(57)【要約】【課題】  誤った判断がなされる心配がなく、更に部材数が少なく、組立も容易で、且つ伝動効率が高い電動自転車の伝動機構を提供すること。【解決手段】  自転車の後輪（Ｂ）とダウンチューブ（Ｃ）との間のチェーンステイ（Ａ）の底部に、外カバー（１０，１１）を有する動力装置（１）が懸装され、該外カバー（１０，１１）内にクランクボルト（２０）が組合わされ、ラチェット（２２）の一端は大ギヤ（２１）と噛み合い、更に、カバー体（１００）にモータ（４０）が結合され、出力軸（４１）は減速ギヤ（３３）と噛み合い、該減速ギヤ（３３）の中心には動力出力輪（３１）が設けられ、また、カバー体（１００）の内部上面にセンサ（５０）が設けられると共に、カバー体（１００）の外カバー（１１）内におけるクランクボルト（２０）の周囲に速度センサ（８０）が設けられる。【選択図】  図１
0003105932.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
２つの外カバー（１０，１１）を組合わせて成り、上部に枢軸（６０）が枢設されることにより、車体のチェーンステイ（Ａ）の底部近傍におけるシートチューブの下端に枢設されるカバー体（１００）と、
前記カバー体（１００）の上部における、車体のダウンチューブ（Ｃ）の下端近傍に枢設されるクランクボルト（２０）と、
前記クランクボルト（２０）の外側に組み合わされ、周囲に移動可能な複数の爪部（２４）を有するベース（２３）と、
前記ベース（２３）の外側に嵌め込まれ、一端がカバー体（１００）の外側に突出して大ギヤ（２１）と連結されると共に、クランクボルト（２０）が自転車の前進時に回転する場合に、内周壁が爪部（２４）と係合するラチェット（２２）と、
出力軸（４１）がカバー体（１００）の内部に挿設するように、前記カバー体（１００）の中段における、大ギヤ（２１）と異なる側に組合わされるモータ（４０）と、
枢軸（３２）により前記カバー体（１００）の内部に枢設されると共に、該枢軸（３２）上にモータ（４０）の出力軸（４１）に連動する減速ギヤ（３３）が設けられ、その減速ギヤ（３３）と枢軸（３２）との間に一方向ベアリング（３４）が組み合わされ、該枢軸（３２）の一端が大ギヤ（２１）と同一方向でカバー体（１００）の外側に突出して、その突出部分に、車体のチェーンが掛けられる動力出力輪（３１）が組み合わされる減速装置（３０）と、
一端が前記カバー体（１００）の内部上面に固定され、自由端がクランクボルト（２０）と異なる方向に延伸して枢軸（５２）上に枢設されるトーションバネ（５１）を有し、該枢軸（５２）が、縦方向に設置され、その上半部がカバー体（１００）の上部から突出して車体のチェーンステイ（Ａ）に取付けられる掛止軸（５３）上に枢設されると共に、トーションバネ（５１）の中段に該トーションバネ（５１）の変形量を測定すると共に、モータの起動信号を発するねじれ感知器（５４）が設けられるセンサ（５０）と、
前記クランクボルト（２０）に連動する内部リング（８１）と、クランクボルト（２０）が回転する時に、固定により回転しない外部リング（８２）と、相対回転することによりパルス信号を発生する磁石リング（８３）及びホール素子（８４）とから成る速度センサ（８０）と、を含む電動自転車の伝動機構。
【請求項２】
前記トーションバネ（５１）の自由端には、枢軸（５２）上に掛止されるフック部（５１０）が形成されることを特徴とする請求項1に記載の電動自転車の伝動機構。
【請求項３】
前記外カバー（１０，１１）の後部における、大ギヤ（２１）と同一側に螺合ロッド（７２）により枢転座（７１）が枢設され、該枢転座（７１）の底部にチェーンを掛けるための調整輪（７０）が枢設されると共に、外カバー（１０）と枢転座（７１）との間に、調整輪（７０）を下向きに付勢するトーションバネ（７３）が取付けられ、前記減速ギヤ（３３）はプラスチック製であり、その中央には更に一方向ベアリング（３４）上に嵌め込まれる金属リングが取付けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動自転車の伝動機構。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、特に電動自転車に用いられる伝動機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動自転車の技術におけるこの１０年の進歩により、その補助動力である初期のリム摩擦方式に代わって充電式電池が広く用いられるようになった。電動自転車は通常、補助動力を用いる場合や、補助動力を用いずに、使用者自らペダルを漕ぐことにより自転車を走行させる場合を選択できると共に、上り坂に差し掛かった時には、それを感知して動力が働く仕組みになっている。
しかし、このような従来の電動自転車に用いられる伝動機構は、そのモータが車体のダウンチューブとシートチューブとの間において、複雑な減速ギヤセットを介して大ギヤにおけるクランクボルトに連結されているので、伝動機構全体の体積が大きいと共に、部材数が多く、組立てが面倒であるという欠点があった。
【０００３】
また、本出願人は先に中華民国公告第４９８８７６号「電動自転車の伝動装置」を出願しており、この構成によれば、速度センサによりクランクボルト上に位置される第２ギヤの位置を検知し、該第２ギヤの回転が遅い時は、上り坂において減速していると判断し、他のセンサの信号により適当な電圧を算出して、適当な補助動力をモータに供給するものである。
【０００４】
【特許文献１】中華民国公告第４９８８７６号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記の構成では、平地において低速走行した場合、センサが、上り坂で速度が落ちていると誤って判断し、大きな補助動力を供給してしまう。故に、従来の電動自転車は体積が大きいと共に、部材数が多く、組立てが面倒で、更にセンサ精度に優れないなどの問題を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案は、
２つの外カバー（１０，１１）を組合わせて成り、上部に枢軸（６０）が枢設されることにより、車体のチェーンステイ（Ａ）の底部近傍におけるシートチューブの下端に枢設されるカバー体（１００）と、
前記カバー体（１００）の上部における、車体のダウンチューブ（Ｃ）の下端近傍に枢設されるクランクボルト（２０）と、
前記クランクボルト（２０）の外側に組み合わされ、周囲に移動可能な複数の爪部（２４）を有するベース（２３）と、
前記ベース（２３）の外側に嵌め込まれ、一端がカバー体（１００）の外側に突出して大ギヤ（２１）と連結されると共に、クランクボルト（２０）が自転車の前進時に回転する場合に、内周壁が爪部（２４）と係合するラチェット（２２）と、
出力軸（４１）がカバー体（１００）の内部に挿設するように、前記カバー体（１００）の中段における、大ギヤ（２１）と異なる側に組合わされるモータ（４０）と、
枢軸（３２）により前記カバー体（１００）の内部に枢設されると共に、該枢軸（３２）上にモータ（４０）の出力軸（４１）に連動する減速ギヤ（３３）が設けられ、その減速ギヤ（３３）と枢軸（３２）との間に一方向ベアリング（３４）が組み合わされ、該枢軸（３２）の一端が大ギヤ（２１）と同一方向でカバー体（１００）の外側に突出して、その突出部分に、車体のチェーンが掛けられる動力出力輪（３１）が組み合わされる減速装置（３０）と、
一端が前記カバー体（１００）の内部上面に固定され、自由端がクランクボルト（２０）と異なる方向に延伸して枢軸（５２）上に枢設されるトーションバネ（５１）を有し、該枢軸（５２）が、縦方向に設置され、その上半部がカバー体（１００）の上部から突出して車体のチェーンステイ（Ａ）に取付けられる掛止軸（５３）上に枢設されると共に、トーションバネ（５１）の中段に該トーションバネ（５１）の変形量を測定すると共に、モータの起動信号を発するねじれ感知器（５４）が設けられるセンサ（５０）と、
前記クランクボルト（２０）に連動する内部リング（８１）と、クランクボルト（２０）が回転する時に、固定により回転しない外部リング（８２）と、相対回転することによりパルス信号を発生する磁石リング（８３）及びホール素子（８４）とから成る速度センサ（８０）と、を含む電動自転車の伝動機構、を提供する。
【考案の効果】
【０００７】
本考案は、上述したように、２つの外カバーを組合わせて成り、上部に枢軸が枢設されることにより、車体のチェーンステイの底部近傍におけるシートチューブの下端に枢設されるカバー体と、
前記カバー体の上部における、車体のダウンチューブの下端近傍に枢設されるクランクボルトと、
前記クランクボルトの外側に組み合わされ、周囲に移動可能な複数の爪部を有するベースと、
前記ベースの外側に嵌め込まれ、一端がカバー体の外側に突出して大ギヤと連結されると共に、クランクボルトが自転車の前進時に回転する場合に、内周壁が爪部と係合するラチェットと、
出力軸がカバー体の内部に挿設するように、前記カバー体の中段における、大ギヤと異なる側に組合わされるモータと、
枢軸により前記カバー体の内部に枢設されると共に、該枢軸上にモータの出力軸に連動する減速ギヤが設けられ、その減速ギヤと枢軸との間に一方向ベアリングが組み合わされ、該枢軸の一端が大ギヤと同一方向でカバー体の外側に突出して、その突出部分に、車体のチェーンが掛けられる動力出力輪が組み合わされる減速装置と、
一端が前記カバー体の内部上面に固定され、自由端がクランクボルトと異なる方向に延伸して枢軸上に枢設されるトーションバネを有し、該枢軸が、縦方向に設置され、その上半部がカバー体の上部から突出して車体のチェーンステイに取付けられる掛止軸上に枢設されると共に、トーションバネの中段に該トーションバネの変形量を測定すると共に、モータの起動信号を発するねじれ感知器が設けられるセンサと、
前記クランクボルトに連動する内部リングと、クランクボルトが回転する時に、固定により回転しない外部リングと、相対回転することによりパルス信号を発生する磁石リング及びホール素子とから成る速度センサと、からなるので、次に示すような効果を有する。
本考案は、上り坂に差し掛かりペダルを漕ぐ力が増し、その力がクランクボルトを介してカバー体に伝わり、該カバー体を揺動させてトーションバネを変形させると、その変形量をねじれ感知器が検知し、該変形量が設定値を超えていると、モータが起動して所定の補助動力を供給するので、従来のような誤った判断をする恐れはない。
モータとクランクボルトとは平行に設置されることから、複数の異なる軸方向のギヤを用いる必要がないので、動力装置全体の体積を縮小させてチェーンステイの下方に納めることができる。
故に、本考案のモータは減速ギヤを介してチェーンを駆動する構成となっているので、部材数が少なく、組立も容易で、且つ伝動効率も高い。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して本考案の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例】
【０００９】
図１は本考案に係る伝動機構を自転車に取付けた状態を示す正面図であり、図２は本考案に係る伝動機構の正面図であり、図３は本考案に係る伝動機構の正面透視図であり、図４は図２のＱ−Ｑ断面図であり、図５は本考案に係る伝動機構の部分平面断面図であり、図６は本考案に係る伝動機構の速度センサを示す側面透視図であり、図７は本考案に係る伝動機構におけるクランクの正回転及び逆回転時のホール素子の状態を示す図である。
【００１０】
図１及び図２に示すように、本考案の電動自転車の伝動機構は、自転車の車体におけるチェーンステイ（Ａ）の下方における、後輪（Ｂ）とダウンチューブ（Ｃ）との間に動力装置（１）が懸装され、該動力装置（１）上に、両側にそれぞれクランク（符号なし）が組合わされるクランクボルト（２０）が嵌挿され、該クランクボルト（２０）の一端に大ギヤ（２１）が組み合わされる。更に、動力装置（１）におけるカバー体（１００）の内部に減速装置（３０）が組み込まれ、該カバー体（１００）における、大ギヤ（２１）と異なる側に、図５に示すようにモータ（４０）が設けられ、前記減速装置（３０）における、カバー体（１００）の外側、且つ大ギヤ（２１）と同じ側に動力出力輪（３１）が設けられ、また、前記大ギヤ（２１）、動力出力輪（３１）、後記調整輪（７０）、車体の後方に設けられる小ギヤ（７５）にはチェーン（符号なし）が巻かれる。故に、動力を使用する場合は、モータ（４０）から減速装置（３０）における動力出力輪（３１）を介して動力が伝達されることにより、チェーンが駆動する。
【００１１】
図２乃至図４に示すように、前記動力装置（１）のカバー体（１００）は２つの外カバー（１０，１１）を組合わせて成り、クランクボルト（２０）は、その両端がそれぞれ外カバー（１０，１１）から突出するようにカバー体（１００）の一つの隅に設けられると共に、該カバー体（１００）における、大ギヤ（２１）と異なる側の外カバー（１１）の外側にモータ（４０）（本実施例では、ブラシレスモータを用いる）が設けられ、該モータ（４０）における複数の歯を有する出力軸（４１）はカバー体（１００）内において減速装置（３０）と噛み合う。
【００１２】
前記減速装置（３０）は、モータ（４０）の出力軸（４１）と噛み合う減速ギヤ（３３）と、カバー体（１００）内における、該減速ギヤ（３３）の中心に枢設される枢軸（３２）と、該枢軸（３２）上に取付けられる動力出力輪（３１）とから成り、これにより、モータ（４０）の動力を減速装置（３０）で減速させた後、動力出力輪（３１）によりチェーンに伝達して大ギヤ（２１）を駆動させる。更に、減速ギヤ（３３）と枢軸（３２）との間には、モータ（４０）の出力端（４１）が動力を出力して減速ギヤ（３３）を回転させた時、減速ギヤ（３３）と枢軸（３２）とが結合されるように一方向ベアリング（３４）が設けられ、反対に、自らペダルを漕いでチェーンにより動力出力輪（３１）と枢軸（３２）を回転させた場合は、枢軸（３２）と減速ギヤ（３３）とは分離される。また、本実施例では、動力装置（１）の重量を軽減するために、減速ギヤ（３３）をプラスチック製にし、そのプラスチック製の減速ギヤ（３３）の中央には、一方向ベアリング（３４）の外側に嵌め込まれる金属リング（符号なし）が結合される。
【００１３】
前記大ギヤ（２１）は、クランクボルト（２０）に嵌め込まれるラチェット（２２）上に結合され、該カバー体（１００）の内部に位置するクランクボルト（２０）上に更に、周縁に２組の爪部（２４）を有するベース（２３）が設けられると共に、該ラチェット（２２）の内周縁に爪部（２４）に噛み合うラチェット部（２２０）が形成される。尚、該ラチェット部（２２０）と爪部（２４）とは自らペダルを漕いで自転車を前進させた時、クランクボルト（２０）が正回転し、爪部（２４）とラチェット（２２）とが結合して大ギヤ（２１）が回転するように組合わされる。反対に、クランクボルト（２０）が逆回転、或いは大ギヤ（２１）が正回転した時は、爪部（２４）とラチェット（２２）におけるラチェット部（２２０）とが分離される。故に、モータ（４０）が快速的にチェーンを介して大ギヤ（２１）を回転させた場合、ペダルを漕がなくても、自転車を走行させることができる。
【００１４】
また、前記カバー体（１００）の上面に一組のセンサ（５０）が設けられ、該センサ（５０）には、一端がカバー体（１００）の内部上面に固定されるトーションバネ（５１）が設けられ、該トーションバネ（５１）の自由端はクランクボルト（２０）と異なる方向に延伸し、その末端には枢軸（５２）上に掛止されるフック部（５１０）が設けられ、また、該枢軸（５２）は縦方向に設置される掛止軸（５３）上に枢設され、該掛止軸（５３）の上半部はカバー体（１００）の上部から突出して車体のチェーンステイ（Ａ）に取付けられる掛止軸（５３）上に枢設されると共に、トーションバネ（５１）の中段には該トーションバネ（５１）の変形量を測定すると共に、モータの起動信号を発するためのねじれ感知器（５４）が設けられ、それにより、モータ（４０）を起動させる。
【００１５】
また、前記カバー体（１００）における、クランクボルト（２０）に近い側に、横方向に外カバー（１０，１１）の両側から突出する枢軸（６０）が設けられ、チェーンステイ（Ａ）の下方には下側へ伸びる枢転座（Ａ´）を有し、該枢転座（Ａ´）に枢軸（６０）が枢設される。即ち、動力装置（１）全体は枢軸（６０）と縦方向に設置される掛止軸（５３）とにより車体の底部に懸装される。尚、動力装置（１）における、枢軸（６０）が位置する一端は枢設状態であり、掛止軸（５３）と近い一端は移動自在な状態である。
【００１６】
更に、前記カバー体（１００）の外側における、大ギヤ（２１）と同じ側に調整輪（７０）が設けられ、それら調整輪（７０）とカバー体（１００）とは、Ｕ字形の枢転座（７１）の底部に調整輪（７０）が枢設され、外側にトーションバネ（７３）が位置する螺合ロッド（７２）により枢転座（７１）の上部とカバー体（１００）の外側とが連結されると共に、該トーションバネ（７３）の両側の自由端はそれぞれ枢転座（７１）とカバー体（１００）上に掛止されるように組合わされ、この時、調整輪（７０）が下向きに付勢されることにより、該調整輪（７０）の底部周縁にチェーンをしっかりと掛けることができる。
【００１７】
図６に示すように、前記カバー体（１００）の外カバー（１１）内におけるクランクボルト（２０）の周囲には、伝動機構が起動すると同時に、制御用の速度信号を発生する速度センサ（８０）が設けられ、該速度センサ（８０）はクランクボルト（２０）に連動する内部リング（８１）と、クランクボルト（２０）が回転する時に、固定により回転しない外部リング（８２）と、相対回転することによりパルス信号を発生する磁石リング（８３）及びホール素子（８４）とから構成される。また、図７に示すように、前記ホール素子（８４）は２組有し、それらは同時に１つの磁石リング（８３）に対して交差比較を行ない、発生した連続波により車体におけるクランクが正回転或いは逆回転であるか検出するものである。
【００１８】
図１乃至図５に示すように、平坦な場所において本考案の伝動機構を装備した電動自転車に乗る時は、クランクボルト（２０）によりラチェット（２２）を介して大ギヤ（２１）が回転すると共に、チェーンにより減速装置（３０）の動力出力輪（３１）と小ギヤ（７５）が回転し、この時、該動力出力輪（３１）における枢軸（３２）と減速ギヤ（３３）とは分離状態となる。このことから、自転車を使用する際は、ペダルを強く漕がなくてもよいので、実用性に優れている。
【００１９】
一方、上り坂において本考案の伝動機構を装備した電動自転車に乗る時は、ペダルを漕ぐ力が大きく、カバー体（１００）における、掛止軸（５３）と近い端が移動自在な状態であり、更に、クランクボルト（２０）が動力装置（１）のカバー体（１００）上に嵌装されることから、ペダルを漕いだ時、その力がクランクボルト（２０）を介してカバー体（１００）に伝わり、カバー体（１００）を枢軸（６０）周りに揺動させることにより、トーションバネ（５１）を変形させる。この変形量をねじれ感知器（５４）が検知し、その変形量が設定値を超えている場合は、モータ（４０）が起動して補助動力を供給し、チェーンを駆動させる。このような構成を用いれば、上り坂であってもペダルを無理して漕ぐ必要はなく、且つペダルを漕ぐ力が大きいほど、モータ（４０）から供給される動力も大きくなるので、常に楽な状態で自転車を乗ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本考案に係る伝動機構を自転車に取付けた状態を示す正面図である。
【図２】本考案に係る伝動機構の正面図である。
【図３】本考案に係る伝動機構の正面透視図である。
【図４】図２のＱ−Ｑ断面図である。
【図５】本考案に係る伝動機構の部分平面断面図である。
【図６】本考案に係る伝動機構の速度センサを示す側面透視図である。
【図７】本考案に係る伝動機構におけるクランクの正回転及び逆回転時のホール素子の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１        動力装置
１０，１１        外カバー
１００        カバー体
２０        クランクボルト
２１        大ギヤ
２２        ラチェット
２２０      ラチェット部
２３        ベース
２４        爪部
３０        減速装置
３１        動力出力輪
３２        枢軸
３３        減速ギヤ
３４        一方向ベアリング
４０        モータ
４１        出力軸
５０        センサ
５１        トーションバネ
５１０        フック部
５２        枢軸
５３        掛止軸
５４        ねじれ感知器
６０        枢軸
７０        調整輪
７１        枢転座
７２        螺合ロッド
７３        トーションバネ
７５        小ギヤ
８０        速度センサ
８１        内部リング
８２        外部リング
８３        磁石リング
８４        ホール素子
Ａ        チェーンステイ
Ａ´        枢転座
Ｂ        後輪
Ｃ        ダウンチューブ
【図１】
0003105932.tif 000003
【図２】
0003105932.tif 000004
【図３】
0003105932.tif 000005
【図４】
0003105932.tif 000006
【図５】
0003105932.tif 000007
【図６】
0003105932.tif 000008
【図７】
0003105932.tif 000009