JP5140862B2 - 電動自転車用踏込みモーメント伝動感知装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に電動自転車の感知装置に関するものである。

従来の電動自転車は、ボトムブラケットに設けられる複雑な部品及びホール素子により、２つの感知磁環がホール素子を通過する時間差を感知すると共に、該電動自転車を漕ぐ時の踏込みモーメントを算出し、電動自転車用モータから適切な補助動力を出力し制御するものである。

しかしながら、従来の電動自転車用踏込みモーメント感知装置は、ボトムブラケットの内部に複雑な構成を有するものであるので、例えばボトムブラケットなど構造を改造、または特殊なボトムブラケットを有するフレームを使用しなければ、この従来の電動自転車用踏込みモーメント感知装置を設置することができなく、また、複雑な構成を有する従来の電動自転車用踏込みモーメント感知装置を用いた従来の電動自転車における全体的な構造もまた複雑なものであるといった欠点があった。

本発明に係る電動自転車用踏込みモーメント伝動感知装置は、連動盤と、駆動盤と、感知盤とを有し、その内、該連動盤は、内側面と外側面とを有する連動本体と、間隔をおいて環状に該連動本体に穿設される複数の結合孔と、該連動本体の内側面中央に凹設される円形の収容凹部と、該収容凹部の周囲からそれぞれ中心に向かって延出すると共に、間隔をおいて環状に配置される複数の圧着部材と、該圧着部材に囲まれ、連動本体の中心に穿設される外貫通孔と、該収容凹部と同心に該連動本体の内側面に取り付けられる感知外環と、該感知外環の内側面に等間隔に嵌め込まれる複数の外輪磁性体とを備えるものである。

前記駆動盤は、前記収容凹部に配置される駆動本体と、該駆動本体の中心に穿設されるクランク軸孔と、該駆動本体の内側面におけるクランク軸孔の周囲に凹設される環状のベアリング溝部と、該駆動本体の外周面に延設されると共に、それぞれ間隔をおいて環状に且つ前記圧着部材と対応するように圧着部材の前側に当接される複数の押圧部材と、該ベアリング溝部に嵌合され、外径が該ベアリング溝部より小径のベアリングと、該押圧部材と押圧部材前側に位置する圧着部材との間にそれぞれ配置される複数のスプリングと、該駆動本体と同心に駆動本体の内側面に取り付けられ、内側面に等間隔に嵌入される複数の内輪磁性体を備える感知内輪とを有する駆動盤と、を備えるものである。

前記感知盤は、前記駆動盤側から収容凹部及び感知外環を覆うカバー盤と、前記ベアリングと対応するように該カバー盤の中心に穿設される内貫通孔と、該カバー盤の内側面における該内貫通孔の周囲から延出すると共に、前記ベアリングを収容し、前記ベアリング溝部に嵌め込まれる環状凸部と、該カバー盤の外側面における内貫通孔の周囲と対応する箇所に凹設されると共に、中央部が内貫通孔と連通する固定凹部と、それぞれ感知内輪及び感知外環と対応するように、該カバー盤に設置される内輪感知センサ及び外輪感知センサとを備えるものである。

また、前記圧着部材は等間隔に環状に配設されると共に、前記押圧部材は等間隔に環状に配設され、更に、前記圧着部材の内側面に、円環状を呈するカバーリングが、前記圧着部材と、押圧部材と、スプリングを覆うようにボルトにより取り付けられる。

また、前記外貫通孔は円形を呈すると共に、前記駆動本体の外側面中央に、前記連動本体の外貫通孔から突出して回転するように、円形を呈する凸部が凸設される。

本発明に係る電動自転車用踏込みモーメント伝動感知装置は、スプロケットとボトムブラケットとの間に簡単に設置できるので、上記従来の課題を解決することができる。

本発明に係る電動自転車用踏込みモーメント伝動感知装置を自転車フレームに取り付けた状態を示す斜視図。 本発明に係る電動自転車用踏込みモーメント伝動感知装置の外側視点の部分分解図。 本発明に係る電動自転車用踏込みモーメント伝動感知装置の内側視点の部分分解図。 本発明に係る電動自転車用踏込みモーメント伝動感知装置における感知盤の部分分解図。 本発明に係る電動自転車用踏込みモーメント伝動感知装置の断面図。 本発明に係る電動自転車用踏込みモーメント伝動感知装置の平面図。 本発明に係る電動自転車用踏込みモーメント伝動感知装置の部分断面図。 本発明に係る電動自転車用踏込みモーメント伝動感知装置の回転動作を示す部分断面図。

以下、添付図面を参照して本発明の適切な実施の形態を詳細に説明する。

図１乃至図５に示すように、本発明に係る電動自転車用踏込みモーメント伝動感知装置は、自転車のスプロケット４０とボトムブラケット４１との間に設置され、連動盤１０と、駆動盤２０と、感知盤３０とを有するものである。

前記連動盤１０は、連動本体１１と、感知外環１２とを備えるものであり、そのうち、該連動本体１１は、五角形のプレート状を呈し、内側面と、外側面と、五つの角に所定の間隔をおいて環状にそれぞれ穿設されると共に、夫々が中心と同一距離である五つの結合孔１１１と、内側面中央に凹設される円形の収容凹部１１２と、該収容凹部１１２の周囲からそれぞれ中心に向かって延出すると共に、等間隔に環状に配置される略直方形の五つの圧着部材１１３と、該五つの圧着部材１１３に囲まれ、中心に穿設される円形の外貫通孔１１４とを備えるものである。

前記感知外環１２は、環状に配設される前記五つの結合孔１１１と収容凹部１１２との間に位置し、ボルトにより該収容凹部１１２と同心に前記連動本体１１の内側面に取り付けられる環状部材であり、内側面に等間隔に１２個の外輪磁性体１２１が嵌め込まれるものである。

前記駆動盤２０は、内駆動本体２１と、ベアリング２２と、五つのスプリング２３と、感知内輪２４と、カバーリング２５とを備え、その内、該駆動本体２１は、円形を呈し、前記五つの圧着部材１１３の中心に位置するように収容凹部１１２に配置され、内側面と、外側面と、外周面と、中心に穿設される、内径が前記外貫通孔１１４の内径より大きい四角形のクランク軸孔２１１と、該内側面のクランク軸孔２１１の周囲に凹設される環状のベアリング溝部２１２と、該外周面に延設されると共に、それぞれ等間隔に環状に配置され、前記圧着部材１１３と対応するように圧着部材１１３の前側に当接される略直方形の五つの押圧部材２１３と、該外側面の中央に凸設されると共に、前記連動本体１１の外貫通孔１１４から突出するように回転可能に設置される円形凸部２１４とを備えるものである。

前記ベアリング２２は、前記ベアリング溝部２１２に嵌め込まれると共に、外径が前記ベアリング溝部２１２より小径であり、前記五つのスプリング２３は、それぞれ前記押圧部材２１３と押圧部材２１３の前側に位置する圧着部材１１３との間に配置され、前記感知内輪２４は、円環状を呈し、ボルトにより前記駆動本体２１と同心に駆動本体２１の内側面に取り付けられ、１２個の内輪磁性体２４１がそれぞれ前記外輪磁性体１２１と対応するように等間隔に内側面に嵌入され、前記カバーリング２５は、円環状を呈し、該圧着部材１１３と、押圧部材２１３と、スプリング２３とを覆うように、ボルトにより該圧着部材１１３の内側面に取り付けられるものである。

前記感知盤３０は、カバー盤３１と、内輪感知センサー３２と、外輪感知センサー３３とを備え、該カバー盤３１は、円形を呈し、前記駆動盤２０側から収容凹部１１２及び感知外環１２をカバーするものであり、中心に穿設されると共に、前記ベアリング２２の内周面と対応する内貫通孔３１１と、内側面における該内貫通孔３１１の周囲から延出すると共に、前記ベアリング２２を収容し、前記ベアリング溝部２１２に嵌め込まれる環状凸部３１２と、前記連動本体１１における内側面と対応するように凹設される装着凹部３１３と、外側面における内貫通孔３１１の周囲に凹設されると共に、該内貫通孔３１１と連通する直方形の固定凹部３１４とを備えるものである。

前記内輪感知センサー３２及び外輪感知センサー３３は、それぞれ感知内輪２４及び感知外環１２と対応するように前記装着凹部３１３に設置される。尚、前記内輪感知センサー３２及び外輪感知センサー３３は、ホール素子からなるものでも構わない。

尚、本発明に係る電動自転車用踏込みモーメント伝動感知装置における実施例においては、連動本体１１が五角形を呈すると共に、各角にそれぞれ結合孔１１１が穿設されるが、該連動本体１１は四角形や多辺形などの形状でもよく、形状により各角にそれぞれ結合孔１１１を穿設し、スプロケット４０に対応するようにボルトとナットにより取り付けてもよい。また、前記圧着部材１１３及び押圧部材２１３はそれぞれ、収容凹部１１２の周囲及び駆動本体２１の外周面から延出すると共に、五対五や、四対四、三対三などの複数対複数の対応する構成であっても構わない。さらに、前記感知外環１２における外輪磁性体１２１及び感知内輪２４における内輪磁性体２４１の数量も１２個だけでなく、互いに対応する数量であれば、１０個や８個などでも構わない。

また、図１乃至図５に示すように、本発明に係る電動自転車用踏込みモーメント伝動感知装置を組み立てる時は、連動本体１１の結合孔１１１にそれぞれボルトを介してナットと螺合することにより、該連動本体１１をスプロケット４０に取り付け、ボトムブラケット４１の両端から延設する端部カバー４２におけるクランク軸４３の一端を、カバー盤３１の内貫通孔３１１に挿入して駆動本体２１のクランク軸孔２１１に挿設すると共に、該クランク軸孔２１１の外側から突出させてクランク４４と結合する。尚、この時、前記クランク４４の固定端は、前記駆動本体２１の円形凸部２１４に当接されると共に、前記端部カバー４２の中央に凸設される直方形嵌合凸部は、前記カバー盤３１の外側面に形成される固定凹部３１４に嵌合されることにより、回転不能にカバー盤３１を固定する。

図３乃至図５に示すように、本発明に係る電動自転車用踏込みモーメント伝動感知装置を使用する時は、電動自転車の使用者がペダルを踏み込んでクランク４４を回転させることにより、クランク軸４３を連動させて同時に回転させ、また、該クランク軸４３の回転により、駆動盤２０の駆動本体２１も同時に回転させる。

そして、前記駆動本体２１の回転により、五つの押圧部材２１３でそれぞれ対応するスプリング２３を圧縮して圧着部材１１３を圧押し、連動盤１０の連動本体１１を回転させる。これにより、前記スプロケット４０が連動本体１１と結合するので、連動本体１１の回転に連動して同時に回転することができる。

さらに、前記感知盤３０をボトムブラケット４１の嵌合凸部に嵌合させることにより、該ボトムブラケット４１に対して回転不能となり、連動盤１０及び駆動盤２０が回転する時に感知外環１２の外輪磁性体１２１及び感知内輪２４の内輪磁性体２４１がそれぞれ、感知盤３０に設置される内輪感知センサ３２及び外輪感知センサ３３を通過することにより、対応する外輪磁性体１２１及び内輪磁性体２４１の相対運動差を感知し、内輪感知センサ３２及び外輪感知センサ３３がそれぞれ電圧値を発生する。

更に、本発明に係る電動自転車用踏込みモーメント伝動感知装置は、使用者が力を入れてペダルを踏み込む時、クランク４４の踏込みモーメントが増加することから、クランク軸４３が駆動本体２１を回転するモーメントが大きくなる。

また、図６乃至図８に示すように、踏込みモーメントが増加すると、駆動本体２１の回転スピードが連動本体１１より早くなり、前に互いに対応する感知内輪２４の内輪磁性体２４１と感知外環１２の外輪磁性体１２１がもう対応しなくなり、互いの相対位置も内輪磁性体２４１が外輪磁性体１２１よりやや先になることから、感知盤３０に設置された内輪感知センサ３２が内輪磁性体２４１を感知する時点は、外輪感知センサ３３が外輪磁性体１２１を感知する時点よりやや先になることがある。このように、内輪感知センサ３２及び外輪感知センサ３３は相対運動の変化によって、生じる電圧値の差も変化するので、使用者の踏み込む状態によって、電動自転車におけるモータの出力を制御することができる。

本発明に係る電動自転車用踏込みモーメント伝動感知装置は上記の構成を有することから、この電動自転車用踏込みモーメント伝動感知装置をボトムブラケットの内部ではなく、スプロケットとボトムブラケットとの間に簡単に設置することができるので、効率的に電動自転車を製造することができる。

１０…連動盤、
１１…連動本体、
１１１… 結合孔、
１１２…収容凹部、
１１３… 圧着部材、
１１４… 外貫通孔、
１２…感知外環、
１２１… 外輪磁性体、
２０…駆動盤、
２１…内駆動本体、
２１１… クランク軸孔、
２１２… ベアリング溝部、
２１３… 押圧部材、
２１４… 円形凸部、
２２…ベアリング、
２３…スプリング、
２４…感知内輪、
２４１… 内輪磁性体、
２５…カバーリング、
３０…感知盤、
３１…カバー盤、
３１１… 内貫通孔、
３１２… 環状凸部、
３１３… 装着凹部、
３１４… 固定凹部、
３２…内輪感知センサ、
３３…外輪感知センサ、
４０…スプロケット、
４１…ボトムブラケット、
４２…端部カバー、
４３…クランク軸、
４４…クランク。

Claims (3)

1. 内側面と外側面とを有する連動本体と、間隔をおいて環状に該連動本体に穿設される複数の結合孔と、該連動本体の内側面中央に凹設される円形の収容凹部と、該収容凹部の周囲からそれぞれ中心に向かって延出すると共に、間隔をおいて環状に配置される複数の圧着部材と、該圧着部材に囲まれ、連動本体の中心に穿設される外貫通孔と、該収容凹部と同心に該連動本体の内側面に取り付けられる感知外環と、該感知外環の内側面に等間隔に嵌め込まれる複数の外輪磁性体とを有する連動盤と、
   前記収容凹部に配置される駆動本体と、該駆動本体の中心に穿設されるクランク軸孔と、該駆動本体の内側面におけるクランク軸孔の周囲に凹設される環状のベアリング溝部と、該駆動本体の外周面に、前記圧着部材と対応するように圧着部材の前側に当接され、それぞれが間隔をおいて環状に延設される複数の押圧部材と、該ベアリング溝部に嵌合され、外径が該ベアリング溝部より小径のベアリングと、該押圧部材と押圧部材の前側に位置する圧着部材との間にそれぞれ配置される複数のスプリングと、該駆動本体と同心に駆動本体の内側面に取り付けられ、内側面に等間隔に嵌入される複数の内輪磁性体を備える感知内輪とを有する駆動盤と、
   前記駆動盤側から収容凹部及び感知外環を覆うカバー盤と、前記ベアリングと対応するように該カバー盤の中心に穿設される内貫通孔と、該カバー盤の内側面における該内貫通孔の周囲から延出すると共に、前記ベアリングを収容し、前記ベアリング溝部に嵌め込まれる環状凸部と、該カバー盤の外側面における内貫通孔の周囲と対応する箇所に凹設されると共に、中央部が内貫通孔と連通する固定凹部と、それぞれ感知内輪及び感知外環と対応するように、該カバー盤に設置される内輪感知センサー及び外輪感知センサーとを有する感知盤と、を備えることを特徴とする電動自転車用踏込みモーメント伝動感知装置。
2. 前記圧着部材が等間隔に環状に配設され、
   前記押圧部材が等間隔に環状に配設され、
   前記圧着部材の内側面に、円環状を呈するカバーリングが、前記圧着部材と押圧部材とスプリングとを覆うように、ボルトにより取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の電動自転車用踏込みモーメント伝動感知装置。
3. 前記外貫通孔が円形を呈し、
   前記駆動本体の外側面の中央に、円形を呈する凸部が凸設され、該凸部は、前記連動本体の外貫通孔から突出するように回転可能に設置されることを特徴とする請求項１または２に記載の電動自転車用踏込みモーメント伝動感知装置。

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