JP4022964B2 - 補助動力装置付き車輌 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの動力によって人力を補助する補助動力装置付き車輌に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、補助動力装置付き車輌としては、例えば特開平９−９５２８９号に記載された補助動力装置付き自転車が知られている。図４に従来の補助動力装置付き自転車の補助動力装置の構造を示しており、ペダルクランク（図示せず）を両端に装着したクランク軸４上に、筒状の中空トルク伝達部材１１が相対的に回転自在に嵌合され、中空トルク伝達部材１１の一端にはドライブスプロケット１２が一体に嵌合されるとともに、ドライブスプロケット１２に隣接して中空トルク伝達部材１１にモータワンウェイクラッチ１８が設けられ、中空トルク伝達部材１１の他端に人力ワンウェイクラッチ１０を介してクランク軸４が連結され、モータワンウェイクラッチ１８は減速機構を介してモータ１５の出力に連結され、中空トルク伝達部材１１の外周に磁歪式トルクセンサ２２が配置されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の補助動力装置付き車輌においては、人力駆動力に基づいて補助動力としてのモータを制御するため、正確に人力駆動力を検出することが要求されている。しかしながら人力駆動力検出手段とドライブスプロケットとが一体に構成されているため、チェーン等による外乱の影響が人力駆動力検出手段に及び、正確に人力駆動力を検出することが困難であるという課題を有していた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の第１の発明は、
ペダル踏力によって車輪を回転させる人力駆動部と、電動機の駆動によって前記車輪を回転させる電動駆動部を備え、前記踏力による人力駆動力を検出し、検出された人力駆動力に基づいて前記電動駆動部の回転運動を制御する補助動力装置付き車輌において、
ペダルクランクを両端に装着したクランク軸上に設け、このクランク軸と一体に回転運動する中空部材と、前記中空部材にワンウェイクラッチを介して連結されるとともにドライブスプロケットと一体に嵌合される動力伝達部材と、前記中空部材を介して伝達される人力駆動力を検出する手段とを有するものである。
【０００５】
これにより、チェーンによる外乱の影響がワンウェイクラッチで遮断されたり、動力伝達手段で小さくなり、人力駆動力の検出精度が向上する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、ペダル踏力によって車輪を回転させる人力駆動部と、電動機の駆動によって前記車輪を回転させる電動駆動部を備え、前記踏力による人力駆動力を検出し、検出された人力駆動力に基づいて前記電動駆動部の回転運動を制御する補助動力装置付き車輌において、
ペダルクランクを両端に装着したクランク軸上に設けた中空部材と、前記中空部材にワンウェイクラッチを介して連結されるとともにドライブスプロケットと一体に嵌合される動力伝達部材と、前記中空部材を介して伝達される人力駆動力を検出する手段とを有する構成としたものであり、チェーンによる外乱の影響がワンウェイクラッチで遮断され、人力駆動力の検出精度が向上するという作用を有する。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、動力伝達部材に動力伝達手段を介して連結された電動機を有する構成としたものである。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１、２記載の発明において、前記人力駆動力を検出する手段として、中空部材の外周に磁歪式トルクセンサを配置したものであり、力の伝達経路に非接触でトルクを検出することができ、検出信号の信頼性が向上するという作用と、検出機構の小型軽量化が可能となり、操作性の向上や、走行距離、走行時間が増大するという作用を有する。
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図３を用いて説明する。なお、従来技術と同一の構成部には同一の番号を付与している。
【００１０】
（実施の形態１）
図１は本発明の一実施の形態における補助動力装置付き車輌の一例である自転車１の側面図で、運転者はペダル２を踏むことにより自転車１を駆動する。補助動力装置３は運転者のペダル踏力による人力駆動力に加え、補助動力を付加するためのものである。図２は補助動力装置３の構造を示し、図２においてクランク軸４は、両端にペダルクランク（図示せず）を装着し、運転者の踏力をペダルクランクを介して車輌の駆動トルクとして伝達するもので、補助動力装置ケーシングＣ７のボールベアリング８を介して回転自在に支持されている。さらにクランク軸４上にはクランク軸４と一体に回転運動する中空部材９を設け、中空部材９は、ワンウェイクラッチ１０を介して動力伝達部材１１に連結されている。これにより運転者の踏力は動力伝達部材１１に伝達されるが、動力伝達部材１１からの反力は中空部材９には伝達されない。したがってチェーン（図示せず）からの外乱の影響は中空部材９には及ばない。動力伝達部材１１は、ドライブスプロケット１２と一体に嵌合され、補助動力装置ケーシングＡ５のボールベアリング１３を介して回転自在に支持されるとともに、ニードルベアリング１４を介してクランク軸４と相対的に回転自在に嵌合されている。また動力伝達部材１１の外周にはモータ１５からの動力伝達手段１６としての歯車Ａ１７がワンウェイクラッチ１８を介して設けられ、歯車Ａ１７と噛み合う歯車Ｂ１９は、モータ１５の出力軸と連結された減速機構２０の出力軸に設けられている。これによりモータ１５で発生したトルクは動力伝達部材１１に伝達されるが、動力伝達部材１１からの反力はモータ１５には伝達されない。中空部材９の外周にはアモルファス磁性合金製の磁性膜２１が接着され、磁性膜２１の外側にはトルク検出用コイル２２が配置されている。人力により中空部材９にトルクが発生すると磁性膜２１の透磁率変化が生じ、トルク検出用コイル２２でトルクを検出することができる。この検出したトルクに基づいて制御装置（図示せず）でモータ１５の制御を行う。
【００１１】
（実施の形態２）
図３は本発明の第２の実施の形態における補助動力装置付き車輌の補助動力装置３の構造を示し、図３においてクランク軸４は、両端にペダルクランク（図示せず）を装着し、運転者の踏力をペダルクランクを介して車輌の駆動トルクとして伝達するもので、補助動力装置ケーシングＣ７のボールベアリング８を介して回転自在に支持されている。さらにクランク軸４上にはワンウェイクラッチ１０を介して中空部材９を設け、中空部材９は、動力伝達手段２３であるセレーション２４を介して動力伝達部材１１に連結されている。これにより運転者の踏力は中空部材９を介して動力伝達部材１１に伝達されるが、動力伝達部材１１からの反力はクランク軸４には伝達されない。中空部材９への反力はセレーション２４を介して伝達されるので、その影響は小さくなる。したがってチェーン（図示せず）からの外乱の影響も中空部材９では小さくなる。動力伝達部材１１は、ドライブスプロケット１２と一体に嵌合され、補助動力装置ケーシングＡ５のボールベアリング１３を介して回転自在に支持されるとともに、ニードルベアリング１４を介してクランク軸４と相対的に回転自在に嵌合されている。また動力伝達部材１１にはモータ１５からの動力伝達手段１６として歯車Ａ１７がワンウェイクラッチ１８を介して設けられ、歯車Ａ１７と噛み合う歯車Ｂ１９は、モータ１５の出力軸と連結された減速機構２０の出力軸に設けられている。これによりモータ１５で発生したトルクは動力伝達部材１１に伝達されるが、動力伝達部材１１からの反力はモータ１５には伝達されない。中空部材９の外周にはアモルファス磁性合金製の磁性膜２１が接着され、磁性膜２１の外側にはトルク検出用コイル２２が配置されている。人力により中空部材９にトルクが発生すると磁性膜２１の透磁率変化が生じ、トルク検出用コイル２２でトルクを検出することができる。この検出したトルクに基づいて制御装置（図示せず）でモータ１５の制御を行う。
【００１２】
なお以上の説明では、人力駆動動力検出に際し、磁性膜２１とトルク検出用コイル２２を用いてトルクを検出したが、トルクの大きさに応じて回転変位や並進変位に変換してその変位量を検出する方法としてもよい。この方法は非接触で検出することが望ましいが、接触して検出する方法でもよい。またモータ１５を減速して人力と合流させていたが、減速機構２０を用いずダイレクトドライブモータとしてもよく、中間に設ける機構にかかわらず、モータの出力が人力と合流する構成であればよい。歯車Ａ１７にワンウェイクラッチを設けていたが、歯車Ｂ１９や減速機構２０に設けてもよい。さらに動力伝達手段２３としてセレーション２４を用いたが、スプラインを用いたりしてもよく、ドライブスプロケット１２と中空部材９が別体のもので構成され、その間が何らかの方法で伝達されるようになっていればよい。
【００１３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、チェーンによる外乱の影響が小さくなったり遮断されたりするので、人力駆動力の検出精度が向上するという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態における補助動力装置付き車輌の一例である自転車の側面図
【図２】 図１に示す補助動力装置付き車輌における補助動力装置の構造図
【図３】 他の補助動力装置の構造図
【図４】 従来の補助動力装置の構造図
【符号の説明】
４ クランク軸
９ 中空部材
１０ ワンウェイクラッチ
１１ 動力伝達部材
１２ ドライブスプロケット
１６ 動力伝達手段
１８ ワンウェイクラッチ
２２ トルク検出用コイル
２３ 動力伝達手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの動力によって人力を補助する補助動力装置付き車輌に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、補助動力装置付き車輌としては、例えば特開平９−９５２８９号に記載された補助動力装置付き自転車が知られている。図４に従来の補助動力装置付き自転車の補助動力装置の構造を示しており、ペダルクランク（図示せず）を両端に装着したクランク軸４上に、筒状の中空トルク伝達部材１１が相対的に回転自在に嵌合され、中空トルク伝達部材１１の一端にはドライブスプロケット１２が一体に嵌合されるとともに、ドライブスプロケット１２に隣接して中空トルク伝達部材１１にモータワンウェイクラッチ１８が設けられ、中空トルク伝達部材１１の他端に人力ワンウェイクラッチ１０を介してクランク軸４が連結され、モータワンウェイクラッチ１８は減速機構を介してモータ１５の出力に連結され、中空トルク伝達部材１１の外周に磁歪式トルクセンサ２２が配置されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の補助動力装置付き車輌においては、人力駆動力に基づいて補助動力としてのモータを制御するため、正確に人力駆動力を検出することが要求されている。しかしながら人力駆動力検出手段とドライブスプロケットとが一体に構成されているため、チェーン等による外乱の影響が人力駆動力検出手段に及び、正確に人力駆動力を検出することが困難であるという課題を有していた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の第１の発明は、
ペダル踏力によって車輪を回転させる人力駆動部と、電動機の駆動によって前記車輪を回転させる電動駆動部を備え、前記踏力による人力駆動力を検出し、検出された人力駆動力に基づいて前記電動駆動部の回転運動を制御する補助動力装置付き車輌において、
ペダルクランクを両端に装着したクランク軸上に設け、このクランク軸と一体に回転運動する中空部材と、前記中空部材にワンウェイクラッチを介して連結されるとともにドライブスプロケットと一体に嵌合される動力伝達部材と、前記中空部材を介して伝達される人力駆動力を検出する手段とを有するものである。
【０００５】
これにより、チェーンによる外乱の影響がワンウェイクラッチで遮断されたり、動力伝達手段で小さくなり、人力駆動力の検出精度が向上する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、ペダル踏力によって車輪を回転させる人力駆動部と、電動機の駆動によって前記車輪を回転させる電動駆動部を備え、前記踏力による人力駆動力を検出し、検出された人力駆動力に基づいて前記電動駆動部の回転運動を制御する補助動力装置付き車輌において、
ペダルクランクを両端に装着したクランク軸上に設けた中空部材と、前記中空部材にワンウェイクラッチを介して連結されるとともにドライブスプロケットと一体に嵌合される動力伝達部材と、前記中空部材を介して伝達される人力駆動力を検出する手段とを有する構成としたものであり、チェーンによる外乱の影響がワンウェイクラッチで遮断され、人力駆動力の検出精度が向上するという作用を有する。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、動力伝達部材に動力伝達手段を介して連結された電動機を有する構成としたものである。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１、２記載の発明において、前記人力駆動力を検出する手段として、中空部材の外周に磁歪式トルクセンサを配置したものであり、力の伝達経路に非接触でトルクを検出することができ、検出信号の信頼性が向上するという作用と、検出機構の小型軽量化が可能となり、操作性の向上や、走行距離、走行時間が増大するという作用を有する。
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図３を用いて説明する。なお、従来技術と同一の構成部には同一の番号を付与している。
【００１０】
（実施の形態１）
図１は本発明の一実施の形態における補助動力装置付き車輌の一例である自転車１の側面図で、運転者はペダル２を踏むことにより自転車１を駆動する。補助動力装置３は運転者のペダル踏力による人力駆動力に加え、補助動力を付加するためのものである。図２は補助動力装置３の構造を示し、図２においてクランク軸４は、両端にペダルクランク（図示せず）を装着し、運転者の踏力をペダルクランクを介して車輌の駆動トルクとして伝達するもので、補助動力装置ケーシングＣ７のボールベアリング８を介して回転自在に支持されている。さらにクランク軸４上にはクランク軸４と一体に回転運動する中空部材９を設け、中空部材９は、ワンウェイクラッチ１０を介して動力伝達部材１１に連結されている。これにより運転者の踏力は動力伝達部材１１に伝達されるが、動力伝達部材１１からの反力は中空部材９には伝達されない。したがってチェーン（図示せず）からの外乱の影響は中空部材９には及ばない。動力伝達部材１１は、ドライブスプロケット１２と一体に嵌合され、補助動力装置ケーシングＡ５のボールベアリング１３を介して回転自在に支持されるとともに、ニードルベアリング１４を介してクランク軸４と相対的に回転自在に嵌合されている。また動力伝達部材１１の外周にはモータ１５からの動力伝達手段１６としての歯車Ａ１７がワンウェイクラッチ１８を介して設けられ、歯車Ａ１７と噛み合う歯車Ｂ１９は、モータ１５の出力軸と連結された減速機構２０の出力軸に設けられている。これによりモータ１５で発生したトルクは動力伝達部材１１に伝達されるが、動力伝達部材１１からの反力はモータ１５には伝達されない。中空部材９の外周にはアモルファス磁性合金製の磁性膜２１が接着され、磁性膜２１の外側にはトルク検出用コイル２２が配置されている。人力により中空部材９にトルクが発生すると磁性膜２１の透磁率変化が生じ、トルク検出用コイル２２でトルクを検出することができる。この検出したトルクに基づいて制御装置（図示せず）でモータ１５の制御を行う。
【００１１】
（実施の形態２）
図３は本発明の第２の実施の形態における補助動力装置付き車輌の補助動力装置３の構造を示し、図３においてクランク軸４は、両端にペダルクランク（図示せず）を装着し、運転者の踏力をペダルクランクを介して車輌の駆動トルクとして伝達するもので、補助動力装置ケーシングＣ７のボールベアリング８を介して回転自在に支持されている。さらにクランク軸４上にはワンウェイクラッチ１０を介して中空部材９を設け、中空部材９は、動力伝達手段２３であるセレーション２４を介して動力伝達部材１１に連結されている。これにより運転者の踏力は中空部材９を介して動力伝達部材１１に伝達されるが、動力伝達部材１１からの反力はクランク軸４には伝達されない。中空部材９への反力はセレーション２４を介して伝達されるので、その影響は小さくなる。したがってチェーン（図示せず）からの外乱の影響も中空部材９では小さくなる。動力伝達部材１１は、ドライブスプロケット１２と一体に嵌合され、補助動力装置ケーシングＡ５のボールベアリング１３を介して回転自在に支持されるとともに、ニードルベアリング１４を介してクランク軸４と相対的に回転自在に嵌合されている。また動力伝達部材１１にはモータ１５からの動力伝達手段１６として歯車Ａ１７がワンウェイクラッチ１８を介して設けられ、歯車Ａ１７と噛み合う歯車Ｂ１９は、モータ１５の出力軸と連結された減速機構２０の出力軸に設けられている。これによりモータ１５で発生したトルクは動力伝達部材１１に伝達されるが、動力伝達部材１１からの反力はモータ１５には伝達されない。中空部材９の外周にはアモルファス磁性合金製の磁性膜２１が接着され、磁性膜２１の外側にはトルク検出用コイル２２が配置されている。人力により中空部材９にトルクが発生すると磁性膜２１の透磁率変化が生じ、トルク検出用コイル２２でトルクを検出することができる。この検出したトルクに基づいて制御装置（図示せず）でモータ１５の制御を行う。
【００１２】
なお以上の説明では、人力駆動動力検出に際し、磁性膜２１とトルク検出用コイル２２を用いてトルクを検出したが、トルクの大きさに応じて回転変位や並進変位に変換してその変位量を検出する方法としてもよい。この方法は非接触で検出することが望ましいが、接触して検出する方法でもよい。またモータ１５を減速して人力と合流させていたが、減速機構２０を用いずダイレクトドライブモータとしてもよく、中間に設ける機構にかかわらず、モータの出力が人力と合流する構成であればよい。歯車Ａ１７にワンウェイクラッチを設けていたが、歯車Ｂ１９や減速機構２０に設けてもよい。さらに動力伝達手段２３としてセレーション２４を用いたが、スプラインを用いたりしてもよく、ドライブスプロケット１２と中空部材９が別体のもので構成され、その間が何らかの方法で伝達されるようになっていればよい。
【００１３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、チェーンによる外乱の影響が小さくなったり遮断されたりするので、人力駆動力の検出精度が向上するという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態における補助動力装置付き車輌の一例である自転車の側面図
【図２】 図１に示す補助動力装置付き車輌における補助動力装置の構造図
【図３】 他の補助動力装置の構造図
【図４】 従来の補助動力装置の構造図
【符号の説明】
４ クランク軸
９ 中空部材
１０ ワンウェイクラッチ
１１ 動力伝達部材
１２ ドライブスプロケット
１６ 動力伝達手段
１８ ワンウェイクラッチ
２２ トルク検出用コイル
２３ 動力伝達手段
Claims (3)
- ペダル踏力によって車輪を回転させる人力駆動部と、電動機の駆動によって前記車輪を回転させる電動駆動部を備え、前記踏力による人力駆動力を検出し、検出された人力駆動力に基づいて前記電動駆動部の回転運動を制御する補助動力装置付き車輌において、
ペダルクランクを両端に装着したクランク軸上に設け、このクランク軸と一体に回転運動する中空部材と、前記中空部材にワンウェイクラッチを介して連結されるとともにドライブスプロケットと一体に嵌合される動力伝達部材と、前記中空部材を介して伝達される人力駆動力を検出する手段とを有することを特徴とする補助動力装置付き車輌。 - 動力伝達部材に動力伝達手段を介して連結された電動機を有することを特徴とする請求項１記載の補助動力装置付き車輌。
- 人力駆動力を検出する手段として、中空部材の外周に磁歪式トルクセンサを配置したことを特徴とする請求項１、２記載の補助動力装置付き車輌。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35708197A JP4022964B2 (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 補助動力装置付き車輌 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35708197A JP4022964B2 (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 補助動力装置付き車輌 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11189192A JPH11189192A (ja) | 1999-07-13 |
| JP4022964B2 true JP4022964B2 (ja) | 2007-12-19 |
Family
ID=18452294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35708197A Expired - Lifetime JP4022964B2 (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 補助動力装置付き車輌 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4022964B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11104401B2 (en) | 2018-05-30 | 2021-08-31 | Shimano Inc. | Human-powered vehicle drive unit |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6095446B2 (ja) * | 2013-03-29 | 2017-03-15 | 本田技研工業株式会社 | 電動アシスト自転車 |
| EP3165438B1 (en) * | 2014-07-01 | 2021-06-09 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Electric assist bicycle |
| EP3626593B1 (de) * | 2018-09-21 | 2023-03-15 | maxon international ag | Kompakte tretlageranordnung mit drehmoment-messhülse |
-
1997
- 1997-12-25 JP JP35708197A patent/JP4022964B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11104401B2 (en) | 2018-05-30 | 2021-08-31 | Shimano Inc. | Human-powered vehicle drive unit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11189192A (ja) | 1999-07-13 |
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