JP3228854U - 電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感知効果に優れ、坂道や、長距離を走ることで疲れる問題を解決する電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置を提供する。【解決手段】踏力伝動感知装置は、複数の第１の斜歯１１１を有するクランクシャフト１と、クランクシャフトの外周面に配置され、第１の斜歯と係合する複数の第２の斜歯２３１及び第１の伝達機構を有する第１の歯車２と、第１の歯車の外環面に配置され、第１の伝達機構と係合する第２の伝達機構を有する第２の歯車３と、感知ユニット４と、補助ユニット７と、スプロケット８とを備え、電動アシスト自転車のモーター１０に接続される。クランクシャフトが外力を受けて回転する時、第１の歯車、第２の歯車及びスプロケットが従動回転し、第１の歯車が回転しつつ軸方向に沿ってクランクシャフトに相対して移動し、感知ユニットが外力を感知し、モーターが補助歯車及びスプロケットを駆動し、補助効果を達成する。【選択図】図３

Description

本考案は伝動感知装置に関し、特に、クランクシャフトが受けた作用力を感知信号に変換して、電動駆動機能と結合する、電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置に関する。

自転車は、民衆が歩く代わりの交通手段としてよく使われている。自転車に乗ることで運動効果が得られる以外に、エネルギも節約できるから、自転車で出かけることが好きな人がだんだん増えていく。しかし、自転車で出かける時、偶には激しい勾配を持つ坂道に遭遇し、または乗る距離が長過ぎて疲れ、自転車に乗る時の楽しい気持ちを失ってしまう。また、年寄りが自転車で出かける時も疲労感を感じやすい。よって、人が自転車にもっとスムーズに乗るため、電動アシスト自転車は今の市場にあって、使用者の踏力とモーターの電動駆動力との結合で自転車を進ませることにより、ライディング時の労力を節約し、ライディングがより楽になる。電動アシスト自転車とは通常、使用者の踏力を感知するための踏力伝動感知装置を有し、踏力が感知された時にモーターを駆動して補助力を生じさせる。

電動アシスト自転車に対する消費者からの大量の要求に応じ、且つ踏力伝動感知装置を使用者の踏力を正しく感知してモーターを駆動させるように、出願者はもう一種類の新たな機構を有する電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置を提出する。

自転車に乗る時に、激しい勾配を持つ坂道に遭遇し、または乗る距離が長過ぎることによって疲れる、という問題を解決する。

本考案の目的は、新たな機構を有し、感知効果がより優れる電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置を提供するものである。

上記目的を達成するために、本考案の電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置は、クランクシャフトと、第１の歯車と、第２の歯車と、感知ユニットと、補助ユニットと、スプロケットとを備え、電動アシスト自転車のモーターとの接続に適用される。

前記クランクシャフトは、軸方向に沿って伸び、環状に配列する複数の第１の斜歯が形成される外周面を含む。前記第１の歯車は、前記クランクシャフトの前記外周面に配置され、環状の第1の内環面と、前記第1の内環面と相対する第1の外環面とを含み、前記第1の内環面に前記第1の斜歯と係合する複数の第２の斜歯が形成され、前記第1の外環面に第1の伝達機構が形成される。

前記第２の歯車は、前記第1の歯車の前記第1の外環面に配置され、前記第1の外環面を囲む第２の内環面を含み、前記第２の内環面に前記第1の伝達機構と合わせられる第２の伝達機構が形成される。前記感知ユニットは、前記クランクシャフトに貫通され、前記第１の歯車に隣接し、前記モーターに信号接続できる。前記補助ユニットは、前記クランクシャフトに貫通され、前記モーターで駆動回転される補助歯車を含む。前記スプロケットは、前記クランクシャフトに貫通され、且つ前記補助ユニットに接続する。

上記を受けて、本考案の電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置において、前記クランクシャフトが外力を受けて回転した時に、前記第１の歯車、前記第２の歯車及び前記スプロケットが従動回転され、且つ前記第１の歯車が回転するとともに前記軸方向に沿って前記クランクシャフトに相対して移動することにより、前記感知ユニットが前記外力を感知し、前記モーターが前記補助歯車を駆動回転させ、前記補助ユニットが前記モーターの動力を前記スプロケットの回転の動力として、前記スプロケットに伝達する。

好適な実施例において、前記補助ユニットは、接続ベースを更に含み、前記接続ベースは前記クランクシャフトと前記補助歯車との間に配置され、且つ前記スプロケットに接続し、前記補助歯車が回転した時には、前記接続ベースを介して前記スプロケットを従動回転させる。

好適な実施例において、前記補助ユニットは、一方向軸受を更に含み、前記一方向軸受は前記接続ベースと前記補助歯車との間に配置され、前記補助歯車が回転した時には、前記接続ベースを一方向に従動回転させる。

好適な実施例において、前記感知ユニットは、圧力感知素子を含み、前記圧力感知素子は前記クランクシャフトに貫通され、前記第１の歯車が前記クランクシャフトの回転と同転した時に、前記第１の歯車が回転するとともに前記圧力感知素子の方向へ移動し、前記感知ユニットは前記圧力感知素子が受けた押圧力の増大によって、前記外力の存在を感知する。

好適な実施例において、前記電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置は、スラスト軸受を更に含み、前記スラスト軸受は前記クランクシャフトに貫通され、且つ前記第１の歯車と前記圧力感知素子との間に位置する。

好適な実施例において、前記電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置は、弾性部材を更に含み、前記弾性部材は前記クランクシャフトに貫通され、且つ前記第１の歯車の前記スラスト軸受の反対側に設けられ、前記第１の歯車を前記スラスト軸受の方向へ押し付ける。

好適な実施例において、前記感知ユニットは、磁石と、磁気感知素子とを含み、前記磁石は前記第１の歯車に設けられ、前記磁気感知素子は前記クランクシャフトに隣接し且つ磁束の変化を感知するように用いられ、前記第１の歯車が前記クランクシャフトの回転と同転した時には、前記磁石を従動回転させるとともに前記軸方向へ移動させ、前記磁気感知素子は磁束の変化を感知することによって、前記外力の存在を感知する。

好適な実施例において、前記第１の歯車は、前記磁気感知素子と前記補助歯車との間に位置し、前記第１の歯車が前記クランクシャフトの回転と同転した時に、前記第１の歯車は前記軸方向に沿って且つ前記補助歯車の方向へ移動する。

好適な実施例において、前記電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置は、弾性部材を更に含み、前記弾性部材は前記クランクシャフトに貫通され、且つ前記第１の歯車と前記補助歯車との間に位置し、前記第１の歯車を前記磁気感知素子の方向へ押し付ける。

好適な実施例において、前記第２の歯車に、少なくとも１つの軸受が隣接して設けられる。

好適な実施例において、前記弾性部材は、皿ばねである。

好適な実施例において、前記第１の伝達機構は、複数の直歯を含む。

好適な実施例において、前記第１の伝達機構は、複数の斜歯を含む。

好適な実施例において、前記第１の伝達機構は、複数の波状歯を含む。

本考案は、使用者の踏力を感知して感知信号に変換することにより、電動駆動機能と結合し、ライディング時の労力を節約して、ライディングがより楽になる。

本考案の他の特徴及び効果は、関連する図面及び実施方法中で詳しく説明する。以下の実施例における図面は単に概略的に示したものであり、本考案を制限するものではない。

本考案の第１の実施例の電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置の立体分解図である。 前記第１の実施例の一部の素子の立体分解図である。 前記第１の実施例の組み合わせ断面図である。 本考案の第２の実施例の電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置の立体分解図である。 前記第２の実施例の組み合わせ断面図である。 図５における一部の拡大断面図である。 図６に類似した断面図であり、前記第２の実施例における第１の歯車が図５、図６に示した状態から右へ移動することを説明する。

本考案を詳しく説明する前に、注意すべきは、以下の説明内容にて、類似した構成要素には同じ符号を付して表示されることである。

図１ないし図３を参照されたい。本考案の電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置の第１の実施例は、クランクシャフト１と、第１の歯車２と、第２の歯車３と、感知ユニット４と、スラスト軸受５と、弾性部材６と、補助ユニット７と、スプロケット８とを備え、前記電動アシスト自転車のモーター１０との接続に適用される。

本実施例のクランクシャフト１は、軸方向Ａに沿って伸び、且つ環状に配列する複数の第１の斜歯１１１が形成される外周面１１を含む。クランクシャフト１の両端はクランク（図示せず）によりペダル（図示せず）に接続できる。

本実施例において、第1の歯車２は、本体部２１と、本体部２１の一端に結合される円環部２２、という２つの素子から構成される。他の実施例において、本体部２１と円環部２２とは一体的に製作されてもよいし、または円環部２２を省略してもよい。第１の歯車２は、クランクシャフト１の外周面１１に配置され、環状でクランクシャフト１の外周面１１に向ける第1の内環面２３と、第1の内環面２３と相対する第1の外環面２４とを含み、第1の内環面２３には複数の第1の斜歯１１１と係合する複数の第２の斜歯２３１が形成され、第1の外環面２４には第1の伝達機構２４０が形成され、第1の伝達機構２４０は環状に配列し且つ軸方向Ａに沿って伸びる複数の第１の直歯２４１を含む。第1の歯車２における複数の第２の斜歯２３１と、クランクシャフト１における複数の第1の斜歯１１１とが互いに係合することにより、クランクシャフト１が回転した時には、第１の歯車２を従動回転させ、且つ第１の歯車２を軸方向変位させるほどの作用力が生じる。よって、第１の歯車２は回転するとともに、軸方向Ａに沿ってクランクシャフト１に相対して移動する。

本実施例において、第２の歯車３は、第1の歯車２の第1の外環面２４に配置され、第1の外環面２４を囲む第２の内環面３１と、第２の内環面３１と相対する第２の外環面３２とを含み、第２の内環面３１には第1の伝達機構２４０と合わせられる第２の伝達機構３１０が形成され、第２の伝達機構３１０は第1の伝達機構２４０における複数の第１の直歯２４１と係合する第２の直歯３１１を含む。第２の歯車３は、第１の歯車２の回転により従動回転される。第２の歯車３をスムーズに回転するため、少なくとも１つの軸受３３が第２の歯車３に隣接して設けられる。

他の実施例においては、第１の伝達構造２４０及び第２の伝達構造３１０を他の形態とすることもよいし、例えば両方とも斜歯や波状歯であって、それでも、第１の歯車２はそれにより、第２の歯車３に回転を伝達して、第２の歯車３を回転させる。

本実施例の感知ユニット４は、クランクシャフト１に貫通され、第１の歯車２に隣接し、且つモーター１０に信号接続できる。具体的には、第１の実施例における感知ユニット４は、クランクシャフト１に貫通される圧力感知素子４１を含み、圧力感知素子４１は第１の歯車２からの押圧力を感知するために用いられる。

本実施例において、スラスト軸受５は、クランクシャフト１に貫通され、且つ第１の歯車２と圧力感知素子４１との間に位置する。弾性部材６は皿ばねであって、クランクシャフト１に貫通され、且つ第１の歯車２のスラスト軸受５の反対側に設けられ、弾性部材６が第１の歯車２をスラスト軸受５の方向へ押し付けることにより、第１の歯車２はスラスト軸受５を介して、所定の押圧力で圧力感知素子４１に押し付けられる。

本実施例において、補助ユニット７は、クランクシャフト１に貫通され、且つモーター１０で駆動回転される補助歯車７１と、クランクシャフト１と補助歯車７１との間に配置される接続ベース７２と、接続ベース７２と補助歯車７１との間に配置される一方向軸受７３とを含む。スプロケット８は、クランクシャフト１に貫通され、且つ補助ユニット７の接続ベース７２に接続する。

上記の構成によれば、例えば使用者が前方に向けてペダルを踏んで、クランクシャフト１を前方に向けて従動回転させ（ここで、クランクシャフト１は外力を受け、その外力は即ち使用者の踏力から変換された回転力である）、クランクシャフト１の回転により、クランクシャフト１に係合される第１の歯車２と第２の歯車３が従動回転されるとともに、接続ベース７２も従動回転され、更にスプロケット８を従動回転させる。よって、電動アシスト自転車は人力で駆動され、前に進むことができる。

そして、電動アシスト自転車が人力により前に進んでいる時には、クランクシャフト１が前記外力を受けるとともに、前記第１の歯車２を従動回転させる。第１の歯車２の回転において、第１の歯車２の第２の斜歯２３１とクランクシャフト１の第１の斜歯１１１との係合により、第１の歯車２は軸方向Ａに沿った力を受け、軸方向Ａに沿ってクランクシャフト１に相対して移動する（僅かな移動であるため、図示せず）。本実施例において、第１の歯車２は、第１の斜歯１１１と第２の斜歯２３１とのねじれ方向により、軸方向Ａに沿って移動する時に圧力感知素子４１の方向へ移動し、スラスト軸受５を介して圧力感知素子４１に押し付けられる。圧力感知素子４１は、自らが受けた押圧力が増加するため、前記外力の存在を感知し、その感知した外力信号を電子信号に変換してモーター１０に伝送し、モーター１０を起動させるように制御する。モーター１０は、前記により起動され、補助歯車７１を駆動回転させて、且つモーター１０の動力をスプロケット８の回転動力として、接続ベース７２を介してスプロケット８に伝達する。

言い換えれば、人力によりスプロケット８を駆動回転させる時に、感知ユニット４は、第１の歯車２からの押圧力の増加で、外力の存在を感知し、スプロケット８の回転を補助するようにモーター１０を駆動して、使用者が乗りやすい補助効果を達成する。更に、モーター１０は補助ユニット７の一方向軸受７３を介して補助歯車７１を駆動回転させるが、クランクシャフト１がそれによって従動せず、一方向軸受７３は補助歯車７１を回転させるとともに、接続ベース７２及びスプロケット８を一方向に従動回転させる。使用者がペダルを踏むのを停止した際に、第１の歯車２は図３に示した位置に戻り、モーター１０の運転は停止する。

図４ないし図６を参照されたい。本実施例の電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置の第２の実施例と前記第１の実施例とは、その構造は概ね同じである。相違点は、第２の実施例において、クランクシャフト１の第１の斜歯１１１と第１の歯車２の第２の斜歯２３１とのねじれ方向は、第１の実施例と逆である。よって、本実施例において、使用者が前方に向けてペダルを踏んで、クランクシャフト１を前方に向けて従動回転させる［即ち、クランクシャフト１が外力（踏力）を受ける］時に、第１の歯車２はクランクシャフト１の回転と同転するとともに、軸方向Ａに沿って補助歯車７１の方向へ移動する。

本実施例において、感知ユニット４は、第１の歯車２と同動するように第１の歯車２の軸の外周面に配置される磁石４２と、クランクシャフト１に隣接し且つ磁束の変化を感知するように用いられる２つの磁気感知素子４３とを含み、磁気感知素子４３はモーター１０に信号接続する。また、第１の歯車２は、磁気感知素子４３と補助歯車７１との間に位置する。

本実施例は、複数の弾性部材６を含み、それらの弾性部材６は皿ばねであって、軸方向Ａに沿って配列し且つクランクシャフト１に貫通される。それらの弾性部材６は、第１の歯車２と補助歯車７１との間に位置し、第１の歯車２を２つの磁気感知素子４３の方向へ押し付ける。

図５、図６、図７を参照されたい。本実施例は、磁気感知素子４３を用いて、磁石４２の移動から生じた磁束の変化を感知することにより、外力（踏力）の存在を感知するものである。具体的には、クランクシャフト１が外力を受けて回転した時に、第１の歯車２は、それにより従動回転されるとともに、磁石４２を従動回転させ、且つ磁石４２を図６に示した位置から軸方向Ａに沿って、補助歯車７１の方向に向けて図７に示した位置まで移動させ（この移動距離はほんの僅かであり、図６に示すように、移動可能な範囲は距離ｄで図示される）、磁石４２の移動により、磁気感知素子４３は磁束の変化を感知し、外力の存在が証明される。磁気感知素子４３は、その外力を感知し、モーター１０を起動させ且つ動力を補助歯車７１及びスプロケット８に出力するように制御して、モーター１０の補助効果を達成する。また、使用者がペダルを踏むのを停止した際に、第１の歯車２は図６に示した位置に戻り、モーター１０の運転は停止する。

上記をまとめるに、クランクシャフト１の第１の斜歯１１１と第１の歯車２の第２の斜歯２３１、及び第１の歯車２の第１の伝達機構２４０と第２の歯車３の第２の伝達機構３１０は、それぞれ互いに合わせられるため、クランクシャフト１が外力を受けて回転した時に、第１の歯車２が従動回転され且つ軸方向Ａに沿って移動し、感知ユニット４に外力の存在を感知させることにより、モーター１０が補助力を提供するように制御される。本考案は、新規な構造及び優れた感知効果を持つ感知ユニット４を有し、乗りやすさを実現できる。

上記は単に本考案の実施例に過ぎず、本考案を限定するものではない。本考案の技術思想及び範囲を超えることなく、これに対して行う等価の修正又は変更のいずれも、別紙の実用新案登録請求の範囲に含まれるものである。

本考案は、踏力伝動感知装置を通じて使用者の踏力を感知し、クランクシャフトが受けた作用力を感知信号に変換され、踏力が感知された時にモーターを駆動して補助力を生じさせる。

１０ モーター
１ クランクシャフト
１１ 外周面
１１１ 第１の斜歯
２ 第１の歯車
２１ 本体部
２２ 円環部
２３ 第１の内環面
２３１ 第２の斜歯
２４ 第１の外環面
２４０ 第１の伝達機構
２４１ 第１の直歯
３ 第２の歯車
３１ 第２の内環面
３１０ 第２の伝達機構
３１１ 第２の直歯
３２ 第２の外環面
３３ 軸受
４ 感知ユニット
４１ 圧力感知素子
４２ 磁石
４３ 磁気感知素子
５ スラスト軸受
６ 弾性部材
７ 補助ユニット
７１ 補助歯車
７２ 接続ベース
７３ 一方向軸受
８ スプロケット
Ａ 軸方向
ｄ 距離

Claims (15)

1. 電動アシスト自転車のモーターとの接続に適用される、電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置であって、
   軸方向に沿って伸び、環状に配列する複数の第１の斜歯が形成される外周面を含む、クランクシャフトと、
   前記クランクシャフトの前記外周面に配置され、環状の第1の内環面と、前記第1の内環面と相対する第1の外環面とを含み、前記第1の内環面に複数の前記第1の斜歯と係合する複数の第２の斜歯が形成され、前記第1の外環面に第1の伝達機構が形成される、第1の歯車と、
   前記第1の歯車の前記第1の外環面に配置され、前記第1の外環面を囲む第２の内環面を含み、前記第２の内環面に前記第1の伝達機構と合わせられる第２の伝達機構が形成される、第２の歯車と、
   前記クランクシャフトに貫通され、前記第１の歯車に隣接し、前記モーターに信号接続できる、感知ユニットと、
   前記クランクシャフトに貫通され、前記モーターで駆動回転される補助歯車を含む、補助ユニットと、
   前記クランクシャフトに貫通され、且つ前記補助ユニットに接続する、スプロケットと、を備えることを特徴とする電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置。
2. 前記クランクシャフトが外力を受けて回転した時に、前記第１の歯車、前記第２の歯車及び前記スプロケットが従動回転され、且つ前記第１の歯車が回転するとともに前記軸方向に沿って前記クランクシャフトに相対して移動することにより、前記感知ユニットが前記外力を感知し、前記モーターが前記補助歯車を駆動回転させ、前記補助ユニットが前記モーターの動力を前記スプロケットの回転の動力として、前記スプロケットに伝達する、請求項１に記載の電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置。
3. 前記補助ユニットは、接続ベースを更に含み、前記接続ベースは前記クランクシャフトと前記補助歯車との間に配置され、且つ前記スプロケットに接続し、前記補助歯車が回転した時には、前記接続ベースを介して前記スプロケットを従動回転させる、請求項１に記載の電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置。
4. 前記補助ユニットは、一方向軸受を更に含み、前記一方向軸受は前記接続ベースと前記補助歯車との間に配置され、前記補助歯車が回転した時には、前記接続ベースを一方向に従動回転させる、請求項３に記載の電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置。
5. 前記感知ユニットは、圧力感知素子を含み、前記圧力感知素子は前記クランクシャフトに貫通され、前記第１の歯車が前記クランクシャフトの回転と同転した時に、前記第１の歯車が回転するとともに前記圧力感知素子の方向へ移動し、前記感知ユニットは前記圧力感知素子が受けた押圧力の増大によって、前記外力の存在を感知する、請求項２に記載の電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置。
6. 前記電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置は、スラスト軸受を更に含み、前記スラスト軸受は前記クランクシャフトに貫通され、且つ前記第１の歯車と前記圧力感知素子との間に位置する、請求項５に記載の電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置。
7. 前記電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置は、弾性部材を更に含み、前記弾性部材は前記クランクシャフトに貫通され、且つ前記第１の歯車の前記スラスト軸受の反対側に設けられ、前記第１の歯車を前記スラスト軸受の方向へ押し付ける、請求項６に記載の電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置。
8. 前記感知ユニットは、磁石と、磁気感知素子とを含み、前記磁石は前記第１の歯車に設けられ、前記磁気感知素子は前記クランクシャフトに隣接し且つ磁束の変化を感知するように用いられ、前記第１の歯車が前記クランクシャフトの回転と同転した時には、前記磁石を従動回転させるとともに前記軸方向へ移動させ、前記磁気感知素子は磁束の変化を感知することによって、前記外力の存在を感知する、請求項２に記載の電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置。
9. 前記第１の歯車は、前記磁気感知素子と前記補助歯車との間に位置し、前記第１の歯車が前記クランクシャフトの回転と同転した時に、前記第１の歯車は前記軸方向に沿って且つ前記補助歯車の方向へ移動する、請求項８に記載の電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置。
10. 前記電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置は、弾性部材を更に含み、前記弾性部材は前記クランクシャフトに貫通され、且つ前記第１の歯車と前記補助歯車との間に位置し、前記第１の歯車を前記磁気感知素子の方向へ押し付ける、請求項９に記載の電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置。
11. 前記第２の歯車に、少なくとも１つの軸受が隣接して設けられる、請求項１に記載の電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置。
12. 前記弾性部材は、皿ばねである、請求項７または請求項１０に記載の電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置。
13. 前記第１の伝達機構は、複数の直歯を含む、請求項１に記載の電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置。
14. 前記第１の伝達機構は、複数の斜歯を含む、請求項１に記載の電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置。
15. 前記第１の伝達機構は、複数の波状歯を含む、請求項１に記載の電動アシスト自転車の踏力伝動感知装置。

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