JP7032525B2 - 自転車用後付け電機装置及び自転車 - Google Patents

Description

本発明は、自転車用後付け電機装置及び自転車に関し、更に詳細には、電動アシスト等のための自転車用後付け電機装置及びその後付け電機装置を取り付けられた自転車に関する。

既存の自転車に後付け可能な自転車用電動アシスト装置として、アシスト力を発生する電動モータによって回転駆動されるアシストギアがペダル用のクランクアームの中心軸に取り付けられているスプロケットの側部に同軸的に取り付けられ、アシストギアとスプロケットとがトルク伝達部材によって連結されていることにより、スプロケットにアシスト力を与えるように構成されたものや（例えば、特許文献１）、アシスト力を発生する電動モータによって回転駆動されるメインギアがペダル用のクランクアームの中心軸に同軸的に配置され、メインギアとクランクアームとがトルク伝達部材によって連結されていることにより、クランクアームにアシスト力を与えるように構成されたものや（例えば、特許文献２）、アシスト力を発生する電動モータによって回転駆動されるスプロケットがペダル用のクランクアームに同軸的に取り付けられたものが知られている（例えば、特許文献３）。

特開２００７－９１１５９号公報 特開２００９－２４８６６８号公報 特開２００２－２６４８８１号公報

従来の後付け可能な自転車用電動アシスト装置は、自転車に対する取付時に、クランクアームやスプロケット等を取り外す比較的大掛かりな分解作業及び元の状態に戻す組立作業が必要である。また、その分解作業及び組立作業に、レンチやスパナ等の工具以外に、自転車用の専用工具が必要になることがある。このため、後付け可能な自転車用電動アシスト装置があっても、一般ユーザ、特に機械に詳しくない一般ユーザは、既存の自転車を電動アシスト自転車に変更することが難しい。また、従来の自転車用電動アシスト装置は、車種によって後付けできないことがあり、汎用性に乏しい。

本発明が解決しようとする課題は、一般ユーザが既存の多種多様な自転車を簡単に電動アシスト自転車に変更できるようにすることである。

本発明の一つの実施形態による自転車用後付け電機装置は、自転車のフレーム（１８）に取り付けられるべく構成されたハウジング（５２）と、前記ハウジング（５２）に取り付けられた回転電機（５４）と、前記ハウジング（５２）に回転可能に設けられ、前記回転電機（５４）とトルク伝達関係で接続された円環形状の回転部材（８４）と、前記回転部材（８４）に設けられ、前記自転車のペダル用のクランクアーム（２６）の回転方向の両側に各々当接する部分を含む一対のトルク伝達部材（９６等）と、前記回転部材（８４）が前記クランクアーム（２６）の回転中心と同心に配置されるべく前記一対のトルク伝達部材（９６等）と前記クランクアーム（２６）の回転中心部とを連結する連結部材（４０、９２）とを有する。

この構成によれば、自転車（１０）を改造することなく、自転車用電動アシスト装置（５０）を既存の各種の自転車（１０）に簡単に後付けることができる。

上記自転車用後付け電機装置において、好ましくは、前記トルク伝達部材は、前記回転部材（８４）に回動可能に取り付けられ、前記クランクアーム（２６）の回転方向の両側に各々当接可能な遊端を含む一対の回動爪部材（９６）と、前記一対の回動爪部材（９６）の各遊端が前記クランクアーム（２６）を回転方向に挟んで当該クランクアーム（２６）の外面に押し付けられるように当該一対の回動爪部材（９６）を互いに緊締するビンディング部材（１００、１０２）とを有し、前記連結部材は各回動爪部材（９６）の基部（９６Ａ）との連結部をなす両端部（９２Ｃ）及び前記クランクアーム（２６）の回転中心部との連結部をなす中央部（９２Ｂ）を含む連結板（９２）を有する。

この構成によれば、寸法や形状が異なる種々のクランクアーム（２６）に対する電機装置（５０）の取り付けに対応できる。

上記自転車用後付け電機装置において、好ましくは、前記トルク伝達部材は、前記回転部材（８４）に取り付けられるブラケット（１０８）によって前記クランクアーム（２６）の回転軸線に対して直交する軸線（Ａ）周りに回動可能に設けられ、前記クランクアーム（２６）の回転方向の両側の外面（２６Ａ、２６Ｂ）に各々対向する一対の対向部（１０４Ａ、１０４Ｂ）を含むトルク伝達本体（１０４）と、前記一対の対向部（１０４Ａ、１０４Ｂ）の一方にねじ係合し、前記クランクアーム（２６）の回転方向の一方の外面（２６Ａ）に当接するクランプ部材（１１０）と、前記トルク伝達本体（１０４）にねじ係合し、前記回転部材（８４）に当接する先端を含む傾斜調整ねじ部材（１１２）と有し、前記連結部材は前記トルク伝達本体（１０４）にねじ係合して前記クランクアーム（２６）の回転中心部に連結される連結ねじ部材（１１６）を有する。

この構成によれば、寸法や形状が異なる種々のクランクアーム（２６）に対する電機装置（５０）の取り付けに対応できると共に、クランクアーム（２６）に対して回転部材（８４）が傾斜した姿勢や傾斜方向のがた付きを含んで回転することを解消できる。

上記自転車用後付け電機装置において、好ましくは、前記トルク伝達部材は、前記回転部材（８４）に固定されて前記回転部材（８４）の接線方向に延在する直線ガイド部材（１２０）と、前記直線ガイド部材（１２０）によって前記回転部材（８４）の接線方向に移動可能に設けられ、前記クランクアーム（２６）の回転方向の両側に各々対向する一対の対向部（１２２Ａ、１２２Ｂ）を含むトルク伝達本体（１２２）とを有し、前記連結部材は前記トルク伝達本体（１２２）を前記クランクアーム（２６）に固定する固定ねじ（４０）を有する。

この構成によれば、寸法や形状が異なる種々のクランクアーム（２６）に対する電機装置（５０）の取り付けに対応できる。

上記自転車用後付け電機装置において、好ましくは、前記トルク伝達本体（１２２）と前記クランクアーム（２６）との間に挟まれるゴム部材（１２４）を更に有する。

この構成によれば、寸法や形状が異なる種々のクランクアーム（２６）に対する電機装置（５０）の取り付けに対応できる。

上記自転車用後付け電機装置において、好ましくは、前記トルク伝達部材は、前記クランクアーム（２６）の中心軸線周りに回動可能に取り付けられ、前記クランクアーム（２６）の回転方向の両側の外面に当接可能な遊端（１３２Ａ、１３４Ａ）を含む一対の回動部材（１３２、１３４）と、前記回動部材（１３２）を前記回転部材（８４）に固定するトルク伝達用ボルト（１３８）とを有し、前記連結部材は前記クランクアーム（２６）の回転中心部に設けられて前記一対の回動部材（１３２、１３４）を各々任意の回動位置において前記クランクアーム（２６）に固定する固定ねじ（４０）を有する。

この構成によれば、回転部材（８４）とクランクアーム（２６）との同心性を保って、回動部材（１３２、１３４）がクランクアーム（２６）の中心軸線周りの任意の位置にてクランクアーム（２６）に対する固定されるから、電機装置（５０）が寸法や形状が異なる種々のクランクアーム（２６）に対応できる。

上記自転車用後付け電機装置において、好ましくは、前記トルク伝達部材は、前記回転部材（８４）に固定されて前記回転部材（８４）の中心周りに延在し、各回動部材（１３２、１３４）の遊端（１３２Ａ、１３４Ａ）が摺動可能に係合する円弧状ガイド部材（１３６）を更に有する。

この構成によれば、回動部材（１３２、１３４）の回動位置が安定し、使用過程において回転板（８４）とクランクアーム（２６）との間に相対的な回転変位が生じることを回避することが、より確実になる。

上記自転車用後付け電機装置において、好ましくは、前記ハウジング（５２）は前記回転部材（８４）を同心的に支持する円環部（５２Ｃ）を含み、前記回転部材（８４）と前記円環部（５２Ｃ）とが前記フレーム（１８）と前記クランクアーム（２６）との間に配置される。

この構成によれば、回転部材（８４）及び円環部（５２Ｃ）がクランクアーム（２６）をくぐらせるようにして、クランクアーム（２６）を取り外すことなく、フレーム（１８）とクランクアーム（２６）との間に配置され、自転車用電動アシスト装置（５０）の自転車（１０）に対する後付けが簡単に行われ得るようになる。

上記自転車用後付け電機装置において、好ましくは、更に、前記ハウジング（５２）に内蔵され、前記回転電機（５４）と前記回転部材（８４）との間に設けられた変速歯車列（６０、６６、６８、８０）を有し、前記回転電機（５４）は前記変速歯車列（６０、６６、６８、８０）の配置によって前記回転部材（８４）に対して径方向外方に偏倚した位置にある。

この構成によれば、電動モータ（５４）がクランクアーム（２６）に対する回転出力部材（８４）の設置を阻害することがない。

上記自転車用後付け電機装置において、好ましくは、前記回転電機（５４）はアシスト力を発生する電動モータであり、更に、前記フレーム（１８）に取り付けられるべく構成され、前記電動モータの電源をなすバッテリ（１５２）を有する。

この構成によれば、電動アシスト自転車が得られる。

本発明の一つの実形態による自転車は、上記自転車用後付け電機装置（５０）を取り付けられている。

この構成によれば、自転車用後付け電機装置（５０）の後付けにより、自転車（１０）を改造することなく、既存の自転車が電動アシスト自転車等になる。

本発明による自転車用電動アシスト装置によれば、既存の多種多様な自転車を簡単に電動アシスト自転車に変更することができる。

本発明の実施形態１による自転車用後付け電機装置（自転車用電動アシスト装置）を取り付けられた自転車の要部の斜視図 実施形態１による自転車用電動アシスト装置の縦断面図 実施形態１による自転車用電動アシスト装置の斜視図 実施形態１による自転車用電動アシスト装置の分解斜視図 実施形態２による自転車用電動アシスト装置の要部の斜視図 実施形態２による自転車用電動アシスト装置のトルク伝達本体部分の斜視図 実施形態３による自転車用電動アシスト装置の要部の斜視図 実施形態４による自転車用電動アシスト装置の要部の斜視図

以下に、本発明による自転車用後付け電機装置を自転車用電動アシスト装置に適用した実施形態１を、図１～図４を参照して説明する。

図１に示されているように、自転車１０は、略上下方向に延在するシートチューブ１２と、略前後方向に延在するダウンチューブ１４と、サブチューブ１５及び左右のチェーンステー１６とを含むフレーム１８を有する。シートチューブ１２の下端とダウンチューブ１４の後端及び各チェーンステー１６の前端とはパイプ継手を兼ねた軸受筒体２０によって互いに結合されている。サブチューブ１５の後端はパイプ継手２２によってシートチューブ１２の下端近傍に結合されている。

軸受筒体２０は左右方向に略水平に延在するクランク軸２４をベアリング（不図示）によって回転自在に支持している。クランク軸２４の左右の端部は各々軸受筒体２０から左右外方に突出しており、その各突出端に略四角柱形状の左右のクランクアーム２６、２８の基端が互いに１８０度の回転位相差をもって固定されている。クランク軸２４はクランクアーム２６、２８の回転中心をなし、クランク軸２４の回転中心軸線とクランクアーム２６、２８の回転中心軸線とは同一軸線上にある。

クランク軸２４とクランクアーム２６との連結は、図２に示されているように、クランク軸２４の端部（突出端）に形成された四角柱部３４と、クランクアーム２６の基端に形成された四角孔３６との形状係合により、クランク軸２４とクランクアーム２６とが一体的に回転するようにトルク伝達関係で連結されている。クランク軸２４には四角柱部３４の先端面に開口したねじ孔３８が形成されている。クランクアーム２６の基端には左外方側に四角孔３６に連続する丸孔４２が形成されている。丸孔４２には鍔付きのカラー部材４４が嵌合している。

ねじ孔３８には、後述の連結板９２の中央部に形成された丸孔による貫通孔９２Ａ及びカラー部材４４を貫通したクランクアーム固定ねじ４０がねじ係合している。このねじ係合により、クランク軸２４とクランクアーム２６、２８とが抜け止め状態で固定されると共に連結板９２がクランク軸２４及びクランクアーム２６に固定される。

クランクアーム２６、２８の遊端には各々ペダル３０が取り付けられている（図１参照）。右側のクランクアーム２８と軸受筒体２０との間にはドライブスプロケット３２が配置されている。ドライブスプロケット３２はクランク軸２４に連結されている。

クランク軸２４はクランクアーム２６、２８によって回転駆動される。クランク軸２４の回転（前進走行方向の回転）は、ドライブスプロケット３２に伝達され、ドライブスプロケット３２から不図示のチェーン式伝動機構によって後輪（不図示）に伝達される。これにより、クランク軸２４の回転によって自転車１０が前進走行する。

以上の構造は既存の一般的な自転車１０の構造である。

本実施形態の自転車用後付け電機装置５０（以下、電動アシスト装置５０と略称する）は、図１に示されているように、軸受筒体２０の外方近傍に取り付けられる。尚、以下の説明における上下、前後、左右の各方向は、電動アシスト装置５０が、図１に示されているように、自転車１０のフレーム１８に取り付けられた状態での各方向である。

電動アシスト装置５０は、図１及び図２に示されているように、左側の第１半体５２Ａと右側の第２半体５２Ｂとの組立体による中空構造のハウジング５２を有する。

ハウジング５２には電動モータ５４が取り付けられている。電動モータ５４は第２半体５２Ｂの外面に固定された基端を含む円筒状のアウタケーシング５６を有する。アウタケーシング５６は第２半体５２Ｂから右外方に突出している。

電動モータ５４は、図２に示されているように、第２半体５２Ｂから左方にハウジング５２内に突出した出力軸５８を有する。出力軸５８は小径の駆動平歯車６０を固定支持している。第１半体５２Ａは内部にブッシュ６２等によって中間軸６４を回転可能に支持している。中間軸６４はブッシュ６２の右方において駆動平歯車６０と噛合する大径の中間平歯車６６を固定支持している。中間軸６４はブッシュ６２の左側に形成された小径の中間平歯車６８を一体的に有する。

第１半体５２Ａは第１半体５２Ａから下方に延出した円環部５２Ｃを一体に有する。円環部５２Ｃは、中心開口７０を画定する円筒部７２と、円筒部７２の径方向外方に円筒部７２と同心的に形成された略円筒状の外周部７４及び円筒部７２と外周部７４との間に延在する円環板状の右側部７６とを含み、左側方が開放された形状をしている。

円筒部７２の外周部にはボール軸受７８によって円環形状の大径の出力平歯車８０が回転可能に取り付けられている。出力平歯車８０は中間平歯車６８に噛合している。これにより、駆動平歯車６０と出力平歯車８０との間に中間平歯車６６及び中間平歯車６８を含む２段の変速歯車列が構成される。

出力平歯車８０には、その左側に円環形状の回転板（回転部材）８４が出力平歯車８０と同心に固定されている。回転板８４は、その左側面の全体が円環部５２Ｃの左方に向けて外部に露呈しており、出力平歯車８０と共に中心開口７０の径方向外方において円筒部７２の中心軸線周りに回転可能である。回転板８４は前述の２段の変速歯車列を介して電動モータ５４によって回転駆動される。

尚、出力平歯車８０及び回転板８４は、共に中心開口７０と同心の円環形状であるから、中心開口７０は、出力平歯車８０及び回転板８４に邪魔されることなく、両端が開口していて、且つ左右方向に同一内径をもって延在している。

電動アシスト装置５０は、中心開口７０をクランク軸２４が貫通し、ハウジング５２の円環部５２Ｃ及び回転板８４がフレーム１８と左側のクランクアーム２６との間に位置する配置をもってハウジング５２を自転車１０のフレーム１８に固定され、回転板８４を連結機構９０によってクランク軸２４に対して同軸的に配置される。

連結機構（連結部材）９０は、図３及び図４に示されているように、平板状の連結板９２及び回転板８４の回転方向に互いに異なる２箇所に取り付けられた２個の連結ピン９４を含む。連結板９２は、クランクアーム固定ねじ４０が貫通する貫通孔９２Ａを形成された中央部９２Ｂと、各連結ピン９４に係合するフック形状の両端部９２Ｃとを有し、貫通孔９２Ａを貫通するクランクアーム固定ねじ４０によって中央部９２Ｂをクランクアーム２６の回転中心部に固定されている。

各連結ピン９４にはトルク伝達部材をなす回動爪部材９６の基部９６Ａが回動可能に取り付けられている。各連結ピン９４は各回動爪部材９６の支持軸を兼ねている。各回動爪部材９６、換言すると、一対の回動爪部材９６は、クランクアーム２６の回転方向の両側に配置され、クランクアーム２６の回転方向の両側の外面２６Ａ、２６Ｂに各々当接可能な遊端部９６Ｂを含む。

このようにして連結機構９０は、各回動爪部材９６の基部９６Ａとの連結部をなす両端部９２Ｃ及びクランクアーム２６の回転中心部との連結部をなす中央部９２Ｂを含む。

一方の回動爪部材９６の遊端近傍には当該回動爪部材９６の長手方向に間隔をおいて複数の係合溝９６Ｃが形成されている。尚、本実施形態では、２個の回動爪部材９６の部品の共通化のために、他方の回動爪部材９６にも係合溝９６Ｃが形成されている。他方の回動爪部材９６の遊端近傍には枢軸９８によってビンディングアーム１００の基端が回動可能に取り付けられている。

ビンディングアーム１００の長手方向の中間部には係合溝１００Ａが形成されている。一方の回動爪部材９６の選択された一つの係合溝９６Ｃ及びビンディングアーム１００の係合溝１００Ａには、クランクアーム２６を外囲する形態で、四角枠状の一つのビンディングリング１０２の辺部１０２Ａ及び１０２Ｂが係合している。ビンディングリング１０２は、取付時にペダル３０を取り外されたクランクアーム２６の遊端側から基端側にペダル３０の外側を移動可能な大きさを有する。

クランクアーム２６が図３に示されているように、回動爪部材９６の側に回動されることにより、クランクアーム２６がビンディングリング１０２をビンディングアーム１００側に引き、一対の回動爪部材９６の各遊端部９６Ｂがクランクアーム２６を回転方向に挟んでクランクアーム２６の外面２６Ａ及び２６Ｂに押し付けられ、一対の回動爪部材９６を互いに緊締する。

これにより、回転板８４とクランク軸２４及びクランクアーム２６とがトルク伝達関係で連結され、電動モータ５４が発生するアシスト力が、回転板８４から連結ピン９４及び回動爪部材９６を介してクランクアーム２６、クランク軸２４に伝達される。

緊締状態では、一対の回動爪部材９６がクランクアーム２６を回転方向の両側から隙間なく挟むから、使用過程において回転板８４とクランクアーム２６との間に相対的な回転変位（回転がた）が生じることがなく、回転板８４からクランクアーム２６へのアシスト力の伝達が使用過程において変動することなく安定して確実に行われる。

実施形態１では、各回動爪部材９６が回動することにより一対の回動爪部材９６の各遊端部９６Ｂが互いに近付く方向に変位してクランクアーム２６を回転方向の両側から挟むこと、更には、ビンディングリング１０２が、クランクアーム２６を余裕をもって外囲する大きさに寸法設定され、回動爪部材９６の選択された一つの係合溝９６Ｃに係合する構造であることにより、電動アシスト装置５０をクランクアーム２６の形状や寸法が異なる様々な自転車１０に取り付けることができ、電動アシスト装置５０の汎用性が高いものになる。

シートチューブ１２には、図１に示されているように締結バンド（不図示）等によって、電動アシストのための制御装置１５０と、電動モータ５４及び制御装置１５０の電源をなすバッテリ１５２とが取り付けられている。

自転車１０に対する電動アシスト装置５０の取り付けは、作業者によって次の手順によって行われる。

先ず、ドライブスプロケット３２が配置されていない左側のペダル３０をスパナ等の一般工具によって取り外す。次に、図４に示されているように、連結板９２及びビンディングリング１０２が取り外された状態の電動アシスト装置５０を横に倒した状態（電動モータ５４が上向きになる姿勢）で、中心開口７０に左側のクランクアーム２６の遊端側を入れ、中心開口７０にクランクアーム２６が入った状態で、電動アシスト装置５０をクランクアーム２６の延在方向に沿ってその基端側（回転中心側）に移動させる。これにより、電動アシスト装置５０は、回転板８４及び円環部５２Ｃがクランクアーム２６をくぐらせるようにして、クランクアーム２６の基端近傍に到達する。尚、中心開口７０にペダル３０が入る大きさの場合は、ペダル３０を取り外さなくてもよい。

次に、電動モータ５４が横向きになる姿勢（図１に示されている姿勢）に、電動アシスト装置５０の姿勢を変更し、中心開口７０にクランク軸２４を軸線方向に通す。これにより、回転板８４及び円環部５２Ｃが、ペダル３０の取り外しだけで、フレーム１８とクランクアーム２６との間に配置される。この状態では、電動モータ５４が、図１に示されているように、シートチューブ１２の下端近傍の前側で、上下のサブチューブ１５とダウンチューブ１４との間に配置される。フレーム１８に対する電動アシスト装置５０の固定は、ハウジング５２或いは電動モータ５４のアウタケーシング５６が、ゴム製等による締結バンド（不図示）等によってシートチューブ１２、ダウンチューブ１４或いはサブチューブ１５に固定されることにより行われる。

次に、連結板９２の両端部９２Ｃを対応する連結ピン９４に係合させ、連結板９２の貫通孔９２Ａとカラー部材４４の中心が合った状態で、クランクアーム固定ねじ４０を貫通孔９２Ａからカラー部材４４に挿入し、クランクアーム固定ねじ４０をねじ孔３８にねじ係合させ、クランクアーム固定ねじ４０の締結によって連結板９２をクランク軸２４及びクランクアーム２６に固定する。

次に、クランクアーム２６の遊端側から、ビンディングリング１０２の内側をクランクアーム２６が通るように、ビンディングリング１０２をクランクアーム２６の基端側に移動させ、ビンディングリング１０２の一方の辺部１０２Ａを回動爪部材９６の選択された一つの係合溝９６Ｃに係合させ、ビンディングリング１０２の他方の辺部１０２Ｂをビンディングアーム１００の係合溝１００Ａに係合させ、クランクアーム２６を回動爪部材９６の側に回動させる。これにより、ビンディングリング１０２がビンディングアーム１００側に引かれ、一対の回動爪部材９６の各遊端部９６Ｂがクランクアーム２６を回転方向に挟んでクランクアーム２６の外面２６Ａ及び２６Ｂに押し付けられる。

その後、ペダル３０をクランクアーム２６に取り付けることにより、電動アシスト装置５０の取り付けが完了する。

この取付状態では、回転板８４は、軸受筒体２０とクランクアーム２６との間にあって左方に向けて露呈しており、この露呈面（左面）に取り付けられた連結機構９０によってクランクアーム２６及びクランク軸２４の回転中心に同軸的に連結される。

これにより、既存の自転車１０のクランクアーム２６及びクランク軸２４と回転板８４とが連結機構９０によって互いに同心（同軸的）に連結され、回転板８４の回転が心振れを生じることなくクランクアーム２６及びクランク軸２４に伝達される。

電動モータ５４は前述の変速歯車列によって円環部５２Ｃ及び回転板８４に対して径方向外方に偏倚した位置にあるから、電動モータ５４がクランクアーム２６に対する円環部５２Ｃ及び回転板８４の設置を阻害することがない。

このように、自転車１０を改造することなく、また専用工具を必要とすることなく、一般ユーザが電動アシスト装置５０を既存の様々な自転車１０、特にクランクアーム２６の形状や寸法が異なる様々な自転車１０に簡単に後付けることができ、限られたフレーム構成の自転車に限られることなく既存の様々な自転車１０を簡単に電動アシスト自転車に変更することができる。

次に、実施形態２による自転車用電動アシスト装置を、図５及び図６を参照して説明する。尚、図５及び図６において、図１～図４に対応する部分は、図１～図４に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

実施形態２では、トルク伝達部材として、クランクアーム２６の回転方向の両側の外面２６Ａ、２６Ｂに各々対向する一対の対向部１０４Ａ及び１０４Ｂを含む鞍形状のトルク伝達本体１０４と、対向部１０４Ａ及び１０４Ｂの外側に枢軸１０６によってクランクアーム２６の回転軸線に対して直交する軸線周りに回動可能に取り付けられた一対のブラケット１０８と、対向部１０４Ａにねじ係合し、クランクアーム２６の外面２６Ａに離接する方向の螺進によってクランクアーム２６の回転方向の一方の外面２６Ａに当接するクランプ部材１１０と、トルク伝達本体１０４の枢軸１０６から径方向に離れた位置にねじ係合し、クランクアーム２６の回転軸線の螺進によって回転板８４に当接する先端を含む傾斜調整ねじ部材１１２とを有し、各ブラケット１０８が取付ねじ部材１１４によって回転板８４に固定される。これにより、トルク伝達本体１０４はクランクアーム２６の回転軸線に対して直交する軸線Ａの周りに回動（傾動）可能に取り付けられる。

トルク伝達本体１０４の中央部１０４Ｃには連結部材としてクランクアーム２６の回転中心部に連結される連結ねじ部材１１６がねじ係合している。

実施形態２では、クランプ部材１１０を螺進させることにより、クランプ部材１１０の先端がクランクアーム２６の回転方向の一方の外面２６Ａに当接すると共にトルク伝達本体１０４の対向部１０４Ｂがクランクアーム２６の回転方向の他方の外面２６Ｂに当接し、クランプ部材１１０と対向部１０４Ｂとによってクランクアーム２６が回転方向から挟まれる。

これにより、回転板８４とクランクアーム２６とがトルク伝達関係で連結され、電動モータ５４が発生するアシスト力が、回転板８４から取付ねじ部材１１４、ブラケット１０８、トルク伝達本体１０４及びクランプ部材１１０を介してクランクアーム２６に伝達される。そして、連結ねじ部材１１６によって回転板８４がクランクアーム２６の回転中心部に連結されていることにより、クランクアーム２６の回転中心に対して心振れを生じることなく回転する。

傾斜調整ねじ部材１１２のねじ込み量の調整によってトルク伝達本体１０４が枢軸１０６の軸線Ａの周りに傾動するから、クランクアーム２６に対する回転板８４の傾斜及び傾斜方向のがた付きを解消することができる。これによりクランクアーム２６に対して回転板８４が傾斜した姿勢や傾斜方向のがた付きを含んで回転することが回避される。

自転車１０に対する電動アシスト装置５０の取り付けは、左側のペダル３０をスパナ等の一般工具によって取り外した状態で、ブラケット１０８と共にトルク伝達本体１０４を取り外された電動アシスト装置５０を実施形態１と同様の要領でフレーム１８とクランクアーム２６との間に配置する。

この後に取付ねじ部材１１４によってトルク伝達本体１０４を回転板８４に取り付け、クランプ部材１１０を螺進させてクランプ部材１１０と対向部１０４Ｂとによってクランクアーム２６を回転方向から挟み込む。

次に、連結ねじ部材１１６によって回転板８４をクランク軸２４の回転中心部に連結し、傾斜調整ねじ部材１１２のねじ込み量の調整によってトルク伝達本体１０４を枢軸１０６の軸線周りに傾動させてクランクアーム２６に対する回転板８４の傾斜を解消する。

その後、ペダル３０をクランクアーム２６に取り付けることにより、電動アシスト装置５０の取り付けが完了する。

実施形態２では、クランプ部材１１０によってクランプ部材１１０と対向部１０４Ｂとの間隔を調整できるから、寸法や形状が異なる種々のクランクアーム２６に対する電動アシスト装置５０の取り付けに対応できる。

次に、実施形態３による自転車用電動アシスト装置を、図７を参照して説明する。尚、図７において、図１～図４に対応する部分は、図１～図４に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

実施形態３では、トルク伝達部材として、回転板８４にねじ１１８によって取り付けられて回転板８４の接線方向、換言するとクランクアーム２６の長手方向に互いに平行に延在する一対の直線ガイド部材１２０と、トルク伝達本体１２２とを有する。トルク伝達本体１２２は、直線ガイド部材１２０に摺動可能に係合する側部ガイド片１２２Ｄを含み、直線ガイド部材１２０に案内されて回転板８４の接線方向に移動可能に設けられ、クランクアーム２６の回転方向の両側に各々対向する一対の対向部１２２Ａ、１２２Ｂを含む鞍形状をしている。

クランクアーム２６が対向部１２２Ａ、１２２Ｂに対向する外周には環状のゴム部材１２４が嵌合している。ゴム部材１２４は、対向部１２２Ａ、１２２Ｂとクランクアーム２６の外面２６Ａ、２６Ｂとの間に弾発的に挟まれる辺部１２４Ａ、１２４Ｂを含む。

トルク伝達本体１２２の中央部１２２Ｃにはクランクアーム２６の長手方向に長い長孔１２６が貫通形成されている。長孔１２６はクランクアーム２６の回転中心に設けられている丸孔４２に整合している。長孔１２６及び丸孔４２にはクランクアーム固定ねじ４０が貫通している。クランクアーム固定ねじ４０は、実施形態１と同様に、クランク軸２４のねじ孔３８（図２参照）にねじ係合し、クランクアーム２６をクランク軸２４に固定すると共にトルク伝達本体１２２をクランク軸２４（図２参照）及びクランクアーム２６に固定している。

回転板８４にはブラケット１２８が固定されている。ブラケット１２８にはトルク伝達本体１２２の径方向に螺進してトルク伝達本体１２２の端部１２２Ｅに当接する先端を含む位置調整ねじ１３０が螺合している。

実施形態３では、アシスト力は、回転板８４から、直線ガイド部材１２０、トルク伝達本体１２２、ゴム部材１２４を介してクランクアーム２６に伝達される。

実施形態３では、回転板８４とクランクアーム２６との同心性を保って、クランクアーム２６に対するトルク伝達本体１２２の固定位置がクランクアーム２６の長手方向に変更可能である。このことにより、クランクアーム２６に対する電動アシスト装置５０が長手方向に寸法や形状が異なる種々のクランクアーム２６に対応できる。

更には、対向部１２２Ａ、１１２Ｂとクランクアーム２６の外面２６Ａ、２６Ｂとの間にゴム部材１２４の辺部１２４Ａ、１２４Ｂが弾発的に挟まれていることにより、寸法や形状が異なる種々のクランクアーム２６に対する電動アシスト装置５０の取り付けに対応できる。

次に、実施形態４による自転車用電動アシスト装置を、図８を参照して説明する。尚、図８において、図１～図４に対応する部分は、図１～図４に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

実施形態４では、トルク伝達部材として、クランクアーム２６の中心軸線周りに回動可能に取り付けられた一対の回動部材１３２、１３４を有する。各回動部材１３２、１３４は、クランクアーム２６の回転方向の両側に位置してクランクアーム２６の回転方向の外面２６Ａ、２６Ｂに当接可能な遊端１３２Ａ、１３４Ｂを含む。

回転板８４には当該回転板８４の中心を中心とした円弧状のガイド部材１３６が設けられている。ガイド部材１３６には各回動部材１３２、１３４の遊端１３２Ａ、１３４Ｂが摺動可能に係合している。

遊端１３２Ａがクランクアーム２６の回転方向遅れ側の外面２６Ａ、つまり、アシスト力付与側の外面２６Ａに当接する回動部材１３２はトルク伝達用ボルト１３８によって回転板８４に連結されている。尚、回動部材１３２に形成されているトルク伝達用ボルト１３８の貫通孔（不図示）は、回転板８４と同心の円弧状の長孔になっている。

回動部材１３２、１３４はクランクアームの回転中心部に設けられてクランク軸２４のねじ孔３８（図２参照）にねじ係合する連結部材をなすクランクアーム固定ねじ４０によって各々任意の回動位置においてクランクアーム２６に固定されている。

実施形態４では、アシスト力は、回転板８４から、トルク伝達用ボルト１３８、回動部材１３２を介してクランクアーム２６に伝達される。

実施形態３では、回転板８４とクランクアーム２６との同心性を保って、回動部材１３２、１３４がクランクアーム２６の中心軸線周りの任意の位置にてクランクアーム２６に対する固定されるから、電動アシスト装置５０が寸法や形状が異なる種々のクランクアーム２６に対応できる。

また、各回動部材１３２、１３４の遊端１３２Ａ、１３４Ｂによってクランクアーム２６を回転方向から挟むので、使用過程において回転板８４とクランクアーム２６との間に相対的な回転変位（回転がた）が生じることがなく、回転板８４からクランクアーム２６へのアシスト力の伝達が使用過程において変動することなく安定して確実に行われる。

更に、各回動部材１３２、１３４の遊端１３２Ａ、１３４Ｂがガイド部材１３６に摺動可能に係合してことにより、回動部材１３２、１３４の回動位置が安定し、使用過程において回転板８４とクランクアーム２６との間に相対的な回転変位が生じることを回避することが、より確実になる。

以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、電動アシスト装置５０は、軸受筒体２０以外に、シートチューブ１２、ダウンチューブ１４、サブチューブ１５、チェーンステー１６、パイプ継手２２等の外部に取り付けられてもよい。

電動モータ５４は自転車１０のペダル漕ぎによって発電を行う発電機として用いることもできる。

また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

１０ ：自転車
１２ ：シートチューブ
１４ ：ダウンチューブ
１５ ：サブチューブ
１６ ：チェーンステー
１８ ：フレーム
２０ ：軸受筒体
２２ ：パイプ継手
２４ ：クランク軸
２６ ：クランクアーム
２６Ａ ：外面
２６Ｂ ：外面
２８ ：クランクアーム
３０ ：ペダル
３２ ：ドライブスプロケット
３４ ：四角柱部
３６ ：四角孔
３８ ：ねじ孔
４０ ：クランクアーム固定ねじ（連結部材）
４２ ：丸孔
４４ ：カラー部材
５０ ：自転車用後付け電機装置（電動アシスト装置）
５０ ：電動アシスト装置
５２ ：ハウジング
５２Ａ ：第１半体
５２Ｂ ：第２半体
５２Ｃ ：円環部
５４ ：電動モータ（回転電機）
５６ ：アウタケーシング
５８ ：出力軸
６０ ：駆動平歯車
６２ ：ブッシュ
６４ ：中間軸
６６ ：中間平歯車
６８ ：中間平歯車
７０ ：中心開口
７２ ：円筒部
７４ ：外周部
７６ ：右側部
７８ ：ボール軸受
８０ ：出力平歯車
８４ ：回転板（回転部材）
９０ ：連結機構
９２ ：連結板（連結部材）
９２Ａ ：貫通孔
９２Ｂ ：中央部
９２Ｃ ：両端部
９４ ：連結ピン
９６ ：回動爪部材
９６Ａ ：基部
９６Ｂ ：遊端部
９６Ｃ ：係合溝
９８ ：枢軸
１００ ：ビンディングアーム（ビンディング部材）
１００Ａ ：係合溝
１０２ ：ビンディングリング（ビンディング部材）
１０２Ａ ：辺部
１０２Ｂ ：辺部
１０４ ：トルク伝達本体
１０４Ａ ：対向部
１０４Ｂ ：対向部
１０４Ｃ ：中央部
１０６ ：枢軸
１０８ ：ブラケット
１１０ ：クランプ部材
１１２ ：傾斜調整ねじ部材
１１４ ：取付ねじ部材
１１６ ：連結ねじ部材
１１８ ：ねじ
１２０ ：直線ガイド部材
１２２ ：トルク伝達本体
１２２Ａ ：対向部
１２２Ｂ ：対向部
１２２Ｃ ：中央部
１２２Ｄ ：側部ガイド片
１２２Ｅ ：端部
１２４ ：ゴム部材
１２４Ａ ：辺部
１２４Ｂ ：辺部
１２６ ：長孔
１２８ ：ブラケット
１３０ ：位置調整ねじ
１３２ ：回動部材
１３２Ａ ：遊端
１３４ ：回動部材
１３４Ｂ ：遊端
１３６ ：ガイド部材
１３８ ：トルク伝達用ボルト（トルク伝達部材）
１５０ ：制御装置
１５２ ：バッテリ

Claims (10)

1. 自転車のフレームに取り付けられるべく構成されたハウジングと、
   前記ハウジングに取り付けられた回転電機と、
   前記ハウジングに回転可能に設けられ、前記回転電機とトルク伝達関係で接続された円環形状の回転部材と、
   前記回転部材に設けられ、前記自転車のペダル用のクランクアームの回転方向の両側に各々当接する部分を含む一対のトルク伝達部材と、
   前記回転部材が前記クランクアームの回転中心と同心に配置されるべく前記一対のトルク伝達部材と前記クランクアームの回転中心部とを連結する連結部材とを有し、
   前記トルク伝達部材は、前記回転部材に回動可能に取り付けられ、前記クランクアームの回転方向の両側に各々当接可能な遊端を含む一対の回動爪部材と、前記一対の回動爪部材の各遊端が前記クランクアームを回転方向に挟んで当該クランクアームの外面に押し付けられるように当該一対の回動爪部材を互いに緊締するビンディング部材とを有し、
   前記連結部材は各回動爪部材の基部との連結部をなす両端部及び前記クランクアームの回転中心部との連結部をなす中央部を含む連結板を有する自転車用後付け電機装置。
2. 自転車のフレームに取り付けられるべく構成されたハウジングと、
   前記ハウジングに取り付けられた回転電機と、
   前記ハウジングに回転可能に設けられ、前記回転電機とトルク伝達関係で接続された円環形状の回転部材と、
   前記回転部材に設けられ、前記自転車のペダル用のクランクアームの回転方向の両側に各々当接する部分を含む一対のトルク伝達部材と、
   前記回転部材が前記クランクアームの回転中心と同心に配置されるべく前記一対のトルク伝達部材と前記クランクアームの回転中心部とを連結する連結部材とを有し、
   前記トルク伝達部材は、前記回転部材に取り付けられるブラケットによって前記クランクアームの回転軸線に対して直交する軸線周りに回動可能に設けられ、前記クランクアームの回転方向の両側の外面に各々対向する一対の対向部を含むトルク伝達本体と、前記一対の対向部の一方にねじ係合し、前記クランクアームの回転方向の一方の外面に当接するクランプ部材と、前記トルク伝達本体にねじ係合し、前記回転部材に当接する先端を含む傾斜調整ねじ部材と有し、
   前記連結部材は前記トルク伝達本体にねじ係合して前記クランクアームの回転中心部に連結される連結ねじ部材を有する自転車用後付け電機装置。
3. 自転車のフレームに取り付けられるべく構成されたハウジングと、
   前記ハウジングに取り付けられた回転電機と、
   前記ハウジングに回転可能に設けられ、前記回転電機とトルク伝達関係で接続された円環形状の回転部材と、
   前記回転部材に設けられ、前記自転車のペダル用のクランクアームの回転方向の両側に各々当接する部分を含む一対のトルク伝達部材と、
   前記回転部材が前記クランクアームの回転中心と同心に配置されるべく前記一対のトルク伝達部材と前記クランクアームの回転中心部とを連結する連結部材とを有し、
   前記トルク伝達部材は、前記回転部材に固定されて前記回転部材の接線方向に延在する直線ガイド部材と、前記直線ガイド部材によって前記回転部材の接線方向に移動可能に設けられ、前記クランクアームの回転方向の両側に各々対向する一対の対向部を含む前記連結部材を含むトルク伝達本体とを有し、
   前記連結部材は前記トルク伝達本体を前記クランクアームに固定する固定ねじを有する自転車用後付け電機装置。
4. 前記トルク伝達本体と前記クランクアームとの間に挟まれるゴム部材を更に有する請求項３に記載の自転車用後付け電機装置。
5. 自転車のフレームに取り付けられるべく構成されたハウジングと、
   前記ハウジングに取り付けられた回転電機と、
   前記ハウジングに回転可能に設けられ、前記回転電機とトルク伝達関係で接続された円環形状の回転部材と、
   前記回転部材に設けられ、前記自転車のペダル用のクランクアームの回転方向の両側に各々当接する部分を含む一対のトルク伝達部材と、
   前記回転部材が前記クランクアームの回転中心と同心に配置されるべく前記一対のトルク伝達部材と前記クランクアームの回転中心部とを連結する連結部材とを有し、
   前記トルク伝達部材は、前記クランクアームの中心軸線周りに回動可能に取り付けられ、前記クランクアームの回転方向の両側の外面に当接可能な遊端を含む一対の回動部材と、前記回動部材を前記回転部材に固定するトルク伝達用ボルトとを有し、
   前記連結部材は前記クランクアームの回転中心部に設けられて前記一対の回動部材を各々任意の回動位置において前記クランクアームに固定する固定ねじを有する自転車用後付け電機装置。
6. 前記トルク伝達部材は、前記回転部材に固定されて前記回転部材の中心周りに延在し、各回動部材の遊端が摺動可能に係合する円弧状ガイド部材を更に有する請求項５に記載の自転車用後付け電機装置。
7. 前記ハウジングは前記回転部材を同心的に支持する円環部を含み、
   前記回転部材と前記円環部とが前記フレームと前記クランクアームとの間に配置される請求項１から６の何れか一項に記載の自転車用後付け電機装置。
8. 前記ハウジングに内蔵され、前記回転電機と前記回転部材との間に設けられた変速歯車列を有し、
   前記回転電機は前記変速歯車列の配置によって前記回転部材に対して径方向外方に偏倚した位置にある請求項１から６の何れか一項に記載の自転車用後付け電機装置。
9. 前記回転電機はアシスト力を発生する電動モータであり、
   更に、前記フレームに取り付けられるべく構成され、前記電動モータの電源をなすバッテリを有する請求項１から６の何れか一項に記載の自転車用後付け電機装置。
10. 請求項１から９の何れか一項に記載された自転車用後付け電機装置を取り付けられた自転車。

Images