JPH10318859A - 電動補助動力装置付自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、長期に亘る使用においてもペダルの
踏力に応じた正確な動力補助ができる電動補助動力装置
付自転車を提供することにある。 【解決手段】ペダルの踏力を機械的な変化量に変換する
変換手段２００を、中空軸７０に取り付けられた第一の
駆動歯車５６に噛合するとともに回動軸２１２を有する
第一の従動歯車２１０、クランク軸８０に取り付けられ
た前記第一の駆動歯車２１０に接離する第二の従動歯車
２２０および接離手段により構成し、前記回動軸２１２
の先端を踏力検出器１００（踏力検出手段）の作動体１
４０の先端面に略点接触状態で当接させて、回動軸２１
２と作動体１４０の磨耗と面振れを防止し長期に亘る使
用においてもペダルの踏力に応じた正確な動力補助を可
能とした電動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、ペダルの踏力に
応じて電動機の回転力つまり動力を補助して楽な走行が
できるようにした電動補助動力装置付自転車に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、ペダルの踏力に応じて電動機の回
転力をつまり動力を補助して楽な走行ができるようにし
た電動補助動力装置付自転車が開発され使用されてい
る。そして、この種の電動補助動力装置付自転車は、ク
ランク軸の両端に設けられたクランクのペダルの踏力
を、前記クランク軸の回転力と、このクランク軸の回転
力および減速機構を介して電動機の回転力（動力）が伝
達される中空軸の回転力との差を機械的な変化量に変換
する手段（以下単に変換手段という）によって機械的な
変化量に変換し、この変化量をトルク検出手段つまり踏
力検出手段に伝達して前記ペダルの踏力に応じた出力値
を出力するとともに、制御手段によって前記踏力検出手
段の出力に応じて前記電動機の出力を制御し、走行中に
踏み込まれるペダルの踏力に応じた回転力を補助して楽
な走行ができるようになっているものである。

【０００３】そして、クランク軸と中空軸との回転力の
差を検出する変換手段の一つの形態を出願人は特願平７
−２９６７０９号の出願の補助動力装置付自転車の動力
装置の中に記載している。この出願の中に記載した変換
手段を動力装置とともに図８ないし図１１を参照して説
明する。なお、図８ないし図１１に付した符号は上記出
願の明細書および図面に用いている符号と異ならせてあ
る。

【０００４】図８に示すように動力装置Ｃ１は、ケース
本体４３１とケース蓋４３２からなるケース４３０に取
着された電動機４４０、前記ケース４３０内に配設され
前記電動機４４０の回転力を伝達する動力伝達手段４５
０とから構成されており、そして、この動力伝達手段４
５０は、前記電動機４４０の出力軸４４１の先端部に取
り付けられた歯車４４２、径大な歯車４５１、歯車４５
２、歯車４５３ａとこの歯車４５３ａと一体の傘歯車４
５３ｂとからなる歯車４５３、傘歯車４５４、歯車４５
５とから構成され、また、前記歯車４５５には駆動歯車
４５６が噛合して設けられている。

【０００５】また、前記歯車４５６のケース蓋４３２側
の側面には軸孔４５６ａの外周に図８、図９に示すよう
に同心状に配置された３個の突起部４５７（図８、図９
では１個のみ図示されている）が形成されており、この
突起部４５７には図１０に示す矢印方向つまり駆動歯車
４５６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４５７ａが形成
されている。また、駆動歯車４５６の前記ケース蓋４３
２側の側面には、図８、図９に示すように前記軸孔４５
６ａと同心状に配置された３個（図８では１個、図９で
は２個のみ図示されている）の駆動スプリング４６０の
一端側を規制するＬ字状の規制部材４５８が形成されて
いる。

【０００６】また、前記駆動歯車４５６には、内部に貫
通孔４７１を有し前記動力伝達手段４５０を介して伝達
される前記電動機４４０の動力をスプロケット４１８に
伝達する中空軸４７０が嵌合して取り付けられており、
この中空軸４７０はボールベアリング４７７を介して前
記ケース本体４３１に取り付けられている。

【０００７】また、前記中空軸４７０は車体Ｂ１のハン
ガラグ４０１に回転可能に取り付けられるとともに、こ
の中空軸４７０の貫通孔４７１には、クランク軸４８０
が貫通して設けられており、このクランク軸４８０の一
端部には左クランク４８１が他端部には右クランク４８
２が取り付けられており、また、このクランク軸４８０
には、前記中空軸４７０に取り付けられた駆動歯車４５
６に接近した部位に取り付けられた一方向性クラッチ４
８５を介して駆動板４９０が取り付けられている。な
お、前記一方向性クラッチ４８５はクランク軸４８０が
人力走行の際の走行方向に回転する場合は前記駆動板４
９０を回転させ、これとは逆方向にクランク軸４８０が
回転したときは空転させるように機能するものである。
また、前記駆動板４９０の前記ケース蓋４３２側には前
記駆動歯車４５６の側面との間に空間を形成するように
所定距離離間して形成された円形のフランジ部４９１が
形成され、このフランジ部４９１の駆動歯車４５６側の
面には、図９に示すように前記駆動スプリング４６０の
他端側に当接して圧縮する圧縮部４９２が形成されてい
る。そして、前記Ｌ字状の規制部材４５８と前記圧縮部
４９２との間に前記駆動スプリング４６０が収納されて
いる。この駆動スプリング４６０の付勢力の大きさは、
人力走行の際に前記クランク軸４８０、一方向性クラッ
チ４８５を介して駆動板４９０に加えられる回転力が所
定値を超えると圧縮し始める大きさに設定されている。
つまり、人力走行の際には、前記クランク軸４８０の回
転に伴って一方向性クラッチ４８５とともに回転する駆
動板４９０の回転力が所定値を超えると駆動歯車４５６
と相対移動が生じる大きさに設定されているものであ
る。したがって、前記クランク軸４８０に加わる回転力
が所定値を超えない場合は、駆動板４９０はほとんど圧
縮されない状態に維持されている駆動スプリング４６０
を介して駆動歯車４５６と同期して回転することにな
る。

【０００８】また、駆動板４９０のフランジ部４９１に
は、図８、図１０に示すように前記駆動歯車４５６の側
面に形成した突起部４５７に対応する部位に貫通孔４９
３が形成され、また、このフランジ部４９１にはこのフ
ランジ部４９１に対して接離可能にして偏位プレート４
９５が取り付けられている。この偏位プレート４９５は
前記それぞれの貫通孔４９３に対応して一体的に取り付
けられるとともに先端部には鍔部４９６ａが形成された
スライド軸４９６が設けられており、このスライド軸４
９６を前記貫通孔４９３に貫通させるとともに前記フラ
ンジ部４９１の内面つまり駆動歯車４５６との対向面と
前記鍔部４９６ａとの間に常時は偏位プレート４９５を
フランジ部４９１に圧接する方向に付勢するコイルスプ
リング４９７を介して、偏位プレート４９５はフランジ
部４９１に接離可能に取り付けられているものである。

【０００９】そして、前記駆動板４９０と偏位プレート
４９５とでクランク軸４８０の回転力を軸方向の力に変
換する変換手段を構成しており、この変換手段は換言す
ればペダルの踏力を、この踏力によって生じるクランク
軸４８０と中空軸４７０との回転力の差によって偏位す
る偏位プレート４９５の軸方向への偏位量に変換してい
るものである。

【００１０】このクランク軸４８０の回転力つまりペダ
ルの踏力を軸方向の力に変換して偏位プレート４９５を
偏位させる動作はつぎのようにしてなされる。

【００１１】まず、ペダルの踏み込みによってクランク
４８１、４８２による走行方向の回転力が前記クランク
軸４８０に加わると、この回転力はクランク軸４８０に
取り付けられている一方向性クラッチ４８５を介して駆
動板４９０に伝達され駆動板４９０は回転し、駆動板４
９０の回転に伴って前記駆動スプリング４６０を介し
て、駆動板４９０の回転力は駆動歯車４５６に伝達さ
れ、さらにこの回転力は駆動歯車４５６を介して前記中
空軸４７０に伝達され、そしてスプロケット４１８、チ
ェーン４１９を介して後輪が駆動されて自転車は走行す
る。

【００１２】そして、走行中に登り坂を走行する等の状
態となった場合には、それまで以上にペダルを強く踏み
込まなくてはならくなり、ペダルを強く踏み込むことに
より回転するクランク軸４８０に一方向性クラッチ４８
５を介して取り付けられている駆動板４９０と中空軸４
７０と一体に回転する駆動歯車４５６との間に相対移動
が生じることになる。その結果前記駆動板４９０に接離
可能に設けられた偏位プレート４９５のスライド軸４９
６の先端部は駆動歯車４５６に設けた突起部４５７の傾
斜面４５７ａ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４９７は圧縮され、偏位プレート４９
５は駆動歯車４５６から離反する方向つまりクランク軸
４８０の軸方向に移動する。つまりペダルの踏力は、こ
の踏力によって生じるクランク軸４８０と中空軸４７０
との回転力の差によって生じる偏位プレート４９５の軸
方向の機械的な変化量に変換されるものである。

【００１３】そして、この機械的な変化量つまり偏位量
は、図８に示すように前記ケース本体４３１に取り付け
られたトルク検出器５００の作動体５４０に伝達される
ようになっている。なお、トルク検出器５００は、図１
１に示すように下部ケース５１０とこの下部ケース５１
０に取り付けられる上部ケース５２０とからなるケース
本体５０１、このケース本体５０１内に配設される歪み
ゲージ５３０、被検出トルクの作用力を受ける作動体５
４０およびこの作動体５４０が受けた作用力を歪みゲー
ジ５３０に伝達するコイルスプリング５５０等から構成
されており、また、前記歪みゲージ５３０は例えばアル
ミニウム等からなる起歪体５３１の表面に絶縁被膜を介
して薄膜からなる４個の抵抗体（図示せず）をブリッジ
を構成するように接続して構成され、起歪体５３１の歪
み量に応じた出力を制御手段に送り、制御手段はこの出
力に応じて前記電動機４４０を制御するようになってい
るものである。

【００１４】そして、前記変換手段を構成する駆動板４
９０と偏位プレート４９５とは、両者ともペダルを踏ん
で走行しているときはクランク軸４８０とともに回転す
るものであり、一方前記トルク検出器５００はケース本
体４３１に取り付けられて固定されており、また、前記
作動体５４０を押圧する偏位プレート４９５の部位は、
前記中空軸４７０に駆動歯車４５６が設けられているこ
とから、この駆動歯車４５６の外周に干渉しない部位に
設ける必要があり、偏位プレート４９０の外周部つまり
クランク軸４８０の回転中心を中心とする半径の大きい
部位となることから、その周速が大きくなり前記偏位プ
レート４９５および作動体５４０の先端つまり先端に設
けた鋼球５４４の磨耗が促進されることになる。

【００１５】さらに、前記トルク検出器５００の作動体
５４０を押圧する偏位プレート４９５の部位は駆動歯車
４５６の外周に干渉しない部位に設ける必要があること
から偏位プレート４９５の外形を大きくしなければなら
ないものであり、その結果偏位プレート４９５の平面度
の精度を上げる必要があり、この平面度の精度が低下す
ると偏位プレート４９５にとくに外周部に面振れつまり
クランク軸４８０の軸心と直交する同一平面に対する軸
方向への偏位が生じることになり、この面振れが生じる
とやはり中空軸４７０とクランク軸４８０の回転力の差
に応じたつまりペダルの踏力に応じて偏位する偏位量と
はならず、偏位プレート４９５の回転に伴って周期的に
偏位量が異なってしまい、この異なった偏位量によって
前記トルク検出器５００の作動体５４０が動作すること
になるため、トルク検出器５００からは初期に設定され
たペダルの踏力に応じた正規の出力値は異なる値の出力
値が周期的に出力されることになり、その結果電動機４
４０からは、踏力に応じた正規の回転力が補助されない
という事態を招くことになる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ペダルの踏力をクラン
ク軸と中空軸との回転力の差によって機械的な変化量に
変換する変換手段としては、ペダルの踏力によって生じ
るクランク軸の回転力と中空軸との回転力の差を正確に
機械的な変化量に変換できるとともに、磨耗等による経
年変化による誤差を生じない構成であることが望ましい
ものではあるが、上述したように、前記出願に記載した
駆動板と偏位プレートから構成した変換手段は、長期に
亘る使用中において磨耗が生じ、その結果トルク検出器
からは初期に設定されたペダルの踏力に応じた正規の出
力値とは異なる値の出力値が出力されることになり、そ
の結果電動機からは踏力に応じた正規の回転力が補助さ
れないという事態を招くことになる。また、偏位プレー
トの外形を大きくせざるを得ないことから、平面度を高
めることを要するため生産性の面でも好ましくなく、ま
た、平面度が低下するとくに外周部に面振れが生じ、偏
位プレートの回転に伴って周期的に偏位量が異なってし
まい、この異なった偏位量によって前記トルク検出器の
作動体が動作することになるため、トルク検出器からは
初期に設定されたペダルの踏力に応じた正規の出力値は
異なる値の出力値が周期的に出力されることになり、そ
の結果電動機からは、踏力に応じた正規の回転力が補助
されないという事態を招くことになる。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明は上記事情に鑑
みてなされたもので、請求項１記載の発明は、前輪およ
び後輪が設けられた車体と、筐体、この筐体に配設され
た電動機、複数の歯車からなり前記電動機の回転力を伝
達する減速機構、前記減速機構の最終段の歯車と噛合す
る第一の駆動歯車、前記車体に設けたハンガラグに回転
自在に設けられ一端を前記第一の駆動歯車に取り付けら
れ他端にスプロケットが設けられる中空軸、この中空軸
を貫通し両端にペダルを有するクランクが取り付けられ
るとともに一方向性クラッチを介して第二の駆動歯車が
設けられたクランク軸からなる電動補助動力装置と、回
動軸を有し前記第一の駆動歯車と噛合する第一の従動歯
車、この第一の従動歯車の回動軸と同一の軸心を有する
回動軸を有し前記第二の駆動歯車と噛合する第二の従動
歯車、ペダルの踏力に応じて生じる前記第二の従動歯車
と第一の従動歯車との回転方向の相対移動に応じて前記
第一の従動歯車と第二の従動歯車とを軸方向に相対的に
接離させる接離手段とからなりペダルの踏力を機械的な
変化量に変換する変換手段と、先端を前記第一の従動歯
車または第二の従動歯車のうち軸方向に移動するいずれ
か一方の回動軸の先端に当接してこの回動軸の移動に追
従して移動する作動体、この作動体の移動量に応じた出
力値を出力する検出部とからなりペダルの踏力を検出す
る踏力検出手段とを備えた電動補助動力装置付自転車と
したものである。

【００１８】このように請求項１記載の発明は、変換手
段を、中空軸およびクランク軸の軸心と平行な軸心とし
た回動軸を有し中空軸に設けた第一の駆動歯車と噛合す
る第一の従動歯車、この第一の従動歯車の回転軸と同一
の軸心を有する回動軸を有しクランク軸に設けた第二の
駆動歯車と噛合する第二の従動歯車、ペダルの踏力に応
じて生じる前記第二の従動歯車と第一の従動歯車との回
転方向の相対移動に応じて前記第一の従動歯車と第二の
従動歯車とを軸方向に相対的に接離させる接離手段とに
より構成し、この変換手段の前記第一の従動歯車または
第二の従動歯車のうち軸方向に移動するいずれか一方の
回動軸の先端と踏力検出手段の作動体の先端を当接させ
ることによりペダルの踏力を検出するようにしたことか
ら、作動体の先端に接触状態で回転する回動軸の先端は
周速が小さいものであることから、その摩耗を少なくす
ることができるとともに面振れはほとんど生じることは
なく、したがって長期に亘って正確な踏力の検出ができ
正規の回転力つまり動力の補助ができるという作用を有
するものである。

【００１９】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、作動体の先端面を平坦面とするとと
もに、この平坦面に当接する前記第一の従動歯車または
第二の従動歯車の回動軸の先端を凸球面に形成した電動
補助動力装置付自転車としたものである。

【００２０】このように請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明において、作動体の先端面を平坦面と
するとともに、この平坦面に当接する前記第一の従動歯
車または第二の従動歯車の回動軸の先端を凸球面に形成
することとしたことから、回転する回動軸の先端は確実
に作動体の先端面を平坦面に対して略点接触状態で回転
することから、さらにその摩耗を少なくすることができ
るとともに面振れを確実に防止でき、したがってさらに
長期に亘って正確な踏力の検出ができ正規の回転力つま
り動力の補助ができるという作用を有するものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態を
図１ないし図６に基づいて説明する。図に示すように、
電動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に取り付けられた電動補助動力
装置（以下単に動力装置という）Ｃとから構成されてい
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１
４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、図２に示すように前記ハンガ
ラグ１には回動自在に後述する中空軸７０およびこの中
空軸７０を貫通したクランク軸８０が設けられ、このク
ランク軸８０の両端部にはそれぞれペダル８１ａと８２
ａ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にはバッテリー
ケース１５ａが取り付けられており、このバッテリーケ
ース１５ａ内にはバッテリー１５が挿脱可能に収納され
ている。また、前記立パイプ２には、内部にマイクロコ
ンピューターを含む制御回路等からなる制御手段１６が
収納されたコントロールボックス１６ａが取り付けられ
ている。前記バッテリー１５と制御手段１６とはリード
線１７ａで接続され、また、制御手段１６と後述する電
動機４０とはリード線１７ｂによって接続されている。
また、走行時の回転力を伝達するスプロケット１８と後
輪１２の図示しないスプロケットにはチェーン１９が架
けられている。また、前記コントロールボックス１６ａ
には電動機４０、制御手段１６、バッテリー１５の電気
的接続をするための図示しない駆動スイッチが設けられ
ている。

【００２２】つぎに、前記動力装置Ｃの構成について説
明する。

【００２３】この動力装置Ｃは図２および図３に示すよ
うに動力装置Ｃは、筐体としてのケース３０に取着され
た電動機４０、前記ケース３０内に配設され前記電動機
４０の回転力を伝達する減速機構５０、この減速機構５
０の最終段の歯車と噛合する第一の駆動歯車５６、一端
側を前記第一の駆動歯車５６に取り付けられる中空軸７
０、この中空軸７０を貫通して設けらたクランク軸８
０、このクランク軸８０の一端側に取り付けられる第二
の駆動歯車９０等から構成されている。

【００２４】そして、前記ケース３０は、ケース本体３
１とケース蓋３２とから構成され、ケース本体３１には
電動機４０を取り付ける取付部３１ａ、第一の軸受取付
部３１ｂ、中央部に貫通孔３１ｃを有した第二の軸受取
付部３１ｄがそれぞれ形成されており、また、ケース蓋
３２には前記第一の軸受取付部３１ｂ、貫通孔３１ｃに
それぞれ対応した軸受取付部３２ａ、貫通孔３２ｂが形
成されている。そして、ケース本体３１とケース蓋３２
とは減速機構５０等を収納した状態で複数の取付ねじ３
３によって一体的に結合されるようになっている。ま
た、前記ケース本体３１には第二の軸受取付部３１ｄの
側方に位置して後述する踏力検出手段としての回転力検
出器１００を収納して取り付ける収納部３５が設けら
れ、この収納部３５は蓋ケース３２側を開口部３５ａと
した有底凹状に形成されており、この収納部３５の前記
開口部３５ａには軸受３６が取り付けられている。ま
た、この軸受３６はその軸心を、前記第二の軸受取付部
３１ｄに後述するボールベアリング７７を介して取り付
けられる中空軸７０およびこの中空軸７０の貫通孔７１
に設けられるクランク軸８０の軸心と平行にして前記軸
受部３５ａに取り付けられているものである。

【００２５】つぎに、前記減速機構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歯車４２と
噛合する径大な歯車５１、この歯車５１と同軸に設けら
れた径小な歯車５２、固定軸５３ｃに回転自在に取り付
けられ前記歯車５２と噛合する径大な歯車５３ａとこの
歯車５３ａと一体の傘歯車５３ｂとからなる歯車５３、
傘歯車５３ｂと噛合する傘歯車５４と、この傘歯車５４
の軸と同じ軸５４ａに取り付けられた最終段の歯車５５
とから構成されており、この歯車５５には前記第一の駆
動歯車５６が噛合している。そして、前記傘歯車５４と
歯車５５とが取り付けられている軸５４ａの両端にはボ
ールベアリングからなる軸受５４ｃ、５４ｄが取り付け
られ、これら軸受５４ｃ、５４ｄは前記ケース本体３１
およびケース蓋３２にそれぞれ設けた第一の軸受取付部
３１ｂ、３２ａに取り付けられている。また、前記歯車
５５は前記軸５４ａに一方向性クラッチ５４ｂを介して
取り付けられている。この一方向性クラッチ５４ｂは前
記電動機４０の回転力すなわち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第一の駆
動歯車５６に伝達するように前記歯車５５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５４ｂ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８
１、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。

【００２６】そして、前記第一の駆動歯車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
軸方向に沿った凹凸条５６ｃが形成されている。また、
第一の駆動歯車５６の前記ケース蓋３２側の側面には、
図３に示すように軸孔５６ａと同心状に配置された複数
（実施例では３個設けられており、図３では２個のみ図
示）の後述する駆動スプリング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。

【００２７】つぎに、前記第一の駆動歯車５６に形成さ
れた軸孔５６ａに嵌合して取り付けられ、減速機構５０
を介して伝達される前記電動機４０の動力をスプロケッ
ト１８に伝達する中空軸７０について説明する。この中
空軸７０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７２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
めされて第一の駆動歯車５６と一体に回転するようにな
っている。また、他端側の端部外周には凹凸条７３が形
成されており、この凹凸条７３はスプロケット１８が取
り付けられる取付部材１８ａに形成された凹凸条１８ｂ
に整合するように形成されている。また、この中空軸７
０は前記一端側に形成した凹凸条７２が形成された近傍
をボールベアリング７７の内輪に圧入して取り付けられ
ており、この中空軸７０は前記ケース本体３１に設けた
貫通孔３１ｃを貫通させるとともに前記ボールベアリン
グ７７の外輪を前記ケース本体３１に設けた前記第二の
軸受取付部３１ｄに圧入することによってケース本体３
１に取り付けられるようになっている。

【００２８】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とこの嵌合部８３ａに突設したねじ
部８３ｂとからなる取付部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とこの嵌合部
８４ａに突設したねじ部８４ｂとからなる取付部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８１ｂ、８２ｂに整合する形状お
よび寸法に形成されている。

【００２９】また、前記クランク軸８０には、前記中空
軸７０に取り付けられた第一の駆動歯車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、その外
周に前記第一の駆動歯車５６と同数の歯を有する第二の
駆動歯車９０が取り付けられている。前記一方向性クラ
ッチ８５はクランク軸８０が後述する人力走行の際にペ
ダル８１ａ、８２ａが取り付けられたクランク８１、８
２を介して走行方向に回転する場合は前記第二の駆動歯
車９０を回転させ、これとは逆方向にクランク軸８０が
回転したときは空転させるように機能するものである。
また、前記第二の駆動歯車９０には前記第一の駆動歯車
５６の側面との間に空間を形成するように環状凹部９１
が形成されている。そして、この環状凹部９１の第一の
駆動歯車５６側の面には、図３に示すように前記駆動ス
プリング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との間に前記駆動スプリング６０が収納
されている。

【００３０】そして、この駆動スプリング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を介して第二の駆動歯車９０に加えら
れる踏力に基づく回転力が所定値を超えると圧縮し始め
る大きさに設定されている。すなわち、走行中に後輪１
２に大きな負荷が加わりこれに抗して踏み込むペダル８
１ａ、８２ａによる回転力つまり踏力がクランク８１、
８２を介して前記クランク軸８０に加えられることによ
り、一方向性クラッチ８５を介してクランク軸８０と共
に回転する第二の駆動歯車９０が駆動スプリング６０を
徐々に圧縮して第一の駆動歯車５６より先行して回転し
相対的に移動する大きさに設定されているものである。
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とともに回転する第二の
駆動歯車９０の回転力が所定値を超えると第一の駆動歯
車５６と相対移動が生じる大きさに設定されているもの
であり、このことによって、第二の駆動歯車９０は第一
の駆動歯車５６と相対移動しつつ同期して回転するよう
になっている。また、第二の駆動歯車９０に加わる回転
力が除かれると第二の駆動歯車９０は駆動スプリング６
０の付勢力によって初期状態に戻される。

【００３１】したがって、前記クランク軸８０に加わる
回転力が所定値を超えない場合は、第二の駆動歯車９０
はほとんど圧縮されない状態に維持つまり相対移動が生
じない状態で駆動スプリング６０を介して第一の駆動歯
車５６と同期して回転することになる。

【００３２】つぎに、前記ペダル８１ａ、８２ａの踏力
を機械的な変化量に変換する変換手段２００について説
明する。

【００３３】この変換手段２００は、前記第一の駆動歯
車５６に噛合する第一の従動歯車２１０、前記第二の駆
動歯車９０と噛合する第二の従動歯車２２０、踏力の大
きさに応じ前記第二の従動歯車２２０が第一の従動歯車
２１０に対して先行しあるいは復帰することによって相
対的に移動するにつれて第一の従動歯車２１０と第二の
従動歯車２２０とを接近・離反させる接離手段から構成
されている。つぎに、前記各構成要素について説明す
る。

【００３４】まず、第一の従動歯車２１０は、歯車部２
１１とこの歯車部２１１の中心に設けられた回動軸２１
２からなり、この回動軸２１２を前記ケース本体３１に
取り付けた軸受３６に軸方向に摺動しつつ回転可能に軸
支され取り付けられている。また、前記回動軸２１２に
はこの回動軸２１２の軸方向に沿ったガイド孔２１３が
設けられており、また、前記歯車部２１１の蓋ケース３
２側の面にはガイド孔２１３の軸心を中心として同心状
に配置された複数（実施例では３個設けてあり、図２で
は１個のみ図示）の突起部２１５が形成されており、こ
の突起部２１５には図４に示すように後に詳述する第二
の駆動歯車９０が走行時に回転する方向に回転した際に
この第二の駆動軸９０に噛合して第二の従動歯車２１０
が図４の矢印の方向に回転する方向に沿って同図に示す
ように左側下方に向かって次第に下降する傾斜面２１５
ａが形成されている。また、この回動軸２１２の先端は
凸球面２１３ａに形成されるとともに、この凸球面２１
３ａは後述する回転力検出器１００の作動体１４０の先
端面に当接し、この作動体１４０を突出方向に付勢して
いるコイルスプリング１５０によって図２においてケー
ス蓋３２側に向けて付勢されている。

【００３５】つぎに、第二の従動歯車２２０は、第一の
従動歯車２１０と同数の歯が形成された歯車部２２１と
この歯車部２２１の中心に突設した回動軸２２２からな
り、この回動軸２２２は前記回動軸２１２に形成したガ
イド孔２１３に軸方向に沿ってスライド可能にかつ回動
可能に嵌合して取り付けられている。また、前記歯車部
２２１の前記第一の従動歯車２１０の歯車部２１１と対
向する面には、前記第一の従動歯車２１０に形成した前
記突起部２１５と対応するとともに突起部２１５に形成
した傾斜面２１５ａに摺接する傾斜面２２５ａを有する
突起部２２５が３個形成されている。

【００３６】なお、この傾斜面２２５ａを有する突起部
２２５、前記傾斜面２１５ａが形成されている突起部２
１５、前記駆動スプリング６０および前記第一の従動歯
車２１０の回転軸２１２を後述する作動体１４０を介し
て付勢するコイルスプリング１５０とで接離手段を構成
しているものである。

【００３７】また、前記第二の従動歯車２２０のケース
蓋３２側には軸２２６が設けられこの軸２２６をケース
蓋３２に取り付けられた軸受２２７に回転可能かつケー
ス蓋３２側への移動を規制されて軸支されている。ま
た、この第二の従動歯車２２０に設けた突起部２２５の
傾斜面２２５ａは、前記コイルスプリング１５０によっ
て第二の従動歯車２２０側に向けて付勢されている第一
の従動歯車２１０に設けた突起部２１５の傾斜面２１５
ａと傾斜面同志で当接しており、このことにより第一の
従動歯車２１０と第二の従動歯車２２０とが静止状態つ
まり駆動スプリング６０が圧縮されることなく両者間に
相対移動が生じていない状態では第一の従動歯車２１０
と第二の従動歯車２２０とは互いに傾斜面２１５ａと２
２５ａの中間位置で当接するようになっている。

【００３８】そして、ペダル８１ａ、８２ａの踏力が大
きくなると駆動スプリング６０が圧縮され前記クランク
軸８０に一方向性クラッチ８５を介して設けられた第二
の駆動歯車９０と中空軸７０に設けた第一の駆動歯車５
６とに相対移動が生じ、第一の駆動歯車５６に噛合して
いる第一の従動歯車２１０に対して第二の駆動歯車９０
と噛合している第二の従動歯車２２０との間に相対移動
が生じることになる。つまり第二の従動歯車２２０は第
一の従動歯車２１０に対して先行して回転することにな
り、この相対移動が生じると第二の従動歯車２２０に設
けた突起部２２５の傾斜面２２５ａは第一の従動歯車２
１０に設けた突起部２１５の傾斜面２１５ａに先行する
こととなり、この結果コイルスプリング１５０によって
第二の従動歯車２２０側に付勢されている第一の従動歯
車２１０は、図４に二点鎖線で示すように前記踏力に応
じた移動量であるＬだけ第二の従動歯車２２０側に近接
する方向に移動することになる。この移動に伴って第一
の従動歯車２１０の回動軸２１２は軸受３６内を回動し
つつ第二の従動歯車２２０側に移動し、この移動に伴っ
て回動軸２１２の前記軸受３６からの突出量が減少す
る。また、逆にペダル８１ａ、８２ａの踏力が減少した
ときは駆動スプリング６０の復元により上記とは逆に第
二の駆動歯車９０は初期つまり位相差がない状態に戻さ
れ、第一の従動歯車２１０は第二の従動歯車２２０から
離反し、回動軸２１２の軸受３６からの突出量は増大す
る。

【００３９】上述のように構成された変換手段２００の
自転車の走行中における動作つまりペダル８１ａ、８２
ａの踏力が機械的な変化量に変換される動作について説
明すると、まず、自転車の走行中に、平地等において等
加速状態で走行がされているときは、ペダル８１ａ、８
２ａの踏力は極めて小さいため、前記クランク軸８０に
加わる回転力が所定値を超えることはなく、第二の駆動
歯車９０はほとんど圧縮されない状態に維持それている
駆動スプリング６０を介して第一の駆動歯車５６と同期
して回転している、この状態から例えば登り坂への走行
あるいは加速する走行になり、ペダル８１ａ、８２ａを
強く踏み込むことペダル８１ａ、８２ａに加わる踏力が
大きくなり、この大きな踏力によって回転するクランク
軸８０の回転力と後輪１２から負荷を受けつつ回転して
いる中空軸７０の回転力とに差が生じ、この差の大きさ
に応じて駆動スプリング６０が圧縮され第二の駆動歯車
９０は第一の駆動歯車５６に対して相対移動つまり先行
することから位相差が生じ、そして、この位相差が生じ
るとこの位相差に正比例した位相差が第二の従動歯車２
２０と第一の従動歯車２１０との間に生じ、この第二の
従動歯車２２０と第一の従動歯車２１０との位相差に応
じて第一の従動歯車２１０は第二の従動歯車２２０に対
して軸方向に接近するように移動することになる。すな
わち前記ペダル８１ａ、８２ａの踏力の大きさは、第一
の従動軸２１０の軸方向への移動とともに移動する回動
軸２１２の軸方向への移動量つまり機械的な変化量に変
換されることになる。

【００４０】なお、登り坂の走行から平坦面の走行つま
りペダル８１ａ、８２ａに踏力が加えられなくなると、
前記駆動スプリング６０の復元力により初期状態に復帰
し、第二の駆動歯車９０と第一の駆動歯車５６および第
二の従動歯車２２０と第一の従動歯車２１０との相対移
動はなくなり、第一の従動歯車２１０の突起部２１５の
傾斜面２１５ａは第二の従動歯車２２０の突起部２２５
の傾斜面２２５ａに沿って移動し第一の駆動歯車２１０
は第二の従動歯車２２０と離反した初期の状態に保持さ
れつつ回転する。

【００４１】つぎに、前記第一の従動歯車２１０の回動
軸２１２の軸方向への移動に応じて前記クランク軸８０
の回転力つまりペダル８１ａ、８２ａの踏力を検出する
回転力検出器１００を図５、図６に基づいて説明する。
図５に示すように回転力検出器１００は、下部ケース１
１０とこの下部ケース１１０に取り付けられる上部ケー
ス１２０とからなるケース本体１０１、このケース本体
１０１内に配設される検出部としての歪みゲージ１３
０、前記第一の従動歯車２１０の回動軸２１２の作用力
を受ける作動体１４０およびこの作動体１４０が受けた
作用力を歪みゲージ１３０に伝達するとともに作動体１
４０を介して前記回動軸２１２を押圧して第一の従動歯
車２１０を第二の従動歯車２２０に向けて付勢するコイ
ルスプリング１５０等から構成されている。

【００４２】そして、前記下部ケース１１０は、外周部
に設けられた外周壁１１１によって囲まれたプリント配
線基板１１２を配設する凹状の基板配設部１１２ａが形
成されるとともに、前記外周壁１１１には取付用の貫通
孔１１３が複数個（図５では２個のみ図示）設けられて
いる。また、前記貫通孔１１３の図において上部開口の
外周には環状の位置決部１１４が形成されている。ま
た、下部ケース１１０にはリード線１３５ａないし１３
５ｄを引き出す図示しない引出孔が形成されている。

【００４３】つぎに、前記上部ケース１２０は、底壁１
２１の外周に外周壁１２２を形成した有底箱状に形成さ
れ、また、前記外周壁１２２の外縁にはフランジ部１２
３が形成され、このフランジ部１２３の外周には前記下
部ケース１１０の外周壁１１１の外周に嵌合する嵌合壁
１２４が形成されている。そして、前記底壁１２１には
筒部１２５が形成され、この筒部１２５の一部はそれぞ
れ底壁１２１の内側および外側に突出して形成されてい
る。そして、この筒部１２５には外側端部から略中間部
までの部位にはガイド孔１２６が形成されるとともに、
前記中間部から内側端部までの部位にはガイド孔１２６
より径大な孔１２７が形成されている。この径大な孔１
２７は前記コイルスプリング１５０が伸縮する際に孔１
２７の周壁に干渉しないように径大としているものであ
る。

【００４４】また、前記フランジ部１２３には前記下部
ケース１１０の外周壁１１１に設けた位置決部１１４に
嵌合する嵌合孔１２８が形成されている。

【００４５】つぎに、前記歪みゲージ１３０は、例えば
アルミニウム等からなる起歪体１３１の表面に絶縁被膜
を介して薄膜からなる４個の抵抗体Ｒ１ないしＲ４を貼
着あるいはいわゆる半導体技術等により配設するととも
に、これら４個の抵抗体Ｒ１ないしＲ４をプリント配線
された導体によって、図６に示すようにブリッジＷを構
成するように接続して構成されている。そして、前記ブ
リッジＷの抵抗体Ｒ１とＲ３との接続点および抵抗体Ｒ
４とＲ２との接続点はリード線１３２ａおよび１３２ｂ
を介して電源に接続され、また、抵抗体Ｒ１とＲ４との
接続点はおよび抵抗体Ｒ２とＲ３との接続点は出力端部
となっており、この出力端部からの出力つまり踏力の大
きさに応じた電気的出力はリード線１３３ａおよび１３
３ｂを介して増幅器１３６に送られ、この増幅器１３６
からの増幅された出力は、前記制御手段１６に送られ、
この出力に応じて制御手段１６は、前記電動機４０を制
御するようになっている。

【００４６】また、前記起歪体１３１の自由端１３１ａ
は前記筒部１２５の内側端部の下方に位置するとともに
ガイド孔１２６に対応するように延出されており、この
先端部にはガイド孔１２６の軸心と一致する軸心を有す
るピン１３４が取り付けられ、このピン１３４にはコイ
ルスプリング１５０の他端部を受ける環状鍔１３４ａが
形成されている。

【００４７】また、前記作動体１４０の先端は平坦面１
４１に形成され、この平坦面１４１の中心部は前記第一
の従動歯車２１０の回動軸２１２の先端部つまり凸球面
２１３ａの先端が前記コイルスプリング１５０の付勢力
によって圧接状態で当接している。そして、前記第一の
従動歯車２１０とともに回動軸２１２は回転するもの
の、この回動軸２１２は前記平坦面１４１の中心部と凸
球面に形成された先端によって当接していることから平
坦面１４１上において略点接触状態で回転するものであ
り摩擦に起因しての磨耗は極めて少ないものである。ま
た、回転する回動軸２１２の先端部を凸球面としたこと
から、回動軸２１２の軸心と前記平坦面１４１の中心つ
まり作動体１４０の軸心とが一致しないとしても、回動
軸２１２は常に略点接触状態で回転するものであり摩擦
に起因しての磨耗は作動体１４０の軸心と一致するか否
かに関係なく極めて少なくできるものである。

【００４８】また、作動体１４０の先端部には前記コイ
ルスプリング１５０の端部を受ける段部１４５が形成さ
れ、この段部１４５と前記ピン１３４の環状鍔１３４ａ
との間に、コイルスプリング１５０が所定量圧縮された
状態つまり前記起歪体１３１に所定の曲げ力を加えると
ともに前記作動体１４０、前記回動軸２１２を介して第
一の従動歯車２１０を第二の従動歯車２２０側に付勢す
る状態に圧縮されて配設される。

【００４９】そして、このように構成された回転力検出
器１００は貫通孔１１３を介して図示しない取付ねじに
よって、前記ケース本体３１に設け収納部３５内に取り
付けられる。そして、動力装置Ｃが車体Ｂに取り付けら
れた状態では、前記回転力検出器１００の作動体１４０
は水平方向にガイド孔１２６内に支持されている。この
ように作動体１４０が水平方向に支持されていることか
ら、走行中に路面の凹凸部等に前輪１０あるいは後輪１
２が落ち込み、車体が急激な上下方向の振動つまり衝撃
的振動を受けたとしても、この振動によっては作動体１
４０は起歪体１３１に曲げ力を付加する方向には移動す
ることはない。したがって、車体Ｂが衝撃的な振動を受
けたとしても、この衝撃的振動によって回転力検出器１
００が誤動作することがなく、この誤動作により動力装
置Ｃの誤動作の発生を防止できる。

【００５０】つぎに、前記回転力検出器１００の動作に
ついて説明する。この回転力検出器１００は従来周知の
歪みゲージを用いた回転力検出器と同一の原理で動作す
るものである。すなわち、ペダル８１ａ、８２ａの踏力
が前記変換手段２００によってつまり第一の従動歯車２
１０の回動軸２１２の軸方向の移動量に変換され、この
移動する回動軸２１２によって作動体１４０を動作つま
り軸方向に作動体１４０を移動させて起歪体１３１に曲
げ力の伝達つまり付与または解除をして、前記抵抗体Ｒ
１ないしＲ４の抵抗値を変化させて、この抵抗値の変化
に伴うブリッジＷからの電気的出力を取り出すものであ
る。

【００５１】なお、この実施の形態においては、起歪体
１３１に最大曲げ力が加えられたときのブリッジＷから
の出力を基準値とし、この最大曲げ力から次第に減少す
ることによって変化するブリッジＷから出力される電気
的出力に応じて、制御手段１６によって電動機４０を制
御するように構成している。具体的には人力走行中にペ
ダル８１ａ、８２ａの踏み込み力が所定値を超えない状
態、すなわち第一の駆動歯車５６と第二の駆動歯車９０
に相対移動が生じていない状態つまり、第一の従動歯車
２１０と第二の従動歯車２２０に相対移動が生じていな
い状態では、第一の従動歯車２１０は第二の従動歯車２
２０側に移動することなく初期状態に位置しこの状態で
は回動軸２１２、作動体１４０およびコイルスプリング
１５０を介して起歪体１３１には最大曲げ力が加えら
れ、このときブリッジＷから出力される電気的出力が基
準値とされ、この基準値では前記電動機４０は停止状態
となるように制御手段１６によって制御されるようにな
っている。また、登り坂の走行等の場合のようにペダル
８１ａ、８２ａの踏み込み力が大きくなり、この踏み込
み力つまり踏力が所定値を超えると第一の駆動歯車５６
と第二の駆動歯車９０に相対移動が生じ、このことによ
って第一の従動歯車２１０と第二の従動歯車２２０に相
対移動が生じ、第一の従動歯車２１０は第二の従動歯車
２２０に接近しこれとともに回動軸２１２が作動体１４
０から遠ざかるように移動し、作動体１４０、コイルス
プリング１５０を介して加えられていた起歪体１３１の
曲げ力が減少し、この曲げ力の減少に伴って起歪体１３
１が復元し、その結果ブリッジＷの抵抗体Ｒ１ないしＲ
４の抵抗値が変化し、この変化に応じた電気的出力がブ
リッジＷから出力され、この出力は増幅器１３６で増幅
されて制御手段１６に送られるものである。

【００５２】また、前記作動体１４０は起歪体１３１を
直接押圧するものではなく、弾性体であるコイルスプリ
ング１５０を介して押圧することになるため、起歪体１
３１が急激つまり瞬時に曲げられることがなく、金属疲
労が生じ難いためこの金属疲労に起因する折損等を防止
できるものであり、また、抵抗体Ｒ１ないしＲ４の起歪
体１３１からの剥離等を防止できる。

【００５３】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。

【００５４】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の踏力が大きくなっ
て所定値を超えると、前記第一の駆動歯車５６に対して
第二の駆動歯車９０が先行して回転して両者に相対移動
が生じ、その結果変換手段２００の第一の従動歯車２１
０に対して第二の従動歯車２２０が先行して回転し両者
に相対移動が生じ、第一の従動歯車２１０は第二の従動
歯車２２０に接近し回動軸２１２は作動体１４０から遠
ざかる方向移動する。その結果作動体１４０、コイルス
プリング１５０を介して起歪体１３１に加えられていた
最大曲げ力が減少し、起歪体１３１は復元し、この復元
に伴いブリッジＷの抵抗Ｒ１ないしＲ４の抵抗値が変化
して、この変化に応じた電気的出力が増幅器１３６を介
して制御手段１６に送られ、この電気的出力の大きさに
応じて前記電動機４０は制御手段１６によって制御され
て駆動つまり回転する。

【００５５】電動機４０が回転すると、電動機４０の回
転力は前記減速機構５０、第一の駆動歯車５６を介して
中空軸７０に伝達され、この中空軸７０に取り付けられ
ているスプロケット１８、チェーン１９を介して後輪１
２に伝達されるものである。つまりペダル８１ａ、８２
ａ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の回転力が付加つま
り補助されて自転車Ａは走行するものである。

【００５６】つぎに、前記動力装置Ｃの組み立て方につ
いて説明する。あらかじめ第二の駆動歯車９０を取り付
けた一方向性クラッチ８５にクランク軸８０を取り付け
た状態として準備する。

【００５７】そして、前記ケース本体３１に出力軸４１
に歯車４２を取り付けた電動機４０を取り付け、また、
このケース本体３１に前記減速機構５０を構成する各歯
車５１ないし５５を所定位置に配設するとともに前記回
転力検出器１００を上述のように図示しない取付ねじに
よって収納部３５に取り付ける。また、収納部３５の開
口に軸受部３５ａに軸受３６を取り付けた後に第一の従
動歯車２１０を取り付けるとともに、第二の従動歯車２
２０をその回動軸２２２を第一の従動歯車２１０のガイ
ド孔２１３に挿入して配置し、また、あらかじめボール
ベアリング７７が圧入された中空軸７０を前記ボールベ
アリング７７を第二の軸受取付部３１ｄに圧入してケー
ス本体３１に取り付ける。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７
１内にニードルベアリング７３ａ、７３ｂを介して挿入
する。この挿入の際に駆動スプリング６０を駆動歯車５
６に形成した規制部材５８と第二の駆動歯車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３１にケース蓋３２を貫通孔３２ｂにクラン
ク軸８０を挿通してケース本体３１にねじ３３によって
取り付けることによって動力装置Ｃは回転力検出器１０
０、変換手段２００を取り付けた状態にして組み立てら
れる。

【００５８】つぎに、このように組み立てられた動力装
置Ｃの自転車つまり一般用自転車の車体Ｂへの取り付け
はつぎのようにしてなされる。まず、車体Ｂのハンガラ
グ１の両端開口部にニードルベアリングからなる軸受１
６１ａおよび１６２ｂを装着した取付部材１６１および
１６２をそれぞれ装着し、ついで前記組み立てられた動
力装置Ｃの前記ケース本体３１の側壁から突出している
中空軸７０を前記軸受１６１ａおよび１６２ｂに支持さ
せて装着し、ついで中空軸７０に形成されている凹凸条
７３に取付部材１８ａを介してスプロケット１８を取り
付ける。ついで、ケース本体３１の後方に形成した取付
部３１ｄと図示しない取付板とによって前記チェーンス
テー７を挾持するように図示しない取付ねじで前記取付
板をケース本体３１に取り付ける。このことによって、
動力装置Ｃは、前記ハンガラグ１に装着した取付部材１
６１、１６２に支持される中空軸７０と、前記取付板を
介してチェンステー７に取り付けられるケース本体３１
の取付部３１ｄとによって車体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、８２
ａが取り付けられた左クランク８１および右クランク８
２を取り付けることにより全ての組み立ては完了する。

【００５９】つぎに、上記のように構成された自転車Ａ
の動作について説明する。まず、前記コントロールボッ
クス１６ａに設けた図示しない駆動スイッチを閉成状態
にする。

【００６０】そして、自転車に乗り運転する。そして、
平地あるいは下り坂を走行している場合のようにペダル
８１ａ、８２ａに踏力がほとんど加わらない状態では、
上述したようにクランク軸８０を介して第一の駆動歯車
５６に加わる回転力は所定値を超えていないため、第一
の駆動歯車５６と第二の駆動歯車９０との間に配設され
ている駆動スプリング６０は圧縮されることがなく、し
たがって、第一の駆動歯車５６と第二の駆動歯車９０と
は相対移動が生じない状態で同期して回転し、第二の従
動歯車２２０も第一の従動歯車２１０に対して相対移動
を生じない状態で第一の従動歯車２１０と同期して回転
するため、回動軸２１２は軸方向に移動しないことか
ら、起歪体１３１には作動体１４０、駆動スプリング１
５０を介して最大曲げ力が加わった状態となっており、
この最大曲げ応力によって定まる抵抗体Ｒ１ないしＲ４
の値に応じた電気的出力がブリッジＷから出力され、こ
の出力に応じて制御手段１６は電動機４０を停止するよ
うに制御する。つまり、この状態では電動機４０からの
回転力つまり動力の補助はされず、ペダル８１ａ、８２
ａを踏み込むことによりクランク８１、８２を介して付
与されるクランク軸８０の回転力は第一の駆動歯車５
６、中空軸７０、スプロケット１８、チェーン１９を介
して後輪１２に伝達され人力走行がなされる。

【００６１】また、登り坂を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、８２ａ
を強く踏み込むことになり、ペダル８１ａ、８２ａの踏
力は大きくなり前記クランク軸８０および第二の駆動歯
車９０に加わる回転力が大きくなって所定値を超える。
一方、第一の駆動歯車５６には、チェーン１９を介して
後輪１２に伝達するスプロケット１８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、ペダル８１
ａ、８２ａが強く踏み込まれることにより第二の駆動歯
車９０は、第一の駆動歯車５６の回転より速く回転する
ことになり、その結果駆動スプリング６０は圧縮され第
二の駆動歯車９０は第一の駆動歯車５６より先行し第一
の駆動歯車５６と相対移動が生じ、この状態で第一の駆
動歯車５６と同期して回転する。そして、第二の駆動歯
車９０が第一の駆動歯車５６に対して先行して相対移動
が生じると、第二の従動歯車２２０が第一の従動歯車２
１０に先行して回転し両者間に相対移動が生じ、第一の
従動歯車２１０は第二の従動歯車２２０側に移動し接近
し、第一の従動歯車２１０の回動軸２１２は作動体１４
０から遠ざかる方向に移動することから、起歪体１３１
に加えられている曲げ力は減少し起歪体１３１は復元つ
まり変形するようになり、この変形に伴って抵抗体Ｒ１
ないしＲ４の抵抗値が変化し、この変化に応じた電気的
出力がブリッジＷから出力され、出力に応じて制御手段
１６は前記電動機４０を制御して駆動させる。電動機４
０が駆動するとこの回転力つまり動力は減速機構５０、
第一の駆動歯車５６を介して、中空軸７０、スプロケッ
ト１８、チェーン１９を介して後輪１２に伝達される。
この電動機４０からの回転力はペダル８１ａ、８２ａの
踏み込みによってクランク軸８０に伝達される回転力つ
まり人力による回転力に付加されるものである。つまり
人力による回転力が所定値を超えたときに電動機４０つ
まり動力装置Ｃの動力が補助されるものであり、したが
って、登り坂等の大きな回転力を要する場合も、楽に走
行がなされるものである。

【００６２】上述のように、人力走行中において、平地
あるいは下り坂を走行している場合は、電動機４０つま
り動力装置Ｃから動力は補助されず、人力のみによる走
行がなされ、また、登り坂を走行するときは電動機４０
つまり動力装置Ｃの動力が補助されるため登り坂も楽に
走行がなされるものである。

【００６３】そして、上記の動力装置Ｃに設けられペダ
ル８１ａ、８２ａの踏力を機械的な変化量に変換する前
記変換手段２００は、第一の駆動歯車５６に噛合し軸方
向に移動する第一の従動歯車２１０、この第一の従動歯
車２１０の回動軸２１２と同一の軸心を有し、この回動
軸２１２のガイド孔２１３に軸方向に移動しつつ回動可
能に嵌合する回動軸２２２を有し第二の駆動歯車９０に
噛合する第二の従動歯車２２０、この第二の従動歯車２
２０のペダルの踏力に応じて第一の従動歯車２１０に対
して生じる相対移動に応じて、前記第一の従動歯車２１
０と第二の従動歯車２２０を接離させる接離手段によっ
て構成し、また、第二の従動歯車２２０に対して接離し
て軸方向に移動する第一の従動歯車２１０に設けた回動
軸２１２の先端を回転力検出器１００の作動体１４０の
先端面に当接させる構成としたことから、作動体１４０
の先端面に当接つまり接触状態で回転する回動軸２１２
の先端は周速が小さいものであることから、その摩耗を
少なくすることができるとともに、点接触状態で当接す
ることから面振れはほとんど生じることはなく、したが
って長期に亘って正確な踏力の検出が検出ができ正規の
回転力つまり動力の補助ができるものである。

【００６４】また、作動体１４０の先端面を平坦面１４
１とするとともに前記第一の従動歯車２１０の回動軸２
１２の先端を凸球面に形成することとしたことから、回
転する第一の従動歯車２１０の回動軸２１２の先端は確
実に作動体１４０の先端の平坦面１４１に対して略点接
触状態で当接して回転することから、さらにその摩耗を
少なくすることができるとともに面振れを確実防止で
き、したがってさらに長期に亘って正確な踏力の検出が
検出ができ正規の回転力つまり動力の補助ができるもの
である。

【００６５】また、前記回転力検出器１００は車体Ｂに
作動体１４０が水平方向となるようにして取り付けられ
ているため、前記上下方向の衝撃が加わったとしても作
動体が水平方向になっており上下方向にスライドするこ
とはなく、したがって前記回転力検出器１００が誤動作
することを防止できるものである。

【００６６】また、前記回転力検出器１００は、起歪体
１３１への被検出回転力の作用を作動体１４０から直接
伝達するのではなく、コイルスプリング１５０を介して
伝達する構成としたことから、起歪体１３１が急激に曲
げ力を受けることがないため金属疲労等による折損等が
防止でき、また、抵抗体Ｒ１ないしＲ４の起歪体からの
剥離が防止できるものである。

【００６７】なお、上記実施の形態においては、第一の
従動歯車２１０の第二の従動歯車２２０側への付勢を、
回転力検出器１００に設けたコイルスプリングによって
構成するようにしたが、これは例えば図２に二点鎖線で
示したように軸受３６と第一の従動歯車２１０の歯車部
２１１との間に設置したコイルスプリング１５０ａによ
って構成するようにしてもよいが、上記実施の形態のよ
うに構成した場合は、コイルスプリング１５０を共用で
きるという利点がある。また、上記実施の形態において
は、回転力検出器１００の起歪体１３１に最大曲げ力が
加わった状態のブリッジＷの出力を基準値として、この
基準値のとき電動機４０を停止状態とする構成とした
が、これと逆に、起歪体１３１に加わる曲げ応力がない
状態のブリッジＷの出力を基準値とし、この基準値のと
き電動機４０を停止状態とし、曲げ力が加わった状態の
ブリッジＷの出力によって電動機４０を駆動するように
構成してもよい。この場合は、第一の従動歯車２１０の
第二の従動歯車２２０側への付勢は回転力検出器１００
のコイルスプリング１５０と共用せず、上記したコイル
スプリング１５０ａによって付勢すればよい。

【００６８】なお、上記実施の形態においては変換手段
２００を構成する第一の従動歯車２１０を第二の従動歯
車２２０に接離させるようにして、第一の従動歯車２１
０の回動軸２１２を回転力検出器１００の作動体１４０
の先端面に当接させるようにしたが、これは第二の従動
歯車２２０を第一の従動歯車２１０に接離させるように
し、第二の従動歯車２２０の回動軸を作動体１４０の先
端面に当接させるようにしてもよい。この場合は、図７
に示すように軸受としてのボールベアリング３６ａを用
いてこのボールベアリング３６ａの外輪を収納部３５の
開口部３５ａに固定して取り付け、第一の従動歯車２１
０の回動軸２１２ａに貫通したガイド孔２１３ａを設け
るとともに、この回動軸２１２ａをボールベアリング３
６ａの内輪に圧入して軸方向への移動を規制して取り付
け、また、第二の従動歯車２２０に前記貫通孔２１３ａ
を貫通させるとともに先端を凸球面とした回動軸２２２
ａを設け、この回動軸２２２ａを貫通孔２１３ａに軸方
向に移動しつつ回動可能に嵌合し、また、ケース蓋３２
と第二の従動歯車２２０の歯車部２２１との間にこの第
二の従動歯車２２０を第一の従動歯車２１０側に付勢す
るコイルスプリング１５０ｂを配設し、そして、第一の
従動歯車２１０および第二の従動歯車２２０のそれぞれ
の歯車部２１１および２２１の対向面に傾斜面２１５ａ
を有する突起部２１５、傾斜面２２５ａを有する突起部
２２５を設け、第二の従動歯車２２０と第一の従動歯車
２１０との間に生じる相対移動に応じて、第一の従動歯
車２２０の回動軸２２２ａを軸方向に移動させて作動体
１４０を動作させるようにすればよいものである。

【００６９】なお、この場合において接離手段は、前記
コイルスプリング１５０ｂ、駆動スプリング６０、突起
部２１５、２２５によって構成されるものである。

【００７０】

【発明の効果】上記の請求項１記載の発明は、変換手段
を、中空軸およびクランク軸の軸心と平行な軸心とした
回動軸を有し中空軸に設けた第一の駆動歯車と噛合する
第一の従動歯車、この第一の従動歯車の回転軸と同一の
軸心を有する回動軸を有しクランク軸に設けた第二の駆
動歯車と噛合する第二の従動歯車、ペダルの踏力に応じ
て生じる前記第二の従動歯車と第一の従動歯車との回転
方向の相対移動に応じて前記第一の従動歯車と第二の従
動歯車とを軸方向に相対的に接離させる接離手段とによ
り構成し、この変換手段の前記第一の従動歯車または第
二の従動歯車のうち軸方向に移動するいずれか一方の回
動軸の先端と踏力検出手段の作動体の先端を当接させる
ことによりペダルの踏力を検出するようにしたことか
ら、作動体の先端に接触状態で回転する回動軸の先端は
周速が小さいものであることから、その摩耗を少なくす
ることができるとともに面振れはほとんど生じることは
なく、したがって長期に亘って正確な踏力の検出ができ
正規の回転力つまり動力の補助ができるという効果を有
するものである。

【００７１】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、上記請求項１記載の発明において、
作動体の先端面を平坦面とするとともに、この平坦面に
当接する前記第一の従動歯車または第二の従動歯車の回
動軸の先端を凸球面に形成することとしたことから、回
転する回動軸の先端は確実に作動体の先端面を平坦面に
対して略点接触状態で回転することから、さらにその摩
耗を少なくすることができるとともに面振れ確実防止で
き、したがってさらに長期に亘って正確な踏力の検出が
でき正規の回転力つまり動力の補助ができるという効果
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電動補助動力装置付自転
車の側面図。

【図２】上記実施の形態の自転車本体に補助動力装置を
取り付けた状態の断面図。

【図３】上記実施の形態の補助動力装置の一部を断面し
た側面図。

【図４】上記実施の形態における変換手段の一部である
従動歯車の部分拡大図。

【図５】本発明の踏力検出手段としての回転力検出器の
断面図。

【図６】上記回転力検出器の電気回路を示す図。

【図７】上記実施の形態の変換手段の他の実施の形態の
要部断面図。

【図８】従来の補助動力装置付自転車の補助動力装置の
断面図。

【図９】上記従来の補助動力装置の一部を断面した側面
図。

【図１０】上記従来の変換手段の部分拡大図。

【図１１】上記従来の回転力検出器の断面図。

【符号の説明】

Ａ 補助動力装置付自転車 Ｂ 自転車本体（車体） ３０ ケース（筐体） ４０ 電動機 ５０ 動力伝達手段 ５６ 第一の駆動歯車 ６０ 駆動スプリング（接離手段の一部） ７０ 中空軸 ８０ クランク軸 ８１ 左クランク ８２ 右クランク ９０ 第二の駆動歯車 １００ 回転力検出器（踏力検出手段） １４０ 作動体 １５０ コイルスプリング（接離手段の一部） ２００ 変換手段 ２１０ 第一の従動歯車（変換手段の一部） ２１２ 回動軸 ２１５ 突起部（接離手段の一部） ２２０ 第二の従動歯車（変換手段の一部） ２２２ 回動軸 ２２５ 突起部（接離手段の一部）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前輪および後輪が設けられた車体と、筐
   体、この筐体に配設された電動機、複数の歯車からなり
   前記電動機の回転力を伝達する減速機構、前記減速機構
   の最終段の歯車と噛合する第一の駆動歯車、前記車体に
   設けたハンガラグに回転自在に設けられ一端を前記第一
   の駆動歯車に取り付けられ他端にスプロケットが設けら
   れる中空軸、この中空軸を貫通し両端にペダルを有する
   クランクが取り付けられるとともに一方向性クラッチを
   介して第二の駆動歯車が設けられたクランク軸からなる
   電動補助動力装置と、回動軸を有し前記第一の駆動歯車
   と噛合する第一の従動歯車、この第一の従動歯車の回動
   軸と同一の軸心を有する回動軸を有し前記第二の駆動歯
   車と噛合する第二の従動歯車、ペダルの踏力に応じて生
   じる前記第二の従動歯車と第一の従動歯車との回転方向
   の相対移動に応じて前記第一の従動歯車と第二の従動歯
   車とを軸方向に相対的に接離させる接離手段とからなり
   ペダルの踏力を機械的な変化量に変換する変換手段と、
   先端を前記第一の従動歯車または第二の従動歯車のうち
   軸方向に移動するいずれか一方の回動軸の先端に当接し
   てこの回動軸の移動に追従して移動する作動体、この作
   動体の移動量に応じた出力値を出力する検出部とからな
   りペダルの踏力を検出する踏力検出手段とを備えたこと
   を特徴とする電動補助動力装置付自転車。
2. 【請求項２】前記作動体の先端面を平坦面とするととも
   にこの平坦面に当接する前記第一の従動歯車または第二
   の従動歯車の回動軸の先端を凸球面に形成したことを特
   徴とする請求項１記載の電動補助動力装置付自転車。