JPH0735164A - 一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋼球を使用せずに爪式の一方向クラッチを形
成してその小型化および軽量化を図ると共に組込みに要
する工数を削減する。 【構成】 外輪３４に係合歯３３を形成し、内輪３２に
爪片３５を設けかつ係合歯３３の頂部に摺接する突起３
７を周方向に沿って複数形成した。突起３７によって外
輪３４を回転自在に支持する構造とした。突起３７が実
質的な軸受になり鋼球が不要になる。このため、鋼球装
着スペースを省いて小型化でき、軽量化およびコスト低
減を図れる。内輪３２と外輪３４を個別に組付けられる
から、組込みに要する工数を削減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外輪部材と内輪部材と
の間にばねにより係合歯側へ付勢された爪片が介装され
た一方向クラッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の一方向クラッチとして
は、例えば自転車用フリーホイールがある。このフリー
ホイールは、自転車を惰性で走行させる場合などでペダ
ルを回さなくても後輪が回転できるようにするものであ
る。この自転車用フリーホイールを図１０によって説明
する。

【０００３】図１０は従来の一方向クラッチとしての自
転車用フリーホイールを示す図で、同図（ａ）は一部を
拡大して示す側面図、同図（ｂ）は（ａ）図におけるX
−X線断面図である。これらの図において、１０１は自
転車用後輪（図示せず）に固定される内輪、１０２は後
輪駆動用チェーン（図示せず）が巻掛けられる外輪とし
てのスプロケットで、このスプロケット１０２は鋼球１
０３を介して内輪１０１の外周部に回転自在に支持され
ている。また、このスプロケット１０２は、内周部にお
ける軸方向中央部に係合歯１０４が形成されている。そ
して、前記鋼球１０３は、スプロケット１０２の内周部
における係合歯１０４の軸方向両側に添接されている。

【０００４】１０５は前記係合歯１０４に係合する爪片
で、この爪片１０５は、内輪１０１の外周部に装着さ
れ、不図示のばねによって係合部１０５ａが内輪１０１
に対して径方向外側へ付勢されている。１０６は内輪１
０１に螺着された鋼球押え部材で、この鋼球押え部材１
０６の内輪１０１に対するねじ込み位置を変えることに
よって係合歯１０４の両側に位置する鋼球１０３と各々
の添接面とのクリアランスを調節できるようになってい
る。なお、このように鋼球１０３が係合歯１０４の両側
に配置されているのは、スプロケット１０２を内輪１０
１に回転自在に支持させることに加え、スプロケット１
０２の軸心を内輪１０１の軸心に合致させるためであ
る。

【０００５】このように構成された自転車用フリーホイ
ールは、スプロケット１０２が図１０（ａ）において内
輪１０１に対して右回りに回ることによって爪片１０５
が係合歯１０４に係合し、チェーンから後輪へ動力が伝
わることになる。一方、後輪と共に内輪１０１がスプロ
ケット１０２に対して右回りに回るときには、爪片１０
５が係合歯１０４に沿って滑るためにスプロケット１０
２へは動力が伝わることはない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、このように
構成された自転車用フリーホイールでは、小型化して軽
量化を図るにも限度があった。これは、図１０（ｂ）に
示したように鋼球１０３が係合歯１０４の両側に配置さ
れており、鋼球１０３の装着スペースを軸方向および径
方向に確保しなければならないからである。

【０００７】また、前記フリーホイールを後輪に組込む
に当たっては、鋼球１０３が内輪１０１とスプロケット
１０２との間から脱落しないようにフリーホイール自体
を予め組立ててから行わなければならず、工数が多くか
かってしまうという問題もあった。

【０００８】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、鋼球を使用せずに爪式の一方向クラ
ッチを形成してその小型化および軽量化を図ると共に組
込みに要する工数を削減することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る一方向クラ
ッチは、外輪部材および内輪部材のうち何れか一方に係
合歯を形成し、他方にこの係合歯の頂部に摺接する摺接
突部を周方向に沿って複数形成してなり、前記摺接突部
によって係合歯側の部材を回転自在に支持する構造とし
たものである。

【００１０】

【作用】摺接突部が実質的な軸受になるから、外輪部材
と内輪部材を相互に回転自在に設けるに当たって鋼球が
不要になる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図９に
よって詳細に説明する。本実施例は、本発明に係る一方
向クラッチを電動自転車の補助動力装置に組込んだ例を
示す。図１は本発明に係る一方向クラッチが補助動力装
置に組み込まれた電動自転車の側面図、図２は電動自転
車の一部を拡大して示す平面図、図３はパワーユニット
およびモータの側面図、図４は図３におけるパワーユニ
ットのIV−IV線断面図、図５は図４における本発明に係
る一方向クラッチのV−V線断面図、図６は図４における
VI−VI線断面図、図７は本発明に係る一方向クラッチの
要部を拡大して示す斜視図、図８はバッテリケース装着
部分を拡大して示す側面図、図９は電動自転車の動力伝
達経路を示す図である。

【００１２】これらの図において、１は電動自転車、２
はこの電動自転車１のフレームである。このフレーム２
は、前輪３が回転自在に設けられたフロントフォーク４
を操舵自在に支持するヘッドパイプ２ａと、このヘッド
パイプ２ａから後下がりに延びるダウンチューブ２ｂ
と、このダウンチューブ２ｂの後部に中ラグ５を介して
連結されたシートチューブ２ｃと、前記中ラグ５から後
方へ延びるダウンチューブ２ｂの後端にハンガーラグ６
を介して連結された左右一対のチェーンステー２ｄと、
前記シートチューブ２ｃの上部と前記チェーンステー２
ｄの後端部とを連結する左右一対のシートステー２ｅ等
とから構成されている。

【００１３】そして、前記フロントフォーク４の上端部
には操向ハンドル７が装着されている。また、前記チェ
ーンステー２ｄの後端部およびシートステー２ｅの下端
部には、後輪８を回転自在に支持するための後輪ブラケ
ット２ｆが一体的に設けられている。

【００１４】９はこの電動自転車１の補助動力装置で、
この補助動力装置９に本発明に係る一方向クラッチが装
着されている。この補助動力装置９は、バッテリケース
１０に収納されたバッテリ１１から給電されると共に後
述する制御ユニットによって制御されるモータ１２と、
クランク軸１３を有するパワーユニット１４と、クラン
ク軸１３における車体右側端部に軸装されたクランクギ
ヤ１５（図４）、クランク１６およびペダル１７等を備
えている。

【００１５】そして、この補助動力装置９は、パワーユ
ニット１４がクランク軸１３を中心として形成され、モ
ータ１２をクランク軸１３より車体前方であってダウン
チューブ２ｂの下方にダウンチューブ２ｂに沿わせて配
置されており、前記中ラグ５およびハンガーラグ６に連
結ブラケット１８，１９を介して連結されている。実施
例では、この補助動力装置９はモータ１２の後述する回
転軸１２ａがダウンチューブ２ｂと平行になるようにフ
レーム２に搭載されている。

【００１６】なお、この補助動力装置９は、車体右側に
位置するクランクギヤ１５がチェーン２０を介して後輪
８のフリーホイール（図示せず）に連結されている。こ
のフリーホイールは、チェーン２０から後輪８へのみ動
力を伝える公知の一方向クラッチによって構成されてい
る。なお、図１においてチェーン２０に沿うように設け
られた符号２０ａで示すものはチェーンカバーである。

【００１７】この補助動力装置９のモータ１２には、ダ
ウンチューブ２ｂに取付けられた制御ユニット２１およ
びメインスイッチ２２が接続されている。この制御ユニ
ット２１は、メインスイッチ２２がＯＮ状態のときであ
ってペダル１７からクランク軸１３に乗員の踏力が加え
られたときのみに、モータ１２を回転させてクランク軸
１３にモータ１２からの動力を伝える構成になってい
る。すなわち、ペダル１７を踏むと、クランク軸１３に
はその踏力に加えてモータ１２からの回転トルクが付与
されることになる。このモータ１２の出力は、ペダル１
７に加えられた踏力に略比例するように、制御ユニット
２１によって制御される。なお、前記踏力は、後述する
パワーユニット１４内の踏力検出機構により検出され
る。

【００１８】そして、この制御ユニット２１およびメイ
ンスイッチ２２の取付け位置は、ダウンチューブ２ｂの
下方であってモータ１２の前方とされている。このた
め、メインスイッチ２２，制御ユニット２１，モータ１
２およびパワーユニット１４は、ダウンチューブ２ｂに
沿って前後に一列に並べられることになる。

【００１９】前記メインスイッチ２２は、キー（図示せ
ず）を差し込んで例えば図１において中立位置から時計
方向に回したときに前記制御ユニット２１とバッテリ１
１とを電気的に接続し、反時計方向に回したときに後述
するバッテリケース用ロック機構を解除する構造になっ
ている。

【００２０】ここで、上述した補助動力装置９の構造を
図３〜図６によってさらに詳細に説明する。補助動力装
置９は、クランク軸１３をパワーユニット１４のケース
２３に回転自在に支持させると共に、このケース２３の
一端部にモータ１２をその軸線方向がクランク軸１３と
直交するように固定し、前記クランク軸１３とモータ１
２の回転軸１２ａとの間に遊星歯車式減速機２４および
遊星ローラ式減速機２５等を介装して形成されている。
また、この補助動力装置９では、クランク軸１３と同軸
上に配置される回転部品は、小型化を図って最低地上高
を確保する目的から全てその外径がクランクギヤ１５よ
り小さくなっている。

【００２１】前記ケース２３は、図４に示すように、ク
ランク軸１３が貫通すると共に遊星歯車式減速機２４を
収容する筒状部およびこの筒状部からクランク軸とは直
交する方向へ延びかつ遊星ローラ式減速機２５を収容す
るモータ取付部が一体成形されたケース本体２３ａと、
前記筒状部の両端の開口部のうち開口径が大きい方の車
体左側開口部に取付ねじ２３ｂによって固定されかつこ
の開口部を塞ぐと共にクランク軸１３の左側端部を軸受
２３ｃによって回転自在に支持する蓋体２３ｄとから形
成されている。本実施例では、蓋体２３ｄの外側に側面
視略円形状のカバー２６が固着されている。

【００２２】そして、ケース本体２３ａにこの補助動力
装置９の主要構成部材（モータ１２、遊星歯車式減速機
２４、遊星ローラ式減速機２５等）が全て取付けられて
いる。このように構成することで各主要構成部材を高精
度に連結させることができると共に、組立て強度を確保
することができる。

【００２３】前記遊星歯車式減速機２４は、遊星歯車２
７がクランク軸１３に本発明に係る一方向クラッチ２８
を介して支持され、太陽歯車２９がクランク軸１３に回
転自在に支持され、外周歯車３０が車幅方向に延びる略
筒状に形成されて筒状出力軸３１にリベット止めされて
いる。前記外周歯車３０の外周部は、遊星歯車２７が噛
合する部分より筒状出力軸３１側が細径に形成され、遊
星歯車式減速機２４が無用に大型化しない構造になって
いる。前記一方向クラッチ２８は、クランク軸１３が遊
星歯車式減速機２４に対して図３において左回りに回転
するときのみに、クランク軸１３から動力が遊星歯車式
減速機２４に伝わるように構成されている。

【００２４】この一方向クラッチ２８は図５および図７
に示すように、クランク軸１３にスプライン嵌合によっ
て固定された略円環状の内輪３２と、この内輪３２を収
容する中空部が形成されかつ内周部に断面略鋸歯状の係
合歯３３が全周にわたって形成された外輪３４と、内輪
３２と外輪３４との間に介装された爪片３５と、この爪
片３５を前記係合歯３３に係合するように付勢するばね
３６とから形成されている。また、前記外輪３４には前
記遊星歯車２７を回転自在に支持する支軸２７ａが立設
されている。

【００２５】前記内輪３２は、外周部に径方向外側へ突
出しかつ周方向へ延びる摺接突部としての突起３７が周
方向に間隔をおいて４箇所に形成されると共に、これら
の突起３７の間となる部分に、内輪３２の外周面を断面
円弧状に凹ませてなる爪片支承用凹部３８が形成されて
いる。また、前記各突起３７の突出側端面３７ａは、内
輪３２の軸心を中心とする円弧面になっており、内輪３
２を外輪３４の中空部に装填した状態で全ての突起３７
の突出側端面３７ａが係合歯３３の頂部に摺接するよう
に構成されている。さらに、この突起３７には、ばね３
６を挿入するための凹溝３９が周方向に沿って形成され
ている。

【００２６】前記爪片３５は、前記内輪３２の凹部３８
に摺動自在に嵌合する断面円弧状の凸曲面が形成された
基部３５ａと、この基部３５ａから動力伝達時の内輪３
２の回転方向（図５においては左回り）前側へ延出され
て延出端が係合歯３３に係合する係合部３５ｂとから形
成されている。なお、係合歯３３は、頂部に対して動力
伝達時の内輪３２の回転方向前側が比較的緩やかに傾斜
され、反対側が急峻に傾斜されている。そして、この爪
片３５には、ばね３６が挿入される切欠き３５ｃが延出
端から基部３５ａへ向けて形成されている。この切欠き
３５ｃの底面は平坦に形成され、図５に示すように係合
部３５ｂの延出方向に対して傾斜されている。

【００２７】この底面の傾斜角度は、基部３５ａを凹部
３８に嵌合させると共に係合部３５ｂを係合歯３３に係
合させた図５に示す状態において、底面における動力伝
達時の内輪３２の回転方向後側端部が前側端部より径方
向外側へ突出するように設定されている。そして、この
底面の突出端部に前記ばね３６が接触している。このば
ね３６は、一部が切断された環状に形成され、径を拡げ
るようにして内輪３２に弾装されている。すなわち、前
記切欠き３５ｃの底面におけるばね３６に接触している
端部が内輪３２の径方向中心側へ押され、爪片３５は基
部３５ａを中心にして図５において右回りに付勢され
る。このため、係合部３５ｂが常に係合歯３３に押し付
けられることになる。

【００２８】このように構成された一方向クラッチ２８
では、外輪３４はその係合歯３３の頂部に内輪３２の全
ての突起３７が摺接することによって、内輪３２と同一
軸線上に配置されると共に、内輪３２に鋼球等を使用す
ることなく回転自在に支持されることになる。そして、
クランク軸１３および内輪３２が外輪３４に対して図５
において左回りに回ったときのみに動力（ペダル１７を
踏むことによって生じる踏力）が内輪３２から爪片３５
を介して外輪３４に伝えられることになる。また、クラ
ンク１６を前進時とは反対方向へ回したり、モータ１２
の動力によって外輪３４が内輪３２より速く左回りに回
転するようなときには、この一方向クラッチ２８での動
力伝達は行われなくなる。

【００２９】この遊星歯車式減速機２４では、前記外輪
３４が内輪３２と共に回転する場合、太陽歯車２９がこ
れらの部材に対して回転しないようにすることによっ
て、外周歯車３０が同方向に所定の速比で増速されて回
転する。そして、この外周歯車３０がリベット止めされ
た筒状出力軸３１およびこの筒状出力軸３１の軸端部に
固定されたクランクギヤ１５が回転することによって、
クランク軸１３の動力がチェーン２０およびフリーホイ
ールを介して後輪８に伝えられることになる。なお、筒
状出力軸３１は、図４に示すように、後述する遊星ロー
ラ式減速機２５から動力が伝えられるリングギヤ４０が
前記外周歯車３０と共にリベット止めされ、軸受４１を
介してケース本体２３ａに回転自在に支持されている。
また、この筒状出力軸３１の中空部には、軸受４２を介
してクランク軸１３の車体右側軸端部が回転自在に支持
されている。

【００３０】前記太陽歯車２９の回転を規制するに当た
っては、本実施例では図３中に符号４３で示すストッパ
ーと、４４で示す踏力検出機構が用いられている。スト
ッパー４３は、ケース本体２３ａに螺着されてケース内
側の先端が太陽歯車２９のアーム２９ａの下端面に当接
する構造になっている。また、踏力検出機構４４は、前
記アーム２９ａの突出端にリベット止めされた当て板部
材４５に上方から当接するポテンショメータ装置４６
と、このポテンショメータ装置４６を当て板部材４５側
へ付勢する加圧装置４７とから構成されている。なお、
前記当て板部材４５は、面圧を下げるために前記アーム
２９ａより幅広に形成されている。

【００３１】踏力検出機構４４のポテンショメータ装置
４６は、前記当て板部材４５に揺動端部が当接するレバ
ー４６ａと、このレバー４６ａに連結されたポテンショ
メータ本体４６ｂとから形成され、ケース本体２３ａに
支持固定されている。ポテンショメータ本体４６ｂは、
レバー４６ａに連結される入力軸４６ｃが図３の紙面と
直交する方向を軸線として回動自在に設けられており、
この入力軸４６ｃの回動角度を検出してリード線４６ｄ
を介して前記制御ユニット２１に出力するように構成さ
れている。なお、前記入力軸４６ｃは軸受４６ｅによっ
てケース本体２３ａに回転自在に支持されている。

【００３２】加圧装置４７は、前記レバー４６ａの揺動
端部に当接する押圧子４７ａと、この押圧子４７ａをレ
バー４６ａに対して進退自在に支持しかつケース本体２
３ａに支持固定されたケース４７ｂと、前記押圧子４７
ａをレバー４６ａ側へ付勢する圧縮コイルばね４７ｃと
から形成されている。

【００３３】すなわち、前記外輪３４と共に遊星歯車２
７が図３において左回りに回るときには太陽歯車２９が
外周歯車３０からの回転反力によって左回りに回転付勢
されるが、その力は当て板部材４５およびレバー４６ａ
を介して加圧装置４７に伝えられて加圧装置４７で吸収
される。このため、太陽歯車２９は加圧装置４７の押圧
子４７ａの移動量に相当する分だけ回動が許容された状
態で回り止めされることになる。

【００３４】このように太陽歯車２９が回動すると、ポ
テンショメータ本体４６ｂがその回動量を検出して制御
ユニット２１に出力することになる。このとき、制御ユ
ニット２１は、ポテンショメータ本体４６ｂからの検出
信号に応じてモータ１２を制御する。このモータ１２の
制御は、モータ１２の回転数が太陽歯車２９の回動量に
比例するように行われる。詳述すると、外周歯車３０の
回転数を図３中に符号４８で示す回転センサで検出し、
この外周歯車３０の回転数と、ポテンショメータ本体４
６ｂによって検出された太陽歯車２９の回動量とから図
９に示すように制御ユニット２１でモータ駆動力を演算
しモータ１２を駆動する。このため、ペダル１７を踏む
ことによって生じる踏力に略比例したトルクになるよう
にモータ１２が制御されることになる。なお、前記回転
数センサ４８は、ケース本体２３ａに螺着されてケース
内端部が外周歯車３０の車体左側端部に微小間隙をおい
て対向しており、外周歯車３０に多数形成された歯部３
０ａによって磁気抵抗が変化することを利用した公知の
ものが使用されている。このように外周歯車３０の端部
に形成された歯部３０ａを利用して回転数を検出する
と、回転数センサ４８を用いて回転数を検出するにあた
って特別な被回転数検出部品が不要になる。

【００３５】次に、モータ１２に連結された動力伝達系
の構造について説明する。モータ１２は、図４に示すよ
うに、その回転軸１２ａが遊星ローラ式減速機２５、モ
ータ側一方向クラッチ５１、出力歯車部材５２およびこ
の出力歯車部材５２に噛合する前記リングギヤ４０を介
して前記筒状出力軸３１に連結されている。

【００３６】遊星ローラ式減速機２５は、丸棒からなる
モータ１２の回転軸１２ａより大径な円筒状に形成され
てモータ１２の軸端部に回転軸１２ａと同軸に固定され
た外輪５３と、この外輪５３と前記回転軸１２ａとの間
に複数配置されてこれら両者に各々が添接する遊星ロー
ラ５４と、これらの遊星ローラ５４を回転自在に保持す
るピン５５を備えかつモータ側一方向クラッチ５１を介
して出力歯車部材５２に動力を伝える出力軸部材５６と
から形成されている。

【００３７】前記外輪５３は、遊星ローラ５４の軸方向
の移動を規制するためのガイド板５７，５８が軸方向両
端部に添接され、固定ボルト５９によってモータ１２に
固定されている。外輪５３およびガイド板５７，５８に
おける固定ボルト５９が貫通する穴は固定ボルト５９よ
り大径に形成されており、固定ボルト５９によって径方
向に対する位置が規制されないようになっている。ま
た、この外輪５３の外周部に図６に示すようにケース本
体２３ａの円形嵌合部６０が嵌合している。なお、モー
タ１２は、このように外輪５３を円形嵌合部６０に嵌合
させた状態で図３に示すように連結ボルト６１によって
ケース本体２３ａに連結されている。

【００３８】前記遊星ローラ５４は、本実施例では図６
に示すように、外輪５３の周方向に等間隔おいて４個装
着され、各々が出力軸部材５６のピン５５に軸受６２に
よって回転自在に支持されている。また、この遊星ロー
ラ５４を保持する出力軸部材５６は、底部に前記ピン５
５が突設された有底円筒状に形成されており、中空部に
モータ側一方向クラッチ５１および出力歯車部材５２が
装着されている。

【００３９】このように構成された遊星ローラ式減速機
２５では、モータ１２の回転軸１２ａが図６中に矢印で
示すように右回りに回転することによって、遊星ローラ
５４が回転軸１２ａとは反対側へ自転すると共に、外輪
５３の内周面上を転動して右回りに公転するようにな
る。これによって出力軸部材５６が図６において右回り
に所定の減速比をもって回転するようになる。

【００４０】この出力軸部材５６の中空部に装着された
モータ側一方向クラッチ５１は、出力軸部材５６が出力
歯車部材５２に対して図６において右回りに回転すると
きのみにその回転を出力歯車部材５２に伝えるように構
成されている。また、出力歯車部材５２は、軸受６３に
よってケース本体２３ａに軸方向への移動を規制された
状態で回転自在に支持されており、モータ側軸端部がモ
ータ側一方向クラッチ５１に連結され、これとは反対側
の軸端部に傘歯車が形成されてリングギヤ４０に噛合し
ている。

【００４１】すなわち、出力軸部材５６が上述したよう
に回転するときには、モータ１２の動力が出力軸部材５
６から出力歯車部材５２およびリングギヤ４０を介して
前記筒状出力軸３１に伝えられることになる。

【００４２】このようにモータ１２の動力伝達経路中に
モータ側一方向クラッチ５１を介装させたのは、バッテ
リ１１の電力が不足してモータ１２の回転が遅くなった
り、モータ１２の動力を故意に断って人力のみによって
走行するときに、クランク軸１３からの動力がリングギ
ヤ４０から出力歯車部材５２および遊星ローラ式減速機
２５を介してモータ１２に伝わり、駆動抵抗が大きくな
るのを防ぐためである。

【００４３】なお、前記回転軸１２ａと出力軸部材５６
の底面との間および出力軸部材５６の内側底面と出力歯
車部材５２の軸端との間に設けられた符号６４，６５で
示すものは、出力軸部材５６に軸方向の推力が加わった
ときに出力軸部材５６が回転軸１２ａや出力歯車部材５
２に当接するのを防ぐためのボールである。これらのボ
ール６４，６５は、回転軸１２ａあるいは出力歯車部材
５２の軸端に凹設された円形穴に係入されている。

【００４４】ここで、モータ１２および遊星ローラ式減
速機２５をケース本体２３ａに組込む手順について説明
する。組込みにあたっては、先ず、外輪５３に出力軸部
材５６を装着させる。このときには、出力軸部材５６と
外輪５３との間にガイド板５８を介在させると共に、ピ
ン５５に軸受６２および遊星ローラ５４を装着させて外
輪５３の内周側に収容させる。そして、このように出力
軸部材５６の取付けられた外輪５３を、ガイド板５７を
モータ１２との間に介在させてモータ１２に固定する。
このときには、各遊星ローラ５４の間にモータ１２の回
転軸１２ａを係入させ、回転軸１２ａに対して遊星ロー
ラ５４および出力軸部材５６が回転できるようにする。
これと共に、ボール６４を回転軸１２ａと出力軸部材５
６との間に介装させておく。このようにすることによっ
て、回転軸１２ａに対して外輪５３および出力軸部材５
６が同一軸線上に位置づけられる。

【００４５】次に、外輪５３およびガイド板５７，５８
を固定ボルト５９によってモータ１２に固定する。これ
によって遊星ローラ式減速機２５がモータ１２に装着さ
れることになる。すなわち、遊星ローラ式減速機２５を
モータ１２に連結するに当たっては、特別な嵌合構造を
用いることなく行うことができる。

【００４６】しかる後、外輪５３の外周部をケース本体
２３ａの円形嵌合部６０に嵌合させる。なお、このとき
には、出力軸部材５６の中空部あるいは出力歯車部材５
２にモータ側一方向クラッチ５１を予め装着させてお
き、モータ１２の取付と同時にモータ側一方向クラッチ
５１の装着を行う。また、ボール６５も出力歯車部材５
２に予め装着させておく。

【００４７】そして、モータ１２を連結ボルト６１によ
ってケース本体２３ａに固定することによって、モータ
１２および遊星ローラ式減速機２５の組込みが終了す
る。また、この補助動力装置９をフレーム２に搭載する
には、図３に示すようにケース本体２３ａに穿設された
ボルト穴６６，６７を前記連結ブラケット１８，１９の
ボルト穴に合わせ、ケース本体２３ａを連結ブラケット
１８，１９にボルト止めして行う。

【００４８】次に、前記モータ１２に給電するバッテリ
１１を収容するバッテリケース１０の構造について説明
する。バッテリケース１０は上下方向に細長い箱状に形
成され、図１および図８に示すように内部にバッテリ１
１を２つ収納する構造になっており、シートチューブ２
ｃと後輪８との間に配置されている。すなわち、このバ
ッテリケース１０は、図２に示すようにその車幅方向の
寸法が左右のシートステー２ｅどうしの間を通される寸
法に設定されると共に、前後方向の寸法がシートチュー
ブ２ｃと左右一対の補助シートチューブ７１との間を通
される寸法に設定されている。なお、この補助シートチ
ューブ７１は、左右のシートステー２ｅ間に架け渡され
たクロス部材とダウンチューブ２ｂの後端部との間にシ
ートチューブ２ｃと略平行に架け渡されている。

【００４９】また、図２に示すように、このバッテリケ
ース１０や上述した補助動力装置９、制御ユニット２１
は、左右のクランク１６，１６の間に全て収容されてい
る。

【００５０】このバッテリケース１０を車体に取付ける
構造は、ダウンチューブ２ｂの後端部に上方へ向けて開
口する有底角筒状の支持箱７２を設け、この支持箱７２
内にバッテリケース１０の下端部を上方から嵌合させる
構造になっている。前記支持箱７２は、その下部前側部
分が前記中ラグ５のブラケット７３に連結されてこのブ
ラケット７３および中ラグ５を介してフレーム２に支持
されている。このため、バッテリケース１０は車体に対
して上下方向に着脱自在に取付けられることになる。ま
た、支持箱７２の底部には、バッテリケース１０の下端
部に設けられた雌コネクタ１０ａに電気的に接続される
雄コネクタ７２ａが取付けられると共に、バッテリケー
ス１０が第３者によって車体から外されるのを防ぐロッ
ク機構７４が取付けられている。

【００５１】前記雄コネクタ７２ａは、メインスイッチ
２２を介して制御ユニット２１やモータ１２に電気的に
接続され、接触子が支持箱７２内に突出する構造になっ
ている。すなわち、バッテリケース１０を支持箱７２に
上方から嵌合させることによって、雄コネクタ７２ａに
バッテリケース１０側の雌コネクタ１０ａが電気的に接
続され、メインスイッチ２２や他の電気機器にバッテリ
１１から給電されるようになる。

【００５２】前記ロック機構７４は、支持箱７２に回動
自在に設けられてバッテリケース１０に係脱自在に構成
された係止爪７４ａを備え、バッテリケース１０を支持
箱７２に嵌合させることによってロックされる構造にな
っている。また、係止爪７４ａは操作ワイヤ７４ｂを介
して前記メインスイッチ２２に連結され、メインスイッ
チ２２のキーをロック解除側（図１において反時計方
向）に回したときにロックが解除される構造になってい
る。

【００５３】なお、図１に示した状態では、バッテリケ
ース１０を上方へ引き上げるとシートチューブ２ｃの上
端部に位置するサドル７５が邪魔になるが、このサドル
７５は、後述するシート傾動機構７６によってバッテリ
ケースの着脱経路上から離間される。

【００５４】前記サドル７５はシートピラーチューブ７
７の上端部に取付けられ、このシートピラーチューブ７
７をシートチューブ２ｃに嵌挿させることによってフレ
ーム２に装着されている。このサドル７５は、本実施例
ではクッション付きのものが使用されている。前記シー
トピラーチューブ７７は乗員の体格に合わせてサドル７
５の高さを変えることができるようにある程度長さをも
って形成され、下端部にシート傾動機構７６が設けられ
ている。なお、サドル７５の高さを変えるには、先ず、
シートチューブ２ｃの上端に設けられてシートチューブ
２ｃの上端開口径を変えるシートピン７８を緩め、サド
ル７５を引っ張ってシートピラーチューブ７７をシート
チューブ２ｃから上側へ引き出す。そして、サドル７５
を所望の高さに位置づけた後、前記シートピン７８を締
めてシートピラーチューブ７７をシートチューブ２ｃの
上側開口部で緊縛させる。

【００５５】前記シート傾動機構７６は、シートピラー
チューブ７７の下端に挿入固着された上側部材７６ａ
と、この上側部材７６ａに枢支ピン７６ｂを介して揺動
自在に連結され、かつシートチューブ２ｃに嵌挿される
下側部材７６ｃとから構成されている。また、前記枢支
ピン７６ｂは、その軸線を車幅方向に向けて取付けられ
ている。このため、下側部材７６ｃに対して上側部材７
６ａが前後方向に揺動するが、本実施例では、上側部材
７６ａが下側部材７６ｃに対して前側のみに傾斜するよ
うに構成されている。

【００５６】すなわち、このシート傾動機構７６は、シ
ートピラーチューブ７７をシートチューブ２ｃに固定し
た走行時には図１に示すようにシートチューブ２ｃ内に
挿入される。また、シートピラーチューブ７７の全てを
シートチューブ２ｃ上に引き出して下側部材７６ｃの上
部をシートチューブ２ｃの上側開口部から突出させた状
態では、枢支ピン７６ｂを中心にしてシートピラーチュ
ーブ７７およびサドル７５を図８中に二点鎖線で示す上
方引き出し位置から実線で示すように前側へ傾斜させる
ことができるようになる。

【００５７】図１において符号７９は車体カバーであ
る。この車体カバー７９は、上下に分割形成されたカバ
ー本体８０，８１からなり、これらのカバー本体８０，
８１によってダウンチューブ２ｂおよびこのダウンチュ
ーブ２ｂに取付けられた電装品（メインスイッチ２２，
制御ユニット２１，補助動力装置９等）を挾むようにし
て覆う構造になっている。また、下カバー本体８１は制
御ユニット２１の下部前面と対応する部分（この部分を
図１中符号Ａで示す）が開口されており、この開口に制
御ユニット２１の下部が臨んでいる。このようにする
と、走行風を前記開口から制御ユニット２１に当てるこ
とができるから、発熱し易い制御ユニット２１を効率よ
く冷却することができる。

【００５８】次に上述したように構成された電動自転車
１の動作を図９によって説明する。メインスイッチ２２
がＯＦＦ状態のときは、モータ１２からの補助動力は加
わらず、クランク軸１３の回転がクランク軸側一方向ク
ラッチ２８、遊星歯車減速機２４、筒状出力軸３１、チ
ェーン２０および後輪側のフリーホイールに伝えられ、
ペダル１７を踏むことにより生じる踏力のみによって後
輪８が駆動される。

【００５９】メインスイッチ２２がＯＮ状態のときは、
踏力に比例する補助動力がモータ１２から筒状出力軸３
１に加えられ、踏力と補助動力との合力によって後輪８
が駆動されることになる。このときには、踏力検出機構
４４によって検出された踏力と、回転センサ４８によっ
て検出された外周歯車３０（筒状出力軸３１）の回転数
とが制御ユニット２１に入力され、踏力に比例したトル
クとなるように制御ユニット２１がモータ１２を制御す
る。すなわち、モータ１２の動力は、回転軸１２に連結
された遊星ローラ式減速機２５からモータ側一方向クラ
ッチ５１、出力歯車部材５２、リングギヤ４０を介して
筒状出力軸３１に伝えられ、この筒状出力軸３１でクラ
ンク軸１３からの踏力と合成され、チェーン２０、フリ
ーホイールを介して後輪に伝達されることになる。

【００６０】したがって、上述したように構成されたク
ランク軸側一方向クラッチ２８は、内輪３２に突設され
た突起３７が実質的な軸受となって外輪３４が内輪３２
に回転自在に支持されることになる。このため、内輪３
２と外輪３４とを相互に回転自在に設けるに当たって鋼
球が不要になる。しかも、突起３７によって外輪３４が
内輪３２に対して同一軸線上に配置されるようになるか
ら、複数配置された爪片３５を全て同様に係合歯３３に
係合させることができる。

【００６１】また、このクランク軸側一方向クラッチ２
８は鋼球を使用しない関係から、組込みに当たっては予
め組立てておく必要がなくなり、補助動力装置９を組立
てるときに内輪３２と外輪３４を個別に組込むことがで
きる。すなわち、組込み工数を削減できる。

【００６２】さらに、本実施例で示したようにモータ１
２をダウンチューブ２ｂの下方に配置すると、モータ１
２およびパワーユニット１４をダウンチューブ２ｂの下
方の広い空間に連続して配置できる。このため、モータ
１２の動力伝達経路が単純かつ短くなる。

【００６３】さらにまた、バッテリ１１をダウンチュー
ブ２ｂの上方に配置すると、バッテリ１１の重量をダウ
ンチューブ２ｂで受け易くなる。しかも、バッテリ１１
をシートチューブ２ｃの後方に配置すると、シートチュ
ーブ２ｃの前方の足通し空間を広くとることができ、乗
り降りに際しバッテリ１１が邪魔になることがない。

【００６４】加えて、本実施例で示したようにパワーユ
ニット１４の外周歯車３０、リングギヤ４０および筒状
出力軸３１を別体に形成し、リベットによって結合させ
る構成を採ると、各々の部材をその機能に最も適した材
料によって形成することができ、過剰品質になることが
ないから、コストを低く抑えることができる。

【００６５】なお、本実施例では内輪３２に爪片３５を
装着させると共に突起３７を形成し、外輪３４に係合歯
３３を形成した例を示したが、爪片３５および突起３７
を外輪３４に設けて内輪３２に係合歯を設けてもよい。
このようにしても前記実施例と同等の効果が得られる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る一方向
クラッチは、外輪部材および内輪部材のうち何れか一方
に係合歯を形成し、他方にこの係合歯の頂部に摺接する
摺接突部を周方向に沿って複数形成してなり、前記摺接
突部によって係合歯側の部材を回転自在に支持する構造
としたため、摺接突部が実質的な軸受になるから、外輪
部材と内輪部材を相互に回転自在に設けるに当たって鋼
球が不要になる。

【００６７】したがって、鋼球装着スペースを省いて小
型化することができ、しかも、軽量化およびコスト低減
を図ることができる。これに加えて、本発明に係る一方
向クラッチを駆動軸あるいは従動軸に組込むに当たって
は、内輪部材と外輪部材を個別に組付けて行うことがで
きるから、組込みに要する工数を削減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一方向クラッチが補助動力装置に
組み込まれた電動自転車の側面図である。

【図２】電動自転車の一部を拡大して示す平面図であ
る。

【図３】パワーユニットおよびモータの側面図である。

【図４】図３におけるパワーユニットのIV−IV線断面図
である。

【図５】図４における本発明に係る一方向クラッチのV
−V線断面図である。

【図６】図４におけるVI−VI線断面図である。

【図７】本発明に係る一方向クラッチの要部を拡大して
示す斜視図である。

【図８】バッテリケース装着部分を拡大して示す側面図
である。

【図９】電動自転車の動力伝達経路を示す図である。

【図１０】従来の一方向クラッチとしての自転車用フリ
ーホイールを示す図である。

【符号の説明】

１ 電動自転車 ９ 補助動力装置 ２８ クランク軸側一方向クラッチ ３２ 内輪 ３３ 係合歯 ３４ 外輪 ３５ 爪片 ３６ ばね ３７ 突起

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外輪部材と内輪部材との間に、ばねによ
   り係合歯側へ付勢された爪片が介装された一方向クラッ
   チにおいて、外輪部材および内輪部材のうち何れか一方
   に係合歯を形成し、他方にこの係合歯の頂部に摺接する
   摺接突部を周方向に沿って複数形成してなり、前記摺接
   突部によって係合歯側の部材を回転自在に支持する構造
   としたことを特徴とする一方向クラッチ。