JPH09506841A - ハイブリッド駆動を備えた自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 筋力によるペダル駆動と電子的に整流される直流モータによるハイブリッド駆動を特徴とする自転車を提供する。筋力によるペダル駆動と電子的に整流される直流モータによるハイブリッド駆動の両駆動手段は共通の駆動チェーン（１４）を駆動し、直流電流モータ（４）は自転車のサドルチューブ（２５）とスイングアーム型の底部フォーク（１）上に配置された後部車輪の間の領域に配置される。課題は、ＤＣモータ（４）を、枢軸点内で自転車のフレームにリンクされ底部フォーク（１）のチェーンスティ（１９；１９´）に強固に固定されたトランスミッションケーシング（３）内部に組み込むことにより解消され、トランスミッションケーシングはサドルチューブ（２５）上の弾性的に支持されている。トランスミッションケーシング（３）はアルミニウムのケーシングまたは溶接された部品として設計され、トランスミッション軸（８；１２）のためのベアリングシート（２９；２９´：３０；３０´）とともにＤＣモータ（４）のための中心決めシートを含む。トランスミッションケーシング（３）はいずれかの側に取り外し自在なカバー（２６；２７）を含んでいる。ハウジング（３）の外側上には底部ブラケットベアリングに向けて、トランスミッションケーシング（３）を自転車フレームにリンクするベアリングブロック（３１；３１´）があり、また後部車輪に向けてトランスミッションケーシング（３）を底部フォーク部材（１９；１９´）と接続する中心決め要素（３４；３４´）がある。

Description

【発明の詳細な説明】 ハイブリッド駆動を備えた自転車技術分野 本発明は、筋肉力により駆動されるペダルおよび電子的に整流された直流モー タ（ＤＣモータ）により共通のチェーンを駆動する構成である自転車に関するも のである。ＤＣモータは自転車のサドルチューブとスイングアーム型の底部フォ ーク上の後部車輪の間に位置されている。背景技術 このような解決手段はＤＥ−ＯＳ ３ １４４ ８８４号に提案されている。 ここには、チェーンスティ（ｃｈａｉｎ ｓｔａｙ）の両方のチューブは底部ブ ラケットベアリングハウジングの軸の回りで枢軸する１つのユニットを形成して いる。枢軸点からある距離にはチェーンスティの両方のチューブは電気モータを 支持する横部材を通して相互接続されている。この解決法では、横部材はまた電 気モータを支持するチューブから構成されることが示唆されている。電気モータ の速度減速はチェーンスティチューブの１つに取り付けられた歯車箱を経てなさ れる。ピニオンが電気モータの軸に取り付けられ、チェーンスティを越えて側方 に延在し、またチェーンスティに取り付けられたベアリング上の走行する大きな 歯車に噛み合いさらに後部車輪ハブ上のスプロケットを駆動するチェーンのため のチェーン車輪に接続されている。上記した提案の変形がＥＰ ０ ０７９ ５ ７３号に。これによれ ば、電気モータは、後部車輪とこれの近くのフレームの後部フォークを接続する 底部ブラケット支持ハウジングの間のフレームを横切るモータ軸と同心の軸を有 するチューブ内に取り付けられている。モータのクラッチはロック可能な自由な 車輪のハブを有し、電気モータはそのそれぞれのスプロケットを歯車箱を通って 駆動し、背後スティ（ｂａｃｋｓｔａｙ）の１つの上の歯車箱の歯車は底部ブラ ケットベアリングに近い横部材を通って相互接続されており、ブラケットはチュ ーブを形成しまた溶接により底部フォークチューブに接続されている。電気モー タは、このチューブ内に位置されており、チェーンスティを越えて延在し、また フォークチューブ上のベアリングを走行する大歯車と噛み合う。 上記した解決法はいくつかの点において欠点がある。チェーンスティ上に歯車 箱を配置することは底部フォークの安定性と丈夫さの問題ならびに負荷伝達の失 敗を生じる。 さらに、許容誤差により、対向するベアリングシートを含むベアリングシート の機械加工が高価となる。 大歯車の回りのチェーンスティのチューブは特別のデザインでなければならず 、いずれかの側上にベアリングシートを適合するため、および電気モータおよび 自転車の駆動部を適合するべく歯車箱を支持するために機械加工を必要とする。 また、チェーンスティの捩じりに関して、特に底部フォークのチューブの断面と 歯車箱が底部フォークのチューブに取り付けられた場所の間の領域に弱い個所が あることが判った。この断面における電気モータの中心決めシートの余分な機械 加工は困難であり、高価となる。発明の説明 本発明の範囲は、上記した種類の底部フォークを揺動する特徴のハイブリッド 駆動を備えた自転車を説明したものであり、製造における労力とコストの低減に より、負荷伝達の点で特に効率を保証し、また剛性と強度が増大する要求に合致 するものである。 上記の問題は請求項１に記載された本発明による自転車により解決される。Ｄ Ｃモータを歯車ハウジング内に設けることで、負荷伝達におけるすべての欠点は 解消される。チェーンスティのチューブと電気モータあるいはベアリングシート を支持する横チューブの余分でコスト高な機械加工は不要となる。 必要とされる剛性の増大は、１番目は自転車フレーム上の枢軸点内の歯車箱の 捩じれなしの取り付けによるものである、また２番目にはその捩じれなしのチェ ーンスティへの取り付けのデザインにより達成されるものである。 本発明の有用な特徴は、歯車箱ハウジングが、公知の態様で、アルミニウムの ダイカスト鋳造または直流モータの中心付けのシートおよび軸のためのベアリン グのシート並びにいずれかの側上の取り外し自在なトランスミッションケースの カバーの内側に含まれる溶接物として完成される。 ＤＣモータを歯車箱の長手方向の軸と自転車に横に取り付けることとともにタ イミングベルト駆動を使用することで、他の空間、材料およびコストが節約され る。歪みに対する高い剛性が、歯車箱の外側上で、歯車箱の長手方向の軸に対称 に底部ブラケットベアリングに向かう枢軸点内で自転車のフレームにリンクされ た２つのベアリングを備えたブラケットにより達成される。ベアリングブラケッ トを鋳造トランスミッションケーシング内部に組み込 むことは、後者が鋳造ダイカストである場合には実用的である。後部車輪に向か う、チェーンスティのためのホークチューブ（二股チューブ）のための、トラン スミッションケーシング上の中心決め要素は本発明の他の特徴である。これによ りトランスミッションハウジングとチェーンスティとの間のリンクの製造が簡単 になり、同時に接続点、例えば溶接点、の強度が増大する。これは、特に、本発 明の他の特徴として、チェーン保持体が、後部車輪の側上で車輪取り付けのため の、実用的な方法においては、同じ態様で強固に相互接続される中心決め要素を 支持するためとともにトランスミッションハウジングの中心決め要素を支持する ために製造工程の間にそれらの開いた端がトランスミッションケーシングの側上 で正確に形成される方法で、打ち抜きにより形成された場合には特に明らかであ る。 フレームのサドルチューブとトランスミッションケーシングの間に取り付けら れたゴムスプリングのような、スプリング要素は本発明の別の好ましい設計の特 徴を表している。 これにより、簡単に、コスト節約の方法で、スイングアーム型のチェーンステ ィの緩衝をそれらの機能に影響を与えたりあるいはそれらの強度および剛性を減 じることなく、確保することができる。図面の簡単な説明 第１図：ハイブリッド駆動を備えた自転車の側面図である。 第２図：スイングアームのチェーンスティの分解した状態の側面図である。 第３図：トランスミッションケーシングの断面図である。発明を実施するための最良の方法 図１は鎖輪１８を経て筋力により駆動されるペダルおよび自由な車輪１３を経 て電子的に整流されたＤＣモータ４によるハイブリッド駆動を備えた自転車を示 したものである。両駆動部は共通のチェーン１４を駆動する。自転車の電気シス テムのための主スイッチ２２および自転車の速度を選択するための電位差計を備 えた制御グリップ２１はＤＣモータ４により駆動される。電気システムは主スイ ッチ２２によりスイッチオンされる。次いで所望のモータ電力が制御グリップ２ １により調整することができる。電気駆動は、しかしながら、自転車が約５ｋｍ ／ｈの速度で移動する場合にのみ有効となる。これはスポークの１つに取り付け られた磁石１１と自転車の速度を認識するセンサ２４により制御される。主スイ ッチ２２が動作しまた電位差計２１を備えた制御ハンドル上で所望の電力を選択 された場合において、センサ２４はその信号を自転車の速度が約５ｋｍ／ｈ以下 に落ちた場合にＤＣモータ４をオンに切り換えるモータ制御部に送る。さらに、 速度が約２５ｋｍ／ｈに達したときに磁石２３と速度センサ２４により電気駆動 はオフに切り換えられる。より早い速度では、自転車は筋力だけで駆動される。 底部フォーク（ないしチェーンスティ）１は、自転車のフレームにリンクされ またトランスミッションケーシング３とサドルチューブ２５の間のスプリング要 素２によりスプリング緩衝されたスイングアームとして形成されている。 磁石２３は後部車輪のスポークに取り付けられ、また速度の傾きのためのセン サ２４はバックスティ１上に取り付けられる。図 ２は底部フォーク１を詳細に示したものである。これらはチェーンスティ１９； １９´およびトランスミッションケーシング３から構成される。底部フォーク部 材１９；１９´は切断され箱部分を形成するために一緒に溶接された２つの部分 のシート金属から作られる。端は中心決め要素３４；３４´を支持するために用 意され形成され、またこれらはトランスミッションケーシング３の外側および後 部車輪の車軸取り付け部２０；２０´の中心決め要素３５；３５´に取り付けら れる。この設計により底部フォーク部材１９；１９´をトランスミッションハウ ジング３と車輪取り付け部２０；２０´に溶接して接続することが簡単となり、 しっかりした構造と剛性のある捩じれなしの底部フォーク１が得られる。 別の特徴は、底部フォーク部材１９；１９´および底部フォーク１が駆動要素 およびＤＣモータ４を駆動するためのシートのような機械加工を必要としないこ とである。スイングアームの底部フォーク１の強度は、これらを、底部ブラケッ トのベアリングハウジングの両側上の鎖車１８の軸３３内の２つのベアリングブ ロック３１；３１´を備えた自転車のフレームにリンクすることによりも増大し 、このベアリングブロックはトランスミッションケーシング３の後端に強固に捩 じれなしで接続される。同様に有利なことは底部フォーク１を自転車フレームに 対して緩衝することである。スプリング要素２を表したゴムスプリングがトラン スミッションケーシング３とサドルチューブ２５の間に配置される。この目的の ために、プレート３６が、ゴムスプリング内に加硫される組スクリュー３８に取 り付けるためにタップ付き穴３７を有 するサドルチューブ内の機械加工されたノッチ上に位置される。スプリング要素 ２は異なるスプリング特性を備えた他のものに容易に交換される。 図３は、中心決めシート２８内で、その軸がトランスミッションケーシング３ の軸と自転車の軸に対して横に配置されたＤＣモータ４を保持する、トランスミ ッションケーシング３を示したものである。Ｕ＝２４ボルト、ｎ＝４０００回転 ／分およびＰ＝１７０ワットの技術データを有する電子的に整流されるＤＣモー タが採用される。力の伝達はタイミングベルト駆動を経てなされる。１６の歯を 備えた小さな駆動プーリ５がＤＣモータ４の軸に取り付けられる。タイミングベ ルトを通して、これにより８０の歯を備えた大きなプーリ７が駆動される。副軸 ８は、通常の通り、トランスミッションケーシング内のベアリングシートに取り 付けられたボールベアリング内で走行する。１６の歯を備えた小さなプーリ９は 、駆動タイミングベルト１０、７２の歯を備えた大きなプーリを経て、副軸の反 対側に取り付けられる。副軸８と同様に、従軸１２はトランスミッションケーシ ング３内部のベアリングシート３０；３０´内に取り付けられたボールベアリン グ内で走行する。駆動軸１２の反対側上の、その側がカバー２６；２７に接近し たトランスミッションケーシングの外側には、駆動チェーン１４にスプロケット を経て係合した自由な車輪１３がある。産業上の利用可能性 本発明は、筋力で駆動されるペダルとともに電子的に整流される直流電流電気 モータによるハイブリッドな駆動を備えた自転車に適用されるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アオアバッハ，ダンクマル ドイツ連邦共和国，デー―09437 ベール ニッヘン，ラタウシュトラーセ 14 (72)発明者 ギュンテル，マイク ドイツ連邦共和国，デー―09410 ヤーン スバッハ，ハルニシュガッセ ５ (72)発明者 ケーラー，アンドレ ドイツ連邦共和国，デー―09432 グロー スオイベルスドルフ，シャルフェンステイ ネル シュトラーセ ５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．筋肉力とともに共通の駆動チェーンを駆動する電子的に整流されたＤＣモー タで作動するペダルによるハイブリッド駆動を備え、ＤＣモータは自転車フレー ムのサドルチューブとスイングアームを形成する底部フォークに取り付けられた 後部車輪の間の領域内に配列された自転車において、自転車のフレームへの枢軸 点にリンクされる、トランスミッションのケーシング内に組み込まれたＤＣモー タ（４）が、底部フォークの２つの部材（１９；１９´）に固定して接続されま たスプリングを経てサドルチューブ（２５）により支持されていることを特徴と する自転車。 ２．公知の態様でアルミニウムケーシングまたは溶接された部品として構成され た伝動ケーシング（３）が、ＤＣモータ（４）のための内部の中心決めセット（ ２８）およびギアシャフト（８、１２）のためのベアリングセットとともに両側 上に取り外し自在なトランスミッションカバーを有することを特徴とする請求項 １記載の自転車。 ３．ＤＣモータ（４）をトランスミッションハウジング（３）内にトランスミッ ションケーシング（３）の長手方向の軸と横に配置することを特徴とする請求項 １または２記載の自転車。 ４．トランスミッションが、ＤＣモータ（４）の軸上に取り付けられたプーリ（ ５）、大きな歯が付けられた車輪（７）を駆動するタイミングベルト（６）から なるタイミングベルト減速歯車箱として設計されており、前記車輪の中間軸（８ ）の内部には反対側上で小さなプーリ（９）が取り付けられ、前記プーリは、タ イ ミングベルト（１０）を通って、駆動チェーン（１４）と噛み合う反対側に取り 付けられた自由な歯車（１３）を備えた軸（１２）を有する大きなプーリ（１１ ）を駆動することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の自転車。 ５．トランスミッションケーシング（３）の外側上には、底部ブラケットのベア リングハウジングに向けてまた長手方向の軸に対称に、自転車フレームに枢軸さ れリンクするためのベアリングを備えた２つのベアリングブロック（３１；３１ ´）がある請求項１または２記載の自転車。 ６．ペダルにより自転車を駆動するために底部ブラケットベアリングのいずれか の側上の鎖車（１８）の軸（３３）をリンクさせることを特徴とする請求項１、 ２または５記載の自転車。 ７．底部フォーク（１）のフォーク部材（１９；１９´）のための中心決め要素 （３４；３４´）がトランスミッションケーシングの外側上に後部車輪に向けて 配置されていることを特徴とする請求項１、２または５記載の自転車。 ８．フォーク部材（１９；１９´）をトランスミッションケーシング（３）に溶 接することを特徴とする請求項７記載の自転車。 ９．フォーク部材（１９；１９´）が、好ましくは２つの部分の箱部分である、 打ち抜きされたシート金属部品であり、トランスミッションケーシング（３）の 取り付けのためのトランスミッションケーシング中心決め要素（３４；３４´） を支持するように、また後部車輪に向けて、車輪取り付け部（２０；２０´）を 支持するように設計されている、請求項７記載の自転車。 １０．フォーク部材（１９；１９´）が車輪取り付け部（２０； ２０´）に溶接されていることを特徴とする請求項９記載の自転車。 １１．トランスミッションケーシング（３）とサドルチューブ（２５）の間にス プリング要素（２）が配置されていることを特徴とする請求項１記載の自転車。 １２．ブラケット（３６）がサドルチューブ（２５）のノッチ内に取り付けられ またゴムスプリングで作られたスプリング要素（２）内で加硫された組スクリュ ー（３８）を支持するためにタップ付き穴（３７）を有することを特徴とする請 求項１あるいは１１記載の自転車。