JP3421471B2 - 自転車用トルク検出装置 - Google Patents
自転車用トルク検出装置Info
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- JP3421471B2 JP3421471B2 JP10348595A JP10348595A JP3421471B2 JP 3421471 B2 JP3421471 B2 JP 3421471B2 JP 10348595 A JP10348595 A JP 10348595A JP 10348595 A JP10348595 A JP 10348595A JP 3421471 B2 JP3421471 B2 JP 3421471B2
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- Japan
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は主に、電動モータを補助
動力とする自転車の駆動トルクの検出装置に関するもの
である。
動力とする自転車の駆動トルクの検出装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】電動モータを補助動力とする自転車は、
その駆動トルクに応じて補助動力を出力するようになっ
ているため、駆動トルクの検出装置が必要である。この
トルク検出装置としては、自転車のクランク軸部に組み
込まれたもの、および駆動用チェーンの張力によってト
ルクを検出する装置が従来装置として知られている。
その駆動トルクに応じて補助動力を出力するようになっ
ているため、駆動トルクの検出装置が必要である。この
トルク検出装置としては、自転車のクランク軸部に組み
込まれたもの、および駆動用チェーンの張力によってト
ルクを検出する装置が従来装置として知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
クランク軸部に組み込んだ従来のトルク検出装置は、駆
動ユニットとトルク検出部が一体となっているので、装
置が大きくなるから、自転車に対する配置上の制約が生
じて設計の自由度が少なくなる。
クランク軸部に組み込んだ従来のトルク検出装置は、駆
動ユニットとトルク検出部が一体となっているので、装
置が大きくなるから、自転車に対する配置上の制約が生
じて設計の自由度が少なくなる。
【０００４】またクランク軸部に設けたトルク検出装置
には、大きなペダル踏力があまり軽減されることなくか
ゝるため、トルク検出装置の構成部品の強度を前記大き
な荷重に耐え得るように高めに設計しなければならず、
その分製造コストが増大する。
には、大きなペダル踏力があまり軽減されることなくか
ゝるため、トルク検出装置の構成部品の強度を前記大き
な荷重に耐え得るように高めに設計しなければならず、
その分製造コストが増大する。
【０００５】また駆動用チェーンの張力によってトルク
を検出する装置は、車輪を車体に組み付ける場合に、チ
ェーンの張り具合によってトルクの検出値にばらつきが
生じやすいため、トルクの検出が不正確になるという問
題点があった。
を検出する装置は、車輪を車体に組み付ける場合に、チ
ェーンの張り具合によってトルクの検出値にばらつきが
生じやすいため、トルクの検出が不正確になるという問
題点があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決する
ため本発明においては、自転車の後車軸に駆動チェーン
用のスプロケットを回転自在に設け、このスプロケット
をキヤリヤとして遊星歯車を回転自在に枢支し、この遊
星歯車と噛合する内歯歯車を車体に対して所定の角度だ
け回動可能に設けると共に、この遊星歯車と噛合する太
陽歯車を一方向クラッチを介して後輪ハブに対して一方
向のみに回転自在に嵌合し、前記内歯歯車の回動量をポ
テンションメータによって検出するようにして自転車用
トルク検出装置を構成する。
ため本発明においては、自転車の後車軸に駆動チェーン
用のスプロケットを回転自在に設け、このスプロケット
をキヤリヤとして遊星歯車を回転自在に枢支し、この遊
星歯車と噛合する内歯歯車を車体に対して所定の角度だ
け回動可能に設けると共に、この遊星歯車と噛合する太
陽歯車を一方向クラッチを介して後輪ハブに対して一方
向のみに回転自在に嵌合し、前記内歯歯車の回動量をポ
テンションメータによって検出するようにして自転車用
トルク検出装置を構成する。
【０００７】また前記した第１発明の自転車用トルク検
出装置の内歯歯車の回動量を変換アームによって拡大
し、この変換アームの作動量をポテンションメータによ
って検出するようにしてもよい。
出装置の内歯歯車の回動量を変換アームによって拡大
し、この変換アームの作動量をポテンションメータによ
って検出するようにしてもよい。
【０００８】また前記した第１発明の自転車用トルク検
出装置の内歯歯車を後輪ハブと一体的に結合した軸筒に
対して回動可能に設け、この内歯歯車の外周部に接合し
た台座にアームを突設し、前記台座の両端縁間の幅より
わずかに広い幅で２本のストッパーピンを前記台座の端
縁とそれぞれ衝合するように車体に固定した部材に突設
してもよい。
出装置の内歯歯車を後輪ハブと一体的に結合した軸筒に
対して回動可能に設け、この内歯歯車の外周部に接合し
た台座にアームを突設し、前記台座の両端縁間の幅より
わずかに広い幅で２本のストッパーピンを前記台座の端
縁とそれぞれ衝合するように車体に固定した部材に突設
してもよい。
【０００９】
【作用】本発明装置は上述のように、自転車のクランク
軸部には設けず、後車軸部にトルク検出装置を設けたか
ら、クランク軸部にトルク検出装置を組み込んだ従来装
置のように、クランク軸部の駆動装置が大きくなること
による装置配置上の制約がなくなると共に、既存の後輪
用ハブを使用できるから、安価で設計の自由度が高い電
動補助動力式自転車を提供することができる。
軸部には設けず、後車軸部にトルク検出装置を設けたか
ら、クランク軸部にトルク検出装置を組み込んだ従来装
置のように、クランク軸部の駆動装置が大きくなること
による装置配置上の制約がなくなると共に、既存の後輪
用ハブを使用できるから、安価で設計の自由度が高い電
動補助動力式自転車を提供することができる。
【００１０】また本発明装置は、クランク軸側のスプロ
ケットと後車軸側のスプロケットとによって１段階増速
して、その分低くなった後車軸側のトルクを検出するよ
うにしたから、トルク検出装置の構成部品の強度をクラ
ンク軸側のものより低く設定できると共に、装置をコン
パクトにすることができる。
ケットと後車軸側のスプロケットとによって１段階増速
して、その分低くなった後車軸側のトルクを検出するよ
うにしたから、トルク検出装置の構成部品の強度をクラ
ンク軸側のものより低く設定できると共に、装置をコン
パクトにすることができる。
【００１１】また本発明装置は、後車軸側において遊星
歯車式増速装置を組み込んだから、その分クランク軸側
のスプロケットの径を小さくすることにより、クランク
軸側の伝動装置の小型軽量化が図れる。
歯車式増速装置を組み込んだから、その分クランク軸側
のスプロケットの径を小さくすることにより、クランク
軸側の伝動装置の小型軽量化が図れる。
【００１２】また本発明装置によれば、従来のチェーン
の張力を検出する方法のように、チェーンの張り具合の
変化による検出値のばらつきが生じないから、トルクの
検出値が正確になる。
の張力を検出する方法のように、チェーンの張り具合の
変化による検出値のばらつきが生じないから、トルクの
検出値が正確になる。
【００１３】
【実施例】以下、図面について本発明の実施例を説明す
る。図中１（図１参照）は自転車の前輪、２は後輪、３
は車体（フレーム）、４はクランク軸、５はクランクア
ーム、６はクランク軸４に固着した前ギヤ（チェーンス
プロケット）、７は後車軸、８は後車軸７に嵌装した後
ギヤ（チェーンスプロケット）、９は前ギヤ６と後ギヤ
８にかけ渡したチェーンである。
る。図中１（図１参照）は自転車の前輪、２は後輪、３
は車体（フレーム）、４はクランク軸、５はクランクア
ーム、６はクランク軸４に固着した前ギヤ（チェーンス
プロケット）、７は後車軸、８は後車軸７に嵌装した後
ギヤ（チェーンスプロケット）、９は前ギヤ６と後ギヤ
８にかけ渡したチェーンである。
【００１４】また１０は補助電動装置用の電源であるバ
ッテリー、１１はコントローラ、１２はモーターおよび
伝動歯車等よりなる補助電動ユニットであり、１３（図
５参照）は後輪２のハブである。
ッテリー、１１はコントローラ、１２はモーターおよび
伝動歯車等よりなる補助電動ユニットであり、１３（図
５参照）は後輪２のハブである。
【００１５】本実施例においては、図４および図５に詳
細に示すように、後輪ハブ１３の端部にねじ部１３ａを
形成し、このねじ部１３ａに段付き中空円筒形状の軸筒
１４を螺合して固定する。またこの軸筒１４の外周部に
ボールベアリング１５を介して太陽歯車１６を嵌合し、
この太陽歯車１６と前記軸筒１４との間に一方向クラッ
チ１７を設ける。１７ａはそのラチェット用爪であり、
１８は前記ボールベアリング１５の玉押し用のリングで
ある。
細に示すように、後輪ハブ１３の端部にねじ部１３ａを
形成し、このねじ部１３ａに段付き中空円筒形状の軸筒
１４を螺合して固定する。またこの軸筒１４の外周部に
ボールベアリング１５を介して太陽歯車１６を嵌合し、
この太陽歯車１６と前記軸筒１４との間に一方向クラッ
チ１７を設ける。１７ａはそのラチェット用爪であり、
１８は前記ボールベアリング１５の玉押し用のリングで
ある。
【００１６】また前記太陽歯車１６の外周部にボールベ
アリング１９を介して後ギヤ（チェーンスプロケット）
８と一体に形成したキヤリヤ２０を回転自在に設ける。
２１はこのボールベアリング１９の玉押し用のリングで
ある。また前記スプロケット８と一体のキヤリヤ２０に
複数個（本実施例では４個）の遊星歯車２２を軸２３に
よって回転自在に枢支する。２４は軸２３の内側端部を
支持するキヤリヤ２０と一体のリングである。
アリング１９を介して後ギヤ（チェーンスプロケット）
８と一体に形成したキヤリヤ２０を回転自在に設ける。
２１はこのボールベアリング１９の玉押し用のリングで
ある。また前記スプロケット８と一体のキヤリヤ２０に
複数個（本実施例では４個）の遊星歯車２２を軸２３に
よって回転自在に枢支する。２４は軸２３の内側端部を
支持するキヤリヤ２０と一体のリングである。
【００１７】また前記４個の遊星歯車２２とそれぞれ噛
合する内歯歯車２５を前記軸筒１４に対して回転自在に
設け、この内歯歯車２５の外周部に台座２６を接合し、
この台座２６より突設したアーム２７の外側端部にロー
ラ２８をピン２９により枢支する。また内歯歯車２５
と、その前部をある範囲覆うことができる二つ割りのカ
バー３０の後部を、前記軸筒１４に対して軸受３１を介
して嵌合すると共に、そのカバー３０の前部３０ａを、
図１、２に示すように、フレーム３のチェーンステー３
ａに止めバンド３２を介して固定する。３０ｂ（図４参
照）はカバー３０に設けたバンド取り付け用の孔であ
る。
合する内歯歯車２５を前記軸筒１４に対して回転自在に
設け、この内歯歯車２５の外周部に台座２６を接合し、
この台座２６より突設したアーム２７の外側端部にロー
ラ２８をピン２９により枢支する。また内歯歯車２５
と、その前部をある範囲覆うことができる二つ割りのカ
バー３０の後部を、前記軸筒１４に対して軸受３１を介
して嵌合すると共に、そのカバー３０の前部３０ａを、
図１、２に示すように、フレーム３のチェーンステー３
ａに止めバンド３２を介して固定する。３０ｂ（図４参
照）はカバー３０に設けたバンド取り付け用の孔であ
る。
【００１８】また前記台座２６の両端縁間の幅より図４
のＳで示すように、わずかに広い幅で２本のストッパー
ピン３３，３４を前記台座２６の端縁とそれぞれ衝合す
るように車体３に固定した部材であるカバー３０に突設
する。また上部をピン３５によってカバー３０に枢支し
た変換アーム３６の先端部３６ａを下方へ向けると共
に、途中の斜面３６ｂに前記アーム２７の先端部に設け
たローラ２８が変換アーム３６に作用するばね力によっ
て常に圧接するようにする。３７はそのぱね力を変換ア
ーム３６に与えるスプリングレバーで、３８はその基部
をカバー３０に枢支するピンである。
のＳで示すように、わずかに広い幅で２本のストッパー
ピン３３，３４を前記台座２６の端縁とそれぞれ衝合す
るように車体３に固定した部材であるカバー３０に突設
する。また上部をピン３５によってカバー３０に枢支し
た変換アーム３６の先端部３６ａを下方へ向けると共
に、途中の斜面３６ｂに前記アーム２７の先端部に設け
たローラ２８が変換アーム３６に作用するばね力によっ
て常に圧接するようにする。３７はそのぱね力を変換ア
ーム３６に与えるスプリングレバーで、３８はその基部
をカバー３０に枢支するピンである。
【００１９】また３９は、変換アーム３６の下方のカバ
ー３０内に設けたポテンションメータで、３９ａはその
接触子であるロッドで、前記変換アーム３６の先端部３
６ａと衝合するようにセットする。４０はこのポテンシ
ョンメータ３９の検出値を電気的に出力するためのケー
ブルである。
ー３０内に設けたポテンションメータで、３９ａはその
接触子であるロッドで、前記変換アーム３６の先端部３
６ａと衝合するようにセットする。４０はこのポテンシ
ョンメータ３９の検出値を電気的に出力するためのケー
ブルである。
【００２０】図３の４１は、カバー３０のケーブル引き
出し口に設けたシールである。またこのカバー３０から
引き出したケーブル４０は、図６に示すようにチェーン
ステー３ａ内を通して前方に導くと、ケーブル４０の保
護上有益であり、また外観もよくなる。図６の４２はチ
ェーンステー３ａに設けたケーブル挿通孔に設けたシー
ルである。なお図２および図６の４３は後車軸７に螺合
したナット、４４はそのワッシャーである。
出し口に設けたシールである。またこのカバー３０から
引き出したケーブル４０は、図６に示すようにチェーン
ステー３ａ内を通して前方に導くと、ケーブル４０の保
護上有益であり、また外観もよくなる。図６の４２はチ
ェーンステー３ａに設けたケーブル挿通孔に設けたシー
ルである。なお図２および図６の４３は後車軸７に螺合
したナット、４４はそのワッシャーである。
【００２１】つぎに上述のように構成した本発明装置の
作用を説明する。前ギヤ６が回転することによってチェ
ーン９を介して後ギヤ８と一体のキヤリヤ２０が図４の
矢印Ａの方向に回転すると、内歯歯車２５も矢印Ａの方
向へ回動しようとするが、この内歯歯車２５の矢印Ａ方
向の回動は、アーム２７、ローラ２８を介して変換アー
ム３６に作用するスプリングレバー３７のばね力によっ
て抑制されている。すなわち内歯歯車２５に作用するト
ルクが小さい内は、内歯歯車２５は回動しないが、作用
トルクが大きくなれば、台座２６の側縁がストッパーピ
ン３４と衝合するまで、わずかな角度回動する。
作用を説明する。前ギヤ６が回転することによってチェ
ーン９を介して後ギヤ８と一体のキヤリヤ２０が図４の
矢印Ａの方向に回転すると、内歯歯車２５も矢印Ａの方
向へ回動しようとするが、この内歯歯車２５の矢印Ａ方
向の回動は、アーム２７、ローラ２８を介して変換アー
ム３６に作用するスプリングレバー３７のばね力によっ
て抑制されている。すなわち内歯歯車２５に作用するト
ルクが小さい内は、内歯歯車２５は回動しないが、作用
トルクが大きくなれば、台座２６の側縁がストッパーピ
ン３４と衝合するまで、わずかな角度回動する。
【００２２】いずれにしても内歯歯車２５は殆んど回動
しないから、キヤリヤ２０が矢印Ａの方向に回転する
と、遊星歯車２２が矢印Ａ方向に公転すると共に、矢印
Ｂ方向に自転するから、この遊星歯車２２と噛合してい
る太陽歯車１６が矢印Ａ方向へ増速されて回転し、この
回転が一方向クラッチ１７を介して後輪ハブ１３に伝え
られて自転車が前進する。
しないから、キヤリヤ２０が矢印Ａの方向に回転する
と、遊星歯車２２が矢印Ａ方向に公転すると共に、矢印
Ｂ方向に自転するから、この遊星歯車２２と噛合してい
る太陽歯車１６が矢印Ａ方向へ増速されて回転し、この
回転が一方向クラッチ１７を介して後輪ハブ１３に伝え
られて自転車が前進する。
【００２３】上述のように内歯歯車２５の回動は、自転
車の駆動トルクの大小によってわずかながら回動する。
図４の状態はトルクが小さい場合であり、この状態から
トルクが大きくなると、アーム２７が図の矢印Ｃの方向
へ回動する。アーム２７が回動すると、ローラ２９を介
して変換アーム３６がスプリングレバー３７のばね力に
抗して矢印Ｄのように回動し、その結果ポテンションメ
ータ３９のロッド３９ａが矢印Ｅのように作動して、そ
の作動に応じた電気的信号をコード４０より出力する。
そしてこの出力によって自転車の補助電動力を制御する
ことができる。
車の駆動トルクの大小によってわずかながら回動する。
図４の状態はトルクが小さい場合であり、この状態から
トルクが大きくなると、アーム２７が図の矢印Ｃの方向
へ回動する。アーム２７が回動すると、ローラ２９を介
して変換アーム３６がスプリングレバー３７のばね力に
抗して矢印Ｄのように回動し、その結果ポテンションメ
ータ３９のロッド３９ａが矢印Ｅのように作動して、そ
の作動に応じた電気的信号をコード４０より出力する。
そしてこの出力によって自転車の補助電動力を制御する
ことができる。
【００２４】
【発明の効果】本発明装置は上述のように、自転車のク
ランク軸部には設けず、後車軸部にトルク検出装置を設
けたから、クランク軸部にトルク検出装置を組み込んだ
従来装置のように、クランク軸部の駆動装置が大きくな
ることによる装置配置上の制約がなくなると共に、既存
の後輪用ハブを使用できるから、安価で設計の自由度が
高い電動補助動力式自転車を提供することができるとい
う効果が得られる。
ランク軸部には設けず、後車軸部にトルク検出装置を設
けたから、クランク軸部にトルク検出装置を組み込んだ
従来装置のように、クランク軸部の駆動装置が大きくな
ることによる装置配置上の制約がなくなると共に、既存
の後輪用ハブを使用できるから、安価で設計の自由度が
高い電動補助動力式自転車を提供することができるとい
う効果が得られる。
【００２５】また本発明装置は、クランク軸側のスプロ
ケットと後車軸側のスプロケットとによって１段階増速
して、その分低くなった後車軸側のトルクを検出するよ
うにしたから、トルク検出装置の構成部品の強度をクラ
ンク軸側のものより低く設定できると共に、装置をコン
パクトにすることができる。
ケットと後車軸側のスプロケットとによって１段階増速
して、その分低くなった後車軸側のトルクを検出するよ
うにしたから、トルク検出装置の構成部品の強度をクラ
ンク軸側のものより低く設定できると共に、装置をコン
パクトにすることができる。
【００２６】また本発明装置は、後車軸側において遊星
歯車式増速装置を組み込んだから、その分クランク軸側
のスプロケットの径を小さくすることにより、クランク
軸側の伝動装置の小型軽量化が図れる。
歯車式増速装置を組み込んだから、その分クランク軸側
のスプロケットの径を小さくすることにより、クランク
軸側の伝動装置の小型軽量化が図れる。
【００２７】また本発明装置によれば、従来のチェーン
の張力を検出する方法のように、チェーンの張り具合の
変化による検出値のばらつきが生じないから、トルクの
検出値が正確になるという効果が得られる。
の張力を検出する方法のように、チェーンの張り具合の
変化による検出値のばらつきが生じないから、トルクの
検出値が正確になるという効果が得られる。
【図１】本発明装置を付した自転車の側面図である。
【図２】図１の部分詳細図である。
【図３】図２から自転車フレームを取り外した状態を示
す本発明装置の外観図である。
す本発明装置の外観図である。
【図４】図３の内部を示す詳細図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ断面図である。
【図６】図２のチェーンステーを一部断面で示す立面図
である。
である。
１ 前輪
２ 後輪
３ 車体（フレーム）
3a チェーンステー
４ クランク軸
５ クランクアーム
６ 前ギヤ（チェーンスプロケット）
７ 後車軸
８ 後ギヤ（チェーンスプロケット）
９ チェーン
10 バッテリー
11 コントローラ
12 補助電動ユニット
13 後輪ハブ（ハブ）
14 軸筒
15 ボールベアリング
16 太陽歯車
17 一方向クラッチ
17a ラチェット用爪
18 玉押し用のリング
19 ボールベアリング
20 キヤリヤ
21 玉押し用のリング
22 遊星歯車
23 軸
24 キヤリヤと一体のリング
25 内歯歯車
26 台座
27 アーム
28 ローラ
29 ピン
30 カバー
31 軸受
32 止めバンド
33, 34 ストッパーピン
35 ピン
36 変換アーム
36a 先端部
36b 斜面
37 スプリングレバー
38 ピン
39 ポテンションメータ
39a ロッド
40 ケーブル
41, 42 シール
43 ナット
44 ワッシャー
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 古川 俊晴
埼玉県上尾市中妻３−１−１ ブリヂス
トンサイクル株式会社内
(56)参考文献 特開 平４−358987（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−196071（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01L 3/14
B62M 23/02
Claims (3)
- 【請求項１】 自転車の後車軸に駆動チェーン用のスプ
ロケットを回転自在に設け、このスプロケットをキヤリ
ヤとして遊星歯車を回転自在に枢支し、この遊星歯車と
噛合する内歯歯車を車体に対して所定の角度だけ回動可
能に設けると共に、この遊星歯車と噛合する太陽歯車を
一方向クラッチを介して後輪ハブに対して一方向のみに
回転自在に嵌合し、前記内歯歯車の回動量をポテンショ
ンメータによって検出するようにしたことを特徴とする
自転車用トルク検出装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の自転車用トルク検出装置
の内歯歯車の回動量を変換アームによって拡大し、この
変換アームの作動量をポテンションメータによって検出
するようにしたことを特徴とする自転車用トルク検出装
置。 - 【請求項３】 請求項１記載の自転車用トルク検出装置
の内歯歯車を後輪ハブと一体的に結合した軸筒に対して
回動可能に設け、この内歯歯車の外周部に接合した台座
にアームを突設し、前記台座の両端縁間の幅よりわずか
に広い幅で２本のストッパーピンを前記台座の端縁とそ
れぞれ衝合するように車体に固定した部材に突設したこ
とを特徴とする自転車用トルク検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10348595A JP3421471B2 (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 自転車用トルク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10348595A JP3421471B2 (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 自転車用トルク検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08297060A JPH08297060A (ja) | 1996-11-12 |
| JP3421471B2 true JP3421471B2 (ja) | 2003-06-30 |
Family
ID=14355316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10348595A Expired - Lifetime JP3421471B2 (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 自転車用トルク検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3421471B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100383104B1 (ko) * | 2000-10-02 | 2003-05-12 | 삼천리자전거공업 주식회사 | 전동보조자전거용 구동부 |
-
1995
- 1995-04-27 JP JP10348595A patent/JP3421471B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08297060A (ja) | 1996-11-12 |
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