JP5685574B2 - Bicycle drive unit - Google Patents
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Description
本発明は、補助動力としてモータ出力を使用する電動補助自転車の駆動ユニットに関する。 The present invention relates to a drive unit for a battery-assisted bicycle that uses a motor output as auxiliary power.
補助動力としてモータ出力を使用する電動補助自転車として、特許文献1に記載された発明がある。特許文献1に係る電動補助自転車は、ペダルにおいて受けた踏力を伝達し、伝達された駆動力と、モータからの駆動力を合成した後、合成した駆動力を後車輪に伝達することによって、後車輪を回転させる。
There is an invention described in
特許文献1の自転車の駆動ユニットは、クランク軸20、モータの回転軸およびクランク軸30とスプロケット28との間の動力伝達経路に設けられ、ギア32および34を保持する軸30とが離間して設けられるので、駆動ユニットが大きくなってしまう。
The drive unit of the bicycle of
本発明は、上述の課題に鑑みて、アシスト走行のためのモータを有する自転車の駆動ユニットにおいて、軽量化、コンパクト化を実現するための自転車の駆動ユニットを提供することを目的とする。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a bicycle drive unit for realizing weight reduction and compactness in a bicycle drive unit having a motor for assisting traveling.
上記の課題を解決するための自転車の駆動ユニットは、クランク軸と、クランク軸を配置可能な孔を有するモータと、クランク軸から離間して設けられ、クランク軸の回転が伝達される動力伝達軸と、動力伝達軸の回転が伝達され、モータの出力が合算される出力部とを備える。 A bicycle drive unit for solving the above problems includes a crankshaft, a motor having a hole in which the crankshaft can be disposed, a power transmission shaft that is provided apart from the crankshaft and transmits rotation of the crankshaft. And an output unit for transmitting the rotation of the power transmission shaft and summing up the output of the motor.
これにより、モータの孔にクランク軸を通し、モータの孔の内部にセンサ部を配置することができるので、自転車の駆動ユニットの軽量化、コンパクト化を実現する。 As a result, the crankshaft can be passed through the hole of the motor and the sensor portion can be disposed inside the hole of the motor, so that the weight reduction and compactness of the bicycle drive unit can be realized.
さらに、当該自転車の駆動ユニットでは、動力伝達軸は、クランク軸の軸線方向においてモータの一方でクランク軸に連結され、前記モータの他方で前記出力部に連結されるとよい。これにより、比較的重量の大きなモータをクランク軸の軸線方向で駆動ユニットの中央寄りに配置することができる。 Furthermore, in the bicycle drive unit, the power transmission shaft may be connected to the crankshaft on one side of the motor in the axial direction of the crankshaft and to the output unit on the other side of the motor. Thereby, a relatively heavy motor can be arranged near the center of the drive unit in the axial direction of the crankshaft.
さらに、当該自転車の駆動ユニットでは、クランク軸と動力伝達軸とを連結する第1連結機構と、動力伝達軸と出力部とを連結する第2連結機構とを備えるとよい。 Further, the drive unit of the bicycle may include a first connection mechanism that connects the crankshaft and the power transmission shaft, and a second connection mechanism that connects the power transmission shaft and the output unit.
さらに、当該自転車の駆動ユニットでは、クランク軸の回転軸と、モータの回転軸とは、同軸に設けられるとよい。これにより、モータの内部機構を簡略化することができる。 Furthermore, in the bicycle drive unit, the rotation shaft of the crankshaft and the rotation shaft of the motor may be provided coaxially. Thereby, the internal mechanism of a motor can be simplified.
さらに、出力部にはスプロケットが接続されるとよい。これにより、出力部からの出力をリアハブ等に伝達することができる。 Furthermore, a sprocket may be connected to the output unit. Thereby, the output from an output part can be transmitted to a rear hub.
さらに、モータの回転力は、ワンウェイクラッチを介して、出力部に伝達されるとよい。これにより、クランク軸の回転力が、モータに伝達されることを防止できる。 Furthermore, the rotational force of the motor may be transmitted to the output unit via the one-way clutch. Thereby, it can prevent that the rotational force of a crankshaft is transmitted to a motor.
さらに、当該自転車の駆動ユニットは、減速機構をさらに有し、モータの回転力は、減速機構を介して、出力部に伝達されるとよい。これにより、モータの出力を減速して出力部に伝達することができるので、モータを効率良く動作させる動力伝達部を実現することができる。 Furthermore, the drive unit of the bicycle may further include a reduction mechanism, and the rotational force of the motor may be transmitted to the output unit via the reduction mechanism. Thereby, since the output of a motor can be decelerated and transmitted to an output part, the power transmission part which operates a motor efficiently can be implement | achieved.
さらに、当該自転車の駆動ユニットは、減速機構をさらに有し、モータの回転力は、減速機構に入力され、減速機構の出力は、ワンウェイクラッチを介して、出力部に伝達されるとよい。これにより、クランク軸の回転力がモータに伝達されることを防止することと、モータを効率良く動作させることとを共に実現することができる。 Furthermore, the drive unit of the bicycle may further include a reduction mechanism, and the rotational force of the motor may be input to the reduction mechanism, and the output of the reduction mechanism may be transmitted to the output unit via the one-way clutch. Accordingly, it is possible to both prevent the rotational force of the crankshaft from being transmitted to the motor and efficiently operate the motor.
さらに、当該自転車の駆動ユニットでは、第1連結機構は、歯車、スプロケットおよびプーリーのいずれかを有するとよい。 Further, in the bicycle drive unit, the first coupling mechanism may include any one of a gear, a sprocket, and a pulley.
さらに、当該自転車の駆動ユニットでは、第2連結機構は、歯車、スプロケットおよびプーリーのいずれかを有するとよい。 Furthermore, in the bicycle drive unit, the second coupling mechanism may include any one of a gear, a sprocket, and a pulley.
さらに、当該自転車の駆動ユニットでは、出力部の回転軸は、クランク軸の回転軸と同軸に設けられるとよい。これにより、出力部の回転軸とクランク軸の回転軸の軸受けを一体化することができるので、自転車の駆動ユニットの更なる軽量化、コンパクト化を実現する。 Further, in the bicycle drive unit, the rotation shaft of the output section may be provided coaxially with the rotation shaft of the crankshaft. Thereby, since the bearing of the rotating shaft of an output part and the rotating shaft of a crankshaft can be integrated, the further weight reduction and compactization of the drive unit of a bicycle are implement | achieved.
さらに、出力部は、変速機構の出力部に結合される第1結合部と、モータに結合される第2結合部とを有するとよい。そして、第1結合部は、外歯車を有するとよい。また、第2結合部は、内歯車を有するとよい。これにより、当該駆動ユニットは、クランク軸の回転トルクと、モータの回転トルクを合成することができる。 Further, the output unit may include a first coupling unit coupled to the output unit of the transmission mechanism and a second coupling unit coupled to the motor. And it is good for a 1st coupling | bond part to have an external gear. The second coupling part may have an internal gear. Thereby, the drive unit can synthesize the rotational torque of the crankshaft and the rotational torque of the motor.
本発明によれば、アシスト走行のためのモータを有する自転車の駆動ユニットにおいて、軽量化、コンパクト化を実現する駆動ユニットを実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the drive unit which implement | achieves weight reduction and compactness in the drive unit of the bicycle which has a motor for assist driving | running | working is realizable.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る駆動ユニット1を組み込んだ電動補助自転車の一例を表す右側面図である。この電動補助自転車は、ペダル100に作用する踏力を、クランクアーム101→駆動ユニット1→フロントスプロケット103→チェーン104→リヤスプロケット105という経路を経て、後車輪の車軸106まわりに回転可能に設けられるハブ体に伝達する。その過程で、この電動補助自転車は、モータ出力を補助動力として合成し、走行をアシストする。この電動補助自転車は、後述するセンサ部で駆動ユニット1のクランク軸102に作用するトルクに応じた力を検出する。そして、この電動補助自転車は、その検出値が設定値を超えたところで、モータを起動して踏力に応じたトルクを補助動力として発生させる。アシスト用のモータを含む駆動ユニット1は、一般にフレームのシートチューブの下端部とフレームのダウンチューブの後端部との連結部付近に配置される。モータ駆動用のバッテリは、リアキャリア、ダウンチューブまたはシートチューブ沿って配置される。
FIG. 1 is a right side view showing an example of a battery-assisted bicycle incorporating the
本発明は、クランク軸の回転軸と、モータの回転軸とを同軸で構成する駆動ユニットを有することを特徴とするものである。以下では、駆動ユニット1の構造および機能を説明する。図2を参照すると、駆動ユニット1は、クランク軸102を配置可能な孔120aを有するモータ120と、孔120aの内部においてモータ120とクランク軸102との間に少なくとも一部が配置されるセンサ部150を備える。
The present invention is characterized by having a drive unit in which a rotating shaft of a crankshaft and a rotating shaft of a motor are configured coaxially. Below, the structure and function of the
図2に示されるように、クランク軸102は、ケーシング111の貫通孔111aに内挿されている。クランク軸102は、軸受112,113を介してケーシング111に回転自在に支持される。クランク軸102の両端には、クランクアーム101がボルトによって着脱可能に取り付けられる。クランクアーム101は、ケーシング111の外部に配置される。2つのクランクアーム101のうちの一方のクランクアーム101は、クランク軸102に着脱不能に構成されてもいてもよい。
As shown in FIG. 2, the
モータ(電動機)120は、クランク軸102を配置可能な孔120aを有する。孔120aは、モータ120の回転中心部に設けられる。モータ120は、その回転軸がクランク軸102の回転軸と同軸になるように配置される。モータ120のステータ121は、円筒状に形成されて、励磁用コイルを巻かれてクランク軸102の同心円上に配置され、取付部122によりモータケース125に固定されている。モータケース125は、ケーシング111に固定される。ステータ121の径方向の内側に孔120aが形成されている。ロータ123は、円筒状に形成されて、モータケース125に回転自在に支持される。ロータ123は、たとえば周方向に複数の磁極を有する磁石(図示せず)と、磁石を保持する磁石保持部(図示せず)とを有する。本実施の形態のモータは、ステータ121がロータ123に外囲されて設けられるアウタロータ式のモータである。ロータ123は、クランク軸方向に間隔を隔てて配置される第1軸受124a及び第2軸受124bによりクランク軸102周りに回転自在に支持される。第1軸受124a及び第2軸受124bは、モータケース125に支持されている。なお、モータ120は図示を省略したインバータによって駆動される。インバータは、図示しない制御部によって駆動され、制御部は、踏力および自転車の速度に応じて、インバータを制御する。
The motor (electric motor) 120 has a
センサ部150は、クランク軸102にかかるねじれを検出する。このねじれは、クランク軸102にかかるユーザの踏力に比例するので、ねじれを検出することにより、クランク軸102にかかるユーザの踏力が分かる。センサ部150は、クランク軸102を配置可能な挿入孔を有する中空部材151および歪センサ155を備える。中空部材151は、第1接続部151a、第2接続部151b、及び、挿通孔151cを備える。第1接続部151aは、クランク軸102と接続される。第2接続部151bは、後述する動力伝達軸に回転力を伝達する。挿通孔151cには、クランク軸102を配置することができる。中空部材151は、第1接続部151aを除いて、内側に配置されるクランク軸102から離間している。第1接続部151aにおいて、中空部材151は、クランク軸102から突出したキーもしくはセレーションに挿入され、ネジ止めまたは圧入などの手段によって固着される。第1接続部151aと第2接続部151bは、クランク軸102方向に離隔して設けられる。歪センサ155は、磁歪センサであって、中空部材151に設けられた磁歪素子155a、及び、磁歪素子155aの周囲に設けられる検出コイル155bを備える。検出コイル155bは、固定部材156によってモータケース125に固定される。これにより、検出コイル155bは、ケーシング111に回転不可能に支持される。
The
センサ部150の一部は、モータ120とクランク軸102との間に少なくとも一部が配置される。本実施の形態でモータ120とクランク軸102との間は、モータ120の回転軸の延びる方向においてステータ121の両端の間の範囲Wで、かつクランク軸102との間の領域である。センサ部150のうち、歪センサ155の少なくとも一部または全部が、前記モータ120の回転軸の延びる方向でステータ121の両端の間で、かつクランク軸102との間の領域に設けられることが好ましい。歪センサ155の少なくとも一部または全部が、モータ120の回転軸の延びる方向においてステータ121の両端の間の範囲Wで、かつモータ120の回転軸の延びる方向においてロータ123と重なる範囲で、かつクランク軸102との間の領域に設けられてもよい。
At least a part of the
減速機構127は、ロータ123の回転をトルク伝達部材130に伝達する。減速機構127は、1つ以上のギアを有する。図2の例は、減速機構127は2つの遊星歯車機構を有する場合を示す。第1の遊星歯車機構は、ロータ123に連結される第1太陽ギア部128aと、複数の第1遊星歯車128bと、複数の第1遊星歯車128bを回転可能に支持する第1キャリア部128cと、ケーシング111に固定される第1リングギア部128dとを含む。第2の遊星車機構は、第1キャリア部128cに連結される第2太陽ギア部129aと、複数の第2遊星歯車129bと、複数の第2遊星歯車129bを回転可能に支持する第2キャリア部129cと、ケーシング111に固定される第2リングギア部129dとを含む。減速機構127の出力は、トルク伝達部材130を介して、出力部131(詳細は後述する)に伝達される。トルク伝達部材130は、第2キャリア部129dに結合され、ここでは一体に形成されている。トルク伝達部材130は、出力部131(詳細は後述する)の内側面にワンウェイクラッチ132と回転支持部133とを介して、回転可能に支持される。回転支持部133は、本実施の形態では滑り軸受けによって構成されるが、ベアリングによって構成されてもよい。回転支持部133は、クランク軸に関してワンウェイクラッチ132よりも半径方向の外側に配置される。トルク伝達部材130はワンウェイクラッチ132の複数のクラッチ爪を支持する。
The
出力部131は、モータ120の回転力及びクランク軸102の回転力をフロントスプロケット103に伝達する。出力部131は、クランク軸102の端部側に設けられる。出力部131は、環状に形成されており、第1環状部分131a、第2環状部分131b、及び第3環状部分131cを有する。第1環状部分131aは、クランク軸102に沿って延びる。第2環状部分131bは、第1環状部分131aのモータ120側の端部からクランク軸102に対して径方向に延びる。第3環状部分131cは、第2環状部分131bのモータ側の端部からクランク軸102と平行な方向に延びる。出力部131の内周部は、ワンウェイクラッチ132を介して、トルク伝達部材130に連結されている。第1環状部分131aおよび第2環状部分131bの内周部に、ワンウェイクラッチ132のクラッチ溝が形成される。クラッチ溝は第2連結部であり、内歯車を構成する。第3環状部分131cの内周部に、回転支持部133が設けられる。回転支持部133は、トルク伝達部材130の回転を支持する。第1環状部分131aの第2環状部分131bとは反対側の端部には周方向の内側に延びる第4環状部分131dが設けられる。第4環状部分131dの内周部に軸受113が設けられる。第1環状部分131aの外周部には、軸受134が設けられる。これにより、出力部131は、ケーシング111によって回転可能に支持される。軸受113および134は、たとえばラジアルベアリングによって形成され、軸受113の内輪体がクランク軸102を支持し、軸受134の外輪体がケーシング111に支持される。出力部131の端部(第4環状部分の端部)は、ケーシング111の開口111bから外部に突出する。出力部131は、第4環状部分131dのケーシング111から突出した部分の外周部にスプロケット接続部131eを備える。スプロケット接続部131dには、たとえばボルトによってフロントスプロケット103が着脱可能に取り付けられる。これによって、フロントスプロケット103は、出力部131と一体となって回転可能である。
The
センサ部150の第2接続部151bに係る回転力が、第1歯車114および第2歯車161を介して、動力伝達軸160に伝達される。また、動力伝達軸160の回転が、第3歯車142を介して出力部131に伝達される。
The rotational force related to the
センサ部150の第2接続部151bは、第1歯車114と連結する。第1歯車114は、出力部131のあるクランク軸102の端部と反対側の端部に設けられる。これに伴い、センサ部150の第1接続部151aは、出力部131側に設けられる。第1接続部151aは、モータ120とクランク軸102との間の領域で、クランク軸102に連結する。第1歯車114は、第2接続部151bに固着して、クランク軸102と一体となって回転する。第1歯車114は、たとえばセレーションによって、着脱可能に第2接続部151bに取り付けられてもよい。中空部材151は、第1接続部151aを除いて、内側に配置されるクランク軸102から離間している。第1歯車114および第2歯車161を含んで第1連結機構が形成される。
The
第2歯車161は、動力伝達軸160に回転不能に固着されており、一体となって回転する。第2歯車161は動力伝達軸160の一方の端部に設けられる。第2歯車161は、第1歯車114と噛み合っている。
The
動力伝達軸160は、支持軸170に回転自在に支持される。支持軸170は、クランク軸102から離間して設けられる。すなわち動力伝達軸160は、クランク軸102から離間して設けられる。動力伝達軸160の回転軸は、クランク軸102の回転軸に平行となる。支持軸170および動力伝達軸160の少なくともいずれか一方に、動力伝達軸160の支持軸170の軸方向への移動を規制する規制部材175が設けられてもよい。本実施の形態では、動力伝達軸160と支持軸170とはすべり軸受けを形成する。
The
支持軸170は、ケーシング111に形成された挿入口115にナット116により固定するための第1雄ねじ部(図示しない)を両端部に有している。第1雌ねじ部24には、挿入口115に回り止めされる平行に形成された回り止め部(図示しない)がそれぞれ形成されている。
The
動力伝達軸160の他方の端部には、第3歯車142が回転不能に固定される。
The
出力部131の外周部には第4歯車171が形成されている。第4歯車171は、第1連結部であり外歯車を構成する。第4歯車171は、第2環状部分131bおよび第3環状部分131cの外周部に形成されている。本実施の形態では、第4歯車171は出力部131と一体に形成されている。第4歯車171は、第3歯車142と噛み合っている。第3歯車142および第4歯車171を含んで第2連結機構が形成される。
A
第1および第2連結機構は、モータ120を挟んで出力部131およびフロントスプロケット103とは反対側に設けられる。これによって動力伝達軸160は、クランク軸の軸線方向においてモータ120の一方でクランク軸に連結され、モータ120の他方で出力部131に連結される。
The first and second coupling mechanisms are provided on the opposite side of the
次に、本駆動ユニットの動作について説明する。乗り手の踏力によるトルクは、クランクアーム101→クランク軸102→第1接続部151a→第2接続部151b→第1歯車114→第2歯車161→動力伝達軸160→第3歯車142→出力部131へと変速機構を介して伝達される。一方、モータからの出力トルクは、減速機構127→トルク伝達部材130→ワンウェイクラッチ132→出力部131へと伝達される。出力部131は、これら2つのトルクを合成し、フロントスプロケット103に合成したトルクを伝達する。これにより、モータによるアシストが実現される。
Next, the operation of this drive unit will be described. Torque due to the pedaling force of the rider is as follows: crank
本実施形態の駆動ユニットは、クランク軸の回転軸とモータの回転軸を同軸とし、クランク軸が配置されるモータの孔の中にセンサ部の少なくとも一部が配置される。これにより、アシスト走行のためのモータを有する駆動ユニットを、軽量且つコンパクトに構成することができる。 In the drive unit of the present embodiment, the rotation shaft of the crankshaft and the rotation shaft of the motor are coaxial, and at least a part of the sensor unit is disposed in the hole of the motor where the crankshaft is disposed. Thereby, the drive unit which has the motor for assist driving | running | working can be comprised lightweight and compactly.
また第1〜第4歯車114,161,142,171のギア比(歯数)を予め調整することによって、クランク軸120の回転数に対する出力部131の回転数の比を増加または減少させることができる。これにより本発明の駆動ユニットを備える自転車の使用対象者に応じた設定を行うことができる。
Further, by adjusting in advance the gear ratio (number of teeth) of the first to
図3は、本発明の第2の実施形態に係る駆動ユニットの断面図である。第2の実施形態に係る駆動ユニットは、第1の実施形態に係る駆動ユニットと主に以下の点で異なる。モータ120は、ロータ123がステータ121に外囲されて設けられるインナーロータ式のモータである。以下の説明においては、第1の実施形態と相違する内容について詳細を説明する。なお、図3は、減速機構127は、便宜上、1つのギアを有する場合を例示しているが、あくまで例示に過ぎない。減速機構127の機能は、第1の実施形態と同じである。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a drive unit according to the second embodiment of the present invention. The drive unit according to the second embodiment differs from the drive unit according to the first embodiment mainly in the following points. The
センサ部150の第2接続部151bは、第1歯車114と連結する。第1歯車114は、第2接続部151bに固着して、クランク軸102と一体となって回転する。第1歯車114は、たとえばセレーションによって、着脱可能に第2接続部151bに取り付けられてもよい。第1接続部151aは、モータ120とクランク軸102との間の領域で、クランク軸102に連結する。中空部材151は、第1接続部151aを除いて、内側に配置されるクランク軸102から離間している。
The
第2歯車161は、第1歯車114と噛み合っている。本実施の形態では第2歯車161は、動力伝達軸160と一体に形成されている。また第3歯車142は、動力伝達軸160と一体に形成されている。本実施の形態では、動力伝達軸160と、第2歯車161および第3歯車142とが一体に形成されているが、動力伝達軸160と、第2歯車161および第3歯車142の少なくともいずれか一方とが一体に形成されていてもよい。本実施の形態においても、センサ部150の一部は、モータ120とクランク軸102との間に少なくとも一部が配置され、歪センサ155の少なくとも一部または全部が、前記モータ120の回転軸の延びる方向でステータ121の両端の間の領域Wで、かつクランク軸102との間の領域に設けられる。
The
以上の実施形態は、歪センサ155は磁歪センサである場合を例示するが、歪ゲージ、半導体歪センサであってもよい。また、磁歪素子155aは、中空部材151に配置される場合が例示されているが、磁歪素子155aは、クランク軸102に直接配置されてもよい。この場合には、中空部材151を設けず、第1歯車114がクランク軸102に直接に固定される。
Although the above embodiment illustrates the case where the
図4は、本発明の第3の実施形態に係る駆動ユニットの断面図である。第3の実施形態に係る駆動ユニットは、第1の実施形態に係る駆動ユニットと主に以下の点で異なる。モータ120は、ロータ123がステータ121に外囲されて設けられるインナーロータ式のモータであり、人的駆動力を検出するための検出手段(トルク検出手段)が異なる。以下の説明においては、第1の実施形態と相違する内容について詳細を説明する。なお、図4は、減速機構127は、便宜上、1つのギアを有する場合を例示しているが、あくまで例示に過ぎない。減速機構127の機能は、第1の実施形態と同じである。また前述の実施の形態と同様な構成には同一の参照符号を付す。
FIG. 4 is a sectional view of a drive unit according to the third embodiment of the present invention. The drive unit according to the third embodiment differs from the drive unit according to the first embodiment mainly in the following points. The
モータ(電動機)120は、その回転軸がクランク軸102の回転軸と同軸になるように配置されている。モータ120のステータ121は、励磁用コイルを巻かれてクランク軸102の同心円上に配置され、取付部122によりケーシング111に固定されている。ロータ123は、クランク軸102に回転自在に支持されている。ロータ123は、たとえば周方向に複数の磁極を有する磁石(図示せず)と、磁石を保持する磁石保持部(図示せず)とを有している。本実施の形態のモータは、ロータ123がステータ121に外囲されて設けられるインナーロータ式のモータである。ロータ123は、クランク軸方向に間隔を隔てて配置される第1軸受124a及び第2軸受124bによりクランク軸102に回転自在に支持されている。なお、モータ120は図示を省略したインバータによって駆動される。インバータは、図示しない制御部によって駆動され、制御部は、踏力および速度に応じて、インバータを制御する。
The motor (electric motor) 120 is arranged so that its rotating shaft is coaxial with the rotating shaft of the
減速機構127は、ロータ123の回転をトルク伝達部材130に伝達し、トルク伝達部材130の回転をロータ123に伝達する。減速機構127は、遊星歯車機構126を有している。遊星歯車機構126は、太陽ギア126aと、太陽ギア126aの外周側に配置された内歯ギア126bと、太陽ギア126aと内歯ギア126bとに噛み合う複数(たとえば3つ)の遊星ギア126cと、を有している。太陽ギア126aは、ロータ123に固定されている。内歯ギア126bは、取付部122に設けられている。複数の遊星ギア126cは、トルク伝達部材130によって回転可能に支持されている。トルク伝達部材130は、いわゆるキャリアである。各遊星ギア126cは、歯数の異なる第1および第2のギア部を有する。第1のギア部の歯数は、第2のギア部の歯数よりも多い。第1のギア部は、太陽ギア126aに噛み合い、第2のギア部は、内歯ギア126bに噛み合っている。トルク伝達部材130は、出力部131の内側面にワンウェイクラッチ132と回転支持部133とを介して、回転可能に支持されている。回転支持部133は、本実施の形態では滑り軸受けによって構成されるが、ベアリングによって構成されてもよい。回転支持部133は、クランク軸に関してワンウェイクラッチ132よりも半径方向の外側に配置される。この遊星歯車機構126では、ケーシング111に対して内歯ギア126bが回転不能に固定されるため、ロータ123が連結された太陽ギア126aの回転が減速してトルク伝達部材130に伝達される。
The
第1連結機構は、第1歯車114および第2歯車141を備え、クランク軸102と動力伝達軸160とを連結する。第1歯車114は、クランク軸102の一端部側に設けられる。第1歯車114は、クランク軸102に固着して、クランク軸102と一体となって回転する。第1歯車114は、たとえばセレーションによって、着脱可能にクランク軸102に取り付けられてもよい。第2歯車141は、第1歯車114と噛み合って動力伝達軸160に駆動力を伝達する。
The first coupling mechanism includes a
本実施の形態では、動力伝達軸160はベアリングによって支持軸170に回転自在に支持されている。動力伝達軸160には、この動力伝達軸160に与えられる駆動力を検出するためのセンサ部180が設けられる。 第2連結機構は、第3歯車142および第4歯車171を備え、動力伝達軸160と出力部131とを連結する。動力伝達軸160の他方の端部には、第3歯車142が回転不能に固定され、出力部131に設けられる第4歯車171に噛み合う。センサ部180は、動力伝達軸160にかかるねじれを検出する。このねじれは、クランク軸102にかかるユーザの踏力に比例するので、動力伝達軸160のねじれを検出することにより、クランク軸102にかかるユーザの踏力が分かる。センサ部180は、歪センサ155によって構成される。歪センサは、磁歪センサであって、本実施の形態では、動力伝達軸160に設けられた磁歪素子、及び、磁歪素子の周囲に設けられる検出コイルを備える。センサ部180は、前述したセンサ部150と同様の構成である。検出コイルは、モータケース125に固定される。
In the present embodiment,
本実施形態は、歪センサは磁歪センサである場合を例示するが、歪ゲージ、半導体歪センサであってもよい。この場合、動力伝達軸160に設けられる歪センサからの信号を無線などによって外部に送信する送信機と、この送信機からの信号を受信する受信機とをさらに備えればよい。 以上の実施形態において、クランク軸102から動力伝達軸160への駆動力(トルクおよび回転)の伝達と、動力伝達軸160から出力部131へのトルクの伝達とは、歯車を介して行っているが、これらのトルクの伝達は、スプロケットおよびチェーン、またはプーリーおよびベルトを用いて行われてもよい。
In this embodiment, the strain sensor is a magnetostrictive sensor, but may be a strain gauge or a semiconductor strain sensor. In this case, a transmitter that transmits a signal from a strain sensor provided on the
また、第1連結機構は、第1歯車114および第2歯車141によって構成されて、第2連結機構は、第3歯車142および第4歯車171によって構成されているが、各連結機構は3つ以上の歯車を用いて構成されてもよい。
また、モータ120を低速で駆動することが可能なのであれば、減速機構127は省略されてもよい。その場合、モータ出力が、そのままワンウェイクラッチ132に伝達される。
In addition, the first coupling mechanism is configured by the
If the
1 駆動ユニット
102 クランク軸
103 スプロケット
111 ケーシング
120 モータ
121 ステータ
123 ロータ
127 減速機構
130 トルク伝達部材
131 動力伝達部
132 ワンウェイクラッチ
161 動力伝達軸
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記クランク軸を配置可能な孔を有するモータと、
前記クランク軸から離間して設けられ、前記クランク軸の径方向において前記モータの外方に配置され、前記クランク軸の回転が伝達される動力伝達軸と、
前記動力伝達軸の回転が伝達され、前記モータの出力が合算される、フロントスプロケットが着脱可能な出力部と、
前記モータと前記動力伝達軸とを収容するケーシングと、
を備え、
前記動力伝達軸は、前記クランク軸の軸線方向において前記モータの一方で前記クランク軸に連結され、前記モータの他方で前記出力部に連結され、
前記出力部の回転軸は、前記クランク軸の回転軸と同軸に設けられる、
自転車の駆動ユニット。 A crankshaft,
A motor having a hole in which the crankshaft can be disposed;
A power transmission shaft provided apart from the crankshaft , disposed outside the motor in a radial direction of the crankshaft , to which rotation of the crankshaft is transmitted;
An output part to which the rotation of the power transmission shaft is transmitted and the output of the motor is summed , the front sprocket being detachable ;
A casing for housing the motor and the power transmission shaft;
With
The power transmission shaft is connected to the crankshaft on one side of the motor in the axial direction of the crankshaft, and connected to the output portion on the other side of the motor ,
The rotating shaft of the output unit is provided coaxially with the rotating shaft of the crankshaft.
Bicycle drive unit.
前記モータの出力は、前記減速機構を介して、前記出力部に伝達される、請求項1〜5のいずれか1つ記載の自転車の駆動ユニット。 A further reduction mechanism;
The bicycle drive unit according to any one of claims 1 to 5, wherein an output of the motor is transmitted to the output unit via the speed reduction mechanism.
前記モータの出力は、前記減速機構に入力され、
前記減速機構の出力は、ワンウェイクラッチを介して、前記出力部に伝達される、請求項1〜5のいずれか1つに記載の自転車の駆動ユニット。 A further reduction mechanism;
The output of the motor is input to the speed reduction mechanism,
The bicycle drive unit according to any one of claims 1 to 5, wherein an output of the speed reduction mechanism is transmitted to the output section via a one-way clutch.
前記動力伝達軸に結合される第1結合部と、
前記モータに結合される第2結合部とを有する、請求項1から8のいずれか1つに記載の自転車の駆動ユニット。 The output unit is
A first coupling portion coupled to the power transmission shaft;
The bicycle drive unit according to any one of claims 1 to 8 , further comprising a second coupling portion coupled to the motor.
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