JPH07137681A

JPH07137681A - 自転車における電動補助駆動装置

Info

Publication number: JPH07137681A
Application number: JP32953793A
Authority: JP
Inventors: Toshihisa Suga; 壽久須賀
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-11-18
Filing date: 1993-11-18
Publication date: 1995-05-30

Abstract

(57)【要約】【目的】現在使用中の自転車に本装置をねじ締だけで
容易に取り付けて、走行中にコントローラーで電動に切
り替えができる電動式自転車を得る。【構成】車輪７のスポーク９にリングギヤ６を取り付
け、該リングギヤ６の歯１０に、フレームに取り付けた
駆動装置４のギヤボックス１２に設けた駆動ギヤ１３
を、コントローラー１の操作でかみ合い回転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、現在使用もしくは販売
されている自転車に、容易に取り付け使用できることを
特徴とする自転車における電動補肋駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自転車にバッテリー装備しモータ
ーによって車輪を駆動する電動式の自転車は古くから考
えられていた。また、最近ではペダルのこぐ力に応じて
そのこぐ力を軽減させるものが考えられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の電動式自転車
は、自転車が最初から電動専用に造られており、一般に
使用されている自転車を容易に電動式に変えられるもの
はなく、電動式専用自転車は価格的にも高くなる問題が
あった。

【０００４】本発明は、現在使用中の自転車に本装置を
ねじ締だけで容易に取り付け電動式に変えることがで
き、走行中にコントローラーの操作によって電動への切
り替えが任意に行なうことができ、さらに高速走行中は
コントローラーを操作しても駆動ギヤが空転して働かず
安全で安価な電動式自転車を提供することを目的として
いる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、自転車のスポークに外周に歯車を設けた
リングギヤをねじなどで固着し、その歯車にモーターに
よって回転する駆動ギヤをコントローラーの操作で任意
にかみ合わせ車輪を駆動するものである。

【０００６】上記リングギヤの取り付けは、坂道を上が
るときに本補助駆動装置を使用する場合が多いことか
ら、タイヤの地面へのグリップ力を考えると後輪に取り
付けることが効果的であるが、前輪に取り付けることも
可能である。

【０００７】また、モーターによって回転する駆動ギヤ
を備える駆動装置は、フレームのバックホークかチェー
ンステーに取り付け、前輪の場合は、前ホークに取り付
けるとよい。

【０００８】コントローラーは、ハンドルのグリップ近
くなど操作しやすい所に取り付け、バッテリーから駆動
装置のモーターへの電流の制御を行なう。

【０００９】さらに、ブレーキ操作に連動してバッテリ
ーから駆動装置のモーターへの電流が切れるようにする
とよい。

【００１０】駆動ギヤは、駆動装置のモーターが回転し
ているときはリングギヤにかみ合っているが、モーター
が止まって回転が止まるとリングギヤから自動的に外れ
るか駆動ギヤだけ空転するようにして、リングギヤによ
ってモーターが回されないようにする。

【００１１】バッテリーは、主に充電式のものを用い、
フレームの適所に取り外し可能に取り付け、鍵が掛かる
ようにすると盗難の恐れがない。

【００１２】

【作用】上記のように構成された本発明は、自転車の走
行中、コントローラーを操作して駆動装置のモーターに
バッテリーの電流を通すと、モーターが回転してギヤボ
ックス中の減速ギヤで減速されて外に出した駆動ギヤが
回転し、それと共にギヤボックスが、モーター軸または
減速ギヤ軸を中心として回動し、リングギヤにかみ合い
リングギヤを回転し車輪を駆動するものである。

【００１３】また、駆動装置が働いている走行中に、コ
ントローラーでモーターへの電流を切ると、駆動ギヤの
回転が止り、それと同時にリングギヤの回転によって駆
動ギヤがはじかれてギヤボックスが回動し、リングギヤ
から自動的に駆動ギヤが外される。

【００１４】また、ギヤボックスが固定されて駆動ギヤ
がリングギヤに常時かみ合った状態のものでは、駆動ギ
ヤが回転中はリングギヤを駆動し、モーターを止めて駆
動ギヤの回転を止めると駆動ギヤのみ駆動軸で空転す
る。

【００１５】

【実施例】実施例に付いて図面と共に説明すると、図１
は、本発明の装置の取り付け状態を示すものであり、コ
ントローラー１をハンドルにバッテリー２をトップチュ
ーブに取り付け、駆動装置４をリングギヤ６に合わせて
バックホーク３もしくはチェーンステー８に取り付け、
リングギヤ６は車輪７のスポーク９に取り付けボルト５
によつて固定する。

【００１６】図２は、図１のリングギヤ６部を拡大した
ものであり、駆動装置４は、ギヤボックス１２に設けた
駆動ギヤ１３が右に振れ動いたときリングギヤ６の歯１
０にかみ合い、左に振れ動いたとき歯１０から外れる位
置に取り付け板１１でバックホーク３に固定する。

【００１７】図３と図４は、実施例の駆動装置４を示し
モーターボックス２０中にモーター１９を内装し、該モ
ーター１９にギヤボックス１２内においてピニオン１６
を固着し、ピニオン１６とギヤボックス１２の開放端前
部に駆動ギヤ１３を固着した駆動軸１４の間を減速ギヤ
１５を介してつなぎ、ギヤボックス１２は、ピニオン１
６を固着したモーター１９の軸とギヤボックスガイド２
１の上蓋２４に設けた支持軸１７によって、駆動ギヤ１
３側か振れて回動するように取り付け、ギヤボックスガ
イド２１との間に引張ばね１８を掛ける。

【００１８】上記駆動装置は、ギヤボックス１２が引張
ばね１８によって、駆動ギヤ１３がリングギヤ６の歯１
０から外れた位置にあるとき、モーター１９を回転させ
ると、ピニオン１６が矢印Ａ方向に回転して減速ギヤ１
５の回転摩擦抵抗によってギヤボックス１２が矢印Ｂ方
向に回動し、ピニオン１６によって矢印Ｄ方向に回転す
る駆動ギヤ１３がリングギヤ６の歯１０に掛かると、歯
１０をかみ上がってストッパー２２に当ってかみ合い適
所で止り、リングギヤ６を回して車輪７を駆動する。

【００１９】ギヤボックス１２の回動は、ピニオン１６
の回転を減速ギヤ１５の回転摩擦抵抗によって得るため
回転トルクがきわめて小さく、駆動ギヤ１２が下方に位
置するときは重力がトルクに加わるので反対部にバラン
ス重り２３を設けるとよい。

【００２０】駆動ギヤ１３によってリングギヤ６を回転
して自転車を走行中に、モーター１９への電流を切って
駆動ギヤ１３の回転を止めると、矢印Ｃ方向へ回転中の
リングギヤ６の歯１０によって、駆動ギヤ１３がはじか
れてギヤボックス１２が回動し、リングギヤ６の歯１０
から自動的に外れる。

【００２１】ギヤボックス１２は、ギヤボックスガイド
２１内を振れて回動するが、ストッパー２２およびその
反対面に当る前に緩衝材を入れて衝撃を緩和するとよ
い。

【００２２】図５の（ａ），（ｂ）は，車輪のスポーク
９へのリングギヤ６の取り付け実施例を示し、スポーク
９に図６の（ｃ），（ｄ）に示すような取り付けボルト
５、５ａを利用して、そのスリット２７、２７ａにスポ
ーク９を通してばね座金２５を入れナット２６でリング
ギヤ６を締めつけ外周の歯１０が偏芯しないように固着
する。

【００２３】また、リングギヤ６のスポーク９側の面
は、スポーク９が車輪のリム側Ｒからハブ側Ｈに向かっ
て広がって傾斜しているので、それに合わせて傾斜面２
８を設け、車軸に垂直に立てた歯１０とスポーク９の間
に間隙ｈを付けて固着する。

【００２４】上記のごとくリングギヤ６をスポーク９に
取り付けると、駆動ギヤ１３が歯１０にかみ合っても、
スポーク９に歯１０の前面が接触することなく余裕を持
ってかみ合わすことができる。

【００２５】図７の（ｅ），（ｆ）は、切れ目を持つリ
ングギヤ６ａの実施例を示し、図７（ｅ）のごときリン
グギヤ６ａの開放された一端にほぞ２９を設けてボス３
０を立て、別端にほぞ溝３１と通し穴３２を設け、図７
（ｆ）のごとく通し穴３２にボス３０を通してほぞ溝３
１にほぞ２９をはめ、ボス３０の上に座金３４を置いて
ねじ３３で固着する。

【００２６】そしてリングギヤ６ａを輪にしたとき、歯
１０ａの外周が真円になると共に切れ目の歯１０ａの間
隔が違わないようにする。

【００２７】以上により、リングギヤ６ａを車輪のスポ
ーク９に取り付ける場合、車輪をフレームから外すこと
なく切れ目を利用してはさみ入れ、その後ねじを締めて
リング状に造りスポーク９に固着できる。

【００２８】図８は、ギヤボックス１２ａの回動手段が
異なるものであり、ギヤボックス１２ａをねじ３５でモ
ーターケース３６に固着して、モーターボックス２０ａ
内にモーター１９ａの軸３９と、ギヤボックスガイド２
１ａの上蓋２４ａに設けた支持軸１７ａでギヤボックス
１２ａとモーター１９ａを軸支し、ギヤボックス１２ａ
内では、モーター１９ａの軸３９に固着したピニオン１
６ａと開放端前面に駆動ギヤ１３ａを固着した駆動軸１
４ａを減速ギヤ１５ａを介してつなぐ。

【００２９】これにより、駆動装置４ａのモーター１９
ａを駆動すると、モーター１９ａの回転子３８回転する
と同時にマグネット３７を備えるモーターケース３６
が、回転子３８の回転方向とは逆方向へ回転するトルク
が生じてモーターボックス２０ａ中で回転し、モーター
ケース３６と一体化されているギヤボックス１２ａがモ
ーター１９ａの軸３９を支点としてギヤボックスガイド
２１ａ中で回動し、駆動ギヤ１３ａがリングギヤ６の歯
１０にかみ合って適所に止る。

【００３０】次に、モーター１９ａの回転を止めると、
駆動ギヤ１３ａが回転しているリングギヤ６の歯１０に
はじかれてギヤボックス２１ａが回動し、リングギヤ６
から駆動ギヤ１３ａが自動的に外される。

【００３１】図９は、ギヤボックス１２ｂの別の回動手
段を備える駆動装置４ｂであり、モーター１９ｂをモー
ターボックス２０ｂ中に内装し、モーターボックス２０
ｂの前部にギヤボックスガイド２１ｂを設けて、そこに
開放端前面に駆動ギヤ１３ｂを駆動軸１４ｂに固着して
備えるギヤボックス１２ｂを、モーター１９ｂの軸を支
点として回動するように設け、ギヤボックスガイド２１
ｂのストッパー２２ｂ部分に導入部４２を設けてアウタ
ー４１を固定し、中のワイヤー４０を圧縮コイルばね４
３に通してギヤボックス１２ｂにワイヤーエンド４４を
固定する。

【００３２】これにより、コントローラー１を操作して
モーター１９ｂを回転させると共にワイヤー４０を引く
と、ギヤボックス１２ｂが回動して駆動ギヤ１３ｂが回
転する。

【００３３】また、上記においてはコントローラー１か
らの操作でギヤボックス１２ｂを回動させるのにワイヤ
ー４０が使われているが、油圧、空圧、ソレノイドなど
の伝達手段を用いることもできる。

【００３４】図１０は、ギヤボックス１２ｃが回動しな
い駆動装置４ｃの実施例であり、モーター１９ｃをモー
ターボックス２０ｃに内装し、モーターボックス２０ｃ
と前部に設けたギヤボックス１２ｃを一体に形成し、ギ
ヤボックス１２ｃの端部前面に、駆動軸１４ｃにＥリン
グ４６で止めたボールベアリング４５を介して駆動ギヤ
１３ｃを取り付け、駆動軸１４ｃはモーター１９ｃの軸
に固着したピニオン１６ｃに減速ギヤ１５ｃを介してつ
なぎ、駆動ギヤ１３ｃの側面部４７と駆動軸１４ｃに固
着した伝達盤４８との間をクラッチもしくはラチェット
対偶に造り、クラッチ対偶にある場合はコントローラー
１の操作でモーター１９ｃに通電されると同時にクラッ
チがつながるようにする。

【００３５】この駆動装置４ｃは、駆動ギヤ１３ｃをリ
ングギヤ６の歯１０にかみ合わせた状態でバックホーク
３もしくはチェーンステー８に取り付ける。

【００３６】これにより、走行中に駆動装置４ｃのモー
ター１９ｃに通電されていないときは駆動軸１４ｃが回
転せず、側面部４７と伝達盤４８がクラッチ対偶のもの
は、そのクラッチがつながっていないため駆動ギヤ１３
ｃがリングギヤ６によって回転させられても、伝達盤４
８および駆動軸１４ｃは回転しない。

【００３７】上記において、側面部４７と伝達盤４８が
ラチェット対偶のものは、リングギヤ６によって駆動ギ
ヤ１３ｃが回転しても、空転して伝達盤４８は回転しな
い。

【００３８】次に、走行中にコントローラー１を操作し
てモーター１９ｃに通電しピニオン１６ｃを回転する
と、駆動軸１４ｃに固着した伝達盤４８が減速ギヤ１５
ｃによって減速されて回転し、側面部４７と伝達盤４８
がクラッチ対偶にあるものは、通電と同時にクラッチが
つながって駆動ギヤ１３ｃが回転し、リングギヤ６を回
して車輪を駆動させる。

【００３９】また、上記において側面部４７と伝達盤４
８がラチェット対偶のものは、ラチェットがかみ合って
駆動ギヤ１３ｃが回転し、リングギヤ６を回して車輪を
駆動させる。

【００４０】この場合、回転する駆動ギヤ１３ｃの周速
度より走行中の車輪に固着したリングギヤ６の歯の周速
度の方が速いときは、ラチェットが空転して駆動軸１４
ｃを回すことなく、リングギヤ６の回転を止めるような
負荷がかかることがない。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００４２】請求項１においては、現在使用中の自転車
に本装置をねじ締だけで容易に取り付け電動式の自転車
に変えることができる。

【００４３】走行中にコントローラーの操作によって電
動への切り替えが任意に行なうことができ、高速走行時
には電動にできず安全である。

【００４４】請求項２、３、４の駆動装置においては、
駆動装置を働かさないときは、リングギヤが駆動ギヤか
ら外れているのでその摩擦抵抗がなく普通の自転車と変
わらない走行ができる。

【００４５】請求項５の駆動装置においては、機構がよ
り単純で可動部が少ないため保守点検が容易である。

【００４６】請求項６のリングギヤにおいては、径が充
分大きく歯にかかるトルクが小さくできるので強度的に
もナイロンなどのプラスチック成型品が使用でき、ギヤ
のかみ合い音が軽減できると共に量産が容易にできる。

【００４７】請求項７のリングギヤにおいては、駆動ギ
ヤの取り付け位置が容易になり、歯の部分に泥などがた
まりにくい利点を持っている。

【００４８】請求項８のリングギヤにおいては、車輪に
取り付けるさいに車輪をフレームから取り外す手間が省
け、能率的に取り付けができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自転車への取り付け実施例を示す側面図であ
る。

【図２】図１の部分拡大図である。

【図３】駆動装置の実施例を示す破砕断面を持つ正面図
である。

【図４】駆動装置の実施例を示す平断面図である。

【図５】（ａ）はリングギヤの正面図（ｂ）はその側断
面図である。

【図６】取り付けボルトの実施例を示す斜視図である。

【図７】リングギヤの実施例を示す正面図である。

【図８】駆動装置の実施例を示す平断面図である。

【図９】駆動装置の実施例を示す正断面図である。

【図１０】駆動装置の実施例を示す平断面図である。

【符号の説明】

１コントローラー２バッテリー３バックホーク４駆動装置６リングギヤ７車輪８チェーンステー９スポーク１０歯１２ギヤボックス１３駆動ギヤ１４駆動軸１５減速ギヤ１６ピニオン１９モーター２０モーターボックス２１ギヤボックスガイド３６モーターケース４０ワイヤー４７側面部４８伝達盤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車輪（７）のスポーク（９）にリングギ
ヤ（６）を取り付け、該リングギヤ（６）の歯（１０）
に、フレームに取り付けた駆動装置（４）のギヤボッス
（１２）に設けた駆動ギヤ（１３）を、コントローラー
（１）の操作によってバッテリー（２）の電流を駆動装
置に流してかみ合い回転するようにして成る自転車にお
ける電動補助駆動装置。
【請求項２】モーターボックス（２０）内にモーター
（１９）を固定し、その前面にモーター軸もしくは減速
ギア（１５）の軸を中心として回動するギヤボックス
（１２）をギヤボックスガイド（２１）に設け、モータ
ー（１９）のピニオン（１６）によって減速回転する駆
動軸（１４）の一端をギヤボックス（１２）の開放端前
面に出し、駆動ギヤ（１３）を固着して成る請求項１記
載に使用する駆動装置。
【請求項３】ギヤボックス（１２ａ）をモーターケー
ス（３６）に固着して、モーターボックス（２０ａ）中
にモーター軸３９を中心として回動するように取り付
け、ギヤボックス（１２ａ）の開放端前面に、モーター
（１９ａ）のピニオン（１６ａ）によって減速回転する
駆動軸１４ａに駆動ギヤ（１３ａ）を固着して成る請求
項１記載に使用する駆動装置。
【請求項４】請求項２記載の駆動装置においてそのギ
ヤボックス（１２ｂ）をワイヤー、油圧、空圧、ソレノ
イドなどの遠隔操作手段を用いてコントローラーから操
作してギヤボックスガイド（２１ｂ）中を回動させて成
る請求項１記載に使用する駆動装置。
【請求項５】モーター（１９ｃ）を内装するモーター
ボックス（２０ｃ）の前面にギヤボックス（１２ｃ）を
一体に形成し、ギヤボックス（１２ｃ）の端部前面にモ
ーター（１９ｃ）のピニオン（１６ｃ）によって減速回
転する駆動軸（１４ｃ）を出して、その駆動軸（１４
ｃ）に駆動ギヤ（１３ｃ）をベアリング（４５）を介し
て取り付け、該駆動ギヤ（１３ｃ）と駆動軸（１４ｃ）
の間をクラッチまたはラチェット対偶にして成る請求項
１記載に使用する駆動装置。
【請求項６】外周に歯車を設け、端面をスポーク
（９）に固着して車輪（７）に取り付ける請求項１記載
に使用するリングギヤ。
【請求項７】請求項６記載のリングギヤ（６）におい
て、その歯（１０）とスポーク（９）との間に間隙
（ｈ）を設けて成る請求項１記載に使用するリングキ
ア。
【請求項８】請求項６記載のリングギヤ（６）におい
て、切れ目を設けたリングギヤ（６ａ）が、両端を接合
固着すると真円に形成される請求項１に使用するリング
ギヤ。