JPH10324288A - 補助動力付き自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】ハブ内に補助動力となる電動駆動部を備え、回
転側ケーシング31を前進走行方向に対して左側に配置
し、人力を伝達するチェーン17を、固定側ケーシング30
に形成した開口を臨ませて固定側ケーシング30内側で回
転側ケーシング31に連結していることを特徴とする補助
動力付き自転車。 【効果】仮に固定側ケーシングに取り付けられた電動駆
動部が側方に突出したとしても、突出する部分は前進走
行方向に対して右側に位置するため、押し歩きなどの際
に邪魔になることがなく、走行の妨げになることがな
い。また、自転車のスタンドを取り付けたとしても、ス
タンドの操作時に邪魔になることがない。更に、チェー
ン付近の気流の発生と、開口とによって電動駆動部等の
発熱部品を冷却することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動駆動力と人力
駆動力とをハブ軸に設けた駆動部に入力して、車両を駆
動する補助動力付き自転車に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の補助動力付き自転車は、
特開平９−５８５６８号公報（Ｂ６２Ｍ２３／０２）に
記載の如く、車輪のハブ軸に駆動部を備え、駆動部には
電動機と減速機構と変速機とを内蔵し、車軸には変速機
と並列にブレーキ機構を設け、これらをケーシングで覆
った補助動力付き自転車が知られている。

【０００３】この補助動力付き自転車は、２つの駆動力
を備えており、一つはペダルからの踏力をチェーンを介
してケーシングの回転側に伝達して車輪を回転する駆動
力で、もう一つはペダルにかかるトルクを検出し、その
トルクと同じ大きさのトルクで電動機を回転して減速機
構を介して車輪を回転する駆動力がある。

【０００４】上述する補助動力付き自転車の場合、車
両、本実施例では自転車を降りて押し歩きや作業をする
場合や、スタンドを起こしたりする場合、使用者は自転
車の進行方向に向かって左側にくるのが通常であるた
め、電動機の突出した部分が邪魔になることがあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点に
鑑みなされたもので、使用者が使用中に駆動部が邪魔に
ならない、使い勝手の良い補助動力付き自転車を提供す
ることを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、駆動輪を設け
た回転側ケーシングと、該回転側ケーシングと相対する
位置で自転車本体に固定された固定側ケーシングと、前
記回転側ケーシングを回転駆動する人力駆動部と、前記
固定側ケーシングに設けられ前記人力駆動部と並列に前
記回転側ケーシングを回転駆動する電動駆動部とを備
え、前記回転側ケーシングを前進走行方向に対して左側
に配置したことを特徴とする。

【０００７】また、前記人力駆動部には人力を前記回転
側ケーシングに伝達するための伝達装置が設けてあり、
該伝達装置は前進走行方向に対して右側に設けたことを
特徴とする。

【０００８】そして、前記電動駆動力と走行方向に対し
て相対する位置に前記回転側ケーシングを制動する制動
装置を配置したことを特徴とする。

【０００９】更に、前記回転側ケーシングと一体に回転
する減速機を設け、該減速機は、前記伝達装置と電動駆
動部とに連結されていることを特徴とするまた、前記減
速機と前記伝達装置との間に人力駆動力の減速比を切り
換える変速機を介在させたことを特徴とする。

【００１０】そして、前記電動駆動部は、電動機からの
出力を遊星ローラ減速機構によって減速することを特徴
とする。

【００１１】また、前記固定側ケーシングの内側に前記
伝達装置を連結するスプロケットを設け、前記伝達装置
を固定側ケーシング外に延出する開口を形成したことを
特徴とする。

【００１２】本発明は、走行中や押し歩き時、駆動輪が
回転しているときは回転側ケーシングが回転する。この
回転側ケーシングは、前進走行方向に対して左側に配置
しているため、仮に固定側ケーシングに取り付けられた
電動駆動部が側方に突出したとしても、突出する部分は
前進走行方向に対して右側に位置するため、押し歩きな
どの際に邪魔になることがなく、走行の妨げになること
がない。また、自転車のスタンドを取り付けたとして
も、スタンドの操作時に邪魔になることがない。

【００１３】また、チェーンなどの伝達装置は前進走行
方向に対して右側に設けたので、仮に固定側ケーシング
に取り付けられた電動駆動部や伝達装置が側方に突出し
ても、使用者が乗り降りする側ではないので邪魔になる
ことがない。

【００１４】更に、電動駆動部と走行方向に対して相対
する位置に制動装置を配置したので、バランスがよく、
走行時において安定性が向上する。

【００１５】また、減速機は、伝達装置と電動駆動部と
に連結され、また減速機と伝達装置との間に人力駆動力
の減速比を切り換える変速機を介在させた構成にしてあ
り、また、電動機からの出力を遊星ローラ減速機構によ
って減速するので、コンパクトになる。

【００１６】また、伝達装置は固定側ケーシング外に延
出する開口を臨んで設けたので、伝達装置が動きはじめ
ると、伝達装置付近の気流が発生し、固定側ケーシング
内に設けた電動駆動部等の発熱部品を冷却することが出
来る。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、補助動力
付きの電動アシスト自転車に基づいて説明する。

【００１８】まず、全体の構成について、図５に基づき
説明をする。

【００１９】１は、前部に設けられたヘッドパイプ２、
サドル３から下方に設けられたシートチューブ４と連結
するメインフレームであり、該メインフレーム１と前記
シートチューブ４とが連結する部分に人力によって回転
することが出来るペダル５が取り付けてある。

【００２０】６はハンドル７の動きに連動し、ハンドル
７操作によって走行方向を定める前輪で、該前輪６はス
ポーク８、リム９、タイヤ10から構成されている。

【００２１】11は、駆動輪となる後輪であり、該後輪11
も、タイヤ12、リム13、スポーク14、それと後輪11を駆
動するための駆動部15とから構成されている。

【００２２】16は、前記ペダル５の回転とともに回転す
る前スプロケットで、該前スプロケット16にはチェーン
17がかかっており前スプロケット16の回転を前記駆動部
15の車軸18に設けた後述する後スプロケット36に動力を
伝達するようになっている。

【００２３】19は、後述する電動機55の電源となるバッ
テリで、２４ボルトのニッカド電池が納められている。
また、バッテリ19は取り外し可能で充電の際は屋内で充
電をすることができる。20は、前記メインフレーム１を
囲むように取り付けられ前記バッテリ19を載置する載置
台である。

【００２４】21は、前カゴ、22は駐輪時に自転車を支え
るスタンドである。

【００２５】前述した駆動部15について、図１に具体的
構成を示す。

【００２６】30は、メインフレーム１に固定して取り付
けられた樹脂製の円盤状の固定側ケーシングで、31は、
前記固定側ケーシング30と同軸で固定側ケーシング30外
側を回転する回転側ケーシングである。これらの固定側
ケーシング30と回転側ケーシング31とを合わせてハブを
構成している。前記回転側ケーシング31の外周には２本
の環状リブ32を形成した枠体33が設けられており、該枠
体33の環状リブ32からはタイヤ12が取り付けられている
リム13に複数のスポーク14が張設されている。また、固
定側ケーシング30は、後述する後スプロケット36の部分
を開放して形成してあり、側面視で後スプロケット36の
外周を囲むように固定側ケーシング30が設けてある。

【００２７】34は、車軸35に設けられたハブ内装型の変
速機で、該変速機34は図示しないラチェットを介して後
スプロケット36に接合している。即ち、ラチェットによ
りチェーン17からの人力が一方向にしかかからないよう
になっており、逆回転方向にに力がかかった時には駆動
力が遮断されるようになっている。

【００２８】37は、前記変速機34外周に嵌合された２つ
のベアリングであり、該ベアリング37は前記変速機34の
外周に所定の間隔を有するように円筒状の容器38を挿入
してある。また、前記ベアリング37の片側の位置を保持
するために円筒状の第２容器39を嵌合させて設けられて
いる。

【００２９】40は、金属製で円筒状の端面から円周状に
連続して形成した鍔部で、該鍔部40の前記変速機34に接
する円筒状の部分は前記変速機34の片側に形成されたボ
ルト41に螺合するようにネジがきってある。

【００３０】42は、前記鍔部40にボルト41によって固定
され、鍔部40よりも更に内側に円周状の部分を形成した
延長鍔部であり、該延長鍔部42は、前記鍔部40がネジに
よって締められることで前記第２容器39と当接し、前記
ベアリング37の片側と第２容器39の高さ間隔をもって保
持される。また、前記延長鍔部42は、前記変速機34の外
周の回転とともに回転する。そして延長鍔部42の一部に
はバネ性を有するリング状のワッシャーバネ43の一端を
ピン44によって保持しており、該ワッシャーバネ43の他
端を前記回転側ケーシング31に固定された最終段プーリ
ー72にピン45によって保持されている。また、ワッシャ
ーバネ43の一端を保持しているピン44には、円筒状の延
長部46が形成されており、更に前記最終段プーリー72の
前記チェーン17側には傾斜部47が形成してある。

【００３１】48は、前記容器38に設けられたベアリング
37外周と前記最終段プーリー72との間に固定して設けら
れた円筒状の外容器で、該外容器48は前記最終段プーリ
ー72の回転とともに回転する。また、該外容器48は、前
記ワッシャーバネ43による撓みによって、前記容器38と
撓み分のズレをもって同方向に回転する。

【００３２】49は、前記外容器48の外周に車軸35方向に
摺動自在に設けられた摺動部材で、該摺動部材49には、
前記最終段プーリー72側に突出形成し前記傾斜部47に当
接する凸部50が形成され、また、前記延長部46に嵌合す
る凹部50形成されている。また、摺動部材49には、導電
部材で形成されたアルミ製のリング51が設けられてお
り、摺動部材49の螺旋状の摺動と共にリング51が動くよ
うになっている。また、摺動部材49には、バネ52が設け
られており、該バネ52によって図２に示す右側に常に付
勢されている。そして前記バネ52の他端は、外容器48に
設けられたストッパー53によって保持されている。

【００３３】54は、前記固定側ケーシング30の前記リン
グ51が摺動する付近に設けられたコイルで、該コイル54
は前記リング51の移動によるインダクタンスの変化を電
気信号に変換することが出来る。即ち、人力駆動力の人
力トルクを電気信号に変換することができる。

【００３４】55は、固定側ケーシング30に設けられた車
両の補助動力となる電動機で、該電動機55は後述する制
御基板82からの出力信号に基づき駆動され、出力軸56を
もつロータ57と、その周囲に設けたステータ58とから構
成されている。

【００３５】59は、出力軸56に連結され電動機55の回転
を減速するための遊星ローラ減速機構で、該遊星ローラ
減速機構59は、電動機55から突出固定したピン60を中心
に回転自在に設けられ電動機55の出力軸56に連接し出力
軸56の回転によって回転する複数個のローラ61と、該複
数個のローラ61の外周に連接しローラ61の回転によって
前記出力軸56を中心に回転する回転筒62と、該回転筒62
に一体に突出形成された出力軸63から構成される。ま
た、64は、前記出力軸63とベアリング65を介して電動機
55に固定された遊星ローラ減速機構59の蓋体である。こ
こで、前記電動機55の出力軸56と遊星ローラ減速機構59
の出力軸63とは偏心させた位置に配置してある。

【００３６】66は、前記遊星ローラ減速機構59の前記出
力軸63に固定されたプーリーであり、該プーリー66に
は、前記最終段プーリー72にかけてベルト67がかかって
おり、電動機55からの駆動力を伝達するようになってい
る。

【００３７】68は、前記回転側ケーシング31の外側壁の
一部を覆うように設けられ回転側ケーシング31の回転を
制動するためのバンドブレーキで、該バンドブレーキ68
は前記ハンドル７に設けられたブレーキレバー69によっ
て操作された時にワイヤー70を引くことによってブレー
キシュー71を内側に移動させ、ブレーキシュー71と回転
側ケーシング31とが接することによって回転側ケーシン
グ31、即ち後輪11に制動を掛けることが出来る。

【００３８】次に、前記駆動部15の外観について、固定
側ケーシング30側から見た構成について、図３及び図４
に基づき説明をする。

【００３９】80は、前記電動機55を施蓋する樹脂製のカ
バーで、固定側ケーシング30に圧入してある。

【００４０】81は、前記固定側ケーシング30の内側で車
軸35に設けられた金属製のハブプレートで、該ハブプレ
ート81は前記電動機55をＵ字状に形成した部分で下から
保持し、後スプロケット36の上面を覆うように設けられ
ている。また、前記ハブプレート81は、メインフレーム
１に沿う部分の一部を固定側ケーシング30の表面に突出
させて形成してあり、この部分をメインフレーム１に固
定することによって固定を強固にしている。更に、前記
ハブプレート81と前記固定側ケーシング30との一部が重
なりあうことによって、この部分を強固にすることが出
来る。また、ハブプレート81が金属製であるので固定側
ケーシング30の材料を樹脂にしても充分な強度が得ら
れ、コストダウンにや軽量化になる。

【００４１】82は、前記回転側ケーシング31内に設けら
れた前記電動機55を駆動するための制御基板で、図３に
示す如く、樹脂で形成された枠83の中に収めてある。

【００４２】次に、ペダル５に加わる人力駆動力を検出
するトルク検出部について、図２に基づき詳しく説明す
る。

【００４３】ペダル５を踏んだときにかかる人力駆動力
は、チェーン17を介して後スプロケット36に入力され、
変速機34によって変速されてからワッシャーバネ43に撓
みを生じさせる。この撓みの大きさが人力駆動力の大き
さを示すことになる。このワッシャーバネ43の撓みの大
きさは、撓みの分だけ最終段プーリー72を遅らせて回転
させる。即ち、容器38と最終段プーリー72との間にズレ
を生じて回転する。前記ワッシャーバネ43が撓みを生じ
ると、前記傾斜部47が実線の位置から二点鎖線位置に移
動する。この時、摺動部材49に形成した凸部50は、前記
傾斜部47に当接しているため、傾斜部47の移動分だけ車
軸35方向に移動する。そして摺動部材49の移動は、バネ
52の付勢力に反して実線から二点鎖線位置へと螺旋状に
移動する。これによってリング51の移動も実線位置から
二点鎖線位置へと移動し、これによってコイル54のイン
ダクタンスを変化させることができる。即ち、人力駆動
力の大きさを電気信号に変換させることが出来る。ま
た、人力駆動力が無くなるとワッシャーバネ43がバネの
復元力により元に戻るため、前記傾斜部47が元の位置に
戻り、傾斜部47に当接している凸部50が前記バネ52の復
元力によって元に戻る。これによって、コイル54のイン
ダクタンスを変化させて人力駆動力がかかっていない状
態をコイル54のインダクタンスの変化で検出することが
出来る。これらの、傾斜部47、摺動部材49、リング51、
コイル54等を合わせてトルク検出部88という。また、前
記摺動部材49が車軸35方向にスムーズに移動するため
に、前記ピン44の延長部46に嵌合する凹部50が摺動部材
49に形成してある。

【００４４】次に、以上の構成における動作について図
６に基づき説明をする。

【００４５】まず、人力駆動系について説明すると、ペ
ダル５によって与えられた人力は、チェーン17によって
後スプロケット36に伝達され、変速機34で変速された
後、ワッシャーバネ43を撓ませて最終段プーリー72に伝
達されて回転側ケーシング31を回転させて駆動させる。

【００４６】次に、電動駆動系について説明すると、前
述したワッシャーバネ43の撓みを人力駆動力の大きさと
してトルク検出部88で検出し、その信号を検出すること
で人力駆動力信号として制御基板82に入力する。そし
て、入力した人力駆動力の信号に対応した大きさの電動
駆動力になるように電動機55の駆動信号を出力し、電動
機55を駆動する。電動機55から出力した駆動力は、遊星
ローラ減速機構59、プーリー66、ベルト67を介して最終
段プーリー72に伝達され、人力駆動力と一緒になって後
輪11を駆動する。

【００４７】以上のように、回転側ケーシング31を前進
走行方向に対して左側に配置したので、仮に固定側ケー
シング30に取り付けられた電動機55が側方に突出したと
しても、突出する部分は前進走行方向に対して右側に位
置するため、押し歩きなどの際に邪魔になることがな
く、走行の妨げになることがない。また、自転車のスタ
ンド22を取り付けても、スタンド22の操作時に邪魔にな
ることがない。

【００４８】また、人力を回転側ケーシング31に伝達す
るためのチェーン17が前進走行方向に対して右側に設け
たので、仮に固定側ケーシング31に取り付けられた電動
機55やチェーン17が側方に突出しても、使用者が乗り降
りする側ではないので邪魔になることがない。

【００４９】そして、電動機55と走行方向に対して相対
する位置に回転側ケーシング31を制動するバンドブレー
キ68を配置したので、バランスがよく、走行時において
安定性が向上する。

【００５０】更に、回転側ケーシング31と一体に回転す
る最終段プーリー72は、チェーン17からの人力駆動力と
電動機55からの電動駆動部とに連結されており、前記最
終段プーリー72と前記チェーン17との間に人力駆動力の
減速比を切り換える変速機34を介在させ、電動機55から
の出力は遊星ローラ減速機構59によって減速するので、
コンパクトになり、走行中に重量や大きさが負担になる
ことがない。

【００５１】また、チェーン17は固定側ケーシング30外
に延出する開口84を臨んで設けたので、チェーン17が動
きはじめると、チェーン17付近の気流が発生し、固定側
ケーシング30内に設けた電動機55や制御基板82等の発熱
部品の発熱を開口84から冷却することが出来る。

【００５２】

【発明の効果】本発明は、回転側ケーシングを前進走行
方向に対して左側に配置したので、仮に固定側ケーシン
グに取り付けられた電動駆動部が側方に突出したとして
も、突出する部分は前進走行方向に対して右側に位置す
るため、押し歩きなどの際に邪魔になることがなく、走
行の妨げになることがない。また、自転車のスタンドを
取り付けたとしても、操作時に邪魔になることがない。

【００５３】また、人力を回転側ケーシングに伝達する
ための伝達装置が前進走行方向に対して右側に設けたの
で、仮に固定側ケーシングに取り付けられた電動駆動力
や伝達装置が側方に突出しても、使用者が乗り降りする
側ではないので邪魔になることがない。

【００５４】そして、電動駆動力と走行方向に対して相
対する位置に回転側ケーシングを制動する制動装置を配
置したので、バランスがよく、走行時において安定性が
向上する。

【００５５】更に、回転側ケーシングと一体に回転する
減速機は、伝達装置と電動駆動部とに連結されており、
減速機と伝達装置との間に人力駆動力の減速比を切り換
える変速機を介在させ、更には電動駆動力からの出力は
遊星ローラ減速機構によって減速するので、コンパクト
になり、走行中に重量や大きさが負担になることがな
い。

【００５６】また、固定側ケーシングの内側に伝達装置
を連結するスプロケットを設け、伝達装置を固定側ケー
シング外に延出する開口を形成したので、伝達装置が動
きはじめると、伝達装置付近で気流が発生し、伝達装置
の動きと共に熱を逃がすことが出来、冷却効果が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す駆動部の側面断面図で
ある。

【図２】同トルク検出部の側面断面図である。

【図３】同固定側ケーシングを内側から見た平面構成図
である。

【図４】同ハブプレートの取り付け状態を示す平面図で
ある。

【図５】同全体の構成を示す側面図である。

【図６】同動力系統図である。

【符号の説明】

11 駆動輪 31 回転側ケーシング 30 固定側ケーシング ５ 人力駆動部（ペダル） 55 電動駆動部（電動機） 17 伝達装置（チェーン） 68 制動装置（バンドブレーキ） 72 減速機（最終段プーリー） 34 変速機 59 遊星ローラ減速機構 36 スプロケット（後スプロケット） 84 開口

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動輪を設けた回転側ケーシングと、該
   回転側ケーシングと相対する位置で自転車本体に固定さ
   れた固定側ケーシングと、前記回転側ケーシングを回転
   駆動する人力駆動部と、前記固定側ケーシングに設けら
   れ前記人力駆動部と並列に前記回転側ケーシングを回転
   駆動する電動駆動部とを備え、前記回転側ケーシングを
   前進走行方向に対して左側に配置したことを特徴とする
   補助動力付き自転車。
2. 【請求項２】 前記人力駆動部には人力を前記回転側ケ
   ーシングに伝達するための伝達装置が設けてあり、該伝
   達装置は前進走行方向に対して右側に設けたことを特徴
   とする請求項１記載の補助動力付き自転車。
3. 【請求項３】 前記電動駆動力と走行方向に対して相対
   する位置に前記回転側ケーシングを制動する制動装置を
   配置したことを特徴とする請求項１記載の補助動力付き
   自転車。
4. 【請求項４】 前記回転側ケーシングと一体に回転する
   減速機を設け、該減速機は、前記伝達装置と電動駆動部
   とに連結されていることを特徴とする請求項２記載の補
   助動力付き自転車。
5. 【請求項５】 前記減速機と前記伝達装置との間に人力
   駆動力の減速比を切り換える変速機を介在させたことを
   特徴とする請求項４記載の補助動力付き自転車。
6. 【請求項６】 前記電動駆動部は、電動機からの出力を
   遊星ローラ減速機構によって減速することを特徴とする
   請求項４記載の補助動力付き自転車。
7. 【請求項７】 駆動輪を設けた回転側ケーシングと、該
   回転側ケーシングと相対する位置で自転車本体に固定さ
   れた固定側ケーシングと、前記回転側ケーシングを回転
   駆動する人力駆動部と、前記固定側ケーシングに設けら
   れ前記人力駆動部と並列に前記回転側ケーシングを回転
   駆動する電動駆動部とを備え、前記固定側ケーシングの
   内側に前記伝達装置を連結するスプロケットを設け、前
   記伝達装置を固定側ケーシング外に延出する開口を形成
   したことを特徴とする補助動力付き自転車。