WO1996033906A1 - Dispositif de propulsion auxiliaire pour bicyclette et bicyclette equipee d'un tel dispositif de propulsion auxiliaire - Google Patents

Dispositif de propulsion auxiliaire pour bicyclette et bicyclette equipee d'un tel dispositif de propulsion auxiliaire Download PDF

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WO1996033906A1
WO1996033906A1 PCT/JP1996/001153 JP9601153W WO9633906A1 WO 1996033906 A1 WO1996033906 A1 WO 1996033906A1 JP 9601153 W JP9601153 W JP 9601153W WO 9633906 A1 WO9633906 A1 WO 9633906A1
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WO
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bicycle
hollow shaft
input gear
shaft
auxiliary power
Prior art date
Application number
PCT/JP1996/001153
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English (en)
French (fr)
Inventor
Mitsuhisa Yonekawa
Atsushi Takayama
Original Assignee
Kabushiki Kaisha Tec
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Publication date
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/55—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at crank shafts parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/45—Control or actuating devices therefor

Definitions

  • the present invention relates to a bicycle auxiliary power device and a bicycle with an auxiliary power device which are detachably attached to a conventional bicycle.
  • BACKGROUND ART Bicycles with an auxiliary power device that can switch a driving source for running between human power and an auxiliary power device such as an electric motor or an internal combustion engine have been widely known.
  • a chain drive gear connected to a rear wheel gear via a tub is fixed to one end and rotatably supported by a hanger lug of the bicycle:
  • the bicycle with the auxiliary power unit requires a hanger lug having a configuration different from that of a normal bicycle in order to mount the power switching mechanism configured as described above. Therefore, specially configured bicycles are needed for this ( and specially configured bicycles increase the price of conventional bicycles with auxiliary power units).
  • auxiliary power from an auxiliary power device such as an electric motor or an internal combustion engine is used in addition to human power.
  • Bicycles with auxiliary power units have also become known.
  • the power switching mechanism of the bicycle with the auxiliary power unit described in this publication has a hollow drive shaft rotatably supported by a hanger lug of the bicycle, having an input gear to which rotational force from the internal combustion engine is transmitted,
  • the crank shaft has a crank shaft that is rotatably supported in the hollow hole of the drive shaft and has pedal crank arms fixed at both ends, and a chain drive gear that is connected to the rear wheel gear via a chain. ing. Then, the human power applied to the crank shaft through the pedal and the pedal crank arm is The power is transmitted to the rear wheel gear via the chain drive gear and the chain.
  • the rotation force from the internal combustion engine is applied to the tine drive gear via the hollow drive shaft in addition to the human power.
  • the load is transmitted to the rear wheel gear via the chain.
  • This bicycle with an auxiliary power device also requires a hanger lug having a different configuration from that of a normal bicycle for mounting the power switching mechanism configured as described above.
  • the drive gear has a special structure that is different from the structure of conventional bicycle drive gears for bicycles. Such specially designed chain drive gears also increase the price of conventional bicycles with auxiliary power units.
  • the output shaft of the auxiliary power device is used as a rotary driving force transmission device for transmitting rotational driving force from the assisting power device to the front wheel or the rear wheel of the bicycle.
  • Arrangements for frictional contact with the rear wheel have also been used.
  • a rotational driving force transmission device using frictional contact has low rotational driving force transmission efficiency.
  • the present invention was made under the above circumstances, and the object of the present invention is to It is possible to use a part of the body and parts of a conventional bicycle as it is, and it is inexpensive, and the bicycle auxiliary power that can efficiently transmit the rotational driving force from the auxiliary power unit to the bicycle wheels
  • the object is to provide a bicycle with a device and an auxiliary power unit. Disclosure of the invention
  • the bicycle auxiliary power unit comprises: a bicycle hanger lug rotatably supported along with a restricted movement along a rotation center line; A hollow shaft with rear-wheel drive output gears removably attached to the-end of each end and an input gear fixed to the other; rotatable in the center hole of the hollow shaft
  • the hollow shaft is supported by being restricted from moving along the rotation center line, and has both ends protruding outside the hollow shaft.
  • a pair of crank arms with pedals are detachably attached to both ends.
  • a crank shaft that is detachably attached to a bicycle body; and includes a motor and a torque transmitting mechanism that transmits torque from the motor to an input gear, and the torque transmitting mechanism moves the bicycle forward.
  • An auxiliary power unit having a one-way clutch for transmitting the rotational force from the electric motor to the input gear; and a clutch interposed between the crankshaft and the hollow shaft outside the hanger plug.
  • a torque control unit which transmits torque to the hollow shaft and generates torque when the torque of the crank exceeds a predetermined value; Have.
  • a bicycle auxiliary power unit a hollow shaft and a crank shaft are rotatably supported concentrically on a hanger lug of the bicycle, and an auxiliary power unit is detachably attached to the bicycle body to further control the rotational force.
  • a unit is interposed between the crankshaft and the hollow shaft outside the hanger lug.
  • such a bicycle auxiliary power unit can be manufactured and distributed independently of the bicycle body, and further, by utilizing the conventional bicycle body, such a bicycle auxiliary power unit can be used.
  • the bicycle with the auxiliary power unit can be provided at a much lower cost than the conventional bicycle with the auxiliary power unit.
  • An auxiliary power unit is used because a torque transmission mechanism and an input gear with a one-way clutch are used to transmit the torque from the motor to the rear drive output gear of the hollow shaft. It is possible to efficiently transmit the rotational driving force from all the motors to the bicycle wheels.
  • the electric motor, the input gear at the other end of the hollow shaft, and the crank shaft protruding from the other end of the hollow shaft protruding from the other end of the hollow shaft. It is preferable that the part excluding the crank arm with pedal from the protruding end, the auxiliary power unit, and the rotational force control unit be housed in one case.
  • the bicycle power assisting device can be distributed as a single assembly having one case as a core, so that distribution costs are reduced.
  • the torque transmitting mechanism of the auxiliary power unit includes various rotating members having a rotation center axis
  • various rotation members of various rotating members are used. It is preferable that a shaft support structure is formed at positions corresponding to both ends of the center shaft, and the end of the corresponding rotation center shaft is rotatably supported by the shaft support structure.
  • the rotation force control unit includes: a plurality of projections and grooves formed radially on a side surface of the input gear of the hollow shaft; A crank fist via a one-way clutch that is arranged opposite to the side surface of the hollow-shaft input gear and that transmits only human power from the crank shaft in the direction in which the bicycle moves forward.
  • the input gear is movable in a predetermined range in a direction along the center line of the crankshaft, and further includes a plurality of projections radially formed on a side surface of the input gear opposite to the side surface.
  • One of the plurality of protrusions and grooves of the selective engagement member is engaged with the other, and the relative rotation of the selective engagement member with respect to the input gear within a predetermined range is controlled. Allowable bias / limited rotation A permitting mechanism; and a power switch for permitting connection between the electric motor and the power supply by a predetermined distance of the selective engagement member from the side surface of the input gear in a direction along the center line of the crank. It is preferable to include
  • Such a rotational force control unit has a simple configuration and has few failures.
  • the rotational force of the crankshaft that is, the human power input to the crank
  • a plurality of side surfaces of the input gear of the hollow shaft are opposed to the biasing force of the biasing limited rotation allowing mechanism.
  • the engagement of the other one of the plurality of protrusions and the groove of the selective engagement member with one of the protrusion and the groove is released, and the relative rotation of the selective engagement member with the input gear within a predetermined range with respect to the input gear is performed.
  • the input gear of the hollow shaft receives a torque from the electric motor via the torque transmission mechanism of the auxiliary power unit.
  • the power is transmitted to the hollow shaft rear wheel drive output gear.
  • the bicycle power assisting device characterized in that it is constructed as described above, further comprises a support in which movement of the hollow shaft with respect to the hanger lug of the bicycle is freely rotatable along the rotation center line.
  • a support in which movement of the hollow shaft with respect to the hanger lug of the bicycle is freely rotatable along the rotation center line.
  • a bicycle with an auxiliary power unit using a bicycle auxiliary power unit is: a vehicle body including a hanger lug having a center hole into which a crankshaft is rotatably inserted, and a seat; A rear wheel supported; a handle provided in front of the seat in the vehicle body; a front wheel rotatably supported by the handle; and a rotatable hanger lug and restricted movement along a rotation center line.
  • a hollow shaft that is supported and has both ends protruding outside the hanger lug, one end of which has a rear-wheel drive output gear attached to and detached from the other, and the other end having an input gear fixed thereto; It is supported rotatably in the center hole of the knife and with its movement along the center axis of rotation of the hollow shaft regulated.It has both ends protruding outside the hollow shaft, and a pair of ends at both ends.
  • Crank with pedal A crank shaft to which the arm is detachably mounted; and a motor that is detachably mounted to the vehicle body and that includes a motor and a torque transmitting mechanism that transmits torque from the motor to the input gear, wherein the torque transmitting mechanism is a rotating vehicle.
  • a torque control unit for transmitting the torque of the crankshaft to the hollow shaft and generating a torque in the electric motor when the torque of the crankshaft exceeds a predetermined value;
  • a rear wheel drive torque transmitting mechanism for transmitting torque from the rear wheel drive output gear to the rear wheels.
  • the bicycle with the auxiliary power unit configured in this manner is composed of a body, rear wheels, a handle, a front wheel, a rear wheel drive output gear, and a rear wheel.
  • the wheel drive torque transmitting mechanism can be diverted from these members of the conventional bicycle.
  • the bicycle with the auxiliary power unit configured as described above further has a center hole into which the hollow shaft is inserted for supporting the hanger lug of the bicycle so that the hollow shaft is rotatable and restricted from moving along the rotation center line.
  • a known bearing holding member that holds a bearing that rotatably supports the hollow shaft around the center hole and that is screwed into openings at both ends of the center hole of the hanger lug of the bicycle can be used.
  • FIG. 1 is a side view of a bicycle with an auxiliary power unit using a bicycle auxiliary power unit according to one embodiment of the present invention
  • Fig. 2 is an enlarged side view of the bicycle auxiliary power unit shown in Fig. 1 with a part cut away;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line ⁇ — ⁇ of FIG. 2;
  • Fig. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the hanger lag in Fig. 3;
  • FIG. 5A shows three bolts between six radial engaging projections and six radial engaging projections formed on the side surface of the selective engagement member facing the input gear of FIG.
  • FIG. 5B is a side view showing an inlet hole;
  • FIG. 5B is a view showing six radially-engaging recesses and six radially-engaging recesses formed on a side surface of an input gear facing the selective engagement member of FIG. 4;
  • FIG. 6A shows the selective engagement of FIG. 5A before the selective engagement member is subjected to a predetermined rotational force or more.
  • the engagement protrusion of the member is 5th B is a partially enlarged plan view showing the engagement state of the engagement recess at the deepest position of the engagement recess of the input gear in FIG.
  • FIG. 6B shows that the engagement protrusion of the selective engagement member of FIG. 5A is moved to the engagement recess of the input gear of FIG. 5B after a predetermined rotational force is applied to the selective engagement member.
  • 6A is a plan view showing a partially enlarged state of being moved away from the input gear by being moved from the deepest position shown in FIG. 6A to a shallow position on the inclined surface;
  • FIG. 7 shows a bicycle auxiliary power unit according to an embodiment of the present invention, which is separated from a conventional bicycle to which the bicycle auxiliary power unit is attached. Perspective view showing the distribution state;
  • FIG. 8 is an exploded view showing a process of attaching a bicycle auxiliary power unit according to one embodiment of the present invention to a conventional bicycle, which is separated from the conventional bicycle as in FIG.
  • FIG. 9A shows a state in which the modification of the engagement projection of the selective engagement member in FIG. 5A is engaged at the deepest position of the modification of the engagement recess of the input gear in FIG. 5B.
  • Plan view showing a partially enlarged view of;
  • FIG. 9B shows that the above-mentioned modification of the engagement projection of the selective engagement member of FIG. 5A is applied to the input gear of FIG. 5B after a predetermined rotational force is applied to the selective engagement member.
  • FIG. 6A is a partially enlarged plan view showing a state in which the engagement recess is moved away from the input gear by moving from the deepest position shown in FIG. ;
  • FIG. 10A shows that the rotational force from the selective engagement member is transmitted to the input gear before a rotational force of a predetermined value or more is applied to the selective engagement member.
  • FIG. 10B shows that the main part of the modification of the rotational force control unit shown in FIG. 1 OA in addition to the above-mentioned rotational force and the electric motor
  • FIG. 4 is a partial side view schematically showing a state in which it is operated to generate a turning force.
  • FIG. 1 shows a side view of a bicycle auxiliary power unit according to one embodiment of the present invention and a bicycle with an auxiliary power unit according to one embodiment of the present invention using the bicycle auxiliary power unit. It has been.
  • reference numeral indicates a bicycle with an auxiliary power unit according to one embodiment of the present invention
  • reference numeral B is used for a bicycle with an auxiliary power unit according to one embodiment of the present invention
  • Reference numeral C denotes a bicycle with an auxiliary power unit according to one embodiment of the present invention, which is removably attached to bicycle B and forms a bicycle with bicycle B according to an embodiment of the present invention. It points to an auxiliary power unit for a bicycle according to the example.
  • Bicycle B has a center hole into which a pair of crank arms 81, 82 with pedals 81a, 82a: are fixed at both ends.
  • Hanger lug 1 a vertical pipe 2 fixed to hanger lug 1 and extending substantially upward from hanger lug 1, a lower pipe 3 fixed to hanger lug 1 and extending obliquely forward and upward from hanger lug 1, a lower pipe 3
  • the head pipe 4 is fixed to the extension end of the lower pipe 3 and extends substantially vertically, and the upper end of the head pipe extends along the lower pipe 3 above the lower pipe 3.
  • a saddle 13 is attached to the upper end of the vertical pipe 2 of the frame, and a front fork 8 is supported by the head pipe 4 so as to be rotatable around the center line of the head pipe 4.
  • a front wheel 10 is rotatably supported at the lower end of the two forks of the front fork 8 so as to be rotatable, and the two lower forks cover substantially the upper part 2-3 of the rear half of the front wheel 10.
  • a front mudguard cover 10a is fixed, and a handle 9 is fixed to an upper end of a front fork 8 protruding above the vertical pipe 2.
  • a rear wheel 12 is rotatably supported at the rearwardly extending end of the pair of chain stays 7, and a pair of chain stays 7 and a pair of seat stays 11 are abbreviations of the rear wheel 1 2.
  • a rear mud cover 1 2a covering the upper half is fixed, and a pair of chain stays 7 and a pair of seat stays 11 are further fixed with a loading platform 14 above the rear mud cover 1 2a. Have been.
  • a freewheel 18 is fixed to the rear wheel 12 via a one-way clutch.
  • the freewheel 18 is concentrically and operatively connected to the crank 80.
  • Rear wheel drive output gear (chain wheel in this example) 17 Chain 19 is hanged over.
  • the chain 19 and the freewheel gear 18 constitute a rear wheel drive torque transmitting mechanism for transmitting the torque from the rear wheel drive output gear 17 to the rear wheel 12.
  • a rear-wheel drive torque transmitting mechanism that transmits torque by a propeller shaft from the rear-wheel drive output gear 17 to the freewheel gear 18 of the rear wheel 12 is also well known.
  • Rear wheel drive torque transmission mechanisms that use rubber belts instead of the in 19 are also well known.
  • the free wheel gear 18, the chain 19, and the rear wheel drive output gear 17 are housed in a chain case 20 supported by the chain stay 17 on the same side as these.
  • the bicycle B constructed as described above has the same structure as a conventionally commercially available bicycle except for a crank shaft 80, a crank shaft 80 and a rear wheel drive output gear 17 with an evil connection mechanism.
  • the operative connection between the crank 80 and the rear wheel drive output gear 17 will be described later in detail.
  • the bicycle auxiliary power unit C is detachable from the bicycle B on the side opposite to the rear wheel drive output gear 17 through the lower pipe 3 of the frame of the bicycle B and the crankshaft 80. It is attached to.
  • the auxiliary power source of the bicycle auxiliary power unit C is an electric motor
  • the battery 15 for the electric motor is detachably fixed to the bed 14 of the bicycle B
  • the battery 15 is connected to the electric motor by a lead. Current is supplied by line 16.
  • auxiliary power unit case 30 has an oval shape.
  • An oval dish-shaped inner case that is arranged along the lower pive 3 forward from the hanger lug 1 of the frame of the bicycle B and is opened on the opposite side to the lower pive 3
  • a member 31 and an elliptical dish-shaped outer case member 32 opened to face the opening of the inner case member 31 are provided.
  • the open end of the outer case member 32 is formed as a fitting recess 32 into which the open end 31 of the inner case 31 is inserted, and the open end la of the inner case 31 is a seal.
  • the outer case member 32 is liquid-tightly fitted to the fitting recess 32 a at the open end of the outer case member 32 via the member group 33 a.
  • the inner case member 31 and the outer case member 32 are mutually connected by a combination of a plurality of screws 34 penetrating therethrough and a plurality of nuts 34 b joined to the tips of the plurality of screws 34.
  • Each of the inner case 31 and the outer case 32 is formed of a sheet metal such as an iron plate in order to enhance the cooling effect and reduce the cost.
  • a through hole 31 e into which the output shaft 41 of the electric motor 40 is inserted is formed in a part of the side surface of the inner case member 31 far from the hanger lug 1, and is formed around the through hole 31 e.
  • the motor 40 has a motor mounting portion 31 f which is detachably fixed by a known fixing means such as a screw 42 for example.
  • the electric motor 40 protruding from the side of the inner case member 31 is covered with a cover 44.
  • the cover 44 is detachably fixed by a known fixing means such as a screw 44 a (see FIG. 7) through the side surface of the inner case member 31 and the seal member 43.
  • a mounting bracket 45 including a contact portion 45a having a semicircular cross section which is in contact with the lower pipe 3 of the frame 6 of the bicycle B from below is fixed.
  • the mounting bracket 45 faces the mounting bracket 45 while the abutting portion 45a is in contact with the lower pipe 3 of the frame 6 of the bicycle B from below.
  • the lower pipe can be detachably connected by a known fixing means such as a screw 46 (see FIGS. 2 and 3) such as a screw 47 (see FIGS. 2 and 3). It is detachably fixed to 3.
  • a small-diameter output bridge 51 is attached by being prevented from rotating by pins 5 la, as shown in Fig. 3. Have been. Inside the case 30, above the output shaft 41 of the motor 40, as shown in FIGS. 2 and 3, between the output shaft 51 and the output shaft 41 of the motor 40. There is a large-diameter input pulley 52 over which the power transmission belt 51a is stretched.
  • a small-diameter power transmission input gear 52 a is formed concentrically with respect to the input boogie 52 on the motor-side surface of the input boogie 52.
  • the integrated input pulley 52 and the power transmission input gear 52a are formed on the side surface of the inner case member 31 of the case 30, for example, a shaft support structure such as a pong support hole 31a and an outer case member.
  • 3 2 on the side of inner case member 3 1 corresponding to $ 1 support hole 3 1a It is rotatably supported via a bearing 35a on a rotation center shaft 35 whose both ends are supported by a formed shaft support structure such as a shaft support recess 32b.
  • the power transmission input gear 52 of the input pulley 52 is engaged with a power transmission intermediate gear 53 a disposed inside the case 30 behind the power transmission input gear 52 a.
  • a small-diameter power transmission intermediate gear 53b is formed concentrically with the large-diameter power transmission intermediate gear 53a on the side of the input bulge of the large-diameter power transmission intermediate gear 53a.
  • the integral large-diameter power transmission intermediate gear 53a and the small-diameter power transmission intermediate gear 53b are formed, for example, by a shaft support recess 31c formed on the side surface of the inner case member 31 of the case 30.
  • Both ends are formed by a shaft support structure such as a shaft support recess 32 c formed on the side surface of the outer case member 32 corresponding to the shaft support recess 31 c of the inner case member 31.
  • the portion is rotatably supported on a rotation center shaft 36 on which the portion is supported via a bearing 36a.
  • the small-diameter power transmission intermediate gear 53b is interlocked with a large-diameter power transmission output gear 54 disposed below the small-diameter power transmission intermediate gear 53b inside the case 30. .
  • the large-diameter output gear before power transmission 54 is formed on the side surface of the inner case member 31 of the case 30.
  • the shaft support structure such as the shaft support recess 3 2 d formed corresponding to the pong support recess 3 1 d of the inner case member 31 at both ends via the bearing 37 a Rotating center pong 3 supported rotatably You.
  • a power transmission output gear 55 is supported on the motor side of the output gear 54 before power transmission on the rotation center shaft 37 via a one-way clutch 37c.
  • the above-described various power transmission members extending from the output pulley 51 fixed to the output shaft 41 of the electric motor 40 to the power transmission output gear 55 that is, the power transmission belt 5 1 a, integrated input boogie 52 and power transmission input gear 52 2 a, integrated large-diameter power transmission intermediate gear 53 a and small-diameter power transmission intermediate gear 53 b and large-diameter power
  • the combination of the pre-transmission output gear 54, the rotation center shaft 37, the one-way clutch 37c, and the power transmission output gear 55 constitutes a torque transmission mechanism 50.
  • the torque transmitting mechanism 50, the case 30, and the electric motor 40 integrated with the torque transmitting mechanism 50 via the case 30 constitute an auxiliary power unit.
  • a large-diameter shaft through-hole 31 g is formed in the inner case member 31 of the case 30 at a position facing the center hole 1a of the hanger lug 1.
  • a small diameter through hole 32 g is formed at the position of the outer case member 32 corresponding to the shaft through hole 31 g of the inner case member 31 .
  • a hollow shaft 70 and a crank shaft 80 penetrated through the center hole 71 of the hollow shaft 70 are inserted. Both ends of the hollow 70 and the crank Yuko 80 protrude from both ends of the center hole 1a of the hanger lug 1, and both ends of the crank 80 protrude further from both ends of the hollow shaft 70. I have.
  • the ends of the hollow shaft 70 and the crankshaft 80 on the case side are inserted into the large-diameter shaft through-hole 31 g of the case member 31, and the end of the crank handle 80 on the case 30 side. Is further projected into the external space through a small-diameter shaft through hole 32 g of the outer case member 32.
  • the peripheral part of the large-diameter shaft through-hole 31 g of the inner case member 31 is formed as a bearing mounting recess 31 h, and the bearing mounted in the bearing mounting recess 31 h
  • the end of the hollow shaft 70 on the case 30 side is rotatably supported by the inner case member 31 by 77.
  • a packing 33 b is attached to the small-diameter $ through hole 3 2 g of the outer case member 32, and the end of the crank shaft 80 on the case 30 side is attached to the outer case member 32. It is rotatably supported in a watertight manner.
  • An annular groove 74 is formed on the outer peripheral surface of the hollow shaft 70 at a position outside the case 30 and adjacent to the bearing 77, and the annular groove 74 is provided for the bearing 77, that is, for the case 30.
  • An annular locking member 74a (see FIG. 4) for positioning the hollow shaft 70 in a direction along its own rotation center line is fitted.
  • the end of the crankshaft 80 on the case 30 side is further inserted into the large-diameter shaft through hole 3 1 g of the inner case member 31 and the small-diameter shaft through hole 3 2 of the outer case member 32. It protrudes into the external space via g.
  • the end of the hollow shaft 70 and the crank shaft 80 opposite to the case 30 are inserted into the through hole formed in the chain case 20 at the part corresponding to the hanger lug 1.
  • the end of S 0 is the chain case 20
  • the end of the chain 20 is the chain case 20 It protrudes outward from the through hole.
  • the crankshaft 80 which passes through the center hole 71 of the hollow shaft 70 (see Fig. 4), has bearing support portions 87a and 87b corresponding to both ends of the center hole 71 of the hollow shaft 70. Are rotatably supported by bearings 93 a and 93 b disposed at both ends of the center hole 71 of the hollow shaft 70.
  • the bearings 93a, 93b of the section are the washers 90b, 91b and the engaging members 90a at the inner ends of the two bearing supporting portions 87a, 87b on the outer peripheral surface of the crank shaft 80. , 91 a restricts inward movement from the two bearing support parts 87 a, 87 b.
  • the outside of the bearing support portion 87a on the case side is configured to have a slightly larger diameter than the bearing support portion 87a.
  • the step between the stepped portion 85 and the well-received support portion 87a is provided with a washer 92a via a spacer 92.
  • Sha 9 2a is the end face of the case side of Yokoyoshi 70 and the supporting part 8 7 a is prevented from moving inward of the case 30 on the crankshaft 80, and the crankshaft 80 is connected to the center case 71 of the Side, and eventually prevents the hollow shaft 70 from falling off from the central hole 71.
  • the part protruding from the end of the hollow shaft 70 on the chain case on the outer peripheral surface of the end of the crank shaft 80 on the side of the chain case 20 is the end face of the end of the hollow shaft 70 on the chain case.
  • An annular groove 94 is formed adjacent to the annular groove 94, and an annular engagement member 94a is fitted in the annular groove 94.
  • the washer 94b is the end face of the hollow shaft 70 on the chain case side and the bearing 93b on the bearing support portion 87b is the direction away from the hanger lug 1 in the outside of the chain case 20, that is, the chain case 20.
  • the crankshaft 80 moves toward the case 30 with respect to the center hole 71 of the hollow shaft 70, and eventually becomes hollow. It prevents falling off from the center hole 71 of the pongee 70.
  • bearings 93 a, 93 b at both ends of the hollow shaft 70 are provided on outer peripheral surfaces of both ends of the crank shaft 80 projecting from both ends 93 a, 93 b of the hollow shaft 70.
  • Combination of the spacer 92 and the washer 92 a and the engagement member 94 a and the washer 94 b arranged at a position adjacent to the central part 7 1 This prevents the bearings 93 a and 93 b at both ends of the hollow shaft 70 from falling off and the crank shaft 80 from falling off.
  • the hollow shaft 70 passing through the center hole 1a of the hanger lug 1 is opposed to the internal threads lb, lc formed at both ends of the center hole 1a of the hanger lug 1.
  • Fist bearing 1 1 5, 1 held by a substantially cylindrical bearing holding member 1 1 0, 1 2 0 having external threads 1 1 4, 1 24 screwed from the outside of the hanger plug 1 25 supports the hanger lug 1 rotatably with respect to the center hole 1a.
  • the bearing holding members 110, 120 are respectively flanged at the outer ends of cylindrical bodies 113, 123 holding bearings 115, 125 on the inner periphery.
  • the flange 1 16 of the bearing holding member 110 on the case side is in contact with the end face of the case side of the hanger lug 1, and the flange 1 of the bearing holding member 120 on the opposite side to the case 30
  • Reference numeral 36 denotes the hanger lug side of the tune case 20 which cooperates with the end face of the hanger lug 1 on the opposite side to the case 30 so as to pinch the peripheral edge of the shaft through hole formed on the inner wall of the chain case 20. Is fixed to the hanger lug 1.
  • the ends of the flanges 1 16, 1 36 of the pair of bearing holding members 1 1 10, 1 2 0 are slightly smaller than the diameter of the outer surface of the hollow shaft 70.
  • the inner projections 1 1 1, 1 2 1 having 1 2 2 are provided, and the inner peripheral surfaces of the cylindrical main bodies 1 1 3, 1 2 3 of the lock receiving members 1 1 0, 1 2 0 are held.
  • a cylindrical bearing position provided on the outer peripheral surface of the hollow shaft 70 between the bearing holding members 110 and 120 at both ends of the center hole 1a.
  • a regulating member 130 is provided.
  • Both ends of the cylindrical main body 13 1 of the bearing position hiding regulating member 13 1 are adjacent to the inner ends of the bearing holding members 1 10, 12 0, and both ends of the main body 13 1 are bearing holding members Bearings held by the inner peripheral surface of the cylindrical body 1 1 1, 1 2 3 from the inner peripheral surface of the main body 1 1, 1 2 3 Annular end plates 1 3 2 and 1 3 3 are formed to prevent falling inward 0
  • a male spline groove 73 is formed on the outer peripheral surface at the end of the hollow shaft 70, and the rear wheel is formed on the male spline groove 73 on the outer peripheral surface of the hollow shaft 70.
  • a female spline groove 17b formed on the inner peripheral surface of a cylindrical connecting member 17a concentrically fixed to the drive output gear 17 is engaged. By such engagement, the rear wheel drive output gear 17 is detachable with respect to the end of the hollow shaft 70 in a direction along the center line of the hollow shaft 70, and rotates together with the hollow shaft 70. It is possible.
  • connection member 17a of the rear wheel drive output gear 17 from the end of the hollow shaft 70 on the tune case side falls off the outer peripheral surface of the end of the crankshaft 80 on the wheel case 20. It is prevented by the combination of the joint member 94a and the dasher 94b.
  • both ends of the hollow shaft 70 projecting outward from each of the case 30 and the chain case 20 are connected to the bases of the well-known crank arms 81 and 82.
  • Crankshaft of predetermined shape provided with a plurality of engagement surfaces 83a, 84a to which the crankshaft engagement holes 81b, 82b of predetermined shape at the end are detachably engaged. It is configured as a arm engaging portion.
  • the nut 82 is formed by screwing the nuts 140 and 141 into the fixing screws 83b and 84b formed at the protruding end of the crank engaging portion 84. It is detachably fixed to the rank arm engaging portions ⁇ , 84.
  • the outer peripheral surface of the end of the hollow shaft 70 inside the case 30 has an end surface of the above-mentioned end (that is, a combination of a spacer 92 and a pusher 92a at the end of the crank shaft 80 adjacent to the above-mentioned end surface).
  • a male spline groove 72 is formed in an area between the case member 31 and the bearing 77 corresponding to the above-described end portion.
  • the spline groove 72 is formed in the cylindrical center of the input gear 56.
  • a female spline groove 56c formed on the inner peripheral surface of the center hole 56a of the portion 56 is engaged.
  • the input gear 56 is a power transmission output gear closest to the hollow shaft 70 and the crank shaft 80 in the rotating force transmission mechanism 50 disposed in front of the hollow shaft 70 and the crank shaft 80 in the case 30. Suitable for 55.
  • crank handle 80 The rotational force of crank handle 80 is transmitted to hollow shaft 70 around the outer peripheral surface of stepped portion 85 of crank Yukiyoshi 80 adjacent to the end of hollow shaft 70 inside case 30.
  • a torque control unit T for generating a torque in the electric motor 40 when the torque of the crankshaft 80 exceeds a predetermined value is arranged.
  • a male spline groove 85a is formed on the outer peripheral surface of the stepped portion 85 of the crank shaft 80, and the male spline groove 85a has a central hole 59a of a one-way clutch 59.
  • the female spline groove 59b formed on the inner peripheral surface is engaged. Due to such engagement, the one-way clutch 59 moves the crank shaft 80 on the case side in the direction along the center line of the crank 80 with respect to the stepped portion 85 of the crank shaft 80. Is removable through the end of the
  • crank shaft 80 is freely rotatable together with the crank shaft 80.
  • the diameter of the stepped portion 85 is the same as that of the crank arm engaging portion. Since the diameter is set to be larger than the diameter of 83, there is a step, and a washer 85b is in contact with this step. Then, the washer 85b contacts the peripheral area of the small-diameter shaft through-hole 32g on the inner surface of the outer case member 32, and is formed on the male spline groove 85a of the stepped portion 85. The predetermined sliding distance of the female sub-groove 59 b of the one-way clutch 59 is ensured.
  • the cylindrical central portion 58a of the selective engagement member 58 is fixed to the outer peripheral surface of the one-way clutch 59.
  • the selective engagement member 58 has a disc-shaped portion 58b extending concentrically and parallel to the input gear 56 from the center portion 58a. As shown in FIGS. 2 and 5A, on the side of the disc-shaped portion 58b of the selective engagement member 58 facing the input gear 56, as shown in FIG. 2 and FIG. 5A, in the circumferential direction of the disc-shaped portion 58b.
  • Six radially extending engaging projections 58c extending in the radial direction of the disk-shaped part 58b are formed at six equally spaced positions, and six engaging projections 58c. At the three positions, which are equally spaced apart from each other in the circumferential direction in the region between them, a bolt / man hole 58d is formed.
  • a disc-shaped portion 58b is provided in the area of the side surface of the input gear 56 facing the disc-shaped portion 58b of the selective engagement member 58.
  • the six radially spaced engagement protrusions 58 correspond to the six equally spaced apart in the circumferential direction of the input gear 56.
  • six radially extending engagement recesses 57 extending radially of the input gear 56 are formed, and in the region between the six engagement recesses 57, mutually equal in the circumferential direction.
  • Three connection holes 56 d corresponding to the three bolt-in holes 58 d of the disc-shaped portion 58 b are formed at three positions spaced apart from each other.
  • Each of the three connection holes 56d is elongated in an arc shape in the circumferential direction.
  • Each of the three connection holes 56 d of the input gear 56 and the selective engagement member 58 The disc-shaped portion 58 of the three bolt insertion holes 58 of the b 58 In 6, a bolt 61 with a sleeve 60 is inserted from a side surface of the selective engagement member 58 opposite to the disk-shaped portion 58b.
  • the protruding end of the bolt 61 protrudes from the sleeve 60 at a position at a predetermined distance from the side opposite to the input gear 56 in the disk-shaped portion 58 b, and
  • a biasing means such as a compression coil spring 62 is mounted in the area of the outer peripheral surface of the sleep 60 protruding from the side surface of 58b.
  • the biasing force generated by the compression coil spring 6 2 is applied to the selective engagement member 58, the circular portion 58 of the circular member 58, the radial six engagement protrusions 58 b of the input gear 56, and the radial engagement of the six engagement protrusions 58 c. Press toward recess 5 7 o
  • each of the six radially engaging recesses 57 is such that, as shown in FIG. 6A, the rear wheel drive output gear 17 is connected to the rear wheel 12 (see FIG. 1).
  • Direction of rotation when driven to rotate (counterclockwise direction indicated by arrow F in FIGS. 2 and 5B) It has an inclined surface 57a that gradually becomes shallower as it proceeds.
  • the disc-shaped portion 5 8 of the selective engagement member 58 is pressed against the six radially engaging recesses 57 of the input gear 56 by the urging force of the compression coil spring 62.
  • the six radially extending engagement projections 58c of the b are provided on the disc-shaped portion 58b of the selective engagement member 58 in a counterclockwise direction indicated by an arrow F in FIGS. Until the rotation force is applied, it is seated at the deepest position of the six engagement recesses 57.
  • the selective engagement member 58 is interposed between the input gear 56 and the selective engagement member 58 to urge the selective engagement member 58 toward the input gear 56 with a predetermined force.
  • One of the plurality of protrusions and grooves on the side surface of the input gear 56 (in this embodiment, the engagement recesses 57);
  • the engagement limited engagement that allows the selective engagement member 58 to rotate relative to the input gear 56 within a predetermined range while engaging the engagement projection 58c in this embodiment).
  • the movement permitting mechanism is an arc-shaped part in which the bolt 61 with the sleeve 60 fixed to the selective engagement member 58 and the bolt 61 with the sleeve 60 in the input gear 56 pass through. It can be seen that it is composed of a combination with the connection hole 56 d and a compression coil spring 62 attached to the bolt 61 with the sleeve 60.
  • a power supply for the electric motor 40 is provided on the inner surface of the inner case member 32, facing the outer peripheral edge 58 e of the disc-shaped portion 58 b of the selective engagement member 58.
  • Switch S is located.
  • the power switch S is provided on the inner surface of the inner case member 32 with a proximity switch 2 fixed by a known fixing means such as a combination of a fixing screw 26a and a nut 26b.
  • Proximity switch 25 is formed such that outer peripheral edge 58 e of disk-shaped portion 58 b of selective engagement member 58 has a proximity switch 25 as shown by a two-dot chain line in FIGS. 3 and 4.
  • FIGS. 1 to 6B the present invention, which is configured by combining the bicycle auxiliary power unit C according to one embodiment of the present invention with a conventional bicycle B, will be described.
  • the operation of the bicycle with an auxiliary power unit according to one embodiment will be described.
  • the manpower applied to 81a and 81b is transmitted to the rotational force control unit T in the case 30 via the crank arms 81 and 82 and the crank shaft 80.
  • the above-mentioned human force is transmitted from the crank shaft 80 to the selective engagement member 58 via the one-way clutch 59. If the rotational force at which the above-mentioned human power is generated is equal to or less than a predetermined value, select the six radial engagement projections 5 8 c on the side surface of the selective engagement member 58 facing the input gear 56 in the case 30.
  • the selective engagement member 58 is urged toward the input gear 56 between the radial engagement recesses 57 on the side surface of the input gear 56 facing the engagement member 58.
  • the input gear 56 is rotated in the same direction (the direction indicated by the arrow F in FIG. 2) without moving from the deepest position of the six radial engagement recesses 57 on the side surface of the input gear 56, and the input gear 5
  • the above torque is transmitted to 6.
  • the input gear 56 transmits the above-mentioned torque to the rear wheel drive output gear 17 via the hollow shaft 70, and the rear wheel drive output gear 17 includes the wheel 19 and the freewheel teeth.
  • the above torque is transmitted to the rear wheels 12 via the car 18. With this torque, the rear wheels 12 are rotated so as to advance the bicycle ⁇ with the auxiliary power unit.
  • the above-described torque transmitted from the selective engagement member 58 to the input gear 56 is also transmitted to the power transmission output gear 55 of the torque transmission mechanism 50 to rotate the power transmission output gear 55.
  • the power transmission output gear 55 is It rotates freely on the rotation center axis 37, and does not rotate the rotation center axis 37. Therefore, most of the tillage force transmitted from the selective engagement member 58 to the input gear 56 is used for driving the rear wheel 12.
  • the rotational force generated by the human power reaches a predetermined value.
  • the rotational force control unit T in the case 30 the rotational force equal to or more than a predetermined value transmitted by the one-way clutch 37 a to the selective engagement member 58 is applied to the selective engagement member.
  • Compressive coil spring 6 urges 5 8 toward input gear 5 6
  • the biasing force of 2 is selectively applied to the engagement member 58 Radial 6 engagement projections 5 8 c on the side of input gear 5 and the side of input gear 5 6
  • the selective engagement member 58 rotates faster than the input gear 56. Due to the rotational deviation between the selective engagement member 58 and the input gear 56, the radial engagement protrusion 58c on the side surface of the selective engagement member 58 becomes as shown in FIG. 6B. input It moves from the deepest position of the six radial engagement recesses 57 on the side surface of the gear 56 to the shallow position.
  • the input gear 56 receives the input gear from the electric motor 40 via the rotational force transmission mechanism 50.
  • the torque transmitted to 56 is applied.
  • the total of the predetermined value of the manual power applied to the input gear 56 and the rotational force from the electric motor 40 is transmitted to the rear wheel drive output gear 17 via the hollow shaft 70, and the rear wheel drive output gear is provided. 17 rotates the rear wheels 12 by using the total force described above to advance the bicycle ⁇ with the auxiliary power unit.
  • the torque generated by the human power for driving the rear wheels 12 When the torque generated by the human power for driving the rear wheels 12 reaches a predetermined value, the torque generated by the electric motor 40 added for driving the rear wheels 12 generates the human power. It can be added even after the turning force has exceeded the specified value. Therefore, the magnitude of the rotational force generated by the above-mentioned human power required after the rotational force required to drive the rear wheels 12 has exceeded a predetermined value is necessary to drive the rear wheels 12 It is a value obtained by subtracting the torque of the electric motor 40 from the appropriate torque.
  • FIG. 7 shows a bicycle assisting power device C according to an embodiment of the present invention separated from a normal bicycle B (see FIG. 1) to which the bicycle assisting power device C is attached. The distribution status of bicycle auxiliary power device C in the market is shown.
  • the bicycle auxiliary power unit C is composed of the case 30, the motor cover 44, the crank arm engaging portion ⁇ at the case side end of the crank shaft 80, and the hollow shaft 80. It is distributed as a single block with only the protruding crank arm engaging portion 84 at the opposite end of the case and at the opposite end of the case of the crank case 80.
  • FIG. 8 schematically shows a process of attaching the bicycle auxiliary power device C according to one embodiment of the present invention to a normal bicycle B (see FIG. 1). First, after fitting the annular engaging member 75a into the annular groove 65 (see FIG.
  • the bicycle B (see Fig. 1) has the hollow 70's opposite end to the case opposite to the crank's Yukiyoshi 80's opposite end.
  • the center hole 1a of the hanger lug 1 is inserted from the case side, and the one bearing holding member 110 is engaged with the end of the inner peripheral surface of the center hole 1a on the case side.
  • the other bearing holding member 120 holding the bearing 125 is covered with the other end of the hollow shaft 70, It is screwed into the end of the center hole la on the opposite side of the case on the circumferential surface.
  • An annular engaging member 76a is fitted into the annular groove 76 after a cover 76b is further placed on the end of the hollow shaft 70 opposite the case.
  • the female spline groove 17a of the center part of the rear wheel drive output gear 17a is placed on the male spline groove 73 of the hollow shaft 70 on the opposite end of the case.
  • the mounting bracket 45 on the motor cover 44 which is fixed at a position away from the hollow shaft 70 and the crank shaft 80, has a hollow grip 70 At the appropriate time after being inserted into the center hole 1a of the hanger lug 1 of the bicycle B (see Fig. 1) from the case side together with the end of the case 80 opposite to the case, this is best shown in Fig. 2.
  • the lower pipe 3 is attached to the lower pipe 3 of the bicycle B, and is detachably connected to the lower pipe 3 by a known fixing means such as a metal plate 46 and a screw 47.
  • crank arm engaging portions at both ends of the crank shaft 80 As shown in Fig. 4, the crank shaft engaging holes 81b and 82b at the base ends of the corresponding crank arms 81 and 82 are detachably engaged with the crank arms 81 and 82, respectively.
  • the nuts 140, 141 are combined with the fixing male screws 83b, 84b at the protruding ends of the engaging portions 8_4, so as to follow the embodiment of the present invention for a normal bicycle B (see FIG. 1).
  • FIG. 9A shows six radially engaging projections 58c on the side of the selective engaging member 58 of the rotational force control unit T shown in FIG. A variation of the combination with six engagement recesses 57 is shown.
  • each of the six engaging recesses 157 on the side of the input gear 56 is shown in FIG.
  • the cross-sectional shape of each of the 57 locations is the same.
  • the cross section of each of the six radial engagement projections 1 58 on the side surface of the selective engagement member 58 is formed by the six radial projections on the side surface of the selective engagement member 58 shown in FIG. 6A.
  • the respective cross sections of the six radial engagement recesses 157 on the side surface of the input gear 56 match the respective cross sections. That is, each engagement projection 58c of the selective engagement member 58 has an inclined surface 1 58a in cross section that matches the inclined surface 157a of each engagement recess 157 of the input gear 56. .
  • FIG. 1 OA shows six radial engagement projections 58 c on the side of the selective engagement member 58 of the torque control unit T shown in FIG. 6A and the side of the input gear 56.
  • An external thread 159a is formed on the outer peripheral surface.
  • a female screw 1a is formed which is combined with a male screw 159a on the outer peripheral surface of the stepped portion 85 of the crank $ 80.
  • radial engaging projections 58c are not formed on the side surface of the selective engaging member 58, and six radial engaging recesses 57 are not formed on the side surface of the input gear 56.
  • the combination of the male screw 159a on the outer peripheral surface of the stepped portion 85 of the crank knuckle 80 constructed as described above and the female screw 159a on the inner peripheral surface of the one-way clutch 59 can also be used. When a torque equal to or more than a predetermined value is applied to the shaft 80, the crank shaft 80 can rotate prior to the negative clutch 59.
  • the bicycle auxiliary power unit according to the present invention is combined with a conventional bicycle to constitute a bicycle with an auxiliary power unit.

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Description

明 細 害 自転車用補助動力装置および補助動力装置付自転車 技術分野
この発明は、 従来の自転車に着脱自在に取り付けられる自 転車用補助動力装置及び補助動力装置付自転車に関係してい る o 背景技術
走行の為の駆動源を人力と例えば電動機あるいは内燃機の 如き補助動力装置との間で切り替えることが出来る補助動力 装置付自転車は従来から広く知られている。
この種の補助動力装置付自転車は例えば特公昭 5 2 - 3 7 2 5 1号公報に記載されている。 この公報に記載された補助 動力装置付自転車の動力切り替え機構は、 チュイ ンを介して 後輪歯車に連結されたチェィ ン駆動歯車が一端部に固定され 自転車のハンガラグに回転自在に支持:された中空の駆動歯車 軸と、 駆動歯車軸の中空孔に回転自在に支持され両端部にぺ ダルクラ ンクアームが固定されたクラ ンク牵由と、 クラ ンク軸 と駆動歯車軸との間に介在された第 1 の一方向クラ ッチと、 駆動歯車軸に回転自在に支持され内燃機からの回転力が伝達 される入力歯車と、 駆動歯車 ί由と入力歯車との間に介在され た第 2の一方向ク ラ ッチと、 を備えている。 そ して、 人がベ ダル及びべダルク ラ ンクアームを介してク ラ ンク紬に負荷し た人力は第 1 の一方向クラ ッチを介して駆動歯車 及びチェ イ ン駆動歯車に伝達され、 さ らにはチヱイ ン駆動歯車からチ ユイ ンを介して後輪歯車へと伝達される。 また内燃機から入 力歯車に伝達された回転力は第 2の一方向クラ ッチを介して 駆動歯車紬及びチエイ ン駆動歯車に伝達され、 さ らにはチェ ィ ン駆動歯車からチユイ ンを介して後輪歯車へと伝達される, しかしながらこの補助動力装置付自転車は、 上述した如く 構成された動力切り替え機構の取り付けの為に通常の自転車 のハンガラグとは異なった構成のハンガラグを必要と してい るので、 この為に特別に構成された自転車を必要と している ( そして特別に構成された自転車が従来の補助動力装置付自転 車の価格を高く している。
また最近では、 走行の為の駆動源として通常は人力を使用 し、 所定以上の駆動力が必要となつた時に人力に加えて例え ば電動機あるいは内燃機の如き補助動力装置からの補助力を 使用する補助動力装置付自転車も知られるようになつて来た。
この種の補助動力装置付自転車は例えば特公昭 5 2 - 3 3 8 5 0号公報に記載されている。 この:公報に記載された補助 動力装置付自転車の動力切り替え機構は、 内燃機からの回転 力が伝達される入力歯車を有しており 自転車のハンガラグに 回転自在に支持された中空の駆動軸と、 駆動軸の中空孔に回 転自在に支持され両端部にペダルクラ ンクアームが固定され たク ラ ン ク ΐ由と、 チヱイ ンを介して後輪歯車に連結されたチ ヱイ ン駆動歯車と、 を備えている。 そして、 人がペダル及び ペダルクラ ンクアームを介してクラ ンク軸に負荷した人力は チェイ ン駆動歯車及びチ ィ ンを介して後輪歯車へと伝達さ れる。 また人がク ラ ン ク軸に負荷した人力、 即ち駆動力、 が 所定以上の大きさになつた時には中空の駆動軸を介してチュ ィ ン駆動歯車に内燃機からの回転力が上記人力に加え負荷さ れてチェイ ンを介して後輪歯車へと伝達される。
この捕助動力装置付自転車もまた、 上述した如く構成され た動力切り替え機構の取り付けの為に通常の自転車のハ ンガ ラグとは異なった構成のハンガラグを必要と しているので、 この為に特別に構成された自転車を必要と している。 そして 特別に構成された自転車が従来の補助動力装置付自転車の価 格を高く している。
この補助動力装置付自転車ではさらに、 ク ラ ン ク軸に負荷 された人力、 即ち駆動力、 が所定以上の大きさになった時に 内燃機からの回転力を上記人力に加え負荷する為にチユイ ン 駆動歯車が従来の自転車のチユイ ン駆動歯車の構造とは異な る特殊な構造を有している。 このような特殊な構造のチヱイ ン駆動歯車もまた従来の補助動力装置付自転車の価格を高く している。
また、 従来の補助動力装置付自転車において捕助動力装置 から自転車の前輪または後輪に回転駆動力を伝える為の回転 駆動力伝達装置と して、 補助動力装置の出力軸を自転車の前 輪または後輪に摩擦接触させる構成もまた使用されている。 しかしながら摩擦接触を利用した回転駆動力伝達装置は回転 駆動力の伝達効率が低い。
この発明は上記事情の下でなされ、 この発明の目的は、 従 来の自転車の車体や部品の一部をそのまま利用することが出 来て安価であり、 しかも補助動力装置からの回転駆動力を効 率良く 自転車の車輪に伝達することが出来る自転車用補助動 力装置及び補助動力装置付自転車を提供することである。 発明の開示
上述したこの発明の目的を達成する為に、 この発明に従つ た自転車用補助動力装置は ： 自転車のハンガラグに回転自在 にまた回転中心線に沿う移動が規制されて支持されていて、 ハンガラグの外側に突出した両端部を有しており、 両端部の —方に後輪駆動出力歯車が着脱自在に取り付けられ他方に入 力歯車が固定された中空軸と ； 中空軸の中心孔に回転自在に また中空軸の回転中心線に沿う移動が規制されて支持されて いて、 中空軸の外側に突出した両端部を有しており、 両端部 に 1対のペダル付きクラ ンクアームが着脱自在に取り付けら れるク ラ ン ク軸と ； 自転車の車体に着脱自在に取り付けられ、 電動機と電動機からの回転力を入力歯車に伝達する回転力伝 達機構とを含み、 回転力伝達機構が自転車を前進させる方向 にのみ電動機からの回転力を入力歯車に伝達する一方向クラ ツチを有している、 補助動力ュニッ 卜と ； そして、 ハンガラ グの外側においてクラ ンク軸と中空軸との間に介在され、 ク ラ ン ク拳由の回転力を中空軸に伝達するとと もに、 ク ラ ン ク幸由 の回転力が所定の値以上になつた時に電動機に回転力を発生 させる回転力制御ュニッ ト と ； を備えている。
こ のよ う に構成されたことを特徴とするこ の発明に従った 自転車用補助動力装置では、 自転車のハンガラグに中空軸と クラ ンク軸とが同心的に回転自在に支持され、 また補助動力 ュニッ トが自転車の車体に着脱自在に取り付けられ、 さ らに 回転力制御ュニッ 卜がハンガラグの外側においてクランク軸 と中空軸との間に介在される。
従って、 このような自転車用補助動力装置を自転車の車体 とは独立して製造及び流通させることが出来、 しかも従来の 自転車の車体を利用するこ とでこのような自転車用補助動力 装置を利用した補助動力装置付き自転車を前述した従来の補 助動力装置付き自転車に比べて遥かに安価に提供することが 出来る。
また、 電動機からの回転力を中空軸の後輪駆動出力歯車に 伝達する為に回転力伝達機構と中空軸の一方向クラ ッチ付き の入力歯車を使用しているので、 補助動力装置と しての電動 機からの回転駆動力を効率良く 自転車の車輪に伝達すること が出来る。
上述した如く構成されたことを特徴とするこの発明に従つ た自転車用補助動力装置では、 電動機， 中空軸の他方の端部 の入力歯車， クラ ンク軸において中空軸の他方の端部から突 出した端部からペダル付きクラ ンクアームを除いた部分， 補 助動力ュニッ ト， そ して回転力制御ュニッ 卜が 1つのケース に格納されている、 ことが好ま しい。
このような構成であれば、 この発明に従った自転車用捕助 動力装置を 1つのケースを核と した単一の組み立て体と して 流通させることが出来るので流通経費が安価になる。 上述した如く 1つのケースを利用するとともに補助動力ュ 二ッ トの回転力伝達機構が回転中心軸を有する種々の回転部 材を含んでいる場合、 1つのケースにおいて種々の回転部材 の夫々の回転中心軸の両端部に対応した位置に軸支持構造を 形成し、 上記軸支持構造で対応する回転中心軸の端部を回転 自在に支持することが好ま しい。
このよ うな構成であれば回転力伝達機構の種々の回転部材 の回転支持機構の構成を簡易にすることが出来、 ひいてはこ の発明に従った自転車用補助動力装匿の製造コス トを低下さ せることが出来る。
前述した如く構成されたことを特徴とするこの発明に従つ た自転車用補助動力装置では、 回転力制御ユニッ トが ： 中空 軸の入力歯車の側面に放射状に形成された複数の突起及び溝 のいずれか一方と ； 中空軸の入力歯車の上記側面に対向して 配置され、 ク ラ ン ク軸からの人力を自転車を前進させる方向 へのみ伝達する一方向クラ ツチを介してク ラ ン ク拳由に連結さ れているとともにクランク軸の中心線に沿った方向に所定の 範囲で移動自在であり、 さ らに入力歯車の上記側面に対向し た側面に放射状に形成された複数の突起及び溝のいずれか他 方が形成された選択的係合部材と ； 入力歯車と選択的係合部 材との間に介在され、 選択的係合部材を所定の力で入力歯車 に向かい付勢して入力歯車の側面の複数の突起及び溝のいず れか一方に対して選択的係合部材の複数の突起及び溝のいず れか他方を係合させるとと もに入力歯車に対する選択的係合 部材の所定の範囲の相対的な回動を許容する付勢/限定回動 許容機構と ； そしてクランク拿由の中心線に沿った方向におけ る入力歯車の上記側面からの選択的係合部材の所定の範囲の 離間により電動機と電源との接続を許容する電源スィ ツチと を含んでいることが好ま しい。
このような回転力制御ュニッ トは構成が簡易であり、 故障 が少ない。 クランク軸の回転力 （即ち、 クランク拿由に入力さ れる人力） が所定の値以上になった時には、 付勢 限定回動 許容機構の付勢力に抗して中空軸の入力歯車の側面の複数の 突起及び溝のいずれか一方に対する選択的係合部材の複数の 突起及び溝のいずれか他方の係合が解除されて入力歯車に対 する選択的係合部材の所定の範囲の相対的な回動が許容され、 この結果としてクランク軸の中心線に沿った方向における入 力歯車の上記側面からの選択的係合部材の所定の範囲の離間 が生じて電源スィ ッチがオンにされる。 この結果と して、 中 空軸の入力歯車には、 所定の値までの人力に加えて、 電動機 からの回転力が補助動力ュニッ 卜の回転力伝達機構を介して 負荷され、 さ らには中空軸の後輪駆動出力歯車に伝達される。
前述した如く構成されたことを特徴:とするこの発明に従つ た自転車用捕助動力装置はさらに、 自転車のハンガラグに対 する中空軸の回転自在で回転中心線に沿う移動が規制された 支持の為に、 中空幸由が挿入される中心孔を有し中心孔の周囲 に中空軸を回転自在に支持する軸受けを保持し自転車のハン ガラグの中心孔の両端の開口に螺合される公知の軸受け保持 部材を使用することが出来る。
前述した如く構成されたこ とを特徴とするこの発明に従 つた自転車用補助動力装置を使用した補助動力装置付き自転 車は ： クランク軸が回転自在に挿入される中心孔を有したハ ンガラグと座席とを含む車体と ； 車体において座席の後方に 回転自在に支持された後輪と ； 車体において座席の前方に設 けられたハン ドルと ； ハン ドルに回転自在に支持された前輪 と ； ハンガラグに回転自在にまた回転中心線に沿う移動が規 制されて支持されていて、 ハンガラグの外側に突出した両端 部を有しており、 両端部の一方に後輪駆動出力歯車が着脱自 在に取り付けられ他方に入力歯車が固定された中空軸と ； 中 空拿もの中心孔に回転自在にまた中空軸の回転中心線に沿う移 動が規制されて支持されていて、 中空軸の外側に突出した両 端部を有しており、 両端部に 1対のペダル付きクラ ンクァー ムが着脱自在に取り付けられるクラ ンク軸と ； 車体に着脱自 在に取り付けられ、 電動機と電動機からの回転力を入力歯車 に伝達する回転力伝達機構とを含み、 回転力伝達機構が自転 車を前進させる方向にのみ電動機からの回転力を入力歯車に 伝達する一方向クラ ッチを有している、 補助動力ュニッ 卜と ハンガラグの外側においてクラ ンク軸と中空ま由との間に介在 され、 クラ ンク軸の回転力を中空軸に伝達するとと もに、 ク ラ ンク軸の回転力が所定の値以上になつた時に電動機に回転 力を発生させる回転力制御ュニッ 卜 と ； 中空軸の後輪駆動出 力歯車からの回転力を後輪に伝達する後輪駆動回転力伝達機 構と ； を備えている。
そ してこのよ うに構成された補助動力装置付き自転車は、 車体， 後輪， ハン ドル， 前輪， 後輪駆動出力歯車， そ して後 輪駆動回転力伝達機構を、 従来の自転車のこれらの部材から 流用することが出来る。
またこのように構成された補助動力装置付き自転車はさら に、 自転車のハンガラグに対する中空軸の回転自在で回転中 心線に沿う移動が規制された支持の為に、 中空軸が挿入され る中心孔を有し中心孔の周囲に中空軸を回転自在に支持する 軸受けを保持し自転車のハンガラグの中心孔の両端の開口に 螺合される公知の軸受け保持部材を使用することが出来る。 図面の簡単な説明
第 1図は、 この発明の一実施例に従った自転車用補助動力 装置を使用した補助動力装置付き自転車の側面図 ；
第 2図は、 第 1図の自転車用補助動力装置を拡大し一部を 切り欠いて示す側面図 ；
第 3図は、 第 2図の ΠΙ— ΠΙ線に沿った断面図 ；
第 4図は、 第 3図におけるハンガラグの近傍を拡大して示 す拡大断面図 ；
第 5 A図は、 第 4図の入力歯車に対向した選択的係合部材 の側面に形成されている放射状の 6つの係合突起と放射状の 6つの係合突起の間の 3つのボル ト揷入孔とを示す側面図 ； 第 5 B図は、 第 4図の選択的係合部材に対向した入力歯車 の側面に形成されている放射状の 6つの係合凹所と放射状の 6つの係合凹所の間の 3つの円弧状の連結孔とを示す側面図 ： 第 6 A図は、 選択的係合部材に所定以上の回転力が負荷さ れる前において第 5 A図の選択的係合部材の係合突起が第 5 B図の入力歯車の係合凹所の最も深い位置で係合している状 態を部分的に拡大して示す平面図 ；
第 6 B図は、 選択的係合部材に所定以上の回転力が負荷さ れた後に第 5 A図の選択的係合部材の係合突起が第 5 B図の 入力歯車の係合凹所の第 6 A図に示された最も深い位置から 傾斜面の浅い位置に移動されることにより入力歯車から遠ざ かった状態を部分的に拡大して示す平面図 ；
第 7図は、 この発明の一実施例に従った自転車用補助動力 装置をこの自転車用補助動力装置が取り付けられる従来の自 転車から分離して、 上記自転車用補助動力装置の市場におけ る流通状態を示す斜視図 ；
第 8図は、 第 7図の如く従来の自転車から分離されている この発明の一実施例に従った自転車用補助動力装置を従来の 自転車に取り付ける工程を示す分解図 ：
第 9 A図は、 第 5 A図の選択的係合部材の係合突起の変形 例が第 5 B図の入力歯車の係合凹所の変形例の最も深い位置 で係合している状態を部分的に拡大して示す平面図 ；
第 9 B図は、 選択的係合部材に所定以上の回転力が負荷さ れた後に第 5 A図の選択的係合部材の係合突起の上記変形例 が第 5 B図の入力歯車の係合凹所の上記変形例の第 6 A図に 示された最も深い位置から傾斜面の浅い位置に移動されるこ とにより入力歯車から遠ざかった状態を部分的に拡大して示 す平面図 ；
第 1 0 A図は、 選択的係合部材に所定以上の回転力が負荷 され前に選択的係合部材からの回転力を入力歯車に伝達する 為の回転力制御ュニッ トの変形例の主要部を概略的に示す部 分的な側面図 ； そして、
第 1 0 B図は、 選択的係合部材に所定以上の回転力が負荷 された後に第 1 O A図の回転力制御ュニッ トの変形例の主要 部が上記の回転力に加えて電動機からの回転力を発生させる よう動作した状態で概略的に示す部分的な側面図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、 この発明の一実施例に従った自転車用補助動力装置 及びこの自転車用補助動力装置を使用したこの発明の一実施 例に従った補助動力装置付自転車を、 添付の図面を参照しな がら詳細に説明する。
第 1図には、 この発明の一実施例に従った自転車用補助動 力装置及びこの自転車用補助動力装置を使用したこの発明の 一実施例に従った補助動力装置付自転車の側面図が示されて いる。
第 1図において参照符号 はこの発明の一実施例に従つた 補助動力装置付自転車を指摘しており、 参照符号 Bはこの発 明の一実施例に従った補助動力装置付自転車 Λに使用された 自転車を指摘しており、 参照符号 Cは自転車 Bに着脱自在に 取り付けられて自転車 Bとともにこの発明の一実施例に従つ た補助動力装置付自転車 Λを構成しているこの発明の一実施 例に従った自転車用補助動力装置を指摘している。
自転車 Bは、 ペダル 8 1 a， 8 2 a:を備えた 1対のクラ ン クアーム 8 1 , 8 2が両端部に固定されたクランク軸 8 0力《 回転自在に挿入される中心孔を有したハンガラグ 1 と、 ハン ガラグ 1 に固定されハンガラグ 1から略上方に延びる立パイ プ 2と、 ハンガラグ 1 に固定されハンガラグ 1から前上方に 向かい斜めに延出された下パイプ 3と、 下パイプ 3の延出端 に固定され略上下方向に延出したへッ ドパイプ 4 と、 下パイ プ 3の上方で下パイプ 3に沿い延出し両端部をへッ ドパイプ 4及び立パイプ 2に固定された上パイプ 5と、 ハンガラグ 1 に水平方向に相互に離間して固定されハンガラグ 1から後方 に延出する 1対のチヱイ ンステー 7 と、 立パイプ 2の上端部 と 1対のチュイ ンステー 7の後方延出端部との間を延出し両 端部が立パイプ 2の上端部と 1対のチヱイ ンステー 7の後方 延出端部とに固定された 1対のシー トスティ 1 1 と、 を有し たフレーム を備えている。
フ レーム の立パイプ 2の上端部にはサ ドル 1 3が取り付 けられており、 へッ ドパイプ 4には前ホーク 8がへッ ドバイ プ 4の中心線の回りに回転自在に支持されている。 前ホーク 8の 2又の下方延出部の下端には前輪 1 0が回転自在に支持 されていて、 2又の下方延出部には前輪 1 0の後半部の略上 2ノ 3を覆う前方泥除けカバー 1 0 aが固定されており、 さ らに立パイプ 2の上方に突出した前ホーク 8の上端部にはハ ン ドル 9が固定されている。
1対のチェイ ンステー 7の後方延出端部には後輪 1 2が回 転自在に支持されていて、 1対のチヱイ ンステー 7及び 1対 のシー トスティ 1 1 には後輪 1 2の略上半部を覆う後方泥除 けカバー 1 2 aが固定されており、 1対のチヱイ ンステー 7 及び 1対のシー トスティ 1 1 にはさらに後方泥除けカバー 1 2 aの上方に荷台 1 4が固定されている。
後輪 1 2には一方向クラ ッチを介してフ リ ーホイール歯車 1 8が固定されていて、 フ リーホイール歯車 1 8には、 クラ ンク蚰 8 0に同心的にまた動作的に連結されている後輪駆動 出力歯車 （この実施例ではチヱイ ンホイール） 1 7 との間に チェイ ン 1 9が掛け渡されている。 この実施例ではチヱイ ン 1 9 とフ リ ーホイール歯車 1 8とが後輪駆動出力歯車 1 7か らの回転力を後輪 1 2に伝達する後輪駆動回転力伝達機構を 構成しているが、 後輪駆動出力歯車 1 7から後輪 1 2のフ リ 一ホイ一ル歯車 1 8へとプロペラ シャフ トにより回転力を伝 達する後輪駆動回転力伝達機構も良く知られている し、 チ イ ン 1 9に代わりゴムベル トを使用する後輪駆動回転力伝達 機構も良く知られている。 フ リーホイール歯車 1 8 , チヱイ ン 1 9 , そして後輪駆動出力歯車 1 7は、 これらと同じ側の —方のチエイ ンステ一 7に支持されたチェイ ンケース 2 0内 に格納されている。
上述した如く構成された自転車 Bは、 クラ ンク軸 8 0 , ク ラ ンク蚰 8 0と後輪駆動出力歯車 1 7 との勅作的な連結機構 を除き従来から市販されている自転車と同じ構造をしている そ して、 クラ ンク幸由 8 0 と後輪駆動出力歯車 1 7 との動作 的に連結については後で詳細に説明する。
自転車用補助動力装置 Cは、 自転車 Bにおいて後輪駆動出 力歯車 1 7 とは反対の側で、 自転車 Bのフ レーム の下パイ ブ 3 とクランク軸 8 0 とを介してフ レーム に着脱自在に取 り付けられている。
なおこの実施例では自転車用補助動力装置 Cの補助動力源 は電動機であり、 電動機の為のバッテリー 1 5は自転車 Bの 荷台 1 4に着脱自在に固定され、 バッテリー 1 5から電動機 へはリー ド線 1 6により電流が供給される。 次には、 自転車用補助動力装置 Cの構成を第 2図乃至第 7 図を参照しながら詳細に説明する。
第 2図， 第 3図及び第 7図に良く示されている如く 、 自転 車用補助動力装置 Cの大部分の構造は補助動力装置ケース 3 0に格納されている。 このケース 3 0は長円形状をしており . 自転車 Bのフ レーム のハンガラグ 1から前方に下パイブ 3 に沿って配置され下パイブ 3 とは反対側が開口された長円形 の皿形状の内ケーズ部材 3 1 と、 内ケーズ部材 3 1の開口に 対向して開口された長円形の皿形状の外ケース部材 3 2と、 を備えている。 外ケース部材 3 2の開口端は内ケース 3 1の 開口端 3 1 aが揷入される嵌合凹所 3 2 a と して形成されて おり、 内ケース 3 1の開口端 3 l aはシール部材グ 3 3 aを 介して外ケース部材 3 2の開口端の嵌合凹所 3 2 a に液密的 に嵌合されている。 内ケース部材 3 1 と外ケース部材 3 2と はこれらを貫通した複数のねじ 3 4 と複数のねじ 3 4の先端 部に嫘合された複数のナツ ト 3 4 b との組み合わせにより相 互に結合されている。 そして内ケース 3 1 および外ケース 3 2の夫々は、 冷却効果を上げるためおよび低価格化を図るた め鉄板等の板金によつて形成されている。
内ケース部材 3 1の側面においてハンガラグ 1から遠い部 分には、 電動機 4 0の出力軸 4 1が挿入される揷通孔 3 1 e が形成されていて、 揷通孔 3 1 e の周囲には電動機 4 0が例 えばねじ 4 2の如き公知の固定手段により着脱自在に固定さ れた電動機取付部 3 1 f が形成されている。 内ケース部材 3 1 の側面から突出している電動機 4 0はカバー 4 4 によ り覆 われており、 カバー 4 4は内ケース部材 3 1の側面とシール 部材 4 3を介して例えばねじ 4 4 a (第 7図参照） の如き公 知の固定手段により着脱自在に固定されている。
カバー 4 4には、 自転車 Bのフ レーム 6の下パイプ 3に下 方から当接される半円形状の横断面を有する当接部 4 5 aを 含む取付金具 4 5が固定されている。 取付金具 4 5は当接部 4 5 aが自転車 Bのフ レーム 6の下パイプ 3に下方から当接 させれている間に取付金具 4 5と対向して下パイブ 3の上方 から下パイブ 3に当接される当て金 4 6 (第 2図参照） と例 えばねじ 4 7 (第 2図及び第 3図参照） の如き公知の固定手 段により着脱自在に連結されることにより、 下パイプ 3に着 脱自在に固定される。
ケース 3 0の内部に突出した電動機 4 0の出力軸 4 1 の突 出端部には、 第 3図に示す如く、 小径の出カブ一 リ ー 5 1が ピン 5 l aによって回り止めされて取り付けられている。 ケ ース 3 0の内部で電動機 4 0の出力軸 4 1の上方には、 第 2 図及び第 3図に示す如く 、 電動機 4 0の出力軸 4 1の出カブ 一リー 5 1 との間で動力伝達ベル ト 5 1 aが掛け渡されてい る大径の入力プー リ ー 5 2が配置されている。
入力ブー リー 5 2の電動機側の側面には小径の動力伝達入 力歯車 5 2 aが入力ブーリー 5 2に対して同心的に形成され ている。 一体的な入力プー リー 5 2と動力伝達入力歯車 5 2 a は、 ケース 3 0の内ケース部材 3 1 の側面に形成された例 えば紬支持孔 3 1 a の如き軸支持構造と外ケース部材 3 2の 側面において内ケース部材 3 1の $由支持孔 3 1 a に対応して 形成されている例えば軸支持凹所 3 2 bの如き軸支持構造と により両端部が支持されている回転中心軸 3 5上に軸受 3 5 aを介して回転自在に支持されている。
入力プー リ ー 5 2の動力伝達入力歯車 5 2 a には、 ケース 3 0の内部で動力伝達入力歯車 5 2 aの後方に配置されてい る動力伝達中間歯車 5 3 aが唾み合わされている。 大径の動 力伝達中間歯車 5 3 aの入力ブー リ一側の側面には小径の動 力伝達中間歯車 5 3 bが大径の動力伝達中間歯車 5 3 a に対 して同心的に形成されている。 一体的な大径の動力伝達中間 歯車 5 3 a と小径の動力伝達中間歯車 5 3 b とは、 ケース 3 0の内ケース部材 3 1の側面に形成された例えば軸支持凹所 3 1 cの如き軸支持構造と外ケース部材 3 2の側面において 内ケース部材 3 1 の軸支持凹所 3 1 c に対応して形成されて いる例えば軸支持凹所 3 2 c の如き軸支持構造とにより両端 部が支持されている回転中心軸 3 6上に軸受 3 6 aを介して 回転自在に支持されている。
小径の動力伝達中間歯車 5 3 bには、 ケース 3 0の内部で 小径の動力伝達中間歯車 5 3 bの下方に配置されている大径 の動力伝達前出力歯車 5 4が嚙み合わされている。 大径の動 力伝達前出力歯車 5 4は、 ケース 3 0の内ケース部材 3 1 の 側面に形成された例えば軸支持凹所 3 1 dの如き $も支持構造 と外ケース部材 3 2の側面において内ケース部材 3 1の紬支 持凹所 3 1 dに対応して形成されている例えば軸支持凹所 3 2 d の如き軸支持構造とによ り両端部が軸受 3 7 aを介して 回転自在に支持されている回転中心紬 3 7上に固定されてい る。 回転中心軸 3 7上で動力伝達前出力歯車 54の電動機側 には一方向クラ ツチ 3 7 c を介して動力伝達出力歯車 5 5が 支持されている。
そ してこの実施例では、 電動機 4 0の出力軸 4 1 に固定さ れた出力プーリー 5 1から動力伝達出力歯車 5 5の間に至る 上述した種々の動力伝達部材、 即ち、 動力伝達ベルト 5 1 a , 一体化された入力ブーリー 5 2及び動力伝達入力歯車 5 2 a , 一体化された大径の動力伝達中間歯車 5 3 a及び小径の動力 伝達中間歯車 5 3 b， そして大径の動力伝達前出力歯車 54 と回転中心軸 3 7と一方向クラ ッチ 3 7 c と動力伝達出力歯 車 5 5との組み合わせ、 が回転力伝達機構 5 0を構成してい る。 そしてさらに、 回転力伝達機構 5 0と、 ケース 3 0 と、 ケース 3 0を介して回転力伝達機構 5 0に一体化されている 電動機 4 0とが、 補助動力ュニッ トを構成している。
第 3図及び第 4図に示す如く、 ケース 3 0の内ケース部材 3 1 においてハンガラグ 1の中心孔 1 aに対向した位置には 大径の軸貫通口 3 1 gが形成されており、 また内ケース部材 3 1の軸貫通口 3 1 gに対応した外ケース部材 3 2の位置に は小径の蚰貫通口 32 gが形成されている。
ハンガラグ 1の中心孔 1 aには、 中空軸 7 0 と、 中空軸 7 0の中心孔 7 1 (第 4図参照） に揷通されたクラ ンク軸 80 と、 が揷入されている。 ハンガラグ 1の中心孔 1 aの両端部 からは中空 7 0及びクラ ンク幸由 8 0の両端部が突出してい て、 クラ ンク 80の両端部は中空軸 7 0の両端部からさ ら に突出している。 ケース側の中空軸 7 0及びクランク軸 8 0の端部は內ケー ス部材 3 1の大径の軸貫通口 3 1 gに挿入され、 ケース 3 0 側のクラ ンク拿由 8 0の端部はさらに外ケース部材 3 2の小径 の軸貫通口 3 2 gを介して外部空間に突出されている。 内ケ 一ス部材 3 1の大径の軸貫通口 3 1 gの周辺部は軸受取り付 け凹所 3 1 hと して構成されていて、 軸受取り付け凹所 3 1 hに取り付けられた軸受 7 7によりケース 3 0側の中空軸 7 0の端部が内ケース部材 3 1 に対して回転自在に支持されて いる。 外ケース部材 3 2の小径の $由貫通口 3 2 gにはパツキ ン 3 3 bが装着されていて、 ケース 3 0側のクラ ンク軸 8 0 の端部を外ケース部材 3 2に対して水密に回転自在に支持し ている。
中空軸 7 0の外周面においてケース 3 0の外側で蚰受 7 7 に隣接した位置には環状溝 7 4が形成されていて、 環状溝 7 4には軸受 7 7に対する、 即ちケース 3 0に対する、 中空軸 7 0の自身の回転中心線に沿つた方向における位置決めをす る環状の係止部材 7 4 a (第 4図参照） が嵌合されている。 内ケース部材 3 1の大径の軸貫通口 3 1 gに挿入され、 ケ ース 3 0側のクランク軸 8 0の端部はさ らに外ケース部材 3 2の小径の軸貫通口 3 2 gを介して外部空間に突出されてい る。
ケース 3 0とは反対側の中空幸由 7 0及びクラ ンク軸 8 0の 端部はチヱイ ンケース 2 0においてハンガラグ 1 に対応部分 に形成されている紬貫通口に挿入されていて、 クラ ンク幸由 S 0の端部はチエイ ンケース 2 0の端部はチエイ ンケース 2 0 のま 貫通口から外方に突出している。
中空 ί由 7 0の中心孔 7 1 (第 4図参照） に揷通されている クランク軸 80は、 中空軸 7 0の中心孔 7 1の両端部に対応 した軸受け支持部分 87 a , 87 bが中空軸 7 0の中心孔 7 1の両端部に配置された軸受 9 3 a , 9 3 bにより回転自在 に支持されている。
第 4図に特に良く示す如く 、 クランク軸 80の外周面にお いて 2つの軸受け支持部分 87 a , 87 b と 2つの軸受け支 持部分 87 a , 87 bの間の中央部分 86との境界には環状 溝 9 0及び 9 1が形成されていて、 これら 2つの環状溝 9 0 及び 9 1 には環状の係合部材 9 0 a , 9 1 aが嵌合されてい る。 クランク軸 80の外周面において係合部材 9 0 a , 9 1 aの夫々の外側にはヮ ッ シャ 9 0 b , 9 1 bが配置されてい て、 中空軸 7 0の中心孔 7 1の両端部の軸受 9 3 a , 9 3 b は、 クラ ンク軸 80の外周面の 2つの軸受け支持部分 87 a , 87 bの内端のヮッ シャ 9 0 b , 9 1 b及び係合部材 9 0 a , 9 1 aによって 2つの軸受け支持部分 87 a , 87 bから内 方への移動が規制されている。
第 3図及び第 4図に特に良く示す如く 、 クラ ンク軸 80の 外周面においてケース側の軸受け支持部分 87 aの外側は軸 受け支持部分 87 aより も僅かに大きな直径のと して構成さ れている。 第 4図に特に良く示す如く 、 段付き部分 85と幸由 受け支持部分 87 a との間の段にはスぺーサ 9 2を介してヮ ッ シャ 9 2 aが着座されていて、 ヮ ッ シャ 9 2 aは中空幸由 7 0のケース側の端面及び 受け支持部分 8 7 a上の紬受 9 3 aがケース 3 0の内方に向かいクラ ンク軸 8 0上を移動する ことを阻止しているとともに、 中空幸由 7 0の中心孔 7 1 に対 してクランク軸 80がチヱイ ンケース 2 0の側に移動して、 最終的には中空軸 7 0の中心孔 7 1から脱落してしま う こと を防止している。
チェイ ンケース 2 0の側のクラ ンク軸 80の端部の外周面 においてチ Λィ ンケース側の中空軸 7 0の端部から突出した 部分にはチエイ ンケース側の中空軸 7 0の端部の端面に隣接 して環状溝 94が形成されており、 環状溝 94には環状の係 合部材 94 aが嵌合されている。 チヱイ ンケース側のクラ ン ク蚰 80の端部の外周面にはさ らに中空軸 7 0の上記端部の 端面の側で係合部材 94 aに隣接してヮッ シャ 94 bが設け られていて、 ヮ ッ シャ 94 bは中空軸 7 0のチエイ ンケース 側の端面及び軸受け支持部分 87 b上の軸受 9 3 bがチユイ ンケース 2 0の外側、 即ちチェィ ンケース 2 0においてハン ガラグ 1から遠ざかる方向、 にクラ ンク軸 80上を移動する ことを阻止しているとともに、 中空軸 7 0の中心孔 7 1 に対 してクランク軸 80がケース 3 0の側に移動して、 最終的に は中空紬 7 0の中心孔 7 1から脱落してしま う ことを防止し ている。
即ち、 中空軸 7 0の両端部の拿由受 9 3 a , 9 3 bから突出 したクラ ンク軸 80の両端部の外周面で中空軸 7 0の両端部 の軸受 9 3 a , 9 3 bに隣接した位置に配置されたスベーサ 9 2及びヮ ッ シャ 9 2 aの組み合わせと係合部材 94 a及び ヮ ッ シャ 94 bの組み合わせと力く、 中空幸由 7 0の中心孔 7 1 からの中空軸 7 0の両端部の軸受 9 3 a , 9 3 bの脱落とク ラ ンク軸 80の脱落とを防止している。
第 4図に特に良く示す如く、 ハンガラグ 1の中心孔 1 aに 揷通されている中空軸 7 0は、 ハンガラグ 1の中心孔 1 aの 両端部に形成されている雌ねじ l b , l c に対してハンガラ グ 1の外方から螺合された雄ねじ 1 1 4 , 1 24を外周面に 有する略筒状の軸受け保持部材 1 1 0 , 1 2 0が保持してい る拳由受 1 1 5 , 1 2 5によって、 ハンガラグ 1の中心孔 1 a に対して回転自在に支持されている。
軸受け保持部材 1 1 0 , 1 2 0の夫々は軸受 1 1 5, 1 2 5を内周に保持した筒状の本体 1 1 3 , 1 2 3の外端にフラ ンジ 1 1 6， 1 36を備えていて、 ケース側の軸受け保持部 材 1 1 0のフランジ 1 1 6はハンガラグ 1のケース側の端面 に当接され、 ケース 3 0 とは反対側の軸受け保持部材 1 20 のフラ ンジ 1 3 6はハンガラグ 1のケース 3 0とは反対側の 端面と協働してチヱー ンケース 2 0の内側壁に形成されてい る前述の軸貫通口の周縁を挟持しチューンケース 2 0のハン ガラグ側の端部をハンガラグ 1 に固定している。
1対の軸受け保持部材 1 1 0 , 1 2 0のフラ ンジ 1 1 6， 1 3 6の內端部は中空軸 7 0の外周面の直径より も僅かに小 さな内周 1 1 2, 1 2 2を有する内方突起 1 1 1 , 1 2 1 と なっており、 蚰受け保持部材 1 1 0 , 1 2 0の筒状の本体 1 1 3， 1 2 3の内周面が保持している ΐ由受 1 1 5 , 1 2 5力、' 本体 1 1 3 , 1 2 3の内周面から外方に抜け落ちるのを防止 している。 ハンガラグ 1の中心孔 1 aにはさ らに、 中心孔 1 aの両端 部の軸受け保持部材 1 1 0 , 1 2 0の間で中空軸 7 0の外周 面に設けられた筒状の軸受け位置規制部材 1 3 0が配置され ている。 軸受け位匿規制部材 1 3 0の筒状の本体 1 3 1の両 端は軸受け保持部材 1 1 0 , 1 2 0の内端に隣接しており、 本体 1 3 1の両端には軸受け保持部材 1 1 0 , 1 2 0の筒状 の本体 1 1 3, 1 2 3の内周面が保持している軸受 1 1 5. 1 2 5が本体 1 1 3, 1 2 3の内周面から内方に抜け落ちる のを防止する為の環状の端板 1 3 2 , 1 3 3が形成されてい る 0
中空軸 7 0の外周面において、 ハンガラグ 1の中心孔 1 a の両端部の 1対の軸受け保持部材 1 1 0， 1 2 0のフラ ンジ 1 1 6, 1 3 6の外側に隣接した位置には環状溝 7 5, 7 6 が形成されていて、 環状溝 7 5, 7 6には環状の係合部材 7
5 a , 7 6 aが嵌合されている。 中空軸 7 0の外周面には係 合部材 7 5 a , 7 6 aのハンガラグ側の端面に隣接してヮ ッ シャ 7 5 b , 7 6 bが配置されていて、 ヮ ッ シャ 7 5 b , 7
6 bは、 中空軸 7 0にハンガラグ 1の中心孔 1 aの中心線に 沿った方向に外力が負荷された時に、 中空軸 7 0の外周面の 係合部材 7 5 a , 7 6 aに押圧されてハンガラグ 1 の中心孔 l aの両端部の 1対の軸受け保持部材 1 1 0 , 1 2 0のフラ ンジ 1 1 6 , 1 3 6の外側に当接される。 そ してこのこ とに より、 ハンガラグ 1の中心孔 1 a力、らの中空幸由 7 0の脱落が 防止されている。
第 4図に特に良く 示す如く 、 チュー ンケース 2 0内に配置 されている中空軸 7 0の端部の外周面には雄型のスプライ ン 溝 7 3が形成されていて、 中空軸 7 0の外周面の雄型のスブ ライ ン溝 7 3には後輪駆動出力歯車 1 7に対して同心的に固 定された筒状の連結部材 1 7 aの内周面に形成されている雌 型のスプライ ン溝 1 7 bが係合されている。 このような係合 により後輪駆動出力歯車 1 7は、 中空軸 7 0の端部に対して 中空軸 7 0の中心線に沿つた方向において着脱自在であると ともに、 中空軸 7 0とともに回転可能である。
中空軸 7 0のチューンケース側の端部から後輪駆動出力歯 車 1 7の連結部材 1 7 aの脱落は、 チ ヱ イ ンケース 2 0の側 のクランク軸 80の端部の外周面の係合部材 94 a とヮッ シ ャ 94 b との組み合わせによって、 阻止されている。
第 3図及び第 4図に示す如く、 ケース 3 0及びチェイ ンケ ース 2 0の夫々から外方に突出されている中空軸 7 0の両端 部は、 公知のクラ ンクアーム 8 1， 82の基端部の所定の形 状のク ラ ン ク軸係合穴 8 1 b , 82 bが着脱自在に係合され る複数の係合面 83 a , 84 aを備えた所定の形状のク ラ ン クアーム係合部^ と して構成されている。 中空軸 7
0の両端部の所定の形状のクランクアーム係合部 8 に基端部の所定の形状のクラ ンク牵由係合穴 S i b , 8 2 13カ《 係合された公知のクランクアーム 8 1 , 82は、 クラ ンクァ 一ム係合部 84の突出端に形成されているの固定雄ね じ 8 3 b , 84 bにナッ ト 1 4 0 , 1 4 1を螺合させること によ ってク ラ ン クアーム係合部^^, 84に着脱自在に固定 されている。 ケース 30の内部における中空軸 70の端部の外周面には 上記端部の端面 （即ち、 上記端面に隣接したクラ ンク軸 80 の端部のスベーサ 92とヮッ シャ 92 a との組み合わせ） と 内ケース部材 3 1の上記端部に対応した軸受 77との間の領 域に雄型のスプライ ン溝 72が形成されていて、 このスブラ イ ン溝 72には、 入力歯車 56の筒状の中心部 56の中心孔 56 aの内周面に形成されている雌型のスプライ ン溝 56 c が係合されている。 入力歯車 56は、 ケース 30内において 中空軸 70やク ラ ンク軸 80より も前方に配置されている回 転力伝達機構 50の中で中空軸 70やクラ ンク軸 80に最も 近い動力伝達出力歯車 55に唯み合っている。
ケース 30の内部における中空軸 70の端部に隣接したク ランク幸由 80の段付き部分 85の外周面の周囲には、 クラ ン ク拿由 80の回転力を中空軸 70に伝達するとと もに、 クラ ン ク軸 80の回転力が所定の値以上になつた時に電動機 4 0に 回転力を発生させる為の回転力制御ュニッ ト Tが配置されて いる。
以下に回転力制御ユニッ ト Tの構造を説明する。 クラ ンク 軸 80の段付き部分 85の外周面には雄型のスプライ ン溝 8 5 aが形成されており、 雄型のスプライ ン溝 85 aには一方 向クラ ツチ 59の中心孔 59 aの内周面に形成されている雌 型のスプライ ン溝 59 bが係合されている。 このような係合 によ り一方向クラ ッチ 59はク ラ ンク軸 80の段付き部分 8 5に対してクラ ンク 由 80の中心線に沿つた方向においてケ ース側のクラ ンク軸 80の端部を介して着脱自在であるとと
2 もに、 クラ ンク軸 8 0 とと もに回転自在である。
なおクラ ンク軸 8 0の外周面において段付き部分 8 5と段 付き部分 8 5に隣接するクラ ンクアーム係合部 8 3との間に は、 段付き部分 8 5の直径がクラ ンクアーム係合部 8 3の直 径より も大きく設定されているので段が生じており、 この段 にはヮッ シャ 8 5 bが当接されている。 そしてヮ ッ シャ 8 5 bは外ケース部材 3 2の内側面で小径の軸貫通口 3 2 gの周 辺領域に当接して、 段付き部分 8 5の雄型のスプライ ン溝 8 5 a上における一方向クラ ッチ 5 9の雌型のスブライ ン溝 5 9 bの所定の摺動距離を確保している。
一方向クラツチ 5 9の外周面には選択的係合部材 5 8の筒 状の中心部 5 8 aが固定されている。 選択的係合部材 5 8は 中心部 5 8 aから入力歯車 5 6に対して同心的にまた平行に 延出している円板状部 5 8 bを備えている。 選択的係合部材 5 8の円板状部 5 8 bにおいて入力歯車 5 6に対向した側面 には、 第 2図及び第 5 A図に示す如く 、 円板状部 5 8 bの周 方向において相互に等間隔に離間した 6つの位置で円板状部 5 8 bの半径方向に延出した放射状の 6つの係合突起 5 8 c が形成されており、 また 6つの係合突起 5 8 cの間の領域で 上記周方向において相互に等間隔に離間した 3つの位置には ボル ト揷人孔 5 8 dが形成されている。
選択的係合部材 5 8の円板状部 5 8 bに対向している入力 歯車 5 6の側面の領域には、 第 2図及び第 5 B図に示す如く 、 円板状部 5 8 bの放射状の 6つの係合突起 5 8に対応して入 力歯車 5 6の周方向において相互に等間隔に離間した 6つの 位置で入力歯車 5 6の半径方向に延出した放射状の 6つの係 合凹所 5 7が形成されており、 また 6つの係合凹所 5 7の間 の領域で上記周方向において相互に等間隔に離間した 3つの 位置には円板状部 5 8 bの 3つのボル ト揷入孔 5 8 dに対応 して 3つの連結孔 5 6 dが形成されている。 3つの連結孔 5 6 dの夫々は上記周方向に円弧状に細長い。
入力歯車 5 6の 3つの連結孔 5 6 dの夫々 と選択的係合部 材 5 8の円板状部 5 8 bの 3つのボル ト挿入孔 5 8 dの夫々 とには、 人力歯車 5 6において選択的係合部材 5 8の円板状 部 5 8 b とは反対側の側面からス リーブ 6 0付きのボル ト 6 1が挿入されている。 ボル ト 6 1の突出端部は、 円板状部 5 8 bにおいて入力歯車 5 6とは反対側の側面から所定距離離 間した位置でス リーブ 6 0から突出されていて、 円板状部 5 8 bの上記側面から突出しているス リープ 6 0の外周面の領 域には例えば圧縮コィルばね 6 2の如き付勢手段が装着され ている。 そして、 ボルト 6 1の突出端部に嫘合されたナツ ト 6 4がヮッ シャ 6 3を介して圧縮コイルばね 6 2を圧縮して いる。 圧縮コイルばね 6 2が発生した付勢力は選択的係合部 材 5 8の円扳状部 5 8 bの放射状の 6つの係合突起 5 8 cを 入力歯車 5 6の放射状の 6つの係合凹所 5 7に向かい押圧す る o
この実施例において、 放射状の 6つの係合凹所 5 7の夫々 の横断面は、 第 6 A図に示す如く 、 序後輪駆動出力歯車 1 7 が後輪 1 2 (第 1図参照） を回転駆動させる時に回転する方 向 （第 2図及び第 5 B図では矢印 Fで示す反時計回り方向） に進むに連れて序々に浅く なる傾斜面 5 7 aを有している。 この為に、 圧縮コイルばね 6 2の付勢力で入力歯車 5 6の放 射状の 6つの係合凹所 5 7に向かい押圧されている選択的係 合部材 5 8の円板状部 5 8 bの放射状の 6つの係合突起 5 8 c は、 選択的係合部材 5 8の円板状部 5 8 bに第 2図及び第 5 B図において矢印 Fで示す反時計回り方向に所定以上の回 転力が負荷されるまでは、 6つの係合凹所 5 7の最も深い位 置に着座されている。
そして選択的係合部材 5 8の円板状部 5 8 bに第 2図及び 第 5 B図において矢印 Fで示す反時計回り方向に所定以上の 回転力が負荷されると、 選択的係合部材 5 Sの円板状部 5 8 bの放射状の 6つの係合突起 5 8 c は、 入力歯車 5 6の放射 状の 6つの係合凹所 5 7との間の摩擦力に抗して、 入力歯車 5 6の放射状の 6つの係合凹所 5 7中を第 6 B図に示す如く 係合凹所 5 7の浅い位置に向かい傾斜面 5 7 a上を搢動する。 なおこの摺動の距離は、 入力歯車 5 6の 3つの連結孔 5 6 d によって選択的係合部材 5 8の円板状部 5 8 bの 3つのボル ト 6 1 の移動距離が規制されるこ とにより規制される。
上記搢動は、 選択的係合部材 5 8及びこれと一体の一方向 クラ ッチ 5 9の雌型のスプライ ン溝 5 9 bの、 クラ ンク軸 8 0のケース側の端部の段付き部分 8 5の雄型のスプライ ン溝 8 5 a上における圧縮コィルばね 6 2の付勢力に抗した摺動 を引き起こす。 この選択的係合部材 5 8を伴った一方向ク ラ ツチ 5 9の上述した摺動により、 第 3図及び第 4図に 2点鎖 線で示す如く 、 選択的係合部材 5 8は入力歯車 5 6から離間 する。
このこ とから、 この実施例では、 入力歯車 5 6 と選択的係 合部材 5 8との間に介在されて選択的係合部材 5 8を所定の 力で入力歯車 5 6に向かい付勢し、 入力歯車 5 6の側面の複 数の突起及び溝のいずれか一方 （この実施例では係合凹所 5 7 ) に対して選択的係合部材 5 8の複数の突起及び溝のい ずれか他方 （この実施例では係合突起 5 8 c ) を係合させる とと もに入力歯車 5 6に対する選択的係合部材 5 8の所定の 範囲の相対的な回動を許容する付勢 限定回動許容機構が、 選択的係合部材 5 8に固定されたス リーブ 6 0付きボル ト 6 1 と入力歯車 5 6においてス リ ーブ 6 0付きボル ト 6 1が揷 通された円弧状の連結孔 5 6 d との組み合わせと、 ス リーブ 6 0付きボル ト 6 1に装着された圧縮コイルばね 6 2と、 に より構成されていることが分かる。
ケース 3 0内において内ケース部材 3 2の内側面には、 選 択的係合部材 5 8の円板状部 5 8 bの外周縁部 5 8 e に対向 して電動機 4 0の為の電源スィ ッチ Sが配置されている。 こ の実施例では電源スィ ツチ Sは、 内ケース部材 3 2の内側面 に例えば固定ねじ 2 6 a とナツ ト 2 6 b との組み合わせの如 き公知の固定手段により固定された近接スィ ツチ 2 5である。 近接スィ ツチ 2 5は、 選択的係合部材 5 8の円板状部 5 8 b の外周縁部 5 8 eが第 3図及び第 4図に 2点鎖線で示す如く 近接スィ ッチ 2 5に接近した時にオンされ、 電動機 4 0に電 源 1 5 (第 1図参照） から電流が供給されることを許容する。 次には第 1図乃至第 6 B図を参照しながら上述した、 この 発明の一実施例に従った自転車用補助動力装置 Cと従来の自 転車 Bとを組み合わせて構成されたこの発明の一実施例に従 つた補助動力装置付き自転車 Λの動作について説明する。 補助動力装置付き自転車 Λを走行させる為に、 自転車 Bに 跨がつた人がペダル 8 l a , 8 1 bに力を加えると、 ペダル
8 1 a , 8 1 b に負荷された人力はクラ ンクアーム 8 1 , 8 2， そしてクラ ンク軸 8 0を介してケース 3 0中の回転力制 御ュニッ ト Tに伝達される。 回転力制御ュニッ ト Tにおいて は、 一方向クラ ッチ 5 9を介して上記人力がクラ ンク軸 8 0 から選択的係合部材 58に伝達される。 上記人力が発生する 回転力が所定の値以下であれば、 ケース 3 0中で入力歯車 5 6に対面した選択的係合部材 5 8の側面の放射状の 6つの係 合突起 5 8 c と選択的係合部材 5 8に対面した入力歯車 5 6 の側面の放射状の 6つの係合凹所 5 7 との間に選択的係合部 材 5 8を入力歯車 5 6に向かい付勢している圧縮コイルばね 6 2の付勢力が発生させている摩擦力が上記回転力に勝り、 選択的係合部材 5 8の側面の放射状の 6つの係合突起 5 8 c は第 6 A図に示す如く入力歯車 5 6の側面の放射状の 6つの 係合凹所 5 7の最も深い位置から移動することなく入力歯車 5 6を同じ方向 （第 2図に矢印 Fで示す方向） に回転させ、 入力歯車 5 6に上記回転力を伝達する。 入力歯車 5 6は中空 軸 7 0を介して後輪駆動出力歯車 1 7に上記回転力を伝達し、 後輪駆動出力歯車 1 7はチヱイ ン 1 9及びフ リーホイール歯 車 1 8を介して後輪 1 2に上記回転力を伝達する。 この回転 力により後輪 1 2は補助動力装置付き自転車 Λを前進させる よう回転される。
なお選択的係合部材 5 8から入力歯車 5 6に伝達された上 記回転力は、 回転力伝達機構 5 0の動力伝達出力歯車 5 5に も伝達されて動力伝達出力歯車 5 5を回転させるが、 動力伝 達出力歯車 5 5と動力伝達出力歯車 5 5の為の回転中心軸 3 7との間に介在されている一方向クラ ツチ 3 7 aのお陰で動 力伝達出力歯車 5 5は回転中心軸 3 7上で自由に回転し、 回 転中心軸 3 7を回転させることはない。 この為に、 選択的係 合部材 5 8から入力歯車 5 6に伝達された上記回耘力の大部 分は後輪 1 2の駆動の為に使用される。
例えば補助動力装置付き自転車 Λが坂道を上る時や捕助動 力装置付き自転車 Λの走行速度が所定の値に到達した時には、 上記人力が発生する回転力は所定の値に到達する。 この時に はケース 3 0中の回転力制御ュニッ ト Tにおいて、 一方向ク ラ ッチ 3 7 aが選択的係合部材 5 8に伝達した所定の値以上 の回転力が、 選択的係合部材 5 8を入力歯車 5 6に向かい付 勢している圧縮コィルばね 6 2の付勢力が選択的係合部材 5 8の側面の放射状の 6つの係合突起 5 8 c と入力歯車 5 6の 側面の放射状の 6つの係合凹所 5 7 との間に発生させている 摩擦力に打ち勝ち、 選択的係合部材 5 8が入力歯車 5 6より も早く 回転するようになる。 選択的係合部材 5 8と入力歯車 5 6との間の回転のずれにより、 選択的係合部材 5 8の側面 の放射状の ^ >つの係合突起 5 8 c は第 6 B図に示す如く 入力 歯車 5 6の側面の放射状の 6つの係合凹所 5 7の最も深い位 置から深さの浅い位置へと移動する。 なおこの回転のずれは 選択的係合部材 5 8に固定されたス リーブ 6 0付きボル ト 6 1の移動がスリーブ 6 0付きボルト 6 1が揷入されている入 力歯車 5 6の円弧状の連結孔 5 6 dにより制限されることに より、 円弧状の連結孔 5 6 dの延出長さに制限されている。 この為に、 回転のずれが生じた後も、 選択的係合部材 5 8に 伝達されている人力により回転力は選択的係合部材 5 8に固 定されたス リーブ 6 0付きボル ト 6 1 とス リーブ 6 0付きボ ル ト 6 1が挿入されている入力歯車 5 6の円弧状の連結孔 5 6 dの端面との係合を介して入力歯車 5 6に伝達され続ける c 入力歯車 5 6の側面の放射状の 6つの係合凹所 5 7内にお ける選択的係合部材 5 8の側面の放射状の 6つの係合突起 5 8 cの上述した如き相対的な移動はまた、 選択的係合部材 5 8が取り付けられた一方向クラッチ 5 9がク ラ ン ク幸由 8 0上 でク ラ ン ク軸 8 0の回転中心線に沿い入力歯車 5 6から離れ る方向に移動可能であることから、 一方向クラ ッチ 5 9を伴 つた入力歯車 5 6の上記回転中心線に沿った入力歯車 5 6か ら離れる方向への移動を上記圧縮コィルばね 6 2の付勢力に 抗して第 6 B図に示す如く生じさせる。
選択的係合部材 5 8が第 3図に実線で示された摩擦係合位 置から 2点鎖線で示すスリ ップ発生位置へと入力歯車 5 6か ら離れる方向に移勅すると、 選択的係合部材 5 8の外周縁部 5 8 eの上記移動をケース 3 0中の近接スィ ツチ 2 5により 構成された電源スィ ツチ Sが感知して電源スィ ツチ Sがオン され、 この結果と して電源 1 5から電動機 4 0に電流が供給 されて電動機 4 0の出力軸 4 1の回転が開始される。 電動機 4 0の出力軸 4 1の回転力は、 ケース 3 0中の回転力伝達機 構 5 0によって、 入力歯車 5 6に ¾み合っている回転力伝達 機構 5 0の動力伝達出力歯車 5 5の為の回転中心軸 3 7まで 伝達され、 さらに動力伝達出力歯車 5 5と回転中心軸 3 7と の間の一方向クラ ッチ 3 7 c により動力伝達出力歯車 5 5に 伝達され、 最終的には動力伝達出力歯車 5 5から入力歯車 5 6に伝達される。
こ こにおいて入力歯車 5 6には、 選択的係合部材 5 8から 人力歯車 5 6に伝達された所定の値の人力に加えて、 電動機 4 0から回転力伝達機構 5 0を介して入力歯車 5 6に伝達さ れた回転力が負荷される。 入力歯車 5 6に負荷された所定の 値の人力と電動機 4 0からの回転力との合計は、 中空軸 7 0 を介して後輪駆動出力歯車 1 7に伝達され、 後輪駆動出力歯 車 1 7は上記合計の力によって後輪 1 2を補助動力装置付き 自転車 Λを前進させるよう回転させる。
後輪 1 2の駆動の為に上記人力が発生する回転力が所定の 値に到達した時に後輪 1 2の駆動の為に追加された電動機 4 0からの回転力は、 上記人力が発生する回転力が所定の値以 上になった後も追加され铳ける。 従って、 後輪 1 2の駆動の 為に必要な回転力が所定の値以上になつた後に必要とされる 上記人力が発生する回転力の大きさは、 後輪 1 2の駆動の為 に必要な回転力から電動機 4 0の回転力を引いた値となる。
この為に例えば補助動力装置付き自転車 Aが坂道を上る時 や補助動力装匿付き自転車 の走行速度が所定の値に到達し た後にも、 補助動力装置付き自転車 Λを駆動する人は、 従来 の通常の自転車を駆動する場合に比べて、 遥かに小さな人力 しか必要とされない。 第 7図には、 この発明の一実施例に従った自転車用捕助動 力装置 Cがこの自転車用補助動力装置 Cが取り付けられる通 常の自転車 B (第 1図参照） から分離して、 自転車用補助動 力装置 Cの市場における流通状態が示されている。
この図から明らかなように自転車用補助動力装置 Cは、 ケ ース 3 0から電動機カバー 4 4 , クラ ンク軸 8 0のケース側 端部のクラ ンクアーム係合部^ , そして中空軸 8 0のケー ス反対側端部及びクラ ンク幸由 8 0のケース反対側端部のクラ ンクアーム係合部 8 4を突出させただけの 1つのブロッ クと して流通される。 第 8図には、 この発明の一実施例に従った自転車用補助動 力装置 Cを通常の自転車 B (第 1図参照） に取り付ける工程 が概略的に示されている。 まず最初に、 中空軸 7 0のケース 反対側端部の外周面においてケース 3 0に隣接した環状溝 6 5 (第 4図参照） に環状の係合部材 7 5 aを嵌合させた後に ヮ ッ シャ 9 5 b と軸受 1 1 5を保持した状態の一方の拳由受け 保持部材 1 1 0 と軸受け位置規制部材 1 3 0 とがこの順番で 被せられる。 次に、 中空 7 0のケース反対側端部がクラ ン ク幸由 8 0のケース反対側端部とと もに自転車 B (第 1図参照） のハンガラグ 1の中心孔 1 aにケース側から揷入され、 一方 の軸受け保持部材 1 1 0が中心孔 1 aの内周面のケース側の 端部に嫘合される。 ハンガラグ 1の中心孔 1 aからケース反 対側に突出された中空軸 7 0のケース反対側端部には、 軸受 1 2 5を保持した状態の他方の軸受け保持部材 1 2 0が被せ られ、 中心孔 l aの內周面のケース反対側の端部に螺合され る。 中空軸 7 0のケース反対側端部にはさらに、 ヮッ シャ 7 6 bを被せた後に環状溝 7 6に環状の係合部材 7 6 aが嵌合 される。 さらに、 中空軸 7 0のケース反対側端部の雄型のス プライ ン溝 7 3上に後輪駆動出力歯車 1 7の中心部の連結部 材 1 7 aの雌型のスプライ ン溝 1 7 b (第 4図参照） が被せ られた後に、 中空軸 7 0のケース反対側端部において雄型の スプライ ン溝 7 3の外側に隣接してヮッ シャ 9 4 bを被せ、 また中空軸 7 0のケース反対側端部において雄型のスプラィ ン溝 7 3の外側に隣接している環状溝 9 4に環状の係合部材 9 4 aを嵌合させる。
ケース 3 0において中空軸 7 0やクラ ンク軸 8 0から離れ た位置に固定されている電動機カバー 4 4上の取付金具 4 5 は、 中空拿由 7 0のケース反対側端部がクラ ンク拿由 8 0のケー ス反対側端部とともに自転車 B (第 1図参照） のハンガラグ 1の中心孔 1 aにケース側から揷入された後の適当な時期に、 第 2図に良く示されている如く 自転車 Bの下パイブ 3に当て 金 4 6とねじ 4 7の如き公知の固定手段により着脱自在に連 Iる。
最後に、 クラ ンク軸 8 0の両端部のクラ ンクアーム係合部 83, に、 第 4図に示す如く、 対応するク ラ ン クアーム 81， 82の基端部のクラ ンク軸係合穴 81 b , 82 bが着 脱自在に係合され、 さ らにクランクアーム係合部 8_4, の突出端の固定雄ねじ 83 b , 84 bにナッ ト 140, 14 1が嫘合されて、 通常の自転車 B (第 1図参照） に対するこ の発明の一実施例に従った自転車用補助動力装置 Cの取り付 け工程が終了する。 第 9 A図には、 第 6 A図に示されている回転力制御ュニッ ト Tの選択的係合部材 58の側面の放射状の 6つの係合突起 58 c と入力歯車 56の側面の放射状の 6つの係合凹所 57 との組み合わせの変形例が示されている。
この変形例では、 入力歯車 56の側面の放射状の 6つの係 合凹所 1 57の夫々の横断面形状は第 6 A図に示されている 入力歯車 56の側面の放射状の 6つの係合凹所 57の夫々の 横断面形状と同じである。 そして、 選択的係合部材 58の側 面の放射状の 6つの係合突起 1 58の夫々の横断面が、 第 6 A図に示されている選択的係合部材 58の側面の放射状の 6 つの係合突起 58 cの夫々の横断面とは異なり、 入力歯車 5 6の側面の放射状の 6つの係合凹所 1 57の夫々の横断面形 状と合致している。 即ち、 選択的係合部材 58の夫々の係合 突起 58 cは横断面において入力歯車 56の夫々の係合凹所 1 57の傾斜面 1 57 aに合致した傾斜面 1 58 aを備えて いる。
この変形例では、 第 9 B図に示す如く 、 所定の値以上の人 力が選択的係合部材 58に負荷されて選択的係合部材 58が 入力歯車 56との間に回転のずれを生じさせた時に、 選択的 係合部材 58の夫々の係合突起 58 cが入力歯車 56の夫々 の係合凹所 1 57の傾斜面 1 57 aに接触する面積を大きく することが出来るので、 係合突起 58 c及び係合凹所 1 57 の寿命、 ひいては回転力制御ュニッ ト Tの寿命、 を、 前述し た一実施例の場合に比べ延ばすことができる。 第 1 O A図には、 第 6 A図に示されている回転力制御ュニ ッ ト Tの選択的係合部材 58の側面の放射状の 6つの係合突 起 58 c と入力歯車 56の側面の放射状の 6つの係合凹所 5 7との組み合わせに代わり、 これらの組み合わせと同様に機 能する別の構造の主要部の側面図が概略的に示されている。
この別の構造では、 第 4図においてケース 30の内部に位 置するクランク幸由 80の段付き部分 85の外周面上のスプラ イ ン溝 85 aの代わりに、 第 1 O A図に示す如く上記外周面 には雄ねじ 1 59 aが形成されている。 また第 4図において 選択的係合部材 58と一体に段付き部分 85に配置される一 方向クラ ツチ 59の内周面のスブライ ン溝 59 bの代わりに、 第 1 O A図に示す如く上記内周面にはクラ ンク $由 80の段付 き部分 85の外周面上の雄ねじ 1 59 aに嫘合された雌ねじ 1 aが形成されている。
そして選択的係合部材 58の側面には放射状の 6つの係合 突起 58 cが形成されておらず、 入力歯車 56の側面にも放 射状の 6つの係合凹所 57が形成されていない。 上述した如く構成されたク ラ ン ク拳由 80の段付き部分 85 の外周面上の雄ねじ 1 59 aと一方向クラ ッチ 59の内周面 の雌ねじ 1 59 aとの組み合わせによっても、 クランク聿由 8 0に所定の値以上の回転力が負荷されると、 ク ラ ンク軸 80 がー方向クラッチ 59に先行して回転することが出来る。 こ のような一方向クラッチ 59に対するクラ ンク軸 80の先行 回転が、 ク ラ ン ク軸 80の段付き部分 85の外周面上の雄ね じ 1 59 aと一方向クラ ッチ 59の内周面の雌ねじ 1 59 a との組み合わせによって、 第 1 0 B図に示す如く一方向クラ ツチ 59を選択的係合部材 58とともに入力歯車 56から離 間する方向に移動させる。 選択的係合部材 58の このような 移動が電源スィ ツチ Sをオンにさせることは、 前述した一実 施例の場合と同じである。 産業上の利用可能性
この発明の自転車用補助動力装置は従来の自転車と組み合 わされて補助動力装置付自転車を構成する。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 自転車 （B) のハンガラグ （ 1 ) に回転自在にまた回 転中心線に沿う移動が規制されて支持されていて、 ハンガラ グ （ 1 ) の外側に突出した両端部を有しており、 両端部の一 方に後輪駆動出力歯車 （ 1 7) が着脱自在に取り付けられ他 方に入力歯車 （ 56) が固定された中空軸 (70) と ；
中空軸 (70) の中心孔 （7 1 ) に回転自在にまた中 空拿由 （70) の回転中心線に沿う移動が規制されて支持され ていて、 中空拿由 (70) の外側に突出した両端部を有してお り、 両端部に 1対のペダル付きクランクアーム （8 1 , 82) が着脱自在に取り付けられるクラ ンク軸 （80) と ；
自転車 （B) の車体に着脱自在に取り付けられ、 電動 機 （40) と電動機 （40) からの回転力を入力歯車 （56) に伝達する回転力伝達機構 （50) とを含み、 回転力伝達機 構 （50) が自転車 （B) を前進させる方向にのみ電動機
(40) からの回転力を入力歯車 （ 56) に伝達する一方向 クラ ッチ （37 c ) を有している、 補助動力ュニッ ト （ 50, 30, 40) と ； そ して、
ハンガラグ （ 1 ) の外側においてクラ ンク軸 (80) と中空軸 (70) との間に介在され、 クラ ンク軸 （80) の 回転力を中空軸 (70) に伝達するとと もに、 ク ラ ンク幸由 (80) の回転力が所定の値以上になった時に電動機 （4 0) に回転力を発生させる回転力制御ュニッ ト （T) と ；
を備えていることを特徴とする自転車用補助動力装置。
2. 電動機 （40) , 中空軸 (70) の他方の端部の入力 歯車 （56) , ク ラ ンク軸 (80) において中空奉由 （70) の他方の端部から突出した端部からペダル付きクラ ンクァー ム （81 ) を除いた部分， 補助動力ュニッ ト （ 50, 30,
40 ) , そして回転力制御ュニッ ト （Τ) が 1つのケースに 格納されている、 ことを特徴とする請求項 1に記載の自転車 用補助動力装置。
3. 回転力伝達機構 （50) を格納した 1つのケース （3 0 ) をさらに備えており、 回転力伝達機構 （50) は回転中 心軸 ( 35, 36, 37 ) を伴った複数の回転部材 （ 52,
52 a ； 53 a f 53 b ； 54, 37 c , 55) を含んでお り、 1つのケース （ 30) において複数の回転部材 （52， 52 a ； 53 a, 53 b ； 54, 37, 37 c , 55) の夫 々の回転中心軸 （35, 36, 37 ) の両端部に対応した位 置には軸支持構造 （32 b, 3 1 b, 32 c , 3 1 c , 32 d , 3 1 d ) が形成されていて、 上記軸支持構造 （ 32 b , 3 1 b, 32 c , 3 1 c , 32 d , 3 1 d) が対応する回転 中心軸 （35, 36, 37 ) の端部を回転自在に支持する、 ことを特徴とする請求項 2に記載の自転車用補助動力装置。
4. 回転力制御ュニッ ト （T) 力、' ：
中空軸 (70) の入力歯車 （56) の側面に放射状に 形成された複数の突起及び溝のいずれか一方 （ 57 ) と ； 中空軸 (70) の入力歯車 （ 56) の上記側面に対向 して配置され、 クランク軸 (80) に連結されてクランク幸由 (80) からの人力を自転車 （B) を前進させる方向へのみ 伝達する一方向クラ ッチ （59) を含んでおり、 クラ ンク軸 (80) の中心線に沿った方向に所定の範囲で移動自在であ り、 さらに入力歯車 （56) の上記側面に対向した側面に放 射状に形成された複数の突起及び溝のいずれか他方 （ 58 c ) が形成された選択的係合部材 （58) と ；
入力歯車 （56) と選択的係合部材 （ 58) との間に 介在され、 選択的係合部材 （58) を所定の力で人力歯車
(56) に向かい付勢して入力歯車 （ 56) の側面の複数の 突起及び溝のいずれか一方 （57) に対して選択的係合部材 ( 58) の複数の突起及び溝のいずれか他方 （ 58 c ) を係 合させるとともに入力歯車 （ 56) に対する選択的係合部材 ( 58) の所定の範囲の相対的な回動を許容する付勢 Z限定 回動許容機構と ； そして、
クランク軸 (80) の中心線に沿った方向における入 力歯車 （56) の上記側面からの選択的係合部材 （ 58) の 所定の範囲の離間により電動機 （4 0) と電源 （ 1 5) との 接続を許容する電源スィ ッチ （S ) と ；
を含んでいることを特徴とする請求項 1に記載の自転 車用補助動力装置。
5. 自転車 （B) のハンガラグ （ 1 ) に対する中空拳由 （7 0 ) の回転自在で回転中心線に沿う移動が規制された支持の 為に、 中空軸 ( 7 0 ) が揷入される中心孔を有し中心孔の周 囲に中空軸 （ 7 0 ) を回転自在に支持する軸受 （ 1 1 5 , 1 2 5 ) を保持し自転車 （ B ) のハンガラグ （ 1 ) の中心孔 ( 1 a ) の両端の開口に螺合される軸受け保持端部材 （ 1 1 0 , 1 20 ) を使用する、
ことを特徴とする請求項 1 に記載の自転車用補助動力 装置。
6. ク ラ ンク軸 （80 ) が回転自在に揷入される中心孔 ( 1 a ) を有したハンガラグ （ 1 ) と座席 （ 1 3 ) とを含む 車体 （ 6 ) と ；
車体 （ 6 ) において座席 （ 1 3 ) の後方に回転自在に 支持された後輪 （ 1 2) と ；
車体 （ 6 ) において座席 （ 1 3 ) の前方に設けられた ハン ドル （ 9 ) と ；
ハン ドル （ 9 ) に回転自在に支持された前輪 （ 1 0 ) ハンガラグ （ 1 ) に回転自在にまた回転中心線に沿う 移動が規制されて支持されていて、 ハンガラグ （ 1 ) の外側 に突出した両端部を有しており、 両端部の一方に後輪駆動出 力歯車 （ 1 7 ) が着脱自在に取り付けられ他方に入力歯車 ( 5 6 ) が固定された中空軸 ( 7 0 ) と ；
中空幸由 ( 7 0 ) の中心孔 （ 7 1 ) に回転自在にまた中 空軸 ( 7 0 ) の回転中心線に沿う移動が規制されて支持され ていて、 中空軸 ( 7 0 ) の外側に突出した両端部を有してお り、 両端部に 1対のペダル付きクランクアーム （8 1、 82) が着脱自在に取り付けられるクラ ンク軸 (80) と ；
車体 （6) に着脱自在に取り付けられ、 電動機 （4 0) と電動機 （40) からの回転力を入力歯車 （56) に伝達す る回転力伝達機構 （50) とを含み、 回転力伝達機構 （ 50) が自転車を前進させる方向にのみ電動機 （4 0) からの回転 力を入力歯車 （56) に伝達する一方向クラ ッチ （37 c ) を有している、 補助動力ュニッ ト （50, 30, 40) と ；
ハンガラグ （ 1 ) の外側においてクラ ンク軸 （80) と中空軸 (70) との間に介在され、 クラ ンク軸 (80) の 回転力を中空軸 (70) に伝達するとともに、 ク ラ ンク軸 (80) の回転力が所定の値以上になった時に電動機 （4 0) に回転力を発生させる回転力制御ュニッ ト （T) と ； そして、 中空軸 (70) の後輪駆動出力歯車 （ 1 7) からの回 転力を後輪 （ 1 2) に伝達する後輪駆動回転力伝達機構 （ 1 9. 1 8) と ；
を備えていることを特徴とする補助動力装置付き自転 車。
7. ハンガラグ （ 1 ) に対する中空軸 （70) の回転自在 で回転中心線に沿う移動が規制された支持の為に、 中空幸由 ( 70) が挿入される中心孔を有し中心孔の周囲に中空軸 (70) を回転自在に支持する軸受 （ 1 1 5, 1 2 5) を保 持し自転車 （B) のハンガラグ （ 1 ) の中心孔 （ 1 a ) の両 端の開口に螺合される軸受け保持端部材 （ 1 1 0, 1 20)
― ^1 -¾ を使用する、
ことを特徴とする請求項 6に記載の自転車用補助動力 装置。
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