JPH10147282A - 補助動力装置付自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、補助動力装置付の電動機の回転に起
因する振動等の低減を図った補助動力装置付自転車を提
供することにある。 【解決手段】補助動力装置付自転車Ａの収納ケース２０
に設けた電動機収納室２３５の一端側に挿入口２３５ｂ
を形成するとともに他端側に複数の嵌合孔２３５ｃを有
する取付面２３５ｆを形成し、また、前記嵌合孔２３５
ｃと対応した嵌合突起４４が形成されるとともに電動機
４０の出力軸４１に設けた出力歯車５１と噛合する歯車
５２が取り付けられた歯車軸５３ａの一端側を一体的に
固定した固定板４２を電動機４０の出力軸４１側に取付
け、前記嵌合突起４４を緩衝体４５ａを介して前記嵌合
孔２３５ｃに嵌合することにより前記電動機４０の出力
軸側を位置決めして前記電動機収納室２３５に取り付け
ることにより電動機４０の回転に起因する振動のケース
２０の伝達を低減した補助動力装置付自転車。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、人力走行時にペ
ダルの踏力に応じて動力を補助する補助動力装置付自転
車に関し、とくに補助動力装置の電動機の取付に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、走行中にペダルの踏力が大きくな
ったときこの踏力を検出して電動機の回転力を減速機構
を介して中空軸、スプロケット、チェーンを介して後輪
に伝達して踏力を軽減するようにした補助動力装置付自
転車は広く知られている。

【０００３】これら補助動力装置付自転車は収納ケース
に取り付けた電動機、この電動機の出力軸に設けた出力
歯車に噛合する歯車を含む複数の歯車から構成される減
速機構、この減速機構を介して前記電動機の回転力が伝
達される中空軸、一方向性クラッチを介してこの中空軸
に挿通されペダルの踏力を前記中空軸に伝達するクラン
ク軸等から構成されている。そして、この補助動力装置
は高速で回転する電動機の出力軸に設けた出力歯車を減
速機構を構成する歯車と噛合させて減速して前記中空軸
に伝達するものであることから、前記出力歯車および減
速機構を構成する各歯車が精度よく噛合されていないと
非常に大きな騒音が発生し、また、振動が大きく車体が
振動することになり、さらにまた、精度よく噛合してい
ない場合は歯車が磨耗するとともに場合よっては歯車が
破損する等の事態が生じる。そして、このような騒音、
振動あるいは歯車の破損等は高速回転する出力力歯車と
この出力歯車と噛合する歯車との間でとくに生じやすい
ものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の補助動力装置付自転車においては、電動機からの後輪
に回転力を伝達して動力を補助する構成は、高速回転す
る電動機の回転を複数の歯車を用いた減速機構によって
減速して中空軸を介して補助する構成であることから、
電動機の出力歯車および減速機構を構成する各歯車を精
度よく噛合させないと非常に大きな騒音が発生し、ま
た、振動が大きく車体が振動することになり、さらにま
た、精度よく噛合していない場合は歯車の磨耗あるいは
場合よっては歯車が破損する等の事態が生じるという問
題があり、この問題を解決する種々の工夫がされている
ものの必ずしも満足いくものでなかった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は上記事情に鑑
みなされたものであり、請求項１記載の発明は、前輪お
よび後輪を備えた車体と、電動機収納室と減速機収納室
を有する収納ケース、この電動機収納室に取り付けられ
出力歯車が取り付けられた出力軸を有する電動機、前記
減速機構収納室に配設され前記電動機の出力歯車に噛合
して回転力を伝達する減速機構、前記収納ケースに設け
られ前記減速機構を介して前記電動機の回転力を伝達す
る中空軸、この中空軸に挿通されペダルの踏力を前記中
空軸に伝達するクランク軸から構成され、前記中空軸を
前記車体のハンガラグに回転自在に挿通して前記車体に
取り付けられた補助動力装置と、前記ペダルの踏力に応
じた回転力を検出するトルクセンサーと、このトルクセ
ンサーの出力に基づいて前記電動機を制御して電動機の
回転力を中空軸を介してこの中空軸に取り付けられたス
プロケットに架けられたチェーンを介して前記後輪に伝
達して動力を補助する補助動力装置付自転車において、
前記電動機収納室の一端側に挿入口を形成するとともに
他端側に複数の嵌合孔を有する取付面を形成し、前記出
力歯車と噛合する歯車を取り付ける歯車軸の一端側を一
体的に固定するとともに前記嵌合孔と対応する嵌合突起
を形成した固定板を前記電動機の出力軸側に取付け、前
記嵌合突起をこの嵌合突起に嵌合した緩衝体を介して前
記嵌合孔に嵌合することにより出力軸側を位置決めして
前記電動機を前記電動機収納室に収納した補助動力装置
付自転車としたものである。

【０００６】このように構成した請求項１記載の発明
は、電動機収納室の他端側に形成した取付面に複数の嵌
合を設け、また、電動機の出力側に前記出力歯車と噛合
する歯車を取り付る歯車軸の一端側を一体的に固定する
とともに前記嵌合孔と対応する嵌合突起を形成した固定
板を取付け、前記嵌合突起をこの嵌合突起に嵌合した緩
衝体を介して前記嵌合孔に嵌合することにより前記電動
機を出力側を位置決めして前記電動機収納室に収納する
こととしたことから、電動機は緩衝体によって支持され
ているため収納ケースへの振動の伝搬が防止され、ま
た、出力歯車と噛合する減速機構を構成する歯車は前記
固定板に一体に固定された歯車軸に軸支されているた
め、この歯車と前記出力歯車とを精度よく噛合させるこ
とができるとともに、出力歯車とこれと噛合する前記歯
車は電動機が振動しても、この振動は両歯車の噛合関係
には影響しないことから常に精度のよい噛合関係が維持
されるため、高速回転する両歯車の磨耗を防止でき、ま
た、精度よい噛合関係に維持されることから振動あるい
は騒音の発生を防止できるという作用を有するものであ
る。

【０００７】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
記載の発明における収納室の他端側に前記歯車軸の先端
部と対応させて歯車軸嵌合孔を形成するとともに、前記
歯車軸の先端部をこの先端部に嵌合した緩衝体を介して
前記歯車軸嵌合孔に嵌合させる補助動力装置付自転車と
したものである。

【０００８】このように構成した請求項２記載の発明
は、歯車軸の先端部が収納室の他端側に設けた歯車軸嵌
合孔に緩衝体を介して嵌合させてあることから、歯車軸
の他端側を位置決めされるため、請求項１記載の作用に
加えて出力歯車とこの出力歯車と噛合する歯車とをさら
に精度のよい噛合関係に維持できるため、両歯車の磨耗
の発生および振動あるいは騒音の発生をさらに確実に防
止できるという作用を有するものである。

【０００９】また、請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは請求項２記載の発明において、電動機の出力軸側を
緩衝体を介して位置決めするとともに出力軸と反対側を
緩衝体を介して前記挿入口を閉蓋する蓋体によって位置
決めして、前記電動機を電動機収納室に収納する補助動
力装置付自転車としたものである。

【００１０】このように構成した請求項３記載の発明
は、電動機の出力軸側を緩衝体を介して位置決めすると
ともに出力軸と反対側を緩衝体を介して前記挿入口を閉
蓋する蓋体によって位置決めして収納するものであるこ
とから、電動機の収納は歯車が取り付けられた固定板を
取り付けた電動機を挿入口から挿入し、緩衝体を介して
蓋体を取り付けるという簡単な作業で収納できることか
ら、請求項１または請求項２記載の発明の作用に加え
て、電動機の電動機収納室への収納作業が容易となると
いう作用を有するものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態を
図１および図６に基づいて説明する。図に示すように、
補助動力装置付自転車（以下単に自転車という）Ａは、
車体Ｂとこの車体Ｂに取り付けられた補助動力装置（以
下単に動力装置という）Ｃ等から構成されている。そし
て、前記車体Ｂは一般用自転車つまり一般に市販されて
いる汎用自転車からなるもので、ハンガラグ１に一端側
を固定された立パイプ２および下パイプ３と、この下パ
イプ３の他端側に固定されたヘッドパイプ４に一端側を
固定され他端側を前記立パイプ２の下方部に固定された
上パイプ５とからなるフレーム６、前記ハンガラグ１に
一端側を固定されたチェーンステー７、前記ヘッドパイ
プ４に取り付けられた前ホーク８、この前ホーク８の上
端に取り付けられたハンドル９、前記前ホーク８の下端
部に取り付けられた前輪１０、前記立パイプ２の上部に
一端側を固定され他端側を前記チェーンステー７の他端
側と図示しない後つめを介して固定されたバックホーク
１１、前記チェーンステー７の他端側に取り付けられた
後輪１２、前記立パイプ２の上方に取り付けられたサド
ル１３、前記後輪１２の上部に設けた荷受台１４等から
構成されている。なお、前記前輪１０および後輪１２の
一部はそれぞれカバー１０ａおよび１２ａによって覆わ
れている。また、前記ハンガラグ１には後述するクラン
ク軸８０が回動自在に設けられ、このクランク軸８０の
両端部にはそれぞれペダル８１ａと８２ａが設けられた
左クランク８１と右クランク８２が取り付けられてい
る。また、前記荷受台１４の下部には図示しないバッテ
リーを収納するバッテリーケース１４ａが取り付けられ
ている。また、前記図示しないバッテリーと後述する電
動機４０、制御手段１７０とは図１に示すようにリード
線１６によっては接続されている。また、走行時の回転
力を伝達するスプロケット１７と後輪１２の図示しない
スプロケットにはチェーン１８が架けられている。

【００１２】つぎに、前記動力装置Ｃの構成について説
明する。

【００１３】まず、動力装置Ｃの構成を図２ないし図６
に基づいて説明する。図に示すように動力装置Ｃは、収
納ケースとしてのケース２０、このケース２０に取り付
けられた電動機４０、減速機構５０から構成されてお
り、また前記ケース２０には軸受を介して取り付けられ
前記減速機構５０から回転力が伝達される中空軸７０
と、この中空軸７０を貫通してクランク軸８０が設けら
れている。また、前記ケース２０内には後述するマイク
ロコンピュータ等からなる制御手段１７０等が収納され
ている。

【００１４】つぎに、上記各構成について説明する。ま
ず、前記ケース２０は、底壁２３１とこの底壁２３１の
周囲に周壁２３２を形成して一端側を開口した略有底箱
状に形成されたケース本体２３０と、このケース本体２
３０の前記開口を閉蓋する蓋ケース２５０とから構成さ
れている。そして、前記ケース本体２３０および蓋ケー
ス２５０とは熱伝導率のよい材料例えばアルミニウム等
の金属から形成されている。

【００１５】そして、前記ケース本体２３０には、一端
側つまり前記中空軸７０が取り付けられる側に減速機構
５０の一部が配設される配設室２３３が形成され、ま
た、他端側にはこの配設室２３３に隣接して前記制御手
段１７０等が収納される収納室２３４が設けられてい
る。また、この収納室２３４の側方つまり前記中空軸７
０が突出している側には、この収納室２３４と並べて形
成され前記電動機４０が取り付けられる電動機収納室２
３５が設けられており、この電動機収納室２３５と前記
配設室２３３との間に位置して前記減速機構５０の一部
が配設され、前記電動機収納室２３５の一部を構成して
いる配設室２３６が設けられている。また、前記収納室
２３４は図４に示すように前記電動機収納室２３５との
間に間隙Ｇを形成して電動機収納室２３５とでコ字状と
なるように形成され、この間隙Ｇには前記下パイプ３が
位置するようになっている。

【００１６】そして、前記配設室２３３には、図２に示
すように底壁２３１に形成した凹状の第一の軸受取付部
２３３ａと底壁２３１を貫通して形成した第二の軸受取
付部２３３ｂがそれぞれ形成されている。

【００１７】また、前記収納室２３４は図２に示すよう
に、取付ボス２３４ａに前記制御手段としてのマイクロ
コンピュータを含む各種の電子部品１７２が取り付けら
れたプリント基板１７１が取付ねじ２３４ｂによって取
り付けられている。

【００１８】また、前記収納室２３４の前記コ字状に形
成された部分の外側壁には図４に示すように電池残量を
表示する電池残量表示器１７３が設けられ、この電池残
量表示器１７３には残量表示数値（図４では８０％ない
し２０％残量を示す８０ないし２０の数字が示してあ
る）に対応してＬＥＤ１７３ａないし１７３ｃが設けら
れ、このＬＥＤ１７３ａないし１７３ｃを点灯させて残
量を表示するようになっている。

【００１９】また、上記のように構成されたケース本体
２３０の前記開口に取り付けられる蓋ケース２５０には
前記ケース本体２３０に形成された第一の軸受取付部２
３３ａ、第二の軸受取付部２３３ｂにそれぞれ対応し
て、軸受取付部２５１、貫通孔２５２が形成され、ま
た、周縁部にはねじ２５５を取り付ける複数（図２では
１個のみ図示）のねじ穴２５５ａが形成されている。ま
た、前記貫通孔２５２の周囲にシール部材２５３を収納
する環状のシール部材収納部２５３ａが形成されてい
る。そして、ケース本体２３０と蓋ケース２５０とは減
速機構５０、各種電子部品１７２等を収納した状態で図
示しないパッキングを介して前記ねじ２５５をねじ穴２
５５ａに締結することによって一体的に結合して取り付
けられるようになっている。

【００２０】そして、前記電動機収納室２３５は図２に
示すように環状壁２３５ａによって囲まれるとともに、
一端側を開口して挿入口２３５ｂが形成され、他端側つ
まり挿入口２３５ｂと対向する側には、取付面２３５ｆ
が形成されている。また、この取付面２３５ｆにはこの
取付面２３５ｆより凹ませて形成され後に詳述する前記
減速機構５０の一部の歯車が配設される前記配設室２３
６が形成されている。また、前記取付面２３５ｆには複
数（この実施の形態では３個、図２では１個のみ図示）
の嵌合孔２３５ｃが形成されており、また、前記配設室
２３６の底壁２３５ｇには歯車軸嵌合孔２３５ｄが形成
されている。また、前記挿入口２３５ｂには蓋体４７が
ねじ４６によってケース本体２３０に取り付けられるよ
うになっている。また、前記電動機収納室２３５は環状
壁２３５ａの軸心を前記車体Ｂのフレーム６の下パイプ
３と平行にして設けられている。

【００２１】そして、前記電動機４０は、前記電動機収
納室２３５の環状壁２３５ａの内径よりも直径の小さい
筒状のフレーム４０ａとこのフレーム４０ａ内に設けら
れた図示しない固定子、回転子等によって構成され、ま
た、前記フレーム４０ａの前端側（前記取付面２３５ｆ
と対向する側）および後端側には環状膨出部４０ｂおよ
び４０ｃが形成され、こられ環状膨出部４０ｂおよび４
０ｃの内部には図示しないボールベアリング等からなる
軸受が収納され、これら軸受に前記回転子の出力軸４１
が軸支されており、この出力軸４１の出力端側には出力
歯車５１が一体に形成されこの出力歯車５１は前記環状
膨出部４０ｂから外側に突出して設けられている。ま
た、電動機４０には先端側から後端側に貫通した２個の
取付孔４０ｄが設けられている。

【００２２】つぎに、電動機４０に取り付けられる固定
板４２について説明する。この固定板４２は図２および
図６に示すように円盤状に形成され中央部には前記フレ
ーム４０ａに設けた環状膨出部４０ｂに嵌合して位置決
めされる貫通孔４２ａが形成され、この貫通孔４２ａの
周縁には環状壁４２ｂが形成され、この環状壁４２ｂの
部分に歯車軸５３ａの一端側が一体的に固定されて取り
付けられている。また、固定板４２の前記環状壁４２ｂ
の外周部には前記取付面２３５ｆに形成した嵌合孔２３
５ｃに対応して形成された嵌合突起４４が周方向に３個
３等配されて形成されるとともに、前記電動機４０に設
けられた取付孔４０ｄと対応して形成された貫通孔４２
ｃが２個設けられている。

【００２３】そして、この固定板４２は前記貫通孔４２
ｃを前記電動機４０の取付孔４０ｄに対応させつつ前記
貫通孔４２ａを前記環状膨出部４０ｂに嵌合させた後、
ねじ４３を挿通してこのねじ４３にワッシャー４３ｂを
介してナット３４ａを締め付けることによって、前記電
動機４０の前端側に取り付けられるものである。また、
前記歯車軸５３ａには図２に示すように２個のベアリン
グ５３ｂを介して前記減速機構５０の一部を構成する歯
車５２、歯車５３が取り付けられ、これら歯車５２、歯
車５３が歯車軸５３ａに取り付けられた状態では、歯車
５２は前記出力軸４１の出力歯車５１と噛合するように
なっている。

【００２４】また、前記嵌合突起４４および歯車軸５３
ａのそれぞれの先端部にはゴム等からなるキャップ状の
体緩衝体４５ａおよび５３ｃが嵌合して取り付けられる
うようになっており、この緩衝体緩衝体４５ａおよび５
３ｃを介して嵌合突起４４および歯車軸５３ａはそれぞ
れ嵌合孔２３５ｃおよび歯車軸嵌合孔２３５ｄに嵌合し
て取り付けられるようになっている。

【００２５】ここで前記電動機４０の電動機収納室２３
５への取付方つまり収納について説明する。まず、歯車
軸５３ａにベアリング５３を介して歯車５２、５３が取
り付けられた固定板４２を、上述したように電動機４０
の前端側にねじ４３およびナット４３ａによって取り付
ける。ついで、固定板４２に設けた嵌合突起４４および
歯車軸５３ａの先端部にそれぞれ緩衝体４５ａおよび５
３ｃを嵌合し、ついで電動機４０を前記電動機収納室２
３５の挿入口２３５ｂから挿入し、前記嵌合突起４４お
よび歯車軸５３ａを緩衝体４５ａおよび５３ｃとともに
嵌合孔２３５ｃおよび２３５ｄに嵌合して位置決めし、
ついで電動機４０の後端側の環状膨出部４０ｃに緩衝体
４５ｂを嵌合する。ついで蓋体４７をねじ４６によって
ケース本体２３０に取り付けることによって電動機４０
は歯車５２、５３とともに取り付けられるものである。

【００２６】そして、電動機４０が歯車５２、５３とと
もに電動機収納室２３５および電動機収納室の一部であ
る前記配設室２３６に収納された状態では、前記電動機
４０は先端側は緩衝体４５ａおよび５３ｃを介して固定
板４２に形成した嵌合突起４４および固定板４２に固定
した歯車軸５３ａによって位置決めされ、また後端側は
環状膨出部４０ｃに嵌合した緩衝体４５ｂを介して蓋体
４７によって位置決めされるとともに前記環状壁２３５
ａとは非接触状態で収納されており、したがって、電動
機４０が回転することに起因して生じる振動はケース２
０に伝達されることが防止されるものである。また、前
記固定板４２に一端側を固体された歯車軸５３ａの他端
側は前記配設室２３６の底壁２３５ｇに形成した歯車軸
嵌合孔２３５ｄに位置決めされることから、電動機４０
の出力軸４１とは確実に平行状態に維持されるため、出
力軸に形成された出力歯車５１と前記歯車５２とは精度
よく噛合させることができることから高速回転する両歯
車の磨耗を防止でき、また、精度よい噛合関係に維持さ
れていることから振動あるいは騒音の発生を防止できる
ものである。

【００２７】つぎに、前記減速機構５０について説明す
る。この減速機構５０は、前記電動機４０の出力軸４１
の先端部に取り付けられた出力歯車５１に噛合する径大
な前記歯車５２、この歯車５２と一体に設けられた径小
な歯車５３、固定軸５４ａに回転自在に取り付けられ前
記歯車５３と噛合する径大な歯車５４ｂとこの歯車５４
ｂと一体の傘歯車５４ｃとからなる歯車５４、前記傘歯
車５４ｃと噛合する傘歯車５５、この傘歯車５５が取り
付けられている軸と同じ軸５５ａに取り付けられた歯車
５５ｂ、この歯車５５ｂに噛合する駆動歯車５６とから
構成されている。

【００２８】また、前記傘歯車５５と歯車５５ｂとが取
り付けられている軸５５ａの両端はボールベアリングか
らなる軸受５５ｃ、５５ｄを介して前記ケース本体２３
０および蓋ケース２５０にそれぞれ設けた第一の軸受取
付部２３３ａおよび軸受取付部２５１に取り付けられ
る。また、前記歯車５５ｂは前記軸５５ａに一方向性ク
ラッチ５５ｆを介して取り付けられている。この一方向
性クラッチ５５ｆは前記電動機４０の回転力を自転車が
正規に走行するつまり前進方向に走行するように前記駆
動歯車５６に伝達するように前記歯車５５ｂを回転させ
るが、逆方向には空転するように機能するものである。
つまり一方向性クラッチ５５ｆは後述する人力走行の際
にペダル８１ａ、８２ａが取り付けられているクランク
８１、８２が走行方向に回転したときは空転するように
機能するものである。

【００２９】そして、前記駆動歯車５６の中央部には軸
孔５６ａが形成されており、この軸孔５６ａには凹凸条
５６ｃが形成されている。また、駆動歯車５６の蓋ケー
ス２５０側の側面には軸孔５６ａの外周に図２、図３に
示すように同心状に配置された複数（実施の形態では３
個、図２、図３では１個のみ図示）の突起部５７が形成
されており、この突起部５７は図５に示す矢印方向つま
り駆動歯車５６が走行時に回転する方向に沿って同図に
示すように上方に向かって次第に上昇する傾斜面５７ａ
が形成されている。

【００３０】また、駆動歯車５６の前記蓋ケース２５０
側の側面には、図３に示すように前記隣接する突起部５
７の間に位置して軸孔５６ａと同心状に配置された複数
（実施の形態では３個設けられており、図３では１個の
み図示）の後述する圧縮ばね６０の一端側を規制するＬ
字状の規制部材５８が形成されている。

【００３１】つぎに、前記駆動歯車５６に形成された軸
孔５６ａに嵌合して、減速機構５０を介して伝達される
前記電動機４０の動力つまり回転力をスプロケット１７
に伝達する中空軸７０について説明する。この中空軸７
０は内部に貫通孔７１を有するとともに一端側に前記軸
孔５６ａに形成された凹凸条５６ｃと係合する凹凸条７
２が形成され、前記軸孔５６ａに嵌合した状態では両凹
凸条５６ｃ、７２の係合によって周方向に回り止めされ
て、中空軸７０は駆動歯車５６と一体に回転するように
なっている。また、中空軸７０の他端側にはスプロケッ
ト１７が取り付けられている取付部材１７ａが取り付け
られている。また、この中空軸７０は前記一端側に形成
した凹凸条７２が形成された近傍をベアリング７７に軸
支されている。

【００３２】つぎに、前記中空軸７０の貫通孔７１に貫
通して取り付けられるクランク軸８０について説明す
る。このクランク軸８０の一端側には外周を角柱状に形
成した嵌合部８３ａが設けられた取付部８３が、また、
他端側には同様に外周を角柱状に形成した嵌合部８４ａ
が設けられた取付部８４がそれぞれ形成されている。な
お、前記取付部８３および８４は前記した一般用自転車
の左クランク８１および右クランク８２の嵌合部８１
ｂ、８２ｂに整合する形状および寸法に形成されてい
る。

【００３３】また、前記クランク軸８０には、前記中空
軸７０に取り付けられた駆動歯車５６に接近した部位に
一方向性クラッチ８５が取り付けられ、この一方向性ク
ラッチ８５を介してクランク軸８０には金属からなる駆
動板９０が取り付けられている。そして、この駆動板９
０は筒状壁９０ａとこの筒状壁９０ａの一端側に設けら
れた円板状フランジ部９１とからなり、前記筒状壁９０
ａの内周壁には前記一方向性クラッチ８５が係合離脱す
る刃部９０ｃが形成され、また、前記筒状壁９０ａの外
周には軸方向つまりクランク軸８０の軸方向に添わせて
形成された複数（実施の形態では３個、図２、図３では
１個のみ図示）の凸条９０ｂが形成されている。

【００３４】そして、前記一方向性クラッチ８５はクラ
ンク軸８０が人力走行の際にペダル８１ａ、８２ａが取
り付けられたクランク８１、８２によって走行方向に回
転させられる場合は前記駆動板９０を回転させ、これと
は逆にクランク軸８０が回転したときは空転し、前記駆
動板９０を回転させないように機能するものである。ま
た、前記駆動板９０のフランジ部９１と前記駆動歯車５
６は所定距離離間して形成されたおり、また、このフラ
ンジ部９１の駆動歯車５６側の面には、図３に示すよう
に前記圧縮ばね６０の他端側に当接して圧縮する圧縮部
９２が形成されている。そして、前記Ｌ字状の規制部材
５８と前記圧縮部９２との間に前記圧縮ばね６０が配設
されている。

【００３５】そして、この圧縮ばね６０の付勢力の大き
さは、人力走行の際に前記クランク軸８０、一方向性ク
ラッチ８５を介して駆動板９０に加えられる回転力に応
じて圧縮するように設定されている。つまり、人力走行
の際には、前記クランク軸８０の回転に伴って一方向性
クラッチ８５とともに回転する駆動板９０の回転力に応
じて駆動板９０と駆動歯車５６とが相対移動するように
設定されているものである。

【００３６】また、駆動板９０のフランジ部９１には、
図２、図５に示すように前記駆動歯車５６の側面に形成
した突起部５７に対応させた部位に貫通孔９３が３個
（図２、図５では１個のみ図示）形成されている。

【００３７】また、前記フランジ部９１と前記駆動歯車
５６との間に位置して略円盤状に形成されるとともにポ
リアセタール等の摩擦係数の小さい合成樹脂から形成さ
れた作動部材９５が配設されており、この作動部材９５
には前記それぞれの貫通孔９３に対応した位置に、この
貫通孔９３の内周面に接触することなく貫通する外径と
するとともに一体的に形成された貫通軸９６が設けられ
ている。また、作動部材９５には図３に示すように、前
記駆動板９０の筒状壁９０ａに形成された凸条９０ｂに
摺動する嵌合溝９５ａが形成され、また、この嵌合溝９
５ａの両側面９５ｂは前記筒状壁９０ａの外周面に摺接
する円弧状に形成されている。このことによって、作動
部材９５は筒状壁９０ａの周面を軸方向に沿って移動す
る際に軸方向に対して傾斜することなくつまり筒状壁９
０ａの軸と直交状態が維持されるものである。

【００３８】また、作動部材９５の前記駆動歯車５６と
対向する面には、駆動歯車５６に形成した前記突起５７
の傾斜面５７ａと対向し、この傾斜面５７ａ上を摺動す
る傾斜面９５ｃが形成された突起９５ｄが設けられてい
る。また、作動部材９５の駆動歯車５６と対向する側の
外周部にはクランク軸８０の回転力を検出するトルクセ
ンサー１００の作動杆１４０を動作させる作用面９５ｆ
が形成されている。

【００３９】また、前記作動部材９５と前記駆動板９０
のフランジ部９１との間には前記貫通軸９６をコイルの
内側に位置させてコイルスプリング９７が配設され、こ
のコイルスプリング９７は作動部材９５を駆動歯車５６
側に付勢するものである。

【００４０】そして、前記駆動歯車５６に形成した突起
５７、駆動板９０、圧縮ばね６０および作動部材９５
は、クランク軸８０の回転方向の動きをを軸方向の動き
に変換するものである。つまり、上り坂を走行する場合
のように中空軸７０に大きな負荷が加わっている状態で
ペダル８１ａ、８２ａを強く踏み込まれると、駆動板９
０と駆動歯車５６との間に設けた圧縮ばね６０は圧縮さ
れ、前記駆動板９０は駆動歯車５６より先行して回転す
ることにより相対移動が生じ、その結果作動部材９５に
形成した突起９５ｄの傾斜面９５ｃはこいるスプリング
９７の付勢力に抗して駆動歯車５６に設けた突起部５７
の傾斜面５７ａに沿って上方に移動し、この移動に伴っ
てコイルスプリング９７は圧縮され、作動部材９５は駆
動歯車５６から離反する方向に移動するつまり軸方向へ
の動きに変換されるものである。

【００４１】そして、作動部材９５が駆動歯車５６から
軸方向に移動すると、作動部材９５の作用面９５ｆによ
って前記トルクセンサー１００の作動杆１４０が動作し
トルクセンサー１００から電気的出力がされ、この電気
的出力を周知のＡ／Ｄ（アナログ／デジタル値）変換器
によってデジタル値に変換して前記制御手段１７０に送
るようになっている。

【００４２】なお、登り坂の走行から平坦面の走行に変
わると、この時の回転力に応じて前記圧縮ばね６０は復
元力により復帰し、駆動板９０と駆動歯車５６との相対
的移動はなくなり、突起９５ｄは前記突起部５７の傾斜
面５７ａから下方に移動し作動部材９５は元の状態に復
帰する。この結果前記トルクセンサー１００の作動杆１
４０は元の状態に復帰しこのときの電気的出力は同様に
デジタル値に変換されて制御手段１７０に送られるよう
になっている。なお、作動杆１４０の先端部は径大部１
４２が設けられ、この径大部１４２には前記作動部材９
５の作用面９５ｆとの摩擦を低減するために鋼球１４２
ａが回転可能に嵌め込まれている。

【００４３】また、前記ケース２０の内部には図３に示
すように自転車Ａの車速を検出するスピードセンサー１
６０が設けられており、このスピードセンサー１６０は
周知の磁気センサーが用いられ、このスピードセンサー
１６０の図示しない検出部は前記駆動歯車５６の歯部に
近接して配置され、前記駆動歯車５６が回転することに
より検出部に駆動歯車５６の各歯が近接する毎に、スピ
ードセンサー１６０からはパルス信号が発生され、図示
しない信号線を介して制御手段１７０に送られるように
なっている。そして、制御手段１７０はスピードセンサ
ー１６０から送られてくるパルス信号の単位時間当たり
のパルス数を算出してこの値に基づいて車速を決定する
ものである。

【００４４】そして、制御手段１７０は、前記トルクセ
ンサー１００で検出された出力結果すなわちペダル８１
ａ、８２ａの踏力に応じた回転力と前記スピードセンサ
ー１６０で検出された結果すなわち車速とに基づいて、
前記電動機４０の出力を制御する。つまり、走行中にお
ける各瞬時毎の車速とその時のペダル８１ａ、８２ａの
踏力によって加わるクランク軸８０の回転力に応じて、
当該瞬時における車速と回転力に応じた回転力つまり動
力を補助するように前記電動機４０を制御するものであ
る。

【００４５】つぎに、前記電動機４０の駆動力の後輪１
２への伝達について説明する。

【００４６】人力走行により登り坂等を走行すると、上
述したようにペダル８１ａ、８２ａの踏込力が大きくな
り、前記駆動歯車５６と駆動板９０とに大きな相対移動
が生じ、その結果作動部材９５に形成した突起９５ｄの
傾斜面９５ｃは駆動歯車５６に設けた突起部５７の傾斜
面５７ａを上方に移動し、作動部材９５は駆動歯車５６
から離反する方向に移動する。その結果前記作動杆１４
０が動作して前記ペダルの踏力に応じた電気的出力を制
御手段１７０に出力する。この出力とスピードセンサー
１６０からの出力に応じて算出された車速に基づいて制
御手段１７０は電動機４０を制御する。そして、電動機
４０が回転すると、この電動機４０の回転力は動力伝達
手段５０を介して中空軸７０に伝達され、この中空軸７
０に取り付けられているスプロケット１７、チェーン１
８を介して後輪１２に伝達される。つまりペダル８１
ａ、８２ａを踏み込むことによってクランク軸８０に伝
達される人力による回転力に前記電動機４０の回転力つ
まり動力が補助されて自転車Ａは走行する。

【００４７】つぎに、前記動力装置Ｃの組み立て方につ
いて説明する。まず駆動板９０および一方向性クラッチ
８５をクランク軸８０に取り付けた状態として準備す
る。

【００４８】そして、前記ケース本体２３０の電動機収
納室２３５に上述したように歯車５２、５３を取り付け
られた固定板４２を取り付た電動機４０を取り付け、ま
た、このケース本体２３０に前記動力伝達手段５０を構
成する他の各歯車５４ないし傘歯車５５を所定位置に配
設するとともに第二の軸受取付部２３３ｂに取り付けた
ベアリング７７に中空軸７０を挿通して取り付ける。ま
た、ケース本体２３０に前記トルクセンサー１００、ス
ピードセンサー１６０および各種電子部品１７２を取り
付けたプリント基板１７１等を取り付ける。

【００４９】そして、前記中空軸７０に形成した凹凸条
７２に駆動歯車５６の凹凸条５６ｃを嵌合し、ついで前
記クランク軸８０を中空軸７０の貫通孔７１内にベアリ
ング７３ａ、７３ｂを介して挿入する。この挿入の際に
圧縮ばね６０を駆動歯車５６に形成した規制部材５８と
駆動板９０に形成した圧縮部９２との間に配設する。そ
して、この状態のケース本体２３０に、蓋ケース２５０
をその貫通孔２５２にクランク軸８０を挿通してケース
本体２３０の開口を閉蓋するようにして位置決めし、つ
いでねじ２５５によって取り付けることにより動力装置
Ｃは組み立てられる。

【００５０】つぎに、上記のように組み立てられた動力
装置Ｃを汎用自転車の車体Ｂに取り付けるには、まず、
車体Ｂのクランク軸に取り付けられているクランク（実
施の形態における左クランク８１および右クランク８
２）をクランク軸から取り外し、ついで、ハンガラグ１
の左右に取り付けられている左わんおよび右わんをハン
ガラグ１から取り外してハンガラグ１に取り付けられて
いるその他の部品をすべて取り除く。

【００５１】つぎに、ハンガラグ１の貫通孔１ａの一端
側の内周壁に形成された雌ねじ１ｂに軸受２７０ａを収
納した取付部材２７０を取り付ける。この際ハンガラグ
１の一端面と取付部材２７０に設けたフランジ部２７０
ｂとで取付板２８０を挟め込んで取り付ける。ついで他
端側から規制部材２７３を貫通孔１ａに挿入した後、他
端側の内周壁に形成された雌ねじ１ｃに軸受２７１ａを
収納した取付部材２７１を取り付ける。ついで、動力装
置Ｃに組み込まれ外方に突出している前記中空軸７０に
Ｃリングからなる係止部材７５を取り付けた後、図２に
おいて左側から挿入し前記軸受２７０ａおよび２７１ａ
に回動自在に軸支させ、ついで中空軸７０にＣリングか
らなる係止部材７６を介して取り付ける。この状態では
中空軸７０は前記係止部材７６と係止部材７５とによっ
て軸方向の移動が規制されハンガラグ１に取り付けられ
る。ついで中空軸７０の他端側に取付部材１７ａを介し
てスプロケット１７を取り付ける。

【００５２】そして、前記取付板２８０に図示しないね
じによってケース本体２３０を取り付けることによって
補助動力装置Ｃは車体Ｂに取り付けられる。そして、車
体Ｂに動力装置Ｃを取り付けた後、前記クランク軸８０
の取付部８３および８４にペダル８１ａ、８２ａが取り
付けられた左クランク８１および右クランク８２をナッ
ト８３ｂ、８４ｂによって取り付けることにより組み立
ては完了する。

【００５３】つぎに、上記のように構成された自転車Ａ
を運転する場合の動作について説明する。まず、前記図
示しないバッテリーから前記電動機４０に電力を供給す
るため図示しない始動スイッチを閉成して自転車を運転
する。そして、平地あるいは下り坂を走行している場合
は、上述したように運転者のペダル８１ａ、８２ａの踏
力は小さくクランク軸８０を介して駆動歯車５６に加わ
る回転力は小さいため、駆動歯車５６と駆動板９０との
間に配設されている圧縮ばね６０は圧縮量は少なく、し
たがって、駆動歯車５６と駆動板９０との相対的移動は
少なく、作動部材９５の移動量も少ない。そして、作動
部材９５の移動に伴いトルクセンサー１００の作動杆１
４０が動作しトルクセンサー１００からこの時の踏力に
応じた電気的信号が制御手段１７０に出力され、また、
スピードセンサー１６０からはこの時の車速が制御手段
１７０に出力される。そして、制御手段１７０は前記ト
ルクセンサー１００およびスピードセンサー１６０から
の出力に基づいてこの時の補助すべき回転力を出力する
ように電動機４０を制御し、この電動機４０の回転力が
動力伝達手段５０、駆動歯車５６、中空軸７０、スプロ
ケット１７およびチェーン１８を介して後輪１２に伝達
され回転力つまり動力が補助される。なお、この時補助
される回転力は小さいものである。

【００５４】つぎに、登り坂等走行するときは大きな回
転力を要することになり、その結果ペダル８１ａ、８２
ａを強く踏み込むことになり、前記クランク軸８０およ
び駆動板９０に加わる回転力が大きくなる。つまり、駆
動歯車５６には、チェーン１８を介して後輪１２に伝達
するスプロケット１７に回転力を伝える中空軸７０に加
わる負荷が大きくなるため、駆動板９０と駆動歯車５６
の相対移動量は大きくなり、その結果作動部材９５の移
動量も大きくなり、この大きな移動量によってトルクセ
ンサー１００の作動杆１４０も大きく動作し、この動作
に伴った電気的出力つまり運転者の踏力に応じた回転力
の出力がトルクセンサー１００から制御手段１７０に出
力され、また、スピードセンサー１６０からはこの時の
車速が制御手段１７０に出力される。

【００５５】そして、上述と同様に制御手段１７０は前
記トルクセンサー１００およびスピードセンサー１６０
の出力に基づいてこの時の補助すべき回転力を出力する
ように電動機４０を制御し、この電動機４０の回転力が
動力伝達手段５０、駆動歯車５６、中空軸７０、スプロ
ケット１７およびチェーン１８を介して後輪１２に伝達
され回転力が補助される。なお、この時補助される回転
力は大きく、したがって、運転者は登り坂等の大きな回
転力を要する場合も楽な走行ができるものである。

【００５６】このように構成した上記自転車Ａにおいて
は、電動機４０が歯車５２、５３とともに電動機収納室
２３５に収納して取り付けられた状態では、前記電動機
４０は先端側は緩衝体４５ａおよび５３ｃを介して固定
板４２に形成した嵌合突起４４および固定板４２に固定
した歯車軸５３ａによって位置決めされ、また後端側は
環状膨出部４０ｃに嵌合した緩衝体４５ｂを介して蓋体
４７によって位置決めされるとともに前記環状壁２３５
ａとは非接触状態で収納されており、したがって、電動
機４０が回転することに起因して生じる振動はケース２
０に伝達されることが防止されるものである。また、前
記固定板４２に一端側を固体された歯車軸５３ａの他端
側は前記配設室２３６の底壁２３５ｇに形成した歯車軸
嵌合孔２３５ｄに位置決めされることから、この歯車軸
５３ａと電動機４０の出力軸４１とは確実に平行状態に
維持されるため、出力軸４１に形成された出力歯車５１
と前記歯車５２とは精度よく噛合させることができるこ
とから高速回転する両歯車の磨耗を防止でき、また、精
度よい噛合関係に維持されていることから振動あるいは
騒音の発生を防止できるものである。また、出力歯車５
１とこれと噛合する減速機構５０の歯車５２は、電動機
４０が振動しても両歯車５１、５２は固定板４２によっ
て一体化されていることから、前記振動は両者の噛合関
係には影響しないため常に精度のよい噛合関係に維持で
き、このことからも磨耗の防止、振動および騒音の発生
を防止できるものである。また、嵌合突起４４によって
回転駆動に伴って周方向に回動しようとする電動機４０
が回り止めがされるものである。

【００５７】また、前記歯車軸５３ａの先端部は緩衝体
５３ｃを介して歯車軸嵌合孔２３５ｄに位置決めされて
いることから、歯車軸５３ａを出力軸４１に対して平行
に維持できるため、歯車５２と出力歯車５１を精度のよ
い噛合関係に維持でき、磨耗の防止、振動および騒音の
発生を防止さらに確実に防止できるものである。

【００５８】また、電動機４０の電動機収納室２３５へ
の取り付けつまり収納は、電動機４０の先端側に取り付
けられ固定板４２の嵌合突起４４および歯車軸５３ａに
緩衝体４５ａおよび５３ｃを嵌合した状態で挿入口２３
５ｂから挿入して、緩衝体４５ａおよび５３ｃを介して
嵌合突起４４および歯車軸５３ａの先端部を嵌合孔２３
５ｃおよび歯車軸嵌合孔２３５ｄに嵌合して前端側を位
置決めするとともに後端側を環状膨出部４０ｃに緩衝体
４５ｂを嵌合して蓋体４７をケース本体２３０に取り付
けることによってなされるものであり、また、この際電
動機４０と歯車５２とを同時に電動機収納室２３５に収
納できることから収納作業を容易にすることができるも
のである。

【００５９】なお、上記の実施の形態においては、電動
機４０の後端側を緩衝体４５ｂを介して蓋体４７によっ
て位置決めする構成としたが、これは他の構成例えば挿
入口の開口周壁と電動機４０の外周との間に環状の弾性
体を固定してこの弾性体によって位置決めする構成とし
てもよいものである。

【００６０】また、上記実施の形態においては、歯車軸
５３ａの先端部を歯車軸嵌合孔２３５ｄに緩衝体５３ｃ
を介して嵌合して位置決めるようにしたが、これは図７
に示すように嵌合させない構成としてもよいものであ
る。この場合は歯車軸５３ａの一端側を強固に固定板４
２に取り付けるように構成すればよく、このように構成
した場合は、電動機４０の回転に起因する振動のケース
２０への伝達をさらに減少させることができるという利
点があ。なお、図６において用いた符号は上記実施の形
態の場合の図面に付した符号と同一符号としてある。

【００６１】

【発明の効果】上記のように構成した請求項１記載の発
明は、電動機収納室の他端側に形成した取付面に複数の
嵌合孔を設け、また、電動機の出力側に前記嵌合孔と対
応する嵌合突起を形成するとともに前記出力歯車と噛合
する歯車が取り付けられた歯車軸の一端側を一体的に固
定した固定板を取付け、前記嵌合突起をこの嵌合突起に
嵌合した緩衝体を介して前記嵌合孔に嵌合することによ
り前記電動機を出力側を位置決めして前記電動機収納室
に収納することとしたことから、電動機は緩衝体によっ
て支持されているため収納ケースへの振動の伝搬が防止
され、また、出力歯車と噛合する減速機構を構成する歯
車は前記固定板に一体に固定された歯車軸に軸支されて
いるため、この歯車と前記出力歯車とを精度よく噛合さ
せることができるとともに、出力歯車とこれと噛合する
前記歯車は電動機が振動しても、この振動は両歯車の噛
合関係には影響しないことから両者を常に精度のよい噛
合関係に維持できるため、高速回転する両歯車の磨耗を
防止でき、また、精度のよい噛合関係が維持されること
から振動あるいは騒音の発生を防止できるという効果を
有するものである。

【００６２】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明における収納室の他端側に前記歯車軸の先端部
と対応させて歯車軸嵌合孔を形成するとともに、前記歯
車軸の先端部をこの先端部に嵌合した緩衝体を介して前
記歯車軸嵌合孔に嵌合させることから、歯車軸の他端側
が位置決されるため、請求項１記載の発明の効果に加え
て出力歯車とこの出力歯車と噛合する歯車とをさらに精
度のよい噛合関係に維持できるため、両歯車の磨耗の発
生および振動あるいは騒音の発生をさらに確実に防止で
きるという効果を有するものである。

【００６３】また、請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは請求項２きさいの発明において、電動機の出力軸側
を緩衝体を介して位置決めするとともに出力軸と反対側
を緩衝体を介して前記挿入口を閉蓋する蓋体によって位
置決めして収納するものであることから、歯車が取り付
けられた固定板が取り付けられた電動機を挿入口から挿
入し、緩衝体を介して蓋体を取り付けるという簡単な作
業で収納できることから、請求項１または請求項２記載
の発明の効果に加えて、電動機の電動機収納室への収納
作業を容易にできるという効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の補助動力装置付自転車の
全体を示す図。

【図２】上記実施の形態の補助動力装置の断面図。

【図３】上記実施の形態の一部を断面し補助動力装置の
左クランク側からみた側面図。

【図４】上記実施の形態の補助動力装置の車体の前方か
ら見た図。

【図５】上記実施の形態の駆動歯車、作動部材、駆動板
の関係を示す部分断面図。

【図６】上記実施の形態の電動機と固定板とを分解した
斜視図。

【図７】上記実施の形態の固定板に取り付けられる歯車
軸の他の実施の形態を示す断面図。

【符号の説明】

Ａ 補助動力装置付自転車 Ｂ 車体 Ｃ 補助動力装置 １ ハンガラグ １７ スプロケット １８ チェーン ２０ ケース（収納ケース） ４０ 電動機 ４１ 出力軸 ４２ 固定板 ４４ 嵌合突起 ４５ａ 緩衝体 ５０ 減速機構 ５１ 出力歯車 ５２ 減速機構を構成する歯車 ５３ａ 歯車軸 ５３ｃ 緩衝体 ７０ 中空軸 ８０ クランク軸 １００ トルクセンサー ２３５ 電動機収納室 ２３６ 配設室（電動機収納室の一部） ２３５ｃ 嵌合孔 ２３５ｄ 歯車軸嵌合孔 ２３５ｆ 取付面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木下 祐介 神奈川県秦野市堀山下43番地 株式会社テ ック秦野工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前輪および後輪を備えた車体と、電動機収
   納室と減速機収納室を有する収納ケース、この電動機収
   納室に取り付けられ出力歯車が取り付けられた出力軸を
   有する電動機、前記減速機構収納室に配設され前記電動
   機の出力歯車に噛合して回転力を伝達する減速機構、前
   記収納ケースに設けられ前記減速機構を介して前記電動
   機の回転力を伝達する中空軸、この中空軸に挿通されペ
   ダルの踏力を前記中空軸に伝達するクランク軸から構成
   され、前記中空軸を前記車体のハンガラグに回転自在に
   挿通して前記車体に取り付けられた補助動力装置と、前
   記ペダルの踏力に応じた回転力を検出するトルクセンサ
   ーと、このトルクセンサーの出力に基づいて前記電動機
   を制御して電動機の回転力を中空軸を介してこの中空軸
   に取り付けられたスプロケットに架けられたチェーンを
   介して前記後輪に伝達して動力を補助する補助動力装置
   付自転車において、前記電動機収納室の一端側に挿入口
   を形成するとともに他端側に複数の嵌合孔を有する取付
   面を形成し、前記出力歯車と噛合する歯車を取り付ける
   歯車軸の一端側を一体的に固定するとともに前記嵌合孔
   と対応する嵌合突起を形成した固定板を前記電動機の出
   力軸側に取付け、前記嵌合突起をこの嵌合突起に嵌合し
   た緩衝体を介して前記嵌合孔に嵌合することにより出力
   軸側を位置決めして前記電動機を前記電動機収納室に収
   納したことを特徴とする補助動力装置付自転車。
2. 【請求項２】前記収納室の他端側に前記歯車軸の先端部
   と対応させて歯車軸嵌合孔を形成するとともに、前記歯
   車軸の先端部をこの先端部に嵌合した緩衝体を介して前
   記歯車軸嵌合孔に嵌合させることを特徴とする請求項１
   記載の補助動力装置付自転車。
3. 【請求項３】前記電動機の出力軸側を位置決めするとと
   もに出力軸と反対側を緩衝体を介して前記挿入口を閉蓋
   する蓋体によって位置決めして、前記電動機を電動機収
   納室に収納したことを特徴とする請求項１または請求項
   ２記載の補助動力装置付自転車。