JP2012013626A - 踏力センサ及びそれを利用した電動アシスト車 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】クランク軸14に固定された駆動ホイール30と、推進用車輪にクランク軸14の回転力を伝達するスプロケット50との間を、複数のバネ80〜90で連結するとともに、複数のバネ80〜90の圧縮開始のタイミングがずれるように、各バネ80〜90とその圧縮手段の間隔を設定する。駆動ホイール30とスプロケット50の位相差から踏力を検出するにあたっては、位相差の範囲に応じて利用するバネの本数が変化する。すなわち、位相差の範囲に応じて利用するバネ定数が異なるため、この変化するバネ定数に基づいて踏力が検出される。これにより、変位量と踏力の関係を非リニア化して所望の検出特性に近似させた踏力センサ10が得られる。
【選択図】図6
Description
(1)クランク軸14に固定された駆動ホイール30と、推進用車輪にクランク軸14の回転力を伝達するスプロケット50との間を、複数のバネ80〜90で間接的に連結して、前記駆動ホイール30とスプロケット50の位相差から踏力を検出するにあたり、前記バネ80〜90の圧縮開始のタイミングがずれるように、バネ80〜90の端部80B、82B、84B、86B、88B,90Bと、弾性体圧縮手段の一方、すなわち第1の開口縁36B、38B、40B、42B、44B,46B及びピン126、128、130、132、134、136とのそれぞれの間隔を設定して配置することとした。このため、変位量と踏力の関係を非リニア化して、広範囲での踏力検出が可能になる。
(2)踏力が小さいとき、すなわちバネの長さや取付位置のバラツキが影響する踏力の小さなときは、大きく変位するようにしたのでバラツキを吸収すると同時に検出精度を高めることが可能となり、同時に電動アシスト自転車における漕ぎ始めの踏力が大きくなる状態も良好に検出することができる。これにより、アシスト量の制御を的確に行なうことができる。
(3)最初に、対向位置にある長いバネ80と86が同時に圧縮開始するため、安定性が増す。
(1)前記実施例で示した各部の形状、寸法は一例であり、同様の効果を奏する範囲内であれば、必要に応じて適宜変更してよい。例えば、第1の開口36〜46や、第2の開口56〜66の大きさは、バネ80〜90の長さに応じて設定すればよい。
(2)バネ端部80B〜90Bから、第1の開口36〜46の開口縁36B〜46Bまでの間隔及びピン126〜136までの間隔(オフセット)も一例であり、圧縮開始のタイミングずれの設定に応じて適宜変更してよい。また、前記実施例では、バネ支持体92の取付基部端面94Aをバネ圧縮手段の一方とし、前記開口縁36B〜46B及びピン126〜136をバネ圧縮手段の他方としたが、これも一例であり、開口縁36B〜46Bのみをバネ圧縮手段の他方としてもよい。更に、これらバネ圧縮手段も一例であり、同様の効果を奏するように適宜設計変更してよい。
(4)あるいは、前記第1の開口36〜46と第2の開口56〜66の縁部周辺に対向するように断面L字状の保持部を設けることにより、バネ80〜90を保持するようにして、バネ80〜90が前記第1の開口36〜46と第2の開口56〜66の対の開口から飛び出さないように保持してもよい。
(5)更に、前記(4)の断面L字状の保持部の代わりに、前記(3)に記載した開口端部に対して角度を有する細い溝孔を設け、バネを圧縮利用でなく引っ張り利用することでトルクを測定できるようにしてもよい。
(8)クランク16とクランク軸14の連結構造も一例であり、クランク16とクランク軸14,駆動ホイール30が一体に回転可能であれば、公知の各種の連結機構を用いてよい。
(9)図10に示した検出回路も一例であり、同様の効果を奏する範囲内であれば、公知の各種の検出回路が利用可能である。
(11)前記実施例では、弾性体としてコイルバネ80〜90を利用することとしたが、これも一例であり、樹脂系弾性体や、弾性を有する金属片、空気などの気体や油などの液体閉じ込め型あるいはバネ併用のシリンダも利用可能である。いずれにしても、踏力の検出範囲で長期間の復元性を有するものであれば、公知の各種の弾性体が利用可能である。
(12)踏力に比例するアシストを行うために、踏力の非線形出力をソフトウェアで線形補正して利用することも可能である。
(13)前記実施例では、本発明の踏力センサを、電動アシスト自転車に搭載することとしたが、これも一例であり、踏力の検出が必要とされる他の公知の各種の電動車(例えば、電動アシスト車椅子など)にも適用可能である。
12:自転車フレーム
14:クランク軸
16:クランク
18:アーム
20:固定用アーム
22:取付ナット
24:ペダル
24A:ペダル軸
30:駆動ホイール(クランク内板)
32:開口部
34:穴
36,38,40,42,44,46:第1の開口
36A,36B,38A,38B,40A,40B,42A,42B,44A,44B,46A,46B:開口縁
48:突起
50:スプロケット(クランク外ギヤ)
52:開口部
54:ギヤ部
56,58,60,62,64,66:第2の開口
56A,56B,58A,58B,60A,60B,62A,62B,64A,64B,66A,66B:開口縁
68:突起
70:長穴
72:ネジ穴
73:チェーン
74:クランク内ギヤ
76:開口部
78:穴
80,82,84,86,88,90:コイルバネ
80A,80B,82A,82B,84A,84B,86A,86B,88A,88B,90A,90B:端部
92:バネ支持体
94:取付基部
94A:端面
96:段部
98:ロッド
100:ネジ穴
102:ネジ
110:回転板
112:凹部
113:開口部
114:穴
116:フランジ
120:クランク外カバー
122:凹部
123:穴
124:開口部
125:リベット
126,128,130,132,134,136:ピン
140:回転制限ピン
142:スペーサ
144:穴
150:センサカバー
152:開口部
154,156,158:スライダ
160:センサベース
162:センサ基板
164,166:センサボビン
168,170:非接触センサ
172:センサ固定板
180A,180B:増幅器
182A,182B:AGC回路
184A,184B:変換回路
186:位相差検出回路
188:制御回路
190:駆動回路
192:電動モータ
B:ボール
SA〜SF,SC´〜SF´:バネ
RE:バネ後端
TE:バネ先端
RW:押圧受止壁
OW:押圧動作壁
Claims (9)
- クランク軸に直交して固定され、該クランク軸と共に回転する略板状の駆動ホイールと、
前記駆動ホイールに相対向して配置されており、前記クランク軸に与えられた回転力を推進用車輪に伝達する略板状のスプロケットと、
前記駆動ホイール側に設けられた複数の押圧動作手段と、
前記スプロケット側に前記押圧動作手段に対向して設けられた複数の押圧受止手段と、
対となる前記押圧動作手段と前記押圧受止手段との間で、前記駆動ホイールとスプロケットを間接的に連結するとともに、前記駆動ホイールと前記スプロケットとの回転変位量に応じて、その円周方向に伸縮する複数の弾性体と、
前記駆動ホイールと前記スプロケットとの相対的な回転位相差を検出するセンサと、
を備えるとともに、
前記押圧動作手段と前記押圧受止手段間における複数の弾性体の伸縮が、複数のタイミングに分かれて動作開始するように、前記複数の対となる押圧動作手段と押圧受止手段を配置したことを特徴とする踏力センサ。 - 前記駆動ホイールの任意の円周軌道上に離間して形成された複数の第1の開口の一方の開口縁側が、前記複数の押圧動作手段であり、
前記スプロケットに、前記複数の第1の開口と対向する位置に形成された複数の第2の開口の他方の開口縁側が、前記複数の押圧受止手段であり、
前記弾性体が、前記第1の開口とそれに対応する第2の開口の双方に共有して収納されることで、前記スプロケットを前記駆動ホイールに対して間接的に連結することを特徴とする請求項1記載の踏力センサ。 - クランク軸に直交して固定され、該クランク軸と共に回転する略板状の駆動ホイールと、
前記駆動ホイールに相対向して配置され、前記クランク軸に与えられた回転力を推進用車輪に伝達する略板状のスプロケットと、
前記駆動ホイールの任意の円周軌道上に、離間して形成された複数の第1の開口と、
前記スプロケットに、前記複数の第1の開口と対応する位置に形成された複数の第2の開口と、
前記第1の開口とそれに対応する第2の開口の双方に共有して収納されており、前記スプロケットを前記駆動ホイールに間接的に連結するとともに、前記駆動ホイールの回転量に応じて、その円周方向に伸縮可能な複数の弾性体と、
前記駆動ホイールの回転量に応じて、前記複数の弾性体に、前記円周方向に収縮する力を付与する複数の弾性体圧縮手段と、
前記駆動ホイールに、前記第1の開口とは異なる円周軌道上に略等間隔で設けられた複数の第1の被検出部と、
前記スプロケットに、前記第2の開口及び前記第1の被検出部とは異なる円周軌道上に、略等間隔で前記第1の被検出部と同数設けられた第2の被検出部と、
前記第1の被検出部を検出可能な位置に、該第1の被検出部と離間して配置されており、前記クランク軸と連動しない第1の非接触センサと、
前記第2の被検出部を検出可能な位置に、該第2の被検出部と離間して配置されており、前記クランク軸と連動しない第2の非接触センサと、
を備えるとともに、
前記弾性体圧縮手段による複数の弾性体の圧縮が、複数のタイミングに分かれて開始するように、前記弾性体と弾性体圧縮手段が配置されていることを特徴とする踏力センサ。 - 前記弾性体圧縮手段が、
前記駆動ホイールの第1の開口の一方の縁部,又は、前記駆動ホイールとともに回転して前記弾性体に接触する接触体の少なくとも一方による押圧動作手段と、
前記スプロケットの第2の開口の他方の縁部側による押圧受止手段と、
により構成されることを特徴とする請求項3記載の踏力センサ。 - 前記複数の弾性体は、前記駆動ホイールの第1の開口又はスプロケットの第2の開口の少なくとも一方に設けられた突起により、駆動ホイールの円周方向に伸縮可能に支承されることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載の踏力センサ。
- 前記弾性体が、コイルバネであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の踏力センサ。
- 前記駆動ホイールと前記スプロケット間の回転変位を、一定の範囲内に規制する回転制限手段を設けたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の踏力センサ。
- 前記複数の弾性体には、長さ又は弾性係数の少なくとも一方が異なる2種類以上の弾性体が含まれることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の踏力センサ。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の踏力センサを搭載したことを特徴とする電動アシスト車。
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