JP2014004856A - Magnetostriction shaft coupling structure and bicycle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁歪軸結合構造及び自転車に関する。 The present invention relates to a magnetostrictive shaft coupling structure and a bicycle.
電動モータを補助動力とする自転車では、クランク軸に作用するトルクに応じて補助動力を出力するため、トルクを検出するための検出装置が必要となる。 In a bicycle using an electric motor as auxiliary power, auxiliary power is output according to the torque acting on the crankshaft, and thus a detection device for detecting the torque is required.
下記特許文献１には、中空形状の磁歪軸の内部にクランク軸が挿通され、クランク軸に形成されたスプラインの軸部に、磁歪軸に形成されたスプラインの孔部が嵌合（スプライン嵌合）される構造が開示されている。 In Patent Document 1 below, a crankshaft is inserted into a hollow magnetostrictive shaft, and a spline hole formed on the magnetostrictive shaft is fitted into a spline shaft portion formed on the crankshaft (spline fitting). ) Is disclosed.
しかし、上記特許文献１に記載の構造では、クランク軸に形成されたスプラインの軸部に磁歪軸に形成されたスプラインの孔部が嵌合されているため、クランク軸と磁歪軸とが相対的に移動するのを防止するための抜け止め構造が必要となる。このため、寸法精度によってはクランク軸と磁歪軸との間にガタツキが発生する可能性があると共に、組み付け工程が煩雑となる。 However, in the structure described in Patent Document 1, since the spline hole formed in the magnetostrictive shaft is fitted to the shaft portion of the spline formed in the crankshaft, the crankshaft and the magnetostrictive shaft are relative to each other. Therefore, it is necessary to provide a retaining structure for preventing the movement. For this reason, depending on the dimensional accuracy, rattling may occur between the crankshaft and the magnetostrictive shaft, and the assembly process becomes complicated.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、クランク軸と磁歪軸との間のガタツキの発生を抑制し、組み付け時の作業性を向上することができる磁歪軸結合構造及び自転車を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and has a magnetostrictive shaft coupling structure and a bicycle capable of suppressing the occurrence of rattling between the crankshaft and the magnetostrictive shaft and improving workability during assembly. The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係る磁歪軸結合構造は、両端部にクランクアームが取り付けられるクランク軸と、前記クランク軸の軸方向の一端側に設けられた雄ねじ部と、自転車に固定された支持部材に対して回転可能に設けられると共に中空状に形成され、前記クランク軸の軸方向の他端側の外周面に外挿されると共に前記クランク軸と一体的に回転し、前記クランク軸に作用するトルクに応じて生じる歪により透磁率が変化する磁歪軸と、前記磁歪軸の軸方向の一端部に形成され、前記雄ねじ部に締結される雌ねじ部と、を有する。 In order to solve the above-described problem, the magnetostrictive shaft coupling structure according to the first aspect of the present invention includes a crankshaft in which a crank arm is attached to both ends, and a male screw portion provided on one end side in the axial direction of the crankshaft. And is formed so as to be rotatable with respect to a support member fixed to the bicycle, is formed in a hollow shape, is externally inserted on the outer peripheral surface on the other end side in the axial direction of the crankshaft, and rotates integrally with the crankshaft. And a magnetostrictive shaft whose permeability changes due to a strain generated according to the torque acting on the crankshaft, and a female screw portion formed at one end portion in the axial direction of the magnetostrictive shaft and fastened to the male screw portion. .
請求項１に記載の発明では、クランク軸の軸方向の一端側に雄ねじ部が設けられている。磁歪軸は、自転車に固定された支持部材に対して回転可能に設けられると共に中空状に形成されており、磁歪軸の軸方向の一端部に雌ねじ部が形成されている。磁歪軸はクランク軸の軸方向の他端側の外周面に外挿されると共に、磁歪軸の雌ねじ部とクランク軸の雄ねじ部とが締結されることで、クランク軸と一体的に磁歪軸が回転する。これにより、磁歪軸に、クランク軸に作用するトルクの大小に応じた捩れを生じさせることができる。 In the first aspect of the invention, the male thread portion is provided on one end side in the axial direction of the crankshaft. The magnetostrictive shaft is provided so as to be rotatable with respect to a support member fixed to the bicycle and is formed in a hollow shape, and a female screw portion is formed at one end portion in the axial direction of the magnetostrictive shaft. The magnetostrictive shaft is extrapolated to the outer peripheral surface on the other end side in the axial direction of the crankshaft, and the magnetostrictive shaft rotates integrally with the crankshaft by fastening the female screw portion of the magnetostrictive shaft and the male screw portion of the crankshaft. To do. As a result, the magnetostrictive shaft can be twisted according to the magnitude of the torque acting on the crankshaft.
この構成では、磁歪軸の雌ねじ部とクランク軸の雄ねじ部とが締結されることで、組み付け時の作業性が向上する。また、磁歪軸の雌ねじ部とクランク軸の雄ねじ部とが締結されることで、クランク軸と磁歪軸との間のガタツキの発生が抑制され、磨耗による精度劣化が発生しにくい。また、クランク軸と磁歪軸との間のガタツキの発生が抑制されるため、磁歪軸を用いたトルク検出の反応性が良好となる。 In this configuration, the workability at the time of assembly is improved by fastening the female screw part of the magnetostrictive shaft and the male screw part of the crankshaft. In addition, since the female screw portion of the magnetostrictive shaft and the male screw portion of the crankshaft are fastened, the occurrence of backlash between the crankshaft and the magnetostrictive shaft is suppressed, and accuracy deterioration due to wear hardly occurs. Further, since the occurrence of rattling between the crankshaft and the magnetostrictive shaft is suppressed, the reactivity of torque detection using the magnetostrictive shaft is improved.
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の磁歪軸結合構造において、前記磁歪軸の軸方向の他端部に駆動側回転部材が取り付けられている。 According to a second aspect of the present invention, in the magnetostrictive shaft coupling structure according to the first aspect, a driving side rotation member is attached to the other end portion in the axial direction of the magnetostrictive shaft.
請求項２に記載の発明では、磁歪軸の軸方向の一端部の雌ねじ部とクランク軸の雄ねじ部とが締結されていることで、クランク軸と一体的に磁歪軸が回転し、磁歪軸の回転により磁歪軸の軸方向の他端部に取り付けられた駆動側回転部材が回転する。このため、クランク軸にトルクが作用すると、磁歪軸に捩れを生じさせ、磁歪軸の歪により透磁率が変化する。これにより、磁歪軸を用いたトルク検出の反応性がより一層良好となる。 In the invention according to claim 2, the magnetostrictive shaft rotates integrally with the crankshaft by fastening the female threaded portion at one end in the axial direction of the magnetostrictive shaft and the male threaded portion of the crankshaft. The drive-side rotating member attached to the other axial end portion of the magnetostrictive shaft is rotated by the rotation. For this reason, when torque acts on the crankshaft, the magnetostrictive shaft is twisted, and the permeability changes due to the distortion of the magnetostrictive shaft. Thereby, the reactivity of torque detection using the magnetostrictive shaft becomes even better.
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の磁歪軸結合構造において、前記クランク軸の前記雄ねじ部と隣接する位置に、半径方向外側に突出し、かつ前記雄ねじ部に前記雌ねじ部が締結されたときに前記磁歪軸の端面が突き当たる突起部を備える。 According to a third aspect of the present invention, in the magnetostrictive shaft coupling structure according to the first or second aspect, the crankshaft protrudes radially outward at a position adjacent to the male screw portion, and the male screw portion has the Providing a projecting portion against which the end face of the magnetostrictive shaft abuts when the female screw portion is fastened.
請求項３に記載の発明では、クランク軸の雄ねじ部と隣接する位置に、半径方向外側に突出した突起部が設けられており、磁歪軸の端面が突起部に突き当たるまでクランク軸の雄ねじ部に磁歪軸の雌ねじ部を締めこむ。これにより、磁歪軸とクランク軸とが相対的に移動するのを防止する抜け止め構造が不要となると共に、組み付け時の作業性が向上する。 In a third aspect of the present invention, a protruding portion protruding radially outward is provided at a position adjacent to the male screw portion of the crankshaft, and the male screw portion of the crankshaft is provided until the end surface of the magnetostrictive shaft hits the protruding portion. Tighten the female screw part of the magnetostrictive shaft. This eliminates the need for a retaining structure that prevents the magnetostrictive shaft and the crankshaft from moving relative to each other, and improves workability during assembly.
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の磁歪軸結合構造において、前記クランク軸の前記雄ねじ部が、自転車の前進方向に対して左側に設けられると共に、前記クランク軸と前記磁歪軸が左ねじとされ、又は、前記クランク軸の前記雄ねじ部が、自転車の前進方向に対して右側に設けられると共に、前記クランク軸と前記磁歪軸が右ねじとされている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the magnetostrictive shaft coupling structure according to the third aspect, the male screw portion of the crankshaft is provided on the left side with respect to the forward direction of the bicycle, and the crankshaft and the magnetostrictive shaft are provided. Is a left-hand thread, or the male thread portion of the crankshaft is provided on the right side with respect to the forward direction of the bicycle, and the crankshaft and the magnetostrictive shaft are right-hand threads.
請求項４に記載の発明では、クランク軸の雄ねじ部が、自転車の前進方向に対して左側に設けられると共に、クランク軸と磁歪軸が左ねじとされていることで、自転車の前進方向のトルク負荷で、左ねじであれば締まり方向になり、磁歪軸は突起部に突き当たっているので緩みにくい。又は、クランク軸の雄ねじ部が、自転車の前進方向に対して右側に設けられると共に、クランク軸と前記磁歪軸が右ねじとされていることで、自転車の前進方向のトルク負荷で、右ねじであれば締まり方向になり、磁歪軸は突起部に突き当たっているので緩みにくい。つまり、自転車の前進時が締まり方向になるねじにすることで、磁歪軸が緩むことを防止又は抑制することができる。 In the invention of claim 4, the male screw portion of the crankshaft is provided on the left side with respect to the forward direction of the bicycle, and the crankshaft and the magnetostrictive shaft are left-handed. If the load is left-handed, the tightening direction is reached, and the magnetostrictive shaft is in contact with the protrusion, so it is difficult to loosen. Alternatively, the male screw portion of the crankshaft is provided on the right side with respect to the forward direction of the bicycle, and the crankshaft and the magnetostrictive shaft are right-handed. If there is, it becomes the tightening direction, and the magnetostrictive shaft is in contact with the protrusion, so it is difficult to loosen. That is, by using a screw that is tightened when the bicycle is advanced, it is possible to prevent or suppress the magnetostrictive shaft from loosening.
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の磁歪軸結合構造において、前記磁歪軸の軸方向の他端部側と前記クランク軸との間に、前記磁歪軸に捩れを生じさせることを許容する軸受けが設けられている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the magnetostrictive shaft coupling structure according to any one of the first to fourth aspects, the axial end of the magnetostrictive shaft is disposed between the other end side in the axial direction and the crankshaft. A bearing is provided that allows the magnetostrictive shaft to be twisted.
請求項５に記載の発明では、磁歪軸の軸方向の他端部側とクランク軸との間に軸受けが設けられているため、クランク軸と一体的に磁歪軸が回転したとき、軸受けにより磁歪軸の軸方向の他端部側にクランク軸に対して捩れを発じさせることが可能となる。このため、磁歪軸に、クランク軸に作用するトルクの大小に応じた捩れを生じさせることができる。 In the fifth aspect of the present invention, since the bearing is provided between the other end side in the axial direction of the magnetostrictive shaft and the crankshaft, when the magnetostrictive shaft rotates integrally with the crankshaft, the magnetostriction is performed by the bearing. It is possible to cause the crankshaft to twist on the other end side in the axial direction of the shaft. For this reason, it is possible to cause the magnetostrictive shaft to twist according to the magnitude of the torque acting on the crankshaft.
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の磁歪軸結合構造において、前記雄ねじ部と前記雌ねじ部とに接着剤が充填又は塗布されている。 According to a sixth aspect of the present invention, in the magnetostrictive shaft coupling structure according to any one of the first to fifth aspects, an adhesive is filled or applied to the male screw portion and the female screw portion.
請求項６に記載の発明では、雄ねじ部と雌ねじ部とに接着剤が充填又は塗布されており、磁歪軸とクランク軸とを強固に固定できると共に、雄ねじ部と雌ねじ部とが緩むのを防止又は抑制することができる。 In the invention according to claim 6, the male screw portion and the female screw portion are filled or coated with an adhesive, so that the magnetostrictive shaft and the crankshaft can be firmly fixed and the male screw portion and the female screw portion are prevented from loosening. Or it can be suppressed.
請求項７に記載の発明に係る自転車は、支持部材に設けられ、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の磁歪軸結合構造と、前記磁歪軸の周囲に設けられたトルクセンサと、前記磁歪軸の軸方向の両端部を回転可能に支持するベアリングと、を有する。 A bicycle according to a seventh aspect of the present invention is provided on a support member, and the magnetostrictive shaft coupling structure according to any one of the first to sixth aspects and a torque provided around the magnetostrictive shaft. A sensor, and a bearing that rotatably supports both end portions of the magnetostrictive shaft in the axial direction.
請求項７に記載の発明では、支持部材に請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の磁歪軸結合構造を備えており、磁歪軸の雌ねじ部とクランク軸の雄ねじ部とが締結されていることで、クランク軸と一体的に磁歪軸が回転する。磁歪軸の軸方向の両端部は、ベアリングにより回転可能に支持されている。このため、クランク軸と磁歪軸との間のガタツキの発生が抑制され、磨耗による精度劣化が発生しにくい。また、磁歪軸の周囲にトルクセンサが設けられており、クランク軸と磁歪軸との間のガタツキの発生が抑制されることで、トルク検出の反応性が良好となる。 According to a seventh aspect of the present invention, the support member includes the magnetostrictive shaft coupling structure according to any one of the first to sixth aspects, wherein the female screw portion of the magnetostrictive shaft and the male screw portion of the crankshaft are provided. By being fastened, the magnetostrictive shaft rotates integrally with the crankshaft. Both end portions in the axial direction of the magnetostrictive shaft are rotatably supported by bearings. For this reason, the occurrence of rattling between the crankshaft and the magnetostrictive shaft is suppressed, and accuracy deterioration due to wear is unlikely to occur. In addition, a torque sensor is provided around the magnetostrictive shaft, and the occurrence of rattling between the crankshaft and the magnetostrictive shaft is suppressed, so that the torque detection reactivity is improved.
本発明によれば、クランク軸と磁歪軸との間のガタツキの発生を抑制し、組み付け時の作業性を向上することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of rattling between the crankshaft and the magnetostrictive shaft and improve the workability during assembly.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、図において適宜示される矢印ＵＰは自転車上方側を示しており、矢印ＦＲは自転車前方側を示しており、矢印Ｗは自転車幅方向外側又は内側を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that an arrow UP appropriately shown in the figure indicates the upper side of the bicycle, an arrow FR indicates the front side of the bicycle, and an arrow W indicates the outer side or the inner side in the bicycle width direction.
図６には、本発明の一実施形態である磁歪軸結合構造が適用される自転車１０が側面図にて示されている。 FIG. 6 shows a side view of a bicycle 10 to which a magnetostrictive shaft coupling structure according to an embodiment of the present invention is applied.
図６に示されるように、自転車１０は、前方側に斜め上下方向に沿って配置されるヘッドパイプ１２と、ヘッドパイプ１２より後方側に斜め上下方向に沿って配置されるシートパイプ１４と、ヘッドパイプ１２とシートパイプ１４とを前後斜め方向に沿って連結するメインパイプ１６と、ヘッドパイプ１２の下部に連結された前ホーク１８の下端部に回転可能に取り付けられた前輪２０と、を備えている。また、自転車１０は、メインパイプ１６の後方側に配置されて後輪２２の中心に向かって延在されるチェーンステー２４と、シートパイプ１４の上端部とチェーンステー２４の後端部とを繋ぐと共に後輪２２を回転可能に支持するバックホーク２６と、を備えている。 As shown in FIG. 6, the bicycle 10 includes a head pipe 12 that is disposed on the front side along the oblique vertical direction, a seat pipe 14 that is disposed on the rear side of the head pipe 12 along the oblique vertical direction, A main pipe 16 for connecting the head pipe 12 and the seat pipe 14 along the front-rear oblique direction, and a front wheel 20 rotatably attached to a lower end portion of a front fork 18 connected to the lower portion of the head pipe 12. ing. In addition, the bicycle 10 is connected to the chain stay 24 that is disposed on the rear side of the main pipe 16 and extends toward the center of the rear wheel 22, and the upper end portion of the seat pipe 14 and the rear end portion of the chain stay 24. And a back fork 26 that rotatably supports the rear wheel 22.
さらに、自転車１０は、メインパイプ１６の下端部に幅方向に沿って取り付けられる（固定される）支持部材としてのハンガーパイプ２８と、ハンガーパイプ２８の内部に回転可能に設けられるクランク軸３０と、クランク軸３０の幅方向両側に取り付けられるクランクアーム３２と、クランク軸３０によって駆動される駆動側回転部材としての駆動スプロケット３４と、を備えている。また、自転車１０は、バックホーク２６の下端部に設けられる後輪軸３６と、後輪軸３６に回転可能に取り付けられる後スプロケット３８と、駆動スプロケット３４と後スプロケット３８とに掛け渡されるチェーン４０と、を備えている。自転車１０では、クランクアーム３２に設けられたペダルを踏むと、クランク軸３０を介して駆動スプロケット３４が回転し、チェーン４０が周回移動することで後スプロケット３８が回転する。後スプロケット３８の回転により後輪２２に駆動力が伝達され、自転車１０が走行するようになっている。 Further, the bicycle 10 includes a hanger pipe 28 as a support member attached (fixed) to the lower end portion of the main pipe 16 in the width direction, a crankshaft 30 rotatably provided inside the hanger pipe 28, A crank arm 32 attached to both sides in the width direction of the crankshaft 30 and a drive sprocket 34 as a drive side rotating member driven by the crankshaft 30 are provided. Further, the bicycle 10 includes a rear wheel shaft 36 provided at the lower end of the back fork 26, a rear sprocket 38 rotatably attached to the rear wheel shaft 36, a chain 40 spanned between the drive sprocket 34 and the rear sprocket 38, It has. In the bicycle 10, when a pedal provided on the crank arm 32 is stepped on, the drive sprocket 34 rotates via the crankshaft 30, and the rear sprocket 38 rotates as the chain 40 moves around. The driving force is transmitted to the rear wheel 22 by the rotation of the rear sprocket 38, so that the bicycle 10 travels.
また、自転車１０の前輪２０には、補助電動装置の駆動モータ４２が設けられている。シートパイプ１４には、補助電動装置の電源であるバッテリー４４と、補助電動装置を制御するコントローラ４６と、が設けられている。 The front wheel 20 of the bicycle 10 is provided with a drive motor 42 for an auxiliary electric device. The seat pipe 14 is provided with a battery 44 that is a power source of the auxiliary electric device and a controller 46 that controls the auxiliary electric device.
図１には、本発明の一実施形態である磁歪軸結合構造５０が適用されるハンガーパイプ２８及びセンサユニット５２付近の構成が断面図にて示されている。また、図２には、図１に示す磁歪軸結合構造５０が適用されるハンガーパイプ２８及びセンサユニット５２付近の構成が分解斜視図にて示されている。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration in the vicinity of a hanger pipe 28 and a sensor unit 52 to which a magnetostrictive shaft coupling structure 50 according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration in the vicinity of the hanger pipe 28 and the sensor unit 52 to which the magnetostrictive shaft coupling structure 50 shown in FIG. 1 is applied.
図２に示されるように、自転車１０は、軸方向が自転車１０の幅方向に沿って配置されている前記ハンガーパイプ２８と、ハンガーパイプ２８の軸方向の一端２８Ａ側から矢印Ａ方向に挿入されるセンサユニット５２と、ハンガーパイプ２８の軸方向の一端２８Ａとセンサユニット５２との間に介在される回り止め部材５４と、ハンガーパイプ２８の軸方向の他端２８Ｂ側から矢印Ｂ方向に挿入されてセンサユニット５２をハンガーパイプ２８に固定する円筒状の固定部材５６と、を備えている。 As shown in FIG. 2, the bicycle 10 is inserted in the direction of arrow A from the hanger pipe 28 whose axial direction is disposed along the width direction of the bicycle 10 and one axial end 28 </ b> A side of the hanger pipe 28. The sensor unit 52, the rotation stop member 54 interposed between the axial end 28A of the hanger pipe 28 and the sensor unit 52, and the axial other end 28B of the hanger pipe 28 are inserted in the direction of arrow B. And a cylindrical fixing member 56 for fixing the sensor unit 52 to the hanger pipe 28.
図１及び図２に示されるように、センサユニット５２は、略円筒状のハウジング６０を備えており、このハウジング６０内に、本発明の一実施形態である磁歪軸結合構造５０が適用されている。ハウジング６０は、ほぼ一定の外径に形成された円筒部６０Ａと、円筒部６０Ａの軸方向の端部が円筒部６０Ａの外径より拡径された大径部６０Ｂと、を備えている。円筒部６０Ａの軸方向の端部である大径部６０Ｂと反対側の外周面には、雄ねじ部６０Ｃが形成されている。ハウジング６０の大径部６０Ｂには、環状体６２が外挿されており、環状体６２の端縁にはフランジ部６２Ａが形成されている。本実施形態では、環状体６２とハウジング６０の大径部６０Ｂとはねじ止めされている。なお、ねじ止めに限定されるものではなく、ハウジング６０の大径部６０Ｂが環状体６２に圧入される構成でもよい。また、ハウジング６０と環状体６２は一体で形成されてもよい。 As shown in FIGS. 1 and 2, the sensor unit 52 includes a substantially cylindrical housing 60, and a magnetostrictive shaft coupling structure 50 according to an embodiment of the present invention is applied to the housing 60. Yes. The housing 60 includes a cylindrical portion 60A formed with a substantially constant outer diameter, and a large-diameter portion 60B in which an end portion in the axial direction of the cylindrical portion 60A is larger than the outer diameter of the cylindrical portion 60A. A male screw portion 60C is formed on the outer peripheral surface opposite to the large-diameter portion 60B, which is the axial end of the cylindrical portion 60A. An annular body 62 is extrapolated to the large diameter portion 60 </ b> B of the housing 60, and a flange portion 62 </ b> A is formed at an end edge of the annular body 62. In the present embodiment, the annular body 62 and the large-diameter portion 60B of the housing 60 are screwed. In addition, it is not limited to screwing, The structure by which the large diameter part 60B of the housing 60 is press-fit in the annular body 62 may be sufficient. Further, the housing 60 and the annular body 62 may be integrally formed.
図１に示されるように、磁歪軸結合構造５０は、軸方向の両端部にクランクアーム３２（図６参照）が取り付けられる前記クランク軸３０と、クランク軸３０に外挿されると共にクランク軸３０の軸方向の一端３０Ａ側に固定される中空状（略円筒状）の磁歪軸６６と、を備えている。磁歪軸６６の軸方向の両端部は、ハウジング６０内の軸方向両側に配置されたベアリング６４を介してハウジング６０に回転可能に支持されている。 As shown in FIG. 1, the magnetostrictive shaft coupling structure 50 includes the crankshaft 30 to which the crank arms 32 (see FIG. 6) are attached at both ends in the axial direction, the extrapolated to the crankshaft 30 and the crankshaft 30. And a hollow (substantially cylindrical) magnetostrictive shaft 66 fixed to the one end 30A side in the axial direction. Both ends in the axial direction of the magnetostrictive shaft 66 are rotatably supported by the housing 60 via bearings 64 disposed on both sides in the axial direction in the housing 60.
図１、及び図３〜図５に示されるように、磁歪軸６６は、外径がほぼ同じに形成された大径部６６Ａと、軸方向の一端部が大径部６６Ａよりも小径とされた小径部６６Ｂと、を備えている。小径部６６Ｂの内径は、大径部６６Ａの内径よりも小径とされている。小径部（軸方向の一端部）６６Ｂの内周面には、雌ねじ部８６が形成されている。 As shown in FIGS. 1 and 3 to 5, the magnetostrictive shaft 66 has a large-diameter portion 66 </ b> A formed with substantially the same outer diameter, and one end portion in the axial direction having a smaller diameter than the large-diameter portion 66 </ b> A. A small-diameter portion 66B. The inner diameter of the small diameter portion 66B is smaller than the inner diameter of the large diameter portion 66A. A female screw portion 86 is formed on the inner peripheral surface of the small diameter portion (one axial end portion) 66B.
また、クランク軸３０の軸方向の一端３０Ａ側の外周面には、雌ねじ部８６が螺合される雄ねじ部８８が形成されている。また、クランク軸３０の軸方向の一端３０Ａ側の雄ねじ部８８に隣接する端部側には、半径方向外側に突出した突起部９０が設けられている。突起部９０は、クランク軸３０の周方向に沿って設けられている。そして、磁歪軸６６の雌ねじ部８６をクランク軸３０の雄ねじ部８８に螺合させ、磁歪軸６６の軸方向の一端部である小径部６６Ｂの端面がクランク軸３０の突起部９０に突き当たるまで締めこむことで、磁歪軸６６がクランク軸３０の軸方向の一端３０Ａ側に固定されている。 Further, a male screw portion 88 to which the female screw portion 86 is screwed is formed on the outer peripheral surface of the crankshaft 30 on the one end 30A side in the axial direction. Further, a protrusion 90 protruding outward in the radial direction is provided on the end side adjacent to the male screw portion 88 on the one end 30 </ b> A side in the axial direction of the crankshaft 30. The protrusion 90 is provided along the circumferential direction of the crankshaft 30. Then, the female threaded portion 86 of the magnetostrictive shaft 66 is screwed into the male threaded portion 88 of the crankshaft 30 and tightened until the end surface of the small diameter portion 66B, which is one axial end portion of the magnetostrictive shaft 66, abuts the protruding portion 90 of the crankshaft 30. As a result, the magnetostrictive shaft 66 is fixed to the one end 30 </ b> A side in the axial direction of the crankshaft 30.
その際、磁歪軸６６の雌ねじ部８６とクランク軸３０の雄ねじ部８８に接着剤が塗布された状態で雌ねじ部８６と雄ねじ部８８とが螺合され、又は雌ねじ部８６と雄ねじ部８８との締結部に接着剤が充填されていることが好ましい。このように接着剤を塗布又は充填することで、磁歪軸６６をクランク軸３０に強固に固定することができると共に、雌ねじ部８６と雄ねじ部８８とが緩むのを防止又は抑制することができる。 At that time, the female screw portion 86 and the male screw portion 88 are screwed together in a state where an adhesive is applied to the female screw portion 86 of the magnetostrictive shaft 66 and the male screw portion 88 of the crankshaft 30, or the female screw portion 86 and the male screw portion 88. It is preferable that the fastening portion is filled with an adhesive. By applying or filling the adhesive in this way, the magnetostrictive shaft 66 can be firmly fixed to the crankshaft 30, and the female screw portion 86 and the male screw portion 88 can be prevented or suppressed from loosening.
また、磁歪軸６６の大径部６６Ａ（軸方向の中央部及び他端部側）の内周面とクランク軸３０の外周面との間には、所定のクリアランスが設けられている（隙間が形成されている）。大径部６６Ａの軸方向の他端部（小径部６６Ｂと反対側）の内周面とクランク軸３０の軸方向の他端３０Ｂ側の外周面との間には、軸受けとしての円筒状のすべり軸受け６８が介在されている。 In addition, a predetermined clearance is provided between the inner peripheral surface of the large-diameter portion 66A of the magnetostrictive shaft 66 (on the central and other end sides in the axial direction) and the outer peripheral surface of the crankshaft 30 (a gap is provided). Formed). Between the inner peripheral surface of the other end portion in the axial direction of the large diameter portion 66A (opposite side to the small diameter portion 66B) and the outer peripheral surface of the crank shaft 30 on the other end 30B side in the axial direction, a cylindrical shape as a bearing is provided. A sliding bearing 68 is interposed.
本実施形態では、磁歪軸６６の雌ねじ部８６をクランク軸３０の雄ねじ部８８に締結固定した後、大径部６６Ａの軸方向の他端部とクランク軸３０の軸方向の他端３０Ｂ側の外周面との間にすべり軸受け６８をガタなく介挿している。 In this embodiment, after the internal thread portion 86 of the magnetostrictive shaft 66 is fastened and fixed to the external thread portion 88 of the crankshaft 30, the other end portion in the axial direction of the large diameter portion 66A and the other end 30B side in the axial direction of the crankshaft 30 are provided. A sliding bearing 68 is inserted between the outer peripheral surface without play.
図１に示されるように、磁歪軸６６の大径部６６Ａの周囲には、クランク軸３０に作用するトルクを検出するトルクセンサ７０が配設されている。トルクセンサ７０は、磁歪軸６６の外周面を囲むように配置されており、ハウジング６０に回転しないように固定されている。トルクセンサ７０にはハーネス７６が接続されており、ハーネス７６はハウジング６０に形成された開口６１から外側に延びている。 As shown in FIG. 1, a torque sensor 70 that detects torque acting on the crankshaft 30 is disposed around the large diameter portion 66 </ b> A of the magnetostrictive shaft 66. The torque sensor 70 is disposed so as to surround the outer peripheral surface of the magnetostrictive shaft 66 and is fixed to the housing 60 so as not to rotate. A harness 76 is connected to the torque sensor 70, and the harness 76 extends outward from an opening 61 formed in the housing 60.
また、図１及び図４に示されるように、磁歪軸６６の大径部６６Ａの軸方向の他端部には、軸方向に沿って複数の突部が形成された嵌合部６６Ｃが形成されている。その嵌合部６６Ｃに前記駆動スプロケット３４の半径方向内側の円筒部３４Ａが嵌合されている。駆動スプロケット３４の円筒部３４Ａは、大径部６６Ａの端部に形成された周溝に嵌入された止め輪９４によって磁歪軸６６に対して抜け止めされており、駆動スプロケット３４が磁歪軸６６と一体となって回転する（図３参照）。 As shown in FIGS. 1 and 4, the other end portion in the axial direction of the large-diameter portion 66A of the magnetostrictive shaft 66 is formed with a fitting portion 66C in which a plurality of protrusions are formed along the axial direction. Has been. A cylindrical portion 34A on the radially inner side of the drive sprocket 34 is fitted to the fitting portion 66C. The cylindrical portion 34 </ b> A of the drive sprocket 34 is prevented from coming off from the magnetostrictive shaft 66 by a retaining ring 94 fitted in a circumferential groove formed at the end of the large diameter portion 66 </ b> A. It rotates together (see FIG. 3).
図３及び図５に示されるように、磁歪軸６６の大径部６６Ａには、軸方向と交差する方向に配置された複数のスリット６７Ａが設けられた磁歪効果を持つ磁歪箔が巻きつけられ止着されている。スリット６７Ａは、周方向に沿ってほぼ平行に複数配置されると共に、これらが軸方向に３列配置されている。また、これらの３列の複数のスリット６７Ａの図中の右隣りには、３列の複数のスリット６７Ａと略左右対称に配置された３列の複数のスリット６７Ｂが磁歪箔に設けられている。磁歪箔は、例えば、鉄系アモルファス合金、ニッケル系合金、クロム系合金等の磁歪効果を持つ磁性材料で形成されている。 As shown in FIGS. 3 and 5, a magnetostrictive foil having a magnetostrictive effect provided with a plurality of slits 67A arranged in a direction intersecting the axial direction is wound around the large-diameter portion 66A of the magnetostrictive shaft 66. It is fastened. A plurality of the slits 67A are arranged substantially in parallel along the circumferential direction, and these are arranged in three rows in the axial direction. Further, on the right side of the three rows of the plurality of slits 67A in the drawing, a plurality of rows of the plurality of slits 67B arranged substantially symmetrically with the three rows of the plurality of slits 67A are provided in the magnetostrictive foil. . The magnetostrictive foil is formed of a magnetic material having a magnetostrictive effect, such as an iron-based amorphous alloy, a nickel-based alloy, or a chromium-based alloy.
左右のクランクアーム３２（図６参照）によりクランク軸３０に回転が伝えられると、磁歪軸６６の軸方向一端部の小径部６６Ｂに形成された雌ねじ部８６がクランク軸３０の一端３０Ａ側の雄ねじ部８８に締結固定されているため、クランク軸３０と一体的に磁歪軸６６が回転する。さらに、磁歪軸６６の軸方向他端部の嵌合部６６Ｃには駆動スプロケット３４が固定されており、駆動スプロケット３４に回転が伝えられる。 When rotation is transmitted to the crankshaft 30 by the left and right crank arms 32 (see FIG. 6), the internal thread portion 86 formed in the small diameter portion 66B at one axial end portion of the magnetostrictive shaft 66 is a male screw on the one end 30A side of the crankshaft 30. Since the portion 88 is fastened and fixed, the magnetostrictive shaft 66 rotates integrally with the crankshaft 30. Further, the driving sprocket 34 is fixed to the fitting portion 66C at the other axial end of the magnetostrictive shaft 66, and the rotation is transmitted to the driving sprocket 34.
その際、クランクアーム３２からクランク軸３０にトルクが作用すると、磁歪軸６６にトルクの大小に応じた捩り力が作用する。磁歪軸６６に捩り力が作用すると、磁歪箔のスリット６７Ａ、６７Ｂの一方に引張力が作用し、他方に圧縮力が作用することで、磁歪箔にトルクの大小に応じた捩れ、すなわち歪が発生する。磁歪箔に歪が発生すると、磁歪箔を構成する磁性材料の透磁率が変化する。図１に示されるように、トルクセンサ７０には、軸方向の両側に磁歪軸６６の外周面を囲むコイル７４が設けられており、透磁率の変化によりコイル７４に誘起されるインダクタンスが変化する。このコイル７４に誘起されるインダクタンスの変化量を検出することで、クランク軸３０に作用するトルクを検出する。図６に示されるように、コントローラ４６では、検出されたトルクに基づき、駆動モータ４２を制御し、補助動力を出力して前輪２０を駆動するようになっている。 At that time, when torque acts on the crankshaft 30 from the crank arm 32, a torsional force corresponding to the magnitude of the torque acts on the magnetostrictive shaft 66. When a torsional force is applied to the magnetostrictive shaft 66, a tensile force is applied to one of the slits 67A and 67B of the magnetostrictive foil, and a compressive force is applied to the other, so that the magnetostrictive foil is twisted according to the magnitude of torque, that is, distorted. Occur. When distortion occurs in the magnetostrictive foil, the magnetic permeability of the magnetic material constituting the magnetostrictive foil changes. As shown in FIG. 1, the torque sensor 70 is provided with coils 74 surrounding the outer peripheral surface of the magnetostrictive shaft 66 on both sides in the axial direction, and the inductance induced in the coil 74 changes due to a change in magnetic permeability. . By detecting the amount of change in inductance induced in the coil 74, the torque acting on the crankshaft 30 is detected. As shown in FIG. 6, the controller 46 controls the drive motor 42 based on the detected torque and outputs auxiliary power to drive the front wheels 20.
本実施形態では、駆動スプロケット３４が自転車１０の進行方向右側に備えられている（図６参照）。この構成では、クランク軸３０の雄ねじ部８８が、自転車１０の前進方向に対して左側に設けられると共に、クランク軸３０と磁歪軸６６が左ねじとされている。これにより、自転車１０の前進方向のトルク負荷で、左ねじであれば締まり方向になり、磁歪軸６６は突起部９０に突き当たっているので緩むことを防止又は抑制できる。逆回転はフリー機構によりトルクはかからない。 In this embodiment, the drive sprocket 34 is provided on the right side in the traveling direction of the bicycle 10 (see FIG. 6). In this configuration, the male screw portion 88 of the crankshaft 30 is provided on the left side with respect to the forward direction of the bicycle 10, and the crankshaft 30 and the magnetostrictive shaft 66 are left-handed. As a result, the torque load in the forward direction of the bicycle 10 is a left-handed screw, which is in the tightening direction, and the magnetostrictive shaft 66 abuts against the protrusion 90, so that loosening can be prevented or suppressed. Reverse rotation does not apply torque due to the free mechanism.
一方、駆動スプロケットが自転車の進行方向左側に備えられている場合は、クランク軸の雄ねじ部が、自転車の前進方向に対して右側に設けられると共に、クランク軸と前記磁歪軸が右ねじとされていることが好ましい。これにより、自転車の前進方向のトルク負荷で、右ねじであれば締まり方向になり、磁歪軸は突起部に突き当たっているので緩むことを防止又は抑制できる。つまり、自転車の前進時が締まり方向になるねじにすることで、磁歪軸が緩むことを防止又は抑制できる。 On the other hand, when the drive sprocket is provided on the left side in the traveling direction of the bicycle, the male thread portion of the crankshaft is provided on the right side with respect to the traveling direction of the bicycle, and the crankshaft and the magnetostrictive shaft are right-handed. Preferably it is. As a result, a torque load in the forward direction of the bicycle is a right-handed screw, which is in the tightening direction, and since the magnetostrictive shaft is in contact with the protrusion, it can be prevented or suppressed from loosening. That is, by using a screw that is in the tightening direction when the bicycle is moving forward, it is possible to prevent or suppress the magnetostrictive shaft from loosening.
図２に示されるように、センサユニット５２には、ハウジング６０内に磁歪軸結合構造５０を構成する磁歪軸６６及びクランク軸３０が予め回転可能に組み込まれている（図１参照）。この状態でセンサユニット５２が、自転車１０のメインパイプ１６（図６参照）の下端部に固定されたハンガーパイプ２８に組み付けられる。 As shown in FIG. 2, in the sensor unit 52, a magnetostrictive shaft 66 and a crankshaft 30 constituting the magnetostrictive shaft coupling structure 50 are incorporated in a housing 60 in a rotatable manner (see FIG. 1). In this state, the sensor unit 52 is assembled to the hanger pipe 28 fixed to the lower end portion of the main pipe 16 (see FIG. 6) of the bicycle 10.
ここで、センサユニット５２のハンガーパイプ２８への組み付け構造について説明する。図２に示されるように、センサユニット５２は、ハウジング６０の雄ねじ部６０Ｃ側が、ハンガーパイプ２８の軸方向の一端２８Ａ側から矢印Ａ方向にハンガーパイプ２８の内部に挿入される。その際、ハンガーパイプ２８の軸方向の一端２８Ａとセンサユニット５２のフランジ部６２Ａとの間に回り止め部材５４が介在されている。 Here, a structure for assembling the sensor unit 52 to the hanger pipe 28 will be described. As shown in FIG. 2, in the sensor unit 52, the male screw portion 60 </ b> C side of the housing 60 is inserted into the hanger pipe 28 in the arrow A direction from the axial end 28 </ b> A side of the hanger pipe 28. At this time, the rotation preventing member 54 is interposed between the axial end 28 </ b> A of the hanger pipe 28 and the flange portion 62 </ b> A of the sensor unit 52.
センサユニット５２のフランジ部６２Ａには、半径方向内側に凹んだ複数の凹部６３が設けられている。本実施形態では、複数の凹部６３は、フランジ部６２Ａの周方向に沿ってほぼ等間隔（フランジ部６２Ａの中心部に対して約９０°の位置）に４つ設けられている。 The flange portion 62A of the sensor unit 52 is provided with a plurality of recesses 63 that are recessed inward in the radial direction. In the present embodiment, four concave portions 63 are provided at substantially equal intervals (positions of about 90 ° with respect to the center portion of the flange portion 62A) along the circumferential direction of the flange portion 62A.
回り止め部材５４は、環状の本体部５４Ａと、本体部５４Ａの外周部から組み付け時のセンサユニット５２側に突出した複数の第１係合部５４Ｂと、本体部５４Ａの外周部から第１係合部５４Ｂと反対側（組み付け時のハンガーパイプ２８側）に突出した複数の第２係合部５４Ｃと、を備えている。本実施形態では、第１係合部５４Ｂは、本体部５４Ａの中心部から約１８０°の位置に２つ設けられており、第１係合部５４Ｂがセンサユニット５２の凹部６３にそれぞれ係合されるようになっている。 The rotation preventing member 54 includes an annular main body 54A, a plurality of first engaging parts 54B protruding from the outer peripheral part of the main body part 54A toward the sensor unit 52, and a first engagement from the outer peripheral part of the main body part 54A. And a plurality of second engaging portions 54C protruding to the opposite side (the hanger pipe 28 side during assembly) from the combined portion 54B. In the present embodiment, two first engaging portions 54B are provided at a position of about 180 ° from the central portion of the main body portion 54A, and the first engaging portions 54B engage with the concave portions 63 of the sensor unit 52, respectively. It has come to be.
また、ハンガーパイプ２８の一端２８Ａ側の外周面には、半径方向内側に窪んだ複数の溝部２９が軸方向に沿って形成されている。本実施形態では、溝部２９は、ハンガーパイプ２８の中心部から約１８０°の位置に２つ設けられている。また、溝部２９の底面は、ハンガーパイプ２８の一端２８Ａの端縁から軸方向内側に向かうに従って徐々に浅くなる傾斜面とされている。 Further, a plurality of groove portions 29 recessed inward in the radial direction are formed along the axial direction on the outer peripheral surface on the one end 28A side of the hanger pipe 28. In the present embodiment, two grooves 29 are provided at a position of about 180 ° from the center of the hanger pipe 28. Further, the bottom surface of the groove 29 is an inclined surface that gradually becomes shallower from the edge of the one end 28 </ b> A of the hanger pipe 28 toward the inner side in the axial direction.
回り止め部材５４の第２係合部５４Ｃは、本体部５４Ａの中心部から約１８０°の位置に２つ設けられており、２つの第１係合部５４Ｂの間にそれぞれ設けられている。回り止め部材５４の第１係合部５４Ｂがセンサユニット５２の凹部６３にそれぞれ係合され、回り止め部材５４の第２係合部５４Ｃがハンガーパイプ２８の溝部２９にそれぞれ係合されることで、センサユニット５２のフランジ部６２Ａがハンガーパイプ２８の一端２８Ａに対して回転しないように連結される。 Two second engaging portions 54C of the rotation preventing member 54 are provided at a position of about 180 ° from the center portion of the main body portion 54A, and are provided between the two first engaging portions 54B. The first engagement portions 54B of the rotation prevention member 54 are respectively engaged with the recesses 63 of the sensor unit 52, and the second engagement portions 54C of the rotation prevention member 54 are respectively engaged with the groove portions 29 of the hanger pipe 28. The flange portion 62A of the sensor unit 52 is connected to the one end 28A of the hanger pipe 28 so as not to rotate.
ハンガーパイプ２８の軸方向中央部（本実施形態では下部側）には、センサユニット５２から延びたハーネス７６が取り出される開口部８０が形成されている。センサユニット５２のフランジ部６２Ａが回り止め部材５４によりハンガーパイプ２８の一端２８Ａに対して回転しないように連結された状態で、センサユニット５２の円筒部６０Ａの外周面とハンガーパイプ２８の内周面との間には、所定のクリアランスが設けられている（図１参照）。このため、センサユニット５２をハンガーパイプ２８に組み付ける際には、ハーネス７６を予めハンガーパイプ２８の内側から開口部８０を通して外側に引き出した状態で、センサユニット５２の雄ねじ部６０Ｃ側をハンガーパイプ２８の内部に挿入することで、センサユニット５２から延びたハーネス７６をハンガーパイプ２８の開口部８０を通して外部に取り出すことができる。 An opening 80 through which the harness 76 extending from the sensor unit 52 is taken out is formed in the axially central portion (lower side in the present embodiment) of the hanger pipe 28. The outer peripheral surface of the cylindrical portion 60A of the sensor unit 52 and the inner peripheral surface of the hanger pipe 28 in a state where the flange portion 62A of the sensor unit 52 is connected to the one end 28A of the hanger pipe 28 by the anti-rotation member 54 so as not to rotate. Is provided with a predetermined clearance (see FIG. 1). For this reason, when the sensor unit 52 is assembled to the hanger pipe 28, the male threaded portion 60 </ b> C side of the sensor unit 52 is connected to the hanger pipe 28 in a state where the harness 76 is drawn from the inside of the hanger pipe 28 to the outside through the opening 80 in advance. By inserting it inside, the harness 76 extending from the sensor unit 52 can be taken out through the opening 80 of the hanger pipe 28.
固定部材５６は、内周面にセンサユニット５２の雄ねじ部６０Ｃに螺合される雌ねじ部５６Ａを備えている。固定部材５６の外周部には、ハンガーパイプ２８の他端２８Ｂ側の内周面８２に当接する当接部５６Ｂが形成されている。固定部材５６の当接部５６Ｂは、組み付け時のハンガーパイプ２８の軸方向外側に向かうに従って外径が徐々に拡大する傾斜面（テーパー面）とされている（図１参照）。固定部材５６の当接部５６Ｂの軸方向外側（組み付け時のハンガーパイプ２８への挿入方向と反対側）には、フランジ部５６Ｃが設けられている。 The fixing member 56 includes an internal thread portion 56A that is screwed into the external thread portion 60C of the sensor unit 52 on the inner peripheral surface. An abutting portion 56 </ b> B that abuts on the inner peripheral surface 82 on the other end 28 </ b> B side of the hanger pipe 28 is formed on the outer peripheral portion of the fixing member 56. The contact portion 56B of the fixing member 56 is an inclined surface (tapered surface) whose outer diameter gradually increases as it goes outward in the axial direction of the hanger pipe 28 during assembly (see FIG. 1). A flange portion 56C is provided on the outer side in the axial direction of the contact portion 56B of the fixing member 56 (on the opposite side to the insertion direction into the hanger pipe 28 during assembly).
図１に示されるように、ハンガーパイプ２８の他端２８Ｂ側の内周面８２は、ハンガーパイプ２８の他端２８Ｂ側の端縁から内径が徐々に縮小する傾斜面（テーパー面）とされている。ハンガーパイプ２８の内周面８２の軸方向に対する傾斜角度は、固定部材５６の当接部５６Ｂの軸方向に対する傾斜角度に合わせて形成されている。これにより、固定部材５６の雌ねじ部５６Ａがセンサユニット５２の雄ねじ部６０Ｃに締結された状態で、固定部材５６の当接部（傾斜面）５６Ｂがハンガーパイプ２８の他端２８Ｂの内周面（傾斜面）８２に当接し、センサユニット５２の軸芯をハンガーパイプ２８の軸芯に位置させる。センサユニット５２の軸芯をハンガーパイプ２８の軸芯に位置させることで、センサユニット５２のハウジング６０にベアリング６４を介して回転可能に設けられた磁歪軸６６及びクランク軸３０の軸芯をハンガーパイプ２８の軸芯に位置させるようになっている。 As shown in FIG. 1, the inner peripheral surface 82 on the other end 28B side of the hanger pipe 28 is an inclined surface (tapered surface) whose inner diameter gradually decreases from the edge on the other end 28B side of the hanger pipe 28. Yes. The inclination angle of the inner peripheral surface 82 of the hanger pipe 28 with respect to the axial direction is formed in accordance with the inclination angle of the contact portion 56B of the fixing member 56 with respect to the axial direction. Thereby, in a state where the internal thread portion 56A of the fixing member 56 is fastened to the external thread portion 60C of the sensor unit 52, the contact portion (inclined surface) 56B of the fixing member 56 is the inner peripheral surface of the other end 28B of the hanger pipe 28 ( The shaft core of the sensor unit 52 is positioned on the shaft core of the hanger pipe 28. By positioning the shaft core of the sensor unit 52 on the shaft core of the hanger pipe 28, the shaft core of the magnetostrictive shaft 66 and the crankshaft 30 that are rotatably provided to the housing 60 of the sensor unit 52 via the bearings 64 are connected to the hanger pipe. It is designed to be positioned on the 28 axis.
次に、磁歪軸結合構造５０の作用並びに効果について説明する。 Next, the operation and effect of the magnetostrictive shaft coupling structure 50 will be described.
図１及び図３〜図５に示されるように、クランク軸３０には、軸方向の一端３０Ａ側に雄ねじ部８８が形成されており、雄ねじ部８８に隣接する端部側には、半径方向外側に突出した突起部９０が設けられている。また、磁歪軸６６には、軸方向の一端部側の小径部６６Ｂに雌ねじ部８６が形成されている。そして、クランク軸３０の軸方向の他端３０Ｂ側から磁歪軸６６を外挿し、磁歪軸６６の雌ねじ部８６をクランク軸３０の雄ねじ部８８に螺合させ、磁歪軸６６の小径部６６Ｂの端面がクランク軸３０の突起部９０に突き当たるまで締めこむ。これにより、クランク軸３０の軸方向の一端３０Ａ側に磁歪軸６６が固定される。 As shown in FIGS. 1 and 3 to 5, the crankshaft 30 is formed with a male threaded portion 88 on the one end 30 </ b> A side in the axial direction, and on the end side adjacent to the male threaded portion 88 in the radial direction. A protruding portion 90 that protrudes outward is provided. Further, the magnetostrictive shaft 66 is formed with a female screw portion 86 at a small diameter portion 66B on one end side in the axial direction. Then, the magnetostrictive shaft 66 is extrapolated from the other axial end 30B side of the crankshaft 30, the female screw portion 86 of the magnetostrictive shaft 66 is screwed into the male screw portion 88 of the crankshaft 30, and the end surface of the small-diameter portion 66B of the magnetostrictive shaft 66. Until it comes into contact with the protrusion 90 of the crankshaft 30. Thereby, the magnetostrictive shaft 66 is fixed to the axial end 30 </ b> A side of the crankshaft 30.
すなわち、磁歪軸６６の小径部６６Ｂ以外の内周面(大径部６６Ａの内周面）とクランク軸３０の外周面との間に隙間が設けられた状態で、クランク軸３０の軸方向の一端３０Ａ側に磁歪軸６６の軸方向の一端部側の小径部６６Ｂが固定されており、クランク軸３０と一体的に磁歪軸６６が回転する。また、磁歪軸６６の大径部６６Ａにおける軸方向の他端部（小径部６６Ｂと反対側）とクランク軸３０の軸方向の他端３０Ｂ側の外周面との間にすべり軸受け６８が介在されている。このため、磁歪軸６６にトルクの大小に応じた捩り力が作用すると、磁歪軸６６の大径部６６Ａにおける軸方向の他端部とクランク軸３０の外周面とにすべりを発生させることが可能となる。このため、磁歪軸６６にトルクの大小に応じた捩れ、すなわち歪を発生させることができる。 That is, the axial direction of the crankshaft 30 is provided in a state where a gap is provided between the inner peripheral surface of the magnetostrictive shaft 66 other than the small diameter portion 66B (the inner peripheral surface of the large diameter portion 66A) and the outer peripheral surface of the crankshaft 30. A small diameter portion 66B on one end side in the axial direction of the magnetostrictive shaft 66 is fixed to the one end 30A side, and the magnetostrictive shaft 66 rotates integrally with the crankshaft 30. Further, a slip bearing 68 is interposed between the other axial end portion (the side opposite to the small diameter portion 66B) of the large diameter portion 66A of the magnetostrictive shaft 66 and the outer peripheral surface of the crank shaft 30 on the other end 30B side in the axial direction. ing. For this reason, when a torsional force corresponding to the magnitude of torque acts on the magnetostrictive shaft 66, it is possible to generate a slip at the other axial end portion of the large-diameter portion 66 </ b> A of the magnetostrictive shaft 66 and the outer peripheral surface of the crankshaft 30. It becomes. For this reason, it is possible to generate a torsion, that is, a distortion corresponding to the magnitude of torque on the magnetostrictive shaft 66.
この磁歪軸結合構造５０では、磁歪軸６６の雌ねじ部８６をクランク軸３０の雄ねじ部８８に締結するため、組み付け時の作業性が向上する。また、磁歪軸６６の雌ねじ部８６をクランク軸３０の雄ねじ部８８に締結するため、クランク軸３０と磁歪軸６６との間のガタツキの発生が抑制され、磨耗による精度劣化が発生しにくい。さらに、クランク軸３０と磁歪軸６６との間のガタツキの発生が抑制されるため、磁歪軸６６の周囲に設けられたトルクセンサ７０によるトルク検出の反応性が良好となる。 In the magnetostrictive shaft coupling structure 50, since the female threaded portion 86 of the magnetostrictive shaft 66 is fastened to the male threaded portion 88 of the crankshaft 30, the workability during assembly is improved. Further, since the female threaded portion 86 of the magnetostrictive shaft 66 is fastened to the male threaded portion 88 of the crankshaft 30, the occurrence of rattling between the crankshaft 30 and the magnetostrictive shaft 66 is suppressed, and accuracy deterioration due to wear is unlikely to occur. Furthermore, since the occurrence of rattling between the crankshaft 30 and the magnetostrictive shaft 66 is suppressed, the reactivity of torque detection by the torque sensor 70 provided around the magnetostrictive shaft 66 is improved.
さらに、磁歪軸６６に雌ねじ部８６を形成し、クランク軸３０に雄ねじ部８８を形成するため、従来のスプライン嵌合と比較して、加工性が良い。また、従来のスプライン嵌合と比較して、クランク軸３０と磁歪軸６６との抜け止めのための止め輪や、クランク軸３０に止め輪を嵌入するための周溝を形成する必要がない。 Furthermore, since the internal thread portion 86 is formed on the magnetostrictive shaft 66 and the external thread portion 88 is formed on the crankshaft 30, the workability is better than that of the conventional spline fitting. Further, as compared with the conventional spline fitting, there is no need to form a retaining ring for preventing the crankshaft 30 and the magnetostrictive shaft 66 from coming off or a circumferential groove for fitting the retaining ring to the crankshaft 30.
また、磁歪軸６６の軸方向の一端部側の小径部６６Ｂがクランク軸３０に締結固定され、磁歪軸６６の軸方向の他端部側（小径部６６Ｂと反対側）の嵌合部６６Ｃには駆動スプロケット３４が取り付けられている。このため、クランク軸３０と一体的に磁歪軸６６が回転すると、磁歪軸６６の軸方向の雌ねじ部８６と反対側に取り付けられた駆動スプロケット３４が回転する。このため、クランク軸３０にトルクが作用すると、磁歪軸６６にトルクの大小に応じた捩り力が作用し、磁歪軸６６に巻きつけられた磁歪箔に歪が発生することで、磁歪箔の透磁率が変化する。これにより、磁歪軸６６の周囲に設けられたトルクセンサ７０によるトルク検出の反応性がより一層良好となる。 In addition, a small diameter portion 66B on one end side in the axial direction of the magnetostrictive shaft 66 is fastened and fixed to the crankshaft 30, and is fitted to a fitting portion 66C on the other end side in the axial direction of the magnetostrictive shaft 66 (on the opposite side to the small diameter portion 66B). The drive sprocket 34 is attached. For this reason, when the magnetostrictive shaft 66 rotates integrally with the crankshaft 30, the drive sprocket 34 attached to the side opposite to the female screw portion 86 in the axial direction of the magnetostrictive shaft 66 rotates. For this reason, when a torque acts on the crankshaft 30, a torsional force corresponding to the magnitude of the torque acts on the magnetostrictive shaft 66, and a strain is generated in the magnetostrictive foil wound around the magnetostrictive shaft 66. Magnetic susceptibility changes. Thereby, the reactivity of torque detection by the torque sensor 70 provided around the magnetostrictive shaft 66 is further improved.
さらに、クランク軸３０の雄ねじ部８８と隣接する位置に、半径方向外側に突出する突起部９０が設けられており、クランク軸３０の雄ねじ部８８に磁歪軸６６の雌ねじ部８６を小径部６６Ｂの端面が突起部９０に突き当たるまで締め込むことで、磁歪軸６６がクランク軸３０に組み付けられる。このため、従来のスプライン嵌合と比較して、磁歪軸６６がクランク軸３０から抜けるのを防止する抜け止め構造が不要となると共に、組み付け時の作業性が向上する。 Further, a protrusion 90 projecting radially outward is provided at a position adjacent to the male screw portion 88 of the crankshaft 30, and the female screw portion 86 of the magnetostrictive shaft 66 is connected to the male screw portion 88 of the crankshaft 30 of the small diameter portion 66B. The magnetostrictive shaft 66 is assembled to the crankshaft 30 by tightening until the end surface comes into contact with the protruding portion 90. This eliminates the need for a retaining structure for preventing the magnetostrictive shaft 66 from coming off the crankshaft 30 and improves the workability during assembly, as compared with the conventional spline fitting.
さらにまた、磁歪軸６６の雌ねじ部８６とクランク軸３０の雄ねじ部８８とに接着剤を予め塗布し、又は磁歪軸６６の雌ねじ部８６とクランク軸３０の雄ねじ部８８に接着剤を充填することで、磁歪軸６６とクランク軸３０とを強固に固定できると共に、雄ねじ部８８と雌ねじ部８６とが緩むのを防止又は抑制することができる。 Furthermore, an adhesive is previously applied to the female threaded portion 86 of the magnetostrictive shaft 66 and the male threaded portion 88 of the crankshaft 30, or the adhesive is filled into the female threaded portion 86 of the magnetostrictive shaft 66 and the male threaded portion 88 of the crankshaft 30. Thus, the magnetostrictive shaft 66 and the crankshaft 30 can be firmly fixed, and the male screw portion 88 and the female screw portion 86 can be prevented or suppressed from loosening.
なお、磁歪軸６６に形成された複数のスリット６７Ａ、６７Ｂの形状、配置などは、本実施形態に限定されるものではなく、他の形状及び配置に変更可能である。 In addition, the shape, arrangement | positioning, etc. of several slit 67A, 67B formed in the magnetostriction axis | shaft 66 are not limited to this embodiment, It can change into another shape and arrangement | positioning.
なお、本実施形態では、自転車に固定されるハンガーパイプ２８に磁歪軸結合構造が適用されているが、これに限定されず、自転車に固定される電動ユニット、ケース部材などの支持部材に本発明の磁歪軸結合構造を適用してもよい。 In this embodiment, the magnetostrictive shaft coupling structure is applied to the hanger pipe 28 fixed to the bicycle. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to a support member such as an electric unit or a case member fixed to the bicycle. The magnetostrictive axis coupling structure may be applied.
また、本実施形態では、磁歪軸に駆動スプロケットが設けられているが、これに限定されるものではない。例えば、駆動プーリーと後プーリーに掛け渡させるベルトを用いた自転車においても本発明が適用可能である。ベルトを用いた自転車の場合、磁歪軸の軸方向の他端部に駆動側回転部材としての駆動プーリーを設けることが好ましい。 In this embodiment, the drive sprocket is provided on the magnetostrictive shaft, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can also be applied to a bicycle using a belt that spans between a drive pulley and a rear pulley. In the case of a bicycle using a belt, it is preferable to provide a driving pulley as a driving side rotating member at the other end in the axial direction of the magnetostrictive shaft.
また、本実施形態では、磁歪軸６６とクランク軸３０との間にすべり軸受け６８が設けられているが、これに限定されるものではない。磁歪軸６６とクランク軸３０との間に、例えば、玉軸受けやコロ軸受けなどの転がり軸受けを設けてもよい。 In the present embodiment, the slip bearing 68 is provided between the magnetostrictive shaft 66 and the crankshaft 30, but the present invention is not limited to this. For example, a rolling bearing such as a ball bearing or a roller bearing may be provided between the magnetostrictive shaft 66 and the crankshaft 30.
１０ 自転車
２８ ハンガーパイプ（支持部材）
３０ クランク軸
３０Ａ 一端
３０Ｂ 他端
３２ クランクアーム
３４ 駆動スプロケット（駆動側回転部材）
３４Ａ 円筒部
５０ 磁歪軸結合構造
６４ ベアリング
６６ 磁歪軸
６６Ａ 大径部（軸方向の他端部側）
６６Ｂ 小径部（軸方向の一端部）
６６Ｃ 嵌合部（軸方向の他端部）
６８ すべり軸受け（軸受け）
７０ トルクセンサ
８６ 雌ねじ部
８８ 雄ねじ部
９０ 突起部
10 Bicycle 28 Hanger pipe (supporting member)
30 Crankshaft 30A One end 30B The other end 32 Crank arm 34 Drive sprocket (drive side rotating member)
34A Cylindrical portion 50 Magnetostrictive shaft coupling structure 64 Bearing 66 Magnetostrictive shaft 66A Large diameter portion (the other end side in the axial direction)
66B small diameter part (one axial end)
66C Fitting part (the other end in the axial direction)
68 Sliding bearing (bearing)
70 Torque sensor 86 Female thread part 88 Male thread part 90 Projection part
Claims (7)
前記クランク軸の軸方向の一端側に設けられた雄ねじ部と、
自転車に固定された支持部材に対して回転可能に設けられると共に中空状に形成され、前記クランク軸の軸方向の他端側の外周面に外挿されると共に前記クランク軸と一体的に回転し、前記クランク軸に作用するトルクに応じて生じる歪により透磁率が変化する磁歪軸と、
前記磁歪軸の軸方向の一端部に形成され、前記雄ねじ部に締結される雌ねじ部と、
を有する磁歪軸結合構造。 A crankshaft with crank arms attached to both ends,
A male thread portion provided on one end side in the axial direction of the crankshaft;
The support member fixed to the bicycle is rotatably provided and is formed in a hollow shape, is externally inserted on the outer peripheral surface on the other end side in the axial direction of the crankshaft and rotates integrally with the crankshaft, A magnetostrictive shaft whose permeability changes due to a strain generated according to a torque acting on the crankshaft;
An internal thread portion formed at one end of the magnetostrictive shaft in the axial direction and fastened to the external thread portion;
A magnetostrictive shaft coupling structure.
又は、前記クランク軸の前記雄ねじ部が、自転車の前進方向に対して右側に設けられると共に、前記クランク軸と前記磁歪軸が右ねじとされている請求項３に記載の磁歪軸結合構造。 The male thread portion of the crankshaft is provided on the left side with respect to the forward direction of the bicycle, and the crankshaft and the magnetostrictive shaft are left-handed.
4. The magnetostrictive shaft coupling structure according to claim 3, wherein the male screw portion of the crankshaft is provided on the right side with respect to a forward direction of the bicycle, and the crankshaft and the magnetostrictive shaft are right-handed screws.
前記磁歪軸の周囲に設けられたトルクセンサと、
前記磁歪軸の軸方向の両端部を回転可能に支持するベアリングと、
を有する自転車。 A magnetostrictive shaft coupling structure according to any one of claims 1 to 6, wherein the magnetostrictive shaft coupling structure is provided on a support member,
A torque sensor provided around the magnetostrictive axis;
A bearing that rotatably supports both axial ends of the magnetostrictive shaft;
Bicycle with.
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