電動アシスト自転車の補助駆動装置
【課題】 坂道など以外の場所では電動駆動機構を切り離し可能にした電動アシスト自転車の補助駆動装置を提供する。
【解決手段】 駆動ギア8(8a)の出力軸30に嵌挿され、電動モータ2の回転軸と減速歯車10を介して回転する主歯車4と、主歯車4の表面に一端が軸支され、他端には外側に突出した爪部23が形成されたクリック17と、主歯車4と同軸の駆動ギア8(8a)の出力軸30に固着し、爪部23が係合する内歯46を有する内装輪7と、爪部23を外側へ揺動し、内装輪7に設けられた内歯46に係合させる摩擦素子29とを備え、電動モータ2による主歯車4の回転に伴い摩擦素子29によりクリック17を外側に揺動させて爪部23を内装輪7の内歯46に係合させて内装輪7を回転させ、内装輪7と同軸上の駆動ギア8(8a)を回転させることにより駆動ギア8(8a)に連結された自転車の駆動輪を回転させるようにして構成されてなる。
【解決手段】 駆動ギア8(8a)の出力軸30に嵌挿され、電動モータ2の回転軸と減速歯車10を介して回転する主歯車4と、主歯車4の表面に一端が軸支され、他端には外側に突出した爪部23が形成されたクリック17と、主歯車4と同軸の駆動ギア8(8a)の出力軸30に固着し、爪部23が係合する内歯46を有する内装輪7と、爪部23を外側へ揺動し、内装輪7に設けられた内歯46に係合させる摩擦素子29とを備え、電動モータ2による主歯車4の回転に伴い摩擦素子29によりクリック17を外側に揺動させて爪部23を内装輪7の内歯46に係合させて内装輪7を回転させ、内装輪7と同軸上の駆動ギア8(8a)を回転させることにより駆動ギア8(8a)に連結された自転車の駆動輪を回転させるようにして構成されてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動駆動機構を備えた電動アシスト自転車の補助駆動装置に関し、特に、自転車の足踏みペダルによる通常の走行時に電動駆動機構による負荷を低減できる電動アシスト自転車の補助駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動アシスト自転車は、車体重量が重い上に、バッテリーも大きな容量のものが必要とされていた。そのため、自転車全体の重量が増すと共に、電動駆動機構を切った状態で通常走行する場合にも電動駆動機構と車輪が連結されているためペダルを踏むトルクが増え、電動式ではない通常のペダル式自転車のように平坦な道を軽快に走ることができなかった。そのため、従来の電動アシスト自転車における通常走行時にも軽快に走るように改善されたものがいくつか提案されている（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１５０９８２号公報第１頁
【特許文献２】特開平８−２９９５７０号公報第１頁
【０００４】
例えば、特許文献１は、前後の車輪の傾斜度合を検出して電動関係を遮断するようにしたもので、平坦な道では電動駆動機構が作動しないものである。
【０００５】
尚、特許文献２は、本願出願人が先に提案した電動駆動補助装置に関するもので、通常の自転車に電動補助装置を取り付けるものであるが、この電動補助装置では平坦な道においてペダルを踏み込んで走行しているときに電動駆動機構が接続されているので、負荷が掛かり、軽快に走行することができなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、平坦な道において通常の走行を行う場合に電動駆動機構による負荷を軽減し、通常の自転車と同様なペダル操作で軽快に走行することが可能な電動アシスト自転車の補助駆動装置を提供するものである。
すなわち、本発明は、電動駆動機構を駆動したときのみ電動駆動機構と車輪がつながり、電動駆動機構を停止したときは車輪の回転が電動駆動機構に伝わらず、さらに、速度が増して車輪の回転が電動駆動機構の駆動ギアの回転を上回ると車輪との連結を解除するようにした電動アシスト自転車の補助駆動装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、発進の際に電動駆動機構の動力が車輪に直に伝わることによって生じる発進時の衝撃を軽減することが可能な電動アシスト自転車の補助駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために請求項１に記載の本発明は、足踏みペダルによって駆動輪を駆動すると共に、クラッチを介在させた電動モータによって駆動ギアを回転し、駆動ギアに連結された駆動輪を駆動する電動アシスト自転車の補助駆動装置において、駆動ギアの出力軸に嵌挿され、電動モータの回転軸と減速歯車を介して回転する主歯車と、主歯車の表面に一端が軸支され、他端には外側に突出した爪部が形成されたクリックと、主歯車と同軸の駆動ギアの出力軸に固着し、クリックの爪部が係合する内歯を有する内装輪と、クリックの爪部を外側へ揺動し、内装輪に設けられた内歯に係合させる摩擦素子とを備え、電動モータによる主歯車の回転に伴い摩擦素子によりクリックを外側に揺動させてクリックの爪部を内装輪の内歯に係合させて内装輪を回転させ、内装輪と同軸上の駆動ギアを回転させることにより駆動ギアに連結された駆動輪を回転させるように構成されてなることを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の電動アシスト自転車の補助駆動装置において、駆動輪のスポークに着脱可能に取り付けたリング状ギアに電動モータの駆動ギアを噛合させたことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の電動アシスト自転車の補助駆動装置において、クリックの爪部側の近傍に可動可能に取り付けられたリンクを備え、リンクは他端が摩擦素子と一体に回転するリンク輪に取り付けられ、摩擦素子の差動によってクリックの爪部を外側に揺動させ、クリックの爪部を内装輪の内歯に係合させることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決するために請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載の電動アシスト自転車の補助駆動装置において、クリックは主歯車に複数個を対称位置にしたことを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するために請求項５に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の電動アシスト自転車の補助駆動装置において、駆動輪のスポークにリング状ギアを取り付け、一方、駆動輪のスポークまたは枠体に電動モータを内蔵した電動駆動機構を取り付け、電動駆動機構の電動モータの回転軸にクラッチを介して連結した駆動ギアをリング状ギアに噛み合わせて電動モータの回転をリング状ギアに伝達して駆動輪を回転させる電動駆動機構の駆動ギア内にスプリングまたはゴムを備えた緩衝機構を組み込み、発進時の急激な出力を緩和しつつ駆動輪に動力を伝達するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するために請求項６に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の電動アシスト自転車の補助駆動装置において、駆動輪のスポークにリング状ギアを取り付け、一方、駆動輪のスポークまたは枠体に電動モータを内蔵した電動駆動機構を取り付け、電動駆動機構の電動モータの回転軸に設けた駆動ギアをリング状ギアに噛み合わせて電動モータの回転をリング状ギアに伝達して駆動輪を回転させる電動駆動機構の駆動輪の出力軸に磁性体リングを組み込み、磁性体リングを内装輪に連結したことを特徴とする。
【００１４】
上記のように、本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置は、電動駆動機構と自転車の駆動輪との間に新規なクラッチ機構を介在させた構成を備えており、電動駆動機構の電動モータを回転させたときにのみクラッチがつながり、電動モータを止めているときは、駆動輪と連結している駆動ギアを左右どちらに回転しても電動モータに伝わらない。しかも、自転車の走行速度が増して駆動輪の回転が電動モータに連結している駆動ギアの回転数を上回ったときはクラッチが空転して駆動輪への連結が解除されるので電動モータが抵抗となって急ブレーキがかかることがない。
【００１５】
また、本発明係る電動アシスト自転車の補助駆動装置は、リング状ギアを自転車の駆動輪のスポークに取り付け、一方、枠体（フレーム）に取り付けた電動駆動機構の出力となる駆動ギアを組み込んで駆動輪を回す方式において、電動駆動機構にスプリングまたはゴムなどを利用した緩衝部材が組み込まれており発進時における動力の伝達による衝撃を軽減する。
【００１６】
さらに、本発明の電動アシスト自転車の補助駆動装置は、発進時や坂道での走行時のような駆動輪の回転が遅いときのみに電動駆動機構による駆動力を自転車の駆動輪に伝達して電動による走行可能とし、一方、平坦な道での通常の高速走行の場合は駆動輪と電動駆動機構との連結を解除してペダルの踏み込みだけで走行が可能である。
【００１７】
本発明の電動アシスト自転車の駆動補助装置は、通常の平坦な道での走行時に電動駆動機構と自転車の駆動輪との連結を遮断してあるので、充電器などのバッテリー容量を小さく、小型にすることができる。従って全体の重量も軽量となり、ペダル走行時の摩擦抵抗を減少させ、電動駆動機構を使用しないときにも軽快に走行することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置によれば、発進時にはスイッチをオンにして電動駆動機構を駆動輪に連結し、通常の平坦な道を走行中においてはハンドルなどに配置された電動駆動機構のスイッチをオフにして動作を停止させても電動駆動機構と自転車の駆動輪との連結が遮断されているので電動アシスト自転車の重量感を感じさせず、通常の自転車と同じく軽快に走行することができるという効果がある。
【００１９】
また、本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置によれば、主歯車に内装しているクラッチは、例えば駆動ギアが毎分１回転程度の低速度回転においても確実にクラッチが連結され、主歯車の回転が増加しないとクラッチが連結されない遠心力利用の従来のクラッチと異なり急発進する心配がないという効果がある。
【００２０】
また、本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置によれば、自転車を高速に走行中に電動モータのスイッチをオンにしても内装輪の内歯がクリックの爪を押し下げながら追い越すようにして回転するのでクラッチが連結されることがないから電動駆動機構の負荷を軽減して軽快に走行することができるという効果がある。従って、クラッチが連結されないから電動駆動機構の電動モータの回転力は駆動ギアに伝わることがなく、電動モータの低回転による急ブレーキが起こることがないので自転車の走行中に危険を及ぼすことはない。
【００２１】
また、本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置によれば、主歯車の出力軸と駆動ギアの間に緩衝機構を組み込んだことにより、発進時に電動駆動機構によるスポークや歯車への衝撃を弱めることができ、その部分の破損を防ぐことができる。さらに、発進時に駆動ギアが跳ね上がることも防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置の第１の実施形態における要部分解斜視図である。
【図２】リンクとクリック部分を示す平面断面図である。
【図３】図１の補助駆動装置の側面断面図である。
【図４】図１の補助駆動装置の要部説明図である。
【図５】衝撃吸収機構を示す要部分解斜視図である。
【図６】本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置の第２の実施形態における要部分解斜視図である。
【図７】図６の補助駆動装置の断面図である。
【図８】本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置を自転車に取り付けた状態を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係わる電動アシスト自転車の補助駆動装置の１実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置の一実施形態における要部分解斜視図、図２は図１の補助駆動装置の断面図、図３は図１の補助駆動装置の側面図、図４は図１の補助駆動装置の主歯車と内装輪との要部説明図、図５は本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置の第２の実施形態における要部分解斜視図、図６は本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置の第３の実施形態における要部分解斜視図、図７は図６の補助駆動装置の断面図、図８は本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置を自転車に取り付けた状態を示す説明図である。
【００２４】
本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置１は、概略として、駆動輪である自転車５０の後輪５１のハブとリムとを結合するスポーク３８にリムと同心円状に取り付けられたリング状ギア３９と、自転車５０のフレームに取り付け可能に形成された電動駆動機構を備えて構成されている。電動駆動機構はバッテリー５３によって駆動される電動モータ２を内蔵し、電動モータ２の駆動力によってリング状ギア３９を回転させるように構成されている。電動駆動機構は自転車５０のフレームに着脱自在に取り付け可能とされると共に、リング状ギア３９も自転車５０の後輪５１に着脱自在に取り付け可能とされている。
【００２５】
電動駆動機構は、概略として、電動モータ２と、減速歯車１０と、クラッチ機構を内装した主歯車４と、リング状ギア３９を回転させる駆動ギア８がケーシング５内に配置されて構成されている。電動モータ２を駆動するバッテリー５３は自転車５０のフレームの適当な箇所に着脱自在に取り付けられる。尚、バッテリー５３は充電式の蓄電池や乾電池を用いることができる。そして、電動モータ２を駆動するためのスイッチは自転車５０の図示しないハンドルの操作しやすい適当な位置に取り付けられる。
【００２６】
電動モータ２は、モーターケース２ａに内装されており、電動モータ２の電動モータピニオン１１がケーシング５内に位置するようにしてケーシング５の外側に取り付けられている。ケーシング５は、ケーシング６と組み合わされて内部機構を覆蓋する。ケーシング５、６は、金属製若しくはＡＢＳ等の合成樹脂などによって形成することができる。電動モータピニオン１１には減速歯車１０が噛み合わされるようにして配置されていると共に、減速歯車１０のピニオン３と噛み合うようにしてクラッチを内装した主歯車４が配置されている。
【００２７】
具体的には、図１に示すように、ケーシング５の内側表面の所定位置には筒状の軸２４が形成されており、軸２４にはボールベアリング２２が外嵌され、そして、ボールベアリング２２を介して主歯車４がケーシング５に取り付けられている。主歯車４はその外周縁部にピニオン３と噛み合う凹凸のギア溝が設けられると共に、主歯車４の本体部分には凹部が形成されている。そして、この凹部の表面には周縁部の内側壁面近傍の２ヶ所にそれぞれクリック１７、１７が対称位置に揺動可能に軸支されている。クリック１７は、やや湾曲した棒状の部材であり、先端側である開放端近傍には孔部１７ａが穿設されていると共に、孔部１７ａの近傍には爪部２３が形成されている。また、クリック１７の開放端側とは反対の後端側にはピン１７ｂが形成されており、ケーシング５の表面に形成された取付孔１７ｃに挿入することによって取付孔１７ｃを中心として揺動可能な状態でケーシング５に取り付けられるようになっている。
【００２８】
また、軸２４には、リング状の摩擦パイプ２５が圧入され、摩擦パイプ２５の外側にはさらにリング状の摩擦素子２６が嵌装されている。摩擦素子２６は外周面に沿って引張コイルバネ２６ａが配置されており、引張コイルバネ２６ａは、摩擦素子２６の開口部の大きさを狭める方向に力が作用している。これにより、摩擦素子２６は摩擦パイプ２５を押え付けるようにして取り付けられる。また、摩擦素子２６の上面側には溝２７が等間隔で２箇所に設けられており、後述するリンク輪２０の下部に設けられた突起部２８を溝２７に嵌めこむことによって両者を一体化して共に回転するようになっている。
【００２９】
リンク輪２０は、リング状の環状部材であり、リンク輪２０の外縁部には対称の位置に外側へ突出するようにして２箇所に取付部２０ａが形成され、取付部２０ａにはそれぞれ貫通孔２０ｂが穿設されている。一方、リンク２１は、クリック１７と連結される板状部材であり、一端側にはクリック１７の孔部１７ａと連結される第一のピン２１ａが設けられると共に、他端側にはリンク輪２０の取付部２０ａに穿設された貫通孔２０ｂと連結される第二のピン２１ｂが設けられている。そして、リンク２１とクリック１７を可動可能に連結した状態でその上部からクリック止め円盤１４によって蓋がされる。クリック止め円盤１４は中心部に円形の空間部を備えた円盤状の部材であり、表面の４ヶ所にネジ孔１４ａが穿設されている。この４つのネジ孔１４ａにネジ１４ｂを挿通してケーシング５に設けられたネジ止め孔１７ｄにネジ止めされる。
【００３０】
ケーシング５に固定されたクリック止め円盤１４を覆うようにして内装輪７が主歯車４の凹部に配置されている。内装輪７は、凹状部を備えた円盤状の部材であり、内装輪７の周壁の内側にはクリック１７の爪部２３を外側に広げたときのみに引っ掛かる内歯４６が２ヶ所に対称な位置に形成されている。内歯４６は、なだらかな傾斜面と急な傾斜面を備えて形成されており、主歯車４の回転速度と内装輪７の回転速度の差によって、爪部２３が内歯４６と係合したり、係合することなく内歯４６のなだらかな傾斜面が爪部２３を追い越すようにして回転するようになっている。また、内装輪７の中心部には軸孔７ａが設けられており、この軸孔７ａに出力軸３０が挿通されて固定された状態で内装輪７がケーシング５に配置されている。そして出力軸３０は軸２４に内嵌されたボールベアリング３３と、内装輪７の中心軸７ａの上部側に配置されたボールベアリング３２によってケーシング５とケーシング６に軸受けされて取り付けられている。尚、本実施形態においてはリンク２１とクリック１７及び内歯４６はそれぞれ２箇所に設けているが、これを３箇所以上、例えば、４箇所に配置することもできる。
【００３１】
出力軸３０のケーシング６側は、ケーシング６から外に突出するような長さを有して形成されると共に、ケーシング６から突出した部分には後述する駆動ギア８を固定するキー３４が挿入されるキー溝３１が軸方向に沿って形成されている。
【００３２】
駆動ギア８は、周囲にギア溝８ａが形成されたリング状の歯車部材であり、その回転中心には出力軸３０に装着される軸孔４２が設けられており、軸孔４２の側面にはキー３４が挿入されるキー溝３５が出力軸３０の挿入方向に沿って形成されている。これにより駆動ギア８は出力軸３０に固定されるようになっている。そして、減速歯車１０を介してモータ２の駆動力によって主歯車４を回転させると主歯車４に取り付けられたクリック２１の爪部２３が内装輪７の内歯４６と噛み合って内装輪７を回転させる。内装輪７は出力軸３０に固定されているので、内装輪７の回転は出力軸３０を回転させ、出力軸３０に固定された駆動ギア８を回転させる。そして、駆動ギア８はリング状ギア３９を回転させて自転車５０の駆動輪５１の回転をアシストすることになる。
【００３３】
一方、モータ２の駆動力が伝達される際の衝撃を緩和するために緩衝機構を設けることができる。すなわち、図２に示す緩衝機構は、駆動ギア８の代わりに緩衝スプリング９を備えた緩衝ギア８ａにバネ座４０を備えた緩衝円盤４１を介在させることによって構成されている。緩衝ギア８ａは、駆動ギア８の本体部分に円周方向に沿って３ヶ所に開口部であるバネガイド４３を穿設し、このバネガイド４３内にバネ部材からなる緩衝スプリング９を配置して構成されている。ここで、緩衝スプリングの代わりにゴムなどの弾性部材を用いることもできる。そして、緩衝ギア８ａは、緩衝円盤４１を介して出力軸３０に装着される。尚、緩衝ギア８ａを用いる場合には、緩衝ギア８ａの軸孔４２にはキー溝を設けることなく緩衝ギア８ａは出力軸３０に対して自由に回転可能となるようにして取り付ける。
【００３４】
緩衝円盤４１は、円盤状の部材の中心に軸穴４５が穿設された軸４７を備えて形成され、軸孔４５の内側面には軸方向に沿ってキー溝３７が設けられている。そして、キー溝３７にキー３４が挿入されるようになっている。また、緩衝円盤４１には緩衝ギア８ａのバネガイド４３に対応するようにして３ヶ所にバネ座４０が立設されており、バネ座４０は緩衝ギア８ａのバネガイド４３内に挿入されて緩衝スプリング９の端部を支持するようにして配置される。さらに、緩衝円盤４１は、軸４７を緩衝ギア８ａの軸孔４２に挿入すると共に、軸４７から緩衝ギア８ａが外れないように止め輪４４によって固定している。そして、キー溝３１にキー３４を挿入してワッシャ３６ｂと止め輪３６ａで緩衝ギア８ａを固定している。
【００３５】
これにより、モータ２をスタートさせて内装輪７が回転し、それによって出力軸３０が回転を開始するとそれと同時に緩衝円盤４１も回転をはじめるが、緩衝円盤４１のバネ座４０が緩衝スプリング９を圧縮して一時的に吸収することとなる。そのため、駆動力が瞬間的にダイレクトに伝達されないのでモータ２の起動時の衝撃を弱めることができる。
【００３６】
一方、図６に示す第２の実施形態は、摩擦素子２６を磁石などの強磁性体で形成したものであり、上部に溝２７を設けた強磁性体によってリング状に形成された摩擦素子２６と、鉄などの強磁性体を用いて形成された摩擦パイプ２５による構成としたものである。摩擦パイプ２５の下部にフランジ４８を設けてそこに磁石などの強磁性体によって形成した摩擦素子２６を吸着させ、一時的に摩擦パイプ２５に固定する。そして、溝２７にはリンク輪２０の下部に設けられた突起部２８を嵌め込むことによって両者を一体化して共に回転することができるようにしている。尚、出力軸３０に嵌挿する筒状の軸２４と主歯車４との間にはボールベアリング３３、２２を介在させて摩擦パイプ２５を配置すると共に、リンク輪２０にリンク２１を軸支して、リンク２１とクリック１７とを連結した状態でクリック止め円盤１４を配置し、出力軸３０に駆動ギア８のキー溝３５にキー３４が連結し、ワッシャ３６ｂを介して止め輪３６を設けている点は上述した第１の実施形態と同様である。
【００３７】
次に、上述した本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置の好ましい実施形態の作動について説明する。
まず、ハンドルの手元に配置されたスイッチをオンにして電動モータ２を駆動させると電動モータ２の電動モータピニオン１１に噛み合わされた減速歯車１０を介して主歯車４が回転する。主歯車４が回転すると主歯車４に取り付けられたクリック１７も同時に回転する。クリック１７はリンク輪２０に一端が取り付けられたリンク２１と連結されおり、リンク輪２０は摩擦素子２６と一体化されているので主歯車４に軸支されているクリック１７が回転するとリンク輪２０も回転する。リンク輪２０は摩擦素子２６と一体とされているのでリンク輪２０と共に摩擦素子２６も回転する。リンク輪２０が回転するとクリック２１とリンク２１の連結部がクリック２１の回転に押されるようにしてクリック１７の爪部２３が外側方向に付勢される。そして、クリック２１の爪部２３が内装輪７の内歯４６に噛み合ってクラッチがつながった状態となり内装輪７を回転させて軸３０を回転させる。軸３０には駆動ギア８がキー３４によって固定されているので駆動ギア８が回転して自転車５０の駆動輪（後輪５１）を回転させる。すなわち、モータ２の駆動力が駆動輪（後輪５１）に伝達される。この力によって自転車のペダルをこぐ力がアシストされることになる。尚、リンク輪２０の摩擦素子２６を第２の実施形態に示した強磁性体のものを使用した場合も同様の動作が行われる。
【００３８】
ここで、自転車５０が所定のスピードで高速進行している場合にモータ２のスイッチをオンにした場合には、内装輪７の内歯４６がクリック２１の爪２３を押し下げながら追い越すようにして回転することになるのでクリック２１の爪部２３は内装輪７の内歯４６に噛み合うことがない。つまり、クラッチはつながらない。したがって、モータ２の駆動力が抵抗となって急ブレーキがかかり自転車５０の走行に危険が及ぶという心配がない。
【００３９】
次に、緩衝ギア８ａと緩衝円盤４１による緩衝機構を組み込んだ補助駆動装置の動作について説明する。まず、出力軸３０には緩衝ギア８ａが回転自在に嵌装されると共に緩衝円盤４１が固着されており、緩衝円盤４１はバネ座４０が緩衝ギア８ａのバネガイド４３内に配置された緩衝スプリング９の端部を支持するようにして配置されている。したがって、モータ２のスイッチをオンにしてモータ２を駆動させると上述した動作によってその動力が緩衝円盤４１へ伝えられる。緩衝円盤４１が回転をはじめると緩衝円盤４１のバネ座４０が緩衝スプリング９を圧縮して動力の伝達を一時的に吸収することとなるので駆動力がダイレクトに伝達されずモータ２の起動時の衝撃が弱められることになる。また、緩衝機構を設けることで、スポーク３８や緩衝ギア８ａ等の歯車へ加わる衝撃を弱めることにもなるので当該箇所の破損を防ぐことができると共に、発進時に緩衝ギア８ａが跳ね上がるようなことも防止できる。
【００４０】
以上のように、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４１】
１ 補助駆動装置
２ 電動モータ
３ ピニオン
４ 主歯車
５ ケーシング
６ ケーシング
７ 内装輪
８ 駆動ギア
８ａ 緩衝ギア
９ 緩衝スプリング
１０ 減速歯車
１１ 電動モータピニオン
１４ クリック止円盤
１５ リンク作動輪
１７ クリック
２０ リンク輪
２１ リンク
２２ ボールベアリング
２３ 爪部
２４ 筒状の軸
２５ 摩擦パイプ
２６ 摩擦素子（磁石）
２７ 溝
２８ 突起
２９ 摩擦素子
３０ 出力軸
３１ キー溝
３２、３３ ボールベアリング
３４ キー
３５ キー溝
３６ 止輪
３７ 溝
３８ スポーク
３９ リング状ギア
４０ バネ座
４１ 緩衝円盤
４２ 軸穴
４３ バネガイド
４４ 止輪
４５ 軸穴
４６ 内歯
４７ 軸
４８ フランジ
５０ 自転車
５１ 後輪
５３ バッテリー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動駆動機構を備えた電動アシスト自転車の補助駆動装置に関し、特に、自転車の足踏みペダルによる通常の走行時に電動駆動機構による負荷を低減できる電動アシスト自転車の補助駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動アシスト自転車は、車体重量が重い上に、バッテリーも大きな容量のものが必要とされていた。そのため、自転車全体の重量が増すと共に、電動駆動機構を切った状態で通常走行する場合にも電動駆動機構と車輪が連結されているためペダルを踏むトルクが増え、電動式ではない通常のペダル式自転車のように平坦な道を軽快に走ることができなかった。そのため、従来の電動アシスト自転車における通常走行時にも軽快に走るように改善されたものがいくつか提案されている（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１５０９８２号公報第１頁
【特許文献２】特開平８−２９９５７０号公報第１頁
【０００４】
例えば、特許文献１は、前後の車輪の傾斜度合を検出して電動関係を遮断するようにしたもので、平坦な道では電動駆動機構が作動しないものである。
【０００５】
尚、特許文献２は、本願出願人が先に提案した電動駆動補助装置に関するもので、通常の自転車に電動補助装置を取り付けるものであるが、この電動補助装置では平坦な道においてペダルを踏み込んで走行しているときに電動駆動機構が接続されているので、負荷が掛かり、軽快に走行することができなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、平坦な道において通常の走行を行う場合に電動駆動機構による負荷を軽減し、通常の自転車と同様なペダル操作で軽快に走行することが可能な電動アシスト自転車の補助駆動装置を提供するものである。
すなわち、本発明は、電動駆動機構を駆動したときのみ電動駆動機構と車輪がつながり、電動駆動機構を停止したときは車輪の回転が電動駆動機構に伝わらず、さらに、速度が増して車輪の回転が電動駆動機構の駆動ギアの回転を上回ると車輪との連結を解除するようにした電動アシスト自転車の補助駆動装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、発進の際に電動駆動機構の動力が車輪に直に伝わることによって生じる発進時の衝撃を軽減することが可能な電動アシスト自転車の補助駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために請求項１に記載の本発明は、足踏みペダルによって駆動輪を駆動すると共に、クラッチを介在させた電動モータによって駆動ギアを回転し、駆動ギアに連結された駆動輪を駆動する電動アシスト自転車の補助駆動装置において、駆動ギアの出力軸に嵌挿され、電動モータの回転軸と減速歯車を介して回転する主歯車と、主歯車の表面に一端が軸支され、他端には外側に突出した爪部が形成されたクリックと、主歯車と同軸の駆動ギアの出力軸に固着し、クリックの爪部が係合する内歯を有する内装輪と、クリックの爪部を外側へ揺動し、内装輪に設けられた内歯に係合させる摩擦素子とを備え、電動モータによる主歯車の回転に伴い摩擦素子によりクリックを外側に揺動させてクリックの爪部を内装輪の内歯に係合させて内装輪を回転させ、内装輪と同軸上の駆動ギアを回転させることにより駆動ギアに連結された駆動輪を回転させるように構成されてなることを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の電動アシスト自転車の補助駆動装置において、駆動輪のスポークに着脱可能に取り付けたリング状ギアに電動モータの駆動ギアを噛合させたことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の電動アシスト自転車の補助駆動装置において、クリックの爪部側の近傍に可動可能に取り付けられたリンクを備え、リンクは他端が摩擦素子と一体に回転するリンク輪に取り付けられ、摩擦素子の差動によってクリックの爪部を外側に揺動させ、クリックの爪部を内装輪の内歯に係合させることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決するために請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載の電動アシスト自転車の補助駆動装置において、クリックは主歯車に複数個を対称位置にしたことを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するために請求項５に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の電動アシスト自転車の補助駆動装置において、駆動輪のスポークにリング状ギアを取り付け、一方、駆動輪のスポークまたは枠体に電動モータを内蔵した電動駆動機構を取り付け、電動駆動機構の電動モータの回転軸にクラッチを介して連結した駆動ギアをリング状ギアに噛み合わせて電動モータの回転をリング状ギアに伝達して駆動輪を回転させる電動駆動機構の駆動ギア内にスプリングまたはゴムを備えた緩衝機構を組み込み、発進時の急激な出力を緩和しつつ駆動輪に動力を伝達するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するために請求項６に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の電動アシスト自転車の補助駆動装置において、駆動輪のスポークにリング状ギアを取り付け、一方、駆動輪のスポークまたは枠体に電動モータを内蔵した電動駆動機構を取り付け、電動駆動機構の電動モータの回転軸に設けた駆動ギアをリング状ギアに噛み合わせて電動モータの回転をリング状ギアに伝達して駆動輪を回転させる電動駆動機構の駆動輪の出力軸に磁性体リングを組み込み、磁性体リングを内装輪に連結したことを特徴とする。
【００１４】
上記のように、本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置は、電動駆動機構と自転車の駆動輪との間に新規なクラッチ機構を介在させた構成を備えており、電動駆動機構の電動モータを回転させたときにのみクラッチがつながり、電動モータを止めているときは、駆動輪と連結している駆動ギアを左右どちらに回転しても電動モータに伝わらない。しかも、自転車の走行速度が増して駆動輪の回転が電動モータに連結している駆動ギアの回転数を上回ったときはクラッチが空転して駆動輪への連結が解除されるので電動モータが抵抗となって急ブレーキがかかることがない。
【００１５】
また、本発明係る電動アシスト自転車の補助駆動装置は、リング状ギアを自転車の駆動輪のスポークに取り付け、一方、枠体（フレーム）に取り付けた電動駆動機構の出力となる駆動ギアを組み込んで駆動輪を回す方式において、電動駆動機構にスプリングまたはゴムなどを利用した緩衝部材が組み込まれており発進時における動力の伝達による衝撃を軽減する。
【００１６】
さらに、本発明の電動アシスト自転車の補助駆動装置は、発進時や坂道での走行時のような駆動輪の回転が遅いときのみに電動駆動機構による駆動力を自転車の駆動輪に伝達して電動による走行可能とし、一方、平坦な道での通常の高速走行の場合は駆動輪と電動駆動機構との連結を解除してペダルの踏み込みだけで走行が可能である。
【００１７】
本発明の電動アシスト自転車の駆動補助装置は、通常の平坦な道での走行時に電動駆動機構と自転車の駆動輪との連結を遮断してあるので、充電器などのバッテリー容量を小さく、小型にすることができる。従って全体の重量も軽量となり、ペダル走行時の摩擦抵抗を減少させ、電動駆動機構を使用しないときにも軽快に走行することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置によれば、発進時にはスイッチをオンにして電動駆動機構を駆動輪に連結し、通常の平坦な道を走行中においてはハンドルなどに配置された電動駆動機構のスイッチをオフにして動作を停止させても電動駆動機構と自転車の駆動輪との連結が遮断されているので電動アシスト自転車の重量感を感じさせず、通常の自転車と同じく軽快に走行することができるという効果がある。
【００１９】
また、本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置によれば、主歯車に内装しているクラッチは、例えば駆動ギアが毎分１回転程度の低速度回転においても確実にクラッチが連結され、主歯車の回転が増加しないとクラッチが連結されない遠心力利用の従来のクラッチと異なり急発進する心配がないという効果がある。
【００２０】
また、本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置によれば、自転車を高速に走行中に電動モータのスイッチをオンにしても内装輪の内歯がクリックの爪を押し下げながら追い越すようにして回転するのでクラッチが連結されることがないから電動駆動機構の負荷を軽減して軽快に走行することができるという効果がある。従って、クラッチが連結されないから電動駆動機構の電動モータの回転力は駆動ギアに伝わることがなく、電動モータの低回転による急ブレーキが起こることがないので自転車の走行中に危険を及ぼすことはない。
【００２１】
また、本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置によれば、主歯車の出力軸と駆動ギアの間に緩衝機構を組み込んだことにより、発進時に電動駆動機構によるスポークや歯車への衝撃を弱めることができ、その部分の破損を防ぐことができる。さらに、発進時に駆動ギアが跳ね上がることも防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置の第１の実施形態における要部分解斜視図である。
【図２】リンクとクリック部分を示す平面断面図である。
【図３】図１の補助駆動装置の側面断面図である。
【図４】図１の補助駆動装置の要部説明図である。
【図５】衝撃吸収機構を示す要部分解斜視図である。
【図６】本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置の第２の実施形態における要部分解斜視図である。
【図７】図６の補助駆動装置の断面図である。
【図８】本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置を自転車に取り付けた状態を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係わる電動アシスト自転車の補助駆動装置の１実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置の一実施形態における要部分解斜視図、図２は図１の補助駆動装置の断面図、図３は図１の補助駆動装置の側面図、図４は図１の補助駆動装置の主歯車と内装輪との要部説明図、図５は本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置の第２の実施形態における要部分解斜視図、図６は本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置の第３の実施形態における要部分解斜視図、図７は図６の補助駆動装置の断面図、図８は本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置を自転車に取り付けた状態を示す説明図である。
【００２４】
本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置１は、概略として、駆動輪である自転車５０の後輪５１のハブとリムとを結合するスポーク３８にリムと同心円状に取り付けられたリング状ギア３９と、自転車５０のフレームに取り付け可能に形成された電動駆動機構を備えて構成されている。電動駆動機構はバッテリー５３によって駆動される電動モータ２を内蔵し、電動モータ２の駆動力によってリング状ギア３９を回転させるように構成されている。電動駆動機構は自転車５０のフレームに着脱自在に取り付け可能とされると共に、リング状ギア３９も自転車５０の後輪５１に着脱自在に取り付け可能とされている。
【００２５】
電動駆動機構は、概略として、電動モータ２と、減速歯車１０と、クラッチ機構を内装した主歯車４と、リング状ギア３９を回転させる駆動ギア８がケーシング５内に配置されて構成されている。電動モータ２を駆動するバッテリー５３は自転車５０のフレームの適当な箇所に着脱自在に取り付けられる。尚、バッテリー５３は充電式の蓄電池や乾電池を用いることができる。そして、電動モータ２を駆動するためのスイッチは自転車５０の図示しないハンドルの操作しやすい適当な位置に取り付けられる。
【００２６】
電動モータ２は、モーターケース２ａに内装されており、電動モータ２の電動モータピニオン１１がケーシング５内に位置するようにしてケーシング５の外側に取り付けられている。ケーシング５は、ケーシング６と組み合わされて内部機構を覆蓋する。ケーシング５、６は、金属製若しくはＡＢＳ等の合成樹脂などによって形成することができる。電動モータピニオン１１には減速歯車１０が噛み合わされるようにして配置されていると共に、減速歯車１０のピニオン３と噛み合うようにしてクラッチを内装した主歯車４が配置されている。
【００２７】
具体的には、図１に示すように、ケーシング５の内側表面の所定位置には筒状の軸２４が形成されており、軸２４にはボールベアリング２２が外嵌され、そして、ボールベアリング２２を介して主歯車４がケーシング５に取り付けられている。主歯車４はその外周縁部にピニオン３と噛み合う凹凸のギア溝が設けられると共に、主歯車４の本体部分には凹部が形成されている。そして、この凹部の表面には周縁部の内側壁面近傍の２ヶ所にそれぞれクリック１７、１７が対称位置に揺動可能に軸支されている。クリック１７は、やや湾曲した棒状の部材であり、先端側である開放端近傍には孔部１７ａが穿設されていると共に、孔部１７ａの近傍には爪部２３が形成されている。また、クリック１７の開放端側とは反対の後端側にはピン１７ｂが形成されており、ケーシング５の表面に形成された取付孔１７ｃに挿入することによって取付孔１７ｃを中心として揺動可能な状態でケーシング５に取り付けられるようになっている。
【００２８】
また、軸２４には、リング状の摩擦パイプ２５が圧入され、摩擦パイプ２５の外側にはさらにリング状の摩擦素子２６が嵌装されている。摩擦素子２６は外周面に沿って引張コイルバネ２６ａが配置されており、引張コイルバネ２６ａは、摩擦素子２６の開口部の大きさを狭める方向に力が作用している。これにより、摩擦素子２６は摩擦パイプ２５を押え付けるようにして取り付けられる。また、摩擦素子２６の上面側には溝２７が等間隔で２箇所に設けられており、後述するリンク輪２０の下部に設けられた突起部２８を溝２７に嵌めこむことによって両者を一体化して共に回転するようになっている。
【００２９】
リンク輪２０は、リング状の環状部材であり、リンク輪２０の外縁部には対称の位置に外側へ突出するようにして２箇所に取付部２０ａが形成され、取付部２０ａにはそれぞれ貫通孔２０ｂが穿設されている。一方、リンク２１は、クリック１７と連結される板状部材であり、一端側にはクリック１７の孔部１７ａと連結される第一のピン２１ａが設けられると共に、他端側にはリンク輪２０の取付部２０ａに穿設された貫通孔２０ｂと連結される第二のピン２１ｂが設けられている。そして、リンク２１とクリック１７を可動可能に連結した状態でその上部からクリック止め円盤１４によって蓋がされる。クリック止め円盤１４は中心部に円形の空間部を備えた円盤状の部材であり、表面の４ヶ所にネジ孔１４ａが穿設されている。この４つのネジ孔１４ａにネジ１４ｂを挿通してケーシング５に設けられたネジ止め孔１７ｄにネジ止めされる。
【００３０】
ケーシング５に固定されたクリック止め円盤１４を覆うようにして内装輪７が主歯車４の凹部に配置されている。内装輪７は、凹状部を備えた円盤状の部材であり、内装輪７の周壁の内側にはクリック１７の爪部２３を外側に広げたときのみに引っ掛かる内歯４６が２ヶ所に対称な位置に形成されている。内歯４６は、なだらかな傾斜面と急な傾斜面を備えて形成されており、主歯車４の回転速度と内装輪７の回転速度の差によって、爪部２３が内歯４６と係合したり、係合することなく内歯４６のなだらかな傾斜面が爪部２３を追い越すようにして回転するようになっている。また、内装輪７の中心部には軸孔７ａが設けられており、この軸孔７ａに出力軸３０が挿通されて固定された状態で内装輪７がケーシング５に配置されている。そして出力軸３０は軸２４に内嵌されたボールベアリング３３と、内装輪７の中心軸７ａの上部側に配置されたボールベアリング３２によってケーシング５とケーシング６に軸受けされて取り付けられている。尚、本実施形態においてはリンク２１とクリック１７及び内歯４６はそれぞれ２箇所に設けているが、これを３箇所以上、例えば、４箇所に配置することもできる。
【００３１】
出力軸３０のケーシング６側は、ケーシング６から外に突出するような長さを有して形成されると共に、ケーシング６から突出した部分には後述する駆動ギア８を固定するキー３４が挿入されるキー溝３１が軸方向に沿って形成されている。
【００３２】
駆動ギア８は、周囲にギア溝８ａが形成されたリング状の歯車部材であり、その回転中心には出力軸３０に装着される軸孔４２が設けられており、軸孔４２の側面にはキー３４が挿入されるキー溝３５が出力軸３０の挿入方向に沿って形成されている。これにより駆動ギア８は出力軸３０に固定されるようになっている。そして、減速歯車１０を介してモータ２の駆動力によって主歯車４を回転させると主歯車４に取り付けられたクリック２１の爪部２３が内装輪７の内歯４６と噛み合って内装輪７を回転させる。内装輪７は出力軸３０に固定されているので、内装輪７の回転は出力軸３０を回転させ、出力軸３０に固定された駆動ギア８を回転させる。そして、駆動ギア８はリング状ギア３９を回転させて自転車５０の駆動輪５１の回転をアシストすることになる。
【００３３】
一方、モータ２の駆動力が伝達される際の衝撃を緩和するために緩衝機構を設けることができる。すなわち、図２に示す緩衝機構は、駆動ギア８の代わりに緩衝スプリング９を備えた緩衝ギア８ａにバネ座４０を備えた緩衝円盤４１を介在させることによって構成されている。緩衝ギア８ａは、駆動ギア８の本体部分に円周方向に沿って３ヶ所に開口部であるバネガイド４３を穿設し、このバネガイド４３内にバネ部材からなる緩衝スプリング９を配置して構成されている。ここで、緩衝スプリングの代わりにゴムなどの弾性部材を用いることもできる。そして、緩衝ギア８ａは、緩衝円盤４１を介して出力軸３０に装着される。尚、緩衝ギア８ａを用いる場合には、緩衝ギア８ａの軸孔４２にはキー溝を設けることなく緩衝ギア８ａは出力軸３０に対して自由に回転可能となるようにして取り付ける。
【００３４】
緩衝円盤４１は、円盤状の部材の中心に軸穴４５が穿設された軸４７を備えて形成され、軸孔４５の内側面には軸方向に沿ってキー溝３７が設けられている。そして、キー溝３７にキー３４が挿入されるようになっている。また、緩衝円盤４１には緩衝ギア８ａのバネガイド４３に対応するようにして３ヶ所にバネ座４０が立設されており、バネ座４０は緩衝ギア８ａのバネガイド４３内に挿入されて緩衝スプリング９の端部を支持するようにして配置される。さらに、緩衝円盤４１は、軸４７を緩衝ギア８ａの軸孔４２に挿入すると共に、軸４７から緩衝ギア８ａが外れないように止め輪４４によって固定している。そして、キー溝３１にキー３４を挿入してワッシャ３６ｂと止め輪３６ａで緩衝ギア８ａを固定している。
【００３５】
これにより、モータ２をスタートさせて内装輪７が回転し、それによって出力軸３０が回転を開始するとそれと同時に緩衝円盤４１も回転をはじめるが、緩衝円盤４１のバネ座４０が緩衝スプリング９を圧縮して一時的に吸収することとなる。そのため、駆動力が瞬間的にダイレクトに伝達されないのでモータ２の起動時の衝撃を弱めることができる。
【００３６】
一方、図６に示す第２の実施形態は、摩擦素子２６を磁石などの強磁性体で形成したものであり、上部に溝２７を設けた強磁性体によってリング状に形成された摩擦素子２６と、鉄などの強磁性体を用いて形成された摩擦パイプ２５による構成としたものである。摩擦パイプ２５の下部にフランジ４８を設けてそこに磁石などの強磁性体によって形成した摩擦素子２６を吸着させ、一時的に摩擦パイプ２５に固定する。そして、溝２７にはリンク輪２０の下部に設けられた突起部２８を嵌め込むことによって両者を一体化して共に回転することができるようにしている。尚、出力軸３０に嵌挿する筒状の軸２４と主歯車４との間にはボールベアリング３３、２２を介在させて摩擦パイプ２５を配置すると共に、リンク輪２０にリンク２１を軸支して、リンク２１とクリック１７とを連結した状態でクリック止め円盤１４を配置し、出力軸３０に駆動ギア８のキー溝３５にキー３４が連結し、ワッシャ３６ｂを介して止め輪３６を設けている点は上述した第１の実施形態と同様である。
【００３７】
次に、上述した本発明に係る電動アシスト自転車の補助駆動装置の好ましい実施形態の作動について説明する。
まず、ハンドルの手元に配置されたスイッチをオンにして電動モータ２を駆動させると電動モータ２の電動モータピニオン１１に噛み合わされた減速歯車１０を介して主歯車４が回転する。主歯車４が回転すると主歯車４に取り付けられたクリック１７も同時に回転する。クリック１７はリンク輪２０に一端が取り付けられたリンク２１と連結されおり、リンク輪２０は摩擦素子２６と一体化されているので主歯車４に軸支されているクリック１７が回転するとリンク輪２０も回転する。リンク輪２０は摩擦素子２６と一体とされているのでリンク輪２０と共に摩擦素子２６も回転する。リンク輪２０が回転するとクリック２１とリンク２１の連結部がクリック２１の回転に押されるようにしてクリック１７の爪部２３が外側方向に付勢される。そして、クリック２１の爪部２３が内装輪７の内歯４６に噛み合ってクラッチがつながった状態となり内装輪７を回転させて軸３０を回転させる。軸３０には駆動ギア８がキー３４によって固定されているので駆動ギア８が回転して自転車５０の駆動輪（後輪５１）を回転させる。すなわち、モータ２の駆動力が駆動輪（後輪５１）に伝達される。この力によって自転車のペダルをこぐ力がアシストされることになる。尚、リンク輪２０の摩擦素子２６を第２の実施形態に示した強磁性体のものを使用した場合も同様の動作が行われる。
【００３８】
ここで、自転車５０が所定のスピードで高速進行している場合にモータ２のスイッチをオンにした場合には、内装輪７の内歯４６がクリック２１の爪２３を押し下げながら追い越すようにして回転することになるのでクリック２１の爪部２３は内装輪７の内歯４６に噛み合うことがない。つまり、クラッチはつながらない。したがって、モータ２の駆動力が抵抗となって急ブレーキがかかり自転車５０の走行に危険が及ぶという心配がない。
【００３９】
次に、緩衝ギア８ａと緩衝円盤４１による緩衝機構を組み込んだ補助駆動装置の動作について説明する。まず、出力軸３０には緩衝ギア８ａが回転自在に嵌装されると共に緩衝円盤４１が固着されており、緩衝円盤４１はバネ座４０が緩衝ギア８ａのバネガイド４３内に配置された緩衝スプリング９の端部を支持するようにして配置されている。したがって、モータ２のスイッチをオンにしてモータ２を駆動させると上述した動作によってその動力が緩衝円盤４１へ伝えられる。緩衝円盤４１が回転をはじめると緩衝円盤４１のバネ座４０が緩衝スプリング９を圧縮して動力の伝達を一時的に吸収することとなるので駆動力がダイレクトに伝達されずモータ２の起動時の衝撃が弱められることになる。また、緩衝機構を設けることで、スポーク３８や緩衝ギア８ａ等の歯車へ加わる衝撃を弱めることにもなるので当該箇所の破損を防ぐことができると共に、発進時に緩衝ギア８ａが跳ね上がるようなことも防止できる。
【００４０】
以上のように、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４１】
１ 補助駆動装置
２ 電動モータ
３ ピニオン
４ 主歯車
５ ケーシング
６ ケーシング
７ 内装輪
８ 駆動ギア
８ａ 緩衝ギア
９ 緩衝スプリング
１０ 減速歯車
１１ 電動モータピニオン
１４ クリック止円盤
１５ リンク作動輪
１７ クリック
２０ リンク輪
２１ リンク
２２ ボールベアリング
２３ 爪部
２４ 筒状の軸
２５ 摩擦パイプ
２６ 摩擦素子（磁石）
２７ 溝
２８ 突起
２９ 摩擦素子
３０ 出力軸
３１ キー溝
３２、３３ ボールベアリング
３４ キー
３５ キー溝
３６ 止輪
３７ 溝
３８ スポーク
３９ リング状ギア
４０ バネ座
４１ 緩衝円盤
４２ 軸穴
４３ バネガイド
４４ 止輪
４５ 軸穴
４６ 内歯
４７ 軸
４８ フランジ
５０ 自転車
５１ 後輪
５３ バッテリー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
足踏みペダルによって駆動輪を駆動すると共に、クラッチを介在させた電動モータによって駆動ギアを回転し、該駆動ギアに連結された前記駆動輪を駆動する電動アシスト自転車の補助駆動装置において、
前記駆動ギアの出力軸に嵌挿され、前記電動モータの回転軸と減速歯車を介して回転する主歯車と、
前記主歯車の表面に一端が軸支され、他端には外側に突出した爪部が形成されたクリックと、
前記主歯車と同軸の前記駆動ギアの出力軸に固着し、前記クリックの爪部が係合する内歯を有する内装輪と、
前記クリックの爪部を外側へ揺動し、前記内装輪に設けられた内歯に係合させる摩擦素子と、
を備え、
前記電動モータによる前記主歯車の回転に伴い前記摩擦素子により前記クリックを外側に揺動させて前記クリックの爪部を内装輪の内歯に係合させて内装輪を回転させ、前記内装輪と同軸上の前記駆動ギアを回転させることにより当該駆動ギアに連結された前記駆動輪を回転させるように構成されてなることを特徴とする電動アシスト自転車の補助駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動アシスト自転車の補助駆動装置において、
前記駆動輪のスポークに着脱可能に取り付けたリング状ギアに前記電動モータの前記駆動ギアを噛合させたことを特徴とする電動アシスト自転車の補助駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電動アシスト自転車の補助駆動装置において、
前記クリックの爪部側の近傍に可動可能に取り付けられたリンクを備え、前記リンクは他端が前記摩擦素子と一体に回転するリンク輪に取り付けられ、前記摩擦素子の差動によって前記クリックの爪部を外側に揺動させ、前記クリックの爪部を前記内装輪の内歯に係合させることを特徴とする電動アシスト自転車の補助駆動装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電動アシスト自転車の補助駆動装置において、
前記クリックは前記主歯車に複数個を対称位置にしたことを特徴とする電動アシスト自転車の補助駆動装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の電動アシスト自転車の補助駆動装置において、
前記駆動輪のスポークにリング状ギアを取り付け、一方、前記駆動輪のスポークまたは枠体に前記電動モータを内蔵した電動駆動機構を取り付け、該電動駆動機構の電動モータの回転軸にクラッチを介して連結した駆動ギアを前記リング状ギアに噛み合わせて前記電動モータの回転を前記リング状ギアに伝達して前記駆動輪を回転させる電動駆動機構の前記駆動ギア内にスプリングまたはゴムを備えた緩衝機構を組み込み、発進時の急激な出力を緩和しつつ前記駆動輪に動力を伝達するようにしたことを特徴とする電動アシスト自転車の補助駆動装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の電動アシスト自転車の補助駆動装置において、
前記駆動輪のスポークにリング状ギアを取り付け、一方、前記駆動輪のスポークまたは枠体に前記電動モータを内蔵した電動駆動機構を取り付け、該電動駆動機構の電動モータの回転軸に設けた駆動ギアを前記リング状ギアに噛み合わせて電動モータの回転をリング状ギアに伝達して駆動輪を回転させる電動駆動機構の前記駆動輪の出力軸に磁性体リングを組み込み、当該磁性体リングを前記内装輪に連結したことを特徴とする電動アシスト自転車の補助駆動装置。
【請求項１】
足踏みペダルによって駆動輪を駆動すると共に、クラッチを介在させた電動モータによって駆動ギアを回転し、該駆動ギアに連結された前記駆動輪を駆動する電動アシスト自転車の補助駆動装置において、
前記駆動ギアの出力軸に嵌挿され、前記電動モータの回転軸と減速歯車を介して回転する主歯車と、
前記主歯車の表面に一端が軸支され、他端には外側に突出した爪部が形成されたクリックと、
前記主歯車と同軸の前記駆動ギアの出力軸に固着し、前記クリックの爪部が係合する内歯を有する内装輪と、
前記クリックの爪部を外側へ揺動し、前記内装輪に設けられた内歯に係合させる摩擦素子と、
を備え、
前記電動モータによる前記主歯車の回転に伴い前記摩擦素子により前記クリックを外側に揺動させて前記クリックの爪部を内装輪の内歯に係合させて内装輪を回転させ、前記内装輪と同軸上の前記駆動ギアを回転させることにより当該駆動ギアに連結された前記駆動輪を回転させるように構成されてなることを特徴とする電動アシスト自転車の補助駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動アシスト自転車の補助駆動装置において、
前記駆動輪のスポークに着脱可能に取り付けたリング状ギアに前記電動モータの前記駆動ギアを噛合させたことを特徴とする電動アシスト自転車の補助駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電動アシスト自転車の補助駆動装置において、
前記クリックの爪部側の近傍に可動可能に取り付けられたリンクを備え、前記リンクは他端が前記摩擦素子と一体に回転するリンク輪に取り付けられ、前記摩擦素子の差動によって前記クリックの爪部を外側に揺動させ、前記クリックの爪部を前記内装輪の内歯に係合させることを特徴とする電動アシスト自転車の補助駆動装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電動アシスト自転車の補助駆動装置において、
前記クリックは前記主歯車に複数個を対称位置にしたことを特徴とする電動アシスト自転車の補助駆動装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の電動アシスト自転車の補助駆動装置において、
前記駆動輪のスポークにリング状ギアを取り付け、一方、前記駆動輪のスポークまたは枠体に前記電動モータを内蔵した電動駆動機構を取り付け、該電動駆動機構の電動モータの回転軸にクラッチを介して連結した駆動ギアを前記リング状ギアに噛み合わせて前記電動モータの回転を前記リング状ギアに伝達して前記駆動輪を回転させる電動駆動機構の前記駆動ギア内にスプリングまたはゴムを備えた緩衝機構を組み込み、発進時の急激な出力を緩和しつつ前記駆動輪に動力を伝達するようにしたことを特徴とする電動アシスト自転車の補助駆動装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の電動アシスト自転車の補助駆動装置において、
前記駆動輪のスポークにリング状ギアを取り付け、一方、前記駆動輪のスポークまたは枠体に前記電動モータを内蔵した電動駆動機構を取り付け、該電動駆動機構の電動モータの回転軸に設けた駆動ギアを前記リング状ギアに噛み合わせて電動モータの回転をリング状ギアに伝達して駆動輪を回転させる電動駆動機構の前記駆動輪の出力軸に磁性体リングを組み込み、当該磁性体リングを前記内装輪に連結したことを特徴とする電動アシスト自転車の補助駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１３１７５２（Ｐ２０１１−１３１７５２Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９３５８５（Ｐ２００９−２９３５８５）
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（５９２０２０２５３）
【出願人】（３０３０４１９２８）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（５９２０２０２５３）
【出願人】（３０３０４１９２８）
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