JP3076329U - 電気自転車用一段減速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 構造が簡単で、動力の損耗を軽減でき、全体
容積が縮小された最も省エネルギーな一段減速装置を提
供する。 【解決手段】 歯車スリーブ３０内端縁にかさ歯車リン
グ５２を嵌設し、かさ歯車リングは一方側面に歯車スリ
ーブの外ラチェット歯３３に係止できる少なくとも両伝
動ラチェット爪５１を固設して、他方側面にかさ歯車５
２１を設けてモーター６０の出力軸６１と連結する従動
軸６２と噛合し、出力軸及び従動軸が複数の衛星歯車６
４と噛合して、衛星歯車がラチェット６５内周壁に噛合
し、更にラチェット外周壁にラチェット爪６５１が片向
き回動可能に係合する。これによりモーターの出力軸、
従動軸が直接かさ歯車リングを連動して、伝動ラチェッ
ト爪を介して歯車スリーブ及びチェーンリング３２を駆
動回転でき、或いは踏力伝動の際に従動軸を連動回転す
ると、衛星歯車がラチェット爪との係止から離脱して、
出力軸が連動回転されないようにする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は電気自転車用一段減速装置に関し、特に伝動効率が高い電気自動車用 一段減速装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

因みに、殆どの家庭は自転車やオートバイ或いは自動車などを具えているが、 中でも自転車は現在最も軽便で費用のあまり掛からない上、環境保全の要求に応 え得る交通用具であり、歩行の代りや中途での取換え交通用具、或いはレジャー 、トレーニング用等として広範囲に歓迎され、車体の安全性が求められるほか、 騎乗時の快適さも益々重視されている。

【０００３】 図６に示すのは、本考案者が前に提出した台湾新型専利出願第８６２１５７２ ８号「電気自転車における伝動機構（二）」に係る図示であり、主としてクラン ク軸１のケース２内に踏力伝動装置３及び電動力伝動装置４を設けて、ペダルを 踏んだクランク軸１の作用力をキャリア３０１、三つの遊星歯車３０２、内ば歯 車３０３、太陽歯車３０４及び歯車スリーブ１０１を介してクランク軸１端部の チェーンリング１０２へ伝動し、或いはモーター５の出力を伝動歯車４０１、中 間歯車４０２、片向き爪車４０３及び歯車スリーブ１０１を介してクランク軸１ 端部のチェーンリング１０２に伝動して、このように上記部材の歯数比により、 ペダルを踏んでクランク軸１を一周回転すると、該チェーンリング１０２を複数 周回転させることができ、或いは電動力によりチェーンリング１０２を連動して 、自転車を駆動前進するのである。

【０００４】 したがって、上記従来例によればさほど大きいチェーンリング１０２を配設し なくても、最も省エネルギーの簡便な電動力や脚の踏力を提供して比較的大きい 出力を得られ、使用上の効果を向上させ得るが、モーター５がクランク軸１に動 力を伝動する際は、必ず伝動歯車４０１、中間歯車４０２、片向き爪車４０３な どの部材を介して行うので、部材が比較的多くて体積を縮小できないと共に、伝 動過程で動力が無為に損耗する問題がある。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来例の電気自転車における伝動機構の問題点に鑑み、本考案は、構造が 簡単で、動力の損耗を軽減できると共に、全体容積が縮小された最も省エネルギ ーな電気自転車用一段減速装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案は、クランク軸のケース内に踏力伝動装置及 び電動力伝動装置を設けて、ペダルを踏んだ際のクランク軸の作用力をキャリア 、複数の遊星歯車、内ば歯車、太陽歯車及び歯車スリーブを介してクランク軸端 部のチェーンリングへ伝動し、またはモーターの出力をクランク軸端部のチェー ンリングへ伝動する電気自転車において、 該歯車スリーブが内端縁に外ラチェット歯を周設して、かさ歯車リングを嵌設 し、該かさ歯車リングは一方側面に該外ラチェット歯に係止できる少なくとも両 伝動ラチェット爪を固設して、他方側面にかさ歯車を設けられ、 該モーターがその出力軸と連結する従動軸を設けて、該従動軸内端部の傘歯車 を上記かさ歯車リングのかさ歯車と噛合させ、該出力軸及び従動軸周面にそれぞ れリング歯を成形して、キャリア中央部の歯孔が従動軸のリング歯と噛合った後 に、その枢設した三つの衛星歯車が出力軸周壁のリング歯と噛合し、且つそれら 衛星歯車周回りにラチェットを周設して、該ラチェット内周壁にそれら衛星歯車 が噛合し、更に該ラチェット外周壁にラチェット爪が片向き回動可能に係合する ように構成される。

【０００７】 上記のように構成された本考案は、モーターが直接電動力伝動装置のかさ歯車 リングを駆動して、その他の間接的な伝動装置を必要としないので、踏力伝動の 際に、モーターの出力軸を動かさなくて良く、モーターのトルク出力損失を軽減 できて全体システムの伝動効率が同類製品に比べてより向上し、最も省エネルギ ーの簡便な方式で比較的大きい出力を得ることができる。また、構造全体がケー ス内に収容されて、多くの間接伝動機構を節減でき、全体システムが緊密に結合 して、体積を大幅に縮小できるため、スペースをさほど取らずに軽量化などが可 能である。

【０００８】

【考案の実施の形態】

以下、本考案を実施の形態に基づいて具体的に説明するが、本考案はこの例だ けに限定されるものではない。 図１，２に示す如く、本考案は自転車１０ペダルのクランク軸１２に取付けら れて、ケース２０、歯車スリーブ３０、踏力伝動装置４０、電動力伝動装置５０ 及びモーター６０を含み、そのうち、

【０００９】 該クランク軸１２は、その端部に環状歯車１２１を周設される。

【００１０】 該ケース２０は、適当な間隔を置いてクランク軸１２の周りに設けられ、左シ ェル２１及び右シェル２２を対向接合して上記部材を覆い囲うように形成され、 その両端面より該クランク軸１２両端が伸出する。

【００１１】 該歯車スリーブ３０は、クランク軸１２一方端部に外嵌枢着して、その外側端 縁に複数の歯３１を周設してチェーンリング３２内周壁の歯３２１と牢固に噛合 せるようにし、且つ内端縁外周面に外ラチェット歯３３、及び内端縁内周面に内 ラチェット歯３４をそれぞれ形成する。

【００１２】 該踏力伝動装置４０は、図３，４に示す如く、キャリア４１、三つの遊星歯車 ４２、内ば歯車４３及び太陽歯車４４を含み、該キャリア４１はクランク軸１２ 中間部位近くに周設されて、その中央部に設けられた歯孔４１１がクランク軸１ ２の環状歯車１２１と噛合い、且つ周回りに三つの枢支孔４１２を開設して、そ れぞれに衛星歯車４２を枢装し、該内ば歯車４３はそれら衛星歯車４２に周設さ れて、その内側面に形成された環状ギア４３１がそれら衛星歯車４２と噛合し、 その外周面に起動レバー４３２一端が係合して、該起動レバー４３２をマイクロ スイッチ４３３に接触させる。該太陽歯車４４はクランク軸１２の他端部周囲に 枢装されて、その周面における径方向の両対称部位にそれぞれ片向き伝動のラチ ェット爪４４１を取付けて上記歯車スリーブ３０の内ラチェット歯３４と噛合わ せ、更に一方端縁に環状ギア４４２を成形して三つの衛星歯車４２の間に位置付 け、それら衛星歯車４２と互い噛合させる。

【００１３】 該電動力伝動装置５０は、図４に示すように、径方向で相対する両伝動ラチェ ット爪５１及びかさ歯車リング５２を具えて、該伝動ラチェット爪５１はかさ歯 車リング５２と固結して上記外ラチェット歯３３と噛合うように上記歯車スリー ブ３０周回りに取付けられ、該かさ歯車リング５２は該歯車スリーブ３０他方端 部に外嵌枢設されて、その内側面にかさ歯車５２１を設けられる。

【００１４】 該モーター６０は、出力軸６１と連結する従動軸６２を設けて、該従動軸６２ 内端部の傘歯車６２１が上記かさ歯車リング５２のかさ歯車５２１と噛合し、該 出力軸６１及び従動軸６２周壁面にそれぞれリング歯６１１，６２２を成形して 、キャリア６３中央部の歯孔６３１が従動軸６２のリング歯６２２と噛合った後 に、図５に示す如く、その枢設した三つの衛星歯車６４が出力軸６１周壁のリン グ歯６１１と噛合し、且つそれら衛星歯車６４周回りにラチェット６５を周設し て、該ラチェット６５内周壁にそれら衛星歯車６４が噛合し、更に該ラチェット ６５外周壁に径方向で相対する両ラチェット爪６５１が片向き回動可能に係合す る。

【００１５】 上記が本考案の構造、各部材の配設位置及び特徴の説明であり、その動作態様 は、踏力駆動、電力駆動及び踏力・電力共同駆動の三つ部分に分けられて、図２ ，３，４に示す如く、そのうちの踏力駆動部分は、脚でペダルをモーター向きに 踏んでクランク１１を一回転させると、環状歯車１２１と歯孔４１１との噛合関 係からクランク軸１２が反時針回りに回転して（図２の右側から見た場合）、キ ャリア４１を反時針回りに連動回転し、衛星歯車４２が内ば歯車４３の環状ギア ４３１沿いに反時針回りに回転して、もう一つの環状ギア４４２との噛合関係か ら太陽歯車４４が反時針回りに駆動回転され、この際、片向き係合だけが可能な ラチェット爪４４１が歯車スリーブ３０の内ラチェット歯３４に係止して、該歯 車スリーブ３０及びチェーンリング３２が太陽歯車４４により反時針回りに２． ８回転駆動され、且つチェーン１３を介してフリーホイール１４を駆動回転して 自転車１０を前進させる。

【００１６】 そして、この踏力伝動において、該歯車スリーブ３０が反時針回りに回転して 、その外ラチェット歯３３が伝動ラチェット爪５１と係止しない滑動可能な状態 を呈するので、該歯車スリーブ３０は伝動ラチェット爪５１及び該伝動ラチェッ ト爪５１と固結したかさ歯車リング５２を連動することなく、かさ歯車リング５ ２が回転せずにモーター６０の従動軸６２を連動しないので、該モーター６０の 出力軸６１が回転しない状況の下で、開放された形態を呈して回転されずに動力 を出力せず、ペダルの踏み動作が影響を受けないで、自転車１０をスムーズに前 進させることができる。

【００１７】 また、ライダーが補助動力を要する時は、コントローラを操作して、モーター ６０の出力軸６１を時針回りに駆動させれば（図２のモーター６０前側から見た 場合）、該リング歯６１１と衛星歯車６４の噛合関係から衛星歯車６４が時針回 りに回転し、且つ衛星歯車６４とラチェット６５との噛合関係により片向き回動 だけ可能なラチェット６５を連動するが、該ラチェット６５とラチェット爪６５ １との係止関係及び該衛星歯車６４が時計回りに回転することから、該キャリア ６３も時計回りに回転して、このようにキャリア６３の歯孔６３１と従動軸６２ のリング歯６２２との関係により、該従動軸６２をキャリア６３で時針回りに駆 動回転し、更に傘歯車６２１とかさ歯車リング５２のかさ歯車５２１との噛合か ら、該かさ歯車リング５２を反時針回りに連動回転して（図２の右側から見た場 合）、該伝動ラチェット爪５１がかさ歯車リング５２に随って反時針回りに回転 し、該歯車スリーブ３０の外ラチェット歯３３に係止して、該歯車スリーブ３０ 及びチェーンリング３２を反時針回りに駆動回転する。

【００１８】 この際、該歯車スリーブ３０が従動軸６２に駆動されて反時針回りに回転する ことから、太陽歯車４４に相対的して、該歯車スリーブ３０の内ラチェット歯３ ４の歯が太陽歯車４４のラチェット爪４４１と接触滑動する状態を呈し（一般の ラチェット部材、例えばラチェットスパナー如き空転の声音を出す）、即ち、太 陽歯車４４のラチェット爪４４１が歯車スリーブ３０の内ラチェット歯３４に係 止することなく、ケース２０内の全て踏力伝動装置が連動されずに、ライダーに 余分な負担を掛けないで自転車１０をスムーズに前進させることができる。

【００１９】 尚、本考案は踏力伝動装置４０と電動力電動装置５０を相互に交替させて、電 動力で踏力の不足を偵察して自動的に動力を伝動補助することもでき、即ち、衛 星歯車４２が反時針回りに内ば歯車４３を連動回転している際に、該内ば歯車４ ３が起動レバー４３２の抵抗から僅かだけ回転して、踏力の出力だけでは不充分 でクランク軸１２を踏む捻り力が設定値以上であると、該内ば歯車４３の起動レ バー４３２がマイクロスイッチ４３３に抵触押圧して電動力電動装置５０を起動 し、これにより、踏力伝動装置４０と電動力伝動装置５０が同時に動力を伝動し て、ライダーが踏力及び電力でチェーンリング３２を駆動して自転車１０を前進 させることができ、大部分の路上抵抗を電動力伝動装置５０がチェーンリング３ ２を駆動している際に克服できて、ライダーが同じ路面を走っている状況の下で 、比較的小さい作用力で自転車１０を前進でき、踏力、電動力相互補助の目的を 達成することができる。

【００２０】 しかし乍ら、若しも自転車１０が前進でなく、後退している時は、チェーン１ ３が歯車スリーブ３０のチェーンリング３２を直接連動して、該歯車スリーブ３ ０を後退向きに回転させ、且つかさ歯車リング５２のかさ歯車６２１との噛合関 係から該従動軸６２が反時計回りに回転して（図２のモーター６０前側から見た 場合）、該歯車スリーブ３０の内ラチェット歯３４が太陽歯車４４のラチェット 爪４４１と係止せずに接触滑り回転し、クランク軸１２を駆動しない。一方、従 動軸６２はキャリア６３を時針回りに駆動回転して、衛星歯車６４がそれに随っ て時計回りに回転し、ラチェット爪６５１と接触して滑り回転するので、出力軸 ６１を連動回転することなく、該出力軸６１が回転しない状態では動力を出力で きないため、自転車１０をスムーズに後退させることができる。 上記関連ある枢転部材の間は、必要に応じて枢転時のスムーズさを向上させる ようベアリング７０を設けられる。

【００２１】

【考案の効果】

上記から分かるように本考案は、下記の如き優点や効果を具えている。 （一）、直接モーターにより電動力伝動装置のかさ歯車リングを駆動して、その 他間接的な伝動装置がないので、踏力伝動の際に、モーターの出力軸を動かさな くて良く、全体システムの伝動効率が同類製品に比べてよりモーターのトルク出 力損失を軽減できて、ライダーが最も省エネルギーの簡便な方式で比較的大きい 出力を得ることができ、モーターの負荷動力を節減して使用効率を高めることが できる。 （二）、構造全体がケース内に収容されて、多くの間接伝動機構を節減でき、全 体システムが緊密に結合して、体積を大幅に縮小できるため、スペースをさほど 取らずに軽量化が可能で優れた保護性を具えている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案における比較的好ましい実施例を装設し
た自転車側視図

【図２】上記実施例の軸沿い上視断面図

【図３】上記実施例におけるクランク軸と衛星歯車、内
ば歯車の横断面図

【図４】上記実施例におけるクランク軸と太陽歯車の横
断面図

【図５】上記実施例におけるモーター等の横断面図

【図６】従来例の電気自転車における伝動機構（二）の
断面図

【符号の説明】

１０ 自転車 １１ クランク １２ クランク軸 １２１ 環状歯車 １３ チェーン ２０ ケース ２１ 左シェル ２２ 右シェル ３０ 歯車スリーブ ３１ 歯 ３２ チェーンリング ３２１ 歯 ３３ 外ラチェット歯 ３４ 内ラチェット歯 ４０ 踏力伝動装置 ４１ キャリア ４１１ 歯孔 ４１２ 枢支孔 ４２ 衛星歯車 ４３ 内ば歯車 ４３１ 環状ギア ４３２ 起動レバー ４３３ マイクロスイッチ ４４ 太陽歯車 ４４１ ラチェット爪 ４４２ 環状ギア ５０ 電動力伝動装置 ５１ 伝動ラチェット爪 ５２ かさ歯車リング ５２１ かさ歯車 ６０ モーター ６１ 出力軸 ６１１ リング歯 ６２ 従動軸 ６２１ 傘歯車 ６２２ リング歯 ６３ キャリア ６４ 衛星歯車 ６５ ラチェット ６５１ ラチェット爪 ７０ ベアリング

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】クランク軸のケース内に踏力伝動装置及び
   電動力伝動装置を設けて、ペダルを踏んだ際のクランク
   軸の作用力をキャリア、複数の遊星歯車、内ば歯車、太
   陽歯車及び歯車スリーブを介してクランク軸端部のチェ
   ーンリングへ伝動し、またはモーターの出力をクランク
   軸端部のチェーンリングへ伝動する電気自転車におい
   て、 該歯車スリーブが内端縁に外ラチェット歯を周設して、
   かさ歯車リングを嵌設し、該かさ歯車リングは一方側面
   に該外ラチェット歯に係止できる少なくとも両伝動ラチ
   ェット爪を固設して、他方側面にかさ歯車を設けられ、 該モーターがその出力軸と連結する従動軸を設けて、該
   従動軸内端部の傘歯車を上記かさ歯車リングのかさ歯車
   と噛合させ、該出力軸及び従動軸周面にそれぞれリング
   歯を成形して、キャリア中央部の歯孔が従動軸のリング
   歯と噛合った後に、その枢設した三つの衛星歯車が出力
   軸周壁のリング歯と噛合し、且つそれら衛星歯車周回り
   にラチェットを周設して、該ラチェット内周壁にそれら
   衛星歯車が噛合し、更に該ラチェット外周壁にラチェッ
   ト爪が片向き回動可能に係合するようにしてなる電気自
   転車用一段減速装置。