(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車（１）のフレーム（４）に取り付けたモータ（５）は、軸（６）を介して小歯車（７）が、内接円板ギヤ（８）に動力を伝え、
該内接円板ギヤ（８）は、該モータ（５）の横に具備した軸受（５ａ）に傘軸（８ｂ）が挿入して、内ギヤ（８ａ）は前記小歯車（７）に噛合い、
該内接円板ギヤ（８）の外周の接触部（８ｃ）は、上記自転車（１）の車輪（２）のリム（２ａ）に動力を伝えることを特徴とする電動自転車用駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造が簡単で、重量が軽い電動自転車用駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動自転車は、ペタルを踏む駆動力に、電動モータを備えた補助駆動ユニットの駆動力を付加することで、坂道などでも楽に走行できる電動自転車は既に実用化されている。そして、この種の電動自転車の構成としては、クランクペタルを設けたチェンホイールと後輪のスプロケットとの間に巻き回されるチェンに、電動モータを介した駆動機構を別途に併設する特開平１１−２０８５６５や特開２００１−１３０４７６の構成、あるいは後輪タイヤの接地面に押し当てた駆動ローラにより後輪を回転駆動する特開２００１−２１９８８６があった。
【０００３】
しかしながら、補助駆動ユニットを取り付けるために、通常の自転車の構造が大幅に変更されて、重量が重たく、かつ複雑でコストも高価になった。また、通常の自転車の構造であるが故に、取り付け、取り外しに高度な調整技術を必要としていた。
【０００４】
そこで特開２００８−１６８８８１の電動自転車の駆動構造は、回転速度可変な電動ギャモータをシートチューブの中間部位に着脱自在に取り付け、かつ当該電動ギャモータの出力軸に、噛合面を周方向に配置してなる薄板状の円環体を貼着し、前期電動ギャモータの駆動輪体と円環体との噛合いで、後輪を回転駆動するように構成した。
【０００５】
そのため、通常仕様の自転車本体を改造することなく、また自転車本体の基本的な部品を取り替えることなく、後輪リムの一側周面に噛合面を有する円環体を貼着し、かつシートチューブの中間部位に取り付けた電動ギャモータの駆動輪体を、円環体に噛合わせるという極めて簡単な構造であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２９８３９５
【特許文献２】特開２００８−１６８８８１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の電動自転車は、ペタルを踏む駆動力に、電動モータなどを備えた補助駆動ユニットの駆動力を付加することで、坂道などでも楽に走行できる電動自転車は既に実用化されていたが、その重量が重く、その問題を解消するため車輪などをアルミで制作していた。しかし、軽くなると前輪の遠心力が小さくなり、低速で走ることが困難になっていた。それは普通のママチャリと呼ばれる自転車では、時速１０キロで低速走行できていたが、電動自転車のアルミで軽量している自転車では、時速１２キロで安定して走れた。それを郵便局の自転車の時速６キロで安定して走れるものと比べると、倍の速度で走らないと安定しないものであった。
【０００８】
また特開２００８−１６８８８１の電動自転車の駆動構造は、電動ギャモータの駆動輪体と円環体との噛合いで、後輪を回転駆動するように構成した。そのため、通常仕様の自転車本体を改造することなく、また自転車本体の基本的な部品を取り替えることなく、後輪リムの一側周面に噛合面を有する円環体を貼着し、かつシートチューブの中間部位に取り付けた電動ギャモータの駆動輪体を、円環体に噛合わせるという極めて簡単な構造であったが、後輪を横から噛合わせるのには、その車輪を堅固な物にしなければならなかった。それは車輪（２）の直径を６０センチとすると、半径３０センチのところを横に押す力になり、梃の原理で、車輪（２）の軸に加わる力は強くなり、それを支えるスポークなど堅固な物にしなければならなかった。
【０００９】
そこで、本発明の電動自転車用駆動装置は、自転車（１）の車輪（２）に内歯車（３）を取り付け、駆動用のモータ（５）はフレーム（４）に取り付け、そのモータ（５）に具備された小歯車（７）が、中から外へ噛合う物で、特開２００８−１６８８８１の電動自転車の駆動構造は横から接触する物と比べて、優れている電動自転車用駆動装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、電動自転車用駆動装置は、自転車（１）のフレーム（４）に取り付けたモータ（５）は、軸（６）を介して小歯車（７）が、内接円板ギヤ（８）に動力を伝え、その内接円板ギヤ（８）はモータ（５）の横に具備した軸受（５ａ）に傘軸（８ｂ）が挿入して、内ギヤ（８ａ）は小歯車（７）に噛合う。そして、内接円板ギヤ（８）の外周の接触部（８ｃ）は、自転車（１）の車輪（２）のリム（２ａ）に動力を伝えることで目的を達成した。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電動自転車用駆動装置は、次のような効果がある。
（イ）電動自転車用駆動装置は減速装置がないため、装置が簡単である。
（ロ）電動自転車用駆動装置は減速装置がないため、装置が軽い。
（ハ）前輪の車輪に、内歯車を具備することで、車輪が重たくなり、そのことで遠心力が加わり、ゆっくり走ることができる。
（ニ）本発明は、車輪のリムをそのままで電動自転車用駆動装置にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図は、電動自転車用駆動装置の側面図である。
【図２】図は、図１の拡大した側面図である。
【図３】図は、モータを脱着式の、取り付け部分の側面図である。
【図４】図は、モータを二個取り付けた正面から見た断面図である。
【図５】図は、本発明の側面図である。
【図６】図は、本発明の内接円板ギヤ部分を拡大した側面図である。
【図７】図は、本発明の内接円板ギヤ部分の断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
参考文献の電動自転車用駆動装置は、自転車（１）の前輪の、車輪（２）のリム（２ａ）の内側に内歯車（３）が具備されている。そして駆動用のモータ（５）は、自転車（１）のフレーム（４）に取り付け、そのモータ（５）は軸（６）を介して小歯車（７）が、車輪（２）の内歯車（３）に噛合って、動力を伝えるようになっている。
【００１４】
したがって、内歯車（３）は車輪（２）のタイヤ（２ｂ）と殆ど同じ周速であるため、内歯車（３）は走行する自転車（１）と、同じ速度で回転する。そこで、内歯車（３）と噛合う小歯車（７）の外周が、自転車（１）の走行する速度になる。
【００１５】
そのモータ（５）は電動機械の、小形のドリルφ４０ぐらいの物で良く、回転は約毎分２万回転であるため、小歯車（７）の直径をφ６とすると時速２１．６キロメートルになり、求める理想の早さとなる。そのモータ（５）に電流を通すと、モータ（５）の軸（６）が回転して小歯車（７）を回転させ、小歯車（７）が車輪（２）のリム（２ａ）の内歯車（３）を回転させ、自転車（１）に動力を与える。
【００１６】
その小歯車（７）が内歯車（３）に噛み合っている力は、モータ（５）自身を回動さすモータ軸（５ｃ）に取り付けたコイルバネ（５ｃ）の力によって、内歯車（３）に小歯車（７）が噛み合っているので、多少の歪みは防ぐことができる。
【００１７】
本発明の電動自転車用駆動装置は、自転車（１）の車輪（２）のリム（２ａ）に内歯車（３）を取り付けなくてもよい方法である。車輪（２）に内歯車（３）を使用しないと、モータ（５）の軸（６）にゴムを取り付けたとしても、直径φ６で接触部は１ミリであるため動力を伝えられない。
【００１８】
そこで内接円板ギヤ（８）を間に介在させ、内接円板ギヤ（８）の外周部分の接触部（８ｃ）が、車輪（２）のリム（２ａ）と接触し、接触した接触部（８ｃ）は直径φ２００で動力を伝える。
【００１９】
その接触部（８ｃ）は、ゴムの弾性体でできており、接触部（８ｃ）の接触は１０ミリになり、面積では３平方センチであるため、動力が伝わるのが特徴である。そこで電動自転車用駆動装置の、自転車（１）の前輪の、車輪（２）のリム（２ａ）は普通の形をしている。そして駆動用のモータ（５）は、モータ（５）本体の下側に軸受（５ａ）を設置し、その軸受（５ａ）に内接円板ギヤ（８）の傘軸（８ｂ）を挿入して、回転自在に取り付ける。その軸受（５ａ）はベアリングなどの、摩擦が少ない物がよい。
【００２０】
内接円板ギヤ（８）外周の、内側の内ギヤ（８ａ）は、モータ（５）の小歯車（７）と噛み合っていて、モータ（５）の動力を内接円板ギヤ（８）に伝わり、内接円板ギヤ（８）の外周の接触部（８ｃ）が、車輪（２）にリム（２ａ）に動力を伝える。
【００２１】
したがって、内接円板ギヤ（８）は車輪（２）のタイヤ（２ｂ）と回転する周速は殆ど同じであり、内接円板ギヤ（８）はモータ（５）の小歯車（７）と同じであるため、モータ（５）に小歯車（７）の回転する周速は、車輪（２）の回転する速度と一致するため、モータ（５）の小歯車（７）の回転する速度は、自転車（１）の走行する速度と一致する。
【００２２】
そのモータ（５）は電動機械の、小形のドリルφ４０ぐらいの物で良く、回転は約毎分２万回転であるため、小歯車（７）の直径をφ６とすると時速２１．６キロメートルになり、求める理想の早さとなる。そのモータ（５）に電流を通すと、モータ（５）に軸（６）が回転して小歯車（７）を回転させ、小歯車（７）が内接円板ギヤ（８）を介して車輪（２）のリム（２ａ）を回転させ、自転車（１）に動力を与える。
【００２３】
その内接円板ギヤ（８）の接触部（８ｃ）が、車輪（２）のリム（２ａ）に接触している力は、モータ（５）自身を回動さすモータ軸（５ｃ）に取り付けたコイルバネ（５ｃ）の力によって、内接円板ギヤ（８）の接触部（８ｃ）と車輪（２）のリム（２ａ）が押し付けた状態で接触しているので、多少の歪みは防ぐことができる。
【実施例１】
【００２４】
参考文献の実施例について、図面を参照して説明する。
（イ）図１は、２４インチの電動自転車用駆動装置の側面図で、前輪の車輪（２）は内歯車（３）は、６２８個のギヤでできており、それをモータ（５）の小歯車（７）は、ギヤで山のところの直径はφ８であり、谷のところは直径φ４であり、ピッチ円の直径φ６の、６個のギヤで、動力を伝えている。したがって、小歯車（７）が回転する、小歯車（７）のピッチ円の外周と、走行距離は凡そ一致する。
【００２５】
このモータ（５）の最高回転数を毎分２００００回転とすると、直径φ６の小歯車（７）は、一回転で１８ミリ移動して、１分間では３６０メートル進み、１時間では２１．６キロになる。
【００２６】
したがって、時速２１．６キロ以上にスピードを出して走行するときには、モータ（５）の回転が追いつかず、モータ（５）は自然と発電機になり、バッテリに充電する。また、下り坂などで、モータ（５）の出力以上の回転する力が加わった時は、発電機となり電気を充電する。
【００２７】
図２は、図１のモータ（５）部分を拡大した側面図である。自転車（１）のフレーム（４）にモータ（５）を取り付ける。そのモータ（５）は、軸（６）を介して小歯車（７）が具備されており、その小歯車（７）は車輪（２）の内歯車（３）と噛み合っているところが、点線で現している。
【００２８】
従来の制御装置から電流を受けて、モータ（５）の小歯車（７）は矢印Ａのように右に回転して、その回転を車輪（２）のリム（２ａ）の内歯車（３）が受けて、同じく矢印Ｂのように右に回転する。この発明は、モータ（５）の回転を直接車輪（２）に伝えることで、減速装置が不要になり、そのため減速装置のギヤの摩擦がなくなった物である。さらに、車輪（２）の軸と、同じ方向にモータ（５）の軸（６）を設置したため、車輪（２）のリム（２ａ）は外に力が加わるだけなので、車輪（２）に無理がかからない。
【００２９】
（ロ）図３は、モータ（５）の取り付け部分を、自転車の発電機のように脱着可能にした斜視図である。図は作動状態のモータ（５）であり、モータ（５）はモータ軸（５ｂ）に具備されており、モータ軸（５ｂ）に巻かれたコイルバネ（５ｃ）は、モータ（５）を上に上げるように作用している。
【００３０】
そして、電動自転車用駆動装置を普通の自転車（１）にように作動していない状態にするときは、モータ（５）を下に下げると、モータ軸（５ｂ）を中心に回動して、モータ軸（５ｂ）に取り付けたピン（５ｄ）は、点線で示すように上に上がる。上に上がると、略コ状のストッパー（４ｂ）は、スプリング（４ｃ）が点線のようになっている状態が、スプリング（４ｃ）が働く状態であるため、ストッパー（４ｂ）は点線のようになり、モータ（５）を押し上げる力より、ストッパー（４ｂ）の止める力が大きいため、モータ（５）は点線のように下に下がった状態で固定される。
【００３１】
作動していない状態から、作動している状態にするときは、点線の状態のストッパー（４ｂ）を左に引っ張ると、ピン（５ｄ）は下に移動し、モータ軸（５ｂ）も回動するため、モータ軸（５ｂ）に具備されているモータ（５）も上に上がり、小歯車（７）が内歯車（３）を回転させ、車輪（２）を回転さす。したがって、モータ（５）の小歯車（７）が、車輪（２）の内歯車（３）と噛み合う力は、モータ軸（５ｂ）のコイルバネ（５ｃ）の強さである。
【００３２】
（ハ）図４は、モータ（５）を二個取り付けた正面から見た断面図である。両端にフレーム（４）があり、モータ（５）がそのフレーム（４）に取り付けてあり、モータ（５）の軸（６）は小歯車（７）を介して車輪（２）の内歯車（３）に動力を伝える。この電動自転車用駆動装置は、モータ（５）は１個でも構わない。また、後輪に取り付けても差支えない。しかし、本発明のリム（２ａ）に内歯車（３）を取り付るため車輪（２）自体に重量をもたせる役割があるため、やはり前輪を重たくした方が、低速が効くので良い。低速自転車は、今では郵便局の赤い自転車が、低速で走っても安定している自転車で、時速６キロぐらいで安定して走ることができる。
【実施例２】
【００３３】
図５は、本発明の内接円板ギヤ（８）を取り付けた自転車（１）の側面図である。この内接円板ギヤ（８）は、車輪（２）のリム（２ａ）に、請求項１のような内歯車（３）を取り付けなくてよい物である。その内接円板ギヤ（８）は、外側に接触部（８ｃ）が付いており、外形は約φ２００であり、接触部（８ｃ）は弾性体のゴムでできているため、接触部（８ｃ）は約３０ミリ接触して、全体では３平方センチの接触で内接円板ギヤ（８）の動力を車輪（２）に伝える。
【００３４】
内接円板ギヤ（８）の内側には、内ギヤ（８ａ）が付いており、内ギヤ（８ａ）は２００個のギヤでできており、モータ（５）の小歯車（７）が駆動するのを、内接円板ギヤ（８）が介在して車輪（２）を駆動している。
【００３５】
６図は、内接円板ギヤ（８）の仕組みを現した側面図である。内接円板ギヤ（８）はレコードのターンテーブルのような形をしており、内接円板ギヤ（８）の中心に傘軸（８ｂ）があり、傘軸（８ｂ）はモータ（５）に具備した軸受（５ａ）に、回転自在に挿入してある。
【００３６】
内接円板ギヤ（８）の外周は、接触部（８ｃ）と内ギヤ（８ａ）とでできており、外側の接触部（８ｃ）は車輪（２）のリム（２ａ）に接触しているため、接触部（８ｃ）は弾性体のゴムなどでできている。そして、外周部の内側は内ギヤ（８ａ）がモータ（５）の小歯車（７）と噛み合っている。
【００３７】
モータ（５）の小歯車（７）は、矢印Ａのように時計回りに回転し、その回転を内接円板ギヤ（８）の内ギヤ（８ａ）が噛み合って、矢印Ｂのように３３分の１に回転を低速回転にし、その内接円板ギヤ（８）の回転を車輪（２）に伝え、矢印Ｃのように回転し、車輪（２）の回転は、内接円板ギヤ（８）の３分の１になる。したがって、車輪（２）を１回転さすために、モータ（５）の小歯車（７）の回転は９９回、回転する。
【００３８】
図７は、内接円板ギヤ（８）の断面図である。その図は、両側にフレーム（４）があり、左側のフレーム（４）にはモータ（５）が具備されており、そのモータ（５）の小歯車（７）は内接円板ギヤ（８）を介して、中央の車輪（２）のリム（２ａ）に接している。その車輪（２）の断面は左側にリム（２ａ）と内接円板ギヤ（８）の接触部（８ｃ）が接触しているところがあり、車輪（２）の中央にはスポーク（２ｃ）がある。
【００３９】
そのフレーム（４）に取り付けたモータ（５）は、モータ（５）の外側の下に軸受（５ａ）を具備し、その軸受（５ａ）に傘軸（８ｂ）を挿入し、その傘軸（８ｂ）は回転自在になっている。内接円板ギヤ（８）の傘軸（８ｂ）を中心に外部内ギヤ（８ａ）は、モータ（５）の軸（６）小歯車（７）が噛み合っている。その回転する力は、内接円板ギヤ（８）を介して車輪（２）のリム（２ａ）に伝わり、車輪（２）は手前に回転する。
【００４０】
そして、モータ（５）全体を図３のような装置で持ち上げているため、内接円板ギヤ（８）の接触部（８ｃ）は、自転車（１）の車輪（２）のリム（２ａ）に接触して、内接円板ギヤ（８）の回転する力を車輪（２）に伝えている。したがって、この内接円板ギヤ（８）を介在させる方法は、摩擦で接触部（８ｃ）がリム（２ａ）と接することと、内接円板ギヤ（８）が付いている分、重たいので、モータ軸（５ｂ）に具備されたコイルバネ（５ｃ）を、強い復元性のあるものにしなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
この電動自転車用駆動装置の構造は簡単であるため、電動車椅子にも使用できる。電動車椅子は、両側に車輪が取り付けてあり、車輪を回転させる方法は、上記のように直接車輪（２）のリム（２ａ）の内歯車（３）に動力を伝える方法と、内接円板ギヤ（８）を介在して動力を伝える方法の、２つの方法がある。そして、それを動かす装置はジョイスティクなど、開発されている技術を使用する。
【符号の説明】
【００４２】
１  自転車
２  車輪      ２ａ  リム            ２ｂ  タイヤ        ２ｃ  スポーク
３  内歯車
４  フレーム        ４ａ  フレームステ        ４ｂ  ストッパー
４ｃ  スプリング
５  モータ        ５ａ  軸受      ５ｂ  モータ軸      ５ｃ  コイルバネ
５ｄ  ピン
６  軸
７  小歯車
８  内接円板ギヤ        ８ａ  内ギヤ      ８ｂ  傘軸        ８ｃ  接触部
【図１】
0005639013.tif 000002
【図２】
0005639013.tif 000003
【図３】
0005639013.tif 000004
【図４】
0005639013.tif 000005
【図５】
0005639013.tif 000006
【図６】
0005639013.tif 000007
【図７】
0005639013.tif 000008