DE10043753A1 - Niederdrückkraft-Erfassungsvorrichtung für motorunterstützte Fahrzeuge - Google Patents

Abstract

Eine Übertragungsplatte 40 wird über einen Freilauf durch Niederdrücken von Pedalen gedreht. Die Drehung der Übertragungsplatte 40 wird durch Federn 56 zu einem Antriebszahnkranz 80 übertragen. Eine Abweichung zwischen der Übertragungsplatte 40 und dem Antriebskranz 80 entsprechend einer Last an einem Hinterrad wird durch einen Vorsprung 48 und einen Niederdrückkraft übertragenden Ring 5 in eine Abweichung zwischen einem ersten Induktionselement 4A und einem zweiten Induktionselement 4B umgewandelt. Entsprechend einer Veränderung der Abweichung zwischen dem ersten und dem zweiten Induktionselement 4A und 4B wird ein magnetischer Widerstand in einem Weg verändert, durch welchen ein durch eine Spule 9 hervorgerufener magnetischer Fluß geleitet wird. Somit kann der einer Niederdrückkraft entsprechende magnetische Widerstand eines Magnetkreises als die Induktivität der Spule 9 erfaßt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Niederdrückkraft- Erfassungsvorrichtung für ein motorunterstütztes Fahrzeug und betrifft insbesondere eine Niederdrückkraft-Erfassungsvorrichtung, um eine Niederdrückkraft gemäß einer Veränderung der Induktion einer Spule zu erfassen, was Schwankungen der Erfassungsgenauigkeit reduzieren kann.

Üblicherweise bekannt ist ein Fahrzeug, wie z. B. ein Fahrrad, mit einer Niederdrückkraft-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Antriebsmomentes durch menschliche Kraft, d. h. eine Niederdrückkraft, sowie ein mit einem Antriebssystem verbundener Motor, wobei der Motor nach Maßgabe der durch die Niederdrückkraft-Erfassungsvorrichtung erfaßten Niederdrückkraft mit Energie versorgt wird, um die Niederdrückkraft zu unterstützen. Als die Niederdrückkraft- Erfassungsvorrichtung wurden verschiedene Typen vorgeschlagen. Beispielsweise umfaßt ein in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 8-91281 beschriebenes motorunterstütztes Fahrzeug eine Spule, welche um eine Achse herum vorgesehen ist, sowie ein magnetisches Element, welches vor der Spule, d. h. einer Ebene senkrecht zu der Achse gegenüberliegend, angeordnet ist. Dieses magnetische Element wird geschwenkt, so daß die die Spule bedeckende Fläche des magnetischen Elementes entsprechend der Niederdrückkraft verändert wird. Wenn die die Spule bedeckende Fläche des magnetischen Elementes durch Schwenken des magnetischen Elementes verändert wird, wird die Induktivität der Spule verändert, was zu einer Veränderung der an die Spule angelegten Spannung führt. Dementsprechend kann die Niederdrückkraft durch Erfassen dieser Spannungsveränderung erfaßt werden.

Bei dem in der obigen Veröffentlichung beschriebenen motorunterstützten Fahrrad ist jedoch die Erfassungsgenauigkeit der Niederdrückkraft gering. Das in diesem motorunterstützten Fahrrad enthaltene magnetische Element ist aus einer Mehrzahl von schwenkbaren Platten gebildet und die die Spule bedeckende Fläche dieser schwenkbaren Platten wird durch Schwenken der schwenkbaren Platte entsprechend der Niederdrückkraft verändert. Es ist jedoch schwierig, Schwankungen in den Abmessungen dieser Platten, Schwankungen in den Abmessungen von Stiften, um diese Platten vorzuspannen, sowie von Langlöchern, welche mit den Stiften im Eingriff sind, sowie Schwankungen in einer Schubposition dieser Platten zu eliminieren. Diese Schwankungen haben einen direkten Einfluß auf einen Widerstand in einem von der Spule erzeugten Magnetkreis, was eine Verringerung der Erfassungsgenauigkeit der Niederdrückkraft verursacht.

Es ist dementsprechend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Niederdrückkraft-Erfassungsvorrichtung für ein motorunterstütztes Fahrzeug bereitzustellen, welche eine Verringerung der Erfassungsgenauigkeit der Niederdrückkraft aufgrund von Schwankungen in Teileabmessungen sowie Schwankungen der Montagegenauigkeit verhindern kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Niederdrückkraft-Erfassungsvorrichtung für ein motorunterstütztes Fahrzeug gelöst, umfassend eine Spule, welche in konzentrischer Beziehung mit einer Drehwelle vorgesehen ist, auf welche ein Humankraft-Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs ausgeübt wird; ein Paar von Kernelementen, welche an den axial entgegengesetzten Seiten der Spule derart vorgesehen sind, daß sie vom Außenumfang der Spule radial nach außen verlaufen; sowie Magnetweg-Widerstandsveränderungsmittel, welche zwischen dem Paar von Kernelementen vorgesehen sind, um einen Widerstand in einem Magnetkreis zwischen den Kernelementen entsprechend einer Veränderung des Humankraft-Drehmoments zu verändern.

Mit dieser Anordnung wird ein durch die Spule erzeugter magnetischer Fluß durch den Magnetkreis mit den Kernelementen und den Magnetweg- Widerstandsveränderungsmitteln hindurchgeleitet. Die Magnetweg- Widerstandsveränderungsmittel funktionieren derart, daß sie einen Widerstand in dem Magnetkreis entsprechend einer Veränderung des auf die Drehwelle ausgeübten Momentes verändern. Dementsprechend kann das auf die Drehwelle ausgeübte Humankraftmoment durch Erfassen einer Veränderung der Induktivität aufgrund der Veränderung des Widerstandes in dem Magnetkreis erfaßt werden.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert werden. Es stellt dar:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils eines motorunterstützten Fahrzeugs, umfassend eine Niederdrückkraft-Erfassungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 ein Querschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht des motorunterstützten Fahrzeugs mit der Niederdrückkraft-Erfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer an dem motorunterstützten Fahrzeug angebrachten Kurbelwelle und deren Peripherie,

Fig. 5 eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils eines von der Niederdrückkraft-Erfassungsvorrichtung umfaßten Sensorabschnitts,

Fig. 6 eine Aufrißansicht des Sensorabschnitts,

Fig. 7 eine Aufrißansicht eines ersten von dem Sensorabschnitt umfaßten Induktionselementes,

Fig. 8 ein Querschnitt des ersten Induktionselementes, geschnitten entlang Linie 8-8 in Fig. 7,

Fig. 9 ein Querschnitt ähnlich der Fig. 8, welcher ein zweites vom Sensorabschnitt umfaßtes Induktionselement zeigt,

Fig. 10 eine schematische Darstellung, welche einen Magnetkreis zeigt, durch welchen hindurch ein von einer Spule erzeugter magnetischer Fluß geleitet wird,

Fig. 11a u. 11b Aufrißansichten, welche einen Unterschied im Überlappungsbetrag von Zähnen des ersten und des zweiten Induktionselementes zeigen,

Fig. 12 ein Schaltbild eines Niederdrückkraft-Erfassungsschaltkreises in einer Steuer/Regelvorrichtung,

Fig. 13a bis 13c Wellenform-Diagramme, welche die Beziehung zwischen einer Spannung an die Spule und einer Niederdrückkraft zeigen,

Fig. 14 eine Schnittansicht einer in dem motorunterstützten Fahrzeug angebrachten Motorunterstützungseinheit,

Fig. 15 ein Querschnitt entlang der Linie B-B in Fig. 14.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert werden. Fig. 3 ist eine Seitenansicht eines motorunterstützten Fahrrades, an welchem die Niederdrückkraft-Erfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung in geeigneter Art und Weise angewendet wird. Bezugnehmend auf Fig. 3 bezeichnet Bezugszeichen 67 einen Hauptrahmen des Fahrrads. Der Hauptrahmen 67 umfaßt ein Kopfrohr 68, welches an einem vorderen Abschnitt des Fahrzeugs vorgesehen ist, ein Rahmenrohr 69, welches vom Kopfrohr 68 nach hinten verläuft, wobei es nach unten geneigt ist, sowie ein Sattelstützrohr 71, welche am hinteren Ende des Rahmensrohrs 69 befestigt ist und welche derart im wesentlichen vertikal verläuft, daß sie leicht nach hinten bzw. nach rückwärts geneigt ist. Eine vordere Gabel 72 ist lenkbar am Kopfrohr 68 gelagert und ein Vorderrad 73 ist drehbar durch eine Achse an den unteren Enden der vorderen Gabel 72 gelagert. Ein Lenker 74 ist am oberen Ende der vorderen Gabel 72 vorgesehen.

Ein Paar aus einer rechten und einer linken hinteren Gabel 70 verläuft von dem Sattelstützrohr 71 nach hinten und ein Hinterrad 78 als ein Antriebsrad ist durch eine Achse drehbar an den hinteren Enden der hinteren Gabeln 70 gelagert. Ein Paar aus einer linken und einer rechten Strebe 77 ist an ihren unteren Enden mit den hinteren Enden der hinteren Gabeln 70 verbunden. Die oberen Enden der Streben 77 sind mit dem oberen Ende des Sattelstützrohrs 71 verbunden. Ein Stützschaft 75, dessen oberes Ende mit einem Sattel 76 versehen ist, ist an dem oberen Ende des Sattelstützrohrs 71 derart angebracht, daß die Position des Sattels 76 vertikal einstellbar ist. Ein sich in Seitenrichtung des Fahrzeugs erstreckendes Stützrohr (welches im folgenden mit Bezug auf Fig. 1 erläutert wird) ist am unteren Ende des Sattelstützrohrs 71 befestigt. Eine Kurbelwelle 83 ist durch das Stützrohr hindurchgeführt und daran durch Lager gelagert. Ein Paar aus einer rechten und einer linken Kurbel sind an ihren Basisenden mit den gegenüberliegenden Enden der Kurbelwelle 83 fest verbunden, und ein Paar aus einem rechten und einem linken Pedal 79 sind an den vorderen Enden der rechten bzw. linken Kurbel drehbar vorgesehen, so daß eine Niederdrückkraft durch einen Fahrer auf die Pedale 79 ausgeübt wird. An der Kurbelwelle 83 ist ein Antriebszahnkranz 80 derart vorgesehen, daß die Drehung der Kurbelwelle 83 durch die Niederdrückkraft durch eine Kraftübertragungsvorrichtung (welche im folgenden erläutert wird) auf den Antriebszahnkranz 80 übertragen wird. Die Drehung des Antriebszahnkranzes 80 wird durch eine Kette 82 auf einen angetriebenen Zahnkranz 81 übertragen, welcher an der Achse des Hinterrads 78 angebracht ist. Eine Spanneinrichtung 36 ist hinter dem Antriebszahnkranz 80 vorgesehen, um einen großen Umschlingungswinkel der Kette 82 um den Antriebszahnkranz 80 herum sicherzustellen, und um eine Spannung der Kette 82 einzustellen.

Eine Motorunterstützungseinheit 86 ist an ihrem einen Abschnitt durch eine Halterung (nicht dargestellt) mit dem Sattelstützrohr 71 verbunden sowie an einem weiteren Abschnitt durch eine Halterung 93 mit dem Rahmenrohr 69 verbunden. Somit ist die Motorunterstützungseinheit 86 an dem Sattelstützrohr 71 und an dem Rahmenrohr 69 aufgehängt gelagert. Die Motorunterstützungseinheit 86 ist an der Vorderseite der bzw. vor der Kurbelwelle 83 angeordnet. Ein motorgetriebener Zahnkranz 84 ist an einer Ausgangswelle der Motorunterstützungseinheit 86 angebracht und befindet sich im Eingriff mit der Kette 82, um das auf den Antriebszahnkranz 80 ausgeübte Niederdrücken zu unterstützen.

Das Bezugszeichen 91 bezeichnet eine Kettenabdeckung, um die Kette 82 teilweise abzudecken. Die Kettenabdeckung 91 ist gebildet aus einem Abdeckabschnitt 92A, um den motorgetriebenen Zahnkranz 84 abzudecken, aus einem Abdeckabschnitt 92B, um einen oberen gespannten Abschnitt der Kette 82 abzudecken, sowie aus einem Abdeckabschnitt 92C, um den Antriebszahnkranz 80 abzudecken. Diese Abdeckabschnitte 92A, 92B und 92C sind integral ausgebildet. Die Kettenabdeckung 91 ist in unterschiedlichen Farben beschichtet, so daß die Abdeckabschnitte 92B und 92C in einer von der Farbe des Rahmens 67 unterschiedlichen Farbe beschichtet sind. Vorzugsweise ist der Abdeckabschnitt 92A in der gleichen Farbe wie der Rahmen 67 beschichtet, wodurch erreicht wird, daß man sich des Vorhandenseins des motorgetriebenen Zahnkranzes 84 nicht bewußt ist bzw. daß dieser weniger oder nicht auffällt.

Ein Batteriehalter 87 ist an dem Sattelstützrohr 71 befestigt und eine Batterie B zum Zuführen elektrischer Leistung an die Motorunterstützungseinheit 86 ist an einem unteren Abschnitt an dem Batteriehalter 87 abnehmbar gelagert. Weiterhin sind ein Band 89 zum Halten eines oberen Abschnittes der Batterie B sowie ein Verriegelungselement 88, um das Band 89 lösbar zu verriegeln bzw. festzulegen, vorgesehen. Das Verriegelungselement 88 ist an dem Sattelstützrohr 71 derart schwenkbar angebracht, daß das Band 89, welches die Batterie B hält, entsprechend der Richtung der Dreh- bzw. Schwenkbewegung des Verriegelungselementes 88 gespannt oder gelöst wird. Ein Leistungszuführbauteil 90 ist an der unteren Fläche des Batteriehalters 87 angebracht, um elektrische Leistung von der Batterie B an die Motorunterstützungseinheit 86 zuzuführen.

Fig. 4 ist eine Seitenansicht der Kurbelwelle 83 und ihrer Peripherie, wobei die Kettenabdeckung 91 entfernt ist. Die in Fig. 4 gezeigte Spanneinrichtung 36 ist eine Modifikation der in Fig. 3 gezeigten Spanneinrichtung. D. h. die in Fig. 4 gezeigte Spanneinrichtung 36 ist aus zwei kleinen Zahnkränzen 37A und 37B gebildet, welche an dem unteren Ende einer Halterung 32 gelagert sind, welche an der rechten hinteren Gabel 70 befestigt ist. Durch Einstellen der Anbringungswinkel der kleinen Zahnkränze 37A und 37B an der Halterung 32 kann die Spannung der Kette 82 wunschgemäß festgelegt werden.

Im folgenden wird mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 ein an der Kurbelwelle 83 angebrachter von Menschen angetriebener Antriebsmechanismus beschrieben werden. Fig. 1 ist eine Schnittansicht des von Menschen angetriebenen Antriebsmechanismus in der Umgebung der Kurbelwelle 83, und Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein Stützrohr 24 an dem Rahmenrohr 69 befestigt und ein Paar von Kappen 38L und 38R sind an den gegenüberliegenden Enden des Stützrohrs 24 angeschraubt. Die Kurbelwelle 83 ist mit einem Paar von ringförmigen Schultern 83L und 83R ausgebildet, welche in axialer Richtung mit einem Abstand voneinander angeordnet sind. Zwischen der Kappe 38L und der ringförmigen Schulter 83L ist ein Kugellager 39L angeordnet. Zwischen der Kappe 38R und der ringförmigen Schulter 83R ist ein Kugellager 39R angeordnet. Somit nehmen die Kugellager 39L und 39R auf die Kurbelwelle 83 ausgeübten Schub und ausgeübte radiale Lasten auf, um die Kurbelwelle 83 drehbar zu lagern.

Ein Paar von einer rechten und einer linken Kurbel 83A ist an den gegenüberliegenden Enden der Kurbelwelle 83 fest angebracht (aus Gründen der Einfachheit der Darstellung ist lediglich die rechte 83A dargestellt). Die Kurbel 83A ist an der Kurbelwelle 83 befestigt durch Sichern einer Mutter 83C an einem Bolzen 83B, welcher an einem Endabschnitt der Kurbelwelle 83 ausgebildet ist. Ein innerer Ring 42 einer Einwegekupplung 41 (Freilauf) ist an einem Abschnitt der Kurbelwelle 83 zwischen der Kurbel 83A und dem Stützrohr 24 befestigt. Der Antriebszahnkranz 80 ist am Außenumfang des inneren Rings 42 durch eine Hülse 42A gelagert. Die Schubposition des Antriebszahnkranzes 80 ist durch eine Mutter 50A und eine Platte 50B begrenzt.

Ein Abdeckungselement 64 ist integral an dem Antriebszahnkranz 80 derart angebracht, daß zwischen diesen ein Raum gebildet ist. Eine Übertragungsplatte 40 ist in diesem Raum derart vorgesehen, daß sie am Antriebszahnkranz 80 koaxial zu diesem derart gelagert ist, daß eine gegebene Drehverlagerung der Übertragungsplatte 40 relativ zum Antriebszahnkranz 80 in einer Drehrichtung des Antriebszahnkranzes 80 gestattet ist.

Sowohl der Antriebszahnkranz 80 als auch die Übertragungsplatte 40 sind mit einer Mehrzahl von Fenstern 54 (in dieser bevorzugten Ausführungsform sechs, wie in Fig. 2 gezeigt ist) ausgebildet, welche in Umfangsrichtung eines jeden Elementes derart angeordnet sind, daß die Fenster 54 des Zahnkranzes 80 mit den Fenstern 54 der Übertragungsplatte 40 ausgerichtet sind. Eine Mehrzahl von Spiraldruckfedern 56 sind in den Fenstern 54 des Antriebszahnkranzes 80 bzw. der Übertragungsplatte 40 aufgenommen. Die Spiraldruckfedern 56 wirken derart, daß sie einen Widerstand gegen eine relative Drehverlagerung zwischen dem Antriebszahnkranz 80 und der Übertragungsplatte 40 ausüben.

Die Übertragungsplatte 40 ist an ihrem zentralen Abschnitt mit einer zylindrischen Nabe ausgebildet und der Innenumfang dieser Nabe ist mit Ratschenzähnen 46 als ein Außenring der Einwegekupplung 41 bzw. des Freilaufs 41 ausgebildet. Die Ratschenzähne 46 befinden sich in Eingriff mit Ratschenklinken 44, welche an dem Innenring 42 gelagert und durch eine Feder 45 nach außen vorgespannt sind. Die Einwegekupplung 41 ist mit einer Schmutzabdeckung 66 versehen.

Die Übertragungsplatte 40 ist mit einer Mehrzahl von Löchern 52 ausgebildet, welche geeignet sind, mit einem Vorsprung 48 zur Übertragung einer Niederdrückkraft in Eingriff zu sein (wird im folgenden ausführlich beschrieben). Der Antriebszahnkranz 80 ist mit einer Mehrzahl von Fenstern 51 ausgebildet, um den Eingriff des Vorsprungs 48 mit dem Loch 52 zu ermöglichen. Somit ist der Vorsprung 48 durch das Fenster 51 hindurchgeschoben und im Eingriff mit dem Loch 52.

Sowohl der Antriebszahnkranz 80 als auch die Übertragungsplatte 40 sind weiterhin mit einer Mehrzahl von kleinen Fenstern 60 (in dieser bevorzugten Ausführungsform drei, wie in Fig. 2 gezeigt ist), welche in Umfangsrichtung radial innerhalb der Fenster 54 derart angeordnet sind, daß die kleinen Fenster 60 des Antriebszahnkranzes 80 mit den kleinen Fenstern 60 der Übertragungsplatte 40 ausgerichtet sind. Eine Mehrzahl von Spiraldruckfedern 63 sind in den kleinen Fenstern 60 des Antriebszahnkranzes 80 und der Übertragungsplatte 40 untergebracht. Die Spiraldruckfedern 63 wirken derart, daß sie die Übertragungsplatte 40 in einer in Fig. 2 gezeigten Drehrichtung 58 der Übertragungsplatte 40 vorspannen. D. h. die Vorspannkraft einer jeden Spiraldruckfeder 63 wirkt in einer solchen Richtung, daß sie ein Spiel an einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Antriebszahnkranz 40 und der Übertragungsplatte 40 absorbiert. Sie funktionieren somit derart, daß sie die Verlagerung der Übertragungsplatte 40 mit guter Ansprechempfindlichkeit an den Antriebszahnkranz 80 übertragen.

Ein Sensorabschnitt 1 der Niederdrückkraft-Erfassungsvorrichtung ist an der Seite des Fahrzeugkörpers, d. h. an der Seite des Rahmenrohrs 69, an dem Antriebszahnkranz 80 angebracht. Der Sensorabschnitt 1 weist einen an dem Antriebszahnkranz 80 befestigten äußeren Ring 2 sowie einen relativ zu dem äußeren Ring 2 drehbaren Sensorkörper 3 auf, um einen Magnetkreis zu bilden. Der Sensorkörper 3 und seine Lagerabschnitte einschließlich der Elemente 10 und 11 werden im folgenden mit Bezug auf Fig. 5 erläutert.

Der äußere Ring 2 ist aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet und ist an dem Antriebszahnkranz 80 durch Bolzen (nicht dargestellt) befestigt. Eine Abdeckung 49 ist an dem äußeren Ring 2 an der Seite des Antriebszahnkranzes 80 angebracht und ist an dem äußeren Ring 2 durch Gewindestifte 53 befestigt.

Fig. 14 ist eine Schnittansicht der Motorunterstützungseinheit 86. Fig. 15 ist ein Querschnitt entlang der Linie B-B in Fig. 14. Bezugnehmend auf Fig. 14 weist die Motorunterstützungseinheit 86 ein Gehäuse 94 auf, welches aus einem ersten Gehäuseelement 95, einem zweiten Gehäuseelement 96, welches an das erste Gehäuseelement 95 gekoppelt ist, um im Zusammenwirken mit dem ersten Gehäuseelement 95 eine erste Kammer 98 zu bilden, sowie aus einer Abdeckung 97 gebildet, welche an das erste Gehäuseelement 95 gekoppelt ist, um im Zusammenwirken mit dem ersten Gehäuseelement 95 gegenüber der ersten Kammer 98 eine zweite Kammer 99 zu bilden.

Ein Antriebsmotor 21 mit einer Motorwelle 103 parallel zur Kurbelwelle 83 ist in der zweiten Kammer 99 untergebracht und ist fest an dem ersten Gehäuseelement 95 gelagert. Eine Ausgabe, beispielsweise ein Drehmoment oder/und eine Leistung, vom Antriebsmotor 21 wird über einen Geschwindigkeitsreduzierer 100 vom Reduktionsrollentyp, einem Reduktionsgetriebezug 101 sowie einer zweiten Einwegekupplung 102 (Freilauf 102) an den Antriebs-(motorgetrieben)-Zahnkranz 84 übertragen, um die auf die Pedale 79 ausgeübte Niederdrückkraft zu unterstützen.

Weiterhin bezugnehmend auf Fig. 15 umfaßt der Geschwindigkeitsreduzierer 100 die Motorwelle 103 des Antriebsmotors 21, einen zylindrischen äußeren Ring 85, welcher die Motorwelle 103 umgibt, sowie eine Mehrzahl von Reduktionsrollen 104, 105 und 106 (in dieser bevorzugten Ausführungsform drei, wie in Fig. 15 dargestellt ist), welche in rollendem Kontakt mit der Außenfläche der Motorwelle 103 und der Innenfläche des äußeren Rings 85 gehalten werden. Somit funktionieren sie derart, daß sie die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors 21 reduzieren und die Unterstützungsleistung vom Antriebsmotor 21 zu dem Reduktionsgetriebezug 101 geräuscharm bzw. geräuschlos übertragen.

Die Motorwelle 103 ist über ein Kugellager 108 an einem ersten zylindrischen Lagerabschnitt 107 gelagert, welcher an dem ersten Gehäuseelement 95 ausgebildet ist, und ragt von der zweiten Kammer 99 in die erste Kammer 98 hinein. Der äußere Ring 85 ist in der ersten Kammer 98 derart angeordnet, daß er einen vorspringenden Abschnitt der Motorwelle 103, welcher in die erste Kammer 98 hinein vorspringt, umgibt.

Der äußere Ring 85 weist an der Seite der ersten Kammer 98 ein geschlossenes Ende auf. An seinem Basisende ist eine Ausgangswelle 115 am Zentrum des geschlossenen Endes des äußeren Rings 85 koaxial mit diesem befestigt. Dagegen ist das zweite Gehäuseelement 96 mit einem zweiten zylindrischen Lagerabschnitt 109 an einer Position ausgebildet, welche dem vorderen Ende der Ausgangswelle 115 entspricht. Das vordere Ende der Ausgangswelle 115 ist über ein Kugellager 110 an dem zweiten Lagerabschnitt 109 drehbar gelagert.

Die Reduktionsrollen 104, 105 und 106 sind über Nadellager 116, 117 und 118 an jeweiligen Rollenwellen 111, 112 und 113 drehbar gelagert. Jede der Rollenwellen 111, 112 und 113 ist an einem Ende an dem ersten Gehäuseelement 95 und an dem anderen Ende an einer Lagerplatte 119 gelagert. Die Lagerplatte 119 ist an drei Positionen zwischen den Rollen 104, 105 und 106 durch Schrauben 121 an Augenvorsprüngen 120 gesichert, welche integral mit dem ersten Gehäuseelement 95 ausgebildet sind.

Die Reduktionsrollen 104 und 105 sind an dem ersten Gehäuseelement 95 und an der Lagerplatte 119 derart gelagert, daß ihre Umfangspositionen um die Motorwelle 103 herum festgelegt sind. D. h. das erste Gehäuseelement 95 ist mit Ausnehmungen 122 ausgebildet, um mit Basisendabschnitten der Rollenwellen 111 und 112 in Eingriff zu sein.

Andererseits ist die Reduktionsrolle 106 am ersten Gehäuseelement 95 und der Lagerplatte 119 derart gelagert, daß ihre Umfangsposition um die Motorwelle 103 herum innerhalb eines begrenzten Bereichs veränderbar ist, so daß die Reduktionsrolle 106 dann, wenn die Motorwelle 103 gedreht wird, zwischen die Motorwelle 103 und dem äußeren Ring 85 durch Reibkontakt mit der Motorwelle 103 geklemmt bzw. aufgekeilt wird.

Das erste Gehäuseelement 95 ist mit einer Ausnehmung 123 ausgebildet, um einen Basisendabschnitt der Rollenwelle 113 in Eingriff zu nehmen, und es ist eine Feder 124 in der Ausnehmung 123 vorgesehen, um einen Stift (nicht dargestellt) vorzuspannen, welcher die Rollenwelle 113 drückt. Somit ist die Reduktionsrolle 106 durch die Feder 124 in eine solche Richtung vorgespannt, daß sie zwischen die Motorwelle 103 und den äußeren Ring 85 geklemmt wird.

Die Reduktionsrollen 104 und 106 weisen den gleichen äußeren Durchmesser auf und die Reduktionsrolle 104 weist einen Außendurchmesser auf, welcher größer ist als der Außendurchmesser einer jeden der Reduktionsrollen 104 und 106. Die Ausgangswelle 115 liegt zur Motorwelle 103 exzentrisch.

Bei dem oben erwähnten Geschwindigkeitsreduzierer 100 vom Reduktionsrollentyp weist die Reduktionsrolle 106 einen Keileffekt derart auf, daß sie bei einer Drehung der Motorwelle 103 in einer durch einen Pfeil 125 in Fig. 15 gezeigten Richtung durch den Betrieb des Antriebsmotors 21 zwischen die Motorwelle 103 und den äußeren Ring 85 geklemmt wird. Als Folge davon werden die Kontaktdrücke jeder Reduktionsrolle 104, 105 und 106 an der Motorwelle 103 und im äußeren Ring 85 erhöht und das Ausgangsmoment des Antriebsmotors 21 wird von der Motorwelle 103 über die Reduktionsrollen 104 bis 106 und den äußeren Ring 85 an die Ausgangswelle 11 5 übertragen. Bei diesem Betrieb wird die Motorwelle 103 durch die Reduktionsrollen 104, 105 und 106 in drei verschiedenen Richtungen begrenzt, und zu dem Antriebsmoment des Antriebsmotors 21 proportionale Kräfte werden zwischen den Reduktionsrollen 104 bis 106 und der Motorwelle 103 ausgeübt. Dementsprechend können vom Antriebsmotor 21 erzeugte Schwingungen durch den Geschwindigkeitsreduzierer 100 vom Reduktionsrollentyp gedämpft werden.

Der Reduktionsgetriebezug 101 ist aus einem Antriebszahnrad 126 als einem leistungsübertragenden Abschnitt und einem angetriebenen Zahnrad 127 gebildet, welches mit dem Antriebszahnrad 126 in kämmendem Eingriff ist. Das Antriebszahnrad 126 ist integral mit der Ausgangswelle 115 an einem Abschnitt zwischen dem zweiten Lagerabschnitt 109 des zweiten Gehäuseelements 96 und dem äußeren Ring 85 ausgebildet.

Bei dem oben erwähnten Geschwindigkeitsreduzierer 100 ist die Motorwelle 103 über ein Kugellager 108 an dem ersten Lagerabschnitt 107 des ersten Gehäuseelements 95 gelagert, und die Ausgangswelle 115 ist über das Kugellager 110 am zweiten Lagerabschnitt 109 des zweiten Gehäuseelementes 96 auskragend gelagert. Die Länge LA vom axialen Zentrum des Kugellagers 108 zum axialen Zentrum einer jeden Reduktionsrolle 104 bis 106 ist größer festgelegt als ein Wert, welcher zweimal der äußere Durchmesser DA der Motorwelle 103 an einem Abschnitt ist, welcher in Kontakt mit jeder Reduktionsrolle 104 bis 106 gehalten wird (LA < DA × 2). Weiterhin ist die Länge LB vom axialen Zentrum einer jeden Reduktionsrolle 104 bis 106 zum axialen Zentrum des Kugellagers 110 größer festgelegt als die Hälfte des inneren Durchmessers DB des äußeren Rings 85 (LB < DB × 1/2).

Mit dieser Festlegung der Abmessungen kann die Genauigkeit des Zusammenbaus der Reduktionsrollen 104 bis 106 und der Motorwelle 103 des Geschwindigkeitsreduzierers 100 relativ niedrig festgelegt sein. Jedoch können die Lagerlänge der Motorwelle 103 vom Kugellager 108 und die Auskrag-Lagerlänge der Ausgangswelle 115 vom Kugellager 110 passend festgelegt werden, so daß der Einfluß der obigen relativ niedrigen Montagegenauigkeit an einem Kämmeingriffsabschnitt zwischen dem Antriebszahnrad 126 und dem angetriebenen Zahnrad 127 der Ausgangswelle 115 minimiert wird.

Das angetriebene Zahnrad 127 des Reduktionsgetriebezugs 101 ist derart vorgesehen, daß es eine Drehantriebswelle 128 koaxial umgibt. Die Drehantriebswelle 128 ist drehbar an ihrem einen Endabschnitt über ein Kugellager 129 am zweiten Gehäuseelement 96 gelagert und ist drehbar am anderen Endabschnitt über ein Kugellager 130 am ersten Gehäuseelement 96 gelagert. Der Antriebszahnkranz 84 ist an einem Ende der Drehantriebswelle 128 befestigt, welche von dem zweiten Gehäuseelement 96 hervorsteht.

Ein Kugellager 131 und die zweite Einwegekupplung 102 sind zwischen der Drehantriebswelle 128 und dem angetriebenen Zahnrad 127 angeordnet. Die zweite Einwegekupplung 102 besitzt einen mit dem angetriebenen Zahnrad 127 integralen äußeren Kupplungsring 132 und einen mit der Drehantriebswelle 128 integralen inneren Kupplungsring 133. Der Aufbau der zweiten Einwegekupplung 102 ist ähnlich dem Aufbau der ersten Einwegekupplung 41. Die zweite Einwegekupplung 102 funktioniert derart, daß das in der Geschwindigkeit durch den Geschwindigkeitsreduzierer 100 und den Reduktionsgetriebezug 101 reduzierte Motormoment dann, wenn der Antriebsmotor 21 betrieben wird, zu der Drehantriebswelle 128 oder dem Antriebszahnkranz 84 übertragen werden kann, wohingegen dann, wenn der Betrieb des Antriebsmotors 21 gestoppt wird, die Leerlaufdrehung der Drehantriebswelle 128 ermöglicht wird, um die Drehung des Antriebszahnkranzes 84 durch die auf die Pedale 79 ausgeübte Niederdrückkraft nicht zu behindern. Das Gehäuse 94 ist mit einem Gehängeabschnitt 133 ausgebildet, welches an der am Rahmenrohr 69 befestigten Halterung 93 gesichert ist.

Eine Steuer/Regeleinheit 134 zum Steuern/Regeln des Betriebs des Antriebsmotors 21 ist in der zweiten Kammer 99 an einer Position neben dem Antriebsmotor 21 untergebracht. Die Steuer/Regeleinheit 134 umfaßt eine am ersten Gehäuseelement 95 angebrachte Aluminium-Basisplatte 135, ein gedrucktes Schalt-Bord 136, welches über dem ersten Gehäuseelement 95 derart angebracht ist, daß es mit einem Abstand von der Aluminium- Basisplatte 135 angeordnet ist, verschiedene Bauteile umfassend eine Diode 28 und einen Feldeffekttransistor (FET) 27, welche an der Aluminiumbasisplatte 135 angebracht sind, sowie verschiedene Bauteile umfassend einen Kondensator 29, ein Relais 30 und eine CPU (Central Processing Unit = Zentrale Verarbeitungseinheit) 20, welche an dem gedruckten Schalt-Bord 136 angebracht sind.

Zwischen der Aluminiumbasisplatte 135 und dem gedruckten Schalt-Bord 136 sind Bunde 142 und 143 angeordnet, um den Raum zum Einbau der Diode 28, des FET 27 usw. sicherzustellen. Ein magnetisches Element 144 ist an dem angetriebenen Zahnrad 127 vorgesehen und ein Geschwindigkeitssensor 145 zum Erfassen des magnetischen Elements 144, um eine Drehgeschwindigkeit des angetriebenen Zahnrades 127 zu erfassen, ist an einer Rückseite des ersten Gehäuseelements 95 gegenüber der Aluminium-Basisplatte 135 angebracht.

Wenn die Pedale 79 durch menschliche Kraft in einer Antriebsrichtung niedergedrückt werden, wird der an der Kurbelwelle 83 befestigte innere Ring 42 gedreht und die Drehung des inneren Rings 42 wird über die Ratschenklinken 44 an die Ratschenzähne 46 übertragen, wodurch die Übertragungsplatte 40 in Drehung versetzt wird. Die Drehung der Übertragungsplatte 40 wird durch die Spiraldruckfedern 46 an den Antriebszahnkranz 80 übertragen. Da jedoch eine Last auf den Antriebszahnkranz 80 ausgeübt wird, wird die Drehung der Übertragungsplatte 40 nicht sofort auf den Antriebszahnkranz 80 übertragen. D. h. die Spiraldruckfedern 56 werden zuerst nach Maßgabe der Last ausgelenkt und eine Auslenkungslast an den Spiraldruckfedern 56 kommt dann in ein Gleichgewicht mit der Last. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der Antriebszahnkranz 80 sich zu drehen. Somit werden die Übertragungsplatte 40 und der Antriebszahnkranz 80 in dem Zustand gedreht, in welchem eine Ablenkung zwischen diesen in der Drehrichtung entsprechend der Last gehalten wird, wodurch eine Antriebskraft über die Kette 82 an das Hinterrad übertragen wird. Die auf den Antriebszahnkranz 80 ausgeübte Last wird durch den Benutzer als eine auf die Pedale 79 ausgeübte Niederdrückkraft erfaßt.

Der Vorsprung 48 des Sensorabschnitts 1 der Niederdrückkraft- Erfassungsvorrichtung wird mit der Übertragungsplatte 40 gedreht. Der Vorsprung 48 ist an einem Niederdrückkraft-Übertragungsring (innerer Ring) 5 gelagert. Demenstprechend wird eine relative Position zwischen dem inneren Ring 5 und dem äußeren Ring 2, welcher an dem Antriebszahnkranz 80 befestigt ist, durch die Niederdrückkraft bestimmt. Diese relative Position wird durch den Sensorabschnitt 1 erfaßt und eine Ausgabe vom Sensorabschnitt 1 wird an eine Steuer/Regelvorrichtung (wird im folgenden erläutert) zur Erfassung der Niederdrückkraft geliefert.

In dem Falle, daß die Pedale 79 entgegen der Antriebsrichtung niedergedrückt werden, oder in dem Fall, daß die auf die Pedale 79 ausgeübte Niederdrückkraft während des Fahrens entfernt wird, geraten die Ratschenklinken 44 und die Ratschenzähne 46 außer Eingriff. Dementsprechend wird der Antriebszahnkranz 80 nicht gedreht, oder der Antriebszahnkranz 80 kann unahbängig von der Kurbelwelle 83 gedreht werden.

Der Sensorabschnitt 1 wird nun ausführlich mit Bezug auf Fig. 5 und 6 erläutert werden. Fig. 5 ist eine vergrößerte Schnitt-Seitenansicht eines wesentlichen Teils des Sensorabschnitts 1 und Fig. 6 ist eine Aufrißansicht des Sensorabschnitts 1, betrachtet von der Seite des Antriebszahnkranzes 80 aus. Der äußere Ring 2 ist aus einem elektrisch isolierenden bzw. nichtleitenden Material gebildet. Der äußere Ring 2 weist drei Bolzenlöcher 30 zum Einführen von Bolzen auf, um den äußeren Ring 2 an dem Antriebszahnkranz 80 zu befestigen. Ein erstes Induktionselement 4A ist entlang der Innenumfangsfläche des äußeren Rings 2 vorgesehen und ein zweites Induktionselement 4B ist dem ersten Induktionselement 4A benachbart vorgesehen. Der Niederdrückkraft-übertragende Ring 5 ist entlang des inneren Umfangs des zweiten Induktionselementes 4B vorgesehen. Das erste und das zweite Induktionselement 4A und 4B sind aus einem hochgradig leitenden Material, wie z. B. Aluminium oder Messing, oder aus einem weichmagnetischen Material gebildet. Das erste Induktionselement 4A befindet sich im Eingriff mit dem äußeren Ring 2 und das zweite Induktionselement 4B befindet sich im Eingriff mit dem Niederdrückkraft-übertragenden Ring 5 (wird später ausführlich erläutert).

Ein Paar von ringförmigen Kernplatten 6 und 7 ist derart vorgesehen, daß diese zwischen dem ersten und dem zweiten Induktionselement 4A und 4B liegen, und ein Kernbund 8 ist in der Nähe von Innenumfangsabschnitten der Kernplatten 6 und 7 vorgesehen. Die Kernplatten 6 und 7 und der Kernbund 8 sind aus einem weichmagnetischen Material gebildet, wie z. B. weichem Ferrit. Eine Spule 9 ist um den Außenumfang des Kernbundes 8 herumgewickelt. Die Kernplatten 6 und 7, der Kernbund 8 und das erste und das zweite Induktionselement 4A und 4B bilden einen Magnetkreis, durch ein welchen ein magnetischer Fluß geleitet wird, welcher durch einen in der Spule 9 fließenden Strom erzeugt wird. Die Kernplatten 6 und 7 und der Kernbund 8 sind durch eine Hülse 10 und einen Flansch 11 gelagert, wobei der Flansch 11 männliche Gewinde aufweist, welche sich im Eingriff mit weiblichen Gewinden der Hülse 10 befinden. Die Hülse 10 und der Flansch 11 sind durch das Stützrohr 24 in der Drehung begrenzt.

Ein Leitungsdraht 12, um einen Strom an die Spule 9 zu liefern, verläuft durch die Wand der Hülse 10, um aus der Hülse 10 auszutreten und ist mit der Steuer/Regelvorrichtung verbunden, welche im folgenden erläutert wird. Eine Öldichtung 13 ist zwischen dem äußeren Ring 2 und der Hülse 10 angeordnet. Eine Dichtung 14 ist zwischen dem äußeren Ring und dem inneren Ring 5 angeordnet und eine Dichtung 15 ist zwischen dem inneren Ring 5 und dem Flansch 11 angeordnet. Der Vorsprung 48 steht von dem inneren Ring 5 unter rechten Winkeln zu diesem von diesem ab und ist einer Öffnung 49A der Abdeckung 49 dargeboten, um den Eingriff des Vorsprungs 48 in das Loch 52 der Übertragungsplatte 40 zu ermöglichen.

Fig. 7 ist eine Aufrißansicht des ersten Induktionselementes 4A, und Fig. 8 ist ein Querschnitt entlang der Linie 8-8 in Fig. 7. Wie in Fig. 7 und 8 zu sehen ist, ist das erste Induktionselement 4A ein ringförmiges Element, welches einen gezahnten Innenumfang mit einer Mehrzahl von Zähnen 44 aufweist. Obwohl nicht dargestellt, ist das zweite Induktionselement 4B ein ringförmiges Element, welches einen gezahnten Innenumfang mit Zähnen aufweist, welche den Zähnen 44 ähnlich sind. Die Zähne 44 des ersten Induktionselementes 4A und die Zähne des zweiten Induktionselementes 4B sind dazu ausgebildet, einander zu überlappen, um dadurch einen Teil eines Weges des durch die Spule 9 hervorgerufenen magnetischen Flusses zu bilden. Ein Paar von Vorsprüngen 4c sind an radial entgegengesetzten Abschnitten des ersten Induktionselementes 4A ausgebildet, welches einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist, wie in Fig. 8 gezeigt ist, derart, daß sie vom Grund des U-förmigen ersten Induktionselementes 4A in axialer Richtung nach außen vorstehen. Die Vorsprünge 4c des ersten Induktionselementes 4A befinden sich im Eingriff mit Ausnehmungen, welche am äußeren Ring 2 ausgebildet sind, um eine integrale Drehung des ersten Induktionselementes 4A und des äußeren Rings 2 zu bewirken.

Fig. 9 ist eine Schnittansicht des zweiten Induktionselements 4B, ähnlich Fig. 8. Das zweite Induktionselement 4B ist hinsichtlich der Gestalt dem ersten Induktionselement 4A ähnlich. Der äußere Durchmesser des zweiten Induktionselementes 4B ist geringfügig kleiner als der äußere Durchmesser des ersten Induktionselementes 4A. Weiterhin ist, ähnlich dem ersten Induktionselement 4A, ein Paar von Vorsprüngen 4d an radial entgegengesetzten Abschnitten des zweiten Induktionselementes 4B ausgebildet, welches einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist, wie in Fig. 9 gezeigt ist, derart, daß sie von dem Grund des U- förmigen zweiten Induktionselementes 4B in axialer Richtung nach innen vorstehen. Die Vorsprünge 4d des zweiten Induktionselementes 4B befinden sich im Eingriff mit am inneren Ring 5 ausgebildeten Ausnehmungen.

Fig. 10 ist eine schematische Darstellung, welche einen Weg des magnetischen Flusses Φ zeigt, welcher durch die Spule 9 hervorgerufen wird. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, bildet der durch einen in der Spule 9 fließenden Strom erzeugte magnetische Fluß Φ einen Magnetkreis, umfassend die Kernplatten 6 und 7, den Kernbund 8 und das erste und zweite Induktionselement 4A und 4B. Die Induktivität der Spule 9 ist eine Funktion des Widerstandes des Weges des magnetischen Flusses Φ, d. h. des magnetischen Widerstandes des Magnetkreises. Der magnetische Fluß wird durch die am Innenumfang des ersten und des zweiten Induktionselementes 4A und 4B ausgebildeten Zähne geleitet (z. B. die Zähne 44 des ersten Induktionselementes 4A). Dementsprechend wird der magnetische Widerstand dieses Abschnittes durch den Überlappungsbetrag der Zähne des ersten und des zweiten Induktionselementes 4A und 4B bestimmt.

Wie oben erwähnt wurde, besteht in der relativen Position zwischen dem äußeren Ring 2 und dem inneren Ring 5 eine Abweichung entsprechend der Niederdrückkraft. Dementsprechend besteht ebenso eine Abweichung in der relativen Position zwischen dem ersten Induktionselement 4A und dem zweiten Induktionselement 4B. Als eine Folge davon verändert sich der Überlappungsbetrag der Zähne des ersten und des zweiten Induktionselementes 4A und 4B nach Maßgabe der Niederdrückkraft.

Fig. 11a und 11b zeigen einen Unterschied im Überlappungsbetrag der Zähne des ersten und des zweiten Induktionselements 4A und 4B, entsprechend einem Unterschied in der Niederdrückkraft. D. h. Fig. 11a zeigt den Überlappungsbetrag in dem Falle, daß die Niederdrückkraft klein ist und Fig. 11b zeigt den Überlappungsbetrag in dem Falle, daß die Niederdrückkraft groß ist. In dem Falle einer kleinen Niederdrückkraft wird der Überlappungsbetrag der Zähne des ersten und des zweiten Induktionselementes 4A und 4B groß gemacht, wie in Fig. 11a gezeigt ist, um dadurch den magnetischen Widerstand zu verringern. Im Gegensatz dazu wird im Falle einer großen Niederdrückkraft der Überlappungsbetrag der Zähne des ersten und des zweiten Induktionselementes 4A und 4B klein gemacht, wie in Fig. 11b gezeigt ist, um dadurch den magnetischen Widerstand zu vergrößern. Somit sind die Eingriffsposition des ersten Induktionselementes 4A mit dem äußeren Ring 2 und die Eingriffsposition des zweiten Induktionselementes 4B mit dem inneren Ring 5 derart festgelegt, daß sie die obige Charakteristik aufweisen.

Wie oben erwähnt wurde, kann der Widerstand des Weges des magnetischen Flusses Φ gemäß der Niederdrückkraft verändert werden. Dementsprechend kann die Niederdrückkraft durch Erfassen der Induktivität der Spule 9 als eine Funktion des Widerstandes des Magnetkreises erfaßt werden.

Fig. 12 ist ein Schaltungsdiagramm einer Steuer/Regelvorrichtung 16 zum Erfassen einer Niederdrückkraft entsprechend der Induktivität der Spule 9 und Fig. 13a bis 13c sind Wellenform-Diagramme, welche die Spannungen an gegebenen Positionen in dieser Schaltung zeigen. Die Steuer/Regelvorrichtung 16 umfaßt einen Schwingkreis 17, einen Spitzenwert-Halteschaltkreis 18 (Peak-Hold-Schaltkreis) und einen Widerstand 19, welche einen wesentlichen Teil der Niederdrückkraft- Erfassungsvorrichtung im Zusammenwirken mit der Spule 9 bilden. Eine Ausgabe des Spitzenwert-Halteschaltkreises 18 wird durch die CPU 20 verarbeitet. Der Schwingkreis 17 erzeugt einen Wechselstrom mit einer vorbestimmten Frequenz (dieser Strom ist als eine Wellenform an einem Punkt a in Fig. 13a dargestellt). In dem Falle, daß der Überlappungsbetrag der Zähne des ersten und des zweiten Induktionselementes 4A und 4B klein ist, ist der magnetische Widerstand des Weges des durch die Spule 9 hervorgerufenen magnetischen Flusses Φ groß, so daß die Amplitude einer Wellenform an einem Punkt b groß wird (siehe Fig. 13b). Die Amplitude am Punkt b wird einem Spitzenwert-Halten (Peak-Holding) im Spitzenwert- Halteschaltkreis 18 unterzogen. Dann wird ein Spitzenwert-Haltewert, welcher vom Spitzenwert-Halteschaltkreis 18 ausgegeben wird, d. h. ein Amplitudenwert an einem Punkt c (siehe Fig. 13c) als ein Niederdrückkraftwert in die CPU 20 eingegeben.

Der in der Motorunterstützungseinheit 86 (siehe Fig. 3) enthaltene Antriebsmotor 21 ist als eine Last mit der Steuer/Regelvorrichtung 16 verbunden, und die Batterie B ist mit der Steuer/Regelvorrichtung 16 als eine Energiequelle verbunden. Weiterhin kann ein Ladegerät 25 durch einen Koppler 22 und einen Hauptschalter 23 mit der Steuer/Regelvorrichtung 16 und der Batterie B verbunden sein.

Ein Antriebsschaltkreis für den Antriebsmotor 21 umfaßt den FET 27, die Diode 28 und den Kondensator 29. Die positive Elektrode der Batterie B ist über einen Kontakt 30 mit dem positiven Anschluß des Antriebsmotors 21 verbunden. Die negative Elektrode der Batterie B ist durch den FET 27 mit dem negativen Anschluß des Antriebsmotors 21 verbunden.

Der Kontakt 30 wird eingeschaltet, indem ein Strom durch eine Spule 31 entsprechend einer Anweisung von der CPU 20 geleitet wird. Der dem Antriebsmotor 21 zuzuführende Strom wird durch eine von der CPU 20 dem Gate des FET 27 zugeführten Spannung bestimmt. Die CPU 20 erhält einen Spannungswert, welcher einem Niederdrückkraftwert entspricht, indem sie eine Niederdrückkraftwert/Spannungs-Tabelle konsultiert, welche dem Niederdrückkraftwert entspricht oder durch Berechnen nach Maßgabe eines vorbestimmten arithmetischen Ausdrucks, und legt eine dem Spannungswert entsprechende Spannung am Gate des FET 27 an. Die Niederdrückkraftwert/Spannungs-Tabelle und der arithmetische Ausdruck sind vorzugsweise derart festgelegt, daß die Ausgabe des Antriebsmotors 21 mit einer Zunahme des in die CPU 20 eingegebenen Niederdrückkraftwertes ansteigt.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird in dem Falle, daß die Axialpositionen der Kernplatten 6 und 7 zwischen dem ersten Induktionselement 4A und dem zweiten Induktionselement 4B aufgrund von Schwankungen in der Montagegenauigkeit abweichen, was eine Abnahme des Abstandes zwischen dem ersten Induktionselement 4A und der Kernplatte 6 verursacht, der Abstand zwischen dem zweiten Induktionselement 4B und der Kernplatte 7 erhöht. Im Gegensatz dazu wird in dem Falle, daß der Abstand zwischen dem ersten Induktionselement 4A und der Kernplatte 6 verringert ist, der Abstand zwischen dem zweiten Induktionselement 4B und der Kernplatte 7 erhöht. Somit wird eine Veränderung in einem dieser Abstände durch eine Veränderung in dem anderen Abstand ausgelöscht, wodurch der gesamte magnetische Widerstand des Magnetkreises konstant gemacht wird.

Weiterhin wird in dem Falle, daß die radialen Positionen der Kernplatten 6 und 7 zwischen dem ersten Induktionselement 4A und dem zweiten Induktionselement 4B abweichen bzw. unterschiedlich sind, was eine Zunahme des Überlappungsbetrages des ersten und zweiten Induktionselementes 4A und 4B und der Kernplatten 6 und 7 an einem radialen Endabschnitt hervorruft, der Überlappungsbetrag des ersten und zweiten Induktionselementes 4A und 4B sowie der Kernplatten 6 und 7 am anderen radialen Endabschnitt verringert. Dementsprechend wird eine Zunahme des magnetischen Widerstandes an einem radialen Endabschnitt durch eine Abnahme in dem magnetischen Widerstand am anderen radialen Endabschnitt ausgelöscht. Als Folge davon kann der magnetische Gesamtwiderstand des Magnetkreises konstant gehalten werden.

Gemäß der Erfindungen, wie sie in Ansprüchen 1 bis 5 definiert sind, sind ein Paar von Kernelementen konzentrisch mit einer Spule angeordnet und Magnetweg-Widerstandsveränderungsmittel zum Verändern eines Widerstandes eines Weges, durch welchen ein Magnetfluß geleitet wird, sind zwischen den Kernelementen vorgesehen. Dementsprechend kann der Widerstand eines Magnetkreises selbst dann konstant gehalten werden, wenn Schwankungen in den Abmessungen von Elementen, welche diesen Weg bilden, oder Schwankungen in der Montagegenauigkeit vorhanden sind, wodurch eine Veränderung in dem durch Humankraft erzeugten Drehmoment genau erfaßt werden kann.

Es ist Aufgabe dieser Erfindung, zu ermöglichen, eine Niederdrückkraft ungeachtet der Abmessungsgenauigkeit und Montagegenauigkeit von Elementen genau zu erfassen.

Eine Übertragungsplatte 40 wird über einen Freilauf durch Niederdrücken von Pedalen gedreht. Die Drehung der Übertragungsplatte 40 wird durch Federn 56 zu einem Antriebszahnkranz 80 übertragen. Eine Abweichung zwischen der Übertragungsplatte 40 und dem Antriebszahnkranz 80 entsprechend einer Last an einem Hinterrad wird durch einen Vorsprung 48 und einen Niederdrückkraft Übertragenden Ring 5 in eine Abweichung zwischen einem ersten Induktionselement 4A und einem zweiten Induktionselement 4B umgewandelt. Entsprechend einer Veränderung der Abweichung zwischen dem ersten und dem zweiten Induktionselement 4A und 4B wird ein magnetischer Widerstand in einem Weg verändert, durch welchen ein durch eine Spule 9 hervorgerufener magnetischer Fluß geleitet wird. Somit kann der einer Niederdrückkraft entsprechende magnetische Widerstand eines Magnetkreises als die Induktivität der Spule 9 erfaßt werden.

Claims (5)

1. Niederdrückkraft-Erfassungsvorrichtung für ein motorunterstütztes Fahrzeug, umfassend:
eine Spule (9), welche konzentrisch mit einer Drehwelle (83) vorgesehen ist, auf welche ein Humankraft-Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs ausgeübt wird;
ein Paar von Kernelementen (6, 7), welche an den axial entgegengesetzten Seiten der Spule (9) derart vorgesehen sind, daß sie vom Außenumfang der Spule (9) radial nach außen verlaufen; sowie
Magnetweg-Widerstandsveränderungsmittel (4A, 4B), welche zwischen dem Paar von Kernelementen (6, 7) vorgesehen sind, um einen Widerstand in einem Magnetkreis (6, 7, 8, 4A, 4B) zwischen den Kernelementen (6, 7) entsprechend einer Veränderung des Humankraft-Drehmoments zu verändern.

2. Niederdrückkraft-Erfassungsvorrichtung für ein motorunterstütztes Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin umfaßt:
einen Antriebszahnkranz (80) zum Übertragen des Humankraft- Drehmoments auf ein Hinterrad (78);
wobei die Magnetweg-Widerstandsveränderungsmittel (4A, 4B) ein Paar von Elementen (4A, 4B) umfassen, welche einander in der axialen Richtung der Spule (9) überlappen, wobei der Überlappungsbetrag des Paars von Elementen (4A, 4B) verändert wird entsprechend einem Unterschied zwischen dem Humankraft- Drehmoment und einem Drehmoment, welches aufgrund einer Last an dem Hinterrad (78) auf den Antriebszahnkranz (80) ausgeübt wird.

3. Niederdrückkraft-Erfassungsvorrichtung für ein motorunterstütztes Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Kernelemente (6, 7) aus einem weichmagnetischen Werkstoff gebildet ist.

4. Niederdrückkraft-Erfassungsvorrichtung für ein motorunterstütztes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (9), die Kernelemente (6, 7) und die Magnetweg-Widerstandsveränderungsmittel (4A, 4B) entlang des Antriebszahnkranzes (80) angeordnet sind.

5. Niederdrückkraft-Erfassungsvorrichtung für ein motorunterstütztes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin umfaßt:
eine Übertragungsplatte (40), auf welche eine Drehung der Drehwelle (83) übertragen wird; sowie
elastische Mittel (56), welche zwischen der Übertragungsplatte (40) und dem Antriebszahnkranz (80) vorgesehen sind, um eine Drehung der Übertragungsplatte (40) auf den Antriebszahnkranz (80) zu übertragen;
wobei die Übertragungsplatte (40) sich in Eingriff mit einem des Paars von Elementen (4A oder 4B) befindet, welche die Magnetweg- Widerstandsveränderungsmittel (4A, 4B) bilden, um eine Drehung der Übertragungsplatte (40) darauf zu übertragen, und wobei der Antriebszahnkranz (80) sich in Eingriff mit dem anderen des Paars von Elementen (4A oder 4B) befindet, welche die Magnetweg- Widerstandsveränderungsmittel (4A, 4B) bilden, um eine Drehung des Antriebszahnkranzes (80) darauf zu übertragen.