(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受座、スリーブユニット、クランク軸、２つのペダルクランク及び踏力センサユニットを備えるとともに、自転車のフレームに配設され、駆動制御システムと接続される補助動力トリガ機能を有する自転車のペダル構造であって、
前記受座は、第１の開口及び第２の開口を有し、
前記スリーブユニットは、前記受座内に配設されるとともに、第１のスリーブ及び第２のスリーブを含み、前記第１のスリーブは、前記第１の開口中に取り付けられ、前記第２のスリーブは、前記第２の開口中に取り付けられ、
前記クランク軸は、前記第１のスリーブ及び前記第２のスリーブに嵌合され、回動自在に前記受座内に配設され、
前記ペダルクランクは、前記クランク軸の両端にそれぞれ結合され、互いに反対方向へ延びて前記クランク軸に対して略垂直に取り付けられるとともに、ペダルを有し、前記ペダルが漕ぐ力を受けると前記クランク軸が回転し、
前記踏力センサユニットは、前記クランク軸の上方に位置するように前記第１のスリーブ及び前記第２のスリーブ上にそれぞれ配設された複数の圧電片を含むことを特徴とする補助動力トリガ機能を有する自転車のペダル構造。
【請求項２】
前記踏力センサユニットは、４つの圧電片を含み、
前記圧電片は、前記クランク軸の上方及び下方に対をなすように前記第１のスリーブ及び前記第２のスリーブ上にそれぞれ配設されることを特徴とする請求項１に記載の補助動力トリガ機能を有する自転車のペダル構造。
【請求項３】
前記第１のスリーブ及び前記第２のスリーブ中には、軸受がそれぞれ配設され、
前記クランク軸は、前記軸受によりそれぞれ受け止められることを特徴とする請求項１又は２に記載の補助動力トリガ機能を有する自転車のペダル構造。
【請求項４】
前記圧電片とそれぞれ分離されて前記第１のスリーブ上に配設された回転速度センサをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の補助動力トリガ機能を有する自転車のペダル構造。
【請求項５】
前記第１のスリーブ及び前記第２のスリーブの外側には、前記受座内に係合される凸縁がそれぞれ設けられることを特徴とする請求項４に記載の補助動力トリガ機能を有する自転車のペダル構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補助動力トリガ機能を有する自転車のペダル構造に関し、特に、自転車のフレーム上に設置し、ライダーが電動自転車のペダルを漕ぐ際に補助動力を供給し、自転車の走行をアシストする、補助動力トリガ機能を有する自転車のペダル構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自転車は、ペダル構造と、車輪軸心に結合されたギア群と、ペダル構造と車輪のギア群とを接続するチェーンと、を含むのが一般的である。ペダル構造は、クランク軸と、クランク軸に接続されたスプロケットと、クランク軸の両端に接続されたクランクとを含み、ライダーがクランクに設けられた左右のペダルを漕いでクランク軸を回転させると、チェーンにより車輪が回転する。
【０００３】
ライダーが小さな力で自転車を漕げるように、モータと、モータのコントローラとを備え、モータによりクランク軸を回転させる補助動力を供給する自転車が開発されている。従来の自転車のペダル構造の補助動力技術では、ペダル構造のクランク軸上に設置されたセンサにより、クランク軸の回転速度、トルクなどを検出し、コントローラによりモータの起動又は調整を行う。
【０００４】
従来技術ではクランク軸上にセンサが設置され、センサは、クランク軸の回転に伴って回転するとともに、スリップリングと接触する方式により接続されて電気信号を伝達する。しかし、このような方式では、センサとスリップリングとの間で接触不良を起こして電気信号の伝達が不安定となる欠点がある上、全体の構造が複雑となり、容易に損壊する虞もあった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、構造を簡素化して部品点数を低減し、補助動力トリガ機能を有する自転車のペダル構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によれば、受座、スリーブユニット、クランク軸、２つのペダルクランク及び踏力センサユニットを備えるとともに、自転車のフレームに配設され、駆動制御システムと接続される補助動力トリガ機能を有する自転車のペダル構造であって、前記受座は、第１の開口及び第２の開口を有し、前記スリーブユニットは、前記受座内に配設されるとともに、第１のスリーブ及び第２のスリーブを含み、前記第１のスリーブは、前記第１の開口中に取り付けられ、前記第２のスリーブは、前記第２の開口中に取り付けられ、前記クランク軸は、前記第１のスリーブ及び前記第２のスリーブに嵌合され、回動自在に前記受座内に配設され、前記ペダルクランクは、前記クランク軸の両端にそれぞれ結合され、互いに反対方向へ延びて前記クランク軸に対して略垂直に取り付けられるとともに、ペダルを有し、前記ペダルが漕ぐ力を受けると前記クランク軸が回転し、前記踏力センサユニットは、前記クランク軸の上方に位置するように前記第１のスリーブ及び前記第２のスリーブ上にそれぞれ配設された複数の圧電片を含むことを特徴とする補助動力トリガ機能を有する自転車のペダル構造が提供される。
【０００７】
前記踏力センサユニットは、４つの圧電片を含み、前記圧電片は、前記クランク軸の上方及び下方に対をなすように前記第１のスリーブ及び前記第２のスリーブ上にそれぞれ配設されることが好ましい。
【０００８】
前記第１のスリーブ及び前記第２のスリーブ中には、軸受がそれぞれ配設され、前記クランク軸は、前記軸受によりそれぞれ受け止められることが好ましい。
【０００９】
前記圧電片とそれぞれ分離されて前記第１のスリーブ上に配設された回転速度センサをさらに備えることが好ましい。
【００１０】
前記第１のスリーブ及び前記第２のスリーブの外側には、前記受座内に係合される凸縁がそれぞれ設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の補助動力トリガ機能を有する自転車のペダル構造は、踏力センサユニットが回転しないスリーブユニット上に設置されるため、ライダーが漕いで自転車が前進する際、踏力センサユニットは、クランク軸の回転に伴って回転することはなく、回路構成及び部品構成を簡素化するとともに、損壊することを防ぐこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る補助動力トリガ機能を有する自転車のペダル構造を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る補助動力トリガ機能を有する自転車のペダル構造を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る補助動力トリガ機能を有する自転車のペダル構造を示す斜視図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る補助動力トリガ機能を有する自転車のペダル構造を別の角度から見たところを示す斜視図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係る補助動力トリガ機能を有する自転車のペダル構造のペダルをライダーが漕いでクランク軸に力が加わる状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、これによって本発明が限定されるものではない。
【００１４】
本発明の一実施形態に係る補助動力トリガ機能を有する自転車のペダル構造は、自転車のフレーム（図示せず）上に配設され、駆動制御システム（図示せず）と接続される。駆動制御システムは、コントローラ及び駆動モータを含む。コントローラは、駆動モータを制御し、補助動力として用いる出力トルクを供給する。ライダーがペダルを漕いでいることを検出すると、コントローラにより駆動モータを駆動するか、駆動モータの出力を変化させ、自転車のペダル構造へデジタルモジュール化補助動力を伝達し、自転車を前進させる動力の一部又は全部として用いる。
【００１５】
図１及び図２を参照する。図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態に係る補助動力トリガ機能を有する自転車のペダル構造は、少なくとも受座１０、スリーブユニット２０、クランク軸３０、２つのペダルクランク４０及び踏力センサユニット５０から構成されてなる。受座１０は、第１の開口１１及び第２の開口１２を有する。スリーブユニット２０は、受座１０中に配設されるとともに、第１のスリーブ２１及び第２のスリーブ２２を含む。第１のスリーブ２１は、第１の開口１１中に取り付けられる。第２のスリーブ２２は、第２の開口１２中に取り付けられる。クランク軸３０は、第１のスリーブ２１及び第２のスリーブ２２に嵌合され、回動自在に受座１０内に配設される。２つのペダルクランク４０は、クランク軸３０の両端にそれぞれ結合され、互いに反対方向へ延びてクランク軸３０に対して略垂直に取り付けられるとともに、ペダルを有し、ペダルが漕ぐ力を受けるとクランク軸３０が回転する。踏力センサユニット５０は、クランク軸３０の上方に位置するように第１のスリーブ２１及び第２のスリーブ２２上にそれぞれ配設された複数の圧電片５１ａを含む。
【００１６】
図１を参照する。図１に示すように、受座１０は、収容空間を有するハウジングである。第１の開口１１及び第２の開口１２は、対をなして自転車の両側に形成される。受座１０は、自転車のフレームを取り付ける第３の開口１３を有する。
【００１７】
図２を参照する。図２に示すように、スリーブユニット２０は、受座１０中に配設される。第１のスリーブ２１は、第１の開口１１中に取り付けられる。第２のスリーブ２２は、第２の開口１２中に取り付けられる。第１のスリーブ２１及び第２のスリーブ２２は、クランク軸３０の両端に隣接した箇所に嵌合される。第１のスリーブ２１中には、軸受２３が配設される。第２のスリーブ２２中には、軸受２４が配設される。クランク軸３０は、各軸受２３，２４によりそれぞれ受け止められ、受座１０内にクランク軸３０が回動自在に設けられる。
【００１８】
本実施形態の踏力センサユニット５０は、少なくとも２つの圧電片５１ａを含む。圧電片５１ａは、第１のスリーブ２１及び第２のスリーブ２２上に配設され、クランク軸３０の上方に位置する。また、図３及び図４に示すように、踏力センサユニット５０は、４つの圧電片５１ａ，５１ｂを含んでもよい。圧電片５１ａ，５１ｂは、クランク軸３０の上方及び下方に対をなすように第１のスリーブ２１及び第２のスリーブ２２上にそれぞれ配設される。即ち、自転車のペダル構造１を有する自転車が路面を走行する際、第１のスリーブ２１及び第２のスリーブ２２上に配設された各圧電片５１ａは路面から最も離れて位置し、第１のスリーブ２１及び第２のスリーブ２２上に配設された圧電片５１ｂは路面から最も近くに位置する。図２に示すように、第１のスリーブ２１及び第２のスリーブ２２の外側には、凸縁２５，２６がそれぞれ設けられている。各凸縁２５，２６は、周縁を介して受座の内壁に係合され、第１のスリーブ２１及び第２のスリーブ２２は受座１０内に係合される。
【００１９】
また、自転車のペダル構造１は、回転速度センサ６０をさらに含む。回転速度センサ６０は、第１のスリーブ２１上に配設されるとともに、各圧電片５１ａ，５１ｂと分離して配設されている。例えば、回転速度センサ６０からクランク軸３０の中心点までの直線と、圧電片５１ａ又は圧電片５１ｂからクランク軸３０の中心点までの直線とにより形成される角度は９０度である。回転速度センサ６０は、クランク軸３０の回転速度を検出するホールセンサなどである。
【００２０】
図５を参照する。図５に示すように、本実施形態において、ライダーが各ペダル４１を漕ぐと、各ペダルクランク４０によりクランク軸３０が回転され、各ペダル４１が下向きの踏力を受けると、踏力がペダルクランク４０を介してクランク軸３０へ伝達される。クランク軸３０は、力を受けると曲げ撓んで第１のスリーブ２１が変形する。第１のスリーブ２１上のクランク軸３０の上下に対をなすように設けられた圧電片５１ａ，５１ｂが変形すると電圧が変化し、接続された駆動制御システムへ電気信号が伝送され、駆動制御システムをトリガしてデジタルモジュール化補助動力を出力する。このように補助動力によりクランク軸３０を回転させることにより踏力をアシストし、ライダーの脚にかかる負担を減らすことができる。
【００２１】
上述したことから分かるように、本発明の補助動力トリガ機能を有する自転車のペダル構造１は、踏力センサユニット５０が回転しないスリーブユニット２０上に設置されているため、ライダーがペダルを漕いで自転車を前進させても、踏力センサユニット５０がクランク軸３０の回転に伴って回転することがなく、回路構成及び部品構成を簡素化することができる上、損壊することを防ぐこともできる。
【００２２】
当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００２３】
１  自転車のペダル構造
１０  受座
１１  第１の開口
１２  第２の開口
１３  第３の開口
２０  スリーブユニット
２１  第１のスリーブ
２２  第２のスリーブ
２３  軸受
２４  軸受
２５  凸縁
２６  凸縁
３０  クランク軸
４０  ペダルクランク
４１  ペダル
５０  踏力センサユニット
５１ａ  圧電片
５１ｂ  圧電片
６０  回転速度センサ
【要約】
【課題】構造を簡素化して部品点数を低減し、補助動力トリガ機能を有する自転車のペダル構造を提供する。
【解決手段】補助動力トリガ機能を有する自転車のペダル構造１は、受座１０、スリーブユニット２０、クランク軸３０、２つのペダルクランク４０及び踏力センサユニット５０を備える。受座１０は、第１の開口１１及び第２の開口１２を有する。スリーブユニット２０は、受座１０内に配設されるとともに、第１のスリーブ２１及び第２のスリーブ２２を含む。クランク軸３０は、第１のスリーブ２１及び第２のスリーブ２２に嵌合され、回動自在に受座１０内に配設される。ペダルクランク４０は、クランク軸３０の両端にそれぞれ結合され、互いに反対方向へ延びてクランク軸３０に対して略垂直に取り付けられるとともにペダル４１を有し、ペダル４１が漕ぐ力を受けるとクランク軸３０が回転する。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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