(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体フレームに回転可能に支持される車輪を備えた自転車に取り付けられるセンサアセンブリであって、
前記車輪とともに回転する被検出部と、
前記被検出部の回転を検出する検出部と、
前記車体フレームおよび前記車輪のいずれか一方に回転不可能に固定されるホルダと、を有し、
前記ホルダは、前記検出部および前記被検出部を互いに相対回転可能に支持しており、
前記被検出部は、前記車輪の車軸線の方向について、隙間を介して前記検出部に向かい合っており、
前記被検出部および前記検出部のいずれか一方に、前記隙間を形成するように、前記被検出部および前記検出部のいずれか他方に向かって前記車軸線の方向に突き出す周状突起が設けられている、センサアセンブリ。
【請求項２】
前記ホルダは、前記車体フレームに回転不可能に固定され、
前記ホルダは、前記検出部を回転不可能に支持し、前記被検出部を回転可能に支持している、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項３】
前記被検出部は、前記車輪のハブに取り付けられる回転伝達部により前記車輪の回転力が伝達される、請求項１または２に記載のセンサアセンブリ。
【請求項４】
前記回転伝達部に設けられた係合部の周方向端面と前記被検出部に設けられた被係合部の周方向端面とが当接して前記車輪の回転力を伝達する、請求項３に記載のセンサアセンブリ。
【請求項５】
前記車輪の車軸線に直交する径方向において、前記検出部の外縁部および前記被検出部の外縁部が前記ハブの外縁部よりも車軸線寄りに位置している、請求項３に記載のセンサアセンブリ。
【請求項６】
前記被検出部は、前記車輪の車軸線の方向について、隙間を介して前記検出部に向かい合っており、
前記車体フレームに取り付けられるカバーによって、前記隙間の外周縁の少なくとも一部が覆われている、請求項１から５のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
【請求項７】
前記周状突起は、前記車輪の車軸線に直交する周方向について、前記被検出部および前記検出部のいずれか一方の内周部に設けられている、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項８】
電動モータと、
前記電動モータへ電力を供給可能なバッテリと、
前記車輪へ前記電動モータのモータトルクを伝達する動力伝達機構と
前記検出部を備えた、請求項１から７のいずれか一項に記載のセンサアセンブリと、
前記検出部の出力に基づいて、前記電動モータへ供給する電力量を制御する制御部と、を備えたドライブユニット。
【請求項９】
前記検出部を備えた、請求項１から７のいずれか一項に記載のセンサアセンブリと、
前記検出部の出力結果を表示する表示部と、を備えた自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車用のセンサアセンブリ、ドライブユニットおよび自転車に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１などにより、車輪の車輪速を検出可能なセンサアセンブリが知られている。このセンサアセンブリは、車輪に取り付けられて車輪とともに回転するマグネットと、車体フレームに固定されたセンサを備え、センサはマグネットの回転を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５６−１３０１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このようなセンサアセンブリは、センサとマグネットが車軸線の方向に離間されて配置されている。フロントフォークなどの車体フレームによって車輪を円滑に回転可能に支持する場合には、車輪の車軸線の方向について、車体フレームと車輪との間にある程度の隙間が設けられる。この隙間により、車輪を車体フレームに対して円滑に回転させることができる。車輪を車体フレームに取り付ける際の組み立て精度を考慮すると、この軸方向の隙間はいたずらに小さくできない。このため、車体フレームに固定されたセンサと、車輪に取り付けられるマグネットは、軸方向に離間していた。また、このように、マグネットとセンサとの距離が大きくなるとセンサに到達する磁力の大きさが減衰するので、大きなマグネットが用いられている。
【０００５】
そこで本発明は、コンパクトなセンサアセンブリ、該センサアセンブリを備えたドライブユニットおよび自転車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】
【０００６】
（１）本発明によれば、
車体フレームに回転可能に支持される車輪を備えた自転車に取り付けられるセンサアセンブリであって、
前記車輪とともに回転する被検出部と、
前記被検出部の回転を検出する検出部と、
前記車体フレームおよび前記車輪のいずれか一方に回転不可能に固定されるホルダと、を有し、
前記ホルダは、前記検出部および前記被検出部を互いに相対回転可能に支持している、センサアセンブリが提供される。
【０００７】
本発明に係る自転車によれば、被検出部と検出部がともにホルダに支持されているため、被検出部と検出部の間の隙間の大きさを管理しやすい。このため、被検出部を検出部に対して円滑に回転できるようにしつつ、被検出部と検出部の間の隙間を小さく設定できる。この結果、センサアセンブリ全体をコンパクトに構成できる。
【０００８】
（２）上記本発明に係るセンサアセンブリにおいて
前記ホルダは、前記車体フレームに回転不可能に固定され、
前記ホルダは、前記検出部を回転不可能に支持し、前記被検出部を回転可能に支持していてもよい。
【０００９】
（３）上記本発明に係るセンサアセンブリにおいて
前記被検出部は、前記車輪のハブに取り付けられる回転伝達部により前記車輪の回転力が伝達されてもよい。
【００１０】
（４）上記本発明に係るセンサアセンブリにおいて
前記回転伝達部に設けられた係合部の周方向端面と前記被検出部に設けられた被係合部の周方向端面とが当接して前記車輪の回転力を伝達してもよい。
【００１１】
（５）上記本発明に係るセンサアセンブリにおいて
前記車輪の車軸線に直交する径方向において、前記検出部の外縁部および前記被検出部の外縁部が前記ハブの外縁部よりも車軸線寄りに位置していてもよい。
【００１２】
（６）上記本発明に係るセンサアセンブリにおいて
前記被検出部は、前記車輪の車軸線の方向について、隙間を介して前記検出部に向かい合っており、
前記車体フレームに取り付けられるカバーによって、前記隙間の外周縁の少なくとも一部が覆われていてもよい。
【００１３】
（７）上記本発明に係るセンサアセンブリにおいて
前記被検出部は、前記車輪の車軸線の方向について、隙間を介して前記検出部に向かい合っており、
前記被検出部および前記検出部のいずれか一方に、前記隙間を形成するように、前記被検出部および前記検出部のいずれか他方に向かって突き出す周状突起が設けられていてもよい。
【００１４】
（８）上記本発明に係るセンサアセンブリにおいて
前記周状突起は、前記車輪の車軸線に直交する周方向について、前記被検出部および前記検出部のいずれか一方の内周部に設けられていてもよい。
【００１５】
（９）本発明によれば、
電動モータと、
前記電動モータへ電力を供給可能なバッテリと、
前記車輪へ前記電動モータのモータトルクを伝達する動力伝達機構と
前記検出部を備えた、（１）から（７）のいずれかのセンサアセンブリと、
前記検出部の出力に基づいて、前記電動モータへ供給する電力量を制御する制御部と、を備えたドライブユニットが提供される。
【００１６】
（１０）本発明によれば、  前記検出部を備えた、（１）から（７）のいずれかのセンサアセンブリと、
前記検出部の出力結果を表示する表示部と、を備えた自転車が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態である電動自転車の右側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図２に示したセンサアセンブリの分解斜視図である。
【図４】被検出部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものとは限らない。
【００１９】
以下の説明において、前方、後方、左方及び右方は、ハンドル２３を握りつつ電動自転車１のシート２４に着座した運転者から見た前方、後方、左方及び右方を意味する。
【００２０】
（電動自転車１の全体構成）
図１に、本発明の実施形態に係る電動自転車１の概略構成を示す。
この電動自転車１は、運転者がペダル３３，３４を踏み込むことにより得られるペダル踏力を、電動モータ６０から出力される補助力によってアシストする。
【００２１】
図１に示すように、電動自転車１は、前後方向に延びる車体フレーム１１を有する。また、電動自転車１は、前輪２１、後輪２２、ハンドル２３、シート２４及びドライブユニット４０を有する。
【００２２】
車体フレーム１１は、ヘッドパイプ１２、ダウンフレーム１３、シートフレーム１４、一対のチェーンステイ１６及び一対のシートステイ１７を有する。ヘッドパイプ１２は、電動自転車１の前部に配置されている。ヘッドパイプ１２には、後方に延びるダウンフレーム１３の前部が接続されている。シートフレーム１４は、ダウンフレーム１３の後部に接続されている。シートフレーム１４は、該ダウンフレーム１３の後端部から上方且つ斜め後方に向かって延びている。
【００２３】
ヘッドパイプ１２には、ハンドルステム２５が回転自在に挿入されている。ハンドルステム２５の上端部には、ハンドル２３が固定されている。ハンドルステム２５の下端部には、フロントフォーク２６が固定されている。フロントフォーク２６の下端部に、前輪２１が車軸２７によって回転可能に支持されている。
【００２４】
円筒状のシートフレーム１４の内方には、シートパイプ２８が挿入されている。シートパイプ２８の上端部に、シート２４が設けられている。
【００２５】
一対のチェーンステイ１６は、後輪２２を左右から挟むように設けられている。一対のチェーンステイ１６は、ダウンフレーム１３の後部から後輪２２の回転中心に向かって延びている。一対のシートステイ１７は、シートフレーム１４の上部から後輪２２の回転中心に向かって延びている。チェーンステイ１６およびシートステイ１７の後端部には、後輪２２が車軸２９によって回転可能に支持されている。
【００２６】
シートフレーム１４の後方には、後述するドライブユニット４０の電動モータ６０に電力を供給するためのバッテリ３５が配置されている。バッテリ３５は、図示しない充放電可能な充電池および電池制御部を有する。電池制御部は、充電池の充放電を制御するとともに、その出力電流及び残容量等を監視する。
【００２７】
クランク軸４１、駆動スプロケット４２、従動スプロケット４５、チェーン４６などにより、電動モータのモータトルクおよびペダル３３，３４に入力されたペダル踏力を後輪２２に伝達する動力伝達機構２０が構成されている。ドライブユニット４０は、この動力伝達機構２０、電動モータ６０、バッテリ３５、後述する検出部を備えたセンサアセンブリ８０、および、検出部の出力に基づいて電動モータへ供給する電力量を制御する制御部とを備えている。
【００２８】
クランク軸４１は、シートフレーム１４の下部に回転可能に設けられている。クランク軸４１は左右方向に延びるように設けられている。クランク軸４１の両端部にはクランクアーム３１，３２が取り付けられている。クランクアーム３１，３２の先端には、ペダル３３，３４が回転可能に取り付けられている。
【００２９】
駆動スプロケット４２は、クランク軸４１の右部に取り付けられている。この駆動スプロケット４２はクランク軸４１とともに回転する。従動スプロケット４５は、後輪２２の車軸２９と同軸に設けられている。従動スプロケット４５は、図示せぬ一方向クラッチを介して後輪２２に連結される。
【００３０】
無端状のチェーン４６は、駆動スプロケット４２と従動スプロケット４５とに掛け渡されている。これにより、運転者がペダル３３，３４を踏み込むと、駆動スプロケット４２が回転する。さらに駆動スプロケット４２の回転はチェーン４６を介して従動スプロケット４５に伝達され、後輪２２が駆動される。
【００３１】
電動モータ６０はクランク軸４１の近傍で車体フレーム１１に固定されている。電動モータ６０の出力軸に補助スプロケット４４が設けられている。電動モータ６０にはバッテリ３５から電力が供給される。電動モータ６０に電力を供給すると電動モータ６０が回転する。電動モータ６０の回転は、補助スプロケット４４を介してチェーン４６に伝達される。このように、電動モータ６０に電力を供給すると、電動モータ６０には補助力としての駆動力が生じる。この補助力はチェーン６１を介して後輪２２に伝達される。  
【００３２】
また、ハンドル２３の上部には、表示器１５０が設けられている。表示器１５０は、センサアセンブリ８０の検出部から送信された出力結果を表示する。
【００３３】
＜センサアセンブリ８０＞
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、図２に示したセンサアセンブリ８０の分解斜視図である。図２および図３に示すように、前輪２１は、ハブ４７を備えている。ハブ４７は、フロントフォーク２６の下部に、車軸線Ａｘ回りに回転可能に支持されている。車軸線Ａｘは左右方向に延びている。ハブ４７は、車軸線Ａｘに対して直交する径方向に広がるハブフランジ４７ａを備えている。ハブフランジ４７ａには、図示せぬスポークが支持されている。
【００３４】
ハブ４７は、車軸線Ａｘ方向に延びる軸部４７ｂを備えている。軸部４７ｂは、フロントフォーク２６の下部に設けられた切り欠き２６ａを貫通している。軸部４７ｂの外周面にはねじ溝が設けられている。切り欠き２６ａは、フロントフォーク２６の下端が開放されている。
【００３５】
軸部４７ｂには、第一ナット４８が螺合している。第一ナット４８は、フロントフォーク２６とハブフランジ４７ａの間に設けられている。フロントフォーク２６より右方に突き出た軸部４７ｂに、左方から右方に向かって、センサカバー５０、ステー５１、ワッシャ５２がこの順に挿通されている。軸部４７ｂの最も右方には第二ナット４９が螺合している。第一ナット４８および第二ナット４９により、センサカバー５０、ステー５１、ワッシャ５２がフロントフォーク２６に向かって車軸線Ａｘ方向に締めつけられている。
【００３６】
電動自転車１は、センサアセンブリ８０を備えている。センサアセンブリ８０は、前輪２１とともに回転する被検出部８１と、被検出部８１の回転を検出するセンサ（検出部の一例）８２と、ホルダ８３とを備えている。ホルダ８３は、センサ８２を収容するセンサケース８５と、抜け止め部８６とを備えている。ホルダ８３は、センサ８２を回転不可能に支持し、被検出部８１を回転可能に支持している。
【００３７】
図４は、被検出部８１の斜視図である。図４に示すように、本実施形態において、被検出部８１はマグネットであり、センサ８２は磁気センサである。図４は、被検出部８１の斜視図である。図４に示すように、被検出部８１は、リング状のマグネットサポート８１ａと、周方向に離間してマグネットサポート８１ａに設けられた複数のマグネット８１ｂを備えている。
【００３８】
図２に示したように、センサ８２は、支持基板８４に搭載されている。センサ８２は、車軸線Ａｘ方向について、被検出部８１と向かい合うように設けられている。支持基板８４は、センサケース８５に固定されている。
【００３９】
センサケース８５は、平たいリング状の部材である。センサケース８５の内部に空洞が設けられている。空洞の内部にセンサ８２および支持基板８４が固定されている。信号線８７が支持基板８４からセンサケース８５の外部に延びている。信号線８７は、フロントフォーク２６に沿って上方に延びて、表示器１５０やドライブユニットの制御部に接続される。
このようにして、センサ８２は、ホルダ８３に回転不可能に固定されている。
【００４０】
図３に示したように、抜け止め部８６は、センサケース８５の径方向の中央に設けられた孔８５ａに挿通されている。抜け止め部８６はセンサケース８５に係合されて、被検出部８１が抜け止め部８６とセンサケース８５との間で回転可能に支持される。
【００４１】
抜け止め部８６は、周方向に離間した４か所に凹部８６ａを備えている。この凹部８６ａが、センサケース８５の径方向中心に向かって延びる突起８５ｂを収容する。これにより、抜け止め部８６はセンサケース８５に対して周方向に移動不能に、抜け止め部８６がセンサケース８５に嵌め込まれる。
【００４２】
抜け止め部８６は、車軸線Ａｘ方向に突き出した回止部８６ｂを備えている。回止部８６ｂはフロントフォーク２６の切欠き２６ａと同等の大きさを有している。回止部８６ｂが切欠き２６ａに進入した状態において、回止部８６ｂがフロントフォーク２６に当接し、回止部８６ｂが車軸線Ａｘ回りに回転することを阻止する。
【００４３】
図２に示したように、抜け止め部８６は、マグネットサポート８１ａの内径よりやや小さい外径を備えた本体部８６ｃと、マグネットサポート８１ａの内径より大きい外径を備えたフランジ部８６ｄを備えている。抜け止め部８６とセンサケース８５とを結合させた状態において、抜け止め部８６のフランジ部８６ｄとセンサケース８５の左端面との間に、被検出部８１が設けられている。被検出部８１は、抜け止め部８６の外周面に当接し、抜け止め部８６回りに回転可能である。また、抜け止め部８６のフランジ部８６ｄは、マグネットサポート８１ａが車軸線Ａｘ方向に抜け出すことを防止している。
このようにして、被検出部８１は、ホルダ８３に回転可能に支持されている。
【００４４】
マグネットサポート８１ａには、車軸線Ａｘ方向の左方に向かって突き出す被係合部８１ｃが設けられている。センサアセンブリ８０は、前輪２１の回転力を被検出部８１に伝達する回転伝達部９０を備えている。回転伝達部９０はハブ４７に回転不可能に取り付けられている。回転伝達部９０は、車軸線Ａｘ方向の右方に開口する凹部（係合部の一例）９１を備えている。凹部９１は、被係合部８１ｃを収容可能な大きさに形成されている。
回転伝達部９０に設けられた凹部９１の周方向端面と、被検出部８１に設けられた被係合部８１ｃの周方向端面とが当接して前輪２１の回転力を被検出部８１に伝達する。これにより、回転伝達部９０は、車軸線Ａｘ方向の力を伝達せずに、前輪２１の回転力を被検出部８１に伝達する。
【００４５】
＜動作＞
ホルダ８３の一部をなす抜け止め部８６は、回止部８６ｂを介して、フロントフォーク２６の下部に回転不可能に固定されている。ホルダ８３の別の一部をなすセンサケース８５は、抜け止め部８６の凹部８６ａとセンサケース８５の突起８５ｂとの嵌合により、抜け止め部８６に回転不可能に固定されている。これにより、抜け止め部８６およびセンサケース８５からなるホルダは、フロントフォーク２６の下部に回転不可能に固定されている。センサケース８５に固定されたセンサ８２も、フロントフォーク２６に回転不可能に固定されている。
【００４６】
前輪２１が回転すると、前輪２１に取り付けられた回転伝達部９０が前輪２１とともに回転する。回転伝達部９０は、凹部９１および被係合部８１ｃを介して、マグネットサポート８１ａへ前輪２１の回転を伝達する。これにより、被検出部８１が、ホルダ８３に支持されたまま、前輪２１とともに回転する。このため、前輪２１が回転すると、被検出部８１はセンサ８２に対して相対回転する。センサ８２は、この被検出部８１の回転を検出し、その信号を信号線８７を介して表示器１５０やドライブユニットの制御部に送信する。
【００４７】
このように、本実施形態に係るセンサアセンブリ８０は、被検出部８１とセンサ８２を、互いの相対回転を可能に支持している。被検出部８１とセンサ８２がともにホルダ８３に支持されているため、被検出部８１とセンサ８２の間の車軸線Ａｘ方向の隙間の大きさを管理しやすい。このため、被検出部８１をセンサ８２に対して円滑に回転できるようにしつつ、被検出部８１とセンサ８２の間の隙間を小さく設定できる。この結果、センサアセンブリ８０全体をコンパクトに構成できる。
【００４８】
また、本実施形態において、ホルダ８３は、フロントフォーク２６に回転不可能に固定され、ホルダ８３は、センサ８２を回転不可能に支持し、被検出部８１を回転可能に支持している。センサ８２から延びる信号線を、センサ８２に対して回転しないホルダ８３およびフロントフォーク２６を伝って配線することができるため、配線しやすい。
【００４９】
また、図２に示したように、前輪２１の車軸線Ａｘに直交する径方向において、センサ８２の外縁部および被検出部８１の外縁部がハブ４７の外縁部よりも車軸線寄りに位置している。このため、センサアセンブリ８０全体を径方向にもコンパクトに構成できる。
【００５０】
被検出部８１は、前輪２１の車軸線Ａｘの方向について、隙間を介してセンサ８２に向かい合っている。フロントフォーク２６に取り付けられるセンサカバー５０は、車軸線Ａｘに対して直交する径方向に延びる部位５３と、該部位５３の下部に設けられた隙間覆い部５４を備えている。隙間覆い部５４は、部位５３から左方かつ下方に向かって延びている。センサカバー５０の隙間覆い部５４は、被検出部８１とセンサ８２の間に設けられた隙間の外周縁の少なくとも一部を覆っている。このセンサカバー５０により、砂利や石などが路面から跳ね上げられて被検出部８１とセンサ８２の間の隙間に進入することを阻止できる。
【００５１】
被検出部８１は、前輪２１の車軸線Ａｘの方向について、隙間を介してセンサ８２に向かい合っている。マグネットサポート８１ａは、該隙間を形成するように、センサ８２に向かって突き出す周状突起８１ｅを備えている。これにより、マグネット８１ｂが、センサ８２から一定距離を隔てた状態で安定した姿勢で、ホルダ８３の内部で回転する。
【００５２】
なお、この周状突起８１ｅは、図２に示したように、前輪２１の車軸線Ａｘに直交する周方向について、内周部に設けられていることが好ましい。被検出部８１がセンサケース８５に対して回転するとき、外周部よりも内周部に設けた方が、周状突起８１ｅのセンサケース８５に対する相対速度が小さくなる。このため、周状突起８１ｅの摩耗を抑制することができる。ここで、内周部および外周部とは、センサケース８５の径方向の中心位置より内方を内周部、該中心位置より外方を外周部という。
なお、この周状突起８１ｅをマグネットサポート８１ａに設けた例を説明したが、センサケース８５にマグネットサポート８１ａに向かって突き出す周状突起を設けてもよい。
【００５３】
上述の実施形態においては、ホルダ８３が車体フレームの一部であるフロントフォーク２６に固定される例を説明したが、本発明はこれに限られない。ホルダは、車体フレームおよび車輪のいずれか一方に回転不可能に固定されていればよい。例えば、ホルダが前輪に回転不可能に固定され、被検出部がホルダに回転不可能に支持され、センサがホルダに回転可能に支持され、センサがフロントフォークに取り付けられた回転阻止部材によりフロントフォークに対して回転不可能に支持されていてもよい。この場合には、被検出部が前輪とともに回転し、被検出部は、フロントフォークに回転不可能に固定されたセンサに対して相対回転する。
【００５４】
上述の実施形態においては、被検出部８１が車軸線Ａｘ方向にセンサ８２に対向する例を挙げて説明したが、本発明はこの例に限られない。例えば、被検出部とセンサとが径方向に対向してもよい。この場合には、車軸線Ａｘ方向において重なる位置に被検出部とセンサが配置され、被検出部がセンサよりも外周側（または内周側）に配置され、被検出部がセンサに径方向に対向して配置される。
【００５５】
なお、上述の説明においては、本発明を電動自転車１に適用した例を説明したが、本発明は電動モータを持たない自転車に適用してもよい。
また、上述した実施形態においては、センサアセンブリ８０が前輪２１の回転を検出する構成を説明したが、センサアセンブリ８０は後輪２２の回転を検出してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１  電動自転車
１１  車体フレーム
２０  動力伝達機構
２１  前輪
２６  フロントフォーク
２７  車軸
３５  バッテリ
４０  ドライブユニット
４７  ハブ
４７ａ  ハブフランジ
４７ｂ  軸部
５０  センサカバー
６０  電動モータ
８０  センサアセンブリ
８１  被検出部
８１ａ  マグネットサポート
８１ｂ  マグネット
８１ｃ  被係止部
８１ｅ  周状突起
８２  センサ
８３  ホルダ
８４  支持基板
８５  センサケース
８５ａ  孔
８５ｂ  突起
８６  抜け止め部
８６ａ  凹部
８６ｂ  回止部
８６ｃ  本体部
８６ｄ  フランジ部
８７  信号線
９０  回転伝達部
９１  凹部（係合部）
１５０  表示器
Ａｘ  車軸線
【図１】
0006618263.tif 000002
【図２】
0006618263.tif 000003
【図３】
0006618263.tif 000004
【図４】
0006618263.tif 000005