JP2002029486A - 電動アシスト自転車 - Google Patents
電動アシスト自転車Info
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- JP2002029486A JP2002029486A JP2000214741A JP2000214741A JP2002029486A JP 2002029486 A JP2002029486 A JP 2002029486A JP 2000214741 A JP2000214741 A JP 2000214741A JP 2000214741 A JP2000214741 A JP 2000214741A JP 2002029486 A JP2002029486 A JP 2002029486A
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Abstract
の高精度化を向上すると共にペダル踏力検出制御の調整
を容易にする。 【解決手段】 ペダル踏力を、クランクシャフト2に設
けたトーションバーのねじれを直線変位に変換してポテ
ンショメータ3により検出し、そのペダル踏力検出値と
メモリ1bに記憶されている基準値との偏差からアシス
ト力を算出し、電動機4を駆動制御する。メインスイッ
チ8aのオン及びショートカプラ7の短絡による調整モ
ード時に荷重を掛けない状態の踏力を基準値として記憶
する。 【効果】 高精度化のために狭い調整代を設定して基準
値設定の調整作業を行う必要が無く、調整範囲を広く取
ることができるため、調整作業が容易であると共に、基
準値をそのまま用いてアシスト力を算出することから、
制御を高精度化し得る。
Description
するアシスト力を電動機により発生させるようにした電
動アシスト自転車に関するものである。
あるペダル踏力を検出し、そのペダル踏力の大きさに応
じたアシスト力を電動機により発生して、ペダルをこぐ
力を軽減するようにした電動アシスト自転車がある。そ
のような電動アシスト自転車においてペダル踏力を検出
するために、クランクシャフトにトーションバーを取り
付け、そのねじれをポテンショメータにより検出するよ
うにしたものがある。
図4に模式的に示されるように、ペダル11に加わる踏
力を、クランクシャフト2に組み付けられたトーション
バー12のねじれを利用してポテンショメータ3で検出
し、その踏力検出信号をコントローラ1に入力し、その
踏力検出信号に応じてアシスト力発生電流を電動機4に
流し、電動機4によりクランクシャフト2を補助的に駆
動するようにしたものがある。
て以下に示す。上記トーションバー12は、クランクシ
ャフト2の中間部にその軸線方向に沿って設けられたス
リット2a内に受容され、かつクランクシャフト2の軸
線回りに回動自在に組み付けられている。そのトーショ
ンバー12には、クランクシャフト2の軸線方向一端側
(図における左側)にて半径方向外側に互いに相反して
延出する一対の大アーム部12aと、クランクシャフト
2の軸線方向他端側(図における右側)にて半径方向外
側に互いに相反して延出する一対の小アーム部12bと
が形成されている。
内輪に係合し、一方向クラッチ13の外輪に、図示され
ないチェーンを掛けられたスプロケット14が結合され
ている。また、クランクシャフト13を外囲するように
環状のスライダインナ15aが設けられており、そのス
ライダインナ15aの外周にはボール軸受構造により回
動自在なスライダアウタ15bが設けられている。スラ
イダインナ15aは、クランクシャフト2と一体的に回
転すると共にクランクシャフト2の軸線方向に変位自在
に設けられ、スライダアウタ15bは、圧縮ばね16に
より一方向クラッチ13側へ弾発付勢されている。
れたカム面13aに、上記スライダアウタ15bに作用
する弾発付勢力をもってスライダインナ15aが押し当
てられて係合している。そして、スライダアウタ15b
の軸線方向変位を検出するようにポテンショメータ3が
設けられている。
によるトルクが、クランクシャフト2から小アーム部1
2bに伝えられるとトーションバー12がねじられ、大
アーム部12aから一方向クラッチ13を介してスプロ
ケット14に伝達される。したがって、トーションバー
12のねじれに応じて一方向クラッチ13の内輪がクラ
ンクシャフト2に対して相対的に回動し、その回動量
(トーションバー12のねじれ量に相当)に応じてカム
面13aが移動する。そのカム面13aの移動によりス
ライダインナ15aが圧縮ばね16の弾発付勢力に抗す
る向き(図における右側)に押し戻され、その変位をポ
テンショメータ3で検出するようになっている。
スト力を発生させる基準となる踏力検出値がポテンショ
メータ3の出力電圧であることから、ペダル11を踏ん
でいない状態でのポテンショメータ3の電圧を基準電圧
として所定値に調整(0点位置調整)することになる。
したがって、通常走行時の制御精度を高めるためには基
準電圧の調整代をできるだけ狭くする(例えば0〜5V
出力のポテンショメータにおける基準電圧調整代を0.
76±0.1Vとする)ことが望ましいが、調整代が狭
い場合には調整に高い熟練度を有するばかりでなく、工
数も増大するという問題があった。
は、図5に示されるように調整電圧V1と基準電圧V0
とが一致していた場合には、調整電圧V1に対して踏力
Nに相当する電圧が発生する。その値が図に示されるよ
うVaの場合には、その踏力電圧Vaと基準電圧V0と
の偏差(Va−V0)に応じて電動機4を駆動制御し
て、踏力(Va)に応じたアシスト力A1を発生させ
る。
整代から外れてしまった場合には、以下の不具合が生じ
ることになる。上記調整代から例えば低い方に外れた場
合には、その低い調整電圧V2から踏力Nに応じた電圧
が発生するため、その踏力検出電圧Vbが上記踏力検出
電圧Vaよりも低く、踏力検出電圧Vbに応じて発生す
るアシスト力A2が小さくなってしまう。逆に高い方に
外れた場合には、その高い調整電圧V3から踏力Nに応
じた電圧が発生するため、その踏力検出電圧Vcが上記
踏力検出電圧Vaよりも高く、踏力検出電圧Vcに応じ
て発生するアシスト力A3が大きくなってしまう。この
ような場合には、アシスト力の過不足が生じて、製品毎
に機能や航続距離にばらつきが生じるという不具合があ
る。
て、電動アシスト自転車におけるアシスト力制御の高精
度化を向上すると共にペダル踏力検出制御の調整を容易
にすることを実現するために、本発明に於いては、自転
車のペダル踏力を検出するためのペダル踏力検出手段
と、前記ペダル踏力を補助するアシスト力を発生させる
ように設けられた電動機とを有する電動アシスト自転車
であって、前記ペダル踏力の基準値を記憶するための調
整モードと走行時の制御を行うための通常モードとを切
り替えるためモード切り替え手段と、前記調整モード時
にその時の前記ペダル踏力検出値を記憶するメモリと、
前記通常モード時に前記ペダル踏力検出値と前記基準値
との偏差に基づいて前記アシスト力を算出するアシスト
力算出手段とを有することものとした。
の基準値をメモリに記憶し、通常モード時にはペダル踏
力検出値と基準値との偏差に基づいてアシスト力を算出
することから、高精度化のために狭い調整代を設定して
基準値設定の調整作業を行う必要が無いため、調整範囲
を広く取ることができ、調整作業が容易である。
トのねじれを直線変位に変換してポテンショメータによ
り検出することによれば、簡単な構造でペダル踏力を検
出することができると共に、調整をポテンショメータに
対して行えば良く、調整作業を簡単に行うことができ
る。
例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明す
る。
自転車の制御を行うコントローラ1を示す概略ブロック
回路図である。図に示されるように、コントローラ1に
は電源としてのバッテリBTが接続されているが、コン
トローラ1内の電源及び接地ラインに関しては図示省略
している。
と同様の構造であって良いクランクシャフト2と、ペダ
ル踏力検出手段としてのポテンショメータ3と、電動機
4とがそれぞれ設けられている。また、クランクシャフ
ト2に一体化されたクランクギア5の歯の通過を検出す
ることにより、クランクシャフト2の回転数を検出する
ためのギアパルスセンサ6が設けられている。そして、
ギアパルスセンサ6・ポテンショメータ3・電動機4が
それぞれコントローラ1に接続されている。上記ギアパ
ルスセンサ6からは回転数検出信号が、ポテンショメー
タ3からはペダル踏力検出信号が、それぞれコントロー
ラ1に入力するようになっている。
電圧設定用のリセット回路1aと、その基準電圧を記憶
しておくためのEEPROMやフラッシュROM等から
なるメモリ1bと、ペダル踏力検出値と基準電圧との偏
差からアシスト力を算出するアシスト力算出手段として
のアシスト力演算回路1cと、その算出されたアシスト
力に応じて電動機4を例えばデューティ制御する駆動回
路1dとが設けられている。また、コントローラ1に
は、リセット回路1aに接続されたモード切り替え手段
としてのショートカプラ7と、メインスイッチ8a及び
エコノミースイッチ8bとがそれぞれ接続されている。
ンサ6からの回転数検出信号と、ポテンショメータ3か
らのペダル踏力検出信号と、ショートカプラ7に短絡用
カプラ7aを接続した際の短絡信号と、メインスイッチ
8aのオン信号とがそれぞれ入力するようになってい
る。メモリ1bにはペダル踏力検出信号がリセット回路
1aを介して入力し得るようになっている。
検出信号と、ペダル踏力検出信号と、メインスイッチ8
aのオン信号と、エコノミースイッチ8bのオン信号と
が入力するようになっていると共に、アシスト力演算回
路1cはメモリ1bに記憶されている基準電圧を読み込
むようになっている。また、駆動回路1dは、アシスト
力演算回路1cからのアシスト力入力信号に応じて、上
記したように電動機4に駆動電流を出力する。
ーラ1における本発明に基づく制御について図2のフロ
ー図を参照して以下に示す。
ら第1ステップST1に進む。第1ステップST1で
は、ショートカプラ7に上記した短絡用カプラ7aが接
続されているか否かを判別し、ショートカプラ7がオー
プン(短絡用カプラ7aが接続されていない)状態の場
合には通常モードであるとして第2ステップST2に進
む。
されている踏力基準値V0を読み出し、第3ステップS
T3に進む。第3ステップST3では、その時の踏力を
ポテンショメータ3の出力電圧(検出踏力V)により検
出し、第4ステップST4に進む。
Vと踏力基準値V0との偏差からアシスト力を算出す
る。その算出されたアシスト力に応じたデューティ比を
アシスト力演算回路1cから駆動回路1dに出力し、そ
の制御値に応じて電動機4を駆動する。
ら第4ステップST4に至るステップSTを繰り返すこ
とになるが、その第2ステップST2でメモリ1bから
読み出す踏力基準値V0は、例えば工場出荷時にメモリ
1bに記憶される。その調整要領を次に示す。
ドにするためにショートカプラ7に短絡用カプラ7aを
接続し、その状態でメインスイッチ8aをオンにする。
このようにすることにより、第1ステップST1でショ
ートカプラ7の短絡状態が判別され、ペダル踏力の基準
値を設定する調整モードとして第5ステップST5に進
む。
第3ステップST3と同様にして読み込む。この時、ペ
ダル11に荷重を掛けない状態にしておく。そして、そ
の状態でのポテンショメータ3の出力電圧(検出踏力
V)を検出し、第6ステップST6に進む。なお、ギア
パルスセンサ6からの入力により、クランクシャフト2
の停止状態を確認して本ステップを実行するようにして
も良い。
T5で検出した検出踏力V(踏力が発生していない状態
に相当)をペダル踏力の基準値V0としてメモリ1bに
記憶し、第7ステップST7に進む。第7ステップST
7では、メモリ1bにペダル踏力の基準値V0が記憶さ
れたことを視認させるための書き込み終了表示灯L(図
1参照)を点灯して、この調整モードを終了する。
ル踏力の基準値V0を設定することができるため、高精
度化のために狭い調整代内に基準電圧を入れる必要が無
くなり、そのような熟練を必要とする調整を行わずにペ
ダル踏力の基準値V0を設定することができる。
おけるポテンショメータ3の出力電圧をそのままペダル
踏力の基準電圧V0とすることから、従来例の図5に対
応する図3に示されるように、調整時のポテンショメー
タ3の出力電圧が中間電圧状態(従来例の正常状態に対
応)V1の場合には基準電圧V0=V1となり、従来例
の低電圧状態に対応するV2の場合には基準電圧V0=
V2となり、従来例の高電圧状態に対応するV3の場合
には基準電圧V0=V3となる。
って踏力Nにより発生した電圧がVaの場合には、上記
第4ステップST4にて示したように偏差(Va−V
1)からアシスト力Aを求める。同様に、低電圧状態の
場合に踏力Nにより発生した電圧がVbの場合には(V
b−V2)からアシスト力Aを求め、高電圧状態の場合
に踏力Nにより発生した電圧がVcの場合には(Vc−
V3)からアシスト力Aを求める。したがって、ポテン
ショメータ3が線形性を有する範囲において、上記各場
合における踏力Nが一定の場合には各アシスト力Aの値
も同一となり、そのアシスト力Aに応じたアシスト制御
を行うことから、それぞれ設計通りのアシスト力を発生
することができる。
の形態ではポテンショメータを用いた例を示したが、ク
ランクシャフトのトルクを検出し得るものであれば良
く、ポテンショメータに限られるものではない。すなわ
ち、何れのトルクセンサや荷重センサにあっても、その
基準電圧(0点位置)の調整または設定が必要なものに
あっては、本発明は極めて有効である。
ために狭い調整代を設定して基準値設定の調整作業を行
う必要が無いため、調整範囲を広く取ることができ、調
整作業が容易である。またそのような簡単な調整であっ
ても、調整モードで読み込んで記憶した基準電圧の値を
そのまま用いて、踏力検出値との偏差に基づいてアシス
ト力を算出することから、予め基準として設けた基準電
圧と調整による設定電圧との違いの影響を何ら受けるこ
となく、常に正確なアシスト力を算出し、それに応じた
適切なアシスト力発生制御を行うことができるため、過
不足のあるアシスト力発生による電力消費のばらつきが
無く、1回の充電当たりの航続距離に製品間によるばら
つきが生じることを防止し得る。また、ポテンショメー
タにより踏力を検出するようにすることにより、簡単な
構造でペダル踏力を検出することができると共に、調整
をポテンショメータに対して行えば良く、調整作業を簡
単に行うことができる。
を行うコントローラ1を示す概略ブロック回路図。
明図。
す模式図。
Claims (2)
- 【請求項1】 自転車のペダル踏力を検出するためのペ
ダル踏力検出手段と、前記ペダル踏力を補助するアシス
ト力を発生させるように設けられた電動機とを有する電
動アシスト自転車であって、 前記ペダル踏力の基準値を記憶するための調整モードと
走行時の制御を行うための通常モードとを切り替えるた
めモード切り替え手段と、前記調整モード時にその時の
前記ペダル踏力検出値を記憶するメモリと、前記通常モ
ード時に前記ペダル踏力検出値と前記基準値との偏差に
基づいて前記アシスト力を算出するアシスト力算出手段
とを有することを特徴とする電動アシスト自転車。 - 【請求項2】 前記ペダル踏力を、クランクシャフトの
ねじれを直線変位に変換してポテンショメータにより検
出する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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000214741A JP2002029486A (ja) | 2000-07-14 | 2000-07-14 | 電動アシスト自転車 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000214741A JP2002029486A (ja) | 2000-07-14 | 2000-07-14 | 電動アシスト自転車 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002029486A true JP2002029486A (ja) | 2002-01-29 |
Family
ID=18710263
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000214741A Ceased JP2002029486A (ja) | 2000-07-14 | 2000-07-14 | 電動アシスト自転車 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002029486A (ja) |
-
2000
- 2000-07-14 JP JP2000214741A patent/JP2002029486A/ja not_active Ceased
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050920 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051004 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051202 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060620 |
|
A045 | Written measure of dismissal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A045 Effective date: 20061024 |