JP4382944B2 - Electric assist bicycle - Google Patents

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JP4382944B2
JP4382944B2 JP2000025257A JP2000025257A JP4382944B2 JP 4382944 B2 JP4382944 B2 JP 4382944B2 JP 2000025257 A JP2000025257 A JP 2000025257A JP 2000025257 A JP2000025257 A JP 2000025257A JP 4382944 B2 JP4382944 B2 JP 4382944B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動補助自転車に関し、特に、踏力に電動補助力を与えるための電源用バッテリに回生電流を供給することができる電動補助自転車に関する。
【0002】
【従来の技術】
ペダルに加えられた踏力を後輪に伝達するための人力駆動系と、踏力に応じて前記人力駆動系に補助動力を付加させることができるモータ駆動系とを備えた電動補助自転車が知られている。例えば、特開平10−250673号公報には、クランク軸およびその軸受等を含む人力駆動系と、モータによる補助動力をクランク軸に合力させる駆動系とを単一のハウジングに収容した駆動装置を有する自転車が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
電動補助自転車には電動補助力を与えるためのモータ用電源としてバッテリが搭載されるが、1回のバッテリ充電で長時間走行できるのが望ましい。そこで、自転車の自走期間中のエネルギを有効に利用するため回生発電によりバッテリを充電することが考えられる。例えば、ブレーキレバーの操作を検出して回生装置に回生動作を指令する電動補助自転車用の回生制御装置が提案されている(特開平8−140212号公報参照)。
【0004】
しかし、電動補助自転車の駆動系には通常一方向にのみ回転を伝達するワンウェイクラッチが設けられているため、ブレーキ動作中の車輪の回転によって回生電流を得ることはできなかった。車輪の回転によってブレーキ動作中に回生電流を生じさせる具体的な構造は上記公報にも提案されていない。そこで、従来、実用性のある回生装置を有する電動補助自転車の提案が望まれている。
【0005】
本発明は、上記要望に鑑み、ブレーキ動作中の車輪の回転による回生電流でバッテリを充電できる電動補助自転車を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、踏力を伝達するペダルクランク軸を含む人力駆動部と該人力駆動部に合成される補助動力を発生させるモータを含むモータ駆動部とを有する電動補助自転車において、前記モータ駆動部の回転を後輪に伝達する第1のワンウェイクラッチと、後輪を制動させるブレーキ手段と、前記ブレーキ手段の付勢に応答して前記第1のワンウェイクラッチを直結する直結手段とを具備した点に第1の特徴がある。第1の特徴によれば、第1のワンウェイクラッチが直結されることにより、走行中のブレーキ操作時に後輪の回転がモータ駆動部に伝達されて回生電流が生起される。
【0007】
また、本発明は、チェーンを介して後輪に直結された駆動スプロケットと、前記ペダルクランク軸の回転を前記駆動スプロケットに伝達する第2のワンウェイクラッチとを具備し、前記モータ駆動部が前記第1のワンウェイクラッチを介して前記駆動スプロケットに結合されている点に第2の特徴がある。第2の特徴によれば、ペダルクランク軸は第2のワンウェイクラッチを介して駆動スプロケットと結合されているので、駆動スプロケットに対して従動することはない。したがって、制動中に後輪の回転はペダルクランク軸に伝達されず、ペダルが回転されることもない。
【0008】
また、本発明は、筒状の後輪ハブを具備し、前記モータ駆動部が前記後輪ハブ内に収容されていると共に、前記第1のワンウェイクラッチが前記モータ駆動部の出力軸および前記後輪ハブ間に設けられている点に第3の特徴がある。第3の特徴によれば、ペダルクランク軸の近くにモータ駆動部を設置しないので、ペダルクランク軸周辺の構成要素のレイアウトに自由度が増す。
【0009】
また、本発明は、前記第1のワンウェイクラッチが、同軸上でその内周および外周にそれぞれ配置された部材を結合するよう構成され、前記直結手段が、前記各部材を側方から押圧して互いを直結するよう構成されている点に第4の特徴があり、ワンウェイクラッチを直結するための構造が簡素化される。
【0010】
また、本発明は、前記直結手段が、前記ブレーキ手段の操作力で付勢される点に第5の特徴があり、電気的駆動手段を用いることなく直結手段を駆動することができる。
【0011】
また、本発明は、前記ブレーキ手段の操作を検出する検出手段と、前記検出手段による操作検出に応答して前記直結手段を付勢する電磁手段とを具備した点に第6の特徴があり、直結手段に機械的駆動力を伝達するためのメカニズムを簡略化できる。
【0012】
また、本発明は、前記第1のワンウェイクラッチを介して前記モータ駆動部に結合された駆動スプロケットと、後輪と同軸に設けられたリヤスプロケットと、前記駆動スプロケットおよび前記リヤスプロケットを直結するチェーンと、前記リヤスプロケットの回転を後輪に伝達するための第3のワンウェイクラッチと、前記ブレーキ手段の付勢に応答して前記第3のワンウェイクラッチを直結する第2の直結手段とを具備した点に第7の特徴がある。第7の特徴によれば、ブレーキ操作をしない惰行時には第3のワンウェイクラッチは直結されないので、後輪の回転はチェーンに伝達されない。したがって、ブレーキ操作によって回生発電がなされるとともに、ブレーキ操作をしない惰行時には余分な負荷が後輪に付加されないので軽快に惰行させることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図1は、本発明の駆動装置を有する電動補助自転車の側面図、図2は図1の要部拡大図である。電動補助自転車の車体フレーム2は、車体前方に位置するヘッドパイプ21と、ヘッドパイプ21から下後方に延びたダウンパイプ22と、ダウンパイプ22の終端部近傍から上方に立上がるシートポスト23とを備える。ダウンパイプ22とシートポスト23との結合部およびその周辺部は、上下に2分割されて着脱される樹脂カバー33により覆われている。ヘッドパイプ21の上部にはハンドルポスト27Aを介して操向ハンドル27が回動自在に挿通され、ヘッドパイプ21の下部にはハンドルポスト27Aに連結されたフロントフォーク26が支承されている。フロントフォーク26の下端には前輪WFが回転自在に軸支されている。
【0014】
車体フレーム2の下部には、踏力補助用の電動モータMを含む駆動装置としての電動補助ユニット1が、ダウンパイプ22の下端の連結部92、シートポスト23に溶接されたバッテリブラケット49の前部に設けられた連結部91、およびブラケット49の後部の連結部90の3か所でボルト締めされて懸架されている。連結部90では電動補助ユニット1とともにチェーンステー25が共締めされている。
【0015】
電源キーによりオン・オフされる電動補助ユニット1の電源スイッチ部29がダウンパイプ22上のヘッドパイプ21の近傍に設けられている。電源スイッチ29の取付位置は図示の位置に限らず、例えば、ハンドルポスト27A前方のハンドル27上に設けても良い。また、電源補助ユニット1は、例えば赤外線信号を使ったリモートコントロールスイッチ(後述)によってその電源を投入するようにすることができる。その場合、電源スイッチ部29には、リモートコントロールスイッチから送出される赤外線信号を受信する受信機を設ける。
【0016】
電動補助ユニット1には駆動スプロケット13が設けられていて、ペダルクランク軸(以下、単に「クランク軸」という)101の回転は駆動スプロケット13からチェーン6を通じてリアスプロケット14に伝達される。なお、駆動スプロケット13とリヤスプロケット14とは、回生発電を可能にするためリジッド取付け、つまり双方のスプロケットの一方がいずれの方向に回転しても他方がこれに追従して回転するような取付けになっている。
【0017】
ハンドル27にはブレーキレバー27Bが設けられており、このブレーキレバー27Bが操作されたことは、ブレーキワイヤ39を通じて後輪WRのブレーキ装置(図示せず)に伝達される。さらに、ブレーキワイヤ39は電動補助ユニット1に分岐し、ブレーキレバー27Bの操作はブレーキワイヤ39の変位として後述の回生発電装置動作用のカムにも伝達される。
【0018】
この自転車では、ダウンパイプ22とシートポスト23との結合部が電動補助ユニット1の前部にレイアウトされているので、電動補助ユニット1を低位置に配置でき、低重心化が図られている。また、車体フレーム2の高さを低く抑えられるので“跨ぎ易さ”も良好である。
【0019】
電動補助ユニット1にはクランク軸101が回転自在に支承され、クランク軸101の左右両端にはクランク11を介してペダル12が軸支されている。電動補助ユニット1から後方側に延出される左右一対のチェーンステー25の終端間には、駆動輪としての後輪WRが軸支されている。シートポスト23の上部および両チェーンステー25の終端間には、左右一対のシートステー24が設けられている。シートポスト23の上端にはシート30が備えられ、シートパイプ31はシート30の高さを調整するためシートポスト23内で摺動できるように装着されている。
【0020】
シート30の下方でシートポスト23の後部には、収納ケースに収容されたバッテリ4が取り付けられている。バッテリ4は複数のバッテリセルからなり、長手方向が略上下方向となるようシートポスト23に沿って設置される。
【0021】
図2は電動補助ユニット1の断面図、図3は図2のA−A矢視図である。電動補助ユニット1のケースは本体70、ならびにその両側面にそれぞれ取付けられる左カバー70Lおよび右カバー70Rからなる。ケース70ならびに左カバー70Lおよび右カバー70Rは軽量化のため樹脂成型品によって製作される。ケース本体70の周囲には前記ダウンパイプ22やバッテリブラケット49の連結部90,91,92にそれぞれ適合するハンガー90a,91a,92aが形成されている。本体70には軸受71が設けられ、右カバー70Rには軸受72が設けられている。軸受71の内輪にはクランク軸101が内接し、軸受72の内輪にはクランク軸101と同軸でクランク軸101に対してその外周方向に摺動自在に設けられたスリーブ73が内接している。すなわち、クランク軸101は軸受71と軸受72によって支持されている。
【0022】
スリーブ73にはボス74が固定されていて、このボス74の外周には、例えばラチェット機構からなるワンウェイクラッチ(第1のワンウェイクラッチ)75を介してアシストギヤ76が設けられている。アシストギヤ76は軽量化の観点から樹脂製であるのが好ましく、また、静粛性等の観点からヘリカルギヤとするのがよい。
【0023】
スリーブ73の一端部にはギヤ73aが形成されていて、このギヤ73aを太陽ギヤとしてその外周に3つの遊星ギヤ77が配置されている。遊星ギヤ77は支持プレート102に立設した軸77aで支持されており、さらに支持プレート102はワンウェイクラッチ(第2のワンウェイクラッチ)78を介してクランク軸101に支持されている。遊星ギヤ77は踏力検知用リング79に対して、その内周に形成されたインナギヤに噛み合っている。スリーブ73の端部(ギヤが形成されていない側)にはチェーン6によって前記リヤスプロケット14に結合されている駆動スプロケット13が固定されている。
【0024】
踏力検知用リング79はその外周に張出したアーム79a,79bを有しており、アーム79a,79bは、アーム79aと本体70との間に設けられた引張りばね80、およびアーム79bと本体70との間に設けられた圧縮ばね81によってクランク軸101の、走行時回転方向と反対の方向(図中時計方向)に付勢されている。圧縮ばね81はリング79のがたつき防止のために設けられる。アーム79bにはリング79の回転方向の変位を検出するためのポテンショメータ82が設けられている。
【0025】
アシストギヤ76にはスプリングワッシャ85を介して回生発電用の円板状クラッチプレート86が隣接配置されており、さらにクラッチプレート86には、スプリングワッシャ85に抗してプレート86をアシストギヤ76側に押圧するためのプレッシャプレート87が隣接配置されている。クラッチプレート86およびプレッシャプレート87はいずれもスリーブ73に対してその軸方向に摺動自在に設けられている。
【0026】
プレッシャプレート87はそのハブ部分に形成された傾斜面に当接させたカム88によってクラッチプレート86寄りに偏倚される。カム88はシャフト89によって右カバー70Rに回動自在に支持されており、このシャフト89の端部つまり右カバー70Rから外部に突出した部分にはレバー7が固着されている。レバー7はブレーキワイヤ39に結合されていて、ブレーキがかけられたときにブレーキワイヤ39によってレバー7が回動し、このレバー7の回動に伴ってカム88はシャフト89を中心に回動する。
【0027】
前記アシストギヤ76にはモータMの軸に固定されたピニオン83が噛み合っている。モータMは3相のブラシレスモータであり、ネオジウム(Nd−Fe−B系)磁石の磁極110を有するロータ111と、その外周に設けられたステータコイル112と、ロータ111の側面に設けられた磁極センサ用のゴム磁石リング(N極とS極とが交互に配置されてリングを形成したもの)113と、ゴム磁石リング113に対向して配置され、基板114に取付けられたホールIC115と、ロータ111の軸116とからなる。軸116は左カバー70Lに設けられた軸受98とケース本体70に設けられた軸受99で支持されている。
【0028】
ケース本体70の、車体前方寄りにはモータMを制御するためのドライバ用のFETやコンデンサを含むコントローラ100が設けられており、このFETを通じてステータコイル112に給電される。コントローラ100は、踏力検出器としてのポテンショメータ82で検出された踏力に応じてモータMを動作させ、補助動力を発生する。
【0029】
ケース本体70やカバー70L,70Rは軽量化の観点から樹脂成型品で構成するのが好ましいが、その一方で、軸受の周囲等は強度を高める必要がある。そこで、本実施形態では軸受の周囲に鉄、アルミニウム、アルミニウム合金、銅合金等、金属の補強部材105,106,107を配している。特に、ケース本体70に配置される補強部材は、クランク軸101の軸受71およびモータ軸116の軸受99、ならびに車体への取付部材となるハンガー90a,91a,92a等、大きい荷重が予想される部位を補強するものであるため、各部分の補強部材を互いに連結して一体的な補強プレート105を形成した。この補強プレート105によれば、各軸受やハンガーの周囲に配置されたそれぞれの補強部材が互いに他と連絡して補強効果を一層高めている。
【0030】
補強プレート105は、軸受71および軸受99、ならびにハンガー90a,91a,92aの周囲の補強部材をすべて連結するものに限らず、これらの補強部材のうち互いに近接するもの同士、例えばハンガ90aの周囲の補強部材と軸受99の周囲の補強部材とを連結したり、軸受71の周囲の補強部材と軸受99の周囲の補強部材またはハンガ90a,91a,92aの1つとを連結したりするものでもよい。なお、これら補強部材105,106,107は樹脂成型時にケース70やカバー70L,70Rと一体で形成するのがよい。
【0031】
上記構成の電動補助ユニット1では、クランク11を介してクランク軸101に踏力が加わると、クランク軸101は回転する。クランク軸101の回転はワンウェイクラッチ78を介して支持プレート102に伝達され、遊星ギヤ77の軸77aを太陽ギヤ73aの回りに回転させ、遊星ギヤ77を介して太陽ギヤ73aは回転させられる。この太陽ギヤ73aが回転することによってスリーブ73に固着されている駆動スプロケット13が回転する。
【0032】
後輪WRに負荷が加わると、その大きさに応じて前記踏力検知用リング79が回動し、その回動量はポテンショメータ82で検出される。ポテンショメータ82の出力つまり負荷に対応した出力が予定値より大きいときはその負荷の大きさに応じてモータMが付勢され補助動力が発生される。補助動力は、クランク軸101で発生された人力による駆動トルクと合成されて駆動スプロケット13へ伝達される。
【0033】
走行時、車両を減速させるためブレーキをかけると、ブレーキワイヤ39によりカム88がシャフト89を中心に回動し、プレッシャプレート87がクラッチプレート86を押圧する。そうすると、クラッチプレート86がアシストギヤ76側に偏倚し、クラッチプレート86を介してボス74とアシストギヤ76とが結合し、ボス74の回転はアシストギヤ76に伝達される。したがって、制動中の駆動スプロケット13の回転はスリーブ73、ボス74およびアシストギヤ76を通じてピニオン83に伝達される。ピニオン83の回転はインナロータ111に伝達され、その結果ステータコイル112に起電力が生じて回生発電が行われる。発電により生じた電流はコントローラ100を通じてバッテリ4に供給され、バッテリ4が充電される。なお、ブレーキ操作中のスリーブ73の回転によって遊星ギヤ77が回転し、支持プレート102が回転するが、ワンウェイクラッチ78の作用により、支持プレート102の回転はクランク軸101には伝達されない。
【0034】
前記プレッシャプレート87はカム88によって付勢するのに代えて、次のように電磁式としてもよい。図4は、プレッシャプレート87の付勢手段の変形例に係る断面図であり、図2と同符号は同一または同等部分を示す。同図において、右カバー70Rには軸受72に近接した位置にリニアソレノイド89aを取付けている。ソレノイド89aのプランジャ88aはクランク軸101に平行に変位可能に設けられている。ソレノイド89aにはブレーキ操作を検出するための、図示しないスイッチ手段(例えばブレーキワイヤ39の動きに連動する)を介して前記バッテリ4から動作電流が供給される。ソレノイド89aは、電流が供給されるとプランジャ88aがプレッシャプレート87側に突出するように設定されている。
【0035】
したがって、ブレーキが操作されてバッテリ4から電流が供給されると、プランジャ88aが突出してプレッシャプレート87はクラッチプレート86側に押圧される。その結果、クラッチプレート86はばね85に打ち勝ってボス74側に変位し、ワンウェイクラッチ75をロックし、ボス74とアシストギヤ76とを結合する。
【0036】
次に、第2実施形態を説明する。図5は第2実施形態に係る電動補助リヤユニットの断面図である。後輪軸34はその両端に形成されたねじ部およびそれに螺着されるナット35,35によって固着されたチェーンステー25で支持されている。なお、後輪軸34の両端はチェーンステー25だけでなく、シートステー24や、荷台や後輪のカバー等を支持するステーも結合されるが、ここでは図の煩雑を避けるため図示を省略している。後輪軸34と同軸に設けられたモータMは3相のブラシレスモータであり、ネオジウム(Nd−Fe−B系)磁石の磁極110を有するロータ111と、その外周に設けられたステータコイル112とからなる。このインナロータ111の側面には磁極センサ用のゴム磁石リング113と、ゴム磁石リング113に対向して配置され、基板114に取付けられたホールIC115とが設けられている。
【0037】
インナロータ111を収容するモータハウジング36はハウジング本体36aとキャップ36bとからなる。ハウジング本体36aはキャップ36bを介して後輪軸34に固着され、かつハウジング本体36aは軸受37を介してインナロータ111の細径部外周に係合している。キャップ36bとハウジング本体36aとの間に前記基板114が挟持され、これらキャップ36bと基板114との間の空間にコントローラ100が収容される。
【0038】
前記モータハウジング36を覆うように後輪ハブ38が設けられ、この後輪ハブ38の側面には止めねじ40によってカバー41が固着されており、後輪ハブ38はこのカバー41の中心部に嵌合された軸受42とハウジング本体36aの外周に嵌合された軸受43とを介して回転自在に後輪軸34に支持されている。さらに、後輪ハブ38と前記インナロータ111の細径部外周との間にはワンウェイクラッチ44が介挿されている。このワンウェイクラッチ44はコイル112に通電されてインナロータ111が付勢されたときに、インナロータ111の回転に伴って後輪ハブ38が回転するように係合方向が設定されている。
【0039】
前記カバー41にはワンウェイクラッチ45を介して軸34と同軸にリヤスプロケット46が設けられている。リヤスプロケット46はチェーン6を介して、図示しない駆動スプロケットと連結される。第2実施形態では電動補助用のモータを後輪ハブ38内に設けたので、電動補助力を人力による踏力に合力させるための、第1実施形態に係るような電動補助ユニット1は設けない。この第2実施形態では、踏力を伝達させるクランク軸を車体フレーム2に固定した軸受に支持させ、かつこのクランク軸に駆動スプロケットを直結してあればよい。但し、踏力検知用リング79をクランク軸に関して設置し、その付勢用のばねや回動量検知のためのポテンショメータ等は第1実施形態を適宜変形して設ける。
【0040】
ワンウェイクラッチ45は前記クランク軸に踏力が加わってリヤスプロケット46が回転したときにカバー41と係合し、踏力が解除されたときにカバー41とリヤスプロケット46との係合が解除されるよう設定される。
【0041】
インナロータ111の、ゴム磁石リング113が設けられた側とは反対側の側面にはスプリングワッシャ85を介して回生発電用の円板状クラッチプレート86が隣接配置されており、さらにクラッチプレート86には、スプリングワッシャ85に抗してプレート86をアシストギヤ76側に押圧するためのプレッシャプレート87が隣接配置されている。クラッチプレート86およびプレッシャプレート87はいずれも後輪軸34に対してその軸方向に摺動自在に設けられている。
【0042】
プレッシャプレート87をクラッチプレート86寄りに偏倚させるカム88が、第1実施形態と同様に設けられる。カム88を支持するシャフト89は後輪ハブ38の第2のカバー47によって回動自在に支持されており、このシャフト89の端部つまり第2のカバー47から外部に突出した部分にはレバー7が固着されている。レバー7はブレーキワイヤ39に結合されていて、ブレーキがかけられたときにブレーキワイヤ39によってレバー7が回動し、このレバー7の回動に伴ってカム88はシャフト89を中心に回動する。
【0043】
シャフト89にはブレーキシュー48が固着されており、レバー7の回動に伴ってカム88と同様に回動する。ブレーキシュー48は後輪ハブ38の内周面に押圧されて後輪ハブ38の回転を制動するよう構成される。なお、第2のカバー47の周囲には後輪ハブ38との間を密封するシール部材49が設けられる。
【0044】
上記構成の第2実施形態では、クランク軸に加わった踏力はチェーン6を介してリヤスプロケット46に伝達され、リヤスプロケット46の回転に伴い、ワンウェイクラッチ45を介して後輪ハブ38が回転させられる。踏力が予定の基準値を超えたときにステータコイル112に電流が供給される。この電流の大きさは踏力に対応して変化させられる。ステータコイル112に電流が供給されるとインナロータ111が回転され、インナロータ111の回転はワンウェイクラッチ44を介して後輪ハブ38に伝達される。すなわち、モータMによる補助力が人力による踏力に合成される。
【0045】
走行中にブレーキがかけられるとブレーキワイヤ39を通じてシャフト89が回動させられ、プレーシャプレート87によってクラッチプレート86が変位させられ、後輪ハブ38とインナロータ111とが直結される。その結果、後輪ハブ38の回転がインナロータ111に伝達され、ステータコイル112に回生電流が生起される。この回生電流はコントローラ100を通じてバッテリ4に供給されるのは第1実施形態と同様である。
【0046】
さらに、第2実施形態は次のように変形することができる。まず、リヤスプロケット46の回転をワンウェイクラッチ45を介して後輪ハブ38に伝達するのに代えて、駆動スプロケットとクランク軸との間にワンウェイクラッチを介在させてもよい。要は、ワンウェイクラッチを介してクランク軸の回転が後輪ハブ38に伝達されるように構成してあればよい。また、プレッシャプレート87を付勢するカム88に代えて図4のようなソレノイドを設けてもよいのも第1実施形態と同様である。
【0047】
また、第1実施形態に次の構成を付加することができる。図6は、第1実施形態の変形例に係る後輪ハブ周辺の断面図である。同図において、後輪軸34はその両端に形成されたねじ部に螺着されたナット35,35によってチェーンステー25に固着されている。後輪ハブ50は軸受51,51によって後輪軸34に回転自在に支持されていて、その一端にはワンウェイクラッチ(第3のワンウェイクラッチ)54を介してリヤスプロケット46が支持されている。後輪軸34の前記スプロケット46が固着された側の延長部分には軸方向に摺動自在にクラッチプレート52が設けられていて、クラッチプレート52と前記リヤスプロケット46との間にはスプリングワッシャ53が挟まれている。前記クラッチプレート52の背面側つまり後輪軸34の軸端側にはリニヤソレノイド56が設けられ、そのプランジャ55先端が前記クラッチプレート52の背面に当接している。ソレノイド56のコイルには前記ソレノイド89aと同様、ブレーキ操作に応答してバッテリ4から電流が供給される。
【0048】
図6において、前記電動補助ユニット1により踏力および電動補助力が前記チェーン6を介してリヤスプロケット46に伝達されると後輪ハブ50が回転して後輪WRは回転させられる。走行中のブレーキ操作に応答してソレノイド56が付勢されるとプランジャ55がクラッチプレート52側に変位し、クラッチプレート52はスプリングワッシャ53に抗してワンウェイクラッチ54側に偏倚しワンウェイクラッチ54をロックする。
【0049】
このように、電動補助ユニット1による駆動力が与えられている場合、およびブレーキ操作中にだけリヤスプロケット46は後輪ハブ50と直結されるので、ブレーキ操作をしない惰行時には、チェーン6は循環動作をしない。したがって惰行時の負荷が軽減され、軽快な走行感覚が得られる。
【0050】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなとおり、請求項1〜請求項7の発明によれば、ブレーキ操作時に第1のワンウェイクラッチが直結されてモータ駆動部による回生発電を行うことができるので、この回生電流をモータ駆動部の電源の充電に用いることができる。特に、請求項2の発明によれば第2のワンウェイクラッチにより回生発電時にペダルクランク軸が回転しないし、第7の特徴によれば、ブレーキ操作を行わない惰行時には軽快な惰行性能が得られる。
【0051】
また、請求項3の発明によれば、ペダルクランク軸周辺のレイアウトの自由度を高めることができ、請求項4の発明によれば、回生のための第1のワンウェイクラッチを直結させる構造が簡素化される。
【0052】
さらに、請求項5の発明によれば、電気的駆動手段を用いずにワンウェイクラッチを直結させられるし、第6の特徴によれば、機械的駆動手段を用いずにワンウェイクラッチを直結させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態に係る電動補助自転車の側面図である。
【図2】 電動補助ユニットの要部断面図である。
【図3】 図2のA−A位置での断面図である。
【図4】 ワンウェイクラッチの直結手段を示す断面図である。
【図5】 後輪ハブに内蔵されたモータ駆動部の断面図である。
【図6】 第3のワンウェイクラッチを含む後輪ハブの断面図である。
【符号の説明】
1…電動補助ユニット、 2…車体フレーム、 4…バッテリ、 13…駆動スプロケット、 29…電源スイッチ部、 38,50…後輪ハブ、 39…ブレーキワイヤ、 46…リヤスプロケット、 54…第3のワンウェイクラッチ、70…ケース本体、 75…第1のワンウェイクラッチ、 78…第2のワンウェイクラッチ、 86…クラッチプレート、 100…コントローラ、 101…ペダルクランク軸、 102…遊星ギヤ支持プレート、 111…インナロータ、 112…ステータコイル 116…モータの軸
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery-assisted bicycle, and more particularly, to a battery-assisted bicycle capable of supplying a regenerative current to a power source battery for applying a power assist force to a pedaling force.
[0002]
[Prior art]
There is known an electrically assisted bicycle including a human power drive system for transmitting a pedal force applied to a pedal to a rear wheel and a motor drive system capable of adding auxiliary power to the human power drive system according to the pedal force. Yes. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-250673 has a drive device in which a manpower drive system including a crankshaft and its bearings, and a drive system for combining auxiliary power from the motor with the crankshaft are housed in a single housing. A bicycle is disclosed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
A battery is mounted on the battery-assisted bicycle as a power source for the motor for applying the battery-assisted power, but it is desirable that the battery can run for a long time with one battery charge. Therefore, it is conceivable to charge the battery by regenerative power generation in order to effectively use the energy during the self-running period of the bicycle. For example, a regenerative control device for a battery-assisted bicycle that detects operation of a brake lever and commands a regenerative operation to the regenerative device has been proposed (see JP-A-8-140212).
[0004]
However, since the drive system of the battery-assisted bicycle is usually provided with a one-way clutch that transmits the rotation only in one direction, the regenerative current cannot be obtained by the rotation of the wheel during the braking operation. A specific structure for generating a regenerative current during a braking operation by rotation of a wheel has not been proposed in the above publication. Therefore, a proposal of a battery-assisted bicycle having a practical regenerative device has been desired.
[0005]
An object of the present invention is to provide a battery-assisted bicycle that can charge a battery with a regenerative current generated by rotation of a wheel during a braking operation.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a battery-assisted bicycle having a human power drive unit including a pedal crankshaft for transmitting a pedaling force and a motor drive unit including a motor for generating auxiliary power combined with the human power drive unit. The first one-way clutch for transmitting the rotation of the motor drive unit to the rear wheels, the brake means for braking the rear wheels, and the direct connection for directly connecting the first one-way clutch in response to the bias of the brake means The first feature is that it comprises means. According to the first feature, when the first one-way clutch is directly connected, the rotation of the rear wheels is transmitted to the motor drive unit during a braking operation during traveling, and a regenerative current is generated.
[0007]
Further, the present invention includes a drive sprocket directly connected to the rear wheel via a chain, and a second one-way clutch that transmits the rotation of the pedal crankshaft to the drive sprocket, and the motor drive unit includes the first drive sprocket. A second feature is that the one-way clutch is coupled to the drive sprocket. According to the second feature, since the pedal crankshaft is coupled to the drive sprocket via the second one-way clutch, it does not follow the drive sprocket. Therefore, the rotation of the rear wheel is not transmitted to the pedal crankshaft during braking, and the pedal is not rotated.
[0008]
Further, the present invention includes a cylindrical rear wheel hub, the motor drive unit is accommodated in the rear wheel hub, and the first one-way clutch includes the output shaft of the motor drive unit and the rear shaft. A third feature is that it is provided between the wheel hubs. According to the third feature, since the motor drive unit is not installed near the pedal crankshaft, the degree of freedom increases in the layout of the components around the pedal crankshaft.
[0009]
Further, in the present invention, the first one-way clutch is configured to couple members coaxially arranged on the inner circumference and the outer circumference thereof, and the direct coupling means presses the members from the side. The fourth feature is that the two-way clutch is directly connected to each other, and the structure for directly connecting the one-way clutch is simplified.
[0010]
Further, the present invention has a fifth feature in that the direct connection means is biased by the operating force of the brake means, and the direct connection means can be driven without using an electric drive means.
[0011]
Further, the present invention has a sixth feature in that it comprises a detecting means for detecting an operation of the brake means, and an electromagnetic means for energizing the direct connection means in response to an operation detected by the detecting means. A mechanism for transmitting the mechanical driving force to the direct connection means can be simplified.
[0012]
The present invention is also provided with a drive sprocket coupled to the motor drive unit via the first one-way clutch, and coaxially with a rear wheel. Rear sprocket And the drive sprocket and the Rear sprocket A chain directly connecting the Rear sprocket A third one-way clutch for transmitting the rotation of the rear wheel to the rear wheel, and a second direct coupling means for directly coupling the third one-way clutch in response to the urging of the brake means. There are features. According to the seventh feature, since the third one-way clutch is not directly coupled during coasting without brake operation, the rotation of the rear wheel is not transmitted to the chain. Therefore, regenerative power generation is performed by the brake operation, and an extra load is not added to the rear wheels when coasting without the brake operation, so that it can be coasted lightly.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of a battery-assisted bicycle having the drive device of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG. The body frame 2 of the battery-assisted bicycle includes a head pipe 21 located at the front of the vehicle body, a down pipe 22 extending downward and rearward from the head pipe 21, and a seat post 23 rising upward from the vicinity of the end portion of the down pipe 22. Prepare. The connecting portion between the down pipe 22 and the seat post 23 and the peripheral portion thereof are covered with a resin cover 33 that is divided into two parts in the vertical direction and is attached and detached. A steering handle 27 is rotatably inserted into the upper portion of the head pipe 21 via a handle post 27A, and a front fork 26 connected to the handle post 27A is supported at the lower portion of the head pipe 21. A front wheel WF is rotatably supported at the lower end of the front fork 26.
[0014]
Below the vehicle body frame 2, the electric auxiliary unit 1 as a driving device including an electric motor M for assisting the treading force is connected to the connecting portion 92 at the lower end of the down pipe 22 and the front portion of the battery bracket 49 welded to the seat post 23. The connection portion 91 provided on the bracket 49 and the connection portion 90 at the rear of the bracket 49 are bolted and suspended. In the connecting portion 90, the chain stay 25 is fastened together with the electric auxiliary unit 1.
[0015]
A power switch 29 of the electric auxiliary unit 1 that is turned on / off by a power key is provided in the vicinity of the head pipe 21 on the down pipe 22. The mounting position of the power switch 29 is not limited to the illustrated position, and may be provided on the handle 27 in front of the handle post 27A, for example. The power auxiliary unit 1 can be turned on by a remote control switch (described later) using an infrared signal, for example. In this case, the power switch unit 29 is provided with a receiver that receives an infrared signal transmitted from the remote control switch.
[0016]
The electric auxiliary unit 1 is provided with a drive sprocket 13, and the rotation of a pedal crankshaft (hereinafter simply referred to as “crankshaft”) 101 is transmitted from the drive sprocket 13 to the rear sprocket 14 through the chain 6. Note that the drive sprocket 13 and the rear sprocket 14 are rigidly attached to enable regenerative power generation, that is, such that one of both sprockets rotates in either direction and the other follows and rotates. It has become.
[0017]
The handle 27 is provided with a brake lever 27B, and the operation of the brake lever 27B is transmitted to a brake device (not shown) of the rear wheel WR through the brake wire 39. Further, the brake wire 39 branches to the electric auxiliary unit 1, and the operation of the brake lever 27 </ b> B is transmitted as a displacement of the brake wire 39 to a cam for operation of a regenerative power generator described later.
[0018]
In this bicycle, since the coupling portion between the down pipe 22 and the seat post 23 is laid out at the front portion of the electric auxiliary unit 1, the electric auxiliary unit 1 can be disposed at a low position, and a low center of gravity is achieved. Further, since the height of the vehicle body frame 2 can be kept low, “easiness to straddle” is also good.
[0019]
A crankshaft 101 is rotatably supported on the electric auxiliary unit 1, and pedals 12 are pivotally supported on both left and right ends of the crankshaft 101 via cranks 11. A rear wheel WR as a drive wheel is pivotally supported between the terminal ends of a pair of left and right chain stays 25 extending rearward from the electric auxiliary unit 1. A pair of left and right seat stays 24 are provided between the upper portion of the seat post 23 and the terminal ends of both chain stays 25. A seat 30 is provided at the upper end of the seat post 23, and a seat pipe 31 is mounted so as to be slidable within the seat post 23 in order to adjust the height of the seat 30.
[0020]
A battery 4 accommodated in a storage case is attached to the rear of the seat post 23 below the seat 30. The battery 4 is composed of a plurality of battery cells, and is installed along the seat post 23 so that the longitudinal direction is substantially vertical.
[0021]
2 is a cross-sectional view of the electric auxiliary unit 1, and FIG. 3 is a view taken along the line AA of FIG. The case of the electric auxiliary unit 1 includes a main body 70, and a left cover 70L and a right cover 70R attached to both side surfaces thereof. The case 70, the left cover 70L, and the right cover 70R are manufactured by a resin molded product for weight reduction. On the periphery of the case body 70, hangers 90a, 91a, and 92a are formed, which are adapted to the connecting portions 90, 91, and 92 of the down pipe 22 and the battery bracket 49, respectively. The main body 70 is provided with a bearing 71, and the right cover 70R is provided with a bearing 72. A crankshaft 101 is inscribed in the inner ring of the bearing 71, and a sleeve 73 is provided in the inner ring of the bearing 72 so as to be coaxial with the crankshaft 101 and slidable in the outer circumferential direction with respect to the crankshaft 101. That is, the crankshaft 101 is supported by the bearing 71 and the bearing 72.
[0022]
A boss 74 is fixed to the sleeve 73, and an assist gear 76 is provided on the outer periphery of the boss 74 via a one-way clutch (first one-way clutch) 75 made of, for example, a ratchet mechanism. The assist gear 76 is preferably made of resin from the viewpoint of weight reduction, and is preferably a helical gear from the viewpoint of quietness.
[0023]
A gear 73a is formed at one end of the sleeve 73, and three planetary gears 77 are arranged on the outer periphery of the gear 73a as a sun gear. The planetary gear 77 is supported by a shaft 77 a standing on the support plate 102, and the support plate 102 is supported by the crankshaft 101 via a one-way clutch (second one-way clutch) 78. The planetary gear 77 meshes with an inner gear formed on the inner periphery of the pedaling force detection ring 79. A driving sprocket 13 coupled to the rear sprocket 14 by a chain 6 is fixed to an end portion (side where no gear is formed) of the sleeve 73.
[0024]
The pedaling force detection ring 79 has arms 79a and 79b projecting from the outer periphery thereof. The arms 79a and 79b are tension springs 80 provided between the arm 79a and the main body 70, and the arm 79b and the main body 70. The crankshaft 101 is urged in a direction opposite to the rotation direction during traveling (clockwise in the figure) by a compression spring 81 provided between the two. The compression spring 81 is provided to prevent the ring 79 from rattling. The arm 79b is provided with a potentiometer 82 for detecting the displacement of the ring 79 in the rotational direction.
[0025]
A disc-shaped clutch plate 86 for regenerative power generation is disposed adjacent to the assist gear 76 via a spring washer 85. Further, the plate 86 is placed on the assist gear 76 side against the spring washer 85. A pressure plate 87 for pressing is disposed adjacent to the pressure plate 87. Both the clutch plate 86 and the pressure plate 87 are slidable in the axial direction with respect to the sleeve 73.
[0026]
The pressure plate 87 is biased toward the clutch plate 86 by a cam 88 brought into contact with an inclined surface formed in the hub portion. The cam 88 is rotatably supported on the right cover 70R by a shaft 89, and the lever 7 is fixed to an end portion of the shaft 89, that is, a portion protruding to the outside from the right cover 70R. The lever 7 is coupled to the brake wire 39. When the brake is applied, the lever 7 is rotated by the brake wire 39, and the cam 88 rotates about the shaft 89 as the lever 7 rotates. .
[0027]
A pinion 83 fixed to the shaft of the motor M is engaged with the assist gear 76. The motor M is a three-phase brushless motor, and includes a rotor 111 having a magnetic pole 110 of a neodymium (Nd—Fe—B system) magnet, a stator coil 112 provided on the outer periphery thereof, and a magnetic pole provided on a side surface of the rotor 111. Rubber magnet ring for sensor (N-pole and S-pole are alternately arranged to form a ring) 113, Hall IC 115 arranged opposite to rubber magnet ring 113 and attached to substrate 114, rotor 111 shafts 116. The shaft 116 is supported by a bearing 98 provided on the left cover 70L and a bearing 99 provided on the case body 70.
[0028]
A controller 100 including a driver FET and a capacitor for controlling the motor M is provided near the front of the vehicle body of the case body 70, and power is supplied to the stator coil 112 through the FET. The controller 100 operates the motor M in accordance with the pedaling force detected by the potentiometer 82 as a pedaling force detector, and generates auxiliary power.
[0029]
The case main body 70 and the covers 70L and 70R are preferably made of a resin molded product from the viewpoint of weight reduction, but on the other hand, it is necessary to increase the strength around the bearing. Therefore, in the present embodiment, metal reinforcing members 105, 106, and 107 such as iron, aluminum, aluminum alloy, and copper alloy are arranged around the bearing. In particular, the reinforcing members arranged in the case main body 70 are portions where a large load is expected, such as the bearing 71 of the crankshaft 101, the bearing 99 of the motor shaft 116, and the hangers 90a, 91a, and 92a that are attachment members to the vehicle body. Therefore, the reinforcing members of the respective parts are connected to each other to form an integral reinforcing plate 105. According to the reinforcing plate 105, the reinforcing members arranged around the bearings and the hangers communicate with each other to further enhance the reinforcing effect.
[0030]
The reinforcing plate 105 is not limited to connecting all of the reinforcing members around the bearing 71 and the bearing 99 and the hangers 90a, 91a, and 92a. Among these reinforcing members, those close to each other, for example, around the hanger 90a. The reinforcing member and the reinforcing member around the bearing 99 may be connected, or the reinforcing member around the bearing 71 and one of the reinforcing members around the bearing 99 or the hangers 90a, 91a, and 92a may be connected. The reinforcing members 105, 106, and 107 are preferably formed integrally with the case 70 and the covers 70L and 70R during resin molding.
[0031]
In the electric auxiliary unit 1 configured as described above, when a pedaling force is applied to the crankshaft 101 via the crank 11, the crankshaft 101 rotates. The rotation of the crankshaft 101 is transmitted to the support plate 102 via the one-way clutch 78, the shaft 77a of the planetary gear 77 is rotated around the sun gear 73a, and the sun gear 73a is rotated via the planetary gear 77. As the sun gear 73a rotates, the drive sprocket 13 fixed to the sleeve 73 rotates.
[0032]
When a load is applied to the rear wheel WR, the pedaling force detection ring 79 rotates according to the magnitude of the load, and the amount of rotation is detected by the potentiometer 82. When the output of the potentiometer 82, that is, the output corresponding to the load is larger than the predetermined value, the motor M is energized according to the magnitude of the load and auxiliary power is generated. The auxiliary power is combined with the driving torque generated by the human power generated by the crankshaft 101 and transmitted to the driving sprocket 13.
[0033]
When a brake is applied to decelerate the vehicle during traveling, the cam 88 is rotated about the shaft 89 by the brake wire 39, and the pressure plate 87 presses the clutch plate 86. Then, the clutch plate 86 is biased toward the assist gear 76, the boss 74 and the assist gear 76 are coupled via the clutch plate 86, and the rotation of the boss 74 is transmitted to the assist gear 76. Accordingly, the rotation of the driving sprocket 13 during braking is transmitted to the pinion 83 through the sleeve 73, the boss 74 and the assist gear 76. The rotation of the pinion 83 is transmitted to the inner rotor 111. As a result, an electromotive force is generated in the stator coil 112, and regenerative power generation is performed. The current generated by the power generation is supplied to the battery 4 through the controller 100, and the battery 4 is charged. The planetary gear 77 is rotated by the rotation of the sleeve 73 during the brake operation, and the support plate 102 is rotated. However, the rotation of the support plate 102 is not transmitted to the crankshaft 101 by the action of the one-way clutch 78.
[0034]
The pressure plate 87 may be electromagnetic as follows instead of being biased by the cam 88. FIG. 4 is a cross-sectional view according to a modification of the urging means of the pressure plate 87, and the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same or equivalent parts. In the figure, a linear solenoid 89a is attached to the right cover 70R at a position close to the bearing 72. The plunger 88 a of the solenoid 89 a is provided so as to be displaceable parallel to the crankshaft 101. The solenoid 89a is supplied with an operating current from the battery 4 via a switch means (not shown) (for example, interlocked with the movement of the brake wire 39) for detecting a brake operation. The solenoid 89a is set so that the plunger 88a protrudes toward the pressure plate 87 when a current is supplied.
[0035]
Therefore, when the brake is operated and current is supplied from the battery 4, the plunger 88 a protrudes and the pressure plate 87 is pressed toward the clutch plate 86. As a result, the clutch plate 86 overcomes the spring 85 and is displaced toward the boss 74, locks the one-way clutch 75, and connects the boss 74 and the assist gear 76.
[0036]
Next, a second embodiment will be described. FIG. 5 is a cross-sectional view of the battery-assisted rear unit according to the second embodiment. The rear wheel shaft 34 is supported by a chain stay 25 fixed by screw portions formed at both ends thereof and nuts 35 and 35 screwed to the screw portions. Note that both ends of the rear wheel shaft 34 are connected not only to the chain stay 25 but also to the seat stay 24, and a stay that supports a load carrier, a cover of the rear wheel, and the like. Yes. The motor M provided coaxially with the rear wheel shaft 34 is a three-phase brushless motor, and includes a rotor 111 having a magnetic pole 110 of a neodymium (Nd-Fe-B system) magnet and a stator coil 112 provided on the outer periphery thereof. Become. A rubber magnet ring 113 for a magnetic pole sensor and a Hall IC 115 attached to the substrate 114 are provided on the side surface of the inner rotor 111 so as to face the rubber magnet ring 113.
[0037]
The motor housing 36 that houses the inner rotor 111 includes a housing body 36a and a cap 36b. The housing main body 36 a is fixed to the rear wheel shaft 34 via a cap 36 b, and the housing main body 36 a is engaged with the outer periphery of the small diameter portion of the inner rotor 111 via a bearing 37. The substrate 114 is sandwiched between the cap 36b and the housing body 36a, and the controller 100 is accommodated in the space between the cap 36b and the substrate 114.
[0038]
A rear wheel hub 38 is provided so as to cover the motor housing 36, and a cover 41 is fixed to a side surface of the rear wheel hub 38 by a set screw 40, and the rear wheel hub 38 is fitted in the center of the cover 41. The rear wheel shaft 34 is rotatably supported via a combined bearing 42 and a bearing 43 fitted to the outer periphery of the housing body 36a. Further, a one-way clutch 44 is interposed between the rear wheel hub 38 and the outer periphery of the narrow diameter portion of the inner rotor 111. The one-way clutch 44 is set in an engagement direction so that the rear wheel hub 38 rotates as the inner rotor 111 rotates when the coil 112 is energized and the inner rotor 111 is energized.
[0039]
The cover 41 is provided with a rear sprocket 46 coaxially with the shaft 34 via a one-way clutch 45. The rear sprocket 46 is connected to a drive sprocket (not shown) via the chain 6. In the second embodiment, since the motor for electric assistance is provided in the rear wheel hub 38, the electric auxiliary unit 1 according to the first embodiment for combining the electric assistance force with the pedaling force by human power is not provided. In the second embodiment, the crankshaft for transmitting the pedaling force may be supported by a bearing fixed to the vehicle body frame 2 and a drive sprocket may be directly connected to the crankshaft. However, the pedaling force detection ring 79 is installed with respect to the crankshaft, and the urging spring, the potentiometer for detecting the rotation amount, etc. are modified as appropriate from the first embodiment.
[0040]
The one-way clutch 45 is set to engage with the cover 41 when a pedaling force is applied to the crankshaft and the rear sprocket 46 rotates, and when the pedaling force is released, the engagement between the cover 41 and the rear sprocket 46 is released. Is done.
[0041]
A disc-shaped clutch plate 86 for regenerative power generation is disposed adjacent to the side surface of the inner rotor 111 opposite to the side where the rubber magnet ring 113 is provided via a spring washer 85. A pressure plate 87 for pressing the plate 86 toward the assist gear 76 against the spring washer 85 is disposed adjacently. Both the clutch plate 86 and the pressure plate 87 are slidable in the axial direction with respect to the rear wheel shaft 34.
[0042]
A cam 88 for biasing the pressure plate 87 toward the clutch plate 86 is provided in the same manner as in the first embodiment. A shaft 89 that supports the cam 88 is rotatably supported by the second cover 47 of the rear wheel hub 38, and a lever 7 is provided at an end portion of the shaft 89, that is, a portion protruding outward from the second cover 47. Is fixed. The lever 7 is coupled to the brake wire 39. When the brake is applied, the lever 7 is rotated by the brake wire 39, and the cam 88 rotates about the shaft 89 as the lever 7 rotates. .
[0043]
A brake shoe 48 is fixed to the shaft 89 and rotates in the same manner as the cam 88 as the lever 7 rotates. The brake shoe 48 is configured to be pressed against the inner peripheral surface of the rear wheel hub 38 to brake the rotation of the rear wheel hub 38. A seal member 49 is provided around the second cover 47 to seal the space between the rear wheel hub 38 and the second cover 47.
[0044]
In the second embodiment configured as described above, the pedaling force applied to the crankshaft is transmitted to the rear sprocket 46 via the chain 6, and the rear wheel hub 38 is rotated via the one-way clutch 45 as the rear sprocket 46 rotates. . A current is supplied to the stator coil 112 when the pedaling force exceeds a predetermined reference value. The magnitude of this current is changed according to the pedal effort. When current is supplied to the stator coil 112, the inner rotor 111 is rotated, and the rotation of the inner rotor 111 is transmitted to the rear wheel hub 38 via the one-way clutch 44. That is, the auxiliary force by the motor M is combined with the pedaling force by human power.
[0045]
When a brake is applied during traveling, the shaft 89 is rotated through the brake wire 39, the clutch plate 86 is displaced by the pressure plate 87, and the rear wheel hub 38 and the inner rotor 111 are directly connected. As a result, the rotation of the rear wheel hub 38 is transmitted to the inner rotor 111, and a regenerative current is generated in the stator coil 112. The regenerative current is supplied to the battery 4 through the controller 100 as in the first embodiment.
[0046]
Furthermore, the second embodiment can be modified as follows. First, instead of transmitting the rotation of the rear sprocket 46 to the rear wheel hub 38 via the one-way clutch 45, a one-way clutch may be interposed between the drive sprocket and the crankshaft. In short, what is necessary is just to comprise so that rotation of a crankshaft may be transmitted to the rear-wheel hub 38 via a one-way clutch. Further, as in the first embodiment, a solenoid as shown in FIG. 4 may be provided in place of the cam 88 for biasing the pressure plate 87.
[0047]
In addition, the following configuration can be added to the first embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view around the rear wheel hub according to a modification of the first embodiment. In the figure, a rear wheel shaft 34 is fixed to a chain stay 25 by nuts 35 and 35 screwed to threaded portions formed at both ends thereof. The rear wheel hub 50 is rotatably supported on the rear wheel shaft 34 by bearings 51, 51, and a rear sprocket 46 is supported at one end thereof via a one-way clutch (third one-way clutch) 54. A clutch plate 52 is provided on an extension of the rear wheel shaft 34 on the side to which the sprocket 46 is fixed, and is slidable in the axial direction. A spring washer 53 is provided between the clutch plate 52 and the rear sprocket 46. It is sandwiched. A linear solenoid 56 is provided on the back surface side of the clutch plate 52, that is, on the shaft end side of the rear wheel shaft 34, and the tip of the plunger 55 is in contact with the back surface of the clutch plate 52. The coil of the solenoid 56 is supplied with current from the battery 4 in response to the brake operation, like the solenoid 89a.
[0048]
In FIG. 6, the pedaling force and the electric auxiliary force are transmitted through the chain 6 by the electric auxiliary unit 1. Rear sprocket When transmitted to 46, the rear wheel hub 50 rotates and the rear wheel WR is rotated. When the solenoid 56 is energized in response to a braking operation during traveling, the plunger 55 is displaced toward the clutch plate 52, and the clutch plate 52 is biased toward the one-way clutch 54 against the spring washer 53 to disengage the one-way clutch 54. Lock it.
[0049]
Thus, only when the driving force by the electric auxiliary unit 1 is given and during the brake operation Rear sprocket Since 46 is directly connected to the rear wheel hub 50, the chain 6 does not circulate during coasting without brake operation. Therefore, the load during coasting is reduced, and a light running feeling can be obtained.
[0050]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the inventions of claims 1 to 7, the first one-way clutch can be directly connected and the regenerative power generation by the motor drive unit can be performed during the brake operation. It can be used for charging the power source of the motor drive unit. In particular, according to the second aspect of the invention, the pedal crankshaft does not rotate during regenerative power generation by the second one-way clutch, and according to the seventh feature, a light coasting performance can be obtained during coasting without brake operation.
[0051]
According to the invention of claim 3, the degree of freedom of the layout around the pedal crankshaft can be increased. According to the invention of claim 4, the structure for directly connecting the first one-way clutch for regeneration is simple. It becomes.
[0052]
Further, according to the invention of claim 5, the one-way clutch can be directly connected without using the electric drive means, and according to the sixth feature, the one-way clutch can be directly connected without using the mechanical drive means. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a battery-assisted bicycle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of an electric auxiliary unit.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a direct coupling means of a one-way clutch.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a motor drive unit built in a rear wheel hub.
FIG. 6 is a sectional view of a rear wheel hub including a third one-way clutch.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric auxiliary unit, 2 ... Body frame, 4 ... Battery, 13 ... Drive sprocket, 29 ... Power switch part, 38, 50 ... Rear wheel hub, 39 ... Brake wire, 46 ... Rear sprocket, 54 ... 3rd one way Clutch, 70 ... case body, 75 ... first one-way clutch, 78 ... second one-way clutch, 86 ... clutch plate, 100 ... controller, 101 ... pedal crankshaft, 102 ... planet gear support plate, 111 ... inner rotor, 112 ... Stator coil 116 ... Motor shaft

Claims (6)

  1. 踏力を伝達するペダルクランク軸を含む人力駆動部と該人力駆動部に合成される補助動力を発生させるモータを含むモータ駆動部とを有する電動補助自転車において、
    同軸上でその内周および外周にそれぞれ配置された部材を結合するよう構成され、前記モータ駆動部の回転を後輪に伝達する第1のワンウェイクラッチと
    後輪を制動させるブレーキ手段と、
    前記各部材を側方から押圧して互いを直結するよう構成され、前記ブレーキ手段の付勢に応答して前記第1のワンウェイクラッチを直結する直結手段とを具備したことを特徴とする電動補助自転車。
    In a battery-assisted bicycle having a human power drive unit including a pedal crankshaft for transmitting a pedaling force and a motor drive unit including a motor for generating auxiliary power combined with the human power drive unit,
    A first one-way clutch configured to couple the members arranged on the inner circumference and the outer circumference on the same axis and transmitting the rotation of the motor drive unit to the rear wheel; and a brake means for braking the rear wheel;
    And a direct connection means for directly connecting the first one-way clutch in response to the urging force of the brake means. bicycle.
  2. チェーンを介して後輪に直結された駆動スプロケットと、
    前記ペダルクランク軸の回転を前記駆動スプロケットに伝達する第2のワンウェイクラッチとを具備し、
    前記モータ駆動部が前記第1のワンウェイクラッチを介して前記駆動スプロケットに結合されていることを特徴とする請求項1記載の電動補助自転車。
    A drive sprocket directly connected to the rear wheel via a chain;
    A second one-way clutch that transmits the rotation of the pedal crankshaft to the drive sprocket,
    The battery-assisted bicycle according to claim 1, wherein the motor drive unit is coupled to the drive sprocket via the first one-way clutch.
  3. 筒状の後輪ハブを具備し、
    前記モータ駆動部が前記後輪ハブ内に収容されていると共に、
    前記第1のワンウェイクラッチが前記モータ駆動部の出力軸および前記後輪ハブ間に設けられていることを特徴とする請求項1記載の電動補助自転車。
    It has a cylindrical rear wheel hub,
    The motor drive is housed in the rear wheel hub;
    The battery-assisted bicycle according to claim 1, wherein the first one-way clutch is provided between an output shaft of the motor drive unit and the rear wheel hub.
  4. 前記直結手段が、前記ブレーキ手段の操作力で付勢されることを特徴とする請求項1〜請求項3記載のいずれかに記載の電動補助自転車。The battery-assisted bicycle according to any one of claims 1 to 3, wherein the direct connection means is biased by an operating force of the brake means .
  5. 前記ブレーキ手段の操作を検出する検出手段と、
    前記検出手段による操作検出に応答して前記直結手段を付勢する電磁手段とを具備したことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の電動補助自転車。
    Detecting means for detecting operation of the brake means;
    5. The battery-assisted bicycle according to claim 1 , further comprising an electromagnetic unit that urges the direct connection unit in response to an operation detected by the detection unit .
  6. 前記第1のワンウェイクラッチを介して前記モータ駆動部に結合された駆動スプロケットと、
    後輪と同軸に設けられたリヤスプロケットと
    前記駆動スプロケットおよび前記リヤスプロケットを直結するチェーンと、
    前記リヤスプロケットの回転を後輪に伝達するための第3のワンウェイクラッチと、
    前記ブレーキ手段の付勢に応答して前記第3のワンウェイクラッチを直結する第2の直結手段とを具備したことを特徴とする請求項1記載の電動補助自転車。
    A drive sprocket coupled to the motor drive through the first one-way clutch;
    A rear sprocket provided coaxially with the rear wheel ;
    A chain directly connecting the drive sprocket and the rear sprocket;
    A third one-way clutch for transmitting the rotation of the rear sprocket to the rear wheel;
    2. The battery- assisted bicycle according to claim 1, further comprising second direct coupling means for directly coupling the third one-way clutch in response to urging of the brake means .
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