JPH09193876A - 電動モータ付自転車 - Google Patents
電動モータ付自転車Info
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- JPH09193876A JPH09193876A JP8005332A JP533296A JPH09193876A JP H09193876 A JPH09193876 A JP H09193876A JP 8005332 A JP8005332 A JP 8005332A JP 533296 A JP533296 A JP 533296A JP H09193876 A JPH09193876 A JP H09193876A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- drive shaft
- electric motor
- sensor
- bicycle
- torque
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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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
- B62M3/00—Construction of cranks operated by hand or foot
- B62M3/003—Combination of crank axles and bearings housed in the bottom bracket
-
- 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
- B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
- B62M6/45—Control or actuating devices therefor
- B62M6/50—Control or actuating devices therefor characterised by detectors or sensors, or arrangement thereof
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ドライブ軸の人力トルクを測定するセンサー
を自転車のフレーム側に取り付け、トルクをノイズの影
響を受けず、正確に測定するトルク検出機構を具えた電
動モータ付自転車を提供する。 【解決手段】 自転車１のドライブ軸21は、ペダル24、
25に加わる踏込力に応じて傾斜が変位するように支持さ
れ、トルク検出部３は、ドライブ軸21の傾斜変位量を測
定して、ドライブ軸21に作用するトルクを検出し、この
測定値に基づいて電動モータ４の出力を制御する。
を自転車のフレーム側に取り付け、トルクをノイズの影
響を受けず、正確に測定するトルク検出機構を具えた電
動モータ付自転車を提供する。 【解決手段】 自転車１のドライブ軸21は、ペダル24、
25に加わる踏込力に応じて傾斜が変位するように支持さ
れ、トルク検出部３は、ドライブ軸21の傾斜変位量を測
定して、ドライブ軸21に作用するトルクを検出し、この
測定値に基づいて電動モータ４の出力を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータ付自転
車に関し、特に電動モータによる補助動力発生の基準と
なる人力トルクを検出する装置を具えた電動モータ付自
転車に関するものである。
車に関し、特に電動モータによる補助動力発生の基準と
なる人力トルクを検出する装置を具えた電動モータ付自
転車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電動モータを自転車の駆動系に連
繋し、ペダルの踏み込み時の負荷が大きくなると、その
負荷に応じて電動モータが駆動力を発生して補助し、踏
み込み負荷を低減する所謂「電動モータ付自転車」が使
用されている。ペダル踏み込み時の負荷は、ドライブ軸
に作用するトルクの測定によるものが知られており、該
測定値に応じて電動モータの出力を制御している。ドラ
イブ軸に作用するトルクの測定方法として、特開平4-32
1482号公報には、ドライブ軸(96)としてトーションバー
を使用し、図９に示す如く、該トーションバーに歪ゲー
ジ(97)を取り付け、その捩れ量からトルクを測定する方
法が開示されている。
繋し、ペダルの踏み込み時の負荷が大きくなると、その
負荷に応じて電動モータが駆動力を発生して補助し、踏
み込み負荷を低減する所謂「電動モータ付自転車」が使
用されている。ペダル踏み込み時の負荷は、ドライブ軸
に作用するトルクの測定によるものが知られており、該
測定値に応じて電動モータの出力を制御している。ドラ
イブ軸に作用するトルクの測定方法として、特開平4-32
1482号公報には、ドライブ軸(96)としてトーションバー
を使用し、図９に示す如く、該トーションバーに歪ゲー
ジ(97)を取り付け、その捩れ量からトルクを測定する方
法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ドライ
ブ軸(96)は回転するため、歪ゲージ(97)の測定結果を得
るには、ドライブ軸(96)と該ドライブ軸(96)を支持する
ケーシングとにスリップリング(98)及びブラシ(99)を夫
々取り付ける必要があった。スリップリング(98)とブラ
シ(99)の摩耗または接触状態の悪化により、測定値にノ
イズが混入し、正確な測定値を得ることは難しかった。
ブ軸(96)は回転するため、歪ゲージ(97)の測定結果を得
るには、ドライブ軸(96)と該ドライブ軸(96)を支持する
ケーシングとにスリップリング(98)及びブラシ(99)を夫
々取り付ける必要があった。スリップリング(98)とブラ
シ(99)の摩耗または接触状態の悪化により、測定値にノ
イズが混入し、正確な測定値を得ることは難しかった。
【０００４】本発明の目的は、ドライブ軸の人力トルク
を測定するセンサーを自転車のフレーム側に取り付け、
トルクをノイズの影響を受けず、正確に測定するトルク
検出機構を具えた電動モータ付自転車を提供することで
ある。
を測定するセンサーを自転車のフレーム側に取り付け、
トルクをノイズの影響を受けず、正確に測定するトルク
検出機構を具えた電動モータ付自転車を提供することで
ある。
【０００５】
【課題を解決する為の手段】上記課題を解決するために
本発明の電動モータ付自転車(１)は、人力の加わるペダ
ル(24)(25)とドライブ軸(21)を具えたペダル装置(２)
と、ペダル装置(２)の人力の駆動を補助する電動モータ
(４)と、ドライブ軸(21)に作用する人力トルクを検出す
るトルク検出部(３)と、トルク検出部(３)による検出値
に基づいて電動モータ(４)を制御する制御部(５)とを具
える電動モータ付自転車(１)に於いて、トルク検出部
(３)は、ペダル(24)(25)に加わる踏込力に応じて傾斜が
変化するように支持され、トルク検出部(３)は、ドライ
ブ軸(21)の傾斜変位量を測定し、制御部(５)に送信し、
該測定値に基づいてドライブ軸(21)に作用するトルクを
検出する。また、トルク検出部(３)により測定されたド
ライブ軸(21)の傾斜変位量に基づき、制御部(５)にてペ
ダル(24)(25)の位相を検出する。
本発明の電動モータ付自転車(１)は、人力の加わるペダ
ル(24)(25)とドライブ軸(21)を具えたペダル装置(２)
と、ペダル装置(２)の人力の駆動を補助する電動モータ
(４)と、ドライブ軸(21)に作用する人力トルクを検出す
るトルク検出部(３)と、トルク検出部(３)による検出値
に基づいて電動モータ(４)を制御する制御部(５)とを具
える電動モータ付自転車(１)に於いて、トルク検出部
(３)は、ペダル(24)(25)に加わる踏込力に応じて傾斜が
変化するように支持され、トルク検出部(３)は、ドライ
ブ軸(21)の傾斜変位量を測定し、制御部(５)に送信し、
該測定値に基づいてドライブ軸(21)に作用するトルクを
検出する。また、トルク検出部(３)により測定されたド
ライブ軸(21)の傾斜変位量に基づき、制御部(５)にてペ
ダル(24)(25)の位相を検出する。
【０００６】トルク検出部(３)の具体的な構成を以下に
示す。トルク検出部(３)は、自転車(１)のフレーム(11)
に配備されたケーシング(18)の両端内側に夫々配備され
た軸受け(31)(32)と、ケーシング(18)の内面と軸受け(3
1)(32)の外周面との間に挟まれて配備された弾性材料か
らなる緩衝材(33)と、該軸受け(31)(32)間のほぼ中央に
て、ケーシング(18)の内面下部から上向きに突設形成さ
れた支点突起(34)と、ケーシング(18)に配備され、一方
の軸受け(31)に当接した状態で該軸受け(31)の上下方向
の変位を測定する第１のセンサー(36)と、支点突起(34)
に対向する位置にてドライブ軸(21)に配備され、支点突
起(34)に当接する支点軸受け(35)とから構成する。ドラ
イブ軸(21)は、両軸受け(31)(32)を貫通して支持する。
第１のセンサー(36)は、制御部(５)に電気的に接続す
る。
示す。トルク検出部(３)は、自転車(１)のフレーム(11)
に配備されたケーシング(18)の両端内側に夫々配備され
た軸受け(31)(32)と、ケーシング(18)の内面と軸受け(3
1)(32)の外周面との間に挟まれて配備された弾性材料か
らなる緩衝材(33)と、該軸受け(31)(32)間のほぼ中央に
て、ケーシング(18)の内面下部から上向きに突設形成さ
れた支点突起(34)と、ケーシング(18)に配備され、一方
の軸受け(31)に当接した状態で該軸受け(31)の上下方向
の変位を測定する第１のセンサー(36)と、支点突起(34)
に対向する位置にてドライブ軸(21)に配備され、支点突
起(34)に当接する支点軸受け(35)とから構成する。ドラ
イブ軸(21)は、両軸受け(31)(32)を貫通して支持する。
第１のセンサー(36)は、制御部(５)に電気的に接続す
る。
【０００７】一方のペダル(24)(25)に踏込力が加わる
と、ドライブ軸(21)は支点突起(34)を支点に緩衝材(33)
を圧縮して傾斜する。第１のセンサー(36)は、その傾斜
によるドライブ軸(21)の変位量を測定し、その測定値に
基づく信号を制御部(５)に送信する。制御部(５)は受信
した信号に応じて電動モータ(４)の出力を制御する。
と、ドライブ軸(21)は支点突起(34)を支点に緩衝材(33)
を圧縮して傾斜する。第１のセンサー(36)は、その傾斜
によるドライブ軸(21)の変位量を測定し、その測定値に
基づく信号を制御部(５)に送信する。制御部(５)は受信
した信号に応じて電動モータ(４)の出力を制御する。
【０００８】本発明の請求項４に記載の電動モータ付自
転車(１)に於いては、上記トルク検出部(３)の第１のセ
ンサー(36)の取付位置から、ドライブ軸(21)の回転方向
にずれた位置に、軸受け(31)に当接した状態で第２のセ
ンサー(38)をケーシング(18)に配備する。第１のセンサ
ー(36)と第２のセンサー(38)は、ドライブ軸(21)の回転
方向に対して９０度ずれた位置に配備することが望まし
い。例えば、第１のセンサー(36)をドライブ軸(21)に上
方または下方から当接するように配備し、第２のセンサ
ー(38)をドライブ軸(21)に前方または後方から当接する
よう配備する。センサー(36)(38)は制御部(５)に電気的
に接続する。
転車(１)に於いては、上記トルク検出部(３)の第１のセ
ンサー(36)の取付位置から、ドライブ軸(21)の回転方向
にずれた位置に、軸受け(31)に当接した状態で第２のセ
ンサー(38)をケーシング(18)に配備する。第１のセンサ
ー(36)と第２のセンサー(38)は、ドライブ軸(21)の回転
方向に対して９０度ずれた位置に配備することが望まし
い。例えば、第１のセンサー(36)をドライブ軸(21)に上
方または下方から当接するように配備し、第２のセンサ
ー(38)をドライブ軸(21)に前方または後方から当接する
よう配備する。センサー(36)(38)は制御部(５)に電気的
に接続する。
【０００９】一方のペダル(24)(25)に踏込力が加わる
と、ドライブ軸(21)は支点突起(34)を支点に緩衝材(33)
を圧縮して傾斜する。ドライブ軸(21)の傾斜変位量は、
第１のセンサー(36)及び第２のセンサー(38)により測定
される。各センサー(36)(38)の測定値に基づく信号は制
御部(５)にされ、制御部(５)は受信した信号に応じて電
動モータ(４)の出力を制御する。第１のセンサー(36)を
ドライブ軸(21)の下方に当接させ、第２のセンサー(38)
をドライブ軸(21)の前方に当接させる構成とすると、ド
ライブ軸(21)の傾斜変位量について、第１のセンサー(3
6)は、ドライブ軸(21)の上下方向の変位量を測定し、第
２のセンサー(38)は、ドライブ軸(21)の前後方向の変位
量を測定し、これら測定値に基づいて電動モータ(４)の
出力が制御される。
と、ドライブ軸(21)は支点突起(34)を支点に緩衝材(33)
を圧縮して傾斜する。ドライブ軸(21)の傾斜変位量は、
第１のセンサー(36)及び第２のセンサー(38)により測定
される。各センサー(36)(38)の測定値に基づく信号は制
御部(５)にされ、制御部(５)は受信した信号に応じて電
動モータ(４)の出力を制御する。第１のセンサー(36)を
ドライブ軸(21)の下方に当接させ、第２のセンサー(38)
をドライブ軸(21)の前方に当接させる構成とすると、ド
ライブ軸(21)の傾斜変位量について、第１のセンサー(3
6)は、ドライブ軸(21)の上下方向の変位量を測定し、第
２のセンサー(38)は、ドライブ軸(21)の前後方向の変位
量を測定し、これら測定値に基づいて電動モータ(４)の
出力が制御される。
【００１０】支点突起(34)により、支点軸受け(35)を一
点支持すると、ドライブ軸(21)の傾斜による変位は前後
及び上下方向に敏感なものとなる。
点支持すると、ドライブ軸(21)の傾斜による変位は前後
及び上下方向に敏感なものとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。なお、以下では、自転車(１)について図１の矢印
Ｆ側を「前」、Ｒ側を「後」とする。構造説明 電動モータ付自転車(１)は、図１に示す如く、フレーム
(11)の前部にハンドル(12)及びハンドル(12)の操舵角に
応じて動く前輪(13)が配備される。フレーム(11)のポス
ト上部には、サドル(14)が設けられ、フレーム(11)の中
央下部には、スプロケット(26)を具えたペダル装置(２)
が配備される。フレーム(11)の後部には、後輪に連繋さ
れたスプロケット(15)が配備され、スプロケット(26)(1
5)間は、無端状のチェーン(17)が張設される。
する。なお、以下では、自転車(１)について図１の矢印
Ｆ側を「前」、Ｒ側を「後」とする。構造説明 電動モータ付自転車(１)は、図１に示す如く、フレーム
(11)の前部にハンドル(12)及びハンドル(12)の操舵角に
応じて動く前輪(13)が配備される。フレーム(11)のポス
ト上部には、サドル(14)が設けられ、フレーム(11)の中
央下部には、スプロケット(26)を具えたペダル装置(２)
が配備される。フレーム(11)の後部には、後輪に連繋さ
れたスプロケット(15)が配備され、スプロケット(26)(1
5)間は、無端状のチェーン(17)が張設される。
【００１２】電動モータ(４)は、自転車(１)の中央のポ
スト上に配備され、減速機構及びワンウェイクラッチ(4
1)を介してチェーン(17)に噛合している。電動モータ
(４)は隣接して配備された給電機構(６)に電気的に接続
される。電動モータ(４)の出力の制御は、給電機構(６)
に電気的に接続された後述の制御部(５)によって行なわ
れる。
スト上に配備され、減速機構及びワンウェイクラッチ(4
1)を介してチェーン(17)に噛合している。電動モータ
(４)は隣接して配備された給電機構(６)に電気的に接続
される。電動モータ(４)の出力の制御は、給電機構(６)
に電気的に接続された後述の制御部(５)によって行なわ
れる。
【００１３】ペダル装置(２)は、図２に示す如く、フレ
ーム(11)のポスト下部に設けられたケーシング(18)に回
動可能に支持されたドライブ軸(21)と、該ドライブ軸(2
1)の両端から夫々逆向きに垂直に立設されたクランクア
ーム(22)(22)と、各クランクアーム(22)(22)の先端から
ドライブ軸(21)と平行な向きに突設されたクランクピン
(23)(23)と、クランクピン(23)(23)に回動可能に枢支さ
れたペダル(24)(25)を具えている。ドライブ軸(21)に
は、前述のスプロケット(26)が一体に取り付けられてい
る。
ーム(11)のポスト下部に設けられたケーシング(18)に回
動可能に支持されたドライブ軸(21)と、該ドライブ軸(2
1)の両端から夫々逆向きに垂直に立設されたクランクア
ーム(22)(22)と、各クランクアーム(22)(22)の先端から
ドライブ軸(21)と平行な向きに突設されたクランクピン
(23)(23)と、クランクピン(23)(23)に回動可能に枢支さ
れたペダル(24)(25)を具えている。ドライブ軸(21)に
は、前述のスプロケット(26)が一体に取り付けられてい
る。
【００１４】トルク検出部(３)は、ドライブ軸(21)を枢
支するケーシング(18)に配備される。ケーシング(18)の
両端には、軸受け(31)(32)が夫々配備される。該軸受け
(31)(32)の外周面には、図３に示す如く、ゴム等の弾性
部材から構成される緩衝材(33)が、全周に亘って巻かれ
ている。軸受け(31)(32)は、緩衝材(33)の外周をケーシ
ング(18)の内面に固定して配備される。軸受け(31)(32)
の内周面にはドライブ軸(21)が貫通して支持される。
支するケーシング(18)に配備される。ケーシング(18)の
両端には、軸受け(31)(32)が夫々配備される。該軸受け
(31)(32)の外周面には、図３に示す如く、ゴム等の弾性
部材から構成される緩衝材(33)が、全周に亘って巻かれ
ている。軸受け(31)(32)は、緩衝材(33)の外周をケーシ
ング(18)の内面に固定して配備される。軸受け(31)(32)
の内周面にはドライブ軸(21)が貫通して支持される。
【００１５】ケーシング(18)内面の軸受け(31)(32)のほ
ぼ中間には、先端が略球形である支点突起(34)が、ケー
シング(18)の内側下面から突設形成される。ドライブ軸
(21)には、該支点突起(34)に対応する位置に、支点突起
(34)と外周面が当接する支点軸受け(35)が嵌められる。
ドライブ軸(21)は、緩衝材(33)及び支点突起(34)によっ
て、上下方向及び前後方向に、ある程度の自由度をもっ
て揺動できる。
ぼ中間には、先端が略球形である支点突起(34)が、ケー
シング(18)の内側下面から突設形成される。ドライブ軸
(21)には、該支点突起(34)に対応する位置に、支点突起
(34)と外周面が当接する支点軸受け(35)が嵌められる。
ドライブ軸(21)は、緩衝材(33)及び支点突起(34)によっ
て、上下方向及び前後方向に、ある程度の自由度をもっ
て揺動できる。
【００１６】ケーシング(18)の右端には、第１のセンサ
ー(36)及び第２のセンサー(38)が取り付けられる。第
１、第２のセンサー(36)(38)は、ドライブ軸(21)の半径
方向にバネ付勢された測定ピン(37b)(39b)が、本体(37
a)(39a)にスライド可能に出没するセンサーで構成さ
れ、測定ピン(37b)(39b)の変位量を抵抗値に変換して、
後述する制御部(５)に送信する。第１のセンサー(36)
は、測定ピン(37b)がケーシング(18)の下部から緩衝材
(33)を貫通して、測定ピン(37b)の先端が軸受け(31)に
当接するよう配備する。第２のセンサー(38)は、測定ピ
ン(39b)がケーシング(18)の前部から緩衝材(33)を貫通
して、測定ピン(39b)の先端が軸受け(31)に当接するよ
う配備する。なお、ドライブ軸(21)がケーシング(18)の
中央に位置するとき、測定ピン(37b)(39b)は中立位置に
ある。
ー(36)及び第２のセンサー(38)が取り付けられる。第
１、第２のセンサー(36)(38)は、ドライブ軸(21)の半径
方向にバネ付勢された測定ピン(37b)(39b)が、本体(37
a)(39a)にスライド可能に出没するセンサーで構成さ
れ、測定ピン(37b)(39b)の変位量を抵抗値に変換して、
後述する制御部(５)に送信する。第１のセンサー(36)
は、測定ピン(37b)がケーシング(18)の下部から緩衝材
(33)を貫通して、測定ピン(37b)の先端が軸受け(31)に
当接するよう配備する。第２のセンサー(38)は、測定ピ
ン(39b)がケーシング(18)の前部から緩衝材(33)を貫通
して、測定ピン(39b)の先端が軸受け(31)に当接するよ
う配備する。なお、ドライブ軸(21)がケーシング(18)の
中央に位置するとき、測定ピン(37b)(39b)は中立位置に
ある。
【００１７】制御部(５)は、上記給電機構(６)及び第
１、第２のセンサー(36)(38)に電気的に接続され、フレ
ーム(11)に配備される。図４に示す如く、制御部(５)
は、中央演算装置(ＣＰＵ(51))を主体に構成される。Ｃ
ＰＵ(51)には、第１、第２のセンサー(36)(38)の測定値
と、電動モータ(４)に加える電流値との関係等の種々の
データを格納したメモリ(52)と、後述する比較演算回路
(53)、及び給電機構(６)に電気的に接続された駆動制御
回路(54)が接続される。第１、第２のセンサー(36)(38)
は、夫々増幅回路(55)、Ａ／Ｄ変換回路(56)を介して比
較演算回路(53)に接続される。比較演算回路(53)では、
第１、第２のセンサー(36)(38)からの測定値と、メモリ
(52)に格納されたデータとを比較し、電動モータ(４)に
加える電流値を決定し、駆動制御回路(54)に出力する。
駆動制御回路(54)は、比較演算回路(53)から送られた電
流値に対応した電流を電動モータ(４)に供給するよう給
電機構(６)を制御する。
１、第２のセンサー(36)(38)に電気的に接続され、フレ
ーム(11)に配備される。図４に示す如く、制御部(５)
は、中央演算装置(ＣＰＵ(51))を主体に構成される。Ｃ
ＰＵ(51)には、第１、第２のセンサー(36)(38)の測定値
と、電動モータ(４)に加える電流値との関係等の種々の
データを格納したメモリ(52)と、後述する比較演算回路
(53)、及び給電機構(６)に電気的に接続された駆動制御
回路(54)が接続される。第１、第２のセンサー(36)(38)
は、夫々増幅回路(55)、Ａ／Ｄ変換回路(56)を介して比
較演算回路(53)に接続される。比較演算回路(53)では、
第１、第２のセンサー(36)(38)からの測定値と、メモリ
(52)に格納されたデータとを比較し、電動モータ(４)に
加える電流値を決定し、駆動制御回路(54)に出力する。
駆動制御回路(54)は、比較演算回路(53)から送られた電
流値に対応した電流を電動モータ(４)に供給するよう給
電機構(６)を制御する。
【００１８】動作説明 上記構成の電動モータ付自転車(１)の動作について説明
する。以下では、使用者のペダル(24)(25)の踏込力は一
定であるものとする。このときの第１、第２のセンサー
(36)(38)の変位量の測定値は、図７に示すグラフで表わ
すことができる。図７中、実線は第１のセンサー(36)の
変位量を示しており、一点鎖線は第２のセンサー(38)の
変位量を示している。グラフは右側ペダル(24)が最上部
にある位置を始点としたペダルの位相の１.５周期を示
している。
する。以下では、使用者のペダル(24)(25)の踏込力は一
定であるものとする。このときの第１、第２のセンサー
(36)(38)の変位量の測定値は、図７に示すグラフで表わ
すことができる。図７中、実線は第１のセンサー(36)の
変位量を示しており、一点鎖線は第２のセンサー(38)の
変位量を示している。グラフは右側ペダル(24)が最上部
にある位置を始点としたペダルの位相の１.５周期を示
している。
【００１９】無負荷の状態では、緩衝材(33)は、どの部
分も圧縮の力を受けておらず、ドライブ軸(21)は、図２
及び図３に示す如く、ケーシング(18)の中央に位置して
いる。右側のペダル(24)が上方にある状態で、ドライブ
軸(21)を回転させるために使用者が右側ペダル(24)を踏
み込むと、その力は、図７の区間「右」に示す如く、右
側ペダル(24)を前方に押し出そうとする力と、右側ペダ
ル(24)を下方に押し下げようとする力となる。このとき
左側ペダル(25)には殆んど力が加わっていないため、ド
ライブ軸(21)は、支点突起(34)を中心として、緩衝材(3
3)を圧縮し、図５及び図６に示す如く、右側が前方下向
きの斜方向に傾く。この傾きの上下方向の変位量は、第
１のセンサー(36)によって測定され、前後方向の変位量
は、第２のセンサー(38)によって測定される。測定され
たドライブ軸(21)の変位量は、ドライブ軸(21)のトルク
と相関したものである。第１、第２のセンサー(36)(38)
によって測定された測定値は、制御部(５)に送られ、増
幅、Ａ／Ｄ変換され、比較演算回路(53)にてメモリ(52)
のデータと比較され、電動モータ(４)に供給する電流値
が演算される。演算された電流値は、駆動制御回路(54)
に送られ、給電機構(６)が電流値に基づいた電流を電動
モータ(４)に供給する。これにより、電動モータ(４)が
チェーン(17)を駆動して、自転車(１)の走行を補助す
る。
分も圧縮の力を受けておらず、ドライブ軸(21)は、図２
及び図３に示す如く、ケーシング(18)の中央に位置して
いる。右側のペダル(24)が上方にある状態で、ドライブ
軸(21)を回転させるために使用者が右側ペダル(24)を踏
み込むと、その力は、図７の区間「右」に示す如く、右
側ペダル(24)を前方に押し出そうとする力と、右側ペダ
ル(24)を下方に押し下げようとする力となる。このとき
左側ペダル(25)には殆んど力が加わっていないため、ド
ライブ軸(21)は、支点突起(34)を中心として、緩衝材(3
3)を圧縮し、図５及び図６に示す如く、右側が前方下向
きの斜方向に傾く。この傾きの上下方向の変位量は、第
１のセンサー(36)によって測定され、前後方向の変位量
は、第２のセンサー(38)によって測定される。測定され
たドライブ軸(21)の変位量は、ドライブ軸(21)のトルク
と相関したものである。第１、第２のセンサー(36)(38)
によって測定された測定値は、制御部(５)に送られ、増
幅、Ａ／Ｄ変換され、比較演算回路(53)にてメモリ(52)
のデータと比較され、電動モータ(４)に供給する電流値
が演算される。演算された電流値は、駆動制御回路(54)
に送られ、給電機構(６)が電流値に基づいた電流を電動
モータ(４)に供給する。これにより、電動モータ(４)が
チェーン(17)を駆動して、自転車(１)の走行を補助す
る。
【００２０】更にペダル(24)の踏み込みを続け、右側の
ペダル(24)の位置が最下点まで到達すると、使用者は、
次に左側のペダル(25)を踏み込む。その力は、左側のペ
ダル(25)を前方に押し出そうとする力と、左側ペダル(2
5)を下方に押し下げようとする力となる(図７の区間
「左」)。このとき右側ペダル(24)には殆んど力が加わ
っていないため、ドライブ軸(21)は支点を中心として、
緩衝材(33)を圧縮し、左端が前方下向きの斜方向に傾く
(ドライブ軸(21)の軸心の傾きを図５に一点鎖線Ｊで示
す)。このとき、センサー(36)(38)の取り付けられたド
ライブ軸(21)の右側は、図８に示す如く、後方上向きの
斜方向に傾く。第１のセンサー(36)は、このドライブ軸
(21)の傾きの上下方向の変位量を、第２のセンサー(38)
は、前後方向の変位量を測定し、上記と同様、測定値を
制御部(５)に送り、電動モータ(４)を駆動させる。
ペダル(24)の位置が最下点まで到達すると、使用者は、
次に左側のペダル(25)を踏み込む。その力は、左側のペ
ダル(25)を前方に押し出そうとする力と、左側ペダル(2
5)を下方に押し下げようとする力となる(図７の区間
「左」)。このとき右側ペダル(24)には殆んど力が加わ
っていないため、ドライブ軸(21)は支点を中心として、
緩衝材(33)を圧縮し、左端が前方下向きの斜方向に傾く
(ドライブ軸(21)の軸心の傾きを図５に一点鎖線Ｊで示
す)。このとき、センサー(36)(38)の取り付けられたド
ライブ軸(21)の右側は、図８に示す如く、後方上向きの
斜方向に傾く。第１のセンサー(36)は、このドライブ軸
(21)の傾きの上下方向の変位量を、第２のセンサー(38)
は、前後方向の変位量を測定し、上記と同様、測定値を
制御部(５)に送り、電動モータ(４)を駆動させる。
【００２１】センサー(36)(38)は、上記実施例ではケー
シング(18)の右側にのみ取り付けたが、左側のみ又は左
右両方に取り付けてもよい。センサー(36)(38)として
は、ストレインゲージ、ポテンショメータ、圧力センサ
ー等を用いることができる。第１、第２のセンサー(36)
(38)でドライブ軸(21)の傾斜変位量を測定することによ
り、ドライブ軸(21)及びペダル(24)(25)の位相を検出で
きる。従って、電動モータ(４)により、ペダル(24)(25)
の位相に関連した駆動力の補助を行なうことができる。
なお、ドライブ軸(21)の傾斜変位量を測定するセンサー
を第１のセンサー(36)または第２のセンサー(38)の何れ
か一方として、ドライブ軸(21)の回転及び／又は位相を
検出するセンサーを更に取り付け、これらセンサーの測
定値に基づいて電動モータ(４)による駆動力の補助を行
なう構成とすることもできる。
シング(18)の右側にのみ取り付けたが、左側のみ又は左
右両方に取り付けてもよい。センサー(36)(38)として
は、ストレインゲージ、ポテンショメータ、圧力センサ
ー等を用いることができる。第１、第２のセンサー(36)
(38)でドライブ軸(21)の傾斜変位量を測定することによ
り、ドライブ軸(21)及びペダル(24)(25)の位相を検出で
きる。従って、電動モータ(４)により、ペダル(24)(25)
の位相に関連した駆動力の補助を行なうことができる。
なお、ドライブ軸(21)の傾斜変位量を測定するセンサー
を第１のセンサー(36)または第２のセンサー(38)の何れ
か一方として、ドライブ軸(21)の回転及び／又は位相を
検出するセンサーを更に取り付け、これらセンサーの測
定値に基づいて電動モータ(４)による駆動力の補助を行
なう構成とすることもできる。
【００２２】支点突起(34)による支点軸受け(35)の支持
を一点支持とすると、ドライブ軸(21)が前後及び上下に
揺動しやすいため望ましい。
を一点支持とすると、ドライブ軸(21)が前後及び上下に
揺動しやすいため望ましい。
【００２３】緩衝材(33)は、ゴムに限定されず、例えば
合成樹脂、バネ等でもよい。センサーの測定精度等に応
じて、緩衝材(33)の弾性力を変えると、より正確な測定
を行なうことができる。なお、緩衝材(33)は、ドライブ
軸(21)を自転車(１)の運転に影響しない範囲で揺動させ
る程度の弾性力をもったものを使用することが望まし
い。本発明は、２輪の自転車(１)に限定されず、３輪の
自転車にも適用することができる。
合成樹脂、バネ等でもよい。センサーの測定精度等に応
じて、緩衝材(33)の弾性力を変えると、より正確な測定
を行なうことができる。なお、緩衝材(33)は、ドライブ
軸(21)を自転車(１)の運転に影響しない範囲で揺動させ
る程度の弾性力をもったものを使用することが望まし
い。本発明は、２輪の自転車(１)に限定されず、３輪の
自転車にも適用することができる。
【００２４】自転車(１)の漕ぎ始め、加速時または上り
坂等では、自転車(１)を駆動するために大きな駆動力が
必要となる。このとき、ペダル(24)(25)に加えられる踏
込力と自転車(１)の駆動力により、ドライブ軸(21)にト
ルクが作用する。本発明によれば、このような大きな駆
動力が必要となった場合でも、トルクに対応した補助駆
動力を電動モータ(４)から供給することができるため、
使用者に大きな負荷をかけることなく自転車(１)を運転
することができる。なお、安全のため車輪に速度センサ
ー(図示せず)を取り付け、自転車(１)が一定速度以上と
なったときには電動モータ(４)による駆動力の補助を停
止する構成とすることもできる。
坂等では、自転車(１)を駆動するために大きな駆動力が
必要となる。このとき、ペダル(24)(25)に加えられる踏
込力と自転車(１)の駆動力により、ドライブ軸(21)にト
ルクが作用する。本発明によれば、このような大きな駆
動力が必要となった場合でも、トルクに対応した補助駆
動力を電動モータ(４)から供給することができるため、
使用者に大きな負荷をかけることなく自転車(１)を運転
することができる。なお、安全のため車輪に速度センサ
ー(図示せず)を取り付け、自転車(１)が一定速度以上と
なったときには電動モータ(４)による駆動力の補助を停
止する構成とすることもできる。
【００２５】
【発明の効果】本発明のトルク検出部(３)を具えた電動
モータ付自転車(１)によれば、ドライブ軸(21)に作用す
るトルクをスリップリング、ブラシ等を中継せず、直接
検出することができるため、検出値に摩耗の影響、ノイ
ズの混入等がなく、正確な測定を行なうことができる。
また、公知の電動モータ付自転車のペダル装置部分のみ
を、本発明のトルク検出部(３)を具えたペダル装置(２)
に取り替えることにより、容易にトルクの検出を行なう
ことができる。
モータ付自転車(１)によれば、ドライブ軸(21)に作用す
るトルクをスリップリング、ブラシ等を中継せず、直接
検出することができるため、検出値に摩耗の影響、ノイ
ズの混入等がなく、正確な測定を行なうことができる。
また、公知の電動モータ付自転車のペダル装置部分のみ
を、本発明のトルク検出部(３)を具えたペダル装置(２)
に取り替えることにより、容易にトルクの検出を行なう
ことができる。
【００２６】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。
【図１】電動モータ付自転車の側面図である。
【図２】図１の線Ｘ−Ｘに沿うペダル装置の矢視断面図
である。
である。
【図３】図２の線Ｙ−Ｙに沿う矢視断面図である。
【図４】制御部の回路図である。
【図５】右側ペダルに踏込力が加わったときのペダル装
置の断面図である。
置の断面図である。
【図６】図５の線Ｚ−Ｚに沿う矢視断面図である。
【図７】第１、第２のセンサーの変位量の測定値を示す
グラフである。
グラフである。
【図８】左側ペダルに踏込力が加わったときのペダル装
置の断面図である。
置の断面図である。
【図９】従来のトルク検出を示す図である。
(１) 電動モータ付自転車 (２) ペダル装置 (３) トルク検出部 (36) 第１のセンサー (37) 第２のセンサー
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年９月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正内容】
Claims (5)
- 【請求項１】 人力の加わるペダル(24)(25)及びドライ
ブ軸(21)を具えたペダル装置(２)と、ペダル装置(２)の
人力駆動を補助する電動モータ(４)と、ドライブ軸(21)
に作用するトルクを検出するトルク検出部(３)と、該ト
ルク検出部(３)による検出値に基づいて電動モータ(４)
を制御する制御部(５)とを具える電動モータ付自転車に
於いて、 ドライブ軸(21)は、ペダル(24)(25)に加わる踏込力に応
じて傾斜が変位するように支持され、 トルク検出部(３)は、ドライブ軸(21)の傾斜変位量を測
定して、制御部(５)に送信し、ドライブ軸(21)に作用す
るトルクを検出することを特徴とする電動モータ付自転
車。 - 【請求項２】 トルク検出部(３)は、ドライブ軸(21)の
傾斜変位量を測定して、ドライブ軸(21)及び／又はペダ
ル(24)(25)の位相を検出する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。 - 【請求項３】 トルク検出部(３)は、 自転車(１)のフレーム(11)に配備されたケーシング(18)
の両端内側に夫々配備された軸受け(31)(32)と、 ケーシング(18)の内面と軸受け(31)(32)の外周面との間
に挟まれて配備された弾性材料からなる緩衝材(33)と、 該軸受け(31)(32)間のほぼ中央にて、ケーシング(18)の
内面下部から上向きに突設形成された支点突起(34)と、 ケーシング(18)に配備され、一方の軸受け(31)に当接し
た状態で該軸受け(31)の変位量を測定する第１のセンサ
ー(36)と、 支点突起(34)に対向する位置にてドライブ軸(21)に配備
され、支点突起(34)に当接する支点軸受け(35)とから構
成され、 ドライブ軸(21)は、両軸受け(31)(32)を貫通して支持さ
れ、 第１のセンサー(36)は、制御部(５)に電気的に接続され
ており、 一方のペダル(24)(25)に踏込力が加わると、ドライブ軸
(21)は支点突起(34)を支点に緩衝材(33)を圧縮して傾斜
し、第１のセンサー(36)はその傾斜によるドライブ軸(2
1)の傾斜変位量を測定して、その測定値に基づく信号を
制御部(５)に送信し、制御部(５)は受信した信号に応じ
て電動モータ(４)の出力を制御する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。 - 【請求項４】 ケーシング(18)への第１のセンサー(36)
の取付位置から、ドライブ軸(21)の回転方向にずれた位
置に、軸受け(31)に当接した状態で第２のセンサー(38)
をケーシング(18)に配備し、該第２のセンサー(38)を制
御部(５)に電気的に接続して、 一方のペダル(24)(25)に踏込力が加わると、ドライブ軸
(21)は支点突起(34)を支点に緩衝材(33)を圧縮して傾斜
し、第１のセンサー(36)及び第２のセンサー(36)によっ
てドライブ軸(21)の傾斜変位量を夫々測定し、各センサ
ー(36)(38)の測定値に基づく信号を制御部(５)に送信し
て、制御部(５)は受信した信号に応じて電動モータ(４)
の出力を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項
３の何れかに記載の電動モータ付自転車。 - 【請求項５】 支点突起(34)は、支点軸受け(35)を一点
支持することを特徴とする請求項３または請求項４に記
載の電動モータ付自転車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8005332A JPH09193876A (ja) | 1996-01-17 | 1996-01-17 | 電動モータ付自転車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8005332A JPH09193876A (ja) | 1996-01-17 | 1996-01-17 | 電動モータ付自転車 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09193876A true JPH09193876A (ja) | 1997-07-29 |
Family
ID=11608293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8005332A Withdrawn JPH09193876A (ja) | 1996-01-17 | 1996-01-17 | 電動モータ付自転車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09193876A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002082003A (ja) * | 2000-09-06 | 2002-03-22 | Toyoda Mach Works Ltd | トルク検出装置 |
| WO2011154546A1 (en) * | 2010-06-10 | 2011-12-15 | Wiz Energy Technology Co., Ltd | An axle bearing assembly |
| WO2012153467A1 (ja) * | 2011-05-10 | 2012-11-15 | パナソニック株式会社 | 電動自転車の人力駆動力検出装置 |
| JP2012236604A (ja) * | 2012-08-24 | 2012-12-06 | Panasonic Corp | 電動自転車の人力駆動力検出装置 |
| JP2018202949A (ja) * | 2017-05-31 | 2018-12-27 | 株式会社シマノ | 自転車用ドライブユニット |
| WO2020079575A1 (de) * | 2018-10-15 | 2020-04-23 | Tq-Systems Gmbh | Steuervorrichtung und steuerverfahren für einen elektromotor eines elektrofahrads |
-
1996
- 1996-01-17 JP JP8005332A patent/JPH09193876A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002082003A (ja) * | 2000-09-06 | 2002-03-22 | Toyoda Mach Works Ltd | トルク検出装置 |
| WO2011154546A1 (en) * | 2010-06-10 | 2011-12-15 | Wiz Energy Technology Co., Ltd | An axle bearing assembly |
| WO2012153467A1 (ja) * | 2011-05-10 | 2012-11-15 | パナソニック株式会社 | 電動自転車の人力駆動力検出装置 |
| JP2012236431A (ja) * | 2011-05-10 | 2012-12-06 | Panasonic Corp | 電動自転車の人力駆動力検出装置 |
| JP2012236604A (ja) * | 2012-08-24 | 2012-12-06 | Panasonic Corp | 電動自転車の人力駆動力検出装置 |
| JP2018202949A (ja) * | 2017-05-31 | 2018-12-27 | 株式会社シマノ | 自転車用ドライブユニット |
| WO2020079575A1 (de) * | 2018-10-15 | 2020-04-23 | Tq-Systems Gmbh | Steuervorrichtung und steuerverfahren für einen elektromotor eines elektrofahrads |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030401 |