JPH08247866A - 電動機付き自転車における踏力検出装置 - Google Patents

電動機付き自転車における踏力検出装置

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JPH08247866A
JPH08247866A JP9296395A JP9296395A JPH08247866A JP H08247866 A JPH08247866 A JP H08247866A JP 9296395 A JP9296395 A JP 9296395A JP 9296395 A JP9296395 A JP 9296395A JP H08247866 A JPH08247866 A JP H08247866A
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JP
Japan
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sprocket
bicycle
rotary drive
pedaling force
pedal
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Pending
Application number
JP9296395A
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English (en)
Inventor
Takeshi Tanimichi
毅 谷道
Yasuhiro Hasegawa
康弘 長谷川
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KYOEI GIKEN KK
Original Assignee
KYOEI GIKEN KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 汎用の自転車とほとんど変わらない程度に構
造が簡単であり、しかも、踏力の値に正確性が得られる
電動機付き自転車における踏力検出装置を提供する。 【構成】 自転車のペダルシャフト2に、後輪駆動用
のチェーン7が掛かるスプロケット12を回転自由に軸
支する他、それとギア16a,16bが同一の回転駆動
体11を隣接して一体に取り付け、回転駆動体11の回
転に対しスプロケット12の回転に踏力に比例する位相
ずれLが生じ得るように、回転駆動体11とスプロケッ
ト12との間に牽引部材としてコイルスプリング15を
介在させ、電気的には、二つの近接スイッチ13a,1
3bによりギア16a,16bの通過をパルス信号とし
て捉えることにより、前記位相ずれLを正確性の高い遅
延時間Tとして検出し、遅延時間Tを車速と乗じて踏力
としてモータ制御部へ出力するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
【0001】この発明は、上り坂や悪路においてペダル
を踏む負担を軽減するために、電動モータにより駆動輪
に補助的に回転力を付与するようにした電動機付き自転
車において、その補助的な回転力を付与する前提条件と
しての踏力の値を検出する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の電動機付き自転車は、人力によ
る駆動系の他に、電動機による駆動系を並列に設けたも
ので、踏力検出装置は、踏力を軽減する目的で電動機を
適切なトルクで作動させるために設けられ、この踏力の
値は、ペダルを踏むことにより負荷との間に発生する変
化量として捉えられ、この踏力の値と、車速の値に基づ
いてモータトルクの制御がなされる。
【0003】従来、踏力の検出装置としては、踏力に基
づく変化量の測定のために、例えば、ペダルシャフトと
同軸上にトーションバー(捩れ棒)を設けたものが挙げ
られる。これによれば、ペダルを踏んだ時のペダルシャ
フトのトルクによって、軸を中心とする回転方向に捩れ
変位が発生するので、この変位をカムの働きで直線的な
動きに変え、移動量検出型のセンサーで踏力の大きさを
読み取り、その値をモータ制御部へ電気信号として伝達
する仕組みとなっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電動機付き自転車における踏力検出装置は、クランク部
分の構造が非常に複雑であり部品点数も多くなるために
量産に適しなく、また、汎用の自転車を改造するような
製造手段にも適しないために、極めてコスト高となると
いう問題があった。また、踏力を物体のずれ、或いは移
動量の大きさとして検出するために、必ずしも正確性が
得られなかった。
【0005】この発明は、上記のような実情に鑑みて、
汎用の自転車とほとんど変わらない程度に構造が簡単で
あり、しかも、踏力の値に正確性が得られやすい電動機
付き自転車における踏力検出装置を提供することを目的
とした。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めのこの発明は、自転車のペダルシャフトに、後輪駆動
用のチェーンが掛かるスプロケットを回転自由に軸支す
る他、そのスプロケットを踏力により牽引回転させるた
めの回転駆動体を一体に取り付け、回転駆動体の回転に
対しスプロケットの回転に踏力に比例する位相ずれが生
じ得るように、回転駆動体とスプロケットとの間に牽引
部材としてスプリングを介在させ、電気的には、前記ス
プロケットの位相ずれを通過点において時間差として検
出しその遅延時間を車速と乗算し踏力の値としてモータ
制御部へ出力するように構成したことを特徴とする。
【0007】スプリングがコイルスプリングであって、
それを回転駆動体とスプロケットとの間に挟んで取り付
ける手段として、スプロケットに掛止金具を、回転駆動
体には掛止ピンをそれぞれ突設し、さらに、スプロケッ
トには掛止ピンが係合する長孔を設けることがある。
【0008】さらに、回転駆動体がスプロケットと同数
のギアを有するギアホイールであって、スプロケットの
回転の遅延時間を検出するために、回転駆動体とスプロ
ケットとにそれぞれ対応して各ギアの通過をパルス信号
として出力する近接スイッチを設けることがある。
【0009】
【作 用】電動機付き自転車における踏力検出装置を上
記のように構成したから、ペダルを踏むと、ペダルシャ
フトと共に回転駆動体が回転し、回転駆動体がコイルス
プリングによりスプロケットを牽引回転させるので、ス
プロケットに掛かるチェーンにより後輪が回転駆動され
る。普通の平地では、このような人力による走行状態が
保持されるが、上り坂や悪路に遭遇すると、ペダルを強
く踏む力が要求され、この時において、負荷に抗する踏
力によりコイルスプリングが踏力に比例して伸びる。
【0010】このコイルスプリングの伸長度で踏力を検
出することもできるが、それでは正確性が得られないの
で、この発明の場合であると、正確に検出しやすい時間
的な遅れとしてまず検出する。遅延時間は、定点に置か
れている両方の近接スイッチが回転駆動体とスプロケッ
トとのギアの通過をパルス信号として検知するので、車
速と逆比例の関係にあり(踏力を一定とした場合に車速
に比例して遅延時間が減少するから)、遅延時間に車速
を乗算して踏力として出力される。
【0011】
【実施例】次に、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。
【0012】図面は、一実施例を示したもので、自転車
の車体1には、両ペダル3,3の回転軸として、ペダル
シャフト2がベアリング5を介して支承され、ペダルシ
ャフト2には、一端部において、回転駆動体11と、そ
れに牽引回転されるスプロケット12とが並列に隣接し
て取り付けられ、スプロケット12に自転車の後輪を駆
動するチェーン7が掛けられる。回転駆動体11とスプ
ロケット12とは、同一形状のギアホイールであって、
車体1から支持杆10を突設して、回転駆動体11のギ
ア16aに対応して第一近接スイッチ13aが、スプロ
ケット12のギア16bに対応して第二近接スイッチ1
3bが具備されている。
【0013】回転駆動体11は、ペダルシャフト2に固
定してあるが、スプロケット12は、自由に回転するよ
うに、ペダルシャフト2にベアリング14により軸支さ
れる。また、スプロケット12の牽引回転のために、回
転駆動体11とスプロケット12との間にコイルスプリ
ング15が介在される。
【0014】コイルスプリング15の介在のために、ス
プロケット12にコイルスプリング15の掛止金具17
を突設し、回転駆動体11に掛止ピン19が突設されて
いる。また、スプロケット12には、その掛止ピン19
の先端部が突入する長孔21を設け、それがペダルシャ
フト2を中心とする円弧孔に形成される。そこで、ペダ
ル3に一定以上に大きく踏力を加えると、この長孔21
の範囲においてコイルスプリング15が伸びる。図1
は、踏力が加えられていないか、加えられていても少な
いために、伸びていない状態を示す。なお、掛止金具1
7においては、回転駆動体11とスプロケット12とで
ギア16a,16bを初期的に合わせ得るように、コイ
ルスプリング15の取付け長さをネジにより調整できる
構造となっている。
【0015】踏力が一定以上に達すると、コイルスプリ
ング15が伸びて回転力がスプロケット12に伝達され
るために、回転駆動体11とスプロケット12との間に
位相ずれLが生じる(図3参照)。この位相ずれLは、
踏力に比例する。しかし、この発明では、距離としての
位相ずれLでは踏力を検出しなく、遅延時間Tで検出す
る。なお、掛止ピン19が長孔21の先端に達すると、
回転駆動体11と全く同一にスプロケット12が回転す
るために、それ以上に踏力は検出されない。また、踏力
が一定以下に減少すると、コイルスプリング15が縮ん
で掛止ピン19が元の位置に復帰する。復帰するまで踏
力が検出される。また、ペダル3,3を逆に回すと、回
転駆動体11と共にスプロケット12が逆回転する。
【0016】第一近接スイッチ13aと第二近接スイッ
チ13bの検知により、回転駆動体11のギア16aの
通過とスプロケット12のギア16bの通過とがパルス
信号18a,18bとして出され、両方のパルス信号の
演算処理により、正確に遅延時間Tが検出される(図
4,図5参照)。なお、このために、回転駆動体11と
スプロケット12とは同大同形状であって、周囲に同じ
数のギア16a,16bが形成される。また、ギア16
a,16bの初期的な位置ずれをパルス信号上両近接ス
イッチ13a,13bの相対的位置で修正するために、
第一近接スイッチ13aがねじで微調整可能となってい
る。図5は、踏力検出装置について、近接スイッチ13
a,13bによる検知から、電動機としてのモータ25
の制御部に至るIC制御のフローチャートを示したもの
で、次にその流れを説明する。
【0017】ペダル3,3を踏んで回転駆動体11が回
転すると、その踏力が一定以上に達した時、コイルスプ
リング15が伸びるために、初期位置に対して位相ずれ
Lを伴ってスプロケット12が回転する。この場合、両
方のギア16a,16bが初期に一致し両近接スイッチ
13a,13bも同位置になっていたとして図示し説明
する(実際には完全一致が困難であるので演算処理によ
り修正されるようにしても良い)。遅延時間Tのカウン
トについては、回転駆動体11のギア16aの一つが第
一近接スイッチ13aにより検知されると、その「O
N」の信号によりタイムカウンター27をスタートさ
せ、次に第二近接スイッチ13bでスプロケット12の
ギア16aの到来を検知した「ON」の信号がそのタイ
ムカウンター27をストップさせる。
【0018】タイムカウンター27によりこのようにカ
ウントされた遅延時間Tは、遅延時間メモリー29に貯
えられる。なお、一方では、タイムディレイ31が第二
近接スイッチ13bから送られる「ON」の信号を受け
て一定時間後にタイムカウンター27の遅延時間を消滅
させるので、タイムカウンター27が再び新規にカウン
トできる状態となる。
【0019】第一近接スイッチ13aにより出力された
前記「ON」の信号は、他方においてタイムカウンタ3
3により加算され速度として処理され、それが速度メモ
リー35により速度として蓄えられる。そして、遅延時
間メモリーとこの速度メモリーとが乗算部37において
演算され、踏力としてモータ制御部におけるパルス幅変
調部39へ送られる。
【0020】以上までがこの発明の踏力検出装置に関わ
るものであって、これに続くモータ制御部では、パルス
幅変調部39により、踏力と、車速と、バッテリー41
の電圧とから、モータ25にそれを適切に制御するパル
ス信号が送られる。
【0021】この発明は、上記の実施例に限定されるも
のではなく、要旨において同じであれば、この発明に含
まれるものとする。ちなみに、他に実施例を挙げると、
次の通りである。
【0022】まず、コイルスプリング15の代わりに、
板ばねやピン状ばねを用いることもできる。また、第一
近接スイッチ13aと第二近接スイッチ13bとの代わ
りにそれぞれ磁気センサーを用いる。この場合には、回
転駆動体11には、ギア16aの代わりにN極とS極と
が交互に配列される磁気ドラムを用い、スプロケット1
2には、同列においてN極とS極とを配列する。さら
に、近接スイッチ13a,13bの代わりに光電スイッ
チを用いる例も挙げられる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、電動機付き自転車における踏力検出装置の構造が非
常に簡単となり、汎用の自転車と大差ない構造となるの
で、量産に適して電動機付き自転車を安価に提供でき、
また、汎用の自転車を改造することにより容易に提供す
ることもできる。さらに、踏力の検出に正確性が得られ
るので、バッテリーの電力が長く持続し得るように電動
機を過不足なく制御できる等の優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】踏力検出装置の要部を示す電動機付き自転車の
側面から見た一部断面説明図である。
【図2】同部を平面から見た断面説明図である。
【図3】要部を拡大して示す側面から見た断面図であ
る。
【図4】近接スイッチによるパルス信号のずれを示す遅
延時間の説明図である。
【図5】踏力検出の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
2 ペダルシャフト 7 チェーン 11 回転駆動体 12 スプロケット 13a,13b 近接スイッチ 15 スプリング 16a,16b ギア 17 掛止金具 19 掛止ピン 21 長孔 25 モータ 39 モータ制御部としてのパルス幅変調部 L 位相ずれ T 遅延時間

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自転車のペダルシャフトに、後輪駆動用
    のチェーンが掛かるスプロケットを回転自由に軸支する
    他、そのスプロケットを踏力により牽引回転させるため
    の回転駆動体を一体に取り付け、回転駆動体の回転に対
    しスプロケットの回転に踏力に比例する位相ずれが生じ
    得るように、回転駆動体とスプロケットとの間に牽引部
    材としてスプリングを介在させ、電気的には、前記スプ
    ロケットの位相ずれを通過点において時間差として検出
    しその遅延時間を車速と乗算し踏力の値としてモータ制
    御部へ出力するように構成したことを特徴とする電動機
    付き自転車における踏力検出装置。
  2. 【請求項2】 スプリングがコイルスプリングであっ
    て、それを回転駆動体とスプロケットとの間に挟んで取
    り付ける手段として、スプロケットに掛止金具を、回転
    駆動体には掛止ピンをそれぞれ突設し、さらに、スプロ
    ケットには掛止ピンが係合する長孔を設けたことを特徴
    とする請求項1記載の電動機付き自転車における踏力検
    出装置。
  3. 【請求項3】 回転駆動体がスプロケットと同数のギア
    を有するギアホイールであって、スプロケットの回転の
    遅延時間を検出するために、回転駆動体とスプロケット
    とにそれぞれ対応して各ギアの通過をパルス信号として
    出力する近接スイッチを設けたことを特徴とする請求項
    1または2記載の電動機付き自転車における踏力検出装
    置。
JP9296395A 1995-03-13 1995-03-13 電動機付き自転車における踏力検出装置 Pending JPH08247866A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100347036C (zh) * 1996-02-02 2007-11-07 株式会社岛野 具备动力的自行车的制动控制装置
CN105151212A (zh) * 2015-10-21 2015-12-16 深圳市家信信息科技开发有限公司 一种混合动力自行车牙盘式力矩传感器及传感检测方法
CN115445437A (zh) * 2022-08-17 2022-12-09 山鹰国际控股股份公司 Sdi自动取样控制方法

Cited By (4)

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