JPH10318860A - パワーアシスト自転車用駆動ユニット - Google Patents
パワーアシスト自転車用駆動ユニットInfo
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- JPH10318860A JPH10318860A JP12450997A JP12450997A JPH10318860A JP H10318860 A JPH10318860 A JP H10318860A JP 12450997 A JP12450997 A JP 12450997A JP 12450997 A JP12450997 A JP 12450997A JP H10318860 A JPH10318860 A JP H10318860A
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- gear
- torque
- output shaft
- casing
- pedal crankshaft
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パワーアシスト自転車用駆動ユニットに関
し、トルク検出装置によりトルク伝達系の円滑な回転を
損なわないようにして滑らかな動力伝達性を確保しなが
ら、トルク検出装置を簡単でコンパクトに装備する。 【解決手段】 パワーアシスト自転車用駆動ユニット
に、ペダルクランク軸２に軸支された第１の歯車５ａ
と、環状キャリア８に固設された複数の歯車軸９にそれ
ぞれ軸支され、第１の歯車５ａと噛合する第２の歯車７
と、第２の歯車７と一体形成された第３の歯車７ａと、
第３の歯車７ａと噛合し、出力軸６と一体形成された第
４の歯車６ａと、ケーシング３と環状キャリア８との間
で動力伝達に応じて生じる相対変位から伝達トルクを検
出するトルク検出装置１０とを備える。
し、トルク検出装置によりトルク伝達系の円滑な回転を
損なわないようにして滑らかな動力伝達性を確保しなが
ら、トルク検出装置を簡単でコンパクトに装備する。 【解決手段】 パワーアシスト自転車用駆動ユニット
に、ペダルクランク軸２に軸支された第１の歯車５ａ
と、環状キャリア８に固設された複数の歯車軸９にそれ
ぞれ軸支され、第１の歯車５ａと噛合する第２の歯車７
と、第２の歯車７と一体形成された第３の歯車７ａと、
第３の歯車７ａと噛合し、出力軸６と一体形成された第
４の歯車６ａと、ケーシング３と環状キャリア８との間
で動力伝達に応じて生じる相対変位から伝達トルクを検
出するトルク検出装置１０とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、運転者の足踏みト
ルクを検出するトルク検出装置を有し、足踏みトルクの
大きさに応じて補助トルクを発生させて、運転者のペダ
ルの踏み込みをアシストするパワーアシスト自転車用駆
動ユニットに関する。
ルクを検出するトルク検出装置を有し、足踏みトルクの
大きさに応じて補助トルクを発生させて、運転者のペダ
ルの踏み込みをアシストするパワーアシスト自転車用駆
動ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、バッテリを電源とする直流モ
ータ等の電動機に、運転者がペダルを踏み込むときの足
踏みトルクに応じた補助トルクを発生させて、運転者の
ペダルの踏み込みをアシストするパワーアシスト自転車
（電動自転車又は補助駆動モータ付き自転車）が知られ
ている。
ータ等の電動機に、運転者がペダルを踏み込むときの足
踏みトルクに応じた補助トルクを発生させて、運転者の
ペダルの踏み込みをアシストするパワーアシスト自転車
（電動自転車又は補助駆動モータ付き自転車）が知られ
ている。
【０００３】このようなパワーアシスト自転車では、運
転者がペダルを踏んで入力する足踏みトルクを検出する
手段が必要となるが、このような足踏みトルクの検出手
段としては、弾性体軸を用いた装置（第１従来技術）
や、遊星歯車機構を用いた装置（第２従来技術）が知ら
れている。第１従来技術は、弾性体の長軸の一端に負荷
を掛け、他端に足踏みトルクを加えたときに足踏みトル
クに応じて生じる軸の捩れ角を検出する装置である。
転者がペダルを踏んで入力する足踏みトルクを検出する
手段が必要となるが、このような足踏みトルクの検出手
段としては、弾性体軸を用いた装置（第１従来技術）
や、遊星歯車機構を用いた装置（第２従来技術）が知ら
れている。第１従来技術は、弾性体の長軸の一端に負荷
を掛け、他端に足踏みトルクを加えたときに足踏みトル
クに応じて生じる軸の捩れ角を検出する装置である。
【０００４】第２従来技術は、太陽歯車を固定して、遊
星歯車キャリア軸から入力された足踏みトルクを内歯車
から出力するように構成し、足踏みトルクの入力により
太陽歯車に掛かるトルクを弾性体で受け、足踏みトルク
に応じて変位する弾性体の変位量を検出する装置であ
る。または、内歯車を固定して、太陽歯車に入力された
足踏みトルクを遊星歯車キャリア軸から出力するように
構成して、足踏みトルクの入力により内歯車に掛かるト
ルクを弾性体で受け、足踏みトルクに応じて変位する弾
性体の変位量を検出する場合もある。
星歯車キャリア軸から入力された足踏みトルクを内歯車
から出力するように構成し、足踏みトルクの入力により
太陽歯車に掛かるトルクを弾性体で受け、足踏みトルク
に応じて変位する弾性体の変位量を検出する装置であ
る。または、内歯車を固定して、太陽歯車に入力された
足踏みトルクを遊星歯車キャリア軸から出力するように
構成して、足踏みトルクの入力により内歯車に掛かるト
ルクを弾性体で受け、足踏みトルクに応じて変位する弾
性体の変位量を検出する場合もある。
【０００５】さらに、特開平７−２５３３１８号公報に
は、図７に示すようなトルク検出装置が開示されてい
る。この装置（第３従来技術）は、図７に示すように、
駆動源（ペダル）１０１により駆動トルクを加えられ回
転する回転軸１０３ａに固定された入力歯車１０４と、
この入力歯車１０４の回転軸１０３ａに基端を軸支され
たレバー１０３と、レバー１０３の先端側に設けられた
支軸に軸支されるとともに入力歯車１０４と噛合する第
１カウンタ歯車１０５と、第１カウンタ歯車１０５と同
軸で同期回転する第２カウンタ歯車１０６と、入力歯車
１０４と同軸上に配置された回転軸にそなえられ第２カ
ウンタ歯車１０６と噛合する出力歯車１０７とを備えて
おり、入力歯車１０４に駆動トルクを入力して、カウン
タ歯車１０５，１０６を経て出力歯車１０７から出力す
るときにレバー１０３が受けるトルクを、レバーの自由
端に繋がれた弾性体１０９により受け、駆動トルクに応
じて変位する弾性体の変位量を検知して回転の開始と駆
動トルクに対応した電気信号を得るように構成されてい
る。
は、図７に示すようなトルク検出装置が開示されてい
る。この装置（第３従来技術）は、図７に示すように、
駆動源（ペダル）１０１により駆動トルクを加えられ回
転する回転軸１０３ａに固定された入力歯車１０４と、
この入力歯車１０４の回転軸１０３ａに基端を軸支され
たレバー１０３と、レバー１０３の先端側に設けられた
支軸に軸支されるとともに入力歯車１０４と噛合する第
１カウンタ歯車１０５と、第１カウンタ歯車１０５と同
軸で同期回転する第２カウンタ歯車１０６と、入力歯車
１０４と同軸上に配置された回転軸にそなえられ第２カ
ウンタ歯車１０６と噛合する出力歯車１０７とを備えて
おり、入力歯車１０４に駆動トルクを入力して、カウン
タ歯車１０５，１０６を経て出力歯車１０７から出力す
るときにレバー１０３が受けるトルクを、レバーの自由
端に繋がれた弾性体１０９により受け、駆動トルクに応
じて変位する弾性体の変位量を検知して回転の開始と駆
動トルクに対応した電気信号を得るように構成されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来のパワーアシスト自転車に用いられるトルク
検出装置のうち、第１従来技術（弾性体軸を用いて検出
する装置）は、トルク検出装置が軸の捩れ角を検出する
ために軸と共に回転する必要があるため、トルク検出装
置から検出電気信号を導出するためにはスリップリング
等が必要となり機構の構成が複雑になってしまう不具合
がある。
ような従来のパワーアシスト自転車に用いられるトルク
検出装置のうち、第１従来技術（弾性体軸を用いて検出
する装置）は、トルク検出装置が軸の捩れ角を検出する
ために軸と共に回転する必要があるため、トルク検出装
置から検出電気信号を導出するためにはスリップリング
等が必要となり機構の構成が複雑になってしまう不具合
がある。
【０００７】また、第２従来技術（遊星歯車機構を用い
て検出する装置）は、トルク検出装置が軸と共に回転す
ることがないため、検出電気信号を導出するためのスリ
ップリング等は必要ないが、太陽歯車と、遊星歯車と、
内歯車との組み合わせによる複雑な機構を要するためコ
ストが高くつく不具合がある。また、遊星歯車機構は中
心に太陽歯車が配置され、太陽歯車と噛合して遊星歯車
が配置され、太陽歯車と同軸に遊星歯車と噛合して内歯
車が配置される構造で、さらに周りはケーシングで覆わ
れるため、全体をコンパクトにすることが難しい。
て検出する装置）は、トルク検出装置が軸と共に回転す
ることがないため、検出電気信号を導出するためのスリ
ップリング等は必要ないが、太陽歯車と、遊星歯車と、
内歯車との組み合わせによる複雑な機構を要するためコ
ストが高くつく不具合がある。また、遊星歯車機構は中
心に太陽歯車が配置され、太陽歯車と噛合して遊星歯車
が配置され、太陽歯車と同軸に遊星歯車と噛合して内歯
車が配置される構造で、さらに周りはケーシングで覆わ
れるため、全体をコンパクトにすることが難しい。
【０００８】第３従来技術（特開平７−２５３３１８号
公報にて提案されているトルク検出装置）は、遊星歯車
機構における遊星歯車キャリアに相当するレバー１０３
に設けられたカウンタ歯車１０５，１０６が一組しか配
置されていない。そのため、駆動トルクが加えられてペ
ダルクランク軸１０３ａが回転するときには、カウンタ
歯車１０５，１０６と入力歯車１０４及び出力歯車１０
７との間の噛み合い反力により、ペダルクランク軸１０
３ａ及びレバー１０３に曲げ力が作用する。この曲げ力
によりペダルクランク軸１０３ａが撓んだりレバー１０
３が変形したりすると、カウンタ歯車１０５，１０６と
入力歯車１０４及び出力歯車１０７との噛み合いが不円
滑になり、振動や騒音が発生し、耐久性にも悪影響があ
り、強度を増大しようとすれば構造部材が大きく重くな
ることになる。
公報にて提案されているトルク検出装置）は、遊星歯車
機構における遊星歯車キャリアに相当するレバー１０３
に設けられたカウンタ歯車１０５，１０６が一組しか配
置されていない。そのため、駆動トルクが加えられてペ
ダルクランク軸１０３ａが回転するときには、カウンタ
歯車１０５，１０６と入力歯車１０４及び出力歯車１０
７との間の噛み合い反力により、ペダルクランク軸１０
３ａ及びレバー１０３に曲げ力が作用する。この曲げ力
によりペダルクランク軸１０３ａが撓んだりレバー１０
３が変形したりすると、カウンタ歯車１０５，１０６と
入力歯車１０４及び出力歯車１０７との噛み合いが不円
滑になり、振動や騒音が発生し、耐久性にも悪影響があ
り、強度を増大しようとすれば構造部材が大きく重くな
ることになる。
【０００９】すなわち、この第３従来技術の装置は、遊
星歯車機構を用いたトルク検出装置に比べて構造が簡単
でありコンパクトにすることが可能であるが、遊星歯車
機構のような円滑な回転が得られないため上述のような
不具合が発生し、このままではパワーアシスト自転車の
駆動ユニットとしては使用し難い。本発明は、上述の課
題に鑑み創案されたもので、トルク検出装置によりトル
ク伝達系の円滑な回転を損なわないようにして滑らかな
動力伝達性を確保しながら、トルク検出装置を簡単でコ
ンパクトに装備することができるようにした、パワーア
シスト自転車用駆動ユニットを提供することを目的とす
る。
星歯車機構を用いたトルク検出装置に比べて構造が簡単
でありコンパクトにすることが可能であるが、遊星歯車
機構のような円滑な回転が得られないため上述のような
不具合が発生し、このままではパワーアシスト自転車の
駆動ユニットとしては使用し難い。本発明は、上述の課
題に鑑み創案されたもので、トルク検出装置によりトル
ク伝達系の円滑な回転を損なわないようにして滑らかな
動力伝達性を確保しながら、トルク検出装置を簡単でコ
ンパクトに装備することができるようにした、パワーア
シスト自転車用駆動ユニットを提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明のパワーアシスト自転車用駆動ユニットは、該
パワーアシスト自転車の車体フレームに取り付けられた
ケーシングと、該ケーシングに軸支されたペダルクラン
ク軸と、該ペダルクランク軸に軸支されて該ペダルクラ
ンク軸から一方向クラッチを介して所定方向のみの回転
トルクを伝達される第１の歯車と、該ケーシングに形成
された筒状部に軸支され該ペダルクランク軸と同一軸心
上に配設された環状キャリアと、該環状キャリアに該ペ
ダルクランク軸と平行に固設された複数の歯車軸にそれ
ぞれ軸支され、該第１の歯車と噛合する第２の歯車と、
該第２の歯車と同軸に一体回転するように形成され該第
２の歯車と異なる歯車ピッチ径を有する第３の歯車と、
該ペダルクランク軸に軸支され該第１の歯車と隣接して
配設されて該第３の歯車と噛合する第４の歯車と、該第
４の歯車と同軸に一体回転するように形成された中空の
出力軸と、該ケーシングと該環状キャリアとの間で動力
伝達に応じて生じる相対変位から伝達トルクを検出する
トルク検出装置と、該トルク検出装置で検出された伝達
トルクに応じてトルクを発生して該トルクを該出力軸へ
補助トルクとして出力する電動機とをそなえ、該トルク
検出装置が、該ケーシング側に設けられた突起と、該環
状キャリア側に設けられた突起と、これらの突起の間に
挟設され動力伝達時に該環状キャリアが受ける円周方向
の荷重を検出するセンサとから構成されていることを特
徴としている。
の本発明のパワーアシスト自転車用駆動ユニットは、該
パワーアシスト自転車の車体フレームに取り付けられた
ケーシングと、該ケーシングに軸支されたペダルクラン
ク軸と、該ペダルクランク軸に軸支されて該ペダルクラ
ンク軸から一方向クラッチを介して所定方向のみの回転
トルクを伝達される第１の歯車と、該ケーシングに形成
された筒状部に軸支され該ペダルクランク軸と同一軸心
上に配設された環状キャリアと、該環状キャリアに該ペ
ダルクランク軸と平行に固設された複数の歯車軸にそれ
ぞれ軸支され、該第１の歯車と噛合する第２の歯車と、
該第２の歯車と同軸に一体回転するように形成され該第
２の歯車と異なる歯車ピッチ径を有する第３の歯車と、
該ペダルクランク軸に軸支され該第１の歯車と隣接して
配設されて該第３の歯車と噛合する第４の歯車と、該第
４の歯車と同軸に一体回転するように形成された中空の
出力軸と、該ケーシングと該環状キャリアとの間で動力
伝達に応じて生じる相対変位から伝達トルクを検出する
トルク検出装置と、該トルク検出装置で検出された伝達
トルクに応じてトルクを発生して該トルクを該出力軸へ
補助トルクとして出力する電動機とをそなえ、該トルク
検出装置が、該ケーシング側に設けられた突起と、該環
状キャリア側に設けられた突起と、これらの突起の間に
挟設され動力伝達時に該環状キャリアが受ける円周方向
の荷重を検出するセンサとから構成されていることを特
徴としている。
【００１１】請求項２記載の本発明のパワーアシスト自
転車用駆動ユニットは、請求項１記載のパワーアシスト
自転車用駆動ユニットにおいて、該出力軸に固設された
ドライブチェンスプロケットと、該出力軸に軸支され、
該出力軸から一方向クラッチを介して所定方向のみの回
転トルクを伝達される入力チェンスプロケットと、該電
動機の回転軸に固設された出力チェンスプロケットと、
該出力チェンスプロケットと該入力チェンスプロケット
とに掛架されたチェンとをそなえ、該電動機が減速機付
き電動機として構成され、該トルク検出装置より送られ
る検出信号により該電動機の出力トルクを制御するコン
トローラがそなえられていることを特徴としている。
転車用駆動ユニットは、請求項１記載のパワーアシスト
自転車用駆動ユニットにおいて、該出力軸に固設された
ドライブチェンスプロケットと、該出力軸に軸支され、
該出力軸から一方向クラッチを介して所定方向のみの回
転トルクを伝達される入力チェンスプロケットと、該電
動機の回転軸に固設された出力チェンスプロケットと、
該出力チェンスプロケットと該入力チェンスプロケット
とに掛架されたチェンとをそなえ、該電動機が減速機付
き電動機として構成され、該トルク検出装置より送られ
る検出信号により該電動機の出力トルクを制御するコン
トローラがそなえられていることを特徴としている。
【００１２】請求項３記載の本発明のパワーアシスト自
転車用駆動ユニットは、請求項１記載のパワーアシスト
自転車用駆動ユニットにおいて、該出力軸に固設された
ドライブチェンスプロケットと、該出力軸に軸支され、
該出力軸より一方向クラッチを介して回転の一方向にト
ルクが伝えられる大歯車と、該電動機の回転軸に固設さ
れ該大歯車に噛合する小歯車とをそなえ、該電動機が減
速機付き電動機として構成され、該トルク検出装置より
送られる検出信号により該電動機の出力トルクを制御す
るコントローラがそなえられていることを特徴としてい
る。
転車用駆動ユニットは、請求項１記載のパワーアシスト
自転車用駆動ユニットにおいて、該出力軸に固設された
ドライブチェンスプロケットと、該出力軸に軸支され、
該出力軸より一方向クラッチを介して回転の一方向にト
ルクが伝えられる大歯車と、該電動機の回転軸に固設さ
れ該大歯車に噛合する小歯車とをそなえ、該電動機が減
速機付き電動機として構成され、該トルク検出装置より
送られる検出信号により該電動機の出力トルクを制御す
るコントローラがそなえられていることを特徴としてい
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明すると、図１〜図５は本発明の第１
実施形態としてのパワーアシスト自転車用駆動ユニット
の構成について示すものであり、図１はその要部断面
図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図２においてＢ
方向より見たトルク検出センサ部の拡大図、図４はトル
ク検出装置によるトルク検出方法を説明する図、図５は
その駆動ユニットを含んだパワーアシスト自転車の動力
伝達系をその制御系とともに示すブロック図である。ま
た、図６は本発明の第２実施形態としてのパワーアシス
ト自転車用駆動ユニットの構成について示す要部断面図
である。
の形態について説明すると、図１〜図５は本発明の第１
実施形態としてのパワーアシスト自転車用駆動ユニット
の構成について示すものであり、図１はその要部断面
図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図２においてＢ
方向より見たトルク検出センサ部の拡大図、図４はトル
ク検出装置によるトルク検出方法を説明する図、図５は
その駆動ユニットを含んだパワーアシスト自転車の動力
伝達系をその制御系とともに示すブロック図である。ま
た、図６は本発明の第２実施形態としてのパワーアシス
ト自転車用駆動ユニットの構成について示す要部断面図
である。
【００１４】まず、本発明の第１実施形態としてのパワ
ーアシスト自転車用駆動ユニットについて説明する。は
じめに、本駆動ユニットを備えたパワーアシスト自転車
の動力伝達系及び制御系を説明すると、図５に示すよう
に、駆動ユニットＤＵは、運転者の人力による駆動トル
クを伝達し出力する人力トルク伝達系ＤＵ１と、電動機
（モータ）１５による補助トルクを伝達し出力する補助
トルク伝達系ＤＵ２とをそなえる。人力トルク伝達系Ｄ
Ｕ１では、運転者がペダルクランク（人力入力部）１を
回してペダルクランク軸２が駆動され、こうして加えら
れる足踏みトルクは一方向クラッチ１３を経由してトル
ク検出装置１０を作動させながら出力され、さらにドラ
イブチェンスプロケット１１を経てチェン２１に伝達さ
れ、一方向クラッチ５０を介して後輪５１を回動するよ
うになっている。
ーアシスト自転車用駆動ユニットについて説明する。は
じめに、本駆動ユニットを備えたパワーアシスト自転車
の動力伝達系及び制御系を説明すると、図５に示すよう
に、駆動ユニットＤＵは、運転者の人力による駆動トル
クを伝達し出力する人力トルク伝達系ＤＵ１と、電動機
（モータ）１５による補助トルクを伝達し出力する補助
トルク伝達系ＤＵ２とをそなえる。人力トルク伝達系Ｄ
Ｕ１では、運転者がペダルクランク（人力入力部）１を
回してペダルクランク軸２が駆動され、こうして加えら
れる足踏みトルクは一方向クラッチ１３を経由してトル
ク検出装置１０を作動させながら出力され、さらにドラ
イブチェンスプロケット１１を経てチェン２１に伝達さ
れ、一方向クラッチ５０を介して後輪５１を回動するよ
うになっている。
【００１５】一方、補助トルク伝達系ＤＵ２では、足踏
みトルク検出装置１０からの検出信号に基づきコントロ
ーラ５２の制御によってモータ１５を作動させる。つま
り、この足踏みトルクが一定値以上になったとき、トル
ク検出装置１０は検出した足踏みトルクを電気信号に置
き換えてコントローラ５２に送信する。コントローラ５
２にはＣＰＵ（集中演算制御ユニット）５３及び出力回
路５４がそなえられ、ＣＰＵ５３は、トルク検出装置１
０より送信された足踏みトルクに対する補助率（１以
下）を演算し、出力回路５４を介してバッテリ５５から
供給される電力を制御し、モータ１５を駆動する。この
モータ１５の回転はモータ１５に直結した減速機１６に
よって所要の回転まで減速され、必要な補助トルクとし
て、一方向クラッチ１４，又は２２を介して出力され、
運転者の足踏みトルクの補助を行なう。
みトルク検出装置１０からの検出信号に基づきコントロ
ーラ５２の制御によってモータ１５を作動させる。つま
り、この足踏みトルクが一定値以上になったとき、トル
ク検出装置１０は検出した足踏みトルクを電気信号に置
き換えてコントローラ５２に送信する。コントローラ５
２にはＣＰＵ（集中演算制御ユニット）５３及び出力回
路５４がそなえられ、ＣＰＵ５３は、トルク検出装置１
０より送信された足踏みトルクに対する補助率（１以
下）を演算し、出力回路５４を介してバッテリ５５から
供給される電力を制御し、モータ１５を駆動する。この
モータ１５の回転はモータ１５に直結した減速機１６に
よって所要の回転まで減速され、必要な補助トルクとし
て、一方向クラッチ１４，又は２２を介して出力され、
運転者の足踏みトルクの補助を行なう。
【００１６】なお、モータ１５の電流を断って、足踏み
だけで走行する場合は、一方向クラッチ１４，又は２２
において回転が断たれてモータ１５側が運転者の負荷に
ならないようになっている。また、補助駆動中のパワー
アシスト自転車が一定速度以上になった場合には、速度
検出センサ２９の信号によりコントローラ５２がモータ
を停止させ、過剰な速度とならないようになっている。
だけで走行する場合は、一方向クラッチ１４，又は２２
において回転が断たれてモータ１５側が運転者の負荷に
ならないようになっている。また、補助駆動中のパワー
アシスト自転車が一定速度以上になった場合には、速度
検出センサ２９の信号によりコントローラ５２がモータ
を停止させ、過剰な速度とならないようになっている。
【００１７】次に、トルク検出装置１０を中心に本駆動
ユニットの要部を詳細に説明する。図１に示すように、
このケーシング３（蓋４と共に収納容器を形成する）
は、内部に貫通孔３Ａが設けられ、この貫通孔３Ａ内に
はペダルクランク軸２が内挿されており、ペダルクラン
ク軸２は、まず、軸受６１を介してケーシング３に回転
自在に軸支されている。また、貫通孔３Ａ内には軸受６
２，６２を介して中空の出力軸６がペダルクランク軸２
に回転自在に軸支されており、この出力軸６は軸受６３
を介してケーシング３にも軸支されている。つまり、貫
通孔３Ａ内にペダルクランク軸２と出力軸６とが同軸上
に配設されている。このようなケーシング３は、外周に
一体に形成された複数の取り付け部材３ｂを介して、ボ
ルトにより車体フレーム２０に固定される。
ユニットの要部を詳細に説明する。図１に示すように、
このケーシング３（蓋４と共に収納容器を形成する）
は、内部に貫通孔３Ａが設けられ、この貫通孔３Ａ内に
はペダルクランク軸２が内挿されており、ペダルクラン
ク軸２は、まず、軸受６１を介してケーシング３に回転
自在に軸支されている。また、貫通孔３Ａ内には軸受６
２，６２を介して中空の出力軸６がペダルクランク軸２
に回転自在に軸支されており、この出力軸６は軸受６３
を介してケーシング３にも軸支されている。つまり、貫
通孔３Ａ内にペダルクランク軸２と出力軸６とが同軸上
に配設されている。このようなケーシング３は、外周に
一体に形成された複数の取り付け部材３ｂを介して、ボ
ルトにより車体フレーム２０に固定される。
【００１８】ケーシング３内を貫通するペダルクランク
軸２の外周には、軸受６４，６４を介して筒上軸５が軸
支されている。筒状軸５の外周には、ペダルクランク軸
２と同軸の第１の歯車（入力歯車）５ａが一体に設けら
れている。そして、ペダルクランク軸２と筒状軸５の間
には一方向クラッチ１３が挟装される。この一方向クラ
ッチ１３は、筒状軸５の一方向の自由回転を抑止し、ペ
ダルクランク軸２が正回転（ペダルを踏んで自転車が進
むときの回転方向への回転）するときのみ筒状軸５にペ
ダルクランク軸２のトルクを伝達するようになってい
る。
軸２の外周には、軸受６４，６４を介して筒上軸５が軸
支されている。筒状軸５の外周には、ペダルクランク軸
２と同軸の第１の歯車（入力歯車）５ａが一体に設けら
れている。そして、ペダルクランク軸２と筒状軸５の間
には一方向クラッチ１３が挟装される。この一方向クラ
ッチ１３は、筒状軸５の一方向の自由回転を抑止し、ペ
ダルクランク軸２が正回転（ペダルを踏んで自転車が進
むときの回転方向への回転）するときのみ筒状軸５にペ
ダルクランク軸２のトルクを伝達するようになってい
る。
【００１９】筒状軸５の外周には、その一部をペダルク
ランク軸２と同軸でケーシング３と一体に筒状部３ａが
形成される。この筒状部３ａには環状キャリア８が回転
可能に滑合している。この環状キャリア８は、その円周
に円周方向に延びるように設けられた長穴８ｂに差し込
まれた抜け止め用ボルト１９により、軸方向の回動が規
制され、円周方向の回転は長穴８ｂの範囲内に制約され
る。
ランク軸２と同軸でケーシング３と一体に筒状部３ａが
形成される。この筒状部３ａには環状キャリア８が回転
可能に滑合している。この環状キャリア８は、その円周
に円周方向に延びるように設けられた長穴８ｂに差し込
まれた抜け止め用ボルト１９により、軸方向の回動が規
制され、円周方向の回転は長穴８ｂの範囲内に制約され
る。
【００２０】また、環状キャリア８には、複数の歯車軸
９が同一円周上で等角に設けられ、各歯車軸９は、ペダ
ルクランク軸２と平行に配設される。そして各歯車軸９
には、第１の歯車５と噛合して、第１の歯車５からトル
クを伝達される第２の歯車７と、第２の歯車７と一体回
動するように同軸に設けられ、第２の歯車７のピッチ径
とは異なるピッチ径を有する第３の歯車７ａとが、軸受
６５を介して軸支される。
９が同一円周上で等角に設けられ、各歯車軸９は、ペダ
ルクランク軸２と平行に配設される。そして各歯車軸９
には、第１の歯車５と噛合して、第１の歯車５からトル
クを伝達される第２の歯車７と、第２の歯車７と一体回
動するように同軸に設けられ、第２の歯車７のピッチ径
とは異なるピッチ径を有する第３の歯車７ａとが、軸受
６５を介して軸支される。
【００２１】一方、ペダルクランク軸２と同軸上に配置
された出力軸６の一端には、第１の歯車５ａと隣接し
て、第１の歯車５ａと同様にペダルクランク軸２と同軸
の第４の歯車６ａが出力軸６と一体回転するように固設
されており、この第４の歯車６ａは第３の歯車７ａと噛
合して、第３の歯車７ａからトルクが伝達されるように
なっている。
された出力軸６の一端には、第１の歯車５ａと隣接し
て、第１の歯車５ａと同様にペダルクランク軸２と同軸
の第４の歯車６ａが出力軸６と一体回転するように固設
されており、この第４の歯車６ａは第３の歯車７ａと噛
合して、第３の歯車７ａからトルクが伝達されるように
なっている。
【００２２】トルク検出装置１０は、このようなケーシ
ング３内に設けられ、ケーシング３と環状キャリアとの
間で足踏みトルクの動力伝達に応じて生じる相対変位か
ら、トルク検出部１０ａで伝達トルクを検出するように
なっている。つまり、図２及び図３に示すように、ケー
シング３の内側には突起３ｃが設けられ、環状キャリア
８の側面には突起８ａが設けられており、これらの突起
３ｃと、突起８ａとは同円周上に配置される。そして突
起３ｃ，８ａの相互間には、弾性体２５又は荷重センサ
２８が挟設される。
ング３内に設けられ、ケーシング３と環状キャリアとの
間で足踏みトルクの動力伝達に応じて生じる相対変位か
ら、トルク検出部１０ａで伝達トルクを検出するように
なっている。つまり、図２及び図３に示すように、ケー
シング３の内側には突起３ｃが設けられ、環状キャリア
８の側面には突起８ａが設けられており、これらの突起
３ｃと、突起８ａとは同円周上に配置される。そして突
起３ｃ，８ａの相互間には、弾性体２５又は荷重センサ
２８が挟設される。
【００２３】弾性体２５を挟設する場合は、突起８ａの
背側には、突起８ａの移動距離を検出する測距センサ２
６がケーシング３に固設される。弾性体２５は環状キャ
リア８に加わる回転方向の力を受けて変形し、測距セン
サ２６はこの弾性体２５の変形量を検出して、車体２０
にトルク検出装置１０とは別個に取り付けられたコント
ローラ５２（図５参照）に信号を送り、コントローラ５
２（図５参照）では測距センサ２６より送信された信号
から足踏みトルクを演算するようになっている。
背側には、突起８ａの移動距離を検出する測距センサ２
６がケーシング３に固設される。弾性体２５は環状キャ
リア８に加わる回転方向の力を受けて変形し、測距セン
サ２６はこの弾性体２５の変形量を検出して、車体２０
にトルク検出装置１０とは別個に取り付けられたコント
ローラ５２（図５参照）に信号を送り、コントローラ５
２（図５参照）では測距センサ２６より送信された信号
から足踏みトルクを演算するようになっている。
【００２４】また、荷重センサ２８の場合は、環状キャ
リア８に加わる回転方向の力を直接検出して、その信号
をコントローラ５２（図５参照）に送り、コントローラ
５２ではこの信号から足踏みトルクを演算するようにな
っている。これら二種類のセンサは、トルク検出の要求
特性仕様に応じていずれかを選択して設置することがで
きる。なお、図２中に示す突起３ｄは突起８ａの押さえ
部材であり、ケーシング３の内側に設けられる。
リア８に加わる回転方向の力を直接検出して、その信号
をコントローラ５２（図５参照）に送り、コントローラ
５２ではこの信号から足踏みトルクを演算するようにな
っている。これら二種類のセンサは、トルク検出の要求
特性仕様に応じていずれかを選択して設置することがで
きる。なお、図２中に示す突起３ｄは突起８ａの押さえ
部材であり、ケーシング３の内側に設けられる。
【００２５】再び、図１を参照して説明すると、さら
に、出力軸６には、前述のように出力軸６と同軸の入力
チェンスプロケット１２が、軸受６６，６６と一方向ク
ラッチ１４とを介して軸支される。この入力チェンスプ
ロケット１２には、車体フレーム２０にトルク検出装置
１０とは別個に取り付けられたモータ（電動機）１５の
回転が、モータ１５と一体の減速機１６において減速さ
れ、出力チェンスプロケット１７とチェン１８を介して
伝達されるようになっている。
に、出力軸６には、前述のように出力軸６と同軸の入力
チェンスプロケット１２が、軸受６６，６６と一方向ク
ラッチ１４とを介して軸支される。この入力チェンスプ
ロケット１２には、車体フレーム２０にトルク検出装置
１０とは別個に取り付けられたモータ（電動機）１５の
回転が、モータ１５と一体の減速機１６において減速さ
れ、出力チェンスプロケット１７とチェン１８を介して
伝達されるようになっている。
【００２６】さらに、この入力チェンスプロケット１２
の外側には、出力軸６と同軸のドライブチェンスプロケ
ット１１が一方向クラッチ１４を挟んでビス等の取り付
け具によって出力軸６に固設される。このドライブチェ
ンスプロケット１１は、出力軸６に入力された足踏みト
ルクと補助トルクとを、チェン２１を介して後輪５１
（図５参照）へ伝達するようになっている。
の外側には、出力軸６と同軸のドライブチェンスプロケ
ット１１が一方向クラッチ１４を挟んでビス等の取り付
け具によって出力軸６に固設される。このドライブチェ
ンスプロケット１１は、出力軸６に入力された足踏みト
ルクと補助トルクとを、チェン２１を介して後輪５１
（図５参照）へ伝達するようになっている。
【００２７】また、入力チェンスプロケット１２の近傍
には回転速度センサ２９が設置されており、単位時間中
に回転速度センサ２９の前を通過する入力チェンスプロ
ケット１２の歯数をカウントして回転速度（自転車の速
度に比例する）を検出するようになっている。この回転
速度センサ２９の信号と、トルク検出用の測距センサ２
６（又は荷重センサ２８）の信号とにより、コントロー
ラ５２（図５参照）はモータ１５の回転と出力トルクと
を制御するようになっている。
には回転速度センサ２９が設置されており、単位時間中
に回転速度センサ２９の前を通過する入力チェンスプロ
ケット１２の歯数をカウントして回転速度（自転車の速
度に比例する）を検出するようになっている。この回転
速度センサ２９の信号と、トルク検出用の測距センサ２
６（又は荷重センサ２８）の信号とにより、コントロー
ラ５２（図５参照）はモータ１５の回転と出力トルクと
を制御するようになっている。
【００２８】本発明の第１実施形態としてのパワーアシ
スト自転車用駆動ユニットは、上述のように構成されて
いるので、運転者がペダルクランク１に取り付けられた
図示略のペダルを踏み込むことにより発生する足踏みト
ルクは、ペダルクランク１を介してペダルクランク軸２
に入力され、ペダルクランク軸２を正方向に回転させ
る。
スト自転車用駆動ユニットは、上述のように構成されて
いるので、運転者がペダルクランク１に取り付けられた
図示略のペダルを踏み込むことにより発生する足踏みト
ルクは、ペダルクランク１を介してペダルクランク軸２
に入力され、ペダルクランク軸２を正方向に回転させ
る。
【００２９】ペダルクランク軸２が正方向に回転する場
合には、第１の歯車５ａは一方向クラッチ１３により周
方向の回転を拘束されるため、ペダルクランク軸２に同
期して回転することになる。第２の歯車７は、第１の歯
車５ａと噛合するため、第１の歯車５ａの回転により環
状キャリア８に固設された歯車軸９を中心に第１の歯車
５ａとは逆方向に回転する。この第２の歯車７の回転
は、第２の歯車７と同軸で一体回転する第３の歯車７ａ
から、第３の歯車７ａと噛合する第４の歯車６ａに伝達
され、第４の歯車６ａは第１の歯車５ａと同方向に回動
する。この第４の歯車６ａは出力軸６と一体のため、出
力軸６は第４の歯車６ａとともにペダルクランク軸２と
同方向に回転する。
合には、第１の歯車５ａは一方向クラッチ１３により周
方向の回転を拘束されるため、ペダルクランク軸２に同
期して回転することになる。第２の歯車７は、第１の歯
車５ａと噛合するため、第１の歯車５ａの回転により環
状キャリア８に固設された歯車軸９を中心に第１の歯車
５ａとは逆方向に回転する。この第２の歯車７の回転
は、第２の歯車７と同軸で一体回転する第３の歯車７ａ
から、第３の歯車７ａと噛合する第４の歯車６ａに伝達
され、第４の歯車６ａは第１の歯車５ａと同方向に回動
する。この第４の歯車６ａは出力軸６と一体のため、出
力軸６は第４の歯車６ａとともにペダルクランク軸２と
同方向に回転する。
【００３０】図１においては、第３の歯車７ａのピッチ
径は第２の歯車７のピッチ径より大きく、従って第１の
歯車５ａのピッチ径は第４の歯車６ａのピッチ径より小
さくなっているため、ペダルクランク軸２の回転は増速
されて出力軸６に出力されることになる。このときにト
ルク検出部１０ａに作用するトルクと、このトルクによ
り足踏みトルクの検出について説明すると、図４に示す
ようになる。
径は第２の歯車７のピッチ径より大きく、従って第１の
歯車５ａのピッチ径は第４の歯車６ａのピッチ径より小
さくなっているため、ペダルクランク軸２の回転は増速
されて出力軸６に出力されることになる。このときにト
ルク検出部１０ａに作用するトルクと、このトルクによ
り足踏みトルクの検出について説明すると、図４に示す
ようになる。
【００３１】図４において、Ｃは一対の第２の歯車７及
び第３の７ａを軸支する歯車軸９の中心距離、ＦA は第
１の歯車５ａが第２の歯車７を回すときの接線力、ＦB
は第３の歯車７ａが第４の歯車６ａを回すときの接線力
であり、環状キャリア８にはＦA −ＦB の力が歯車軸９
の中心に作用する。この歯車軸９の中心に作用する力に
より、環状キャリア８の中心軸（ペダルクランク軸２の
中心軸）周りには（Ｆ A −ＦB ）×Ｃの大きさのトルク
が発生し、ペダルクランク軸２の中心からＲｓの距離に
設置された弾性体２５（又は荷重センサ２８）は、環状
キャリア８の円周方向の荷重〔（ＦA −ＦB ）×Ｃ／Ｒ
ｓ〕を受ける。
び第３の７ａを軸支する歯車軸９の中心距離、ＦA は第
１の歯車５ａが第２の歯車７を回すときの接線力、ＦB
は第３の歯車７ａが第４の歯車６ａを回すときの接線力
であり、環状キャリア８にはＦA −ＦB の力が歯車軸９
の中心に作用する。この歯車軸９の中心に作用する力に
より、環状キャリア８の中心軸（ペダルクランク軸２の
中心軸）周りには（Ｆ A −ＦB ）×Ｃの大きさのトルク
が発生し、ペダルクランク軸２の中心からＲｓの距離に
設置された弾性体２５（又は荷重センサ２８）は、環状
キャリア８の円周方向の荷重〔（ＦA −ＦB ）×Ｃ／Ｒ
ｓ〕を受ける。
【００３２】この弾性体２５（又は荷重センサ２８）が
受ける円周方向の荷重〔（ＦA −Ｆ B ）×Ｃ／Ｒｓ〕は
ペダルクランク軸２に入力された足踏みトルクに比例す
るため、この荷重を検出することにより、ペダルクラン
ク軸２に入力された足踏みトルクを検出することができ
る。弾性体２５を用いた場合は、弾性体２５の変形距離
が荷重に比例するようにすれば、測距センサ２６の検出
値を簡単な計算で荷重に置き換えることができる。
受ける円周方向の荷重〔（ＦA −Ｆ B ）×Ｃ／Ｒｓ〕は
ペダルクランク軸２に入力された足踏みトルクに比例す
るため、この荷重を検出することにより、ペダルクラン
ク軸２に入力された足踏みトルクを検出することができ
る。弾性体２５を用いた場合は、弾性体２５の変形距離
が荷重に比例するようにすれば、測距センサ２６の検出
値を簡単な計算で荷重に置き換えることができる。
【００３３】なお、ＦA ，ＦB はそれぞれ第２の歯車
７，第３の７ａのピッチ径に反比例し、ピッチ径が同一
であればＦA ＝ＦB となる。従って、第２の歯車７と第
３の７ａとのピッチ径が同一の場合は、歯車間の動力の
伝達は行なわれるが、歯車軸９に作用する力（ＦA −Ｆ
B ）は零となるため、弾性体２５（又は荷重センサ２
８）には力が作用せず、従って足踏みトルクの検出は行
なわれない。
７，第３の７ａのピッチ径に反比例し、ピッチ径が同一
であればＦA ＝ＦB となる。従って、第２の歯車７と第
３の７ａとのピッチ径が同一の場合は、歯車間の動力の
伝達は行なわれるが、歯車軸９に作用する力（ＦA −Ｆ
B ）は零となるため、弾性体２５（又は荷重センサ２
８）には力が作用せず、従って足踏みトルクの検出は行
なわれない。
【００３４】このようにして、出力軸６に伝達されたペ
ダルクランク軸２の回転は、出力軸６に固設されたドラ
イブチェンスプロケット１１より、チェン２１を介して
後輪５１（図５参照）へ伝達される。一方、測距センサ
２６（又は荷重センサ２８）の信号と、回転速度センサ
２９の信号とにより、コントローラ５２（図５参照）は
モータ１５の回転と出力トルクとを制御する。モータ１
５の回転は減速機１６により減速され、出力チェンスプ
ロケット１７によりチェン１８を介して入力チェンスプ
ロケット１２を回転させる。入力チェンスプロケット１
２の回転は一方向クラッチ１４を介して出力軸６に伝達
され、出力軸６に固設されたドライブチェンスプロケッ
ト１１より、チェン２１を介して後輪５１（図５参照）
へ伝達される。
ダルクランク軸２の回転は、出力軸６に固設されたドラ
イブチェンスプロケット１１より、チェン２１を介して
後輪５１（図５参照）へ伝達される。一方、測距センサ
２６（又は荷重センサ２８）の信号と、回転速度センサ
２９の信号とにより、コントローラ５２（図５参照）は
モータ１５の回転と出力トルクとを制御する。モータ１
５の回転は減速機１６により減速され、出力チェンスプ
ロケット１７によりチェン１８を介して入力チェンスプ
ロケット１２を回転させる。入力チェンスプロケット１
２の回転は一方向クラッチ１４を介して出力軸６に伝達
され、出力軸６に固設されたドライブチェンスプロケッ
ト１１より、チェン２１を介して後輪５１（図５参照）
へ伝達される。
【００３５】このように本実施形態のパワーアシスト自
転車用駆動ユニットによれば、トルク検出装置１０は、
遊星歯車機構における遊星歯車に相当する第２の歯車７
及び第３の歯車７ａを複数個配置した、遊星歯車キャリ
アに相当する環状キャリア８を、ケーシング３内部に固
設された筒状軸３ａで軸支し、ケーシング３と環状キャ
リア８との間に弾性体２５（又は荷重センサ２８）を挟
設して、環状キャリア８の回転を抑止しながら、測距セ
ンサ２６（又は荷重センサ２８）が静止した状態で入力
された足踏みトルク検出を行なうことが可能である。従
って、弾性体軸の捩れ角により負荷トルクを検出する装
置のように、トルク検出装置が軸と共に回転することが
ないので、検出電気信号を導出するためのスリップリン
グ等を必要としないため、構造が簡単になりコストも低
くなる。
転車用駆動ユニットによれば、トルク検出装置１０は、
遊星歯車機構における遊星歯車に相当する第２の歯車７
及び第３の歯車７ａを複数個配置した、遊星歯車キャリ
アに相当する環状キャリア８を、ケーシング３内部に固
設された筒状軸３ａで軸支し、ケーシング３と環状キャ
リア８との間に弾性体２５（又は荷重センサ２８）を挟
設して、環状キャリア８の回転を抑止しながら、測距セ
ンサ２６（又は荷重センサ２８）が静止した状態で入力
された足踏みトルク検出を行なうことが可能である。従
って、弾性体軸の捩れ角により負荷トルクを検出する装
置のように、トルク検出装置が軸と共に回転することが
ないので、検出電気信号を導出するためのスリップリン
グ等を必要としないため、構造が簡単になりコストも低
くなる。
【００３６】また、遊星歯車機構を用いて検出する装置
は、中心に太陽歯車を配置し、太陽歯車と噛合して遊星
歯車が配置され、さらに太陽歯車と同軸に遊星歯車と噛
合して内歯車が配置される構造であるのに対し、トルク
検出装置１０によれば、太陽歯車に相当する第１の歯車
５ａ及び第４の歯車６ａと、遊星歯車に相当する第２の
歯車７及び第３の歯車７ａとで構成され、遊星歯車機構
における内歯車に相当する歯車を必要としないため、簡
単でかつコンパクトな構造になりコストも低減すること
ができる。
は、中心に太陽歯車を配置し、太陽歯車と噛合して遊星
歯車が配置され、さらに太陽歯車と同軸に遊星歯車と噛
合して内歯車が配置される構造であるのに対し、トルク
検出装置１０によれば、太陽歯車に相当する第１の歯車
５ａ及び第４の歯車６ａと、遊星歯車に相当する第２の
歯車７及び第３の歯車７ａとで構成され、遊星歯車機構
における内歯車に相当する歯車を必要としないため、簡
単でかつコンパクトな構造になりコストも低減すること
ができる。
【００３７】さらに、遊星歯車機構における遊星歯車に
相当する第２の歯車７及び第３の歯車７ａを複数個等角
に配置しているため、環状キャリア８にもペダルクラン
ク軸２にも第１の歯車５ａと第２の歯車７との噛み合い
反力と、第４の歯車６ａと第３の歯車７ａとの噛み合い
反力とによる偏った曲げ力が働かない。従って、ペダル
クランク軸２は遊星歯車機構と同様の円滑な回転をする
ことができ、振動や騒音が生じることなく、耐久性にも
優れている。
相当する第２の歯車７及び第３の歯車７ａを複数個等角
に配置しているため、環状キャリア８にもペダルクラン
ク軸２にも第１の歯車５ａと第２の歯車７との噛み合い
反力と、第４の歯車６ａと第３の歯車７ａとの噛み合い
反力とによる偏った曲げ力が働かない。従って、ペダル
クランク軸２は遊星歯車機構と同様の円滑な回転をする
ことができ、振動や騒音が生じることなく、耐久性にも
優れている。
【００３８】なお、図１に示すように、第２の歯車７及
び第３の歯車７ａは一つの環状キャリア８により片持ち
で支持されるため、第２の歯車７及び第３の歯車７ａが
受ける噛み合い反力により、第２の歯車７及び第３の歯
車７ａを軸支する歯車軸９には足踏みトルクに比例した
曲げモーメントが加わる。しかしながら、第２の歯車７
及び第３の歯車７ａを複数個等角に配置することによ
り、各々の歯車軸９に加わる曲げモーメントは分散され
るため、かかる曲げモーメントの影響を低減でき、第２
の歯車７及び第３の歯車７ａと、第１の歯車５ａ及び第
４の歯車６ａとの円滑な噛合を維持することができ、両
持ち構造にする必要がなくなるため、簡単でコンパクト
な構造となる。
び第３の歯車７ａは一つの環状キャリア８により片持ち
で支持されるため、第２の歯車７及び第３の歯車７ａが
受ける噛み合い反力により、第２の歯車７及び第３の歯
車７ａを軸支する歯車軸９には足踏みトルクに比例した
曲げモーメントが加わる。しかしながら、第２の歯車７
及び第３の歯車７ａを複数個等角に配置することによ
り、各々の歯車軸９に加わる曲げモーメントは分散され
るため、かかる曲げモーメントの影響を低減でき、第２
の歯車７及び第３の歯車７ａと、第１の歯車５ａ及び第
４の歯車６ａとの円滑な噛合を維持することができ、両
持ち構造にする必要がなくなるため、簡単でコンパクト
な構造となる。
【００３９】また、図１に示すトルク検出部１０ａは、
ペダルクランク軸２に入力した回転を増速して出力軸６
に伝達するため、後段のドライブスプロケット１１と後
輪５１（図５参照）と同軸の図示略のドリブンスプロッ
トとの間の増速比を小さくする効果もある。また、場合
によっては、第２の歯車７のピッチ径を第３の歯車７ａ
のピッチ径より大きくすることで、ペダルクランク軸２
に入力された回転を減速して出力軸６に伝達することも
可能である。
ペダルクランク軸２に入力した回転を増速して出力軸６
に伝達するため、後段のドライブスプロケット１１と後
輪５１（図５参照）と同軸の図示略のドリブンスプロッ
トとの間の増速比を小さくする効果もある。また、場合
によっては、第２の歯車７のピッチ径を第３の歯車７ａ
のピッチ径より大きくすることで、ペダルクランク軸２
に入力された回転を減速して出力軸６に伝達することも
可能である。
【００４０】さらに、本実施形態のパワーアシスト自転
車用駆動ユニットによれば、上述の効果を持つトルク検
出装置１０の出力軸６と、モータ１５の回転をモータ１
５と一体の減速機１６の出力軸に固設された出力チェン
スプロケット１７からチェン１８を介して伝達される入
力チェンスプロケット１２との間に、一方向クラッチ１
４を挟設することにより、モータ１５の電流を断って足
踏みトルクのみで走行する場合は、一方向クラッチ１４
によりペダルクランク軸２からの回転の伝達が断たれ、
モータ１５とペダルクランク軸２が連動されてモータ１
５が運転者の足踏みの負荷になることを防止することが
できる。
車用駆動ユニットによれば、上述の効果を持つトルク検
出装置１０の出力軸６と、モータ１５の回転をモータ１
５と一体の減速機１６の出力軸に固設された出力チェン
スプロケット１７からチェン１８を介して伝達される入
力チェンスプロケット１２との間に、一方向クラッチ１
４を挟設することにより、モータ１５の電流を断って足
踏みトルクのみで走行する場合は、一方向クラッチ１４
によりペダルクランク軸２からの回転の伝達が断たれ、
モータ１５とペダルクランク軸２が連動されてモータ１
５が運転者の足踏みの負荷になることを防止することが
できる。
【００４１】また、本実施形態のパワーアシスト自転車
用駆動ユニットは、モータ１５に一体の減速機１６の軸
に固設されたチェンスプロケット１７と、出力軸６に軸
支されたチェンスプロケット１２との間の回転の伝達を
チェン１８により行なうため、軸間距離の設定、及びチ
ェンスプロケット１２及びチェンスプロケット１７の歯
数の設定について制約が少なく、設計の自由度が大き
い。
用駆動ユニットは、モータ１５に一体の減速機１６の軸
に固設されたチェンスプロケット１７と、出力軸６に軸
支されたチェンスプロケット１２との間の回転の伝達を
チェン１８により行なうため、軸間距離の設定、及びチ
ェンスプロケット１２及びチェンスプロケット１７の歯
数の設定について制約が少なく、設計の自由度が大き
い。
【００４２】次に、本発明の第２実施形態としてのパワ
ーアシスト自転車用駆動ユニットについて説明すると、
図６は本発明の第２実施形態としてのパワーアシスト自
転車用駆動ユニットの断面図を示す。第２実施形態で
は、図６に示すように、ケーシング３３と蓋３４とから
形成される空間に、モータ１５と一体の減速機１６の出
力軸に固設された小歯車３６と、出力軸３７に軸受６
６，６６と一方向クラッチ２２とを介して軸支され小歯
車３６と噛合する大歯車３５と、第１の実施形態と同構
成のトルク検出部４０ａとが収納される。そして、この
ケーシング３３にはペダルクランク軸２が内挿され、軸
受け６１を介してケーシング３３に回転自在に軸支され
ている。また、貫通孔３３Ａ内には軸受６２，６２を介
して中空の出力軸３７がペダルクランク軸２に回転自在
に軸支されており、この出力軸３７は軸受６３を介して
ケーシング３３にも軸支されている。つまり、貫通孔３
３Ａ内にペダルクランク軸２と出力軸３７とが同軸上に
配設されている。
ーアシスト自転車用駆動ユニットについて説明すると、
図６は本発明の第２実施形態としてのパワーアシスト自
転車用駆動ユニットの断面図を示す。第２実施形態で
は、図６に示すように、ケーシング３３と蓋３４とから
形成される空間に、モータ１５と一体の減速機１６の出
力軸に固設された小歯車３６と、出力軸３７に軸受６
６，６６と一方向クラッチ２２とを介して軸支され小歯
車３６と噛合する大歯車３５と、第１の実施形態と同構
成のトルク検出部４０ａとが収納される。そして、この
ケーシング３３にはペダルクランク軸２が内挿され、軸
受け６１を介してケーシング３３に回転自在に軸支され
ている。また、貫通孔３３Ａ内には軸受６２，６２を介
して中空の出力軸３７がペダルクランク軸２に回転自在
に軸支されており、この出力軸３７は軸受６３を介して
ケーシング３３にも軸支されている。つまり、貫通孔３
３Ａ内にペダルクランク軸２と出力軸３７とが同軸上に
配設されている。
【００４３】本駆動ユニットでは、モータ１５と一体の
減速機１６がフランジ部をケーシング３３の開口部３３
ｂに取り付けられ、また、出力軸３７には、チェン２１
を介して後輪５１（図５参照）に回転を伝達するドライ
ブスプロケット１１が、ビス等の取り付け具を介して固
設される。また、ケーシング３３には回転速度センサ２
９が設置されており、単位時間中に回転速度センサ２９
の前を通過する小歯車３６の歯数をカウントして回転速
度（自転車の速度に比例する）を検出し、コントローラ
５２（図５参照）に送信するようになっている。
減速機１６がフランジ部をケーシング３３の開口部３３
ｂに取り付けられ、また、出力軸３７には、チェン２１
を介して後輪５１（図５参照）に回転を伝達するドライ
ブスプロケット１１が、ビス等の取り付け具を介して固
設される。また、ケーシング３３には回転速度センサ２
９が設置されており、単位時間中に回転速度センサ２９
の前を通過する小歯車３６の歯数をカウントして回転速
度（自転車の速度に比例する）を検出し、コントローラ
５２（図５参照）に送信するようになっている。
【００４４】本発明の第２実施形態としてのパワーアシ
スト自転車用駆動ユニットは、上述のように構成されて
いるので、運転者がペダルクランク１に取り付けられた
図示略のペダルを踏み込むことにより発生する足踏みト
ルクは、ペダルクランク１を介してペダルクランク軸２
に入力され、ペダルクランク軸２を正方向に回転させ、
第１実施形態と同構成のトルク検出部４０ａを経由し
て、出力軸３７に伝達される。
スト自転車用駆動ユニットは、上述のように構成されて
いるので、運転者がペダルクランク１に取り付けられた
図示略のペダルを踏み込むことにより発生する足踏みト
ルクは、ペダルクランク１を介してペダルクランク軸２
に入力され、ペダルクランク軸２を正方向に回転させ、
第１実施形態と同構成のトルク検出部４０ａを経由し
て、出力軸３７に伝達される。
【００４５】一方、測距センサ２６（図２参照）〔又は
荷重センサ２８（図２参照）〕の信号と、回転速度セン
サ２９の信号とにより、図示略のコントローラはモータ
１５の回転と出力トルクを制御する。モータ１５の回転
はモータ１５と一体の減速機１６により減速され、減速
機１６の出力軸に取り付けられた小歯車３６により大歯
車３５を回転させる。さらに、大歯車３５の回転は一方
向クラッチ２２を介して出力軸３７に伝達され、出力軸
３７に固設されたドライブチェンスプロケット１１よ
り、チェン２１を介して後輪５１（図５参照）へ伝達さ
れる。
荷重センサ２８（図２参照）〕の信号と、回転速度セン
サ２９の信号とにより、図示略のコントローラはモータ
１５の回転と出力トルクを制御する。モータ１５の回転
はモータ１５と一体の減速機１６により減速され、減速
機１６の出力軸に取り付けられた小歯車３６により大歯
車３５を回転させる。さらに、大歯車３５の回転は一方
向クラッチ２２を介して出力軸３７に伝達され、出力軸
３７に固設されたドライブチェンスプロケット１１よ
り、チェン２１を介して後輪５１（図５参照）へ伝達さ
れる。
【００４６】このように、本実施形態としてのパワーア
シスト自転車用駆動ユニットによれば、第１実施形態と
同構成のトルク検出装置４０を装備しており、簡単でコ
ンパクトな構造であるためコストの低減ができると同時
に、トルクの伝達系の円滑な回転が損なわれることなく
滑らかな動力伝達性が確保でき、さらに入力回転を増速
して（場合によっては減速して）出力することもでき
る。
シスト自転車用駆動ユニットによれば、第１実施形態と
同構成のトルク検出装置４０を装備しており、簡単でコ
ンパクトな構造であるためコストの低減ができると同時
に、トルクの伝達系の円滑な回転が損なわれることなく
滑らかな動力伝達性が確保でき、さらに入力回転を増速
して（場合によっては減速して）出力することもでき
る。
【００４７】また、第１実施形態と同様に、出力軸３７
と大歯車３５との間に一方向クラッチ２２を挟設するこ
とにより、モータ１５の電流を断って足踏みトルクのみ
で走行する場合は、一方向クラッチ２２によりペダルク
ランク軸２からの回転の伝達が断たれ、モータ１５とペ
ダルクランク軸２が連動されてモータ１５が運転者の足
踏みの負荷になることを防止することができる。
と大歯車３５との間に一方向クラッチ２２を挟設するこ
とにより、モータ１５の電流を断って足踏みトルクのみ
で走行する場合は、一方向クラッチ２２によりペダルク
ランク軸２からの回転の伝達が断たれ、モータ１５とペ
ダルクランク軸２が連動されてモータ１５が運転者の足
踏みの負荷になることを防止することができる。
【００４８】さらに、減速機１６と一体のモータ１５が
トルク検出装置４０のケーシング３３に一体に取り付け
られることにより、モータ１５の回転を出力軸３７に伝
達する小歯車３６及び大歯車３５をケーシング３３内に
収納することができる。この結果、足踏みトルク及び補
助トルクの伝達機構の全てをケーシング３３にて保護す
ることができ、また全体をコンパクトにすることもでき
る。
トルク検出装置４０のケーシング３３に一体に取り付け
られることにより、モータ１５の回転を出力軸３７に伝
達する小歯車３６及び大歯車３５をケーシング３３内に
収納することができる。この結果、足踏みトルク及び補
助トルクの伝達機構の全てをケーシング３３にて保護す
ることができ、また全体をコンパクトにすることもでき
る。
【００４９】なお、モータの回転の出力軸への伝達手段
としては、第１実施形態のチェンスプロケット１２とチ
ェンスプロケット１７とチェン１８との組み合わせや、
第２実施形態の大歯車３５と小歯車３６との組み合わせ
の他に、プーリーとベルトとの組み合わせでも可能であ
る。
としては、第１実施形態のチェンスプロケット１２とチ
ェンスプロケット１７とチェン１８との組み合わせや、
第２実施形態の大歯車３５と小歯車３６との組み合わせ
の他に、プーリーとベルトとの組み合わせでも可能であ
る。
【００５０】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明のパワーアシスト自転車用駆動ユニットによれば、
遊星歯車機構における遊星歯車に相当する第２の歯車及
び第３の歯車を複数個配置した、遊星歯車キャリアに相
当する環状キャリアを、ケーシング内部に固設された筒
状軸で軸支し、ケーシングと環状キャリアとの間に環状
キャリアが受ける円周方向の荷重を検出するセンサを挟
設して、環状キャリアの回転を抑止することにより、検
出センサが静止した状態で入力された足踏みトルクの検
出を行なうことが可能である。従って、弾性体軸の捩れ
角により負荷トルクを検出する装置のように、トルク検
出装置が軸と共に回転することがないので、検出電気信
号を導出するためのスリップリング等を必要としないた
め、構造が簡単になりコストも低減することができる。
発明のパワーアシスト自転車用駆動ユニットによれば、
遊星歯車機構における遊星歯車に相当する第２の歯車及
び第３の歯車を複数個配置した、遊星歯車キャリアに相
当する環状キャリアを、ケーシング内部に固設された筒
状軸で軸支し、ケーシングと環状キャリアとの間に環状
キャリアが受ける円周方向の荷重を検出するセンサを挟
設して、環状キャリアの回転を抑止することにより、検
出センサが静止した状態で入力された足踏みトルクの検
出を行なうことが可能である。従って、弾性体軸の捩れ
角により負荷トルクを検出する装置のように、トルク検
出装置が軸と共に回転することがないので、検出電気信
号を導出するためのスリップリング等を必要としないた
め、構造が簡単になりコストも低減することができる。
【００５１】また、遊星歯車機構を用いて検出する装置
は、中心に太陽歯車を配置し、太陽歯車と噛合して遊星
歯車が配置され、さらに太陽歯車と同軸に遊星歯車と噛
合して内歯車が配置される構造であるのに対し、本発明
によれば、太陽歯車に相当する第１の歯車及び第４の歯
車と、遊星歯車に相当する第２の歯車及び第３の歯車と
で構成され、遊星歯車機構における内歯車に相当する歯
車を必要としないため、簡単でかつコンパクトな構造に
なりコストも低減しうる。
は、中心に太陽歯車を配置し、太陽歯車と噛合して遊星
歯車が配置され、さらに太陽歯車と同軸に遊星歯車と噛
合して内歯車が配置される構造であるのに対し、本発明
によれば、太陽歯車に相当する第１の歯車及び第４の歯
車と、遊星歯車に相当する第２の歯車及び第３の歯車と
で構成され、遊星歯車機構における内歯車に相当する歯
車を必要としないため、簡単でかつコンパクトな構造に
なりコストも低減しうる。
【００５２】さらに、遊星歯車機構における遊星歯車に
相当する第２の歯車及び第３の歯車を複数個配置してい
るため、環状キャリアにもペダルクランク軸にも第１の
歯車と第２の歯車との噛み合い反力と、第４の歯車と第
３の歯車との噛み合い反力とによる偏った曲げ力が働か
ない。従って、ペダルクランク軸は遊星歯車機構と同様
の円滑な回転をすることができ、振動や騒音が生じるこ
となく、耐久性にも優れている。
相当する第２の歯車及び第３の歯車を複数個配置してい
るため、環状キャリアにもペダルクランク軸にも第１の
歯車と第２の歯車との噛み合い反力と、第４の歯車と第
３の歯車との噛み合い反力とによる偏った曲げ力が働か
ない。従って、ペダルクランク軸は遊星歯車機構と同様
の円滑な回転をすることができ、振動や騒音が生じるこ
となく、耐久性にも優れている。
【００５３】請求項２記載の本発明のパワーアシスト自
転車用駆動ユニットによれば、請求項１記載の本発明の
パワーアシスト自転車用駆動ユニットの効果を得られる
と同時に、出力軸と電動機の回転を出力軸へ伝達する入
力チェンスプロケットとの間に、一方向クラッチを挟設
することにより、電動機の電流を断って足踏みトルクの
みで走行する場合は、一方向クラッチによりペダルクラ
ンク軸からの回転の伝達が断たれ、電動機が運転者の足
踏みに対する負荷になることを防止することができる。
転車用駆動ユニットによれば、請求項１記載の本発明の
パワーアシスト自転車用駆動ユニットの効果を得られる
と同時に、出力軸と電動機の回転を出力軸へ伝達する入
力チェンスプロケットとの間に、一方向クラッチを挟設
することにより、電動機の電流を断って足踏みトルクの
みで走行する場合は、一方向クラッチによりペダルクラ
ンク軸からの回転の伝達が断たれ、電動機が運転者の足
踏みに対する負荷になることを防止することができる。
【００５４】さらに、電動機に一体の減速機の軸に固設
されたチェンスプロケットと、出力軸に軸支されたチェ
ンスプロケットとの間の回転の伝達をチェンにより行な
うため、軸間距離の設定及びチェンスプロケット歯数の
設定の自由度が大きく、設計が容易である。請求項３記
載の本発明のパワーアシスト自転車用駆動ユニットによ
れば、請求項１記載の本発明のパワーアシスト自転車用
駆動ユニットの効果を得られると同時に、出力軸と電動
機の回転を出力軸へ伝達する大歯車との間に、一方向ク
ラッチを挟設することにより、電動機の電流を断って足
踏みトルクのみで走行する場合は、一方向クラッチによ
りペダルクランク軸からの回転の伝達が断たれ、電動機
が運転者の足踏みに対する負荷になることを防止するこ
とができる。
されたチェンスプロケットと、出力軸に軸支されたチェ
ンスプロケットとの間の回転の伝達をチェンにより行な
うため、軸間距離の設定及びチェンスプロケット歯数の
設定の自由度が大きく、設計が容易である。請求項３記
載の本発明のパワーアシスト自転車用駆動ユニットによ
れば、請求項１記載の本発明のパワーアシスト自転車用
駆動ユニットの効果を得られると同時に、出力軸と電動
機の回転を出力軸へ伝達する大歯車との間に、一方向ク
ラッチを挟設することにより、電動機の電流を断って足
踏みトルクのみで走行する場合は、一方向クラッチによ
りペダルクランク軸からの回転の伝達が断たれ、電動機
が運転者の足踏みに対する負荷になることを防止するこ
とができる。
【００５５】また、減速機と一体の電動機と、トルク検
出装置のケーシングとを一体に取り付けることもでき、
これにより、電動機の回転を出力軸に伝達する小歯車及
び大歯車をケーシング内に収納することができる。その
結果、足踏みトルク及び補助トルクの伝達機構の全てを
ケーシングにて保護することが可能となり、また、全体
をコンパクトにすることもできる。
出装置のケーシングとを一体に取り付けることもでき、
これにより、電動機の回転を出力軸に伝達する小歯車及
び大歯車をケーシング内に収納することができる。その
結果、足踏みトルク及び補助トルクの伝達機構の全てを
ケーシングにて保護することが可能となり、また、全体
をコンパクトにすることもできる。
【図１】本発明の第１実施形態としてのパワーアシスト
自転車用駆動ユニットの断面図である。
自転車用駆動ユニットの断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態としてのパワーアシスト
自転車用駆動ユニットの構成を示す図１のＡ−Ａ断面図
である。
自転車用駆動ユニットの構成を示す図１のＡ−Ａ断面図
である。
【図３】本発明の第１実施形態としてのパワーアシスト
自転車用駆動ユニットの構成を示す図２のＢ方向より見
たトルク検出センサ部の拡大図である。
自転車用駆動ユニットの構成を示す図２のＢ方向より見
たトルク検出センサ部の拡大図である。
【図４】本発明の第１実施形態としてのパワーアシスト
自転車用駆動ユニットのトルク検出装置のトルク検出方
法の説明図である。
自転車用駆動ユニットのトルク検出装置のトルク検出方
法の説明図である。
【図５】パワーアシスト自転車の動力伝達及び制御系を
示す機能ブロック図である。
示す機能ブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態としてのパワーアシスト
自転車用駆動ユニットの断面図である。
自転車用駆動ユニットの断面図である。
【図７】従来のパワーアシスト自転車用駆動ユニットの
トルク検出装置を示す概略図である。
トルク検出装置を示す概略図である。
２ ペダルクランク軸 ３ ケーシング ３Ａ 貫通孔 ３ａ 筒状部 ４ 蓋 ５ 筒状軸 ５ａ 第１の歯車 ６ 出力軸 ６ａ 第４の歯車 ７ 第２の歯車 ７ａ 第３の歯車 ８ 環状キャリア ８ａ 筒状部 ９ 歯車軸 １０ トルク検出装置 １０ａ トルク検出部 １１ ドライブチェンスプロケット １２ 入力チェンスプロケット １３，１４ 一方向クラッチ １５ モータ（電動機） １６ 減速機 １７ 出力チェンスプロケット １８ チェン ２２ 一方向クラッチ ２５ 弾性体 ２６ 測距センサ ２８ 荷重センサ ２９ 回転速度センサ ３３ ケーシング ３５ 大歯車 ３６ 小歯車 ３７ 出力軸 ４０ トルク検出装置 ４０ａ トルク検出部
【手続補正書】
【提出日】平成１０年３月２６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明のパワーアシスト自転車用駆動ユニットは、該
パワーアシスト自転車の車体フレームに取り付けられた
ケーシングと、該ケーシングに軸支されたペダルクラン
ク軸と、該ペダルクランク軸に軸支されて該ペダルクラ
ンク軸から一方向クラッチを介して所定方向のみの回転
トルクを伝達される第１の歯車と、該ケーシングに形成
された筒状部に軸支され該ペダルクランク軸と同一軸心
上に配設された環状キャリアと、該環状キャリアに該ペ
ダルクランク軸と平行に固設された複数の歯車軸にそれ
ぞれ軸支され、該第１の歯車と噛合する第２の歯車と、
該第２の歯車と同軸に一体回転するように形成され該第
２の歯車と異なる歯車ピッチ径を有する第３の歯車と、
該ペダルクランク軸に軸支され該第１の歯車と隣接して
配設されて該第３の歯車と噛合する第４の歯車と、該第
４の歯車と同軸に一体回転するように形成された中空の
出力軸と、該ケーシングと該環状キャリアとの間で動力
伝達に応じて生じる相対変位から伝達トルクを検出する
トルク検出装置と、該トルク検出装置で検出された伝達
トルクに応じてトルクを発生して該トルクを該出力軸へ
補助トルクとして出力する電動機とをそなえ、該トルク
検出装置が、該ケーシング側に設けられた突起と、該環
状キャリア側に設けられた突起と、これらの突起の間に
挟設され動力伝達時に該環状キャリアが受ける円周方向
の荷重を検出するセンサとから構成されており、該ペダ
ルクランク軸に作用するトルクを該トルク検出装置によ
り検出することを特徴としている。
の本発明のパワーアシスト自転車用駆動ユニットは、該
パワーアシスト自転車の車体フレームに取り付けられた
ケーシングと、該ケーシングに軸支されたペダルクラン
ク軸と、該ペダルクランク軸に軸支されて該ペダルクラ
ンク軸から一方向クラッチを介して所定方向のみの回転
トルクを伝達される第１の歯車と、該ケーシングに形成
された筒状部に軸支され該ペダルクランク軸と同一軸心
上に配設された環状キャリアと、該環状キャリアに該ペ
ダルクランク軸と平行に固設された複数の歯車軸にそれ
ぞれ軸支され、該第１の歯車と噛合する第２の歯車と、
該第２の歯車と同軸に一体回転するように形成され該第
２の歯車と異なる歯車ピッチ径を有する第３の歯車と、
該ペダルクランク軸に軸支され該第１の歯車と隣接して
配設されて該第３の歯車と噛合する第４の歯車と、該第
４の歯車と同軸に一体回転するように形成された中空の
出力軸と、該ケーシングと該環状キャリアとの間で動力
伝達に応じて生じる相対変位から伝達トルクを検出する
トルク検出装置と、該トルク検出装置で検出された伝達
トルクに応じてトルクを発生して該トルクを該出力軸へ
補助トルクとして出力する電動機とをそなえ、該トルク
検出装置が、該ケーシング側に設けられた突起と、該環
状キャリア側に設けられた突起と、これらの突起の間に
挟設され動力伝達時に該環状キャリアが受ける円周方向
の荷重を検出するセンサとから構成されており、該ペダ
ルクランク軸に作用するトルクを該トルク検出装置によ
り検出することを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明すると、図１〜図４は本発明の第１
実施形態としてのパワーアシスト自転車用駆動ユニット
の構成について示すものであり、図１はその要部断面
図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図２においてＢ
方向より見たトルク検出センサ部の拡大図、図４はトル
ク検出装置によるトルク検出方法を説明する図である。
図５は本発明の第１実施形態及び第２実施形態としての
パワーアシスト自転車用駆動ユニットをそなえたパワー
アシスト自転車の動力伝達系をその制御系とともに示す
ブロック図である。また、図６は本発明の第２実施形態
としてのパワーアシスト自転車用駆動ユニットの構成に
ついて示す要部断面図である。
の形態について説明すると、図１〜図４は本発明の第１
実施形態としてのパワーアシスト自転車用駆動ユニット
の構成について示すものであり、図１はその要部断面
図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図２においてＢ
方向より見たトルク検出センサ部の拡大図、図４はトル
ク検出装置によるトルク検出方法を説明する図である。
図５は本発明の第１実施形態及び第２実施形態としての
パワーアシスト自転車用駆動ユニットをそなえたパワー
アシスト自転車の動力伝達系をその制御系とともに示す
ブロック図である。また、図６は本発明の第２実施形態
としてのパワーアシスト自転車用駆動ユニットの構成に
ついて示す要部断面図である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】まず、本発明の第１実施形態及び第２実施
形態としてのパワーアシスト自転車用駆動ユニットをそ
なえたパワーアシスト自転車の動力伝達系及び制御系に
ついて、図５を用いて説明する。図５に示すように、駆
動ユニットＤＵは、運転者の人力による駆動トルクを伝
達し出力する人力トルク伝達系ＤＵ１と、電動機（モー
タ）１５による補助トルクを伝達し出力する補助トルク
伝達系ＤＵ２とをそなえる。人力トルク伝達系ＤＵ１で
は、運転者がペダルクランク（人力入力部）１を回して
ペダルクランク軸２が駆動され、こうして加えられる足
踏みトルクは一方向クラッチ１３を経由してトルク検出
装置１０を作動させながら出力され、さらにドライブチ
ェンスプロケット１１を経てチェン２１に伝達され、一
方向クラッチ５０を介して後輪５１を回動するようにな
っている。
形態としてのパワーアシスト自転車用駆動ユニットをそ
なえたパワーアシスト自転車の動力伝達系及び制御系に
ついて、図５を用いて説明する。図５に示すように、駆
動ユニットＤＵは、運転者の人力による駆動トルクを伝
達し出力する人力トルク伝達系ＤＵ１と、電動機（モー
タ）１５による補助トルクを伝達し出力する補助トルク
伝達系ＤＵ２とをそなえる。人力トルク伝達系ＤＵ１で
は、運転者がペダルクランク（人力入力部）１を回して
ペダルクランク軸２が駆動され、こうして加えられる足
踏みトルクは一方向クラッチ１３を経由してトルク検出
装置１０を作動させながら出力され、さらにドライブチ
ェンスプロケット１１を経てチェン２１に伝達され、一
方向クラッチ５０を介して後輪５１を回動するようにな
っている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】なお、モータ１５の電流を断って、足踏み
だけで走行する場合は、一方向クラッチ１４，又は２２
において回転が断たれてモータ１５側が運転者の負荷に
ならないようになっている。また、補助駆動中のパワー
アシスト自転車が一定速度以上になった場合には、速度
検出センサ２９の信号によりコントローラ５２がモータ
を停止させるようになっている。
だけで走行する場合は、一方向クラッチ１４，又は２２
において回転が断たれてモータ１５側が運転者の負荷に
ならないようになっている。また、補助駆動中のパワー
アシスト自転車が一定速度以上になった場合には、速度
検出センサ２９の信号によりコントローラ５２がモータ
を停止させるようになっている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】次に、本発明の第１実施形態としてのパワ
ーアシスト自転車用駆動ユニットについて、トルク検出
装置１０を中心にその要部を詳細に説明する。図１に示
すように、このケーシング３（蓋４と共に収納容器を形
成する）は、内部に貫通孔３Ａが設けられ、この貫通孔
３Ａ内にはペダルクランク軸２が内挿されており、ペダ
ルクランク軸２は、まず、軸受６１を介してケーシング
３に回転自在に軸支されている。また、貫通孔３Ａ内に
は軸受６２，６７を介して中空の出力軸６がペダルクラ
ンク軸２に回転自在に軸支されており、この出力軸６は
軸受６３を介して蓋４にも軸支されている。つまり、貫
通孔３Ａ内にペダルクランク軸２と出力軸６とが同軸上
に配設されている。このようなケーシング３は、外周に
一体に形成された複数の取り付け部材３ｂを介して、ボ
ルトにより車体フレーム２０に固定される。
ーアシスト自転車用駆動ユニットについて、トルク検出
装置１０を中心にその要部を詳細に説明する。図１に示
すように、このケーシング３（蓋４と共に収納容器を形
成する）は、内部に貫通孔３Ａが設けられ、この貫通孔
３Ａ内にはペダルクランク軸２が内挿されており、ペダ
ルクランク軸２は、まず、軸受６１を介してケーシング
３に回転自在に軸支されている。また、貫通孔３Ａ内に
は軸受６２，６７を介して中空の出力軸６がペダルクラ
ンク軸２に回転自在に軸支されており、この出力軸６は
軸受６３を介して蓋４にも軸支されている。つまり、貫
通孔３Ａ内にペダルクランク軸２と出力軸６とが同軸上
に配設されている。このようなケーシング３は、外周に
一体に形成された複数の取り付け部材３ｂを介して、ボ
ルトにより車体フレーム２０に固定される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】ケーシング３内を貫通するペダルクランク
軸２の外周には、軸受６４，６４を介して筒状軸５が軸
支されている。筒状軸５の外周には、ペダルクランク軸
２と同軸の第１の歯車（入力歯車）５ａが一体に設けら
れている。そして、ペダルクランク軸２と筒状軸５の間
には一方向クラッチ１３が挟装される。この一方向クラ
ッチ１３は、筒状軸５の一方向の自由回転を抑止し、ペ
ダルクランク軸２が正回転（ペダルを踏んで自転車が進
むときの回転方向への回転）するときのみ筒状軸５にペ
ダルクランク軸２のトルクを伝達するようになってい
る。
軸２の外周には、軸受６４，６４を介して筒状軸５が軸
支されている。筒状軸５の外周には、ペダルクランク軸
２と同軸の第１の歯車（入力歯車）５ａが一体に設けら
れている。そして、ペダルクランク軸２と筒状軸５の間
には一方向クラッチ１３が挟装される。この一方向クラ
ッチ１３は、筒状軸５の一方向の自由回転を抑止し、ペ
ダルクランク軸２が正回転（ペダルを踏んで自転車が進
むときの回転方向への回転）するときのみ筒状軸５にペ
ダルクランク軸２のトルクを伝達するようになってい
る。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】筒状軸５の外周には、その一部をペダルク
ランク軸２と同軸でケーシング３と一体に筒状部３ａが
設けられている。この筒状部３ａの外周は段付に形成さ
れ、その小径部には環状キャリア８が軸方向を拘束され
回転可能に滑合している。この環状キャリア８は、その
円周に円周方向に延びるように設けられた長穴８ｂに差
し込まれた抜け止め用ボルト１９により、軸方向の回動
が規制され、円周方向の回転は長穴８ｂの範囲内に制約
される。
ランク軸２と同軸でケーシング３と一体に筒状部３ａが
設けられている。この筒状部３ａの外周は段付に形成さ
れ、その小径部には環状キャリア８が軸方向を拘束され
回転可能に滑合している。この環状キャリア８は、その
円周に円周方向に延びるように設けられた長穴８ｂに差
し込まれた抜け止め用ボルト１９により、軸方向の回動
が規制され、円周方向の回転は長穴８ｂの範囲内に制約
される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】また、環状キャリア８には、複数の歯車軸
９が同一円周上で等角に設けられ、各歯車軸９は、ペダ
ルクランク軸２と平行に配設される。そして各歯車軸９
には、第１の歯車５ａと噛合して、第１の歯車５ａから
トルクを伝達される第２の歯車７と、第２の歯車７に一
体に形成され、第２の歯車７のピッチ径とは異なるピッ
チ径を有する第３の歯車７ａとが、軸受６５を介して軸
支される。
９が同一円周上で等角に設けられ、各歯車軸９は、ペダ
ルクランク軸２と平行に配設される。そして各歯車軸９
には、第１の歯車５ａと噛合して、第１の歯車５ａから
トルクを伝達される第２の歯車７と、第２の歯車７に一
体に形成され、第２の歯車７のピッチ径とは異なるピッ
チ径を有する第３の歯車７ａとが、軸受６５を介して軸
支される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】一方、ペダルクランク軸２と同軸上に配置
された出力軸６の一端には、第１の歯車５ａと隣接し
て、第１の歯車５ａと同様にペダルクランク軸２と同軸
の第４の歯車６ａが出力軸６と一体に形成されており、
この第４の歯車６ａは第３の歯車７ａと噛合して、第３
の歯車７ａからトルクが伝達されるようになっている。
された出力軸６の一端には、第１の歯車５ａと隣接し
て、第１の歯車５ａと同様にペダルクランク軸２と同軸
の第４の歯車６ａが出力軸６と一体に形成されており、
この第４の歯車６ａは第３の歯車７ａと噛合して、第３
の歯車７ａからトルクが伝達されるようになっている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】トルク検出装置１０は、このようなケーシ
ング３内に設けられ、ケーシング３と環状キャリア８と
の間で足踏みトルクの動力伝達に応じて生じる相対変位
から、トルク検出部１０ａで伝達トルクを検出するよう
になっている。つまり、図２及び図３に示すように、ケ
ーシング３の内側には突起３ｃが設けられ、環状キャリ
ア８の側面には突起８ａが設けられており、これらの突
起３ｃと、突起８ａとは同円周上に配置される。そして
突起３ｃ，８ａの相互間には、弾性体２５又は荷重セン
サ２８が挟設される。
ング３内に設けられ、ケーシング３と環状キャリア８と
の間で足踏みトルクの動力伝達に応じて生じる相対変位
から、トルク検出部１０ａで伝達トルクを検出するよう
になっている。つまり、図２及び図３に示すように、ケ
ーシング３の内側には突起３ｃが設けられ、環状キャリ
ア８の側面には突起８ａが設けられており、これらの突
起３ｃと、突起８ａとは同円周上に配置される。そして
突起３ｃ，８ａの相互間には、弾性体２５又は荷重セン
サ２８が挟設される。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】再び、図１を参照して説明すると、さら
に、出力軸６には、前述のように出力軸６と同軸の入力
チェンスプロケット１２が、軸受６６，６６と一方向ク
ラッチ１４とを介して軸支される。この入力チェンスプ
ロケット１２には、車体フレーム２０にトルク検出装置
１０とは別個に取り付けられたモータ（電動機）１５の
回転が、モータ１５に連結された減速機１６において減
速され、出力チェンスプロケット１７とチェン１８を介
して伝達されるようになっている。
に、出力軸６には、前述のように出力軸６と同軸の入力
チェンスプロケット１２が、軸受６６，６６と一方向ク
ラッチ１４とを介して軸支される。この入力チェンスプ
ロケット１２には、車体フレーム２０にトルク検出装置
１０とは別個に取り付けられたモータ（電動機）１５の
回転が、モータ１５に連結された減速機１６において減
速され、出力チェンスプロケット１７とチェン１８を介
して伝達されるようになっている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４２】次に、本発明の第２実施形態としてのパワ
ーアシスト自転車用駆動ユニットについて説明すると、
図６は本発明の第２実施形態としてのパワーアシスト自
転車用駆動ユニットの断面図を示す。第２実施形態で
は、図６に示すように、ケーシング３３と蓋３４とから
形成される空間に、モータ１５と一体の減速機１６の出
力軸に固設された小歯車３６と、出力軸３７に軸受６
６，６６と一方向クラッチ２２とを介して軸支され小歯
車３６と噛合する大歯車３５と、第１の実施形態と同構
成のトルク検出部４０ａとが収納される。そして、この
ケーシング３３にはペダルクランク軸２が内挿され、ペ
タルクランク軸２の片側は軸受６１を介して軸支され、
他側は蓋３４に軸受６３を介して軸支された出力軸３７
に軸受６７を介して軸支されている。また、貫通孔３３
Ａ内には軸受６２，６７を介して中空の出力軸３７がペ
ダルクランク軸２に回転自在に軸支されており、この出
力軸３７は軸受６３を介してケーシング３３にも軸支さ
れている。つまり、ケーシング３３と蓋３４で形成され
る貫通孔３３Ａ内にペダルクランク軸２と出力軸３７と
が同軸上に配設されている。
ーアシスト自転車用駆動ユニットについて説明すると、
図６は本発明の第２実施形態としてのパワーアシスト自
転車用駆動ユニットの断面図を示す。第２実施形態で
は、図６に示すように、ケーシング３３と蓋３４とから
形成される空間に、モータ１５と一体の減速機１６の出
力軸に固設された小歯車３６と、出力軸３７に軸受６
６，６６と一方向クラッチ２２とを介して軸支され小歯
車３６と噛合する大歯車３５と、第１の実施形態と同構
成のトルク検出部４０ａとが収納される。そして、この
ケーシング３３にはペダルクランク軸２が内挿され、ペ
タルクランク軸２の片側は軸受６１を介して軸支され、
他側は蓋３４に軸受６３を介して軸支された出力軸３７
に軸受６７を介して軸支されている。また、貫通孔３３
Ａ内には軸受６２，６７を介して中空の出力軸３７がペ
ダルクランク軸２に回転自在に軸支されており、この出
力軸３７は軸受６３を介してケーシング３３にも軸支さ
れている。つまり、ケーシング３３と蓋３４で形成され
る貫通孔３３Ａ内にペダルクランク軸２と出力軸３７と
が同軸上に配設されている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】本発明の第１実施形態及び第２実施形態として
のパワーアシスト自転車用駆動ユニットをそなえたパワ
ーアシスト自転車の動力伝達及び制御系を示す機能ブロ
ック図である。
のパワーアシスト自転車用駆動ユニットをそなえたパワ
ーアシスト自転車の動力伝達及び制御系を示す機能ブロ
ック図である。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
Claims (3)
- 【請求項１】 該パワーアシスト自転車の車体フレーム
に取り付けられたケーシングと、 該ケーシングに軸支されたペダルクランク軸と、 該ペダルクランク軸に軸支されて該ペダルクランク軸か
ら一方向クラッチを介して所定方向のみの回転トルクを
伝達される第１の歯車と、 該ケーシングに形成された筒状部に軸支され該ペダルク
ランク軸と同一軸心上に配設された環状キャリアと、 該環状キャリアに該ペダルクランク軸と平行に固設され
た複数の歯車軸にそれぞれ軸支され、該第１の歯車と噛
合する第２の歯車と、 該第２の歯車と同軸に一体回転するように形成され該第
２の歯車と異なる歯車ピッチ径を有する第３の歯車と、 該ペダルクランク軸に軸支され該第１の歯車と隣接して
配設されて該第３の歯車と噛合する第４の歯車と、 該第４の歯車と同軸に一体回転するように形成された中
空の出力軸と、 該ケーシングと該環状キャリアとの間で動力伝達に応じ
て生じる相対変位から伝達トルクを検出するトルク検出
装置と、 該トルク検出装置で検出された伝達トルクに応じてトル
クを発生して該トルクを該出力軸へ補助トルクとして出
力する電動機とをそなえ、 該トルク検出装置が、該ケーシング側に設けられた突起
と、該環状キャリア側に設けられた突起と、これらの突
起の間に挟設され動力伝達時に該環状キャリアが受ける
円周方向の荷重を検出するセンサとから構成されている
ことを特徴とする、パワーアシスト自転車用駆動ユニッ
ト。 - 【請求項２】 該出力軸に固設されたドライブチェンス
プロケットと、 該出力軸に軸支され、該出力軸から一方向クラッチを介
して所定方向のみの回転トルクを伝達される入力チェン
スプロケットと、 該電動機の回転軸に固設された出力チェンスプロケット
と、 該出力チェンスプロケットと該入力チェンスプロケット
とに掛架されたチェンとをそなえ、 該電動機が減速機付き電動機として構成され、 該トルク検出装置より送られる検出信号により該電動機
の出力トルクを制御するコントローラがそなえられてい
ることを特徴とする、請求項１記載のパワーアシスト自
転車用駆動ユニット。 - 【請求項３】 該出力軸に固設されたドライブチェンス
プロケットと、 該出力軸に軸支され、該出力軸より一方向クラッチを介
して回転の一方向にトルクが伝えられる大歯車と、 該電動機の回転軸に固設され該大歯車に噛合する小歯車
とをそなえ、 該電動機が減速機付き電動機として構成され、 該トルク検出装置より送られる検出信号により該電動機
の出力トルクを制御するコントローラがそなえられてい
ることを特徴とする、請求項１記載のパワーアシスト自
転車用駆動ユニット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12450997A JPH10318860A (ja) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | パワーアシスト自転車用駆動ユニット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12450997A JPH10318860A (ja) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | パワーアシスト自転車用駆動ユニット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10318860A true JPH10318860A (ja) | 1998-12-04 |
Family
ID=14887256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12450997A Withdrawn JPH10318860A (ja) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | パワーアシスト自転車用駆動ユニット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10318860A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000075006A1 (fr) * | 1999-06-04 | 2000-12-14 | Sunstar Giken Kabushiki Kaisha | Bicyclette a commande assistee |
| KR100383104B1 (ko) * | 2000-10-02 | 2003-05-12 | 삼천리자전거공업 주식회사 | 전동보조자전거용 구동부 |
| WO2003057554A1 (fr) | 2001-12-28 | 2003-07-17 | Sunstar Giken Kabushiki Kaisha | Bicyclette assistee par electricite |
| WO2003066421A1 (fr) * | 2002-02-08 | 2003-08-14 | Sunstar Giken Kabushiki Kaisha | Bicyclette a assistance electrique permettant des exercices aerobiques |
| WO2004006152A1 (ja) * | 2002-07-05 | 2004-01-15 | Sunstar Giken Kabushiki Kaisha | 電動アシスト自転車提供のサーバシステム |
| JP2013095311A (ja) * | 2011-11-02 | 2013-05-20 | Yukihiro Kobayashi | 電動アシスト装置が着脱可能な自転車 |
| NL2019026A (nl) * | 2017-06-06 | 2018-12-11 | Advancing Tech B V | Aandrijving voor een rijwiel |
| WO2024066552A1 (zh) * | 2022-09-29 | 2024-04-04 | 浙江联宜电机有限公司 | 电助力自行车用中置电机 |
-
1997
- 1997-05-14 JP JP12450997A patent/JPH10318860A/ja not_active Withdrawn
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6851497B1 (en) | 1999-06-04 | 2005-02-08 | Sunstar Giken Kabushiki Kaisha | Power-assisted bicycle |
| WO2000075006A1 (fr) * | 1999-06-04 | 2000-12-14 | Sunstar Giken Kabushiki Kaisha | Bicyclette a commande assistee |
| KR100383104B1 (ko) * | 2000-10-02 | 2003-05-12 | 삼천리자전거공업 주식회사 | 전동보조자전거용 구동부 |
| WO2003057554A1 (fr) | 2001-12-28 | 2003-07-17 | Sunstar Giken Kabushiki Kaisha | Bicyclette assistee par electricite |
| CN100398390C (zh) * | 2001-12-28 | 2008-07-02 | 新时代技研株式会社 | 电动力助动自行车 |
| US7370720B2 (en) | 2001-12-28 | 2008-05-13 | Sunstar Giken Kabushiki Kaisha | Electromotive power assisted bicycle |
| WO2003066421A1 (fr) * | 2002-02-08 | 2003-08-14 | Sunstar Giken Kabushiki Kaisha | Bicyclette a assistance electrique permettant des exercices aerobiques |
| US7357209B2 (en) | 2002-02-08 | 2008-04-15 | Sunstar Giken Kabushiki Kaisha | Electrically assisted bicycle which enables aerobic exercise |
| JP2004038722A (ja) * | 2002-07-05 | 2004-02-05 | Sunstar Eng Inc | 電動アシスト自転車提供のサーバシステム |
| US7386482B2 (en) | 2002-07-05 | 2008-06-10 | Sunstar Giken Kabushiki Kaisha | Server system for distributing an electromotive power assisted bicycle |
| WO2004006152A1 (ja) * | 2002-07-05 | 2004-01-15 | Sunstar Giken Kabushiki Kaisha | 電動アシスト自転車提供のサーバシステム |
| JP2013095311A (ja) * | 2011-11-02 | 2013-05-20 | Yukihiro Kobayashi | 電動アシスト装置が着脱可能な自転車 |
| NL2019026A (nl) * | 2017-06-06 | 2018-12-11 | Advancing Tech B V | Aandrijving voor een rijwiel |
| WO2018226095A1 (en) * | 2017-06-06 | 2018-12-13 | Advancing Technologies B.V. | Transmission for a bicycle |
| WO2024066552A1 (zh) * | 2022-09-29 | 2024-04-04 | 浙江联宜电机有限公司 | 电助力自行车用中置电机 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040803 |