JPH08268374A - Power assist for bicycle - Google Patents

Power assist for bicycle

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Publication number
JPH08268374A
JPH08268374A JP7008895A JP7008895A JPH08268374A JP H08268374 A JPH08268374 A JP H08268374A JP 7008895 A JP7008895 A JP 7008895A JP 7008895 A JP7008895 A JP 7008895A JP H08268374 A JPH08268374 A JP H08268374A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bicycle
torque transmission
displacement amount
pedal
electric motor
Prior art date
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Pending
Application number
JP7008895A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiyasu Takura
敏靖 田倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TEC CORP
Original Assignee
TEC CORP
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE: To allow easy installation on an ordinary bicycle, and provide pertinent power assistance at the time of traveling along an uphill. CONSTITUTION: The first torque transmission disc 35 fastened to a shaft joint 44 having a pedal crank connected, and rotatable under torque from the pedal crank is provided, together with the second torque transmission disc 28 fastened to a pedal crankshaft, and a gear disc member 34 coming in contact with each of the discs 35 and 28 under pressure, when the disc 35 rotates. Furthermore, the rotation speed of the disc 35 is detected with a rotation speed sensor 47 and physical displacement variables resulting from the acceleration of a bicycle and the backward tilt of the body thereof are detected with a displacement sensor. Then, when the rotation speed becomes equal to or above the preset value, and the displacement variables are equal to or above the preset magnitude, an electric motor is started and the member 34 is rotated via a reduction gear 23.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、自転車に取付けて動力
補助を行う自転車用動力補助装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power assist device for a bicycle that is attached to a bicycle to assist power.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、自転車用動力補助装置は2つのタ
イプに大別することができる。1つは、駆動スイッチ又
は制御アクセルをハンドル部に設け、モータ動力はアク
セルにより任意の大きさに制御できるもので、原動機付
き自転車と呼ばれ免許証が必要となる。もう1つは、人
力のペダル駆動トルクを検出して人力エネルギーに等し
い動力を補助するもので、免許証なしで使用できる。
2. Description of the Related Art Conventionally, bicycle power assist devices can be roughly classified into two types. One is that a drive switch or a control accelerator is provided in the handle portion, and the motor power can be controlled to an arbitrary size by the accelerator, which is called a motorized bicycle and requires a license. The other is to detect the pedal driving torque of human power and assist the power equivalent to human energy, which can be used without a license.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
免許証なしで使用できる自転車用動力補助装置は、特別
な専用の構造の自転車に予め組み込んだものであって普
通の市販されている自転車に取り付けることはできなか
った。すなわち、従来、普通の自転車に簡単に取り付け
ることができる動力補助装置は無かった。
However, the conventional power assist device for a bicycle, which can be used without a license, is a pre-assembled device for a bicycle having a special dedicated structure and is attached to an ordinary commercially available bicycle. I couldn't do that. That is, conventionally, there has been no power assist device that can be easily attached to an ordinary bicycle.

【0004】そこで請求項1対応の発明は、市販されて
いる普通自転車に簡単に取付けることができて汎用性を
向上でき、しかも平地走行時は勿論、坂を登る時にも適
切な動力補助ができる自転車用動力補助装置を提供す
る。
Therefore, the invention according to claim 1 can be easily attached to a commercially available ordinary bicycle to improve versatility, and can appropriately assist power not only when traveling on a flat ground but also when climbing a slope. A power assist device for a bicycle is provided.

【0005】また、請求項2〜4対応の発明は、市販さ
れている普通自転車に簡単に取付けることができて汎用
性を向上でき、しかも平地走行時は勿論、坂を登る時に
もペダルの踏み込み動作により適切な動力補助ができ、
さらに坂を下る時やブレーキ操作時には電動機による動
力補助を停止して電力消費を極力抑えることができる自
転車用動力補助装置を提供する。
Further, the invention according to claims 2 to 4 can be easily attached to a commercially available ordinary bicycle to improve versatility, and moreover, the pedal is depressed not only when traveling on a level ground but also when climbing a slope. By operation, proper power assistance can be done,
Further, there is provided a bicycle power assisting device capable of stopping power assist by an electric motor when going down a slope or operating a brake to suppress power consumption as much as possible.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1対応の発明は、
電動機の回転を減速機を介してクランク軸又は車輪に伝
達して動力を補助する自転車用動力補助装置において、
ペダルクランクの回転速度を検出する回転速度検出手段
と、自転車の加速度及び車体の後傾に伴なう物理的変位
量を検出する変位量検出手段とを設け、回転速度検出手
段が予め設定した一定値以上の回転速度を検出し、かつ
変位量検出手段が予め設定した一定量以上の物理的変位
量を検出したとき電動機を起動させるものである。
The invention according to claim 1 is
In a bicycle power assist device for assisting power by transmitting the rotation of an electric motor to a crankshaft or wheels via a speed reducer,
A rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the pedal crank and a displacement amount detecting means for detecting a physical displacement amount associated with the acceleration of the bicycle and the rearward leaning of the vehicle body are provided, and the rotation speed detecting means has a predetermined constant value. The electric motor is started when a rotational speed equal to or higher than a value is detected and the displacement amount detecting means detects a physical displacement amount equal to or larger than a predetermined fixed amount.

【0007】請求項2対応の発明は、電池を電源として
駆動する電動機及びこの電動機の回転を減速ギアを介し
て伝達する減速機を備え、この減速機の出力をペダルク
ランク軸に伝達して動力を補助する自転車用動力補助装
置において、ペダルクランクを連結したペダル連結軸に
固定し、ペダルクランクの回転力を受けて回転する第1
のトルク伝達板と、ペダルクランク軸に固定し、このペ
ダルクランク軸と一体に回転する第2のトルク伝達板
と、第1のトルク伝達板がペダルクランクの回転力を受
けて回転したとき、この第1のトルク伝達板を第2のト
ルク伝達板に係合するとともにペダルクランク軸の軸方
向に移動させ、減速機の出力を外部に伝達する最終段ギ
ヤの板面に各トルク伝達板を圧接させる斜傾係合部と、
最終段ギヤの板面に各トルク伝達板が圧接したとき、減
速機の駆動トルクを各トルク伝達板に伝達する摩擦摺動
部材と、ペダルクランクの回転速度を検出する回転速度
検出手段と、自転車の加速度及び車体の後傾に伴なう物
理的変位量を検出する変位量検出手段とを設け、回転速
度検出手段が予め設定した一定値以上の回転速度を検出
し、かつ変位量検出手段が予め設定した一定量以上の物
理的変位量を検出したとき電動機を起動させ、かつ変位
量検出手段が検出する物理的変位量が一定量未満になっ
たとき電動機を停止させるものである。
According to a second aspect of the present invention, an electric motor driven by a battery as a power source and a speed reducer for transmitting the rotation of the electric motor through a reduction gear are provided, and the output of the speed reducer is transmitted to a pedal crankshaft to drive power. In a power assist device for a bicycle for assisting a bicycle, a pedal crank fixed to a pedal coupling shaft coupled to the pedal crank, the first crank rotating by receiving a rotational force of the pedal crank.
And a second torque transmission plate which is fixed to the pedal crank shaft and rotates integrally with the pedal crank shaft, and when the first torque transmission plate is rotated by receiving the rotational force of the pedal crank. The first torque transmission plate is engaged with the second torque transmission plate and moved in the axial direction of the pedal crankshaft, and the respective torque transmission plates are pressed against the plate surface of the final stage gear that transmits the output of the reduction gear to the outside. A slanting and tilting engaging portion,
A friction sliding member that transmits the drive torque of the reduction gear to each torque transmission plate when each torque transmission plate is pressed against the plate surface of the final gear, a rotation speed detection unit that detects the rotation speed of the pedal crank, and a bicycle. And a displacement amount detecting means for detecting a physical displacement amount associated with the rearward leaning of the vehicle body, the rotation speed detecting means detects a rotation speed of a predetermined value or more, and the displacement amount detecting means is The electric motor is started when a physical displacement amount equal to or larger than a predetermined constant amount is detected, and the electric motor is stopped when the physical displacement amount detected by the displacement amount detecting means is less than the predetermined amount.

【0008】請求項3対応の発明は、請求項1又は2記
載の自転車用動力補助装置において、変位量検出手段
は、加速度の大きさ及び車体の後傾角度の大きさに比例
して物理的変位量を可変するものである。
According to a third aspect of the invention, in the bicycle power assisting device according to the first or second aspect, the displacement amount detecting means is physically proportional to the magnitude of the acceleration and the magnitude of the rearward tilt angle of the vehicle body. The amount of displacement is variable.

【0009】請求項4対応の発明は、請求項1、2又は
3記載の自転車用動力補助装置において、変位量検出手
段は、板状部材又は棒状部材の一端を回動自在に支持
し、この板状部材又は棒状部材の他端側が加速度及び車
体の後傾角度に応じて物理的変位量を可変し、この変位
量が一定量以上となるのをセンサで検出するものであ
る。
According to a fourth aspect of the invention, in the power assist device for a bicycle according to the first, second or third aspect, the displacement amount detecting means rotatably supports one end of a plate member or a rod member. The other end of the plate-shaped member or the rod-shaped member changes the physical displacement amount according to the acceleration and the rearward tilt angle of the vehicle body, and the sensor detects that the displacement amount becomes a certain amount or more.

【0010】[0010]

【作用】請求項1対応の本発明においては、ペダルの踏
込みによりペダルクランクが回転する。そして、ペダル
クランクの回転速度が一定値以上になり、かつ、自転車
の加速度及び車体の後傾に伴なう物理的変位量が一定量
以上になると、電動機が起動し、この電動機の回転を減
速機を介してクランク軸又は車輪に伝達し動力を補助す
る。従って、自転車が登り坂を登るときには坂の傾きに
より物理的変位量が変化しているので、比較的小さい加
速度でも物理的変位量が一定量以上になる。
In the present invention corresponding to claim 1, the pedal crank is rotated by the depression of the pedal. Then, when the rotation speed of the pedal crank exceeds a certain value and the physical displacement amount due to the acceleration of the bicycle and the rearward leaning of the vehicle body exceeds a certain amount, the electric motor is started and the rotation of the electric motor is decelerated. The power is transmitted to the crankshaft or wheels via the machine. Therefore, when the bicycle climbs up a hill, the amount of physical displacement changes due to the inclination of the slope, so that the amount of physical displacement becomes a certain amount or more even with relatively small acceleration.

【0011】請求項2対応の本発明においては、ペダル
の踏込みによりペダルクランクが回転すると第1のトル
ク伝達板が回転し、この回転により第1のトルク伝達板
が斜傾係合部により第2のトルク伝達板に係合する。そ
して第1のトルク伝達板はペダルクランク軸の軸方向に
移動し、各トルク伝達板が減速機の最終段ギヤの板面に
設けた摩擦摺動部材に圧接する。一方、ペダルクランク
の回転速度が一定値以上になり、かつ、自転車の加速度
及び車体の後傾に伴なう物理的変位量が一定量以上にな
ると、電動機が起動する。こうして、電動機の回転が減
速機の最終段ギヤから摩擦摺動部材を介して各トルク伝
達板に伝達され、動力補助が行われる。また、下り坂を
下る時やブレーキをかけたときには自転車の加速度及び
車体の後傾に伴なう物理的変位量が一定量未満となって
電動機が停止する。
According to the second aspect of the present invention, when the pedal crank rotates due to the depression of the pedal, the first torque transmission plate rotates, and this rotation causes the first torque transmission plate to move to the second inclined engagement portion. Engage with the torque transmission plate. Then, the first torque transmission plate moves in the axial direction of the pedal crankshaft, and each torque transmission plate comes into pressure contact with the friction sliding member provided on the plate surface of the final gear of the reduction gear. On the other hand, when the rotational speed of the pedal crank becomes a certain value or more and the physical displacement amount due to the acceleration of the bicycle and the rearward leaning of the vehicle body becomes a certain amount or more, the electric motor is started. In this way, the rotation of the electric motor is transmitted from the final stage gear of the reduction gear to each torque transmission plate via the friction sliding member, and power is assisted. Also, when going down a downhill or applying a brake, the physical displacement amount due to the acceleration of the bicycle and the rearward leaning of the vehicle body becomes less than a certain amount, and the electric motor stops.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】汎用自転車のペダルクランク軸は四角形に
カットした軸にネジボスの付いたタイプと、菊形溝のあ
る軸の中心にネジ穴を設けてペダルクランクを取付ける
タイプの2種類に統一されている。また、車体の右側に
はチェーンホイールが取付けられているが、左側は空間
になっている。さらに、チェーンホイールと前輪との間
には空間がある。そこで、本実施例では汎用自転車の空
間部を利用して動力補助装置を取付ける。
The pedal crank shaft of a general-purpose bicycle is standardized into two types: a square cut shaft with a screw boss and a shaft with a chrysanthemum groove with a screw hole at the center for mounting the pedal crank. . A chain wheel is attached to the right side of the vehicle body, but there is a space on the left side. Furthermore, there is a space between the chain wheel and the front wheels. Therefore, in this embodiment, the power assisting device is mounted by utilizing the space of the general-purpose bicycle.

【0014】図1は自転車の全体構成を示す斜視図で、
1は車体フレームである。この車体フレーム1は、ヘッ
ドパイプ2と、このヘッドパイプ2から後方に延出した
トップチューブ3と、このトップチューブ3からボトム
ブラケット(図示せず)に延出したシートチューブ4
と、前記ヘッドパイプ2からボトムブラケットに延出し
たダウンチューブ5と、ボトムブラケットから後方に延
出した左右一対のリヤーステー(図示せず)と、前記シ
ートチューブ4の上端とリヤーステーの後端とを接続す
る左右一対のシートステー6とで構成している。
FIG. 1 is a perspective view showing the entire structure of a bicycle.
1 is a body frame. The body frame 1 includes a head pipe 2, a top tube 3 extending rearward from the head pipe 2, and a seat tube 4 extending from the top tube 3 to a bottom bracket (not shown).
A down tube 5 extending from the head pipe 2 to the bottom bracket, a pair of left and right rear stays (not shown) extending rearward from the bottom bracket, and an upper end of the seat tube 4 and a rear end of the rear stay are connected. It is composed of a pair of left and right seat stays 6.

【0015】前記ヘッドパイプ2に前フォーク7とハン
ドルバー8を左右回動自在に保持し、前記前フォーク7
に前輪9を回転自在に取付け、前記ハンドルバー8にハ
ンドル10を固定している。前記リヤステーの後端に後
輪11を回転自在に取付けている。前記シートチューブ
4の上端にサドル12を上下動自在に取付けている。
A front fork 7 and a handle bar 8 are held on the head pipe 2 so as to be rotatable left and right, and the front fork 7 is
A front wheel 9 is rotatably attached to the handlebar 8 and a handlebar 10 is fixed to the handlebar 8. A rear wheel 11 is rotatably attached to the rear end of the rear stay. A saddle 12 is attached to the upper end of the seat tube 4 so as to be vertically movable.

【0016】また、前記ボトムブラケットの部位の右側
には、チェーンホイール(図示せず)を取付け、このチ
ェーンホイールをチェーンホイールカバー13で覆って
いる。そして前記チェーンホイールカバー13の外側に
右側のペダルクランク14aとペダル15aを設けてい
る。
A chain wheel (not shown) is attached to the right side of the bottom bracket portion, and the chain wheel is covered with a chain wheel cover 13. A right pedal crank 14a and a pedal 15a are provided outside the chain wheel cover 13.

【0017】前記ボトムブラケットの部位の左側には、
ギアケース16を取付け、このギアケース16の先端側
の内側面に電動機17を固定している。前記チェーンホ
イールカバー13の上に電源である電池ケース18を着
脱可能に取付けている。そして前記ギアケース16の外
側に左側のペダルクランク14bとペダル15bを設け
ている。前記電池ケース18のギアケース側の側面に前
記電動機17を駆動する駆動回路及び変位量検出手段で
ある変位量センサを組み込んだ回路ボックス19を取り
付けている。
On the left side of the bottom bracket,
The gear case 16 is attached, and the electric motor 17 is fixed to the inner surface of the gear case 16 on the front end side. A battery case 18, which is a power source, is detachably attached to the chain wheel cover 13. A left pedal crank 14b and a pedal 15b are provided outside the gear case 16. A circuit box 19 incorporating a drive circuit for driving the electric motor 17 and a displacement amount sensor as displacement amount detecting means is attached to the side surface of the battery case 18 on the gear case side.

【0018】図2は車体フレーム1を省略して自転車を
上から見た図で、ギアケース16、電池ケース18及び
回路ボックス19の配置を示している。前記電池ケース
18には、複数の電池、例えば3個の12Vの密閉鉛蓄
電池を直列に接続して収納し、この各電池から前記電動
機17に駆動電力を供給するようになっている。
FIG. 2 is a view of the bicycle viewed from above with the body frame 1 omitted, showing the arrangement of the gear case 16, the battery case 18, and the circuit box 19. A plurality of batteries, for example, three 12 V sealed lead acid batteries are connected in series and housed in the battery case 18, and driving power is supplied from each of the batteries to the electric motor 17.

【0019】前記ギアケース16は、図3に示すよう
に、最終段ギア21を含む複数の減速ギア22,…から
なる減速機23を収納している。前記減速ギア22はケ
ース16内に固定した軸24にボールベアリング25に
よって回転自在に取付けている。そしてボトムブラケッ
ト26に回転自在に取り付けたペダルクランク軸27に
第2のトルク伝達板28を取り付け、締め付けナット2
9によりペダルクランク軸27に固定している。
As shown in FIG. 3, the gear case 16 accommodates a speed reducer 23 including a plurality of speed reduction gears 22, ... Including a final stage gear 21. The reduction gear 22 is rotatably attached by a ball bearing 25 to a shaft 24 fixed in the case 16. Then, the second torque transmission plate 28 is attached to the pedal crank shaft 27 rotatably attached to the bottom bracket 26, and the tightening nut 2
It is fixed to the pedal crankshaft 27 by 9.

【0020】前記第2のトルク伝達板28は図5及び図
7に示すように、中央部の一端側を突出させ、この突出
部30の中央に四角形状の孔31を開け、この孔31に
ペダルクランク軸27を貫通させるようにしている。ま
た、中央部の他端側も突出させ、この突出部32の内側
を円筒状に形成し、この突出部32の内面壁の対向した
位置に斜傾係合部の一方の部材を構成する斜傾突起3
3,33を設けている。
As shown in FIGS. 5 and 7, the second torque transmission plate 28 projects one end side of the central portion thereof, and a rectangular hole 31 is formed in the center of the projecting portion 30. The pedal crank shaft 27 is passed through. Further, the other end side of the central portion is also projected, the inside of the projecting portion 32 is formed into a cylindrical shape, and one of the members of the oblique engaging portion is formed at a position opposite to the inner wall of the projecting portion 32. Inclined protrusion 3
3, 33 are provided.

【0021】そして前記第2のトルク伝達板28の突出
部32に周縁部にリング状の前記最終段ギヤ21をねじ
止めしたリング状のギヤ円盤部材34を嵌合している。
また、前記第2のトルク伝達板28の突出部32の内側
に第1のトルク伝達板35を嵌合している。
A ring-shaped gear disk member 34, in which the ring-shaped final stage gear 21 is screwed to the peripheral portion, is fitted to the protruding portion 32 of the second torque transmission plate 28.
A first torque transmission plate 35 is fitted inside the protrusion 32 of the second torque transmission plate 28.

【0022】前記第1のトルク伝達板35は図4及び図
6に示すように、中央部の一端側を突出させ、この突出
部36の中央に円形の孔37を開け、この孔37内に前
記締め付けナット29が収納されるようになっている。
前記突出部36の外周面の対向した位置に斜傾係合部の
他方の部材を構成する斜傾突起38,38を設けてい
る。前記第1のトルク伝達板35は前記第2のトルク伝
達板28に嵌合したとき斜傾突起38,38の傾斜面が
前記第2のトルク伝達板28の斜傾突起33,33の傾
斜面と対向する構成になっていて、第1のトルク伝達板
35の突出部36は、ギヤ円盤部材34を挟持した状態
で第2のトルク伝達板28の突出部32の内側に挿入さ
れ、傾斜突起33,33及び38,38が対向するよう
に左回転させた後、第2のトルク伝達板28の底面から
ストッパネジを押入して第1のトルク伝達板35の逆回
転を阻止して一体化されている。
As shown in FIGS. 4 and 6, the first torque transmission plate 35 projects at one end of the central portion thereof, and a circular hole 37 is formed in the center of the projecting portion 36. The tightening nut 29 is housed.
At the opposite positions on the outer peripheral surface of the projecting portion 36, there are provided slanting projections 38, 38 which constitute the other member of the slanting engaging portion. When the first torque transmission plate 35 is fitted to the second torque transmission plate 28, the inclined surfaces of the inclined protrusions 38, 38 are the inclined surfaces of the inclined protrusions 33, 33 of the second torque transmission plate 28. The protrusion 36 of the first torque transmission plate 35 is inserted into the inside of the protrusion 32 of the second torque transmission plate 28 with the gear disc member 34 being sandwiched between the protrusion 36 and the inclined protrusion. After rotating leftward so that 33, 33 and 38, 38 face each other, a stopper screw is pushed in from the bottom surface of the second torque transmission plate 28 to prevent reverse rotation of the first torque transmission plate 35 and be integrated. ing.

【0023】前記最終段ギヤ21を固定したリング状の
ギヤ円盤部材34は、図8の(a) に示すように、前記第
2のトルク伝達板28と対向する面の最内周部にバネ部
材であるスプリング39の一端側を固定し、このスプリ
ング39の他端側に小径リング部材40を固定してい
る。そして、この小径リング部材40の端面に円形の複
数の第1の摩擦摺動部材41,41,…を一定の間隔を
隔てて取り付けている。また、前記ギヤ円盤部材34
は、図8の(b) に示すように、前記第1のトルク伝達板
36と対向する面の最外周部に第2の摩擦摺動部材42
を固定している。
As shown in FIG. 8A, the ring-shaped gear disk member 34 to which the final stage gear 21 is fixed has a spring on the innermost peripheral portion of the surface facing the second torque transmission plate 28. One end of the spring 39, which is a member, is fixed, and the small-diameter ring member 40 is fixed to the other end of the spring 39. A plurality of circular first friction sliding members 41, 41, ... Are attached to the end surface of the small diameter ring member 40 at regular intervals. In addition, the gear disc member 34
As shown in FIG. 8B, the second frictional sliding member 42 is formed on the outermost peripheral portion of the surface facing the first torque transmission plate 36.
Is fixed.

【0024】前記第1のトルク伝達板36の他端側の中
央部を突出させ、この突出部43にペダル連結軸である
軸継手44をねじ止めし、この軸継手44に左側ペダル
15bを取り付けた前記ペダルクランク14bを締め付
けナット45によって固定している。そして前記ペダル
クランク14bに締め付けナット45が外部に露出しな
いように保護するキャップ46を螺着している。
A central portion on the other end side of the first torque transmission plate 36 is projected, and a shaft coupling 44, which is a pedal connecting shaft, is screwed to the projected portion 43, and the left pedal 15b is attached to the shaft coupling 44. The pedal crank 14b is fixed by a tightening nut 45. Then, a cap 46 for protecting the tightening nut 45 from being exposed to the outside is screwed onto the pedal crank 14b.

【0025】前記ギアケース16の内側の前記第1のト
ルク伝達板35の他端側と対向する位置にペダル15
a,15b、すなわち、ペダルクランク14bの回転速
度を検出する回転速度検出手段としての回転速度センサ
47を配置するとともに、前記第1のトルク伝達板35
の突出部43の外周部に多極着磁したマグネット48を
接着固定している。前記回転速度センサ47は、例えば
ホール素子からなり、ペダルクランク14bの回転に伴
なう第1のトルク伝達板35の回転によって前記マグネ
ット48の磁極の変化を前記センサ47で検出すること
によってペダルクランク14bの回転速度を検出するよ
うになっている。なお、前記ペダル15a,15bが上
及び下の位置にある時、前記センサ47と対向する位置
にはマグネット48が存在しないようにマグネット48
を部分的にカットしてある。
The pedal 15 is located inside the gear case 16 at a position facing the other end of the first torque transmission plate 35.
a, 15b, that is, a rotation speed sensor 47 as a rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the pedal crank 14b is arranged, and the first torque transmission plate 35 is provided.
A magnet 48 magnetized in multiple poles is adhered and fixed to the outer peripheral portion of the protruding portion 43. The rotation speed sensor 47 includes, for example, a Hall element, and detects a change in the magnetic pole of the magnet 48 by the rotation of the first torque transmission plate 35 accompanying the rotation of the pedal crank 14b. The rotation speed of 14b is detected. It should be noted that when the pedals 15a and 15b are at the upper and lower positions, the magnet 48 is arranged so that the magnet 48 does not exist at the position facing the sensor 47.
Is partially cut.

【0026】前記減速機23は、例えば4段の減速ギヤ
を備え、4段目を最終段ギヤ21としている。そして、
例えば電動機17の回転速度を7,000rpmとし、
これを1段目の減速ギヤ22で1,500rpmに減速
し、次の2段目の減速ギヤ22で460rpmに減速
し、さらに3段目の減速ギヤ22で200rpmに減速
し、これを4段目の最終段ギヤ21で54.8rpmに
減速する。
The speed reducer 23 has, for example, four speed reduction gears, and the fourth speed is the final speed gear 21. And
For example, the rotation speed of the electric motor 17 is 7,000 rpm,
This is reduced to 1,500 rpm by the first reduction gear 22, reduced to 460 rpm by the next second reduction gear 22, and further reduced to 200 rpm by the third reduction gear 22. The final gear 21 of the eye reduces the speed to 54.8 rpm.

【0027】前記回路ボックス19には図9に示す変位
量センサセンサ49が組み込まれている。この変位量セ
ンサ49は、(a) に側面図、(b) にA−A線に沿う断面
図を示すように、ケース50内の上部の一方に片寄った
側に回転自在な外輪を有するミニチュアベアリング51
の内輪を軸支し、このミニチュアベアリング51の外輪
に例えば板状部材52の一端を一体的に固定し、この板
状部材52の他端をケース50の底部近傍まで延出して
若干幅広にし自由端にしている。そして前記ケース50
の底部の他方に片寄った端にホトセンサ53を配置して
いる。前記ホトセンサ53は発光ダイオードとホトトラ
ンジスタを所定の間隔を隔てて対向配置している。
A displacement amount sensor sensor 49 shown in FIG. 9 is incorporated in the circuit box 19. This displacement amount sensor 49 is a miniature having a rotatable outer ring on one side deviated to one of the upper parts of the case 50, as shown in a side view in (a) and a sectional view taken along line AA in (b). Bearing 51
The one end of a plate member 52 is integrally fixed to the outer ring of the miniature bearing 51, and the other end of the plate member 52 extends to the vicinity of the bottom of the case 50 to be slightly wider. On the edge. And the case 50
A photo sensor 53 is arranged at the end of the bottom of the sheet, which is offset to the other side. In the photosensor 53, a light emitting diode and a phototransistor are arranged to face each other with a predetermined space.

【0028】この変位量センサ49は、板状部材52を
取り付けた一方の側が自転車の前方となるようにして前
記ケース50の背面50aを前記回路ボックス19の内
壁にに垂直に固定する。この変位量センサ49は、自転
車が平坦な地面上に停止しているときには板状部材52
の他端が垂直に下がり、このときには前記ホトセンサ5
3は板状部材52により発光ダイオードからホトトラン
ジスタへの光が遮光されない。
In this displacement amount sensor 49, the back surface 50a of the case 50 is vertically fixed to the inner wall of the circuit box 19 so that one side to which the plate member 52 is attached faces the front of the bicycle. The displacement sensor 49 is a plate-shaped member 52 when the bicycle is stopped on a flat ground.
Of the photo sensor 5
The light from the light emitting diode to the phototransistor 3 is not blocked by the plate member 52.

【0029】そして、自転車が走行して加速度が生じた
り、坂を登るときには板状部材52が後方に回動し、そ
の物理的変位量が一定量以上になると板状部材52の他
端が発光ダイオードからホトトランジスタへの光を遮光
するようになっている。すなわち、ホトセンサ53は板
状部材52が一定量以上に変位したことを検出すること
になる。また、走行中にブレーキがかかったり、坂を下
る時には板状部材52は前方に回動し、発光ダイオード
からホトトランジスタへの光の遮光を解除するようにな
る。
When the bicycle runs to generate acceleration or climbs a slope, the plate member 52 rotates backward, and when the physical displacement amount exceeds a certain amount, the other end of the plate member 52 emits light. It blocks light from the diode to the phototransistor. That is, the photo sensor 53 detects that the plate member 52 is displaced by a certain amount or more. Also, when the brake is applied during traveling or when the vehicle is going down a slope, the plate-shaped member 52 is rotated forward to release the light blocking from the light emitting diode to the phototransistor.

【0030】図10は前記回路ボックス19内に組み込
まれた制御回路のブロック図で、制御部本体を構成する
CPU54及びI/Oポート55を設けている。そし
て、前記CPU54はI/Oポート55を介して前記回
転速度センサ47を含む回転速度センサ回路56から前
記ペダルクランク14bの回転速度検出信号を取込むと
共に前記変位量センサ49を含む変位量センサ回路57
から変位量検出信号を取込み、回転速度が予め設定した
一定値以上で、かつ変位量が予め設定した一定量以上の
とき、前記I/Oポート55を介してモータコントロー
ル回路58にモータ駆動信号を供給するようになってい
る。前記モータコントロール回路58はモータ駆動信号
を取込んで前記電動機17を駆動制御する。
FIG. 10 is a block diagram of a control circuit incorporated in the circuit box 19, which is provided with a CPU 54 and an I / O port 55 which constitute the control unit main body. Then, the CPU 54 takes in the rotation speed detection signal of the pedal crank 14b from the rotation speed sensor circuit 56 including the rotation speed sensor 47 via the I / O port 55 and the displacement amount sensor circuit including the displacement amount sensor 49. 57
When the rotation speed is equal to or higher than a preset constant value and the displacement is equal to or higher than a preset constant value, a motor drive signal is sent to the motor control circuit 58 via the I / O port 55. It is supposed to be supplied. The motor control circuit 58 takes in a motor drive signal and drives and controls the electric motor 17.

【0031】前記モータコントロール回路58は、具体
的には図11に示すように、+e1端子と接地間に抵抗
R1 を介してNPN形トランジスタTr1を接続し、この
トランジスタTr1のコレクタを抵抗R2 を介して差動増
幅器AMの反転入力端子(-)に接続している。前記差動
増幅器AMの非反転入力端子(+) は抵抗R3 及び抵抗R
4 を直列に介して接地すると共に抵抗R5 及び抵抗R6
を直列に介して接地している。前記抵抗R3 ,R4 の接
続点を抵抗R7 を介して+e2 端子に接続している。
Specifically, as shown in FIG. 11, the motor control circuit 58 has an NPN transistor Tr1 connected between the + e1 terminal and the ground via a resistor R1, and the collector of this transistor Tr1 via a resistor R2. Is connected to the inverting input terminal (-) of the differential amplifier AM. The non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier AM has a resistor R3 and a resistor R3.
4 is grounded in series and resistors R5 and R6
Are grounded in series. The connection point of the resistors R3 and R4 is connected to the + e2 terminal via the resistor R7.

【0032】前記差動増幅器AMは出力端子を抵抗R8
を介してNPN形トランジスタTr2のベースに接続する
と共に前記抵抗R8 及び抵抗R9 を介して自己の非反転
入力端子(+) に接続している。前記トランジスタTr2
は、コレクタを前記電動機17を介して+E端子に接続
し、エミッタを抵抗R10を介して接地すると共に抵抗R
11を介してコンパレータCMの反転入力端子(-) に接続
している。
The output terminal of the differential amplifier AM is a resistor R8.
Is connected to the base of the NPN transistor Tr2 via the resistor R8 and the resistor R8 and the resistor R9, and is also connected to its own non-inverting input terminal (+). The transistor Tr2
Has a collector connected to the + E terminal via the electric motor 17, an emitter grounded via a resistor R10, and a resistor R
It is connected via 11 to the inverting input terminal (-) of the comparator CM.

【0033】前記コンパレータCMは、非反転入力端子
(+) を抵抗R12及び抵抗R13を直列に介して接地してい
る。前記抵抗R12,R13の接続点を抵抗R14を介して+
e2端子に接続している。前記コンパレータCMは、出
力端子を抵抗R15及び抵抗R16を直列に介して自己の反
転入力端子(-) に接続すると共に前記抵抗R15及び抵抗
R17を直列に介して前記抵抗R5 ,R6 の接続点に接続
している。
The comparator CM has a non-inverting input terminal.
The (+) is grounded via a resistor R12 and a resistor R13 in series. The connection point of the resistors R12 and R13 is added via the resistor R14
It is connected to the e2 terminal. The comparator CM has an output terminal connected to its own inverting input terminal (-) via a resistor R15 and a resistor R16 in series, and a connection point of the resistors R5 and R6 via a resistor R15 and a resistor R17 connected in series. Connected.

【0034】前記電動機17としては、例えば自転車の
起動時にも滑らかなトルク補助が行え、高速運転となる
に従って動力補助できるトルクを減少させて行くよう
な、トルクの垂下特性を有するユニバーサルモータを使
用している。
As the electric motor 17, for example, a universal motor having a torque drooping characteristic, which can smoothly assist the torque even when the bicycle is started, and decreases the torque that can assist the power as the driving speed increases, is used. ing.

【0035】前記モータコントロール回路58は急発進
の危険防止と電池の保護のため起動電流を検出し制限す
るようになっている。すなわち、前記トランジスタTr2
に直列に接続した抵抗R10及びコンパレータCMは起動
時に過電流が流れないように電流を制御する。具体的に
は、電流の増加により抵抗R10の端子電圧が上昇し過ぎ
ると、コンパレータCMの出力がローレベルとなり、こ
れにより差動増幅器AMの出力がローレベルとなってト
ランジスタTr2がオフし、抵抗R10の端子電圧が低下す
るとコンパレータCMの出力がハイレベルとなり、これ
により差動増幅器AMの出力がハイレベルとなってトラ
ンジスタTr2がオンするようになっている。これによ
り、起動時に過大な加速度が作用することと電池23に
過電流が流れるのを防止している。
The motor control circuit 58 detects and limits the starting current in order to prevent the risk of sudden start and protect the battery. That is, the transistor Tr2
A resistor R10 and a comparator CM connected in series with the above control the current so that an overcurrent does not flow at the time of starting. Specifically, when the terminal voltage of the resistor R10 rises too much due to an increase in current, the output of the comparator CM goes low, which causes the output of the differential amplifier AM to go low, turning off the transistor Tr2 and turning on the resistor. When the terminal voltage of R10 drops, the output of the comparator CM goes to high level, which causes the output of the differential amplifier AM to go to high level, turning on the transistor Tr2. This prevents an excessive acceleration from being applied at the time of startup and an overcurrent from flowing to the battery 23.

【0036】前記モータコントロール回路58は、モー
タ駆動信号によりトランジスタTr1がオンすると、差動
増幅器AMの出力レベルがハイレベルとなってトランジ
スタTr2がオン動作し、これにより電動機17を回転動
作させる。また、モータ駆動信号が停止してトランジス
タTr1がオフすると、差動増幅器AMの出力レベルがロ
ーレベルとなってトランジスタTr2がオフ動作し、これ
により電動機17の回転動作を停止させる。
When the transistor Tr1 is turned on by the motor drive signal, the motor control circuit 58 raises the output level of the differential amplifier AM to turn on the transistor Tr2, thereby rotating the electric motor 17. When the motor drive signal is stopped and the transistor Tr1 is turned off, the output level of the differential amplifier AM becomes low level and the transistor Tr2 is turned off, thereby stopping the rotation operation of the electric motor 17.

【0037】このような構成の動力補助装置は、既存の
自転車の左側ペダルクランク14b及び軸継手44を取
り外し、ペダルクランク軸27に第2のトルク伝達板2
8を固定すると共にギヤケース16を車体に固定した
後、軸継手44を第1のトルク伝達板35に固定し、さ
らに左側ペダルクランク14bを軸継手44に締付けナ
ット45で固定する。このように既存の自転車に簡単に
取り付けることができる。
In the power assisting device having such a structure, the left pedal crank 14b and the shaft coupling 44 of the existing bicycle are removed, and the second torque transmission plate 2 is attached to the pedal crank shaft 27.
After fixing 8 and fixing the gear case 16 to the vehicle body, the shaft coupling 44 is fixed to the first torque transmission plate 35, and further, the left pedal crank 14b is fixed to the shaft coupling 44 with the tightening nut 45. In this way, it can be easily attached to existing bicycles.

【0038】ペダルの踏み込み動作を行わない自転車の
運転前の状態ではスプリング39の力のみによりギヤ円
盤部材34に固定した第2の摩擦摺動部材42は第1の
トルク伝達板35に圧接し、小径リング部材40に固定
した第1の摩擦摺動部材41は第2のトルク伝達板28
に圧接している。
In the state before the operation of the bicycle in which the pedal is not depressed, the second friction sliding member 42 fixed to the gear disk member 34 is pressed against the first torque transmission plate 35 only by the force of the spring 39, The first friction sliding member 41 fixed to the small-diameter ring member 40 has the second torque transmission plate 28.
Is pressed against.

【0039】この状態でペダル15a,15bを踏み込
み自転車の運転を開始すると、第1のトルク伝達板35
がペダルクランク14bの回転により回転し、第1のト
ルク伝達板35の斜傾突起38の傾斜面が第2のトルク
伝達板28の斜傾突起33の傾斜面に接触し、第1のト
ルク伝達板35は回転しながらペダルクランク軸27の
軸方向へ移動する。これによりギヤ円盤部材34の第2
の摩擦摺動部材42は第1のトルク伝達板35に強く圧
接し、小径リング部材40の第1の摩擦摺動部材41も
第2のトルク伝達板28に強く圧接する。
When the operation of the bicycle is started by stepping on the pedals 15a and 15b in this state, the first torque transmission plate 35
Is rotated by the rotation of the pedal crank 14b, the inclined surface of the inclined projection 38 of the first torque transmission plate 35 comes into contact with the inclined surface of the inclined projection 33 of the second torque transmission plate 28, and the first torque transmission is performed. The plate 35 moves in the axial direction of the pedal crankshaft 27 while rotating. As a result, the second part of the gear disk member 34 is
The friction sliding member 42 is strongly pressed against the first torque transmission plate 35, and the first friction sliding member 41 of the small-diameter ring member 40 is also strongly pressed against the second torque transmission plate 28.

【0040】一方、第1のトルク伝達板35が回転する
とマグネット48も回転し、回転速度センサ47がペダ
ルクランク14bの回転速度を検出する。また、ペダル
クランク14bの回転によりペダルクランク軸27が回
転し自転車は前進して加速度を生じる。これにより変位
量センサ49の板状部材52の他端が後方に回動する。
そして板状部材52の物理的変位量が一定量以上になる
とホトセンサ53が板状部材52を検出する。
On the other hand, when the first torque transmission plate 35 rotates, the magnet 48 also rotates and the rotation speed sensor 47 detects the rotation speed of the pedal crank 14b. Further, the pedal crank shaft 27 is rotated by the rotation of the pedal crank 14b, and the bicycle moves forward to generate acceleration. This causes the other end of the plate-shaped member 52 of the displacement amount sensor 49 to rotate backward.
Then, when the physical displacement amount of the plate-shaped member 52 exceeds a certain amount, the photo sensor 53 detects the plate-shaped member 52.

【0041】こうして、CPU54は回転速度センサ回
路56からの回転速度検出信号及び変位量センサ回路5
7からの変位量検出信号を取込み、回転速度が一定値以
上で、かつ変位量が一定量以上になると、I/Oポート
55を介してモータコントロール回路58にモータ駆動
信号を供給する。これによりモータコントロール回路5
8は電動機17を起動する。
In this way, the CPU 54 controls the rotation speed detection signal from the rotation speed sensor circuit 56 and the displacement amount sensor circuit 5
The displacement amount detection signal from 7 is taken in, and when the rotation speed is equal to or higher than a certain value and the displacement amount is equal to or more than a certain amount, a motor drive signal is supplied to the motor control circuit 58 via the I / O port 55. As a result, the motor control circuit 5
8 starts the electric motor 17.

【0042】電動機17が起動すると電動機17の回転
トルクが減速機23を介して最終段ギア21、すなわ
ち、ギヤ円盤部材34に伝達され、さらに第1の摩擦摺
動部材41を介して第2のトルク伝達板28に伝達され
ると共に第2の摩擦摺動部材42を介して第1のトルク
伝達板35に伝達される。このとき各トルク伝達板2
8,35に伝達されるトルクの大きさは、スプリング3
9による摩擦摺動部材41,42の圧接力と摩擦摺動部
材41,42の摩擦係数と摩擦摺動部材41,42の摩
擦面の平均半径との積によって定められる。摩擦摺動部
材42の摩擦面の平均半径は摩擦摺動部材41の摩擦面
の平均半径よりも大きいので、第1のトルク伝達板35
に伝達されるトルクは第2のトルク伝達板28に伝達さ
れるトルクよりも大きくなる。
When the electric motor 17 is started, the rotational torque of the electric motor 17 is transmitted to the final stage gear 21, that is, the gear disk member 34 via the speed reducer 23, and further to the second frictional member 41 via the first friction sliding member 41. It is transmitted to the torque transmission plate 28 and also transmitted to the first torque transmission plate 35 via the second friction sliding member 42. At this time, each torque transmission plate 2
The magnitude of the torque transmitted to the springs 8 and 35 depends on the spring 3
9 is determined by the product of the pressure contact force of the friction sliding members 41, 42, the friction coefficient of the friction sliding members 41, 42, and the average radius of the friction surfaces of the friction sliding members 41, 42. Since the average radius of the friction surface of the friction sliding member 42 is larger than the average radius of the friction surface of the friction sliding member 41, the first torque transmission plate 35
The torque transmitted to the second torque transmission plate 28 is larger than the torque transmitted to the second torque transmission plate 28.

【0043】こうして、人力によるペダルトルクが小さ
くても電動機17からのトルクによる適切な動力補助が
行われ、これによりペダルクランク軸27は十分な回転
トルクを得て自転車を動かすことになる。また、第1の
トルク伝達板35に伝達されるトルクは第2のトルク伝
達板28に伝達されるトルクよりも大きいので、傾斜係
合部においてペダルクランク軸27の軸方向の分力が加
算されていき、人力によるペダル踏み込み力に応じて補
助量が増加して動力補助が行われる。
In this way, even if the pedal torque due to human power is small, the power from the electric motor 17 is appropriately assisted by the power, whereby the pedal crankshaft 27 obtains sufficient rotational torque to move the bicycle. Further, since the torque transmitted to the first torque transmission plate 35 is larger than the torque transmitted to the second torque transmission plate 28, the component force in the axial direction of the pedal crankshaft 27 is added at the inclined engagement portion. Then, the amount of assistance increases in accordance with the pedaling force by human power, and power assistance is performed.

【0044】このため、左側のペダル15bからの人力
によるトルクが減少しても、また、右側のペダル15a
を踏み込むサイクルになっても、電動機17からの伝達
トルクにより各トルク伝達板28,35と円盤部材34
との圧接力を十分に維持できる。従って、減速機23が
左側にのみ取り付けられているにも拘らず、左右どちら
のペダルから漕ぎ出しても十分な動力補助ができる。し
かも、左側のペダル15bを漕ぐ時にはその踏み込み力
に比例して各トルク伝達板28,35とギヤ円盤部材3
4との圧接力が増加して補助動力を増大させることがで
きる。
Therefore, even if the torque from the pedal 15b on the left side due to human power is reduced, the pedal 15a on the right side is also reduced.
Even in the cycle of stepping on, the torque transmitted from the electric motor 17 causes the torque transmission plates 28 and 35 and the disk member 34 to move.
The pressure contact force with can be maintained sufficiently. Therefore, although the speed reducer 23 is attached only to the left side, sufficient power assistance can be provided regardless of whether the pedal is pedaled from the left or right pedal. Moreover, when the left pedal 15b is pedaled, the torque transmission plates 28 and 35 and the gear disc member 3 are proportional to the stepping force.
The pressure contact force with 4 increases, and the auxiliary power can be increased.

【0045】また、ペダル15a又は15bが下の位置
に達した時には回転速度センサ47によるペダルクラン
ク14bの回転速度検出が中断される。このときには、
スプリング39の圧力のみによる接触圧でのトルク伝達
可能状態となる。また、これはペダルの回転を停止させ
た時も同様である。このときのトルクは10kg・cm
程度あればよいので、ほとんど違和感のない軽い力でペ
ダルを逆回転させることができる。
When the pedal 15a or 15b reaches the lower position, the detection of the rotation speed of the pedal crank 14b by the rotation speed sensor 47 is interrupted. At this time,
The torque can be transmitted by the contact pressure only by the pressure of the spring 39. This also applies when the rotation of the pedal is stopped. The torque at this time is 10 kg · cm
The pedal can be rotated in the reverse direction with a light force that gives almost no discomfort.

【0046】さらに、電動機17として垂下トルク特性
を有するモータを使用し、このモータの起動トルクを一
定値以下に制限しているので、発進時や低速時に最終段
ギヤの回転速度が人力によるペダルの回転速度よりも大
きくなり、摩擦摺動部材の摩擦力による動力補助を十分
に行うことができる。
Furthermore, since a motor having a drooping torque characteristic is used as the electric motor 17 and the starting torque of this motor is limited to a certain value or less, the rotational speed of the final gear is at the start or at a low speed. The rotation speed becomes higher than the rotation speed, and the power assist by the frictional force of the friction sliding member can be sufficiently performed.

【0047】また、上り坂で自転車を発進させるときに
は、このときには坂の勾配により変位量センサ49の板
状部材52の他端がすでに後方にある量変位している。
従って、この状態でペダル15a,15bを踏み込み、
自転車の運転を開始すると、それほど大きな加速度が生
じなくても板状部材52の物理的変位量が一定量以上に
なってホトセンサ53が板状部材52を検出するように
なる。例えば、ペダル15a,15bが2〜3km/h
相当の低速で回転し始めるのみで電動機17が起動する
ようになる。このように上り坂においては小さな加速度
でも電動機17を起動させて動力補助が得られるので、
ペダルを踏み込む力が小さくてよく、上り坂に対する適
切な動力補助ができる。
When the bicycle is started uphill, the other end of the plate-shaped member 52 of the displacement sensor 49 is already displaced rearward by the slope of the slope.
Therefore, in this state, depress the pedals 15a and 15b,
When the bicycle starts to be driven, the physical displacement amount of the plate-shaped member 52 becomes a predetermined amount or more and the photo sensor 53 detects the plate-shaped member 52 even if a large acceleration does not occur. For example, the pedals 15a and 15b are 2 to 3 km / h.
The electric motor 17 is activated only by starting to rotate at a considerably low speed. In this way, since the electric motor 17 can be started and power assistance can be obtained even with a small acceleration on the uphill,
It requires less force to depress the pedal, and can provide appropriate power assistance for climbing uphill.

【0048】また、走行中に下り坂になったり、ブレー
キを掛けたときには変位量センサ49の板状部材52の
他端は前方に変位してホトセンサa53の検出範囲から
外れる。これにより、CPU54はモータコントロール
回路58へのモータ駆動信号の供給を停止する。これに
よりモータコントロール回路58は電動機17の動作を
停止させる。従って、ペダル15a,15bを高速で回
転している場合であっても電動機17の動作が停止する
ので、第1のトクル伝達板35及び第2のトクル伝達板
28とギヤ円盤部材34との圧接はスプリング39によ
る圧接力のみとなって電動機17からのトルクは加わら
ないので極めて安全である。また、電動機17の動作が
直ちに停止するので、電池の電力消費を極力抑えること
ができる。
When the vehicle is traveling downhill or the brake is applied, the other end of the plate member 52 of the displacement sensor 49 is displaced forward and out of the detection range of the photo sensor a53. As a result, the CPU 54 stops the supply of the motor drive signal to the motor control circuit 58. This causes the motor control circuit 58 to stop the operation of the electric motor 17. Therefore, the operation of the electric motor 17 is stopped even when the pedals 15a and 15b are rotating at a high speed, so that the pressure contact between the first and second tokule transmission plates 35 and 28 and the gear disc member 34 is performed. Is very safe because only the pressure contact force by the spring 39 does not apply the torque from the electric motor 17. Further, since the operation of the electric motor 17 is immediately stopped, the power consumption of the battery can be suppressed as much as possible.

【0049】次に本発明の他の実施例を図面を参照して
説明する。なお、前記実施例と同一の部分には同一の符
号を付して詳細な説明は省略する。これは図12に示す
ように、ヘッドパイプ2に電動機及び減速機を備えたギ
ヤケース61を固定し、このギヤケース61の減速機の
出力ピニオンを前輪9のリムに当接し、電動機の回転力
を減速機を介して直接前輪9に伝達する構成になってい
る。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same parts as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. As shown in FIG. 12, a gear case 61 having an electric motor and a speed reducer is fixed to the head pipe 2, and the output pinion of the speed reducer of the gear case 61 is brought into contact with the rim of the front wheel 9 to reduce the rotational force of the electric motor. It is configured to be directly transmitted to the front wheels 9 via the machine.

【0050】そして図13に示すように、ペダルクラン
ク軸27に、内部に多局着磁したリング状マグネット6
2を固定した回転部材63を取り付けている。また、ボ
トムブラケット26にリング部材64を固定し、このリ
ング部材64に支持部材65を介して回路基板66を固
定し、この回路基板66の先端に回転速度センサを構成
するホール素子67を取り付けている。そして、このホ
ール素子67を前記マグネット62の内側に対向配置し
ている。
As shown in FIG. 13, the pedal crankshaft 27 is internally provided with a ring-shaped magnet 6 which is locally magnetized.
A rotary member 63 that fixes 2 is attached. Further, a ring member 64 is fixed to the bottom bracket 26, a circuit board 66 is fixed to the ring member 64 via a support member 65, and a hall element 67 constituting a rotation speed sensor is attached to the tip of the circuit board 66. . The Hall element 67 is arranged inside the magnet 62 so as to face it.

【0051】前記回転部材63の外側に軸継手44をね
じ止めし、この軸継手44に左側のペダルクランク14
bを締め付けナット45によって固定している。
A shaft joint 44 is screwed to the outside of the rotary member 63, and the left pedal crank 14 is attached to the shaft joint 44.
b is fixed by a tightening nut 45.

【0052】前記ペダルクランク軸27が回転すると、
回転部材63が回転し、それに伴ないマグネット62が
回転する。前記ホール素子67はマグネット62の回転
速度、すなわち、ペダルクランク軸27の回転速度に比
例したパルス間隔を持ったオン、オフ信号を出力する。
このホール素子67からのオン、オフ信号を回路速度セ
ンサ回路56で処理することで回転速度検出信号を出力
する。また、自転車が前進すると回路ボックス19内に
設けた変位量センサ49が板状部材52の物理的変位量
が一定量以上になったことをホトセンサ53が検出し、
このホトセンサ53の出力を変位量センサ回路57が処
理することで変位量検出信号を出力する。
When the pedal crankshaft 27 rotates,
The rotating member 63 rotates, and the magnet 62 rotates accordingly. The hall element 67 outputs an ON / OFF signal having a pulse interval proportional to the rotation speed of the magnet 62, that is, the rotation speed of the pedal crankshaft 27.
The rotation speed detection signal is output by processing the ON / OFF signal from the hall element 67 by the circuit speed sensor circuit 56. Further, when the bicycle moves forward, the displacement sensor 49 provided in the circuit box 19 detects that the physical displacement of the plate-shaped member 52 has become equal to or more than a certain amount, and the photosensor 53 detects the displacement.
The displacement amount sensor circuit 57 processes the output of the photo sensor 53 to output a displacement amount detection signal.

【0053】そこでCPU54は、回転速度検出信号と
変位量検出信号を取り込み、回転速度が一定値以上にな
り、かつ変位量が一定量以上になるとモータコントロー
ル回路58にモータ駆動信号を供給する。これにより、
モータコントロール回路58は、前記ギヤケース61内
の電動機を起動する。
Therefore, the CPU 54 takes in the rotation speed detection signal and the displacement amount detection signal, and supplies a motor drive signal to the motor control circuit 58 when the rotation speed exceeds a certain value and the displacement amount exceeds a certain amount. This allows
The motor control circuit 58 starts the electric motor in the gear case 61.

【0054】電動機は加速度が小さい場合には主電流が
チョッパ制御されて電流が小さく押さえられる。これに
よりペダル踏み込み力以上の動力補助が行われるのが防
止される。また、ペダル踏み込み力が大きくなると加速
度もその力に比例して大きくなるので、そのときの人力
に相当した動力補助が行われるように電動機の主電流が
定められる。
When the acceleration of the electric motor is small, the main current is chopper-controlled to keep the current small. As a result, it is possible to prevent power assistance beyond the pedal depression force. Further, as the pedal depression force increases, the acceleration also increases in proportion to the force, so the main current of the electric motor is determined so that power assistance corresponding to the human power at that time is performed.

【0055】この実施例においてもギヤケース61や回
転部材63やホール素子67などは既存の自転車に簡単
に取り付けることができる。そして、ペダルを踏み込む
人力に相当した動力補助を行うことができる。また、上
り坂では小さな加速度で電動機が起動され、上り坂に対
して適切な動力補助ができる。従って、前記実施例と同
様の効果が得られる。
Also in this embodiment, the gear case 61, the rotating member 63, the hall element 67, etc. can be easily attached to the existing bicycle. Then, it is possible to perform power assistance corresponding to human power to depress the pedal. In addition, the motor is started with a small acceleration on the uphill, and appropriate power assistance can be provided on the uphill. Therefore, the same effect as that of the above embodiment can be obtained.

【0056】なお、前記各実施例では加速度変化や坂の
勾配に応じて変位する変位量センサの部材として板状部
材を使用したが、これは棒状部材であってもよい。
In each of the above embodiments, the plate-shaped member is used as the member of the displacement amount sensor that is displaced according to the change in acceleration and the slope of the slope, but this may be a rod-shaped member.

【0057】また、前記各実施例では変位量検出手段と
して、ミニチュアベアリングの回転自在な外輪に板状部
材の一端を固定し、この板状部材の他端を自由端にして
加速度変化や坂の勾配に応じて回動量、すなわち物理的
変位量を変化させ、その変位量が一定量以上になったと
きホトセンサで検出する構成の変位量センサを使用した
が必ずしもこれに限定するものではなく、例えば図14
に示す構成の変位量センサ70を使用してもよい。
Further, in each of the above-mentioned embodiments, one end of the plate-like member is fixed to the rotatable outer ring of the miniature bearing as the displacement amount detecting means, and the other end of the plate-like member is used as the free end to detect acceleration changes and slopes. A displacement amount sensor having a configuration in which a rotation amount, that is, a physical displacement amount is changed according to a gradient and a photo sensor detects when the displacement amount exceeds a certain amount is used, but the present invention is not necessarily limited to this. 14
The displacement amount sensor 70 having the configuration shown in FIG.

【0058】この変位量センサ70は、(a) に平面図を
示し、(b) にB−B線に沿った断面図を示すように、傾
斜底面71を有する略中空直方体ケース72の中に鋼球
73を揺動自在に封入し、自転車の加速度や上り坂の勾
配に応じて鋼球73が図中矢印で示す方向に、すなわ
ち、傾斜底面71の傾斜面を上る方向に移動するように
なっている。そして、鋼球73の移動方向におけるケー
ス72の側壁の所定位置に一定の間隔を隔てて発光ダイ
オードとホトトランジスタからなる例えば3個のホトセ
ンサ74a,74b,74cを配置し、前記鋼球73が
どの位置まで移動しているかをこの各ホトセンサ74
a,74b,74cで検出することで加速度の大きさや
上り坂の勾配に応じた物理的変位量を検出するようにな
っている。
This displacement amount sensor 70 is provided in a substantially hollow rectangular parallelepiped case 72 having an inclined bottom surface 71, as shown in a plan view in (a) and a sectional view taken along line BB in (b). A steel ball 73 is swingably enclosed so that the steel ball 73 moves in the direction indicated by the arrow in the figure, that is, in the direction of going up the inclined surface of the inclined bottom surface 71 according to the acceleration of the bicycle and the slope of the uphill. Has become. Then, for example, three photosensors 74a, 74b, 74c composed of a light emitting diode and a phototransistor are arranged at predetermined positions on the side wall of the case 72 in the moving direction of the steel ball 73 at regular intervals. Whether each photo sensor 74 is moving to the position
By detecting with a, 74b, and 74c, the physical displacement amount according to the magnitude of the acceleration and the slope of the uphill is detected.

【0059】このような変位量センサ70を使用しても
加速度の大きさ及び上り坂の勾配ににより物理的変位量
が一定量以上となるか否かを検出できる。
Even if such a displacement sensor 70 is used, it is possible to detect whether or not the physical displacement amount exceeds a certain amount depending on the magnitude of the acceleration and the slope of the uphill.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上、請求項1対応の発明によれば、市
販されている普通自転車に簡単に取付けることができて
汎用性を向上でき、しかも平地走行時は勿論、坂を登る
時にも適切な動力補助ができる。
As described above, according to the invention according to claim 1, it can be easily attached to a commercially available ordinary bicycle and the versatility can be improved, and moreover, it is suitable not only when traveling on a level ground but also when climbing a slope. It can be used for power assistance.

【0061】また、請求項2〜4対応の発明によれば、
市販されている普通自転車に簡単に取付けることができ
て汎用性を向上でき、しかも平地走行時は勿論、坂を登
る時にもペダルの踏み込み動作により適切な動力補助が
でき、さらに坂を下る時やブレーキ操作時には電動機に
よる動力補助を停止して電力消費を極力抑えることがで
きる。
According to the inventions corresponding to claims 2 to 4,
It can be easily attached to commercially available ordinary bicycles to improve versatility, and moreover, when driving downhill as well as on level ground, proper power assist can be provided by depressing the pedals, and when going downhill. Power consumption can be suppressed as much as possible by stopping the power assist by the electric motor during brake operation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す自転車の斜視図。FIG. 1 is a perspective view of a bicycle showing an embodiment of the present invention.

【図2】同実施例の自転車を車体フレームを省略して上
から見た図。
FIG. 2 is a view of the bicycle of the embodiment viewed from above with the body frame omitted.

【図3】同実施例の左側ペダルクランク軸部の部分断面
図。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the left pedal crankshaft portion of the embodiment.

【図4】同実施例の第1のトルク伝達板の斜視図。FIG. 4 is a perspective view of a first torque transmission plate of the embodiment.

【図5】同実施例の第2のトルク伝達板の斜視図。FIG. 5 is a perspective view of a second torque transmission plate of the embodiment.

【図6】同実施例の第1のトルク伝達板の左右の側面図
及び断面図。
6A and 6B are left and right side views and a sectional view of the first torque transmission plate of the embodiment.

【図7】同実施例の第2のトルク伝達板の左右の側面図
及び断面図。
FIG. 7 is a left and right side view and a cross-sectional view of a second torque transmission plate of the embodiment.

【図8】同実施例の最終段ギヤ及びギヤ円盤部材の構成
を示す図で、(a) は第2のトルク伝達板と対向する面の
斜視図、(b) は第1のトルク伝達板と対向する面の側面
図。
8A and 8B are views showing a configuration of a final stage gear and a gear disc member of the embodiment, FIG. 8A is a perspective view of a surface facing a second torque transmission plate, and FIG. 8B is a first torque transmission plate. The side view of the surface facing.

【図9】同実施例の変位量センサの構成を示す図で、
(a) は側面図、(b) は(a) のA−A線に沿った断面図。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a displacement amount sensor of the embodiment,
(a) is a side view, (b) is a sectional view taken along the line AA of (a).

【図10】同実施例の制御回路を示すブロック図。FIG. 10 is a block diagram showing a control circuit of the embodiment.

【図11】図10のモータコントロール回路の具体回路
構成を示す回路図。
11 is a circuit diagram showing a specific circuit configuration of the motor control circuit of FIG.

【図12】本発明の他の実施例を示す自転車の斜視図。FIG. 12 is a perspective view of a bicycle showing another embodiment of the present invention.

【図13】同実施例の左側ペダルクランク軸部の一部断
面した図。
FIG. 13 is a partial cross-sectional view of the left pedal crankshaft portion of the embodiment.

【図14】変位量センサの他の実施例を示す図で、(a)
は平面図、(b) は(a) のB−B線に沿った断面図。
FIG. 14 is a diagram showing another embodiment of the displacement amount sensor, (a)
Is a plan view, (b) is a sectional view taken along line BB of (a).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

16…ギヤケース 17…電動機 21…最終段ギヤ 23…減速機 27…ペダルクランク軸 28…第2のトルク伝達板 33,38…傾斜突起 34…ギヤ円盤部材 35…第1のトルク伝達板 41,42…摩擦摺動部材 47…回転速度センサ 48…マグネット 49…変位量センサ 54…CPU 58…モータコントロール回路 16 ... Gear case 17 ... Electric motor 21 ... Final stage gear 23 ... Reduction gear 27 ... Pedal crankshaft 28 ... Second torque transmission plate 33, 38 ... Inclined projection 34 ... Gear disc member 35 ... First torque transmission plate 41, 42 ... Friction sliding member 47 ... Rotation speed sensor 48 ... Magnet 49 ... Displacement amount sensor 54 ... CPU 58 ... Motor control circuit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電動機の回転を減速機を介してクランク
軸又は車輪に伝達して動力を補助する自転車用動力補助
装置において、 ペダルクランクの回転速度を検出する回転速度検出手段
と、自転車の加速度及び車体の後傾に伴なう物理的変位
量を検出する変位量検出手段とを設け、前記回転速度検
出手段が予め設定した一定値以上の回転速度を検出し、
かつ前記変位量検出手段が予め設定した一定量以上の物
理的変位量を検出したとき前記電動機を起動させること
を特徴とする自転車用動力補助装置。
1. A bicycle power assisting device for assisting power by transmitting the rotation of an electric motor to a crankshaft or wheels via a speed reducer, a rotational speed detecting means for detecting a rotational speed of a pedal crank, and a bicycle acceleration. And a displacement amount detecting means for detecting a physical displacement amount associated with the rearward leaning of the vehicle body, wherein the rotation speed detecting means detects a rotation speed of a predetermined value or more,
A power assist device for a bicycle, wherein the electric motor is started when the displacement amount detecting means detects a physical displacement amount equal to or more than a predetermined fixed amount.
【請求項2】 電池を電源として駆動する電動機及びこ
の電動機の回転を減速ギアを介して伝達する減速機を備
え、この減速機の出力をペダルクランク軸に伝達して動
力を補助する自転車用動力補助装置において、 ペダルクランクを連結したペダル連結軸に固定し、前記
ペダルクランクの回転力を受けて回転する第1のトルク
伝達板と、前記ペダルクランク軸に固定し、このペダル
クランク軸と一体に回転する第2のトルク伝達板と、前
記第1のトルク伝達板が前記ペダルクランクの回転力を
受けて回転したとき、この第1のトルク伝達板を前記第
2のトルク伝達板に係合するとともに前記ペダルクラン
ク軸の軸方向に移動させ、前記減速機の出力を外部に伝
達する最終段ギヤの板面に前記各トルク伝達板を圧接さ
せる斜傾係合部と、前記最終段ギヤの板面に前記各トル
ク伝達板が圧接したとき、前記減速機の駆動トルクを前
記各トルク伝達板に伝達する摩擦摺動部材と、前記ペダ
ルクランクの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
自転車の加速度及び車体の後傾に伴なう物理的変位量を
検出する変位量検出手段とを設け、前記回転速度検出手
段が予め設定した一定値以上の回転速度を検出し、かつ
前記変位量検出手段が予め設定した一定量以上の物理的
変位量を検出したとき前記電動機を起動させ、かつ前記
変位量検出手段が検出する物理的変位量が一定量未満に
なったとき前記電動機を停止させることを特徴とする自
転車用動力補助装置。
2. A power source for a bicycle, comprising: an electric motor driven by a battery as a power source; and a speed reducer for transmitting the rotation of the electric motor through a reduction gear. The output of the speed reducer is transmitted to a pedal crankshaft to assist power. In the auxiliary device, a pedal crank is fixed to a connected pedal connecting shaft, and a first torque transmission plate that rotates by receiving the rotational force of the pedal crank and the pedal crank shaft are fixed and integrated with the pedal crank shaft. When the rotating second torque transmission plate and the first torque transmission plate rotate by receiving the rotational force of the pedal crank, the first torque transmission plate is engaged with the second torque transmission plate. Along with the tilted engaging portion, the pedal crankshaft is moved in the axial direction so that the torque transmission plates are brought into pressure contact with the plate surface of the final stage gear that transmits the output of the speed reducer to the outside. A friction sliding member that transmits the drive torque of the reduction gear to each torque transmission plate when the torque transmission plates are pressed against the plate surface of the stepped gear, and a rotation speed detection unit that detects the rotation speed of the pedal crank. When,
Displacement amount detecting means for detecting a physical displacement amount associated with the acceleration of the bicycle and the rearward leaning of the vehicle body is provided, and the rotational speed detecting means detects a rotational speed of a predetermined value or more, and the displacement amount. When the detection means detects a physical displacement amount equal to or more than a preset predetermined amount, the electric motor is started, and when the physical displacement amount detected by the displacement amount detection means is less than the predetermined amount, the electric motor is stopped. A power assist device for a bicycle, which is characterized in that
【請求項3】 変位量検出手段は、加速度の大きさ及び
車体の後傾角度の大きさに比例して物理的変位量を可変
することを特徴とする請求項1又は2記載の自転車用動
力補助装置。
3. The bicycle power according to claim 1, wherein the displacement amount detecting means varies the physical displacement amount in proportion to the magnitude of the acceleration and the magnitude of the rearward tilt angle of the vehicle body. Auxiliary device.
【請求項4】 変位量検出手段は、板状部材又は棒状部
材の一端を回動自在に支持し、この板状部材又は棒状部
材の他端側が加速度及び車体の後傾角度に応じて物理的
変位量を可変し、この変位量が一定量以上となるのをセ
ンサで検出することを特徴とする請求項1、2又は3記
載の自転車用動力補助装置。
4. The displacement amount detecting means rotatably supports one end of a plate-shaped member or a rod-shaped member, and the other end side of the plate-shaped member or the rod-shaped member physically corresponds to the acceleration and the rearward tilt angle of the vehicle body. The power assist device for a bicycle according to claim 1, wherein the amount of displacement is varied, and a sensor detects that the amount of displacement exceeds a certain amount.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004038722A (en) * 2002-07-05 2004-02-05 Sunstar Eng Inc Server system for providing power-assisted bicycle
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