JP3215337B2 - 自転車における補助動力供給装置 - Google Patents
自転車における補助動力供給装置Info
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Description
操舵車輪と駆動車輪とを有し、駆動車輪がペダル又は類
似の入力手段によって駆動される自転車において、駆動
力を軽減させるために補助する動力を駆動車輪に供給す
る装置に関する。
によって車輪を駆動する電動式自転車は以前から製造さ
れている。また、ペダルをこぐ力に応じて車輪を駆動し
てその力を軽減させる装置を有する自転車も現在市販さ
れている。
ら電動式専用に造られている。これに対して、一般に使
用されている自転車を容易に実用に耐える電動式自転車
に変えられるものは現在のところ存在していない。
目してなされたものであり、その課題は現に使用乃至市
販されている各種の自転車に本駆動装置を容易にかつ確
実堅固に取り付けることができ、それによって人力式の
自転車を実用に耐える電動式自転車に変換させることで
ある。
うに駆動装置と伝動装置として必要な条件を確立し、自
転車への容易な取り付けを実現することを目的としてい
る。
め、本発明は、補助動力を受ける手段として、駆動車輪
7のハブとリムとを結合する輻の部分8に環状作動輪
9、9aを同心状に取り付け、動力源であるモーター1
9と、動力を環状作動輪9、9aに伝達する伝動手段に
より駆動装置G、Gaを形成するとともに、自転車の車
体構成部材14、18に振れ止め部材17を取り付け、
該振れ止め部材17を利用して前記駆動装置G、Gaを
取り付けるとともに、取り付け部材(15、15a)を
車体構成部材(車体部分14、18、5)に固定するた
めに、駆動装置(G、Ga)をねじ止めするボルト穴を
設けた取り付け部材(15、15a)の面が、駆動車輪
のハブ軸に対して垂直となるように設けるという手段を
講じたものである。
を付加して剛体部分を形成し、その部分に駆動装置Gを
装着することで、動力伝達を確実にすることができる。
振れ止め部材17を多くの場合パイプで構成されるシー
トステーとチェーンステーを結んで取り付けることによ
って車体の後三角が四角形と小三角形になり、剛性が高
められた高剛性部分が形成される。
自転車の駆動車輪の輻の部分8に環状作動輪9、9aを
取り付け、環状作動輪9、9aに動力を供給するための
駆動装置G、Gaを、(シートステー)またはチェーン
ステーのような車体部分14、18に取り付ける。前記
の環状作動輪と駆動装置とは一定の設置条件を満たす伝
動手段を介して結合する必要がある。
について具体的に述べると、まず両者の軸芯を平行に取
ること、両者がずれずに同一平面上で回転すること、及
び回転軸芯間の距離を一定に保つことである。
ーンステーのような車体部分14、18に固定する場
合、取り付け部材側では正面取り付け部材上に設けた振
れ止め部材の止め具に固定するとよい。また、取り付け
部材15、15aおよび振れ止め部材17に駆動装置を
ねじ止めする場合、両者のボルト穴の途中のねじ部に調
節ナットを入れてその間隔を任意に変えられるようにす
るとよい。
またはチェーンステーのような車体部分14、18に固
定するために、駆動装置G、Gaをねじ止めするボルト
穴を設けた面を、駆動車輪のハブ軸に対する垂直線上に
来るように設けると、駆動装置の駆動軸を前記車軸と平
行に取り付け易くなる。
は、モーター19にギアボックスを固定し、底部軸受と
ギアボックス前面でモーターボックス中を回動するよう
に軸支するとよい。
置として使用することを前提として考えられたものであ
る。そのため走行当りの使用時期は短くてすみ、バッテ
リーは容量の小さい小型軽量のものが利用でき、充電時
間も急速充電器を使用すると10分程度で完了し、出か
ける直前の充電で間に合うという特徴を生ずる。
助動力供給装置を駆動スイッチを入れて起動させると、
駆動車輪7を回転させるために大きな力が駆動装置G、
Gaに加わる。本発明では駆動装置G、Gaが取り付け
部材15のみならず振れ止め部材17にも固定されてい
るので、取り付け部材15を軸として回動または振動す
る動きを押さえることができる。
15および振れ止め部材17に固定するとき調節ナット
を利用して、駆動車輪7のスポーク(輻の部分8)に設
けた環状作動論9、9aに合わせ、それによって駆動輪
12、12aの向きや前後の位置を容易に調節すること
ができる。
その回動にはモーター起動時のモーター軸の回転に対す
る反作用を利用して行なう。歯車の環状作動輪に歯車の
駆動輪12がかみ合った後は、その駆動トルクで駆動輪
12の歯車が外れない方向に押し付けられるようにな
る。そのため、自転車の速度が増して環状作動輪9の周
速が駆動輪の周速を超えると、駆動輪が外れる方向に回
動し環状作動輪から自動的に外される。
は、駆動軸41aが回転したときのみ駆動輪に連結する
ので、駆動軸が止まっているときは、環状作動輪9aと
駆動輪12aが常時連結していても駆動輪12aが空転
する。そのため駆動車輪の回転の影響を受けることがな
い。
明すると、図1は、本発明に係る補助動力供給装置を装
着した自転車の全体図を示す。Gは電動式駆動装置を示
す。このような本発明の装置では例えばハンドル1に駆
動スイッチ2を取り付け、トップチューブ3にブレーカ
ー4を取り付け、シートチューブ5にバッテリー6を取
り付ける。
クには周囲に歯車を切った環状作動輪9を例えばスポー
ク用ボルト10、ナット11で固定して取り付ける。こ
の環状作動輪9の動力伝達手段に対応する駆動輪12を
備えた駆動装置Gは、シートステー14に固定した取り
付け部材15および振れ止め部材17を介して取り付け
る。該振れ止め部材17は、シートステー14とチェー
ンステー18に固定する。
配線図を示す。駆動スイッチ2を入れることにより、バ
ッテリー6から電流が駆動装置Gのモーター19に流
れ、モーター19の回転によって駆動輪12が回転す
る。通電中にモーター19が止まったりして過剰電流が
流れるとブレーカー4が働き電流を遮断する。
置Gの取り付け方の例示である。取り付け部材15は、
より外側に位置する正面取り付け部材20とその内側の
後面取り付け部材21の二枚からなる。両部材20、2
1はシートステー14を挟んでボルト22、23及びナ
ット24、25で固定される。駆動装置Gは取り付け面
26にあけられた複数箇所のボルト穴56にボルト23
を通し、調節カラー27を入れたうえナット25で固定
する。駆動装置Gは各部材で保護されるように内側に配
置される。
振れ止めボルト28をナット29で垂直に固定して、振
れ止めボルト28に調節ナット30を入れたうえ振れ止
め部材17のボルト穴部31に通してナット32で固定
する。振れ止め部材17は、正面取り付け部材20の前
部に立てたボルト33に入れてナット34で止められる
振れ止め部材17の止め部材35と、チェーンステー1
8にボルト36、ナット37でねじ止めするU字金具3
8を備えた固定具39とによっても固定される。
ー14およびチェーンステー18は通常10°程度の角
度で駆動車輪7のハブ軸40に向かって広がっている。
そこで、駆動装置Gから垂直に出ている駆動軸41をハ
ブ軸40と平行に取り付けるため、駆動装置Gを取り付
ける両ボルト穴56、57を有する面がハブ軸40の垂
直面上に来るように設け、多少の誤差は調節カラー27
で補正することで、伝動手段に必要な前記の条件を満た
すようにする。
ポーク8に取り付ける。図例では、スポーク用ボルト1
0をボルト穴42に通してスポーク8を差し込み口43
から入れ、フック穴44に回し、ばね座金45を入れて
ナット11で固定する。
に取り付けた実施例である。チェーンステー18に取り
付け部材15を固定して駆動装置Gをそこに取りつけ、
シートステー14とチェーンステー18に振れ止め部材
17を止め部材35と振れ止め部材の止め具39とによ
って固定し、その中間のボルト穴部31に取り付け部材
15の端部16に固定した振れ止めボルト28を通して
ナット29で固定する。
を用いず直接シートステー14に固定した実施例であ
る。この場合シートステー14に取り付け部材15を固
定して駆動装置Gをねじ止めする。振れ止め部材17を
シートステー14とチェーンステー18に振れ止め部材
固定用止め具39で固定し、そのボルト穴部31に取り
付け部材15の端部16に固定した振れ止めボルト28
を通してナット29で固定する。
チューブ5に固定した実施例である。この場合、シート
ステー14に取り付け部材15を固定して駆動装置Gを
ねじ止めする。振れ止め部材17は取り付け部材15に
設けた止め部材35と、シートチューブ5の下部に止め
具39で固定し、別のボルト穴部31に取り付け部材1
5の端部16に固定した振れ止めボルト28を通してナ
ット29で固定するので、中間の止め部材35を含めて
これも3箇所での固定となる。
トチューブ5とチェーンステー18に固定した実施例で
ある。この例の振れ止め部材17は端部を二又に造り、
シートチューブ5とチェーンステー18の2箇所に振れ
止め部材固定用の止め具39で止めたものである。
16に振れ止め部材としてのアーム46を形成し、直接
チェーンステー18に固定した実施例である。シートス
テー14には取り付け部材15を固定してそこに駆動装
置Gをねじ止めしている。チェーンステー18に対して
はU字状部を有する金具38aをボルト36、ナット3
7で固定し、そこに立てたボルト47に途中に調節ナッ
ト30aを入れたうえ、ボルト47部を振れ止め部材と
してのアーム46に設けたボルト長穴48に通し、間に
ワッシャー49を入れてナット50で固定する。
の左下側に取り付けた実施例である。この場合シートス
テー14には取り付け部材15を固定してその左下側に
駆動装置Gをねじ止めし、シートステー14とチェーン
ステー18に振れ止め部材17をパイプ止め部材35と
振れ止め部材の固定用止め具39とによって固定し、そ
の中間のボルト穴部31に取り付け部材15の端部16
に固定した振れ止めボルト28を通してナット29で固
定する。
の伝導手段にタイミングベルト51を使用した実施例で
ある。駆動輪12aは固定式である。そこの駆動装置G
aをシートステー14に固定した取り付け部材15にね
じ止めし、振れ止め部材17をシートステー14とチェ
ーンステー18に止め部材35と振れ止め部材の固定用
止め具39とによって固定し、そのボルト穴部31に取
り付け部材15の端部16に固定した振れ止めボルト2
8を通してナット29で固定する。
ト10、ナット11で取り付けた環状作動輪9aは、タ
イミングベルト51による動力伝達のためのベルト車5
2を外周に設け、駆動装置Gaの駆動輪12aもタイミ
ングベルト51に対応するタイミングベルト車53を取
り付ける。
り付け部材15に、調節ナット30を介して駆動装置G
をねじ止めした実施例である。この場合シートステー1
4に正面取り付け部材20と後面取り付け部材21を、
後面取り付け部材21にねじ部54を設けるか、ナット
55を用いるかしてボルト23を直立して固定し、該ボ
ルト23に調節ナット30を入れたうえ駆動装置Gの取
り付け面26に設けたボルト穴56に通してナット25
で固定する。振れ止め部材17は、正面取り付け部材2
0に設けたボルト33に入れナット34で止められる止
め部材35で固定する。
ンステー18に取り付け部材15aを溶接して取り付け
た実施例である。通常シートステー14は駆動車輪のハ
ブ軸40に向かって片側で角度α(5°程度)で広がっ
ており、それを考慮して2箇所のボルト穴57を備える
取り付け部材15aをハブ軸40の垂直線上に溶接し、
中間に振れ止め部材17を通して固定するパイプ状部材
の通し穴58を設けた振れ止め部材固定用の耳金59を
立てたものである。
チェーンステー18に取り付け部材15bを平行に溶接
した実施例である。この場合、駆動装置13の取り付け
面26に前記の角度αを付け、取り付け部材15bに調
節カラー27を入れてボルト23、ナット25で固定
し、駆動車輪7のハブ軸40と駆動輪12の駆動軸41
が平行になるようにしてある。
式の駆動装置Gの実施例である。モーター19をギアボ
ックス60にねじ61で固定し、モーター軸62に固着
したピニオン63に減速歯車64を介して駆動軸41に
固着した平歯車65を連結し、ギアボックス60の外に
出した駆動軸41に環状作動輪9に対応する歯車の駆動
輪12を固着する。モーターボックス66内のモーター
19の底部軸受67は底板68に設けた軸受69で軸支
し、ギアボックス60のモーター軸62上に軸受70を
設けて上蓋71の支持軸72を軸支する。
らなる付勢手段73を取り付け、図19において駆動輪
12が右側に押し付けられて駆動輪12Iの位置に来る
ようにし、ギアボックス60が当る両側面に緩衝材74
としてゴム板をとりつける。取り付け面26に設けた2
箇所のボルト穴56は取り付け部材15用であり、開放
端16に設けたボルト穴75は振れ止め部材17用であ
る。
19が起動時にモーターボックス66内で角度β(30
°程度)回動し、モーター19の入力端子76も回動す
る。このため、入力端子76へ電気コード77をつなぐ
場合、モーターボックス66のコードガイド78から軸
受69を半回転させてコード止め具79でモーター19
に固定し、そこから入力端子76に接続する。
外周にタイミングベルト車53を設けた駆動装置Gaの
実施例である。モーターボックス66aとギアボックス
60aは一体である。モーター19aはモーターボック
ス66a内にねじ61aで固定し、モーター軸62aに
固着したピニオン63aに減速歯車64aを介して駆動
軸41aに固着した平歯車65aを連結する。
動軸41aにボールベアリング80によって空転するタ
イミングベルト車53をナット81で取り付け、その内
部に回転盤82を駆動軸41aにキー83によって固定
し、回転盤82に設けた溝84に遠心クリック85を引
張コイルばね86でその爪87が内側に引かれるように
して軸支88する。タイミングベルト車53の内周には
爪87が掛かる内歯89が設けられている。本駆動装置
Gaは、図14の実施例のものに使用する。
または後面取り付け部材21を駆動装置G、Gaの取り
付け面26に直接延長して形成することもできる。
かつ作用するものであるので、取り付け部材に固定した
駆動装置G、Gaの開放端を振れ止め部材にボルト締め
することによって、駆動装置はそれを囲むように3箇所
で止めることができ、該駆動装置Gを取り付けた車体が
剛体部分となっているので、各部の変形や振動を防ぎ堅
固に取り付けられ、動力をロスなく伝達し、人力を補助
して、既存の自転車を著しく軽快に走行させることがで
きるという効果を奏する。
材35を設けたことにより、振れ止め部材の固定を前面
のナット締めだけで容易に行なえるとともに、ボルト穴
部に振れ止めボルトを入れるための長さ調節が容易に行
なうことができる。
17を固定する場合、途中に調節ナット30を入れるこ
とにより、両者の間隔を調節ナットを回して容易に微調
節することができ、これにより自転車のフレームの形状
に関わらず環状作動輪への駆動輪の位置決めを正確に行
なうことができる。
に固定したボルトに調節ナットを入れたうえ駆動装置を
固定すると前記同様の効果が得られる。該取り付け部材
の駆動装置用のボルト穴の面をハブ軸に対する垂直線上
に設けたことにより、駆動装置の駆動軸を駆動車輪のハ
ブ軸と平行に取り付けることが容易に行なえる。
のボルト穴の面がハブ軸に対し垂直線上に設けられてい
ない場合、駆動装置Gの取り付け面に角度αを付けるこ
とにより、上記同様の効果を得ることができる。
て、駆動装置を稼動させていない時には、駆動輪12が
環状作動輪9から外れているので両者間に抵抗が全くな
く、普通の自転車と同様に走行することができる。ま
た、モーター19を回動させるにあたり、その軸受を軸
支したことにより、稼動中に軸受部分に力が加わっても
回転中のモーター軸にはその力が加わらないのでモータ
ー回転の摩擦抵抗が増すことがない。
いて、駆動軸に駆動輪を取り付ける場合、途中に遠心ク
ラッチ等の機構を組み込んだことにより、駆動軸が止ま
っている時に走行しても、駆動輪が空転してほとんど抵
抗がなく、また、自転車を後退させる時も空転して後輪
をロックさせることがない。
を用いて、自転車を降りて歩道橋等の坂道を押し上げる
ときに使用すると押し上げる力が要らず便利である。
り付け例を示す正面図。
図。 (b)(a)のb−b断面図。
正面図。
正面図。
正面図。
部正面図。
部正面図。
部正面図。
部正面図。
Claims (12)
- 【請求項1】 少なくとも各1個の操舵車輪と駆動車輪
とを有し、駆動車輪がペダル又は類似の入力手段によっ
て駆動される自転車において、駆動力を軽減させるため
の補助動力を駆動車輪に供給する装置であって、 補助動力を受ける手段として、駆動車輪(7)のハブと
リムとを結合する輻の部分(8)に環状作動輪(9、9
a)を同心状に取り付け、動力源であるモーター(1
9)と、動力を環状作動輪(9、9a)に伝達する伝動
手段により駆動装置(G、Ga)を形成するとともに、
自転車の後三角の剛性を高めるため車体構成部材(1
4、18、5)を結ぶ振れ止め部材(17)を取り付
け、該振れ止め部材(17)を利用して前記駆動装置
(G、Ga)を取り付けるとともに、取り付け部材(1
5、15a)を車体構成部材(車体部分14、18、
5)に固定するために、駆動装置(G、Ga)をねじ止
めするボルト穴を設けた取り付け部材(15、15a)
の面が、駆動車輪のハブ軸に対して垂直となるように設
けたことを特徴とする自転車における補助動力供給装
置。 - 【請求項2】 駆動車輪(7)のスポーク(8)に、伝
動手段として外周に環状作動輪(9)を取り付け、モー
ター(1)および減速装置によって回転する上記伝動手
段に対応する駆動輪(12)を備える駆動装置(G)
を、取り付け部材(15)を用いて車体構成部材(1
4、18、5)に取り付け、取り付け部材(15)の端
部(16)を振れ止め部材(17)に取り付けるように
した請求項1記載の自転車における補助動力供給装置。 - 【請求項3】 振れ止め部材(17)を取り付ける車体
構成部材がシートステー(14)及びチェーンステー
(18)であり、駆動装置(G、Ga)の取り付け部材
(15)の外面に振れ止め部材(17)を固定する止め
部材(35)を取り付けるようにした請求項1又は2記
載の自転車における補助動力供給装置。 - 【請求項4】 ボルト穴部(31)を設けた駆動装置
(G)の取り付け部材(15)の端部(16)と振れ止
め部材(17)の端部とををねじ止めするために、両端
部間に振れ止めボルト(28)を通し、同振れ止めボル
ト(2)に螺合した調節ナット(30)と止めナット
(32)で固定するようにした請求項1記載の自転車に
おける補助動力供給装置。 - 【請求項5】 取り付け部材(15、15a)を車体構
成部材(14、18、5)に設ける場合、駆動装置
(G)をボルト止めするため上記取り付け部材(15、
15a)にボルト穴(57)を設ける面が、駆動車輪
(7)のハブ軸(40)の垂直面上に来るように設けた
請求項2又は3記載の自転車における補助動力供給装
置。 - 【請求項6】 シートステー(14)またはチェーンス
テー(18)に設けた取り付け部材(15)にボルト
(23)を直立固定し、該ボルト(23)に調節カラー
(27)を入れたうえ駆動装置(G)の取り付け面(2
6)に設けたボルト穴(56)に通してナット(25)
で固定する請求項1記載の自転車における補助動力供給
装置。 - 【請求項7】 駆動装置(G)を取り付けるためのボル
ト穴(57)を設けた取り付け部材(15、15a)の
面が、ハブ軸(40)に対して角度(α)をなしている
取り付け板(15b)に駆動装置(G)をねじ止めする
ために、駆動装置(G)の取り付け面(26)に前記角
度(α)を吸収する角度を付けて、駆動軸(41)がハ
ブ軸(40)と平行になるようにした請求項1記載の自
転車における補助動力供給装置。 - 【請求項8】 駆動装置(G)は取り付け部材(15、
15a)の少なくとも取り付け面(26)側に2箇所と
開放端(16)側の1箇所にてねじ止めできるようにし
た請求項1記載の自転車における補助動力供給装置。 - 【請求項9】 駆動装置(G)の取り付け部材(15、
15a)は、開放端(16)側に振れ止めアーム(4
6)を形成してそこにボルト通し用の長穴(48)を設
けた構造を有する請求項8記載の自転車における補助動
力供給装置。 - 【請求項10】 駆動装置(G)の取り付け面(26)
側に、駆動装置(G)の駆動軸(41)がハブ軸(4
0)と平行になるような取り付け部材(15)を形成し
た請求項1記載の自転車における補助動力供給装置。 - 【請求項11】 モーター(19)をギアボックス(6
0)に固定し、モーター軸(62)に固定したピニオン
(63)に、減速歯車(64)を介して駆動軸(41)
に固定した平歯車(65)を連結し、ギアボックス(6
0)の外に出した駆動軸(41)に駆動輪(12)を取
り付け、モーター(19)とギアボックス(60)を、
底部軸受(67)と軸受(70)を底蓋(68)の軸受
(69)と上蓋(71)の支持軸(72)によってモー
ターボックス(66)中に軸支して駆動輪(12)を回
動式にした請求項1記載の自転車における補助動力供給
装置。 - 【請求項12】 モーターボックス(66a)とギアボ
ックス(60a)を一体に形成し、モーター(19a)
をモーターボックス(66a)に入れてギアボックス
(60a)に固定し、ギアボックス(66a)内におい
てモーター軸(62a)に固定したピニオン(63a)
に、減速歯車(64a)を介して駆動軸(41a)に固
定した平歯車(65a)を連結し、ギアボックス(60
a)の外に出した駆動軸(41a)に、駆動輪(12
a)をボールベアリング(80)等を介して回転自在に
取り付けると共に、遠心クラッチ等の駆動軸(41a)
が回転したときのみ駆動軸(41a)の回転を駆動輪
(12a)に伝える機構を組み込んで成る請求項1記載
の自転車における補助動力供給装置。
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