JP3336038B2 - Bicycle with auxiliary power - Google Patents
Bicycle with auxiliary powerInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ペダルの駆動力に応じ
て自動的にモーターが駆動力を補助するようにした補助
動力付き自転車に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bicycle with an auxiliary power in which a motor automatically assists a driving force according to a driving force of a pedal.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、自転車の車速とペダル回転数を検
知してエンジンの出力を制御するもの、つまり、車速を
運転者の希望速度に近づけるものとしては、例えば、特
公昭60−44191号公報に開示されたものがあり、また人
力の駆動系の負荷を検出し、その負荷を変換してコント
ロールするもの、つまり、人力の負荷にモーター出力の
大きさだけが追従しているものとしては、例えば、特開
平４−100790号公報に開示されたものがある。2. Description of the Related Art Conventionally, a method of controlling the output of an engine by detecting the speed of a bicycle and the number of revolutions of a pedal, that is, a method of making the vehicle speed close to a desired speed of a driver is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 60-44191. Ri disclosed Monogaa to also detect the load of human power drive system, which controls and converts the load, i.e., as by the size of the motor output to a load of human power is following in , for example, it is disclosed in JP-a-4-100790.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た特公昭60−44191号公報、および特開平４−100790号
公報に開示されているような車両の速度制御装置では、
人がこぐところの自転車特有のペダル駆動回転位相の最
上位置や、最下位置や、水平位置による駆動力の変化に
関係なく、エンジンやモーターの動力で自転車を駆動し
ていたので、人の足が意志に反して強制的に回された
り、踏み込もうと思っても踏み遅れ、所謂すっぽぬけた
りして思うようにペダルを踏めないという現象、つま
り、ペダリングに違和感があった。また前記した装置で
は、ペダリングを止めてもそのまま自転車が原動機の力
で走り続けるから、これは自転車というより原動機付き
二輪車であり、自転車としてはきわめて危険な状態にも
なるという問題点があった。However, in the vehicle speed control apparatus disclosed in Japanese Patent Publication No. Sho 60-44191 and Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 4-100790 described above,
Because the bicycle was driven by the power of the engine or motor, regardless of the change in driving force depending on the top, bottom, or horizontal position of the pedal drive rotation phase peculiar to the bicycle where the person rides, However, there was a phenomenon in which the pedal was forcibly turned against the will or was depressed even if he tried to step on, and he could not step on the pedal as he or she was supposed to go through. Further, in the above-described device, even if the pedaling is stopped, the bicycle continues to run with the power of the prime mover. Therefore, this is a two-wheeled vehicle with a prime mover rather than a bicycle, and there is a problem that the bicycle is extremely dangerous.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決する
ため本発明においては、補助動力用モーターと、ペダル
駆動力検出手段と、ペダル位置検出手段と、ペダル位置
に対応してペダル駆動力の上限値を設定する手段と、該
手段で設定したペダル駆動力の上限設定値と前記ペダル
駆動力検出手段で検知したペダル駆動力とを比較し、前
記上限設定値から飛び出したペダル駆動力に対応する量
だけ、前記補助動力用モーターから補助動力を出力させ
る制御手段とを備えて補助動力付き自転車を構成する。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a motor for auxiliary power and a pedal.
Driving force detecting means, pedal position detecting means, pedal position
Means for setting an upper limit value of the pedal driving force in accordance with
The upper limit set value of the pedal driving force set by the means and the pedal
Compare the pedal drive force detected by the drive force detection means, and
The amount corresponding to the pedal drive force that protruded from the upper limit set value
Only, the auxiliary power is output from the auxiliary power motor.
And an auxiliary power-assisted bicycle.
【０００５】このとき、上記制御手段は、ペダル駆動力
の上限設定値の範囲内で、補助動力用モーターから常時
一定の補助動力を出力させることができる機能を付加し
て備える構成としてもよい。また、前記制御手段は、補
助動力用モーターから出力される補助動力の限界値を設
定することができる機能を付加して備える構成としても
よい。 At this time, the control means operates the pedal driving force.
Within the upper limit set value of
A function that can output a certain amount of auxiliary power has been added.
A configuration may be provided. Further, the control means may be
Set the limit value of the auxiliary power output from the auxiliary power motor.
Configuration with additional functions
Good.
【０００６】[0006]
【作用】本発明は、上述のようにペダル駆動力検出手段
により自転車特有の人の足によるペダル駆動力と、ペダ
ルの駆動回転位相から、ペダル駆動力の上限値を設定
し、それによって制御されたモーターによる補助動力を
得るようにしたので、つまり、人のペダリングと機械的
なモーターの駆動回転とを調和させたから、ペダリング
時の不快感や違和感を解消した走行ができる。また、ペ
ダリングを止めても、そのままモーターの力で走り続け
ることなく、安全に走行することができる。According to the present invention, as described above, the upper limit value of the pedal driving force is set by the pedal driving force detecting means based on the pedal driving force by the foot of the person peculiar to the bicycle and the driving rotational phase of the pedal. Since the auxiliary power of the motor is obtained, that is, the pedaling of the person and the driving rotation of the mechanical motor are in harmony, so that the driver can travel with less discomfort and discomfort when pedaling. Even if you stop pedaling, you can drive safely without continuing to run with the power of the motor.
【０００７】[0007]
【実施例】以下、図面について本発明の実施例を説明す
る。図１は、本発明の補助動力であるモーター付き自転
車の側面図である。図中１は自転車のフレーム、２は前
輪、３は後輪、４はクランクシャフト、５はクランクア
ーム、６はペダル、７はクランクギヤ、８は後車軸、９
は後車軸８に設けたスプロケット、10はチェーン、11は
フレーム１のチェーンステー1aに取り付けた補助動力用
モーターで、このモーター11は図９に示すように、減速
機12および一方向クラッチ13を介してプーリー14を駆動
するようにし、このプーリー14によってチェーン10に補
助動力を伝えるようにする。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of a motor-equipped bicycle as an auxiliary power of the present invention. In the figure, 1 is a bicycle frame, 2 is a front wheel, 3 is a rear wheel, 4 is a crankshaft, 5 is a crank arm, 6 is a pedal, 7 is a crank gear, 8 is a rear axle, 9
Is a sprocket provided on the rear axle 8, 10 is a chain, 11 is an auxiliary power motor mounted on the chain stay 1a of the frame 1, and this motor 11 is provided with a speed reducer 12 and a one-way clutch 13 as shown in FIG. The pulley 14 is driven via the pulley 14, and the pulley 14 transmits auxiliary power to the chain 10.
【０００８】また15は前車軸で、16はこの前車軸に設け
たハブ発電機、17は前輪２の上方に設けたバスケット、
18はバスケット17の底部に設けた二次電池で、この二次
電池18が補助動力用モーター11の電源である。また19は
自転車のハンドルで、20はこのハンドル19上に設けたモ
ード設定器で、本発明装置の制御手段の一つである。Reference numeral 15 denotes a front axle, 16 denotes a hub generator provided on the front axle, 17 denotes a basket provided above the front wheel 2,
Reference numeral 18 denotes a secondary battery provided at the bottom of the basket 17, and this secondary battery 18 is a power source for the auxiliary power motor 11. Reference numeral 19 denotes a bicycle handle, and reference numeral 20 denotes a mode setting device provided on the handle 19, which is one of control means of the present invention.
【０００９】図２は、モード設定器20を示す斜視図であ
り、21はそのモード設定器20の補助モード表示インジケ
ーター、22は上限設定値表示用インジケーター、23は補
助モード選択スイッチ、24はペダル駆動力の上限設定ス
イッチである。FIG. 2 is a perspective view showing the mode setter 20, wherein 21 is an auxiliary mode display indicator of the mode setter 20, 22 is an upper limit set value display indicator, 23 is an auxiliary mode selection switch, and 24 is a pedal. This is a switch for setting the upper limit of the driving force .
【００１０】図３は、補助モード選択スイッチ23の後述
する各モードの設定順序を示すもので、この補助モード
選択スイッチ23を押すことにより、OFF,Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，と、補助モードを変更することができる。FIG. 3 shows the setting sequence of each mode of the auxiliary mode selection switch 23 which will be described later. When the auxiliary mode selection switch 23 is pressed, OFF, A, B, C,
D, and the auxiliary mode can be changed.
【００１１】また図４は、上限設定スイッチ24の回転目
盛を示すもので、左端では、読み込んだペダル駆動力の
50％、中間位置で100％、右端で150％を上限設定値とす
るものである。そして前記数値の中間の位置では、その
対応した値と、読み込んだペダル駆動力との積が上限値
となる。またこの上限設定スイッチ24を操作したときに
は、上限設定値表示用インジケーター22が設定値を点滅
表示する。FIG. 4 shows the rotation scale of the upper limit setting switch 24. At the left end, the reading of the read pedal driving force is shown.
The upper limit is set to 50%, 100% at the middle position, and 150% at the right end. At an intermediate position between the numerical values, the product of the corresponding value and the read pedal driving force becomes the upper limit value. When the upper limit setting switch 24 is operated, the upper limit set value display indicator 22 flashes the set value.
【００１２】図５は、自転車のハンガ部を示す縦断面図
であり、図中25はハンガパイプ、26は軸受用の鋼球、27
はペダル位置を検出するためハンガパイプ25を貫通して
設けた近接スイッチであり、この近接スイッチ27と対向
するクランクシャフト４の外周面には多数の突起4aが設
けられている。図６はそのクランクシャフト４の断面を
示すもので、図中Ｐ位置が原点になっている。そしてこ
の突起4aと近接スイッチ27によってペダル位置検出セン
サーＳ1を形成している。FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a hanger portion of the bicycle, in which 25 is a hanger pipe, 26 is a steel ball for a bearing, 27
Is a proximity switch provided through the hanger pipe 25 for detecting the pedal position. A large number of projections 4a are provided on the outer peripheral surface of the crankshaft 4 opposed to the proximity switch 27 . FIG. 6 shows a cross section of the crankshaft 4, where the P position is the origin. Then form a pedal position detection sensor S 1 by the proximity switch 27 and the protrusion 4a.
【００１３】またこの近接スイッチ27の代りに、図７
(a)(b)に示すように、クランクシャフト４の外周にバー
コード状の反射テープ28を被覆すると共に、赤外線発光
ダイオード29と、このダイオード29の反射光を受光する
フオトトランジスタ30を設けてもよい。In place of the proximity switch 27, FIG.
(a) As shown in (b), the outer periphery of the crankshaft 4 is covered with a bar-code-like reflective tape 28, and an infrared light emitting diode 29 and a phototransistor 30 for receiving the reflected light of the diode 29 are provided. Is also good.
【００１４】また図５に示すように、クランクシャフト
４の中間部に歪みゲージ31を設けると共に、その両側に
信号取り出し用のスリップリング32を設け、図８に示す
ように回路を構成して、その出力にペダル駆動力検出ア
ンプ33を接続してペダル駆動力検出センサーＳ2を構成
する。なお図５および図８中のＶinは入力電圧、Ｖout
は出力電圧を示すものである。As shown in FIG. 5, a strain gauge 31 is provided at an intermediate portion of the crankshaft 4, and slip rings 32 for taking out signals are provided on both sides thereof, and a circuit is constructed as shown in FIG. connect the pedal driving force detection amplifier 33 at its output constituting the pedal driving force detection sensor S 2. Note that Vin in FIGS. 5 and 8 is the input voltage, Vout
Indicates an output voltage.
【００１５】図９は本発明の概念を示すブロック図であ
り、図中11は前記した補助動力用モーター、12は減速
機、13は一方向クラッチ、14はチェーン駆動用のプーリ
ーである。FIG. 9 is a block diagram showing the concept of the present invention. In the figure, reference numeral 11 denotes the above-described auxiliary power motor, 12 denotes a speed reducer, 13 denotes a one-way clutch, and 14 denotes a pulley for driving a chain.
【００１６】またモーター11は、モータードライバー34
を介してマイコン35に接続されており、このマイコン35
は前記モード設定器20の内部に設ければよい。そしてこ
のマイコン35には前記した補助モード表示インジケータ
ー21、および上限設定値表示用インジケーター22が接続
されていると共に、補助モード選択スイッチ23、ならび
に上限設定スイッチ24が接続されている。The motor 11 includes a motor driver 34
Is connected to the microcomputer 35 via the
May be provided inside the mode setting unit 20. The auxiliary mode display indicator 21 and the upper limit set value display indicator 22 are connected to the microcomputer 35, and the auxiliary mode selection switch 23 and the upper limit set switch 24 are connected to the microcomputer 35.
【００１７】また図中35aは、マイコン35のメモリ(ROM)
であり、35bは同じくマイコン35のメモリ(RAM)である。
そしてこのマイコン35は前記したペダル位置検出センサ
ーＳ1と、ペダル駆動力検出センサーＳ2ともそれぞれ接
続している。In the figure, reference numeral 35a denotes a memory (ROM) of the microcomputer 35.
And 35b is also a memory (RAM) of the microcomputer 35.
And this microcomputer 35 is a pedal position sensor S 1 described above, are connected respectively to as pedal operating force detection sensor S 2.
【００１８】つぎに上述のように構成した本発明装置の
作用を説明する。先ず、自転車をペダル６を介して人力
で駆動すると共に、補助動力用モーター11を駆動する
と、チェーンステー1aに固定された補助動力用モーター
11の出力は、減速機12で減速され、減速されたこのモー
ター出力は、一方向クラッチ13およびプーリー14を介し
てチェーン10に伝えられる。Next, the operation of the apparatus of the present invention configured as described above will be described. First, when the bicycle is driven manually by the pedal 6 and the auxiliary power motor 11 is driven, the auxiliary power motor fixed to the chain stay 1a is driven.
The output of the motor 11 is reduced by a speed reducer 12, and the reduced motor output is transmitted to the chain 10 via a one-way clutch 13 and a pulley 14.
【００１９】またクランクシャフト４には、ペダル位置
検出センサーＳ1およびペダル駆動力検出センサーＳ2が
設けられているから、ペダル６の回転位相は、ペダル位
置検出センサーＳ1のクランクシャフト４に設けた突起4
aと近接スイッチ27によって検出される。またペダル駆
動力検出センサーＳ2による検出は、ペダル駆動力が予
め決められている、ある値より大きいときに有効である
ように設定されている。このことより、クランクシャフ
ト４の回転方向（正転・逆転）の検出は不要となる。す
なわち、ペダル駆動力が、ある値より大きい状態とは、
ペダリングをしている状態であり、この時クランクシャ
フト４は正転しているからである。Further to the crank shaft 4, since the pedal position sensor S 1 and the pedal driving force detection sensor S 2 is provided, the rotational phase of the pedal 6 is provided in the crank shaft 4 of the pedal position sensor S 1 Projection 4
a is detected by the proximity switch 27. The detection by the pedal operating force detection sensor S 2, the pedal driving force is predetermined, it is set to be valid when greater than a certain value. This eliminates the need to detect the rotation direction (forward rotation / reverse rotation) of the crankshaft 4. That is, the state where the pedal driving force is larger than a certain value
This is because pedaling is being performed, and at this time, the crankshaft 4 is rotating forward.
【００２０】自転車のハンドル19に設けたモード設定器
20には、補助モード選択スイッチ23、上限設定スイッチ
24、表示用ＬＣＤである補助モード表示インジケーター
21と、ペダル駆動力及び上限設定値表示用インジケータ
ー22があり、内部には、演算・制御用のマイコン35、ペ
ダル駆動力検出用のアンプ33(図８参照)があり、上限設
定スイッチ24は、押しボタンスイッチ(手動操作自動復
帰接点)と回転摺動抵抗（可動接点付分圧器）によって
構成されている。Mode setting device provided on bicycle handle 19
20 has an auxiliary mode selection switch 23 and an upper limit setting switch
24. Auxiliary mode display indicator, LCD for display
21 and an indicator 22 for displaying a pedal driving force and an upper limit set value.A microcomputer 35 for calculation and control and an amplifier 33 for detecting a pedal driving force (see FIG. 8) are provided therein. , A push button switch (manual operation automatic return contact) and a rotary sliding resistance (voltage divider with movable contact).
【００２１】ペダル駆動力の上限設定値は、マイコン35
のＲＯＭ35aから読み出す。又は、上限設定スイッチ24
を回動させ、押し動作をすることによって、上限設定ス
イッチ24の押しボタンの接点が閉じ、マイコン35に割り
込みが生じ、その時の、上限設定スイッチ24の回動位置
で決定された上限設定値に対応する設定電圧が、マイコ
ン35に読みとられ、ＲＡＭ35bに書き込まれる。The upper limit set value of the pedal operating force, the microcomputer 35
From the ROM 35a. Or, the upper limit setting switch 24
By turning the switch, the contact of the push button of the upper limit setting switch 24 is closed and the microcomputer 35 is interrupted, and the rotation position of the upper limit setting switch 24 at that time is
The set voltage corresponding to the upper limit set value determined by is read by the microcomputer 35 and written into the RAM 35b.
【００２２】ペダル駆動力は、クランクシャフト４に設
けた歪みゲージ31の出力を、スリップリング32を介して
取りだし、ペダル駆動力検出アンプ33で増幅して検出す
る。The pedal driving force is detected by extracting the output of a strain gauge 31 provided on the crankshaft 4 via a slip ring 32 and amplifying it by a pedal driving force detection amplifier 33.
【００２３】補助モード選択スイッチ23がOFFでなけれ
ば、ペダル位置とペダル駆動力をマイコン35へ読み込
み、これらと上限設定値とを比較して減算処理し、その
減算値に応じてマイコン35は、デューティー比を変化さ
せ、モータードライバー34へ信号を送り、このモーター
ドライバー34では、信号に応じてスイッチングを行な
い、前記した上限設定値から飛び出したペダル駆動力に
対応する量だけ、モーター11を駆動する。このモーター
11の動力は、図９に示すように、減速機12で減速され、
一方向クラッチ13を介してプーリー14を回転させ、チェ
ーン10より人力を補助する。If the auxiliary mode selection switch 23 is not OFF, the microcomputer reads the pedal position and the pedal driving force into the microcomputer 35, compares them with the upper limit set value, and performs a subtraction process. changing the duty ratio, sends a signal to the motor driver 34, in the motor driver 34 performs switching in response to the signal, by an amount corresponding to the pedal operating force jumped from the upper limit set value described above, to drive the motor 11 . This motor
The power of 11 is reduced by the speed reducer 12, as shown in FIG.
The pulley 14 is rotated via the one-way clutch 13 to assist the human power from the chain 10.
【００２４】図10および図11の(a)(b)(c)は、本発明自
転車のペダル駆動力とペダル回転位置を示すもので(d)
はそのモーター電力の時間変化を示す説明図である。な
お、図10および図11中の符号ａはペダルの上方向、符号
ｂは水平方向、符号ｃは下方向をそれぞれ示す。また図
10(a)および図11(a)に示す曲線Ｆの範囲は、通常の状態
で人がペダルをこいで得られるペダル駆動力を示し、円
弧Ｇによって囲まれた半円部分は、ペダル位置に対応し
て設定されたペダル駆動力の上限設定値を示しており、
図11中の円弧Ｈによって囲まれた小さな半円部分は、円
弧Ｇにて示す上限設定値よりも小さく設定された補助動
力値を示している。(A), (b) and (c) of FIGS. 10 and 11 show the pedal driving force and the pedal rotation position of the bicycle of the present invention, respectively.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a time change of the motor power. What
In FIGS. 10 and 11 , the symbol a indicates the upward direction of the pedal, the symbol b indicates the horizontal direction , and the symbol c indicates the downward direction . Also figure
. 10 (a) and the range of the curve F shown in FIG. 11 (a), the normal state
Indicates the pedal driving force obtained by a person pushing the pedal, and the semicircle surrounded by the arc G corresponds to the pedal position.
It shows the upper limit set value of the pedal drive force set by
Small semicircular portion surrounded by an arc H in FIG. 11, circles
An auxiliary power value set smaller than the upper limit set value indicated by the arc G is shown.
【００２５】したがって図10(b)に示した斜線部分Ｉ
は、モーター11の駆動部分であり、図10(c)に示した斜
線部分Ｊは、補助動力ON時の人がペダルをこぐのに必要
なペダル駆動力である。また図10(d)は、その場合のモ
ーター電力Ｗを縦座標にとり、時間ｔを横座標にとって
示したモーター駆動電力の波形図である。Therefore, the shaded portion I shown in FIG.
Is a driving portion of the motor 11, and a hatched portion J shown in FIG. 10C is necessary for a person to pedal when the auxiliary power is ON.
It is a pedal driving force. FIG. 10 (d) is a waveform diagram of the motor drive power in which the motor power W in that case is plotted on the ordinate and the time t is plotted on the abscissa.
【００２６】また図11(b)に示した斜線部分Ｋは、モー
ター11の駆動部分であり、図11(c)に示した斜線部分Ｌ
は、補助動力ON時の人がペダルをこぐのに必要なペダル
駆動力である。また図11(d)は、その場合のモーター電
力Ｗを縦座標にとり、時間ｔを横座標にとって示したモ
ーター駆動電力の波形図である。The hatched portion K shown in FIG. 11B is a driving portion of the motor 11, and the hatched portion L shown in FIG.
Is a pedal driving force required for a person to pedal when the auxiliary power is ON. FIG. 11D is a waveform diagram of the motor driving power in which the motor power W in that case is plotted on the ordinate and the time t is plotted on the abscissa.
【００２７】また、モード設定器20の補助モード選択ス
イッチ23を押すことにより、図３に示したように補助モ
ードをOFF，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，に変更することができ
る。By pressing the auxiliary mode selection switch 23 of the mode setting unit 20, the auxiliary mode can be changed to OFF, A, B, C, D as shown in FIG.
【００２８】図12(a)〜(e)はそれぞれ、本発明に係る制
御に用いられる補助動力パターンを示す説明図であり、
また図12(b)は、付加的な補助動力パターンを示す説明
図である。なお、図12中の符号ａはペダルの上方向、符
号ｂは水平方向、符号ｃは下方向をそれぞれ示す。そし
て図12(a)は、Ａタイプを示すもので、図中の斜線部分
は、ペダル駆動力の上限設定値から飛び出したペダル駆
動力の領域であって、この領域がモータ11によって補助
動力を発生させることができる部分（以下同じ）であ
る。また図12(b)はＢタイプであり、図中の斜線部分
は、ペダル駆動力の上限設定値の範囲内に存在するペダ
ル駆動力の領域であって、この領域がモータ11によって
常時一定の補助動力を発生させることができる部分であ
る。図12(c)はＡタイプおよびＢタイプを組み合わせた
Ｃタイプ（Ａ＋Ｂタイプ）であり、図中の斜線部分は、
ペダル駆動力の上限設定値から飛び出したペダル駆動力
の領域およびペダル駆動力の上限設定値の範囲内に存在
するペダル駆動力の領域であって、これらのそれぞれの
領域がモータ11によって補助動力を発生させることがで
きる部分である。図12(d)は、実際のペダル駆動力との
関連の下に設定されたＤタイプ（形状設定タイプ）であ
り、図中の斜線部分は、ペダル駆動力の上限設定値から
飛び出したペダル駆動力の領域であって、この領域がモ
ータ11によって補助動力を発生させることができる部分
である。図12(e)はモーター駆動部分を内外共に限定し
たＤ′タイプであり、図中の斜線部分は、モーター11か
ら出力され る補助動力の限界値を設定したペダル駆動力
の領域であって、この領域がモータ11によって補助動力
を発生させることができる部分である。すなわち、Ｄモ
ード（Ｄタイプの形状設定タイプ）では、ペダル位置に
対する補助動力値を、個々に設定可能である。FIGS. 12 (a) to 12 (e) show the control according to the present invention , respectively .
It is an explanatory view showing an auxiliary power pattern used for control ,
FIG. 12 (b) is an explanatory diagram showing an additional auxiliary power pattern.
FIG. Reference numeral a in FIG. 12 direction on the pedal, marks
Symbol b indicates the horizontal direction , and symbol c indicates the downward direction . FIG. 12 (a) shows the A type, and the hatched portion in the figure
Indicates the pedal drive that has protruded from the upper limit of the pedal drive force.
This is a power region where the motor 11 can generate auxiliary power (the same applies hereinafter). FIG. 12 (b) shows the B type, and the hatched portion in the figure.
Is a pedal that is within the upper limit of the pedal drive force.
Motor driving force, and this region is
A part that can always generate a constant auxiliary power.
You. FIG. 12 (c) shows a C type (A + B type) in which the A type and the B type are combined .
Pedal driving force popping out of the upper limit set value of pedal driving force
And the upper limit of the pedal drive force
Area of the pedal driving force
The area can generate auxiliary power by the motor 11
It is the part that can be cut. Fig. 12 (d) shows the relationship between the actual pedal drive force.
It is a D type (shape setting type) set under the relation . The hatched portion in the figure indicates the upper limit of the pedal drive force.
This is the area of the propelled pedal drive force, and this area
That can generate auxiliary power by the motor 11
It is. Figure 12 (e) is Ri Oh in with limited motor driving portion out both D 'type, the hatched portion in the figure, or the motor 11
Pedal operating force to set the limit value of the assist power that will be et output
This region is the auxiliary power by the motor 11.
Ru Oh at the portion where it is possible to generate a. That is, in the D mode (D type shape setting type), the auxiliary power value for the pedal position can be individually set.
【００２９】また各種モードの設定方法としては、モー
ド設定器20の上限設定スイッチ24を押し続け、例えば、
５秒以上ペダリングを続けると、その時々のペダル位置
に対応するペダル駆動力が、ＲＡＭ35bに記憶されて上
限設定値となる。このため、その人のペダリングに最適
な補助動力カーブを得ることができる。As a setting method of various modes, for example, the upper limit setting switch 24 of the mode setting device 20 is kept pressed, and for example,
Continuing with 5 seconds or more pedaling, pedal position at that time people
Pedal operating force corresponding to becomes the upper limit set value stored in the RAM 35b. For this reason, it is possible to obtain an optimal auxiliary power curve for the pedaling of the person.
【００３０】また例えば、この時に上限設定スイッチ24
を回動することにより上限設定値を、任意の設定値にす
ることができる。すなわち、図４の左端では、読み込ん
だペダル駆動力の50％となり、中間位置では100％とな
り、右端は150％となる。また、前記目盛の中間の位置
では、その対応した値の１／１００と、読み込んだペダ
ル駆動力との積が上限値となる。また上限設定スイッチ
24を操作したときには、上限設定値表示用インジケータ
ー22がその設定値を点滅表示する。For example, at this time, the upper limit setting switch 24
By turning, the upper limit set value can be set to an arbitrary set value. That is, at the left end in FIG. 4, the read driving force is 50%, at the intermediate position, 100%, and at the right end, 150%. At the middle position of the scale, the upper limit is the product of 1/100 of the corresponding value and the read pedal driving force. Upper limit setting switch
When 24 is operated, the upper limit set value display indicator 22 flashes the set value.
【００３１】また、補助動力用モーター11が停止してい
るときプーリー14はチェーン10により回転する。しかし
ながら、このプーリー14は、一方向クラッチ13を介して
減速機12側から駆動できるが、プーリー14側からは、減
速機12を駆動できないようになっている。従って、上記
のように補助動力用モーター11が停止していても、プー
リー14から減速機12および補助動力用モーター11を駆動
することはないのである。When the auxiliary power motor 11 is stopped, the pulley 14 is rotated by the chain 10. However, the pulley 14 can be driven from the speed reducer 12 side via the one-way clutch 13, but cannot be driven from the pulley 14 side. Therefore, even if the auxiliary power motor 11 is stopped as described above, the pulley 14 does not drive the speed reducer 12 and the auxiliary power motor 11.
【００３２】つぎに自転車特有のペダルによる駆動回転
を説明すると、直線状のクランクアーム５は、一端がク
ランクシャフト４側に固定され、他端にペダル６を装着
している関係上、ペダル６が上死点あるいは下死点近傍
位置にある時は、クランクシャフト４に回転力を有効に
伝達することは難しく、またクランクアーム５の回転力
の有効な伝達角度範囲が小さいため、ペダル６からクラ
ンクシャフト４への動力伝達を有効に行なうことは難し
かった。Next, the driving rotation by the pedal peculiar to the bicycle will be described. The linear crank arm 5 has one end fixed to the crankshaft 4 side and the pedal 6 attached to the other end. It is difficult to effectively transmit the torque to the crankshaft 4 at the position near the top dead center or the bottom dead center, and the effective transmission angle range of the torque of the crank arm 5 is small. It has been difficult to effectively transmit power to the shaft 4.
【００３３】このことから、ペダル駆動回転位置に関係
なく、単純に人力の負荷を検出し、これを補助動力に変
換した従来の装置では、ペダルの回転速度にむらが生
じ、不自然な踏圧感覚を生ずるという問題点があった。
そこで本発明では、図10及び図11に示したように、上限
設定値Ｇを設定し、通常の状態で人がペダルをこいで得
られるペダル駆動力Ｆとを比較して、図(b)に示す斜線
部分Ｉ，Ｋを、モーター11で補うようにしたから、これ
によって不自然な踏圧感覚を生ずることなく、また違和
感のない、スムーズな回転駆動操作を行なうことができ
る。Therefore, in the conventional device which simply detects the load of human power and converts it into auxiliary power irrespective of the rotational position of the pedal drive, unevenness occurs in the rotational speed of the pedal, resulting in an unnatural tactile pressure sensation. There is a problem that a problem arises.
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 10 and FIG. 11, the upper limit set value G is set, and a person pedals the pedal in a normal state.
As compared with the pedal driving force F, the hatched portions I and K shown in FIG. 5B are supplemented by the motor 11, so that an unnatural feeling of treading does not occur and there is no discomfort. A smooth rotation driving operation can be performed.
【００３４】また、図５〜12で示したように、モーター
駆動力を極めて小さく設定し、常時小さな補助動力値と
することもでき、またＤ〜Ｄ′タイプのように、人の踏
み方を記憶させて、この記憶値に対応してモーターの補
助動力値を設定することもできる。Also, as shown in FIGS. 5 to 12, the motor driving force can be set extremely small so as to always have a small auxiliary power value. Further, as shown in FIGS. The auxiliary power value of the motor can be set in accordance with the stored value.
【００３５】[0035]
【発明の効果】本発明の効果は下記の通りである。 （１）補助動力は、ペダル踏力対応型であるため、補助
動力のスイッチを入れても自転車が急発進することがな
く、安全である。 （２）ペダルを強く踏み、設定上限値を超えた量だけモ
ーターより補助動力が得られるため、ペダリングに違和
感がなく、例え坂道でも、向かい風でも、平坦路とかわ
りなく軽々とペダルをこぐことが可能である。 （３）また走行中常時、走行に必要なペダル踏力より小
さな動力を補助するようにすれば、常に軽々とペダルを
こぐことができ、また例え設定値を超えて、補助動力が
付加されたときでも、モーター駆動によるショックを小
さくすることができる。 （４）ペダル位置に対応したペダル駆動力が設定可能な
ため、坂道での立ちこぎや平地走行など、状況に応じた
設定値を使用して、違和感のないペダリングができる。 （５）補助動力用モーターが停止していても、実施例で
示したように、ラチェット等の一方向クラッチを設けて
おけば、ペダルの方からモーターを回転させることはな
く、またペダル踏力にロスも生じない。 （６）また実施例で示した表示装置を設ければ、ペダル
駆動力が表示されるため、トレーニングの指標とするこ
ともできる。The effects of the present invention are as follows. (1) Since the auxiliary power is of a type corresponding to the pedal depression force, the bicycle does not suddenly start even if the auxiliary power is turned on, and is safe. (2) Depressing the pedal strongly, the auxiliary power is obtained from the motor by an amount exceeding the set upper limit value, so there is no feeling of pedaling discomfort, even if it is on a slope or headwind, it can be pedaled lightly regardless of a flat road It is possible. (3) In addition, when assisting power that is smaller than the pedaling force required for traveling at all times during traveling, the pedal can always be lightly pedaled, and when supplementary power is applied beyond the set value. However, the shock caused by the motor drive can be reduced. (4) Since the pedal driving force corresponding to the pedal position can be set, pedaling without a sense of incongruity can be performed by using a set value according to the situation, such as standing on a hill or running on level ground. (5) Even if the auxiliary power motor is stopped, as shown in the embodiment, if a one-way clutch such as a ratchet is provided, the motor is not rotated from the pedal, and the pedaling force is reduced. No loss occurs. (6) If the display device shown in the embodiment is provided, the pedal driving force is displayed, so that it can be used as a training index.
【図１】 本発明自転車の側面図である。FIG. 1 is a side view of a bicycle according to the present invention.
【図２】 モード設定器の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a mode setting device.
【図３】 補助モード選択スイッチのモード設定順序を
示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a mode setting order of an auxiliary mode selection switch.
【図４】 上限設定スイッチの回転目盛を示す部分図で
ある。FIG. 4 is a partial view showing a rotation scale of an upper limit setting switch.
【図５】 クランクシャフト部を一部断面図で示す立面
図である。FIG. 5 is an elevational view showing a crankshaft part in a partial cross-sectional view.
【図６】 図５の近接スイッチ部の部分断面図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the proximity switch unit of FIG.
【図７】 (a)は、図６の変形例を示すクランクシャフ
トの部分側面図であり、(b)は、その断面図である。7 (a) is a partial side view of a crankshaft showing a modification of FIG. 6, and FIG. 7 (b) is a sectional view thereof.
【図８】 ペダル駆動検出センサーを構成する電気回路
図である。FIG. 8 is an electric circuit diagram of a pedal drive detection sensor.
【図９】 本発明の概念を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram illustrating the concept of the present invention.
【図１０】 (a)〜(c)は、人力および補助動力によるペ
ダル駆動力とペダル回転位置との関係を座標に示す説明
図であり、(d)は、そのモーター駆動電力と時間との関
係を示す図表である。FIGS. 10A to 10C are explanatory diagrams showing a relationship between a pedal driving force by human power and auxiliary power and a pedal rotation position in coordinates, and FIG. 10D is a graph showing the relationship between the motor driving power and time. It is a chart showing a relationship.
【図１１】 (a)〜(c)は、人力および補助動力によるペ
ダル駆動力とペダル回転位置との関係を座標に示す説明
図であり、(d)は、そのモーター駆動電力と時間との関
係を示す図表である。11 (a) to 11 (c) are explanatory diagrams showing the relationship between a pedal driving force by human power and auxiliary power and a pedal rotation position in coordinates, and FIG. 11 (d) shows the relationship between the motor driving power and time. It is a chart showing a relationship.
【図１２】 (a)〜(e)は、補助動力の各種設定パターン
を座標に示す説明図である。FIGS. 12A to 12E are explanatory diagrams showing various setting patterns of auxiliary power in coordinates.
１ フレーム ２ 前輪 ３ 後輪 ４ クランクシャフト ５ クランクアーム ６ ペダル ７ クランクギヤ ８ 後車軸 ９ スプロケット 10 チェーン 11 補助動力用モーター 12 減速機 13 一方向クラッチ 14 プーリー 15 前車軸 16 ハブ発電機 17 バスケット 18 二次電池 19 ハンドル 20 モード設定器 21 補助モード表示インジケーター 22 上限設定値表示用インジケーター 23 補助モード選択スイッチ 24 上限設定スイッチ 25 ハンガパイプ 26 鋼球 27 近接スイッチ Ｓ1 ペダル位置検出センサー 28 反射テープ 29 赤外線発光ダイオード 30 フオトトランジスタ 31 歪ゲージ 32 スリップリング 33 ペダル駆動力検出アンプ Ｓ2 ペダル駆動力検出センサー 34 モータードライバー 35 マイコンReference Signs List 1 frame 2 front wheel 3 rear wheel 4 crankshaft 5 crank arm 6 pedal 7 crank gear 8 rear axle 9 sprocket 10 chain 11 motor for auxiliary power 12 reduction gear 13 one-way clutch 14 pulley 15 front axle 16 hub generator 17 basket 18 two Secondary battery 19 Handle 20 Mode setting device 21 Auxiliary mode display indicator 22 Upper limit set value display indicator 23 Auxiliary mode selection switch 24 Upper limit setting switch 25 Hanger pipe 26 Steel ball 27 Proximity switch S 1 Pedal position detection sensor 28 Reflective tape 29 Infrared light emitting diode 30 phototransistor 31 strain gauges 32 slip rings 33 pedal operating force detecting amplifier S 2 pedal operating force detecting sensor 34 motor driver 35 microcomputer
Claims (3)
出手段と、ペダル位置検出手段と、ペダル位置に対応しOutput means, pedal position detection means, and pedal position.
てペダル駆動力の上限値を設定する手段と、該手段で設Means for setting the upper limit value of the pedal driving force by using
定したペダル駆動力の上限設定値と前記ペダル駆動力検The set upper limit of the pedal drive force
出手段で検知したペダル駆動力とを比較し、前記上限設The upper limit is set by comparing the pedal drive force detected by the
定値から飛び出したペダル駆動力に対応する量だけ、前The amount corresponding to the pedal drive force that jumped out of the fixed value
記補助動力用モーターから補助動力を出力させる制御手The controller that outputs auxiliary power from the auxiliary power motor
段とを備えることを特徴とする補助動力付き自転車。A bicycle with auxiliary power, comprising a step.
内で、前記補助動力用モーターから常時一定の補助動力Within the auxiliary power motor, constant auxiliary power
を出力させることができる機能を付加して備えることをTo be able to output
特徴とする請求項１記載の補助動力付き自転車。The bicycle with auxiliary power according to claim 1, characterized in that:
ーから出力される補助動力の限界値を設定することがでLimit value of auxiliary power output from
きる機能を付加して備えることを特徴とする請求項１ま2. The device according to claim 1, further comprising:
たは２記載の補助動力付き自転車。Or an auxiliary powered bicycle according to item 2.
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| JP19408992A JP3336038B2 (en) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | Bicycle with auxiliary power |
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