JPH1179061A - Auxiliary power device for bicycle - Google Patents
Auxiliary power device for bicycleInfo
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- Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、自転車の補助動
力装置に関する。詳しくは、既存の自転車の動輪に補助
動力装置を取り付けて使用することができるようにする
と共に、ペダルへの負荷（回転負荷）が重くなったよう
なとき自動的に補助動力装置から回転力を動輪に伝達す
るようにして、自転車走行時における運転者に加わる回
転負荷を軽減できるようにしたものである。The present invention relates to an auxiliary power unit for a bicycle. More specifically, an auxiliary power unit can be attached to the wheel of an existing bicycle so that it can be used, and when the load on the pedal (rotational load) becomes heavy, the torque from the auxiliary power unit is automatically increased. The power is transmitted to the driving wheels so that the rotational load applied to the driver during bicycle running can be reduced.
【０００２】[0002]
【従来の技術】自転車を運転するときで、坂道を上るよ
うなときや重い荷物を載せながら走行するときには、運
転者に対して相当な負荷（回転負荷）がかかる。このよ
うなことを考慮して自転車に補助動力源を付設したもの
が知られている。2. Description of the Related Art When driving a bicycle, a considerable load (rotational load) is applied to a driver when climbing a hill or traveling while carrying heavy luggage. In view of the above, there is known a bicycle provided with an auxiliary power source.
【０００３】この補助動力源は、その詳細な説明は省略
するが、運転者がペダルを踏むとき、同時に補助動力源
を作動させて、その動力源をペダル若しくは後輪に伝達
することによって、通常の数分の１以下の踏み込む力
（漕ぐ力）で、ある程度の坂道でも楽に走行できるよう
にしたものである。Although the detailed description of the auxiliary power source is omitted, when the driver steps on the pedal, the auxiliary power source is activated at the same time and the power source is transmitted to the pedal or the rear wheels. With a stepping force (rowing force) that is less than a fraction of the above, the vehicle can easily run on a certain amount of slope.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この補
助動力源付きの自転車は、その構造も複雑であり、自転
車部品と一体化構造であるため、既存の自転車に取り付
けて使用することができない。これに加えて、この補助
動力装置がミニバイク的な構成を採用していることか
ら、非常に高価で、気軽に買い求めることができないな
どの問題が指摘されている。However, the bicycle with the auxiliary power source has a complicated structure and cannot be used by being attached to an existing bicycle because it is integrated with the bicycle parts. In addition, problems have been pointed out, such as the fact that the auxiliary power unit adopts a mini-bike-like configuration, and is very expensive and cannot be easily purchased.
【０００５】そこで、この発明はこのような従来の課題
を解決したものであって、既存の自転車に簡単に取り付
けて使用できるようにすると共に、自転車に対する負荷
が重くなったようなとき自動的に補助動力装置からの回
転力を動輪に伝達できるようにした自転車の補助動力装
置を提案するものである。Accordingly, the present invention has been made to solve such a conventional problem, and enables the present invention to be easily attached to an existing bicycle so that the bicycle can be used and automatically when the load on the bicycle becomes heavy. It is an object of the present invention to provide an auxiliary power device for a bicycle in which torque from the auxiliary power device can be transmitted to a driving wheel.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、この発明に係る自転車用補助動力装置では、自転車
の動輪用フレームに補助動力装置が、上記動輪に対して
転動自在となるように取り付けられ、上記自転車スピー
ドが規定値以下であるときには、上記補助動力装置内の
駆動モータを駆動して上記動輪にその回転力を伝達し
て、運転者の回転負荷を軽減するようにしたことを特徴
とする。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, in a bicycle auxiliary power unit according to the present invention, an auxiliary power unit is provided on a bicycle wheel frame so that the auxiliary power unit can roll with respect to the driving wheel. And when the bicycle speed is equal to or less than a prescribed value, a driving motor in the auxiliary power unit is driven to transmit the rotational force to the driving wheels to reduce a rotational load on a driver. It is characterized by.
【０００７】この発明では、既存の自転車の動輪（図で
は前輪）側に補助動力装置を簡単に取り付けることがで
きる。そして、特定の条件に合致したとき補助動力装置
が作動して運転者に対しペダルを回す力が軽減される。
特定の条件とは、自転車の速度が遅くなり、規定値以下
になったときであり、さらにペダルの回転状態も加味さ
れる。このように自転車の速度が低速になったときは、
補助動力を動輪に加えてやることによって運転者の回転
負荷が軽減される。According to the present invention, the auxiliary power unit can be easily attached to the driving wheel (front wheel in the figure) of an existing bicycle. Then, when a specific condition is met, the auxiliary power unit operates to reduce the force of turning the pedal for the driver.
The specific condition is when the speed of the bicycle becomes slow and becomes equal to or less than a specified value, and further includes the rotation state of the pedal. When the bicycle slows down like this,
By applying the auxiliary power to the driving wheels, the rotational load on the driver is reduced.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】続いて、この発明に係る自転車用
補助動力装置の一実施形態を図面を参照して詳細に説明
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment of a bicycle auxiliary power unit according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【０００９】図１はこの発明に係る自転車用補助動力装
置４０の一実施形態を示すもので、自転車１２は市販さ
れている既存の自転車である。自転車１２は周知のよう
に動輪である前輪１４と後輪１６とがデルタ状の一対の
フレーム１８、１９によって連結され、前方のフレーム
１８側にハンドル２０が取り付けられ、後方のフレーム
１９側にサドル２２が取り付けられる。FIG. 1 shows an embodiment of a bicycle auxiliary power unit 40 according to the present invention. The bicycle 12 is an existing bicycle which is commercially available. As is well known, the bicycle 12 has a front wheel 14 and a rear wheel 16 which are moving wheels connected by a pair of delta-shaped frames 18 and 19, a handle 20 is attached to a front frame 18, and a saddle is attached to a rear frame 19. 22 is attached.
【００１０】フロントシャフト（フレーム）２４側には
ライト２６が取り付けられ、このライト取り付け手段を
利用してこの発明に係る補助動力装置４０の駆動ローラ
４４が前輪１４に対して転動自在に取り付けられる。A light 26 is mounted on the front shaft (frame) 24 side, and a driving roller 44 of the auxiliary power unit 40 according to the present invention is rotatably mounted on the front wheel 14 by using the light mounting means. .
【００１１】ペダル２８の回転は回転検出手段３０によ
って検出される。ペダル２８の回転としてドリブンスプ
ロケット２９の回転を検出する場合には、回転検出手段
３０としては光センサや、磁気センサなどを使用するこ
とができる。チェーン３１の動きを検出することによっ
てペダル２８の回転検出とすることもできる。The rotation of the pedal 28 is detected by rotation detecting means 30. When the rotation of the driven sprocket 29 is detected as the rotation of the pedal 28, an optical sensor, a magnetic sensor, or the like can be used as the rotation detecting means 30. The rotation of the pedal 28 can be detected by detecting the movement of the chain 31.
【００１２】検出出力は配線３４によってマイコンやバ
ッテリーなどを搭載した制御部３２に供給される。補助
動力装置４０に対する配線（電源供給用や前輪回転検出
出力用など）３４もコネクタ３８を介して制御部３２に
供給される。制御部３２内に設けられているバッテリー
（後述する）はライト２６に対する電源としても使用さ
れるものであって、ライト２６に対する点灯スイッチ３
６がハンドル２０側に取り付けられている。The detection output is supplied by a wiring 34 to a control unit 32 having a microcomputer, a battery, and the like. The wiring (for power supply, front wheel rotation detection output, etc.) 34 for the auxiliary power unit 40 is also supplied to the control unit 32 via the connector 38. A battery (to be described later) provided in the control unit 32 is also used as a power source for the light 26, and a lighting switch 3 for the light 26
6 is attached to the handle 20 side.
【００１３】補助動力装置４０は後述するように自転車
１２の動輪この例では前輪１４に取り付けることができ
るようになっているので、自転車１２としては既存の市
販車をそのまま利用できる特徴がある。As will be described later, the auxiliary power unit 40 can be attached to the driving wheel of the bicycle 12, in this example, the front wheel 14, so that the bicycle 12 has a feature that an existing commercial vehicle can be used as it is.
【００１４】図２は補助動力装置４０の取り付け例を示
すもので、本例では前輪１４に補助動力を伝達する構成
となされているため、フロントシャフト２４に取り付け
られたステイ４６にライト２６を取り付ける支軸４７を
利用して補助動力装置４０が取り付けられる。この支軸
４７は取り付け軸４９を介してステイ４６に取り付けら
れるものであって、この支軸４７にはさらに取り付け本
体５０が回動自在に設けられ、取り付け本体５０に補助
動力装置４０が固定されている。FIG. 2 shows an example of mounting the auxiliary power unit 40. In this embodiment, since the auxiliary power is transmitted to the front wheel 14, the light 26 is mounted on the stay 46 mounted on the front shaft 24. The auxiliary power unit 40 is attached using the support shaft 47. The support shaft 47 is mounted on the stay 46 via a mounting shaft 49. The support body 47 is further provided with a mounting body 50 rotatably, and the auxiliary power unit 40 is fixed to the mounting body 50. ing.
【００１５】この支軸４７には操作レバー４８が取り付
けられ、これを回動することによって補助動力装置４０
を転動できる構成となされている。したがって補助動力
装置４０を所定角度だけ倒すことによって駆動ローラ４
４が前輪１４の中央側面に当接するような位置関係を満
足するように、補助動力装置４０が支軸４７に取り付け
られるものである。配線３４は留め具３５によってフロ
ントシャフト２４に固定される。An operation lever 48 is attached to the support shaft 47, and is rotated to rotate the auxiliary power unit 40.
Is configured to be able to roll. Therefore, by tilting the auxiliary power unit 40 by a predetermined angle, the driving roller 4
The auxiliary power unit 40 is mounted on the support shaft 47 so that the positional relationship between the front wheel 4 and the center side surface of the front wheel 14 is satisfied. The wiring 34 is fixed to the front shaft 24 by a fastener 35.
【００１６】図３は補助動力装置４０の転動状態（転接
および離間状態）を示すもので、操作レバー４８が実線
の位置（離間状態）にあるときは補助動力装置４０も実
線状態にあり、駆動ローラ４４は前輪１４に転接してい
ない。FIG. 3 shows a rolling state (rotational contact and separation state) of the auxiliary power unit 40. When the operation lever 48 is at a position indicated by a solid line (separated state), the auxiliary power unit 40 is also in a solid line state. , The drive roller 44 is not in rolling contact with the front wheel 14.
【００１７】操作レバー４８を時計方向に操作すると補
助動力装置４０は破線図示のように倒れて、駆動ローラ
４４が前輪１４に転接する。これによって補助動力装置
４０からの回転力が前輪１４に伝達され、自転車１２を
進行方向に回転させるような回転力が伝えられる。この
回転力はあくまで補助的な回転力であって、運転者の駆
動負荷である回転負荷を軽減する働きだけである。した
がって、補助動力装置４０からの回転力だけでは自転車
１２を所定速度で走行させられるまでの駆動力は付与で
きない。前輪１４は周知のようにリム１５に支えられ、
リム１５は複数のスポーク１７によって支えられてい
る。When the operating lever 48 is operated in the clockwise direction, the auxiliary power unit 40 falls down as shown by a broken line, and the driving roller 44 comes into contact with the front wheel 14. As a result, the rotational force from the auxiliary power unit 40 is transmitted to the front wheels 14, and the rotational force for rotating the bicycle 12 in the traveling direction is transmitted. This rotational force is merely an auxiliary rotational force and serves only to reduce the rotational load that is a driving load on the driver. Therefore, the driving force until the bicycle 12 runs at the predetermined speed cannot be provided only by the rotation force from the auxiliary power device 40. The front wheel 14 is supported by a rim 15 as is well known,
The rim 15 is supported by a plurality of spokes 17.
【００１８】取り付け本体５０には補助動力装置４０の
転動状態を検出し、破線図示の状態のとき始めて補助動
力装置４０内の駆動モータ（後述する）に駆動電源を与
える切り替えスイッチ５１が設けられている。The mounting body 50 is provided with a changeover switch 51 for detecting the rolling state of the auxiliary power unit 40 and supplying a drive power to a drive motor (described later) in the auxiliary power unit 40 only when the state shown by the broken line is shown. ing.
【００１９】これらの関係を図４および図５を参照して
説明する。図４に示すように支軸４７の外周面の所定位
置には三角波状の突起４７ａが設けられ、この突起４７
ａと対向するように切り替えスイッチ５１の操作子５１
ａが配される。図４の状態では切り替えスイッチ５１は
オフ状態であるが、図５のように前輪１４に駆動ローラ
４４が転接した状態では支軸４７が反時計方向に回動す
るので、突起４７ａが操作子５１ａを乗り上げるように
なって切り替えスイッチ５１はこのときオン状態とな
る。したがってこのスイッチ出力によって駆動モータへ
の電源供給タイミングを決めることができる。These relationships will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 4, a triangular wave-like projection 47a is provided at a predetermined position on the outer peripheral surface of the support shaft 47.
the operator 51 of the changeover switch 51 so as to face
a is arranged. In the state shown in FIG. 4, the changeover switch 51 is in the off state. However, as shown in FIG. 5, when the drive roller 44 is in rolling contact with the front wheel 14, the support shaft 47 rotates counterclockwise. At this time, the changeover switch 51 is turned on. Therefore, the power supply timing to the drive motor can be determined by the switch output.
【００２０】図６は補助動力装置４０の一実施形態を示
す断面図である。補助動力装置４０は図７にも示すよう
に円筒状をなすケース５２を有し、このケース５２の内
部が上中下の３段に分かれた３枚のプレート５３，５
４，５５によって３つの収納室５６ａ、５６ｂ、５６ｃ
に劃制される。ケース５２の中央部には出力軸５８が上
下両端部に配された一対の軸受け部５９ａ、５９ｂによ
って軸支され、出力軸５８の先端部がケース５２の上面
より突出し、ここに駆動ローラ４４が取り付け固定され
る。FIG. 6 is a sectional view showing an embodiment of the auxiliary power unit 40. The auxiliary power unit 40 has a cylindrical case 52 as shown in FIG. 7, and the inside of the case 52 is divided into three plates 53, 5 divided into upper, middle, and lower stages.
4, 55, three storage rooms 56a, 56b, 56c
It is broken by. In the center of the case 52, an output shaft 58 is supported by a pair of bearings 59a and 59b arranged at both upper and lower ends, and the tip of the output shaft 58 protrudes from the upper surface of the case 52. Installed and fixed.
【００２１】駆動ローラ４４は前輪１４との摩擦係合状
態を良好にするためその周面にローレットが設けられて
いる。駆動ローラ４４は鉄製でも、ゴム製あるいは樹脂
製でもよい。スラストおよびラジアル用のこれら軸受け
部５９ａ、５９ｂは図示するようにボールベアリングを
使用することができる。The drive roller 44 is provided with knurls on its peripheral surface in order to improve the frictional engagement with the front wheel 14. The drive roller 44 may be made of iron, rubber, or resin. The bearings 59a, 59b for thrust and radial can use ball bearings as shown.
【００２２】中央収納室５６ａには駆動モータ６０が取
り付け固定され、その回転力（駆動力）が減速機構６２
を介して出力軸５８側に伝達される。A drive motor 60 is mounted and fixed in the central storage chamber 56a, and its rotational force (drive force) is reduced by a speed reduction mechanism 62.
To the output shaft 58 side.
【００２３】図７をも参照しながらこの減速機構６２に
ついて説明する。中央収納室５６ａ内に位置する出力軸
５８にはスラスト用ボールベアリングで構成された回転
支持部６４が設けられ、その上面に設けられた第１の減
速ギア６８がこの回転支持部６４によって出力軸５８に
対し回転自在に取り付けられる。第１の減速ギア６８は
径大ギア６８ａと径小ギア６８ｂとが一体形成されされ
たものであって、駆動モータ６０に取り付けられたピニ
オンギア６６が径大ギア６８ａに噛合され、径小ギア６
８ｂは第２の減速ギア７２に伝達される。The speed reduction mechanism 62 will be described with reference to FIG. An output shaft 58 located in the central storage chamber 56a is provided with a rotation support portion 64 constituted by a thrust ball bearing, and a first reduction gear 68 provided on the upper surface thereof is rotated by the output shaft. 58 so as to be rotatable. The first reduction gear 68 is formed by integrally forming a large-diameter gear 68a and a small-diameter gear 68b, and a pinion gear 66 attached to the drive motor 60 is meshed with the large-diameter gear 68a to form a small-diameter gear. 6
8b is transmitted to the second reduction gear 72.
【００２４】一対のプレート５４，５５の間に取り付け
固定された減速シャフト７０に第２の減速ギア７２が回
動自在に取り付けられている。この第２の減速ギア７２
も一体形成された径大ギア７２ａと径小ギア７２ｂとで
構成され、径小ギア６８ｂと径大ギア７２ａとが噛合状
態にある。径小ギア７２ｂにはさらに第３の減速ギア７
６が噛合されている。A second reduction gear 72 is rotatably mounted on a reduction shaft 70 mounted and fixed between the pair of plates 54 and 55. This second reduction gear 72
The large diameter gear 72a and the small diameter gear 72b are integrally formed, and the small diameter gear 68b and the large diameter gear 72a are in mesh with each other. A third reduction gear 7 is further provided on the small diameter gear 72b.
6 are engaged.
【００２５】そのため、上下のプレート５３と５５との
間に設けられた一対のボールベアリング７３ａ、７３ｂ
との間に回転自在に回転シャフト７４が軸支され、この
回転シャフト７４に第３の減速機構７６が固定され、径
小ギア７２ｂと噛合するように配されている。したがっ
て出力軸５８と減速機構６２との配置関係は図７のよう
になる。Therefore, a pair of ball bearings 73a and 73b provided between the upper and lower plates 53 and 55 are provided.
A third reduction mechanism 76 is fixed to the rotating shaft 74 so as to be rotatable therebetween, and is arranged so as to mesh with the small-diameter gear 72b. Therefore, the arrangement relationship between the output shaft 58 and the speed reduction mechanism 62 is as shown in FIG.
【００２６】上側収納室５６ｂには減速ギアとしても機
能する伝達ギア７８が取り付けられ、これに噛合するよ
うに出力軸５８にはワンウエイクラッチ機構８０が設け
られる。A transmission gear 78, which also functions as a reduction gear, is attached to the upper storage chamber 56b, and a one-way clutch mechanism 80 is provided on the output shaft 58 so as to mesh with the transmission gear 78.
【００２７】ワンウエイクラッチ機構８０は自転車１２
を走行させるときのみ回転力が駆動ローラ４４側に伝達
され、その反対方向に前輪１４が回転するときはフリー
な状態となるようにするために設けられたものであっ
て、図８からも明らかなように、出力軸５８には軸筒８
２が固定され、この軸筒８２にはプリテンション用のコ
イルバネ９１が配設されている。The one-way clutch mechanism 80 includes the bicycle 12
Only when the vehicle is traveling, the rotational force is transmitted to the drive roller 44 side, and when the front wheel 14 rotates in the opposite direction, the vehicle is in a free state. Thus, the output shaft 58 has the barrel 8
2 is fixed, and a coil spring 91 for pretension is disposed on the shaft cylinder 82.
【００２８】軸筒８２の外周には断面コ字状の筒状体８
４が固定され、このコ字状内面に複数のボール８６が収
納される。そしてこの筒状体８４の外周を覆うようにフ
ランジ状の噛合部９０が設けられている。A cylindrical body 8 having a U-shaped cross section is provided around the outer periphery of the shaft cylinder 82.
4 are fixed, and a plurality of balls 86 are accommodated in this U-shaped inner surface. A flange-shaped engagement portion 90 is provided so as to cover the outer periphery of the cylindrical body 84.
【００２９】軸筒８２と筒状体８４とにはクラッチ用の
爪８８が複数設けられ、図８のように噛合部９０が実線
矢印方向に回転するときは爪８８にボール８６が当たっ
て、噛合部９０からの回転力が出力軸５８側に伝達され
る。しかし、出力軸噛合部９０が破線矢印方向に回転す
るときはボール８６によって爪８８が押し込まれるの
で、噛合部９０と出力軸５８との間の回転はフリーな状
態となる。つまり、このように構成することによってワ
ンウエイクラッチ機構８０が構成されたことになる。A plurality of claws 88 for clutches are provided on the shaft cylinder 82 and the cylindrical body 84. When the meshing portion 90 rotates in the direction indicated by the solid line arrow as shown in FIG. The rotational force from the meshing portion 90 is transmitted to the output shaft 58 side. However, when the output shaft meshing portion 90 rotates in the direction of the dashed arrow, the claw 88 is pushed by the ball 86, so that the rotation between the meshing portion 90 and the output shaft 58 is free. That is, the one-way clutch mechanism 80 is configured by such a configuration.
【００３０】下部収納室５６ｃには自転車１２の回転速
度を検出するための検出手段１００が配される。この例
では出力軸５８に図９に示すような回転円板１０２が取
り付けられ、回転円板１０２にはその円周方向に複数の
透孔（スリット）１０４が等間隔で複数穿設されてい
る。図の例では１２個の透孔１０４が設けられており、
この透孔１０４を挟んだ回転円板１０２の上下面には図
６に示すように、この例では上側に発光ダイオード１０
５が、その下側には受光ダイオード１０６がそれぞれ配
されて構成される。A detecting means 100 for detecting the rotation speed of the bicycle 12 is provided in the lower storage chamber 56c. In this example, a rotating disk 102 as shown in FIG. 9 is attached to the output shaft 58, and a plurality of through holes (slits) 104 are formed in the rotating disk 102 at equal intervals in the circumferential direction. . In the example of the figure, twelve through holes 104 are provided,
As shown in FIG. 6, on the upper and lower surfaces of the rotary disk 102 with the through hole 104 interposed therebetween, in this example, the light emitting diode 10
The light-receiving diode 106 is arranged below the light-emitting diode 5.
【００３１】駆動ローラ４４が前輪１４に当たっている
ときは、前輪１４と同じ速度で駆動ローラ４４が回転し
ているので、出力軸５８の回転を検出することによって
自転車１２の走行速度を検出できる。例えば図１０のよ
うに受光ダイオード１０６から得られる検出信号Ｐａ
（同図Ａ）に対して適当な検出窓Ｗ（同図Ｂ）を設定し
ておき、この検出窓（幅）Ｗ内のパルス数をカウントす
ることによって走行速度を検出できる。When the driving roller 44 is in contact with the front wheel 14, the driving roller 44 is rotating at the same speed as the front wheel 14, so that the running speed of the bicycle 12 can be detected by detecting the rotation of the output shaft 58. For example, the detection signal Pa obtained from the light receiving diode 106 as shown in FIG.
A suitable detection window W (FIG. B) is set for (FIG. A), and the traveling speed can be detected by counting the number of pulses in the detection window (width) W.
【００３２】坂道を走行しているようなときは自転車１
２の走行速度が次第に低下していき、通常１０Ｋｍ／ｈ
（以下規定速度という）程度まで落ちると補助動力が必
要になる。そのため、この実施形態ではこの規定速度以
下が検出される。規定速度のとき図１０Ｃのようにパル
スカウント数がｎであったときには、走行速度が規定速
度よりも低下するにしたがってパルスカウント数ｎが小
さくなる。例えば同図Ｄのようにｍ（ｍ〈ｎ）となる。
したがって後述するようにパルスカウント数ｎ以上であ
るときには規定速度よりも速く、それ以下のとき規定速
度より遅いと判断する。When traveling on a slope, the bicycle 1
2, the running speed gradually decreases, usually 10 km / h
When the speed falls to about (hereinafter referred to as a specified speed), auxiliary power is required. Therefore, in this embodiment, a speed lower than the specified speed is detected. When the pulse count is n at the prescribed speed as shown in FIG. 10C, the pulse count n becomes smaller as the traveling speed becomes lower than the prescribed speed. For example, m (m <n) as shown in FIG.
Therefore, as described later, it is determined that the speed is higher than the specified speed when the pulse count is equal to or more than n, and is lower than the specified speed when the pulse count is lower than n.
【００３３】さて、このように構成された補助動力装置
４０にあっては、自転車１２の走行速度が規定速度以上
のとき、つまり運転者が特の補助動力を必要と感じない
程度の走行速度であるときは、補助動力装置４０は図４
の状態のままである。つまり補助動力装置４０は使用さ
れない。しかし、走行速度が落ち、補助動力が必要なと
きには運転者は補助動力装置４０を転動させて駆動ロー
ラ４４を前輪１４に転接させる。こうすると、切り替え
スイッチ５１がオンして駆動モータ６０に駆動電源（後
述する）が供給されて、その回転力が減速機構６２、ワ
ンウエイクラッチ８０および駆動ローラ４４を介して前
輪１４に伝達される。そうすると、自転車１２はペダル
２８からの回転力と補助動力装置４０からの回転力との
双方によって走行することになるから、運転者が加える
ペダル回転力（回転負荷）を軽減できる。In the auxiliary power unit 40 constructed as described above, when the traveling speed of the bicycle 12 is higher than a specified speed, that is, at a traveling speed at which the driver does not feel that special auxiliary power is required. In some cases, the auxiliary power unit 40
It remains in the state. That is, the auxiliary power unit 40 is not used. However, when the traveling speed decreases and auxiliary power is required, the driver rolls the auxiliary power device 40 to rotate the drive roller 44 to the front wheel 14. Then, the changeover switch 51 is turned on to supply drive power (described later) to the drive motor 60, and the rotational force is transmitted to the front wheels 14 via the speed reduction mechanism 62, the one-way clutch 80 and the drive roller 44. Then, the bicycle 12 travels with both the rotational force from the pedal 28 and the rotational force from the auxiliary power device 40, so that the pedal rotational force (rotary load) applied by the driver can be reduced.
【００３４】走行速度が規定速度（１０Ｋｍ／ｈ）を越
えると駆動モータ６０への駆動電源が止まる。したがっ
て駆動ローラ４４は前輪１４によって回転させられた状
態になるから、このような場合には操作レバー４８を使
って図４の状態に戻しておけばよい。ただし、前輪１４
に転接させたままでも補助動力装置６０は余り負荷とは
ならないので、図５の状態のまま走行しても特に問題と
はならない。When the running speed exceeds a specified speed (10 km / h), the drive power to the drive motor 60 stops. Therefore, the drive roller 44 is rotated by the front wheel 14, and in such a case, the operation lever 48 may be used to return to the state of FIG. However, the front wheel 14
Since the auxiliary power unit 60 does not become a significant load even if the vehicle is kept in contact with the vehicle, traveling with the state shown in FIG. 5 does not cause any particular problem.
【００３５】ここで、補助動力装置４０を使用するとど
の程度の回転力（回転トルク）が前輪１４に付与できる
かを以下の条件で計算してみる。 駆動モータ６０の定格負荷時の回転数・・・１２０００ｒｐｍ＝２００ｒｐｍ 駆動モータ６０の定格トルク ・・・２００ｇ・ｃｍ 駆動ローラ４４の直径 ・・・３５ｍｍφ 前輪１４の径 ・・・２６インチホイールHere, how much torque (rotation torque) can be applied to the front wheels 14 by using the auxiliary power unit 40 will be calculated under the following conditions. Rotational speed of drive motor 60 at rated load: 12000 rpm = 200 rpm Rated torque of drive motor 60: 200 g · cm Diameter of drive roller 44: 35 mmφ Diameter of front wheel 14: 26-inch wheel
【００３６】まず、駆動ローラ４４の時速１０ｋｍ／ｈ
は秒速に直すと、 １０ｋｍ／ｈ≒２．７８ｍ／sec 駆動ローラ４４の周長は約１１０ｍｍ（０．１１ｍ）で
あるから、時速１０ｋｍ／ｈ時の駆動ローラ４４の回転
数Ｎは、 Ｎ＝２．７８／０．１１≒２５．３ｒｐｓ ピニオンギア６６のピッチ円直径を２０ｍｍφとしたと
き、ピニオンギア６６とワンウエイクラッチ８０のギア
比は、２０：１となる。First, the driving roller 44 is driven at a speed of 10 km / h.
When converted to the speed per second, 10 km / h ≒ 2.78 m / sec The peripheral length of the driving roller 44 is about 110 mm (0.11 m). Therefore, the rotation speed N of the driving roller 44 at the speed of 10 km / h is N = 2.78 / 0.11 ≒ 25.3 rps When the pitch circle diameter of the pinion gear 66 is 20 mmφ, the gear ratio between the pinion gear 66 and the one-way clutch 80 is 20: 1.
【００３７】一方、時速１０ｋｍ／ｈ時のモータ回転数
は５０６ｒｐｓとなるので、これは、 ５０６ｒｐｓ≒３０３６０ｒｐｍ となるから、出力軸５８に対するトルクＴは、伝達効率
８０％であるときには、 Ｔ＝（２００・２０／１００）×８０＝３２００ｇ・ｃｍ ＝３．２ｋｇ・ｍOn the other hand, the motor rotation speed at a speed of 10 km / h is 506 rpm, which is 506 rpsｒ30360 rpm. Therefore, when the transmission torque of the output shaft 58 is 80%, T = (200・ 20/100) × 80 = 3200g ・ cm = 3.2kg ・ m
【００３８】前輪１４のリム径が２６インチ（＝０．６
６０４ｍ）、ゴムホイール（駆動ローラ４４の転接位
置）まででは約７０ｃｍ程度であるので、駆動ローラ４
４と前輪１４との比は、 よって、前輪１４の車軸に係るトルクＴ′は、 Ｔ′＝３．２×２０×０．６＝３８．４ｋｇ・ｃｍ ここに、０．６は出力軸トルクに対して駆動ローラ４４
へのトルクに変換するための係数である。The rim diameter of the front wheel 14 is 26 inches (= 0.6
604 m) and the rubber wheel (the rolling contact position of the driving roller 44) is approximately 70 cm.
The ratio between 4 and the front wheel 14 is Therefore, the torque T 'for the axle of the front wheel 14 is: T' = 3.2 × 20 × 0.6 = 38.4 kg · cm where 0.6 is the output roller torque and the drive roller 44
This is a coefficient for converting to torque.
【００３９】したがってほぼ３８ｋｇ・ｃｍのトルクが
前輪１４に与えられることになり、補助動力としては十
分な値である。Therefore, a torque of approximately 38 kg.cm is applied to the front wheels 14, which is a sufficient value for auxiliary power.
【００４０】ところで、上述した補助動力装置４０をコ
ントロールするため図１の制御部３２は、図１１に示す
ように構成されている。同図において駆動モータ（パワ
ーモータ）６０の駆動源として使用されるバッテリー１
２１は自転車１２を走行するときに使用する照明灯（ラ
イト）２６用としても使用され、したがってライトスイ
ッチ３６を介してライト電源のオン、オフが制御され
る。Incidentally, the control section 32 of FIG. 1 for controlling the above-mentioned auxiliary power unit 40 is configured as shown in FIG. In the figure, a battery 1 used as a drive source of a drive motor (power motor) 60 is shown.
Reference numeral 21 is also used for an illumination light (light) 26 used when the bicycle 12 runs, and therefore, ON / OFF of a light power supply is controlled via a light switch 36.
【００４１】バッテリー１２１は切り替えスイッチ５１
を介してマイコン１２２にも供給され、その動作電源と
しても使用される。マイコン１２２には上述したように
自転車１２の走行速度を検出する検出手段１００および
ペダル２８の回転の有無を検出する検出手段３０からの
センサ出力（検出出力）が夫々供給されると共に、マイ
コン１２２からの出力に基づいて圧電素子などの警告音
発生手段１２４が駆動されると共に、警告表示灯１２
６、動作表示灯１２８などが駆動される。The battery 121 has a changeover switch 51
And is also supplied to the microcomputer 122 via the power supply, and is also used as an operation power supply thereof. As described above, the microcomputer 122 is supplied with sensor outputs (detection outputs) from the detecting means 100 for detecting the traveling speed of the bicycle 12 and the detecting means 30 for detecting the presence or absence of rotation of the pedal 28, respectively. The warning sound generating means 124 such as a piezoelectric element is driven based on the output of the
6. The operation indicator lamp 128 is driven.
【００４２】警告音および表示灯１２６はそれぞれバッ
テリーの電圧が低くなり、交換若しくは充電の時期にき
ていることを知らせるためのものである。したがって表
示灯１２６は赤色発光のＬＥＤなどが使用される。これ
に対して別の表示灯１２８はバッテリー１２１が正常電
圧であることを知らせるためのもので、緑色のＬＥＤな
どが使用される。The warning sound and the indicator light 126 are for notifying that the battery voltage is low and that it is time to replace or charge the battery. Accordingly, a red light emitting LED or the like is used as the indicator light 126. On the other hand, another indicator light 128 is for notifying that the battery 121 has a normal voltage, and a green LED or the like is used.
【００４３】上述したバッテリー１２１にはさらにモー
タドライブ回路１３０を介して駆動モータ６０が接続さ
れ、マイコン１２２からの出力に基づいてモータドライ
ブ回路１３０が制御される。モータドライブ回路１３０
に対する制御は、そのオン、オフ制御の他に、ドライブ
オン時における急激な動力回転を防止するため、ドライ
ブオン時における立上がりを緩慢にするスロープ信号も
含まれるものとする。The drive motor 60 is further connected to the battery 121 via a motor drive circuit 130, and the motor drive circuit 130 is controlled based on an output from the microcomputer 122. Motor drive circuit 130
In addition to the on / off control, the control for the control includes a slope signal for slowing the rise at the time of drive-on in order to prevent rapid power rotation at the time of drive-on.
【００４４】図１２はマイコン１２２に内蔵された補助
動力装置４０を制御するための制御フローチャートの一
例を示すものであって、切り替えスイッチ５１の出力に
よってこの制御プログラムが起動する。FIG. 12 shows an example of a control flowchart for controlling the auxiliary power unit 40 built in the microcomputer 122. The control program is started by the output of the changeover switch 51.
【００４５】まず、バッテリー残量がチェックされ、バ
ッテリー残量が駆動モータ６０を駆動するに足る電圧値
よりも高いかどうかが判断される（ステップ１３１）。
バッテリー残量が規定値以下であるときには、バッテリ
ー残量の警告音を発する他（ステップ１３２）、残量不
足を警告するための表示灯１２６がこの例では点滅表示
される（ステップ１３３）。このようにしてバッテリー
１２１の交換若しくは充電をユーザに知らせる。警告
音、警告表示の何れかを選択することもできる。First, the remaining battery level is checked, and it is determined whether the remaining battery level is higher than a voltage sufficient to drive the drive motor 60 (step 131).
When the remaining battery level is equal to or less than the specified value, a warning sound of the remaining battery level is issued (step 132), and an indicator lamp 126 for warning of the remaining battery level blinks in this example (step 133). In this way, the user is notified of the replacement or charging of the battery 121. Either a warning sound or a warning display can be selected.
【００４６】これに対してバッテリー１２１が規定値以
上であるときには、駆動モータ６０を正常に駆動できる
ため、正常動作を示す表示灯１２８を点灯させる（ステ
ップ１３４）。これによってユーザは補助動力装置４０
が正常に作動することを確認できる。On the other hand, when the battery 121 is at or above the specified value, the drive motor 60 can be driven normally, and the indicator lamp 128 indicating normal operation is turned on (step 134). This allows the user to use the auxiliary power unit 40
Can be operated normally.
【００４７】次に、走行速度とペダルの回転状態が夫々
確認される（ステップ１３５）。自転車１２の走行速度
が規定速度以下であって、しかもペダル２８を踏んでい
る状態は、自転車が坂道を上っているか、重い荷物など
を載せて走行していると判断できるから、このような状
況下では補助動力装置４０を作動させる必要があると考
えられる。規定速度としてこの例では上述したように１
０Ｋｍ／ｈ（歩行速度より若干早めのスピード）を定め
ているが、この値に拘泥されるものではない。Next, the traveling speed and the rotation state of the pedal are confirmed (step 135). When the running speed of the bicycle 12 is lower than the specified speed and the pedal 28 is depressed, it can be determined that the bicycle is climbing a hill or running with heavy luggage or the like. Under circumstances, it may be necessary to activate the auxiliary power unit 40. In this example, the specified speed is 1 as described above.
Although 0 Km / h (speed slightly faster than the walking speed) is set, it is not limited to this value.
【００４８】走行速度（つまりタイヤの回転速度）が規
定速度以上であって、しかもペダル２８が回転していな
いときには、補助動力装置４０を作動させる必要がない
ので、この場合には駆動モータ６０への電源を切ると共
に（ステップ１３６）、切り替えスイッチ５１のオンオ
フ状態を確認し（ステップ１３７）、これがオン状態で
あるときにはステップ１３５に戻って走行速度等の確認
処理となる。切り替えスイッチ５１がオフの場合にはこ
の処理モードを抜ける。When the traveling speed (that is, the rotational speed of the tire) is equal to or higher than the specified speed and the pedal 28 is not rotating, it is not necessary to operate the auxiliary power unit 40. Is turned off (step 136), and the on / off state of the changeover switch 51 is confirmed (step 137). When the switch is on, the process returns to step 135 to perform a process for confirming the traveling speed and the like. When the changeover switch 51 is off, the processing mode is exited.
【００４９】これに対して、走行速度が規定速度以下で
あって、しかもペダルが動いている（回っている）とき
には、駆動モータ６０がオンされて、駆動モータ６０に
よる補助動力が自転車１２に伝達される（ステップ１３
８）。これによって、自転車運転に対する運転者の負荷
（回転負荷）を軽減できる。On the other hand, when the traveling speed is lower than the specified speed and the pedal is moving (turning), the drive motor 60 is turned on, and the auxiliary power by the drive motor 60 is transmitted to the bicycle 12. (Step 13
8). As a result, the driver's load (rotational load) on bicycle driving can be reduced.
【００５０】図１３はこの発明に係る自転車用補助動力
装置４０の他の実施形態を示すものであって、この例で
は走行速度を検出する検出手段１００をフロントシャフ
ト２４に取り付けるようにした場合である。こうするこ
とによって、補助動力装置４０の構成を簡略化して装置
の小型化を実現できる。FIG. 13 shows another embodiment of the bicycle auxiliary power unit 40 according to the present invention. In this example, the detecting means 100 for detecting the traveling speed is attached to the front shaft 24. is there. By doing so, the configuration of the auxiliary power unit 40 can be simplified and the size of the device can be reduced.
【００５１】上述した警告音発生手段１２４、表示灯１
２６，１２８さらにはスイッチ３６などは何れも１つの
操作パネル（図示しない）内に収まるように構成し、こ
の操作パネルをハンドル２０に取り付けておけば、その
操作が非常に便利になる。The above-mentioned warning sound generating means 124 and indicator light 1
All of the switches 26, 128, and the switch 36 are configured to be accommodated in one operation panel (not shown), and if this operation panel is attached to the handle 20, the operation becomes very convenient.
【００５２】また上述した実施形態では、補助動力装置
４０を前輪１４に伝達するように構成したが、後輪１６
に伝達するように構成することもできる。補助動力装置
４０の回転トルクなどは一例であって、上述した説明に
限定されるものではない。例えば、前輪１４の径の大き
さなどによって回転トルクを適宜選定できるからであ
る。もちろん駆動ローラ４４の直径などを変えることに
よって回転トルクを調整することができる。補助動力装
置４０に対する転動は操作レバー４８をマニュアル操作
しているが、これを自動化してもよい。このときはハン
ドル２０に取り付けられた操作パネル（図示しない）に
設けることができる。In the above-described embodiment, the auxiliary power unit 40 is configured to be transmitted to the front wheels 14.
It can also be configured to communicate to The rotational torque and the like of the auxiliary power unit 40 are merely examples, and are not limited to the above description. For example, the rotational torque can be appropriately selected depending on the diameter of the front wheel 14 or the like. Of course, the rotational torque can be adjusted by changing the diameter of the drive roller 44 and the like. Although the operation lever 48 is manually operated for rolling with respect to the auxiliary power unit 40, this operation may be automated. At this time, it can be provided on an operation panel (not shown) attached to the handle 20.
【００５３】[0053]
【発明の効果】以上説明したようにこの発明では、自転
車の動輪用フレームに補助動力装置が、動輪に対して転
動自在となるように取り付けられ、自転車スピードが規
定値以下であるときには、補助動力装置内の駆動モータ
を駆動して動輪にその回転力を伝達して、運転者の回転
負荷を軽減するようにしたものである。As described above, according to the present invention, the auxiliary power unit is mounted on the driving wheel frame of the bicycle so as to be freely rotatable with respect to the driving wheel. A driving motor in a power unit is driven to transmit the rotational force to a driving wheel to reduce a rotational load on a driver.
【００５４】これによれば、既存の市販自転車にそのま
ま組み込んで使用することができるので、特に専用の自
転車を用意する必要がない。そして、走行速度が規定値
以下になったようなときには、補助動力を動輪に伝達で
きるので運転者の負荷を大幅に軽減できる特徴を有す
る。According to this, since it can be used as it is in an existing commercially available bicycle, it is not necessary to prepare a dedicated bicycle. When the traveling speed becomes equal to or less than the specified value, the auxiliary power can be transmitted to the driving wheels, so that the load on the driver can be greatly reduced.
【図１】この発明に係る自転車用補助動力装置の一実施
形態を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a bicycle auxiliary power device according to the present invention.
【図２】補助動力装置の取り付け手段の詳細を示す要部
の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a main part showing details of a mounting means of the auxiliary power unit.
【図３】前輪と補助動力装置との関係を示す構成図であ
る。FIG. 3 is a configuration diagram showing a relationship between a front wheel and an auxiliary power unit.
【図４】装置を動作させる前の前輪と補助動力装置との
関係を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a relationship between a front wheel and an auxiliary power unit before operating the apparatus.
【図５】装置を動作させた後の前輪と補助動力装置との
関係を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a relationship between a front wheel and an auxiliary power device after the device is operated.
【図６】補助動力装置の断面図である。FIG. 6 is a sectional view of an auxiliary power unit.
【図７】減速機構の平面図である。FIG. 7 is a plan view of the speed reduction mechanism.
【図８】ワンウエイクラッチ機構の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of a one-way clutch mechanism.
【図９】回転検出手段の平面図である。FIG. 9 is a plan view of a rotation detecting unit.
【図１０】回転検出例を示すタイムチャートである。FIG. 10 is a time chart showing an example of rotation detection.
【図１１】制御装置の構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of a control device.
【図１２】制御フローチャートである。FIG. 12 is a control flowchart.
【図１３】図１の他の実施形態を示す構成図である。FIG. 13 is a configuration diagram showing another embodiment of FIG. 1;
１２ 自転車 １４ 前輪 ３０ ペダル回転検出手段 ３２ 制御部 ４０ 補助動力装置 ４４ 駆動ローラ ６０ 駆動モータ ６２ 減速機構 ８０ ワンウエイクラッチ １００ 回転検出手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Bicycle 14 Front wheel 30 Pedal rotation detection means 32 Control part 40 Auxiliary power unit 44 Drive roller 60 Drive motor 62 Reduction mechanism 80 One-way clutch 100 Rotation detection means
Claims (6)
が、上記動輪に対して転動自在となるように取り付けら
れ、 上記自転車スピードが規定値以下であるときには、上記
補助動力装置内の駆動モータを駆動して上記動輪にその
回転力を伝達して、運転者の負荷を軽減するようにした
ことを特徴とする自転車用補助動力装置。An auxiliary power device is mounted on a frame for a driving wheel of a bicycle so as to be rotatable with respect to the driving wheel. When the bicycle speed is equal to or less than a prescribed value, a driving motor in the auxiliary power device is provided. A bicycle auxiliary power device characterized in that the driving force is transmitted to the driving wheel to transmit the rotational force to reduce the load on the driver.
て、しかもペダルが回転しているときに限り、上記駆動
モータからの回転力が上記動輪に伝達されるようになさ
れたことを特徴とする請求項１記載の自転車用補助動力
装置。2. The method according to claim 1, wherein the rotational force from the drive motor is transmitted to the driving wheels only when the bicycle speed is equal to or less than a prescribed value and the pedal is rotating. An auxiliary power unit for a bicycle according to claim 1.
ータと、主軸に取り付けられた駆動ローラと、この主軸
に取り付けられたワンウエイクラッチと、上記駆動モー
タの回転力を上記ワンウエイクラッチに伝達する減速機
構とで構成されたことを特徴とする請求項１記載の自転
車用補助動力装置。3. The auxiliary power unit includes a built-in drive motor, a drive roller mounted on a main shaft, a one-way clutch mounted on the main shaft, and transmitting a rotational force of the drive motor to the one-way clutch. 2. The bicycle auxiliary power unit according to claim 1, wherein the auxiliary power unit includes a speed reduction mechanism.
られ、この回転検出信号に基づいて上記自転車のスピー
ドが計測されるようになされたことを特徴とする請求項
３記載の自転車用補助動力装置。4. The bicycle auxiliary power according to claim 3, wherein a rotation detecting means is attached to the main shaft, and the speed of the bicycle is measured based on the rotation detection signal. apparatus.
行の有無若しくはドリブンスプロケットの回転の有無を
検出するペダル回転検出手段が設けられたことを特徴と
する請求項１記載の自転車用補助動力装置。5. The bicycle auxiliary power unit according to claim 1, further comprising pedal rotation detecting means for detecting whether the belt attached to the pedal is running or whether the driven sprocket is rotating.
した制御装置が設けられ、上記自転車のスピードと、上
記ペダルの回転状態から、自動的に上記駆動モータを駆
動して上記動輪に回転力を伝達するようにしたことを特
徴とする請求項１記載の自転車用補助動力装置。6. The auxiliary power unit is provided with a control device equipped with a microcomputer. The control unit automatically drives the drive motor based on the speed of the bicycle and the rotation state of the pedal to apply a rotational force to the driving wheel. 2. The auxiliary power device for a bicycle according to claim 1, wherein the power is transmitted.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9247115A JPH1179061A (en) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | Auxiliary power device for bicycle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9247115A JPH1179061A (en) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | Auxiliary power device for bicycle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1179061A true JPH1179061A (en) | 1999-03-23 |
Family
ID=17158666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9247115A Pending JPH1179061A (en) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | Auxiliary power device for bicycle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1179061A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001045606A (en) * | 1999-07-28 | 2001-02-16 | Tokuzo Hirose | Electric vehicle |
| JP2003040186A (en) * | 2001-07-11 | 2003-02-13 | Campagnolo Spa | Intermediate connection unit for bicycle |
| JP2011068357A (en) * | 2011-01-14 | 2011-04-07 | Sanyo Electric Co Ltd | Power-assisted bicycle |
| JP2012210854A (en) * | 2011-03-31 | 2012-11-01 | Honda Motor Co Ltd | Electric assisted bicycle |
| JP2017206264A (en) * | 2012-12-17 | 2017-11-24 | ヤマハ発動機株式会社 | Drive unit and electric assist bicycle |
| JP2023056725A (en) * | 2021-10-08 | 2023-04-20 | ヤマハ発動機株式会社 | Notification system and electric-powered auxiliary vehicle |
-
1997
- 1997-09-11 JP JP9247115A patent/JPH1179061A/en active Pending
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