JPH08133167A - Bicycle with electric motor - Google Patents
Bicycle with electric motorInfo
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- JPH08133167A JPH08133167A JP6298926A JP29892694A JPH08133167A JP H08133167 A JPH08133167 A JP H08133167A JP 6298926 A JP6298926 A JP 6298926A JP 29892694 A JP29892694 A JP 29892694A JP H08133167 A JPH08133167 A JP H08133167A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M23/00—Transmissions characterised by use of other elements; Other transmissions
- B62M23/02—Transmissions characterised by use of other elements; Other transmissions characterised by the use of two or more dissimilar sources of power, e.g. transmissions for hybrid motorcycles
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
- B62M6/10—Rider propelled cycles with auxiliary combustion engine
- B62M6/25—Rider propelled cycles with auxiliary combustion engine power-driven at axle parts
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ペダルの踏力を電動モ
ータの駆動力で補助する電動モータ付自転車に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bicycle with an electric motor, which assists the pedaling force with the driving force of an electric motor.
【0002】[0002]
【従来の技術】電動モータ付自転車においては、ペダル
駆動系の出力とモータ駆動系の出力とを合力装置により
合力して後輪に伝達するようにしており、その合力装置
としては、従来より種々の形式のものが用いられてい
る。例えば特開平5−58379号公報には、大傘歯車
を有する合力軸を備え、この合力軸に増速機および前記
大傘歯車を介してペダル駆動系の出力を伝えると共に、
減速機および前記大傘歯車を介してモータ駆動系の出力
を伝えるようにしたものが記載され、また、特開平4−
244496号公報には、人力で回転するチェーンの緊
張側に圧接される補助スプロケットを備え、この補助ス
プロケットに歯車機構を介してモータ駆動系の出力を伝
えるようにしたものが記載されている。2. Description of the Related Art In a bicycle with an electric motor, the output of a pedal drive system and the output of a motor drive system are combined by a force combiner to be transmitted to a rear wheel. The form is used. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-58379 includes a resultant shaft having a large bevel gear, and transmits the output of a pedal drive system to the resultant shaft via the gearbox and the large bevel gear.
The one in which the output of the motor drive system is transmitted via the reduction gear and the large bevel gear is described.
Japanese Patent No. 244496 discloses an auxiliary sprocket that is pressed against the tension side of a chain that rotates by human power, and that transmits the output of a motor drive system to the auxiliary sprocket via a gear mechanism.
【0003】ところで、この種の自転車においては、ペ
ダル駆動系とモータ駆動系との力配分が所定の比率(通
常は、1:1)となるように、ペダル駆動系の出力に応
じてモータ駆動系の出力を制御している。しかしなが
ら、上記公報類に記載された電動モータ付自転車によれ
ば、それらの合力装置は単純な歯車機構で構成されてい
るため、モータ駆動系の制御遅れによりペダル駆動系に
かかる負担が増大し、あるいはモータ駆動系が故障した
場合に合力装置がロックして急制動してしまうという問
題があった。By the way, in this type of bicycle, the motor is driven according to the output of the pedal drive system so that the force distribution between the pedal drive system and the motor drive system becomes a predetermined ratio (usually 1: 1). It controls the output of the system. However, according to the electric motor-operated bicycle described in the above publications, since the resultant device is composed of a simple gear mechanism, the load on the pedal drive system increases due to the control delay of the motor drive system, Alternatively, when the motor drive system fails, there is a problem that the resultant device locks and suddenly brakes.
【0004】そこで、特願平6−85995号には、合
力装置として差動歯車装置を用い、この差動歯車装置の
差動を利用してモータ駆動系の制御遅れを吸収し、かつ
モータ駆動系の故障に起因するロックを解消するように
した電動モータ付自転車が提案されている(未公知)。Therefore, in Japanese Patent Application No. 6-85995, a differential gear device is used as a resultant device and the differential of the differential gear device is utilized to absorb the control delay of the motor drive system and to drive the motor. A bicycle with an electric motor has been proposed (unknown) in which a lock caused by a system failure is eliminated.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記差
動歯車装置を合力装置として用いた新たな電動モータ付
自転車によれば、モータの回転が上がらないモータ始動
時、あるいはバッテリ上り時には、ペダル駆動系の出力
が差動歯車装置のピニオンギヤの回転を通じてモータに
伝わり、モータが逆回転して、ペダルが空回りしてしま
う虞があった。However, according to the new bicycle with an electric motor using the above-mentioned differential gear device as a resultant device, the pedal drive system is used at the time of starting the motor when the rotation of the motor does not increase or when the battery goes up. There is a risk that the output of the above will be transmitted to the motor through the rotation of the pinion gear of the differential gear device, the motor will rotate in the reverse direction, and the pedal will idle.
【0006】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、差動歯車装置を合力装
置として用いた電動モータ付自転車において、ペダル駆
動系の出力が差動歯車装置を経てモータに伝わるのを規
制し、もってペダルの空回りを抑制することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a bicycle with an electric motor using a differential gear device as a resultant device, in which the output of a pedal drive system is a differential gear. It is to restrict the transmission to the motor through the device, and thereby suppress the idle rotation of the pedal.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ペダル駆動系の出力とモータ駆動系の出
力とを差動歯車装置により合力して後輪に伝達し、かつ
ペダル駆動系の出力に応じてモータ駆動系の出力を制御
するようにした電動モータ付自転車において、前記差動
歯車装置のサイドギヤを回転させるペダル側駆動軸とモ
ータ側駆動軸との間に、両者の所定範囲を越えた相対回
転を規制する回転止め手段を介装するように構成したこ
とを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention is directed to the output of a pedal drive system and the output of a motor drive system, which are combined by a differential gear device to be transmitted to a rear wheel, and the pedal drive system. In an electric motor-powered bicycle in which the output of a motor drive system is controlled according to the output of the system, a predetermined value is provided between a pedal-side drive shaft that rotates a side gear of the differential gear device and a motor-side drive shaft. It is characterized in that a rotation stopping means for restricting relative rotation beyond the range is interposed.
【0008】また本発明は、上記構成に加え、ペダル側
駆動軸の回転数に基いてモータ側駆動軸の回転数を制御
する制御手段をさらに設けることができる。In addition to the above structure, the present invention can further comprise control means for controlling the rotation speed of the motor side drive shaft based on the rotation speed of the pedal side drive shaft.
【0009】[0009]
【作用】上記のように構成した電動モータ付自転車にお
いては、モータ始動時、バッテリ上り時等でペダル側駆
動軸とモータ側駆動軸とに大きな回転差が生じると、両
駆動軸の相対回転が回転止め手段により規制され、ペダ
ル側駆動軸の回転にモータ側駆動軸が追従し、モータが
逆回転することはなくなる。In the electric motor-equipped bicycle constructed as described above, when a large rotation difference occurs between the pedal-side drive shaft and the motor-side drive shaft at the time of starting the motor, when the battery is exhausted, etc., the relative rotation of both drive shafts will occur. The motor-side drive shaft follows the rotation of the pedal-side drive shaft by being restricted by the rotation stopping means, and the motor does not reversely rotate.
【0010】また、ペダル側駆動軸の回転数に基いてモ
ータ側駆動軸の回転数を制御する制御手段を設けた場合
は、制御手段によりモータ側駆動軸の回転数を一時的に
高めてペダル側駆動軸との間に回転数差を発生させ、両
駆動軸を相互に回転可能な状態に戻すことができる。When the control means for controlling the rotation speed of the motor side drive shaft based on the rotation speed of the pedal side drive shaft is provided, the rotation speed of the motor side drive shaft is temporarily increased by the control means. It is possible to generate a difference in the number of rotations with the side drive shaft and return both drive shafts to a mutually rotatable state.
【0011】[0011]
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面にもとづい
て説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0012】図8は、本発明にかゝる電動モータ付自転
車の全体構造を示したものである。同図において、1は
メインフレーム、2は、メインフレーム1の前部にハン
ドル3により操作可能に支持された前輪、4は、メイン
フレーム1から延ばしたサブフレーム5に後述の動力伝
達機構10を介して支持された後輪、6はメインフレー
ム1の中央部に支持されたサドル、7は、前記サドル6
の下方に配置された、ペダル8を有するクランク、9
は、前記動力伝達機構10の一端側にクランク7の回転
を伝達するチェーン伝達機構、11は、動力伝達機構1
0の他端側へ伝える駆動力を発生するモータ(電動モー
タ)である。FIG. 8 shows the entire structure of a bicycle with an electric motor according to the present invention. In the figure, 1 is a main frame, 2 is a front wheel operably supported on a front portion of the main frame 1 by a handle 3, 4 is a sub-frame 5 extending from the main frame 1, and a power transmission mechanism 10 to be described later is provided. A rear wheel supported through the saddle 6, a saddle 6 supported at the center of the main frame 1, and a saddle 6
A crank with a pedal 8 arranged below the
Is a chain transmission mechanism that transmits the rotation of the crank 7 to one end side of the power transmission mechanism 10, and 11 is the power transmission mechanism 1
It is a motor (electric motor) that generates a driving force transmitted to the other end side of 0.
【0013】動力伝達機構10は、図1および2に示さ
れるように、クランク7の回転を前記チェーン伝達機構
9および第1の動力伝達部材12を介して受けるペダル
側駆動軸13と、モータ11の回転を第2の動力伝達部
材14を介して受けるモータ側駆動軸15と、両駆動軸
13、15から伝えられた力を合力して後輪4に伝達す
る差動歯車装置16とから概略構成されている。ペダル
側駆動軸13とモータ側駆動軸15とは後輪4の軸線上
に配置され、それぞれは第1、第2の動力伝達部材1
2、14に対して回転不能に結合(こゝではスプライン
結合)されている。なお、両駆動軸13、15の直径は
同一に設定されている。As shown in FIGS. 1 and 2, the power transmission mechanism 10 includes a pedal-side drive shaft 13 that receives rotation of the crank 7 via the chain transmission mechanism 9 and the first power transmission member 12, and a motor 11. The motor-side drive shaft 15 that receives the rotation of the drive shaft 14 via the second power transmission member 14 and the differential gear device 16 that combines the forces transmitted from the drive shafts 13 and 15 and transmits the resultant force to the rear wheel 4. It is configured. The pedal-side drive shaft 13 and the motor-side drive shaft 15 are arranged on the axis of the rear wheel 4, and each of the first and second power transmission members 1 is provided.
It is non-rotatably connected (spline connection in this case) to 2 and 14. The drive shafts 13 and 15 have the same diameter.
【0014】上記第1の動力伝達部材12は、乗車右側
のサブフレーム5と一体の支持筒5aに螺合しかつナッ
ト17aを用いて固定した第1の支持軸18に、軸受1
9を介して回動自在に嵌装されている。この第1の動力
伝達部材12にはスプロケット20が嵌着されており、
このスプロケット20には、上記クランク7に固定した
スプロケット21(図2)から延ばしたチェーン22が
掛けられている。これら第1の動力伝達部材12、各ス
プロケット20,21およびチェーン22は上記チェー
ン伝達機構9を構成し、ペダル側駆動軸13には、この
チェーン伝達機構9を介してクランク7の回転が伝達さ
れるようになっている。The first power transmission member 12 is mounted on a first support shaft 18 which is screwed into a support cylinder 5a which is integral with the subframe 5 on the right side of the vehicle and is fixed with a nut 17a.
It is rotatably fitted through 9. A sprocket 20 is fitted to the first power transmission member 12,
A chain 22 extending from a sprocket 21 (FIG. 2) fixed to the crank 7 is hung on the sprocket 20. The first power transmission member 12, the sprockets 20, 21 and the chain 22 constitute the chain transmission mechanism 9, and the rotation of the crank 7 is transmitted to the pedal side drive shaft 13 via the chain transmission mechanism 9. It has become so.
【0015】また、第2の動力伝達部材14は、乗車左
側のサブフレーム5と一体の支持筒5bに螺合しかつナ
ット17bを用いて固定した第2の支持軸23に、軸受
24を介して回動自在に嵌装されている。この第2の動
力伝達部材14は、全体としてカップ状をなし、その大
径の筒状部14aの外周面にはプーリ(タイミングプー
リ)25が一体に形成され、このプーリ25には前記モ
ータ11の出力軸に固定したプーリ26から延ばしたベ
ルト(タイミングベルト)27が掛けられている。これ
ら第2の動力伝達部材14、各プーリ25,26および
ベルト27は減速機構28を構成し、モータ側駆動軸1
5には、この減速機構28を介してモータ11の回転が
伝達されるようになっている。The second power transmission member 14 is mounted on a second support shaft 23, which is screwed into a support cylinder 5b integral with the subframe 5 on the left side of the vehicle and fixed with a nut 17b, through a bearing 24. Is rotatably fitted. The second power transmission member 14 has a cup shape as a whole, and a pulley (timing pulley) 25 is integrally formed on the outer peripheral surface of a cylindrical portion 14a having a large diameter. A belt (timing belt) 27 extended from a pulley 26 fixed to the output shaft of the. The second power transmission member 14, the pulleys 25 and 26, and the belt 27 constitute a speed reduction mechanism 28, and the motor-side drive shaft 1
The rotation of the motor 11 is transmitted to the motor 5 through the speed reduction mechanism 28.
【0016】一方、差動歯車装置16はカップ状の第2
の動力伝達部材14内に配置され、図1に良く示される
ように、そのケース(デフケース)30の両端部が第1
の動力伝達軸12と第2の動力伝達軸14とに軸受31
a,31bを介して回動自在に支持されている。デフケ
ース30は、ケース本体32とこのケース本体32の開
口端にボルト33を介して被着された蓋体34とからな
っており、その蓋体34には、第2の動力伝達部材14
の開口端部が軸受31cを介して嵌合されている。前記
デフケース30内には、一対のサイドギヤ35と一対の
ピニオンギヤ36とが相互に噛み合った状態で配置され
ている。一対のサイドギヤ35は、ペダル側駆動軸13
およびモータ側駆動軸15のそれぞれに回転不能に結合
(スプライン結合)され、一方、ピニオンギヤ36のそ
れぞれは、ケース本体32の内面に後輪4の軸線に直交
する方向に延ばして植設したピニオンシャフト37に回
動自在に装着されている。On the other hand, the differential gear unit 16 is a cup-shaped second gear.
As shown in FIG. 1, both ends of the case (differential case) 30 are arranged in the power transmission member 14 of the first
Bearings 31 on the power transmission shaft 12 and the second power transmission shaft 14
It is rotatably supported via a and 31b. The differential case 30 includes a case main body 32 and a lid 34 attached to the open end of the case main body 32 via bolts 33. The lid 34 has the second power transmission member 14 attached thereto.
The open end of the is fitted through a bearing 31c. A pair of side gears 35 and a pair of pinion gears 36 are arranged in the differential case 30 so as to mesh with each other. The pair of side gears 35 includes the pedal-side drive shaft 13
And the motor-side drive shaft 15 are non-rotatably coupled (spline-coupled) to each other, while the pinion gears 36 are planted on the inner surface of the case body 32 so as to extend in a direction orthogonal to the axis of the rear wheel 4. It is rotatably attached to 37.
【0017】こゝで、上記デフケース30の蓋体34に
はボルト38を用いて後輪4が取付けられている。後輪
4は、図2に良く示されるように、前記デフケース30
に対する取付部分を有底筒状のディスク部39として構
成すると共に、このディスク部39とタイヤ40との間
を断面三角形のリング部41にて連接している。また、
第2の支持軸23を支持する支持筒5bには、前記モー
タ11を支持するホイールケース42が取付けられてい
る。このホイールケース42は有底筒状をなし、前記後
輪4のディスク部39内に遊嵌されている。これによ
り、動力伝達機構10の全体は、車輪のディスク部39
とホイールケース42とにより外部から隔絶され、風雨
や土砂等のから保護されるようになる。Here, the rear wheel 4 is attached to the lid 34 of the differential case 30 using bolts 38. As shown in FIG. 2, the rear wheel 4 includes the differential case 30.
The disc mounting portion 39 is configured as a bottomed tubular disc portion 39, and the disc portion 39 and the tire 40 are connected by a ring portion 41 having a triangular cross section. Also,
A wheel case 42 that supports the motor 11 is attached to the support cylinder 5b that supports the second support shaft 23. The wheel case 42 has a bottomed tubular shape and is loosely fitted in the disc portion 39 of the rear wheel 4. As a result, the entire power transmission mechanism 10 has the disk portion 39 of the wheel.
It is isolated from the outside by the wheel case 42 and is protected from wind and rain, earth and sand, and the like.
【0018】また、乗車右側のサブフレーム5にはペダ
ル側駆動軸13の回転数を検出する回転センサ(ペダル
側回転センサ)43が取付けられ、一方、乗車左側のサ
ブフレーム5(こゝではホイールケース42)とにはモ
ータ側駆動軸15の回転数を検出する回転センサ(モー
タ側回転センサ)44がブラケット45を介して取付け
られている。ペダル側回転センサ43は第1の動力伝達
部材12に一体的に設けたフランジ46に、モータ側回
転センサ44は第2の動力伝達部材14に一体的に設け
たフランジ47にそれぞれ対面して配置されており、両
回転センサ43,44は、これらフランジ46、47を
介して間接的に各駆動軸13,15の回転数を検出す
る。これら回転センサ43,44の信号は、図4に示す
ようにコントローラ(制御手段)48に送出されるよう
になっている。コントローラ48は、ペダル側駆動軸1
3とモータ側駆動軸15との回転数が所定の比率(通常
は、1:1)となるように、ペダル側回転センサ43の
信号に基いてモータ11の回転数をフィードバック制御
する機能を有している。A rotation sensor (pedal-side rotation sensor) 43 for detecting the number of rotations of the pedal-side drive shaft 13 is attached to the sub-frame 5 on the right side of the boarding, while the sub-frame 5 on the left side of the boarding (wheels in this case). A rotation sensor (motor-side rotation sensor) 44 that detects the number of rotations of the motor-side drive shaft 15 is attached to the case 42) via a bracket 45. The pedal-side rotation sensor 43 and the motor-side rotation sensor 44 are arranged so as to face a flange 46 integrally formed on the first power transmission member 12 and a flange 47 integrally formed on the second power transmission member 14, respectively. Both rotation sensors 43 and 44 indirectly detect the number of rotations of the drive shafts 13 and 15 via the flanges 46 and 47. The signals of these rotation sensors 43 and 44 are sent to a controller (control means) 48 as shown in FIG. The controller 48 uses the pedal-side drive shaft 1
3 and the motor-side drive shaft 15 have a function of performing feedback control of the number of rotations of the motor 11 based on a signal from the pedal-side rotation sensor 43 so that the number of rotations becomes a predetermined ratio (usually 1: 1). are doing.
【0019】上記差動歯車装置16を備えた電動モータ
付自転車においては、ペダル8を踏込んでクランク7を
回転させると、その駆動軸13の回転数(回転速度)S
t がペダル側回転センサ43により検出され、コントロ
ーラ48はその回転数St を取り込んで、通常はそれと
同じ回転数がモータ側駆動軸15で得られるようにモー
タ11すなわちその駆動軸15の回転数を制御する。こ
の結果、両駆動軸13と15とが同一方向に同じ回転数
で回転し、差動歯車装置16内のピニオンギヤ36は回
転しないでそのデフケース30が両駆動軸13,15と
同じ回転数で回転し、その回転が後輪4に伝達される。
なお、モータ側駆動軸15の回転数Smは回転センサ4
4により監視されており、コントローラ48は、その回
転センサ44からの信号に基いてモータ11の回転をフ
ィードバック制御する。In the electric motor-equipped bicycle equipped with the differential gear unit 16, when the pedal 8 is depressed to rotate the crank 7, the rotational speed (rotational speed) S of the drive shaft 13 is increased.
When t is detected by the pedal side rotation sensor 43, the controller 48 takes in the number of rotations St, and normally, the number of rotations of the motor 11, that is, the drive shaft 15 thereof, is obtained so that the same number of rotations can be obtained by the motor side drive shaft 15. Control. As a result, both drive shafts 13 and 15 rotate in the same direction at the same rotational speed, the pinion gear 36 in the differential gear device 16 does not rotate, and the differential case 30 rotates at the same rotational speed as both drive shafts 13 and 15. Then, the rotation is transmitted to the rear wheel 4.
The rotation speed Sm of the motor-side drive shaft 15 is calculated by the rotation sensor 4
The controller 48 performs feedback control of the rotation of the motor 11 based on the signal from the rotation sensor 44.
【0020】ところで、上記した同速制御方式によれ
ば、ペダル側駆動軸13がある回転数St に達してから
モータ側駆動軸15がその回転数St に達するまでに制
御遅れがあり、この制御遅れに起因してペダル側駆動軸
13とモータ側駆動軸15との間にわずかの回転数差が
生じる。しかし、この回転数差は、ピニオンギヤ36が
回転することですなわち差動歯車装置16の差動により
吸収され、したがってペダル駆動系にかかる負担が増大
することはない。なお、例えばモータ11または減速機
構28が何らかの原因により作動停止した場合も、ペダ
ル側駆動軸13とモータ側駆動軸15との間に回転数差
が生じるが、この場合も前記したと同様にピニオンギヤ
36が回転してデフケース30が回転し、後輪4の回転
が継続されることになる。By the way, according to the above-mentioned same speed control system, there is a control delay from when the pedal-side drive shaft 13 reaches a certain rotation speed St to when the motor-side drive shaft 15 reaches the rotation speed St. Due to the delay, a slight rotational speed difference occurs between the pedal-side drive shaft 13 and the motor-side drive shaft 15. However, this rotation speed difference is absorbed by the rotation of the pinion gear 36, that is, by the differential of the differential gear device 16, and therefore the load on the pedal drive system is not increased. Even when the motor 11 or the speed reduction mechanism 28 stops operating for some reason, for example, a rotational speed difference occurs between the pedal-side drive shaft 13 and the motor-side drive shaft 15, but in this case as well, the pinion gear is the same as described above. 36 rotates, the differential case 30 rotates, and the rotation of the rear wheel 4 is continued.
【0021】ところで、例えばモータ11の回転が上が
らないモータ始動時、あるいはバッテリ上り時には、モ
ータ側駆動軸15が反力の受けとして機能しないため、
ピニオンギヤ36の回転に応じてモータ側駆動軸15が
ペダル側駆動軸13と逆方向に回転し、その回転が第2
の動力伝達部材14およびベルト27を介してモータ1
1に伝えられ、モータ11が逆回転してしまうことにな
る。このような現象が起こると、当然のこととして後輪
4にペダル側駆動軸13の回転が伝わらず、ペダル8が
空回りしてしまうことになる。By the way, for example, at the time of starting the motor in which the rotation of the motor 11 does not increase or when the battery goes up, the drive shaft 15 on the motor side does not function as a reaction force receiving member.
The motor-side drive shaft 15 rotates in the opposite direction to the pedal-side drive shaft 13 in response to the rotation of the pinion gear 36, and the rotation of the pinion gear 36 rotates in the second direction.
1 via the power transmission member 14 and the belt 27 of
1 is transmitted to the motor 11, and the motor 11 rotates in the reverse direction. When such a phenomenon occurs, it goes without saying that the rotation of the pedal side drive shaft 13 is not transmitted to the rear wheel 4 and the pedal 8 runs idle.
【0022】そこで、本実施例においては、図1および
3によく示されるように、差動歯車装置16内に挿入さ
れたペダル側駆動軸13およびモータ側駆動軸15の挿
入端のそれぞれに、相互に係合可能な突起(回転止め手
段)51、52を設けている。各突起51、52は、全
く同じ大きさの台形をなし、対応する駆動軸13、15
の周縁側に偏位して設けられている。これにより、いま
ペダル側駆動軸13とモータ側駆動15とが相対回転す
ると、各駆動軸上の突起51と52とが、それぞれの側
面51aと52aとを当接させて合体し、力の大きい方
の駆動軸の回転に他方の駆動軸が追従するようになる。Therefore, in this embodiment, as well shown in FIGS. 1 and 3, the pedal-side drive shaft 13 and the motor-side drive shaft 15 inserted into the differential gear unit 16 are respectively provided with insertion ends. Protrusions (rotation stopping means) 51 and 52 which can be engaged with each other are provided. Each protrusion 51, 52 has a trapezoid of the same size, and the corresponding drive shaft 13, 15
Is provided so as to be offset toward the peripheral edge side. As a result, when the pedal-side drive shaft 13 and the motor-side drive 15 are rotated relative to each other, the protrusions 51 and 52 on the drive shafts are brought into contact with the respective side surfaces 51a and 52a to be united, and the force is large. The other drive shaft follows the rotation of the other drive shaft.
【0023】このように構成した電動モータ付自転車に
おいては、モータ11の回転が上がらないモータ始動
時、あるいはバッテリ上り時に、ペダル側駆動軸13の
回転に応じてピニオンギヤ36が回転し、モータ側駆動
軸15が逆回転する。すると、上記したように回転途中
から両駆動軸13、15に設けた突起51、52が合体
し、この結果、ペダル側駆動軸13の回転がピニオンギ
ヤ36およびピニオンシャフト37を経てデフケース3
0に伝達され、さらに後輪4に伝達される。すなわち、
ペダル8は発進初期にわずか空回りするだけとなり、ペ
ダル8の踏力は確実に後輪4に伝達される。In the electric motor-operated bicycle constructed as described above, the pinion gear 36 rotates in response to the rotation of the pedal drive shaft 13 at the time of starting the motor when the rotation of the motor 11 does not increase or when the battery goes up, and drives the motor. The shaft 15 rotates in the reverse direction. Then, as described above, the protrusions 51 and 52 provided on both drive shafts 13 and 15 are united during the rotation, and as a result, the rotation of the pedal-side drive shaft 13 passes through the pinion gear 36 and the pinion shaft 37 and the differential case 3 is rotated.
0 is transmitted to the rear wheel 4. That is,
The pedal 8 only idles slightly at the beginning of starting, and the pedaling force of the pedal 8 is reliably transmitted to the rear wheel 4.
【0024】しかして、本実施例においては、図5に示
すように、自転車の発進時点Aからペダル8を踏む込ん
で所定時間経過する時点Cまでは、モータ11の運転
(モータへの通電)を停止して、上記した突起51、5
2の合体によりペダル8の踏力のみで後輪4を回転させ
るようにし、時点Cを越えたらモータ11に通電し、モ
ータ11の回転を一時的に増速した後、時点Dから上記
した同速制御に移行する。In the present embodiment, however, as shown in FIG. 5, the motor 11 is operated (energized to the motor) from the starting point A of the bicycle to the point C when the pedal 8 is depressed and a predetermined time elapses. Stop the projections 51 and 5 described above.
When the rear wheel 4 is rotated only by the pedaling force of the pedal 8 by the combination of the two, the motor 11 is energized after the time point C is exceeded, the rotation of the motor 11 is temporarily increased, and then the same speed as described above is started from the time point D. Transfer to control.
【0025】この場合、図6の(A)に示すように、発
進前にペダル側駆動軸13の突起(ペダル側突起)51
とモータ側駆動軸15の突起(モータ側突起)52とが
180度相反する位置(原位置)にあるとすれば、前記
したペダル8の踏み込みと同時にペダル側突起51が矢
印a方向へ回転し、これに応じてモータ側突起52が矢
印b方向へ回転し、所定角度(90度以下)回転した後
に両突起51と52とが合体する。換言すると、両突起
51と52とが合体するまでは、モータ11がクランク
7と逆方向に回転し、ペダル8が空回りすることにな
る。ただし、この空回り時間は、前記したように90度
以下の回転角範囲となるので、わずかとなる。なお、図
5に示した時点Bは、両突起51と52とが合体する時
点を表している。In this case, as shown in FIG. 6 (A), the projection 51 (pedal-side projection) 51 of the pedal-side drive shaft 13 before starting the vehicle.
Assuming that the motor-side drive shaft 15 and the protrusion (motor-side protrusion) 52 are at 180-degree opposite positions (original position), the pedal-side protrusion 51 rotates in the direction of arrow a at the same time when the pedal 8 is depressed. In response to this, the motor-side protrusion 52 rotates in the direction of the arrow b, and after rotating by a predetermined angle (90 degrees or less), both protrusions 51 and 52 are united. In other words, the motor 11 rotates in the direction opposite to the crank 7 and the pedal 8 runs idle until the protrusions 51 and 52 are united. However, this idling time is short because it is in the rotation angle range of 90 degrees or less as described above. It should be noted that the time point B shown in FIG. 5 represents the time point when the protrusions 51 and 52 are united.
【0026】本実施例においては、上記したように時点
Cまではモータ11の運転を停止しているので、時点B
を越えると、両突起51と52とは、図6の(B)に示
すようにペダル側回転軸13の回転方向aへ一体に回転
し、モータ側駆動軸15すなわちモータ11の回転はク
ランク8の回転数と一致して増大する。そして、時点C
を越えると、上記したようにモータ11の増速運転に入
る。この増速運転により、図6の(D)に矢印cで示す
ように、モータ側突起52がペダル側突起51より先に
進む。本実施例において、上記増速制御に入る時点D
は、両突起51と52とが180度相反する原位置に復
帰する時点とされており、この時点Dに達すると同時に
同速制御に移行し、その後は、上記したと同様にペダル
側駆動軸13の回転数St に応じてモータ11の回転が
フィードバック制御され、さらには差動歯車装置16の
差動により制御遅れが吸収される。なお、モータ11の
増速制御に入る時点は、モータ11の回転が適当に上が
って逆回転が発生しなくなる時点とする。In this embodiment, since the operation of the motor 11 is stopped until the time point C as described above, the time point B
6B, the protrusions 51 and 52 integrally rotate in the rotation direction a of the pedal-side rotation shaft 13 as shown in FIG. 6B, and the rotation of the motor-side drive shaft 15, that is, the motor 11 rotates. Increases in accordance with the rotation speed of. And time point C
When it exceeds, the acceleration operation of the motor 11 is started as described above. By this speed-up operation, the motor-side protrusion 52 advances ahead of the pedal-side protrusion 51, as indicated by the arrow c in FIG. In this embodiment, the time point D at which the acceleration control is started.
Is a time point at which both the projections 51 and 52 return to the original position where they contradict each other by 180 degrees, and at the same time when the time point D is reached, the same speed control is performed, and thereafter, similarly to the above, the pedal side drive shaft is moved. The rotation of the motor 11 is feedback-controlled according to the rotation speed St of 13 and the control delay is absorbed by the differential of the differential gear device 16. The time when the speed increasing control of the motor 11 is started is the time when the rotation of the motor 11 appropriately increases and the reverse rotation does not occur.
【0027】図7は、上記回転止め手段51,52を備
えた電動モータ付自転車に対して上記制御方式を採用し
た場合の車輪(後輪4)の回転数の経時変化を、回転止
め手段を持たない自転車に対して同速制御を採用した場
合(比較例)の結果と対比して示したものである。これ
より、本実施例におけるペダルの空回り時間T1 は、比
較例の空回り時間T2 に比較して著しく小さくなること
が明らかである。本実施例においては特に、モータ11
の運転を開始する時点Cでは、モータ11がペダルと同
一方向へ同速回転しているので、モータ11の起動に要
する消費電力は少なくて済み、コスト的にも有利とな
る。FIG. 7 shows the change in the rotational speed of the wheel (rear wheel 4) with time when the control system is applied to the electric motor-equipped bicycle provided with the rotation stopping means 51 and 52. This is shown in comparison with the result of the case where the same speed control is adopted for a bicycle not having it (comparative example). From this, it is clear that the idling time T 1 of the pedal in this embodiment is significantly smaller than the idling time T 2 of the comparative example. Particularly in this embodiment, the motor 11
Since the motor 11 rotates at the same speed in the same direction as the pedal at the time point C when the operation is started, the power consumption required for starting the motor 11 is small, which is advantageous in terms of cost.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
かゝる電動モータ付自転車によれば、回転止め手段がモ
ータの逆回転を小さい範囲に抑えるので、モータ始動時
やバッテリ上り時にもペダル駆動系の出力が後輪に有効
に伝達され、ペダルの空回りは最小限に抑えられる。ま
た、回転止め手段は、入力軸にわずかの形状変更を加え
るだけなので、構造の複雑化やコスト上昇は最小限に抑
えられる。しかも、所定の回転角度範囲で差動歯車装置
の差動が確保されるので、制御遅れに起因するペダル駆
動系の負担増が抑制されることはもちろん、モータ駆動
系が故障しても急制動することはなくなる。また、ペダ
ル側駆動軸の回転数に基いてモータ側駆動軸の回転数を
制御する制御手段を設けた場合は、適宜差動歯車装置を
差動可能状態に戻して、その差動を保証することができ
る。As described above in detail, according to the electric motor-operated bicycle of the present invention, the rotation stopping means suppresses the reverse rotation of the motor within a small range. Also, the output of the pedal drive system is effectively transmitted to the rear wheels, and idling of the pedal is minimized. Further, since the rotation stopping means only makes a slight change in the shape of the input shaft, complication of the structure and cost increase can be suppressed to the minimum. Moreover, since the differential of the differential gear device is ensured within the predetermined rotation angle range, the increase in the load on the pedal drive system due to the control delay is suppressed, and even if the motor drive system fails, sudden braking is possible. There is nothing to do. Further, when the control means for controlling the rotation speed of the motor-side drive shaft based on the rotation speed of the pedal-side drive shaft is provided, the differential gear device is appropriately returned to the differential-enabling state to guarantee the differential. be able to.
【図1】本発明にかゝる電動モータ付自転車の要部構造
を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main structure of a bicycle with an electric motor according to the present invention.
【図2】本電動モータ付自転車の全体構造の中における
動力伝達機構の組付構造を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the assembly structure of the power transmission mechanism in the overall structure of the electric motor-assisted bicycle.
【図3】本電動モータ付自転車における回転止め手段の
構造を示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing the structure of rotation stopping means in the present electric motor-operated bicycle.
【図4】本電動モータ付自転車の制御系を示すブロック
図である。FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the electric motor-equipped bicycle.
【図5】本電動モータ付自転車における制御内容の一例
を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing an example of control contents in the present bicycle with an electric motor.
【図6】本電動モータ付自転車における制御内容を説明
する模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the control contents of the bicycle with an electric motor of the present invention.
【図7】本電動モータ付自転車における制御結果を比較
例と対比して示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing a control result of the bicycle with the electric motor in comparison with a comparative example.
【図8】本電動モータ付自転車の全体構造を示す側面図
である。FIG. 8 is a side view showing the overall structure of the present bicycle with an electric motor.
1 メインフレーム 4 後輪 5 サブフレーム 7 クランク 8 ペダル 10 動力伝達機構 11 電動モータ 12 ペダル側動力伝達部材 13 ペダル側駆動軸 14 モータ側動力伝達部材 15 モータ側駆動軸 30 デフケース 35 サイドギヤ 36 ピニオンギヤ 43 ペダル側回転センサ 44 モータ側回転センサ 48 コントローラ 1 Main Frame 4 Rear Wheel 5 Sub Frame 7 Crank 8 Pedal 10 Power Transmission Mechanism 11 Electric Motor 12 Pedal Side Power Transmission Member 13 Pedal Side Drive Shaft 14 Motor Side Power Transmission Member 15 Motor Side Drive Shaft 30 Differential Case 35 Side Gear 36 Pinion Gear 43 Pedal Side rotation sensor 44 Motor side rotation sensor 48 Controller
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成6年12月12日[Submission date] December 12, 1994
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図5[Name of item to be corrected] Figure 5
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図5】 [Figure 5]
Claims (2)
力とを差動歯車装置により合力して後輪に伝達し、かつ
ペダル駆動系の出力に応じてモータ駆動系の出力を制御
するようにした電動モータ付自転車において、前記差動
歯車装置のサイドギヤを回転させるペダル側駆動軸とモ
ータ側駆動軸との間に、両者の所定範囲を越えた相対回
転を規制する回転止め手段を介装したことを特徴とする
電動モータ付自転車。1. An output of a pedal drive system and an output of a motor drive system are combined by a differential gear device and transmitted to a rear wheel, and the output of a motor drive system is controlled according to the output of the pedal drive system. In the bicycle with an electric motor described above, a rotation stop means is interposed between the pedal-side drive shaft for rotating the side gear of the differential gear device and the motor-side drive shaft for restricting relative rotation of the both sides beyond a predetermined range. A bicycle with an electric motor characterized in that
側駆動軸の回転数を制御する制御手段を設けたことを特
徴とする請求項1に記載の電動モータ付自転車。2. The bicycle with an electric motor according to claim 1, further comprising control means for controlling the rotation speed of the motor-side drive shaft based on the rotation speed of the pedal-side drive shaft.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6298926A JPH08133167A (en) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | Bicycle with electric motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6298926A JPH08133167A (en) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | Bicycle with electric motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08133167A true JPH08133167A (en) | 1996-05-28 |
Family
ID=17865979
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6298926A Pending JPH08133167A (en) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | Bicycle with electric motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08133167A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ITUB20152421A1 (en) * | 2015-07-23 | 2017-01-23 | Zehus S P A | Device for assisted movement of a pedal assisted bicycle, equipped with means for coupling with the frame of said bicycle |
US10479441B2 (en) | 2016-08-23 | 2019-11-19 | Shimano Inc. | Bicycle hub assembly and bicycle control system |
-
1994
- 1994-11-08 JP JP6298926A patent/JPH08133167A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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ITUB20152421A1 (en) * | 2015-07-23 | 2017-01-23 | Zehus S P A | Device for assisted movement of a pedal assisted bicycle, equipped with means for coupling with the frame of said bicycle |
US10479441B2 (en) | 2016-08-23 | 2019-11-19 | Shimano Inc. | Bicycle hub assembly and bicycle control system |
US11331947B2 (en) | 2016-08-23 | 2022-05-17 | Shimano Inc. | Bicycle hub assembly and bicycle control system |
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