JPH08244673A - 補助動力アシスト式自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電動モータと遊星ローラ減速機構の製造および
組立に纏わる部品の流れを簡素化し、補助動力アシスト
装置のコストダウンと製造時間の短縮を図る。また、補
助動力アシスト装置を小型、軽量化し、併せて電動モー
タの逆転を防止する逆転防止手段の逆転防止容量を充分
に確保する。 【構成】本発明に係る補助動力アシスト式自転車は、電
動モータ61の主軸66と遊星ローラ減速機構70の太陽ロー
ラ71とを同一軸線上に軸支して両部材66,71 を回転一体
かつ分離可能に連結し、その連結部71ａに対して車幅方
向の同位置に軸受73を設けた。一方、逆転防止手段であ
るワンウェイクラッチ84を車幅方向で電動モータ61と減
速ギヤ列Ｇとの間に配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動モータを内蔵した
補助動力アシスト装置を自転車の車体に搭載し、この電
動モータの補助動力で人力をアシストすることにより登
坂走行や向い風を受けながらの走行を容易にした補助動
力アシスト式自転車に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、このような補助動力アシスト装
置の一構造例を示す横断面図である。この補助動力アシ
スト装置200 には、車幅方向に延びてペダル踏力により
矢印Ａで示す回転方向に回転駆動されるクランク軸201
が軸支されており、このクランク軸201 と同軸的に差動
装置202 が設けられている。

【０００３】差動装置202 は、例えば傘歯ギヤ状の人力
入力ギヤ203 および補助動力入力ギヤ204 と、これら両
入力ギヤ203,204 に噛み合う一対〜二対の遊星ギヤ205,
206と、この遊星ギヤ205,206 を回転自在に保持する差
動キャリア207 とから構成されており、差動キャリア20
7 にはドライブスプロケット208 が回転一体に設けられ
ている。

【０００４】人力入力ギヤ203 はクランク軸201 に回転
一体であり、補助動力入力ギヤ204はクラッチスリーブ2
09 とともにクランク軸201 廻りに回転自在である。ま
た、差動キャリア207 は、その一側が補助動力入力ギヤ
204 の周りに回転自在に軸支され、他側がクランク軸20
1 に回転自在に軸支されているため、クランク軸201の
廻りを自由に回転することができる。

【０００５】このように構成された差動装置202 の近傍
には電動モータ211 が設置されており、この電動モータ
211 が発生する補助動力が遊星ローラ減速機構212 およ
び減速ギヤ列213 により減速されて差動装置202 に伝達
されるようになっている。

【０００６】遊星ローラ減速機構212 は、電動モータ21
1 の一側に固定されたリングローラ214 と、このリング
ローラ214 の内周面に接する数個の遊星ローラ215 と、
これらの遊星ローラ215 を軸支しながら回転する減速キ
ャリア216 とを備えて構成されており、電動モータ211
の主軸217 が太陽ローラとして各遊星ローラ215 の間に
圧入されている。なお、減速キャリア216 の反電動モー
タ211 側の端部は軸受218 に支持されている。

【０００７】電動モータ211 が作動すると、矢印Ｂで示
す方向に回転する主軸217 と、固定されたリングローラ
214 との間で各遊星ローラ215 が自転しながら主軸217
の廻りを公転し、これによって減速キャリア216 がＢ方
向に減速回転駆動される。

【０００８】一方、減速ギヤ列213 は、減速キャリア21
6 の一側に回転一体に設けられた一次ドライブギヤ219
と、この一次ドライブギヤ219 に噛み合う大径な一次ド
リブンギヤ220 と、この一次ドリブンギヤ220 に回転一
体に設けられた小径な二次ドライブギヤ221 と、クラン
ク軸201 に回転自在に軸支されて二次ドライブギヤ221
に噛み合う二次ドリブンギヤ222 とから構成されてい
る。二次ドリブンギヤ222 はドッグクラッチ223 の結合
により前記クラッチスリーブ209 ならびに差動装置202
の補助動力入力ギヤ204 に回転一体となる。

【０００９】一次ドリブンギヤ220 と二次ドライブギヤ
221 は、車幅方向に架設された中間軸224 にワンウェイ
クラッチ225 を介して軸支されている。このワンウェイ
クラッチ225 は一次ドリブンギヤ220 と二次ドライブギ
ヤ221 が矢印Ｃで示す回転方向に回転することのみを許
容することで電動モータ211 の逆転を防止する逆転防止
手段である。

【００１０】人力によりクランク軸201 がＡ方向に回転
すると、差動装置202 の人力入力ギヤ203 がクランク軸
201 と同一方向に回転する。また、電動モータ211 が作
動すると、その補助動力が遊星ローラ減速機構212 と減
速ギヤ列213 に減速されてクラッチスリーブ209 と補助
動力入力ギヤ204 に伝達され、補助動力入力ギヤ204も
Ａ方向に回転する。

【００１１】このように、差動装置202 の両入力ギヤ20
3,204 が同時にＡ方向に回転するため、遊星ギヤ205,20
6 がクランク軸201 の廻りをＡ方向に公転し、これによ
り差動キャリア207 がドライブスプロケット208 と共に
クランク軸201 の廻りをＡ方向に回転する。そして、ド
ライブスプロケット208 が図示しないチェーンを介して
駆動輪（自転車の後輪）を駆動する。このような差動装
置202 を用いれば人力と補助動力をスムーズに合成し、
その合力を駆動輪側に出力することができる。

【００１２】この補助動力アシスト装置200 によれば、
電動モータ211 を作動させずに人力のみで補助動力アシ
スト式自転車を走行させることもできる。この場合、ペ
ダル踏力によりクランク軸201 がＡ方向に回転駆動され
ると、差動装置202 の人力入力ギヤ203 もＡ方向に回転
するが、差動キャリア207 には駆動輪からの負荷が加わ
っているので、補助動力入力ギヤ204 が反Ａ方向に回転
して電動モータ211 を逆転させようとする。

【００１３】ところが、ワンウェイクラッチ225 により
電動モータ211 の逆転が防止されているため、その反作
用で差動キャリア207 が人力入力ギヤ203 の２分の１の
速度でＡ方向に回転駆動される。したがって、クランク
軸201 の回転が２分の１に減速されてドライブスプロケ
ット208 に伝達される。この時はペダル踏力が非常に軽
くなるため、人力のみによる走行が容易になる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、遊星ローラ
減速機構212 の減速キャリア216 は、その反電動モータ
211 側の端部が軸受218 に軸支され、電動モータ211 側
の端部は遊星ローラ215を介して電動モータ211 の主軸2
17 と同軸的に支持されている。このため、減速キャリ
ア216 の電動モータ211 側の端部を専用の軸受で支持す
る必要がなく、このように軸受を省略することで補助動
力アシスト装置200 の車幅方向の寸法をコンパクト化し
ている。

【００１５】しかしながら、この遊星ローラ減速機構21
2 の組立手順は、先ず遊星ローラ215 を減速キャリア21
6 と共にリングローラ214 内に組み込み、次に電動モー
タ211 の主軸217 を遊星ローラ215 の間に圧入するとい
う煩雑なものであり、主軸217 の圧入には専門的な技術
が要るため、この組立作業は遊星ローラ減速機構212 の
製造業者が独自に行わなければならない。

【００１６】しかも、圧入の精度上、主軸217 も遊星ロ
ーラ減速機構212 の製造業者が加工しなければならな
い。このため、遊星ローラ減速機構212 の製造業者が製
造した主軸217 を一旦電動モータ211 の製造業者に納入
し、そこで組み立てた電動モータ211 を再び遊星ローラ
減速機構212 の製造業者に戻して主軸217 を遊星ローラ
215 間に圧入するという手順になり、部品の流れが非常
に複雑化して多大なコストアップと製造時間のロスを招
く。

【００１７】一方、このような補助動力アシスト式自転
車の場合、電動モータ211 の電源となるバッテリの容量
を大きくできないので、電動モータ211 を高出力化する
ことが難しい。そこで、減速ギヤ列213 の減速比をでき
るだけ大きくし、駆動トルクを稼いで電動モータ211 の
低出力を補う必要がある。

【００１８】このように減速ギヤ列213 の減速比を大き
くするには、一次ドリブンギヤ220の外径を出来るだけ
大きくして二次ドライブギヤ221 との歯数差を拡げるの
が望ましいが、スペース的な関係で一次ドリブンギヤ22
0 の外径はあまり大きくできない。このため、二次ドラ
イブギヤ221 の外径を極力小さくすることによって両ギ
ヤ220,221 間の歯数差を拡げ、減速比を大きくしなけれ
ばならない。

【００１９】しかしながら、二次ドライブギヤ221 と中
間軸224 との間にワンウェイクラッチ225 が設けられて
いるため、二次ドライブギヤ221 の小径化にも限界があ
り、妥協策として一次ドリブンギヤ220 の外径をやや大
きくして対処していたが、一次ドリブンギヤ220 の外径
を大きくすると、電動モータ211 の主軸217 とクランク
軸201(中間軸224)との間の軸間距離が伸びてしまい、補
助動力アシスト装置200 全体の大型化や重量増加を余儀
なくされる。

【００２０】ワンウェイクラッチ225 の外径を小さくし
て二次ドライブギヤ221 を小径化することも考えられる
が、こうするとワンウェイクラッチ225 の逆転防止容量
が減少し、例えば人力走行時にクランク軸201 に強大な
ペダル踏力が加わった時にワンウェイクラッチ225 が滑
って電動モータ211 を逆転させてしまう懸念がある。

【００２１】本発明は、以上述べた問題点を解決するた
めになされたもので、電動モータと遊星ローラ減速機構
の製造および組立に纏わる部品の流れを簡素化し、補助
動力アシスト装置のコストダウンと製造時間の短縮を図
ることのできる補助動力アシスト式自転車を提供するこ
とを目的とする。

【００２２】また、本発明のもう一つの目的は、補助動
力アシスト装置を小型、軽量化し、併せて電動モータの
逆転を防止する逆転防止手段の逆転防止容量を充分に確
保することにある。

【００２３】そして、本発明のさらにもう一つの目的
は、電動モータの回転速度および位相角を精度良く検出
することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る補助動力アシスト式自転車は、請求項
１に記載したように、車体フレームに搭載された補助動
力アシスト装置に、車幅方向に延びてペダル踏力により
回転駆動されるクランク軸が軸支されるとともに、この
クランク軸側に補助動力を出力する電動モータと、この
電動モータの回転を減速する遊星ローラ減速機構とが内
蔵され、上記電動モータの主軸がクランク軸に平行に軸
支された補助動力アシスト式自転車において、電動モー
タの主軸と遊星ローラ減速機構の太陽ローラとを同一軸
線上に軸支して両部材を回転一体かつ分離可能に連結
し、その連結部に対して車幅方向の同位置に軸受を設け
た。

【００２５】また、請求項２に記載したように、車体フ
レームに搭載された補助動力アシスト装置に、ペダル踏
力により回転駆動されるクランク軸が車幅方向に軸支さ
れるとともに、このクランク軸側に補助動力を出力する
電動モータと、電動モータの回転を減速する減速ギヤ列
と、電動モータの逆転を防止する逆転防止手段とが内蔵
され、電動モータの主軸がクランク軸に平行に軸支され
た補助動力アシスト式自転車において、上記逆転防止手
段を車幅方向で電動モータと減速ギヤ列との間に配置し
た。

【００２６】さらに、請求項３に記載したように、上記
遊星ローラ減速機構の減速キャリアの外周部に等間隔で
凹凸形状を設け、減速キャリアの回転時における上記凹
凸形状の動きをセンサ手段で読み取ることにより電動モ
ータの回転速度および位相角を検出するようにした。

【００２７】そして、請求項４に記載したように、上記
凹凸形状を減速キャリアの外周面に形成し、上記センサ
手段の長軸方向を減速キャリアの外周面に対して直交さ
せた。

【００２８】

【作用】請求項１のように構成した場合、電動モータの
主軸と遊星ローラ減速機構の太陽ローラとが分離可能に
なるので、従来のように電動モータの主軸を太陽ローラ
として遊星ローラ減速機構の遊星ローラ間に直接圧入す
る必要がなくなり、電動モータと遊星ローラ減速機構と
をそれぞれの製造業者で一貫して製造することができ
る。なお、電動モータと遊星ローラ減速機構とを組み合
わせる際に専門的な技術は要らない。

【００２９】また、請求項２のように構成すれば、従来
のように減速ギヤ列を構成するギヤの類の中心部に逆転
防止手段を設けた場合に比べ、ギヤ類の小径化と逆転防
止手段の大径化が可能になる。

【００３０】一方、請求項３のように構成した場合、減
速キャリアの回転、即ち電動モータの回転に伴って減速
キャリアの外周部に設けられた凹凸形状が円周方向に移
動し、この凹凸形状の動きがセンサ手段に読み取られて
電動モータの回転速度および位相角が検出される。この
場合、補助動力アシスト装置の車幅方向の寸法を拡げず
に電動モータの回転速度および位相角を精度良く検出す
ることができる。

【００３１】さらに、請求項４のように構成した場合、
センサ手段が減速キャリアに対して車幅方向に突出する
ことがないので、補助動力アシスト装置の車幅方向の寸
法を拡げずにセンサ手段を設けることができる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。図１は、本発明に係る補助動力アシ
スト式自転車の左側面図である。

【００３３】この補助動力アシスト式自転車１は、パラ
レルチューブ型の車体フレーム２を備えており、この車
体フレーム２の中央下部に補助動力アシスト装置３が搭
載されている。

【００３４】車体フレーム２は、その前頭部にヘッドパ
イプ４が位置し、このヘッドパイプ４からアッパーチュ
ーブ５とロアーチューブ６が平行して後斜め下方に延び
ている。アッパーチューブ５の中間部とロアーチューブ
６の後端部付近はブリッジ部材７により連結され、アッ
パーチューブ５の後端部は急角度に設けられたシートチ
ューブ８の下端部にシートラグ９を介して接合される。

【００３５】シートラグ９からは左右一対のジョイント
チューブ11が下方に向かって延びており、このジョイン
トチューブ11の下端部は左右に開かれ、車幅方向に延び
るパイプ状のチェーンラグ12が固着されている。そし
て、チェーンラグ12からは左右一対のチェーンステー13
が後方に向かって延びている。

【００３６】一方、前記シートチューブ８の上端部付近
からは左右一対のシートステー14が後斜め下方に延びて
おり、これらのシートステー14の下端部がリヤエンド15
を介して前記チェーンステー13の後端部に接合されてい
る。

【００３７】前記ロアーチューブ６の後端部とジョイン
トチューブ11の中間部とチェーンラグ12の下部には、そ
れぞれ取付ブラケット16,17,18が固着されており、これ
らの取付ブラケット16,17,18に前記補助動力アシスト装
置３がボルトで固定される。このため、ロアーチューブ
６の後端部は補助動力アシスト装置３を介してチェーン
ラグ12に連結され、補助動力アシスト装置３が車体フレ
ーム２の構造部材を兼ねている。

【００３８】車体フレーム２のヘッドパイプ４にはフロ
ントフォーク19が左右回動自在に軸支され、このフロン
トフォーク19の下端部に前輪20が支持される。フロント
フォーク19の上部にはハンドルポスト21を介してハンド
ルバー22が固定され、さらにフロントフォーク19には前
輪20を覆うフロントフェンダ23と、前輪制動用のフロン
トブレーキ24、そして荷物積載用のバスケット25等が回
動一体に設けられる。

【００３９】また、車体フレーム２の後端部に位置する
前記リヤエンド15には後輪26が軸支され、この後輪26を
覆うリヤフェンダ27がチェーンステー13とシートステー
14およびリヤエンド15に固定され、後輪制動用のリヤブ
レーキ28がシートステー14に設けられる。なお、リヤエ
ンド15には駐輪時に車体を立てるためのスタンド装置29
が設けられている。

【００４０】前記シートチューブ８には上方からシート
ポスト31が差し込まれて固定され、このシートポスト31
の上端部にサドル32が取り付けられる。一方、補助動力
アシスト装置３には車幅方向に延びるクランク軸33が軸
支されており、このクランク軸33の両端部にクランク34
Ｌおよびクランク34Ｒが固定され、両クランク34Ｌ，34
Ｒの先端部にそれぞれペダル35が回転自在に設けられて
いる。

【００４１】また、クランク軸33には補助動力アシスト
装置３の右側に位置するドライブスプロケット36が軸装
されており、このドライブスプロケット36と、後輪26に
設けられたドリブンスプロケット37との間にチェーン38
が巻装されている。

【００４２】クランク軸33は、サドル32に着座した乗員
が足でペダル35を踏むことによって矢印Ａで示す回転方
向に駆動され、その際にドライブスプロケット36がクラ
ンク軸33と同方向に回転し、この回転がチェーン38によ
りドリブンスプロケット37に伝達されて後輪26が駆動さ
れる。

【００４３】車体フレーム２のアッパーチューブ５とロ
アーチューブ６との間には、補助動力アシスト装置３に
内蔵された電動モータを作動させるためのバッテリパッ
ケージ40が固定されている。このバッテリパッケージ40
は、例えば15個のバッテリ41と図示しない充電器とが合
成樹脂製のバッテリケース42内に密封された構成となっ
ている。なお、ロアーチューブ６の下部には上記電動モ
ータの出力を制御する制御装置43が取り付けられてい
る。

【００４４】図２は、本発明の一実施例を示す補助動力
アシスト装置３の横断面図であり、図３は図２のIII-II
I 矢視による補助動力アシスト装置３の左側面図でる。
また、図４は補助動力アシスト装置３の機構概念図であ
る。

【００４５】補助動力アシスト装置３の外殻をなすケー
シング45は、例えばアルミ合金製であり、図２に示すよ
うに左側のケース半身46と、右側のケース半身47とが数
本のボルト48で接合され、ケース半身46の左側にアウタ
ーカバー49が数本のボルト50で固定された構造となって
いる。なお、図３にはアウターカバー49が取り外された
状態が示されている。

【００４６】左右のケース半身46,47 間の空間は、隔壁
51を境に前側が電動モータ室52、後側が差動装置室53と
なっており、ケース半身46とアウターカバー49との間の
空間が減速ギヤ列室54となっている。

【００４７】前記クランク軸33は差動装置室53の中心部
に軸受56,57,58を用いて回転自在に軸支され、ケーシン
グ45から左右に突出するクランク軸33の両端部に前記ク
ランク34Ｌおよび34Ｒがボルト59で固定される。また、
クランク軸33の右寄りにはスプロケットボス60が回転自
在に軸装されており、このスプロケットボス60に前記ド
ライブスプロケット36が回転一体に固定される。

【００４８】電動モータ室52内には前述の電動モータ61
が設置されている。この電動モータ61は、その外ケース
62がボルト63でケース半身46側に固定され、この外ケー
ス62に設けられた２個の軸受64,65 に主軸66が回転自在
に軸支されている。この主軸66はクランク軸33に平行し
ており、コイル67が回転一体に設けられている。また、
外ケース62の内周部にはコイル67の外周を取り巻くマグ
ネット68が固定されている。

【００４９】そして、電動モータ61の左側には遊星ロー
ラ減速機構70が設けられる。この遊星ローラ減速機構70
の太陽ローラ71は軸状に形成されており、電動モータ61
の主軸66と同一軸線上に軸支されている。そして、主軸
66と太陽ローラ71は連結部71ａにより回転一体かつ分離
可能に連結される。

【００５０】この連結部71ａの構造は、図５に拡大して
示すように、例えば太陽ローラ71の右端部が椀状に拡開
されて拡開部71ｂが形成され、この拡開部71ｂの内周面
にスプライン71ｃが刻設される一方、主軸66の左端外周
にはスプライン66ａが刻設され、このスプライン66ａが
拡開部71ｂのスプライン71ｃに係合するように構成され
ている。

【００５１】太陽ローラ71の左端はアウターカバー49側
に設けられた軸受72に軸支され、右端はケース半身46側
に設けられた軸受73に軸支される。ここで、軸受73は連
結部71ａ対して車幅方向の同位置に、即ち太陽ローラ71
の拡開部71ｂの外周を保持するように設けられている。
なお、電動モータ61側の軸受64も連結部71ａの近傍に配
置されている。

【００５２】遊星ローラ減速機構70のリングローラ74
は、ケース半身46側にボルト75で固定され、このリング
ローラ74の左側には減速キャリア76が軸受77を介して太
陽ローラ71廻りに回転自在に軸支される。この減速キャ
リア76には太陽ローラ71に平行する４本のローラ軸78が
架設されており、これらのローラ軸78にそれぞれ遊星ロ
ーラ79が回転自在に軸支されている。

【００５３】遊星ローラ減速機構70の組立時には、太陽
ローラ71が４個の遊星ローラ79の間に圧入されるので、
各遊星ローラ79の外周面はリングローラ74の内周面と太
陽ローラ71の外周面とに圧接される。なお、減速キャリ
ア76の左側面には一次ドライブギヤ81が回転一体に設け
られている。

【００５４】電動モータ61の主軸66が回転すると、太陽
ローラ71も一体に回転し、固定されたリングローラ74と
回転する太陽ローラ71との間で各遊星ローラ79が自転し
ながら太陽ローラ71の廻りを公転し、これによって減速
キャリア76が減速回転駆動される。太陽ローラ71は主軸
66とともに矢印Ｂで示す方向に回転し、一次ドライブギ
ヤ81も同一方向に回転する。

【００５５】なお、図６は、電動モータ61の主軸と遊星
ローラ減速機構70の太陽ローラとの連結部における第二
実施例を示している。この連結部71Ｂの構造は、例えば
太陽ローラ71Ａの右端外周にスプライン71Ｃが刻設され
る一方、主軸66Ａの左端部が椀状に形成されて椀部66Ｂ
が形成され、その内周面に刻設されたスプライン66Ｃに
太陽ローラ71Ａのスプライン71Ｃが係合されて主軸66Ａ
と太陽ローラ71Ａとが回転一体に連結されるように構成
されている。

【００５６】主軸66Ａの左端は軸受64Ａに支持されてお
り、この軸受64Ａは連結部71Ｂに対して車幅方向の同位
置に、つまりここでは椀部66Ｂの外周を保持するように
設けられている。この軸受64Ａは太陽ローラ71Ａの右端
の軸受をも兼ねているため、軸受数の削減と車幅方向の
寸法の小形化が図られている。

【００５７】ところで、遊星ローラ減速機構70とクラン
ク軸33との間には中間軸82が架設されている。この中間
軸82は、アウターカバー49側に設けられた軸受83と、ケ
ース半身46側に設けられたワンウェイクラッチ84に軸支
されており、前記一次ドライブギヤ81に噛み合う大径な
一次ドリブンギヤ85と、この一次ドリブンギヤ85の内側
に位置する小径な二次ドライブギヤ86とが回転一体に設
けられている。

【００５８】また、クランク軸33には二次ドリブンギヤ
87がクランク軸33に対して回転自在に、かつ二次ドライ
ブギヤ86に噛み合うように軸支されている。この二次ド
リブンギヤ87は、一次ドライブギヤ81、一次ドリブンギ
ヤ85、二次ドライブギヤ86とともに減速ギヤ列Ｇを構成
している。

【００５９】ワンウェイクラッチ84は、中間軸82が一次
ドリブンギヤ85および二次ドライブギヤ86と共に矢印Ｃ
で示す方向に回転することのみを許容し、これによって
電動モータ61の逆転を防止する逆転防止手段となるもの
である。このワンウェイクラッチ84は、車幅方向で電動
モータ61と減速ギヤ列Ｇとの間に配置されている。

【００６０】そして、前記差動装置室53内には差動装置
88が設置される。この差動装置88はクランク軸33の回転
力（ペダル踏力）と電動モータ61の補助動力とを合成
し、その合力を駆動輪である後輪26側に出力する装置で
ある。図２〜図４に示すように、差動装置88はクランク
軸33に対して同軸的に配置されており、次のように構成
されている。

【００６１】まず、クランク軸33には人力入力ギヤ89が
ワンウェイクラッチ90を介して軸装されている。ワンウ
ェイクラッチ90は、クランク軸33がＡ方向に回転してい
る時には人力入力ギヤ89をクランク軸33に一体回転さ
せ、クランク軸33が逆転した時には人力入力ギヤ89への
回転入力を断って人力入力ギヤ89の逆転を阻止するクラ
ッチ機構である。

【００６２】また、この人力入力ギヤ89の左側には補助
動力入力ギヤ91がクランク軸33に対して回転自在に軸支
されている。この補助動力入力ギヤ91の歯数は人力入力
ギヤ89の歯数と同一に設定されている。

【００６３】そして、差動キャリア92がクランク軸33廻
りに回転自在に設けられている。なお、図４中には差動
装置88全体の構造を解りやすくするために差動キャリア
92を棒材状に簡略化して記入してある。

【００６４】この差動キャリア92は、左側のキャリア半
身92Ｌと右側のキャリア半身92Ｒとがボルト93で組み立
てられたもので、キャリア半身92Ｌは補助動力入力ギヤ
91のボス91ａの外周に回転自在に軸支され、キャリア半
身92Ｒは前記スプロケットボス60に一体に繋がってい
る。

【００６５】差動キャリア92には、人力入力ギヤ89に噛
み合う一対の第一遊星ギヤ95と、補助動力入力ギヤ91に
噛み合う一対の第二遊星ギヤ96とが軸97によって回転自
在に保持されており、この第一遊星ギヤ95と第二遊星ギ
ヤ96は互いに噛み合っている。なお、両遊星ギヤ95,96
の歯数は同一に設定されている。

【００６６】本実施例では、第一遊星ギヤ95と第二遊星
ギヤ96が一対ずつ差動キャリア92に支持されているが、
例えば二対以上設けてもよい。なお、差動装置88に組み
込まれている各ギヤ89,91,95,96 は全て平歯ギヤである
ため、差動装置88の製造が非常に容易である。

【００６７】補助動力入力ギヤ91のボス91ａは二次ドリ
ブンギヤ87側に延びており、二次ドリブンギヤ87のボス
87ａは補助動力入力ギヤ91側に延びている。これら両方
のボス87ａ, 91ａの外周にはスプライン99,100が刻設さ
れていて、このスプライン99,100にスプライン係合する
スリーブ部材101 が二次ドリブンギヤ87と補助動力入力
ギヤ91とを回転一体に連結し、これによって減速ギヤ列
Ｇの回転が差動装置88に伝達される。

【００６８】スリーブ部材101 は、図２および図３に示
す移動機構102 によりクランク軸33の軸方向に移動可能
であり、スリーブ部材100 が差動装置88側に移動した際
には減速ギヤ列99と差動装置88との繋がりが断たれるよ
うになっている。

【００６９】この補助動力アシスト式自転車１の走行時
には、クランク軸33に加わるペダル踏力により差動装置
88の人力入力ギヤ89がＡ方向に回転駆動される一方、電
動モータ61の補助動力により差動装置88の補助動力入力
ギヤ91もＡ方向に回転駆動されるので、両ギヤ89,91 の
同時回転により第一および第二遊星ギヤ95，96がクラン
ク軸33の廻りをＡ方向に公転する。このため、差動キャ
リア92がドライブスプロケット36とともにＡ方向に回転
駆動され、チェーン38を介して後輪26が駆動される。

【００７０】人力入力ギヤ89と補助動力入力ギヤ91の回
転速度の差は、第一および第二遊星ギヤ95,96 の自転
（差動装置88の差動）により吸収される。このため、人
力と補助動力が常に円滑に合成される。そして、人力と
補助動力の合力が効率良く後輪26側に出力されてペダル
35の踏力が大幅に軽減され、登坂走行や向い風を受けな
がらの走行が非常に楽になる。なお、クランク軸33を逆
転させた時には前記ワンウェイクラッチ90が作用して人
力入力ギヤ89の逆転が防止される。

【００７１】ところで、遊星ローラ減速機構70の減速キ
ャリア76の外周部（外周面）には凹凸形状103 が等間隔
で設けられており、センサ手段104 が、その長軸方向を
減速キャリア76の外周面に対して直交させる形でケーシ
ング45に設けられている。このセンサ手段104 は、例え
ば２本のボルト105 でケース半身46に固定される。

【００７２】電動モータ61の作動とともに減速キャリア
76が回転すると、減速キャリア76の外周面に形成された
凹凸形状103 の動きがセンサ手段104 に読み取られ、電
動モータ61の回転速度および位相角が検出されて前記制
御装置43に入力される。

【００７３】一方、ドライブスプロケット36の内側面に
はリング状のセンサプレート107 が回転一体に設けられ
ており、このセンサプレート107 にはケーシング45側に
起立する突起108 が全周に亘って等間隔で突設されてい
る。そして、ケーシング45にはセンサ手段109 が設けら
れている。このセンサ手段109 は、その長軸方向がセン
サプレート107 の突起108 の部分に直交するようにボル
ト110 でケース半身47側に固定されている。

【００７４】センサプレート107 がドライブスプロケッ
ト36と共に回転すると、センサプレート107 に形成され
た突起108 の動きがセンサ手段108 に読み取られ、ドラ
イブスプロケット36の回転速度および位相角が検出され
て前記制御装置43に入力される。

【００７５】制御装置43は、センサ手段104 およびセン
サ手段109 からの入力により、電動モータ61とドライブ
スプロケット36の回転速度および位相角を検知し、例え
ば電動モータ61の補助動力が常にペダル踏力と同等にな
るように、つまり差動装置88の人力入力ギヤ89と補助動
力入力ギヤ91との間に回転速度の差が生じないように電
動モータ61の出力を制御する。

【００７６】電動モータ61を作動させずに人力のみで補
助動力アシスト式自転車１を走行させる場合は、ペダル
踏力によりクランク軸33がＡ方向に回転駆動されると、
差動装置88の人力入力ギヤ89もＡ方向に回転するが、差
動キャリア92には後輪26からの負荷が加わっているため
補助動力入力ギヤ91が反Ａ方向に回転して電動モータ61
を逆転させようとする。しかし、ワンウェイクラッチ84
により電動モータ61の逆転が防止されているため、反作
用で差動キャリア92が人力入力ギヤ89の２分の１の速度
でＡ方向に回転駆動され、クランク軸33の回転が２分の
１に減速されてドライブスプロケット36に伝達される。

【００７７】本発明では、電動モータ61の主軸66と、遊
星ローラ減速機構70の太陽ローラ71とを同一軸線上に軸
支して両部材66,71 を回転一体かつ分離可能に連結し、
その連結部71ａに対して車幅方向の同位置に軸受73を設
けたため、従来のように電動モータの主軸を遊星ローラ
減速機構の遊星ローラ間に直接的に圧入する必要がなく
なっている。

【００７８】したがって、電動モータ61と遊星ローラ減
速機構70とを、それぞれの製造業者で一貫して製造する
ことができ、電動モータ61と遊星ローラ減速機構70の製
造および組立に纏わる部品の流れが非常に簡素化される
ので、補助動力アシスト装置３のコストダウンと製造時
間の短縮を図ることができる。

【００７９】なお、電動モータ61と遊星ローラ減速機構
70とを組み合わせる際に専門的な技術は要らず、電動モ
ータ61と遊星ローラ減速機構70とをアッセンブリ状態で
ケース半身46に組み込めばよい。

【００８０】また、本発明では電動モータ61の逆転防止
手段であるワンウェイクラッチ84を車幅方向で電動モー
タ61と減速ギヤ列Ｇとの間に配置したため、従来のよう
に減速ギヤ列を構成する一次ドリブンギヤ85や二次ドラ
イブギヤ86等のギヤ類の中心部に逆転防止手段を設けた
場合に比べ、ギヤ類(85,86) を小径化すると同時にワン
ウェイクラッチ84を大径化することができる。

【００８１】このため、電動モータ61の主軸66とクラン
ク軸33との軸間距離を縮めて補助動力アシスト装置３の
小型、軽量化を図るとともに、逆転防止手段であるワン
ウェイクラッチ84の逆転防止容量を充分に確保すること
ができる。

【００８２】さらに、本発明では、遊星ローラ減速機構
70の減速キャリア76の外周部に等間隔で凹凸形状103 を
設け、減速キャリア76の回転時における凹凸形状103 の
動きをセンサ手段104 で読み取ることにより電動モータ
61の回転速度および位相角を検出するようにしたので、
補助動力アシスト装置３の車幅方向の寸法を拡げずに電
動モータ61の回転速度および位相角を精度良く検出可能
になっている。

【００８３】つまり、例えば電動モータ61の主軸66に円
盤状のセンサプレートを別途設け、このセンサプレート
の外周部に等間隔で形成した凹凸形状の動きをセンサ手
段で読み取るように構成した場合に比べ、センサプレー
ト自体が不要になるので主軸66の全長を短くすることが
でき、補助動力アシスト装置３の車幅方向の寸法をコン
パクトに保つことができる。

【００８４】また、例えば減速ギヤ列Ｇを構成するギヤ
類の外周部にセンサ手段を設け、このセンサ手段にギヤ
類の歯部の凹凸の動きを読み取らせるように構成した場
合には、ギヤ類の歯部の凹凸深さが浅いためセンサ手段
が誤読を起こしやすいが、本発明のように減速キャリア
76の外周部に凹凸形状103 を形成すれば、凹凸形状103
の深さを大きく取れるのでセンサ手段104 の読み取り精
度を良くすることができる（誤読を避けられる）。

【００８５】さらに、本発明では凹凸形状103 を減速キ
ャリア76の外周面に形成し、センサ手段104 の長軸方向
を減速キャリア76の外周面に対して直交させたため、セ
ンサ手段104 が減速キャリア76に対して車幅方向に突出
することがなくなり、補助動力アシスト装置３の車幅方
向の寸法を拡げずにセンサ手段104 を設けることができ
る。このため、補助動力アシスト装置３のコンパクト化
に一層貢献することができる。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る補助
動力アシスト式自転車は、電動モータの主軸と遊星ロー
ラ減速機構の太陽ローラとを同一軸線上に軸支して両部
材を回転一体かつ分離可能に連結し、その連結部に対し
て車幅方向の同位置に軸受を設けたため、電動モータと
遊星ローラ減速機構とをそれぞれの製造業者で一貫して
製造することができるようになる。したがって、電動モ
ータと遊星ローラ減速機構の製造および組立に纏わる部
品の流れを簡素化し、補助動力アシスト装置のコストダ
ウンと製造時間の短縮を図ることができる。

【００８７】また、本発明に係る補助動力アシスト式自
転車は、逆転防止手段を車幅方向で電動モータと減速ギ
ヤ列との間に配置したため、減速ギヤ列を構成するギヤ
類を小径化して補助動力アシスト装置の小型、軽量化を
図ると同時に、逆転防止手段を大径化して逆転防止容量
を充分に確保することができる。

【００８８】さらに、本発明に係る補助動力アシスト式
自転車は、遊星ローラ減速機構の減速キャリアの外周部
に等間隔で凹凸形状を設け、減速キャリアの回転時にお
ける上記凹凸形状の動きをセンサ手段で読み取ることに
より電動モータの回転速度および位相角を検出するよう
にしたので、補助動力アシスト装置の車幅方向の寸法を
拡げずに電動モータの回転速度および位相角を精度良く
検出することができる。

【００８９】そして、本発明に係る補助動力アシスト式
自転車は、上記凹凸形状を減速キャリアの外周面に形成
し、上記センサ手段の長軸方向を減速キャリアの外周面
に対して直交させたため、補助動力アシスト装置の車幅
方向の寸法を拡げずにセンサ手段を設けることができ、
補助動力アシスト装置のコンパクト化に一層貢献するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る補助動力アシスト式自転車の左側
面図。

【図２】本発明の一実施例を示す補助動力アシスト装置
の横断面図。

【図３】図２のIII-III 矢視による補助動力アシスト装
置の左側面図。

【図４】補助動力アシスト装置の機構概念図。

【図５】電動モータの主軸と遊星ローラ減速機構の太陽
ローラとの連結部における第一実施例を示す拡大図。

【図６】電動モータの主軸と遊星ローラ減速機構の太陽
ローラとの連結部における第二実施例を示す拡大図。

【図７】従来の技術を示す補助動力アシスト装置の横断
面図。

【符号の説明】

１ 補助動力アシスト式自転車 ２ 車体フレーム ３ 補助動力アシスト装置 33 クランク軸 61 電動モータ 66 電動モータの主軸 70 遊星ローラ減速機構 71 太陽ローラ 73 軸受 76 減速キャリア 84 逆転防止手段としてのワンウェイクラッチ 103 凹凸形状 104 センサ手段 Ｇ 減速ギヤ列

フロントページの続き (72)発明者 松浦 忠史 静岡県浜松市高塚町300番地 スズキ株式 会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体フレームに搭載された補助動力アシ
   スト装置に、車幅方向に延びてペダル踏力により回転駆
   動されるクランク軸が軸支されるとともに、このクラン
   ク軸側に補助動力を出力する電動モータと、この電動モ
   ータの回転を減速する遊星ローラ減速機構とが内蔵さ
   れ、上記電動モータの主軸がクランク軸に平行に軸支さ
   れた補助動力アシスト式自転車において、電動モータの
   主軸と遊星ローラ減速機構の太陽ローラとを同一軸線上
   に軸支して両部材を回転一体かつ分離可能に連結し、そ
   の連結部に対して車幅方向の同位置に軸受を設けたこと
   を特徴とする補助動力アシスト式自転車。
2. 【請求項２】 車体フレームに搭載された補助動力アシ
   スト装置に、ペダル踏力により回転駆動されるクランク
   軸が車幅方向に軸支されるとともに、このクランク軸側
   に補助動力を出力する電動モータと、電動モータの回転
   を減速する減速ギヤ列と、電動モータの逆転を防止する
   逆転防止手段とが内蔵され、電動モータの主軸がクラン
   ク軸に平行に軸支された補助動力アシスト式自転車にお
   いて、上記逆転防止手段を車幅方向で電動モータと減速
   ギヤ列との間に配置したことを特徴とする補助動力アシ
   スト式自転車。
3. 【請求項３】 上記遊星ローラ減速機構の減速キャリア
   の外周部に等間隔で凹凸形状を設け、減速キャリアの回
   転時における上記凹凸形状の動きをセンサ手段で読み取
   ることにより電動モータの回転速度および位相角を検出
   するようにした請求項１に記載の補助動力アシスト式自
   転車。
4. 【請求項４】 上記凹凸形状を減速キャリアの外周面に
   形成し、上記センサ手段の長軸方向を減速キャリアの外
   周面に対して直交させた請求項３に記載の補助動力アシ
   スト式自転車。