JP3617728B2 - Electric auxiliary vehicle - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペダル踏力に応じた補助駆動力を電動モータから車輪に供給するようにした電動補助車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、ペダルに入力されたペダル踏力と電動モータからの補助駆動力との合力を車輪に供給するようにした電動補助自転車が注目されている（例えば、特願平６−３２４６８６号参照）。この電動補助自転車は、ペダル踏力と電動モータからの補助駆動力との合力を出力するパワーユニットと、ペダル踏力を検出する踏力検出装置と、該踏力検出値に応じて上記電動モータの出力を可変制御するコントロールユニットとを備えている。
【０００３】
この種の電動補助車両では、上記パワーユニット，コントロールユニットの取付け強度，配置スペースの確保，及び外力による損傷の防止等のために該パワーユニット等をメインチューブの下側に沿うように別々に配列し、ブラケットを介して固定するとともに、カバー部材で覆った構造のものが一般的である。
【０００４】
また上記ペダル踏力を検出する装置として、従来、図１４に示すように、反力受け部と角度検出部とを一体に組合わせた構造のものがある。即ち、この踏力検出装置２００は、クランク軸２０１に作用するペダル踏力の大きさに応じて図示反時計方向に回動するトルク板２０２と、該トルク板２０２の当接部２０２ａに当接可能に軸支された角度検出部としての回動レバー２０３と、該回動レバー２０３を反時計方向に付勢する反力受け部２０４とを備えており、上記回動レバー２０３の回動角度をポテンショメータ２０５で検出するように構成されている。また反力受け部２０４は、支持板２０６に固定されたシリンダ部２０７と該シリンダ部２０７内に摺動自在に挿入されたピストン部２０８との間にスプリング２０４ａを介在させた構造となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の補助電動自転車のようにパワーユニット，コントロールユニットをメインチューブに沿って別々に配置する構造では、これら全体を覆う大型のカバー部材が必要であり、また別部品の取付け用ブラケットが必要であることから、組み立てコスト，部品コストが上昇するという問題がある。また両ユニットを別々に配置した構造では、コントロールユニット周辺のワイヤハーネス，カプラの配索が複雑となり易く、さらに配置スペースが大きくなり大型化するという問題がある。
【０００６】
また、上記従来の踏力検出装置では、反力受け部と角度検出部とを一体に組み合わせた構造であるので、これらを収納するケース部の突出寸法が大きくなり、ケーシング全体が大型化するという問題がある。このためパワーユニットの車体レイアウトを変更する場合の取付け位置に対する自由度が低いという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされたもので、組み立て工数，部品点数を削減してコストを低減できるとともに、配置スペースを縮小してコンパクト化に対応でき、さらには取付け位置に対する自由度を向上できる電動補助車両を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、クランク軸に入力されたペダル踏力と電動モータからの補助力との合力を出力するパワーユニットと、上記電動モータによる補助力を可変制御するコントロールユニットとを備えた電動補助車両において、上記コントロールユニットを、上記パワーユニットのケーシングのクランク軸径方向外周面に沿うように配置し、かつ該ケーシングに着脱可能に固定し、該コントロールユニットの少なくとも一部は上記パワーユニットを車体フレームに取り付ける取付けブラケット内に側面視で隠れるように位置していることを特徴としている。
【００１０】
請求項２の発明は、クランク軸に入力されたペダル踏力と電動モータからの補助力との合力を出力するパワーユニットと、上記ペダル踏力を検出する踏力センサと、該踏力センサにより検出されたペダル踏力に基づいて上記電動モータからの補助力を可変制御するコントロールユニットとを備えた電動補助車両において、上記コントロールユニット及び踏力センサを上記パワーユニットのケーシングのクランク軸径方向外周面に沿うように配置し、かつ該ケーシングに着脱可能に固定したことを特徴としている。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２において、上記パワーユニットが、クランク軸と同軸配置され、遊星ギヤにペダル踏力が入力され、リングギヤ又はサンギヤの何れか一方から出力される遊星ギヤ機構を備えたものであり、上記踏力センサが、上記リングギヤ又はサンギヤの何れか他方を該他方に作用する反力に抗して回動付勢する反力受部と、該他方の回動角度を検出する角度検出部とを分離形成したものであり、該反力受部及び角度検出部が上記ケーシングのクランク軸径方向外周面に沿うように配置されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項３において、上記角度検出部の回転軸がクランク軸に垂直方向に配置されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項２ないし４の何れかにおいて、上記踏力センサをその少なくとも一部が上記パワーユニットを車体フレームに取り付ける取付けブラケット内に側面視で隠れるように配置したことを特徴としている。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項２ないし５の何れかにおいて、車速を検出する車速センサを上記パワーユニットのケーシングの外周面に沿うように配置し、該ケーシングに固定したことを特徴としている。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項２ないし６の何れかにおいて、上記コントロールユニット，踏力センサ，車速センサの少なくとも各々の一部を上記取付ブラケット内に側面視で隠れるように配置したことを特徴としている。
【００１６】
ここで本発明における踏力検出装置には、回転式ポテンショメータ及び往復式リニアポテンショメータが採用可能である。
【００１７】
また本発明におけるケーシングのクランク軸径方向外周面とは外周面のうちクランク軸と交差する端面を除く趣旨である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。図１ないし図６は、請求項１の発明の一実施形態による電動補助自転車を説明するための図であり、図１は電動補助自転車の左側面図、図２，図３はパワーユニットの断面図，一部断面側面図、図４〜図６はそれぞれパワーユニットの車体搭載状態を示す左側面図，右側面図，背面図である。ここで本実施形態でいう前後左右とは自転車に乗車した状態での前後左右である。
【００１９】
図において、１は電動補助自転車であり、これの車体フレーム２は、前輪３が回転自在に支持されたフロントフォーク４を回動自在に支持するヘッドパイプ２ａと、該ヘッドパイプ２ａから後方に斜め下方に延びるメインチューブ２ｂと、該メインチューブ２ｂの後端部から上方に起立するシートチューブ２ｃとを一体に結合して構成されている。
【００２０】
上記メインチューブ２ｂとシートチューブ２ｃとの結合部には取付けブラケット５が溶接固定されている。該ブラケット５は、側面視で略円弧状をなしチューブ結合部を左，右から覆う左， 右側壁５ａ，５ｂと該両側壁間を後部から上部にかけて覆う上壁５ｃとからなる横断面略コ字状に形成された板金製のものである。
【００２１】
上記ブラケット５には車体後方に延びる左， 右一対のチェーンステー６の前端部が接続されており、各チェーンステー６の後端部と上記シートチューブ２ｃの上端部とは左， 右一対のシートステー７で連結されている。このチェーンステー６とシートステー７とは後輪ブラケット８を介して一体に結合されており、該ブラケット８に後輪９が回転自在に支持されている。上記フロントフォーク４の上端にはハンドル１０が装着されており、また上記シートチューブ２ｃの上端にはサドル１１が装着されたシートピラーチューブ１２が高さ調整可能に挿着されている。
【００２２】
上記取付けブラケット５により駆動装置２０が懸架支持されている。この駆動装置２０は、クランク軸１３に入力されたペダル踏力により後輪９を回転駆動する人力駆動機構と、電動モータ２１からの補助駆動力により後輪９を回転駆動する電動駆動機構とを備えている。なお、上記ペダル踏力と補助駆動力とはパワーユニット２２内で合力された後に後輪９に伝達される。
【００２３】
上記人力駆動機構は、上記取付けブラケット５に固定されたパワーユニット２２内にクランク軸１３を車幅方向に貫通するようにかつ回転自在に配置し、該クランク軸１３の両端にクランク１４を固着し、該クランク１４の先端にペダル１５を回転自在に装着し、上記クランク軸１３に入力されたペダル踏力を後述する遊星歯車式増速機構１６からチェーンスプロケット１７，チェーン１８，フリーホイール（不図示）を介して後輪９に伝達するように構成されている。
【００２４】
上記電動駆動機構は、電動モータ２１からの補助力と上記ペダル踏力との合力を出力する上記パワーユニット２２と、上記電動モータ２１に電源を供給するバッテリ２３と、該電動モータ２１の補助力を可変制御するコントロールユニット２４とを備えている。
【００２５】
上記バッテリ２３は略直方体状をなし、その内部には直列接続された多数のＮｉ−Ｃｄ単電池が収納されており、該バッテリ２３は上記シートチューブ２ｃの前側にこれの長手方向に沿って配置固定されている。このバッテリ２３には車載状態でモータ側と接続される放電用端子と、充電用端子（不図示）が設けられており、バッテリ２３は車載状態で、及び車体から取りはずして家の中で充電できるようになっている。
【００２６】
上記パワーユニット２２は、アルミダイキャスト製のケーシング２６内に上記遊星歯車式増速機構１６，及び踏力検出装置２７を収納して構成されている。上記ケーシング２６はケース本体３０と、該ケース本体３０の左側壁に形成された開口を閉塞する蓋部材３１とからなり、該蓋部材３１はケース本体３０にねじ止め固定されている。
【００２７】
上記ケース本体３０の上壁の前部，及び後部にはそれぞれ車幅方向に延びるボス部３０ａ，３０ｂが一体形成されている。このケース本体３０は上記ボス部３０ａ，３０ｂを上記取付けブラケット５の左， 右側壁５ａ，５ｂ間に位置させボルト３２ａ，３２ａを挿通し、ナット３２ｂ，３２ｂを螺着することにより取付けブラケット５に締め付け固定されている。
【００２８】
上記ケーシング２６には上記クランク軸１３がこれの両端部をケース外方に突出させて挿入されており、該クランク軸１３の左端部は蓋部材３１のボス部に軸受３３を介して支持されている。また上記クランク軸１３の右端部には軸受３４を介して略筒状の合力軸３５が相対回転自在に装着されており、該合力軸３５の軸方向中央部には大径の出力歯車３５ａが一体形成されている。上記合力軸３５は軸受３６を介して上記ケース本体３０のボス部に支持されており、該合力軸３５の外端に上記チェーンスプロケット１７がスプライン結合されている。
【００２９】
また上記ケース本体３０の下部にはモータ取付け座３０ｃが一体形成されており、該取付け座３０ｃには上記電動モータ２１が上記蓋部材３１とともにボルト３７により共締め固定されている。この電動モータ２１の回転軸２１ａは上記クランク軸１３と平行に配置されており、該回転軸２１ａはケース本体３０内に突出している。この回転軸２１ａの突出部には小径歯車４０がスプライン結合されている。なお、小径歯車４０はケース本体３０と蓋部材３１で両端支持されている。
【００３０】
上記クランク軸１３と回転軸２１ａとの間にはこれと平行をなすようにドライブ軸４１が配設されており、該ドライブ軸４１は軸受４２，４２を介してケース本体３０，蓋部材３１に支持されている。このドライブ軸４１の左端部にはワンウェイクラッチ４３を介在させて大径歯車４４が装着されており、該大径歯車４４は中間歯車４５を介して上記回転軸２１ａの小径歯車４０に噛合している。この中間歯車４５はドライブ軸４１と回転軸２１ａとの間に配設されており、軸受４６，４６を介してケース本体３０，蓋部材３１に支持されている。また上記ドライブ軸４１の右端部には小径歯車４１ａが一体形成されており、該歯車４１ａは上記合力軸３５の出力歯車３５ａに噛合している。
【００３１】
上記クランク軸１３の軸方向中央部には上述の遊星歯車増速機構１６が装着されている。これは上記合力軸３５の内端部に一体形成されたサンギヤ３５ｂと、該サンギヤ３５ｂの周囲に自転公転自在に装着された複数の遊星ギヤ４７と、該各遊星ギヤ４７に噛合する大略碗状をなすリングギヤ４８とを備えており、該リングギヤ４８はクランク軸１３に相対回転自在に装着されている。また上記各遊星ギヤ４７はクランク軸１３にワンウェイクラッチ４９を介して装着されたキャリア５０に回転自在に支持されている。
【００３２】
これによりクランク軸１３に入力されたペダル踏力は遊星歯車増速機構１６を介して合力軸３５に伝わり、チェーンスプロケット１７，チェーン１８を介して後輪９に伝達される。一方の電動モータ２１の駆動力は、小径歯車４０，中間歯車４５，大径歯車４４を介してドライブ軸４１から出力歯車３５ａに伝達され、ここでクランク軸１３からのペダル踏力と合力されて上記後輪９に伝達される。
【００３３】
また上記ドライブ軸４１の軸方向中央部には車速検出装置５１が配設されている。この車速検出装置５１は上記ドライブ軸４１の周方向に等間隔ごとに配設された４個の磁石５２と、該磁石５２に対向するリードスイッチ式の車速センサ５３とからなり、該車速センサ５３はケース本体３０の底壁にボルト締め固定されている。上記車速検出装置５１では、クランク軸１３の回転を遊星歯車増速機構１６から出力歯車３５ａ，小径歯車４１ａへと２段増速されたドライブ軸４１の磁石５２の回転をリードスイッチ式センサ５３で検出するので、少ない磁石でも十分検出精度を高めながらコストの低減を図ることができる。
【００３４】
上記ケーシング２６の前側には上記踏力検出装置２７が配設されている。この踏力検出装置２７は、上記リングギヤ４８の前部に固着された略鉤状をなすトルク板５５と、該トルク板５５の回動に伴って揺動する回動レバー５６と、該レバー５６の回動角度を検出するポテンショメータ５７と、上記トルク板５５を反回動方向に付勢する押圧機構５８とを備えている。
【００３５】
上記押圧機構５８は、ケース本体３０に螺着固定されたシリンダ部５９にピストン部６０を進退可能に挿入し、該ピストン部６０とシリンダ部５９との間にコイルスプリング６１を配設して構成されており、上記ピストン部６０に上記トルク板５５の先端面５５ａが当接している。
【００３６】
上記トルク板５５の屈曲部にはケース本体３０に螺着されたポテンショメータの０点調整用のストッパボルト６２が当接しており、該ストッパボルト６２によりトルク板５５の時計方向への回動を規制している。また上記トルク板５５の屈曲部にはピン６３が植設固定されている。
【００３７】
上記回動レバー５６の先端部には溝部５６ａが切り欠いて形成されており、該溝部５６ａ内に上記ピン６３が係合している。また上記回動レバー５６の基部には上記ポテンショメータ５７の入力軸６４が挿入固定されており、このポテンショメータ５７はケース本体３０の前端部右壁にボルトじめ固定されている。そしてこのポテンショメータ５７が上記入力軸６４の回動角度を検出し、該検出値をリード線（不図示）を介してコントロールユニット２４に出力するようになっている。
【００３８】
上記コントロールユニット２４は、上記ポテショメータ５７の検出値からペダル１５に加えられたペダル踏力の大きさを求めるとともに、車速センサ５３からの回転速度を求め、内蔵する補助駆動力制御マップに基づいて補助駆動力を演算し、該補助駆動力に対応した電流をバッテリ２３から電動モータ２１に給電するように構成されている。この補助駆動力は、上記ペダル踏力１に対して車速が０〜１５Ｋｍ／ｈまではほぼ１：１に設定され、また１５Ｋｍ／ｈを越えた時点から次第に小さくなり、２４Ｋｍ／ｈに達した時点でゼロになるように設定されている。
【００３９】
上記コントロールユニット２４は基板２４ｃ上にはんだ付けされた電子部品２４ａを金属製のコントロールボックス２４ｂに伝熱可能に固定し、空間に樹脂を充填したもので、該コントロールボックス２４ｂはケース本体３０に突設された放熱ボス部３０ｅに着脱可能にボルト６６により締め付け固定されている。また該コントロールユニット２４の上半部は上記取付けブラケット５内に位置しており、左， 右側壁５ａ，５ｂ及び上壁５ｃにより囲まれている。
【００４０】
次に本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態によれば、コントロールユニット２４をパワーユニット２２のケース本体３０の後壁面に沿うように固定してパワーユニット２２と一体化したので、従来の別々に配列する場合のような大型カバー部材，取付け用ブラケットを不要にでき、組付けコスト及び部品コストを低減できる。
【００４１】
また上記パワーユニット２２とコントロールユニット２４とを一体化したので、ユニット本体２４ａからモータ２１，ポテンショメータ５７，車速センサ５１までの配線長さを短くでき、コントロールユニット２４周辺の配索を簡略化でき、また車体搭載時のレイアウトの自由度を向上できるとともに、配置スペースを縮小して車体全体を小型化できる。
【００４２】
さらに上記ケース本体３０の後壁面に放熱ボス部３０ｅを形成し、該放熱ボス部３０ｅにコントロールユニット２４のコントロールボックス２４ｂを当接させたので、該コントロールユニット２４の発熱をケース本体３０に放熱させることができ、コントロールユニット２４の温度上昇を抑制できる。
【００４３】
本実施形態では、上記コントロールユニット２４の上半部をパワーユニット２２を車体フレームに取付けるための取付けブラケット５内に配置し、該ブラケット５の左， 右側壁５ａ，５ｂ及び上壁５ｃにより覆ったので、別部品のカバー部材を不要にしながら飛び石等による損傷を防止でき、この点からもコストを低減できる。また上記ケース本体３０の後部とブラケット５との間の空きスペースを有効利用してコントロールユニット２４を配置でき、小型化を図ることができる。
【００４４】
さらにハンドル１０廻りに配設されたメインスイッチ，パイロットランプ等を配線を介してコントロールユニット２４に接続する場合、該配線をメインチューブ２ｂ内を通して上記ブラケット５内でコントロールユニット２４に容易にジョイントすることができ、カプラの外方露出を防止して外観の低下を回避でき、また外力による損傷を防止できる。
【００４５】
また、上記コントロールユニット２４をパワーユニット２２の背面に配置し、また踏力検出装置２７を前面に配置したので、例えばコントロールユニット，踏力検出装置をメインチューブの下面とパワーユニットとを間に配置する場合に比べてメインチューブの地上高さを低くすることができ、乗降性を向上できる。またパワーユニットとメインチューブとの間隔が狭くなり、取付けブラケット５の上下方向長さを短くすることができ、それだけ該取付けブラケットのパワーユニット取付け剛性を向上できる。即ち、上記コントロールユニット，踏力検出装置をメインチューブ下面とパワーユニットとを間に配置した場合には、パワーユニットを懸架するための取付ブラケットのアーム長さを延長する必要があり、それだけ剛性が低下するという問題が懸念される。
【００４６】
図７ないし図１３は、請求項２〜７の発明の一実施形態による電動補助自転車を説明するための図であり、図７は電動補助自転車の左側面図、図８は補助駆動装置の左側面図、図９〜図１１はそれぞれパワーユニットの左側面図，平面図，断面底面図、図１２，図１３は踏力検出装置の左側面図，構成図である。なお、各図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００４７】
本実施形態の電動補助自転車８０の車体フレーム２には駆動装置８１が懸架支持されており、この駆動装置８１は、クランク軸１３に入力されたペダル踏力と電動モータ８２からの補助駆動力との合力を出力するパワーユニット８３と、上記電動モータ８２に電源を供給するバッテリ８４と、該電動モータ８２の補助力を可変制御するコントロールユニット８５，及び上記ペダル踏力を検出する踏力検出装置８６とを備えている。なお、８１ａは上記駆動装置８１を上方から覆うカバーである。
【００４８】
上記バッテリ８４は直方体状をなし、その内部には直列接続された多数のＮｉ−Ｃｄ単電池が収納されている。該バッテリ８４は、車体フレーム２を構成するシートチューブ２ｃの後方に該チューブ２ｃに沿って配置されており、該バッテリ８４の下端部は取付けブラケット５の上壁５ｃにボルト８８ａで固定された有底筒状の支持ボックス８８内に嵌装されている。この嵌装によりバッテリ下部の放電雌端子８４ａは支持ボックス８８側の放電雄端子（不図示）と電気的に接続されている。またバッテリ８４の上端部は左， 右のシートステー７，７間を通って上方に突出し、両シートステー７，シートチューブ２ｃ，及びリヤフェンダ９ａで囲まれて支持されており、上方向にのみ出し入れ可能となっている。上記バッテリ８４の上部には把手８７ａ，及び充電用端子８７ｂが装着されている。
【００４９】
上記パワーユニット８３は、アルミダイキャスト製のケーシング９０内に遊星ローラ式減速機構９１，遊星歯車式増速機構９２，及び上記踏力検出装置８６を収納して構成されている。上記ケーシング９０は、大略有底筒状のケース本体９３と、該ケース本体９３の左側壁に形成された開口を閉塞する蓋部材９４とからなり、該蓋部材９４はケース本体９３にボルト９５により着脱可能に締結されている。
【００５０】
上記ケース本体９３の上壁の前部，及び後部にはそれぞれ車幅方向に延びるボス部９３ａ，９３ｂが一体形成されている。このケース本体９３はこれのボス部９３ａ，９３ｂを上記取付けブラケット５の左， 右側壁５ａ，５ｂ間に位置させボルト８９ａ，８９ａ，ナット８９ｂ，８９ｂにより締め付け固定されている。また上記ケース本体９３の前端のフランジ部に上記電動モータ８２のフランジ部がボルト締め固定されており、該モータ８２の回転軸８２ａはクランク軸１３と直角方向に向けて配置されている。
【００５１】
上記ケーシング９０内には上記クランク軸１３が車幅方向に挿入されており、該クランク軸１３の両端部はケース外方に突出している。このクランク軸１３の左側端部は軸受９６を介して蓋部材９４のボス部により回転自在に支持されている。また上記クランク軸１３の右側端部には軸受９７を介して略筒状の合力軸９８が相対回転自在に装着されており、該合力軸９８の軸方向中央部には大径の出力歯車９８ａが一体形成されている。上記合力軸９８は軸受９９を介してケース本体９３のボス部により回転自在に支持されており、該合力軸９８の外端にチェーンスプロケット１７がスプライン結合されている。
【００５２】
上記クランク軸１３の軸方向中央部には上述の遊星歯車増速機構９２が装着されている。これはクランク軸１３に回転自在に挿着された太陽歯車１００と、該太陽歯車１００の周囲に自転公転自在に噛合する３個の遊星歯車１０１と、各遊星歯車１０１に噛合する大略碗状をなす外周歯車１０２とを備えている。また上記各遊星歯車１０１はクランク軸１３に後輪からの回転力がクランク軸１３に伝わるのを阻止するワンウェイクラッチ１０３を介して装着されたキャリア１０４に回転自在に支持されている。
【００５３】
上記外周歯車１０２の底壁には上記合力軸９８の出力歯車９８ａがリベットにより固定されている。これによりクランク軸１３に入力されたペダル踏力は遊星歯車増速機構９２の外周歯車１０２を介して出力歯車９８ａに伝わり、チェーンスプロケット１７，チェーン１８を介して後輪９に伝達される。
【００５４】
上記電動モータ８２の回転軸８２ａ（サンローラに相当）には上記遊星ローラ式減速機構９１が装着されている。これは上記回転軸８２ａと同軸をなすように固定された大径円筒状の外輪１１０と、該外輪１１０と上記回転軸８２ａとの間に配設され、両者８２ａ，１１０に当接する複数個の遊星ローラ１１１と、該遊星ローラ１１１を軸受１１２を介して回転自在に支持するピン１１３とを備えている。また上記外輪１１１の両端面には各遊星ローラ１１１の軸方向移動を規制するガイド板１１４，１１５が配設されており、該ガイド板１１４，１１５はボルト１１６によりモータ８２のフランジ部に共締め固定されている。なお外輪１１０の外周面はモータ８２をケース本体９３に固定する際のインロー部として機能し、これによってモータ軸と後述の歯車部材１１８との同心度が高精度に出るようにしている。
【００５５】
上記各ピン１１３には有底筒状のキャリア１１７が固定されており、該キャリア１１７の軸芯には出力歯車部材１１８の軸部が挿入されている。この出力歯車部材１１８は軸受１１９を介してケース本体９３に回転自在に支持されており、該出力歯車部材１１８は上記合力軸９８の出力歯車９８ａに噛合している。また上記出力歯車部材１１８の軸部とキャリア１１７とはワンウェイクラッチ１２０を介在させて連結されており、該ワンウェイクラッチ１２０は人力のみによる走行時に踏力がモータ８２に伝わるのを回避している。これによりモータ８２の駆動力は、遊星ローラ式減速機構９１により減速されてキャリア１１７から出力歯車部材１１８を介して合力軸９８に伝達され、ここでクランク軸１３からの踏力と合力されて後輪９に伝達される。
【００５６】
上記ケース本体９３には上述の踏力検出装置８６が配設されている。この踏力検出装置８６は、図１２，図１３に示すように、上記ケース本体９３の底部に配設された反力受部１２５と、該ケース本体９３の上壁後部に配設された角度検出部１２６とからなり、両者１２５，１２６はケース本体９３の外周面に沿って分離配置されている。
【００５７】
上記反力受部１２５は、上記ケース本体９３の底壁に膨出形成された受け部９３ｃの開口に支持板１２７をボルト締め固定し、上記受け部９３ｃ内にコイルスプリング１３０を配置するとともに、該コイルスプリング１３０内にフランジ１３１ａが一体形成された円筒状の棒部材１３１を挿入し、該フランジ１３１ａの下面と支持板１２７との間でコイルスプリング１３０を支持して構成されている。
【００５８】
上記角度検出部１２６は、上記ケース本体９３の上壁に形成された取付け座９３ｄにポテンショメータ１３２をボルト締め固定したものである。該ポテンショメータ１３２の入力軸１３３は上記クランク軸１３と直角に向けて配置されており、ケース本体９３内に突出している。また上記入力軸１３３の先端には回動レバー１３５が固定されており、該回動レバー１３５は入力軸方向に見て不図示のスプリングにより時計方向に付勢されている（図１３参照）。
【００５９】
そして上記太陽歯車１００には半径方向に延びる押圧アーム部１００ａ及び検出アーム部１００ｂが一体形成されている。この押圧アーム部１００ａの先端にはローラ１３７が軸支されており、該ローラ１３７は上記棒部材１３１のフランジ１３１ａの表面に転接している。また上記ローラ１３７にはケース本体９３に進退可能に螺挿された零点調整用ストッパボルト１３８が当接しており、該ストッパボルト１３８により上記押圧アーム部１００ａの時計方向への回動が規制されている。上記検出アーム部１００ｂは上記入力軸１３３の回動レバー１３５に当接している。
【００６０】
上記クランク軸１３に入力されたペダル踏力とコイルスプリング１３０の付勢力とがバランスする位置まで太陽歯車１００が反時計方向に回動し、これに伴って検出アーム部１００ｂが回動する。これにより回動レバー１３５を介して入力軸１３３が回動し、該入力軸１３３の回転角度をポテンショメータ１３４が検出し、該検出値をリード線を介してコントロールユニット８５に出力する。
【００６１】
また、上記ケース本体９３の上壁前部には車速センサ１４０が配設されている。これは上記ケース本体９３の取付け座９３ｅにセンサ本体１４１をボルト締め固定し、該センサ本体１４１の検出部１４２をケース本体９３内に突出して構成されている。この検出部１４２は、上記外周歯車１０２の外周面に所定ピッチで形成された歯部１０２ａに微小隙間をあけて対向している。上記車速センサ１４０は上記外周歯車１０２の回転に伴う歯部１０２ａの磁気抵抗の変化を検出し、該検出値をリード線１４０ａを介して上記コントロールユニット８５に出力するようになっている。ここで、上記歯部１０２ａは外周歯車１０２の内歯を鍛造成形する際に同時に形成されたものである。
【００６２】
上記コントロールユニット８５は、ユニット本体８５ａとこれを収容するコントロールボックス８５ｂとからなり、該コントロールボックス８５ｂは上記ケース本体９３の後壁面に沿って配置されている。また上記コントロールボックス８５ｂには取付け片８５ｃ，８５ｄが一体に突出形成されており、該取付け片８５ｃ，８５ｄは上記ケース本体９３に形成されたボス部にボルト１４５により締め付け固定されている。
【００６３】
ここで上記コントロールユニット８５の上半部，ポテンショメータ１３４，及び車速センサ１４０は上記取付けブラケット５内に位置しており、該ブラケット５の左， 右側壁５ａ，５ｂ及び上壁５ｃにより囲まれている。
【００６４】
次に本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態によれば、コントロールユニット８５，ポテンショメータ１３４及び車速センサ１４０をケーシング８３の外周面に沿って配置し、該ケーシング８３に固定したので、組付け工数，部品点数を削減でき、コストを低減できる。また上記コントロールユニット８５周辺の配索を簡素化でき、車体搭載時のレイアウトに対する自由度を向上できるとともに、駆動装置全体を小型化でき、上述の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６５】
また、上記コントロールユニット８５，ポテンショメータ１３４，及び車速センサ１４０を取付けブラケット５内に配置し、該ブラケット５により覆ったので、飛び石等の外力による損傷を防止でき、またケース本体９３とブラケット５との間の空きスペースを有効利用して配置でき、この点からも上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００６６】
本実施形態では、遊星歯車増速機構９２を備えたパワーユニット８３の太陽歯車１００を回動付勢する反力受け部１２５と、角度検出部１２６とをケース本体９３の外周面に沿って分離させて配置したので、上記反力受け部１２５を収納するケース本体９３の受け部９３ｃの突出寸法を小さくすることができ、ケース全体を小型化できる。その結果、パワーユニット８３を車体に搭載する際のレイアウトに対する自由度を向上できる。
【００６７】
また上記角度検出部１２６の入力軸１３３をクランク軸１３と直角方向に向けて配置したので、図１２に示すように、蓋部材９４を取り外した状態で角度検出部１２６をケース本体９３に組み付ける場合に、太陽歯車１００の押圧アーム部１００ａ，検出アーム部１００ｂ同士を目視した状態で係合させることができ、それだけ組み付け性を改善できる。また上記入力軸１３３をクランク軸１３に直交させたので、取付ブラケット５の幅内に角度検出部１２６を配置できる。
【００６８】
上記コイルスプリング１３０に押圧アーム部１００ａが転接する棒部材１３１を挿入したので、ヒステリシスを抑制でき、即ちペダル踏力の増加時と減少時との検出値の変動を回避でき、また引っ掛かりを回避してアシストフィーリングを向上できる。即ち、図１４に示す従来装置のように、シリンダ部２０７とこれに摺動するよう挿入されたピストン部２０８との間にコイルスプリング２０４を介在させる構造の場合には、両者の摺動抵抗により作動時にヒステリシスが発生し易く、またピストン部２０８の倒れによりアシストフィーリングが悪化するという問題がある。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明に係る電動補助車両によれば、コントロールユニットをパワーユニットのケーシングの外周面に沿うように配置し、かつ該ケーシングに固定したので、コントロールユニットからの熱をケーシングに放熱でき、コントロールユニットの耐久性を向上できる効果があり、またコントロールユニット自体のフレームへの取付けブラケットを不要にでき、組み付け工数，及び部品点数を削減でき、コストを低減できる効果があり、カバーをつける場合には小型ですむ。また両ユニットを一体化したことにより、配線が短くて済みかつ配索を簡略化でき、また車体レイアウト上の自由度を向上できるとともに、車体全体を小型化できる効果がある。
【００７０】
またコントロールユニットをケーシングの外周面に沿うように配置したので、クランク軸の幅寸法を狭くでき、コーナで車体を倒す際のバンク角を大きくできるとともに、ペダルをこぐ際の違和感を減少できる効果がある。またコントロールユニットがケーシング内部に配置されている場合に比べて、メンテナンス，あるいは着脱作業が容易である。
【００７１】
さらにまた、コントロールユニットの少なくとも一部を取付けブラケット内に側面視で隠れるように配置したので、別部品によるカバーを用いることなく外力による損傷を防止できるとともに、空きスペースを有効利用して配置でき、コンパクト化を図ることができる効果がある。
【００７２】
請求項２の発明では、コントロールユニット及び踏力センサをパワーユニットのケーシングの外周面に沿うように配置し固定したので、コントロールユニットの放熱性を向上でき、組み付け工数，及び部品点数を削減してコストを低減できる等請求項１と同様の効果がある。
【００７３】
請求項３の発明では、ペダル踏力を検出する踏力センサの反力受部と、角度検出部とを分離形成するとともに、該反力受部及び角度検出部をパワーユニットのケーシングの外周面に沿うように配置したので、反力受部，角度検出部を一体化したものに比較してこれらの配置位置上の自由度を向上でき、またパワーユニットのケーシングの突出寸法を小さくしてケース全体を小型化でき、ひいては車体搭載時のレイアウト上の自由度を向上できる効果がある。
【００７４】
請求項４の発明では、上記角度検出部の回転軸をクランク軸と直角方向に配置したので、組み付け性を向上できるとともに、ケーシングの突出寸法を小さくできる効果がある。
【００７５】
請求項５の発明では、踏力センサの少なくとも一部を、また請求項７の発明では、コントロールユニット，踏力センサ，車速センサの少なくとも各々の一部を取付けブラケット内に側面視で隠れるように配置したので、外力による損傷を防止できる効果がある。
【００７６】
請求項６の発明では、車速センサをパワーユニットのケーシングの外周面に沿うように配置，固定したので、組み付け工数，及び部品点数を削減してコストを低減できる等、請求項１と同様の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の発明の一実施形態による電動補助自転車の左側面図である。
【図２】上記電動補助自転車のパワーユニットの断面平面図である。
【図３】上記パワーユニットの一部断面左側面図である。
【図４】上記パワーユニットの車体搭載状態を示す左側面図である。
【図５】上記パワーユニットの車体搭載状態を示す右側面図である。
【図６】上記パワーユニットの車体搭載状態を示す背面図である。
【図７】請求項２〜６の発明の一実施形態による電動補助自転車の左側面図である。
【図８】上記電動補助自転車の補助駆動装置を示す左側面図である。
【図９】上記補助駆動装置のパワーユニットの左側面図である。
【図１０】上記パワーユニットの平面図である。
【図１１】上記パワーユニットの断面底面図である。
【図１２】上記パワーユニットの踏力検出装置を示す左側面図である。
【図１３】上記踏力検出装置の構成図である。
【図１４】従来の踏力検出装置を示す一部断面側面図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrically assisted vehicle in which an auxiliary driving force corresponding to a pedal depression force is supplied from an electric motor to wheels.
[0002]
[Prior art]
Recently, an electrically assisted bicycle has been attracting attention in which a resultant force of a pedal depression force input to a pedal and an auxiliary driving force from an electric motor is supplied to a wheel (see, for example, Japanese Patent Application No. 6-324686). This battery-assisted bicycle has a power unit that outputs a resultant force of a pedal depression force and an auxiliary driving force from an electric motor, a pedaling force detection device that detects the pedaling force, and variably controls the output of the electric motor according to the pedaling force detection value. Control unit.
[0003]
In this type of electric auxiliary vehicle, the power unit and the control unit are arranged separately along the lower side of the main tube in order to secure the mounting strength of the control unit, to secure the arrangement space, and to prevent damage due to external force. A structure that is fixed through a bracket and covered with a cover member is generally used.
[0004]
As a device for detecting the pedal depression force, there is a conventional structure in which a reaction force receiving portion and an angle detecting portion are combined together as shown in FIG. That is, the pedaling force detection device 200 can come into contact with the torque plate 202 that rotates counterclockwise in the drawing according to the magnitude of the pedaling force acting on the crankshaft 201 and the contact portion 202a of the torque plate 202. A pivot lever 203 as a pivoted angle detector and a reaction force receiving section 204 that urges the pivot lever 203 in a counterclockwise direction are provided, and the pivot angle of the pivot lever 203 is determined by a potentiometer. It is comprised so that it may detect with 205. The reaction force receiving portion 204 has a structure in which a spring 204 a is interposed between a cylinder portion 207 fixed to the support plate 206 and a piston portion 208 slidably inserted into the cylinder portion 207. .
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the structure in which the power unit and the control unit are separately arranged along the main tube as in the above-described conventional auxiliary electric bicycle, a large cover member is required to cover the whole, and a separate mounting bracket is required. Therefore, there is a problem that the assembly cost and the part cost increase. In addition, in the structure in which both units are separately arranged, the wiring harnesses and couplers around the control unit are easily arranged, and there is a problem that the arrangement space is increased and the size is increased.
[0006]
Further, the conventional pedaling force detection device has a structure in which the reaction force receiving portion and the angle detection portion are combined together, so that the projecting dimension of the case portion for storing them becomes large, and the entire casing is enlarged. There is. For this reason, there exists a problem that the freedom degree with respect to the attachment position at the time of changing the vehicle body layout of a power unit is low.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and can reduce the cost by reducing the number of assembling steps and the number of parts, and can reduce the arrangement space to cope with compactness, and further, the degree of freedom with respect to the mounting position. It aims at providing the electric auxiliary vehicle which can improve.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided an electric auxiliary vehicle comprising: a power unit that outputs a resultant force of a pedal depression force input to the crankshaft and an auxiliary force from the electric motor; and a control unit that variably controls the auxiliary force by the electric motor. In the above control unit , Arranged along the outer peripheral surface of the power unit casing in the radial direction of the crankshaft, and detachably fixed to the casing. At least a part of the control unit is positioned so as to be hidden in a side view in a mounting bracket for attaching the power unit to the vehicle body frame. It is characterized by that.
[0010]
Claim 2 The present invention is based on a power unit that outputs a resultant force of a pedal effort input to a crankshaft and an auxiliary force from an electric motor, a pedal effort sensor that detects the pedal effort, and a pedal effort detected by the pedal effort sensor. An electric auxiliary vehicle comprising a control unit that variably controls the auxiliary force from the electric motor, wherein the control unit and the pedal force sensor are arranged along the outer peripheral surface of the power unit casing in the crankshaft radial direction, and the casing It is characterized by being fixed in a removable manner.
[0011]
The invention of claim 3 is claimed in claim 2. The power unit is disposed coaxially with the crankshaft, the pedal depression force is input to the planetary gear, and the planetary gear mechanism is output from either the ring gear or the sun gear, and the pedaling force sensor is connected to the ring gear. Alternatively, a reaction force receiving portion that rotates and urges one of the sun gears against a reaction force acting on the other and an angle detection portion that detects the other rotation angle are separately formed. The reaction force receiving portion and the angle detecting portion are arranged along the outer circumferential surface of the casing in the radial direction of the crankshaft.
[0012]
The invention of claim 4 is the invention of claim 3. The rotation axis of the angle detection unit is arranged in a direction perpendicular to the crankshaft.
[0013]
The invention of claim 5 is the invention of claims 2 to 4. In any of the above, the pedal force sensor is arranged such that at least a part thereof is hidden in a side view in a mounting bracket for attaching the power unit to the vehicle body frame.
[0014]
The invention of claim 6 is the invention of claims 2 to 5 In any of the above, a vehicle speed sensor for detecting the vehicle speed is arranged along the outer peripheral surface of the casing of the power unit and fixed to the casing.
[0015]
The invention of claim 7 is the invention of claims 2 to 6 In any of the above, at least a part of each of the control unit, the pedal force sensor, and the vehicle speed sensor is arranged so as to be hidden in the mounting bracket in a side view.
[0016]
Here, a rotary potentiometer and a reciprocating linear potentiometer can be employed in the pedaling force detection device of the present invention.
[0017]
In addition, the crankshaft radial outer peripheral surface of the casing in the present invention is intended to exclude an end surface that intersects the crankshaft from the outer peripheral surface.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 to 6 are Claim 1 FIG. 1 is a left side view of a battery-assisted bicycle, FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views of a power unit, a partial cross-sectional side view, and FIGS. FIG. 6 is a left side view, a right side view, and a rear view, respectively, showing a state where the power unit is mounted on the vehicle body. Here, the front, rear, left, and right referred to in the present embodiment refers to front, rear, left, and right in a state of riding a bicycle.
[0019]
In the figure, reference numeral 1 denotes a battery-assisted bicycle, and a body frame 2 of this body has a head pipe 2a that rotatably supports a front fork 4 on which a front wheel 3 is rotatably supported, and an obliquely rearward direction from the head pipe 2a. A main tube 2b extending downward and a seat tube 2c rising upward from a rear end portion of the main tube 2b are integrally coupled.
[0020]
A mounting bracket 5 is welded and fixed to a joint portion between the main tube 2b and the seat tube 2c. The bracket 5 has a substantially arc shape in a side view, a left and right side walls 5a and 5b that cover the tube connecting portion from the left and right, and an upper wall 5c that covers the space between the side walls from the rear to the top. It is made of sheet metal formed in a letter shape.
[0021]
The bracket 5 is connected to the front end portions of a pair of left and right chain stays 6 extending rearward of the vehicle body. The rear end portion of each chain stay 6 and the upper end portion of the seat tube 2c are a pair of left and right seats. Connected with stay 7. The chain stay 6 and the seat stay 7 are integrally coupled via a rear wheel bracket 8, and a rear wheel 9 is rotatably supported by the bracket 8. A handle 10 is attached to the upper end of the front fork 4, and a seat pillar tube 12 to which a saddle 11 is attached is attached to the upper end of the seat tube 2c so that the height can be adjusted.
[0022]
The drive device 20 is suspended and supported by the mounting bracket 5. The drive device 20 includes a human-power drive mechanism that rotationally drives the rear wheel 9 with pedal depression force input to the crankshaft 13, and an electric drive mechanism that rotationally drives the rear wheel 9 with auxiliary drive force from the electric motor 21. ing. The pedal depression force and the auxiliary driving force are transmitted to the rear wheel 9 after being combined in the power unit 22.
[0023]
The human power drive mechanism is disposed in the power unit 22 fixed to the mounting bracket 5 so as to penetrate the crankshaft 13 in the vehicle width direction and to be rotatable, and the cranks 14 are fixed to both ends of the crankshaft 13. A pedal 15 is rotatably mounted at the tip of the crank 14, and a chain sprocket 17, a chain 18, and a free wheel (not shown) are connected from a planetary gear speed increasing mechanism 16, which will be described later, to the pedal depression force input to the crankshaft 13. It is comprised so that it may transmit to the rear wheel 9 via.
[0024]
The electric drive mechanism includes the power unit 22 that outputs a resultant force of the auxiliary force from the electric motor 21 and the pedal depression force, a battery 23 that supplies power to the electric motor 21, and the auxiliary force of the electric motor 21 is variable. And a control unit 24 for controlling.
[0025]
The battery 23 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and a large number of Ni-Cd single cells connected in series are accommodated therein, and the battery 23 is disposed on the front side of the seat tube 2c along the longitudinal direction thereof. It is fixed. The battery 23 is provided with a discharging terminal connected to the motor side in the in-vehicle state and a charging terminal (not shown). The battery 23 can be charged in the in-vehicle state and removed from the vehicle body in the house. It is like that.
[0026]
The power unit 22 is configured by housing the planetary gear type speed increasing mechanism 16 and a pedaling force detecting device 27 in a casing 26 made of aluminum die cast. The casing 26 includes a case body 30 and a lid member 31 that closes an opening formed in the left side wall of the case body 30, and the lid member 31 is fixed to the case body 30 with screws.
[0027]
Boss portions 30a and 30b extending in the vehicle width direction are integrally formed on the front and rear portions of the upper wall of the case body 30, respectively. The case body 30 has the boss portions 30a and 30b positioned between the left and right side walls 5a and 5b of the mounting bracket 5, the bolts 32a and 32a are inserted, and the nuts 32b and 32b are screwed to the mounting bracket 5. Tightened and fixed.
[0028]
The crankshaft 13 is inserted into the casing 26 with both ends projecting outward from the case, and the left end of the crankshaft 13 is supported by a boss portion of a lid member 31 via a bearing 33. Yes. A substantially cylindrical resultant force shaft 35 is mounted on the right end portion of the crankshaft 13 via a bearing 34 so as to be relatively rotatable. A large-diameter output gear 35a is provided at the axial center of the resultant force shaft 35. It is integrally formed. The resultant force shaft 35 is supported by a boss portion of the case body 30 via a bearing 36, and the chain sprocket 17 is splined to the outer end of the resultant force shaft 35.
[0029]
A motor mounting seat 30c is integrally formed at the lower portion of the case body 30, and the electric motor 21 is fixed together with the lid member 31 by bolts 37 to the mounting seat 30c. The rotating shaft 21 a of the electric motor 21 is disposed in parallel with the crankshaft 13, and the rotating shaft 21 a protrudes into the case body 30. A small-diameter gear 40 is splined to the protruding portion of the rotating shaft 21a. The small diameter gear 40 is supported at both ends by the case body 30 and the lid member 31.
[0030]
A drive shaft 41 is disposed between the crankshaft 13 and the rotary shaft 21a so as to be parallel to the crankshaft 13 and the rotary shaft 21a. The drive shaft 41 is attached to the case body 30 and the lid member 31 via bearings 42 and 42. It is supported. A large-diameter gear 44 is attached to the left end portion of the drive shaft 41 with a one-way clutch 43 interposed therebetween. The large-diameter gear 44 meshes with the small-diameter gear 40 of the rotary shaft 21a via an intermediate gear 45. Yes. The intermediate gear 45 is disposed between the drive shaft 41 and the rotary shaft 21 a and is supported by the case body 30 and the lid member 31 via bearings 46 and 46. A small diameter gear 41 a is integrally formed at the right end of the drive shaft 41, and the gear 41 a meshes with the output gear 35 a of the resultant force shaft 35.
[0031]
The planetary gear speed increasing mechanism 16 described above is attached to the central portion of the crankshaft 13 in the axial direction. This includes a sun gear 35b integrally formed at the inner end of the resultant force shaft 35, a plurality of planetary gears 47 mounted around the sun gear 35b so as to be able to rotate and revolve, and a generally bowl-like shape that meshes with each planetary gear 47. The ring gear 48 is mounted on the crankshaft 13 so as to be relatively rotatable. Each planetary gear 47 is rotatably supported by a carrier 50 mounted on the crankshaft 13 via a one-way clutch 49.
[0032]
As a result, the pedal depression force input to the crankshaft 13 is transmitted to the resultant force shaft 35 via the planetary gear speed increasing mechanism 16 and is transmitted to the rear wheel 9 via the chain sprocket 17 and the chain 18. The driving force of one electric motor 21 is transmitted from the drive shaft 41 to the output gear 35a via the small diameter gear 40, the intermediate gear 45, and the large diameter gear 44. It is transmitted to the rear wheel 9.
[0033]
A vehicle speed detection device 51 is disposed at the axial center of the drive shaft 41. The vehicle speed detection device 51 includes four magnets 52 disposed at equal intervals in the circumferential direction of the drive shaft 41 and a reed switch type vehicle speed sensor 53 opposed to the magnets 52. Is fixed to the bottom wall of the case body 30 with bolts. In the vehicle speed detection device 51, the rotation of the magnet 52 of the drive shaft 41, which is accelerated by two stages from the planetary gear speed increasing mechanism 16 to the output gear 35a and the small diameter gear 41a, is rotated by the reed switch sensor 53. Since detection is performed, even with a small number of magnets, the cost can be reduced while sufficiently increasing the detection accuracy.
[0034]
The pedaling force detection device 27 is disposed on the front side of the casing 26. The pedal force detection device 27 includes a torque plate 55 having a substantially bowl shape fixed to the front portion of the ring gear 48, a turning lever 56 that swings as the torque plate 55 rotates, A potentiometer 57 for detecting the rotation angle and a pressing mechanism 58 for urging the torque plate 55 in the counter-rotation direction are provided.
[0035]
The pressing mechanism 58 is configured by inserting a piston portion 60 into a cylinder portion 59 screwed and fixed to the case body 30 so as to be able to advance and retract, and disposing a coil spring 61 between the piston portion 60 and the cylinder portion 59. The front end surface 55a of the torque plate 55 is in contact with the piston portion 60.
[0036]
A stopper bolt 62 for adjusting the zero point of the potentiometer screwed to the case body 30 is in contact with the bent portion of the torque plate 55, and the clockwise rotation of the torque plate 55 is restricted by the stopper bolt 62. doing. A pin 63 is implanted and fixed to the bent portion of the torque plate 55.
[0037]
A groove 56a is cut out at the tip of the rotating lever 56, and the pin 63 is engaged in the groove 56a. An input shaft 64 of the potentiometer 57 is inserted and fixed at the base of the rotating lever 56, and the potentiometer 57 is bolted to the right wall of the front end portion of the case body 30. The potentiometer 57 detects the rotation angle of the input shaft 64 and outputs the detected value to the control unit 24 via a lead wire (not shown).
[0038]
The control unit 24 obtains the magnitude of the pedal depression force applied to the pedal 15 from the detection value of the potentiometer 57, obtains the rotational speed from the vehicle speed sensor 53, and performs auxiliary driving based on the built-in auxiliary driving force control map. The force is calculated, and the current corresponding to the auxiliary driving force is supplied from the battery 23 to the electric motor 21. This auxiliary driving force is set to approximately 1: 1 with respect to the pedal depression force 1 until the vehicle speed is from 0 to 15 km / h, and gradually decreases from the time when it exceeds 15 km / h and reaches 24 km / h. Is set to zero.
[0039]
The control unit 24 has an electronic component 24a soldered on a substrate 24c fixed to a metal control box 24b so that heat can be transferred, and the space is filled with a resin. The control box 24b projects into the case body 30. The heat radiating boss portion 30e is detachably fastened by bolts 66. The upper half of the control unit 24 is located in the mounting bracket 5 and is surrounded by the left and right walls 5a and 5b and the upper wall 5c.
[0040]
Next, the effect of this embodiment is demonstrated.
According to the present embodiment, since the control unit 24 is fixed along the rear wall surface of the case body 30 of the power unit 22 and integrated with the power unit 22, a large cover member and attachment as in the case of conventional separate arrangement are provided. Brackets can be dispensed with, and assembly costs and component costs can be reduced.
[0041]
Since the power unit 22 and the control unit 24 are integrated, the wiring length from the unit body 24a to the motor 21, the potentiometer 57, and the vehicle speed sensor 51 can be shortened, and the wiring around the control unit 24 can be simplified. The degree of freedom of layout when mounted on the vehicle body can be improved, and the entire vehicle body can be downsized by reducing the arrangement space.
[0042]
Further, since the heat radiating boss portion 30e is formed on the rear wall surface of the case body 30, and the control box 24b of the control unit 24 is brought into contact with the heat radiating boss portion 30e, the heat generated by the control unit 24 is radiated to the case main body 30. And the temperature rise of the control unit 24 can be suppressed.
[0043]
In the present embodiment, the upper half of the control unit 24 is disposed in the mounting bracket 5 for mounting the power unit 22 to the body frame, and is covered by the left, right side walls 5a and 5b and the upper wall 5c of the bracket 5. Further, it is possible to prevent damage caused by stepping stones etc. while eliminating the need for a separate cover member, and in this respect, the cost can be reduced. In addition, the control unit 24 can be arranged by effectively utilizing the empty space between the rear portion of the case body 30 and the bracket 5, and the size can be reduced.
[0044]
Further, when connecting a main switch, a pilot lamp, etc. arranged around the handle 10 to the control unit 24 via wiring, the wiring is easily joined to the control unit 24 in the bracket 5 through the main tube 2b. Therefore, it is possible to prevent the coupler from being exposed to the outside and to prevent the appearance from being deteriorated, and to prevent damage due to external force.
[0045]
Further, since the control unit 24 is disposed on the back surface of the power unit 22 and the pedaling force detection device 27 is disposed on the front surface, for example, the control unit and the pedaling force detection device are compared with the case where the lower surface of the main tube and the power unit are disposed between them. Thus, the ground height of the main tube can be lowered, and the boarding / exiting performance can be improved. Further, the distance between the power unit and the main tube is narrowed, the vertical length of the mounting bracket 5 can be shortened, and the power unit mounting rigidity of the mounting bracket can be improved accordingly. That is, when the control unit and the treading force detection device are arranged between the lower surface of the main tube and the power unit, it is necessary to extend the arm length of the mounting bracket for suspending the power unit, and the rigidity is reduced accordingly. The problem is concerned.
[0046]
7 to 13 are Claims 2-7 FIG. 7 is a left side view of the battery-assisted bicycle, FIG. 8 is a left-side view of the auxiliary drive device, and FIGS. 9 to 11 are views of the power unit, respectively. A left side view, a plan view, a cross-sectional bottom view, and FIGS. In addition, in each figure, the same code | symbol as FIG. 1 shows the same or equivalent part.
[0047]
A driving device 81 is suspended and supported on the body frame 2 of the battery-assisted bicycle 80 of the present embodiment, and this driving device 81 has a pedal depression force input to the crankshaft 13 and an auxiliary driving force from the electric motor 82. A power unit 83 that outputs a resultant force; a battery 84 that supplies power to the electric motor 82; a control unit 85 that variably controls the auxiliary force of the electric motor 82; and a pedaling force detection device 86 that detects the pedaling force. ing. In addition, 81a is a cover which covers the said drive device 81 from upper direction.
[0048]
The battery 84 has a rectangular parallelepiped shape, and a large number of Ni—Cd single cells connected in series are accommodated therein. The battery 84 is disposed behind the seat tube 2c constituting the vehicle body frame 2 along the tube 2c. The lower end of the battery 84 is fixed to the upper wall 5c of the mounting bracket 5 with bolts 88a. It is fitted in a bottom cylindrical support box 88. With this fitting, the discharge female terminal 84a at the bottom of the battery is electrically connected to a discharge male terminal (not shown) on the support box 88 side. The upper end of the battery 84 protrudes upward through the left and right seat stays 7 and 7 and is supported by being surrounded by both the seat stays 7, the seat tube 2c, and the rear fender 9a. It is possible. A handle 87 a and a charging terminal 87 b are attached to the upper portion of the battery 84.
[0049]
The power unit 83 is configured by housing a planetary roller type speed reducing mechanism 91, a planetary gear type speed increasing mechanism 92, and the pedaling force detection device 86 in a casing 90 made of aluminum die cast. The casing 90 includes a substantially bottomed cylindrical case body 93 and a lid member 94 that closes an opening formed in the left side wall of the case body 93. The lid member 94 is attached to the case body 93 by bolts 95. It is fastened detachably.
[0050]
Boss portions 93a and 93b extending in the vehicle width direction are integrally formed on the front and rear portions of the upper wall of the case body 93, respectively. The case main body 93 has its bosses 93a and 93b positioned between the left and right side walls 5a and 5b of the mounting bracket 5 and is fastened and fixed by bolts 89a and 89a and nuts 89b and 89b. Further, the flange portion of the electric motor 82 is bolted and fixed to the flange portion at the front end of the case body 93, and the rotation shaft 82 a of the motor 82 is disposed in a direction perpendicular to the crankshaft 13.
[0051]
The crankshaft 13 is inserted into the casing 90 in the vehicle width direction, and both ends of the crankshaft 13 protrude outward from the case. The left end portion of the crankshaft 13 is rotatably supported by a boss portion of the lid member 94 via a bearing 96. A substantially cylindrical resultant force shaft 98 is mounted on the right end portion of the crankshaft 13 via a bearing 97 so as to be relatively rotatable, and a large-diameter output gear 98a is provided at the axial center of the resultant force shaft 98. Are integrally formed. The resultant force shaft 98 is rotatably supported by a boss portion of the case body 93 via a bearing 99, and the chain sprocket 17 is splined to the outer end of the resultant force shaft 98.
[0052]
The planetary gear speed increasing mechanism 92 described above is attached to the central portion of the crankshaft 13 in the axial direction. This comprises a sun gear 100 rotatably attached to the crankshaft 13, three planetary gears 101 meshing with the surroundings of the sun gear 100 so as to rotate and revolve, and a generally bowl-like shape meshing with each planetary gear 101. And an outer peripheral gear 102 formed. Each planetary gear 101 is rotatably supported on a carrier 104 mounted on a crankshaft 13 via a one-way clutch 103 that prevents the rotational force from the rear wheels from being transmitted to the crankshaft 13.
[0053]
An output gear 98a of the resultant force shaft 98 is fixed to the bottom wall of the outer peripheral gear 102 by rivets. As a result, the pedal depression force input to the crankshaft 13 is transmitted to the output gear 98a via the outer peripheral gear 102 of the planetary gear speed increasing mechanism 92, and is transmitted to the rear wheel 9 via the chain sprocket 17 and the chain 18.
[0054]
The planetary roller type speed reduction mechanism 91 is mounted on a rotating shaft 82a (corresponding to a sun roller) of the electric motor 82. This is a large-diameter cylindrical outer ring 110 fixed so as to be coaxial with the rotating shaft 82 a, and a plurality of outer rings 110 disposed between the outer ring 110 and the rotating shaft 82 a, and abutting both of them. A planetary roller 111 and a pin 113 that rotatably supports the planetary roller 111 via a bearing 112 are provided. Further, guide plates 114 and 115 for restricting the movement of the planetary rollers 111 in the axial direction are disposed on both end surfaces of the outer ring 111, and the guide plates 114 and 115 are fastened to the flange portion of the motor 82 with bolts 116. It is fixed. The outer peripheral surface of the outer ring 110 functions as an inlay portion for fixing the motor 82 to the case main body 93 so that the concentricity between the motor shaft and a gear member 118 described later can be obtained with high accuracy.
[0055]
A bottomed cylindrical carrier 117 is fixed to each pin 113, and the shaft portion of the output gear member 118 is inserted into the shaft core of the carrier 117. The output gear member 118 is rotatably supported by the case main body 93 via a bearing 119, and the output gear member 118 meshes with the output gear 98 a of the resultant force shaft 98. The shaft portion of the output gear member 118 and the carrier 117 are connected via a one-way clutch 120, and the one-way clutch 120 prevents the pedaling force from being transmitted to the motor 82 when traveling only by human power. As a result, the driving force of the motor 82 is decelerated by the planetary roller type reduction mechanism 91 and transmitted from the carrier 117 to the resultant shaft 98 via the output gear member 118, where it is combined with the pedaling force from the crankshaft 13 to be rear wheel. 9 is transmitted.
[0056]
The case body 93 is provided with the pedaling force detection device 86 described above. As shown in FIGS. 12 and 13, the pedaling force detection device 86 includes a reaction force receiving portion 125 disposed at the bottom of the case body 93 and an angle detection disposed at the rear portion of the upper wall of the case body 93. Part 126, and both 125 and 126 are arranged separately along the outer peripheral surface of case body 93.
[0057]
The reaction force receiving portion 125 is configured such that a support plate 127 is bolted and fixed to an opening of a receiving portion 93c bulged on the bottom wall of the case main body 93, and a coil spring 130 is disposed in the receiving portion 93c. A cylindrical rod member 131 having a flange 131a integrally formed therein is inserted into the coil spring 130, and the coil spring 130 is supported between the lower surface of the flange 131a and a support plate 127.
[0058]
The angle detection unit 126 is obtained by fastening a potentiometer 132 to a mounting seat 93d formed on the upper wall of the case body 93 by bolts. The input shaft 133 of the potentiometer 132 is disposed at a right angle to the crankshaft 13 and protrudes into the case main body 93. A rotating lever 135 is fixed to the tip of the input shaft 133, and the rotating lever 135 is urged clockwise by a spring (not shown) when viewed in the input shaft direction (see FIG. 13).
[0059]
The sun gear 100 is integrally formed with a pressing arm portion 100a and a detection arm portion 100b extending in the radial direction. A roller 137 is pivotally supported at the tip of the pressing arm portion 100a, and the roller 137 is in rolling contact with the surface of the flange 131a of the bar member 131. The roller 137 is in contact with a zero adjustment stopper bolt 138 screwed into the case main body 93 so as to be able to advance and retreat. Yes. The detection arm portion 100b is in contact with the rotation lever 135 of the input shaft 133.
[0060]
The sun gear 100 rotates counterclockwise to a position where the pedal depression force input to the crankshaft 13 and the biasing force of the coil spring 130 are balanced, and the detection arm portion 100b rotates accordingly. As a result, the input shaft 133 is rotated via the rotation lever 135, the rotation angle of the input shaft 133 is detected by the potentiometer 134, and the detected value is output to the control unit 85 via the lead wire.
[0061]
A vehicle speed sensor 140 is disposed on the front wall of the case body 93. The sensor main body 141 is bolted and fixed to the mounting seat 93e of the case main body 93, and the detection portion 142 of the sensor main body 141 is projected into the case main body 93. The detection unit 142 is opposed to a tooth portion 102a formed at a predetermined pitch on the outer peripheral surface of the outer peripheral gear 102 with a minute gap. The vehicle speed sensor 140 detects a change in the magnetic resistance of the tooth portion 102a accompanying the rotation of the outer peripheral gear 102, and outputs the detected value to the control unit 85 via the lead wire 140a. Here, the tooth portion 102a is formed at the same time when the inner teeth of the outer peripheral gear 102 are forged.
[0062]
The control unit 85 includes a unit main body 85 a and a control box 85 b that accommodates the unit main body 85 a, and the control box 85 b is disposed along the rear wall surface of the case main body 93. Mounting pieces 85c and 85d are integrally formed on the control box 85b, and the mounting pieces 85c and 85d are fastened and fixed to a boss formed on the case body 93 by bolts 145.
[0063]
Here, the upper half of the control unit 85, the potentiometer 134, and the vehicle speed sensor 140 are located in the mounting bracket 5, and are surrounded by the left, right side walls 5a, 5b and the upper wall 5c of the bracket 5. .
[0064]
Next, the effect of this embodiment is demonstrated.
According to the present embodiment, since the control unit 85, the potentiometer 134 and the vehicle speed sensor 140 are arranged along the outer peripheral surface of the casing 83 and fixed to the casing 83, the number of assembling steps and the number of parts can be reduced, and the cost is reduced. it can. In addition, the wiring around the control unit 85 can be simplified, the degree of freedom with respect to the layout when mounted on the vehicle body can be improved, and the entire driving device can be reduced in size, and the same effects as in the above-described embodiment can be obtained.
[0065]
Further, since the control unit 85, the potentiometer 134, and the vehicle speed sensor 140 are disposed in the mounting bracket 5 and covered with the bracket 5, damage due to external force such as a stepping stone can be prevented, and the case body 93 and the bracket 5 can be prevented from being damaged. The space between them can be used effectively, and the same effect as the above embodiment can be obtained from this point.
[0066]
In the present embodiment, the reaction force receiving portion 125 that rotationally biases the sun gear 100 of the power unit 83 including the planetary gear speed increasing mechanism 92 and the angle detecting portion 126 are separated along the outer peripheral surface of the case main body 93. Therefore, the protruding dimension of the receiving portion 93c of the case main body 93 that houses the reaction force receiving portion 125 can be reduced, and the entire case can be reduced in size. As a result, the degree of freedom for the layout when the power unit 83 is mounted on the vehicle body can be improved.
[0067]
In addition, since the input shaft 133 of the angle detection unit 126 is disposed in a direction perpendicular to the crankshaft 13, the angle detection unit 126 is assembled to the case body 93 with the lid member 94 removed as shown in FIG. In addition, the pressing arm portion 100a and the detection arm portion 100b of the sun gear 100 can be engaged with each other while being visually observed, and assemblability can be improved accordingly. Further, since the input shaft 133 is orthogonal to the crankshaft 13, the angle detector 126 can be disposed within the width of the mounting bracket 5.
[0068]
Since the rod member 131 with which the pressing arm portion 100a is brought into rolling contact with the coil spring 130 is inserted, the hysteresis can be suppressed, that is, the fluctuation of the detected value when the pedal depression force is increased and decreased, and the catch is avoided. Assist feeling can be improved. That is, in the case of the structure in which the coil spring 204 is interposed between the cylinder part 207 and the piston part 208 inserted so as to slide on the cylinder part 207 as in the conventional apparatus shown in FIG. There is a problem that hysteresis is likely to occur during operation, and the assist feeling is deteriorated due to the fall of the piston portion 208.
[0069]
【The invention's effect】
As described above, according to the battery-assisted vehicle according to the first aspect of the present invention, since the control unit is disposed along the outer peripheral surface of the casing of the power unit and fixed to the casing, heat from the control unit is transferred to the casing. The heat can be dissipated and the durability of the control unit can be improved. Also, the mounting bracket to the frame of the control unit itself can be eliminated, the number of assembly steps and parts can be reduced, and the cost can be reduced. If you put it on, it will be small. Also, by integrating both units, the wiring can be shortened, the wiring can be simplified, the degree of freedom in the body layout can be improved, and the entire body can be miniaturized.
[0070]
In addition, because the control unit is arranged along the outer peripheral surface of the casing, the width of the crankshaft can be reduced, the bank angle when tilting the car body at the corner can be increased, and the uncomfortable feeling when pedaling can be reduced. is there. Also, maintenance or detachment work is easier than when the control unit is disposed inside the casing.
[0071]
Furthermore Since at least a part of the control unit is placed in the mounting bracket so as to be hidden in side view, it is possible to prevent damage due to external force without using a cover with a separate part, and to make use of the empty space effectively and make it compact. There is an effect that can be achieved.
[0072]
Claim 2 In this invention, since the control unit and the pedal force sensor are arranged and fixed along the outer peripheral surface of the casing of the power unit, the heat dissipation of the control unit can be improved, the number of assembly steps and the number of parts can be reduced, and the cost can be reduced. There exists an effect similar to Claim 1.
[0073]
Claim 3 In the invention, the reaction force receiving portion of the pedal force sensor for detecting the pedal depression force and the angle detection portion are separately formed, and the reaction force reception portion and the angle detection portion are arranged along the outer peripheral surface of the casing of the power unit. Therefore, the degree of freedom in the arrangement position can be improved as compared with the one where the reaction force receiving portion and the angle detection portion are integrated, and the projection size of the casing of the power unit can be reduced, so that the entire case can be downsized. This has the effect of improving the degree of freedom in layout when mounted on the vehicle body.
[0074]
Claim 4 In this invention, since the rotation shaft of the angle detection unit is arranged in a direction perpendicular to the crankshaft, the assembling property can be improved and the projecting dimension of the casing can be reduced.
[0075]
Claim 5 In the present invention, at least part of the pedal force sensor, Claim 7 In this invention, since at least a part of each of the control unit, the pedal force sensor, and the vehicle speed sensor is arranged so as to be hidden in the mounting bracket in a side view, there is an effect that damage due to external force can be prevented.
[0076]
Claim 6 In this invention, since the vehicle speed sensor is arranged and fixed along the outer peripheral surface of the casing of the power unit, the effects similar to those of the first aspect can be obtained, such as reducing the number of assembling steps and the number of parts, and the like.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1] Claim 1 1 is a left side view of a battery-assisted bicycle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional plan view of a power unit of the battery-assisted bicycle.
FIG. 3 is a partial cross-sectional left side view of the power unit.
FIG. 4 is a left side view showing a state where the power unit is mounted on a vehicle body.
FIG. 5 is a right side view showing a state where the power unit is mounted on a vehicle body.
FIG. 6 is a rear view showing a state where the power unit is mounted on the vehicle body.
[Fig. 7] Claims 2-6 1 is a left side view of a battery-assisted bicycle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a left side view showing an auxiliary driving device of the battery-assisted bicycle.
FIG. 9 is a left side view of a power unit of the auxiliary driving device.
FIG. 10 is a plan view of the power unit.
FIG. 11 is a sectional bottom view of the power unit.
FIG. 12 is a left side view showing the pedaling force detection device for the power unit.
FIG. 13 is a configuration diagram of the pedaling force detection device.
FIG. 14 is a partial cross-sectional side view showing a conventional pedaling force detection device.

Claims (7)

クランク軸に入力されたペダル踏力と電動モータからの補助力との合力を出力するパワーユニットと、上記電動モータによる補助力を可変制御するコントロールユニットとを備えた電動補助車両において、上記コントロールユニットを、上記パワーユニットのケーシングのクランク軸径方向外周面に沿うように配置し、かつ該ケーシングに着脱可能に固定し、該コントロールユニットの少なくとも一部は上記パワーユニットを車体フレームに取り付ける取付けブラケット内に側面視で隠れるように位置していることを特徴とする電動補助車両。In an electric auxiliary vehicle including a power unit that outputs a resultant force of a pedal depression force input to the crankshaft and an auxiliary force from the electric motor, and a control unit that variably controls the auxiliary force by the electric motor, the control unit includes : The power unit is disposed along the outer peripheral surface of the casing in the radial direction of the crankshaft and is detachably fixed to the casing. At least a part of the control unit is seen in a side view in a mounting bracket for attaching the power unit to a vehicle body frame. A battery- assisted vehicle characterized by being hidden . クランク軸に入力されたペダル踏力と電動モータからの補助力との合力を出力するパワーユニットと、上記ペダル踏力を検出する踏力センサと、該踏力センサにより検出されたペダル踏力に基づいて上記電動モータからの補助力を可変制御するコントロールユニットとを備えた電動補助車両において、上記コントロールユニット及び踏力センサを上記パワーユニットのケーシングのクランク軸径方向外周面に沿うように配置し、かつ該ケーシングに着脱可能に固定したことを特徴とする電動補助車両。A power unit that outputs a resultant force of a pedal depression force input to the crankshaft and an auxiliary force from the electric motor, a pedal force sensor that detects the pedal depression force, and an electric motor based on the pedal depression force detected by the pedal force sensor. The control unit and the pedal force sensor are arranged along the outer peripheral surface in the crankshaft radial direction of the casing of the power unit, and are attachable to and detachable from the casing. A motor-assisted vehicle characterized by being fixed. 請求項２において、上記パワーユニットが、クランク軸と同軸配置され、遊星ギヤにペダル踏力が入力され、リングギヤ又はサンギヤの何れか一方から出力される遊星ギヤ機構を備えたものであり、上記踏力センサが、上記リングギヤ又はサンギヤの何れか他方を該他方に作用する反力に抗して回動付勢する反力受部と、該他方の回動角度を検出する角度検出部とを分離形成したものであり、該反力受部及び角度検出部が上記ケーシングのクランク軸径方向外周面に沿うように配置されていることを特徴とする電動補助車両。 3. The power unit according to claim 2, wherein the power unit includes a planetary gear mechanism that is coaxially disposed with the crankshaft, receives pedaling force input to the planetary gear, and is output from either the ring gear or the sun gear. A reaction force receiving portion that urges and rotates one of the ring gear and the sun gear against a reaction force acting on the other, and an angle detection portion that detects the other rotation angle. And the reaction force receiving portion and the angle detecting portion are arranged along the outer peripheral surface of the casing in the radial direction of the crankshaft. 請求項３において、上記角度検出部の回転軸がクランク軸に垂直方向に配置されていることを特徴とする電動補助車両。 4. The motor-assisted vehicle according to claim 3, wherein the rotation shaft of the angle detection unit is arranged in a direction perpendicular to the crankshaft. 請求項２ないし４の何れかにおいて、上記踏力センサを、その少なくとも一部が上記パワーユニットを車体フレームに取り付ける取付けブラケット内に側面視で隠れるように配置したことを特徴とする電動補助車両。5. The motor-assisted vehicle according to claim 2 , wherein at least a part of the tread force sensor is arranged so as to be hidden in a side view in a mounting bracket for attaching the power unit to a vehicle body frame. 請求項２ないし５の何れかにおいて、車速を検出する車速センサを上記パワーユニットのケーシングのクランク軸径方向外周面に沿うように配置し、かつ該ケーシングに着脱可能に固定したことを特徴とする電動補助車両。6. The electric motor according to claim 2, wherein a vehicle speed sensor for detecting a vehicle speed is disposed along the outer circumferential surface of the casing of the power unit in the crankshaft radial direction and is detachably fixed to the casing. Auxiliary vehicle. 請求項２ないし６の何れかにおいて、上記コントロールユニット，踏力センサ，車速センサの少なくとも各々の一部を上記取付ブラケット内に側面視で隠れるように配置したことを特徴とする電動補助車両。7. The motor-assisted vehicle according to claim 2 , wherein at least a part of each of the control unit, the pedal force sensor, and the vehicle speed sensor is arranged so as to be hidden in the mounting bracket in a side view.

Images