JPH1159556A - 電動自転車の駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動の駆動装置を小型化、軽量に造り、それ
と共に現在使用されている普通の自転車のフレームに容
易に取り付けて電動自転車に変換する。 【構成】 ハブ内筒４を中空に造り、その中に駆動機構
を組込んでハブ外筒３６を駆動し、ハブ内筒４の底板２
９と開口部の蓋となるブレーキカバー１にねじ軸２、３
０を固定し、自転車のフレームに取り付けられるように
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動自転車におけ
る補助的な車輪駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】入力駆動系と電気駆動系を並列して設
け、乗員のペダルをこぐ力による走行に踏み力のトルク
に応じて電動の車輪駆動装置を働かせ、踏み力の軽減を
得るものが現在市販されている。

【０００３】しかし、これらは自転車を降りて押し歩く
場合、アシストが働かず車体重量が普通の自転車より５
割りほど重いため、坂道や段差がある所を乗越えるとき
にかえって力の弱い者には負担となる欠点があった。

【０００４】また、電動駆動装置の原軸と従軸の間には
一方向クラッチが設けられ、原軸が止まっているときは
一方向クラッチが空転し、踏み力で回転する従軸を電動
駆動装置のモーターや減速機構に連結させずに負荷とな
らないようにしてあるが、自転車を後退させた場合、一
方向クラッチが連結してモーターを回転させることにな
るので負荷が生じ、後退時に重たくなる欠点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、電動駆動装
置を小型化、軽量に造り、それと共に現在使用されてい
る普通の自転車のフレームに容易に取り付けて電動自転
車に変換させることも目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題等を解決するた
め、本発明は、駆動する車輪のハブをハブ内筒とハブ外
筒の二重構造に造り、ハブ内筒にモーター、減速機構、
一方向クラッチ、ハブ外筒への伝動機構等を組込んでブ
レーキカバーで蓋をし、モーターの入力端子をブレーキ
カバーの正面から絶縁したうえ外に出して配線する。

【０００７】ハブ外筒には、ブレーキドラムとスポーク
を取り付ける円盤を外周に設け、底板に一方向クラッチ
を入れたスプロケットを装着し、ハブ内筒上に回転自在
に取り付けて両者の間をギア等を用いた伝動機構で連結
する。

【０００８】自転車のフレームには、ハブ内筒とブレー
キカバーに設けたねじ軸をナットで固定し、ブレーキカ
バーの側端部を金属バンド等を用いてチェーンステーに
固定して取り付ける。

【０００９】本発明では、ハブ内筒中に組込む一方向ク
ラッチにモーター軸が回転したときのみ軸間が連結する
一方向クラッチを用いると都合が良い。また、ハブ内筒
のモーター軸とハブ外筒の間にトルククラッチを組込
む。

【００１０】

【作用】上記のように構成された本発明の駆動装置は、
形状的にも従来の普通車の内装変速機式のハブと大差無
く、その取り付け方もナットを締るだけで従来のフレー
ムに容易に取り付けることができる。

【００１１】本発明のブレーキカバーは、ブレーキ機能
以外にハブ内筒中のモーターの固定とモーターの発熱の
放散および車輪駆動時に生じるトルクの受け止めを行な
う。

【００１２】また、駆動装置の一方向クラッチに、モー
ター軸が回転したときのみ軸間が連結する一方向クラッ
チを用いることにより、自転車の後退時にモーター軸が
回されることがなく軽く後退させることができる。

【００１３】さらに、駆動装置にトルククラッチを組込
んだことにより、車輪が止まっている状態で駆動装置が
働いてもモーター軸がロックすることがない。

【００１４】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１、２は、本発明に係る補助的な車輪駆動装置を自転
車のフレーム２３に装着した状態を示し、底板２９にね
じ軸３０をフランジ３１を設けて固定したハブ内筒４中
に、モーター５、減速機構３２、一方向クラッチ３３、
トルククラッチ３４、およびハブ外筒３６への伝動機構
３５を組込み、その間口部にフランジ７を設けてねじ穴
８を開け、そこに、ねじ軸２をフランジ３を設けて固定
したブレーキカバー１を、モーター５の入力端子９を絶
縁体１０で覆ったうえ正面から外に出してねじ１１で取
り付ける。

【００１５】ねじ軸２、３０には振動や荷重等の大きな
力が加わるため、フランシ３、３１を設置部に溶接等を
して強固に固定すると良い。

【００１６】ハブ外筒３６には底板３９に一方向クラッ
チ３７を入れたスプロケット３８を固定し、外周にスポ
ークを取り付ける円盤４０を設け、開口部にブレーキド
ラム６を形成して玉軸受１４、４１でハブ内筒４上に回
転自在に設置する。

【００１７】ブレーキカバー１には、ライニング１２を
張ったバンドブレーキ１３を、一端を固定軸１５に、別
端をブレーキカバー１の軸１６に回動自在に取り付けた
レバー１７の固定軸１８に止め、レバー１７の下部にブ
レーキワイヤー１９をナット２０で固定し、圧縮コイル
ばね２１が圧するように操作した場合、バンドブレーキ
１３がブレーキドラム６を締め付けるようにしてあり、
それと同時にレバー１７がマイクロスイッチ２２を押し
てモーター５への通電が切れるものである。

【００１８】なお、駆動する車輪にリムブレーキを使用
する場合は、上記ブレーキ機構を省くことができる。

【００１９】また、実施例では本駆動装置を後輪に用い
ているが前輪に用いることも可能であり、車椅子等にも
利用することができる。

【００２０】自転車のフレーム２３には、ねじ軸２、３
０をナット２４で固定すると共に、ブレーキカバー１の
延長した側端部２５を、チェーンステー２６にバンド金
具２７を用いてナット２８で固定し、これは従来の後輪
の取り付け方と全く同様であり、走行中にブレーキをか
けたときのトルクと駆動装置を働かせたときのトルクを
側端部２５よりチェーンステー２６が受け止めるもので
ある。

【００２１】図３は実施例の減速機構３２部分を示し、
モーター軸４２に取り付けた太陽歯車４３に、回転盤４
４に固定したピン４５上に嵌込んだ遊星歯車４６を噛み
合わせ、該遊星歯車４６をハブ内筒４に設けた内歯歯車
４７に噛み合わせて、回転盤４４を減速回転させるもの
であり、モーター軸４２の回転スピードによってはもう
一段減速すると良い。

【００２２】図４は実施例の一方向クラッチ３３部分を
示し、遊星歯車４６と共に回転する回転盤４４と同様の
回転盤４８をスペーサー４９を入れて中間に溝５０を持
たせてねじ等で固定し、その溝５０中に開放端に爪５１
を設けた複数の遠心クリック５２を等間隔で軸支５３
し、該遠心クリック５２を回転リンク５４にリンク５５
をピン５６、５７で止めて連結し、別の遠心リンク５２
ａも同様に設置する。

【００２３】回転盤４８の円筒軸５８内に玉軸受５９を
設けて回転軸６０を支持し、円筒軸５８の外側に回転リ
ンク５４を回動自在に取り付ける。

【００２４】回転盤４４、４８の外周に内歯６１を設け
たクラッチ盤６２を回転軸６０に回転自在に取り付け、
回転盤４４、４８が回転して遠心力で遠心クリック５２
が回動し、爪５１が内歯６１に掛かるものであり、この
動きは別の遠心クリック５２ａをリンク５５と回転リン
ク５４を介して同調させ、爪５１、５１ａが同時に内歯
に掛かってクラッチ盤６２を回転させる。

【００２５】また、上記のように連結した状態からモー
ター５が止まって回転盤４４、４８が停止してクラッチ
盤６２のみが回転すると、内歯６１、６１ａによって爪
５１、５１ａが内側に押され、爪５１、５１ａが内歯６
１、６１ａに接触しない位置で遠心クリック５２、５２
ａが止まって図４の状態になり、この状態においてはク
ラッチ盤６２が左右どちらに回転しても回転盤４４、４
８には連結されないものである。

【００２６】図５はトルククラッチ３４部分の実施例で
あり、クラッチ盤６２の裏面に内歯６３を並べ、その内
側に爪６４を備える弾性片６５を複数設けた円盤６６
を、裏面にピニオン６７を設けて回転軸６０に固定した
ものであり、爪６４が弾力で内歯６３の谷部６８に押し
付けられて両者は連結されて回転するが、両者間に許容
以上のトルクが加わると爪６４が内側に押しやられて内
歯６３の谷部６８から外れ、滑り出して両者の連結が解
かれるものである。

【００２７】図６はハブ内筒４のモーター５による動力
をハブ外筒３６へ伝える伝動機構３５部分の実施例であ
り、ハブ内筒４の底板２９に複数のピン６９を固定し、
ピン６９に歯車７０をピニオン６７に噛み合わせて嵌込
み、一部をハブ内筒４に開けた切り欠き部７１から外に
出してハブ外筒３６に設けた内歯歯車７２に噛み合わ
せ、ピン６９の端部を軸止め盤７３に止めて歯車７０の
安定を計る。これにより、円盤６６のピニオン６７が回
転すると歯車７０が回転して内歯歯車７２およびハブ外
筒３６を回転させることができる。

【００２８】図７、８は実施例に使用した一方向クラッ
チ３３の遠心クリック５２を別の方法を用いて同調させ
たものであり、図７は開放端に爪５１ｂ，５１ｃを、別
端にアーム７４を設けた遠心クリック５２ｂ、５２ｃを
回転盤４８ｂに軸支５３ｂ、５３ｃし、それぞれの開放
端とアーム７４の先にリンク５５ｂをピン５６ｂ，５７
ｂで止め、その外周にクラッチ盤６２に設けた内歯６１
ｂ，６１ｃを設置し、両遠心クリック５２ｂ，５２ｃが
同調して動くようにしてある。

【００２９】図８は歯車７５を利用して遠心クリック５
２ｄ，５２ｅを同調させたものであり、遠心クリック５
２ｄ，５２ｅに軸芯に向かって扇形歯車７６を形成し
て、円筒軸５８ａに取り付けた歯車７５に噛み合わせ、
回転盤４８ｃに軸支５３ｃ、５３ｅし対称させて設置し
たものであり、内歯６１ｄ，６１ｅを設けたクラッチ盤
６２は、円筒軸５８ａ中を自由に回転する回転軸６０ａ
に固定する。

【００３０】図７、８の遠心クリックを用いた一方向ク
ラッチは、図４の一方向クラッチと同様に遠心クリック
が動き同様の機能を持つものである。

【００３１】図９はトルククラッチ３４をハブ内筒４の
外側に設けた実施例であり、ハブ内筒４の歯車７０ａに
噛み合う内歯歯車７２ａを備えたリング状歯車７７を、
ハブ外筒３６内に回動自在に取り付け、リング状歯車７
７の側面にクラウン７８を設けてハブ外筒３６の底板３
９ａに形成した山歯７９に、ハブ内筒４の外周に取り付
けた圧縮コイルばね８０で押し付けるようにしたもので
ある。

【００３２】これにより、リング状歯車７７とハブ外筒
３６の間に許容以上のトルクが加わると、圧縮コイルば
ね８０を圧してリング状歯車７７が移動し、クラウン７
８が山歯７９を乗越えて滑り出し両者の連結が解かれる
ものである。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００３４】ねじ軸とブレーキカバーの側端部をフレー
ムにねじ止めするだけで、駆動装置を従来の自転車に取
り付けることができ、安価にバリエーションに富んだ電
動自転車を得ることができる。

【００３５】ハブ内筒中に駆動機構を組込んだことによ
り、駆動装置の軽量、小型化を可能にし、車体重量の増
加を抑えることができる。

【００３６】ハブ内筒の蓋としてブレーキカバーを用い
たことにより、モーターの発熱を放散し、容易に駆動ト
ルクを受け止め、フレームへの取り付けを簡単にしたも
のである。

【００３７】駆動装置の一方向クラッチにモーターが稼
動したときのみ従軸に回転が伝わる一方向クラッチを用
いたことにより、自転車を後退させるときにモーターを
回転させることなく軽く後退でき、駐輪場から取り出す
とき等に不便とならない。

【００３７】ハブ内筒のモーター軸とハブ外筒の間にト
ルククラッチを設けたことにより、車輪が止まってハブ
外筒が止まったときに、モーターに通電されていてもこ
の部分が空転するので、モーター軸がロックせず過熱を
防ぐことができる。これは、直流モーターの特性とし
て、回転数が少なくなるほど巻線の電気抵抗が減って電
流が過大に流れ、回転が止まった状態で電流を流し続け
ると巻線が焼き切れてしまうからである。

【００３８】また、自転車の発進時に駆動装置を働かせ
た場合、トルククラッチが滑って急激な発進を防ぎスム
ーズに走行できる。

【００３９】図４、７、８のごとき複数の遠心クリック
を同調させて動かす一方向クラッチは、重力や振動等の
加速度に影響されて作動することがなく、ばねによって
爪を内側に押えとく必要がないため、極めて低速回転
（毎分６０回転位）で爪が広がって従軸と連結すると共
に、複数の爪が同調して内歯に掛かるので片ぎきの心配
がなく、滑りを起こさず確実に回転を伝動することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例の正面図である。

【図２】図１の側断面図である。

【図３】実施例の減速機構部分の正断面図である。

【図４】実施例の一方向クラッチ部分の正断面図であ
る。

【図５】実施例のトルククラッチ部分の正断面図であ
る。

【図６】実施例の伝動機構部分の正断面図である。

【図７】一方向クラッチの実施例の正断面図である。

【図８】一方向クラッチの実施例の正断面図である。

【図９】トルククラッチの実施例の正断面図である。

【符合の説明】

１ ブレーキカバー ２、３０ ねじ軸 ３、７、３１ フランジ ４ ハブ内筒 ５ モーター ６ ブレーキドラム ９ 入力端子 １３ バンドブレーキ １４、５９、４１ 玉軸受 １７ レバー ２３ フレーム ２７ バンド金具 ２９、３９ 底板 ３２ 減速機構 ３３ 一方向クラッチ ３４ トルククラッチ ３５ 伝動機構 ３６ ハブ外筒 ４４、４８ 回転盤 ４７、７２、７２ａ内歯歯車 ５２、５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ 遠心
クリック ６０ 回転軸 ６２ クラッチ盤 ７０、７５ 歯車 ７７ リング状歯車

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハブ内筒を中空に造り、ハブ内筒の底板
   と開口部の蓋となるブレーキカバーにねじ軸を固定し、
   ハブ内筒の外側にハブ外筒をねじ軸を中心に回転自在に
   設置し、ハブ内筒中にモーターから成る駆動機構を組込
   み、その駆動回転をハブ外筒に伝動し車輪を駆動するよ
   うにして成る電動自転車の駆動装置。
2. 【請求項２】 ハブ内筒中にモーター、減速機構、一方
   向クラッチ、ハブ内筒からハブ外筒への伝動機構を組込
   み、その開口部をブレーキカバーで蓋をして正面からモ
   ーターの入力端子を絶縁したうえ外に出し、ハブ外筒の
   底板に一方向クラッチを備えるスプロケットを設けた請
   求項１記載の電動自転車の駆動装置。
3. 【請求項３】 ハブ内筒中の一方向クラッチにモーター
   軸が回転したときのみ、その回転をハブ外筒側に伝動す
   る一方向クラッチを装着した請求項２記載の電動自転車
   の駆動装置。
4. 【請求項４】 モーター軸とハブ外筒の間にトルククラ
   ッチを組込んだ請求項２記載の電動自転車の駆動装置。
5. 【請求項５】 原軸となる２枚の回転盤の中間に、間放
   端に爪を設けた複数の遠心クリックを等間隔に回動自在
   に軸支し、該遠心クリックをリンク又はギア等を利用し
   て同調して作動するように取り付け、その外周に従軸と
   なるクラッチ盤に設けた内歯を位置させて成る一方向ク
   ラッチ。