JP5649374B2 - 補助動力装置付き自転車 - Google Patents

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Description

本発明は、踏力トルクを検出する検出センサ位置の安定性を図る補助動力装置付き自転車に関する。

運転者の踏力トルクを検出するために、従来から、クランク軸の外周の中空部材に磁歪式トルクセンサを設けている。具体的には、特許文献1に示すように、クランク軸の外周の中空部材の外周面に磁性膜を固着し、磁性膜に対向するように磁歪式トルクセンサをケーシング側に固定している。

また、特許文献2に示すように、クランク軸の外周の中空トルク伝達部材の外周面に磁性膜を固着し、磁性膜に対向するように磁歪式トルクセンサを設けることが記載されている。磁歪式トルクセンサは、中空トルク伝達部材と補助動力装置ケーシングとの間に配設されている。

特許第3499138号公報 特許第3642364号公報

しかしながら、上記特許文献1に記載の技術では、磁歪を発生する中空部材は、ケーシングに対して数個のベアリングで回転自由に支持されており、磁歪式トルクセンサはケーシング側に固定されているので、磁歪式トルクセンサと磁性膜とのスラスト方向における位置がズレてしまい、磁歪式トルクセンサの磁性膜に対する位置を安定化させることが困難であった。

また、特許文献2に記載の技術では、磁歪式トルクセンサは中空トルク伝達部材と補助動力装置ケーシングとの間で支持されているものの、磁歪式トルクセンサと磁性膜とのスラスト方向における位置がズレてしまう可能性があり、磁歪式トルクセンサの磁性膜に対する位置の安定化は十分でなかった。

そこで、本発明は、係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、検出センサの位置の安定性を向上させ、センサ位置のズレを抑える補助動力装置付き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、請求項1に係る発明は、クランク軸(38)に加わる踏力トルクのトルク値を検出センサ(80)が検出し、検出された前記トルク値に応じてモータ(50)の出力を制御する制御手段(54)を備えた補助動力装置付き自転車(10)において、前記クランク軸(38)の外周に挿嵌された環状の中空トルク伝達部材(72)と、補助動力装置付き自転車(10)が前進する方向の踏力トルクが前記クランク軸(38)に与えられた場合に該踏力トルクを駆動輪(WR)に伝達する前記中空トルク伝達部材(72)に設けられたワンウェイクラッチ(78)と、前記クランク軸(38)、前記中空トルク伝達部材(72)、前記検出センサ(80)、前記制御手段(54)、および、前記モータ(50)が設けられた筐体(48)と、を備え、前記中空トルク伝達部材(72)の外周に設けられた凹部(110)に磁性膜(84)が施され、前記検出センサ(80)は、前記凹部(110)の前記磁性膜(84)に対向する箇所に位置するように、前記凹部(110)両端にて前記中空トルク伝達部材(72)と相対回転可能に支持する支持部材(82)によって位置決め固定されており、前記中空トルク伝達部材(72)の一端側に、凸部(122、208)を設け、前記支持部材(82)は、前記中空トルク伝達部材(72)と相対回転可能とする前記検出センサ(80)の両端側に設けられる第1部材及び第2部材(116、118)と、前記検出センサ(80)を収納するハウジング(114)で構成され、前記ハウジング(114)の端部内側には、前記第1部材(116)を収納する凹部(120)が設けられ、前記中空トルク伝達部材(72)の前記凸部(122)と前記ハウジング(114)及び前記第1部材(116)とを当接させることで、前記検出センサ(80)の一端を位置決め固定し、前記筐体(48)と前記中空トルク伝達部材(72)との間に設けられたベアリング部(74)と、第2部材(118)とによって、前記検出センサ(80)の他端を位置決め固定することを特徴とする。

請求項に係る発明は、請求項に記載の補助動力装置付き自転車(10)において、前記ワンウェイクラッチ(78)は、クラッチインナー(138)と、クラッチアウター(140)と、前記クラッチインナー(138)と前記クラッチアウター(140)とを係合させるラチェット(142)とを備え、前記クラッチインナー(138)を前記クランク軸(38)と一体成形され、前記クラッチアウター(140)を前記中空トルク伝達部材(72)側に設けることを特徴とする。

請求項に係る発明は、請求項1又は2に記載の補助動力装置付き自転車(10)において、前記クランク軸(38)に与えられ、且つ前記ワンウェイクラッチ(78)を介して伝達された踏力トルクを前記駆動輪(WR)に出力する出力部(36)と、前記モータ(50)の駆動力を前記駆動輪(WR)に出力する出力軸(108)を備え、車両前側より、前記クランク軸(38)、前記モータ(50)の駆動軸(56)、前記出力軸(108)の順で配設され、前記クランク軸(38)に沿って、前記出力部(36)が設けられるとともに、前記出力部(36)の反対側から、前記ワンウェイクラッチ(78)、前記検出センサ(80)が配設されることを特徴とする。

請求項に係る発明は、請求項1又は2に記載の補助動力装置付き自転車(10)において、前記クランク軸(38)に与えられ、且つ前記ワンウェイクラッチ(78)を介して伝達された踏力トルクを前記駆動輪(WR)に出力する出力部(36)と、前記モータ(50)の駆動力を前記駆動輪(WR)に出力する出力軸(108)を備え、車両前側より、前記クランク軸(38)、前記モータ(50)の駆動軸(56)、前記出力軸(108)の順で配設され、前記クランク軸(38)に沿って、前記出力部(36)が設けられるとともに、前記出力部(36)側から、前記ワンウェイクラッチ(78)、前記検出センサ(80)が配設されることを特徴とする。

請求項1に記載の発明によれば、中空トルク伝達部材の外周に設けられた凹部に磁性膜が施され、検出センサは、中空トルク伝達部材の磁性膜に対向する箇所に位置するように、該凹部両端にて中空トルク伝達部材と相対回転可能に支持する支持部材によって位置決め固定されているので、磁性膜と検出センサの位置ズレを抑えることができ、検出精度を安定化させることができる。また、検出センサを中空トルク伝達部材にのみ位置決め固定するだけで、検出センサの検出精度を向上させることができる。

また、請求項に記載の発明によれば、中空トルク伝達部材の凸部と支持部材とを当接させることで、検出センサが位置決め固定されるので、該凸部の位置を支持部材の基準位置とすることができ、中空トルク伝達部材に設けた磁性膜と検出センサとの位置関係を容易に規定することができる。

また、請求項に記載の発明によれば、支持部材は、中空トルク伝達部材と相対回転可能とする検出センサの両端側に設けられる第1部材及び第2部材と、検出センサを収納するハウジングで構成されているので、支持部材を分割することができ、組み付け性が向上する。

また、請求項に記載の発明によれば、ハウジングの端部内側には、第1部材を収納する凹部が設けられ、中空トルク伝達部材の凸部とハウジング及び第1部材とによって検出センサを位置決め固定するので、検出センサの位置決めを容易に行えるとともに、組み付け性も向上する。

請求項に記載の発明によれば、ワンウェイクラッチのクラッチインナーをクランク軸と一体成形し、クラッチアウターを前記中空トルク伝達部材側に設けるので、単独のクラッチインナーを設ける必要がなく、部品点数が削減できコストが低廉となる。

請求項に記載の発明によれば、支持部材等の検出センサ関連部品の配置をモータの配設されていない空間を利用して配置することができ、モータ軸を短くすることができる。

請求項に記載の発明によれば、ワンウェイクラッチをモータと重ならない位置に配設することができ、クランク軸とモータの駆動軸の間隔を短くすることができる。

アクチュエータシステムを備えたアシスト自転車の左側面図である。 図1のアシスト自転車の要部を示す左側面図である。 図2のIII−III線断面図である。 図2のIII−III断面図の要部拡大図である。 図4のV−V線一部断面図である。 中空部材の凹部に磁性膜をマスキングする方法の説明図である。 変形例における図2のIII−III線断面図である。

本発明に係るアクチュエータシステムについて、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。

図1は、補助動力装置付き自転車(アシスト自転車)10の左側面図、図2は、図1のアシスト自転車10の要部を示す左側面図、図3は、図2のIII−III線断面図である。アシスト自転車10は、車体前方に位置するヘッドパイプ12と、該ヘッドパイプ12から後方且つ下方に延びるダウンフレーム14と、ダウンフレーム14の後端から上方に立ち上がるシートパイプ16とを備える。ヘッドパイプ12には、下方に延びるフロントフォーク18が操舵可能に接続されており、このフロントフォーク18の下端に前輪WFが軸支されている。また、ヘッドパイプ12の上方にハンドル20が設けられている。

ダウンフレーム14の後端には、後方に延びるリアフォーク22が配設されており、このリアフォーク22の後端に後輪WRが軸支されている。また、シートパイプ16の上部とリアフォーク22の後部との間に、左右一対のステー24が配設されている。

ダウンフレーム14及びリアフォーク22は、アシスト駆動ユニット26を支持する。シートパイプ16には、上端にシート28を有するシートポスト30がシート28の上下位置を調整可能に装着されている。シートパイプ16の後方には、アシスト駆動ユニット26に電力を供給するためのバッテリ32が着脱可能にシートパイプ16のステー34に取付けられている。

アシスト駆動ユニット26及びスプロケット(出力部)36を貫通して、車体の幅方向に延びるクランク軸38が設けられ、クランク軸38の両側に、ペダル40Lを有するクランク42L、ペダル40Rを有するクランク42Rが接続されている。運転者がペダル40L、40Rを漕ぐことにより、クランク軸38に踏力トルク(動力)が与えられる。クランク軸38に与えられた踏力トルクに起因してスプロケット36が回転し、該スプロケット36の回転は、チェーン44を介して、後輪WR側のスプロケット46に伝達され、後輪WRが回転する。スプロケット36、チェーン44、及びスプロケット46は駆動系機構として機能する。

アシスト駆動ユニット26は、その筐体(ケース)48内に、ブラシレスモータ50と、ブラシレスモータ50を駆動させる駆動ドライバ52と、駆動ドライバ52のPWM制御、及び後述する磁歪式トルクセンサ(検出センサ)によって検出された検出値に基づいてトルク値の算出等を行うコントローラ(制御手段)54と、ブラシレスモータ50の駆動軸56と噛み合って回転する駆動ギア58と、駆動ギア58の回転に応じて回転する出力軸108と、出力軸108と一体となって回転するアシストスプロケット60とを一体に保持する。アシストスプロケット60にはチェーン44が取り付けられる。アシスト駆動ユニット26は、ブラシレスモータ50の駆動力を前記駆動系機構に伝達する。

コントローラ54は、クランク軸38に与えられた踏力トルクとアシスト自転車10の車速に応じたアシスト比とによって定められる補助トルクをブラシレスモータ50が発生するように、駆動ドライバ52をPWM制御する。駆動ドライバ52、複数相(本実施の形態では、UVW相の3相)の各スイッチング素子を有し、コントローラ54は、決められたデューティ比でUVW相の各スイッチング素子をオン・オフ制御することで、駆動ドライバ52をPWM制御する。このPWM制御により、駆動ドライバ52は、バッテリ32の直流電力を3相交流電力に変換して、3相の交流電流をブラシレスモータ50のU相のステータコイル、V相のステータコイル、W相のステータコイルに通電する。これにより、ブラシレスモータ50の駆動軸56が回転する。コントローラ54は、クロック回路を有し、タイマーとしても機能する。

ブラシレスモータ50が発生した補助トルクは、駆動軸56、駆動ギア58、を介して出力軸108に伝達される。出力軸108に伝達された補助トルクは、アシストスプロケット60を介してチェーン44に伝達される。したがって、運転者がペダル40L、40Rを漕ぐことによって、クランク軸38に与えられた踏力トルク(駆動力)とブラシレスモータ50が発生した補助トルクとが、チェーン44を介して、後輪側のスプロケット46に伝達されて、後輪WRが回転する。なお、アシストスプロケット60の後方には、チェーン44の巻き付け角を大きく取るためのアイドラ62が設けられている。

ブラシレスモータ50は、円周方向に交互に配置された計8個のN極及びS極の永久磁石64を有するロータ66と、ロータ66の外周部を覆うように径方向で対抗配置され、ロータ66を回転させる回転磁界を発生するUVW相の3相のステータ巻線68を有するステータ70を備える。ロータ66の回転軸に駆動軸56が設けられている。また、ステータ70は、計12個あるので、U相のステータ巻線68、V相のステータ巻線68、及び、W相のステータ巻線68は、それぞれ4つある。ブラシレスモータ50のU相のステータコイルは、4つのU相のステータ巻線68によって構成され、V相のステータコイルは、4つのV相のステータ巻線68によって構成され、W相のステータコイルは、4つのW相のステータ巻線68によって構成される。

アシスト駆動ユニット26は、アシスト自転車10が前に進む方向(正方向)に、ペダル40L、40Rを漕いだ場合にスプロケット36を回転させ、正方向とは反対の方向にペダル40L、40Rを漕いだ場合にスプロケット36を回転させない機構を有する。具体的には、図3に示すように、アシスト駆動ユニット26は、クランク軸38の外周に挿嵌される中空部材(中空トルク伝達部材)72と、該中空部材72と筐体48との間に設けられたベアリング部74と、クランク軸38と筐体48との間に設けられたベアリング部76と、クランク軸38と中空部材72との間に設けられたワンウェイクラッチ78とを有する。ワンウェイクラッチ78は、ペダル40L、40Rが正方向に漕がれたときにクランク軸38の回転を中空部材72に伝達し、ペダル40L、40Rが正方向と反対方向に漕がれたときにクランク軸38の回転を中空部材72に伝達しない構造を有する。中空部材72の右端はスプラインが形成されており、スプロケット36がスプラインに嵌合した状態で取り付けられている。

正方向にペダル40L、40Rが漕がれると、クランク軸38が回転すると共に、ワンウェイクラッチ78により中空部材72が回転する。これにより、スプロケット36が回転する。一方、正方向と反対方向にペダル40L、40Rが漕がれると、クランク軸38は回転するが、中空部材72は、ワンウェイクラッチ78によって回転しない。これにより、正方向と反対方向にペダル40L、40Rが漕がれてもスプロケット36は回転しない。

また、クランク軸38に与えられた踏力トルクを検出する磁歪式トルクセンサ80は、クランク軸38上に配置される。詳しくは、支持部材82によって中空部材72の外周に磁歪式トルクセンサ80が配置されている。中空部材72には磁性膜84が設けられ、支持部材82は、磁歪式トルクセンサ80が該磁性膜84に対向するように磁歪式トルクセンサ80を中空部材72と相対回転可能に支持する。磁歪式トルクセンサ80は、2つの検出コイル86、88を含み、磁歪式トルクセンサ80は、中空部材72が回転することで発生する磁歪によって生じる各検出コイル86、88のインダクタンスの変化を電圧に変換してコントローラ54に出力する。なお、正方向と逆方向にペダル40L、40Rが漕がれている場合は、中空部材72は回転しないので、磁歪式トルクセンサ80によって、クランク軸38に与えられた踏力トルクは検出されない。

ブラシレスモータ50の駆動軸56には、磁石90を保持するマグネットホルダー92が設けられており、ロータ66の回転と一緒に回転する。磁石90を検出するホールIC94が磁石90に対向するように設けられており、ホールIC94は3つ設けられている(図2参照)。この3つのホールIC94によって、ロータ66の回転角度及び回転数を検出する。ホールIC94は、ホールICハウジング96によって保持されている。ホールICハウジング96は、ボルトbによって、アシスト駆動ユニット26の筐体48内部に取付けられている。磁石90は、円周方向に沿って8個設けられており、N極の磁石90とS極の磁石90とが交互に配置されている。この磁石90及びホールIC94がブラシレスモータ50の回転角度を検出する磁極センサとして機能する。

ブラシレスモータ50と駆動ギア58とは収納される空間が区画されている。マグネットホルダー92の外周には、ダストシール98が設けられ、ダストシール98は、駆動ギア58が設けられている空間からブラシレスモータ50が設けられている空間へのゴミ等の侵入を防ぐものである。ブラシレスモータ50を保護するカバーは、ブラシレスモータ50の外周に沿ってボルトBによってアシスト駆動ユニット26の筐体48に取付けられている。

筐体48は、筐体48内の空間を区画する仕切板100を有し、駆動ドライバ52、コントローラ54、及び磁歪式トルクセンサ80は、同一空間内に配置され、ブラシレスモータ50は、クランク軸38の後方且つ下方であり、磁歪式トルクセンサ80と区画された空間に収納配置されている。また、駆動ドライバ52及びコントローラ54は、磁歪式トルクセンサ80の下方に配置されている。

磁歪式トルクセンサ80とブラシレスモータ50とは収納される空間が区画されているが、磁歪式トルクセンサ80とブラシレスモータ50とは近接されて配置された状態にある。また、図示しないが駆動ドライバ52と、コントローラ54とは筐体48壁に固定されるとともに、対向する左右壁面に各々固定され、コントローラ54は、磁歪式トルクセンサ80側の筐体48壁面に配置されている。

アイドラ62は、支持アーム102によって軸支され、ピボット104は、揺動可能に支持アーム102を軸支する。ピボット104に軸支された支持アーム102は、トーションスプリングによりアイドラ62がチェーン44を加圧する方向に付勢されている。

アシストスプロケット60が有する出力軸108と、駆動ギア58との間には、ワンウェイクラッチ106が設けられ、ワンウェイクラッチ106は、駆動ギア58が正方向(アシスト自転車10が前に進む方向)に回転している場合のみ、該回転を出力軸108に伝達する。これにより、ブラシレスモータ50のロータ66が正方向に回転している場合のみ、アシストスプロケット60が回転し、ブラシレスモータ50が発生した補助トルクがチェーン44を介して後輪WR側のスプロケット46に伝達される。

図4は、図2のIII−III断面図の要部拡大図である。中空部材72には、凹部110が形成され、該凹部110に磁性膜84が成形されており、支持部材82は、磁歪式トルクセンサ80が磁性膜84に対向する位置に配置されるように磁歪式トルクセンサ80を凹部110両端において中空部材72と相対回転可能に支持する。つまり、磁歪式トルクセンサ80は、支持部材82によって磁性膜84に対向する箇所に位置するように位置決め固定される。

支持部材82は、磁歪式トルクセンサ80を収納するハウジング114、ベアリング(第1部材)116、ベアリング(第2部材)118を有する。ハウジング114は、端部内側に(端部でベアリング116が中空部材72に当接するように)ベアリング116を収納する凹部120を有し、ベアリング116は凹部120に収納される。中空部材72は、凸部122を有し、該凸部122と、ハウジング114及びベアリング116とで磁歪式トルクセンサ80の一端を位置決め固定する。つまり、凸部122と、ハウジング114及びベアリング116とが当接することで、磁歪式トルクセンサ80の一端が位置決め固定される。このように、中空部材72の凸部122と支持部材82とを当接させることで、磁歪式トルクセンサ80が位置決め固定されるので、該凸部122の端面(支持部材82と当接する面)の位置を支持部材82の基準位置とすることができる。

磁歪式トルクセンサ80の検出コイル86は、シールドワッシャ130を介してハウジング114と当接しており、検出コイル88は、シールドワッシャ132を介してベアリング118と当接している。凹部120は、ハウジング114のうち、検出コイル86が設けられる側に形成されている。磁歪式トルクセンサ80は円筒上の形状を有しており、ハウジング114は、磁歪式トルクセンサ80の一方の側面及び上面を覆い、他方の側面を開放する円筒状の形状を有している。この一方の側面に検出コイル86がシールドワッシャ130を介してハウジング114と当接しており、他方の側面にベアリング118が設けられる。

ハウジング114のベアリング116が収納される側と反対側に設けられるベアリング118は、サークリップ124及びワッシャ126を介してベアリング部74と当接している。なお、ベアリング118とベアリング部74との間に皿ばねを設けてもよい。これにより、磁歪式トルクセンサ80の他端が位置決め固定される。また、ベアリング116及びベアリング118によって、磁歪式トルクセンサ80が中空部材72に対して相対回転可能となる。

図5は、図4のV−V線一部断面図である。クランク軸38と中空部材72とは、ワンウェイクラッチ78を介して係合されている。ワンウェイクラッチ78は、クラッチインナー138、クラッチアウター140、及び一対のラチェット142を有する。クラッチインナー138は、クランク軸38の外周にフランジ状に設けられており、クラッチインナー138とクランク軸38は一体成形されている。この一体成形により部品点数が削減できコストが低廉になる。クラッチアウター140は、中空部材72の内周に設けられている。クラッチインナー138には、一対のラチェット142が設けられており、一対のラチェット142の端部144は、ばね148によって外側方向に付勢されている。なお、クラッチアウター140のみが中空部材72と一体成形されていてもよく、クラッチインナー138がクランク軸38と、クラッチアウター140が中空部材72と共に一体成形されていてもよい。

クラッチアウター140には、複数の係止部150が設けられている。係止部150は、クラッチインナー138がクラッチアウター140に対して矢印A1方向(アシスト自転車10が進む方向)に回転した場合に、ラチェット142の端部144を係止し、クラッチインナー138がクラッチアウター140に対して矢印A2方向(アシスト自転車10が進まない方向)に回転した場合は、ラチェット142を係止しない機能を有する。

ペダル40L、40Rをアシスト自転車10が進む方向に漕いだ場合は、クランク軸38は、矢印A1方向に回転するので、クラッチインナー138及びクラッチアウター140とが一体となって回転する。逆に、ペダル40L、40Rをアシスト自転車10が進む方向とは反対方向に漕いだ場合は、クランク軸38は、矢印A2方向に回転するので、クラッチインナー138のみが回転し、クラッチアウター140は回転しない。

図6は、中空部材72の凹部110に磁性膜84をマスキングする方法の説明図である。マスキングする領域である凹部110以外の領域には、磁性材がマスキングされないようにマスキング部材160を設ける。このとき、マスキング部材160を凹部110側に所定距離だけオーバーハングさせる。つまり、凹部110の端面162、164より、マスキング部材160の端面166、168が凹部110側に突出するようにマスキング部材160を設ける。そして、マスキング部材160がオーバーハングされて設けられた状態でマスキング処理を行う。

マスキング部材160をオーバーハングさせないでマスキング処理を行うと、つまり、凹部110の端面162、164にマスキング部材160の端面166、168を合わせてマスキング処理を行うと、凹部110の端面162、164と凹部110の底面とで形成される角隅に磁性材が溜まってしまい、凹部110に均一の厚さの磁性膜84を成形することができない。

然しながら、図6に示すように、マスキング部材160を凹部110側にオーバーハングさせることで、凹部110の端面162、164と凹部110の底面とで形成される角隅に磁性材が溜まることがなく、凹部110に均一の厚さの磁性膜84を成形することができる。つまり、マスキング部材160をオーバーハングさせることで、マスキング部材160と凹部110とで形成される隙間に、余分な磁性材が流れ込むので、凹部110に均一の厚さの磁性膜84を形成することができる。

本実施の形態では、磁歪式トルクセンサ80は、中空部材72の磁性膜84に対向する箇所に位置するように、凹部110両端にて中空部材72と相対回転可能に支持する支持部材82によって位置決め固定されているので、磁性膜84と磁歪式トルクセンサ80との位置ズレを抑えることができ、検出精度を安定化させることができる。また、磁歪式トルクセンサ80を中空部材72にのみ位置決め固定するだけで、磁歪式トルクセンサ80の検出精度を向上させることができる。

また、中空部材72の凸部122と支持部材82とを当接させることで、磁歪式トルクセンサ80が位置決め固定されるので、凸部122の位置を支持部材82の基準位置とすることができ、中空部材72に設けた磁性膜84と磁歪式トルクセンサ80との位置関係を容易に規定することができる。

支持部材82は、中空部材72と相対回転可能とする磁歪式トルクセンサ80の両端側に設けられるベアリング116、118と、ハウジング114とで構成されているので、支持部材82を分割することが可能となり、組み付け性が向上する。

ハウジング114の端部内側には、ベアリング116を収納する凹部120が設けられ、中空部材72の凸部122とハウジング114及びベアリング116とによって磁歪式トルクセンサ80を位置決め固定するので、磁歪式トルクセンサ80の位置決めを容易に行えるとともに、組み付け性も向上する。

上記実施の形態は、以下のように変形してもよい。上記実施の形態では、クランク軸38に沿って、スプロケット36が設けられた側とは反対の側からワンウェイクラッチ78、磁歪式トルクセンサ80が設けられるようにしたが、クランク軸38に沿って、スプロケット36が設けられている側から、ワンウェイクラッチ78、磁歪式トルクセンサ80が設けられるようにしてもよい。

図7は、変形例における図2のIII−III線断面図である。図7においては、図3と同一の機能を有する構成については、同様の符号を付し、図3と異なる部分だけを説明する。クランク軸38の左端は、スプラインが形成されており、中空部材72の左端が、クランク軸38とスプライン嵌合した状態で取り付けられている。中空部材72には、磁歪式トルクセンサ80が設けられており、該磁歪式トルクセンサ80は、支持部材82によって、凹部110両端において中空部材72と相対回転可能に支持されている。中空部材72の右側部と、クランク軸38の左側に挿嵌して設けられた円筒部材200の左側部との間にはワンウェイクラッチ78が設けられている。円筒部材200の右側部はスプラインが形成されており、スプロケット36がスプライン嵌合した状態で取り付けられている。ワンウェイクラッチ78のクラッチインナー138は、円筒部材200と一体成形されていてもよく、クラッチアウター140が、中空部材72と一体成形されていてもよい。

正方向にペダル40L、40Rが漕がれると、クランク軸38が回転する。クランク軸38が回転すると、中空部材72が回転するとともに、ワンウェイクラッチ78により円筒部材200が回転する。これにより、スプロケット36が回転する。一方、正方向とは反対方向にペダル40L、40Rが漕がれると、クランク軸38が回転する。クランク軸38が回転すると中空部材72が回転するが、ワンウェイクラッチ78によって、円筒部材200及びスプロケット36は回転しない。

中空部材72の左端にはサークリップ202が設けられ、ハウジング114及びベアリング116は、皿ばね204及びワッシャ206を介してサークリップ202と当接している。これにより、磁歪式トルクセンサ80の一端が支持部材82によって位置決め固定される。また、中空部材72には凸部208が形成され、ベアリング118と凸部208とが当接することがで、磁歪式トルクセンサ80の他端が位置決め固定される。

このように、スプロケット36が設けられている側から、スプロケット36、ワンウェイクラッチ78、磁歪式トルクセンサ80が設けられるようにしたので、クランク軸38と駆動軸56との間隔を短くすることができる。詳しく説明するならば、ワンウェイクラッチ78を設ける箇所は、径が大きくなるので、クランク軸38の軸方向で、ワンウェイクラッチ78がブラシレスモータ50と干渉する位置にある場合は(図3参照)、ブラシレスモータ50の位置を後方向にずらさなければならず、クランク軸38とブラシレスモータ50の駆動軸56との間隔が長くなる。

しかし、図7に示すように、ワンウェイクラッチ78とブラシレスモータ50とが干渉しないよう、ワンウェイクラッチ78をクランク軸38の軸方向に沿ってずらした場合は、クランク軸38とブラシレスモータ50の駆動軸56との間隔を短くすることができ、アシスト駆動ユニット26を小型化することができる。一方、図3に示すように、スプロケット36が設けられた側とは反対の側からワンウェイクラッチ78、磁歪式トルクセンサ80を設ける場合は、ワンウェイクラッチ78とブラシレスモータ50とが干渉するので、クランク軸38と駆動軸56との間隔は長くなるが、車幅方向の厚さを薄くすることができ、ブラシレスモータ50の駆動軸56を短くすることができる。

以上、本発明について好適な実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、特許請求の範囲に記載された括弧書きの符号は、本発明の理解の容易化のために添付図面中の符号に倣って付したものであり、本発明がその符号をつけた要素に限定して解釈されるものではない。

10…アシスト自転車 26…アシスト駆動ユニット
36、46…スプロケット 38…クランク軸
44…チェーン 48…筐体
50…ブラシレスモータ 52…駆動ドライバ
54…コントローラ 58…駆動ギア
60…アシストスプロケット 64…永久磁石
66…ロータ 68…ステータ巻線
70…ステータ 72…中空部材
78、106…ワンウェイクラッチ 80…磁歪式トルクセンサ
82…支持部材 84…磁性膜
86、88…検出コイル 110、120…凹部
114…ハウジング 116、118…ベアリング
122、208…凸部 138…クラッチインナー
140…クラッチアウター 142…ラチェット
200…円筒部材

Claims (4)

  1. クランク軸(38)に加わる踏力トルクのトルク値を検出センサ(80)が検出し、検出された前記トルク値に応じてモータ(50)の出力を制御する制御手段(54)を備えた補助動力装置付き自転車(10)において、
    前記クランク軸(38)の外周に挿嵌された環状の中空トルク伝達部材(72)と、
    補助動力装置付き自転車(10)が前進する方向の踏力トルクが前記クランク軸(38)に与えられた場合に該踏力トルクを駆動輪(WR)に伝達する前記中空トルク伝達部材(72)に設けられたワンウェイクラッチ(78)と、
    前記クランク軸(38)、前記中空トルク伝達部材(72)、前記検出センサ(80)、前記制御手段(54)、および、前記モータ(50)が設けられた筐体(48)と、
    を備え、
    前記中空トルク伝達部材(72)の外周に設けられた凹部(110)に磁性膜(84)が施され、
    前記検出センサ(80)は、前記凹部(110)の前記磁性膜(84)に対向する箇所に位置するように、前記凹部(110)両端にて前記中空トルク伝達部材(72)と相対回転可能に支持する支持部材(82)によって位置決め固定されており、
    前記中空トルク伝達部材(72)の一端側に、凸部(122、208)を設け、
    前記支持部材(82)は、前記中空トルク伝達部材(72)と相対回転可能とする前記検出センサ(80)の両端側に設けられる第1部材及び第2部材(116、118)と、前記検出センサ(80)を収納するハウジング(114)で構成され、
    前記ハウジング(114)の端部内側には、前記第1部材(116)を収納する凹部(120)が設けられ、
    前記中空トルク伝達部材(72)の前記凸部(122)と前記ハウジング(114)及び前記第1部材(116)とを当接させることで、前記検出センサ(80)の一端を位置決め固定し、前記筐体(48)と前記中空トルク伝達部材(72)との間に設けられたベアリング部(74)と、第2部材(118)とによって、前記検出センサ(80)の他端を位置決め固定する
    ことを特徴とする補助動力装置付き自転車(10)。
  2. 請求項に記載の補助動力装置付き自転車(10)において、
    前記ワンウェイクラッチ(78)は、クラッチインナー(138)と、クラッチアウター(140)と、前記クラッチインナー(138)と前記クラッチアウター(140)とを係合させるラチェット(142)とを備え、
    前記クラッチインナー(138)を前記クランク軸(38)と一体成形され、前記クラッチアウター(140)を前記中空トルク伝達部材(72)側に設ける
    ことを特徴とする補助動力装置付き自転車(10)。
  3. 請求項1又は2に記載の補助動力装置付き自転車(10)において、
    前記クランク軸(38)に与えられ、且つ前記ワンウェイクラッチ(78)を介して伝達された踏力トルクを前記駆動輪(WR)に出力する出力部(36)と、
    前記モータ(50)の駆動力を前記駆動輪(WR)に出力する出力軸(108)を備え、
    車両前側より、前記クランク軸(38)、前記モータ(50)の駆動軸(56)、前記出力軸(108)の順で配設され、
    前記クランク軸(38)に沿って、前記出力部(36)が設けられるとともに、前記出力部(36)の反対側から、前記ワンウェイクラッチ(78)、前記検出センサ(80)が配設される
    ことを特徴とする補助動力装置付き自転車(10)。
  4. 請求項1又は2に記載の補助動力装置付き自転車(10)において、
    前記クランク軸(38)に与えられ、且つ前記ワンウェイクラッチ(78)を介して伝達された踏力トルクを前記駆動輪(WR)に出力する出力部(36)と、
    前記モータ(50)の駆動力を前記駆動輪(WR)に出力する出力軸(108)を備え、
    車両前側より、前記クランク軸(38)、前記モータ(50)の駆動軸(56)、前記出力軸(108)の順で配設され、
    前記クランク軸(38)に沿って、前記出力部(36)が設けられるとともに、前記出力部(36)側から、前記ワンウェイクラッチ(78)、前記検出センサ(80)が配設される
    ことを特徴とする補助動力付き自転車(10)。
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