特許 5872972 センサユニット組み付け構造及び自転車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5872972

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】センサユニット組み付け構造及び自転車

(51)【国際特許分類】

   B62M 6/50 20100101AFI20160216BHJP

【ＦＩ】

   B62M6/50

【請求項の数】6

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2012-139808(P2012-139808)

(22)【出願日】2012年6月21日

(65)【公開番号】特開2014-4851(P2014-4851A)

(43)【公開日】2014年1月16日

【審査請求日】2014年9月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000112978

【氏名又は名称】ブリヂストンサイクル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】能村 敬英

(72)【発明者】

【氏名】高橋 寛

【審査官】 須山 直紀

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−２９７０５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２３７５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０２４６０７１８（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１３／１３２５３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１３／０４１９００（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開昭６０−０１２７１４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０００−１５３７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２８３８６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｍ ６／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自転車のフレームに固定されるハンガーパイプと、
前記ハンガーパイプの軸方向の一端側から挿入されると共に、一端部が前記ハンガーパイプの軸方向の一端に回転しないように連結され、左右のクランクが固定されるクランク軸を回転可能に支持し、かつ前記クランク軸に作用するトルクを検出するトルクセンサを備えたセンサユニットと、
前記センサユニットの他端部の外周面に設けられた雄ねじ部と、
内周面に前記雄ねじ部に締結される雌ねじ部を備え、前記雌ねじ部が前記雄ねじ部に締結されたときに外周側の当接部が前記ハンガーパイプの軸方向の他端側の内周面に当接し、前記センサユニットの軸芯を前記ハンガーパイプの軸芯に位置させる円筒状の固定部材と、
前記ハンガーパイプの一端と前記センサユニットの一端部との間に設けられ、前記センサユニットの一端部が前記ハンガーパイプに対して回転しないように連結する回り止め手段と、
を有し、
前記回り止め手段は、
環状の本体部から前記センサユニット側に突出し、前記センサユニットの一端部に形成された凹部に係合される第１係合部と、
前記本体部から前記ハンガーパイプ側に突出し、前記ハンガーパイプの一端に形成された溝部に係合される第２係合部と、
を有するセンサユニット組み付け構造。

【請求項2】

自転車のフレームに固定されるハンガーパイプと、
前記ハンガーパイプの軸方向の一端側から挿入されると共に、一端部が前記ハンガーパイプの軸方向の一端に回転しないように連結され、左右のクランクが固定されるクランク軸を回転可能に支持し、かつ前記クランク軸に作用するトルクを検出するトルクセンサを備えたセンサユニットと、
前記センサユニットの他端部の外周面に設けられた雄ねじ部と、
内周面に前記雄ねじ部に締結される雌ねじ部を備え、前記雌ねじ部が前記雄ねじ部に締結されたときに外周側の当接部が前記ハンガーパイプの軸方向の他端側の内周面に当接し、前記センサユニットの軸芯を前記ハンガーパイプの軸芯に位置させる円筒状の固定部材と、
前記ハンガーパイプの一端と前記センサユニットの一端部との間に設けられ、前記センサユニットの一端部が前記ハンガーパイプに対して回転しないように連結する回り止め手段と、
を有し、
前記回り止め手段は、
前記センサユニットの一端部の外周に形成された回り止め部と、
前記センサユニットに外挿され、前記回り止め部に嵌合される嵌合部を備えたスリーブと、を有し、
前記スリーブの外周部は、前記ハンガーパイプの一端に圧入、又はねじ止めされているセンサユニット組み付け構造。

【請求項3】

前記固定部材の外周側の前記当接部、及び前記ハンガーパイプの他端側の前記内周面が、傾斜面、又は湾曲面である請求項１又は請求項２に記載のセンサユニット組み付け構造。

【請求項4】

前記固定部材の外周側の前記当接部が、前記ハンガーパイプの他端側の前記内周面に当接した状態で、前記ハンガーパイプと前記センサユニットとの間にクリアランスが設けられており、
前記ハンガーパイプには、前記トルクセンサから延びたハーネスが取り出される開口部が設けられている請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のセンサユニット組み付け構造。

【請求項5】

前記回り止め部の端部と前記嵌合部の端部が、傾斜面、又は湾曲面である請求項２に記載のセンサユニット組み付け構造。

【請求項6】

請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のセンサユニット組み付け構造を備えた自転車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センサユニット組み付け構造及び自転車に関する。

【背景技術】

【0002】

電動モータを補助動力とする自転車では、クランク軸に作用するトルクに応じて補助動力を出力するため、トルクを検出するトルクセンサを組み付ける必要がある。

【0003】

下記特許文献１には、自転車のハンガーパイプに支持筒が挿入され、支持筒の先端に形成された雄ねじ部にナットを螺着させることによって、支持筒をハンガーパイプに固定する構造が開示されている。

【0004】

下記特許文献２には、自転車のハンガーパイプの軸方向両側の雌ねじ部に、左右の筒状部材の外周面に形成された雄ねじ部が締結された構造が開示されている。この構造では、筒状部材の内周側のテーパー面がセンサ押圧部材を介して圧力センサに接触している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０００−１５３７９５号公報（例えば、図１０参照）

【特許文献2】特開２０００−２８３８６４号公報（例えば、図８参照）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、上記特許文献１に記載の構造では、ハンガーパイプに挿入された支持筒全体をハンガーパイプ内周で支持しており、ハンガーパイプと支持筒それぞれの寸法精度を確保できないと、ガタが発生し、また組み付け時にハンガーパイプに支持筒を挿入できなくなる可能性がある。

【0007】

また、上記特許文献２に記載の構造では、ハンガーパイプの軸方向両側に締結された左右の筒状部材よりも軸方向内側で、軸受ハウジングの左右のベアリングを介してクランク軸を回転可能に支持している。このため、ベアリングがハンガーパイプの左右の筒状部材よりも軸方向内側に配置されて左右のベアリング幅が狭くなり、クランク軸に傾きが生じたり、大きな曲げモーメントが発生したりといった不都合が生じる可能性がある。

【0008】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ハンガーパイプにセンサユニットを容易に着脱できると共に、左右のベアリング幅を大きくとることができるセンサユニット組み付け構造及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】

【0009】

請求項１に記載の発明に係るセンサユニット組み付け構造は、自転車のフレームに固定されるハンガーパイプと、前記ハンガーパイプの軸方向の一端側から挿入されると共に、一端部が前記ハンガーパイプの軸方向の一端に回転しないように連結され、左右のクランクが固定されるクランク軸を回転可能に支持し、かつ前記クランク軸に作用するトルクを検出するトルクセンサを備えたセンサユニットと、前記センサユニットの他端部の外周面に設けられた雄ねじ部と、内周面に前記雄ねじ部に締結される雌ねじ部を備え、前記雌ねじ部が前記雄ねじ部に締結されたときに外周側の当接部が前記ハンガーパイプの軸方向の他端側の内周面に当接し、前記センサユニットの軸芯を前記ハンガーパイプの軸芯に位置させる円筒状の固定部材と、前記ハンガーパイプの一端と前記センサユニットの一端部との間に設けられ、前記センサユニットの一端部が前記ハンガーパイプに対して回転しないように連結する回り止め手段と、を有し、前記回り止め手段は、環状の本体部から前記センサユニット側に突出し、前記センサユニットの一端部に形成された凹部に係合される第１係合部と、前記本体部から前記ハンガーパイプ側に突出し、前記ハンガーパイプの一端に形成された溝部に係合される第２係合部と、を有する。

【0010】

請求項１に記載の発明では、自転車のフレームに固定されるハンガーパイプの軸方向の一端側からセンサユニットが挿入され、センサユニットの一端部がハンガーパイプの軸方向の一端に回転しないように連結される。さらに、ハンガーパイプの軸方向の他端側から、円筒状の固定部材の内周面に設けられた雌ねじ部が、センサユニットの他端部の外周面に設けられた雄ねじ部に締結される。そして、固定部材の雌ねじ部がセンサユニットの雄ねじ部に締結されたときに、固定部材の外周側の当接部がハンガーパイプの軸方向の他端側の内周面に当接し、センサユニットの軸芯をハンガーパイプの軸芯に位置させる。センサユニットは、左右のクランクが固定されるクランク軸を回転可能に支持すると共に、クランク軸に作用するトルクを検出するトルクセンサを備えている。このため、固定部材によりセンサユニットの軸芯をハンガーパイプの軸芯に位置させることで、クランク軸の軸芯をハンガーパイプの軸芯に合わせることができる。

【0011】

この構成では、ハンガーパイプにセンサユニットを容易に着脱することができる。また、固定部材の外周側の当接部がハンガーパイプの軸方向の他端側の内周面に当接し、固定部材の内周面の雌ねじ部がセンサユニットの外周面の雄ねじ部に締結されているため、ガタツキを防止又は抑制することができる。また、センサユニットの外周面に雄ねじ部を設けることで、クランク軸を回転可能に支持するベアリングを固定部材の半径方向内側に設けることができるため、ベアリングを固定部材より軸方向の内側に配置する必要がなく、左右のベアリング幅を大きくとることが可能となる。左右のベアリング幅を大きくとることで、精度の高いトルクの検出が可能となる。
また、ハンガーパイプの一端と前記センサユニットの一端部との間に回り止め手段が設けられており、回り止め手段によってセンサユニットの一端部がハンガーパイプの一端に対して回転しないように連結される。これにより、センサユニットの一端部がハンガーパイプの一端に対して回転しないように連結された状態で、固定部材の雌ねじ部をセンサユニットの雄ねじ部に締結させることができ、センサユニットの組み付けが容易となる。
さらに、回り止め手段は、環状の本体部からセンサユニット側に突出する第１係合部と、本体部からハンガーパイプ側に突出する第２係合部とを備えており、第１係合部がセンサユニットの一端部に形成された凹部に係合され、第２係合部がハンガーパイプの一端に形成された溝部に係合される。これにより、センサユニットの一端部をハンガーパイプの一端に対して回転しないように連結することができる。

【0012】

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のセンサユニット組み付け構造において、前記固定部材の外周側の前記当接部、及び前記ハンガーパイプの他端側の前記内周面が、傾斜面、又は湾曲面である。

【0013】

請求項３に記載の発明では、固定部材の外周側の当接部、及びハンガーパイプの他端側の内周面が、傾斜面、又は湾曲面であり、固定部材の外周側の当接部がハンガーパイプの他端側の内周面に当接することで、センサユニットの軸芯をより確実にハンガーパイプの軸芯に位置させることができる。

【0014】

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のセンサユニット組み付け構造において、前記固定部材の外周側の前記当接部が、前記ハンガーパイプの他端側の前記内周面に当接した状態で、前記ハンガーパイプと前記センサユニットとの間にクリアランスが設けられており、前記ハンガーパイプには、前記トルクセンサから延びたハーネスが取り出される開口部が設けられている。

【0015】

請求項４に記載の発明では、固定部材の外周側の当接部が、ハンガーパイプの他端側の内周面に当接した状態で、ハンガーパイプとセンサユニットとの間にクリアランスが設けられており、センサユニットを組み付けやすい。すなわち、センサユニットのトルクセンサから延びたハーネスは、ハンガーパイプとセンサユニットとの隙間を通してハンガーパイプの開口部から外部に取り出すことができる。このため、センサユニットの組み付け時にハーネスに負担がかかりにくい。

【0020】

請求項２に記載の発明に係るセンサユニット組み付け構造は、自転車のフレームに固定されるハンガーパイプと、前記ハンガーパイプの軸方向の一端側から挿入されると共に、一端部が前記ハンガーパイプの軸方向の一端に回転しないように連結され、左右のクランクが固定されるクランク軸を回転可能に支持し、かつ前記クランク軸に作用するトルクを検出するトルクセンサを備えたセンサユニットと、前記センサユニットの他端部の外周面に設けられた雄ねじ部と、内周面に前記雄ねじ部に締結される雌ねじ部を備え、前記雌ねじ部が前記雄ねじ部に締結されたときに外周側の当接部が前記ハンガーパイプの軸方向の他端側の内周面に当接し、前記センサユニットの軸芯を前記ハンガーパイプの軸芯に位置させる円筒状の固定部材と、前記ハンガーパイプの一端と前記センサユニットの一端部との間に設けられ、前記センサユニットの一端部が前記ハンガーパイプに対して回転しないように連結する回り止め手段と、を有し、前記回り止め手段は、前記センサユニットの一端部の外周に形成された回り止め部と、前記センサユニットに外挿され、前記回り止め部に嵌合される嵌合部を備えたスリーブと、を有し、前記スリーブの外周部は、前記ハンガーパイプの一端に圧入、又はねじ止めされている。

【0021】

請求項２に記載の発明では、回り止め手段は、センサユニットの一端部に外挿されるスリーブを有しており、スリーブの外周部は、ハンガーパイプの一端に圧入、又はねじ止めされている。さらに、スリーブの嵌合部がセンサユニットの一端部の外周に形成された回り止め部に嵌合される。これにより、センサユニットの一端部をハンガーパイプの一端に対して回転しないように連結することができる。

【0022】

請求項５に記載の発明は、請求項２に記載のセンサユニット組み付け構造において、前記回り止め部の端部と前記嵌合部の端部が、傾斜面、又は湾曲面である。

【0023】

請求項５に記載の発明では、回り止め部の端部と嵌合部の端部が、傾斜面、又は湾曲面であり、スリーブの嵌合部がセンサユニットの回り止め部に嵌合されたときに、回り止め部の端部と嵌合部の端部とが当接する。これにより、センサユニットの軸芯をより確実にハンガーパイプの軸芯に位置させることができる。

【0024】

請求項６に記載の発明に係る自転車は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のセンサユニット組み付け構造を備えている。

【0025】

請求項６に記載の発明では、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のセンサユニット組み付け構造を備えており、ハンガーパイプにセンサユニットを容易に着脱することができる。また、固定部材の外周側の当接部がハンガーパイプの軸方向の他端側の内周面に当接し、固定部材の内周面の雌ねじ部がセンサユニットの外周面の雄ねじ部に締結されているため、ガタツキを防止又は抑制することができる。また、クランク軸を回転可能に支持するベアリングをハンガーパイプにおける固定部材の半径方向内側に設けることができるため、ベアリングを固定部材より軸方向の内側に配置する必要がない。このため、左右のベアリング幅を大きくとることで、精度の高いトルクの検出が可能となる。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、通常の自転車のハンガー部品の組み付け工程と同じ工程でハンガーパイプにセンサユニットを容易に着脱できると共に、左右のベアリング幅を大きくとることができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の第１実施形態であるセンサユニット組み付け構造を示す分解斜視図である。

【図2】図１に示すセンサユニット組み付け構造を逆方向から見た状態で示す分解斜視図である。

【図3】図１に示すセンサユニット組み付け構造を示す組み付け状態の断面図である。

【図4】図１に示すセンサユニット組み付け構造の組み付け過程を示す断面図である。

【図5】図１に示すセンサユニット組み付け構造のセンサユニットに支持されるクランク軸及び磁歪軸付近の構成を示す斜視図である。

【図6】図５に示すセンサユニットに支持されるクランク軸及び磁歪軸付近の構成を示す断面図である。

【図7】本発明の第２実施形態であるセンサユニット組み付け構造を示す分解斜視図である。

【図8A】図７に示すセンサユニット組み付け構造の組み付け過程を示す断面図である。

【図8B】図７に示すセンサユニット組み付け構造の組み付け過程を示す断面図である。

【図9】図７に示すセンサユニット組み付け構造を示す組み付け状態の断面図である。

【図10】図７に示すセンサユニット組み付け構造を示す組み付け状態の正面図である。

【図11】本発明の第３実施形態であるセンサユニット組み付け構造を示す分解構成図である。

【図12】図１１に示すセンサユニット組み付け構造の組み付け状態を示すクランク軸及びトルクセンサ等を省略した概略断面図である。

【図13】本発明の実施形態に例示されるセンサユニット組み付け構造が適用される自転車を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、図において適宜示される矢印ＵＰは自転車上方側を示しており、矢印ＦＲは自転車前方側を示しており、矢印Ｗは自転車幅方向外側又は内側を示している。

【0029】

図１３には、本発明の実施形態に例示されるセンサユニット組み付け構造が適用される自転車１０が側面図にて示されている。

【0030】

図１３に示されるように、自転車１０は、前方側に斜め上下方向に沿って配置されるヘッドパイプ１２と、ヘッドパイプ１２より後方側に斜め上下方向に沿って配置されるシートパイプ１４と、ヘッドパイプ１２とシートパイプ１４とを前後斜め方向に沿って連結するメインパイプ１６と、ヘッドパイプ１２の下部に連結された前ホーク１８の下端部に回転可能に取り付けられた前輪２０と、を備えている。また、自転車１０は、メインパイプ１６の後方側に配置されて後輪２２の中心に向かって延在されるチェーンステー２４と、シートパイプ１４の上端部とチェーンステー２４の後端部とを繋ぐと共に後輪２２を回転可能に支持するバックホーク２６と、を備えている。

【0031】

さらに、自転車１０は、メインパイプ１６の下端部に幅方向に沿って取り付けられる（固定される）ハンガーパイプ２８と、ハンガーパイプ２８の内部に回転可能に設けられるクランク軸３０と、クランク軸３０の幅方向両側に取り付けられるクランクアーム３２と、クランク軸３０によって駆動される駆動スプロケット３４と、を備えている。また、自転車１０は、バックホーク２６の下端部に設けられる後輪軸３６と、後輪軸３６に回転可能に取り付けられる後スプロケット３８と、駆動スプロケット３４と後スプロケット３８とに掛け渡されるチェーン４０と、を備えている。自転車１０では、クランクアーム３２に設けられたペダルを踏むと、クランク軸３０を介して駆動スプロケット３４が回転し、チェーン４０が周回移動することで後スプロケット３８が回転する。後スプロケット３８の回転により後輪２２に駆動力が伝達され、自転車１０が走行する。

【0032】

また、自転車１０の前輪２０には、補助電動装置の駆動モータ４２が設けられている。シートパイプ１４には、補助電動装置の電源であるバッテリー４４と、補助電動装置を制御するコントローラ４６と、が設けられている。

【0033】

図１には、本発明の第１実施形態であるセンサユニット組み付け構造５０が分解斜視図にて示されており、図２には、センサユニット組み付け構造５０が図１とは逆方向から見た分解斜視図にて示されている。また、図３には、センサユニット組み付け構造５０の組み付け状態が断面図にて示されている。

【0034】

図１及び図２に示されるように、センサユニット組み付け構造５０は、軸芯の方向が自転車１０の幅方向に沿って配置される前記ハンガーパイプ２８と、ハンガーパイプ２８の軸方向の一端２８Ａ側から矢印Ａ方向に挿入されるセンサユニット５２と、ハンガーパイプ２８の軸方向の一端２８Ａとセンサユニット５２との間に設けられる回り止め手段としての回り止め部材５４と、を備えている。さらに、センサユニット組み付け構造５０は、ハンガーパイプ２８の軸方向の他端２８Ｂ側から矢印Ｂ方向に挿入されてセンサユニット５２をハンガーパイプ２８に固定する円筒状の固定部材５６を備えている。

【0035】

センサユニット５２は、略円筒状のハウジング６０内に前記クランク軸３０が予め回転可能に組み込まれている。より詳細には、図３に示されるように、ハウジング６０は、ほぼ一定の外径に形成された円筒部６０Ａと、円筒部６０Ａの軸方向の一端部が円筒部６０Ａの外径より拡径された大径部（一端部）６０Ｂと、を備えている。円筒部６０Ａの軸方向の他端部（大径部６０Ｂと反対側）の外周面には、雄ねじ部６０Ｃが形成されている。ハウジング６０の大径部６０Ｂには、環状体６２が外挿されており、環状体６２の端縁（大径部６０Ｂの軸方向の一端部側）にはフランジ部６２Ａが形成されている。本実施形態では、ハウジング６０の大径部６０Ｂに形成された雄ねじ部が、環状体６２の雌ねじ部にねじ止めされている。
なお、ハウジング６０の大径部６０Ｂは、ねじ止めに限定されるものではなく、環状体６２に圧入される構成でもよい。また、ハウジング６０と環状体６２は一体で形成されてもよい。

【0036】

図３に示されるように、ハウジング６０内の軸方向両側には、ベアリング６４を介して筒状の磁歪軸６６が回転可能に支持されている。磁歪軸６６は、軸方向の中央部及び一端側が大径とされた大径部６６Ａと、軸方向の他端側が大径部６６Ａよりも小径とされた小径部６６Ｂと、を備えている（図５及び図６参照）。小径部６６Ｂの内周面には、雌ねじ部８６が形成されており、クランク軸３０の外周面に形成された雄ねじ部８８に締結固定されている。

【0037】

また、大径部６６Ａの内周面とクランク軸３０の外周面との間には、クリアランスが設けられており（隙間が形成されており）、大径部６６Ａの軸方向の一端部側（小径部６６Ｂと反対側）の内周面とクランク軸３０の外周面との間には、円筒状のすべり軸受け６８が介挿されている。磁歪軸６６の大径部６６Ａの半径方向外側には、クランク軸３０に作用するトルクを検出するトルクセンサ７０が配設されている。トルクセンサ７０は、磁歪軸６６の周面を囲むように配置されており、ハウジング６０に回転しないように固定されている。トルクセンサ７０にはハーネス７６が接続されており、ハーネス７６はハウジング６０に形成された開口６１から外側に延びている。

【0038】

また、図５及び図６に示されるように、磁歪軸６６の大径部６６Ａの軸方向の一端部は、軸方向に沿って複数の突部が形成された嵌合部とされ、その嵌合部に前記駆動スプロケット３４の内周部が嵌合されている。駆動スプロケット３４は、大径部６６Ａの端部の周溝に嵌入された止め輪９０によって磁歪軸６６に対して抜け止めされており、駆動スプロケット３４は磁歪軸６６と一体となって回転する。図５に示されるように、磁歪軸６６の大径部６６Ａには、軸方向と交差する方向に配置された複数のスリット６７Ａが設けられた磁歪効果を持つ磁歪箔が巻きつけられ止着されている。スリット６７Ａは、周方向に沿ってほぼ平行に複数配置されると共に、これらが軸方向に３列配置されている。また、これらの３列の複数のスリット６７Ａの図中の右隣りには、３列の複数のスリット６７Ａと略左右対称に配置された３列の複数のスリット６７Ｂが磁歪箔に設けられている。

【0039】

クランク軸３０の軸方向両端部には、クランクアーム３２（図１３参照）が取り付けられる。左右のクランクアーム３２によりクランク軸３０に回転が伝えられると、磁歪軸６６の軸方向の他端側の小径部６６Ｂがクランク軸３０にねじ止めされているため、クランク軸３０と共に磁歪軸６６が回転する。さらに、磁歪軸６６の軸方向の一端側には駆動スプロケット３４が取り付けられており、駆動スプロケット３４に回転が伝えられる。その際、クランクアーム３２からクランク軸３０にトルクが作用すると、磁歪軸６６にトルクの大小に応じた捩り力が作用する。磁歪軸６６に捩り力が作用すると、磁歪箔のスリット６７Ａ、６７Ｂの一方に引張力が作用し、他方に圧縮力が作用することで、磁歪箔にトルクの大小に応じた歪が発生する。磁歪箔に歪が発生すると、磁歪箔を構成する磁性材料の透磁率が変化する。図３に示されるように、トルクセンサ７０には、軸方向の両側に磁歪軸６６の周面を囲むコイル７４が設けられており、透磁率の変化によりコイル７４に誘起されるインダクタンスが変化する。このコイル７４に誘起されるインダクタンスの変化を検出することで、クランク軸３０に作用するトルクを検出する。図１３に示されるように、コントローラ４６では、検出されたトルクに基づき、駆動モータ４２を制御し、補助動力を出力して前輪２０を駆動するようになっている。

【0040】

図１及び図２に示されるように、センサユニット５２には、ハウジング６０内に予め磁歪軸６６及びクランク軸３０が回転可能に組み込まれており（図３参照）、この状態でセンサユニット５２が自転車１０のメインパイプ１６（図１３参照）の下端部に固定されたハンガーパイプ２８に組み付けられる。センサユニット５２は、ハウジング６０の雄ねじ部６０Ｃ側が、ハンガーパイプ２８の軸方向の一端２８Ａ側から矢印Ａ方向にハンガーパイプ２８の内部に挿入される。その際、ハンガーパイプ２８の軸方向の一端２８Ａとセンサユニット５２の軸方向の一端部のフランジ部６２Ａとの間に回り止め部材５４が介在されている。

【0041】

センサユニット５２の軸方向の一端部側のフランジ部６２Ａには、半径方向内側に凹んだ複数の凹部（回り止め手段）６３が設けられている。本実施形態では、複数の凹部６３は、フランジ部６２Ａの周方向に沿ってほぼ等間隔（フランジ部６２Ａの中心部に対して約９０°の位置）に４つ設けられている。

【0042】

回り止め部材５４は、幅方向の厚みが薄い環状の本体部５４Ａと、本体部５４Ａの外周部から幅方向一方側（組み付け時のセンサユニット５２側）に突出した複数の第１係合部５４Ｂと、本体部５４Ａの外周部から幅方向他方側（組み付け時のハンガーパイプ２８側）に突出した複数の第２係合部５４Ｃと、を備えている。本実施形態では、第１係合部５４Ｂは、本体部５４Ａの中心部から約１８０°の位置に２つ設けられており、第１係合部５４Ｂがセンサユニット５２の凹部６３にそれぞれ係合されるようになっている。

【0043】

また、ハンガーパイプ２８の一端２８Ａ側の外周面には、半径方向内側に窪んだ複数の溝部（回り止め手段）２９が軸方向に沿って形成されている。本実施形態では、溝部２９は、ハンガーパイプ２８の中心部から約１８０°の位置に２つ設けられている。また、溝部２９の底面は、ハンガーパイプ２８の一端２８Ａの端縁から軸方向内側に向かうに従って徐々に浅くなる傾斜面とされている。

【0044】

回り止め部材５４の第２係合部５４Ｃは、本体部５４Ａの中心部から約１８０°の位置に２つ設けられており、２つの第１係合部５４Ｂの間にそれぞれ設けられている。回り止め部材５４は、第１係合部５４Ｂがセンサユニット５２の凹部６３にそれぞれ係合された状態で、第２係合部５４Ｃがハンガーパイプ２８の溝部２９にそれぞれ係合されるようになっている。すなわち、センサユニット５２がハンガーパイプ２８の軸方向の一端２８Ａ側から矢印Ａ方向にハンガーパイプ２８の内部に挿入されたときに、回り止め部材５４の第１係合部５４Ｂがセンサユニット５２の凹部６３にそれぞれ係合され、回り止め部材５４の第２係合部５４Ｃがハンガーパイプ２８の溝部２９にそれぞれ係合されることで、センサユニット５２の軸方向の一端部側（環状体６２側）がハンガーパイプ２８の一端２８Ａに対して回転しないように連結される。

【0045】

ハンガーパイプ２８の軸方向中央部（本実施形態では下部側）には、センサユニット５２から延びたハーネス７６が取り出される開口部８０が形成されている。センサユニット５２の環状体６２側が回り止め部材５４によりハンガーパイプ２８の一端２８Ａに対して回転しないように連結された状態で、センサユニット５２の円筒部６０Ａの外周面とハンガーパイプ２８の内周面との間には、所定のクリアランスが設けられている（図３及び図４参照）。このため、センサユニット５２をハンガーパイプ２８に組み付ける際には、ハーネス７６を予めハンガーパイプ２８の内側から開口部８０を通して外側に引き出した状態で、センサユニット５２の雄ねじ部６０Ｃ側を、ハンガーパイプ２８の軸方向の一端２８Ａ側から矢印Ａ方向にハンガーパイプ２８の内部に挿入する。これにより、センサユニット５２から延びたハーネス７６をハンガーパイプ２８の開口部８０を通して外部に取り出すことができる。

【0046】

固定部材５６は、内周面にセンサユニット５２の雄ねじ部６０Ｃに螺合される雌ねじ部５６Ａを備えている。固定部材５６のハンガーパイプ２８の他端２８Ｂに取り付けられる側の外周部には、ハンガーパイプ２８の他端２８Ｂ側の内周面８２に当接する当接部５６Ｂが形成されている。固定部材５６の当接部５６Ｂは、組み付け時のハンガーパイプ２８の軸方向外側に向かうに従って外径が徐々に拡大する傾斜面（テーパー面）とされている（図３参照）。固定部材５６の当接部５６Ｂの軸方向外側（組み付け時のハンガーパイプ２８への挿入方向と反対側）には、フランジ部５６Ｃが設けられている。

【0047】

ハンガーパイプ２８の他端２８Ｂ側の内周面８２は、ハンガーパイプ２８の他端２８Ｂ側の端縁から内径が徐々に縮小する傾斜面（テーパー面）とされている。ハンガーパイプ２８の内周面８２の軸方向に対する傾斜角度は、固定部材５６の当接部５６Ｂの軸方向に対する傾斜角度に合わせて形成されている。これにより、図３に示すように、固定部材５６の雌ねじ部５６Ａがセンサユニット５２の雄ねじ部６０Ｃに締結された状態で、固定部材５６の当接部（傾斜面）５６Ｂがハンガーパイプ２８の他端２８Ｂ側の内周面（傾斜面）８２に当接し、センサユニット５２の軸芯をハンガーパイプ２８の軸芯に位置させるようになっている。その際、固定部材５６の当接部５６Ｂがハンガーパイプ２８の他端２８Ｂの内周面８２に当接した状態で、固定部材５６のフランジ部５６Ｃが、ハンガーパイプ２８の他端２８Ｂの端面に接触しない構成とされている。

【0048】

次に、センサユニット組み付け構造５０の作用並びに効果について説明する。

【0049】

図１及び図２に示されるように、センサユニット５２をハンガーパイプ２８に組み付ける際には、センサユニット５２の雄ねじ部６０Ｃ側を、ハンガーパイプ２８の軸方向の一端２８Ａ側から矢印Ａ方向にハンガーパイプ２８の内部に挿入する。その際、ハンガーパイプ２８の軸方向の一端２８Ａとセンサユニット５２の軸方向の一端部側のフランジ部６２Ａとの間に回り止め部材５４を介在させる。

【0050】

そして、回り止め部材５４の２つの第１係合部５４Ｂをセンサユニット５２の凹部６３にそれぞれ係合させ、回り止め部材５４の２つの第２係合部５４Ｃをハンガーパイプ２８の溝部２９にそれぞれ係合させることで、図４に示すように、センサユニット５２の軸方向の一端部側（環状体６２側）がハンガーパイプ２８の一端２８Ａに対して回転しないように連結される。

【0051】

また、回り止め部材５４によりセンサユニット５２の環状体６２側がハンガーパイプ２８の一端２８Ａに対して回転しないように連結された状態で、センサユニット５２の円筒部６０Ａの外周面とハンガーパイプ２８の内周面との間には、所定のクリアランスが設けられている。このため、センサユニット５２をハンガーパイプ２８に組み付ける際には、ハーネス７６を予めハンガーパイプ２８の内側から開口部８０を通して外側に引き出した状態で、センサユニット５２の雄ねじ部６０Ｃ側を、ハンガーパイプ２８の軸方向の一端２８Ａ側から矢印Ａ方向にハンガーパイプ２８の内部に挿入する。これにより、センサユニット５２から延びたハーネス７６をハンガーパイプ２８の開口部８０を通して外部に取り出すことができる。

【0052】

さらに、図４に示されるように、ハンガーパイプ２８の軸方向の他端２８Ｂ側から矢印Ｂ方向に固定部材５６を挿入し、固定部材５６の雌ねじ部５６Ａをセンサユニット５２の雄ねじ部６０Ｃに螺合させる。図３に示されるように、固定部材５６の雌ねじ部５６Ａをセンサユニット５２の雄ねじ部６０Ｃに締結すると、固定部材５６の傾斜面からなる当接部５６Ｂが、ハンガーパイプ２８の他端２８Ｂ側の傾斜面からなる内周面８２に当接する。これによって、固定部材５６によってハンガーパイプ２８にセンサユニット５２が固定される。その際、固定部材５６の傾斜面からなる当接部５６Ｂが、ハンガーパイプ２８の他端２８Ｂ側の傾斜面からなる内周面８２に当接することで、センサユニット５２の軸芯をハンガーパイプ２８の軸芯に位置させる。固定部材５６によりセンサユニット５２の軸芯をハンガーパイプ２８の軸芯に位置させることで、クランク軸３０の軸芯をハンガーパイプ２８の軸芯に合わせることができる。

【0053】

このセンサユニット組み付け構造５０では、センサユニット５２をハンガーパイプ２８に容易に着脱することができ、作業性が向上する。また、固定部材５６の雌ねじ部５６Ａがセンサユニット５２の雄ねじ部６０Ｃに締結され、固定部材５６の外周側の当接部５６Ｂがハンガーパイプ２８の他端２８Ｂの内周面８２に当接されているため、センサユニット５２のガタツキを防止又は抑制することができる。

【0054】

また、図３に示されるように、センサユニット５２には、外周面に固定部材５６の雌ねじ部５６Ａを螺合させる雄ねじ部６０Ｃが設けられているため、クランク軸３０を回転可能に支持するベアリング６４を固定部材５６の半径方向内側付近に設けることができる。このため、ベアリング６４を固定部材５６よりセンサユニット５２の軸方向の内側に配置する必要がなく、センサユニット５２の左右のベアリング６４の幅を大きくとることが可能となる。センサユニット５２の左右のベアリング６４の幅を大きくとることで、精度の高いトルクの検出が可能となる。

【0055】

また、固定部材５６の傾斜面からなる当接部５６Ｂがハンガーパイプ２８の他端２８Ｂ側の傾斜面からなる内周面８２に当接するため、センサユニット５２の軸芯をより確実にハンガーパイプ２８の軸芯に位置させることができる。

【0056】

また、このセンサユニット組み付け構造５０では、センサユニット５２をハンガーパイプ２８に組み付ける際に、センサユニット５２を回転させて固定する必要がないため、センサユニット５２の磁歪軸６６の軸方向一端部に駆動スプロケット３４を取り付けた状態で、ハンガーパイプ２８に組み付けることができる。このため、組み付け時の作業性がさらに向上する。

【0057】

また、センサユニット５２から延びたハーネス７６をハンガーパイプ２８の開口部８０を通して外部に取り出すため、ハンガーパイプの側方からハーネスを取り出す構成と比べて、センサユニットを固定するためにスリーブ又はリングナットの組み付け時の噛み込みや、クランクアームとの干渉の恐れが低減される。

【0058】

次に、本発明の第２実施形態であるセンサユニット組み付け構造について説明する。なお、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

【0059】

図７に示されるように、センサユニット組み付け構造１００は、第１実施形態のセンサユニット組み付け構造５０のセンサユニット５２及び回り止め部材５４に代えて、ハンガーパイプ２８の軸方向の一端２８Ａ側から矢印Ａ方向に挿入されるセンサユニット１０２と、ハンガーパイプ２８の軸方向の一端２８Ａとセンサユニット１０２との間に設けられるスリーブ（回り止め手段）１１０と、を備えている。

【0060】

図７及び図８Ｂに示されるように、センサユニット１０２は、ハウジング６０の円筒部６０Ａの軸方向の一端部（雄ねじ部６０Ｃと反対側）に、円筒部６０Ａよりも半径方向外側に突出した回り止め部（回り止め手段）１０４を備えている。回り止め部１０４は、軸方向から見て外周部が多角形状（本実施形態では、１０角形状）に形成されている。円筒部６０Ａには、トルクセンサ７０に接続されるハーネス１０８が引き出される開口１０６が軸方向に沿って設けられている。

【0061】

図７、図８Ａ及び図８Ｂに示されるように、スリーブ１１０は、センサユニット１０２の軸方向の一端部（雄ねじ部６０Ｃと反対側）に外挿される構成とされている。スリーブ１１０は、円筒状の内周面１１０Ａと、内周面１１０Ａの軸方向の一端部側に内周面１１０Ａから段差１１１を介して拡径される嵌合部１１０Ｂと、を備えている。嵌合部１１０Ｂは、センサユニット１０２の回り止め部１０４に嵌合可能とされており、軸方向から見て内周部が回り止め部１０４に合わせて多角形状（本実施形態では、１０角形状）に形成されている。スリーブ１１０の嵌合部１１０Ｂがセンサユニット１０２の回り止め部１０４に嵌合されることで、スリーブ１１０に対してセンサユニット１０２が回転しないように連結されるようになっている。本実施形態では、内周面１１０Ａと嵌合部１１０Ｂとの間の段差１１１は、側面視にて内周面１１０Ａに対して直交する方向に配置された縦壁とされている。

【0062】

さらに、スリーブ１１０は、軸方向の他端部側（組み付け時のハンガーパイプ２８側）の外周面に形成された雄ねじ部１１０Ｃと、軸方向の一端部の端縁に形成されたフランジ部１１０Ｄと、を備えている。

【0063】

ハンガーパイプ２８には、軸方向の一端２８Ａ側の内周面に、内径が軸方向の先端部から軸方向内側に向かうに従って徐々に縮小されたテーパー面１１４が形成されている。また、ハンガーパイプ２８には、テーパー面１１４の軸方向内側の内周面に、スリーブ１１０の雄ねじ部１１０Ｃと螺合される雌ねじ部１１６が形成されている。図８Ａに示されるように、ハンガーパイプ２８の雌ねじ部１１６にスリーブ１１０の雄ねじ部１１０Ｃを螺合させ、スリーブ１１０のフランジ部１１０Ｄがハンガーパイプ２８の軸方向の一端２８Ａの端面に接触するまで、スリーブ１１０を締め付ける。これにより、ハンガーパイプ２８の軸方向の一端２８Ａにスリーブ１１０が固定される。

【0064】

センサユニット１０２のハウジング６０内には、クランク軸３０と、クランク軸３０に外挿されると共にクランク軸３０の雄ねじ部８８に雌ねじ部８６が締結固定される磁歪軸１２０と、磁歪軸１２０の軸方向の両端部に配置されるベアリング６４と、磁歪軸１２０の周囲に配設されるトルクセンサ１２２と、を備えている。

【0065】

なお、本実施形態では、ハンガーパイプ２８の雌ねじ部１１６にスリーブ１１０の雄ねじ部１１０Ｃを螺合させたが、これに限定されるものではなく、スリーブの外周部がハンガーパイプの一端に圧入される構成でもよい。

【0066】

このようなセンサユニット組み付け構造１００では、図８Ａに示されるように、ハンガーパイプ２８の雌ねじ部１１６にスリーブ１１０の雄ねじ部１１０Ｃを螺合させ、ハンガーパイプ２８の軸方向の一端２８Ａにスリーブ１１０を締結固定する。この状態で、図７、図８Ｂ及び図１０に示されるように、ハンガーパイプ２８の軸方向の一端２８Ａ側から矢印Ａ方向にセンサユニット１０２の雄ねじ部６０Ｃを挿入する。そして、センサユニット１０２から延びたハーネス１０８をハンガーパイプ２８の開口部８０から取り出し、センサユニット１０２の多角形状の回り止め部１０４とスリーブ１１０の多角形状の嵌合部１１０Ｂとを嵌合させる。その際、センサユニット１０２の回り止め部１０４の端面がスリーブ１１０の嵌合部１１０Ｂの奥側の段差１１１に当接するまでセンサユニット１０２を挿入する。これによって、センサユニット１０２の軸方向の一端部の回り止め部１０４がハンガーパイプ２８の一端２８Ａに対して回転しないように連結される。

【0067】

さらに、図８Ｂに示されるように、ハンガーパイプ２８の軸方向の他端２８Ｂ側から矢印Ｂ方向に固定部材５６を挿入し、固定部材５６の雌ねじ部５６Ａをセンサユニット１０２の雄ねじ部６０Ｃに締結する。これにより、図９に示されるように、固定部材５６の傾斜面からなる当接部５６Ｂが、ハンガーパイプ２８の他端２８Ｂ側の傾斜面からなる内周面８２に当接し、センサユニット１０２の軸芯をハンガーパイプ２８の軸芯に位置させる。これにより、センサユニット１０２がハンガーパイプ２８に固定される共に、クランク軸３０の軸芯をハンガーパイプ２８の軸芯に合わせることができる。

【0068】

このセンサユニット組み付け構造１００では、ハンガーパイプ２８の雌ねじ部１１６にスリーブ１１０の雄ねじ部１１０Ｃを螺合させることで、ハンガーパイプ２８の軸方向の一端２８Ａにスリーブ１１０が固定され、センサユニット１０２の回り止め部１０４をスリーブ１１０の嵌合部１１０Ｂに挿入すればよいため、組み付け時の作業性がより一層向上する。

【0069】

次に、本発明の第３実施形態であるセンサユニット組み付け構造について説明する。なお、第３及び第２実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

【0070】

図１１に示されるように、センサユニット組み付け構造１３０は、第２実施形態のセンサユニット組み付け構造１００のセンサユニット１０２及びスリーブ１１０のみを変更したセンサユニット１３２とスリーブ（回り止め手段）１４０とを備えている。センサユニット１３２は、円筒部６０Ａと、円筒部６０Ａの軸方向の一端部側（雄ねじ部６０Ｃと反対側）の回り止め部１０４との間に、円筒部６０Ａから回り止め部１０４に向かって外径が徐々に拡大する傾斜面（テーパー面）１３４を備えている。言い換えると、センサユニット１３２の回り止め部１０４の端部に傾斜面１３４が形成されている。

【0071】

スリーブ１４０は、内周面１１０Ａと嵌合部１１０Ｂとの間に、内周面１１０Ａから嵌合部１１０Ｂに向かって内径が徐々に拡大する傾斜面（テーパー面）１４２を備えている。言い換えると、スリーブ１４０の嵌合部１１０Ｂの端部に傾斜面１４２が形成されている。

【0072】

側面視にてセンサユニット１３２の軸方向に対する傾斜面１３４の傾斜角度は、スリーブ１４０の軸方向に対する傾斜面１４２の傾斜角度とほぼ同じに設定されている。これにより、図１２に示されるように、センサユニット１３２の多角形状の回り止め部１０４とスリーブ１４０の多角形状の嵌合部１１０Ｂとが嵌合されたときに、センサユニット１３２の傾斜面１３４がスリーブ１４０の傾斜面１４２に当接するようになっている。
なお、図１２では、センサユニット１３２の内部の構成は、図９と同じであるので、省略している。

【0073】

このようなセンサユニット組み付け構造１３０では、センサユニット１３２の傾斜面１３４がスリーブ１４０の傾斜面１４２に当接することで、より確実にセンサユニット１３２の軸芯をハンガーパイプ２８の軸芯に位置させ、クランク軸３０の軸芯をハンガーパイプ２８の軸芯に合わせることができる。

【0074】

なお、第１〜第３実施形態では、固定部材５６の傾斜面からなる当接部５６Ｂがハンガーパイプ２８の他端２８Ｂの傾斜面からなる内周面８２に当接する構成であるが、これに限定されるものではない。すなわち、固定部材５６の当接部は、ハンガーパイプ２８の他端２８Ｂ側の内周面に当接することで、センサユニットの軸芯をハンガーパイプ２８の軸芯に位置させる形状であれば、変更可能である。例えば、固定部材５６の当接部及びハンガーパイプ２８の他端２８Ｂ側の内周面を湾曲面とし、固定部材５６の湾曲面とハンガーパイプ２８の他端２８Ｂ側の湾曲面とが接触する構成でもよい。

【0075】

また、第３実施形態では、センサユニット１３２の回り止め部１０４の端部の傾斜面１３４がスリーブ１４０の嵌合部１１０Ｂの端部の傾斜面１４２に当接する構成であるが、これに限定されるものではなく、センサユニットの軸芯をハンガーパイプ２８の軸芯に位置させる形状であれば、変更可能である。例えば、センサユニット１３２の回り止め部１０４の端部及びスリーブ１４０の嵌合部１１０Ｂの端部を湾曲面とし、センサユニット１３２の湾曲面とスリーブ１４０の湾曲面とが当接する構成でもよい。

【0076】

また、第２及び第３実施形態では、スリーブ１１０、１４０の回り止め部が「多角形状」とされているが、これに限定されず、スリーブの内周面の円の一部に１又は２以上の平面部を形成することで、回り止め機能を持たせてもよい。

【符号の説明】

【0077】

１０ 自転車
１６ メインパイプ（フレーム）
２８ ハンガーパイプ
２８Ａ 一端
２８Ｂ 他端
２９ 溝部
３０ クランク軸
５０ センサユニット組み付け構造
５２ センサユニット
５４ 回り止め部材（回り止め手段）
５４Ａ 本体部
５４Ｂ 第１係合部
５４Ｃ 第２係合部
５６ 固定部材
５６Ａ 雌ねじ部
５６Ｂ 当接部
６０Ｃ 雄ねじ部
６３ 凹部
６４ ベアリング
７０ トルクセンサ
７６ ハーネス
８０ 開口部
８２ 内周面
１００ センサユニット組み付け構造
１０２ センサユニット
１０４ 回り止め部（回り止め手段）
１０８ ハーネス
１１０ スリーブ（回り止め手段）
１１０Ｂ 嵌合部
１２２ トルクセンサ
１３０ センサユニット組み付け構造
１３２ センサユニット
１３４ 傾斜面（回り止め部の端部）
１４０ スリーブ（回り止め手段）
１４２ 傾斜面（嵌合部の端部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】