JP3617728B2 - Electric auxiliary vehicle - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペダル踏力に応じた補助駆動力を電動モータから車輪に供給するようにした電動補助車両に関する。
【0002】
【従来の技術】
最近、ペダルに入力されたペダル踏力と電動モータからの補助駆動力との合力を車輪に供給するようにした電動補助自転車が注目されている(例えば、特願平6−324686号参照)。この電動補助自転車は、ペダル踏力と電動モータからの補助駆動力との合力を出力するパワーユニットと、ペダル踏力を検出する踏力検出装置と、該踏力検出値に応じて上記電動モータの出力を可変制御するコントロールユニットとを備えている。
【0003】
この種の電動補助車両では、上記パワーユニット,コントロールユニットの取付け強度,配置スペースの確保,及び外力による損傷の防止等のために該パワーユニット等をメインチューブの下側に沿うように別々に配列し、ブラケットを介して固定するとともに、カバー部材で覆った構造のものが一般的である。
【0004】
また上記ペダル踏力を検出する装置として、従来、図14に示すように、反力受け部と角度検出部とを一体に組合わせた構造のものがある。即ち、この踏力検出装置200は、クランク軸201に作用するペダル踏力の大きさに応じて図示反時計方向に回動するトルク板202と、該トルク板202の当接部202aに当接可能に軸支された角度検出部としての回動レバー203と、該回動レバー203を反時計方向に付勢する反力受け部204とを備えており、上記回動レバー203の回動角度をポテンショメータ205で検出するように構成されている。また反力受け部204は、支持板206に固定されたシリンダ部207と該シリンダ部207内に摺動自在に挿入されたピストン部208との間にスプリング204aを介在させた構造となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の補助電動自転車のようにパワーユニット,コントロールユニットをメインチューブに沿って別々に配置する構造では、これら全体を覆う大型のカバー部材が必要であり、また別部品の取付け用ブラケットが必要であることから、組み立てコスト,部品コストが上昇するという問題がある。また両ユニットを別々に配置した構造では、コントロールユニット周辺のワイヤハーネス,カプラの配索が複雑となり易く、さらに配置スペースが大きくなり大型化するという問題がある。
【0006】
また、上記従来の踏力検出装置では、反力受け部と角度検出部とを一体に組み合わせた構造であるので、これらを収納するケース部の突出寸法が大きくなり、ケーシング全体が大型化するという問題がある。このためパワーユニットの車体レイアウトを変更する場合の取付け位置に対する自由度が低いという問題がある。
【0007】
本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされたもので、組み立て工数,部品点数を削減してコストを低減できるとともに、配置スペースを縮小してコンパクト化に対応でき、さらには取付け位置に対する自由度を向上できる電動補助車両を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、クランク軸に入力されたペダル踏力と電動モータからの補助力との合力を出力するパワーユニットと、上記電動モータによる補助力を可変制御するコントロールユニットとを備えた電動補助車両において、上記コントロールユニットを、上記パワーユニットのケーシングのクランク軸径方向外周面に沿うように配置し、かつ該ケーシングに着脱可能に固定し、該コントロールユニットの少なくとも一部は上記パワーユニットを車体フレームに取り付ける取付けブラケット内に側面視で隠れるように位置していることを特徴としている。
【0010】
請求項2の発明は、クランク軸に入力されたペダル踏力と電動モータからの補助力との合力を出力するパワーユニットと、上記ペダル踏力を検出する踏力センサと、該踏力センサにより検出されたペダル踏力に基づいて上記電動モータからの補助力を可変制御するコントロールユニットとを備えた電動補助車両において、上記コントロールユニット及び踏力センサを上記パワーユニットのケーシングのクランク軸径方向外周面に沿うように配置し、かつ該ケーシングに着脱可能に固定したことを特徴としている。
【0011】
請求項3の発明は、請求項2において、上記パワーユニットが、クランク軸と同軸配置され、遊星ギヤにペダル踏力が入力され、リングギヤ又はサンギヤの何れか一方から出力される遊星ギヤ機構を備えたものであり、上記踏力センサが、上記リングギヤ又はサンギヤの何れか他方を該他方に作用する反力に抗して回動付勢する反力受部と、該他方の回動角度を検出する角度検出部とを分離形成したものであり、該反力受部及び角度検出部が上記ケーシングのクランク軸径方向外周面に沿うように配置されていることを特徴としている。
【0012】
請求項4の発明は、請求項3において、上記角度検出部の回転軸がクランク軸に垂直方向に配置されていることを特徴としている。
【0013】
請求項5の発明は、請求項2ないし4の何れかにおいて、上記踏力センサをその少なくとも一部が上記パワーユニットを車体フレームに取り付ける取付けブラケット内に側面視で隠れるように配置したことを特徴としている。
【0014】
請求項6の発明は、請求項2ないし5の何れかにおいて、車速を検出する車速センサを上記パワーユニットのケーシングの外周面に沿うように配置し、該ケーシングに固定したことを特徴としている。
【0015】
請求項7の発明は、請求項2ないし6の何れかにおいて、上記コントロールユニット,踏力センサ,車速センサの少なくとも各々の一部を上記取付ブラケット内に側面視で隠れるように配置したことを特徴としている。
【0016】
ここで本発明における踏力検出装置には、回転式ポテンショメータ及び往復式リニアポテンショメータが採用可能である。
【0017】
また本発明におけるケーシングのクランク軸径方向外周面とは外周面のうちクランク軸と交差する端面を除く趣旨である。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。図1ないし図6は、請求項1の発明の一実施形態による電動補助自転車を説明するための図であり、図1は電動補助自転車の左側面図、図2,図3はパワーユニットの断面図,一部断面側面図、図4〜図6はそれぞれパワーユニットの車体搭載状態を示す左側面図,右側面図,背面図である。ここで本実施形態でいう前後左右とは自転車に乗車した状態での前後左右である。
【0019】
図において、1は電動補助自転車であり、これの車体フレーム2は、前輪3が回転自在に支持されたフロントフォーク4を回動自在に支持するヘッドパイプ2aと、該ヘッドパイプ2aから後方に斜め下方に延びるメインチューブ2bと、該メインチューブ2bの後端部から上方に起立するシートチューブ2cとを一体に結合して構成されている。
【0020】
上記メインチューブ2bとシートチューブ2cとの結合部には取付けブラケット5が溶接固定されている。該ブラケット5は、側面視で略円弧状をなしチューブ結合部を左,右から覆う左, 右側壁5a,5bと該両側壁間を後部から上部にかけて覆う上壁5cとからなる横断面略コ字状に形成された板金製のものである。
【0021】
上記ブラケット5には車体後方に延びる左, 右一対のチェーンステー6の前端部が接続されており、各チェーンステー6の後端部と上記シートチューブ2cの上端部とは左, 右一対のシートステー7で連結されている。このチェーンステー6とシートステー7とは後輪ブラケット8を介して一体に結合されており、該ブラケット8に後輪9が回転自在に支持されている。上記フロントフォーク4の上端にはハンドル10が装着されており、また上記シートチューブ2cの上端にはサドル11が装着されたシートピラーチューブ12が高さ調整可能に挿着されている。
【0022】
上記取付けブラケット5により駆動装置20が懸架支持されている。この駆動装置20は、クランク軸13に入力されたペダル踏力により後輪9を回転駆動する人力駆動機構と、電動モータ21からの補助駆動力により後輪9を回転駆動する電動駆動機構とを備えている。なお、上記ペダル踏力と補助駆動力とはパワーユニット22内で合力された後に後輪9に伝達される。
【0023】
上記人力駆動機構は、上記取付けブラケット5に固定されたパワーユニット22内にクランク軸13を車幅方向に貫通するようにかつ回転自在に配置し、該クランク軸13の両端にクランク14を固着し、該クランク14の先端にペダル15を回転自在に装着し、上記クランク軸13に入力されたペダル踏力を後述する遊星歯車式増速機構16からチェーンスプロケット17,チェーン18,フリーホイール(不図示)を介して後輪9に伝達するように構成されている。
【0024】
上記電動駆動機構は、電動モータ21からの補助力と上記ペダル踏力との合力を出力する上記パワーユニット22と、上記電動モータ21に電源を供給するバッテリ23と、該電動モータ21の補助力を可変制御するコントロールユニット24とを備えている。
【0025】
上記バッテリ23は略直方体状をなし、その内部には直列接続された多数のNi−Cd単電池が収納されており、該バッテリ23は上記シートチューブ2cの前側にこれの長手方向に沿って配置固定されている。このバッテリ23には車載状態でモータ側と接続される放電用端子と、充電用端子(不図示)が設けられており、バッテリ23は車載状態で、及び車体から取りはずして家の中で充電できるようになっている。
【0026】
上記パワーユニット22は、アルミダイキャスト製のケーシング26内に上記遊星歯車式増速機構16,及び踏力検出装置27を収納して構成されている。上記ケーシング26はケース本体30と、該ケース本体30の左側壁に形成された開口を閉塞する蓋部材31とからなり、該蓋部材31はケース本体30にねじ止め固定されている。
【0027】
上記ケース本体30の上壁の前部,及び後部にはそれぞれ車幅方向に延びるボス部30a,30bが一体形成されている。このケース本体30は上記ボス部30a,30bを上記取付けブラケット5の左, 右側壁5a,5b間に位置させボルト32a,32aを挿通し、ナット32b,32bを螺着することにより取付けブラケット5に締め付け固定されている。
【0028】
上記ケーシング26には上記クランク軸13がこれの両端部をケース外方に突出させて挿入されており、該クランク軸13の左端部は蓋部材31のボス部に軸受33を介して支持されている。また上記クランク軸13の右端部には軸受34を介して略筒状の合力軸35が相対回転自在に装着されており、該合力軸35の軸方向中央部には大径の出力歯車35aが一体形成されている。上記合力軸35は軸受36を介して上記ケース本体30のボス部に支持されており、該合力軸35の外端に上記チェーンスプロケット17がスプライン結合されている。
【0029】
また上記ケース本体30の下部にはモータ取付け座30cが一体形成されており、該取付け座30cには上記電動モータ21が上記蓋部材31とともにボルト37により共締め固定されている。この電動モータ21の回転軸21aは上記クランク軸13と平行に配置されており、該回転軸21aはケース本体30内に突出している。この回転軸21aの突出部には小径歯車40がスプライン結合されている。なお、小径歯車40はケース本体30と蓋部材31で両端支持されている。
【0030】
上記クランク軸13と回転軸21aとの間にはこれと平行をなすようにドライブ軸41が配設されており、該ドライブ軸41は軸受42,42を介してケース本体30,蓋部材31に支持されている。このドライブ軸41の左端部にはワンウェイクラッチ43を介在させて大径歯車44が装着されており、該大径歯車44は中間歯車45を介して上記回転軸21aの小径歯車40に噛合している。この中間歯車45はドライブ軸41と回転軸21aとの間に配設されており、軸受46,46を介してケース本体30,蓋部材31に支持されている。また上記ドライブ軸41の右端部には小径歯車41aが一体形成されており、該歯車41aは上記合力軸35の出力歯車35aに噛合している。
【0031】
上記クランク軸13の軸方向中央部には上述の遊星歯車増速機構16が装着されている。これは上記合力軸35の内端部に一体形成されたサンギヤ35bと、該サンギヤ35bの周囲に自転公転自在に装着された複数の遊星ギヤ47と、該各遊星ギヤ47に噛合する大略碗状をなすリングギヤ48とを備えており、該リングギヤ48はクランク軸13に相対回転自在に装着されている。また上記各遊星ギヤ47はクランク軸13にワンウェイクラッチ49を介して装着されたキャリア50に回転自在に支持されている。
【0032】
これによりクランク軸13に入力されたペダル踏力は遊星歯車増速機構16を介して合力軸35に伝わり、チェーンスプロケット17,チェーン18を介して後輪9に伝達される。一方の電動モータ21の駆動力は、小径歯車40,中間歯車45,大径歯車44を介してドライブ軸41から出力歯車35aに伝達され、ここでクランク軸13からのペダル踏力と合力されて上記後輪9に伝達される。
【0033】
また上記ドライブ軸41の軸方向中央部には車速検出装置51が配設されている。この車速検出装置51は上記ドライブ軸41の周方向に等間隔ごとに配設された4個の磁石52と、該磁石52に対向するリードスイッチ式の車速センサ53とからなり、該車速センサ53はケース本体30の底壁にボルト締め固定されている。上記車速検出装置51では、クランク軸13の回転を遊星歯車増速機構16から出力歯車35a,小径歯車41aへと2段増速されたドライブ軸41の磁石52の回転をリードスイッチ式センサ53で検出するので、少ない磁石でも十分検出精度を高めながらコストの低減を図ることができる。
【0034】
上記ケーシング26の前側には上記踏力検出装置27が配設されている。この踏力検出装置27は、上記リングギヤ48の前部に固着された略鉤状をなすトルク板55と、該トルク板55の回動に伴って揺動する回動レバー56と、該レバー56の回動角度を検出するポテンショメータ57と、上記トルク板55を反回動方向に付勢する押圧機構58とを備えている。
【0035】
上記押圧機構58は、ケース本体30に螺着固定されたシリンダ部59にピストン部60を進退可能に挿入し、該ピストン部60とシリンダ部59との間にコイルスプリング61を配設して構成されており、上記ピストン部60に上記トルク板55の先端面55aが当接している。
【0036】
上記トルク板55の屈曲部にはケース本体30に螺着されたポテンショメータの0点調整用のストッパボルト62が当接しており、該ストッパボルト62によりトルク板55の時計方向への回動を規制している。また上記トルク板55の屈曲部にはピン63が植設固定されている。
【0037】
上記回動レバー56の先端部には溝部56aが切り欠いて形成されており、該溝部56a内に上記ピン63が係合している。また上記回動レバー56の基部には上記ポテンショメータ57の入力軸64が挿入固定されており、このポテンショメータ57はケース本体30の前端部右壁にボルトじめ固定されている。そしてこのポテンショメータ57が上記入力軸64の回動角度を検出し、該検出値をリード線(不図示)を介してコントロールユニット24に出力するようになっている。
【0038】
上記コントロールユニット24は、上記ポテショメータ57の検出値からペダル15に加えられたペダル踏力の大きさを求めるとともに、車速センサ53からの回転速度を求め、内蔵する補助駆動力制御マップに基づいて補助駆動力を演算し、該補助駆動力に対応した電流をバッテリ23から電動モータ21に給電するように構成されている。この補助駆動力は、上記ペダル踏力1に対して車速が0〜15Km/hまではほぼ1:1に設定され、また15Km/hを越えた時点から次第に小さくなり、24Km/hに達した時点でゼロになるように設定されている。
【0039】
上記コントロールユニット24は基板24c上にはんだ付けされた電子部品24aを金属製のコントロールボックス24bに伝熱可能に固定し、空間に樹脂を充填したもので、該コントロールボックス24bはケース本体30に突設された放熱ボス部30eに着脱可能にボルト66により締め付け固定されている。また該コントロールユニット24の上半部は上記取付けブラケット5内に位置しており、左, 右側壁5a,5b及び上壁5cにより囲まれている。
【0040】
次に本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態によれば、コントロールユニット24をパワーユニット22のケース本体30の後壁面に沿うように固定してパワーユニット22と一体化したので、従来の別々に配列する場合のような大型カバー部材,取付け用ブラケットを不要にでき、組付けコスト及び部品コストを低減できる。
【0041】
また上記パワーユニット22とコントロールユニット24とを一体化したので、ユニット本体24aからモータ21,ポテンショメータ57,車速センサ51までの配線長さを短くでき、コントロールユニット24周辺の配索を簡略化でき、また車体搭載時のレイアウトの自由度を向上できるとともに、配置スペースを縮小して車体全体を小型化できる。
【0042】
さらに上記ケース本体30の後壁面に放熱ボス部30eを形成し、該放熱ボス部30eにコントロールユニット24のコントロールボックス24bを当接させたので、該コントロールユニット24の発熱をケース本体30に放熱させることができ、コントロールユニット24の温度上昇を抑制できる。
【0043】
本実施形態では、上記コントロールユニット24の上半部をパワーユニット22を車体フレームに取付けるための取付けブラケット5内に配置し、該ブラケット5の左, 右側壁5a,5b及び上壁5cにより覆ったので、別部品のカバー部材を不要にしながら飛び石等による損傷を防止でき、この点からもコストを低減できる。また上記ケース本体30の後部とブラケット5との間の空きスペースを有効利用してコントロールユニット24を配置でき、小型化を図ることができる。
【0044】
さらにハンドル10廻りに配設されたメインスイッチ,パイロットランプ等を配線を介してコントロールユニット24に接続する場合、該配線をメインチューブ2b内を通して上記ブラケット5内でコントロールユニット24に容易にジョイントすることができ、カプラの外方露出を防止して外観の低下を回避でき、また外力による損傷を防止できる。
【0045】
また、上記コントロールユニット24をパワーユニット22の背面に配置し、また踏力検出装置27を前面に配置したので、例えばコントロールユニット,踏力検出装置をメインチューブの下面とパワーユニットとを間に配置する場合に比べてメインチューブの地上高さを低くすることができ、乗降性を向上できる。またパワーユニットとメインチューブとの間隔が狭くなり、取付けブラケット5の上下方向長さを短くすることができ、それだけ該取付けブラケットのパワーユニット取付け剛性を向上できる。即ち、上記コントロールユニット,踏力検出装置をメインチューブ下面とパワーユニットとを間に配置した場合には、パワーユニットを懸架するための取付ブラケットのアーム長さを延長する必要があり、それだけ剛性が低下するという問題が懸念される。
【0046】
図7ないし図13は、請求項2〜7の発明の一実施形態による電動補助自転車を説明するための図であり、図7は電動補助自転車の左側面図、図8は補助駆動装置の左側面図、図9〜図11はそれぞれパワーユニットの左側面図,平面図,断面底面図、図12,図13は踏力検出装置の左側面図,構成図である。なお、各図中、図1と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【0047】
本実施形態の電動補助自転車80の車体フレーム2には駆動装置81が懸架支持されており、この駆動装置81は、クランク軸13に入力されたペダル踏力と電動モータ82からの補助駆動力との合力を出力するパワーユニット83と、上記電動モータ82に電源を供給するバッテリ84と、該電動モータ82の補助力を可変制御するコントロールユニット85,及び上記ペダル踏力を検出する踏力検出装置86とを備えている。なお、81aは上記駆動装置81を上方から覆うカバーである。
【0048】
上記バッテリ84は直方体状をなし、その内部には直列接続された多数のNi−Cd単電池が収納されている。該バッテリ84は、車体フレーム2を構成するシートチューブ2cの後方に該チューブ2cに沿って配置されており、該バッテリ84の下端部は取付けブラケット5の上壁5cにボルト88aで固定された有底筒状の支持ボックス88内に嵌装されている。この嵌装によりバッテリ下部の放電雌端子84aは支持ボックス88側の放電雄端子(不図示)と電気的に接続されている。またバッテリ84の上端部は左, 右のシートステー7,7間を通って上方に突出し、両シートステー7,シートチューブ2c,及びリヤフェンダ9aで囲まれて支持されており、上方向にのみ出し入れ可能となっている。上記バッテリ84の上部には把手87a,及び充電用端子87bが装着されている。
【0049】
上記パワーユニット83は、アルミダイキャスト製のケーシング90内に遊星ローラ式減速機構91,遊星歯車式増速機構92,及び上記踏力検出装置86を収納して構成されている。上記ケーシング90は、大略有底筒状のケース本体93と、該ケース本体93の左側壁に形成された開口を閉塞する蓋部材94とからなり、該蓋部材94はケース本体93にボルト95により着脱可能に締結されている。
【0050】
上記ケース本体93の上壁の前部,及び後部にはそれぞれ車幅方向に延びるボス部93a,93bが一体形成されている。このケース本体93はこれのボス部93a,93bを上記取付けブラケット5の左, 右側壁5a,5b間に位置させボルト89a,89a,ナット89b,89bにより締め付け固定されている。また上記ケース本体93の前端のフランジ部に上記電動モータ82のフランジ部がボルト締め固定されており、該モータ82の回転軸82aはクランク軸13と直角方向に向けて配置されている。
【0051】
上記ケーシング90内には上記クランク軸13が車幅方向に挿入されており、該クランク軸13の両端部はケース外方に突出している。このクランク軸13の左側端部は軸受96を介して蓋部材94のボス部により回転自在に支持されている。また上記クランク軸13の右側端部には軸受97を介して略筒状の合力軸98が相対回転自在に装着されており、該合力軸98の軸方向中央部には大径の出力歯車98aが一体形成されている。上記合力軸98は軸受99を介してケース本体93のボス部により回転自在に支持されており、該合力軸98の外端にチェーンスプロケット17がスプライン結合されている。
【0052】
上記クランク軸13の軸方向中央部には上述の遊星歯車増速機構92が装着されている。これはクランク軸13に回転自在に挿着された太陽歯車100と、該太陽歯車100の周囲に自転公転自在に噛合する3個の遊星歯車101と、各遊星歯車101に噛合する大略碗状をなす外周歯車102とを備えている。また上記各遊星歯車101はクランク軸13に後輪からの回転力がクランク軸13に伝わるのを阻止するワンウェイクラッチ103を介して装着されたキャリア104に回転自在に支持されている。
【0053】
上記外周歯車102の底壁には上記合力軸98の出力歯車98aがリベットにより固定されている。これによりクランク軸13に入力されたペダル踏力は遊星歯車増速機構92の外周歯車102を介して出力歯車98aに伝わり、チェーンスプロケット17,チェーン18を介して後輪9に伝達される。
【0054】
上記電動モータ82の回転軸82a(サンローラに相当)には上記遊星ローラ式減速機構91が装着されている。これは上記回転軸82aと同軸をなすように固定された大径円筒状の外輪110と、該外輪110と上記回転軸82aとの間に配設され、両者82a,110に当接する複数個の遊星ローラ111と、該遊星ローラ111を軸受112を介して回転自在に支持するピン113とを備えている。また上記外輪111の両端面には各遊星ローラ111の軸方向移動を規制するガイド板114,115が配設されており、該ガイド板114,115はボルト116によりモータ82のフランジ部に共締め固定されている。なお外輪110の外周面はモータ82をケース本体93に固定する際のインロー部として機能し、これによってモータ軸と後述の歯車部材118との同心度が高精度に出るようにしている。
【0055】
上記各ピン113には有底筒状のキャリア117が固定されており、該キャリア117の軸芯には出力歯車部材118の軸部が挿入されている。この出力歯車部材118は軸受119を介してケース本体93に回転自在に支持されており、該出力歯車部材118は上記合力軸98の出力歯車98aに噛合している。また上記出力歯車部材118の軸部とキャリア117とはワンウェイクラッチ120を介在させて連結されており、該ワンウェイクラッチ120は人力のみによる走行時に踏力がモータ82に伝わるのを回避している。これによりモータ82の駆動力は、遊星ローラ式減速機構91により減速されてキャリア117から出力歯車部材118を介して合力軸98に伝達され、ここでクランク軸13からの踏力と合力されて後輪9に伝達される。
【0056】
上記ケース本体93には上述の踏力検出装置86が配設されている。この踏力検出装置86は、図12,図13に示すように、上記ケース本体93の底部に配設された反力受部125と、該ケース本体93の上壁後部に配設された角度検出部126とからなり、両者125,126はケース本体93の外周面に沿って分離配置されている。
【0057】
上記反力受部125は、上記ケース本体93の底壁に膨出形成された受け部93cの開口に支持板127をボルト締め固定し、上記受け部93c内にコイルスプリング130を配置するとともに、該コイルスプリング130内にフランジ131aが一体形成された円筒状の棒部材131を挿入し、該フランジ131aの下面と支持板127との間でコイルスプリング130を支持して構成されている。
【0058】
上記角度検出部126は、上記ケース本体93の上壁に形成された取付け座93dにポテンショメータ132をボルト締め固定したものである。該ポテンショメータ132の入力軸133は上記クランク軸13と直角に向けて配置されており、ケース本体93内に突出している。また上記入力軸133の先端には回動レバー135が固定されており、該回動レバー135は入力軸方向に見て不図示のスプリングにより時計方向に付勢されている(図13参照)。
【0059】
そして上記太陽歯車100には半径方向に延びる押圧アーム部100a及び検出アーム部100bが一体形成されている。この押圧アーム部100aの先端にはローラ137が軸支されており、該ローラ137は上記棒部材131のフランジ131aの表面に転接している。また上記ローラ137にはケース本体93に進退可能に螺挿された零点調整用ストッパボルト138が当接しており、該ストッパボルト138により上記押圧アーム部100aの時計方向への回動が規制されている。上記検出アーム部100bは上記入力軸133の回動レバー135に当接している。
【0060】
上記クランク軸13に入力されたペダル踏力とコイルスプリング130の付勢力とがバランスする位置まで太陽歯車100が反時計方向に回動し、これに伴って検出アーム部100bが回動する。これにより回動レバー135を介して入力軸133が回動し、該入力軸133の回転角度をポテンショメータ134が検出し、該検出値をリード線を介してコントロールユニット85に出力する。
【0061】
また、上記ケース本体93の上壁前部には車速センサ140が配設されている。これは上記ケース本体93の取付け座93eにセンサ本体141をボルト締め固定し、該センサ本体141の検出部142をケース本体93内に突出して構成されている。この検出部142は、上記外周歯車102の外周面に所定ピッチで形成された歯部102aに微小隙間をあけて対向している。上記車速センサ140は上記外周歯車102の回転に伴う歯部102aの磁気抵抗の変化を検出し、該検出値をリード線140aを介して上記コントロールユニット85に出力するようになっている。ここで、上記歯部102aは外周歯車102の内歯を鍛造成形する際に同時に形成されたものである。
【0062】
上記コントロールユニット85は、ユニット本体85aとこれを収容するコントロールボックス85bとからなり、該コントロールボックス85bは上記ケース本体93の後壁面に沿って配置されている。また上記コントロールボックス85bには取付け片85c,85dが一体に突出形成されており、該取付け片85c,85dは上記ケース本体93に形成されたボス部にボルト145により締め付け固定されている。
【0063】
ここで上記コントロールユニット85の上半部,ポテンショメータ134,及び車速センサ140は上記取付けブラケット5内に位置しており、該ブラケット5の左, 右側壁5a,5b及び上壁5cにより囲まれている。
【0064】
次に本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態によれば、コントロールユニット85,ポテンショメータ134及び車速センサ140をケーシング83の外周面に沿って配置し、該ケーシング83に固定したので、組付け工数,部品点数を削減でき、コストを低減できる。また上記コントロールユニット85周辺の配索を簡素化でき、車体搭載時のレイアウトに対する自由度を向上できるとともに、駆動装置全体を小型化でき、上述の実施形態と同様の効果が得られる。
【0065】
また、上記コントロールユニット85,ポテンショメータ134,及び車速センサ140を取付けブラケット5内に配置し、該ブラケット5により覆ったので、飛び石等の外力による損傷を防止でき、またケース本体93とブラケット5との間の空きスペースを有効利用して配置でき、この点からも上記実施形態と同様の効果が得られる。
【0066】
本実施形態では、遊星歯車増速機構92を備えたパワーユニット83の太陽歯車100を回動付勢する反力受け部125と、角度検出部126とをケース本体93の外周面に沿って分離させて配置したので、上記反力受け部125を収納するケース本体93の受け部93cの突出寸法を小さくすることができ、ケース全体を小型化できる。その結果、パワーユニット83を車体に搭載する際のレイアウトに対する自由度を向上できる。
【0067】
また上記角度検出部126の入力軸133をクランク軸13と直角方向に向けて配置したので、図12に示すように、蓋部材94を取り外した状態で角度検出部126をケース本体93に組み付ける場合に、太陽歯車100の押圧アーム部100a,検出アーム部100b同士を目視した状態で係合させることができ、それだけ組み付け性を改善できる。また上記入力軸133をクランク軸13に直交させたので、取付ブラケット5の幅内に角度検出部126を配置できる。
【0068】
上記コイルスプリング130に押圧アーム部100aが転接する棒部材131を挿入したので、ヒステリシスを抑制でき、即ちペダル踏力の増加時と減少時との検出値の変動を回避でき、また引っ掛かりを回避してアシストフィーリングを向上できる。即ち、図14に示す従来装置のように、シリンダ部207とこれに摺動するよう挿入されたピストン部208との間にコイルスプリング204を介在させる構造の場合には、両者の摺動抵抗により作動時にヒステリシスが発生し易く、またピストン部208の倒れによりアシストフィーリングが悪化するという問題がある。
【0069】
【発明の効果】
以上のように請求項1の発明に係る電動補助車両によれば、コントロールユニットをパワーユニットのケーシングの外周面に沿うように配置し、かつ該ケーシングに固定したので、コントロールユニットからの熱をケーシングに放熱でき、コントロールユニットの耐久性を向上できる効果があり、またコントロールユニット自体のフレームへの取付けブラケットを不要にでき、組み付け工数,及び部品点数を削減でき、コストを低減できる効果があり、カバーをつける場合には小型ですむ。また両ユニットを一体化したことにより、配線が短くて済みかつ配索を簡略化でき、また車体レイアウト上の自由度を向上できるとともに、車体全体を小型化できる効果がある。
【0070】
またコントロールユニットをケーシングの外周面に沿うように配置したので、クランク軸の幅寸法を狭くでき、コーナで車体を倒す際のバンク角を大きくできるとともに、ペダルをこぐ際の違和感を減少できる効果がある。またコントロールユニットがケーシング内部に配置されている場合に比べて、メンテナンス,あるいは着脱作業が容易である。
【0071】
さらにまた、コントロールユニットの少なくとも一部を取付けブラケット内に側面視で隠れるように配置したので、別部品によるカバーを用いることなく外力による損傷を防止できるとともに、空きスペースを有効利用して配置でき、コンパクト化を図ることができる効果がある。
【0072】
請求項2の発明では、コントロールユニット及び踏力センサをパワーユニットのケーシングの外周面に沿うように配置し固定したので、コントロールユニットの放熱性を向上でき、組み付け工数,及び部品点数を削減してコストを低減できる等請求項1と同様の効果がある。
【0073】
請求項3の発明では、ペダル踏力を検出する踏力センサの反力受部と、角度検出部とを分離形成するとともに、該反力受部及び角度検出部をパワーユニットのケーシングの外周面に沿うように配置したので、反力受部,角度検出部を一体化したものに比較してこれらの配置位置上の自由度を向上でき、またパワーユニットのケーシングの突出寸法を小さくしてケース全体を小型化でき、ひいては車体搭載時のレイアウト上の自由度を向上できる効果がある。
【0074】
請求項4の発明では、上記角度検出部の回転軸をクランク軸と直角方向に配置したので、組み付け性を向上できるとともに、ケーシングの突出寸法を小さくできる効果がある。
【0075】
請求項5の発明では、踏力センサの少なくとも一部を、また請求項7の発明では、コントロールユニット,踏力センサ,車速センサの少なくとも各々の一部を取付けブラケット内に側面視で隠れるように配置したので、外力による損傷を防止できる効果がある。
【0076】
請求項6の発明では、車速センサをパワーユニットのケーシングの外周面に沿うように配置,固定したので、組み付け工数,及び部品点数を削減してコストを低減できる等、請求項1と同様の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明の一実施形態による電動補助自転車の左側面図である。
【図2】上記電動補助自転車のパワーユニットの断面平面図である。
【図3】上記パワーユニットの一部断面左側面図である。
【図4】上記パワーユニットの車体搭載状態を示す左側面図である。
【図5】上記パワーユニットの車体搭載状態を示す右側面図である。
【図6】上記パワーユニットの車体搭載状態を示す背面図である。
【図7】請求項2〜6の発明の一実施形態による電動補助自転車の左側面図である。
【図8】上記電動補助自転車の補助駆動装置を示す左側面図である。
【図9】上記補助駆動装置のパワーユニットの左側面図である。
【図10】上記パワーユニットの平面図である。
【図11】上記パワーユニットの断面底面図である。
【図12】上記パワーユニットの踏力検出装置を示す左側面図である。
【図13】上記踏力検出装置の構成図である。
【図14】従来の踏力検出装置を示す一部断面側面図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrically assisted vehicle in which an auxiliary driving force corresponding to a pedal depression force is supplied from an electric motor to wheels.
[0002]
[Prior art]
Recently, an electrically assisted bicycle has been attracting attention in which a resultant force of a pedal depression force input to a pedal and an auxiliary driving force from an electric motor is supplied to a wheel (see, for example, Japanese Patent Application No. 6-324686). This battery-assisted bicycle has a power unit that outputs a resultant force of a pedal depression force and an auxiliary driving force from an electric motor, a pedaling force detection device that detects the pedaling force, and variably controls the output of the electric motor according to the pedaling force detection value. Control unit.
[0003]
In this type of electric auxiliary vehicle, the power unit and the control unit are arranged separately along the lower side of the main tube in order to secure the mounting strength of the control unit, to secure the arrangement space, and to prevent damage due to external force. A structure that is fixed through a bracket and covered with a cover member is generally used.
[0004]
As a device for detecting the pedal depression force, there is a conventional structure in which a reaction force receiving portion and an angle detecting portion are combined together as shown in FIG. That is, the pedaling
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the structure in which the power unit and the control unit are separately arranged along the main tube as in the above-described conventional auxiliary electric bicycle, a large cover member is required to cover the whole, and a separate mounting bracket is required. Therefore, there is a problem that the assembly cost and the part cost increase. In addition, in the structure in which both units are separately arranged, the wiring harnesses and couplers around the control unit are easily arranged, and there is a problem that the arrangement space is increased and the size is increased.
[0006]
Further, the conventional pedaling force detection device has a structure in which the reaction force receiving portion and the angle detection portion are combined together, so that the projecting dimension of the case portion for storing them becomes large, and the entire casing is enlarged. There is. For this reason, there exists a problem that the freedom degree with respect to the attachment position at the time of changing the vehicle body layout of a power unit is low.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and can reduce the cost by reducing the number of assembling steps and the number of parts, and can reduce the arrangement space to cope with compactness, and further, the degree of freedom with respect to the mounting position. It aims at providing the electric auxiliary vehicle which can improve.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided an electric auxiliary vehicle comprising: a power unit that outputs a resultant force of a pedal depression force input to the crankshaft and an auxiliary force from the electric motor; and a control unit that variably controls the auxiliary force by the electric motor. In the above control unit , Arranged along the outer peripheral surface of the power unit casing in the radial direction of the crankshaft, and detachably fixed to the casing. At least a part of the control unit is positioned so as to be hidden in a side view in a mounting bracket for attaching the power unit to the vehicle body frame. It is characterized by that.
[0010]
[0011]
The invention of
[0012]
The invention of claim 4 is the invention of
[0013]
The invention of
[0014]
The invention of claim 6 is the invention of
[0015]
The invention of claim 7 is the invention of
[0016]
Here, a rotary potentiometer and a reciprocating linear potentiometer can be employed in the pedaling force detection device of the present invention.
[0017]
In addition, the crankshaft radial outer peripheral surface of the casing in the present invention is intended to exclude an end surface that intersects the crankshaft from the outer peripheral surface.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 to 6 are Claim 1 FIG. 1 is a left side view of a battery-assisted bicycle, FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views of a power unit, a partial cross-sectional side view, and FIGS. FIG. 6 is a left side view, a right side view, and a rear view, respectively, showing a state where the power unit is mounted on the vehicle body. Here, the front, rear, left, and right referred to in the present embodiment refers to front, rear, left, and right in a state of riding a bicycle.
[0019]
In the figure, reference numeral 1 denotes a battery-assisted bicycle, and a
[0020]
A mounting
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
The human power drive mechanism is disposed in the
[0024]
The electric drive mechanism includes the
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
[0028]
The
[0029]
A
[0030]
A
[0031]
The planetary gear
[0032]
As a result, the pedal depression force input to the
[0033]
A vehicle
[0034]
The pedaling
[0035]
The
[0036]
A
[0037]
A
[0038]
The
[0039]
The
[0040]
Next, the effect of this embodiment is demonstrated.
According to the present embodiment, since the
[0041]
Since the
[0042]
Further, since the heat radiating
[0043]
In the present embodiment, the upper half of the
[0044]
Further, when connecting a main switch, a pilot lamp, etc. arranged around the
[0045]
Further, since the
[0046]
7 to 13 are Claims 2-7 FIG. 7 is a left side view of the battery-assisted bicycle, FIG. 8 is a left-side view of the auxiliary drive device, and FIGS. 9 to 11 are views of the power unit, respectively. A left side view, a plan view, a cross-sectional bottom view, and FIGS. In addition, in each figure, the same code | symbol as FIG. 1 shows the same or equivalent part.
[0047]
A driving
[0048]
The
[0049]
The
[0050]
[0051]
The
[0052]
The planetary gear
[0053]
An
[0054]
The planetary roller type
[0055]
A bottomed
[0056]
The
[0057]
The reaction
[0058]
The
[0059]
The
[0060]
The
[0061]
A
[0062]
The
[0063]
Here, the upper half of the
[0064]
Next, the effect of this embodiment is demonstrated.
According to the present embodiment, since the
[0065]
Further, since the
[0066]
In the present embodiment, the reaction
[0067]
In addition, since the
[0068]
Since the
[0069]
【The invention's effect】
As described above, according to the battery-assisted vehicle according to the first aspect of the present invention, since the control unit is disposed along the outer peripheral surface of the casing of the power unit and fixed to the casing, heat from the control unit is transferred to the casing. The heat can be dissipated and the durability of the control unit can be improved. Also, the mounting bracket to the frame of the control unit itself can be eliminated, the number of assembly steps and parts can be reduced, and the cost can be reduced. If you put it on, it will be small. Also, by integrating both units, the wiring can be shortened, the wiring can be simplified, the degree of freedom in the body layout can be improved, and the entire body can be miniaturized.
[0070]
In addition, because the control unit is arranged along the outer peripheral surface of the casing, the width of the crankshaft can be reduced, the bank angle when tilting the car body at the corner can be increased, and the uncomfortable feeling when pedaling can be reduced. is there. Also, maintenance or detachment work is easier than when the control unit is disposed inside the casing.
[0071]
Furthermore Since at least a part of the control unit is placed in the mounting bracket so as to be hidden in side view, it is possible to prevent damage due to external force without using a cover with a separate part, and to make use of the empty space effectively and make it compact. There is an effect that can be achieved.
[0072]
[0073]
[0074]
Claim 4 In this invention, since the rotation shaft of the angle detection unit is arranged in a direction perpendicular to the crankshaft, the assembling property can be improved and the projecting dimension of the casing can be reduced.
[0075]
[0076]
Claim 6 In this invention, since the vehicle speed sensor is arranged and fixed along the outer peripheral surface of the casing of the power unit, the effects similar to those of the first aspect can be obtained, such as reducing the number of assembling steps and the number of parts, and the like.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1] Claim 1 1 is a left side view of a battery-assisted bicycle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional plan view of a power unit of the battery-assisted bicycle.
FIG. 3 is a partial cross-sectional left side view of the power unit.
FIG. 4 is a left side view showing a state where the power unit is mounted on a vehicle body.
FIG. 5 is a right side view showing a state where the power unit is mounted on a vehicle body.
FIG. 6 is a rear view showing a state where the power unit is mounted on the vehicle body.
[Fig. 7] Claims 2-6 1 is a left side view of a battery-assisted bicycle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a left side view showing an auxiliary driving device of the battery-assisted bicycle.
FIG. 9 is a left side view of a power unit of the auxiliary driving device.
FIG. 10 is a plan view of the power unit.
FIG. 11 is a sectional bottom view of the power unit.
FIG. 12 is a left side view showing the pedaling force detection device for the power unit.
FIG. 13 is a configuration diagram of the pedaling force detection device.
FIG. 14 is a partial cross-sectional side view showing a conventional pedaling force detection device.
Claims (7)
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