JPH09328092A - Bicycle with assist electric motor - Google Patents

Bicycle with assist electric motor

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Publication number
JPH09328092A
JPH09328092A JP8148796A JP14879696A JPH09328092A JP H09328092 A JPH09328092 A JP H09328092A JP 8148796 A JP8148796 A JP 8148796A JP 14879696 A JP14879696 A JP 14879696A JP H09328092 A JPH09328092 A JP H09328092A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chain
electric motor
bicycle
torque
motor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8148796A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayoshi Takano
正義 高野
Hiroyuki Sonobe
浩之 園部
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP8148796A priority Critical patent/JPH09328092A/en
Publication of JPH09328092A publication Critical patent/JPH09328092A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • 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
    • B62M11/00—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels
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    • B62M11/14—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears
    • B62M11/145—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears built in, or adjacent to, the bottom bracket
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62M6/55—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at crank shafts parts

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid an influence by performance dispersion of each part in an assist power mechanism so that operation can be made by light stepping force without a feeling of physical disorder. SOLUTION: A bicycle is provided with a load sensor 21 interposed between stoppers of support frames 6, 6 of a pedal crankshaft to detect reaction force of a deceleration output shaft, speed sensor 23 counting a number of teeth of a chain sprocket 4 to detect a rotational speed and a controller 41 rotation drive controlling a motor. By a product of a detection value of a detection means 22 of tensile force of a chain 5 and a winding radius r0 of the chain sprocket 4, resultant torque is calculated, from a product of a detection value of the load sensor 21 and a distance r3 from a pedal crankshaft center of this load sensor 21, torque of the deceleration output shaft is calculated, to be compared with the resultant torque, so as to calculate torque ratio η, so as to be approximated to target ratio, an applied current to an assist motor is adjusted, motor rotation is controlled to be synchronized with rotation of the chain sprocket 4.

Description

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

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、補助電動モータ付
自転車に関する。詳しくは、人力駆動系と電気モータ駆
動系とを並列に設け、電気モータによる駆動系出力を人
力駆動系出力に比例するように制御する補助電動モータ
付自転車等の乗物において、人力駆動系及び電気モータ
駆動系出力トルクを計測するトルクセンサを改良したも
のである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a bicycle with an auxiliary electric motor. Specifically, in a vehicle such as a bicycle with an auxiliary electric motor, in which a human power drive system and an electric motor drive system are provided in parallel and the output of the drive system by the electric motor is controlled so as to be proportional to the output of the human power drive system, This is an improved torque sensor that measures the output torque of the motor drive system.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来の補助電動モータ付自転車として、
例えば、踏力を検出し、この踏力に対応して電動モータ
の駆動力を制御する自転車が知られている（実開昭５６
−７６５９０号、特開平２−７４４９１号）。As a conventional bicycle with an auxiliary electric motor,
For example, a bicycle is known in which the pedal effort is detected and the driving force of the electric motor is controlled in accordance with the pedal effort (actual development 56).
-76590, JP-A-2-74491).

【０００３】この自転車は人力の大きさに比例して電動
モータの駆動力も増やして人力の負担を減らすものであ
るが、人力の駆動力（踏力）はクランクペダルから入力
され、クランクペダルが上死点または下死点にあるとき
には踏力がほぼ零になるため、クランク軸の半回転の周
期で変化する。In this bicycle, the driving force of the electric motor is increased in proportion to the magnitude of the human power to reduce the burden of the human power. However, the driving force (pedal force) of the human power is input from the crank pedal, and the crank pedal top dead. At the point or the bottom dead center, the pedaling force becomes almost zero, and therefore changes in the cycle of half rotation of the crankshaft.

【０００４】図１１に示すように、この人力による駆動
力すなわち踏力ＦLの時間ｔに対する変化周期は、クラ
ンクペダルの半回転に対応する。従来例では、このよう
に周期的変化をする踏力ＦLを検出してモータの駆動力
ＦMを増減させるものであるが、踏力ＦLとモータ駆動力
ＦMとの関係は、両者の比ＦM／ＦLを補助率ηと定義し
て補助率ηを設定していた。[0004] As shown in FIG. 11, varies periodically with respect to time t of the driving force or pedaling force F L according to the human power, corresponds to the half rotation of the crank pedals. In the conventional example, the driving force F M of the motor is increased / decreased by detecting the pedaling force F L that cyclically changes in this way, but the relationship between the pedaling force F L and the motor driving force F M is the ratio of the two. F M / F L was defined as the supplementary ratio η, and the supplementary ratio η was set.

【０００５】この従来例では、人力（踏力）のみをセン
サで検出してモータ出力を制御する方式である。しか
し、モータ駆動系を構成する部品には、性能のばらつき
があるため、モータ出力、従って入力とモータ出力の合
力の制御が不正確になる可能性がある。In this conventional example, a sensor detects only human power (pedal force) to control the motor output. However, there is a possibility that the control of the motor output, that is, the resultant force of the input and the motor output, may be inaccurate because the parts that constitute the motor drive system have variations in performance.

【０００６】例えば、小型永久磁石式モータを用いる場
合には、永久磁石の特性のばらつきや磁気特性の変化が
あり、また、踏力センサの特性のばらつきもあり、さら
に電池の内部抵抗の変化やばらつきもある。For example, when a small permanent magnet type motor is used, there are variations in the characteristics of the permanent magnets and changes in the magnetic characteristics, variations in the characteristics of the pedaling force sensor, and changes and variations in the internal resistance of the battery. There is also.

【０００７】このようなモータや電池等の構成部品のば
らつきがあっても、モータ出力を高精度に制御すること
を目的とした電動モータ付き乗り物も既に提案されてい
る（特開平７−３１５２８１号）。A vehicle with an electric motor has already been proposed for the purpose of controlling the motor output with high accuracy even if there are variations in the components such as the motor and the battery (Japanese Patent Laid-Open No. 7-315281). ).

【０００８】この電動モータ付き乗り物は、図９の駆動
系統図、図１０の断面図に示すように、人力４６と車速
９８からモータ４４の出力目標値（ＦM）を演算する一
方、モータ出力の実際値（ＦMR）を検出し両者の差（Δ
Ｆ）が最小になるようにモータ出力を制御するようにし
て、モータなどの部品の特性にばらつきがあってもモー
タ出力を高精度にし制御できることを狙いとしている。As shown in the drive system diagram of FIG. 9 and the sectional view of FIG. 10, this vehicle equipped with an electric motor calculates the output target value (F M ) of the motor 44 from the human power 46 and the vehicle speed 98, and at the same time outputs the motor output. The actual value (F MR ) of the
The motor output is controlled so that F) is minimized, and the aim is to be able to control the motor output with high accuracy even if there are variations in the characteristics of parts such as the motor.

【０００９】即ち、人力４６は一方向クラッチ７６を介
して合力軸６０に伝えられ、モータ４４の回転は減速機
５２で減速され、一方向クラッチ５４を経て合力軸６０
に伝えられる。That is, the human power 46 is transmitted to the resultant shaft 60 through the one-way clutch 76, the rotation of the motor 44 is reduced by the speed reducer 52, and the one-way clutch 54 passes through the resultant shaft 60.
Conveyed to.

【００１０】合力軸６０に伝えられた駆動力は一方向ク
ラッチ６８を介して後輪３２に伝えられ、乗り物を走行
させる。人力検出手段８８は人力４６を検出し、車速検
出手段９８は合力軸６０の回転速度から車速を検出し、
モータ出力検出手段７２は電気駆動系の出力を検出す
る。The driving force transmitted to the resultant shaft 60 is transmitted to the rear wheels 32 via the one-way clutch 68 to drive the vehicle. The human power detecting means 88 detects the human power 46, the vehicle speed detecting means 98 detects the vehicle speed from the rotation speed of the resultant shaft 60,
The motor output detection means 72 detects the output of the electric drive system.

【００１１】目標値演算手段１１４は、人力４６に同期
して周期的に電動モータ出力を変化させるように目標値
を演算し、走行制御手段１１６は電動モータ４４の出力
目標値と実際の出力との差を最小とするようにモータ出
力を制御する。The target value calculation means 114 calculates a target value so as to periodically change the electric motor output in synchronization with the human power 46, and the traveling control means 116 calculates the output target value of the electric motor 44 and the actual output. The motor output is controlled so as to minimize the difference.

【００１２】この電動モータ付き乗り物は人力４６を検
出するため人力４６を遊星歯車式変速機構７８で増速
し、固定している太陽歯車における動力伝達時の反力を
弾性部材で受けて変位させ、その変位を検出センサ８８
によって電気信号として取り出し、またモータ４４の出
力も同様に遊星ローラ式変速機構５２で減速し、固定し
ている内ローラにおける動力伝達時の反力を弾性部材で
受けて変位させ、その変位をセンサ７２によって検出
し、電気信号として取り出し、両者を比較してモータ出
力値を制御する構成となっている。In this vehicle equipped with an electric motor, in order to detect the human power 46, the human power 46 is accelerated by a planetary gear type speed change mechanism 78, and the reaction force at the time of power transmission in the fixed sun gear is received by an elastic member to be displaced. , Its displacement sensor 88
The output of the motor 44 is similarly decelerated by the planetary roller type speed change mechanism 52, the reaction force at the time of power transmission in the fixed inner roller is received by the elastic member and displaced, and the displacement is detected by the sensor. It is detected by 72, extracted as an electric signal, and compared with each other to control the motor output value.

【００１３】[0013]

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、人力検
出のための動力伝達部が増速機構を有し複雑であり、多
くの機械的な噛み合い部と摩擦部を有するため機械的な
摩擦損失を免れない。また、電動モータ付き自転車のモ
ータ部もペダルクランクハブから突出し動力伝達機構の
構成は大きく重量大である。更に、全体の動力検出部の
構成も、もっとコンパクトであることが望ましい。In the prior art, the power transmission section for detecting the human force is complicated with the speed increasing mechanism and has many mechanical meshing sections and friction sections, so that mechanical friction loss occurs. I cannot escape. Further, the motor portion of the bicycle with an electric motor also protrudes from the pedal crank hub, and the structure of the power transmission mechanism is large and heavy. Further, it is desirable that the entire structure of the power detection unit is more compact.

【００１４】[0014]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項１記載の補助電動モータ付自転車は、人力駆
動系と電動モータ駆動系とを並列に設け、両駆動系が各
々一方向クラッチを介して共通のチェンスプロケットを
駆動し、同チェンスプロケットによりチェンを介して自
転車の後輪を駆動することができ、電気モータによる駆
動系出力を人力駆動系出力に比例するように制御する補
助電動モータ付自転車において、後輪を駆動するチェン
の引張力を検出する手段と、ペダルクランク軸に回転自
在に支えられ前記電動モータとその出力軸に直結してい
る遊星ローラ減速機を収容するハウジングと、ペダルク
ランク軸を前記ハウジングの両側で回転自由に支える支
持フレームと、前記ハウジングの外周に突設してある突
出部材と前記ペダルクランク軸の支持フレームのストッ
パ間に挟設されて減速出力軸の反力を検出する検出セン
サと、前記チェンスプロケットの歯数をカウントして同
チェンスプロケットの回転速度を検出する速度センサ
と、モータを回転駆動制御するコントローラとを備え、
同コントローラにおいて、前記チェンの引張力の検出手
段の検出値とチェンスプロケットの巻掛け半径との積に
より合力トルクを算出し、前記検出センサの検出値と同
検出センサのペダルクランク軸中心からの距離との積か
ら減速機出力軸とのトルクを算出してこれを前記合力ト
ルクと比較することにより人力駆動系と補助動力駆動系
とのトルク比を演算し、この演算結果を目標トルク比率
と比較してこの比率に近づけるように、補助モータへの
印加電流を調整し、モータ回転をチェンスプロケットの
回転に同調させて制御することを特徴とする。A bicycle with an auxiliary electric motor according to claim 1 of the present invention for solving the above-mentioned problems is provided with a human power drive system and an electric motor drive system in parallel, and both drive systems are unidirectional. A common chain sprocket can be driven via a clutch, and the rear wheels of the bicycle can be driven via the chain by the chain sprocket, and the drive system output by the electric motor is controlled to be proportional to the output of the human power drive system. In a bicycle with an electric motor, a housing for housing a planetary roller speed reducer that is rotatably supported by a pedal crankshaft and that is directly connected to the electric motor and its output shaft, and means for detecting the tensile force of a chain that drives rear wheels. A support frame for rotatably supporting the pedal crankshaft on both sides of the housing, a projecting member projecting on the outer periphery of the housing, and the pedal. A detection sensor that is interposed between stoppers of a support frame of the crankshaft and that detects the reaction force of the deceleration output shaft, a speed sensor that counts the number of teeth of the chain sprocket and detects the rotational speed of the chain sprocket, and a motor. And a controller for controlling the rotation of
In the controller, the resultant torque is calculated by the product of the detection value of the chain tension detection means and the winding radius of the chain sprocket, and the detection value of the detection sensor and the distance from the pedal crankshaft center of the detection sensor. Calculate the torque with the output shaft of the speed reducer from the product of and and compare this with the resultant torque to calculate the torque ratio between the human power drive system and the auxiliary power drive system, and compare this calculation result with the target torque ratio. Then, the current applied to the auxiliary motor is adjusted so as to approach this ratio, and the motor rotation is controlled in synchronization with the rotation of the chain sprocket.

【００１５】また、上記課題を解決する本発明の請求項
２記載の補助電動モータ付自転車は、請求項１におい
て、前記後輪を駆動するチェンの引張力を検出する手段
が、前記ペダルクランク軸の支持フレームを本体フレー
ムに揺動可能に軸結合し、前記本体フレームに突設して
あるストッパと支持フレームの突出部材との間に挟設し
た検出センサによりチェン引張力を検出することを特徴
とする。In the bicycle with an auxiliary electric motor according to claim 2 of the present invention for solving the above-mentioned problems, in claim 1, the means for detecting the tensile force of the chain for driving the rear wheel is the pedal crankshaft. The support frame is pivotally coupled to the main body frame in a swingable manner, and the chain pulling force is detected by a detection sensor interposed between a stopper projecting on the main body frame and a projecting member of the support frame. And

【００１６】さらに、上記課題を解決する本発明の請求
項３記載の補助電動モータ付自転車は、請求項１におい
て、前記後輪を駆動するチェンの引張力を検出する手段
が、前記ペダルクランク軸の支持フレームを本体フレー
ムに固定設置し、前記本体フレームの後側に揺動可能に
ピン結合して垂下したアーム設け、同アームの下端に後
輪を支えるフォークの前端をピンで支え、前記アームに
設けた突起部材と前記支持フレームに突設したストッパ
との間に検出センサを挟設してチェン引張力を検出する
ことを特徴とする。Further, in the bicycle with an auxiliary electric motor according to claim 3 of the present invention for solving the above-mentioned problems, in claim 1, the means for detecting the tensile force of the chain for driving the rear wheel is the pedal crankshaft. The support frame is fixedly installed on the main body frame, and an arm is attached to the rear side of the main body frame so that the arm is swingably connected by a pin so that the lower end of the arm supports the front end of a fork supporting the rear wheel with a pin. The chain pulling force is detected by inserting a detection sensor between the projection member provided on the base plate and the stopper projecting on the support frame.

【００１７】[0017]

【発明の実施の形態】本発明の補助電動モータ付自転車
の補助動力トルク及び人力トルクと補助動力トルクの合
力トルクを検出する部分の構造機能を説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The structural function of the portion for detecting the auxiliary power torque and the resultant torque of the human power torque and the auxiliary power torque of the bicycle with the auxiliary electric motor of the present invention will be described.

【００１８】〔実施例１〕本発明の第１の実施例に係る
補助電動モータ付自転車を図１〜図５に示す。図１は本
実施例の補助電動モータ付自転車の部分側面図、図２は
図１のＡ−Ａ断面図、図３は動力機構を示す断面図、図
４は図２に示したトルクセンサ部の部分拡大図、図５は
駆動系統の動力、信号及び電流の流れを示すブロック図
である。[Embodiment 1] FIGS. 1 to 5 show a bicycle with an auxiliary electric motor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a partial side view of a bicycle with an auxiliary electric motor according to the present embodiment, FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view showing a power mechanism, and FIG. 4 is a torque sensor portion shown in FIG. FIG. 5 is a partially enlarged view of FIG. 5, and is a block diagram showing the flow of power, signals, and current of the drive system.

【００１９】同図に示すように、補助電動モータ付自転
車１６においては、本体フレーム１８にコントローラ４
１、充電可能なバッテリ４３が搭載されると共にその後
部にはフォーク１２，１２’がピン１３にて揺動可能に
取り付けられ、これらフォーク１２，１２’の間に後輪
１７が支えられている。本体フレーム１８の中央下部に
は、支持フレーム６，６’が軸７にて揺動可能に支えら
れると共にこれら支持フレーム６，６’は一体に結合さ
れている。As shown in the figure, in the bicycle 16 with the auxiliary electric motor, the controller 4 is attached to the body frame 18.
1. A rechargeable battery 43 is mounted and forks 12 and 12 'are swingably attached by pins 13 to the rear portion thereof, and a rear wheel 17 is supported between the forks 12 and 12'. . The support frames 6 and 6 ′ are swingably supported by a shaft 7 at the lower center of the main body frame 18, and the support frames 6 and 6 ′ are integrally connected.

【００２０】支持フレーム６，６’には、ペダルクラン
ク軸２５が軸受を介して回転自在に貫通すると共にこの
ペダルクランク軸２５に補助駆動装置１１が揺動可能に
支持されている。ペダルクランク軸２５の両端には１対
のペダルクランク１５が相対角１８０度に固設され、ペ
ダルクランク１５にはそれぞれ足踏ペダル１４が回転自
在に取付けられる。A pedal crankshaft 25 rotatably penetrates through the support frames 6, 6'through bearings, and an auxiliary drive device 11 is swingably supported by the pedal crankshaft 25. A pair of pedal cranks 15 are fixed to both ends of the pedal crank shaft 25 at a relative angle of 180 degrees, and foot pedals 14 are rotatably attached to the pedal cranks 15, respectively.

【００２１】補助駆動装置１１には、駆動用チェンスプ
ロケット４が備えられると共にこのチェンスプロケット
４と後輪側のチェンスプロケット２との間にはチェン５
が巻掛けられ、チェンスプロケット２と後輪軸の間には
一方向クラッチ３が介装されている。The auxiliary drive unit 11 is provided with a driving chain sprocket 4 and a chain 5 is provided between the chain sprocket 4 and the chain sprocket 2 on the rear wheel side.
And a one-way clutch 3 is interposed between the chain sprocket 2 and the rear wheel shaft.

【００２２】補助駆動装置１１は、図３に示すように、
ペダルクランク軸２５にケーシング２８，３１を回転自
在に装着すると共にこれらケーシング２８，３１内にモ
ータ２６及び２段遊星ローラ減速機構３３を収納したも
のである。The auxiliary drive unit 11 is, as shown in FIG.
The casings 28 and 31 are rotatably mounted on the pedal crankshaft 25, and the motor 26 and the two-stage planetary roller reduction mechanism 33 are housed in the casings 28 and 31.

【００２３】即ち、モータ２６は、モータケーシング２
８に励磁用コイルの巻かれたステータを固設すると共に
永久磁石２７ａを分割して取り付けたロータ２７をペダ
ルクランク軸２５に対して回転自在に配設したものであ
り、回転速度の制御はインバータによる周波数制御、ト
ルクは電流制御により行われる。２段遊星ローラ減速機
構３３は、減速機ケーシング３１内に第１、第２遊星ロ
ーラ及び第１、第２太陽ローラを収納して２重の遊星ロ
ーラ機構を構成したものであり、減速機ケーシング３１
とモータケーシング２８との間には中仕切り２９を介装
し、減速機ケーシング３１の外側端面には側蓋３５を取
り付けたものである。That is, the motor 26 is the motor casing 2
A rotor 27 having a stator around which an exciting coil is wound is fixedly mounted on the rotor 8 and a permanent magnet 27a is divided and attached to the pedal crankshaft 25. The rotor 27 is rotatably controlled by an inverter. The frequency control and torque are performed by current control. The two-stage planetary roller speed reduction mechanism 33 is a structure in which the first and second planetary rollers and the first and second sun rollers are housed in the speed reducer casing 31 to form a double planetary roller mechanism. 31
A partition 29 is interposed between the motor casing 28 and the motor casing 28, and a side cover 35 is attached to the outer end surface of the reduction gear casing 31.

【００２４】中仕切り２７には、モータ側から減速機側
へロータ２７が中空な第１太陽ローラとして貫通し、ま
た、側蓋３５には、２段遊星ローラ減速機構３３の中空
な出力軸５１が貫通している。この中空な出力軸５１の
内方におけるペダルクランク軸２５にはスプライン２５
ａが設けられると共にこのスプライン２５ａに一方向ク
ラッチ３９を介してチェンスプロケット４が嵌め込ま
れ、更に、このチェンスプロケット４に一方向クラッチ
３７を介して出力軸５１が嵌め込まれている。The rotor 27 penetrates the middle partition 27 from the motor side to the speed reducer side as a hollow first sun roller, and the side cover 35 has a hollow output shaft 51 of the two-stage planetary roller speed reduction mechanism 33. Has penetrated. The spline 25 is attached to the pedal crankshaft 25 inside the hollow output shaft 51.
The chain sprocket 4 is fitted to the spline 25a via the one-way clutch 39, and the output shaft 51 is fitted to the chain sprocket 4 via the one-way clutch 37.

【００２５】このように、足踏ペダル１４→ペダルクラ
ンク１５→ペダルクランク軸２５→スプライン２５ａま
での人力駆動系と、モータ２６→２段遊星ローラ減速機
構３３→減速出力軸５１までの補助動力駆動系とが並列
に設けられ、各々一方向クラッチ３７，３９を経由して
共通のチェンスプロケット４を駆動することができるよ
うになっている。従って、モータ２６が停止していると
き及びチェンスプロケット４の回転速度がローラ減速機
構３３の出力軸５１の回転速度より速い場合は、モータ
２６側の動力はチェンスプロケット４に伝達されない。As described above, the human power drive system from the foot pedal 14 to the pedal crank 15 to the pedal crank shaft 25 to the spline 25a, and the auxiliary power drive from the motor 26 to the two-stage planetary roller speed reduction mechanism 33 to the speed reduction output shaft 51. The system and the system are provided in parallel so that the common chain sprocket 4 can be driven via the one-way clutches 37 and 39, respectively. Therefore, when the motor 26 is stopped and the rotation speed of the chain sprocket 4 is faster than the rotation speed of the output shaft 51 of the roller reduction mechanism 33, the power on the motor 26 side is not transmitted to the chain sprocket 4.

【００２６】また、モータ２６が止まっていて自転車が
足踏み送行中は、モータ２６側の一方向クラッチ３７が
切れて空回りする。更に、モータ２６側の動力によりチ
ェンスプロケット４が回転しているときにペダル１４、
ペダルクランク１５が止まっても、チェンスプロケット
４は回転を続けることができる。While the motor 26 is stopped and the bicycle is stepping on and off, the one-way clutch 37 on the motor 26 side is disengaged and the bicycle runs idle. Further, when the chain sprocket 4 is rotated by the power of the motor 26 side, the pedal 14,
Even when the pedal crank 15 is stopped, the chain sprocket 4 can continue to rotate.

【００２７】一方、補助動力駆動系の出力トルク、即
ち、補助駆動装置１１の出力トルクＴ 2を計測するため
のセンサとして、補助動力トルク検出センサ２１が設け
られている。この検出センサ２１は、図４に示すよう
に、補助駆動装置１１のモータハウジング２８に設けら
れた突出部材２８ａと、支持フレーム６に設けられたス
トッパ６ｂと、この両者の間に挟設された圧電素子４７
とで構成される。On the other hand, the output torque of the auxiliary power drive system
The output torque T of the auxiliary drive device 11 TwoTo measure
Is provided with an auxiliary power torque detection sensor 21
Have been. This detection sensor 21 is, as shown in FIG.
Mounted on the motor housing 28 of the auxiliary drive unit 11.
Protruding member 28a and the spacer provided on the support frame 6.
Topper 6b and piezoelectric element 47 sandwiched between the two
It is composed of

【００２８】圧電素子４７は、補助駆動装置１１の減速
出力軸の反力としての荷重Ｐ2を検出し、検出センサ２
１の検出荷重Ｐ2として出力する。ストッパ６ｂは、弾
性のあるパッキンを介して両側から圧電素子４７と突出
部材２８ａとを囲うように設置され、荷重を受けないと
きのモータハウジング２８の回り止めとなっている。The piezoelectric element 47 detects the load P 2 as the reaction force of the deceleration output shaft of the auxiliary drive device 11, and the detection sensor 2
The detected load P 2 of 1 is output. The stopper 6b is installed so as to surround the piezoelectric element 47 and the projecting member 28a from both sides via elastic packing, and serves as a detent for the motor housing 28 when no load is applied.

【００２９】従って、補助駆動装置１１の出力トルクＴ
2は、図１に示すように、検出センサ２１の検出荷重Ｐ2
とペダルクランク軸２５中心から検出センサ２１までの
距離ｒ3との積、即ち、Ｔ2＝Ｐ2×ｒ3で計算される。Therefore, the output torque T of the auxiliary drive unit 11
2 is the detection load P 2 of the detection sensor 21 as shown in FIG.
And the distance r 3 from the center of the pedal crankshaft 25 to the detection sensor 21, that is, T 2 = P 2 × r 3 .

【００３０】また、チェン５の引張力Ｃを検出するため
のセンサとして、合力トルク検出センサ２２が設けられ
ている。この検出センサ２２は、図４に示すように、本
体フレーム１８に突設してある突出部材１８ａと、支持
フレーム６に設けられたストッパ６ａと、この両者の間
に挟設された圧電素子４５とで構成されている。Further, a resultant torque detecting sensor 22 is provided as a sensor for detecting the tensile force C of the chain 5. As shown in FIG. 4, the detection sensor 22 has a protruding member 18a protruding from the main body frame 18, a stopper 6a provided on the support frame 6, and a piezoelectric element 45 interposed between the protruding member 18a and the stopper 6a. It consists of and.

【００３１】圧電素子４５は、人力駆動系及び補助動力
駆動系の合力トルクに対する反力としての荷重Ｐ1を検
出し、この荷重を検出センサ２２の検出荷重Ｐ1として
出力する。ストッパ６ａは、弾性のあるパッキンを介し
て両側から圧電素子４５と突出部材１８ａとを囲うよう
に設置され、荷重を受けないときの支持フレーム６の回
り止めとなっている。The piezoelectric element 45 detects the load P 1 as a reaction force against the resultant torque of the human power drive system and the auxiliary power drive system, and outputs this load as the detected load P 1 of the detection sensor 22. The stopper 6a is installed so as to surround the piezoelectric element 45 and the projecting member 18a from both sides via elastic packing, and serves as a detent for the support frame 6 when no load is applied.

【００３２】従って、チェン５の引張力Ｃは、図１に示
すように、Ｃ＝Ｐ1×ｒ2／ｒ1で計算される。ここで、
Ｐ1は検出荷重、ｒ1は軸７とチェン５の距離、ｒ2は軸
７中心から検出センサ２１までの距離である。Therefore, the tensile force C of the chain 5 is calculated by C = P 1 × r 2 / r 1 as shown in FIG. here,
P 1 is the detection load, r 1 is the distance between the shaft 7 and the chain 5, and r 2 is the distance from the center of the shaft 7 to the detection sensor 21.

【００３３】また、チェン５の引張力Ｃとチェンスプロ
ケット４のチェン巻掛け半径ｒ0の積（＝Ｃ×ｒ0）は、
チェンスプロケット４から後輪側へ伝達される合力トル
クＴtであり、人力トルクＴ1と補助動力トルクＴ2との
和である。従って、人力トルクＴ1は、下式（１）で求
められる。 Ｔ1＝Ｔt−Ｔ2＝Ｐ1×ｒ0×ｒ2／ｒ1−Ｐ2×ｒ3 …（１）The product of the tensile force C of the chain 5 and the chain winding radius r 0 of the chain sprocket 4 (= C × r 0 ) is
The resultant torque T t transmitted from the chain sprocket 4 to the rear wheel side is the sum of the human power torque T 1 and the auxiliary power torque T 2 . Therefore, the manual torque T 1 is calculated by the following equation (1). T 1 = T t −T 2 = P 1 × r 0 × r 2 / r 1 −P 2 × r 3 (1)

【００３４】また、補助動力トルクＴ2と人力トルクＴ1
の比率ηは、下式（２）で求められる。 Ｔ2／Ｔ1＝Ｐ2×ｒ3×ｒ1／（Ｐ1×ｒ0×ｒ2−Ｐ2×ｒ3×ｒ1） …（２）Further, the auxiliary power torque T 2 and the human power torque T 1
The ratio η of is calculated by the following equation (2). T 2 / T 1 = P 2 × r 3 × r 1 / (P 1 × r 0 × r 2 -P 2 × r 3 × r 1) ... (2)

【００３５】更に、チェンスプロケット４の回転速度を
検出する速度センサ２３が設けられている。この速度セ
ンサ２３は減速機ハウジング３１に取付けられ、単位時
間中にセンサ２３の感知部を通過するチェンスプロケッ
ト４の歯数をカウントしてチェンスプロケット４の回転
速度として検出する。Further, a speed sensor 23 for detecting the rotation speed of the chain sprocket 4 is provided. The speed sensor 23 is attached to the speed reducer housing 31 and counts the number of teeth of the chain sprocket 4 passing through the sensing portion of the sensor 23 in a unit time to detect the rotation speed of the chain sprocket 4.

【００３６】上記構成を有する本実施例の補助電動モー
タ付自転車の駆動系統図を図５に示す。同図に示すよう
に、人力クランク１５から伝えられる動力は、一方向ク
ラッチ３９を経てチェンスプロケット４、チェン５に伝
わり、後輪軸上の一方向クラッチ３を経て駆動輪である
後輪１７に伝達される。FIG. 5 shows a drive system diagram of the bicycle with an auxiliary electric motor of the present embodiment having the above structure. As shown in the figure, the power transmitted from the manual crank 15 is transmitted to the chain sprocket 4 and the chain 5 via the one-way clutch 39, and is transmitted to the rear wheel 17 which is a drive wheel via the one-way clutch 3 on the rear wheel shaft. To be done.

【００３７】一方、コントローラ４１に内蔵の電力回路
５５から送られた電流によりモータ２６が回転し、その
動力は２段遊星ローラ減速機構３３、一方向クラッチ３
７、を経由してチェンスプロケット４に伝わり、ここで
人力と合力し、チェン５、後輪軸上の一方向クラッチ３
を経て駆動輪である後輪１７に伝達される。On the other hand, the motor 26 is rotated by the electric current sent from the electric power circuit 55 built in the controller 41, and the power thereof is generated by the two-stage planetary roller reduction mechanism 33 and the one-way clutch 3.
It is transmitted to the chain sprocket 4 via 7, where it is combined with human power, and the chain 5 and the one-way clutch 3 on the rear axle are
Is transmitted to the rear wheel 17, which is a driving wheel.

【００３８】コントローラ４１は、図５に示すように、
演算回路５３とモータ２６を駆動する電力回路５５とか
ら構成される。演算回路５３内は全てデジタルで制御さ
れる。演算回路５３と電力回路５５の１次側はコントロ
ーラ外部のバッテリ４３である。The controller 41, as shown in FIG.
It is composed of an arithmetic circuit 53 and a power circuit 55 for driving the motor 26. The inside of the arithmetic circuit 53 is digitally controlled. The primary side of the arithmetic circuit 53 and the power circuit 55 is a battery 43 outside the controller.

【００３９】速度センサ２３において、チェンスプロケ
ット４の周速を検出してその信号をコントローラ４１に
伝える。また、合力トルク検出センサ２２において、チ
ェン５の張力Ｃを検出し、補助動力トルク検出センサ２
１において、補助駆動装置１１の出力トルクＴ2を検出
してそれらの信号をコントローラ４１内の演算回路５３
に伝える。The speed sensor 23 detects the peripheral speed of the chain sprocket 4 and sends the signal to the controller 41. Further, the resultant force torque detection sensor 22 detects the tension C of the chain 5, and the auxiliary power torque detection sensor 2
1, the output torque T 2 of the auxiliary drive device 11 is detected and the signals thereof are calculated by the arithmetic circuit 53 in the controller 41.
Tell

【００４０】この演算回路５３は、チェンスプロケット
４の周速から車速を計算し、両検出センサ２２，２３の
検出値を上記の式（１）に入れて、人力トルクＴ1と補
助駆動装置１１の出力トルクＴ2を割り出し、上記の式
（２）により求められる人力トルクＴ1と補助駆動装置
１１の出力トルクＴ2の比率ηが目標トルク比率に近づ
くように、検出センサ２１の検出値をモータ２６の制御
回路にフィードバックしてモータ２６の印加電流を決
め、同時に速度センサ２３の信号に沿ってモータ２６の
回転の制御信号を電力回路５５に送ってモータ２６の出
力を制御する。This arithmetic circuit 53 calculates the vehicle speed from the peripheral speed of the chain sprocket 4 and puts the detection values of both detection sensors 22 and 23 into the above equation (1) to calculate the human torque T 1 and the auxiliary drive unit 11. The output torque T 2 of the detection sensor 21 is calculated so that the ratio η between the human torque T 1 obtained by the above equation (2) and the output torque T 2 of the auxiliary drive device 11 approaches the target torque ratio. It feeds back to the control circuit of the motor 26 to determine the applied current to the motor 26, and at the same time, sends a control signal for the rotation of the motor 26 to the power circuit 55 along with the signal of the speed sensor 23 to control the output of the motor 26.

【００４１】人力トルクＴ1と補助駆動装置１１の出力
トルクＴ2の比率の目標値を１：１とした場合、検出セ
ンサ２１の検出値Ｐ2と検出センサ２２の検出値Ｐ1の比
率は、下式（３）のように求められる。 Ｐ2／Ｐ1＝ｒ0ｒ2／２ｒ1ｒ3 …（３）When the target value of the ratio between the human torque T 1 and the output torque T 2 of the auxiliary drive device 11 is 1: 1, the ratio between the detection value P 2 of the detection sensor 21 and the detection value P 1 of the detection sensor 22 is , Is calculated as in the following equation (3). P 2 / P 1 = r 0 r 2 / 2r 1 r 3 ... (3)

【００４２】〔実施例２〕本発明の第２の実施例に係る
補助電動モータ付自転車を図６〜図８に示す。図６は本
実施例の補助電動モータ付自転車の部分側面図、図７は
図６の自転車のＢ−Ｂ断面図、図８は図６に示したトル
クセンサ部の部分拡大図である。[Embodiment 2] FIGS. 6 to 8 show a bicycle with an auxiliary electric motor according to a second embodiment of the present invention. 6 is a partial side view of the bicycle with an auxiliary electric motor according to the present embodiment, FIG. 7 is a sectional view taken along line BB of the bicycle shown in FIG. 6, and FIG. 8 is a partially enlarged view of the torque sensor portion shown in FIG.

【００４３】尚、第一の実施例の補助電動モータ付自転
車と同じ形状、機能を有する部品は同一番号を付して説
明を割愛する。同図に示すように、本体フレーム１８の
二又部１８ｂに連結アーム６７がピン６９により回転可
能に支えられると共にこの連結アーム６７にフォーク６
１，６１’がピン１３を介して回転可能に取付けられて
いる。The parts having the same shape and function as those of the bicycle with the auxiliary electric motor of the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. As shown in the figure, the connecting arm 67 is rotatably supported by the pin 69 on the forked portion 18 b of the main body frame 18, and the fork 6 is attached to the connecting arm 67.
1, 61 ′ are rotatably attached via pins 13.

【００４４】これらフォーク６１，６１’は、ピン１３
にて一体に固定されると共に支え棒５９により本体フレ
ーム１８に対し上下方向に固定され、更に、これらフォ
ーク６１，６１’に後輪１７が支えられている。本体フ
レーム１８の中央下部には、支持フレーム６３，６３’
が固設されると共にこれら支持フレーム６３，６３’は
一体に結合されている。These forks 61, 61 'are provided with pins 13
Are integrally fixed to the main body frame 18 with the support rod 59 in the vertical direction, and the rear wheel 17 is supported by the forks 61 and 61 '. At the lower center of the body frame 18, the support frames 63, 63 '
Is fixed and the support frames 63, 63 'are integrally connected.

【００４５】支持フレーム６３，６３’には、ペダルク
ランク軸２５が軸受を介して回転自在に貫通すると共に
このペダルクランク軸２５に補助駆動装置１１が揺動可
能に支持されている。上記実施例と同様に、補助駆動装
置１１の出力と人力のペダルクランク軸２５より一方向
クラッチ３７，３９を介して駆動される駆動用チェンス
プロケット４にチェン５が巻掛けられ、後輪側のチェン
スプロケット２を駆動する。The pedal crank shaft 25 is rotatably passed through the support frames 63 and 63 'via bearings, and the auxiliary drive device 11 is swingably supported by the pedal crank shaft 25. Similar to the above-described embodiment, the chain 5 is wound around the drive chain sprocket 4 driven by the output of the auxiliary drive unit 11 and the pedal crankshaft 25 of the human power via the one-way clutches 37 and 39, and the rear wheel side Drive the chain sprocket 2.

【００４６】更に、補助駆動装置１１の出力トルクＴ2
を計測するためのセンサとして、補助動力トルク検出セ
ンサ２１が設けられている。この検出センサ２１は、補
助駆動装置１１のモータハウジング２８に設けられた突
出部材２８ａと、支持フレーム６３に設けられたストッ
パ６３ｂと、この両者の間に挟設された圧電素子４７と
で構成されている。Further, the output torque T 2 of the auxiliary drive unit 11
An auxiliary power torque detection sensor 21 is provided as a sensor for measuring the. The detection sensor 21 is composed of a protruding member 28a provided in the motor housing 28 of the auxiliary drive device 11, a stopper 63b provided in the support frame 63, and a piezoelectric element 47 sandwiched between the two. ing.

【００４７】圧電素子４７は、補助駆動装置１１の減速
出力軸の反力としての荷重Ｐ2を検出し、検出センサ２
１の検出荷重Ｐ2として出力する。ストッパ６３ｂは、
弾性のあるパッキンを介して両側から圧電素子４７と突
出部材２８ａとを囲うように設置され、荷重を受けない
ときの補助駆動装置１１の回り止めとなっている。The piezoelectric element 47 detects the load P 2 as a reaction force of the deceleration output shaft of the auxiliary drive device 11, and the detection sensor 2
The detected load P 2 of 1 is output. The stopper 63b is
It is installed so as to surround the piezoelectric element 47 and the projecting member 28a from both sides via elastic packing, and serves as a detent for the auxiliary drive device 11 when no load is applied.

【００４８】従って、補助駆動装置１１の出力トルクＴ
2は検出センサ２１の検出荷重Ｐ2とペダルクランク軸２
５中心から検出センサ２１までの距離ｒ3との積、即
ち、Ｔ2＝Ｐ2×ｒ3で計算される。また、チェン５の引
張力Ｃ’を検出するためのセンサとして、合力トルク検
出センサ７１が設けられている。Therefore, the output torque T of the auxiliary drive unit 11
Load detected P 2 of 2 detection sensor 21 and the pedal crankshaft 2
5 The product with the distance r 3 from the center to the detection sensor 21, that is, T 2 = P 2 × r 3 . Further, a resultant torque detection sensor 71 is provided as a sensor for detecting the tensile force C ′ of the chain 5.

【００４９】この検出センサ７１は、図８に示すよう
に、フォーク６１に突設してあるストッパ６１ａと、支
持フレーム６３に設けられた突出部材６３ａと、この両
者の間に挟設された圧電素子７３とで構成されている。
圧電素子７３は、人力駆動系及び補助動力駆動系の合力
トルクに対する反力としての荷重Ｐ3を検出し、この荷
重を検出センサ２２の検出荷重Ｐ3として出力する。As shown in FIG. 8, the detection sensor 71 has a stopper 61a projecting from the fork 61, a projecting member 63a provided on the support frame 63, and a piezoelectric element sandwiched between the two. And element 73.
The piezoelectric element 73 detects the load P 3 as a reaction force against the resultant torque of the human power drive system and the auxiliary power drive system, and outputs this load as the detected load P 3 of the detection sensor 22.

【００５０】ストッパ６１ａは、弾性のあるパッキンを
介して両側から圧電素子７３と突出部材６３ａとを囲う
ように設置されている。このストッパ６１ａにより、連
結アーム６７、フォーク６１，６１’は本体フレーム１
８に対し水平方向は殆ど固定された状態となる。The stopper 61a is installed so as to surround the piezoelectric element 73 and the projecting member 63a from both sides via an elastic packing. By this stopper 61a, the connecting arm 67 and the forks 61, 61 'are moved to the main body frame 1
8 is almost fixed in the horizontal direction.

【００５１】従って、チェン５の引張力Ｃ’は、Ｃ’＝
Ｐ3×ｒ5×ｋ／ｒ4（ｋ＋ｒS）で計算される。ここで、
Ｐ3は検出荷重、ｒ5は軸ピン６９と検出センサ７１の中
心までの距離、ｋは後輪１７の半径、ｒ4は連結アーム
の軸穴中心距離、ｒSは従動側チェンスプロケット２の
半径である。Therefore, the tensile force C'of the chain 5 is C '=
It is calculated by P 3 × r 5 × k / r 4 (k + r S ). here,
P 3 is the detection load, r 5 is the distance between the shaft pin 69 and the center of the detection sensor 71, k is the radius of the rear wheel 17, r 4 is the center distance of the shaft hole of the connecting arm, and r S is the driven side chain sprocket 2 Is the radius.

【００５２】また、チェン５の引張力Ｃ’とチェンスプ
ロケット４のチェン巻掛け半径ｒ0の積（＝Ｃ’×ｒ0）
は、チェンスプロケット４から後輪側へ伝達される合力
トルクＴtであり、人力トルクＴ1と補助動力トルクＴ2
の和である。従って、人力トルクＴ1は、下式（４）で
求められる。 Ｔ1＝Ｔt−Ｔ2＝Ｐ3×ｒ0×ｒ5×ｋ／ｒ4（ｋ＋ｒS）−Ｐ2×ｒ3 …（４）The product of the tensile force C'of the chain 5 and the chain winding radius r 0 of the chain sprocket 4 (= C '× r 0 ).
Is a resultant torque T t transmitted from the chain sprocket 4 to the rear wheel side, and is a manual torque T 1 and an auxiliary power torque T 2
Is the sum of Therefore, the manual torque T 1 is calculated by the following equation (4). T 1 = T t -T 2 = P 3 × r 0 × r 5 × k / r 4 (k + r S) -P 2 × r 3 ... (4)

【００５３】補助動力トルクＴ2と人力トルクＴ1の比率
ηは、前記のＴ2の式と式（４）より、下式（５）で求
められる。 Ｔ2／Ｔ1＝Ｐ2×ｒ3×ｒ4（ｋ＋ｒS）／［Ｐ3×ｒ5×ｋ−Ｐ2×ｒ3×ｒ4（ｋ ＋ｒS）］ …（５）The ratio η between the auxiliary power torque T 2 and the human power torque T 1 can be calculated by the following equation (5) from the equation of T 2 and the equation (4). T 2 / T 1 = P 2 × r 3 × r 4 (k + r S) / [P 3 × r 5 × k-P 2 × r 3 × r 4 (k + r S)] ... (5)

【００５４】更に、チェンスプロケット４の回転速度を
検出する速度センサ２３が設けられている。この速度セ
ンサ２３は減速機ハウジング３１に取付けられ、単位時
間中にセンサ２３の感知部を通過するチェンスプロケッ
ト４の歯数をカウントしてチェンスプロケット４の回転
速度として検出するものである。Further, a speed sensor 23 for detecting the rotation speed of the chain sprocket 4 is provided. The speed sensor 23 is attached to the speed reducer housing 31 and counts the number of teeth of the chain sprocket 4 passing through the sensing portion of the sensor 23 in a unit time to detect the rotation speed of the chain sprocket 4.

【００５５】本実施例においても、自転車の駆動系の動
作は、図５に示すものと同様である。但し、この場合は
合力トルク検出用センサは検出センサ７１となる。Also in this embodiment, the operation of the drive system of the bicycle is the same as that shown in FIG. However, in this case, the resultant torque detection sensor is the detection sensor 71.

【００５６】本実施例において、人力トルクＴ1と補助
駆動装置１１の出力トルクＴ2の比率ηの目標値を１：
１とした場合、検出センサ２１の検出値Ｐ2（補助駆動
装置１１の出力トルクＴ2側）と検出センサ７１（合力
側）の検出値Ｐ3の比率は、式（４）の左辺を１とし
て、下式（６）で求められる。 Ｐ2／Ｐ3＝ｒ0×ｒ5×ｋ／２ｒ4×ｒ3（ｋ＋ｒS） …（６）In the present embodiment, the target value of the ratio η between the manual torque T 1 and the output torque T 2 of the auxiliary drive unit 11 is 1:
When set to 1, the ratio of the detection value P 2 of the detection sensor 21 (the output torque T 2 side of the auxiliary drive device 11) and the detection value P 3 of the detection sensor 71 (resulting force side) is 1 on the left side of the equation (4). Is calculated by the following equation (6). P 2 / P 3 = r 0 × r 5 × k / 2r 4 × r 3 (k + r s ) (6)

【００５７】また、ｒ3はｋに比べて小さいので、ｒSを
無視してｋ／（ｋ＋ｒS）≒１と近似すると、下式
（７）が導かれる。 Ｐ2／Ｐ3＝ｒ0×ｒ5／２ｒ4×ｒ3 …（７）Since r 3 is smaller than k, if r S is ignored and k / (k + r S ) ≈1 is approximated, the following equation (7) is derived. P 2 / P 3 = r 0 × r 5 / 2r 4 × r 3 ... (7)

【００５８】[0058]

【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明の補助電動モータ付自転車の人力検出
機構は、モータによる補助動力検出機構も動力を出力ト
ルクで検出しており、補助動力機構の各部分の性能のば
らつきの影響を避けることができるので、検出精度が高
く、また、補助動力は人力に比例して制御しているの
で、違和感のない軽い踏力で運転することができる。ま
た、この補助動力機構は動力検出部を含め、全体として
ペダルクランクハブ周辺に収まり、重量が軽くコンパク
トであり自転車に搭載したときのバランスがよい。さら
に、この補助動力機構の減速部に遊星ローラによる転が
り摩擦駆動を採用すると、振動、騒音が少ないという利
点もある。As described above in detail with reference to the embodiments, the human power detection mechanism of the bicycle with the auxiliary electric motor of the present invention detects the power by the output torque of the auxiliary power detection mechanism by the motor. Since it is possible to avoid the influence of variations in the performance of each part of the auxiliary power mechanism, the detection accuracy is high, and since the auxiliary power is controlled in proportion to human power, it should be operated with a light pedal force that does not cause discomfort. You can In addition, this auxiliary power mechanism, including the power detection unit, fits around the pedal crank hub as a whole, is light in weight and compact, and is well balanced when mounted on a bicycle. Furthermore, if rolling friction drive by a planetary roller is adopted for the deceleration portion of this auxiliary power mechanism, there is an advantage that vibration and noise are small.

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

【図１】本発明の第一の実施例に係る補助電動モータ付
自転車の部分側面図である。FIG. 1 is a partial side view of a bicycle with an auxiliary electric motor according to a first embodiment of the present invention.

【図２】図１の自転車のＡ−Ａ断面図である。2 is a cross-sectional view taken along the line AA of the bicycle shown in FIG.

【図３】図１及び図６の自転車の動力機構を示す断面図
である。FIG. 3 is a sectional view showing a power mechanism of the bicycle shown in FIGS. 1 and 6.

【図４】図２に示したトルクセンサ部の部分拡大図であ
る。FIG. 4 is a partially enlarged view of the torque sensor unit shown in FIG.

【図５】駆動系統の動力、信号及び電流の流れを示すブ
ロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing the flow of power, signals, and current in the drive system.

【図６】本発明の第二の実施例に係る補助電動モータ付
自転車の部分側面図である。FIG. 6 is a partial side view of a bicycle with an auxiliary electric motor according to a second embodiment of the present invention.

【図７】図６の自転車のＢ−Ｂ断面図である。7 is a cross-sectional view taken along the line BB of the bicycle shown in FIG.

【図８】図６に示したトルクセンサ部の部分拡大図であ
る。8 is a partially enlarged view of the torque sensor unit shown in FIG.

【図９】従来の補助電動モータ付自転車の駆動系統の動
力、信号及び電流の流れを示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing the flow of power, signals, and current in a drive system of a conventional bicycle with an auxiliary electric motor.

【図１０】従来の補助電動モータ付自転車の駆動系統の
構成を示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing a configuration of a drive system of a conventional bicycle with an auxiliary electric motor.

【図１１】踏力及びモータ出力の周期的変動を示す図で
ある。FIG. 11 is a diagram showing periodic fluctuations in pedaling force and motor output.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

４ チェンスプロケット ５ チェン ６，６’ 支持フレーム ７ 軸 １１ 補助駆動装置 １６ 補助電動モータ付自転車 １７ 後輪 １８ 本体フレーム ２１ 補助動力トルク検出センサ ２２，７１ 合力トルク検出センサ ２３ 速度センサ ２５ ペダルクランク軸 ２６ モータ ２８ モータハウジング ３１ 減速機ハウジング ３３ ２段遊星ローラ減速機 ３７，３９ 一方向クラッチ ５１ 減速出力軸 ６３，６３’ 支持フレーム ６７ 連結アーム ６９ ピン 4 Chain Sprocket 5 Chain 6, 6'Support Frame 7 Shaft 11 Auxiliary Drive Device 16 Bicycle with Auxiliary Electric Motor 17 Rear Wheel 18 Body Frame 21 Auxiliary Power Torque Detection Sensor 22, 71 Combined Torque Detection Sensor 23 Speed Sensor 25 Pedal Crankshaft 26 Motor 28 Motor housing 31 Reducer housing 33 Two-step planetary roller reducer 37,39 One-way clutch 51 Deceleration output shaft 63,63 'Support frame 67 Connecting arm 69 pin

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 人力駆動系と電動モータ駆動系とを並列
に設け、両駆動系が各々一方向クラッチを介して共通の
チェンスプロケットを駆動し、同チェンスプロケットに
よりチェンを介して自転車の後輪を駆動することがで
き、電気モータによる駆動系出力を人力駆動系出力に比
例するように制御する補助電動モータ付自転車におい
て、後輪を駆動するチェンの引張力を検出する手段と、
ペダルクランク軸に回転自在に支えられ前記電動モータ
とその出力軸に直結している遊星ローラ減速機を収容す
るハウジングと、ペダルクランク軸を前記ハウジングの
両側で回転自由に支える支持フレームと、前記ハウジン
グの外周に突設してある突出部材と前記ペダルクランク
軸の支持フレームのストッパ間に挟設されて減速出力軸
の反力を検出する検出センサと、前記チェンスプロケッ
トの歯数をカウントして同チェンスプロケットの回転速
度を検出する速度センサと、モータを回転駆動制御する
コントローラとを備え、同コントローラにおいて、前記
チェンの引張力の検出手段の検出値とチェンスプロケッ
トの巻掛け半径との積により合力トルクを算出し、前記
検出センサの検出値と同検出センサのペダルクランク軸
中心からの距離との積から減速機出力軸のトルクを算出
してこれを前記合力トルクと比較することにより人力駆
動系と補助動力駆動系のトルク比を演算し、この演算結
果を目標トルク比率と比較してこの比率に近づけるよう
に、補助モータへの印加電流を調整し、モータ回転をチ
ェンスプロケットの回転に同調させて制御することを特
徴とする補助電動モータ付自転車。1. A human power drive system and an electric motor drive system are provided in parallel, and both drive systems drive a common chain sprocket via a one-way clutch, and the chain sprocket drives the rear wheel of a bicycle via the chain. And a means for detecting the tensile force of the chain driving the rear wheels in a bicycle with an auxiliary electric motor for controlling the drive system output by the electric motor so as to be proportional to the human power drive system output,
A housing that accommodates the electric motor and a planetary roller speed reducer that is rotatably supported by a pedal crankshaft and that is directly connected to the output shaft thereof; a support frame that rotatably supports the pedal crankshaft on both sides of the housing; and the housing. A detection sensor that is interposed between a projecting member that projects on the outer periphery of the pedal crank and a stopper of the support frame of the pedal crankshaft and that detects the reaction force of the deceleration output shaft, and the number of teeth of the chain sprocket that counts the same. The controller includes a speed sensor for detecting the rotation speed of the chain sprocket and a controller for rotationally controlling the motor. In the controller, the resultant force is obtained by the product of the detection value of the chain tension detecting means and the winding radius of the chain sprocket. The torque is calculated, and the detection value of the detection sensor and the distance from the center of the pedal crankshaft of the detection sensor are calculated. Calculate the torque of the reduction gear output shaft from the product and compare this with the resultant torque to calculate the torque ratio between the human power drive system and the auxiliary power drive system, and compare this calculation result with the target torque ratio to obtain this ratio. A bicycle with an auxiliary electric motor, characterized in that the current applied to the auxiliary motor is adjusted so that the motor rotation is synchronized with the rotation of the chain sprocket. 【請求項２】 請求項１記載の補助電動モータ付自転車
において、前記後輪を駆動するチェンの引張力を検出す
る手段が、前記ペダルクランク軸の支持フレームを本体
フレームに揺動可能に軸結合し、前記本体フレームに突
設してあるストッパと支持フレームの突出部材との間に
挟設した検出センサによりチェン引張力を検出すること
を特徴とする補助電動モータ付自転車。2. The bicycle with an auxiliary electric motor according to claim 1, wherein the means for detecting the tensile force of the chain for driving the rear wheels pivotally connects the support frame of the pedal crankshaft to the main body frame. Then, the bicycle with an auxiliary electric motor is characterized in that the chain pulling force is detected by a detection sensor interposed between a stopper projecting on the main body frame and a projecting member of the support frame. 【請求項３】 請求項１記載の補助電動モータ付自転車
において、前記後輪を駆動するチェンの引張力を検出す
る手段が、前記ペダルクランク軸の支持フレームを本体
フレームに固定設置し、前記本体フレームの後側に揺動
可能にピン結合して垂下したアーム設け、同アームの下
端に後輪を支えるフォークの前端をピンで支え、前記ア
ームに設けた突起部材と前記支持フレームに突設したス
トッパとの間に検出センサを挟設してチェン引張力を検
出することを特徴とする補助電動モータ付自転車。3. The bicycle with an auxiliary electric motor according to claim 1, wherein the means for detecting the tensile force of the chain for driving the rear wheels fixes the supporting frame of the pedal crankshaft to the main body frame, An arm that oscillates in a pin connection and hangs down is provided on the rear side of the frame, and the front end of a fork that supports the rear wheel is supported by a pin on the lower end of the arm, and the protruding member provided on the arm and the supporting frame project. A bicycle with an auxiliary electric motor, wherein a detection sensor is interposed between the stopper and the chain to detect chain tension.
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