JP2003019996A - 電気式補助動力付自転車の踏力検出装置 - Google Patents
電気式補助動力付自転車の踏力検出装置Info
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- JP2003019996A JP2003019996A JP2001245787A JP2001245787A JP2003019996A JP 2003019996 A JP2003019996 A JP 2003019996A JP 2001245787 A JP2001245787 A JP 2001245787A JP 2001245787 A JP2001245787 A JP 2001245787A JP 2003019996 A JP2003019996 A JP 2003019996A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 簡単な構造で、小型で低コストなものにす
る。 【解決手段】 自転車のペダルシャフト１と、このペダ
ルシャフト１を支持するベアリング軸受５と、このベア
リング軸受５を車体に固定する軸受ケース７を有する。
軸受ケース７にペダル２、３の踏力に比例した力をラジ
アル方向の力として伝える伝達手段８と、この伝達され
た力がかかる応力センサ９とを設ける。
る。 【解決手段】 自転車のペダルシャフト１と、このペダ
ルシャフト１を支持するベアリング軸受５と、このベア
リング軸受５を車体に固定する軸受ケース７を有する。
軸受ケース７にペダル２、３の踏力に比例した力をラジ
アル方向の力として伝える伝達手段８と、この伝達され
た力がかかる応力センサ９とを設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、自転車の駆動輪
を電動機を用いて補助的に駆動する電気式補助動力付自
転車の踏力検出装置に関する。
を電動機を用いて補助的に駆動する電気式補助動力付自
転車の踏力検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電気式補助動力付自転車には、そ
の踏力を軽減するためのモーター出力を適切なトルクに
制御するために、踏力検出装置が設けられている。この
踏力検出装置として、例えば、ペダルシャフトの回転力
を機械的変位に変換し、可変抵抗器を摺動させて、駆動
モータの制御信号としているものがある。
の踏力を軽減するためのモーター出力を適切なトルクに
制御するために、踏力検出装置が設けられている。この
踏力検出装置として、例えば、ペダルシャフトの回転力
を機械的変位に変換し、可変抵抗器を摺動させて、駆動
モータの制御信号としているものがある。
【０００３】また、ペダルクランクとペダルシャフトの
係合部に回転駆動体を取り付け、この駆動体に設けた斜
面の作用により、ペダルの踏力が回転駆動体の回転方向
の力とスラスト方向の力に分けられ、スラスト方向の力
がベアリング軸受を介して静止体にかかり、静止体から
保持部材を介して応力センサに加わり、この応力センサ
の歪みを抵抗値の変化として電気的に検出する考案など
もある。
係合部に回転駆動体を取り付け、この駆動体に設けた斜
面の作用により、ペダルの踏力が回転駆動体の回転方向
の力とスラスト方向の力に分けられ、スラスト方向の力
がベアリング軸受を介して静止体にかかり、静止体から
保持部材を介して応力センサに加わり、この応力センサ
の歪みを抵抗値の変化として電気的に検出する考案など
もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記、各従来の技術の
場合、踏力検出部として専用の車体、ペダルシャフトや
駆動伝達機構が必要となり、踏力検出装置及びその他の
構成部分の構造が複雑となり、コストアップの要因にも
なっていた。しかも、上記従来の技術の前者の可変抵抗
器により検知するものの場合、踏力を変位量に変換し、
可変抵抗器の抵抗値を変化させているため、戻しバネが
必要であり、しかも可変抵抗器のストローク分のスペー
スを必要とし、寸法的に大きなものとなる欠点がある。
また、上記従来の技術の後者の、ペダルクランクとペダ
ルシャフトの係合部に回転駆動体を取り付ける考案も、
駆動伝達機構や、その他の構成部分が必要となり、十分
なコスト低減の効果が得られないものであった。
場合、踏力検出部として専用の車体、ペダルシャフトや
駆動伝達機構が必要となり、踏力検出装置及びその他の
構成部分の構造が複雑となり、コストアップの要因にも
なっていた。しかも、上記従来の技術の前者の可変抵抗
器により検知するものの場合、踏力を変位量に変換し、
可変抵抗器の抵抗値を変化させているため、戻しバネが
必要であり、しかも可変抵抗器のストローク分のスペー
スを必要とし、寸法的に大きなものとなる欠点がある。
また、上記従来の技術の後者の、ペダルクランクとペダ
ルシャフトの係合部に回転駆動体を取り付ける考案も、
駆動伝達機構や、その他の構成部分が必要となり、十分
なコスト低減の効果が得られないものであった。
【０００５】この発明は上記従来の技術の問題に鑑みて
なされたもので、簡単な構造で、小型で低コストな電気
式補助動力付自転車の踏力検出装置を提供することを目
的とする。
なされたもので、簡単な構造で、小型で低コストな電気
式補助動力付自転車の踏力検出装置を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、自転車のペ
ダルシャフトと、上記ペダルシャフトを支えるベアリン
グ軸受と、上記ベアリング軸受を車体に接続する軸受ケ
ースと、上記軸受ケース内に上記ペダルシャフトの踏力
に比例して発生するベアリング軸受のラジアル方向の押
し付け力を保持する片持梁と、上記片持梁に上記ラジア
ル方向の押し付け力によって発生するひずみ量を検出す
るための応力センサとを設けた電気式補助動力付自転車
の踏力検出装置である。
ダルシャフトと、上記ペダルシャフトを支えるベアリン
グ軸受と、上記ベアリング軸受を車体に接続する軸受ケ
ースと、上記軸受ケース内に上記ペダルシャフトの踏力
に比例して発生するベアリング軸受のラジアル方向の押
し付け力を保持する片持梁と、上記片持梁に上記ラジア
ル方向の押し付け力によって発生するひずみ量を検出す
るための応力センサとを設けた電気式補助動力付自転車
の踏力検出装置である。
【０００７】上記片持梁は、上記のベアリング軸受を車
体に固定するための上記軸受ケース内に形成され、上記
ベアリング軸受の後方部分と接触する当接部を有し、上
記当接面において上記ベアリング軸受と当接することに
より上記ペダルシャフトへかかる踏力がラジアル方向の
力として、上記軸受を介して上記片持梁を付勢し、上記
応力センサに加えられるものである。
体に固定するための上記軸受ケース内に形成され、上記
ベアリング軸受の後方部分と接触する当接部を有し、上
記当接面において上記ベアリング軸受と当接することに
より上記ペダルシャフトへかかる踏力がラジアル方向の
力として、上記軸受を介して上記片持梁を付勢し、上記
応力センサに加えられるものである。
【０００８】この発明の踏力検出装置がペダル踏力を検
出する原理を図１にて説明する。図１はペダルに踏力が
加えられた時にペダルシャフト１の回りに発生すり力の
釣り合いを示したものである。はシャフト１の回転方
向の釣り合いを示したもので、ペダル２に掛けられた踏
力Ｆｐはスプロケット４を介して、チェーンを牽引する
牽引力Ｆｃと釣り合い、この時、シャフト１の中心とペ
ダルの着力点までの距離Ｌｐ、スプロケット４のピッチ
円半径Ｌｃとすると Ｆｐ×Ｌｐ＝Ｆｃ×Ｌｃの関係で
回転力が釣り合う。
出する原理を図１にて説明する。図１はペダルに踏力が
加えられた時にペダルシャフト１の回りに発生すり力の
釣り合いを示したものである。はシャフト１の回転方
向の釣り合いを示したもので、ペダル２に掛けられた踏
力Ｆｐはスプロケット４を介して、チェーンを牽引する
牽引力Ｆｃと釣り合い、この時、シャフト１の中心とペ
ダルの着力点までの距離Ｌｐ、スプロケット４のピッチ
円半径Ｌｃとすると Ｆｐ×Ｌｐ＝Ｆｃ×Ｌｃの関係で
回転力が釣り合う。
【０００９】 はシャフト１の水平方向の力の釣り合
いを示したもので、−ｉは進行方向左側のペダル２を
踏んだ場合、−ｉｉは進行方向右側のペダル３を踏ん
だ場合を示す。−ｉではスプロケット４に掛かる、上
記ペダル踏力Ｆｐに比例した水平方向の力Ｆｃは、ペダ
ルシャフト１を支持する第１ベアリング軸受５に対して
反対方向の力３／２×Ｆｃ、および第２ベアリング軸受
６によって同方向の力１／２×Ｆｃを発生させ、釣り合
いを得る。尚、便宜上、簡便化のため、スプロケット４
と第１ベアリング軸受５の間の距離を１、第１ベアリン
グ軸受５と第２ベアリング軸受６の間の距離を２とす
る。−ｉｉではスプロケット４に掛かる上記ペダル踏
力Ｆｐに比例した水平方向の力Ｆｃは、同じくペダルシ
ャフト１を支持する第１ベアリング軸受５に対して反対
方向の力３／２×Ｆｃ、および第２ベアリング軸受６に
よって同方向の力１／２×Ｆｃを発生させ、釣り合いを
得る。このことから、シャフト１の水平方向の分力は左
右どちらのペダルを踏んだ場合でも、第１ベアリング軸
受５にはペダル踏力Ｆｐに比例してスプロケット４に働
く水平方向の力Ｆｃの３／２倍の力が常にＦｃの反対方
向に働くことがわかる。
いを示したもので、−ｉは進行方向左側のペダル２を
踏んだ場合、−ｉｉは進行方向右側のペダル３を踏ん
だ場合を示す。−ｉではスプロケット４に掛かる、上
記ペダル踏力Ｆｐに比例した水平方向の力Ｆｃは、ペダ
ルシャフト１を支持する第１ベアリング軸受５に対して
反対方向の力３／２×Ｆｃ、および第２ベアリング軸受
６によって同方向の力１／２×Ｆｃを発生させ、釣り合
いを得る。尚、便宜上、簡便化のため、スプロケット４
と第１ベアリング軸受５の間の距離を１、第１ベアリン
グ軸受５と第２ベアリング軸受６の間の距離を２とす
る。−ｉｉではスプロケット４に掛かる上記ペダル踏
力Ｆｐに比例した水平方向の力Ｆｃは、同じくペダルシ
ャフト１を支持する第１ベアリング軸受５に対して反対
方向の力３／２×Ｆｃ、および第２ベアリング軸受６に
よって同方向の力１／２×Ｆｃを発生させ、釣り合いを
得る。このことから、シャフト１の水平方向の分力は左
右どちらのペダルを踏んだ場合でも、第１ベアリング軸
受５にはペダル踏力Ｆｐに比例してスプロケット４に働
く水平方向の力Ｆｃの３／２倍の力が常にＦｃの反対方
向に働くことがわかる。
【００１０】はシャフト１の垂直方向の力の釣り合い
を示したもので、−ｉは進行方向左側のペダル２を踏
んだ場合、−ｉｉは進行方向右側のペダル３を踏んだ
場合を示す。−ｉでは進行方向左側のペダルに掛かる
ペダル踏力Ｆｐは、ペダルシャフト１を支持する第１ベ
アリング軸受５に対して同方向の力Ｆｃ、また第２ベア
リング軸受６に対して反対方向の力２×Ｆｃを発生さ
せ、釣り合いを得る。尚、便宜上、簡便化のため、左側
のペダル２と第２ベアリング軸受６の間の距離を２、第
１ベアリング軸受５と第２ベアリング軸受６の間の距離
を２とする。−ｉｉでは右側のペダル３に掛かる上記
ペダル踏力Ｆｐは、同じくペダルシャフト１を支持する
第１ベアリング軸受５に対して反対方向の力２×Ｆｃ、
また第２ベアリング軸受６に対して同方向の力Ｆｃを発
生させ、釣り合いを得る。このことから、シャフト１の
垂直方向の分力は、第１ベアリング軸受５および、第２
ベアリング軸受６に対して、左右どちらのペダルを踏む
かによって、方向と大きさが反対の力を発生することが
わかる。
を示したもので、−ｉは進行方向左側のペダル２を踏
んだ場合、−ｉｉは進行方向右側のペダル３を踏んだ
場合を示す。−ｉでは進行方向左側のペダルに掛かる
ペダル踏力Ｆｐは、ペダルシャフト１を支持する第１ベ
アリング軸受５に対して同方向の力Ｆｃ、また第２ベア
リング軸受６に対して反対方向の力２×Ｆｃを発生さ
せ、釣り合いを得る。尚、便宜上、簡便化のため、左側
のペダル２と第２ベアリング軸受６の間の距離を２、第
１ベアリング軸受５と第２ベアリング軸受６の間の距離
を２とする。−ｉｉでは右側のペダル３に掛かる上記
ペダル踏力Ｆｐは、同じくペダルシャフト１を支持する
第１ベアリング軸受５に対して反対方向の力２×Ｆｃ、
また第２ベアリング軸受６に対して同方向の力Ｆｃを発
生させ、釣り合いを得る。このことから、シャフト１の
垂直方向の分力は、第１ベアリング軸受５および、第２
ベアリング軸受６に対して、左右どちらのペダルを踏む
かによって、方向と大きさが反対の力を発生することが
わかる。
【００１１】本考案は上記に示すように、スプロケット
側の第一ベアリング軸受５にペダル踏力に比例した水平
方向の力が、スプロケット４にかかる牽引力と常に反対
方向に発生することに着目し、ベアリング軸受５の水平
方向に掛かるラジアル成分の力を計測することにより特
別な構造を用いることなく、簡便にペダル踏力を検出す
るものである。
側の第一ベアリング軸受５にペダル踏力に比例した水平
方向の力が、スプロケット４にかかる牽引力と常に反対
方向に発生することに着目し、ベアリング軸受５の水平
方向に掛かるラジアル成分の力を計測することにより特
別な構造を用いることなく、簡便にペダル踏力を検出す
るものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
ついて、図２に基づいて説明する。この電気式補助動力
付自転車の踏力検出装置は、図示するように、自転車の
ペダルシャフト１を支えるベアリング軸受５と、このベ
アリング軸受５を車体に接続する軸受ケース７を有し、
この軸受ケース７を介してベアリング軸受５は車体に固
定されている。軸受ケース７はベアリング軸受５の外輪
がスキマ嵌めとなるような内径を有し、尚且つ、内径の
後端は開放されている。この後端にはベアリング軸受の
後方への移動を規制保持する片持梁８が設けられてい
る。片持梁８は先端でベアリング軸受５に当接し、更
に、基部に片持梁８の後方へのひずみ量を測定するため
のストレインゲージ等の応力センサ９が貼り付けられて
いる。
ついて、図２に基づいて説明する。この電気式補助動力
付自転車の踏力検出装置は、図示するように、自転車の
ペダルシャフト１を支えるベアリング軸受５と、このベ
アリング軸受５を車体に接続する軸受ケース７を有し、
この軸受ケース７を介してベアリング軸受５は車体に固
定されている。軸受ケース７はベアリング軸受５の外輪
がスキマ嵌めとなるような内径を有し、尚且つ、内径の
後端は開放されている。この後端にはベアリング軸受の
後方への移動を規制保持する片持梁８が設けられてい
る。片持梁８は先端でベアリング軸受５に当接し、更
に、基部に片持梁８の後方へのひずみ量を測定するため
のストレインゲージ等の応力センサ９が貼り付けられて
いる。
【００１３】ペダルにかかる踏力は、ペダルシャフト１
を介し、ベアリング軸受５に踏力に比例したラジアル方
向の押し付け力を発生させ、このベアリング軸受５の後
方部分と当接する片持梁８に対して当接部を介して、片
持梁８の一端部を付勢し、片持梁８の基部に貼り付けた
応力センサ９が歪む。これにより、この歪みを抵抗値の
変化として電気的に検出しペダルの踏力を検出するもの
である。
を介し、ベアリング軸受５に踏力に比例したラジアル方
向の押し付け力を発生させ、このベアリング軸受５の後
方部分と当接する片持梁８に対して当接部を介して、片
持梁８の一端部を付勢し、片持梁８の基部に貼り付けた
応力センサ９が歪む。これにより、この歪みを抵抗値の
変化として電気的に検出しペダルの踏力を検出するもの
である。
【００１４】尚、本説明ではスプロケット４を車体右側
において説明したが、実施に当たってはスプロケットの
取り付けは左右どちら側でもよく、その場合、本考案の
踏力センサーもスプロケット側のベアリング軸受に取り
付けるものである。
において説明したが、実施に当たってはスプロケットの
取り付けは左右どちら側でもよく、その場合、本考案の
踏力センサーもスプロケット側のベアリング軸受に取り
付けるものである。
【００１５】
【発明の効果】この発明の電動式補助動力付自転車の踏
力検出装置は、ペダルの踏力をシャフトを支持するベア
リング軸受の水平方向に掛かるラジアル成分の力を計測
することにより検知しているので、特別な構造を用いる
ことなく、踏力の検知が可能であり、装置も小型低コス
ト化することができる。
力検出装置は、ペダルの踏力をシャフトを支持するベア
リング軸受の水平方向に掛かるラジアル成分の力を計測
することにより検知しているので、特別な構造を用いる
ことなく、踏力の検知が可能であり、装置も小型低コス
ト化することができる。
【図 １】本発明の原理を示す模式図である。
【図 ２】本発明の一つの実施形態を示す斜視図であ
る。
る。
【図 ３】本発明の一つの実施形態を示す側面図であ
る。
る。
【図１】模式図
１．ペダルシャフト
２．左ペダル
３．右ペダル
４．スプロケット
５．第１ベアリング軸受
６．第２ベアリング軸受
【図２】斜視図
５．第１ベアリング軸受
７．軸受ケース
８．片持梁
【図３】側面図
５．第１ベアリング軸受
７．軸受ケース
８．片持梁
９．応力センサ
Claims (3)
- 【請求項１】 自転車のペダルシャフトと、上記ペダル
シャフトを支えるベアリング軸受と、上記軸受を車体に
接続する軸受ケースと、上記軸受ケース内に上記ペダル
シャフトの踏力に比例して発生するベアリング軸受のラ
ジアル方向の押し付け力を保持する片持梁と、上記片持
梁に上記ラジアル方向の押し付け力によって発生するひ
ずみ量を検出するための応力センサとを設けた電気式補
助動力付自転車の踏力検出装置。 - 【請求項２】 上記片持梁は、上記のベアリング軸受を
車体に固定するための上記軸受ケース内に形成され、上
記ベアリング軸受の後方と接触する当接面を有し、上記
当接面とベアリング軸受後方の当接部の接触により上記
ペダルシャフトへかかる踏力がラジアル方向の力とし
て、上記軸受を介して上記片持梁を付勢し、上記応力セ
ンサに加えられるものであることを特徴とする請求項１
記載の電動機付自転車の踏力検出装置。 - 【請求項３】 上記応力センサは、上記片持梁を介して
自転車の車体に固定され、この片持梁に上記ベアリング
軸受からのラジアル力が加えられる請求項２記載の電気
式補助動力付自転車の踏力検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001245787A JP2003019996A (ja) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | 電気式補助動力付自転車の踏力検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001245787A JP2003019996A (ja) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | 電気式補助動力付自転車の踏力検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003019996A true JP2003019996A (ja) | 2003-01-21 |
Family
ID=19075468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001245787A Pending JP2003019996A (ja) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | 電気式補助動力付自転車の踏力検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003019996A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102303682A (zh) * | 2011-05-16 | 2012-01-04 | 无锡尚格工业设计有限公司 | 与自行车后叉配合的电动助力传感器的结构 |
| WO2012005001A1 (ja) * | 2010-07-09 | 2012-01-12 | パナソニック株式会社 | 踏力検出装置 |
| EP2615022A1 (de) * | 2012-01-10 | 2013-07-17 | Robert Bosch GmbH | Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad mit Kraftmessung zur Fahrerwunscherkennung |
| GB2522019A (en) * | 2014-01-08 | 2015-07-15 | Chun-Hsiang Liu | Drive Assembly of an electric bicycle |
| JP2019537019A (ja) * | 2016-11-28 | 2019-12-19 | テークー−ジステームス ゲーエムベーハー | 動力伝動要素、トルク測定装置、及びフリーホイールアセンブリ |
| US11808338B2 (en) | 2013-03-20 | 2023-11-07 | Tq-Systems Gmbh | Harmonic pin ring gearing |
-
2001
- 2001-07-09 JP JP2001245787A patent/JP2003019996A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012005001A1 (ja) * | 2010-07-09 | 2012-01-12 | パナソニック株式会社 | 踏力検出装置 |
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| JP2013141979A (ja) * | 2012-01-10 | 2013-07-22 | Robert Bosch Gmbh | ライダの意思を認識するための力測定装置を備えた、電動自転車に用いられる駆動装置 |
| US11808338B2 (en) | 2013-03-20 | 2023-11-07 | Tq-Systems Gmbh | Harmonic pin ring gearing |
| GB2522019A (en) * | 2014-01-08 | 2015-07-15 | Chun-Hsiang Liu | Drive Assembly of an electric bicycle |
| JP2019537019A (ja) * | 2016-11-28 | 2019-12-19 | テークー−ジステームス ゲーエムベーハー | 動力伝動要素、トルク測定装置、及びフリーホイールアセンブリ |
| US11781590B2 (en) | 2016-11-28 | 2023-10-10 | Tq-Systems Gmbh | Load cell for determining a radial force acting on a crankshaft |
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