JP5312141B2 - Bicycle with vehicle treading force detection device and auxiliary power device - Google Patents
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Description
本発明は、車両の踏力検出装置および補助動力装置付き自転車に関し、特に、踏力を駆動輪に伝達する際に、踏力が駆動輪に時間遅れなく直接伝達される感じ(ダイレクト感)を高めるのに好適な車両の踏力検出装置および該踏力検出装置を搭載した補助動力装置付き自転車に関する。 The present invention relates to a vehicle treading force detection device and a bicycle with an auxiliary power unit, and in particular, when transmitting a treading force to a driving wheel, to enhance a feeling (direct feeling) that the treading force is directly transmitted to the driving wheel without time delay. The present invention relates to a preferred vehicle pedaling force detection device and a bicycle with an auxiliary power device equipped with the pedaling force detection device.
自転車のペダルを踏み込んだときの反力(踏力)を検出して、検出踏力に応じた補助動力をモータで発生させる動力アシスト式の自転車または補助動力装置付き自転車が知られている。このような自転車に採用される踏力検出装置は種々知られており、例えば、特許文献1に記載されている踏力検出装置は、クランク軸に踏力が加えられると、クランク軸に連結されたトーションバーは入力側と出力側(スプロケット側)との間に生じる力の差によって捩れを生じ、その捩れをカム機構によりクランク軸方向の変位に変換し、この変位をストローク検出装置によって検出するものである。
2. Description of the Related Art A power assist type bicycle or a bicycle with an auxiliary power device is known in which a reaction force (stepping force) when a bicycle pedal is depressed is detected and auxiliary power corresponding to the detected pedaling force is generated by a motor. Various pedaling force detection devices employed in such bicycles are known. For example, the pedaling force detection device described in
特許文献1に記載されているようにトーションバーを用いる形式の踏力検出装置では、クランクペダルを踏み込んだ際にトーションバーに捩れが生じ、この捩れがロストモーション機構として作用する。したがって、踏力を加えた際、ロストモーションによる時間遅れの後に補助動力が発生して駆動輪に伝わるので、ユーザが踏力を加えた時と、補助動力が駆動輪に伝わった時との間に微妙な時間的ずれが生じ、ダイレクト感が得られにくいという課題があった。 As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228867, in a treading force detection device using a torsion bar, the torsion bar is twisted when the crank pedal is depressed, and this twist acts as a lost motion mechanism. Therefore, when pedal force is applied, auxiliary power is generated and transmitted to the drive wheels after a time delay due to lost motion, so there is a subtle difference between when the user applies pedal force and when the auxiliary power is transmitted to the drive wheels. There was a problem that a slight time lag occurred and it was difficult to obtain a direct feeling.
本発明の目的は、上記課題に対して、ペダルに加えられた踏力に対して時間遅れなく補助動力が駆動輪に伝達されるようにすることができる車両の踏力検出装置および補助動力装置付き自転車を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and a pedal force detection device for a vehicle and a bicycle with an auxiliary power device capable of transmitting auxiliary power to a drive wheel without time delay with respect to the pedal force applied to the pedal. Is to provide.
前記目的を達成するための本発明は、ペダルを通じてクランク軸に加えられた踏力で回転される駆動スプロケットと、駆動スプロケットの回転を駆動輪に伝達する伝動装置とを有する車両の踏力検出装置において、クランク軸と駆動スプロケットとの間に設けられ、駆動スプロケットに加えられる負荷に応じてクランク軸と駆動スプロケットとの位置関係を変位させるカム機構と、前記カム機構によって生じた変位を受けて変位させられる油圧ピストンと、前記油圧ピストンの変位で生じる油路中の非圧縮性オイルの油圧を検知する油圧センサとを具備した点に第1の特徴がある。 In order to achieve the above object, the present invention provides a pedal force detection device for a vehicle having a drive sprocket that is rotated by a pedal force applied to a crankshaft through a pedal, and a transmission that transmits the rotation of the drive sprocket to a drive wheel. A cam mechanism that is provided between the crankshaft and the drive sprocket and that displaces the positional relationship between the crankshaft and the drive sprocket in accordance with a load applied to the drive sprocket, and is displaced by the displacement generated by the cam mechanism. A first feature is that it includes a hydraulic piston and a hydraulic sensor that detects the hydraulic pressure of the incompressible oil in the oil passage caused by the displacement of the hydraulic piston.
また、本発明は、前記油圧ピストンが、前記カム機構によって、前記クランク軸の軸方向に変位するようにクランク軸と同心で配置されている点に第2の特徴がある。 In addition, the present invention has a second feature in that the hydraulic piston is disposed concentrically with the crankshaft so as to be displaced in the axial direction of the crankshaft by the cam mechanism.
また、本発明は、前記油路中の非圧縮性オイルに混入した気泡を排出するための逆止弁が、前記油路に接続されている点に第3の特徴がある。 Further, the present invention has a third feature in that a check valve for discharging air bubbles mixed in the incompressible oil in the oil passage is connected to the oil passage.
また、本発明は、前記逆止弁が、前記油路中の非圧縮性オイルの油圧が所定値以上になったときに該非圧縮性オイルをオイル溜めに逃がすリリーフ弁として機能する点に第4の特徴がある。 In addition, the present invention is characterized in that the check valve functions as a relief valve for releasing the incompressible oil to an oil reservoir when the hydraulic pressure of the incompressible oil in the oil passage becomes a predetermined value or more. There are features.
また、本発明は、前記油圧センサが前記オイル溜めより下方に設けられている点に第5の特徴がある。 Further, the present invention has a fifth feature in that the hydraulic sensor is provided below the oil sump.
また、本発明は、前記駆動スプロケットが、スプロケット歯を有するスプロケット外輪と、前記クランク軸に固定され、前記スプロケット外輪の両側面に対して摺動自在に接触して設けられた一対の円板状カバー部材と、前記円板状カバー部材のハブ内に収容され、前記クランク軸の軸方向に変位自在に設けられた油圧ピストンと、前記クランク軸に対する放射方向の前記スプロケット外輪の変位を、前記油圧ピストンに伝達して、該油圧ピストンを前記クランク軸の軸方向の変位に変換するカム機構とからなり、前記油圧ピストンの変位で生じる油路中の非圧縮性オイルの油圧を検知する油圧センサを具備した点に第6の特徴がある。 Further, according to the present invention, the drive sprocket is a pair of disk-shaped members provided with a sprocket outer ring having sprocket teeth, and a slidable contact with both side surfaces of the sprocket outer ring fixed to the crankshaft. A cover member, a hydraulic piston housed in a hub of the disc-shaped cover member, and provided to be displaceable in an axial direction of the crankshaft; and a displacement of the sprocket outer ring in a radial direction with respect to the crankshaft. A hydraulic mechanism that detects the hydraulic pressure of the incompressible oil in the oil passage that is generated by the displacement of the hydraulic piston, and includes a cam mechanism that transmits the hydraulic piston to an axial displacement of the crankshaft. There is a sixth feature in that it is provided.
また本発明は、前記油路が、前記油圧ピストンが収容されたハブ内の空間と前記油圧センサとを、前記クランク軸内に形成された油路部分を介して連通するように形成されている点に第7の特徴がある。 Further, in the present invention, the oil passage is formed so as to communicate the space in the hub in which the hydraulic piston is accommodated with the hydraulic sensor through an oil passage portion formed in the crankshaft. The point has the seventh feature.
さらに、本発明は、上記各特徴を有する踏力検出装置の油圧センサによる検知信号で代表される踏力に応じて駆動輪に補助動力を与えるモータを具備している補助動力装置付き車両である点に第8の特徴がある。 Furthermore, the present invention is a vehicle with an auxiliary power device provided with a motor that provides auxiliary power to the drive wheels according to the pedal force represented by the detection signal of the hydraulic sensor of the pedal force detection device having the above characteristics. There is an eighth feature.
第1〜第8の特徴を有する本発明によれば、駆動スプロケットにかかる負荷に対応する踏力でカム機構が作動し、踏力の大きさに応じてカム機構を介して油圧ピストンが変位し、油路中の圧力が変化する。油圧センサで検出される油圧は踏力を表す。このように踏力に応じてカム機構を動かし、その変位量を非圧縮性オイルの油圧として検出することで、駆動スプロケットとクランク軸の相対位置のずれを直接的に油圧ピストンに伝達するので、踏力が駆動輪に伝達される時のダイレクト感を損なうことがない。 According to the present invention having the first to eighth features, the cam mechanism is operated by the pedaling force corresponding to the load applied to the drive sprocket, the hydraulic piston is displaced via the cam mechanism according to the magnitude of the pedaling force, and the oil The pressure in the road changes. The oil pressure detected by the oil pressure sensor represents the pedaling force. In this way, the cam mechanism is moved according to the pedaling force, and the displacement is detected as the hydraulic pressure of the incompressible oil, so that the displacement of the relative position between the drive sprocket and the crankshaft is directly transmitted to the hydraulic piston. There is no loss of direct feeling when is transmitted to the drive wheels.
第2の特徴によれば、油圧ピストンをクランク軸と同心で配置したので、踏力検出装置を、クランク軸を中心にコンパクトにまとめることができる。 According to the second feature, since the hydraulic piston is disposed concentrically with the crankshaft, the pedaling force detection device can be compactly assembled around the crankshaft.
第3の特徴によれば、油路中に混入された気泡を排出して、泡噛みによるオイルの非圧縮性低下を防止できる。 According to the 3rd characteristic, the bubble mixed in the oil path is discharged | emitted, and the incompressible fall of the oil by bubble biting can be prevented.
第4の特徴によれば、油圧が高くなりすぎるのを防止することができる。 According to the fourth feature, it is possible to prevent the hydraulic pressure from becoming too high.
第5の特徴によれば、オイルに空気が混入した際に、空気が、油圧センサ側に廻ることなく、上方のオイル溜め側に移動して排出されやすい。 According to the fifth feature, when air is mixed into the oil, the air tends to move to the upper oil reservoir side and be discharged without going to the hydraulic pressure sensor side.
第6、第7の特徴を有する本発明によれば、踏力の大きさに応じて駆動チェーンの張り側の張力が変化する。この張力変化によって、スプロケット外輪がハブに対して変位しようとする力が発生し、カム機構が作用して油圧ピストンがクランク軸の軸方向に変位する。この油圧ピストンの変位による油路の油圧変化を油圧センサで検知して踏力を検出することができる。 According to the present invention having the sixth and seventh characteristics, the tension on the tension side of the drive chain changes according to the magnitude of the pedaling force. Due to this change in tension, a force is generated that the sprocket outer ring tends to displace relative to the hub, and the cam mechanism acts to displace the hydraulic piston in the axial direction of the crankshaft. The pedal force can be detected by detecting a change in the oil pressure in the oil passage due to the displacement of the hydraulic piston with a hydraulic sensor.
第6、第7の特徴によれば、油圧装置を使用するので、踏力が駆動輪に伝達される時のダイレクト感を損なうことがないし、駆動スプロケットの中心部つまりハブ内に油圧ピストンを配し、駆動スプロケット内にカム機構を設けたので、配置スペースを大きくとることがない。 According to the sixth and seventh features, since a hydraulic device is used, the direct feeling when the pedaling force is transmitted to the drive wheel is not impaired, and a hydraulic piston is arranged in the center of the drive sprocket, that is, in the hub. Since the cam mechanism is provided in the drive sprocket, the arrangement space is not increased.
第8の特徴によれば、ダイレクト感を保持して踏力を後輪に伝達できるし、検出された踏力に応じてモータを駆動して踏力を軽減できるので、軽快に自転車を走らせることができる。 According to the eighth feature, the pedaling force can be transmitted to the rear wheel while maintaining a direct feeling, and the motor can be driven according to the detected pedaling force to reduce the pedaling force, so that the bicycle can be run lightly. .
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図2は、本発明の一実施形態に係る踏力検出装置を備えた補助動力装置付き自転車の左側面図である。同図において、自転車1の車体フレームは、ヘッドパイプ2と、該ヘッドパイプ2から下後方(図2の右方向)に延在し、それぞれ車幅方向外側に変位して配置される一対のメインフレーム3と、メインフレーム3および該メインフレーム3の後部に支持されて上方に延在するシートパイプ4と、メインフレーム3の後部に接合されて後方に延在するリアフレーム(図示せず)と、該リアフレームの後端とシートパイプ4に両端が連結されたサブフレーム5とからなる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a left side view of a bicycle with an auxiliary power device provided with a pedaling force detection device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a body frame of a
ヘッドパイプ2には、ステアリングシャフト6が上下方向に延びて貫通しており、ステアリングシャフト6の上部には、ステアリングハンドル7が取り付けられ、ステアリングシャフト6の下部には車幅方向左右に分岐したフロントフォーク8が取り付けられる。フロントフォーク8の下端には、フロントアクスル9で支持された前輪10が設けられる。
A
車体フレームの中央部、つまりメインフレーム3とシートパイプ4との接合部から後方位置にかけてパワーユニット11が配置される。パワーユニット11は、車幅方向に延在するクランク軸12と、クランク軸12の後方に配置されたモータ13と、クランク軸12の回転を後輪14に伝達するチェーン49、およびモータ13の回転で発生した動力を後輪14に伝達するチェーン50とからなる。パワーユニット11の上方で、サブフレーム5の下方には、モータ13のドライバ16が配置される。クランク軸12にはクランク12aが連結され、クランク12aの端部にはペダル12bが取り付けられている。
The
左右一対のメインフレーム3の間に形成されるスペースには、多数のセルからなるバッテリ17が設けられる。バッテリ17の後方には、バッテリ17の充電器18が設けられる。バッテリ17は充電器18を商用電源に接続することによって商用電力で充電されることができる。メインフレーム3の上下は図示しないカバー部材で覆われており、バッテリ17の装着および取り外しは、メインフレーム3の上部に設けられた開閉自在なリッド19を通して行うことができる。
In a space formed between the pair of left and right
ヘッドパイプ2の前方には、ヘッドライト20およびウィンカ21が取り付けられる。一方、車体後部で後輪14の上部を覆うリアフェンダ22には、テールライト23が取り付けられる。また、サブフレーム5には、リアウィンカ24が取り付けられる。シートパイプ4には、シート25を上部に支持するシートポスト26が嵌合されている。
A
図3は、パワーユニット11の断面図であり、図4は、踏力検出装置を示すパワーユニット11の要部側面断面図である。図3では、上下方向が自転車1の前後方向であり、図4では、左右方向が自転車1の前後方向である。パワーユニット11のケーシング27は、車体右側部分(右ケース)271と、車体左側部分(左ケース)272と、中間部分(中間ケース)273とからなる。ケーシング27の前部分には、右ケース271に嵌め込まれた右側軸受28および左ケース272に嵌め込まれた左側軸受29で回転自在にクランク軸12が支持される。右側軸受28の内輪はクランク軸12の外周面に直接接触しているが、左側軸受29は、内輪とクランク軸12の外周面との間に介在されるハブ30およびスリーブ31を介してクランク軸12を支持している。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
ハブ30には、人力駆動スプロケット32が結合される。ハブ30の右側には、該ハブ30とともに踏力検出装置100を構成する油圧伝達装置33が配置される。踏力検出装置100および油圧伝達装置33の詳細は後述する。
A manually driven
補助動力源としてのモータ13は、アウタロータ型のブラシレスモータであり、ロータ34は右ケース271に嵌め込まれた軸受35と左ケース272に嵌め込まれた軸受36とで両端を支持されたロータシャフト37と、ロータシャフト37に、ボス部をスプライン結合したアウタコア38とからなる。ステータ39は、ステータコア40とステータコア40に巻回されたコイル41とからなり、ボルト42で中間ケース273に固定される。ロータ34の内周には、ステータコア40の外周に対向する複数の磁石43が配置される。
The
ロータシャフト37には、軸受36寄りにピニオン371が形成されており、このピニオン371と噛み合う減速ギヤ44が結合された出力シャフト45が、中間ケース273に嵌め込まれた軸受46と左側ケース272に嵌め込まれた軸受47とで支持されている。
出力シャフト45には、モータ駆動スプロケット48が結合されている。
A
A motor driven
人力駆動スプロケット32には、人力伝動チェーン49が掛けられ、モータ駆動スプロケット48には、モータ伝動チェーン50が掛けられている。
A
図4において、踏力検出装置100のオイルリザーバ51と油圧センサ52とは、左ケース272の前端部(車体前方側)の形状に沿って、クランク軸12の中心軸から放射状に配置されている。油圧センサ52はクランク軸12を挟んでリザーバ51より下方に配置される。リザーバ51の一側面は左ケース272の内面に当接している一方、リザーバ51の他側面は、右ケース272に立接されたボス53が当接している。これにより、クランク軸12の軸周りでの踏力検出装置100の位置が決定されている。
In FIG. 4, the
図5は、後輪14の軸周りに設けられた従動部の要部断面図である。後輪軸54は、後輪14のハブ55の左側に設けられた左側軸受56と、図示しない右側軸受とによって後輪軸54にハブ55を支持している。ハブ55から左側に突出している部分には、人力従動スプロケット57とモータ従動スプロケット58が支持されている。後輪軸54には、カラー59が固定されており、このカラー59の外周に、ニードルベアリング60を介してワンウェイクラッチ61、62が設けられている。ワンウェイクラッチ61の外周には人力従動スプロケット57を固定したアウタ57aが設けられ、ワンウェイクラッチ62の外周にはモータ従動スプロケット58が設けられている。ワンウェイクラッチ61は、ラチェット式であり、ワンウェイクラッチ62は、ボール式(ボールがアウタリングとインナリングとの間に形成されたテーパ溝内に嵌ってアウタリングとインナリングとを結合する構造のもの)である。ワンウェイクラッチ61、62の共通のインナリング63はハブ55に連結される。ワンウェイクラッチ61、62は、自転車1を前進させる方向において、アウタリングとインナリング63とが結合されるように設定される。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the main part of the driven portion provided around the axis of the
上記構成のパワーユニット11において、クランク軸12を人力(踏力)で回転させると、人力駆動スプロケット32が回転し、人力伝動チェーン49を介して人力従動スプロケット57に踏力が伝達される。この踏力はワンウェイクラッチ61とインナリング63とを介してハブ55に伝達され、後輪軸51が回転される。一方、踏力検出装置100によって検出された踏力に応じて、踏力が大きいほど大きい電流をモータ13に流すように前記ドライバ16(図2参照)が制御され、供給された電流により、モータ13が回転する。モータ13の回転はピニオン371と減速ギヤ44を介してモータ駆動スプロケット48に伝達される。モータ13の回転はさらにモータ伝動チェーン50によってモータ従動スプロケット58に伝達される。そして、モータの回転はさらにワンウェイクラッチ62とインナリング63とを介してハブ55に伝達され、後輪軸51が回転される。
In the
図1は、踏力検出装置100の断面図であり、図6は、トルクカム、つまりスプロケット32のハブ30とトルク検出装置100とを連結するカムの構造を示す断面図である。図1と図6において、クランク軸12の外周には、スリーブ65が嵌められており、該スリーブ65の図中左側の外周にはスプロケット32のハブ30が摺動自在に嵌められている。スリーブ65の右側部分には外周にスプライン66が形成されており、このスプライン66にカムリング67と、押さえリング68とが係合している。
FIG. 1 is a cross-sectional view of the pedaling
図6に示すように、カムリング67とハブ30の右側端部との対向面には、鋼球69が嵌る凹部70、71が形成されている。凹部70、71は、鋼球69の外周と同形状の部分球面を有しており、縁の付近では鋼球69と同形状の部分球面から接線方向に離れて拡がる面fを有している。カムリング67とハブ30との間に矢印Aのように相対力が作用すると、カムリング67とハブ30の位置がずれて、カムリング67およびハブ30の凹部70、71の、縁の面が鋼球69に乗り上げる。その結果、カムリング67とハブ30は矢印Bの方向に変位する。
As shown in FIG. 6, recesses 70 and 71 into which the
カムリング67と押さえリング68との間には、オイルリザーバ51と圧力センサ52とが配置される。オイルリザーバ51のケース72と圧力センサ52のケース73の右側面と、押さえリング68との間には、スラストニードルベアリング74が配置される。一方、オイルリザーバ51と圧力センサ52の左側面にはクランク軸12と同心円に配置される環状溝75が形成される。環状溝75の底部(図中右側)は、オイルリザーバ51のオイル溜め51aに、チェックボール76aを有する逆止弁76を介して連通される。逆止弁76は簡略化して示しており、より具体的な構造は、図10に関して詳述する。環状溝75の底部はさらに別の位置で圧力センサ52の圧力検知空間52aに連通している。
An
環状溝75の底部には、環状の皿ばね77が配置され、この皿ばね77を介して環状溝75内に環状板からなる油圧ピストン78が設けられる。油圧ピストン78と環状溝75との間はO-リング79、80で封止されている。油圧ピストン78とカムリング67との間にもスラストニードルベアリング81が設けられる。
An
押さえリング68の外側、つまり図中右側にはキャップ82が被せられ、さらにストップリング83で位置が規制される。つまり、油圧ピストン78は皿ばね77でカムリング67側に付勢されている。
A
この構成において、ペダル12bを踏んでクランク軸12を回転させるとスリーブ65が回転する。スリーブ65が回転させられると、カムリング67と押さえリング68とが回転する。このとき、スプロケット32に結合されているハブ30には負荷が掛かっているので、カムリング67とハブ30との間にクランク軸12の回転方向における位置のずれが生じる。この位置のずれ量は、スプロケット32つまりハブ30にかかっている負荷つまり踏力に応じたものとなる。そして、この負荷に応じた位置ずれにより、カムリング67またはハブ30の凹部70、71の縁の面が鋼球69に乗り上げて、カムリング67とハブ30は互いの間隔が遠ざかる方向(図6のB方向)に変位する。クランク軸12の長手方向におけるハブ30の位置は固定されているので、カムリング67が変位する。
In this configuration, when the
カムリング67はスラストニードルベアリング81を介して、油圧ピストン78を図中右側に変位させる。この油圧ピストン78の変位によって、環状溝75および環状溝75とチェックボール76aとの間の空間、並びに油圧センサ52の圧力検知空間52aとに存在する非圧縮性のオイルに圧力が加わり、油圧センサ52が圧力を検知する。スプロケット32に係っている負荷の大きさが大きいほどカムリング67の変位量は大きいので、油圧センサ52で検知される圧力値も大きくなる。つまり、油圧センサ52は、ペダル12にかかる踏力に応じて、踏力が大きいほど高い圧力値を示す。
The
油圧センサ52を作動させるオイルは非圧縮性であるので、カムリング67の変位は良好なダイレクト感をもって油圧センサ52に伝達され、踏力検知に寄与できる。
Since the oil that operates the
次に、本発明の第2実施形態を説明する。図7は、第2実施形態に係る踏力検出装置を搭載した補助動力装置付き自転車の左側面図であり、図2と同符号は同一または同等部分を示す。図7において、メインフレーム3aはヘッドパイプ2から下後方に1本だけ延びている。したがって、バッテリ17は、第1実施形態のようにメインフレーム3、3の間には収容せず、シートパイプ4に対して前方に支持している。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a left side view of a bicycle with an auxiliary power device equipped with a pedaling force detection device according to the second embodiment, and the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same or equivalent parts. In FIG. 7, only one
図8は、第2実施形態に係る踏力検出装置の断面図であり、図9は、人力駆動スプロケットの側面図である。図9では、片面のカバーを外した状態を示している。図8、図9において、メインフレーム3aには、筒状の軸受ケース(ハブ)84が接合されており、ハブ84には、両端にそれぞれ軸受85、86が設けられ、これらの軸受85、86によってクランク軸12が支持されている。ハブ84の内周面には保持部材87によって保持されたオイルシール88が設けられる。オイルシール88は2個1対であり、両者間にはオイルが流通可能である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a pedaling force detection device according to the second embodiment, and FIG. 9 is a side view of a human-powered sprocket. FIG. 9 shows a state where the cover on one side is removed. 8 and 9, a cylindrical bearing case (hub) 84 is joined to the
クランク軸12には、人力駆動スプロケット32が固定されている。人力駆動スプロケット32は、クランク軸12の外周に形成されたスプライン89に係合するスプラインをハブ90aの内周面に有する第1のカバー部材90と該第1のカバー部材90に組み合わされる第2のカバー部材91とを有する。第1のカバー部材90と第2のカバー部材91はともに円板状である。
A manpower driven
第1のカバー部材90のハブ90aには環状のピストン92が収容されており、ピストン92は、皿ばね93によって図中右側に付勢されている。皿ばね93によって付勢されているピストン92は右側端面に傾斜面(カム面)94を有しており、このカム面94を有するピストン92の右側にはプレート95が配置されている。そしてプレート95とカム面94との間には鋼球96が配置され、鋼球96からスプロケット32の放射状に延びている複数本(ここでは3本)のプッシュロッド97が設けられている。プッシュロッド97は2個1対の円柱状の駒98でそれぞれ支持され、第1のカバー部材90と第2のカバー部材91との間に収容されている。駒98は、第1および第2のカバー部材90、91の、互いの対向面の少なくとも一方に突出形成されている。
An
プッシュロッド97の一端面は鋼球96に当接し、他端つまり先端部はスプロケット外輪99の内周に形成されたカム面(凹部)99aに当接している。スプロケット外輪99の両側面は、第1および第2のカバー部材90、91の外周部近傍の部分に面し、該第1および第2のカバー部材90、91に対して摺動自在に挟持されている。
One end surface of the
クランク軸12には後述のオイルリザーバに連通する油路101が形成され、この油路101は皿ばね93を収容する空間に延びる枝管102を有している。油路101は、さらに、前記オイルシール88の間を通って保持部材87からハブ84の外側に突出したボス103に至る油圧検知管路104を有している。ボス103には、油圧センサ52が取り付けられ、油圧検知管路104を通じて導入される非圧縮性オイルの圧力を検知する。ピストン92の内周と外周、並びに第1のカバー部材90とクランク軸12との間にはO-リング105、106、107、108が配置される。
An
図10は、第2実施形態に係るオイル回路を示す断面図であり、図8と同符号は同一部分である。保持部材87からハブ84の外側に突出しているボス103には、上記の油圧センサ52が設けられる他、ボス103の側部には油圧センサ52と直交する方向にオイル供給管路109を有するオイルリザーバ51が設けられる。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing an oil circuit according to the second embodiment, and the same reference numerals as those in FIG. 8 denote the same parts. The
オイルリザーバ51は第1実施形態のものと同じであり、オイル溜め51a、および逆止弁76を備える。逆止弁76は、チェックボール76aと、チェックボール76aの上面に対向する座面を有するチェックボールシート76bと、チェックボールシート76bをチェックボール76aに押圧付勢するためのチェックボールシートばね76cとからなる。
The
逆止弁76は、油路からオイル溜め51aへ、オイルが逆流するのを防いでいるが、油路の圧力が所定値以上に高圧となったときには、チェックボールシート76bが上方に変位され、オイルをオイル溜め51aに戻すリリーフ機能を果たす。また、逆止弁76は、踏力検出装置の初期組み立て時等にオイル中に発生した気泡をオイル溜め51aに排出するエア抜き機能をも果たす。
The
上記構成により、ペダル12bを踏んでクランク軸12を回転させると人力駆動スプロケット32は回転する。このときスプロケット32にかかりチェーン49が引っ張られると、スプロケット外輪99の内側の凹部つまりカム面99aによってプッシュロッド97が人力駆動スプロケット32の中心部(ハブ)90a寄りに変位する。そうすると、プッシュロッド97が鋼球96側に押されて、カム面94とプレート95との間に食い込む鋼96の楔作用により、ピストン92は図8の左方向に変位して油路101等内のオイルに係る圧力が変化する。この圧力は油圧検知管路104を通じて油圧センサ52で検出される。ピストン92の変位量、つまりオイルの圧力の大きさはプッシュロッド97に係る踏力の大きさに対応する。
このように、本発明の第1、および第2実施形態では、踏力を、非圧縮性のオイルに圧力を加えるピストンの変位に変換する構造としたので、踏力変化をロストモーションなしに直接的に検出することができ、その踏力に応じてモータ13を駆動して補助動力装置付き自転車1の駆動力を補助することができる。
With the above configuration, when the
As described above, in the first and second embodiments of the present invention, the pedaling force is converted into the displacement of the piston that applies pressure to the incompressible oil, so that the pedaling force change can be directly performed without lost motion. The
1…自転車、 2…ヘッドパイプ、 3…メインフレーム、 11…パワーユニット、 12…クランク軸、 13…モータ、 16…ドライバ、 17…バッテリ、 19…リッド、 30…ハブ、 32…人力駆動スプロケット、 33…油圧電圧装置、 48…モータ駆動スプロケット、 49…人力駆動チェーン、 50…モータ駆動チェーン、 51…オイルリザーバ、 52…油圧センサ、 67…カムリング、 69…鋼球、 78、92…ピストン、 97…プッシュロッド、 99…スプロケット外輪、 100…踏力検出装置
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記駆動スプロケット(32)が、
スプロケット歯を有するスプロケット外輪(99)と、
前記クランク軸(12)に固定され、前記スプロケット外輪(99)の両側面に対して摺動自在に接触して設けられた一対の円板状カバー部材(90、91)と、
前記円板状カバー部材(90、91)のハブ(90a)内に収容され、前記クランク軸(12)の軸方向に変位自在に設けられた油圧ピストン(92)と、
前記クランク軸(12)に対する放射方向の前記スプロケット外輪(99)の変位を、前記油圧ピストン(92)に伝達して、該油圧ピストンを前記クランク軸(12)の軸方向の変位に変換するカム機構(97、96)とからなり、
前記油圧ピストン(92)の変位で生じる油路中の非圧縮性オイルの油圧を検知する油圧センサ(52)を具備したことを特徴とする車両の踏力検出装置。 Treading force of a vehicle having a drive sprocket (32) rotated by a pedaling force applied to the crankshaft (12) through the pedal (12b) and a transmission device for transmitting the rotation of the driving sprocket (32) to the driving wheels (14) In the detection device,
The drive sprocket (32)
A sprocket outer ring (99) having sprocket teeth;
A pair of disc-like cover members (90, 91) fixed to the crankshaft (12) and provided slidably in contact with both side surfaces of the sprocket outer ring (99);
A hydraulic piston (92) housed in the hub (90a) of the disc-like cover member (90, 91) and provided to be displaceable in the axial direction of the crankshaft (12);
A cam that transmits the displacement of the sprocket outer ring (99) in the radial direction with respect to the crankshaft (12) to the hydraulic piston (92) and converts the hydraulic piston into an axial displacement of the crankshaft (12). Mechanism (97, 96),
A vehicle treading force detection device comprising a hydraulic pressure sensor (52) for detecting a hydraulic pressure of incompressible oil in an oil passage caused by displacement of the hydraulic piston (92).
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