JPH08169385A - 補助動力式車両の慣性クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両の走行抵抗の低減、軽量化、コストダウ
ン等を図ることができる補助動力式車両の慣性クラッチ
を提供すること。 【構成】 電動モータ２８によって回転駆動されるロー
ラ３０を前輪６に押圧して補助動力を前輪６に伝達する
電動モータ付自転車（補助動力式車両）において補助動
力の前輪６への伝達を断接する慣性クラッチを、車体側
に揺動自在に枢着されたレバー２６に前記電動モータ２
８とローラ３０を取り付け、電動モータ２８の非作動時
にローラ３０と前輪６との間に所定隙間δを形成するた
めのスプリング４１を前記レバー２６と車体との間に介
設して構成する。本発明によれば、電動モータ２８の非
作動時にはローラ３０は前輪６から離間しているため、
該ローラ３０及び電動モータ２８が前輪６によって逆駆
動されることがなく、自転車の通常走行時の走行抵抗が
低く抑えられる。又、高価なワンウェイクラッチ等が不
要となるため、自転車の軽量化及びコストダウンを図る
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動モータの始動慣性
力と付勢手段の付勢力によって補助動力の車輪への伝達
を断接する補助動力式車両の慣性クラッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】補助動力式車両として例えば電動モータ
付自転車が提案され、実用に供されている。この電動モ
ータ付自転車は、人力による駆動系の他に電動モータに
よる駆動系を備え、人力を検知してその大きさに応じた
補助動力を車輪に付与することによってライダーの肉体
的負担を軽減するものである。

【０００３】ところで、電動モータで発生する補助動力
を車輪に伝達する機構としては、例えば電動モータによ
って回転駆動されるローラを直接車輪に押圧する方式が
考えられる。この方式においては、車体側に動揺自在に
枢着させたレバーに電動モータとローラを取り付け、電
動モータの駆動力に比例してローラの車輪への押圧力が
増すようレバーを所定角度（例えば、３０°）だけ傾斜
させておく構成が考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成においては、通常の自転車走行（補助動力を受けない
走行）においても、電動モータやローラの自重によって
ローラは常時車輪に押圧されているため、ローラや電動
モータが車輪によって逆駆動され、走行抵抗が増加して
ライダーの肉体的負担が増大するという問題がある。

【０００５】そこで、電動モータからローラへの動力伝
達のみを許容するワンウェイクラッチを設けることも考
えられるが、この場合も少なくともローラは逆駆動され
るために依然として走行抵抗が発生する他、高価なワン
ウェイクラッチを設けることによるコストアップを免れ
ないという問題がある。

【０００６】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、車両の走行抵抗の低減、軽量
化、コストダウン等を図ることができる補助動力式車両
の慣性クラッチを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、電動モータによって回転駆
動されるローラを車輪に押圧して補助動力を車輪に伝達
する補助動力式車両において補助動力の車輪への伝達を
断接する慣性クラッチを、車体側に揺動自在に枢着され
たレバーに前記電動モータと前記ローラを取り付け、電
動モータの非動作時にローラと車輪との間に所定隙間を
形成するための付勢手段を前記レバーと車体との間に介
設して構成したことを特徴とする。

【０００８】又、請求項２記載の発明は、請求項１記載
の発明において、前記付勢手段の付勢力を前記電動モー
タの始動慣性力よりも小さく設定したことを特徴とす
る。

【０００９】

【作用】本発明によれば、電動モータの非作動時にはロ
ーラは車輪から離間しているため、該ローラ及び電動モ
ータが逆駆動されることがなく、補助動力を受けないで
走行する車両の通常走行における走行抵抗が低く抑えら
れるとともに、ローラの回転騒音の解消、ローラ及び車
輪の耐久性向上等が図られる。

【００１０】そして、電動モータを始動させると、その
始動慣性力によってレバーが付勢手段による付勢力に抗
して回動してローラが車輪に押圧され、その後、電動モ
ータの始動慣性力が消滅しても電動モータの駆動力によ
ってローラは依然として車輪に押圧されるため、電動モ
ータからの補助動力はローラによって車輪に確実に伝達
される。

【００１１】その後、電動モータが停止すれば、該電動
モータの駆動力によるローラの車輪への押圧力は消滅す
るため、ローラは付勢手段による付勢力によって車輪か
ら離間する。

【００１２】以上のように、本発明によれば、電動モー
タの始動慣性力と付勢手段の付勢力によって補助動力の
車輪への伝達が断接されるため、高価なワンウェイクラ
ッチ等が不要となり、車両の軽量化及びコストダウンを
図ることができる。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００１４】図１は本発明に係る慣性クラッチを備える
電動モータ付自転車の側面図、図２は同電動モータ付自
転車のパワーユニット部の拡大側面図、図３は図２の矢
視Ａ方向の図である。

【００１５】先ず、図１に基づいて電動モータ付自転車
１の概略構成を説明する。

【００１６】図１において、２は車体前方に位置するヘ
ッドパイプであり、該ヘッドパイプ２内にはハンドルス
テム３が回動自在に挿通している。そして、ハンドルス
テム３の上端にはハンドル４が結着され、同ハンドルス
テム３の下端にはフロントフォーク５が結着されてお
り、該フロントフォーク５の下端部には前輪６が回転自
在に軸支されている。

【００１７】又、上記ヘッドパイプ２の前方には補助動
力を発生するパワーユニット７が設けられており、該パ
ワーユニット７によって前輪６が直接回転駆動される。
尚、図１において、８はフロントバスケット、９はヘッ
ドランプである。

【００１８】他方、前記ヘッドパイプ２からはメインフ
レーム１０が後方に向かって斜め下方に延出しており、
車体の略中央下部であって、且つ、メインフレーム１０
の後端部にはトルク検出機構１１が設けられている。そ
して、このトルク検出機構１１にはクランク軸１２が回
転自在に支承されており、該クランク軸１２の左右両端
にはクランク１３が取り付けられ、各クランク１３の端
部にはペダル１４が軸支されている。

【００１９】又、上記トルク検出機構１１の上部にはシ
ートパイプ１５が後方に向かって斜め上方に立設されて
おり、該シートパイプ１５の上端にはシート１６が支持
されている。

【００２０】更に、トルク検出機構１１からは左右一対
のチェーンステイ１７が後方に向かって延設されてお
り、該チェーンステイ１７の後端と前記シートパイプ１
５の上端とはくの字状に折曲された左右一対のシートス
テイ１８によって連結されている。そして、チェーンス
テイ１７後端のシートステイ１８との連結部には後輪１
９が回転自在に軸支されており、該後輪１９側に設けら
れた小径のスプロケット２０と前記トルク検出機構１１
側に設けられた大径のスプロケット２１との間には無端
状のチェーン２２が巻装されている。

【００２１】又、前記左右一対のシートステイ１８の間
であって、且つ、シートパイプ１５と後輪１９の間の空
間にはバッテリ２３が脱着可能に設けられている。

【００２２】ここで、図２及び図３に基づいて前記パワ
ーユニット７及び本発明に係る慣性クラッチの構成を説
明する。

【００２３】図２に示すように、前記ヘッドパイプ２の
前方に取り付けられたステイ２４の上部にはブラケット
２５が前方に向かって突設されており、該ブラケット２
５にはレバー２６の上端が軸２７によって上下方向に揺
動自在に枢着されている。そして、このレバー２６の中
間部には電動モータ２８が４本のボルト２９−１〜２９
−４によって横向きに取り付けられており、同レバー２
６の下端部にはローラ３０が回転軸３１によって回転自
在に支承されている。

【００２４】而して、上記電動モータ２８の出力軸の端
部に結着された小径のプーリ３２と前記回転軸３１の端
部に結着された大径のプーリ３３との間には無端状のベ
ルト３４が巻装されている。尚、ベルト３４の張力調整
はボルト３５を進退させることによってなされる。つま
り、前記１本のボルト２９−１を除く３本のボルト２９
−２〜２９−４はレバー２６に形成された不図示の長孔
に挿通しており、従って、４本のボルト２９−１〜２９
−４を緩めれば電動モータ２８は１本のボルト２９−１
を中心に回動可能となるため、前述のようにボルト３５
を進退させれば電動モータ２８がボルト２９−１を中心
として回動して両プーリ３２，３３間の距離が変化する
ため、これらに巻装されたベルト３４の張力が調整され
る。

【００２５】又、前記レバー２６の上部にはプレート３
６が結着されており、該プレート３６には、前記ステイ
２４に結着されたブラケット３７にその一端が回動自在
に支承されたボルト３８が挿通している。そして、この
ボルト３８の中間にナット３９によって結着されたワッ
シャー４０と前記プレート３６の間には付勢手段である
スプリング４１が縮装されており、レバー２６はスプリ
ング４１によって軸２７を中心に時計方向に付勢されて
図示のように下方に向かって前方に所定角度だけ傾斜せ
しめられている。

【００２６】ところで、上記スプリング４１の付勢力は
前記ボルト３８に螺合するナット４２を回してプレート
３６とワッシャー４０の間の距離（スプリング４１の圧
縮長さ）を調整することによって変えられるが、該付勢
力は次のように設定されている。

【００２７】即ち、スプリング４１の付勢力は、電動モ
ータ２８の非作動時においてはローラ３０が図２に鎖線
にて示すように前輪６のタイヤから離間して両者の間に
所定隙間δが形成されるような大きさであって、且つ、
電動モータ２８が始動されたときの始動慣性力よりも小
さい値に設定されている。尚、レバー２６の反時計方向
の回動は前記ステイ２４に設けられたストッパ４３によ
って規制されるが、ストッパ４３はステイ２４に結着さ
れたナット４４に螺合するボルト４５を含んで構成され
ている。

【００２８】而して、本発明に係る慣性クラッチは、レ
バー２６、電動モータ２８、ローラ３０、スプリング４
１等を含んで構成されている。

【００２９】次に前記トルク検出機構１１の機構を図４
乃至図６に基づいて説明する。尚、図４はトルク検出機
構の平断面図、図５は入出力プレートの側面図、図６は
入出力プレートの位相ずれを示す説明図である。

【００３０】本実施例に係るトルク検出機構１１は車速
センサを兼ねるクラッチダンパー式トルクセンサであっ
て、図６に示すように、ハウジング４６内には前記クラ
ンク軸１２に結着された円板状の入力プレート４７が収
納されており、該入力プレート４７は左右２枚の円板状
出力プレート４８，４９によって挟持されている。尚、
２枚の出力プレート４８，４９は３本のピン５０によっ
て互いに連結されており、前記入力プレート４７にはピ
ン５０が挿通する円弧状の長孔４７ａが形成されてい
る。従って、入力プレート４７と両出力プレート４８，
４９とは互いに相対回転が可能である。

【００３１】而して、入力プレート４７と両出力プレー
ト４８，４９には同一形状及び寸法の６つの矩形孔５
１，５２が同一位置にそれぞれ形成されており（図５参
照）、クランク軸１２に人力が加えられない無負荷状態
においては両矩形孔５１，５２は完全に一致し、各矩形
孔５１，５２内にはクラッチダンパーを構成するスプリ
ング５３が縮装されている。

【００３２】他方、クランク軸１２には中空状の外軸５
４がニードルベアリング５５によって回転自在に支承さ
れており、該外軸５４の外周には前記出力プレート４９
及びギヤ５６が結着されており、同外軸５４の外端部に
は前記スプロケット２１が結着されている。

【００３３】ところで、図４に示すように、ハウジング
４６には２つの光学式ロータリエンコーダ５７，５８が
入力プレート４７と出力プレート４８，４９を間に挟ん
で相対向して設けられており、一方のロータリエンコー
ダ５７の入力軸に結着されたギヤ５９は入力プレート４
７のボス部に結着されたギヤ６０に噛合しており、他方
のロータリエンコーダ５８の入力軸に結着されたギヤ６
１は前記ギヤ５６に噛合している。

【００３４】以上のように構成される電動モータ付自転
車１の作用を図７に示す機能ブロック図を参照しながら
以下に説明する。

【００３５】ライダーが左右のペダル１４を交互に踏ん
でクランク軸１２を回転駆動すると、該クランク軸１２
に入力される人力（トルク）は前記トルク検出機構１１
によって検出される。

【００３６】即ち、クランク軸１２の回転は図４に示す
入力プレート４７、スプリング５３、出力プレート４
８，４９及び外軸５４を経てスプロケット２１に伝達さ
れ、スプロケット２１の回転はチェーン２２及びスプロ
ケット２１を経て後輪１９に伝達され、後輪１９が人力
によって回転駆動されるが、入力プレート４７と出力プ
レート４８，４９とはスプリング５３の圧縮変形量分だ
け相対回転可能であって、スプリング５３の圧縮変形量
はクランク軸１２に入力される人力の大きさに比例する
ため、入力プレート４７と出力プレート４８，４９との
相対回転量は人力の大きさに比例する。尚、入力プレー
ト４７と出力プレート４８，４９との相対回転によって
スプリング５３が圧縮変形している状態を図６に示す。

【００３７】従って、入力プレート４７と出力プレート
４８，４９との相対回転量を検出すれば人力（入力トル
ク）が検出され、相対回転量は前記ロータリエンコーダ
５７，５８によって検出される。つまり、入力プレート
４７の回転はギヤ６０，５９を経て一方のロータリエン
コーダ５７に入力され、出力プレート４８，４９の回転
はギヤ５６，６１を経て他方のロータリエンコーダ５８
に入力されるため、ロータリエンコーダ５７，５８によ
って検出された入力プレート４７と出力プレート４８，
４９との回転差から両者の位相差、つまりはクランク軸
１２に入力される人力（入力トルク）の大きさを検出す
ることができる。

【００３８】而して、ロータリエンコーダ５７，５８に
よって検出される出力プレート４８，４９の回転数によ
って後輪１９の回転数、つまりは自転車１の車速が検出
され、この車速とトルク検出値は図７に示すようにコン
トローラ６２に入力される。すると、コントローラ６２
はバッテリ２３から電動モータ２８への供給電圧（電
力）をトルク検出値に応じて制御し、電動モータ２８は
トルク検出値（人力）に比例した補助動力を発生する。

【００３９】而して、電動モータ２８が始動してこれが
図２の矢印ａ方向に回転し始めると、その反動として電
動モータ２８には逆方向（図２の矢印ｂ方向）の始動慣
性力が発生し、前述のようにこの始動慣性力はスプリン
グ４１の付勢力よりも大きいため、始動慣性力によって
レバー２６は軸２７を中心として図２の矢印ｂ方向に回
動する。この結果、今まで前輪６から離間していたロー
ラ３０は図２に示すように前輪６のタイヤに押圧され、
その後、電動モータ２８の始動慣性力が消滅しても電動
モータ２８の駆動力によってローラ３０は依然として前
輪６のタイヤに押圧されるため、電動モータ２８からの
補助動力はプーリ３２、ベルト３４、プーリ３３及び回
転軸３１を経てローラ３０に伝達され、ローラ３０から
前輪６に確実に伝達されて前輪６が補助動力によって回
転駆動される。

【００４０】従って、当該電動モータ付自転車１は、前
輪６が補助動力によって、後輪１９が人力によってそれ
ぞれ回転駆動されることによって走行せしめられ、前輪
６に補助動力が付与されることによってライダーの肉体
的負担が軽減される。

【００４１】その後、電動モータ２８が停止すれば、該
電動モータ２８の駆動力によるローラ３０の前輪６への
押圧力は消滅するため、ローラ３０はスプリング４１の
付勢力によって前輪６から離間し、図２に鎖線にて示す
状態に復帰する。

【００４２】而して、本実施例においては、自転車１が
補助動力を受けないで通常走行する場合には、ローラ３
０は前輪６から離間しているため、該ローラ３０及び電
動モータ２８が前輪６によって逆駆動されることがな
く、従って、通常走行時の走行抵抗が低く抑えられると
ともに、ローラ３０の回転騒音の解消、ローラ３０及び
前輪６の耐久性向上等が図られる。

【００４３】以上のように、本実施例に係る慣性クラッ
チによれば、電動モータ２８の始動慣性力とスプリング
４１の付勢力によって補助動力の前輪６への伝達が断接
されるため、高価なワンウェイクラッチ等が不要とな
り、電動モータ付自転車１の軽量化及びコストダウンを
図ることが出来る。

【００４４】尚、以上の実施レバーにおいては、電動モ
ータからローラへの動力伝達機構としてベルト伝動機構
を用いたが、チェーン或はギヤ伝動機構等の他の形式の
ものを用いることができる。但し、ギヤ伝動機構を用い
る場合には、回転方向を元に戻すためのアイドラギヤが
必要となる。

【００４５】又、以上は本発明を特に電動モータ付自転
車に適用した例について述べたが、本発明はその他の補
助動力式車両にも適用可能であることは勿論である。

【００４６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、電動モータによって回転駆動されるローラを車
輪に押圧して補助動力を車輪に伝達する補助動力式車両
において補助動力の車輪への伝達を断接する慣性クラッ
チを、車体側に揺動自在に枢着されたレバーに前記電動
モータと前記ローラを取り付け、電動モータの非動作時
にローラと車輪との間に所定隙間を形成するための付勢
手段を前記レバーと車体との間に介設して構成したた
め、車両の走行抵抗の低減、軽量化、コストダウン等を
図ることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る慣性クラッチを備える電動モータ
付自転車の側面図である。

【図２】本発明に係る慣性クラッチを備える電動モータ
付自転車のパワーユニット部の拡大側面図である。

【図３】図２の矢視Ａ方向の図である。

【図４】トルク検出機構の平断面図である。

【図５】トルク検出機構の入出力プレートの側面図であ
る。

【図６】トルク検出機構における入出力プレートの位相
ずれを示す説明図である。

【図７】電動モータ付自転車の機能ブロック図である。

【符号の説明】

１ 電動モータ付自転車（補助動力式車両） ６ 前輪（車輪） ２６ レバー ２８ 電動モータ ３０ ローラ ４１ スプリング（付勢手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動モータによって回転駆動されるロー
   ラを車輪に押圧して補助動力を車輪に伝達する補助動力
   式車両において補助動力の車輪への伝達を断接するクラ
   ッチであって、車体側に揺動自在に枢着されたレバーに
   前記電動モータと前記ローラを取り付け、電動モータの
   非動作時にローラと車輪との間に所定隙間を形成するた
   めの付勢手段を前記レバーと車体との間に介設して構成
   されることを特徴とする補助動力式車両の慣性クラッ
   チ。
2. 【請求項２】 前記付勢手段の付勢力は、前記電動モー
   タの始動慣性力よりも小さく設定されることを特徴とす
   る請求項１記載の補助動力式車両の慣性クラッチ。