JP2967391B2 - アシストモータ付き自転車における踏力検出装置 - Google Patents
アシストモータ付き自転車における踏力検出装置Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M3/00—Construction of cranks operated by hand or foot
- B62M3/003—Combination of crank axles and bearings housed in the bottom bracket
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
- B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
- B62M6/45—Control or actuating devices therefor
- B62M6/50—Control or actuating devices therefor characterised by detectors or sensors, or arrangement thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
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- B62M6/55—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at crank shafts parts
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Rehabilitation Tools (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、クランクペダルの踏力
を車輪に伝達する動力伝達系にアシストモータを介装
し、踏力検出手段により検出したクランクペダルの踏力
に基づいて前記アシストモータの出力を制御するアシス
トモータ付き自転車における踏力検出装置に関する。
を車輪に伝達する動力伝達系にアシストモータを介装
し、踏力検出手段により検出したクランクペダルの踏力
に基づいて前記アシストモータの出力を制御するアシス
トモータ付き自転車における踏力検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】かかるアシストモータ付き自転車におけ
る踏力検出装置は、特開平５−５８３７９号公報、特開
平４−１００７９０号公報、特開平４−２４４４９６号
公報により公知である。
る踏力検出装置は、特開平５−５８３７９号公報、特開
平４−１００７９０号公報、特開平４−２４４４９６号
公報により公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記特開平
５−５８３７９号公報に記載されたものは、クランク軸
から後輪への動力伝達系に介装した遊星歯車機構のサン
ギヤの反力に基づいてクランクペダルの踏力を検出して
いるが、このものは構造が複雑で重量が嵩むだけでな
く、アシストモータを使用しない場合にも人力で遊星歯
車機構を駆動する必要があるため、機械的なエネルギー
ロスが大きい問題がある。
５−５８３７９号公報に記載されたものは、クランク軸
から後輪への動力伝達系に介装した遊星歯車機構のサン
ギヤの反力に基づいてクランクペダルの踏力を検出して
いるが、このものは構造が複雑で重量が嵩むだけでな
く、アシストモータを使用しない場合にも人力で遊星歯
車機構を駆動する必要があるため、機械的なエネルギー
ロスが大きい問題がある。
【０００４】また、特開平４−１００７９０号公報に記
載されたものは、クランク軸と後輪とを接続するドライ
ブシャフトの捩じれ角に基づいてクランクペダルの踏力
を検出しているが、このものは一般的に使用されている
チェーンドライブ式の自転車に適用することができない
問題がある。
載されたものは、クランク軸と後輪とを接続するドライ
ブシャフトの捩じれ角に基づいてクランクペダルの踏力
を検出しているが、このものは一般的に使用されている
チェーンドライブ式の自転車に適用することができない
問題がある。
【０００５】また、特開平４−２４４４９６号公報に記
載されたものは、クランク軸と後輪とを接続するチェー
ンの張力に基づいてクランクペダルの踏力を検出してい
るが、このものは長期の使用に伴うチェーンの延びや張
力の初期設定によって検出誤差が生じる問題がある。
載されたものは、クランク軸と後輪とを接続するチェー
ンの張力に基づいてクランクペダルの踏力を検出してい
るが、このものは長期の使用に伴うチェーンの延びや張
力の初期設定によって検出誤差が生じる問題がある。
【０００６】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、小型軽量で機械的なエルギーロスが少なく、しかも
正確な踏力検出が可能なアシストモータ付き自転車にお
ける踏力検出装置を提供することを目的とする。
で、小型軽量で機械的なエルギーロスが少なく、しかも
正確な踏力検出が可能なアシストモータ付き自転車にお
ける踏力検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に記載された発明は、クランクペダルの踏
力を車輪に伝達する動力伝達系にアシストモータを介装
し、踏力検出手段により検出したクランクペダルの踏力
に基づいて前記アシストモータの出力を制御するアシス
トモータ付き自転車において、前記踏力検出手段が、ク
ランクペダルを踏むと回転する軸の内部に同軸に配設さ
れ、一端が前記軸に結合されるとともに他端がアシスト
モータ及び車輪に接続されたトーションバーと、トーシ
ョンバーの捩じれ角を前記軸の軸方向変位に変換する変
換手段と、センサとから構成され、前記変換手段が、前
記軸の外周に相対回転可能且つ軸方向摺動不能に嵌合し
てトーションバーの他端に結合された駆動部材と、前記
軸の外周に相対回転不能且つ軸方向摺動可能に嵌合して
前記駆動部材にカム係合し、トーションバーの捩じれに
応じて前記軸の軸方向に移動する従動部材とから構成さ
れ、前記センサが前記従動部材の前記軸方向の移動を検
出することを特徴とする。
に、請求項１に記載された発明は、クランクペダルの踏
力を車輪に伝達する動力伝達系にアシストモータを介装
し、踏力検出手段により検出したクランクペダルの踏力
に基づいて前記アシストモータの出力を制御するアシス
トモータ付き自転車において、前記踏力検出手段が、ク
ランクペダルを踏むと回転する軸の内部に同軸に配設さ
れ、一端が前記軸に結合されるとともに他端がアシスト
モータ及び車輪に接続されたトーションバーと、トーシ
ョンバーの捩じれ角を前記軸の軸方向変位に変換する変
換手段と、センサとから構成され、前記変換手段が、前
記軸の外周に相対回転可能且つ軸方向摺動不能に嵌合し
てトーションバーの他端に結合された駆動部材と、前記
軸の外周に相対回転不能且つ軸方向摺動可能に嵌合して
前記駆動部材にカム係合し、トーションバーの捩じれに
応じて前記軸の軸方向に移動する従動部材とから構成さ
れ、前記センサが前記従動部材の前記軸方向の移動を検
出することを特徴とする。
【０００８】また請求項２に記載された発明は、請求項
１の構成に加えて、前記軸を挟んでピボットボルトと前
記センサとが設けられ、そのピボットボルトに一端を枢
支されたセンサアームの他端が前記センサに当接し、そ
のセンサアームの中央部には、前記軸及び従動部材が貫
通する開口が形成され、スプリングの弾発力で付勢され
た前記センサアームにより前記従動部材を前記駆動部材
に押し付けることを特徴とする。
１の構成に加えて、前記軸を挟んでピボットボルトと前
記センサとが設けられ、そのピボットボルトに一端を枢
支されたセンサアームの他端が前記センサに当接し、そ
のセンサアームの中央部には、前記軸及び従動部材が貫
通する開口が形成され、スプリングの弾発力で付勢され
た前記センサアームにより前記従動部材を前記駆動部材
に押し付けることを特徴とする。
【０００９】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。
する。
【００１０】図１〜図８は本発明の実施例を示すもの
で、図１は自転車の全体側面図、図２は図１の２−２線
拡大断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図３
の４−４線断面図、図５は図２の５−５線拡大断面図、
図６は図４の６部拡大図、図７は図１の７方向から見た
スケルトン図、図８は制御系のブロック図である。
で、図１は自転車の全体側面図、図２は図１の２−２線
拡大断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図３
の４−４線断面図、図５は図２の５−５線拡大断面図、
図６は図４の６部拡大図、図７は図１の７方向から見た
スケルトン図、図８は制御系のブロック図である。
【００１１】図１に示すように、自転車Ｂは側面視でＶ
字状をなすメインフレーム１を備えており、このメイン
フレーム１の前端に設けたヘッドパイプ２に回動自在に
枢支されたフロントフォーク３の上端及び下端に、それ
ぞれハンドル４及び前輪Ｗｆが支持される。メインフレ
ーム１の下端近傍から後方に延びてステー５，５によっ
て補強されたリヤフォーク６，６に後輪Ｗｒが支持され
る。メインフレーム１の下端に回転自在に支持されたク
ランク軸７は左右一対のクランクアーム８L ，８R を備
えており、これらクランクアーム８L ，８R の先端にそ
れぞれクランクペダル９L ，９R が設けられる。クラン
ク軸７によって回転する駆動スプロケット１０と後輪Ｗ
ｒの車軸に設けた従動スプロケット１１とがチェーン１
２で接続されており、クランクペダル９L ，９R の踏力
によりクランク軸７が回転すると、その回転が駆動スプ
ロケット１０、チェーン１２及び従動スプロケット１１
を介して後輪Ｗｒに伝達される。
字状をなすメインフレーム１を備えており、このメイン
フレーム１の前端に設けたヘッドパイプ２に回動自在に
枢支されたフロントフォーク３の上端及び下端に、それ
ぞれハンドル４及び前輪Ｗｆが支持される。メインフレ
ーム１の下端近傍から後方に延びてステー５，５によっ
て補強されたリヤフォーク６，６に後輪Ｗｒが支持され
る。メインフレーム１の下端に回転自在に支持されたク
ランク軸７は左右一対のクランクアーム８L ，８R を備
えており、これらクランクアーム８L ，８R の先端にそ
れぞれクランクペダル９L ，９R が設けられる。クラン
ク軸７によって回転する駆動スプロケット１０と後輪Ｗ
ｒの車軸に設けた従動スプロケット１１とがチェーン１
２で接続されており、クランクペダル９L ，９R の踏力
によりクランク軸７が回転すると、その回転が駆動スプ
ロケット１０、チェーン１２及び従動スプロケット１１
を介して後輪Ｗｒに伝達される。
【００１２】メインフレーム１の下部に設けられて駆動
スプロケット１０に接続されたアシストモータ１３は、
クランクペダル９L ，９R の踏力をアシストする駆動力
を発生する。メインフレーム１の前部に設けられたバッ
テリボックス１４にはアシストモータ１３を駆動する複
数のＮｉ−Ｃｄ電池よりなる走行用バッテリ１５が収納
され、バッテリボックス１４の前端にメインスイッチ１
６が設けられる。メインフレーム１の後部にはアシスト
モータ１３の駆動を制御する電子制御ユニットやモータ
ドライバー等の制御装置１７が設けられる。
スプロケット１０に接続されたアシストモータ１３は、
クランクペダル９L ，９R の踏力をアシストする駆動力
を発生する。メインフレーム１の前部に設けられたバッ
テリボックス１４にはアシストモータ１３を駆動する複
数のＮｉ−Ｃｄ電池よりなる走行用バッテリ１５が収納
され、バッテリボックス１４の前端にメインスイッチ１
６が設けられる。メインフレーム１の後部にはアシスト
モータ１３の駆動を制御する電子制御ユニットやモータ
ドライバー等の制御装置１７が設けられる。
【００１３】次に、図２〜図７に基づいて自転車Ｂの駆
動機構Ｄの構造を詳述する。
動機構Ｄの構造を詳述する。
【００１４】駆動機構Ｄを収納するギヤハウジングは、
その主体部を構成する左ハウジング２１と、左ハウジン
グ２１に右側面開口部を閉塞する右ハウジング２２と、
左ハウジング２１の下面に結合される下部ハウジング２
３とからなる。左ハウジング２１の前上部は２本のボル
ト２４，２４によってメインフレーム１の下端に結合さ
れるとともに、左ハウジング２１及び右ハウジング２２
の後部は１本のボルト２５によってリヤフォーク６，６
の前端に共締めされる。また、下部ハウジング２３は複
数本のボルト２６…（図３に１本のみ図示）によって左
ハウジング２１の下面に結合される。
その主体部を構成する左ハウジング２１と、左ハウジン
グ２１に右側面開口部を閉塞する右ハウジング２２と、
左ハウジング２１の下面に結合される下部ハウジング２
３とからなる。左ハウジング２１の前上部は２本のボル
ト２４，２４によってメインフレーム１の下端に結合さ
れるとともに、左ハウジング２１及び右ハウジング２２
の後部は１本のボルト２５によってリヤフォーク６，６
の前端に共締めされる。また、下部ハウジング２３は複
数本のボルト２６…（図３に１本のみ図示）によって左
ハウジング２１の下面に結合される。
【００１５】クランク軸７の右端は、右ハウジング２２
にボールベアリング２７を介して支持したスリーブ２８
の内周にローラベアリング２９を介して支持され、また
クランク軸７の左端は、左ハウジング２１にボールベア
リング３０を介して支持される。クランク軸７の軸方向
中間部には、直径方向に貫通して軸方向に延びる貫通孔
７1 が形成される。貫通孔７1 の内部にクランク軸７と
同軸に収納されたトーションバー３１は、その左端（入
力端）に形成された頭部３１1 がカラー３２を介してク
ランク軸７に結合されるとともに、その右端（出力端）
に形成された頭部３１2 が環状の駆動部材３３の内周に
形成した凹溝に圧入により結合される（図４参照）。図
５に最も良く示されるように、クランク軸７の貫通孔７
1 の互いに対向する壁面は概略円弧状に湾曲しており、
これによりトーションバー３１の自由端側の頭部３１2
の固定端側の頭部３１1 に対する所定角度の相対回転を
許容するとともに、過大な荷重が作用したときのトーシ
ョンバー３１の最大捩じれ量を規制して該トーションバ
ー３１の破断を防止している。
にボールベアリング２７を介して支持したスリーブ２８
の内周にローラベアリング２９を介して支持され、また
クランク軸７の左端は、左ハウジング２１にボールベア
リング３０を介して支持される。クランク軸７の軸方向
中間部には、直径方向に貫通して軸方向に延びる貫通孔
７1 が形成される。貫通孔７1 の内部にクランク軸７と
同軸に収納されたトーションバー３１は、その左端（入
力端）に形成された頭部３１1 がカラー３２を介してク
ランク軸７に結合されるとともに、その右端（出力端）
に形成された頭部３１2 が環状の駆動部材３３の内周に
形成した凹溝に圧入により結合される（図４参照）。図
５に最も良く示されるように、クランク軸７の貫通孔７
1 の互いに対向する壁面は概略円弧状に湾曲しており、
これによりトーションバー３１の自由端側の頭部３１2
の固定端側の頭部３１1 に対する所定角度の相対回転を
許容するとともに、過大な荷重が作用したときのトーシ
ョンバー３１の最大捩じれ量を規制して該トーションバ
ー３１の破断を防止している。
【００１６】前記スリーブ２８の内周に固着されたベベ
ルギヤ３４と前記駆動部材３３との間に第１一方向クラ
ッチ３５が設けられる。図５から明らかなように、第１
一方向クラッチ３５は駆動部材３３の外周に枢支されて
図示せぬスプリングで拡開する方向に付勢された４個の
ラチェッチ爪３６…と、ベベルギヤ３４の内周に形成さ
れた多数のラチェッチ歯３４1 …とから構成される。
ルギヤ３４と前記駆動部材３３との間に第１一方向クラ
ッチ３５が設けられる。図５から明らかなように、第１
一方向クラッチ３５は駆動部材３３の外周に枢支されて
図示せぬスプリングで拡開する方向に付勢された４個の
ラチェッチ爪３６…と、ベベルギヤ３４の内周に形成さ
れた多数のラチェッチ歯３４1 …とから構成される。
【００１７】従って、クランクペダル９L ，９R を踏ん
でクランク軸７を正転させると、クランク軸７のトルク
はトーションバー３１、駆動部材３３、第１一方向クラ
ッチ３５、ベベルギヤ３４及びスリーブ２８を介して該
スリーブ２８の外周にスプライン結合された前記駆動ス
プロケット１０に伝達される。また、クランクペダル９
L ，９R を踏んでクランク軸７を逆転させると、第１一
方向クラッチ３５がスリップすることにより、前記クラ
ンク軸７の逆転が許容される。
でクランク軸７を正転させると、クランク軸７のトルク
はトーションバー３１、駆動部材３３、第１一方向クラ
ッチ３５、ベベルギヤ３４及びスリーブ２８を介して該
スリーブ２８の外周にスプライン結合された前記駆動ス
プロケット１０に伝達される。また、クランクペダル９
L ，９R を踏んでクランク軸７を逆転させると、第１一
方向クラッチ３５がスリップすることにより、前記クラ
ンク軸７の逆転が許容される。
【００１８】図３から明らかなように、左ハウジング２
１に支持されたアシストモータ１３から前下方に延びる
出力軸１３1 は、その先端部がボールベアリング４１を
介して左ハウジング２１の下端に支持される。左ハウジ
ング２１及び下部ハウジング２３に、一対のボールベア
リング４２，４３を介して第１中間軸４４が支持される
とともに、一対のボールベアリング４５，４６を介して
第２中間軸４７が支持される。アシストモータ１３の出
力軸１３1 に固設したスパーギヤ４８が第１中間軸４４
に第２一方向クラッチ４９を介して支持したスパーギヤ
５０に噛合し、第１中間軸４４に固設したスパーギヤ５
１が第２中間軸４７に固設したスパーギヤ５２に噛合す
る。そして第２中間軸４７に固設したベベルギヤ５３が
前記スリーブ２８に固設したベベルギヤ３４に噛合す
る。
１に支持されたアシストモータ１３から前下方に延びる
出力軸１３1 は、その先端部がボールベアリング４１を
介して左ハウジング２１の下端に支持される。左ハウジ
ング２１及び下部ハウジング２３に、一対のボールベア
リング４２，４３を介して第１中間軸４４が支持される
とともに、一対のボールベアリング４５，４６を介して
第２中間軸４７が支持される。アシストモータ１３の出
力軸１３1 に固設したスパーギヤ４８が第１中間軸４４
に第２一方向クラッチ４９を介して支持したスパーギヤ
５０に噛合し、第１中間軸４４に固設したスパーギヤ５
１が第２中間軸４７に固設したスパーギヤ５２に噛合す
る。そして第２中間軸４７に固設したベベルギヤ５３が
前記スリーブ２８に固設したベベルギヤ３４に噛合す
る。
【００１９】従って、アシストモータ１３が回転する
と、その出力軸１３1 のトルクは４個のスパーギヤ４
８，５０，５１，５２、２個のベベルギヤ５３，３４及
びスリーブ２８を介して駆動スプロケット１０に伝達さ
れる。また、走行用バッテリ１５の放電等によりアシス
トモータ１３の駆動が停止したとき、クランクペダル９
L，９R の踏力による駆動スプロケット１０の回転を妨
げないように第２一方向クラッチ４９が空転する。
と、その出力軸１３1 のトルクは４個のスパーギヤ４
８，５０，５１，５２、２個のベベルギヤ５３，３４及
びスリーブ２８を介して駆動スプロケット１０に伝達さ
れる。また、走行用バッテリ１５の放電等によりアシス
トモータ１３の駆動が停止したとき、クランクペダル９
L，９R の踏力による駆動スプロケット１０の回転を妨
げないように第２一方向クラッチ４９が空転する。
【００２０】クランクペダル９L ，９R の踏力を検出す
る踏力検出手段Ｓは、クランク軸７の外周に軸方向摺動
可能に嵌合し、且つクランク軸７と一体に回転するスラ
イダインナ６１を備える。スライダインナ６１の外周に
突設したフランジに複数個のボール６２…を介してスラ
イダアウタ６３が相対回転可能に支持される。図６を併
せて参照すると明らかなように、駆動部材３３のスライ
ダインナ６１側の端面にはその直径上に位置するように
一対の凹状のカム面３３1 ，３３1 が形成されるととも
に、スライダインナ６１の端面には前記凹状のカム面３
３1 ，３３1 に係合する一対の凸状のカム面６１1 ，６
１1 が形成される。前記駆動部材３３及びスライダイン
ナ６１は本発明の変換手段Ｃを構成する。
る踏力検出手段Ｓは、クランク軸７の外周に軸方向摺動
可能に嵌合し、且つクランク軸７と一体に回転するスラ
イダインナ６１を備える。スライダインナ６１の外周に
突設したフランジに複数個のボール６２…を介してスラ
イダアウタ６３が相対回転可能に支持される。図６を併
せて参照すると明らかなように、駆動部材３３のスライ
ダインナ６１側の端面にはその直径上に位置するように
一対の凹状のカム面３３1 ，３３1 が形成されるととも
に、スライダインナ６１の端面には前記凹状のカム面３
３1 ，３３1 に係合する一対の凸状のカム面６１1 ，６
１1 が形成される。前記駆動部材３３及びスライダイン
ナ６１は本発明の変換手段Ｃを構成する。
【００２１】左ハウジング１にはクランク軸７を挟んで
ピボットボルト６４とストロークセンサ６５とが設けら
れており、一端をピボットボルト６４に枢支されたセン
サアーム６６の他端がストロークセンサ６５の検出ロッ
ド６５1 に当接する。センサアーム６６の中央部にはク
ランク軸７、スライダインナ６１及びスライダアウタ６
３が貫通する開口６６1 （図２参照）が形成されてお
り、この開口６６1 から半径方向内向きに突出するよう
に一対の突起６６2 ，６６2 （図４参照）が形成され
る。一対の突起６６2 ，６６2 と左ハウジング２１との
間にスプリング６７が縮設されており、スプリング６７
の弾発力で図４の右方向に付勢されたセンサアーム６６
の一対の突起６６2 ，６６2 がスライダアウタ６３を押
圧することにより、ボール６２…を介してスライダイン
ナ６１を駆動部材３３に押し付ける。その結果、駆動部
材３３のカム面３３1 ，３３1 がスライダインナ６１の
カム面６１1 ，６１1 に弾発的に当接する。
ピボットボルト６４とストロークセンサ６５とが設けら
れており、一端をピボットボルト６４に枢支されたセン
サアーム６６の他端がストロークセンサ６５の検出ロッ
ド６５1 に当接する。センサアーム６６の中央部にはク
ランク軸７、スライダインナ６１及びスライダアウタ６
３が貫通する開口６６1 （図２参照）が形成されてお
り、この開口６６1 から半径方向内向きに突出するよう
に一対の突起６６2 ，６６2 （図４参照）が形成され
る。一対の突起６６2 ，６６2 と左ハウジング２１との
間にスプリング６７が縮設されており、スプリング６７
の弾発力で図４の右方向に付勢されたセンサアーム６６
の一対の突起６６2 ，６６2 がスライダアウタ６３を押
圧することにより、ボール６２…を介してスライダイン
ナ６１を駆動部材３３に押し付ける。その結果、駆動部
材３３のカム面３３1 ，３３1 がスライダインナ６１の
カム面６１1 ，６１1 に弾発的に当接する。
【００２２】クランク軸７の回転数を検出すべく、クラ
ンク軸７とトーションバー３１の頭部３１1 とを結合す
るカラー３２の外周に形成した歯部３２1 に、左ハウジ
ング２１に支持したアシストモータ回転数センサ６８が
対向する。
ンク軸７とトーションバー３１の頭部３１1 とを結合す
るカラー３２の外周に形成した歯部３２1 に、左ハウジ
ング２１に支持したアシストモータ回転数センサ６８が
対向する。
【００２３】次に、前述の構成を備えた本発明の実施例
の作用について説明する。
の作用について説明する。
【００２４】自転車を走行させるべく乗員がクランクペ
ダル９L ，９R を踏むと、クランクアーム８L ，８R を
介してクランク軸７が回転し、そのクランク軸７のトル
クはトーションバー３１から駆動部材３３、第１一方向
クラッチ３５、ベベルギヤ３４、スリーブ２８、駆動ス
プロケット１０、チェーン１２及び従動スプロケット１
１を介して後輪Ｗｒに伝達される。このとき、クランク
ペダル９L ，９R の踏力の大きさが踏力検出手段Ｓによ
り検出される。
ダル９L ，９R を踏むと、クランクアーム８L ，８R を
介してクランク軸７が回転し、そのクランク軸７のトル
クはトーションバー３１から駆動部材３３、第１一方向
クラッチ３５、ベベルギヤ３４、スリーブ２８、駆動ス
プロケット１０、チェーン１２及び従動スプロケット１
１を介して後輪Ｗｒに伝達される。このとき、クランク
ペダル９L ，９R の踏力の大きさが踏力検出手段Ｓによ
り検出される。
【００２５】即ち、クランクペダル９L ，９R の踏力に
応じたトルクがトーションバー３１に作用することによ
り、該トーションバー３１がクランク軸７に対して所定
角度だけ相対回転する。トーションバー３１がクランク
軸７に対して相対回転すると、図６に示すようにクラン
ク軸７に相対回転不能且つ軸方向摺動可能に支持された
スライダインナ６１が、トーションバー３１の出力端に
結合された駆動部材３３に対して矢印ａ方向に相対回転
する。その結果、スライダインナ６１のカム面６１1 ，
６１1 が駆動部材３３のカム面３３1 ，３３1 に押圧さ
れることにより、スライダインナ６１がスプリング６７
の弾発力に抗してクランク軸７上を矢印ｂ方向に摺動
し、スライダインナ６１と一体のスライダアウタ６３に
突起６６2，６６2 を押圧されたセンサアーム６６がピ
ボットボルト６４回りに揺動してストロークセンサ６５
の検出ロッド６５1 を押圧する。このとき、ストローク
センサ６５の検出ロッド６５1 のストロークはトーショ
ンバー３１の捩じれ量、即ちクランクペダル９L ，９R
の踏力に比例するため、ストロークセンサ６５の出力に
基づいて踏力を検出することができる。
応じたトルクがトーションバー３１に作用することによ
り、該トーションバー３１がクランク軸７に対して所定
角度だけ相対回転する。トーションバー３１がクランク
軸７に対して相対回転すると、図６に示すようにクラン
ク軸７に相対回転不能且つ軸方向摺動可能に支持された
スライダインナ６１が、トーションバー３１の出力端に
結合された駆動部材３３に対して矢印ａ方向に相対回転
する。その結果、スライダインナ６１のカム面６１1 ，
６１1 が駆動部材３３のカム面３３1 ，３３1 に押圧さ
れることにより、スライダインナ６１がスプリング６７
の弾発力に抗してクランク軸７上を矢印ｂ方向に摺動
し、スライダインナ６１と一体のスライダアウタ６３に
突起６６2，６６2 を押圧されたセンサアーム６６がピ
ボットボルト６４回りに揺動してストロークセンサ６５
の検出ロッド６５1 を押圧する。このとき、ストローク
センサ６５の検出ロッド６５1 のストロークはトーショ
ンバー３１の捩じれ量、即ちクランクペダル９L ，９R
の踏力に比例するため、ストロークセンサ６５の出力に
基づいて踏力を検出することができる。
【００２６】踏力検出手段Ｓによる踏力の検出がクラン
クペダル９L ，９R から後輪Ｗｒへの動力伝達系に介装
したトーションバー３１の捩じれ量に基づいて行われる
ため、踏力検出のために前記動力伝達系以外の部材を駆
動する必要がなく、エネルギーロスを最小限に抑えるこ
とができる。しかも、トーションバー３１がクランク軸
７の内部に同軸に配設されるので、踏力検出手段Ｓの小
型軽量化を図ることができる。
クペダル９L ，９R から後輪Ｗｒへの動力伝達系に介装
したトーションバー３１の捩じれ量に基づいて行われる
ため、踏力検出のために前記動力伝達系以外の部材を駆
動する必要がなく、エネルギーロスを最小限に抑えるこ
とができる。しかも、トーションバー３１がクランク軸
７の内部に同軸に配設されるので、踏力検出手段Ｓの小
型軽量化を図ることができる。
【００２７】図８に示すように、クランク軸回転数セン
サ６８で検出したクランク軸回転数（即ち、車速）と踏
力検出手段Ｓで検出した踏力とに基づいてＰＷＭ（パワ
ーウイズモジュレーション）マップ９１が検索され、検
索されたマップ値に基づいてアシストモーター制御手段
９２がアシストモータ１３の出力トルクが制御する。具
体的には、クランク軸回転数センサ６８で検出した車速
に応じた走行抵抗に打ち勝つだけの基準踏力を演算する
とともに、この基準踏力と踏力検出手段Ｓで検出した検
出した実踏力との偏差を演算し、この偏差に応じた出力
トルクをアシストモータ１３に発揮させる。従って、発
進時、加速時、登坂時等にクランクペダル９L ，９R の
踏力が増加すると、該踏力を減少させるようにアシスト
モータ１３の出力トルクが増加し、乗員のロードを軽減
することができる。逆に減速時や降坂時にクランクペダ
ル９L ，９R の踏力が減少するとアシストモータ１３の
出力トルクが減少し、走行用バッテリ１５のエネルギー
が節減される。
サ６８で検出したクランク軸回転数（即ち、車速）と踏
力検出手段Ｓで検出した踏力とに基づいてＰＷＭ（パワ
ーウイズモジュレーション）マップ９１が検索され、検
索されたマップ値に基づいてアシストモーター制御手段
９２がアシストモータ１３の出力トルクが制御する。具
体的には、クランク軸回転数センサ６８で検出した車速
に応じた走行抵抗に打ち勝つだけの基準踏力を演算する
とともに、この基準踏力と踏力検出手段Ｓで検出した検
出した実踏力との偏差を演算し、この偏差に応じた出力
トルクをアシストモータ１３に発揮させる。従って、発
進時、加速時、登坂時等にクランクペダル９L ，９R の
踏力が増加すると、該踏力を減少させるようにアシスト
モータ１３の出力トルクが増加し、乗員のロードを軽減
することができる。逆に減速時や降坂時にクランクペダ
ル９L ，９R の踏力が減少するとアシストモータ１３の
出力トルクが減少し、走行用バッテリ１５のエネルギー
が節減される。
【００２８】また、走行用バッテリ１５の電圧を検出す
るバッテリ電圧センサ９３の出力に基づいて該走行用バ
ッテリ１５の残容量が常時監視されており、残容量が所
定値以下に減少するとＰＷＭインヒビター９４が作動し
てアシストモータ１３に供給する電流値を制限し、更に
残容量が減少するとメインリレー９５がＯＦＦしてアシ
ストモータ１３の駆動を停止する。そして、走行用バッ
テリ１５の残容量が減少して充分なアシストができなく
なると、インジケータ９６により警報が発せられる。
るバッテリ電圧センサ９３の出力に基づいて該走行用バ
ッテリ１５の残容量が常時監視されており、残容量が所
定値以下に減少するとＰＷＭインヒビター９４が作動し
てアシストモータ１３に供給する電流値を制限し、更に
残容量が減少するとメインリレー９５がＯＦＦしてアシ
ストモータ１３の駆動を停止する。そして、走行用バッ
テリ１５の残容量が減少して充分なアシストができなく
なると、インジケータ９６により警報が発せられる。
【００２９】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は前記実施例に限定されるものでなく、種々の設計変
更を行うことが可能である。
明は前記実施例に限定されるものでなく、種々の設計変
更を行うことが可能である。
【００３０】図９〜図１３は他の自転車の構造を示すも
ので、図９は自転車の全体側面図、図１０は図９の１０
−１０線拡大断面図、図１１は図１０の１１−１１線断
面図、図１２は図１０の１２−１２線断面図、図１３は
図１０の１３−１３線断面図である。この自転車Ｂは、
後輪Ｗｒの駆動方式がシャフトドライブであることと、
踏力検出手段Ｓの構造において前記実施例と異なってお
り、その他の構造は前記実施例と同一である。
ので、図９は自転車の全体側面図、図１０は図９の１０
−１０線拡大断面図、図１１は図１０の１１−１１線断
面図、図１２は図１０の１２−１２線断面図、図１３は
図１０の１３−１３線断面図である。この自転車Ｂは、
後輪Ｗｒの駆動方式がシャフトドライブであることと、
踏力検出手段Ｓの構造において前記実施例と異なってお
り、その他の構造は前記実施例と同一である。
【００３１】図９及び図１０から明らかなように、クラ
ンク軸７の外周に相対回転可能に支持したスリーブ２８
に設けたベベルギヤ７０がリヤフォーク６に沿って車体
前後方向に延びるドライブシャフト７１の前端に設けた
ベベルギヤ７２に噛合するとともに、ドライブシャフト
７１の後端に設けたベベルギヤ７３が後輪Ｗｒの車軸に
設けたベベルギヤ７４に噛合する。従って、クランクペ
ダル９L ，９R の踏力によって、或いはアシストモータ
１３の駆動力によってスリーブ２８が回転すると、その
トルクがドライブシャフト７１を介して後輪Ｗｒに伝達
される。
ンク軸７の外周に相対回転可能に支持したスリーブ２８
に設けたベベルギヤ７０がリヤフォーク６に沿って車体
前後方向に延びるドライブシャフト７１の前端に設けた
ベベルギヤ７２に噛合するとともに、ドライブシャフト
７１の後端に設けたベベルギヤ７３が後輪Ｗｒの車軸に
設けたベベルギヤ７４に噛合する。従って、クランクペ
ダル９L ，９R の踏力によって、或いはアシストモータ
１３の駆動力によってスリーブ２８が回転すると、その
トルクがドライブシャフト７１を介して後輪Ｗｒに伝達
される。
【００３２】次に、図１０〜図１３に基づいて踏力検出
手段Ｓの構造を説明する。
手段Ｓの構造を説明する。
【００３３】トーションバー３１の他端に結合されてク
ランク軸７の外周に相対回転可能且つ軸方向摺動不能に
支持された駆動部材３３は、その直径方向両端に一対の
凹部３３2 ，３３3 を備える。クランク軸７の外周に固
着されたアームホルダ７５は半径方向外向きに延びる一
対のピボットピン７５1 ，７５1 を備えており、このピ
ボットピン７５1 ，７５1 に一対のアーム部材７６，７
７の中間部がそれぞれ枢支される。一方のアーム部材７
６からクランク軸７の軸方向に延びる駆動アーム７６1
が前記駆動部材３３の一方の凹部３３2 に係合し、他方
のアーム部材７７からクランク軸７の軸方向に延びる駆
動アーム７７1 が前記駆動部材３３の他方の凹部３３3
に係合する。アーム部材７６，７７からクランク軸７の
半径方向に延びる従動アーム７６2 ，７７2 は円弧状を
なし、その外端にそれぞれ押圧部７６3 ，７７3 が形成
される。前記駆動部材３３、アームホルダ７５及びアー
ム部材７６，７７は変換手段Ｃを構成する。
ランク軸７の外周に相対回転可能且つ軸方向摺動不能に
支持された駆動部材３３は、その直径方向両端に一対の
凹部３３2 ，３３3 を備える。クランク軸７の外周に固
着されたアームホルダ７５は半径方向外向きに延びる一
対のピボットピン７５1 ，７５1 を備えており、このピ
ボットピン７５1 ，７５1 に一対のアーム部材７６，７
７の中間部がそれぞれ枢支される。一方のアーム部材７
６からクランク軸７の軸方向に延びる駆動アーム７６1
が前記駆動部材３３の一方の凹部３３2 に係合し、他方
のアーム部材７７からクランク軸７の軸方向に延びる駆
動アーム７７1 が前記駆動部材３３の他方の凹部３３3
に係合する。アーム部材７６，７７からクランク軸７の
半径方向に延びる従動アーム７６2 ，７７2 は円弧状を
なし、その外端にそれぞれ押圧部７６3 ，７７3 が形成
される。前記駆動部材３３、アームホルダ７５及びアー
ム部材７６，７７は変換手段Ｃを構成する。
【００３４】クランク軸７の外周にスライダ７８及びセ
ンサアーム７９が摺動可能に嵌合しており、スライダ７
８及びセンサアーム７９間に両者の相対回転を許容する
ためのボール８０…が介装される。スライダ７８はアー
ム部材７６，７７の押圧部７６3 ，７７3 に係合してお
り、従ってアーム部材７６，７７の揺動に伴ってクラン
ク軸７の軸方向に摺動する。センサアーム７９の一端は
ガイドボルト８１に係合してクランク軸７との共回りを
規制されており、その他端は左ハウジング２１に設けた
ストロークセンサ６５の検出ロッド６５1 に当接する。
センサアーム７９はスプリング６７によってスライダ７
８に向けて付勢される。
ンサアーム７９が摺動可能に嵌合しており、スライダ７
８及びセンサアーム７９間に両者の相対回転を許容する
ためのボール８０…が介装される。スライダ７８はアー
ム部材７６，７７の押圧部７６3 ，７７3 に係合してお
り、従ってアーム部材７６，７７の揺動に伴ってクラン
ク軸７の軸方向に摺動する。センサアーム７９の一端は
ガイドボルト８１に係合してクランク軸７との共回りを
規制されており、その他端は左ハウジング２１に設けた
ストロークセンサ６５の検出ロッド６５1 に当接する。
センサアーム７９はスプリング６７によってスライダ７
８に向けて付勢される。
【００３５】而して、クランクペダル９L ，９R の踏力
によりトーションバー３１が捩じれることにより、トー
ションバー３１と一体の駆動部材３３がクランク軸７と
一体のアームホルダ７５に対して相対回転すると、駆動
部材３３の凹部３３2 ，３３3 に駆動アーム７６1 ，７
７1 を押圧されたアーム部材７６，７７が、ピボットピ
ン７５1 ，７５1 回りに図１０の実線位置から鎖線位置
に揺動する。トーションバー３１の捩じれに応じてアー
ム部材７６，７７が揺動すると、従動アーム７６2 ，７
７2 の押圧部７６3 ，７７3 に押圧されてスライダ７８
及びセンサアーム７９がクランク軸７の軸方向に摺動
し、ストロークセンサ６５の検出ロッド６５1 を押圧す
ることによりクランクペダル９L ，９R の踏力が検出さ
れる。
によりトーションバー３１が捩じれることにより、トー
ションバー３１と一体の駆動部材３３がクランク軸７と
一体のアームホルダ７５に対して相対回転すると、駆動
部材３３の凹部３３2 ，３３3 に駆動アーム７６1 ，７
７1 を押圧されたアーム部材７６，７７が、ピボットピ
ン７５1 ，７５1 回りに図１０の実線位置から鎖線位置
に揺動する。トーションバー３１の捩じれに応じてアー
ム部材７６，７７が揺動すると、従動アーム７６2 ，７
７2 の押圧部７６3 ，７７3 に押圧されてスライダ７８
及びセンサアーム７９がクランク軸７の軸方向に摺動
し、ストロークセンサ６５の検出ロッド６５1 を押圧す
ることによりクランクペダル９L ，９R の踏力が検出さ
れる。
【００３６】
【発明の効果】以上のように、請求項１に記載された発
明によれば、クランクペダルの踏力を検出する踏力検出
手段が、クランクペダルを踏むと回転する軸の内部に同
軸に配設され、一端が前記軸に結合されるとともに他端
がアシストモータ及び車輪に接続されたトーションバー
と、トーションバーの捩じれ角を前記軸の軸方向変位に
変換する変換手段と、前記軸方向変位を検出するセンサ
とから構成されているので、部品点数が少なく小型軽量
な構造でクランクペダルの踏力を検出することができ、
しかもトーションバーの捩じれエネルギーが該トーショ
ンバーに蓄えられるために、機械的なエネルギーロスを
発生させずに限られた人力を有効に利用することができ
る。
明によれば、クランクペダルの踏力を検出する踏力検出
手段が、クランクペダルを踏むと回転する軸の内部に同
軸に配設され、一端が前記軸に結合されるとともに他端
がアシストモータ及び車輪に接続されたトーションバー
と、トーションバーの捩じれ角を前記軸の軸方向変位に
変換する変換手段と、前記軸方向変位を検出するセンサ
とから構成されているので、部品点数が少なく小型軽量
な構造でクランクペダルの踏力を検出することができ、
しかもトーションバーの捩じれエネルギーが該トーショ
ンバーに蓄えられるために、機械的なエネルギーロスを
発生させずに限られた人力を有効に利用することができ
る。
【００３７】また前記変換手段が、前記軸の外周に相対
回転可能且つ軸方向摺動不能に嵌合してトーションバー
の他端に結合された駆動部材と、前記軸の外周に相対回
転不能且つ軸方向摺動可能に嵌合して前記駆動部材にカ
ム係合し、トーションバーの捩じれに応じて前記軸の軸
方向に移動する従動部材とから構成され、前記センサが
前記従動部材の前記軸方向の移動を検出するので、トー
ションバーの捩じれ角を従動部材の軸方向変位に確実に
変換し、クランクペダルの踏力を正確に検出することが
できる。
回転可能且つ軸方向摺動不能に嵌合してトーションバー
の他端に結合された駆動部材と、前記軸の外周に相対回
転不能且つ軸方向摺動可能に嵌合して前記駆動部材にカ
ム係合し、トーションバーの捩じれに応じて前記軸の軸
方向に移動する従動部材とから構成され、前記センサが
前記従動部材の前記軸方向の移動を検出するので、トー
ションバーの捩じれ角を従動部材の軸方向変位に確実に
変換し、クランクペダルの踏力を正確に検出することが
できる。
【図１】本発明の実施例に係る自転車の全体側面図
【図２】図１の２−２線拡大断面図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】図３の４−４線断面図
【図５】図２の５−５線拡大断面図
【図６】図４の６部拡大図
【図７】図１の７方向から見たスケルトン図
【図８】制御系のブロック図
【図９】他の自転車の全体側面図
【図１０】図９の１０−１０線拡大断面図
【図１１】図１０の１１−１１線断面図
【図１２】図１０の１２−１２線断面図
【図１３】図１０の１３−１３線断面図
７ クランク軸 ９L ，９ｒ クランクペダル １３ アシストモータ ３１ トーションバー ３３ 駆動部材 ６１ スライダインナ（従動部材） ６５ ストロークセンサ（センサ） Ｃ 変換手段 Ｄ 駆動機構（動力伝達系） Ｓ 踏力検出手段 Ｗｒ 後輪（車輪）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B62M 23/02 G01L 3/04 G01L 5/13
Claims (2)
- 【請求項１】 クランクペダル（９L ，９R ）の踏力を
車輪（Ｗｒ）に伝達する動力伝達系（Ｄ）にアシストモ
ータ（１３）を介装し、踏力検出手段（Ｓ）により検出
したクランクペダル（９L ，９R ）の踏力に基づいて前
記アシストモータ（１３）の出力を制御するアシストモ
ータ付き自転車において、 前記踏力検出手段（Ｓ）が、クランクペダル（９L ，９
R ）を踏むと回転する軸（７）の内部に同軸に配設さ
れ、一端が前記軸（７）に結合されるとともに他端がア
シストモータ（１３）及び車輪（Ｗｒ）に接続されたト
ーションバー（３１）と、トーションバー（３１）の捩
じれ角を前記軸（７）の軸方向変位に変換する変換手段
（Ｃ）と、センサ（６５）とから構成され、 前記変換手段（Ｃ）が、前記軸（７）の外周に相対回転
可能且つ軸方向摺動不能に嵌合してトーションバー（３
１）の他端に結合された駆動部材（３３）と、前記軸
（７）の外周に相対回転不能且つ軸方向摺動可能に嵌合
して前記駆動部材（３３）にカム係合し、トーションバ
ー（３１）の捩じれに応じて前記軸（７）の軸方向に移
動する従動部材（６１）とから構成され、 前記センサ（６５）が前記従動部材（６１）の前記軸方
向の移動を検出する ことを特徴とする、アシストモータ
付き自転車における踏力検出装置。 - 【請求項２】 前記軸（７）を挟んでピボットボルト
（６４）と前記センサ（６５）とが設けられ、そのピボ
ットボルト（６４）に一端を枢支されたセンサアーム
（６６）の他端が前記センサ（６５）に当接し、そのセ
ンサアーム（６６）の中央部には、前記軸（７）及び従
動部材（６１）が貫通する開口（６６ 1 ）が形成され、
スプリング（６７）の弾発力で付勢された前記センサア
ーム（６６）により前記従動部材（６１）を前記駆動部
材（３３）に押し付けることを特徴とする、請求項１記
載のアシストモータ付き自転車における踏力検出装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6104152A JP2967391B2 (ja) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | アシストモータ付き自転車における踏力検出装置 |
| EP95106200A EP0683093B1 (en) | 1994-05-18 | 1995-04-25 | Pedaling force detector for motor-assisted bicycle |
| ES95106200T ES2139772T3 (es) | 1994-05-18 | 1995-04-25 | Detector de fuerza de pedaleo para bicicleta asistida por motor. |
| DE69512958T DE69512958T2 (de) | 1994-05-18 | 1995-04-25 | Pedalkraftdetektor für Fahrrad mit Hilfsmotor |
| CN95106316A CN1088513C (zh) | 1994-05-18 | 1995-05-17 | 带有助推马达的自行车上的踏力检测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6104152A JP2967391B2 (ja) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | アシストモータ付き自転車における踏力検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07309284A JPH07309284A (ja) | 1995-11-28 |
| JP2967391B2 true JP2967391B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=14373102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6104152A Expired - Fee Related JP2967391B2 (ja) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | アシストモータ付き自転車における踏力検出装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0683093B1 (ja) |
| JP (1) | JP2967391B2 (ja) |
| CN (1) | CN1088513C (ja) |
| DE (1) | DE69512958T2 (ja) |
| ES (1) | ES2139772T3 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111469965A (zh) * | 2020-05-06 | 2020-07-31 | 仙居夏朗新能源科技有限公司 | 一种带有动力回收功能的电动车辅助设备 |
| US11077914B2 (en) | 2017-10-13 | 2021-08-03 | Shimano Inc. | Bicycle drive unit |
| US11142283B2 (en) | 2017-10-13 | 2021-10-12 | Shimano Inc. | Bicycle drive unit |
| US11167817B2 (en) | 2017-10-13 | 2021-11-09 | Shimano Inc. | Bicycle drive unit |
| US11358677B2 (en) | 2017-10-13 | 2022-06-14 | Shimano Inc. | Bicycle component |
| US11433970B2 (en) | 2017-10-13 | 2022-09-06 | Shimano Inc. | Bicycle drive unit |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69602580T2 (de) * | 1996-03-22 | 1999-12-30 | Merida Industry Co | Fahrrad mit elektrischem Hilfsmotor |
| JP3555311B2 (ja) * | 1996-03-25 | 2004-08-18 | 松下電器産業株式会社 | 電気自転車 |
| JP3645964B2 (ja) * | 1996-05-13 | 2005-05-11 | 本田技研工業株式会社 | 電動アシスト車両のトルク伝達装置 |
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