JP3239796U - 電動アシスト自転車 - Google Patents

Abstract

【課題】自転車走行の円滑性および快適性向上を達成する電動アシスト自転車を提供する。【解決手段】電動アシスト自転車は、車体フレーム１０、モーター本体２０、第一ギアボックス３０、第二ギアボックス４０、電池６０およびコントローラー５０を含む。該モーター本体２０はシートチューブ１２の底端近くに設置される。該第一ギアボックス３０は駆動軸３２および減速ギアセットを有し、該駆動軸３２は減速ギアセットと相互に結合され且つモーター本体２０のローター２２と相互に連結される。また、減速ギアセット上には伝動軸３５１を設置し、該第二ギアボックス４０は第一ギアボックス３０の伝動軸３５１と相互に接続する。【選択図】図１

Description

本考案は、自転車に関するもので、特に電動でアシストする自転車である。

自転車は、移動手段およびスポーツレジャーの用途を備えており、騎乗者が自転車のペダルを踏み、前進する。しかしながら、上り坂等では人力で動く自転車の場合、往々にして騎乗者の体力的な負担となることもある。拠って、現在では電力で駆動をアシストする自転車によって、上述の問題を完全に解決しており、上り坂でも自転車でスムーズに前進できるようになったが、如何にして自転車の限られた空間内にモーター等電力設備を設置するかが非常に大きな問題と言える。

本考案者は、特に現在の自転車構造および使用上的問題を改善するため、不断の研究とテストを重ね、本考案の欠点を解決する。

モーターによって騎乗者アシスト動力を提供し、自転車走行の円滑性および快適性を向上する目的を達成する電動アシスト自転車を提供することを本考案の主な課題とする。

上述の目的を達成するため、本考案は主に電動アシスト自転車を提供する。それは以下を含む。
車体フレームは、シートチューブおよびダウンチューブを含む。
モーター本体は、シートチューブの底端近くに設置し、該モーター本体はローターを有する。
第一ギアボックスは、モーター本体と相互に接続され、更に駆動軸および減速ギアセットを有し、該駆動軸は減速ギアセットと相互に結合され且つモーター本体のローターと相互に連結される。また減速ギアセット上には駆動軸と同軸の伝動軸を設置する。
第二ギアボックスは、第一ギアボックスの伝動軸と相互に接続し、該第二ギアボックスはステアリングギアセット、ボトムブラケットおよびトルクセンサーを含む。該ステアリングギアセットはワンウェイクラッチで伝動軸と相互に接続し、該ボトムブラケットはステアリングギアセットと相互に接続し且つ横方向に回転する。該トルクセンサーはステアリングギアセットとボトムブラケットの間に設置され、且つボトムブラケットの回転トルクおよび回転速度を検出するのに用いられる。
コントローラーは、車体フレームの内部に設置し、またコントローラーはモーター本体と電気接続する。
電池は、車体フレームのダウンチューブ内に設置し、且つコントローラーと電気接続し、コントローラーおよびモーター本体が作動する動力源を提供する。

当該電動アシスト自転車のうち、該減速ギアセットは歯数差の少ないプラネタリギアであり、それは偏心部、二個の駆動部材、インターナルギア部材、上スプロケット、多数個の出力リング、多数個の固定部材および下スプロケットを含む。該偏心部は駆動軸底端において、駆動軸に対して偏心状に一体成型され、該二個の駆動部材は偏心部上において環状に設置され、且つ各駆動部材の周辺縁にはギア歯が成形され、該インターナルギア部材が二個の駆動部材の周囲に環状設置される。更に二個の駆動部材のギア歯と相互に噛み合うインターナルギアを成形し、該上スプロケットと下スプロケット係は二個の駆動部材の上下両側にそれぞれ設置する。各出力リングは二個の駆動部材を貫通設置し、各固定部材は上スプロケットおよび出力リングをそれぞれ貫通し且つ下スプロケットと相互に固定結合し、下スプロケットは駆動部材と共に回転し、上スプロケットおよび出力リングによって伝動され回転する。該伝動軸は下スプロケット底端で突出して設置する。

当該電動アシスト自転車のうち、減速ギアセットのすべての歯高は０．６から１．５の倍係数で、歯数差は２の倍数であり、圧力角為１２°から３０°である。

そのうち、駆動軸上にはモーター本体のローターと相互に結合するカギ溝が成形される。

当該電動アシスト自転車のうち、該トルクセンサーは環形状でボトムブラケット上に環状設置される。

当該電動アシスト自転車のうち、該コントローラーは車体フレームのシートチューブの中に設置される。

当該電動アシスト自転車のうち、該コントローラーは車体フレームのトップチューブの中に設置される。

当該電動アシスト自転車のうち、該コントローラーは車体フレームのダウンチューブの中に設置される。

当該電動アシスト自転車のうち、該コントローラーは車体フレームのフロントフォークの中に設置される。

本考案の電動アシスト自転車は、トルクセンサーが出力された軸トルクの変化を検出し、コントローラーを連動してモーターを稼働し、モーターによって騎乗者の動力アシストを提供し、自転車走行の円滑性および快適性の效果向上を達成する。

本考案の側視指示図である。 本考案の車体フレームの立体指示図である。 本考案のモーターの立体外観図である。 本考案のモーターの立体分解図である。 本考案のモーターの側視断面分解図である。 本考案の減速ギアセットの立体分解図である。

（一実施形態）
本考案は、電動アシスト自転車を提供する。図１および図２に示すとおり、本考案の電動アシスト自転車は主に車体フレーム１０、モーター本体２０、第一ギアボックス３０、第二ギアボックス４０、コントローラー５０および電池６０を含む。そのうち、該車体フレーム１０構造は現在の自転車とほぼ同じであり、シートチューブ１２、ダウンチューブ１４、トップチューブ、フロントフォークおよびシートステー等を含むが、その詳細構造についてはここでは説明を省略する。

図３から図５に示すとおり、該モーター本体２０はシートチューブ１２底端に近いボトムブラケット箇所に設置し、モーター本体２０内にはローター２２を設置する。

該第一ギアボックス３０は、駆動軸３２および減速ギアセットを有し、モーター本体２０と相互に接続される。該駆動軸３２は減速ギアセットと相互に結合され且つモーター本体２０のローター２２と相互に連結され、駆動軸３２をモーター本体２０のローターの回転に合わせて回転させる。そのうち、駆動軸３２にはモーター本体３０のローター３２と相互に結合するためのカギ溝３２２が成形されており、並びに減速ギアセットによって駆動軸３２の回転速度を予定の低速まで下げる。また減速ギアセット上には駆動軸３２同軸の伝動軸３５１を設置する。

図５および図６に示すとおり、そのうち、該減速ギアセットは歯数差の少ないプラネタリギアもしくはハーモニックギアセット等でもよく、そのうち、本考案では歯数差の少ないプラネタリギアを例とする。それは偏心部３２１、二個の駆動部材３３、インターナルギア部材３４、上スプロケット３１、多数個の出力リング３６、多数個の固定部材および下スプロケット３５を含む。該偏心部３２１は駆動軸３２底端において、駆動軸３２に対して偏心状に一体成型され、該二個の駆動部材３３は偏心部３２１上において環状に設置され、且つ各駆動部材３３周辺縁はギア歯３３１が成形される。良好なものとして、該二個の駆動部材は二個のプラネタリギアであり、且つ偏心部３２１上に駆動部材３３とそれぞれ相対する二個のベアリングを設置することで、偏心部３２１と駆動部材３３間の伝動の円滑性を向上させる。該インターナルギア部材３４は二個の駆動部材３３周囲に環状設置され、且つ二個の駆動部材３３のギア歯３３１と相互に噛み合うインターナルギア３４１が成形される。そのうち、該インターナルギア部材３４は第一ギアボックス３０の箱体上に一体成型されるか、もしくは独立部材として第一ギアボックス３０の箱体内部に固定してもよく、該上スプロケット３１と下スプロケット３５は二個の駆動部材３３の上下両側にそれぞれ設置し、各出力リング３６は二個の駆動部材３３の上下両側にそれぞれ設置される。各固定部材は上スプロケット３１および出力リング３６をそれぞれ貫通し,且つ下スプロケット３５と相互に固定結合し、下スプロケット３５は駆動部材３３と共に回転し、上スプロケット３１および出力リング３６によって伝動され回転する。そのうち、各駆動部材３３には出力リング３６を貫通させ且つ口径が出力リング３６直径より大きい貫通孔をそれぞれ成形し、また該伝動軸３５１は下スプロケット３５底端で突出して設置する。

このように、モーター本体２０のローター２２が駆動軸３２を回転させる時、二個の駆動部材３３はギア歯３３１とインターナルギア部材３４のインターナルギア３４１が相互に噛み合い、二個の駆動部材３３が駆動軸３２底端で一体成形された偏心部３２１を偏心回転させる。故に二個の駆動部材３３が偏心回転した時、上スプロケット３１、各出力リング３６および固定部材を介し、下スプロケット３５を回転させ、更に伝動軸３５１を回転させ、減速効果を達成する。その他、該減速ギアセットのすべての歯高は０．６から１．５倍係数で、歯数差は２の倍数であり、圧力角１２°から３０°であり、そのうち、３０°が比較的良好である。

該第二ギアボックス４０は第一ギアボックス３０と相互に接続し、該第二ギアボックス４０はステアリングギアセットのボトムブラケット４４およびトルクセンサー４６を含む。該ステアリングギアセットはワンウェイクラッチ４２で伝動軸３５１と相互に接続し、更に横向き回転するボトムブラケット４４にも接続し、伝動軸３５１の回転を横方向のボトムブラケット４４へ方向回転させるのに用い、また該ボトムブラケット４４で連接し且つ二個のペダルを駆動し、自転車の騎乗者に騎乗動力をアシストを提供する。そのうち、該ステアリングギアセットはベベルギアセットもしくはフェイスギアセットでもよく、それらの詳細はここでは詳述しない。該トルクセンサー４６はステアリングギアセットとボトムブラケット４４の間に設置され、該トルクセンサー４６は環形状でボトムブラケット４４上に環状設置され、ボトムブラケット４４の回転トルクおよび回転速度を検出する。

該コントローラー５０は車体フレーム１０の内部に設置し、シートチューブ１２、トップチューブ、ダウンチューブ１４もしくはフロントフォーク等の位置に設置してよく、本考案では特に限定しない。また、コントローラー５０はモーター本体２０およびトルクセンサー４６と電気接続し、該電池６０は車体フレーム１０のダウンチューブ１４内に設置し、且つコントローラー５０と電気接続し、それらによってモーター本体２２作動の動力源を提供する。

該自転車が一般平面もしくは下り坂を走る時、騎乗者はペダルを力を入れて踏む必要がない。そのため、ペダルからボトムブラケット４４へ伝わる回転トルクはそれほど大きくない。この時、トルクセンサー４６はモーター本体２０を稼働させず、該モーター本体２０は補助動力を提供しない。そして該自転車が上り坂等の力を必要とする区間を走る時、騎乗者はペダルを強い力で踏む。すると、ペダルはボトムブラケット４４に比較的大きな回転トルクを起こす。この時トルクセンサー４６がボトムブラケット４４の回転トルクの設定値を超えたことを検出すると、即座にコントローラー５０を連動してモーター本体２０を稼働させ、駆動軸３２を回転させる。また第一ギアボックス３０の減速ギアセットおよび第二ギアボックス４０のステアリングギアセットを介し、ボトムブラケット４４を回転させ、ペダル回転をアシストし、それによってペダルを回すための電動補助を提供し、自転車が上り坂等力を必要とする区間において、スムーズに前進させる。

本考案は一般区間の時、騎乗者自身の動力で運転し、上り坂等の力を必要する区間の時にはトルクセンサー４６がボトムブラケット４４トルクの変化を検出し、モーター本体２０を稼働し、モーター本体２０によって騎乗者に補助動力を提供し、自転車走行の的円滑性および快適性を向上させる。

その他、本考案は第一ギアボックス３０上の駆動軸３２を介してモーター本体２０と相互に接続され、第一ギアボックス３０上の伝動軸３５１はワンウェイクラッチ４２を介して第二ギアボックス４０と相互に接続する。故にモーター本体、第一ギアボックス３０および第二ギアボックス４０をモジュール製造および組立を実施することで、モーター本体２０、第一ギアボックス３０および第二ギアボックス４０を車体フレーム１０に組み立てる便利性が大幅に向上し、電動アシスト車全体の製造および組立コストを下げる。

１０ 車体フレーム
１２ シートチューブ
１４ ダウンチューブ
２０ モーター本体
２２ ローター
３０ 第一ギアボックス
３１ 上スプロケット
３２ 駆動軸
３２１ 偏心部
３２２ カギ溝
３３ 駆動部材
３３１ ギア歯
３４ インターナルギア部材
３４１ インターナルギア
３５ 下スプロケット
３６ 出力リング
３５１ 伝動軸
４０ 第二ギアボックス
４２ ワンウェイクラッチ
４４ ボトムブラケット
４６ トルクセンサー
５０ コントローラー
６０ 電池

Claims (13)

1. 電動アシスト自転車において、
   シートチューブおよびダウンチューブを含む車体フレームと、
   シートチューブの底端近くに設置し、ローターを有するモーター本体と、
   モーター本体と相互に接続され、並びに駆動軸および減速ギアセットを有し、前記駆動軸は減速ギアセットと相互に結合され且つモーター本体のローターと相互に連結され、また減速ギアセット上には駆動軸と同軸の伝動軸を設置する第一ギアボックスと、
   第一ギアボックスの伝動軸と相互に接続し、ステアリングギアセット、ボトムブラケットおよびトルクセンサーを含み、前記ステアリングギアセットはワンウェイクラッチで伝動軸と相互に接続し、前記ボトムブラケットはステアリングギアセットと相互に接続し且つ横方向に回転し、前記トルクセンサーはステアリングギアセットとボトムブラケットの間に設置され、且つボトムブラケットの回転トルクおよび回転速度を検出するのに用いられる第二ギアボックスと、
   車体フレームの内部に設置し、またモーター本体と電気接続するコントローラーと、
   車体フレームのダウンチューブ内に設置し、且つコントローラーと電気接続し、コントローラーおよびモーター本体が作動する動力源を提供する電池と、
   を含むことを特徴とする電動アシスト自転車。
2. 前記減速ギアセットは歯数差の少ないプラネタリギアであり、それは偏心部、二個の駆動部材、インターナルギア部材、上スプロケット、多数個の出力リング、多数個の固定部材および下スプロケットを含み、前記偏心部は駆動軸底端において、駆動軸に対して偏心状に一体成型され、前記二個の駆動部材は偏心部上に環状設置され、且つ各駆動部材の周辺縁にはギア歯が成形され、前記インターナルギア部材は二個の駆動部材の周囲に環状設置され、且つ二個の駆動部材のギア歯と相互に噛み合うインターナルギアを成形し、前記上スプロケットと下スプロケットは二個の駆動部材の上下両側にそれぞれ設置し、各出力リングは二個の駆動部材を貫通設置し、各固定部材は上スプロケットおよび出力リングをそれぞれ貫通し且つ下スプロケットと相互に固定結合し、下スプロケットは駆動部材と共に回転し、上スプロケットおよび出力リングによって伝動され回転し、前記伝動軸は下スプロケット底端で突出して設置することを特徴とする請求項１記載の電動アシスト自転車。
3. 前記減速ギアセットのすべての歯高は０．６から１．５の倍係数で、歯数差は２の倍数であり、圧力角為１２°から３０°であることを特徴とする請求項２記載の電動アシスト自転車。
4. 前記駆動軸上にはモーター本体のローターと相互に結合するカギ溝が成形されることを特徴とする請求項２記載の電動アシスト自転車。
5. 前記トルクセンサーは環形状でボトムブラケット上に環状設置されることを特徴とする請求項１から４のうち任意一項記載の電動アシスト自転車。
6. 前記コントローラーは車体フレームのシートチューブの中に設置されることを特徴とする請求項５記載の電動アシスト自転車。
7. 前記コントローラーは車体フレームのトップチューブの中に設置されることを特徴とする請求項５記載の電動アシスト自転車。
8. 前記コントローラーは車体フレームのダウンチューブの中に設置されることを特徴とする請求項５記載の電動アシスト自転車。
9. 前記コントローラーは車体フレームのフロントフォークの中に設置されることを特徴とする請求項５記載の電動アシスト自転車。
10. 前記コントローラーは車体フレームのシートチューブの中に設置されることを特徴とする請求項１から４のうち任意一項記載の記載の電動アシスト自転車。
11. 前記コントローラーは車体フレームのトップチューブの中に設置されることを特徴とする請求項１から４のうち任意一項記載の記載の電動アシスト自転車。
12. 前記コントローラーは車体フレームのダウンチューブの中に設置されることを特徴とする請求項１から４のうち任意一項記載の記載の電動アシスト自転車。
13. 前記コントローラーは車体フレームのフロントフォークの中に設置されることを特徴とする請求項１から４のうち任意一項記載の記載の電動アシスト自転車。

Images