(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端にクランクペダル（１９L ，１９R ）をそれぞれ有するクランク軸（１８）と同軸上に、駆動輪（ＷR ）に伝達する動力を出力するための出力部材（２１）が前記クランク軸（１８）との相対回転を自在として配置され、クランク軸（１８）および出力部材（２１）間には、第１一方向クラッチ（４２）を中間部に備える第１動力伝達系（２０）が設けられ、電動アシストモータ（２４）および前記出力部材（２１）間には、第２一方向クラッチ（６３）を中間部に備える第２動力伝達系（２５）が設けられる電動アシスト車両のトルク伝達装置において、
クランク軸（１８）の動力を出力部材（２１）側に伝達することを可能として第１動力伝達系（２０）の一部を構成し且つトーションバーの機能を発揮し得る動力伝達部材（４０）が、クランク軸（１８）を同軸に囲繞するパイプ状に形成されていて、該動力伝達部材（４０）の軸方向一端がクランク軸（１８）に連結されると共に、その軸方向他端と出力部材（２１）間に第１一方向クラッチ（４２）が介装されることを特徴とする、電動アシスト車両のトルク伝達装置。
【請求項２】
前記動力伝達部材（４０）がトーションバーの機能を発揮し得るように、該動力伝達部材（４０）の軸方向中間部には、その周方向に間隔をあけて複数の開口部（５０）が設けられることを特徴とする、請求項１記載の電動アシスト車両のトルク伝達装置。
【請求項３】
クランク軸（１８）および第１一方向クラッチ（４２）間の回転位相を検出する検出器（５２）が、前記動力伝達部材（４０）の外側方に配置されることを特徴とする、請求項１または２記載の電動アシスト車両のトルク伝達装置。
【請求項４】
前記検出器（５２）が、動力伝達部材（４０）を囲繞する環状に形成されるクランク軸（１８）側の第１可動部材（５４）と、動力伝達部材（４０）を囲繞する環状に形成されて第１可動部材（５４）に対向配置される第１一方向クラッチ（４２）側の第２可動部材（５５）とを備えるとともに、第１および第２可動部材（５４，５５）間の回転位相を検出可能に構成されることを特徴とする、請求項３記載の電動アシスト車両のトルク伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、両端にクランクペダルをそれぞれ有するクランク軸と同軸上に、駆動輪に伝達する動力を出力するための出力部材が前記クランク軸との相対回転を自在として配置され、クランク軸および出力部材間には、第１一方向クラッチを中間部に備える第１動力伝達系が設けられ、電動アシストモータおよび前記出力部材間には、第２一方向クラッチを中間部に備える第２動力伝達系が設けられる電動アシスト車両のトルク伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かかる装置は、たとえば特開平７−３０９２８４号公報等により既に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のものでは、第１動力伝達系の一部を構成するトーションンバーがクランク軸内に収納されており、トーションバーの収納部分での剛性低下を補うためにクランク軸の大径化が余儀なくされ、トルク伝達装置の大型化を招いていた。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、クランク軸の剛性増大化のための大径化を不要とし、小型化を可能とした電動アシスト車両のトルク伝達装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、両端にクランクペダルをそれぞれ有するクランク軸と同軸上に、後輪に伝達する動力を出力するための出力部材が前記クランク軸との相対回転を自在として配置され、クランク軸および出力部材間には、第１一方向クラッチを中間部に備える第１動力伝達系が設けられ、電動アシストモータおよび前記出力部材間には、第２一方向クラッチを中間部に備える第２動力伝達系が設けられる電動アシスト車両のトルク伝達装置において、クランク軸の動力を出力部材側に伝達することを可能として第１動力伝達系の一部を構成し且つトーションバーの機能を発揮し得る動力伝達部材が、クランク軸を同軸に囲繞するパイプ状に形成されていて、該動力伝達部材の軸方向一端がクランク軸に連結されると共に、その軸方向他端と出力部材間に第１一方向クラッチが介装されることを特徴とする。
【０００６】
また請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記動力伝達部材がトーションバーの機能を発揮し得るように、該動力伝達部材の軸方向中間部には、その周方向に間隔をあけて複数の開口部が設けられることを特徴とする。
【０００７】
さらに請求項３記載の発明は、上記請求項１または２記載の発明の構成に加えて、クランク軸および第１一方向クラッチ間の回転位相を検出する検出器が、前記動力伝達部材の外側方に配置されることを特徴とする。
【０００８】
さらに請求項４記載の発明は、上記請求項３記載の発明の構成に加えて、前記検出器が、動力伝達部材を囲繞する環状に形成されるクランク軸側の第１可動部材と、動力伝達部材を囲繞する環状に形成されて第１可動部材に対向配置される第１一方向クラッチ側の第２可動部材とを備えるとともに、第１および第２可動部材間の回転位相を検出可能に構成されることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
【００１０】
図１ないし図６は本発明の一実施例を示すものであり、図１は電動アシスト自転車の側面図、図２はトルク伝達装置の縦断側面図、図３は図２の３−３線に沿う断面図、図４は図３の４−４線拡大断面図、図５は動力伝達部材の周方向展開図、図６は図５の６−６線に沿う動力伝達部材の横断面図である。
【００１１】
先ず図１において、電動アシスト車両としての電動アシスト自転車Ｂは側面視で略Ｖ字状をなすメインフレーム１１を備えており、このメインフレーム１１の前端に設けられたヘッドパイプ１２には、フロントフォーク１３が回動自在に支承され、該フロントフォーク１３の上端にバーハンドル１４が連結され、該フロントフォーク１３の下端に前輪ＷF が回転自在に支承される。またメインフレーム１１の下部から後方に延びるとともに一対のステー１６…で補強された一対のリヤフォーク１５…に駆動輪としての後輪ＷR が回転自在に支承される。
【００１２】
図２および図３を併せて参照して、メインフレーム１１の下端部には、駆動部ハウジング１７が取付けられており、該駆動部ハウジング１７で回転自在に支承されたクランク軸１８の左右両端にはクランクペダル１９L ，１９R がそれぞれ固着される。これらのクランクペダル１９L ，１９R による踏力は、第１動力伝達系２０を介してクランク軸１８から出力部材としての出力スプロケット２１に伝達される。而して後輪ＷR の車軸に設けられた従動スプロケット２２と前記出力スプロケット２１とには無端状のチェーン２３が巻掛けられており、クランクペダル１９L ，１９R による踏力を後輪ＷR に伝達することが可能である。
【００１３】
また駆動部ハウジング１７には、電動アシストモータ２４が付設されており、この電動アシストモータ２４の出力は、クランクペダル１９L ，１９R による踏力をアシストすべく第２動力伝達系２５を介して出力スプロケット２１に伝達される。
【００１４】
メインフレーム１１の前部に設けられているバッテリボックス２６には、電動アシストモータ２４に電力を供給するための複数のＮｉ−Ｃｄ電池から成る走行用バッテリ２７が収納される。またメインフレーム１１の後部には、電動アシストモータ２４の作動を制御する電子制御ユニットやモータドライバ等の制御装置２８が配設される。
【００１５】
駆動部ハウジング１７は、右ハウジング２９と、該右ハウジング２９との間に第１収納室３２を形成して右ハウジング２９に結合される左ハウジング３０と、左ハウジング３０との間に第２収納室３３を形成して左ハウジング３０に結合されるカバー３１とから成り、右ハウジング２９および左ハウジング３０が、一対のボルト３４，３４によりメインフレーム１１の下部に共締めされる。
【００１６】
クランク軸１８は、その大部分を第１収納室３２内に配置するようにして駆動部ハウジング１７に回転自在に支承されるものであり、該クランク軸１８の右端部は、ボールベアリング３５を介して右ハウジング２９に支承された回転筒体３６の内周にローラベアリング３７を介して支承され、クランク軸１８の左端部はボールベアリング３８を介して左ハウジング３０に支承される。而して右ハウジング２９の左側方に配置される出力スプロケット２１が前記回転筒体３６に結合される。
【００１７】
図４を併せて参照して、クランク軸１８の動力を出力スプロケット２１に伝達するための第１動力伝達系２０は、第１収納室３２内に配置されるものであり、一端がクランク軸１８に連結される動力伝達部材４０と、該動力伝達部材４０の他端に連結される環状の回転部材４１と、回転部材４１および回転筒体３６間に設けられる第１一方向クラッチ４２とで構成される。
【００１８】
動力伝達部材４０は、クランク軸１８を同軸に囲繞するパイプ状に形成されるものであり、該動力伝達部材４０の一端がスプライン４３を介してクランク軸１８に連結される。また動力伝達部材４０の他端部内周とクランク軸１８との間にはローラベアリング４４が介装される。さらに動力伝達部材４０の他端外周は回転部材４１の内周にスプライン４５を介して結合される。
【００１９】
第１一方向クラッチ４２は、動力伝達部材４０と一体に回転する回転部材４１をクラッチ内輪とするとともに回転筒体３６をクラッチ外輪として構成されるものであり、回転部材４１の外周に枢支されるとともに環状のスプリング４６で拡開方向に付勢された複数たとえば４個のラチェット爪４７…と、回転筒体３６の内周に設けられたラチェット歯４８とを備える。
【００２０】
このような第１一方向クラッチ４２によれば、クランクペダル１９L ，１９R を踏んでクランク軸１８を正転方向４９に回転させると、クランク軸１８のトルクが動力伝達部材４０、回転部材４１、第１一方向クラッチ４２および回転筒体３６を介して出力スプロケット２１に伝達されるが、クランクペダル１９L ，１９R を踏んでクランク軸１８を逆転方向に回転させたときには、第１一方向クラッチ４２がスリップしてクランク軸１８の逆転が許容される。
【００２１】
ところで、クランク軸１８および回転部材４１間で動力を伝達する動力伝達部材４０は、トーションバーとしての機能を発揮するものであり、その軸方向中間部には、図５および図６で明示するように、周方向に間隔をあけた複数たとえば４個の開口部５０，５０…が設けられる。また動力伝達部材４０の最大捩れ量を規制するためのピン５１がクランク軸１８に固着されており、該規制ピン５１は、各開口部５０…の１つに挿通される。
【００２２】
クランク軸１８および第１一方向クラッチ４２間の回転位相を検出する検出器としてのポテンショメータ５２が、動力伝達部材４０の外側方に配置されるものであり、このポテンショメータ５２は、左ハウジング３０に固定的に支持されて動力伝達部材４０を囲繞するケース５３と、動力伝達部材４０を囲繞する環状に形成されて前記ケース５３内に収納されるとともに前記ピン５１に係合される第１可動部材５４と、動力伝達部材４０を囲繞する環状に形成されて前記ケース５３内で第１可動部材５４に対向配置されるとともに回転部材４１に係合される第２可動部材５５とを備える。而して第１可動部材５４はクランク軸１８とともに回転し、また第２可動部材５５は回転部材４１とともに回転するので、第１および第２可動部材５４，５５間の回転位相がクランク軸１８および第１一方向クラッチ４２間の回転位相となるものであり、該ポテンショメータ５２によりクランク軸１８および第１一方向クラッチ４２間の回転位相を検出することが可能となる。
【００２３】
動力伝達部材４０の一端側外周には、複数の歯４０ａ，４０ａ…が等間隔に設けられており、それらの歯４０ａ，４０ａ…に対向するようにして回転速度センサ５６が駆動部ハウジング１７の左ハウジング３０に取付けられる。而して該回転速度センサ５６により、動力伝達部材４０すなわちクランク軸１８の回転速度が検出される。
【００２４】
電動アシストモータ２４の動力を出力スプロケット２１に伝達するための第２動力伝達系２５は、第２収納室３３内で電動アシストモータ２４の出力軸２４ａに固着された駆動ギヤ５７と、第２収納室３３内で第１回転軸５８の一端に固着されて前記駆動ギヤ５７に噛合される第１中間ギヤ５９と、第１収納室３２内で第１回転軸５８に一体に設けられる第２中間ギヤ６０と、第２中間ギヤ６０に噛合される第３中間ギヤ６１と、第３中間ギヤ６１と同軸に配置される第２回転軸６２と、第３中間ギヤ６１および第２回転軸６２間に設けられる第２一方向クラッチ６３と、第１収納室３２内で第２回転軸６２に一体に設けられる第４中間ギヤ６４と、出力スプロケット２１が結合されている回転筒体３６に一体に設けられるとともに第４中間ギヤ６４に噛合される被動ギヤ６５とを備える。
【００２５】
第１回転軸５８は、電動アシストモータ２４の出力軸２４ａと平行な軸線を有するものであり、右ハウジング２９および第１回転軸５８間にボールベアリング６６が、また左ハウジング３０および第１回転軸５８間にボールベアリング６７が介装される。第２回転軸６４は第１回転軸５８と平行な軸線を有するものであり、右ハウジング２９および第２回転軸６４間にボールベアリング６８が、また左ハウジング３０および第２回転軸６４間にボールベアリング６９が介装される。
【００２６】
このような第２動力伝達系２５では、電動アシストモータ２４の作動に伴なうトルクが出力スプロケット２１に伝達されるが、電動アシストモータ２４の作動が停止したときには、第２一方向クラッチ６３の働きにより第２回転軸６４の空転が許容され、クランクペダル１９L ，１９R の踏力による出力スプロケット２１の回転が妨げられることはない。  次にこの実施例の作用について説明すると、電動アシスト自転車Ｂを走行させるべく乗員がクランクペダル１９L ，１９R を踏むと、クランク軸１８の動力が第１動力伝達系２０を介して出力スプロケット２１に伝達され、チェーン２３および従動スプロケット２２を介して後輪ＷR に動力が伝達されることになる。
【００２７】
このときのクランクペダル１９L ，１９R の踏力がポテンショメータ５２によって検出される。すなわちクランクペダル１９L ，１９R の踏力に応じたトルクが動力伝達部材４０に作用することにより、該動力伝達部材４０は、その一端および他端間で捩れることになり、その捩れに応じて生じるクランク軸１８および第１一方向クラッチ４２間の回転位相がポテンショメータ５２により検出される。またクランク軸１８の回転速度は回転速度センサ５６で検出されるものであり、ポテンショメータ５２の検出値ならびに回転速度センサ５６の検出値に応じたアシスト動力を電動アシストモータ２４で発揮させることにより、乗員の負荷を軽減することができる。
【００２８】
而して第１動力伝達系２０の一構成要素であるとともにトーションバーとしての機能をも発揮するパイプ状の動力伝達部材４０が、クランク軸１８を同軸に囲繞して配置されることにより、動力伝達部材４０の配置に伴ってクランク軸１８をその剛性増大のために大径化することが不要となり、トルク伝達装置の小型化に寄与することができる。
【００２９】
しかもポテンショメータ５２は、動力伝達部材４０を囲繞するようにして該動力伝達部材４０の外側方に配置されるものであり、ポテンショメータ５２の配置に大きなスペースを必要としないコンパクトな配置で、クランク軸１８および第１一方向クラッチ４２間の回転位相を直接かつ高信頼度で検出することができる。
【００３０】
また動力伝達部材４０の軸方向中間部において周方向に間隔をあけた複数個所に開口部５０…が設けられていることにより、動力伝達部材４０にその周方向に沿ってほぼ等しい曲げ荷重が作用するようになり、動力伝達部材４０に局部的な大荷重が作用することを回避して動力伝達部材４０の耐久性向上に寄与することができる。
【００３１】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例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を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【００３２】
たとえば、本発明は、電動アシスト自転車Ｂだけでなく、電動アシスト車椅子にも適用可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、クランク軸の動力を出力部材側に伝達することを可能として第１動力伝達系の一部を構成し且つトーションバーの機能を発揮し得る動力伝達部材が、クランク軸を同軸に囲繞するパイプ状に形成されていて、該動力伝達部材の軸方向一端がクランク軸に連結されると共に、その軸方向他端と出力部材間に第１一方向クラッチが介装されるので、第１動力伝達系の一部を構成しトーションバーの機能を発揮し得る動力伝達部材の配置に伴ってクランク軸をその剛性増大のために大径化することが不要となり、即ち、クランク軸を大径化することなく該クランク軸の剛性を確保することができるため、トルク伝達装置の小型化に寄与することができる。
【００３４】
また特に請求項２の発明によれば、動力伝達部材にその周方向に沿ってほぼ等しい曲げ荷重が作用するようにして、動力伝達部材に局部的な大荷重が作用することを回避し、動力伝達部材の耐久性向上に寄与することができる。
【００３５】
さらに特に請求項３又は４の発明によれば、検出器の配置に大きなスペースを必要としないコンパクトな配置で、クランク軸および第１一方向クラッチ間の回転位相を直接かつ高信頼度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  電動アシスト自転車の側面図である。
【図２】  トルク伝達装置の縦断側面図である。
【図３】  図２の３−３線に沿う断面図である。
【図４】  図３の４−４線拡大断面図である。
【図５】  動力伝達部材の周方向展開図である。
【図６】  図５の６−６線に沿う動力伝達部材の横断面図である。
【符号の説明】
１８・・・クランク軸
１９L ，１９R ・・・クランクペダル
２０・・・第１動力伝達系
２１・・・出力部材としての出力スプロケット
２４・・・電動アシストモータ
２５・・・第２動力伝達系
４０・・・動力伝達部材
４２・・・第１一方向クラッチ
５０・・・開口部
５２・・・検出器としてのポテンショメータ
５４・・・第１可動部材
５５・・・第２可動部材
６３・・・第２一方向クラッチ
Ｂ・・・電動アシスト車両としての電動アシスト自転車
ＷR ・・・駆動輪としての後輪
【図１】
0003645964.tif 000002
【図２】
0003645964.tif 000003
【図３】
0003645964.tif 000004
【図４】
0003645964.tif 000005
【図５】
0003645964.tif 000006
【図６】
0003645964.tif 000007