、
   前記取付部は、前記内側フランジ部内を貫通し、先端部において前記内側フランジ部にカシメ固定される、
   請求項４又は５に記載の自転車用動力伝達装置。
   
7. 前記ストッパ部材は、前記一対の第２回転体に取り換え可能に取り付けられる、
   請求項１に記載の自転車用動力伝達装置。
   
8. 前記ストッパ部材は、周方向のサイズが異なる複数種類のストッパ部材から選択されたストッパ部材である、
   請求項１に記載の自転車用動力伝達装置。

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