(57)【要約】【課題】金属製軸受の使用を省いて構造のスリム化を図ると同時に、クランク軸の支持に金属同士の直接接触の発生をなくし、金属粉により起因する問題が解決できると共に、コスト的にも有利となる電動自転車のクランク装置を提供する。【解決手段】軸孔部材２と、この軸孔部材２に回転自在に挿入されるクランク軸３とからなる電動自転車のクランク装置において、軸孔部材２の内周面又はクランク軸３の外周面のうちの軸孔部材２内に納まる部分の一方に、二条の凹溝４，５を軸方向に間隔を設けて形成し、この凹溝４，５に相手側となる部材に対して滑り接触するリング部材６，７を嵌め入れ、軸孔部材２の内部でリング部材６，７間の隙間に、潤滑油８を封入する。【選択図】図１
2009166672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸孔部材（２）と、この軸孔部材（２）に回転自在に挿入されるクランク軸（３）とからなる電動自転車のクランク装置において、軸孔部材（２）の内周面又はクランク軸（３）の外周面のうちの前記軸孔部材（２）内に納まる部分の一方に、二条の凹溝（４，５）を軸方向に間隔を設けて形成し、この凹溝（４，５）に相手側となる部材に対して滑り接触するリング部材（６，７）を嵌め入れ、前記軸孔部材（２）の内部で前記リング部材（６，７）間の隙間に、潤滑油（８）を封入したことを特徴とする電動自転車のクランク装置。
【請求項２】
上記リング部材（６，７）が、潤滑性の樹脂又はゴムで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動自転車のクランク装置。
【請求項３】
上記リング部材（６，７）が、上記凹溝（４，５）に収縮率２０％以上４０％以下の締め代をもって嵌め込まれてい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クランク装置。
【請求項４】
上記潤滑油（８）が、上記リング部材（６，７）への化学的攻撃性の低い低化学性グリースであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電動自転車のクランク装置。
【請求項５】
上記潤滑油（８）が、リチウムステアレートを配合した低発塵性グリースであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電動自転車のクランク装置。
【請求項６】
上記潤滑油（８）が、導電材を配合した導電性グリースであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電動自転車のクランク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動自転車のクランク装置、更に詳しくは、クランク軸を回転自在に支持する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動自転車は、その車体で回転自在に支持された軸孔部材（ハンガラグ）にクランク軸を挿入してそのクランク軸を回転自在に支持しており、クランク軸を走行方向に回転させると、その回転動力が、クランク軸に取り付けた一方向性クラッチを介して、軸孔部材に装着したスプロケットに伝達され、チェーンを介してその回転動力を後輪に伝えることで人力走行することができる。また、電動自転車は、電動機の動力を、軸孔部材に装着したスプロケットに伝達し、その回転動力を、チェーンを介して後輪に伝えることで電動走行することができる。
なお、クランク軸を走行方向とは逆方向に回転させると、一方向性クラッチにより、クランク軸の回転動力が切断されるので、ペダルの位置調整などを容易にすることができる。
【０００３】
従来のクランク装置は、車体に設けた軸孔部材にクランク軸を回転自在に挿入し、軸孔部材の内部に組み込んだ軸受でクランク軸を回転自在に支持し、前記軸孔部材の内部空間に軸受の潤滑のために潤滑油を充填し、この軸孔部材の両側端部の位置に潤滑油の漏洩を防止するシール部材を設けた構造になっている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１４７２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来のクランク装置は、クランク軸の支持に金属製の軸受を使用しているため、クランク軸に対する支持が、強度的に過剰な構造になっている。
また、軸受及び潤滑油のシール部材を併用しているので、構造が複雑で組み立てに手間がかかるだけでなく、コスト的にも高くつくという問題がある。
このような問題を解決する手段として、軸孔部材でクランク軸を直接回転自在に支持し、軸受を省くことも考えられるが、軸孔部材でクランク軸を直接支持すると、金属同士の直接的な接触により、長期使用に伴って磨耗による金属粉が発生し、こうした金属粉はクランク装置の近傍に配置される磁歪センサーにとって有害であり、磁歪センサーの作動不良につながるという問題が生じる。
そこで、この発明は、金属製軸受の使用を省いて構造のスリム化を図ると同時に、クランク軸の支持に金属同士の直接接触の発生をなくし、金属粉により起因する問題が解決できると共に、コスト的にも有利となる電動自転車のクランク装置を提供することを課題とする。
【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、この発明は、軸孔部材と、この軸孔部材に回転自在に挿入されるクランク軸とからなる電動自転車のクランク装置において、軸孔部材の内周面又はクランク軸の外周面のうちの前記軸孔部材内に納まる部分の一方に、二条の凹溝を軸方向に間隔を設けて形成し、この凹溝に相手側となる部材に対して滑り接触するリング部材を嵌め入れ、前記軸孔部材の内部で前記リング部材間の隙間に、潤滑油を封入した構成を採用したものである。
上記二条の凹溝は、軸孔部材の内周面又はクランク軸の外周面の何れに形成してもよく、この凹溝に嵌め入れたリング部材は、軸孔部材の内部隙間に充填した潤滑油が外部に漏洩しないようにシールすると共に、軸孔部材の内部隙間に充填した潤滑油が油膜を形成し、軸孔部材とクランク軸の金属同士の直接的な接触を防ぎ、磨耗による金属粉の発生を抑えることになる。
【０００７】
上記の構成において、上記リング部材が、潤滑性の樹脂又はゴムで形成されているようにすることができる。潤滑性の樹脂又はゴムとしては、例えば、ニトリルゴムやフッ素ゴム、これらと同効の樹脂などを挙げることができ、前記リング部材に自己潤滑性を持たせることにより、リング部材と相手部材の滑り接触する部分の耐摩耗性を向上させることができる。
上記リング部材が、上記凹溝に収縮率２０％以上４０％以下の締め代をもって嵌め込まれているようにすることができる。この収縮率２０％以上４０％以下の設定は、両側リング部材の間に封入された潤滑油の漏れを確実に防止することができる範囲であり、収縮率が２０％以下であると、リング部材と相手部材の滑り接触する部分の密着力が低下し、潤滑油の漏洩防止効果が低下し、また、収縮率が４０％以上であると、Ｏリング部材が収縮し過ぎて、リング部材と相手部材の滑り接触部分での抵抗の発生が増大することになる。
また、上記潤滑油を、上記リング部材への化学的攻撃性の低い低化学性グリース、リチウムステアレートを配合した低発塵性グリース、導電材を配合した導電性グリースとすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、軸孔部材に回転自在に挿入されるクランク軸を、軸孔部材の内周面又はクランク軸の外周面の一方に形成した凹溝にリング部材を嵌め入れ、軸孔部材の内部隙間に充填した潤滑油を封入したので、前記軸孔部材でクランク軸を回転自在に支持しても、潤滑油の油膜によって金属同士の直接接触の発生を抑えることができ、金属粉により起因する問題が解決できる。
また、クランク軸を軸孔部材で支持することにより、従来の金属製軸受やシール部材を省くことができ、クランク装置の構造をスリム化することで、コスト的にも有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら説明する。図１は、第１の実施の形態の電動自転車のクランク装置１を示し、図１に示すように、軸孔部材２にクランク軸３が回転自在に挿入され、前記軸孔部材２の内周面に、二条の凹溝４，５が軸方向に間隔を設けて形成され、両凹溝４，５にクランク軸３を支持するリング部材６，７が嵌め込まれ、前記軸孔部材２の内部で前記リング部材６，７間の軸受隙間に潤滑油８が充填されている。
【００１０】
なお、図２には、クランク装置１とその周辺を示し、図２に示すように、軸孔部材２は、電動自転車の車体９に回転自在に支持されている。軸孔部材２の一端部は、電動機（図示せず）と接続した減速機の駆動歯車１０が嵌め込まれており、他端部には、スプロケット１１が嵌め込まれている。そのため、電動機を作動すると、その動力がスプロケット１１に伝わってチェーン１２を回転させて、電動走行することができる。
【００１１】
クランク軸３には、両端部にクランク１３、１４を介してペダル（図示せず）と、一方端部寄りの位置に一方向性クラッチ１５が取り付けられている。一方向性クラッチ１５は、クランク軸３を走行方向に回転させたときに、クランク軸３の回転動力を駆動歯車１０に伝達し、一方、搭乗者がペダルの位置調整などでクランク軸３を走行方向とは逆方向に回転させたときに、クランク軸３の回転動力を切断して駆動歯車１０に伝わらないようにする。そのため、クランク軸３を走行方向に回転させると、クランク軸３の回転動力が駆動歯車１０を介してスプロケット１１に伝わってチェーン１２を回転させるので、人力走行することができる。一方、クランク軸３を逆方向に回転させると、クランク軸３が空転してその回転動力がスプロケット１１に伝わらないので、ペダルの位置調整などを容易にすることができる。
【００１２】
上記リング部材６，７は、リング部材６，７間の軸受隙間に充填した潤滑油８を封止するシールの機能を有し、凹溝４，５内に納まる状態で内周面がクランク軸３の外周面に滑り接触することになる。
このリング部材６，７は、潤滑性の樹脂又はゴムで形成され、潤滑性の樹脂又はゴムとしては、例えば、ニトリルゴムやフッ素ゴム、これらと同効の樹脂などを挙げることができ、自己潤滑性を持たせることにより、リング部材６，７とクランク軸３の滑り接触する部分の耐摩耗性を向上させることができる。
【００１３】
上記リング部材６，７は、上記凹溝４，５に収縮率２０％以上４０％以下の締め代をもって嵌め込まれ、軸孔部材２に回転しないように取付けられている。
このリング部材６，７の収縮率２０％以上４０％以下の設定は、両側リング部材６，７間の軸受隙間に封入された潤滑油８の漏れを確実に防止することができる範囲であり、収縮率が２０％以下であると、リング部材６，７とクランク軸３の滑り接触する部分の密着力が低下し、潤滑油８の漏洩防止効果が低下し、また、収縮率が４０％以上であると、リング部材６，７が収縮し過ぎて、リング部材６，７とクランク軸３の滑り接触部分での抵抗の発生が増大することになる。
【００１４】
上記潤滑油８は、軸孔部材２の内周面とクランク軸３の外周面間に油膜を形成し、軸孔部材２とクランク軸３が直接金属接触することのないようにして摩耗の発生を抑制している。
【００１５】
上記リング部材６，７は、潤滑性の樹脂又はゴムで形成されているので、上記潤滑油８としては、樹脂やゴム材料への化学的攻撃性の低い低化学性グリースを用い、リング部材６，７の化学的特性を変化させにくいようにするのが好ましく、低化学性グリースとしては、例えば、ポリアルファオレフィンなどの合成油や鉱油を挙げることができる。
【００１６】
また、上記潤滑油８として、リチウムステアレートを配合した低発塵性グリースやカーボンブラック等の導電材を配合した導電性グリースを用いることができる。
上記のように、低発塵性グリースを用いると、グリースの低発塵成分によって、電動自転車に置ける電動機の制御回路などの周辺電子機器への影響を抑制することができると共に、導電性グリースを用いると、軸孔部材２又はクランク軸３に静電気が帯電したときにその静電気を逃がすことができ、軸孔部材２とクランク軸３の電食損傷を未然に防ぐことができる。
【００１７】
ここで、軸孔部材２の内周面とクランク軸３の外周面の間の隙間は、封入した潤滑油８による油膜が確実に形成できるよう、例えば、クランク軸３がｈ５公差、軸孔部材３がＧ６程度の公差に仕上げるのが好ましい。
【００１８】
第１の実施形態のクランク装置１は、上記のような構成であり、軸孔部材２でクランク軸３を回転自在に支持し、両側のリング部材６，７が、軸孔部材２の内部で両側リング部材６，７間の軸受隙間に充填した潤滑油８のシールとなり、潤滑油８による油膜形成により、軸孔部材２とクランク軸３の金属同士の直接的な接触の発生をなくし、これにより、金属同士の接触による磨耗粉の発生を抑制し、クランク装置１の近傍にある磁歪センサーがこうした金属磨耗粉を原因として作動不良を発生するのを防ぐことができる。
【００１９】
また、軸受隙間に充填した潤滑油８による油膜形成により、軸孔部材２でクランク軸３を支持しても、金属同士の接触による磨耗粉の発生を抑制できるので、従来の金属製軸受やシール部材を省いても滑り軸受を構成することができ、これによりクランク装置の構造をスリム化することで、コスト的にも有利となる。
【００２０】
次に、図１（ｂ）は、第２の実施形態のクランク装置を示している。なお、上記第１の実施形態と同一部分には同一符号を用いて説明する。
この第２の実施形態のクランク装置は、クランク軸２０の外周面のうちの軸孔部材２１内に納まる部分の両端寄りの位置に凹溝２２，２３を形成し、この両凹溝２２，２３にリング部材２４，２５を嵌め入れて取付け、リング部材２４，２５の外周を軸孔部材２１の内周面に摺接させ、軸孔部材２１の内部で両側リング部材２４，２５間の軸受隙間に充填した潤滑油８をシールしている。
このように、クランク軸２０の外周面に設けた凹溝２２，２３にリング部材２４，２５を嵌め入れて取付けると、クランク軸２０の回転時にリング部材２４，２５も一体に回転し、その外周が軸孔部材２１の内周面を摺回動することで、潤滑油８の封止を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施形態のクランク装置を示す図であり、（ａ）は軸孔部材の内周面に形成された凹溝にリング部材を嵌め入れた第１の実施形態のクランク装置を示す断面図、（ｂ）はクランク軸の外周面に形成された凹溝にリング部材を嵌め入れた第２の実施形態のクランク装置を示す断面図
【図２】第１の実施形態のクランク装置とその周辺の部材を示す断面図
【符号の説明】
【００２２】
２          軸孔部材
３          クランク軸
４，５      二条の凹溝
６，７      リング部材
８          潤滑油
【図１】
2009166672.tif 000003
【図２】
2009166672.tif 000004