JP2000203484A - Motor assist bicycle - Google Patents

Motor assist bicycle

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JP2000203484A
JP2000203484A JP11010384A JP1038499A JP2000203484A JP 2000203484 A JP2000203484 A JP 2000203484A JP 11010384 A JP11010384 A JP 11010384A JP 1038499 A JP1038499 A JP 1038499A JP 2000203484 A JP2000203484 A JP 2000203484A
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JP
Japan
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sprocket
torque
electric assist
electric motor
electric
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JP11010384A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihito Yoshiie
彰人 吉家
Kyosuke Kokatsu
京介 小勝
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Sunstar Engineering Inc
Original Assignee
Sunstar Engineering Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify a resultant force mechanism of the pedaling force and the electric motor force of a motor assist bicycle and to reduce size. SOLUTION: This bicycle comprises a sprocket 2 rotated by a pedal pedaling force; an electric motor 37; a sprocket drive gear 11 connected to the electric motor through a deceleration mechanism 35 with a one-way clutch and fitted in the tooth part of the sprocket 2; a detecting sensor 34 to detect an axial displacement amount of a protuberant part 27; and a controller 14 to compute torque based on the pedal pedaling force from an output from the sensor and control the electric motor based on the torque value. A sprocket drive gear 11 is formed that a plurality of rollers have their roller axes arrayed at the same pitch at two parallel plates along the periphery thereof. Since electric motor torque is directly transmitted to the sprocket 2, having a comparatively large diameter, through a sprocket drive gear 11, compared with structure where electric motor torque is added from a drive shaft, a deceleration ratio is set to a higher value and a resultant force mechanism is decreased in size and weight and simplified.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、搭乗者のペダル踏
力を補助するための電動モータを備えた電動アシスト自
転車に係り、より詳しくは、該電動モータのトルクをス
プロケットに直接伝達するための機構を備えた電動アシ
スト自転車に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric assist bicycle equipped with an electric motor for assisting the pedaling force of a rider, and more particularly, to a mechanism for directly transmitting the torque of the electric motor to a sprocket. The present invention relates to an electrically assisted bicycle provided with.

【0002】[0002]

【従来技術】従来より、人力で駆動する自転車に電気駆
動系を並列に付加し、人力による踏力の変化に基づいて
電気駆動系の出力を制御し、これによって人力によるペ
ダル踏力を補助するための電動アシスト自転車が実施さ
れている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an electric drive system is added in parallel to a bicycle driven by manpower, and the output of the electric drive system is controlled based on a change in the treading force by manpower, thereby assisting the pedaling force by manpower. Electric assisted bicycles have been implemented.

【0003】一般に、このような電動アシスト自転車で
は、クランク軸に加わるペダル踏力と電動モータによる
補助動力とを合成し、その合力を、スプロケットの回転
軸を介して駆動輪に伝達するための合力装置が設けられ
ている。この合力装置として、従来では、遊星ギヤ装置
や差動装置等が用いられている。
[0003] In general, such an electric assist bicycle combines a pedal pressing force applied to a crankshaft and an auxiliary power by an electric motor, and transmits a resultant force to driving wheels via a rotating shaft of a sprocket. Is provided. Conventionally, a planetary gear device, a differential device, or the like has been used as the resultant device.

【0004】また、従来の電動アシスト自転車では、合
力においてペダル踏力と補助動力とを所定のアシスト比
に保つため、ペダル踏力に応じて回転機構に作用する踏
み込みトルクを検出するトルク検出機構を備えたものが
一般的である。このようなトルク検出機構として、従来
では、以下のような手段が講じられていた。 (1) クランクシャフト内又は後輪車軸上にペダル踏
力に応じてねじれ変形するトーションバーを備え、該ト
ーションバーのねじれ変形をトーションバーに連結され
たカム等により直線運動に変換し、この直線運動に連動
したポテンショメータの抵抗の変化を入力トルクとして
検出する。或いはトーションバーのねじれ回転角度を直
接検出する(特開平9−207868号)。 (2) 後輪のギヤホルダの一端にコイルスプリングを
接続し、チェーンを介して後輪のフリーギヤに伝達され
たペダル踏力がコイルスプリングを介して後輪と一体の
プーリーに伝達されるように構成し、該コイルスプリン
グのたわみ量を入力トルクとして検出する。 (3) ペダルへの入力をクランク軸側から受けて他の
機構に伝達する円板部材をクランク軸と同軸をなした状
態で回転可能かつ軸方向に移動可能にフレームに支持
し、クランク軸を内側に挿通させた状態で一端部がクラ
ンク軸に固定され他端部が上記円板部材に固定されたコ
イルスプリングを設け、円板部材のフレームに対する距
離変化を駆動トルクとして検出する(特開平8−230
756号)。 (4) 車軸支持部を前後に長く形成した長孔で構成
し、該長孔に車軸を支持し、車軸と一体の可動コアとメ
インフレームとの間に配設した圧縮コイルバネによって
車軸及びスプロケットを後方に弾性付勢することにより
長孔の後端位置に車軸及びスプロケットを保持し、スプ
ロケットのメインフレームに対する前後方向での変位即
ち無端回動チェーンの巻き掛け張力を駆動トルクとして
検出する(特開平9−301263号)。 (5) クランク軸に連結され、該軸と共に回転する入
力プレートと、該入力プレートとその回転方向に付勢す
るスプリングを介して連結された出力プレートと、該出
力プレートに外軸を介して固定連結されたスプロケット
と、を有し、ロータリーエンコーダ等を用いて前記スプ
リングの圧縮変形量即ち入力プレートと出力プレートと
の相対回転量をペダルへの踏み込みトルクとして検出す
る(特開平8−169385号)。 (6) ペダルが取り付けられるクランクの回転中心部
に取り付けられ、且つ、多数の第1のスリットが円形状
に形成された第1のスリット板と、該第1のスリットと
同じ形状、同一ピッチに形成された同一数の第2のスリ
ットを有し、且つ、該第2のスリットが前記第1のスリ
ットと所定の位相差で対向するように前記第1のスリッ
ト板と略平行にチェーンスプロケットに固定された第2
のスリット板と、前記クランクの回転中心部と前記チェ
ーンスプロケットとの間に配設された弾性部材と、第1
のスリットと第2のスリットとを光が通過する時間を検
出することによりクランク回転中心部とチェーンスプロ
ケットとの間の位相差を求め、該位相差をペダル踏み込
みにより生じたトルクとして演算する検出手段と、を有
する(特開平6−211179号)。
Further, the conventional electric assist bicycle is provided with a torque detecting mechanism for detecting a stepping torque acting on the rotating mechanism in accordance with the pedaling force in order to maintain the pedaling force and the auxiliary power at a predetermined assist ratio in the resultant force. Things are common. Conventionally, the following measures have been taken as such a torque detecting mechanism. (1) A torsion bar is provided in the crankshaft or on the rear wheel axle, which is torsionally deformed according to the pedaling force, and the torsion deformation of the torsion bar is converted into a linear motion by a cam or the like connected to the torsion bar. The change in the resistance of the potentiometer linked to the is detected as the input torque. Alternatively, the torsional rotation angle of the torsion bar is directly detected (JP-A-9-207868). (2) A coil spring is connected to one end of the rear wheel gear holder so that the pedaling force transmitted to the rear wheel free gear via the chain is transmitted to the pulley integrated with the rear wheel via the coil spring. The amount of deflection of the coil spring is detected as input torque. (3) A disk member that receives an input to the pedal from the crankshaft side and transmits it to another mechanism is supported on the frame so as to be rotatable and axially movable in a state of being coaxial with the crankshaft. A coil spring having one end fixed to the crankshaft and the other end fixed to the disk member is provided in a state of being inserted inside, and a change in distance of the disk member from the frame is detected as a driving torque (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 8 −230
756). (4) The axle support portion is constituted by a long hole formed long in the front and rear, the axle is supported in the long hole, and the axle and the sprocket are fixed by a compression coil spring disposed between a movable core integral with the axle and the main frame. The axle and the sprocket are held at the rear end position of the long hole by elastically urging backward, and the displacement of the sprocket in the front-rear direction with respect to the main frame, that is, the winding tension of the endless rotating chain is detected as the driving torque (Japanese Patent Laid-Open No. No. 9-301263). (5) an input plate connected to the crankshaft and rotating together with the shaft; an output plate connected to the input plate via a spring biasing the input plate in the rotation direction; and an output shaft fixed to the output plate. And a sprocket connected thereto, and the amount of compression deformation of the spring, that is, the relative amount of rotation between the input plate and the output plate, is detected as a stepping torque on the pedal using a rotary encoder or the like (Japanese Patent Laid-Open No. 8-169385). . (6) A first slit plate which is attached to a rotation center of a crank to which a pedal is attached and in which a large number of first slits are formed in a circular shape, has the same shape and the same pitch as the first slits. The same number of second slits are formed, and the chain sprocket is substantially parallel to the first slit plate so that the second slit faces the first slit with a predetermined phase difference. Fixed second
An elastic member disposed between the rotation center of the crank and the chain sprocket;
Detecting means for calculating a phase difference between a crank rotation center portion and a chain sprocket by detecting a time when light passes through the slit and the second slit, and calculating the phase difference as a torque generated by depressing a pedal. (Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-111179).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電動アシスト自転車の合力装置は、遊星ギヤ装置や
差動装置を用いてドライブ軸に合力を付加するという構
造のため、複雑化、大型で重量化するという問題があっ
た。また、このような合力機構を取り付けるために従来
の自転車のフレーム構造を変更しなければならず、更な
る自転車構造の複雑化並びに大型化を招来していた。
However, the above-described conventional force-assisting device for an electrically assisted bicycle has a structure in which a resultant force is applied to the drive shaft by using a planetary gear device or a differential device, so that it is complicated, large, and heavy. There was a problem of becoming. Further, in order to mount such a resultant force mechanism, the frame structure of the conventional bicycle has to be changed, which has further complicated and increased the size of the bicycle structure.

【0006】これに加えて、従来のトルク検出機構で
は、ペダルから後輪スプロケットまで踏力が伝達される
経路にある動力伝達機構内に、ペダル踏力に応じて変形
する弾性部材を、スプロケット等などの構成要件とは別
体に新たに追加している。かかる弾性部材は、これに直
接加えられるペダル踏力に抗するべく高い剛性及び大き
な弾性率をもたされている。このため、弾性部材の新規
追加に起因して動力伝達機構が占めるスペース及び重量
が増加するのみならず、該弾性部材を踏力に応じて変形
させるための他の伝達機構が更に必要となって、トルク
検出機構がよりいっそう複雑化・大型化するという問題
が生じる。
[0006] In addition, in the conventional torque detecting mechanism, an elastic member that is deformed in accordance with the pedal depressing force is provided in a power transmission mechanism in a path where the depressing force is transmitted from the pedal to the rear wheel sprocket, such as a sprocket or the like. It is newly added separately from the configuration requirements. Such an elastic member has a high rigidity and a large elastic modulus to resist the pedaling force directly applied thereto. For this reason, not only does the space and weight occupied by the power transmission mechanism increase due to the new addition of the elastic member, but another transmission mechanism for deforming the elastic member according to the treading force is further required, There is a problem that the torque detecting mechanism is further complicated and large.

【0007】本発明は、上記事実に鑑みなされたもの
で、合力機構及びトルク検出機構を簡素化し、これらの
機構が占めるスペース及び重量を大幅に軽減することに
よって軽快な運転を実現した電動アシスト自転車を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances. An electric assist bicycle which realizes light driving by simplifying a resultant force mechanism and a torque detecting mechanism and greatly reducing the space and weight occupied by these mechanisms. The purpose is to provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1の発明は、ペダル踏力によって回転するス
プロケットと、電動モータと、前記電動モータの回転軸
に接続され、且つ、前記スプロケットの歯部に嵌合する
スプロケット駆動ギヤと、前記ペダル踏力に基づくトル
ク又は該トルクに関連する物理量を検出するトルク検出
手段と、前記トルク検出手段により検出されたトルクに
基づいて前記電動モータを制御する制御手段と、を有す
る。
In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention provides a sprocket which is rotated by a pedal depressing force, an electric motor, and a sprocket which is connected to a rotating shaft of the electric motor. A sprocket drive gear fitted to the tooth portion, torque detecting means for detecting a torque based on the pedal depression force or a physical quantity related to the torque, and controlling the electric motor based on the torque detected by the torque detecting means And control means.

【0009】請求項1の発明では、制御手段がトルク検
出手段により検出されたトルクに基づいて電動モータを
制御する。電動モータによる電動トルクは、その回転軸
に接続されたスプロケット駆動ギヤに伝達され、該ギヤ
と嵌合するスプロケットに作用し、踏み込みトルクと合
成されて人力を補助する。このように本発明では、電動
トルクがスプロケット駆動ギヤを介して、直径が比較的
大きいスプロケットに直接伝達されるため、上記従来技
術のようにドライブシャフトから電動トルクを付加する
という構造と比べて減速比を大きく取れると共に車体の
フレーム構造を変更する必要がなくなる。これによっ
て、合力機構の小型軽量化並びに簡素化を図ることがで
きる。また、スプロケットは剛性が高いため、確実に電
動トルクを伝達することができる。
According to the present invention, the control means controls the electric motor based on the torque detected by the torque detection means. The electric torque generated by the electric motor is transmitted to a sprocket drive gear connected to the rotation shaft, acts on a sprocket fitted with the gear, and is combined with a stepping torque to assist human power. As described above, in the present invention, since the electric torque is directly transmitted to the sprocket having a relatively large diameter via the sprocket drive gear, the speed is reduced as compared with the structure in which the electric torque is applied from the drive shaft as in the above-described prior art. The ratio can be increased, and the frame structure of the vehicle does not need to be changed. This makes it possible to reduce the size and weight and simplify the resultant force mechanism. Further, since the sprocket has high rigidity, the sprocket can reliably transmit the electric torque.

【0010】前記スプロケット駆動ギヤは、スプロケッ
トに嵌合してトルクを伝達することができれば任意のギ
ヤを用いることができるが、請求項2の発明のように、
対向する2枚の平行板にその円周に沿って複数のローラ
をそのローラ軸が前記平行板に略垂直に交わるように同
ピッチに配列し、隣接するローラの間にそれぞれ形成さ
れた間隙に前記スプロケットの各々の歯が、順次、嵌合
するように形成されるのが好ましい。
As the sprocket drive gear, any gear can be used as long as it can fit the sprocket and transmit torque.
A plurality of rollers are arranged at the same pitch on two opposing parallel plates along the circumference thereof so that their roller axes intersect substantially perpendicularly to the parallel plates, and are arranged in gaps formed between adjacent rollers. Preferably, the teeth of each of the sprockets are formed to fit sequentially.

【0011】このように請求項2の発明では、スプロケ
ット駆動ギヤの構造がチェーン構造と相似であるため、
スプロケットとスプロケット駆動ギヤとの嵌合が良好に
なり、確実に電動トルクをスプロケットに伝達すること
ができる。
As described above, according to the second aspect of the present invention, since the structure of the sprocket drive gear is similar to the chain structure,
The engagement between the sprocket and the sprocket drive gear is improved, and the electric torque can be reliably transmitted to the sprocket.

【0012】また、請求項3の発明のように、請求項2
の前記2枚の平行板には、隣接するローラ間の外周部に
凹部が形成されるのが好ましい。これによって、隣接す
るローラ間の間隙にスプロケットの歯が進入しやすくな
り、スプロケットとスプロケット駆動ギヤとの嵌合が更
に良好となる。
Also, as in the invention of claim 3, claim 2
It is preferable that a concave portion is formed in the outer peripheral portion between adjacent rollers in the two parallel plates. This makes it easier for the teeth of the sprocket to enter the gap between the adjacent rollers, thereby further improving the fit between the sprocket and the sprocket drive gear.

【0013】また、請求項4の発明のように、請求項2
又は請求項3の前記複数のローラが、前記スプロケット
に張設されたチェーンを構成するローラと実質的に同一
形状、同一サイズ及び同一ピッチで配置されるのが更に
好ましい。
Also, as in the invention of claim 4, claim 2
Alternatively, it is further preferable that the plurality of rollers according to claim 3 are arranged in substantially the same shape, the same size, and the same pitch as the rollers constituting the chain stretched on the sprocket.

【0014】請求項1乃至請求項4のいずれか1項のス
プロケット駆動ギヤは、請求項5の発明のように、前記
スプロケットに張設されたチェーンと嵌合していない前
記スプロケット部分の歯に嵌合している。
The sprocket drive gear according to any one of the first to fourth aspects is preferably arranged such that the sprocket drive gear is provided on a tooth of the sprocket portion which is not fitted with a chain stretched over the sprocket. Mated.

【0015】また、請求項6の発明のように、請求項1
乃至請求項5のいずれか1項の発明において、前記スプ
ロケット駆動ギヤと、前記電動モータの回転軸との間
に、減速機構を介在するようにしてもよい。これによっ
て、所望の減速比が得られる。なお、本発明では、減速
機構を設けても、電動トルクが直径が比較的大きいスプ
ロケットに直接伝達されるため、上記従来技術に比べ
て、減速機構を小型化、簡素化することができる。
[0015] Also, as in the invention of claim 6, claim 1
In the invention according to any one of claims 5 to 5, a speed reduction mechanism may be interposed between the sprocket drive gear and a rotation shaft of the electric motor. As a result, a desired reduction ratio is obtained. In the present invention, even if the speed reduction mechanism is provided, since the electric torque is directly transmitted to the sprocket having a relatively large diameter, the size of the speed reduction mechanism can be reduced and simplified as compared with the above-described conventional technology.

【0016】請求項7の発明は、請求項1乃至請求項6
のいずれか1項の発明において、前記スプロケット駆動
ギヤと前記電動モータの回転軸との間にクラッチ機構が
介在されていることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the invention according to claims 1 to 6.
In the invention according to any one of the above, a clutch mechanism is interposed between the sprocket drive gear and a rotating shaft of the electric motor.

【0017】請求項7の発明では、クラッチ機構によっ
て電動モータの動力のみをスプロケット駆動ギヤに伝達
し、その逆方向の動力を電動モータに伝達しないように
することが可能となったため、電動アシスト補助を行わ
ない場合には、電動モータの負荷をスプロケットに与え
ることがなく、軽快な運転が実現できる。このクラッチ
機構として、一方向のみにトルクを伝達する、いわゆる
ワンウェイクラッチが最も好ましい。なお、これ以外の
型式のクラッチ、例えば電動モータを作動しないときス
プロケット駆動ギヤと電動モータの回転軸との間を断続
し、電動モータを作動するときにはスプロケット駆動ギ
ヤと電動モータとを接続するように制御される、電動式
クラッチを用いてもよい。
According to the seventh aspect of the present invention, only the power of the electric motor can be transmitted to the sprocket drive gear by the clutch mechanism, and the power in the opposite direction can not be transmitted to the electric motor. Is not performed, a light operation can be realized without applying a load of the electric motor to the sprocket. As this clutch mechanism, a so-called one-way clutch that transmits torque in only one direction is most preferable. Note that other types of clutches, such as connecting and disconnecting the sprocket drive gear and the rotating shaft of the electric motor when not operating the electric motor, and connecting the sprocket drive gear and electric motor when operating the electric motor. A controlled, electric clutch may be used.

【0018】請求項8の発明は、請求項1乃至請求項7
のいずれか1項の前記トルク検出手段が、前記ペダル踏
力の作用により前記スプロケットそれ自体に生じた変位
量に基づいて、前記ペダル踏力に基づくトルク又は該ト
ルクに関連する物理量を検出することを特徴とする。
[0018] The invention according to claim 8 is the invention according to claims 1 to 7.
Wherein the torque detecting means detects a torque based on the pedaling force or a physical quantity related to the torque, based on a displacement amount generated on the sprocket itself by the action of the pedaling force. And

【0019】請求項8の発明では、スプロケットにトル
クが作用すると、弾性を有するスプロケットそれ自体が
応力変形する。この変位量は、作用したトルクの大きさ
に応じて変動する。本発明は、この点に着眼し、トルク
の作用によりスプロケットそれ自体に生じた変位量に基
づいてトルクを検出する。このように本発明では、スプ
ロケット等などの構成要件とは別体に大きな弾性体を付
加する必要が無いので、検出機構をきわめて単純に構成
できるのみならず、この機構が占めるスペース及び重量
を大幅に軽減することができる。よって、合力機構を簡
素化したことと相まって、自転車のフレーム構造をほと
んど変更する必要がなくなるため、軽量化、簡素化を図
った軽快な運転の電動アシスト自転車を実現することが
できる。
According to the invention of claim 8, when torque acts on the sprocket, the sprocket itself having elasticity undergoes stress deformation. The amount of displacement varies depending on the magnitude of the applied torque. The present invention focuses on this point, and detects torque based on the amount of displacement generated on the sprocket itself due to the action of torque. As described above, in the present invention, it is not necessary to add a large elastic body separately from components such as sprockets and the like, so that not only can the detection mechanism be configured very simply, but also the space and weight occupied by this mechanism are greatly reduced. Can be reduced. Therefore, coupled with the simplification of the resultant force mechanism, there is almost no need to change the frame structure of the bicycle, so that it is possible to realize a light-weight, simplified electric-assisted bicycle with a light driving.

【0020】請求項9の発明は、請求項8の発明の前記
スプロケットそれ自体に生じた変位量が、チェーンと嵌
合するため前記スプロケットの外周に形成された歯部
と、前記スプロケットに前記ペダル踏力を伝達するドラ
イブ軸を固定支持するための軸部と、の間の回転位相差
であることを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the sprocket according to the eighth aspect of the present invention, wherein the amount of displacement generated on the sprocket itself is such that a tooth portion formed on an outer periphery of the sprocket for fitting with a chain, and the pedal is provided on the sprocket. The rotational phase difference between the shaft portion for fixedly supporting the drive shaft for transmitting the treading force.

【0021】請求項9の発明では、ペダル踏力が大きく
なるほど、歯部と軸部との間の回転位相差が大きくなる
ため、この回転位相差に基づいてスプロケットに作用し
たトルクを検出することができる。この回転位相差は、
エンコーダ等を用いて検出しすることができる。電動ト
ルクは、スプロケット駆動ギヤを介してスプロケットの
歯部に伝達されるため、この回転位相差はペダル踏力に
基づく踏み込みトルクを純粋に反映する。従って、踏み
込みトルクの演算を高精度で行うことができる。
According to the ninth aspect of the present invention, the rotational phase difference between the tooth portion and the shaft portion increases as the pedaling force increases. Therefore, it is possible to detect the torque applied to the sprocket based on the rotational phase difference. it can. This rotational phase difference is
It can be detected using an encoder or the like. Since the electric torque is transmitted to the teeth of the sprocket via the sprocket drive gear, this rotational phase difference purely reflects the depression torque based on the pedal effort. Therefore, the calculation of the stepping torque can be performed with high accuracy.

【0022】これに対し、請求項10の発明は、請求項
8の前記スプロケットそれ自体に生じた変位量が、前記
ペダル踏力の作用により前記スプロケットそれ自体に生
じた応力変形に伴ってスプロケット面が変位したときの
変位量であることを特徴とする。
On the other hand, according to a tenth aspect of the present invention, the amount of displacement generated in the sprocket itself according to the eighth aspect is such that the sprocket surface is deformed by the stress deformation generated in the sprocket itself due to the action of the pedal depression force. It is characterized by a displacement amount when displaced.

【0023】請求項10の発明では、スプロケット面の
変位量を検出するため、例えば、変位したスプロケット
面までの距離を検出する手段によって、踏み込みトルク
を反映する変位量を求めることができる。このように本
発明では、距離等を検出する手段を付加すればよく、回
転位相差を検出する場合と比べて更にトルク検出手段を
簡素化、小型化することができる。
According to the tenth aspect of the present invention, in order to detect the amount of displacement of the sprocket surface, for example, a means for detecting the distance to the displaced sprocket surface can determine the amount of displacement reflecting the stepping torque. As described above, in the present invention, a means for detecting a distance or the like may be added, and the torque detecting means can be further simplified and downsized as compared with the case of detecting a rotational phase difference.

【0024】応力変形に伴う変位量を大きくしてトルク
の検出精度を向上するためには、スプロケットの変位量
を検出する部分に弾性を備える必要がある。そこで、請
求項11の発明は、請求項10の前記スプロケットが、
チェーンと嵌合するため前記スプロケットの外周に形成
された剛性の歯部と、前記スプロケットに前記ペダル踏
力を伝達するドライブ軸を固定支持するための剛性の軸
部と、前記歯部と前記軸部との間に形成された弾性を有
する応力変形部と、から構成され、該応力変形部のスプ
ロケット面の変位量に基づいて前記ペダル踏力に基づく
トルク又は該トルクに関連した物理量を検出することを
特徴とする。
In order to improve the torque detection accuracy by increasing the displacement caused by the stress deformation, it is necessary to provide a portion for detecting the displacement of the sprocket with elasticity. Then, the invention of claim 11 is that the sprocket of claim 10 is
A rigid tooth portion formed on the outer periphery of the sprocket for fitting with a chain; a rigid shaft portion for fixedly supporting a drive shaft for transmitting the pedal depression force to the sprocket; the tooth portion and the shaft portion And a stress deforming portion having elasticity formed between the stress deforming portion, and detecting a torque based on the pedal depression force or a physical amount related to the torque based on a displacement amount of a sprocket surface of the stress deforming portion. Features.

【0025】請求項11の発明では、軸部にドライブ軸
からのトルクが伝達されると、スプロケット全体がこの
トルクにより回転しようとする。このとき、加えられた
トルクは、応力変形部を介して歯部に伝達されるが、歯
部にチェーンが嵌合していると、チェーンの引張力が該
トルクに対抗する負荷として作用する。従って、軸部と
歯部との間に形成された応力変形部は、弾力を有してい
るため拮抗する応力によって弾性変形し、これに伴って
スプロケット面が大きく変位する。よって、検出精度を
向上できる。このとき、軸部と歯部とが剛性を有してい
るため、スプロケットに軸部を介して加えられたトルク
は確実にチェーンに伝達される。
According to the eleventh aspect of the present invention, when torque from the drive shaft is transmitted to the shaft portion, the entire sprocket tends to rotate by this torque. At this time, the applied torque is transmitted to the tooth portion via the stress deforming portion. When the chain is fitted to the tooth portion, the tensile force of the chain acts as a load opposing the torque. Therefore, since the stress deforming portion formed between the shaft portion and the tooth portion has elasticity, the stress deforming portion is elastically deformed by the opposing stress, and the sprocket surface is greatly displaced accordingly. Therefore, detection accuracy can be improved. At this time, since the shaft and the teeth have rigidity, the torque applied to the sprocket via the shaft is reliably transmitted to the chain.

【0026】応力による変位量をさらに大きくして検出
精度を向上させるため、請求項12の発明は、前記応力
変形部のスプロケット面は、前記ペダル踏力の作用によ
る応力変形が主として前記スプロケットの軸方向の変位
量として現れるような特定形状に成形されていることを
特徴とする。
In order to further increase the detection accuracy by further increasing the amount of displacement due to stress, the invention according to claim 12 is characterized in that the sprocket surface of the stress deforming portion is mainly subjected to the stress deformation due to the action of the pedal depression force in the axial direction of the sprocket. Characterized by being formed into a specific shape that appears as a displacement amount.

【0027】例えば請求項13の発明のように、請求項
12の前記応力変形部の前記特定形状が、その周囲のス
プロケット面に対して隆起するように形成された複数の
隆起部と、前記スプロケットを貫通する複数の孔部と、
が周方向に沿って交互に形成された形状であり、前記隆
起部は、隆起した側の反対側のスプロケット面で凹んで
おり、隣接する前記孔部に面する両側部には面部分を有
しないのが好ましい。
[0027] For example, as in the thirteenth aspect of the present invention, the plurality of raised portions formed so that the specific shape of the stress deforming portion of the twelfth shape is raised with respect to a surrounding sprocket surface, and the sprocket. A plurality of holes penetrating through;
Are alternately formed along the circumferential direction, and the raised portion is recessed on the sprocket surface opposite to the raised side, and has surface portions on both sides facing the adjacent hole. Preferably not.

【0028】請求項13の発明では、応力変形部内に発
生した拮抗する応力によって隆起部がその裾部分の両側
から引っ張られると、隆起部の高さが低下するので、こ
の低下量を軸方向の変位量としてきわめて効率的に検出
することができる。また、隣接した箇所に孔部が形成さ
れているため、隆起部の自由度が増して弾性が大幅に向
上し応力変形量が大きくなる。また、孔部があると、隆
起部を成形しやすくなる。更に本発明では、応力を受け
にくい方向に面部分を有さず、また隆起部の反対側が凹
んでいるので、拮抗する応力による隆起部の低下がより
顕著に現れる。
According to the thirteenth aspect of the present invention, when the raised portion is pulled from both sides of the skirt portion by the opposing stress generated in the stress deforming portion, the height of the raised portion is reduced. The displacement can be detected very efficiently. Further, since the holes are formed in the adjacent portions, the degree of freedom of the raised portions is increased, the elasticity is greatly improved, and the amount of stress deformation is increased. Also, the presence of the hole facilitates the formation of the raised portion. Further, in the present invention, since the surface portion is not provided in the direction in which the stress is less likely to be received, and the opposite side of the ridge is concave, the reduction of the ridge due to the opposing stress appears more remarkably.

【0029】ところで、応力変形部内に生じる応力は、
軸部から伝達されたトルクとチェーンの引張力との拮抗
によるため、径方向に対し斜めの方向が最大の応力方向
となる。即ち、応力分布は渦を巻くような形状となる。
従って、隆起部が応力により引き伸ばされる方向もこの
最大応力方向に沿った方が変位量を大きくするためには
好ましくなる。
Incidentally, the stress generated in the stress deforming portion is as follows.
Since the torque transmitted from the shaft portion and the tensile force of the chain are opposed to each other, the direction oblique to the radial direction is the maximum stress direction. That is, the stress distribution has a spiral shape.
Therefore, the direction in which the bulge is stretched by the stress is preferably along the maximum stress direction in order to increase the displacement.

【0030】そこで、請求項14の発明は、請求項13
の前記隆起部が、前記スプロケット面内で前記スプロケ
ットの径方向に対し斜めに交わるように延在し、前記隆
起部及び前記孔部は、前記スプロケットの軸方向から見
た形状が、前記スプロケットの回転方向に渦を巻くよう
な形状に形成されていることを特徴とする。
Therefore, the invention of claim 14 is based on claim 13
Extends so as to obliquely intersect the radial direction of the sprocket in the plane of the sprocket, and the shape of the raised portion and the hole as viewed from the axial direction of the sprocket is the same as that of the sprocket. It is characterized in that it is formed in a shape that swirls in the direction of rotation.

【0031】請求項14の発明では、複数の隆起部が、
応力により引き伸ばされる方向に沿って渦巻き形状に延
在しているため、トルクの作用による応力変形をスプロ
ケット面の変位量として効率的に引き出すことができ、
検出精度の向上が図れる。
According to the fourteenth aspect, the plurality of raised portions are
Since it extends in a spiral shape along the direction in which it is stretched by stress, stress deformation due to the action of torque can be efficiently extracted as the amount of displacement of the sprocket surface,
The detection accuracy can be improved.

【0032】請求項15の発明は、請求項11乃至請求
項14のいずれか1項に記載の発明において、前記歯部
と、前記応力変形部と、前記軸部とは、それぞれ別体の
構成部品として形成され、前記スプロケットは、これら
の構成部品を連結してなることを特徴とする。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in any one of the eleventh to fourteenth aspects, the tooth portion, the stress deforming portion, and the shaft portion are separately formed. It is formed as a part, and the sprocket is characterized by connecting these components.

【0033】請求項15の発明では、スプロケットがそ
れぞれ別体の構成部品から構成されるため、応力変形部
に弾性を持たせるように成形することがきわめて容易と
なる。換言すれば、応力変形部の弾性を大きくするよう
に容易に成形できる。例えば、応力変形部を弾性率の大
きい材料から構成したり、歯部や軸部と比較して剛性を
減少させるため、板厚の薄い同一の金属材料から成形す
る。或いは弾性率が大きくなるような形状に成形しても
よい。
According to the fifteenth aspect of the present invention, since each of the sprockets is formed of a separate component, it is extremely easy to form the stress deforming portion so as to have elasticity. In other words, it can be easily formed so as to increase the elasticity of the stress deformation portion. For example, the stress-deformed portion is made of a material having a large elastic modulus, or is formed of the same metal material having a small plate thickness in order to reduce rigidity as compared with the tooth portion and the shaft portion. Alternatively, it may be formed into a shape having a large elastic modulus.

【0034】好ましくは、請求項16の発明のように、
請求項15に記載の発明において、前記軸部は円盤に形
成され、前記歯部の中央孔にはめ込まれた状態で回転が
可能であると共に、前記軸部及び前記歯部には、一定範
囲内の角度を越えた回転を係止させる係止手段が、それ
ぞれ設けられているのがよい。
Preferably, as in the invention of claim 16,
The invention according to claim 15, wherein the shaft portion is formed in a disk, is rotatable while being fitted in a central hole of the tooth portion, and has a certain range within the shaft portion and the tooth portion. Locking means for locking the rotation beyond the above angle may be provided respectively.

【0035】請求項16の発明では、ドライブ軸から軸
部にトルクが伝達されると、軸部は、歯部の中央孔には
め込まれた状態でこのトルクの大きさに応じた回転角度
まで回転する。一定以上の限界トルクが作用すると、係
止手段が軸部の回転を係止させる。この係止によって、
応力変形部がその弾性限界を越えて変形することを防止
することができる。
According to the sixteenth aspect, when torque is transmitted from the drive shaft to the shaft portion, the shaft portion is rotated to the rotation angle corresponding to the magnitude of the torque while being fitted in the central hole of the tooth portion. I do. When a limit torque exceeding a certain level acts, the locking means locks the rotation of the shaft. With this lock,
It is possible to prevent the stress deformation portion from being deformed beyond its elastic limit.

【0036】以上のようにスプロケットを複数の構成部
品から構成するのが好ましいが、応力変形部のみを弾性
を有するように成形できる場合には、請求項17の発明
のように、請求項1乃至請求項14のいずれか1項に記
載の発明において、前記スプロケットを一体成形で成形
してもよいことは勿論である。
As described above, it is preferable that the sprocket is composed of a plurality of constituent parts. However, when only the stress deforming portion can be formed to have elasticity, the sprocket can be formed as described in claim 17 through claim 21. In the invention according to any one of the fourteenth aspects, it is a matter of course that the sprocket may be formed by integral molding.

【0037】ところで、応力変形部の軸方向変位を検出
する際には、回転によって特定の検出位置まで回ってき
た隆起部の軸方向の位置を順次検出していき、検出され
た軸方向位置からこの隆起部の軸方向変位を求めること
が好ましい。このとき、複数の隆起部は離散的に配置さ
れ、隣接する各隆起部の間には孔部しか存在しないた
め、ある隆起部が回転によって上記検出位置を離れ、次
の隆起部がこの検出位置までくる間にある一定の時間が
経過する。このため、この一定時間、軸方向変位の検出
ができないこととなり、連続的で滑らかな検出が困難と
なる。
By the way, when detecting the axial displacement of the stress-deformed portion, the axial position of the raised portion which has been turned to a specific detection position by rotation is sequentially detected, and the detected axial position is determined from the detected axial position. It is preferable to determine the axial displacement of the ridge. At this time, since the plurality of ridges are discretely arranged and only a hole exists between each adjacent ridge, a certain ridge separates from the above-mentioned detection position by rotation, and the next ridge becomes this detection position. A certain period of time elapses before reaching. For this reason, it is impossible to detect the axial displacement during this fixed time, and it is difficult to perform continuous and smooth detection.

【0038】そこで、請求項18の発明は、請求項13
乃至請求項17のいずれか1項に記載の発明において、
略平坦な検出面を備え、且つ、前記軸方向に弾力的に変
位可能な被検出部材を更に有し、該被検出部材を前記複
数の隆起部に当接して配置したことを特徴とする。
Therefore, the invention of claim 18 is based on claim 13
In the invention according to any one of claims 17 to 17,
The apparatus further comprises a detection member having a substantially flat detection surface and capable of being elastically displaced in the axial direction, wherein the detection member is arranged in contact with the plurality of raised portions.

【0039】請求項18の発明では、略平坦な検出面を
備えた被検出部材を複数の隆起部に当接して配置したた
め、隣接する隆起部の間の間隙にも検出面が延在する。
しかも、この被検出部材は、軸方向に弾力的に変位可能
なたため、各隆起部の軸方向変位に応じてその検出面が
軸方向に変位し、隣接する隆起部の間の検出面でも、信
頼性の高い軸方向位置を示すことができる。これによっ
て、各隆起部の離散的な変位は検出面上の連続量に変換
され、高精度の検出をきわめて容易に行うことが可能と
なる。
According to the eighteenth aspect of the present invention, since the detected member having the substantially flat detection surface is disposed in contact with the plurality of raised portions, the detection surface also extends to the gap between the adjacent raised portions.
Moreover, since the detected member can be elastically displaced in the axial direction, its detection surface is displaced in the axial direction in accordance with the axial displacement of each raised portion, and even on the detection surface between the adjacent raised portions, A highly reliable axial position can be indicated. As a result, the discrete displacement of each raised portion is converted into a continuous amount on the detection surface, and highly accurate detection can be performed very easily.

【0040】請求項19の発明は、請求項18の発明に
おいて、固定位置から前記スプロケットの応力変形に伴
う軸方向変位量が最大となる検出面内の特定位置までの
距離を検出する検出センサーが取り付けられたことを特
徴とする。
According to a nineteenth aspect, in the eighteenth aspect, the detection sensor for detecting a distance from the fixed position to a specific position on the detection surface where the amount of axial displacement due to the stress deformation of the sprocket is maximum is provided. It is characterized by being attached.

【0041】ここで、固定位置とは、スプロケットの外
部において、該スプロケットに対して静止している位置
をいう。例えば電動アシスト自転車にこのトルク検出装
置を適用した場合、車体フレームに取り付けられた位置
などである。
Here, the fixed position means a position outside the sprocket and stationary with respect to the sprocket. For example, when this torque detection device is applied to an electrically assisted bicycle, it is a position attached to a vehicle body frame.

【0042】請求項19の発明では、検出センサーが、
この固定位置から、トルク作用による応力変形に伴う各
隆起部の変位に応じて軸方向に変位する検出面までの距
離を検出する。検出された距離は、トルク作用を受けて
いない場合の距離との差分をとることによって、作用し
たトルクの大きさを反映する軸方向変位量に変換するこ
とができる。更に請求項19の発明では、検出センサー
が軸方向変位量が最大となる特定位置までの距離を検出
できるため、検出精度を向上することができる。ここ
で、この特定位置は、スプロケットの歯がチェーンの張
り側まで回ってきたところにある(後述する最大応力変
形位置M)。
According to the nineteenth aspect, the detection sensor is
The distance from the fixed position to the detection surface that is displaced in the axial direction in accordance with the displacement of each raised portion due to the stress deformation due to the torque action is detected. The detected distance can be converted into an axial displacement that reflects the magnitude of the applied torque by calculating the difference from the distance when no torque is applied. Furthermore, in the invention of claim 19, the detection sensor can detect the distance to the specific position where the amount of displacement in the axial direction is maximum, so that the detection accuracy can be improved. Here, this specific position is where the teeth of the sprocket have turned to the tight side of the chain (the maximum stress deformation position M described later).

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態に係る
電動アシスト自転車について図面を参照して説明する。 (第1実施形態)図1には、本発明の第1実施形態に係
る電動アシスト自転車1の概略が示されている。同図に
示すように、この電動アシスト自転車1の主要な骨格部
分は、金属管製の車体フレーム3から構成されており、
該車体フレーム3には、前輪20、該前輪を操舵するた
めのハンドル16、後輪22及びサドル18などが周知
の態様で取り付けられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an electric assist bicycle according to each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 schematically shows an electric assist bicycle 1 according to a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, a main skeleton portion of the electric assist bicycle 1 is constituted by a body frame 3 made of a metal tube.
A front wheel 20, a handle 16 for steering the front wheel, a rear wheel 22, a saddle 18, and the like are attached to the vehicle body frame 3 in a known manner.

【0044】また、車体フレーム3の中央下部には、ス
プロケット2が回転自在に軸支されており、該スプロケ
ット2はこれと同軸を有するドライブシャフト4を介し
て左右両側にスプロケット2と一体に回転するクランク
棒6L、6Rが各々取り付けられ、これらのクランク棒
の先端にはペダル8L、8Rが各々設けられている。更
に、後輪22の中央部には、伝達された踏力を該後輪に
与えるための後輪動力機構10が設けられており、該後
輪動力機構の内部に設けられた図示しないフリーホイー
ルとスプロケット2との間には無端回動のチェーン12
が張設されている。
A sprocket 2 is rotatably supported at the center lower portion of the body frame 3, and the sprocket 2 rotates integrally with the sprocket 2 on both left and right sides via a drive shaft 4 coaxial with the sprocket. The crank rods 6L and 6R are respectively attached, and pedals 8L and 8R are provided at the tips of these crank rods, respectively. Further, a rear wheel power mechanism 10 for applying the transmitted pedaling force to the rear wheel is provided at a central portion of the rear wheel 22, and a free wheel (not shown) provided inside the rear wheel power mechanism is provided. Endlessly rotating chain 12 between sprocket 2
Is stretched.

【0045】このチェーン12は、図示しないが、2枚
のまゆ型のリンクプレートに2本のピンを圧入したピン
リンクと、2個のブシュを2枚のリングプレートに圧入
し、そのブッシュの外周囲にローラを回転自在にはめ込
んだローラリンクとを交互に組み合わせてなるものであ
る。チェーン12のピンリンク及びローラリンクを構成
する各ローラは、スプロケット2の各歯に嵌合するよう
に、ピッチ及び直径が定められている。
Although not shown, the chain 12 has a pin link formed by press-fitting two pins into two cocoon-shaped link plates and two bushings press-fitted into two ring plates. Roller links around which rollers are rotatably fitted are alternately combined. The pitch and the diameter of each roller constituting the pin link and the roller link of the chain 12 are determined so as to fit with each tooth of the sprocket 2.

【0046】周知のように、ペダル8に与えられた前進
方向の踏力は、クランク棒6を介して図のR方向の踏み
込みトルクとしてスプロケット2に作用し、該踏み込み
トルクはチェーン12を介して後輪動力機構10に伝達
され、その結果、後輪22を回転させて自転車1を前方
に走らせる。
As is well known, the pedaling force applied to the pedal 8 in the forward direction acts on the sprocket 2 via the crank rod 6 as a stepping torque in the R direction in the figure, and the stepping torque is transmitted through the chain 12 to the rear. The power is transmitted to the wheel power mechanism 10, and as a result, the rear wheel 22 is rotated to cause the bicycle 1 to run forward.

【0047】また、スプロケット2には、スプロケット
駆動ギヤ11が嵌合されており、このスプロケット駆動
ギヤ11は、後述する駆動手段13に連結されている。
このスプロケット駆動ギヤ11の上面図及び側面図を図
4に示す。同図に示すように、スプロケット駆動ギヤ1
1は、平行に対置された2枚のローラプレート17a、
17bと、これらのプレート間を連結するようにプレー
トの周囲領域に沿ってチェーン12のローラと同一ピッ
チ毎に該プレートに対し略垂直に圧入された複数(図の
例では6個)の円筒形のブシュ(ローラ軸)15と、こ
れらのブシュの外周囲を覆って回転自在に各々はめ込ま
れた複数(図の例では6個)の円筒形のローラ21と、
を備えている。ローラプレート17a、17bは、その
中央部に、駆動手段13に取り付けるための取り付け孔
19が形成され、隣接するローラ21の間の外周部に
は、内側に凹んだ凹部33が形成されている。
A sprocket driving gear 11 is fitted to the sprocket 2, and the sprocket driving gear 11 is connected to driving means 13 described later.
FIG. 4 shows a top view and a side view of the sprocket drive gear 11. As shown in FIG.
1, two roller plates 17a opposed in parallel,
17b and a plurality (six in the example in the figure) of cylinders press-fitted substantially perpendicularly to the plates at the same pitch as the rollers of the chain 12 along the peripheral region of the plates so as to connect the plates. Bushings (roller shafts) 15, a plurality of (six in the example in the figure) cylindrical rollers 21 rotatably fitted over the outer periphery of these bushings,
It has. The roller plates 17a and 17b have a mounting hole 19 formed at the center thereof for mounting to the driving means 13, and a concave portion 33 recessed inward at an outer peripheral portion between the adjacent rollers 21.

【0048】図5(a)には、スプロケット2にスプロ
ケット駆動ギヤ11が嵌合した状態の正面図が示されて
いる。この状態では、スプロケット駆動ギヤ11の隣接
する2つのローラ21がスプロケット2の凹部25に係
合し、これらローラ間の間隙には、スプロケット2の一
つの歯24が進入する。ここで、S−S’線に沿って取
られた断面図を図5(b)に示す。同図に明らかなよう
に、嵌合した状態では、スプロケット駆動ギヤ11のプ
レート17a,17bの間にスプロケット2の歯24が
挟持される。なお、スプロケット駆動ギヤ11の上述し
た凹部33は、チェーン12の歯がローラ21の間に嵌
合しやすいように成形されるのがよく、例えばチェーン
12のまゆ型のリンクプレートの中央のくびれ部分と略
同一形状に成形されるのが好ましい。
FIG. 5 (a) is a front view showing a state where the sprocket drive gear 11 is fitted to the sprocket 2. In this state, two adjacent rollers 21 of the sprocket drive gear 11 are engaged with the concave portions 25 of the sprocket 2, and one tooth 24 of the sprocket 2 enters the gap between these rollers. Here, a cross-sectional view taken along the line SS ′ is shown in FIG. As is apparent from the figure, in the fitted state, the teeth 24 of the sprocket 2 are sandwiched between the plates 17a and 17b of the sprocket drive gear 11. The recess 33 of the sprocket drive gear 11 is preferably formed so that the teeth of the chain 12 can easily fit between the rollers 21. For example, a constricted portion at the center of the chain-shaped link plate of the chain 12 is used. Preferably, it is formed in substantially the same shape.

【0049】図5(a)、(b)のように嵌合した状態
で、スプロケット駆動ギヤ11が、その駆動中心軸9の
回りに図のK方向に回転すると、各々のローラ21がス
プロケット2のそれぞれの凹部25に、順次、係合して
いき、これと共に、スプロケット2がドライブ4の中心
軸5の回りのR方向の駆動トルクを与えられる。このよ
うに本実施形態では、電動モータ37からの電動トルク
がスプロケット駆動ギヤ11を介してスプロケット2の
剛性の高い歯部23に伝達されるため、スプロケット2
を撓ませることなく、且つ回転中心がずれることなく踏
力を補助することができる。
When the sprocket drive gear 11 rotates in the direction K in the drawing around the drive center axis 9 in the fitted state as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), The sprockets 2 are successively engaged with the respective recesses 25, and the driving torque in the R direction about the central axis 5 of the drive 4 is given to the sprocket 2. As described above, in the present embodiment, since the electric torque from the electric motor 37 is transmitted to the highly rigid teeth 23 of the sprocket 2 via the sprocket drive gear 11, the sprocket 2
The pedaling force can be assisted without bending the shaft and without shifting the rotation center.

【0050】図2には、第1実施形態に係る電動アシス
ト自転車1に適用されたトルク検出装置、及び、上述し
たスプロケット駆動ギヤ11を含む電動アシスト手段の
概略構成が示されている。なお、同図は、ドライブシャ
フト4の中心軸線5を通って取られた水平断面の上図と
して示されたものであり、簡単化のため、左側のクラン
ク棒6L及びペダル8Lのみが示されている。
FIG. 2 shows a schematic configuration of a torque detecting device applied to the electric assist bicycle 1 according to the first embodiment, and electric assist means including the sprocket drive gear 11 described above. The figure is shown as an upper view of a horizontal section taken through the center axis 5 of the drive shaft 4, and for simplification, only the left crank rod 6L and the pedal 8L are shown. I have.

【0051】まず、図2を参照して本実施形態のトルク
検出装置を説明する。同図に示すように、このトルク検
出装置は、スプロケット2それ自体の応力変形による軸
方向(軸線5と平行な方向)の変位量を検出できるよう
に構成されており、この軸方向変位量を検出しやすくす
るためにスプロケット2の一方の表面側(図では左側)
に当接された位置検出用円板32と、この軸方向変位量
を検出するために用いられる検出センサー34と、をさ
らに含んで構成されている。
First, the torque detecting device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the torque detecting device is configured to detect an axial displacement (a direction parallel to the axis 5) due to stress deformation of the sprocket 2 itself. One surface side of sprocket 2 (left side in the figure) for easy detection
And a detection sensor 34 used to detect the axial displacement amount.

【0052】このうちスプロケット2は、所定の金属材
料から一体成形されており、図3(上面図及び概念的な
側面図)に示すように、ドライブシャフト4を貫通させ
るための中心孔30を備えた中央部29と、複数の隆起
部27及び複数の孔部28とが周方向に沿って交互に形
成された応力変形部26と、スプロケット2の最外周部
に形成された複数の歯24及び隣接する歯の間に形成さ
れた凹部25からなる前述した歯部23と、を有するよ
うに形成されている。
The sprocket 2 is integrally formed from a predetermined metal material, and has a center hole 30 through which the drive shaft 4 passes as shown in FIG. 3 (top view and conceptual side view). Center portion 29, a plurality of raised portions 27 and a plurality of holes 28 are alternately formed along the circumferential direction in a stress deforming portion 26, and a plurality of teeth 24 formed on the outermost peripheral portion of the sprocket 2, And the above-described tooth portion 23 including the concave portion 25 formed between adjacent teeth.

【0053】ここに応力変形部26の隆起部27を、線
B−B’(図3の上面図)を視線方向として眺めたとき
の側面図を図8(a)に示す。同図に示すように、隆起
部27は、応力による変形を軸方向の変位量に変換する
ため、スプロケット2の一方の表面側に隆起し、他方の
表面側で凹んでいる。図の例では、スプロケット2の平
坦な表面に対して傾斜した傾斜部27aと、平坦な頂上
部27bと、を有する。また、この隆起部27には、隣
接する孔部28に面した側面に面部分が存在していない
ことがわかる。
FIG. 8A is a side view of the raised portion 27 of the stress deforming portion 26 when viewed along the line BB '(top view in FIG. 3). As shown in the figure, the protruding portion 27 protrudes on one surface side of the sprocket 2 and is recessed on the other surface side in order to convert deformation due to stress into an axial displacement. In the illustrated example, the sprocket 2 has an inclined portion 27a inclined with respect to the flat surface, and a flat top 27b. Further, it can be seen that the protruding portion 27 has no surface portion on the side surface facing the adjacent hole portion 28.

【0054】また、この隆起部27を線A−A’を視線
方向として眺めたときの正面図を図8(b)に示す。同
図に示すように、傾斜部27aは、傾斜した平坦な面部
分であることがわかる。
FIG. 8B is a front view of the raised portion 27 as viewed from the line AA ′. As shown in the figure, it can be seen that the inclined portion 27a is an inclined flat surface portion.

【0055】なお、図8(c)に示すように、隆起部2
7’を、頂上部27bが形成されていない完全な凸状又
は半円状に構成してもよい。この隆起部27’の線A−
A’から見た外観は、図8(b)と類似であるので、図
示を省略する。
Note that, as shown in FIG.
7 'may be configured in a completely convex or semi-circular shape without the top 27b. The line A-
The appearance viewed from A ′ is similar to that of FIG.

【0056】このように形成された隆起部27は、図7
に示すように、チェーン引張力と踏み込みトルクとの拮
抗から生じた応力F、−Fによってその両側から(即
ち、歯部23の側及び中央部29の側から:図7参照)
引っ張られたとき、傾斜部27aの傾斜が緩やかとなっ
て頂上部の高さが低下する。この高さの低下量が軸方向
変位量ΔLであり、チェーン引張力の源である踏み込み
トルクを反映している。
The raised portion 27 formed as described above is similar to that shown in FIG.
As shown in FIG. 7, the stresses F and −F generated from the antagonism between the chain pulling force and the stepping torque cause the stresses F and −F to be applied from both sides (that is, from the teeth 23 and the center 29: see FIG. 7).
When pulled, the inclination of the inclined portion 27a becomes gentle and the height of the top decreases. The amount of decrease in the height is the amount of axial displacement ΔL, which reflects the stepping torque that is the source of the chain pulling force.

【0057】また、孔部28は、応力変形部26の剛性
を低下させて隆起部27の応力変形量を増大させるよう
に、スプロケット2の厚さを貫通して開けられている。
なお、中央部29及び歯部26は、充分な剛性を持つよ
うに成形されるが、応力変形部26の応力変形量を更に
増大させて検出精度を高めるために、応力変形部26を
中央部29等に比べて薄く成形した方が好ましい。
The hole 28 is formed through the thickness of the sprocket 2 so as to reduce the rigidity of the stress deformation portion 26 and increase the amount of stress deformation of the raised portion 27.
The central portion 29 and the tooth portion 26 are formed so as to have a sufficient rigidity. It is preferable to form the thinner than 29 or the like.

【0058】更に、応力変形部26は、応力による変形
を軸方向の変位量に、より効率的に変換するため、図3
(上面図)に示すように、隆起部27及び孔部28が自
転車1を前方に走らせる順回転方向Rに渦巻き形状を呈
するようにそれぞれ形成されている。これにより、単に
隆起部27を径方向(円中心から放射状に延びる方向)
に放射状に形成した場合と比べて、隆起部27の両側か
ら引っ張る力の向きは、最大応力の向きに近くなり、よ
り大きく隆起部を変形させることができる。
Further, the stress deformation section 26 converts the deformation due to the stress into an axial displacement more efficiently, as shown in FIG.
As shown in (top view), the protruding portion 27 and the hole portion 28 are each formed to have a spiral shape in the forward rotation direction R for running the bicycle 1 forward. Thereby, the raised portion 27 is simply moved in the radial direction (the direction extending radially from the center of the circle).
As compared with the case where the protrusions are formed radially, the direction of the pulling force from both sides of the protrusion 27 is closer to the direction of the maximum stress, and the protrusion can be deformed more greatly.

【0059】なお、図3の上面図において、スプロケッ
ト2の中心Oを原点とし、自転車1の進行方向をX軸の
正方向、このX軸に対し鉛直上方向をY軸の正方向とす
ると、スプロケット2は、X軸及びY軸によって4つの
区画即ち第I象限、第II象限、第III象限及び第IV象限に
便宜上分類することができる。このとき、チェーン12
が巻架けられた区画のうち、チェーン12の張り側にあ
る第I象限が最も大きな引張力を受けて、これにより生
じる応力変形量が最大となる。また、第I象限の中で
も、最大の応力変形を被るところ(最大応力変形位置
M)が、Y軸の正方向との交点よりR方向に2、3歯程
度進んだところといわれている。ただし、この最大応力
変形位置Mは、様々な条件によって変動する。
In the top view of FIG. 3, if the center O of the sprocket 2 is the origin, the traveling direction of the bicycle 1 is the positive direction of the X axis, and the direction perpendicular to the X axis is the positive direction of the Y axis. The sprocket 2 can be conveniently divided into four sections, i.e., quadrants I, II, III, and IV, according to the X and Y axes. At this time, the chain 12
In the section where is wound, the first quadrant on the tight side of the chain 12 receives the largest tensile force, and the amount of stress deformation generated thereby becomes the maximum. It is also said that, in the quadrant I, the point where the maximum stress deformation is caused (the maximum stress deformation position M) is a point advanced by about two or three teeth in the R direction from the intersection with the positive direction of the Y axis. However, the maximum stress deformation position M varies depending on various conditions.

【0060】また、位置検出用円板32は、図6(a)
に示すように、中央部に形成された中心孔40と、該中
心孔40の外周部全体に亘って形成された、非伸縮性の
複数の平坦部38と、隣接する平坦部38の間に各々形
成された複数の伸縮ひだ部39と、を有する。
The position detecting disk 32 is shown in FIG.
As shown in the figure, a central hole 40 formed in the center portion, a plurality of non-stretchable flat portions 38 formed over the entire outer peripheral portion of the central hole 40, and a portion between adjacent flat portions 38 And a plurality of elastic folds 39 formed respectively.

【0061】このうち伸縮ひだ部39は、図6(b)に
示すように、例えば板金を少なくとも三角状に折り曲げ
て溝を作ることによって形成することができる。従っ
て、この伸縮ひだ部39は、弾力を有し、且つ、P方向
及びQ方向に伸縮することができる。これによって、各
々の平坦部38は、隣接する平坦部に対してU方向に上
下することができるのみならず、伸縮ひだ部39の弾力
によって元の位置に戻る作用を受ける。
As shown in FIG. 6B, the elastic folds 39 can be formed, for example, by bending a sheet metal at least in a triangular shape to form a groove. Therefore, the expansion and contraction folds 39 have elasticity and can expand and contract in the P and Q directions. Thus, each flat portion 38 is not only able to move up and down with respect to the adjacent flat portion in the U direction, but is also returned to the original position by the elasticity of the elastic fold portion 39.

【0062】位置検出用円板32は、図2に示すよう
に、各々の平坦部38がスプロケット2の各隆起部27
にそれぞれ当接した状態でドライブシャフト4に固定支
持され、スプロケット2と共に回転する。各隆起部27
が応力変形により軸方向に上下するのに応じて位置検出
用円板32の各平坦部38も隆起部に当接した状態でそ
れぞれ上下に変位する。この位置検出用円板32をスプ
ロケット2に当接しておくことによって、離散的に配置
された各平坦部38の変位量を連続的な変位量として検
出することが可能となる。
As shown in FIG. 2, each flat portion 38 of the position detecting disk 32 is
Are fixedly supported by the drive shaft 4 in a state of contact with the sprocket 2 and rotate together with the sprocket 2. Each ridge 27
As the plate moves up and down in the axial direction due to the stress deformation, each flat portion 38 of the position detecting disk 32 also moves up and down while being in contact with the raised portion. By contacting the position detecting disk 32 with the sprocket 2, it is possible to detect the amount of displacement of each of the discretely arranged flat portions 38 as a continuous amount of displacement.

【0063】この位置検出円板32に向かって配置され
た検出センサー34は、応力変形に伴うスプロケット2
の軸方向変位量が比較的大きくなるような位置検出円板
32上の検出点までの距離を検出できるように車体フレ
ーム3に対し固定されている。この検出センサー34
は、車体フレーム3(図1)に取り付けられたその固定
位置から位置検出用円板32までの軸方向の距離を検出
し、該距離を示す検出信号を出力する。好ましくは、図
3の最大応力変形点Mまでの軸方向距離L1を検出でき
るように検出センサー34を取り付ける。
The detection sensor 34 arranged toward the position detection disk 32 is provided with a sprocket 2
Is fixed to the body frame 3 so as to detect a distance to a detection point on the position detection disk 32 at which the axial displacement amount becomes relatively large. This detection sensor 34
Detects an axial distance from the fixed position attached to the vehicle body frame 3 (FIG. 1) to the position detecting disc 32, and outputs a detection signal indicating the distance. Preferably, the detection sensor 34 is attached so that the axial distance L1 to the maximum stress deformation point M in FIG. 3 can be detected.

【0064】なお、この検出センサー34は、例えば、
位置検出用円板32の軸方向変位に応じて軸方向に移動
するように取り付けられたフェライト等の磁性材料から
なる検出体と、該検出体の近傍に配置されたコイルと、
該コイルのインダクタンスの変化を電気信号に変換して
検出することが可能な検出回路と、によって実現でき
る。この構成の場合、スプロケット2の軸方向変位量に
応じて検出体がコイルに接近したり或いは遠ざかるが、
検出体とコイルとの距離によりコイルのインダクタンス
が変化するので、コイルのインダクタンスの変化を検出
回路により検出することによってスプロケット2までの
軸方向距離L1を演算することができる。勿論、軸方向
距離L1を検出できる限り、これ以外の型式の任意の検
出センサーを用いてもよい。
The detection sensor 34 is, for example,
A detection body made of a magnetic material such as ferrite attached so as to move in the axial direction according to an axial displacement of the position detection disk 32, and a coil arranged near the detection body;
And a detection circuit capable of detecting a change in inductance of the coil by converting the change into an electric signal. In the case of this configuration, although the detection object approaches or moves away from the coil according to the axial displacement amount of the sprocket 2,
Since the inductance of the coil changes depending on the distance between the detection object and the coil, the axial distance L1 to the sprocket 2 can be calculated by detecting the change in the inductance of the coil by the detection circuit. Of course, any other type of detection sensor may be used as long as the axial distance L1 can be detected.

【0065】検出センサー34の出力端には、センサー
からの検出信号を受信するコントローラ14が接続され
ている。このコントローラ14は、いわゆるマイクロコ
ンピュータなどで実現することができ、受信した検出信
号に基づいてスプロケット2に作用したトルクの値を演
算する演算機能などを有する。
The output terminal of the detection sensor 34 is connected to the controller 14 for receiving a detection signal from the sensor. The controller 14 can be realized by a so-called microcomputer or the like, and has a calculation function for calculating the value of the torque applied to the sprocket 2 based on the received detection signal.

【0066】次に、本実施形態の電動アシスト手段を説
明する。この電動アシスト手段は、図2に示すように、
スプロケット2に嵌合する上述したスプロケット駆動ギ
ヤ11と、図示しないバッテリーで回転駆動し、その電
動トルクを回転軸37aを介して伝達する電動モータ3
7と、電動モータ37の回転軸37a回りの回転速度を
減速してギヤ軸35aを介してスプロケット駆動ギヤ1
1に伝達する減速機構35と、上記のコントローラ14
と、を含んで構成される。なお、前述した駆動手段13
は、電動モータ37及び減速機構35からなる。
Next, the electric assist means of this embodiment will be described. This electric assist means, as shown in FIG.
The above-described sprocket drive gear 11 fitted to the sprocket 2 and the electric motor 3 which is driven to rotate by a battery (not shown) and transmits the electric torque via a rotating shaft 37a.
7, the rotation speed of the electric motor 37 around the rotation shaft 37a is reduced, and the sprocket driving gear 1 is reduced via the gear shaft 35a.
1 and the controller 14 described above.
And is comprised. The driving means 13 described above is used.
Comprises an electric motor 37 and a speed reduction mechanism 35.

【0067】このうち減速機構35は、例えば、複数の
ギヤ等を組み合わせて構成されており、これらのギヤに
より構成された電動トルクの伝達経路の途中には、一方
向にだけ動力を伝達する、いわゆるワンウェイクラッチ
(図示せず)が設けられている。このワンウェイクラッ
チは、電動モータ37からの電動トルクをスプロケット
駆動ギヤ11に伝達するが、その逆方向、即ちスプロケ
ット駆動ギヤから減速機構35へはトルクを伝達しない
ように構成・接続される。これによって、非駆動時の電
動モータ37の負荷がスプロケット2には伝達せず、常
に軽快な運転が可能となる。
The speed reduction mechanism 35 includes, for example, a combination of a plurality of gears, and transmits power in only one direction along the transmission path of the electric torque formed by the gears. A so-called one-way clutch (not shown) is provided. The one-way clutch is configured and connected so as to transmit the electric torque from the electric motor 37 to the sprocket drive gear 11 but not in the reverse direction, that is, to transmit the torque from the sprocket drive gear to the reduction mechanism 35. As a result, the load of the electric motor 37 at the time of non-drive is not transmitted to the sprocket 2, and light driving is always possible.

【0068】また、コントローラ14は、検出センサー
34からの検出信号に基づいて電動アシスト補助が必要
であるか否かを判定し、この判定結果から電動モータ3
7の回転を制御するためのモータ制御信号を出力する。
Further, the controller 14 determines whether or not the electric assist is necessary based on the detection signal from the detection sensor 34.
And outputs a motor control signal for controlling the rotation of the motor.

【0069】次に、本発明の第1実施形態の作用を説明
する。搭乗者がペダル8R、8Lを踏んで自転車1を前
方に走らせるとき、スプロケット2はR方向に回転す
る。このとき、スプロケット2はこれに嵌合したチェー
ン12に駆動力を伝達すると同時に、その負荷であるチ
ェーン12からの引張力よりスプロケットの各点には、
これらの力の拮抗に応じた応力が分布する。この応力に
よって、スプロケット2は、その応力変形部26におい
て最も大きな応力変形を受ける。この応力は、チェーン
12の張り側にある図3の第I象限を通過している間の
応力変形部26の区画において最も強く作用し、図7に
示すように、隆起部27の両側からこれを引っ張るよう
に応力F及び−Fが作用する。この応力Fの大きさに応
じて、隆起部27の軸方向高さは応力を受けていない場
合と比べて低下する。この低下量はペダル踏み込みトル
クが大きくなって応力Fが増加すればするほど増大す
る。
Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described. When the rider steps on the pedals 8R and 8L and runs the bicycle 1 forward, the sprocket 2 rotates in the R direction. At this time, the sprocket 2 transmits the driving force to the chain 12 fitted thereto, and at the same time, at each point of the sprocket due to the tensile force from the chain 12, which is the load.
Stress is distributed according to the antagonism of these forces. Due to this stress, the sprocket 2 undergoes the greatest stress deformation at the stress deformation portion 26 thereof. This stress acts most strongly in the section of the stress deforming portion 26 while passing through the quadrant I of FIG. 3 on the tight side of the chain 12, and as shown in FIG. Are applied so as to pull. In accordance with the magnitude of the stress F, the height of the raised portion 27 in the axial direction decreases as compared with the case where no stress is applied. This decrease increases as the pedal depression torque increases and the stress F increases.

【0070】スプロケット2の回転に伴い、各隆起部2
7がその回転位置及び踏み込みトルクに応じて発生する
応力の作用によって軸方向にそれぞれ上下運動すると、
これに当接している弾性を有する位置検出用円板32の
各平坦部38も各隆起部27の変動にそれぞれ完全に追
従して上下運動する。
With the rotation of the sprocket 2, each raised portion 2
7 moves up and down in the axial direction by the action of stress generated according to its rotational position and stepping torque, respectively.
Each flat portion 38 of the elastic position detecting disk 32 in contact with this also moves up and down completely following the fluctuation of each raised portion 27.

【0071】検出センサー34は、車体フレーム3に対
して固定された取り付け位置から第I象限内の特定の検
出位置(例えば最大応力変形位置M)を通過中のスプロ
ケット部分までの距離を、常時、計測しており、この計
測結果を検出信号としてコントローラ14に出力する。
なお、検出センサー34は、上記検出位置までの距離
を、位置検出用円板32を介して検出するため、その検
出信号は連続的に変動する信号となり、コントローラ1
4によるトルク演算やトルクによるアシスト判定をきわ
めて容易に行うことができる。
The detection sensor 34 constantly determines the distance from the mounting position fixed to the vehicle body frame 3 to the sprocket portion passing through a specific detection position (for example, the maximum stress deformation position M) in the quadrant I. Measurement is performed, and the measurement result is output to the controller 14 as a detection signal.
Since the detection sensor 34 detects the distance to the detection position via the position detection disk 32, the detection signal is a signal that fluctuates continuously.
4 makes it possible to very easily perform the torque calculation and the assist determination based on the torque.

【0072】検出信号を受信したコントローラ14は、
予めメモりに記憶された、応力を受けていないときの軸
方向距離L0と、この検出信号が示す軸方向距離L1
と、の差分としてスプロケット2の軸方向変位量ΔL
(L0−L1;図7)を演算し、さらにこの軸方向変位
量ΔLから所定の変換に従ってスプロケット2に作用し
たトルクTを演算する。
When the controller 14 receives the detection signal,
The axial distance L0 when no stress is applied, which is stored in advance in memory, and the axial distance L1 indicated by this detection signal.
And the axial displacement ΔL of the sprocket 2 as the difference between
(L0-L1; FIG. 7), and the torque T applied to the sprocket 2 is calculated from the axial displacement ΔL according to a predetermined conversion.

【0073】更に、コントローラ14は、演算されたト
ルクTに基づき所定の制御方法に従ってアシスト用の電
動トルクTeを演算し、該電動トルクで回転駆動するよ
うに電動モータ37を指令する制御信号を演算出力す
る。
Further, the controller 14 calculates an assist electric torque Te according to a predetermined control method based on the calculated torque T, and calculates a control signal for instructing the electric motor 37 to rotate by the electric torque. Output.

【0074】最も簡単な電動アシスト制御の場合、例え
ば、演算されたトルクTが所定値以上となったとき、電
動モータ37をオンにして踏み込みトルクに対し所定の
比率を保つような電動トルクを指令するモータ制御信号
を出力し、それ以外では電動モータをオフにするモータ
制御信号を出力する。この場合、検出センサー34によ
り検出された軸方向距離L1が一定値以上となったとき
のみに電動モータ37をオンにするようにしてもよい。
In the simplest electric assist control, for example, when the calculated torque T becomes equal to or more than a predetermined value, the electric motor 37 is turned on, and an electric torque such as to maintain a predetermined ratio with respect to the stepping torque is instructed. A motor control signal for turning off the electric motor is output otherwise. In this case, the electric motor 37 may be turned on only when the axial distance L1 detected by the detection sensor 34 exceeds a certain value.

【0075】電動モータ37がオンとなって回転する
と、この回転は、減速機構35及びスプロケット駆動ギ
ヤ11を介して、スプロケット2の剛性の高い歯部の近
傍に伝達され、スプロケット2にアシスト用電動トルク
を加える。このように踏み込みトルクが一定以上とみな
されるような条件下で、アシスト用電動トルクが加わる
ので、ペダル運転を楽に行うことができる。
When the electric motor 37 is turned on and rotated, this rotation is transmitted to the vicinity of the highly rigid tooth portion of the sprocket 2 via the speed reduction mechanism 35 and the sprocket drive gear 11, and the assist electric power is transmitted to the sprocket 2. Apply torque. As described above, the assisting electric torque is applied under such a condition that the stepping torque is considered to be equal to or more than a certain value, so that the pedal operation can be performed easily.

【0076】以上のように本発明の第1実施形態では、
電動モータ37からの電動トルクがスプロケット駆動ギ
ヤ11を介して、直径が大きいスプロケット2の歯部2
3に直接伝達されるため、上記従来技術のようにドライ
ブシャフト4から電動トルクを付加するという構造と比
べて減速比を大きく取れるという利点がある。これによ
って、合力機構の小型軽量化並びに簡素化を図ることが
できる。更に、スプロケット駆動ギヤ11と駆動手段1
3とを設けるだけで電動アシスト手段を構成できるた
め、従来の車体のフレーム構造を変更する必要はなくな
り、自転車構造の更なる小型軽量化、簡素化、及びコス
ト削減を図ることができる。
As described above, in the first embodiment of the present invention,
The electric torque from the electric motor 37 is transmitted through the sprocket drive gear 11 to the teeth 2 of the sprocket 2 having a large diameter.
3 is directly transmitted to the drive shaft 3, so that there is an advantage that a large reduction ratio can be obtained as compared with the structure in which the electric torque is added from the drive shaft 4 as in the above-described conventional technology. This makes it possible to reduce the size and weight and simplify the resultant force mechanism. Further, the sprocket driving gear 11 and the driving means 1
Since the electric assist means can be configured only by providing the third and third components, it is not necessary to change the frame structure of the conventional vehicle body, and the bicycle structure can be further reduced in size and weight, simplified, and reduced in cost.

【0077】また、電動トルクをスプロケット外周部で
ある歯部23に伝達するため、歯部23と本実施形態の
トルク検出装置により測定されるトルクは、踏み込みト
ルクのみを反映したものとなり、電動トルクと踏み込み
トルクとを明確に分離して該踏み込みトルクを正確に演
算することができる。
Further, since the electric torque is transmitted to the tooth portion 23 which is the outer peripheral portion of the sprocket, the torque measured by the tooth portion 23 and the torque detecting device of this embodiment reflects only the stepping torque, and And the stepping torque can be clearly separated, and the stepping torque can be accurately calculated.

【0078】更に、本実施形態では、剛性が高く体積及
び重量が大きい弾性部材や伝達機構などを、既存の電動
アシスト自転車に別途、追加することなく、スプロケッ
トそれ自体の応力変形量に基づいてトルクを演算するよ
うにしたので、トルク検出機構のスペース及び重量を削
減すると共にその機構を大幅に簡素化し、従来のように
急な坂道などでも楽なペダル踏み込み運転が行えるとい
う効果を享受しつつ、きわめて軽快に運転することがで
きる(第2実施形態)次に、第2実施形態に係る電動ア
シスト自転車のトルク検出装置を説明する。このトルク
検出装置は、第1の実施形態のようにスプロケットを一
体成形したものではなく、複数の部品から構成した点に
特徴がある。本実施形態に係るスプロケットにも、第1
の実施形態と同様にスプロケット駆動ギヤ11が嵌合さ
れる。なお、第1の実施形態と同様の構成要件について
は同一の符号を附して詳細な説明を省略する。
Further, in this embodiment, the torque based on the amount of stress deformation of the sprocket itself can be obtained without separately adding an elastic member having a high rigidity and a large volume and weight, a transmission mechanism, and the like to an existing electric assist bicycle. , So that the space and weight of the torque detection mechanism can be reduced and the mechanism greatly simplified, while enjoying the effect that the pedal can be easily depressed even on a steep slope as in the past. Second Embodiment) A torque detecting device for an electrically assisted bicycle according to a second embodiment will be described. This torque detecting device is characterized in that the sprocket is not integrally formed as in the first embodiment, but is constituted by a plurality of parts. The sprocket according to the present embodiment also has the first
The sprocket drive gear 11 is fitted in the same manner as in the embodiment. Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.

【0079】図9には、第2実施形態に係るトルク検出
装置の検出対象となるスプロケットの各構成部品(上面
図及び概念的な側面図)が示されている。同図に示すよ
うに、本実施形態のスプロケットは、スプロケット歯部
50Aと、弾性変形部50Bと、円盤部50Cと、の3
つの構成部品からなる。
FIG. 9 shows components (top view and conceptual side view) of a sprocket to be detected by the torque detecting device according to the second embodiment. As shown in the figure, the sprocket of this embodiment has three sprocket teeth 50A, an elastically deformable portion 50B, and a disk portion 50C.
Consists of two components.

【0080】このうちスプロケット歯部50Aは、その
最外周に亘って歯51と凹部52とが交互に複数形成さ
れた外周部53と、中央部で開口する穿孔56と、外周
部53から穿孔56に向かって径方向に突出し、周方向
に等角度毎に各々形成された3つの突起部54と、を備
えている。このスプロケット歯部50Aは、チェーン1
2との嵌合を確実にするため剛性を有するように金属材
料から一体成形される。
The sprocket tooth portion 50A has an outer peripheral portion 53 in which a plurality of teeth 51 and concave portions 52 are alternately formed over the outermost periphery, a perforation 56 opening at the center portion, and a perforation 56 from the outer peripheral portion 53. , And three protrusions 54 formed at equal angles in the circumferential direction. The sprocket teeth 50A are connected to the chain 1
2 is integrally molded from a metal material so as to have rigidity so as to ensure the fitting with the metal material.

【0081】また、弾性変形部50Bは、応力変形量を
大きくするため弾性体から一体成形されており、環状の
外周部58と、これと同一中心でドライブシャフト4を
貫通させる中央孔64を備えた中央内円部62と、外周
部58と中央内円部62とを所定角度毎に連結する細長
い複数(図では6個)の連結部61と、を有し、各連結
部61の中央部には隆起部60がそれぞれ形成され、隣
接する連結部61の間には孔部65がそれぞれ形成され
ている。なお、弾性変形部50Bは、弾性率の大きい材
料又はスプロケット歯部50Aよりも厚さが小さい同一
金属材料から作ることができる。
The elastically deforming portion 50B is integrally formed of an elastic body in order to increase the amount of stress deformation, and has an annular outer peripheral portion 58 and a central hole 64 at the same center as the outer peripheral portion 58, through which the drive shaft 4 passes. A central inner circular portion 62, and a plurality of elongated (six in the figure) connecting portions 61 connecting the outer peripheral portion 58 and the central inner circular portion 62 at predetermined angles. Are formed with raised portions 60, respectively, and holes 65 are formed between adjacent connecting portions 61, respectively. The elastically deformable portion 50B can be made of a material having a large elastic modulus or the same metal material having a smaller thickness than the sprocket teeth 50A.

【0082】連結部61は、径方向に対し傾けられた状
態で外周部58と中央内円部62とを橋渡ししている。
これによって、チェーン12の引張力と踏み込みトルク
との拮抗により生じる応力Gが連結部61の方向に沿っ
て効率的に作用し、隆起部60の軸方向変位量を大きく
することができる。なお、この隆起部60は、図8
(c)の隆起部27’と同様の形状である。
The connecting portion 61 bridges the outer peripheral portion 58 and the central inner circular portion 62 in a state inclined with respect to the radial direction.
Thus, the stress G generated by the antagonism between the pulling force of the chain 12 and the stepping torque acts efficiently along the direction of the connecting portion 61, and the axial displacement of the raised portion 60 can be increased. In addition, the raised portion 60 is formed as shown in FIG.
The shape is the same as that of the raised portion 27 'in (c).

【0083】また、円盤部50Cは、剛性を有するよう
に金属材料から一体成形されており、外周円盤部66
と、ドライブシャフト4を受け入れる中央孔74を備え
た円筒状の円筒部70と、を有し、外周円盤部66の外
周には、径方向に凹んだ切り欠き部68が等角度毎に複
数(図では3個)形成され、円筒部70の中心孔74の
内壁には、ドライブシャフト4と嵌合して固定するため
の内歯72が形成されている。
The disk portion 50C is integrally formed of a metal material so as to have rigidity.
And a cylindrical portion 70 having a central hole 74 for receiving the drive shaft 4. A plurality of radially concave notches 68 are provided on the outer periphery of the outer peripheral disk portion 66 at equal angles ( In the figure, three teeth are formed, and internal teeth 72 for fitting and fixing to the drive shaft 4 are formed on the inner wall of the center hole 74 of the cylindrical portion 70.

【0084】スプロケット歯部50Aの穿孔56に円盤
部50Cをはめ込むことができるように、円盤部50C
の外径は、スプロケット歯部50Aの穿孔56の内径に
ほぼ等しく、また、切り欠き部68は、突起部54と比
べて、その径方向の長さがほぼ等しく、その周方向の長
さがより長く形成される。このため、円盤部50Cが、
スプロケット歯部50Aにはめ込まれた状態では、突起
部54が切り欠き部68の一方の内壁から他方の内壁ま
で係合する範囲内で円盤部50Cを回転することができ
る。
The disc 50C is inserted into the hole 56 of the sprocket tooth 50A so that the disc 50C can be fitted.
Has an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the perforation 56 of the sprocket tooth portion 50A, and the cutout portion 68 has a length in the radial direction substantially equal to that of the projection portion 54 and a length in the circumferential direction. Formed longer. For this reason, the disk part 50C is
When fitted to the sprocket teeth 50A, the disk 50C can be rotated within a range in which the protrusion 54 engages from one inner wall of the notch 68 to the other.

【0085】図10(a)に、図9の構成部品を組み合
わせて完成させたスプロケット77を示す。同図に示す
ように、各突起部54がスプロケット77の回転方向
R’に対して先方側にある各切り欠き部68の内壁68
aにそれぞれ当接した状態で円盤部50Cがスプロケッ
ト歯部50Aにはめ込まれている。そして、更に、弾性
変形部50Bの中央孔64に円盤部50Cの円筒部70
が挿入された状態で、弾性変形部50Bがスプロケット
歯部50A及び円盤部50Cを互いに連結している。こ
れらの構成部品は、当業者に周知なように、溶接又はリ
ペット締め等で連結することができる。
FIG. 10A shows a sprocket 77 completed by combining the components shown in FIG. As shown in the figure, each projection 54 is formed on the inner wall 68 of each notch 68 on the forward side with respect to the rotation direction R ′ of the sprocket 77.
The disc portion 50C is fitted into the sprocket tooth portion 50A in a state in which the disc portion 50a is in contact with each other. Further, the cylindrical portion 70 of the disk portion 50C is further inserted into the central hole 64 of the elastic deformation portion 50B.
Is inserted, the elastically deforming portion 50B connects the sprocket teeth 50A and the disc 50C to each other. These components can be connected, such as by welding or rippling, as is well known to those skilled in the art.

【0086】また、図10(a)(側面図)に示すよう
に、スプロケット77には、弾性変形部50Bの各隆起
部60に当接するように円板80が接しており、この円
板80には、波状ワッシャ84が当接されている。さら
にこの波状ワッシャ84は、ドライブシャフト4(図
2)に固定されたばね押さえ板90により他端部から押
圧されている。
As shown in FIG. 10 (a) (side view), a disc 80 is in contact with the sprocket 77 so as to abut against each raised portion 60 of the elastically deformable portion 50B. Is in contact with a wavy washer 84. Further, the wavy washer 84 is pressed from the other end by a spring holding plate 90 fixed to the drive shaft 4 (FIG. 2).

【0087】円板80は、図11(a)に示すように、
剛性を有する外周円板部81と、中央部に形成されたド
ライブシャフト4を貫通させるための中央孔82と、を
有し、検出センサーのための位置検出面として機能す
る。また、波状ワッシャ84は、軸方向に弾力的に伸縮
可能な波状円板部88と、中央部に形成されたドライブ
シャフト4を貫通させるための中央孔82と、を有す
る。この波状円板部88は、周方向に周期的に波状部分
が形成されるように板金を湾曲させて簡単に成形された
もので、これにより、波状ワッシャ88は、軸方向に印
可された力に応じて弾力的に伸縮することが可能とな
る。
The disk 80 is, as shown in FIG.
It has a rigid outer peripheral disc portion 81 and a central hole 82 formed at the center portion for penetrating the drive shaft 4 and functions as a position detection surface for a detection sensor. Further, the wavy washer 84 has a wavy disk portion 88 that can be elastically expanded and contracted in the axial direction, and a central hole 82 formed at a central portion for penetrating the drive shaft 4. The wavy disk portion 88 is simply formed by bending a sheet metal so that a wavy portion is formed periodically in the circumferential direction, whereby the wavy washer 88 applies a force applied in the axial direction. It is possible to expand and contract elastically according to.

【0088】図10(a)のスプロケット77は、図2
に示すように、第1の実施形態のスプロット2の代わり
にドライブシャフト4に嵌合される。このとき、図10
(a)に示すように、径方向に対し斜めに延在する連結
部61は、スプロケット77の回転方向R’に対し斜め
に倒れるように取り付ける。これにより、連結部61及
び孔部65が回転方向R’に渦巻き形状となるので、第
1実施形態と同様に、応力変形量を軸方向に効率的に反
映することができる。また、電動アシスト装置のホルダ
ー33は、剛性を有するスプロケット歯部50Aに溶接
等で取り付けられる。
The sprocket 77 shown in FIG.
As shown in (1), it is fitted to the drive shaft 4 instead of the splat 2 of the first embodiment. At this time, FIG.
As shown in (a), the connecting portion 61 extending obliquely to the radial direction is attached so as to be inclined obliquely to the rotation direction R ′ of the sprocket 77. Thereby, since the connecting portion 61 and the hole 65 have a spiral shape in the rotation direction R ′, the amount of stress deformation can be efficiently reflected in the axial direction as in the first embodiment. The holder 33 of the electric assist device is attached to the rigid sprocket tooth 50A by welding or the like.

【0089】また、円板80、波状ワッシャ84及びば
ね押さえ板90は、全体として可撓性の位置検出用円板
を構成しており、第1の実施形態の位置検出用円板32
の代わりに、スプロケット77に当接した状態で取り付
けられる。このとき、検出センサー34は、その固定位
置から円板80までの距離を検出できるように車体フレ
ーム3に取り付けられる。これによって、スプロケット
77の各隆起部60の離散的な軸方向変位が連続量とし
て検出することができる。
The disk 80, the wavy washer 84, and the spring pressing plate 90 constitute a flexible position detecting disk as a whole, and the position detecting disk 32 of the first embodiment.
Instead, it is mounted in contact with the sprocket 77. At this time, the detection sensor 34 is attached to the vehicle body frame 3 so that the distance from the fixed position to the disk 80 can be detected. Thus, the discrete axial displacement of each raised portion 60 of the sprocket 77 can be detected as a continuous amount.

【0090】次に、第2の実施形態の作用を説明する。
前方走行のための踏み込みトルクが円盤部50Cに伝達
されたスプロケット77は、全体として図10(a)に
示すように、R’方向に回転しようとする。このとき、
弾性変形部50Bを介して円盤部50Cに連結されたス
プロケット歯部50Aには踏み込みトルクに抗するチェ
ーン12からの引張力が作用するので、スプロケット歯
部50Aは円盤部50Cに対し相対的にR’方向とは反
対のR”方向に回転しようとし、これと共にその突起部
54は切り欠き部68の内壁68aから離れて切り欠き
部68の内部をR”方向に移動する。
Next, the operation of the second embodiment will be described.
The sprocket 77 to which the depressing torque for traveling forward is transmitted to the disk portion 50C tries to rotate in the R ′ direction as a whole as shown in FIG. At this time,
Since a pulling force from the chain 12 against the stepping torque acts on the sprocket teeth 50A connected to the disc 50C via the elastically deforming portions 50B, the sprocket teeth 50A are relatively positioned with respect to the disc 50C. The protrusion 54 moves in the R ″ direction while moving away from the inner wall 68a of the cutout 68 in the R ″ direction.

【0091】従って、上記のように互いに拮抗するスプ
ロケット歯部50A及び円盤部50Cを仲介している弾
性変形部50Bには、図9に示すように、主として連結
部61に応力Gが作用するので、各隆起部60は、応力
Gの方向にその大きさに応じて伸長し、弾性変形部50
Bの弾力と応力Gとが釣り合ったところでその伸長が停
止する。この伸長と共に、各隆起部60は、その軸方向
高さが低くなり、釣り合ったところでその高さを維持す
る。逆に踏み込みトルクが小さくなれば、弾性変形部5
0Bの弾力によって隆起部60が収縮し、その高さが高
くなる。
Therefore, as shown in FIG. 9, the stress G mainly acts on the connecting portion 61 on the elastically deforming portion 50B which mediates the sprocket tooth portion 50A and the disc portion 50C which are in opposition to each other as described above. Each of the raised portions 60 extends in the direction of the stress G according to the size thereof, and
When the elasticity of B and the stress G are balanced, the extension stops. Along with this elongation, each ridge 60 has a reduced axial height and maintains its height when balanced. Conversely, if the stepping torque becomes small, the elastic deformation portion 5
The raised portion 60 contracts due to the elasticity of 0B, and its height increases.

【0092】ただし、一定以上の踏み込みトルクが作用
した場合、R”方向に回転する突起部54は、図10
(b)の上面図に示すように、切り欠き部68の他方側
の内壁68bに接して係止されるので、これ以上のトル
クが印可されても弾性変形部50Bの弾性限界を越えた
伸長が防止され、弾性変形部50Bの劣化を防止するこ
とができる。
However, when a stepping torque exceeding a certain level acts, the projection 54 rotating in the R ″ direction is
As shown in the top view of (b), since the notch 68 is locked in contact with the inner wall 68b on the other side, even if a torque larger than that is applied, the elastic deformation portion 50B extends beyond the elastic limit. Is prevented, and deterioration of the elastically deformable portion 50B can be prevented.

【0093】かくして、隆起部60は、図10(b)の
側面図に示すように、踏み込みトルクに応じた高さとな
るように軸方向Hに所定範囲内で上下する。これと共
に、隆起部60及び波状ワッシャ84の狭間に配置され
た円板80は、各隆起部60の高さに応じた配位をと
る。そして、第1の実施形態と同様に、検出センサー3
4は、固定位置から円板80までの軸方向距離を検出
し、コントローラ14は検出された軸方向距離に基づい
て踏み込みトルクの演算を行い、電動モータ37を制御
する。電動モータ37による電動トルクは、スプロケッ
ト駆動ギヤ11を介して、スプロケット77の歯部50
Aに直接伝達され、踏力を補助する。
Thus, as shown in the side view of FIG. 10B, the raised portion 60 moves up and down within a predetermined range in the axial direction H so as to have a height corresponding to the stepping torque. At the same time, the disk 80 arranged between the raised portion 60 and the wavy washer 84 takes a configuration corresponding to the height of each raised portion 60. Then, similarly to the first embodiment, the detection sensor 3
4 detects the axial distance from the fixed position to the disk 80, the controller 14 calculates the stepping torque based on the detected axial distance, and controls the electric motor 37. The electric torque generated by the electric motor 37 is transmitted to the teeth 50 of the sprocket 77 via the sprocket drive gear 11.
A is transmitted directly to A to assist the pedaling force.

【0094】以上のように第2の実施形態では、3つの
構成部品を組み合わせたスプロケット77を一体成形の
スプロケットとほぼ同じ体積及び重量にし、このスプロ
ケット77それ自体の弾性変形量により踏み込みトルク
を演算することを可能としたので、第1の実施形態と同
様、スプロケット外部に弾性体を設ける従来技術と比べ
て省スペース、軽量及び簡素な機構という優れた効果を
奏することができる。
As described above, in the second embodiment, the sprocket 77 combining the three components is made to have substantially the same volume and weight as the integrally formed sprocket, and the stepping torque is calculated based on the elastic deformation of the sprocket 77 itself. Therefore, similar to the first embodiment, excellent effects such as space saving, light weight, and a simple mechanism can be obtained as compared with the related art in which an elastic body is provided outside the sprocket.

【0095】さらに、スプロケット77では、剛性を有
するスプロケット歯部50A及び円盤部50Cと、弾性
力を有する弾性変形部50Bとを、それぞれ別部品とし
たので、一体成形で弾性を有する部分を形成する場合と
比較して、弾性変形部の成形がきわめて容易となる。換
言すれば、弾性率の大きい弾性変形部50Bを容易に成
形することができるので、軸方向の変位量をより大きな
振幅とすることが可能となり、よって踏み込みトルクの
検出精度をさらに高めることができる。
Further, in the sprocket 77, the sprocket teeth 50A and the disk 50C having rigidity and the elastically deforming portion 50B having elasticity are formed as separate parts, so that a part having elasticity is formed by integral molding. In comparison with the case, the formation of the elastically deformable portion is extremely easy. In other words, since the elastically deformable portion 50B having a large elastic modulus can be easily formed, the displacement amount in the axial direction can be set to a larger amplitude, so that the detection accuracy of the stepping torque can be further improved. .

【0096】さらに、ドライブシャフト4に固定された
円盤部50Cと、チェーン12に嵌合するスプロケット
歯部50Aとが弾性変形部50Bを介して連結されてい
るので、チェーン12に大きな力が急激に加わった場合
でも、弾性変形部50Aがショックアブソーバー的な役
割を果たす。これによって、歯部50Aのみならずドラ
イブシャフト4の回りに配置された例えば図示しないラ
チェットギヤなどを保護し、これらのギヤの寿命を延ば
すことができる。
Further, since the disk portion 50C fixed to the drive shaft 4 and the sprocket tooth portion 50A fitted to the chain 12 are connected via the elastically deformable portion 50B, a large force is suddenly applied to the chain 12. Even if it is added, the elastically deformable portion 50A plays a role of a shock absorber. This protects not only the teeth 50A but also, for example, a ratchet gear (not shown) disposed around the drive shaft 4, and extends the life of these gears.

【0097】また、第2の実施形態では、スプロケット
歯部50Aの外周のみが成形された金属材料から円盤部
50Cを切断によって切り抜くことができるので、成形
工程において、コスト及び労力の削減を図れる。
Further, in the second embodiment, since the disk portion 50C can be cut out by cutting the metal material in which only the outer periphery of the sprocket tooth portion 50A is formed, the cost and labor can be reduced in the forming process.

【0098】以上が本発明のトルク検出装置の各実施形
態であるが、本発明は上記例にのみ限定されるものでは
ない。例えば、合力機構の簡素化のみを目的とする場合
には、他のトルク検出装置を用いることもできる。この
場合、スプロケットにスプロケット駆動ギヤ11を嵌合
させて電動トルクを直接伝達する限り、上記実施形態以
外の任意好適のトルク検出装置を用いることができる。
他のトルク検出装置の好ましい例として、例えば、図3
のスプロケット2では、スプロケットの軸方向変位量の
代わりに踏み込みトルクが作用したときに応力変形部2
6の伸長によって発生する中央部29と歯部23との回
転位相差を踏み込みトルクを反映する量として検出して
もよい。また、図10(a)のスプロケット77の場合
には、踏み込みトルクが作用したときに弾性変形部50
Bの伸長によって発生する円盤部50Cとスプロケット
歯部50Aとの回転位相差を踏み込みトルクを反映する
量として検出する。この回転位相差を検出する手段とし
て、例えば、ポテンショメータなどがある。
Although the embodiments of the torque detecting device of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described example. For example, if only the simplification of the resultant force mechanism is intended, another torque detecting device may be used. In this case, any suitable torque detecting device other than the above embodiment can be used as long as the sprocket driving gear 11 is fitted to the sprocket and the electric torque is directly transmitted.
As a preferable example of another torque detecting device, for example, FIG.
In the sprocket 2 described above, when the stepping torque acts instead of the axial displacement amount of the sprocket, the stress deformation portion 2
The rotational phase difference between the central portion 29 and the tooth portion 23 generated by the extension of the gear 6 may be detected as an amount reflecting the stepping torque. Further, in the case of the sprocket 77 of FIG.
The rotational phase difference between the disk portion 50C and the sprocket tooth portion 50A generated by the extension of B is detected as an amount reflecting the stepping torque. As means for detecting the rotational phase difference, for example, there is a potentiometer.

【0099】また、スプロケット駆動ギヤ11は、スプ
ロケットに嵌合して電動トルクを伝達させることができ
れば、図4以外の形態を取ることもできる。例えば、ロ
ーラ21の数、凹部33の形状等は、任意好適に変更可
能である。
The sprocket drive gear 11 can take a form other than that shown in FIG. 4 as long as the sprocket can be fitted to the sprocket to transmit electric torque. For example, the number of the rollers 21 and the shape of the concave portion 33 can be arbitrarily and suitably changed.

【0100】また、第2の実施形態では、図9に示す3
つの構成部品からスプロケット77を構成したが、本発
明は、これに限定されず、例えば、図12に示すよう
に、ドライブシャフト4を貫通させてこれに固定される
ボス部91と、スプロケットギヤ92との間を、隆起部
93を有する複数のばね部材94で溶接等により連結さ
せることによって、スプロケット89を構成してもよ
い。
Further, in the second embodiment, the third embodiment shown in FIG.
Although the sprocket 77 is composed of two components, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 12, a boss portion 91 which penetrates the drive shaft 4 and is fixed thereto, a sprocket gear 92 The sprocket 89 may be formed by connecting the two members by welding or the like with a plurality of spring members 94 having a raised portion 93.

【0101】また、位置検出用円板についても、第1実
施形態(図6(a),(b))、第2実施形態(図11
(a),(b))以外の態様が考えられる。例えば、図
13に示すように、円板95をスプロケット89のばね
部材94の上に当接し、この円板94の上からこれを押
圧する伸縮ばね96をドライブシャフト4を通して配置
する。そして、この伸縮ばね96の他端部をドライブシ
ャフト4に固定されたばね押さえ板97で押さえること
によって、円板95を隆起部93の軸方向変位に応じて
上下する位置検出面として使用することができる。な
お、これらの位置検出用円板(図6、図11、図12)
は、各実施形態のスプロケット(図3、図10(a)、
図12)のスプロケットのいずれにも任意に適用するこ
とができる。
The position detecting disk is also described in the first embodiment (FIGS. 6A and 6B) and the second embodiment (FIG. 11).
Embodiments other than (a) and (b)) are possible. For example, as shown in FIG. 13, a disk 95 is brought into contact with a spring member 94 of a sprocket 89, and a telescopic spring 96 that presses the disk 94 from above the disk 94 is disposed through the drive shaft 4. By pressing the other end of the expansion spring 96 with a spring pressing plate 97 fixed to the drive shaft 4, the disk 95 can be used as a position detecting surface that moves up and down in accordance with the axial displacement of the raised portion 93. it can. These position detecting disks (FIGS. 6, 11, and 12)
Are the sprockets of each embodiment (FIG. 3, FIG. 10 (a),
It can be arbitrarily applied to any of the sprockets in FIG.

【0102】また、各実施形態では、検出センサー34
を1個だけ取り付ける例を示したが、複数箇所にそれぞ
れ検出センサーを設け、これら検出センサーにより検出
された複数の検出信号に基づいてトルクを演算すること
も可能である。また、検出センサー34の取り付け位置
に関しても、スプロケットの軸方向変位量が検出できれ
ば、車体フレーム3ではなくスプロケット上に取り付け
てもよい。
In each embodiment, the detection sensor 34
Although an example in which only one is attached has been shown, it is also possible to provide a detection sensor at each of a plurality of locations and calculate the torque based on a plurality of detection signals detected by these detection sensors. Regarding the mounting position of the detection sensor 34, if the axial displacement amount of the sprocket can be detected, it may be mounted on the sprocket instead of the vehicle body frame 3.

【0103】また、各実施形態では、スプロケット面に
対し垂直な軸方向変位量を検出するようにしたが、軸方
向に対して斜めの方向のスプロケット面の変位量を検出
するように構成することもできる。
Further, in each of the embodiments, the displacement in the axial direction perpendicular to the sprocket surface is detected, but the displacement in the sprocket surface oblique to the axial direction is detected. Can also.

【0104】[0104]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項1乃
至請求項7の発明によれば、電動モータからの電動トル
クがスプロケット駆動ギヤを介して、直径が比較的大き
いスプロケットに直接伝達されるため、上記従来技術の
ようにドライブシャフトから電動トルクを付加するとい
う構造と比べて減速比を大きく取れると共に車体のフレ
ーム構造を変更する必要がなくなり、これによって、合
力機構の小型軽量化並びに簡素化を図ることができる、
という効果が得られる。
As described above in detail, according to the first to seventh aspects of the present invention, the electric torque from the electric motor is directly transmitted to the sprocket having a relatively large diameter via the sprocket driving gear. Therefore, as compared with the structure in which the electric torque is applied from the drive shaft as in the prior art, a large reduction ratio can be obtained, and there is no need to change the frame structure of the vehicle body. Can be achieved,
The effect is obtained.

【0105】更に、請求項8乃至請求項19の発明によ
れば、ペダル踏力の作用により前記スプロケットそれ自
体に生じた変位量に基づいて、ペダル踏力に基づくトル
クを検出するようにしたので、スプロケット等などの構
成要件とは別体に大きな弾性体を付加する必要が無いの
で、検出機構をきわめて単純に構成できるのみならず、
この機構が占めるスペース及び重量を大幅に軽減するこ
とができる。よって、合力機構を簡素化したことと相ま
って、自転車のフレーム構造をほとんど変更する必要が
なくなるため、軽量化、簡素化を図った軽快な運転の電
動アシスト自転車を実現することができる、という効果
が得られる。
Further, according to the invention of claims 8 to 19, the torque based on the pedal depression force is detected based on the displacement amount generated on the sprocket itself by the action of the pedal depression force. Since there is no need to add a large elastic body separately from the constituent requirements such as etc., not only can the detection mechanism be configured very simply,
The space and weight occupied by this mechanism can be greatly reduced. Therefore, coupled with the simplification of the resultant force mechanism, there is almost no need to change the frame structure of the bicycle, so that it is possible to realize a light-weight, simplified, and lightly driven electric assist bicycle. can get.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るトルク検出装置が適用された電動
アシスト自転車の概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of an electric assist bicycle to which a torque detection device according to the present invention is applied.

【図2】本発明の第1実施形態に係るトルク検出装置及
び電動アシスト手段の概略構成を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a schematic configuration of a torque detection device and an electric assist unit according to the first embodiment of the present invention.

【図3】第1実施形態に係るトルク検出装置が適用され
た電動アシスト自転車のスプロケットの上面図及び側面
図である。
FIG. 3 is a top view and a side view of a sprocket of the electric assist bicycle to which the torque detection device according to the first embodiment is applied.

【図4】本発明の第1実施形態に係る電動アシスト自転
車で用いられるスプロケット駆動ギヤの正面図及び側面
図である。
FIG. 4 is a front view and a side view of a sprocket drive gear used in the electric assist bicycle according to the first embodiment of the present invention.

【図5】第1実施形態に係る電動アシスト自転車のスプ
ロケットに図4に示すスプロケット駆動ギヤが嵌合した
状態を示す図であって、(a)は嵌合状態の正面図、
(b)は図5(a)のS−S’線に沿って取られた断面
図である。
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a state in which the sprocket of FIG. 4 is fitted to the sprocket of the electric assist bicycle according to the first embodiment, wherein FIG.
FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line SS ′ in FIG.

【図6】図3のスプロケットに当接してスプロケットの
変形量の測定を容易にすることを可能とする位置検出用
円板の概略図であって、(a)は位置検出用円板の上面
図、(b)は該位置検出用円板の伸縮ひだ部の形状を示
す斜視図である。
6A and 6B are schematic diagrams of a position detecting disk which makes contact with the sprocket of FIG. 3 to facilitate measurement of the amount of deformation of the sprocket, and FIG. 6A is a top view of the position detecting disk. FIG. 2B is a perspective view showing the shape of the elastic fold of the position detecting disk.

【図7】スプロケットに形成された隆起部が応力を受け
た場合と受けていない場合とで、いかに応力変形して軸
方向変位を生じさせるかを説明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating how stress deformation causes an axial displacement when a ridge formed on a sprocket receives stress and when it does not.

【図8】スプロケットに形成された隆起部の概略的な外
観図であって、(a)は、図3のB−B’線を視線方向
として見たときの側面図、(b)はA−A’線を視線方
向として見た場合の隆起部の正面図、(c)は他の形態
例に係る隆起部の側面図である。
FIGS. 8A and 8B are schematic external views of a raised portion formed on the sprocket, where FIG. 8A is a side view when the BB ′ line in FIG. 3 is viewed as a line of sight, and FIG. FIG. 9C is a front view of the raised portion when the line −A ′ is viewed as the line of sight, and FIG. 10C is a side view of the raised portion according to another embodiment.

【図9】本発明の第2の実施形態に係るスプロケットの
各構成部品に関する各々の上面図及び側面図である。
FIG. 9 is a top view and a side view of each component of a sprocket according to a second embodiment of the present invention.

【図10】図9に示す第2の実施形態に係るスプロケッ
ト構成部品を組み立てたときのスプロケットの上面図及
びこのスプロケットをドライブシャフトに取り付けたと
きの側面図であって、(a)は、踏み込みトルクが加え
られていない場合、(b)は踏み込みトルクが最大限加
わった場合におけるスプロケットをそれぞれ示す。
10A and 10B are a top view of the sprocket when the sprocket components according to the second embodiment shown in FIG. 9 are assembled and a side view when the sprocket is attached to a drive shaft. FIG. In the case where no torque is applied, (b) shows the sprocket when the stepping torque is applied to the maximum.

【図11】第2実施形態に係る位置検出用円板の構成部
品の上面図及び側面図であって、(a)は、位置検出面
として機能する円板、(b)はこの円板に弾性を付与す
るための波状ワッシャを示す。
11A and 11B are a top view and a side view of components of a position detection disk according to a second embodiment, wherein FIG. 11A shows a disk functioning as a position detection surface, and FIG. 3 shows a wavy washer for imparting elasticity.

【図12】スプロケットを複数の部品から構成する第2
実施形態以外の他実施形態のスプロケットであって、こ
の弾性変形部を複数のばね部材から構成するスプロケッ
トの斜視図である。
FIG. 12 shows a second example in which the sprocket is composed of a plurality of parts
FIG. 10 is a perspective view of a sprocket according to another embodiment other than the embodiment, in which the elastically deformable portion is configured by a plurality of spring members.

【図13】第1及び第2実施形態以外の他実施形態に係
る位置検出用円板を示す斜視図である。
FIG. 13 is a perspective view showing a position detecting disk according to another embodiment other than the first and second embodiments.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電動アシスト自転車 2 スプロケット 3 車体フレーム 4 ドライブシャフト 5 軸線 11 スプロケット駆動ギヤ 12 チェーン 13 駆動手段 14 コントローラ 15 ブシュ(ローラ軸) 17a、17b ローラプレート 21 ローラ 23 歯部 26 応力変形部 27 隆起部 27a 傾斜部 27b 頂上部 28 孔部 29 中央部 32 位置検出用円板 33 凹部 34 検出センサー 35 減速機構 37 電動モータ 37a モータの回転軸 38 平坦部 39 伸縮ひだ部 50A スプロケット歯部 50B 弾性変形部 50C 円盤部 54 突起部 60 隆起部 61 連結部 64 切り欠き部 65 孔部 80 円板(位置検出面) 84 波状ワッシャ 93 ばね部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric assist bicycle 2 Sprocket 3 Body frame 4 Drive shaft 5 Axis line 11 Sprocket drive gear 12 Chain 13 Drive means 14 Controller 15 Bush (roller shaft) 17a, 17b Roller plate 21 Roller 23 Tooth part 26 Stress deformation part 27 Projection 27a Slope Part 27b Top 28 Hole 29 Central part 32 Position detecting disk 33 Concave part 34 Detection sensor 35 Reduction mechanism 37 Electric motor 37a Motor rotation shaft 38 Flat part 39 Telescopic fold 50A Sprocket tooth 50B Elastic deformation part 50C Disk part 54 Projection part 60 Protrusion part 61 Connection part 64 Notch part 65 Hole part 80 Disk (Position detection surface) 84 Wavy washer 93 Spring member

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ペダル踏力によって回転するスプロケッ
トと、 電動モータと、 前記電動モータの回転軸に接続され、且つ、前記スプロ
ケットの歯部に嵌合するスプロケット駆動ギヤと、 前記ペダル踏力に基づくトルク又は該トルクに関連する
物理量を検出するトルク検出手段と、 前記トルク検出手段により検出されたトルクに基づいて
前記電動モータを制御する制御手段と、 を有する電動アシスト自転車。
A sprocket rotating by a pedaling force; an electric motor; a sprocket driving gear connected to a rotating shaft of the electric motor and fitted to a tooth portion of the sprocket; and a torque or a torque based on the pedaling force. An electrically assisted bicycle comprising: torque detection means for detecting a physical quantity related to the torque; and control means for controlling the electric motor based on the torque detected by the torque detection means.
【請求項2】 前記スプロケット駆動ギヤは、対向する
2枚の平行板にその円周に沿って複数のローラをそのロ
ーラ軸が前記平行板に略垂直に交わるように同ピッチに
配列し、隣接するローラの間にそれぞれ形成された間隙
に前記スプロケットの各々の歯が、順次、嵌合するよう
に形成されたことを特徴とする、請求項1に記載の電動
アシスト自転車。
2. The sprocket drive gear according to claim 1, wherein a plurality of rollers are arranged on two opposing parallel plates along the circumference thereof at the same pitch so that the roller shafts intersect substantially perpendicularly with the parallel plates. The electric assist bicycle according to claim 1, wherein each tooth of the sprocket is formed so as to sequentially fit in a gap formed between the rollers.
【請求項3】 前記2枚の平行板は、隣接するローラ間
の外周部に凹部が形成されていることを特徴とする、請
求項2に記載の電動アシスト自転車。
3. The electric assist bicycle according to claim 2, wherein the two parallel plates have a concave portion formed in an outer peripheral portion between adjacent rollers.
【請求項4】 前記複数のローラは、前記スプロケット
に張設されたチェーンを構成するローラと実質的に同一
形状、同一サイズ及び同一ピッチで配置されていること
を特徴とする、請求項2又は請求項3に記載の電動アシ
スト自転車。
4. The roller according to claim 2, wherein the plurality of rollers are arranged with substantially the same shape, the same size, and the same pitch as the rollers constituting the chain stretched on the sprocket. The electric assist bicycle according to claim 3.
【請求項5】 前記スプロケット駆動ギヤは、前記スプ
ロケットに張設されたチェーンと嵌合していない前記ス
プロケット部分の歯に嵌合していることを特徴とする、
請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の電動アシ
スト自転車。
5. The sprocket drive gear is fitted to teeth of the sprocket portion that is not fitted to a chain stretched over the sprocket.
The electric assist bicycle according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 前記スプロケット駆動ギヤと、前記電動
モータの回転軸との間に、減速機構が介在されているこ
とを特徴とする、請求項1乃至請求項5のいずれか1項
に記載の電動アシスト自転車。
6. The apparatus according to claim 1, wherein a speed reduction mechanism is interposed between the sprocket drive gear and a rotation shaft of the electric motor. Electric assist bicycle.
【請求項7】 前記スプロケット駆動ギヤと前記電動モ
ータの回転軸との間にクラッチ機構が介在されているこ
とを特徴とする、請求項1乃至請求項6のいずれか1項
に記載の電動アシスト自転車。
7. The electric assist according to claim 1, wherein a clutch mechanism is interposed between the sprocket drive gear and a rotation shaft of the electric motor. bicycle.
【請求項8】 前記トルク検出手段は、 前記ペダル踏力の作用により前記スプロケットそれ自体
に生じた変位量に基づいて、前記ペダル踏力に基づくト
ルク又は該トルクに関連する物理量を検出することを特
徴とする、請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載
の電動アシスト自転車。
8. The torque detecting means detects a torque based on the pedaling force or a physical quantity related to the torque, based on a displacement amount generated on the sprocket itself by the action of the pedaling force. The electric assist bicycle according to any one of claims 1 to 7, which performs the operation.
【請求項9】 前記スプロケットそれ自体に生じた変位
量は、チェーンと嵌合するため前記スプロケットの外周
に形成された歯部と、前記スプロケットに前記ペダル踏
力を伝達するドライブ軸を固定支持するための軸部と、
の間の回転位相差であることを特徴とする、請求項8に
記載の電動アシスト自転車。
9. The amount of displacement generated on the sprocket itself is for fixing and supporting a tooth portion formed on an outer periphery of the sprocket for fitting with a chain and a drive shaft for transmitting the pedal depression force to the sprocket. Of the shaft,
The electrically assisted bicycle according to claim 8, wherein the rotational phase difference is between:
【請求項10】 前記スプロケットそれ自体に生じた変
位量は、前記ペダル踏力の作用により前記スプロケット
それ自体に生じた応力変形に伴ってスプロケット面が変
位したときの変位量であることを特徴とする、請求項8
に記載の電動アシスト自転車。
10. The displacement amount generated in the sprocket itself is a displacement amount when a sprocket surface is displaced due to stress deformation generated in the sprocket itself due to the action of the pedal depression force. , Claim 8
The electric assisted bicycle according to 1.
【請求項11】 前記スプロケットは、チェーンと嵌合
するため前記スプロケットの外周に形成された剛性の歯
部と、前記スプロケットに前記ペダル踏力を伝達するド
ライブ軸を固定支持するための剛性の軸部と、前記歯部
と前記軸部との間に形成された弾性を有する応力変形部
と、から構成され、該応力変形部のスプロケット面の変
位量に基づいて前記ペダル踏力に基づくトルク又は該ト
ルクに関連した物理量を検出することを特徴とする、請
求項10に記載の電動アシスト自転車。
11. The sprocket has a rigid tooth portion formed on an outer periphery of the sprocket for fitting with a chain, and a rigid shaft portion for fixedly supporting a drive shaft transmitting the pedaling force to the sprocket. And a stress deforming portion having elasticity formed between the tooth portion and the shaft portion. The torque or the torque based on the pedal depression force based on the amount of displacement of the sprocket surface of the stress deforming portion. The electric assist bicycle according to claim 10, wherein a physical quantity related to the bicycle is detected.
【請求項12】 前記応力変形部のスプロケット面は、
前記ペダル踏力の作用による応力変形が主として前記ス
プロケットの軸方向の変位量として現れるような特定形
状に成形されていることを特徴とする、請求11に記載
の電動アシスト自転車。
12. The sprocket surface of the stress deforming portion,
The electric assist bicycle according to claim 11, wherein the bicycle is formed in a specific shape such that stress deformation due to the action of the pedaling force mainly appears as an axial displacement amount of the sprocket.
【請求項13】 前記応力変形部の前記特定形状は、そ
の周囲のスプロケット面に対して隆起するように形成さ
れた複数の隆起部と、前記スプロケットを貫通する複数
の孔部と、が周方向に沿って交互に形成された形状であ
り、前記隆起部は、隆起した側の反対側のスプロケット
面で凹んでおり、隣接する前記孔部に面する両側部には
面部分を有しないことを特徴とする、請求項12に記載
の電動アシスト自転車。
13. The specific shape of the stress deforming portion includes a plurality of raised portions formed so as to protrude with respect to a surrounding sprocket surface, and a plurality of holes penetrating the sprocket. Are alternately formed along with each other, wherein the raised portion is concave on a sprocket surface opposite to the raised side, and has no surface portion on both sides facing the adjacent hole. The electric assist bicycle according to claim 12, wherein the bicycle is an electric assist bicycle.
【請求項14】 前記隆起部は、前記スプロケット面内
で前記スプロケットの径方向に対し斜めに交わるように
延在し、前記隆起部及び前記孔部は、前記スプロケット
の軸方向から見た形状が、前記スプロケットの回転方向
に渦を巻くような形状に形成されていることを特徴とす
る、請求項13に記載の電動アシスト自転車。
14. The protruding portion extends so as to obliquely intersect the radial direction of the sprocket in the plane of the sprocket, and the protruding portion and the hole have a shape viewed from the axial direction of the sprocket. 14. The electric assist bicycle according to claim 13, wherein the bicycle is formed into a shape that spirals in a rotation direction of the sprocket.
【請求項15】 前記歯部と、前記応力変形部と、前記
軸部とは、それぞれ別体の構成部品として形成され、前
記スプロケットは、これらの構成部品を連結してなるこ
とを特徴とする、請求項11乃至請求項14のいずれか
1項に記載の電動アシスト自転車。
15. The tooth portion, the stress deforming portion, and the shaft portion are formed as separate components, respectively, and the sprocket is formed by connecting these components. The electric assist bicycle according to any one of claims 11 to 14.
【請求項16】 前記軸部は円盤に形成され、前記歯部
の中央孔にはめ込まれた状態で回転が可能であると共
に、前記軸部及び前記歯部には、一定範囲内の角度を越
えた回転を係止させる係止手段が、それぞれ設けられて
いることを特徴とする、請求項15に記載の電動アシス
ト自転車。
16. The shaft portion is formed in a disk, and is rotatable while being fitted in a central hole of the tooth portion, and the shaft portion and the tooth portion have an angle exceeding a certain range. The electric assist bicycle according to claim 15, wherein a locking means for locking the rotation is provided.
【請求項17】 前記スプロケットは一体成形されてい
ることを特徴とする、請求項1乃至請求項14のいずれ
か1項に記載の電動アシスト自転車。
17. The electric assist bicycle according to claim 1, wherein the sprocket is formed integrally.
【請求項18】 略平坦な検出面を備え、且つ、前記軸
方向に弾力的に変位可能な被検出部材を更に有し、該被
検出部材を前記複数の隆起部に当接して配置したことを
特徴とする、請求項13乃至請求項17のいずれか1項
に記載の電動アシスト自転車。
18. The apparatus according to claim 18, further comprising a detected member having a substantially flat detection surface and being elastically displaceable in the axial direction, wherein the detected member is arranged in contact with the plurality of raised portions. The electric assist bicycle according to any one of claims 13 to 17, characterized in that:
【請求項19】 固定位置から前記スプロケットの応力
変形に伴う軸方向変位量が最大となる検出面内の特定位
置までの距離を検出する検出センサーが取り付けられた
ことを特徴とする、請求項18に記載の電動アシスト自
転車。
19. A detection sensor for detecting a distance from a fixed position to a specific position on a detection surface where the amount of axial displacement due to stress deformation of the sprocket is maximum is attached. The electric assisted bicycle according to 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002033279A1 (en) * 2000-10-13 2002-04-25 Sunstar Giken Kabushiki Kaisha One-way clutch and torque detection apparatus using same
WO2002076813A1 (en) * 2001-03-27 2002-10-03 Sunstar Giken Kabushiki Kaisha Rotational-speed sensor and power-assisted bicycle with rotational-speed sensor

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