JP5345259B1 - 車両の車速検出装置および自転車 - Google Patents

Abstract

中心部にハブ１７を有する車輪と共に回転自在で且つ磁気発生体３０を備えた保持部材３１と、磁気発生体３０の磁気を検出する検出体３２とを有し、検出体３２が車体２側に固定される車両の車速検出装置であって、保持部材３１は取付手段３４によってハブ１７の鍔２３に取り付けられている。

Description

本発明は、例えば自転車等の車速を検出する車速検出装置、および、車速検出装置を備えた自転車に関する。

従来、自転車等の車速を検出する車速検出装置としては、前車輪と共に回転する複数の磁石の磁気を検出し、これに基づいて走行速度を求める方式のものがある。これら複数の磁石は保持部材に設けられている。保持部材は、前車輪の車軸の軸心方向において、前車輪のスポークの外側に取り付けられている。また、磁石の磁気を検出する磁気検出装置が前ホークに固定されている。

保持部材は固定ブラケットとボルトとによりスポークに取り付けられている。固定ブラケットは、車軸の軸心方向においてスポークの内側に配置され、ボルトによって保持部材に連結されている。これにより、複数本のスポークが保持部材と固定ブラケットとの間に挟持され、保持部材が複数本のスポークに固定される。

尚、上記のように複数本のスポークを保持部材と固定ブラケットとの間に挟持する取付構造を有する車速検出装置については、例えば下記特許文献１に記載されている。
また、別の取付構造として、以下のようなものがある。

複数の磁石が保持部材に設けられ、保持部材は、前車輪の車軸の軸心方向において、前車輪のスポークの外側に取り付けられている。保持部材は、円環状のハブ嵌合部品と、ハブ嵌合部品の径方向外側に設けられた円環状の磁石エンコーダーとに２分割されている。磁石エンコーダーは帯状の結束タイによってスポークに締結されており、ハブ嵌合部品は磁石エンコーダーとスポークおよびハブフランジ部とによって挟持されている。

尚、上記のように結束タイによって磁石エンコーダーをスポークに締結する取付構造を有する車速検出装置については、例えば下記特許文献２に記載されている。

特開２０１０−１７９８７７ 特開２０１０−１６４４５９

しかしながら上記各々の従来形式の車速検出装置では、保持部材を前車輪のスポークに取り付けているため、万一、自転車が転倒したり或は前車輪が障害物等に衝突してスポークが曲ったり又は折れた場合、保持部材とスポークとの取付部分に過大な力が生じて取付部分が損傷し、保持部材の一部がスポークから離脱し、保持部材の前車輪への取付けが不完全になるといった問題がある。このような場合、前車輪の回転時に保持部材が異常に振動し、車速の検出精度が低下する虞がある。

また、上記特許文献１に記載された複数本のスポークを保持部材と固定ブラケットとの間に挟持する取付構造を有する車速検出装置では、保持部材を取り付けるために、固定ブラケットとボルトといった２種類の取付用の部品が必要であり、保持部材以外の部品の種類が増えるといった問題や、保持部材の取り付けに手間を要するといった問題がある。

また、保持部材をスポークの外側に配置しているのに対し、固定ブラケットとボルトとをスポークの内側に配置しているため、保持部材とは反対側から固定ブラケットとボルトとを取り付けることになり、固定ブラケットとボルトの取り付けに手間を要するといった問題がある。

また、上記特許文献２に記載された結束タイを用いて磁石エンコーダーをスポークに締結する取付構造を有する車速検出装置では、結束タイの一端部を、外側から磁石エンコーダーの貫通孔に挿入してスポークに巻き付け、内側から磁石エンコーダーの隣の貫通孔に挿入して外側に引き出し、結束タイのヘッドに挿通している。このため、磁石エンコーダーをスポークに取り付けるのに手間を要するといった問題がある。

本発明は、保持部材の取り付けが容易であり、保持部材を取り付けるための取付用部品の種類を減らすことが可能であり、万一、車輪のスポークが曲ったり折れたりしても、保持部材が車輪から不用意に外れてしまうのを防止することができる車両の車速検出装置および自転車を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、中心部にハブを有する車輪と共に回転自在で且つ磁気発生体を備えた保持部材と、磁気発生体の磁気を検出する検出体とを有し、
検出体が車体側に固定される車両の車速検出装置であって、
保持部材は取付手段によってハブの鍔に取り付けられており、
保持部材に、車軸の軸心方向における両側に開口する第１開口部が形成され、
取付手段は当接部と離脱防止部材とを有し、
当接部は、保持部材に設けられ、且つ、車軸の軸心方向におけるハブの鍔の外側に当接し、
離脱防止部材は、第１係合部を有し、且つ、保持部材に着脱自在に設けられ、
第１係合部は、第１開口部に挿入されて、車軸の軸心方向におけるハブの鍔の内側に係合
するものである。

これによると、保持部材は、車輪のスポークではなく、ハブの鍔に取り付けられているため、万一、スポークが曲ったり折れたりしても、保持部材がハブの鍔から離脱することはない。従って、保持部材が車輪から不用意に外れてしまうのを防止することができる。

また、保持部材の当接部をハブの鍔の外側に当接させ、離脱防止部材を保持部材に装着する。この際、離脱防止部材の第１係合部を第１開口部に挿入してハブの鍔の内側に係合させることにより、保持部材がハブの鍔から車軸の軸心方向における外側へ離脱するのを防止することができる。さらに、保持部材の当接部がハブの鍔の外側に当接しているため、保持部材がハブの鍔から車軸の軸心方向における内側へ離脱するのを防止することができる。
これにより、保持部材とは別の部材として、１種類の離脱防止部材を用いて、保持部材をハブの鍔に取り付けることができるため、取付用部品の種類を減らすことができ、保持部材を容易に取り付けることができる。

本第２発明における車両の車速検出装置は、離脱防止部材は第２係合部を有し、
保持部材に、第２係合部と係合する被係合部と、車軸の軸心方向における両側に開口する第２開口部とが設けられ、
第２係合部は、第２開口部に挿入され、車軸の軸心方向の内側から外側において、被係合部に係合するものである。

これによると、離脱防止部材の第１係合部を第１開口部に挿入してハブの鍔の内側に係合させ、第２係合部を第２開口部に挿入して被係合部に係合させることにより、離脱防止部材を保持部材に容易に装着して、保持部材をハブの鍔に容易に取り付けることができる。

本第３発明における車両の車速検出装置は、第１係合部の第１開口部への挿入方向と第２係合部の第２開口部への挿入方向とは、それぞれ、車軸の軸心方向における外側から内側の方向であるものである。

これによると、車軸の軸心方向における外側から離脱防止部材の第１係合部を第１開口部に挿入すると共に第２係合部を第２開口部に挿入することにより、車輪に対して保持部材と同じ側（すなわち外側）から離脱防止部材を保持部材に装着することができるため、離脱防止部材の装着が容易に行える。

本第４発明における車両の車速検出装置は、被係合部は第２開口部に形成されているものである。
これによると、離脱防止部材の第１係合部を第１開口部に挿入してハブの鍔の内側に係合させ、第２係合部を第２開口部に挿入して被係合部に係合させることにより、離脱防止部材を保持部材に容易に装着することができる。

本第５発明における車両の車速検出装置は、第２係合部は、ハブの鍔の径方向において拡縮自在であり、径方向において圧縮された状態で第２開口部へ挿入されて被係合部に係合するものである。

これによると、第２係合部が確実に被係合部に係合するため、第２係合部が第２開口部から車軸の軸心方向の外側へ不用意に脱抜されるのを防止することができる。

本第６発明における車両の車速検出装置は、取付手段は複数の保持爪を有し、
これら保持爪は、保持部材に設けられ、且つ、車軸の軸心方向におけるハブの鍔の内側から鍔の外周縁に係合するものである。
これによると、複数の保持爪がハブの鍔の内側から鍔の外周縁に係合することにより、保持部材がより強固に鍔に取付けられ、保持部材が鍔から車軸の軸心方向における外側へ離脱するのを、より確実に、防止することができる。また、複数の保持爪により保持部材が心出し（センタリング）されるため、保持部材の軸心を車軸の軸心に合わせることができる。

本第７発明は、上記第１発明から第６発明のいずれか１項に記載の車速検出装置が設けられていることを特徴とする自転車である。
これによると、自転車を走行させている際、車輪と共に保持部材の磁気発生体が回転し、検出体が磁気発生体の磁気を検出することにより、自転車の走行速度が検出される。

以上のように本発明によると、保持部材の取り付けが容易であり、保持部材を取り付けるための取付用部品の種類を減らすことが可能である。また、万一、車輪のスポークが曲ったり折れたりしても、保持部材が車輪から不用意に外れてしまうのを防止することができる。

本発明の第１の実施の形態における電動自転車の側面図である。 同、電動自転車に備えられた車速検出装置の側面図である。 同、車速検出装置の斜視図である。 同、車速検出装置の裏側（反対側）の斜視図である。 同、電動自転車の前車輪のハブ部分の断面図である。 同、車速検出装置の保持部材の斜視図である。 同、車速検出装置の保持部材の裏側（反対側）の斜視図である。 同、車速検出装置の離脱防止部材の斜視図である。 同、車速検出装置の断面図である。 同、車速検出装置の離脱防止部材の取付手順を示す断面図である。 同、車速検出装置の離脱防止部材の取付手順を示す断面図である。 同、車速検出装置の離脱防止部材の取付手順を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態における車速検出装置の断面図である。

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）

第１の実施の形態では、図１に示すように、１は車両の一例である電動自転車であり、電動自転車１は、車体２と、前車輪３と、後車輪４と、ペダル５の踏力を後車輪４に伝達するチェン６と、チェン６に補助駆動力を付与する電動式の補助駆動装置７と、車速検出装置８等を有している。

車体２は、フレーム体１０と、フレーム体１０の前部に設けられた前ホーク１１とを有している。前ホーク１１は、左右一対のホーク足１２と、ホーク足１２の下端部に設けられたホーク爪１３（図２参照）とを有している。尚、ホーク爪１３は、下部が開放されたスリット部（図示省略）を有している。また、フレーム体１０は、ダウンパイプ１０ａと、立パイプ１０ｂと、バックホーク１０ｃと、チェーンステー１０ｄ等を有している。

前車輪３は、タイヤ１５と、タイヤ１５の内周に設けられたリム１６と、中心部に設けられたハブ１７と、車軸１８と、ハブ１７とリム１６との間に放射状に設けられた複数のスポーク１９とを有している。図５に示すように、ハブ１７は、円筒部２１と、円筒部２１の両端に設けられた軸受ハウジング部２２と、軸受ハウジング部２２の外周に形成された左右一対の鍔２３と、軸受ハウジング部２２内に収納された複数の球体２４と、球体２４を軸受ハウジング部２２内に押し付ける玉押し２５と、玉押し２５を車軸１８の軸心方向Ａにおける内側Ｄ１に向けて締め付けるロックナット２６とを有している。

車軸１８は円筒部２１内に挿入され、玉押し２５とロックナット２６とは車軸１８に螺合され、球体２４は軸受ハウジング部２２と玉押し２５との間に挟まれている。図３に示すように、鍔２３には複数の係止孔２７が形成され、スポーク１９の内端部が係止孔２７に係止している。

車軸１８の両端部はホーク爪１３のスリット部に差し込まれ、車軸１８の両端部に螺合されたナット２８によって、車軸１８がホーク爪１３に連結され、これにより、前車輪３が前ホーク１１に取り付けられる。

車速検出装置８は、複数の磁石３０（磁気発生体の一例）を備え且つ前車輪３と共に回転自在な保持部材３１と、磁石３０の磁気を検出する検出体３２とを有している。

図５に示すように、保持部材３１は、取付手段３４によって、ハブ１７の左右いずれか片方の鍔２３に取り付けられている。取付手段３４は、以下に説明する複数の当接部３６と複数の保持爪４２と複数の離脱防止部材４３とを有している。

図５〜図７に示すように、保持部材３１は、中央部に円形状の軸挿通口３７を有する樹脂製の円盤状の部材であり、軸挿通口３７の周囲に、重複部３５と四角形状の複数の第１および第２開口部３８，３９とを有している。これら軸挿通口３７と第１および第２開口部３８，３９とはそれぞれ上記軸心方向Ａにおいて保持部材３１の内外両側に開口している。また、磁石３０は保持部材３１の内部にインサートされている。複数の当接部３６は、重複部３５から突出して形成され、上記軸心方向Ａにおける鍔２３の外側面に当接する。尚、保持部材３１を取り付けた状態では、重複部３５は上記軸心方向Ａにおいて外側Ｄ２から所定間隔をあけて鍔２３に対向する。

各第１開口部３８の径方向内端部は軸挿通口３７に連通している。また、各第２開口部３９はそれぞれ径方向において第１開口部３８の外側に形成され、第１開口部３８と第２開口部３９とは半径方向の同一直線上に位置している。

各第２開口部３９の内部には被係合部４０が形成されている。被係合部４０は、第２開口部３９内の径方向外側の面に形成された段差部であり、径方向内向きに突出している。

複数の保持爪４２は、樹脂製であり、保持部材３１に一体に設けられて軸挿通口３７の周囲に配置され、上記軸心方向Ａにおける鍔２３の内側Ｄ１から鍔２３の外周縁に係合可能である。尚、各保持爪４２は、円周方向において、各第１開口部３８間に位置している。

図４，図５に示すように、車軸１８が保持部材３１の軸挿通口３７に挿通された状態で、保持爪４２がいずれか片方の鍔２３の外周縁に係合することにより、保持部材３１が鍔２３に取り付けられる。また、複数の離脱防止部材４３は、保持部材３１が鍔２３から不用意に離脱することを防止する部材であり、保持部材３１に着脱自在に設けられている。図８，図９に示すように、各離脱防止部材４３は、金属製のチャンネル形状の部材であり、一端部に第１係合部４４を有し、他端部に第２係合部４５を有し、第１係合部４４と第２係合部４５との間に平板状の当板部４６を有している。

離脱防止部材４３の第１係合部４４は保持部材３１の第１開口部３８に挿入される。尚、第１係合部４４は、Ｌ形状に形成されており、その先端部に、鍔２３の外周縁部の上記軸心方向Ａにおける内側面に係合可能な第１係合片４４ａを有している。

また、離脱防止部材４３の第２係合部４５は保持部材３１の第２開口部３９に挿入される。尚、第２係合部４５は、Ｖ形状に形成されており、その先端部に、上記軸心方向Ａの内側Ｄ１から外側Ｄ２において被係合部４０に係合可能な第２係合片４５ａを有している。第２係合部４５は、径方向Ｃにおいて拡縮自在であり、径方向Ｃにおいて圧縮された状態で第２開口部３９へ挿入されて被係合部４０に係合する。

第１係合部４４の第１開口部３８への挿入方向Ｂと第２係合部４５の第２開口部３９への挿入方向Ｂとは、それぞれ、上記軸心方向Ａにおける外側Ｄ２から内側Ｄ１の方向である。

図２，図３，図５に示すように、検出体３２は、磁気を検出するリードスイッチ等の検出素子を有しており、固定部材３３を介して前ホーク１１（車体の一例）に固定されている。すなわち、検出体３２は固定部材３３に取付けられており、固定部材３３には取付用孔４７が形成され、車軸１８の一端部が取付用孔４７に挿通されている。固定部材３３は、一方のホーク爪１３とナット２８との間に挟まれることで、一方のホーク足１２に連結固定されている。
以下、上記構成における作用を説明する。

前車輪３を前ホーク１１から取り外した状態で、以下のようにして車速検出装置８を取り付ける。先ず、図９に示すように、磁石３０が取り付けられた保持部材３１の軸挿通口３７に車軸１８を挿通し、保持部材３１の当接部３６をハブ１７の鍔２３の外側面に当接させ、複数の保持爪４２をハブ１７の鍔２３の内側Ｄ１から鍔２３の外周縁に係合する。

次に、図１０に示すように、離脱防止部材４３の当板部４６を車軸１８の軸心１８ａに平行にし、図１１に示すように、離脱防止部材４３の第１係合部４４を外側Ｄ２から保持部材３１の第１開口部３８に挿入し、その後、図１２に示すように、第１係合部４４を中心に離脱防止部材４３の向きを９０°倒して、当板部４６を車軸１８の軸心１８ａに直交させ、第２係合部４５を外側Ｄ２から保持部材３１の第２開口部３９に挿入する。これにより、図９に示すように、第１係合部４４の第１係合片４４ａが鍔２３の外周縁部の内側面に係合するとともに、第２係合部４５が径方向Ｃに圧縮されて、第２係合片４５ａが挿入方向Ｂにおいて被係合部４０を通過し、その直後、第２係合部４５が径方向Ｃに拡張されて、第２係合片４５ａが内側Ｄ１から被係合部４０に係合する。

このように、前車輪３に対して保持部材３１と同じ側（すなわち外側Ｄ２）から離脱防止部材４３を保持部材３１に装着することができるため、離脱防止部材４３の装着が容易に行える。これにより、保持部材３１を容易にハブ１７の鍔２３に取り付けることができる。

離脱防止部材４３を保持部材３１に装着した状態で、第１係合部４４の第１係合片４４ａが鍔２３の外周縁部の内側面に係合しているため、保持部材３１がハブ１７の鍔２３から軸心方向Ａにおける外側Ｄ２へ離脱するのを防止することができる。

さらに、複数の保持爪４２が鍔２３の外周縁に内側Ｄ１から係合しているため、保持部材３１がより強固に鍔２３に取付けられ、保持部材３１が鍔２３から軸心方向Ａにおける外側Ｄ２へ離脱するのを、より確実に、防止することができる。また、複数の保持爪４２により保持部材３１が心出し（センタリング）されるため、保持部材３１の軸心を車軸１８の軸心１８ａに合わせることができる。

また、保持部材３１の当接部３６がハブ１７の鍔２３の外側面に当接しているため、保持部材３１が鍔２３から軸心方向Ａにおける内側Ｄ１へ離脱するのを防止することができる。

また、第２係合部４５は径方向Ｃにおいて圧縮された状態で被係合部４０に係合しているため、第２係合部４５が第２開口部３９から軸心方向Ａにおける外側Ｄ２へ不用意に脱抜されるのを防止することができる。

上記のように、保持部材３１とは別の部材として、１種類の離脱防止部材４３を用いて、保持部材３１を前車輪３に取り付けることができるため、保持部材３１を取り付けるための取付用部品の種類を減らすことができる。

その後、図５に示すように、検出体３２を固定部材３３に取付け、車軸１８の両端部を両ホーク爪１３のスリット部に差し込み、車軸１８の一端部を固定部材３３の取付用孔４７に挿通し、ナット２８を車軸１８の両端部に螺合して締め込む。これにより、図２，図３に示すように、前車輪３がホーク爪１３に連結されて前ホーク１１に取り付けられるとともに、固定部材３３が一方のホーク爪１３とナット２８との間に挟まれるため、検出体３２が固定部材３３を介して一方のホーク足１２に固定され、車速検出装置８が電動自転車１に取り付けられる。

電動自転車１を走行させている際、前車輪３と共に保持部材３１の各磁石３０が回転し、検出体３２が傍を通過する磁石３０の磁気を検出することにより、電動自転車１の走行速度が検出される。

また、保持部材３１は、前車輪３のスポーク１９ではなく、ハブ１７の鍔２３に取り付けられているため、万一、スポーク１９が曲ったり折れたりしても、保持部材３１が鍔２３から離脱することはない。従って、保持部材３１が前車輪３から不用意に外れてしまうのを防止することができる。
（第２の実施の形態）

上記第１の実施の形態では、図９に示すように、離脱防止部材４３の第１係合部４４をＬ形状にし、第２係合部４５をＶ形状にしているが、これらの形状に限定されるものではなく、例えば、離脱防止部材４３の第１係合部４４の形状と第２係合部４５の形状とを、上記第１の実施の形態とは逆になるように入れ替えてもよい。すなわち、第２の実施の形態として、図１３に示すように、離脱防止部材４３の第１係合部４４の形状をＶ形状にし、第２係合部４５の形状をＬ形状にしてもよい。

これによると、第１係合部４４の第１係合片４４ａが鍔２３の外周縁部の内側面に係合するとともに、第２係合部４５の第２係合片４５ａが被係合部４０に係合し、離脱防止部材４３が保持部材３１に装着される。

上記第１および第２の実施の形態では、図１０〜図１２に示すように、離脱防止部材４３は、軸心方向Ａにおける外側Ｄ２から保持部材３１に取付け可能であるが、反対側すなわち内側Ｄ１から保持部材３１に取付け可能にしてもよい。

上記第１および第２の実施の形態では、図２に示すように、固定部材３３を用いて、検出体３２を前ホーク１１に取り付けているが、固定部材３３を用いないで、検出体３２を、直接、前ホーク１１に取り付けてもよい。また、固定部材３３を前ホーク１１に一体に形成してもよい。

上記第１および第２の実施の形態では、図１に示すように、保持部材３１が前車輪３に設けられ、検出体３２を備えた固定部材３３が前ホーク１１に設けられ、前車輪３の回転速度から電動自転車１の走行速度を求めているが、保持部材３１が後車輪４に設けられ、検出体３２を備えた固定部材３３がバックホーク１０ｃに設けられ、後車輪４の回転速度から電動自転車１の走行速度を求めてもよい。

上記第１および第２の実施の形態では、車両の一例として電動自転車１を挙げたが、電動自転車１に限定されるものではなく、例えば電動式の補助駆動装置７を備えていない一般的な自転車や或は自動二輪車等に適用することもできる。

Claims (7)

1. 中心部にハブを有する車輪と共に回転自在で且つ磁気発生体を備えた保持部材と、磁気発生体の磁気を検出する検出体とを有し、
   検出体が車体側に固定される車両の車速検出装置であって、
   保持部材は取付手段によってハブの鍔に取り付けられており、
   保持部材に、車軸の軸心方向における両側に開口する第１開口部が形成され、
   取付手段は当接部と離脱防止部材とを有し、
   当接部は、保持部材に設けられ、且つ、車軸の軸心方向におけるハブの鍔の外側に当接し、
   離脱防止部材は、第１係合部を有し、且つ、保持部材に着脱自在に設けられ、
   第１係合部は、第１開口部に挿入されて、車軸の軸心方向におけるハブの鍔の内側に係合
   することを特徴とする車両の車速検出装置。
2. 離脱防止部材は第２係合部を有し、
   保持部材に、第２係合部と係合する被係合部と、車軸の軸心方向における両側に開口する第２開口部とが設けられ、
   第２係合部は、第２開口部に挿入され、車軸の軸心方向の内側から外側において、被係合部に係合することを特徴とする請求項１記載の車両の車速検出装置。
3. 第１係合部の第１開口部への挿入方向と第２係合部の第２開口部への挿入方向とは、それぞれ、車軸の軸心方向における外側から内側の方向であることを特徴とする請求項２記載の車両の車速検出装置。
4. 被係合部は第２開口部に形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車両の車速検出装置。
5. 第２係合部は、ハブの鍔の径方向において拡縮自在であり、径方向において圧縮された状態で第２開口部へ挿入されて被係合部に係合することを特徴とする請求項４記載の車両の車速検出装置。
6. 取付手段は複数の保持爪を有し、
   これら保持爪は、保持部材に設けられ、且つ、車軸の軸心方向におけるハブの鍔の内側から鍔の外周縁に係合することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の車両の車速検出装置。
7. 上記請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車速検出装置が設けられていることを特徴とする自転車。

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