JPH092367A - 補助動力式車両の動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軽量でコンパクトなパワーユニットを備える
補助動力式車両の動力伝達装置を提供すること。 【構成】 人力による駆動系と電動モータ４３による駆
動系を並設し、クランク軸（入力軸）１４に入力された
人力と電動モータ４３から出力される補助動力を合力軸
２５を介して後車軸（出力軸）２０に伝達する電動モー
タ付自転車（補助動力式車両）の動力伝達装置１１にお
いて、前記電動モータ４３と合力軸２５及び人力検出手
段（トーションバー２８及びロータリエンコーダ２９，
３０）を含むパワーユニット２２を前記クランク軸１４
と後車軸２０とは独立に構成し、該パワーユニット２２
とクランク軸１４及び後車軸２０とをチェーン３８，４
２によってそれぞれ連結する。本発明によれば、パワー
ユニット２２には大きな人力（トルク）が加わるクラン
ク軸１４が含まれないため、該パワーユニット２２を軽
量でコンパクトに構成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人力による駆動系と電
動モータによる駆動系を並設して成る補助動力式車両の
動力伝達装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】補助動力式車両として例えば電動モータ
付自転車が提案され、既に実用に供されている。この電
動モータ付自転車は、人力による駆動系の他に電動モー
タによる駆動系を備え、人力を検知してその大きさに応
じた補助動力を車輪に付与することによってライダーの
肉体的負担を軽減するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、斯かる電動
モータ付自転車において入力軸であるクランク軸に入力
された人力と電動モータから出力される補助動力を合力
軸を介して出力軸である後車軸に伝達する方式を採用す
る場合、従来は電動モータ、合力軸及び人力検出手段の
他に、大きなトルクが加わるクランク軸を含んでパワー
ユニットを構成していたため（例えば、特開昭５７−７
４２８５号公報参照）、パワーユニットが大型化して高
重量化するという問題があった。

【０００４】従って、本発明の目的とする処は、軽量で
コンパクトなパワーユニットを備える補助動力式車両の
動力伝達装置を提供することにある。

【０００５】又、クランク軸に入力される大きな人力
（トルク）をトーションバーを用いてクランク軸上でそ
のまま検出する場合、強度上の問題からトーションバー
の捩れ角を大きく取ることができず、高精度な検出がで
きないという問題があった。

【０００６】従って、本発明の目的とする処は、人力を
高精度に検出することができる補助動力式車両の動力伝
達装置を提供することにある。

【０００７】更に、電動モータの出力軸と合力軸とが互
いに直交するよう配されている場合には、動力の直交伝
達を可能とするベベルギヤ等の手段が必要となるため、
装置がコストアップする他、動力伝達効率が悪くなると
いう問題が発生する。

【０００８】従って、本発明の目的とする処は、装置の
コストダウンと動力伝達効率の向上を図ることができる
補助動力式車両の動力伝達装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、人力による駆動系と電動モ
ータによる駆動系を並設し、入力軸に入力された人力と
電動モータから出力される補助動力を合力軸を介して出
力軸に伝達する補助動力式車両の動力伝達装置におい
て、前記電動モータと合力軸及び人力検出手段を含むパ
ワーユニットを前記入力軸及び出力軸とは独立に構成
し、該パワーユニットと前記入力軸及び出力軸とをそれ
ぞれチェーンで連結したことを特徴とする。

【００１０】又、請求項２記載の発明は、請求項１記載
の発明において、前記人力検出手段をトーションバーを
含んで構成して前記合力軸上に配するとともに、前記入
力軸と合力軸の間に増速機構を介設したことを特徴とす
る。

【００１１】更に、請求項３記載の発明は、請求項１又
は２記載の発明において、前記電動モータの出力軸と前
記合力軸とを平行に配設したことを特徴とする。

【００１２】

【作用】請求項１記載の発明によれば、パワーユニット
には大きな人力（トルク）が加わる入力軸が含まれない
ため、該パワーユニットが軽量でコンパクトに構成され
得る。

【００１３】又、請求項２記載の発明によれば、入力軸
の回転が増速されて合力軸に伝達されるため、該合力軸
上に配されたトーションバーの捩れ角を大きく取ること
ができ、人力を高精度に検出することができる。

【００１４】更に、請求項３記載の発明によれば、ベベ
ルギヤ等の動力直交伝達手段が不要となるため、装置の
コストダウン、動力伝達効率の向上等を図ることができ
る。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００１６】図１は本発明に係る動力伝達装置の平断面
図、図２は同動力伝達装置を備える電動モータ付自動車
の側面図、図３は同電動モータ付自転車の動力伝達装置
部の拡大側面図である。

【００１７】先ず、図２及び図３に基づいて電動モータ
付自転車１の概略構成を説明する。

【００１８】図２において、２は車体前方に位置するヘ
ッドパイプであり、該ヘッドパイプ２内にはハンドルス
テム３が回動自在に挿通している。そして、ハンドルス
テム３の上端にはハンドル４が結着され、同ハンドルス
テム３の下端にはフロントフォーク５が結着されてお
り、該フロントフォーク５の下端部には前輪６が回転自
在に軸支されている。

【００１９】又、前記ヘッドパイプ２には略Ｕ字状に折
曲されたメインフレーム７の前端が結着されており、該
メインフレーム７の斜め上方に立設するシートパイプを
兼ねる部分にはシートポスト８を介してシート９が支持
されている。そして、メインフレーム７の後半部上には
着脱可能なバッテリ１０が支持されている。

【００２０】ところで、車体の略中央下部には、本発明
に係る動力伝達装置１１がブラケット１２，１３を介し
てメインフレーム７に支持されている。この動力伝達装
置１１は人力による駆動系と電動モータによる駆動系を
並設して構成されるものであって、これには入力軸であ
るクランク軸１４が回転自在に支承されており、該クラ
ンク軸１４の左右両端にはクランク１５が取り付けら
れ、各クランク１５の端部にはペダル１６が軸支されて
いる。

【００２１】一方、前記メインフレーム７からは左右一
対のチェーンステイ１７が車体後方に向かって延出して
おり、該チェーンステイ１７の後端部と前記メインフレ
ーム７とは左右一対のシートステイ１８によって連結さ
れている。そして、チェーンステイ１７後端の前記シー
トステイ１８との連結部には後輪１９が出力軸である後
車軸２０によって回転自在に軸支されており、後車軸２
０にはホイールスプロケット２１が結着されている。

【００２２】ここで、本発明に係る前記動力伝達装置１
１の構成の詳細を図１に基づいて説明する。

【００２３】動力伝達装置１１は前記クランク軸１４と
後車軸２０に対して独立に構成されるパワーユニット２
２を有しており、該パワーユニット２２のケース２３内
には、左右に２分割されて横方向に同軸に配された中空
のドライブ軸２４と合力軸２５がベアリング２６によっ
てそれぞれ回転自在に支承されている。これらのドライ
ブ軸２４と合力軸２５は互いに相対回転可能であって、
図示のようにドライブ軸２４の端部外周に合力軸２５の
一端がリミッタ２７を介して相対回転可能に嵌合されて
いる。そして、これらのドライブ軸２４と合力軸２５の
内部（中空部）にはトーションバー２８が挿通してお
り、該トーションバー２８の一端はドライブ軸２４の外
端部にピン結合によって結着され、同トーションバー２
８の他端は合力軸２５の外端部に同じくピン結合によっ
て結着されている。

【００２４】ところで、ケース２３内のドライブ軸２４
と合力軸２５の周囲にはロータリエンコーダ２９，３０
が配設されている。そして、一方のロータリエンコーダ
２９の入力軸に結着されたギヤ３１はドライブ軸２４の
外周に形成されたギヤ３２に噛合しており、他方のロー
タリエンコーダ３０の入力軸に結着されたギヤ３３は合
力軸２５の外周に形成されたギヤ３４に噛合している。
尚、本実施例では、前記トーションバー２８とロータリ
エンコーダ２９，３０がクランク軸１４に入力される人
力（トルク）を検出する人力検出手段を構成している。

【００２５】而して、前記ドライブ軸２４のケース２３
外に突出する外端部外周にはワンウェイクラッチ３５を
介して小径のスプロケット３６が支持されており、該ス
プロケット３６と前記クランク軸１４の一端に結着され
た大径のスプロケット３７の間には無端状のチェーン３
８が巻装されている。

【００２６】又、合力軸２５の中間部外周にはワンウェ
イクラッチ３９を介して大径の減速ギヤ４０が設けられ
ており、同合力軸２５のケース２３外へ延出する端部外
周にはドライブスプロケット４１がネジ結合によって結
着されている。そして、ドライブスプロケット４１と前
記ホイールスプロケット２１には無端状のチェーン４２
が巻装されている。

【００２７】一方、ケース２３には電動モータ４３が横
向きに取り付けられており、該電動モータ４３のモータ
軸４４の一端には小径の減速ギヤ４５が結着されてい
る。そして、この減速ギヤ４５は、ケース２３にベアリ
ング４６によって回転自在に支承された減速軸４７の一
端にセレーション結合によって結着された大径の減速ギ
ヤ４８に噛合している。又、減速軸４８の他端には小径
の減速ギヤ４９が一体に形成されており、該減速ギヤ４
９は前記減速ギヤ４０に噛合している。尚、本実施例で
は、前記クランク軸１４、ドライブ軸２４と合力軸２
５、モータ軸４４及び減速軸４７は互いに平行に配設さ
れている。

【００２８】ところで、本実施例においては、ケース２
３内には、前記バッテリ１０（図２参照）から前記電動
モータ４３への供給電圧（又は電流）を制御するための
コントローラが収納されている。

【００２９】次に、本発明に係る動力伝達装置１１の作
用を説明する。

【００３０】ライダーが左右のペダル１６を交互に踏ん
でクランク軸１４を回転駆動すると、該クランク軸１４
の回転はスプロケット３７、チェーン３８、スプロケッ
ト３６及びワンウェイクラッチ３５を経て増速されてド
ライブ軸２４とトーションバー２８に伝達され、更に、
トーションバー２８から合力軸２５に伝達される。従っ
て、クランク軸１４に入力される人力（トルク）はトー
ションバー２８を介して合力軸２５に伝達される。

【００３１】他方、電動モータ４３のモータ軸４４の回
転は、減速ギヤ４５，４８、減速軸４７、減速ギヤ４
９，４０及びワンウェイクラッチ３９を経て減速されて
合力軸２５に伝達され、従って、電動モータ４３にて発
生する補助動力は以上の経路を経て合力軸２５に伝達さ
れる。

【００３２】而して、合力軸２５は人力と補助動力の双
方によって回転駆動され、その回転はドライブスプロケ
ット４１、チェーン４２、ホイールスプロケット２１及
びワンウェイクラッチ５０を経て後輪１９に伝達される
ため、該後輪１９が人力と補助動力の双方によって回転
駆動されて当該電動モータ付自転車１が走行せしめられ
る。

【００３３】ところで、前述のようにクランク軸１４に
入力される人力はトーションバー２８を介して合力軸２
５に伝達されるため、トーションバー２８は人力の大き
さに比例した量だけ捩れ、この捩れによってドライブ軸
２４と合力軸２５の間に位相差が生じ、この位相差は前
記ロータリエンコーダ２９，３０によって検出され、そ
の検出結果は前記コントローラに入力される。

【００３４】すると、コントローラはドライブ軸２４と
合力軸２５の位相差に基づいて人力（トルク）の大きさ
を求め、その人力の大きさに応じてバッテリ１０から電
動モータ４３への供給電圧（又は電流）を制御し、電動
モータ４３が発生する補助動力を人力に対して所定の値
に調整する。

【００３５】以上において、本実施例によれば、本発明
に係る動力伝達装置１１を構成するパワーユニット２２
には大きな人力（トルク）が加わるクランク軸１４が含
まれないため、該パワーユニット２２を軽量でコンパク
トに構成することができる。。

【００３６】又、本実施例によれば、クランク軸１４の
回転が増速されてトーションバー２８に伝達されるた
め、該トーションバー２８が伝達するトルクは小さく抑
えられ、従って、トーションバー２８の捩れ角を大きく
取ることができ、この結果、クランク軸１４に加えられ
る人力（トルク）を高精度に検出することができる。

【００３７】更に、本実施例においては、前述のように
クランク軸１４、ドライブ軸２４と合力軸２５、モータ
軸４４及び減速軸４７を互いに平行に配設したため、ベ
ベルギヤ等の動力直交伝達手段が不要となり、動力伝達
装置１１のコストダウン、動力伝達効率の向上等を図る
ことができる。

【００３８】尚、以上は本発明を特に電動モータ付自転
車に適用した例について述べたが、、本発明は他の補助
動力式車両にも適用可能であることは勿論である。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
記載の発明によれば、パワーユニットには大きな人力
（トルク）が加わる入力軸が含まれないため、該パワー
ユニットを軽量でコンパクトに構成することができると
いう効果が得られる。

【００４０】又、請求項２記載の発明によれば、入力軸
の回転が増速されて合力軸に伝達されるため、該合力軸
上に配されたトーションバーの捩れ角を大きく取ること
ができ、人力を高精度に検出することができるという効
果が得られる。

【００４１】更に、請求項３記載の発明によれば、ベベ
ルギヤ等の動力直交伝達手段が不要となるため、装置の
コストダウン、動力伝達効率の向上等を図ることができ
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る動力伝達装置の平断面図である。

【図２】本発明に係る動力伝達装置を備える電動モータ
付自動車の側面図である。

【図３】電動モータ付自動車の動力伝達装置部の拡大側
面図である。

【符号の説明】

１ 電動モータ付自転車（補助動力式車両） １１ 動力伝達装置 １４ クランク軸（入力軸） ２０ 後車軸（出力軸） ２２ パワーユニット ２５ 合力軸 ２８ トーションンバー（人力検出手段） ２９，３０ ロータリエンコーダ（人力検出手段） ３６，３７ スプロケット（増速機構） ３８，４２ チェーン ４３ 電動モータ ４４ モータ軸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人力による駆動系と電動モータによる駆
   動系を並設し、入力軸に入力された人力と電動モータか
   ら出力される補助動力を合力軸を介して出力軸に伝達す
   る補助動力式車両の動力伝達装置において、前記電動モ
   ータと合力軸及び人力検出手段を含むパワーユニットを
   前記入力軸及び出力軸とは独立に構成し、該パワーユニ
   ットと前記入力軸及び出力軸とをそれぞれチェーンで連
   結したことを特徴とする補助動力式車両の動力伝達装
   置。
2. 【請求項２】 前記人力検出手段をトーションバーを含
   んで構成して前記合力軸上に配し、前記入力軸と合力軸
   の間に増速機構を介設したことを特徴とする請求項１記
   載の補助動力式車両の動力伝達装置。
3. 【請求項３】 前記電動モータの出力軸と前記合力軸と
   を平行に配設したことを特徴とする請求項１又は２記載
   の補助動力式車両の動力伝達装置。