JP3143255U - Sensing device for crank screw force used in auxiliary electric bicycles - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易であり、信頼性が高いねじ力データを読み取ることができる補助式電動自転車に使われるクランクのねじ力に対する感応装置を提供する。
【解決手段】機構の枠4は、測定部品と回路と感応手段が内部に設けられている。天心軸2は、機構の枠4に付けられ、両端は機構の枠4に軸受があり、自由に動ける。軸心軸受5は、機構の枠4の中に設けられ、軸心軸受5を経由してフレーム12と繋ぎ、機構の枠4を自由に動かす。フレーム12に吊り下げ式の固定法を使い、機構の枠4が下がることを防ぐ。軸心軸受5が天心軸2の真上にあり、垂直線がその二つの中心に通り、軸心軸受5と天心軸2は一直線になる。弾性件7は、機構の枠4とフレーム12との間に置かれ、機構の枠4の動きが生じる作用力を受ける。感応装置は、機構の枠4が動く角度の大きさによって起電力を感応する。
【選択図】図1To provide a device that is sensitive to the screw force of a crank used in an auxiliary electric bicycle that is simple and capable of reading highly reliable screw force data.
A frame 4 of a mechanism is provided with measurement parts, a circuit, and sensitive means inside. The top shaft 2 is attached to the frame 4 of the mechanism, and both ends have bearings in the frame 4 of the mechanism and can move freely. The shaft bearing 5 is provided in the frame 4 of the mechanism and is connected to the frame 12 via the shaft bearing 5 to freely move the frame 4 of the mechanism. A hanging type fixing method is used for the frame 12 to prevent the frame 4 of the mechanism from being lowered. The shaft bearing 5 is directly above the top shaft 2, the vertical line passes through the two centers, and the shaft bearing 5 and the top shaft 2 are aligned. The elastic case 7 is placed between the frame 4 and the frame 12 of the mechanism and receives an acting force that causes the movement of the frame 4 of the mechanism. The sensitive device senses the electromotive force depending on the angle of movement of the mechanism frame 4.
[Selection] Figure 1
Description
本考案は、補助式電動自転車に使われるクランクのねじ力に対する感応装置である。その装置は、電動自転車後輪の前側及びフレームの下側の軸心の近くに付けられる。踏み板を踏むことよって生じるねじ力が装置の外の枠を動かす。正しくデザインされた機械構造による感応装置の枠とフレームとの間にその力のモーメントに対応する応力が生じ、装置の枠が元の位置に戻る。その枠が動いている間に、弾力がある物質の変形や圧力によって電圧或いは電流メッセージが生じ、その信号が感応装置をコントロールする信号になり、それによって、駆動電力の大きさが決められ、補助駆動の目的が果たせるようになる。 The present invention is a device that is sensitive to the screw force of a crank used in an auxiliary electric bicycle. The device is attached near the front axle of the electric bicycle rear wheel and the lower axis of the frame. The screw force generated by stepping on the footboard moves the frame outside the device. A stress corresponding to the moment of force is generated between the frame of the sensitive device with the correctly designed mechanical structure and the frame returns to the original position. While the frame is moving, a voltage or current message is generated by the deformation or pressure of the elastic material, and that signal becomes a signal that controls the sensitive device, thereby determining the magnitude of the driving power and assisting The purpose of driving can be fulfilled.
補助型電動自転車の作動システムについて説明する。回転速度が速い電動モーターがあり、そのモーターが補助動力の基本になる。補助式電動自転車に乗る者が乗り難い道を楽に乗れるように補助する。スピードダウンの機構によって、モーターのアウトプット運転スピードも遅くなり、それで、相対的なアウトプットのねじ力が高まる。スピードダウンしたら、モーターのパワーと乗る者の踏む力は動力混合機構に併合され、チェーンの歯車に伝達し、補助型電動自転車が前に進み、体力を節約する目的が果たせる。 The operation system of the auxiliary electric bicycle will be described. There is an electric motor with a high rotational speed, and that motor is the basis of auxiliary power. It assists those who ride the auxiliary electric bicycle to ride easily on difficult roads. The speed-down mechanism also slows the motor's output operating speed, thus increasing the relative output screw force. When the speed is reduced, the power of the motor and the stepping force of the rider are merged into the power mixing mechanism and transmitted to the chain gear, so that the auxiliary electric bicycle moves forward and the purpose of saving physical strength can be achieved.
道の状況に従ってモーターのアウトプットパワーを調整できるため、踏む力を伝達するルートに踏む力測定器の機構を加え、それで、乗る者が踏み板に加える力が大きくなったかどうかを測定し、その測定結果によってモーターのアウトプットパワーをコントロールでき、乗る者の体力を節約できるようになる。 Since the output power of the motor can be adjusted according to the road conditions, a mechanism for measuring the treading force is added to the route that transmits the treading force, so that the force applied to the treadle by the rider is measured and measured. As a result, the output power of the motor can be controlled and the physical strength of the rider can be saved.
ねじ力を測定できる補助型電動自転車は、二つのタイプに分けられる。タイプ1は、モーターに簡単なスイッチが付いているタイプである。踏む力から生じるねじ力がある測定値以上になると、モーターがスイッチオンになり、その一方、踏む力から生じるねじ力がある測定値以下になると、モーターがスイッチオフになる。タイプ2は、ねじ力測定機構で測定されるねじ力の大きさによってモーターがアウトプットのパワーを調整する。タイプ1のデメリットは、モーターのパワーが足りず、乗る者に必要な補助を出せない場合があることである。タイプ2のねじ力測定機構は、複雑な遊星車装置セットが生じる偏差効果、また、偏差した筋違い位置差をねじ力の測定値に転換する。前に述べたねじ力測定機構、例えば、自転車ねじ力測定装置は、遊星車装置セットと位置差測定部品の組み合わせにより、遊星車装置エレメントのリムが大きいねじ力を受ける際、ある連接棒を細かい動きに連動させ、磁性エレメントと位置差が測定部品の相対的な位置差を生じさせる(特許文献1参照)。また、位置差を測定する部品も相対的な位置差を生じ、位置差を測定する部品の感応側に起電力を感応し、その起電力は感応するコントロールの信号になる。その信号は、電力を起動させ、電力駆動の目的を果たせる。但し、前に述べた遊星車装置セット機構は、コストが高くなり、多数の伝動部品は複雑な機構になる。
現時点で、簡易なねじ力感応装置を提供し、補助型電動自転車のコストを大幅に削減できることは、業界にとって、重要な課題である。
There are two types of auxiliary electric bicycles that can measure screw force.
At present, it is an important issue for the industry to provide a simple screw force sensing device and to significantly reduce the cost of the auxiliary electric bicycle.
本考案の主な目的は、簡易なねじ力感応装置を提供し、補助型電動自転車元来の機構部品と部品内部に自然に存在している力のモーメントを利用し、更に力のモーメントを測定できる機械構造を作る。 The main purpose of the present invention is to provide a simple screw force sensing device, using the original mechanical parts of the auxiliary electric bicycle and the moment of force naturally present inside the parts, and further measuring the moment of force. Make a mechanical structure that can.
本考案の第二の目的は、ねじ力のデータを簡単に判別できるねじ力感応装置を提供することである。力のモーメントの構成要素を考え、軸心軸受及びクランク軸受の上下垂直配置をうまく利用し、クランクねじ力の数字を単純に読み取り、両足の踏む力がデータを読み取ることを混乱させないように工夫する。 A second object of the present invention is to provide a screw force sensing device that can easily determine screw force data. Considering the components of the moment of force, make good use of the vertical and vertical arrangement of the shaft bearing and crank bearing, simply read the numbers of the crank screw force, and devise so that the treading force of both feet does not confuse reading the data .
本考案の第三の目的は、信頼性が高いねじ力データを読み取れるねじ力感応装置を提供することである。一つの固定する測定部品の電圧値を読み取ることによって、ねじ力の計算ができる。回転式連続電極の信頼性が低いというデメリットをクリアできる。
本考案の第四の目的は、汚れ難いねじ力測定部品でねじ力感応装置を提供できることである。防水のため、測定部品と回路とねじ力感応モジュールとをケースの中に置く。
The third object of the present invention is to provide a screw force sensing device capable of reading highly reliable screw force data. The screw force can be calculated by reading the voltage value of one measuring part to be fixed. The demerit that the reliability of the rotary continuous electrode is low can be cleared.
A fourth object of the present invention is to provide a screw force sensing device with a screw force measuring component that is difficult to get dirty. For waterproofing, the measurement component, circuit and screw force sensitive module are placed in the case.
本考案は、補助式電動自転車に使われるクランクのねじ力に対する感応装置である。その装置は、補助式電動自転車を乗っている間に生じるねじ力を測定でき、そのねじ力の大きさを根拠として補助する電動モーターのアウトプットパワーの強さを正しく制御できる。 The present invention is a device that is sensitive to the screw force of a crank used in an auxiliary electric bicycle. The device can measure the screw force generated while riding the auxiliary electric bicycle, and can correctly control the output power of the electric motor that assists the motor based on the magnitude of the screw force.
図1は、本考案の一実施例による補助式電動自転車に使われるクランクのねじ力に対する感応装置の図面である。図4は、本実施例が補助式電動自転車に付けられる場合の図面である。図1は、チェーン3の作用力F3の位置が軸心軸受より高い配置である。機構の枠4の位置が低すぎるときに足踏みクランク1が地面に接触する問題を防ぐため、図面のような配置状態が理想的である。足踏みクランク1の踏み板にF1の踏む力を受けると、チェーン3のチェーンの歯車6の接線のところにあるブローチF3が生じ、機構の枠4もF1の踏む力に影響され、軸心軸受4を中心に時計回りの方向に動くようになり、さらに、弾性件7に作用力に与え、弾性件7が反力F2を生じる。F1は天心軸2に対して力のモーメントτ1が生じ、F2は軸心軸受5に対してτ1と逆方向の力のモーメントτ2が生じる。F3は、軸心軸受5に対してτ1と逆方向の力のモーメントτ3が生じる。力のバランス原理によりこれらの力のモーメントを分析すると、下記の算式が出る。
FIG. 1 is a view of a device for sensing a crank screw used in an auxiliary electric bicycle according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a drawing when this embodiment is attached to an auxiliary electric bicycle. FIG. 1 shows an arrangement in which the position of the acting force F3 of the
τ1=F1×L1=F3×(L4+L3)
F3×L4+F2×L2=F1×L1=τ1
τ1(L3÷(L4+L3))=F2×L2
τ1=F2×L2×(L4+L3)÷L3
τ1 = F1 × L1 = F3 × (L4 + L3)
F3 × L4 + F2 × L2 = F1 × L1 = τ1
τ1 (L3 ÷ (L4 + L3)) = F2 × L2
τ1 = F2 × L2 × (L4 + L3) ÷ L3
図2は、軸心軸受5中心とチェーン3が同一直線上であることを示す。その配置手法は、特別な例である。足踏みクランク1の踏み板がF1の踏み力を受けると同時に、機構の枠4もF1の力に影響され、軸心軸受5を中心に時計回りの方向に動き、更に、弾性件7に作用力を与え、弾性件7が反力F2を生じる。F1は天心軸2に対して力のモーメントτ1を生じ、F2は軸心軸受5に対してτ1と逆方向の力のモーメントτ2を生じる。力のバランス原理によりこれらの力のモーメントを分析すると、下記の算式が出る。
τ1=τ2=F2×L2=F1×L1
FIG. 2 shows that the center of the shaft bearing 5 and the
τ1 = τ2 = F2 × L2 = F1 × L1
図1が示す状況のように、踏み板が天心軸2に対して生じる力のモーメントτ1は、弾性件7の作用力F2が軸心軸受5に対して生じる力のモーメントτ2と、チェーン3のブローチF3が軸心軸受5に対して生じる力のモーメントτ3との和である。
As shown in the situation shown in FIG. 1, the
図2が示す状況のように、踏み板が天心軸2に対して生じる力のモーメントτ1は、弾性件7の作用力F2が軸心軸受5に対して生じる力のモーメントτ2である。つまり、踏み板を踏むときに生じる力のモーメントτ1は、機構の枠4が軸心軸受5を中心に時計回りの方向に動かせ、弾性件7の作用力F2が生じる力のモーメントτ2とチェーン3のブローチが生じる力のモーメントτ3(図1の状況)は、動いた機構の枠4を元の位置に戻し、力のバランスの状態を維持する。弾性件7と軸心軸受5との間の決めたところに下へ伸ばして機構の枠4の中に届く永久磁石8を設け、更に機構の枠の内部の決めたところにホールジェネレータ9を設け、機構の枠4が振られるときに、ホールジェネレータ9と永久磁石8は相対的な位置差が生じる。ホールジェネレータ9は起電力を感応し、その起電力は感応装置のコントロール信号になる。その信号によってモーターのアウトプット電力の大きさが決められ、電力駆動の目的に至る。この実行の例について、機構の枠4は後輪が端に近付き、フレーム12に適切な吊り下げ式の固定方法を使い(図の中には無表示)、機構の枠4が下がることを防ぐ。また、機構の枠4をフレーム12の上に置き、天心軸2が軸心軸受5の真上という付け方法を使っても、本考案の効能を発揮し、目的が果たせる。
As shown in FIG. 2, the moment τ1 of the force generated by the tread plate with respect to the top shaft 2 is the moment τ2 of the force generated by the acting force F2 of the
図3が示すように、前述の感応部品について、圧力観測器11を使う方法もある。フレーム12から下の機構の枠4の中まで圧力棒10を伸ばし、機構の枠4の内部に固定する圧力観測器11を設け、機構の枠4が振動すると、圧力棒10から圧力観測器11の圧力口に圧力が加えられ、コントロール信号が感応され、それによって、モーターがアウトプットする電力の大きさが決まる。
As shown in FIG. 3, there is also a method of using a
上記の技術手法によって、自転車に乗って踏み板を踏むときに、天心軸2は機構の枠4と一緒に軸心軸受5を中心に動き、永久磁石8とホールジェネレータ9との間に相対的な位置差が生じ、或いは、圧力棒10から圧力観測器11の圧力口に圧力を加え、踏む力が大きくなればなるほど、機構の枠4が動く角度や生じる作用力F2も大きくなる。永久磁石8とホールジェネレータ9との間の相対的な位置差や圧力観測器11の受ける圧力が大きくなればなるほど、ホールジェネレータ9や圧力観測器11の電気信号によってモーターを起動させ、補助動力を提供する。
When the bicycle is stepped on the tread board by the above technique, the top shaft 2 moves around the
前述から本考案のメリットは以下のようにまとめられる。
1.補助式電動自転車の元の機構部品と部品との間に自然に存在する力のモーメントをうまく利用し、力のモーメントを測定する機構構造を作ることができる。構造が簡単である。
From the above, the advantages of the present invention can be summarized as follows.
1. It is possible to make a mechanism structure that measures the moment of force by making good use of the moment of force that naturally exists between the original mechanism parts of the auxiliary electric bicycle. The structure is simple.
2.力のモーメントが生じる要件を考え、軸心軸受5と天心軸2の上下垂直配置をうまく利用し、クランクねじ力の数字を単純に読み取り、両足の踏む力がデータを読み取ることを混乱させないように工夫する。
3.一つの動かないと回らない測定部品の電圧値を読み取ることにねじ力の計算ができる。回転式連続電極の信頼性が低いというデメリットをクリアできる。
2. Considering the requirements for the moment of force, use the vertical vertical arrangement of the shaft center bearing 5 and the top shaft 2, and simply read the number of crank screw force so that the treading force of both feet does not confuse reading the data. Devise it.
3. The screw force can be calculated by reading the voltage value of a measuring part that does not rotate unless it moves. The demerit that the reliability of the rotary continuous electrode is low can be cleared.
4.線状のホールジェネレータを使え、ノータッチ式のねじ力測定システムを作ることができる。
5.構造が簡単で、汚れる心配がない。
6.測定部品及び回路を機構の枠4の中に置き、防水の要求を満たすことができる。
4). A linear hall generator can be used to create a no-touch type screw force measurement system.
5. The structure is simple and there is no worry about getting dirty.
6). Measurement parts and circuits can be placed in the
1 踏みクランク、2 天心軸、3 チェーン、4 機構の枠、5 軸心軸受、6 チェーンの歯車、7 弾性件、8 永久磁石、9 ホールジェネレータ、10 圧力棒、11 圧力観測器、12 フレーム 1 step crank, 2 celestial shaft, 3 chain, 4 mechanism frame, 5 shaft bearing, 6 chain gear, 7 elastic case, 8 permanent magnet, 9 hall generator, 10 pressure rod, 11 pressure observer, 12 frame
Claims (5)
機構の枠は、色々な部品がその中に設けられ、防水機能付きであり、
クランク軸は、機構の中央に付けられ、クランク軸の両端は機構の枠に軸受があり、軸受内で回動自在に支持され、
軸心軸受は、機構の枠の中に設けられ、軸心軸受を経由してフレームと繋ぎ、フレームに適切な吊り下げ式の固定法を使い、機構の枠は、軸心軸受を支点に揺動可能に支持され、軸心軸受がクランク軸の真上にあり、垂直線がその二つの中心に通り、軸心軸受とクランク軸は一直線になり、
弾性体は、機構の枠とフレームとの間に置かれ、機構の枠の動きが生じる作用力を受け、
感応手段は、機構の枠が動く角度の大きさによって起電力を感応し、起電力がモーター制御の信号になり、
フレームの上に付けた弾性体と軸心軸受との間の決めた所に下へ伸ばして機構の枠の中に届く永久磁石が設けられ、機構の枠の内部の決めた所にホールジェネレータが設けられ、二者の相対的な位置差によって起電力を生じ、その起電力が力のモーメントの大きさを測定可能であることを特徴とする補助式電動自転車に使われるクランクのねじ力に対する感応装置。 A mechanism frame, a crankshaft, a shaft bearing, an elastic body, and sensitive means;
The frame of the mechanism is equipped with various parts in it, with a waterproof function,
The crankshaft is attached to the center of the mechanism, and both ends of the crankshaft have bearings on the frame of the mechanism, and are supported rotatably in the bearing.
The shaft bearing is provided in the frame of the mechanism, and is connected to the frame via the shaft bearing, and uses a suspension type fixing method suitable for the frame. The mechanism frame swings around the shaft bearing as a fulcrum. It is supported movably, the shaft bearing is directly above the crankshaft, the vertical line passes through the two centers, the shaft bearing and the crankshaft are aligned,
The elastic body is placed between the frame of the mechanism and receives an acting force that causes movement of the frame of the mechanism.
The sensitive means is sensitive to the electromotive force depending on the angle of movement of the mechanism frame, and the electromotive force becomes a motor control signal.
Permanent magnets that extend downward and reach into the mechanism frame are provided at a predetermined position between the elastic body attached to the frame and the shaft bearing, and the hall generator is installed at a predetermined position inside the mechanism frame. Sensitivity to the screw force of the crank used in an auxiliary electric bicycle characterized in that an electromotive force is generated by the relative positional difference between the two, and the electromotive force can measure the magnitude of the moment of force. apparatus.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2008002195U JP3143255U (en) | 2008-04-08 | 2008-04-08 | Sensing device for crank screw force used in auxiliary electric bicycles |
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