JP3201234B2 - Drive assist device for bicycle with drive assist force - Google Patents

Drive assist device for bicycle with drive assist force

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JP3201234B2
JP3201234B2 JP27301295A JP27301295A JP3201234B2 JP 3201234 B2 JP3201234 B2 JP 3201234B2 JP 27301295 A JP27301295 A JP 27301295A JP 27301295 A JP27301295 A JP 27301295A JP 3201234 B2 JP3201234 B2 JP 3201234B2
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crankshaft
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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、自転車の車体に電
動モータと合力装置を内蔵する駆動補助装置を搭載し、
上記電動モータの駆動補助力によりペダル踏力をアシス
トし、登坂走行や向い風を受けながらの走行を容易にし
た駆動補助力付自転車に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bicycle having a drive assist device having a built-in electric motor and a resultant device mounted on a body of a bicycle.
The present invention relates to a bicycle with a driving assist force that assists a pedal depression force by a driving assist force of the electric motor and facilitates climbing or traveling while receiving a headwind.

【0002】[0002]

【従来の技術】上記駆動補助装置に内蔵されている合力
装置は、クランク軸に加わる乗員のペダル踏力と電動モ
ータの駆動補助力とを合成し、その合力を駆動輪に伝え
るもので、従来から遊星ギヤ装置や差動装置等が広く用
いられている。
2. Description of the Related Art A resultant force device incorporated in the above-mentioned drive assist device combines a pedal depression force of an occupant applied to a crankshaft and a drive assist force of an electric motor, and transmits the resultant force to drive wheels. Planetary gear devices and differential devices are widely used.

【0003】この合力装置によりペダル踏力と駆動補助
力とを合成する際には、駆動補助力によるアシスト比、
即ちペダル踏力と駆動補助力の比率が常に一定になるよ
うに、好ましくはアシスト比が常に1対1になるように
電動モータの出力を制御し、ペダルを踏んだ感覚を自然
にして駆動補助力付自転車の走行フィーリングを良好に
保つ必要がある。その際、いかなる場合でも駆動補助力
がペダル踏力を上回ることがないよう、特に注意しなけ
ればならない。
When the pedaling force and the driving assist force are combined by the resultant device, an assist ratio based on the driving assist force,
That is, the output of the electric motor is controlled so that the ratio between the pedal depression force and the driving assistance force is always constant, and preferably, the assist ratio is always 1: 1. It is necessary to keep the running feeling of the attached bicycle good. At this time, special care must be taken to ensure that the drive assist force does not exceed the pedal depression force in any case.

【0004】従来の駆動補助装置は、ペダル踏力を専用
の検出手段(トルクセンサ等)により検出して、その信
号を制御装置(小型のCPU等)に入力し、この制御装
置がペダル踏力に合わせて電動モータに流す電流を制御
し、アシスト比を1対1あるいは任意の比率に設定して
いた。
The conventional drive assist device detects pedal depression force by a dedicated detecting means (torque sensor or the like) and inputs a signal to a control device (small CPU or the like), and this control device adjusts the pedal depression force. Thus, the current flowing through the electric motor is controlled to set the assist ratio to 1: 1 or an arbitrary ratio.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ペダル
踏力を検出する検出手段の精度や、電流値に対する電動
モータの出力特性、あるいは合力装置のフリクションロ
ス等は、各個体毎に僅かずつ差があり、これらの小さな
差が累積されれば、アシスト比が容易に変動してしま
う。
However, the accuracy of the detecting means for detecting the pedaling force, the output characteristics of the electric motor with respect to the current value, the friction loss of the resultant device, and the like are slightly different for each individual. If these small differences are accumulated, the assist ratio easily fluctuates.

【0006】故に、アシスト比を正確に1対1あるいは
任意の比率に設定するには、ペダル踏力検出手段の精度
を始め、電動モータの出力特性、合力装置のフリクショ
ンロス等を厳密に全数チェックし、駆動補助装置を全部
組み立ててから再度電動モータの出力をチェックすると
いう検査工程が必要になり、これによって駆動補助装置
の生産性低下と多大なコストアップを余儀なくされる。
Therefore, in order to accurately set the assist ratio to one to one or an arbitrary ratio, the accuracy of the pedal depression force detecting means, the output characteristics of the electric motor, the friction loss of the resultant device, and the like are strictly checked. In addition, it is necessary to perform an inspection step of checking the output of the electric motor again after assembling the entire drive assist device, thereby reducing the productivity of the drive assist device and greatly increasing the cost.

【0007】しかも、仮に新車時にバッテリが正しく充
電された条件の元でアシスト比が1対1であったとして
も、万一バッテリが過充電されて電動モータの出力が向
上した場合や、慣らし運転後に合力装置のフリクション
ロスが軽減して相対的に電動モータの出力が向上した場
合には、駆動補助力がペダル踏力を上回る場合があるの
で、必ずしもアシスト比が1対1にならない。
Further, even if the assist ratio is 1 to 1 under the condition that the battery is correctly charged at the time of a new vehicle, if the output of the electric motor is improved due to overcharging of the battery, When the friction loss of the resultant device is reduced and the output of the electric motor is relatively improved later, the assist ratio is not necessarily 1: 1 because the driving assist force may exceed the pedal depression force.

【0008】もし駆動補助力がペダル踏力を上回ると、
駆動補助力付自転車の走行フィーリングが不自然になる
ばかりか、乗員が予期しない加速力がもたらされるた
め、この事態を避けるために予め電動モータの出力を小
さめに設定し、バッテリが過充電されたり合力装置のフ
リクションロスが軽減した場合でも駆動補助力がペダル
踏力を上回らないようにする必要がある。
If the drive assist force exceeds the pedal depression force,
Not only does the running feeling of the bicycle with the driving assist force become unnatural, but also the occupant experiences unexpected acceleration force.To avoid this situation, the output of the electric motor is set to a small value in advance, and the battery is overcharged. It is necessary to prevent the driving assist force from exceeding the pedal depression force even when the friction loss of the resultant force device is reduced.

【0009】ところが、バッテリが過充電されたり合力
装置のフリクションロスが軽減した場合に備えて予め電
動モータの出力を小さめに設定すると、バッテリが正し
く充電されている時や、合力装置のフリクションロスの
大きい新車時においては電動モータの出力が低くなり過
ぎ、やはりアシスト比を1対1に保つことができない。
なお、バッテリの電圧が低下している時には電動モータ
の出力が一段と弱まり、一層アシスト比が小さくなる。
However, if the output of the electric motor is set to a small value in advance in case the battery is overcharged or the friction loss of the resultant device is reduced, when the battery is properly charged or the friction loss of the resultant device is reduced. At the time of a large new vehicle, the output of the electric motor becomes too low, so that the assist ratio cannot be maintained at 1: 1.
When the battery voltage is low, the output of the electric motor is further reduced, and the assist ratio is further reduced.

【0010】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、電動モータの駆動補助力によるア
シスト比を正確に1対1または任意の比率に制御するこ
とができ、しかも生産性向上とコストダウンを図ること
のできる駆動補助力付自転車の駆動補助装置を提供する
ことを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an assist ratio by a driving assist force of an electric motor can be accurately controlled to 1: 1 or an arbitrary ratio. It is an object of the present invention to provide a drive assist device for a bicycle with a drive assist force capable of improving the performance and reducing the cost.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る駆動補助力付自転車は、乗員のペダル
踏力と電動モータの駆動補助力とを合成する合力装置
を、クランク軸回りに回転自在に軸支されてドライブチ
ェーンを巻き掛けるドライブスプロケットが回転一体に
設けられ、上記ドライブチェーンを介して駆動輪側にペ
ダル踏力および駆動補助力の合力を伝達する出力回転部
材と、この出力回転部材に軸方向移動手段を介して回転
一体に、かつ軸方向には移動自在に設けられた合力回転
部材と、ペダル踏力および駆動補助力を合力回転部材に
伝達すると同時に、ペダル踏力および駆動補助力に比例
する強度を持つ2つのスラスト分力をクランク軸の軸方
向に沿って合力回転部材の両側から作用させる分力発生
手段と、合力回転部材を軸方向移動範囲の中立位置に保
つ付勢手段と、上記2つのスラスト分力を受けて軸方向
に移動する合力回転部材の中立位置からの移動方向およ
び移動量を検出するポジションセンサとを備えて構成
し、上記ポジションセンサの検出ポイントを、上記ドラ
イブチェーンの張り側チェーンラインに直交してクラン
ク軸の中心線を通る基準面に一致する点に配置するとと
もに、上記ポジションセンサからの入力に基づいて上記
2つのスラスト分力の強度差を検知し、この強度差を0
および任意の強度差にするべく電動モータの出力を制御
する制御装置を設けたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a bicycle with a driving assisting force according to the present invention is provided with a resultant device for synthesizing a pedal depression force of an occupant and a driving assisting force of an electric motor around a crankshaft. A drive sprocket rotatably supported and wound around a drive chain is provided integrally with the rotation, and an output rotation member for transmitting a resultant force of a pedal depression force and a drive assist force to a drive wheel side via the drive chain; A resultant rotating member integrally and rotatably provided in the member via an axial moving means and movably in the axial direction, and transmitting a pedal depression force and a driving assistance force to the resultant rotation member, and simultaneously exerting a pedal depression force and a driving assistance force. Force generating means for applying two thrust component forces having a strength proportional to the axial direction of the crankshaft from both sides of the resultant rotating member, and a resultant rotating member A biasing means for maintaining the axial movement range at a neutral position, and a position sensor for detecting a moving direction and a moving amount from the neutral position of the resultant rotating member which moves in the axial direction by receiving the two thrust components. And the detection point of the position sensor is arranged at a point that is orthogonal to the tension side chain line of the drive chain and coincides with a reference plane passing through the center line of the crankshaft, and based on an input from the position sensor. The intensity difference between the two thrust components is detected, and this intensity difference is set to 0.
And a control device for controlling the output of the electric motor so as to obtain an arbitrary intensity difference.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。図1は、駆動補助力付
自転車の車体フレームに搭載され、その内部に設けられ
た電動モータの駆動補助力によって乗員のペダル踏力を
アシストするように構成された駆動補助装置の横断面図
であり、図2は図1のII-II 線に沿う駆動補助装置の縦
断面図である。また、図3は駆動補助装置の右側面図で
ある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a drive assist device mounted on a vehicle body frame of a bicycle with drive assist force and configured to assist a pedaling force of an occupant by a drive assist force of an electric motor provided therein. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the drive assist device taken along the line II-II in FIG. FIG. 3 is a right side view of the drive assist device.

【0013】この駆動補助装置1の外殻をなすケーシン
グ2は、例えばアルミ合金製であり、図1に示すように
左側に位置するレフトケース2Lと、中央に位置するミ
ドルケース2Mと、右側に位置するライトケース2Rと
が、車幅方向に貫通する数本のボルト3で固定された構
造となっている。なお、図2にはレフトケース2Lが取
り外された状態が示されている。
A casing 2 forming an outer shell of the drive assist device 1 is made of, for example, an aluminum alloy. As shown in FIG. 1, a left case 2L located on the left side, a middle case 2M located in the center, and a right case 2M on the right side. The located light case 2R has a structure fixed by several bolts 3 penetrating in the vehicle width direction. FIG. 2 shows a state in which the left case 2L has been removed.

【0014】ケーシング2の後部には車幅方向に延びる
クランク軸4が回転自在に軸支されており、ケーシング
2から左右に突出するクランク軸4の両端部にクランク
5Lおよび5Rがボルト6で固定される。クランク軸4
は、クランク5Lおよび5Rの先端に設けられた図示し
ないペダルが乗員の足で踏まれることによって矢印Aで
示す方向に回転駆動される。
A crankshaft 4 extending in the vehicle width direction is rotatably supported at a rear portion of the casing 2. Cranks 5L and 5R are fixed to both ends of the crankshaft 4 protruding left and right from the casing 2 with bolts 6. Is done. Crankshaft 4
Is driven to rotate in the direction shown by arrow A when a pedal (not shown) provided at the distal end of each of the cranks 5L and 5R is depressed by the foot of the occupant.

【0015】一方、ケーシング2内の前部には電動モー
タ7が設置されている。この電動モータ7は駆動補助力
を発生するもので、その外ケース8が数本のボルト9に
よりミドルケース2M側に固定されており、電動モータ
7の主軸10はクランク軸4に平行している。この主軸10
は矢印Bで示す方向に回転する。
On the other hand, an electric motor 7 is provided at a front portion in the casing 2. The electric motor 7 generates a driving assist force. The outer case 8 is fixed to the middle case 2M side by several bolts 9, and the main shaft 10 of the electric motor 7 is parallel to the crankshaft 4. . This spindle 10
Rotates in the direction indicated by arrow B.

【0016】また、ケーシング2内の左側には減速ギヤ
列12が設けられている。この減速ギヤ列12は、電動モー
タ7の主軸10に対して回転一体に設けられた一次ドライ
ブギヤ13と、この一次ドライブギヤ13に噛み合う一次ド
リブンギヤ14と、この一次ドリブンギヤ14の左側に位置
し、ワンウェイクラッチ15の作用で電動モータ7の作動
時にのみ一次ドリブンギヤ14に回転一体となる二次ドラ
イブギヤ16と、上記二次ドライブギヤ16に噛み合う二次
ドリブンギヤ17と、この二次ドリブンギヤ17の右側に回
転一体に設けられた三次ドライブギヤ18と、クランク軸
4の左端部付近に設けられて上記三次ドライブギヤ18に
噛み合う大径な三次ドリブンギヤ19とから構成されてい
る。
A reduction gear train 12 is provided on the left side of the casing 2. The reduction gear train 12 is located on the left side of the primary drive gear 13, the primary drive gear 13 meshed with the primary drive gear 13, and the primary drive gear 13, which is provided integrally with the main shaft 10 of the electric motor 7. A secondary drive gear 16 that is rotatably integrated with the primary driven gear 14 only when the electric motor 7 is operated by the action of the one-way clutch 15, a secondary driven gear 17 that meshes with the secondary drive gear 16, and a right side of the secondary driven gear 17. It comprises a tertiary drive gear 18 provided integrally with the rotation, and a large-diameter tertiary driven gear 19 provided near the left end of the crankshaft 4 and meshing with the tertiary drive gear 18.

【0017】そして、クランク軸4の中間部に合力装置
21が軸装されている。図4は合力装置21の拡大縦断面図
である。この合力装置21は例えば次のように構成されて
いる。
An intermediate device is provided at an intermediate portion of the crankshaft 4.
21 is mounted on the shaft. FIG. 4 is an enlarged longitudinal sectional view of the resultant device 21. The resultant device 21 is configured as follows, for example.

【0018】まず、クランク軸4の中間部の外周には略
円筒状のペダル踏力伝達部材22が一対のメタル軸受23,2
4 を介して回転自在に軸支されている。このペダル踏力
伝達部材22の右端部は径が拡大されてクラッチハウジン
グ25が形成され、その内部にはワンウェイクラッチ26が
設けられている。このワンウェイクラッチ26はクランク
軸4のA方向への回転のみをペダル踏力伝達部材22に伝
え、クランク軸4が逆転した場合やペダル踏力伝達部材
22の回転速度がクランク軸4の回転速度を上回るような
場合にはクラッチ接続を断つように構成されている。
First, a substantially cylindrical pedal force transmitting member 22 is provided on the outer periphery of an intermediate portion of the crankshaft 4 with a pair of metal bearings 23,2.
It is rotatably supported via 4. The right end of the pedaling force transmitting member 22 has an enlarged diameter to form a clutch housing 25, in which a one-way clutch 26 is provided. The one-way clutch 26 transmits only the rotation of the crankshaft 4 in the direction A to the pedal depression force transmission member 22.
When the rotation speed of the rotation shaft 22 exceeds the rotation speed of the crankshaft 4, the clutch is disconnected.

【0019】また、このペダル踏力伝達部材22の左端部
外周にはカップ状に形成された駆動補助力伝達部材27が
回転自在に、かつサークリップ28で軸方向への動きを規
制されながら軸装されている。この駆動補助力伝達部材
27の左端部には前記三次ドリブンギヤ19がスプライン結
合等によって回転一体に連結されている。このため、三
次ドリブンギヤ19の回転、つまり電動モータ7の駆動補
助力が減速された回転がそのまま駆動補助力伝達部材27
に伝達されるようになっている。
A drive assisting force transmitting member 27 formed in the shape of a cup is rotatably mounted on the outer periphery of the left end portion of the pedal pressing force transmitting member 22 while the axial movement is restricted by a circlip 28. Have been. This driving assist force transmitting member
The tertiary driven gear 19 is rotatably connected to the left end of 27 by a spline connection or the like. For this reason, the rotation of the tertiary driven gear 19, that is, the rotation of the electric motor 7 in which the driving assist force is reduced, is directly used as the driving assist force transmitting member 27.
It is transmitted to.

【0020】一方、クランク軸4の右端付近には出力回
転部材31が軸受32を用いて回転自在に軸支されている。
この出力回転部材31は、右側に位置する出力ハウジング
33と、左側に位置する出力スリーブ34とを有して構成さ
れており、この両部品33,34の接合部に形成された接合
フランジ35,36 が6本のボルト37で締結されて組み立て
られている。
On the other hand, near the right end of the crankshaft 4, an output rotary member 31 is rotatably supported by a bearing 32.
The output rotating member 31 is connected to an output housing located on the right side.
33, and an output sleeve 34 located on the left side. The joint flanges 35, 36 formed at the joint of the two parts 33, 34 are assembled by being fastened with six bolts 37. ing.

【0021】図2にも示すように、出力スリーブ34の内
周面には軸方向に延びる複数の内周スプライン溝38が刻
設されている。また、出力ハウジング33と出力スリーブ
34との間には鋼板製のボールストッパ41が挟まれ、出力
スリーブ34の左端部にも鋼板製のボールストッパ42がサ
ークリップ43を用いて固定されている。
As shown in FIG. 2, the inner peripheral surface of the output sleeve 34 is provided with a plurality of inner peripheral spline grooves 38 extending in the axial direction. Output housing 33 and output sleeve
A ball stopper 41 made of a steel plate is sandwiched between the output sleeve 34 and a ball stopper 42 made of a steel plate is fixed to the left end of the output sleeve 34 using a circlip 43.

【0022】そして、出力回転部材31の内側に合力回転
部材45が設けられている。この合力回転部材45は、出力
スリーブ34の内側に位置する円筒状の合力スリーブ46の
左端にドーナツ円盤状の合力フランジ47が一体的に設け
られた部材であり、さらにその左側には環状のセンサリ
ング48が回転一体に設けられている。合力フランジ47の
内径部にはペダル踏力伝達部材22が緩く挿通され、セン
サリング48の外周にはセンサ溝49が形成されている。
A resultant rotating member 45 is provided inside the output rotating member 31. This resultant force rotating member 45 is a member in which a donut disk-shaped resultant force flange 47 is integrally provided at the left end of a cylindrical resultant force sleeve 46 located inside the output sleeve 34, and further has an annular sensor on its left side. A ring 48 is provided integrally with the rotation. The pedal force transmitting member 22 is loosely inserted into the inner diameter of the resultant flange 47, and a sensor groove 49 is formed on the outer periphery of the sensor ring 48.

【0023】合力スリーブ46の外周面には軸方向に延び
る複数の外周スプライン溝51が刻設されており、この外
周スプライン溝51と、出力スリーブ34の内周スプライン
溝38との間に鋼球52が配列されてボールスプライン53が
構成されている。鋼球52の列は、その両端が前記ボール
ストッパ41,42 に保持され、これにより内外周のスプラ
イン溝38,51 からの鋼球52の抜脱が防止されている。こ
のボールスプライン53により、合力回転部材45は出力回
転部材31に対して回転一体となり、しかも軸方向には相
対移動自在に保たれる。このボールスプライン53は請求
項1に記載した軸方向移動手段となるものである。
A plurality of outer peripheral spline grooves 51 extending in the axial direction are formed on the outer peripheral surface of the resultant sleeve 46, and a steel ball is provided between the outer peripheral spline groove 51 and the inner peripheral spline groove 38 of the output sleeve 34. The ball splines 53 are configured by arranging the 52. Both ends of the row of steel balls 52 are held by the ball stoppers 41, 42, thereby preventing the steel balls 52 from being pulled out of the spline grooves 38, 51 on the inner and outer circumferences. By the ball spline 53, the resultant rotating member 45 is integrally rotatable with the output rotating member 31, and is kept relatively movable in the axial direction. The ball spline 53 serves as the axial moving means described in the first aspect.

【0024】さらに、合力回転部材45の合力フランジ47
とペダル踏力伝達部材22のクラッチハウジング25との間
にはトルクカム55が設けられ、合力フランジ47と駆動補
助力伝達部材27との間にはトルクカム56が設けられてい
る。これらのトルクカム55,56 は請求項1に記載した分
力発生手段となるもので、前述のボールスプライン53よ
りも内周側に設けられている。
Further, the resultant flange 47 of the resultant rotating member 45
A torque cam 55 is provided between the power transmission member 22 and the clutch housing 25 of the pedal depression force transmission member 22, and a torque cam 56 is provided between the resultant flange 47 and the driving assist force transmission member 27. These torque cams 55 and 56 serve as a component force generating means according to the first aspect, and are provided on the inner peripheral side of the ball spline 53 described above.

【0025】図5に示すように、右側のトルクカム55は
合力フランジ47の右側面に設けられた斜面カム状のイン
ナーカム57と、クラッチハウジング25の左側面に形成さ
れて上記インナーカム57に噛み合うアウターカム58とか
ら構成されている。また、左側のトルクカム56は、合力
フランジ47の左側面に設けられた斜面カム状のインナー
カム59と、駆動補助力伝達部材27の右端に形成されて上
記インナーカム59に噛み合うアウターカム60とから構成
されている。
As shown in FIG. 5, the right torque cam 55 is formed on the inclined cam-shaped inner cam 57 provided on the right side of the resultant flange 47, and is formed on the left side of the clutch housing 25 and meshes with the inner cam 57. And an outer cam 58. The left torque cam 56 includes a sloped cam-shaped inner cam 59 provided on the left side of the resultant flange 47 and an outer cam 60 formed at the right end of the driving assist force transmitting member 27 and meshing with the inner cam 59. It is configured.

【0026】左右のトルクカム55,56 のカム形状は合力
フランジ47を挟んで対称である。右側のトルクカム55の
カム形状は、ペダル踏力伝達部材22がクランク軸4の回
転(ペダル踏力)を受けてA方向に回動した際に、ベク
トルで示すようにペダル踏力Pを合力フランジ47に伝達
すると同時に、ペダル踏力Pに比例する強度を持つスラ
スト分力pを発生させ、このスラスト分力pにより合力
フランジ47を左方に押圧するような形状とされている。
The cam shapes of the left and right torque cams 55 and 56 are symmetric with respect to the resultant flange 47. The cam shape of the torque cam 55 on the right side is such that when the pedal pressing force transmitting member 22 rotates in the direction A due to the rotation of the crankshaft 4 (pedal pressing force), the pedal pressing force P is transmitted to the resultant force flange 47 as indicated by the vector. At the same time, a thrust component p having a strength proportional to the pedal depression force P is generated, and the resultant flange 47 is pressed to the left by the thrust component p.

【0027】一方、左側のトルクカム56のカム形状は、
駆動補助力伝達部材27が電動モータ7の駆動補助力を受
けてA方向に回動した際に、駆動補助力Mを合力フラン
ジ47に伝達すると同時に、駆動補助力Mに比例する強度
を持つスラスト分力mを発生させ、このスラスト分力m
により合力フランジ47を右方に押圧するような形状とさ
れている。
On the other hand, the cam shape of the left torque cam 56 is
When the drive assist force transmitting member 27 receives the drive assist force of the electric motor 7 and rotates in the direction A, the drive assist force M is transmitted to the resultant flange 47 and, at the same time, a thrust having a strength proportional to the drive assist force M A thrust component m
As a result, the resultant flange 47 is pressed to the right.

【0028】さらに、トルクカム55,56 の内周側には左
右一対のコイルスプリング62,63 が設けられている。こ
れらのコイルスプリング62,63 は、請求項1に記載した
付勢手段となるものである。右側のコイルスプリング62
は合力フランジ47とペダル踏力伝達部材22のクラッチハ
ウジング25の間に弾装され、左側のコイルスプリング63
は合力フランジ47と駆動補助力伝達部材27の間に弾装さ
れている。なお、左右のコイルスプリング62,63 の形状
寸法およびバネ定数は同一に設定されている。
Further, a pair of left and right coil springs 62, 63 are provided on the inner peripheral side of the torque cams 55, 56. These coil springs 62 and 63 are urging means according to the first aspect. Right coil spring 62
Is resiliently mounted between the resultant flange 47 and the clutch housing 25 of the pedal force transmitting member 22, and the left coil spring 63
Is elastically mounted between the resultant flange 47 and the driving assist force transmitting member 27. The shape dimensions and spring constants of the left and right coil springs 62 and 63 are set to be the same.

【0029】ペダル踏力伝達部材22(のクラッチハウジ
ング25)と駆動補助力伝達部材27はクランク軸4の軸方
向には不動であり、その間にある合力フランジ47はボー
ルスプライン53の働きによりクランク軸4の軸方向に移
動自在であるため、均等な付勢力を持った2個のコイル
スプリング62,63 により合力フランジ47が両側から押圧
されると、コイルスプリング62,63 の長さが等しくなる
位置Cでコイルスプリング62,63 の付勢力が釣り合い、
合力フランジ47が停止する。この位置Cは合力回転部材
45の中立位置となるもので、合力回転部材45がクランク
軸4の軸方向に移動できる範囲(ボールスプライン53の
可動域)の中間点となるように定められている。
The pedaling force transmitting member 22 (the clutch housing 25) and the drive assisting force transmitting member 27 are immovable in the axial direction of the crankshaft 4, and the resultant flange 47 between them acts on the crankshaft 4 by the action of the ball spline 53. When the resultant flange 47 is pressed from both sides by two coil springs 62, 63 having an equal biasing force, the position C at which the lengths of the coil springs 62, 63 become equal is possible. With the bias of the coil springs 62 and 63 balanced,
The resultant flange 47 stops. This position C is the resultant rotating member
The neutral position 45 is set to be a middle point of a range in which the resultant rotating member 45 can move in the axial direction of the crankshaft 4 (movable range of the ball spline 53).

【0030】なお、出力回転部材31の出力ハウジング33
右端部にはスプロケットボス64が形成されており、この
スプロケットボス64はケーシング2の右側面から外部に
突出していて、この部分にドライブスプロケット65がス
プラインやねじ込み等の結合手段により回転一体に固定
されている。そして、このドライブスプロケット65と駆
動補助力付自転車の後輪(非図示)に設けられたドリブ
ンスプロケットとの間にドライブチェーン66が巻装され
ている。
The output housing 33 of the output rotary member 31
A sprocket boss 64 is formed at the right end, and the sprocket boss 64 protrudes from the right side of the casing 2 to the outside. A drive sprocket 65 is integrally fixed to this portion by a connecting means such as a spline or a screw. ing. A drive chain 66 is wound between the drive sprocket 65 and a driven sprocket provided on the rear wheel (not shown) of the bicycle with a driving assist force.

【0031】一方、ケーシング2の底面後部にはポジシ
ョンセンサ67がボルト68で固定されている。このポジシ
ョンセンサ67は、その上面に回動アーム69が設けられて
おり、この回動アーム69の先端に回転自在に軸支された
ミニチュアベアリング70がセンサリング48のセンサ溝49
内に密に、かつ摺動自在に嵌合されている。
On the other hand, a position sensor 67 is fixed to the rear portion of the bottom surface of the casing 2 with bolts 68. The position sensor 67 has a rotating arm 69 provided on the upper surface thereof. A miniature bearing 70 rotatably supported at the tip of the rotating arm 69 is provided with a sensor groove 49 of a sensor ring 48.
It is tightly and slidably fitted inside.

【0032】合力回転部材45がクランク軸4の軸方向に
移動した場合、センサリング48も合力回転部材45と共に
軸方向に移動するので、ポジションセンサ67の回動アー
ム69が回動し、合力回転部材45の中立位置Cからの移動
方向および移動量が検出される。
When the resultant rotation member 45 moves in the axial direction of the crankshaft 4, the sensor ring 48 also moves in the axial direction together with the resultant rotation member 45, so that the rotation arm 69 of the position sensor 67 rotates to rotate the resultant force. The direction and amount of movement of the member 45 from the neutral position C are detected.

【0033】ここで、図3に示すようにドライブチェー
ン66の張り側チェーンライン66aに直交してクランク軸
4の中心線を通る基準面Dを想定した場合、ポジション
センサ67の検出ポイントであるミニチュアベアリング70
は上記基準面Dに一致するE点に配置されている。な
お、ポジションセンサ67の回動アーム69は、合力回転部
材45が中立位置Cにある時に基準面Dに対して直角にな
るように設定されている。また、E点と同じく基準面D
に一致するF点にミニチュアベアリング70が配置される
ようにポジションセンサ67を設けても構わない。
Here, assuming a reference plane D passing through the center line of the crankshaft 4 perpendicularly to the tension side chain line 66a of the drive chain 66 as shown in FIG. Bearing 70
Are arranged at a point E corresponding to the reference plane D. The rotation arm 69 of the position sensor 67 is set so as to be perpendicular to the reference plane D when the resultant rotation member 45 is at the neutral position C. The reference plane D is the same as point E.
The position sensor 67 may be provided so that the miniature bearing 70 is arranged at the point F corresponding to the position.

【0034】合力装置21は以上のように構成されてお
り、さらに駆動補助装置1には制御装置72が設けられて
いる(図6以外の図には図示なし)。図6に示すよう
に、この制御装置72にはポジションセンサ67が電気的に
接続されており、ポジションセンサ67の測定による合力
回転部材45の移動方向および移動量のデータが制御装置
72に入力されるようになっている。なお、制御装置72に
は電動モータ7および電動モータ7の電源となるバッテ
リユニット73、回転速度センサ74等の機器類が電気的に
接続されている。
The resultant device 21 is configured as described above, and the drive assist device 1 is provided with a control device 72 (not shown in drawings other than FIG. 6). As shown in FIG. 6, a position sensor 67 is electrically connected to the control device 72, and data of the moving direction and the moving amount of the resultant rotating member 45 measured by the position sensor 67 are transmitted to the control device 72.
72 is to be entered. The control device 72 is electrically connected to the electric motor 7, a battery unit 73 serving as a power source for the electric motor 7, a rotational speed sensor 74, and the like.

【0035】上記回転速度センサ74は図2に示すように
ミドルケース2Mの左側面にボルト75で固定されたセン
サである。また、例えば三次ドリブンギヤ19の左側には
円盤状の回転センサプレート76がクランク軸4に対して
回転一体に設けられており、この回転センサプレート76
の外周部に一定の間隔で設けられた凹凸形状77の動きを
回転速度センサ74が読み取ることによってクランク軸4
の回転速度が検出され、そのデータが制御装置72に入力
されるようになっている。
The rotation speed sensor 74 is a sensor fixed to the left side surface of the middle case 2M with a bolt 75 as shown in FIG. For example, a disk-shaped rotation sensor plate 76 is provided on the left side of the tertiary driven gear 19 so as to rotate integrally with the crankshaft 4.
The rotation speed sensor 74 reads the movement of the irregularities 77 provided at regular intervals on the outer periphery of the
Is detected, and the data is input to the control device 72.

【0036】次に、このように構成された駆動補助装置
1の作用について説明する。
Next, the operation of the thus configured drive assist device 1 will be described.

【0037】駆動補助力付自転車の走行時には、クラン
ク軸4が乗員のペダル踏力を受けてA方向に回転し、こ
のクランク軸4の回転が合力装置21のワンウェイクラッ
チ26を経てペダル踏力伝達部材22に伝達され、ペダル踏
力伝達部材22はA方向へ回転する。一方、電動モータ7
の駆動補助力が減速ギヤ列12により減速されて駆動補助
力伝達部材27に伝達され、駆動補助力伝達部材27もA方
向へ回転する。ペダル踏力伝達部材22と駆動補助力伝達
部材27の回転力は、トルクカム55,56 を経て合力回転部
材45の合力フランジ47に伝達され、合力回転部材45はボ
ールスプライン53を介して出力回転部材31をA方向に回
転させる。
When the bicycle with the driving assist force runs, the crankshaft 4 rotates in the direction A by receiving the pedaling force of the occupant, and the rotation of the crankshaft 4 is transmitted via the one-way clutch 26 of the resultant device 21 to the pedaling force transmitting member 22. And the pedal effort transmitting member 22 rotates in the A direction. On the other hand, the electric motor 7
Is reduced by the reduction gear train 12 and transmitted to the driving assist force transmitting member 27, and the driving assist force transmitting member 27 also rotates in the A direction. The rotational force of the pedal depression force transmitting member 22 and the driving assist force transmitting member 27 is transmitted to the resultant force flange 47 of the resultant rotating member 45 via the torque cams 55 and 56, and the resultant rotating member 45 is output through the ball spline 53 to the output rotating member 31. Is rotated in the A direction.

【0038】この出力回転部材31の回転力は、乗員のペ
ダル踏力と電動モータ7の駆動補助力の合力であり、こ
の合力がドライブスプロケット65から出力され、ドライ
ブチェーン66を介して駆動補助力付自転車の駆動輪(後
輪)に出力される。このため、電動モータ7の駆動補助
力によりペダル踏力がアシストされることになり、小さ
なペダル踏力でも楽に駆動補助力付自転車を走行させる
ことができる。
The rotational force of the output rotary member 31 is a resultant force of the pedal depression force of the occupant and the driving assist force of the electric motor 7, and the resultant force is output from the drive sprocket 65, and is provided via the drive chain 66. It is output to the driving wheel (rear wheel) of the bicycle. For this reason, the pedaling force is assisted by the driving assisting force of the electric motor 7, and the bicycle with the driving assisting force can be easily run with a small pedaling force.

【0039】トルクカム55,56 は、ペダル踏力伝達部材
22と駆動補助力伝達部材27の回転力を合力回転部材45に
伝達すると同時に、図5にベクトルで示すようにペダル
踏力Pおよび駆動補助力Mに比例する強度を持つ2つの
スラスト分力p,mを合力回転部材45の合力フランジ47
に左右両側から作用させるので、合力フランジ47はスラ
スト分力p,mにより左右両側から押圧される。
Each of the torque cams 55 and 56 is a pedal force transmitting member.
At the same time as transmitting the torque of the driving force transmitting member 22 and the driving force transmitting member 27 to the resultant force rotating member 45, two thrust components p, p having a strength proportional to the pedal depression force P and the driving force M as indicated by the vector in FIG. m is the resultant flange 47 of the resultant rotating member 45
The resultant flange 47 is pressed from both the left and right sides by the thrust components p and m.

【0040】ペダル踏力Pと駆動補助力Mの比率、即ち
アシスト比が1対1である場合には、合力フランジ47の
両側に作用する2つのスラスト分力p,mの強度も均等
になって互いに相殺されるため、図4、図5および図7
(B) に示すように合力回転部材45の位置は中立位置Cに
保たれる。
When the ratio between the pedal depression force P and the driving assist force M, that is, the assist ratio is 1: 1, the strengths of the two thrust component forces p and m acting on both sides of the resultant flange 47 become equal. 4, 5 and 7 because they cancel each other out.
The position of the resultant rotation member 45 is maintained at the neutral position C as shown in FIG.

【0041】しかし、アシスト比が1対1でなくなる
と、2つのスラスト分力p,mの強度が不均等になるた
め、合力回転部材45は強度の強い方のスラスト分力pま
たはmに押圧されてクランク軸4の軸方向に移動する。
例えば、ペダル踏力Pが駆動補助力Mよりも強ければ、
ペダル踏力Pのスラスト分力pが駆動補助力Mのスラス
ト分力mよりも強くなるので、合力回転部材45はスラス
ト分力pに押圧され、図7(A) に示すように中立位置C
よりも左方へ移動する。
However, when the assist ratio is not 1 to 1, the strengths of the two thrust components p and m become uneven, and the resultant rotation member 45 is pressed against the stronger thrust component p or m. Then, it moves in the axial direction of the crankshaft 4.
For example, if the pedaling force P is greater than the driving assist force M,
Since the thrust component p of the pedal depressing force P becomes stronger than the thrust component m of the driving assist force M, the resultant rotation member 45 is pressed by the thrust component p, and as shown in FIG.
To the left.

【0042】また、駆動補助力Mがペダル踏力Pよりも
強ければ、駆動補助力Mのスラスト分力mがペダル踏力
Pのスラスト分力pよりも強くなるので、合力回転部材
45はスラスト分力mに押圧されて図7(C) に示すように
中立位置Cよりも右方へ移動する。
When the driving assist force M is greater than the pedal depression force P, the thrust component m of the driving assistance force M becomes greater than the thrust component p of the pedal depression force P.
Numeral 45 is pushed by the thrust component m and moves rightward from the neutral position C as shown in FIG.

【0043】そして、この合力回転部材45の中立位置C
からの移動方向および移動量がポジションセンサ67に読
み取られ、そのデータが制御装置72に入力される。制御
装置72は、ポジションセンサ67からの入力に基づいて2
つのスラスト分力p,mの強度差を検知し、この差が0
になるように電動モータ7の出力を制御する。つまり、
図7(A) のように合力回転部材45が中立位置Cよりも左
方へ移動した場合には電動モータ7の出力を向上させ、
図7(C) のように合力回転部材45が中立位置Cよりも右
方へ移動した場合には電動モータ7の出力を低下させる
ように制御する。
The neutral position C of the resultant rotating member 45
The direction and amount of movement from are read by the position sensor 67, and the data is input to the control device 72. The control device 72 performs the following based on the input from the position sensor 67:
The difference in the strength of the three thrust components p and m is detected, and this difference is
The output of the electric motor 7 is controlled so that That is,
As shown in FIG. 7A, when the resultant rotation member 45 moves to the left from the neutral position C, the output of the electric motor 7 is improved,
When the resultant rotation member 45 moves to the right from the neutral position C as shown in FIG. 7C, the output of the electric motor 7 is controlled to be reduced.

【0044】これにより、合力装置21は図7(B) のよう
に合力回転部材45が中立位置Cに置かれた状態に維持さ
れ、アシスト比が常に1対1に保たれる。なお、制御装
置72に2つのスラスト分力p,mの強度差を任意に設定
させることにより、アシスト比を1対1に限らず任意の
比率に設定することもできる。例えば、2つのスラスト
分力pとmの強度差を1対0.5 に設定した場合、ペダル
踏力Pに対して駆動補助力Mが半分になる。
As a result, the resultant force device 21 is maintained in a state where the resultant force rotating member 45 is placed at the neutral position C as shown in FIG. 7B, and the assist ratio is always maintained at 1: 1. The assist ratio is not limited to one-to-one but can be set to an arbitrary ratio by causing the control device 72 to arbitrarily set the difference between the two thrust component forces p and m. For example, when the strength difference between the two thrust components p and m is set to 1: 0.5, the driving assist force M becomes half the pedaling force P.

【0045】この強度差の比率は、走行中に連続的に変
化させることも可能である。例えば駆動補助力付自転車
の発進時にはアシスト比を最大比率の1対1に設定し、
車速が高まるにつれてアシスト比を低くして行けば、人
力の負担を低減しつつ電動モータ7の消費電力を大幅に
省くことができ、バッテリユニット73の放電量を抑えて
走行距離を大きく伸ばすことができる。
The ratio of the intensity difference can be changed continuously during running. For example, when starting a bicycle with a driving assist force, the assist ratio is set to the maximum ratio of 1 to 1,
By lowering the assist ratio as the vehicle speed increases, the power consumption of the electric motor 7 can be significantly reduced while reducing the burden on human power, and the discharge distance of the battery unit 73 can be suppressed to greatly extend the traveling distance. it can.

【0046】さらに、制御装置72は回転速度センサ74か
ら入力されるクランク軸4の回転速度から車速を判断
し、例えば車速が一定以上になった時には電動モータ7
への電力供給量を減少させるか0にして車速が過大にな
らないようにする。
Further, the control device 72 determines the vehicle speed from the rotation speed of the crankshaft 4 input from the rotation speed sensor 74. For example, when the vehicle speed exceeds a certain value, the electric motor 7
The power supply to the vehicle is reduced or set to zero so that the vehicle speed does not become excessive.

【0047】以上のように駆動補助装置1を構成すれ
ば、ペダル踏力と駆動補助力とが合成される合力装置21
の部分で、直接かつ機械的にアシスト比が検出されるの
で、アシスト比を誤差なく正確に割り出すことができ
る。このため、従来のようにクランク軸4に加わるペダ
ル踏力を一旦検出し、それに合わせて電動モータ7の出
力を制御するという必要性がなく、ペダル踏力を検出す
るトルクセンサ等の検出手段が不要になる。
When the drive assist device 1 is configured as described above, the resultant force device 21 in which the pedal depression force and the drive assist force are combined.
Since the assist ratio is directly and mechanically detected in the part, the assist ratio can be accurately determined without error. For this reason, there is no need to once detect the pedaling force applied to the crankshaft 4 and control the output of the electric motor 7 in accordance therewith, which eliminates the need for a detecting means such as a torque sensor for detecting the pedaling force. Become.

【0048】したがって、このペダル踏力検出手段の誤
差を考慮しなくてもよく、しかも電動モータ7の正味出
力に基づいてアシスト比が1対1あるいは任意の比率に
設定されるので、電動モータ7の出力特性のばらつき
や、バッテリユニット73の充電状態、あるいは慣らし運
転の前後における合力装置21のフリクションロスの変化
等がアシスト比に影響を与えることがなく、アシスト比
を正確かつ容易に制御することができる。
Therefore, it is not necessary to consider the error of the pedal depression force detecting means, and the assist ratio is set to 1: 1 or an arbitrary ratio based on the net output of the electric motor 7. Variations in output characteristics, the state of charge of the battery unit 73, or changes in friction loss of the resultant device 21 before and after the running-in operation do not affect the assist ratio, and the assist ratio can be accurately and easily controlled. it can.

【0049】その上、ペダル踏力と駆動補助力の絶対値
よりも大幅に小さいスラスト分力p,m間の強度差だけ
をポジションセンサ67で読み取ればよいので、ポジショ
ンセンサ67の読み取り誤差を非常に小さくすることがで
き、このことからもアシスト比を正確に制御し易くな
る。
In addition, since only the intensity difference between the thrust component forces p and m, which is significantly smaller than the absolute values of the pedal depression force and the driving assist force, needs to be read by the position sensor 67, the reading error of the position sensor 67 can be greatly reduced. It is possible to make the assist ratio smaller, which also makes it easier to accurately control the assist ratio.

【0050】そして、従来のように電動モータ7の出力
特性や合力装置21のフリクションロス等を厳密に全数チ
ェックして駆動補助装置1を全部組み立ててから再度電
動モータ7の出力をチェックするといった検査工程を省
くことができるので、駆動補助装置1の飛躍的な生産性
向上とコストダウンを図ることができる。
Then, as in the prior art, the output characteristics of the electric motor 7, the friction loss of the resultant device 21, etc. are strictly checked for all, the drive assist device 1 is assembled, and the output of the electric motor 7 is checked again. Since the steps can be omitted, the productivity of the drive assist device 1 can be dramatically improved and the cost can be reduced.

【0051】なお、例えば合力装置21の左右のトルクカ
ム55,56 の作動性に差が生じたり、左右のコイルスプリ
ング62,63 のバネ定数に差が生じた場合には、合力回転
部材45の中立位置Cが少しずれてアシスト比が変化する
ことが考えられるが、その場合には、ずれた中立位置C
に合わせてポジションセンサ67の中立読取り値をリセッ
トするだけでアシスト比を正確に1対1に戻すことがで
きるので、非常にメンテナンス性が良い。
If, for example, a difference occurs in the operability of the left and right torque cams 55, 56 of the resultant device 21, or a difference occurs in the spring constants of the left and right coil springs 62, 63, the neutral of the resultant rotation member 45 will not occur. It is conceivable that the assist ratio changes due to a slight shift of the position C. In this case, the shifted neutral position C
Since the assist ratio can be accurately returned to 1: 1 only by resetting the neutral reading value of the position sensor 67 in accordance with the above, the maintenance performance is very good.

【0052】そして、この駆動補助装置1では、前に述
べたようにポジションセンサ67の検出ポイントであるミ
ニチュアベアリング70を、ドライブチェーン66の張り側
チェーンライン66aに直交してクランク軸4の中心線を
通る基準面Dに一致するE点またはF点に配置したの
で、次のような効果がもたらされる。
In the drive assist device 1, as described above, the miniature bearing 70, which is the detection point of the position sensor 67, is connected to the center line of the crankshaft 4 orthogonally to the tension side chain line 66a of the drive chain 66. Are arranged at the point E or the point F which coincides with the reference plane D passing through.

【0053】即ち、ドライブチェーン66が巻装されるド
ライブスプロケット65は合力装置21の最も右寄りに設け
られているため、ペダル踏力と駆動補助力との合力によ
ってドライブスプロケット65が回転駆動される時には、
張り側チェーンライン66aのチェーンテンションにより
合力装置21全体を平面視で右回りに回転させようとする
モーメントが発生する。このため、合力装置21のセンサ
リング48は、その前側(図3に示すG点)が右方に、後
側(H点)が左方に寄る形で僅かに傾斜する。
That is, since the drive sprocket 65 around which the drive chain 66 is wound is provided at the rightmost side of the resultant device 21, when the drive sprocket 65 is driven to rotate by the combined force of the pedal depression force and the drive assist force,
Due to the chain tension of the tension side chain line 66a, a moment is generated to rotate the resultant apparatus 21 clockwise in plan view. Therefore, the sensor ring 48 of the resultant device 21 is slightly inclined such that its front side (point G in FIG. 3) is rightward and its rear side (point H) is leftward.

【0054】したがって、上記G点あるいはH点にポジ
ションセンサ67のミニチュアベアリング70を配置した場
合、このようなチェーンテンションの影響によるセンサ
リング48の傾斜をポジションセンサ67が全て感知してし
まうので、チェーンテンションの有無によって合力回転
部材45の中立位置Cがずれることになり、アシスト比が
不正確になってしまう。
Therefore, when the miniature bearing 70 of the position sensor 67 is disposed at the point G or H, the inclination of the sensor ring 48 due to the influence of the chain tension is completely sensed by the position sensor 67. The neutral position C of the resultant rotation member 45 shifts depending on the presence or absence of the tension, and the assist ratio becomes inaccurate.

【0055】しかし、センサリング48は前記基準面Dが
横切るE点,F点を軸にして傾斜するため、このE点,
F点ではセンサリング48の左右への移動量がゼロとな
る。したがって、この実施形態のようにE点またはF点
にポジションセンサ67のミニチュアベアリング70を配置
すれば、チェーンテンションによるセンサリング48の傾
斜をポジションセンサ67が感知することがなくなり、チ
ェーンテンションの有無による中立位置Cのずれがなく
なってアシスト比をより一層正確に制御することができ
る。
However, since the sensor ring 48 is tilted about the points E and F crossed by the reference plane D, the points E and F
At the point F, the amount of movement of the sensor ring 48 to the left and right becomes zero. Therefore, if the miniature bearing 70 of the position sensor 67 is disposed at the point E or F as in this embodiment, the position sensor 67 does not sense the inclination of the sensor ring 48 due to the chain tension. The shift of the neutral position C is eliminated, and the assist ratio can be more accurately controlled.

【0056】なお、本実施形態では合力装置21の分力発
生手段であるトルクカム55,56 がスライド式の斜面カム
に構成されているが、これに限らず、例えばローラ式の
斜面カムや、外周はす歯ギヤ状に形成されたインナーカ
ムに内周はす歯ギヤ状に形成されたアウターカムが係合
するトルクカムに構成してもよい。また、本実施形態で
は合力装置21の付勢手段がコイルスプリング62,63 とな
っているが、他の形態のスプリングを用いても構わな
い。
In the present embodiment, the torque cams 55 and 56, which are the component force generating means of the resultant device 21, are configured as slide-type slope cams. However, the present invention is not limited to this. A torque cam may be configured such that an inner cam formed in a helical gear shape is engaged with an outer cam formed in a helical gear shape. Further, in this embodiment, the urging means of the resultant device 21 is the coil springs 62 and 63, but other types of springs may be used.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る駆動
補助力付自転車の駆動補助装置は、乗員のペダル踏力と
電動モータの駆動補助力とを合成する合力装置を、クラ
ンク軸回りに回転自在に軸支されてドライブチェーンを
巻き掛けるドライブスプロケットが回転一体に設けら
れ、上記ドライブチェーンを介して駆動輪側にペダル踏
力および駆動補助力の合力を伝達する出力回転部材と、
この出力回転部材に軸方向移動手段を介して回転一体
に、かつ軸方向には移動自在に設けられた合力回転部材
と、ペダル踏力および駆動補助力を合力回転部材に伝達
すると同時に、ペダル踏力および駆動補助力に比例する
強度を持つ2つのスラスト分力をクランク軸の軸方向に
沿って合力回転部材の両側から作用させる分力発生手段
と、合力回転部材を軸方向移動範囲の中立位置に保つ付
勢手段と、上記2つのスラスト分力を受けて軸方向に移
動する合力回転部材の中立位置からの移動方向および移
動量を検出するポジションセンサとを備えて構成し、上
記ポジションセンサの検出ポイントを、上記ドライブチ
ェーンの張り側チェーンラインに直交してクランク軸の
中心線を通る基準面に一致する点に配置するとともに、
上記ポジションセンサからの入力に基づいて上記2つの
スラスト分力の強度差を検知し、この強度差を0および
任意の強度差にするべく電動モータの出力を制御する制
御装置を設けたことを特徴とするものである。
As described above, the drive assist device for a bicycle with drive assist force according to the present invention rotates the resultant device for synthesizing the pedal depression force of the occupant and the drive assist force of the electric motor around the crankshaft. A drive sprocket that is freely rotatably supported and winds around the drive chain, is provided integrally with the rotation, and an output rotation member that transmits a resultant force of a pedal depression force and a drive assist force to the drive wheels via the drive chain;
The output rotary member is rotated integrally with the output rotary member via the axial moving means, and the resultant rotary member is provided so as to be movable in the axial direction. Component force generating means for applying two thrust component forces having a strength proportional to the driving assist force from both sides of the resultant rotating member along the axial direction of the crankshaft, and keeping the resultant rotating member at a neutral position in the axial movement range. A bias sensor, and a position sensor configured to detect a moving direction and a moving amount from a neutral position of the resultant rotating member that moves in the axial direction by receiving the two thrust components, and a detection point of the position sensor. At a point that is perpendicular to the tension side chain line of the drive chain and coincides with a reference plane passing through the center line of the crankshaft,
A control device is provided for detecting an intensity difference between the two thrust component forces based on an input from the position sensor, and controlling an output of the electric motor so as to make the intensity difference zero and an arbitrary intensity difference. It is assumed that.

【0058】このように構成すれば、合力装置の部分で
直接かつ機械的にアシスト比が検出されるので、アシス
ト比を誤差なく正確に割り出すことができ、しかも電動
モータの正味出力に基づいてアシスト比が1対1あるい
は任意の比率に設定されるので、電動モータの出力特性
のばらつきや、バッテリユニットの充電状態、あるいは
慣らし運転の前後における合力装置のフリクションロス
の変化等がアシスト比に影響を与えることがなく、アシ
スト比を正確かつ容易に制御することができる。
With this configuration, the assist ratio is directly and mechanically detected in the resultant device, so that the assist ratio can be accurately determined without error, and the assist ratio is determined based on the net output of the electric motor. Since the ratio is set to one-to-one or an arbitrary ratio, variations in output characteristics of the electric motor, the state of charge of the battery unit, or changes in friction loss of the resultant device before and after the running-in operation affect the assist ratio. Without giving, the assist ratio can be controlled accurately and easily.

【0059】しかも、ペダル踏力と駆動補助力の絶対値
よりも大幅に小さい2つのスラスト分力間の強度差だけ
をポジションセンサで読み取ればよいので、ポジション
センサの読み取り誤差を非常に小さくすることができ、
このことからもアシスト比を正確に制御することができ
る。
Further, since only the intensity difference between the two thrust component forces which are significantly smaller than the absolute values of the pedal depression force and the drive assist force need to be read by the position sensor, the reading error of the position sensor can be made very small. Can,
Thus, the assist ratio can be accurately controlled.

【0060】また、従来のように電動モータの出力特性
や合力装置のフリクションロス等を厳密に全数チェック
して駆動補助装置を全部組み立ててから再度電動モータ
の出力をチェックするといった検査工程を省くことがで
きるので、駆動補助装置の生産性向上とコストダウンを
図ることができる。
In addition, it is possible to omit the inspection step of strictly checking the output characteristics of the electric motor, friction loss of the resultant device, etc., and assembling the drive assist device, and then checking the output of the electric motor again. Therefore, it is possible to improve the productivity and reduce the cost of the drive assist device.

【0061】その上、ポジションセンサの検出ポイント
が、ドライブチェーンの張り側チェーンラインに直交し
てクランク軸の中心線を通る基準面に一致する点に配置
されているので、チェーンテンションによる合力装置の
僅かな傾斜をポジションセンサが感知することがなくな
り、アシスト比をより一層正確に制御することができ
る。
In addition, since the detection point of the position sensor is located at a point which is perpendicular to the tension side chain line of the drive chain and coincides with the reference plane passing through the center line of the crankshaft, the position of the resultant device by the chain tension is reduced. The slight inclination is not detected by the position sensor, and the assist ratio can be controlled more accurately.

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

【図1】駆動補助装置の横断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a drive assist device.

【図2】図1のII-II 線に沿う駆動補助装置の縦断面
図。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the drive assist device taken along line II-II of FIG.

【図3】本発明の一実施形態を示す駆動補助装置の右側
面図。
FIG. 3 is a right side view of the drive assist device according to the embodiment of the present invention.

【図4】合力装置の拡大縦断面図。FIG. 4 is an enlarged vertical sectional view of the resultant device.

【図5】合力装置のトルクカムの構造を示した部分断面
図。
FIG. 5 is a partial sectional view showing a structure of a torque cam of the resultant device.

【図6】駆動補助装置の制御系統を示すブロック図。FIG. 6 is a block diagram showing a control system of the drive assist device.

【図7】合力装置の作動状態を示す縦断面図で、(A) は
ペダル踏力が駆動補助力よりも強い場合を示し、(B) は
ペダル踏力と駆動補助力が等しい場合を示し、(C) は駆
動補助力がペダル踏力よりも強い場合を示している。
FIGS. 7A and 7B are longitudinal sectional views showing an operation state of the resultant device; FIG. 7A shows a case where the pedal depression force is stronger than the driving assistance force; FIG. 7B shows a case where the pedal depression force is equal to the driving assistance force; C) shows the case where the driving assist force is stronger than the pedal depression force.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 駆動補助装置 4 クランク軸 7 電動モータ 21 合力装置 31 出力回転部材 45 合力回転部材 53 軸方向移動手段としてのボールスプライン 55,56 分力発生手段としてのトルクカム 62,63 付勢手段としてのコイルスプリング 65 ドライブスプロケット 66 ドライブチェーン 66aドライブチェーンの張り側チェーンライン 67 ポジションセンサ 70 ポジションセンサの検出ポイントとなるミニチュア
ベアリング 72 制御装置 C 合力回転部材の中立位置 D ドライブチェーンの張り側チェーンラインに直交し
てクランク軸の中心線を通る基準面 E,F 基準面Dに一致する点 P ペダル踏力を示すベクトル M 駆動補助力を示すベクトル p ペダル踏力に比例する強度を持つスラスト分力を示
すベクトル m 駆動補助力に比例する強度を持つスラスト分力を示
すベクトル
REFERENCE SIGNS LIST 1 drive assist device 4 crankshaft 7 electric motor 21 resultant device 31 output rotating member 45 resultant rotating member 53 ball spline 55,56 as axial moving means torque cam 62,63 coil spring as biasing means 65 Drive sprocket 66 Drive chain 66a Drive chain tension side chain line 67 Position sensor 70 Miniature bearing to be the detection point of position sensor 72 Controller C Neutral position of resultant rotating member D Crank perpendicular to drive chain tension side chain line Reference planes E and F passing through the center line of the axis Points corresponding to the reference plane D P Vector indicating the pedal depression force M Vector indicating the driving assistance force p Vector m indicating the thrust component having an intensity proportional to the pedal depression force m Drive assistance force A thrust component with strength proportional to Torr

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−2368(JP,A) 特開 平8−295283(JP,A) 特開 平7−40878(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B62M 23/02 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-9-2368 (JP, A) JP-A 8-295283 (JP, A) JP-A 7-40878 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) B62M 23/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ペダル踏力により回転駆動されるクラン
ク軸4と、駆動補助力を発生する電動モータ7と、上記
ペダル踏力および駆動補助力を合成し、その合力を駆動
輪側に出力する合力装置21とを備えた駆動補助力付自転
車の駆動補助装置1において、上記合力装置21を、クラ
ンク軸4回りに回転自在に軸支されてドライブチェーン
66を巻き掛けるドライブスプロケット65が回転一体に設
けられ、上記ドライブチェーン66を介して駆動輪側にペ
ダル踏力および駆動補助力の合力を伝達する出力回転部
材31と、この出力回転部材31に軸方向移動手段(ボール
スプライン53)を介して回転一体に、かつ軸方向には移
動自在に設けられた合力回転部材45と、ペダル踏力およ
び駆動補助力を合力回転部材45に伝達すると同時に、ペ
ダル踏力Pおよび駆動補助力Mに比例する強度を持つ2
つのスラスト分力p,mをクランク軸4の軸方向に沿っ
て合力回転部材45の両側から作用させる分力発生手段
(トルクカム55,56 )と、合力回転部材45を軸方向移動
範囲の中立位置Cに保つ付勢手段(コイルスプリング6
2,63 )と、上記2つのスラスト分力p,mを受けて軸
方向に移動する合力回転部材45の中立位置Cからの移動
方向および移動量を検出するポジションセンサ67とを備
えて構成し、上記ポジションセンサ67の検出ポイント
(ミニチュアベアリング70)を、上記ドライブチェーン
66の張り側チェーンライン66aに直交してクランク軸4
の中心線を通る基準面Dに一致する点に配置するととも
に、上記ポジションセンサ67からの入力に基づいて上記
2つのスラスト分力p,mの強度差を検知し、この強度
差を0および任意の強度差にするべく電動モータ7の出
力を制御する制御装置72を設けたことを特徴とする駆動
補助力付自転車の駆動補助装置1。
1. A crankshaft 4 that is rotationally driven by a pedal depression force, an electric motor 7 that generates a driving assistance force, and a resultant device that combines the pedal depression force and the driving assistance force and outputs the resultant force to the driving wheel side. 21. In the drive assist device 1 for a bicycle with a drive assist force provided with the drive chain 21 described above, the resultant force device 21 is rotatably supported around the crankshaft 4 so that the drive chain
A drive sprocket 65 around which the drive sprocket 65 is rotatably provided, and an output rotary member 31 that transmits the resultant force of the pedal depression force and the drive assist force to the drive wheels via the drive chain 66; A resultant force rotating member 45, which is provided integrally and movably in the axial direction via a moving means (ball spline 53), transmits a pedal pressing force and a driving assist force to the resultant force rotating member 45, and at the same time, transmits a pedal pressing force P 2 having an intensity proportional to the driving assist force M
Component force generating means (torque cams 55 and 56) for applying two thrust component forces p and m from both sides of the resultant force rotating member 45 along the axial direction of the crankshaft 4, and the neutral position of the resultant force rotating member 45 in the axial movement range. C biasing means (coil spring 6
2,63) and a position sensor 67 for detecting the moving direction and the moving amount from the neutral position C of the resultant force rotating member 45 that moves in the axial direction by receiving the two thrust component forces p and m. The detection point (miniature bearing 70) of the position sensor 67 to the drive chain
Crankshaft 4 perpendicular to 66's tight side chain line 66a
At the point corresponding to the reference plane D passing through the center line, and detecting the intensity difference between the two thrust component forces p and m based on the input from the position sensor 67, and setting this intensity difference to 0 and any A drive assisting device 1 for a bicycle with a driving assisting force, comprising a control device 72 for controlling the output of the electric motor 7 so as to obtain a difference in intensity.
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