JPH11321771A - 電動アシスト自転車の補助走行装置 - Google Patents

電動アシスト自転車の補助走行装置

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JPH11321771A
JPH11321771A JP10145193A JP14519398A JPH11321771A JP H11321771 A JPH11321771 A JP H11321771A JP 10145193 A JP10145193 A JP 10145193A JP 14519398 A JP14519398 A JP 14519398A JP H11321771 A JPH11321771 A JP H11321771A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動アシスト自転車の補助走行装置の提供。 【解決手段】 遊星枠10と自転車後輪にセンサーが取
り付けられ、ペダル2Bの動作速度と自転車後輪回転速
度信号を検出し、並びに演算後にコントローラー800
に送り、コントローラー800が補助動力制御信号を送
出してパワー増幅器900で増幅後に補助モータ500
の運転を駆動し、ペダル動作速度と自転車後輪回転速度
により適当な補助動力をペダル2B後輪に提供して運転
させ、こうしてフィードバック調整機能を有する閉じた
ループの伝動制御システムを形成するようにしてある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は一種の電動アシスト
自転車の補助走行装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電動アシスト自転車は、現在流行してい
る交通工具の一つであり、特に環境保護意識が高まる中
で、電動アシスト自転車は従来のオートバイに代わる未
来の軽便型交通工具の主流となると思われる。電動アシ
スト自転車の構造中、その補助動力源は電動モータとさ
れ、この補助動力源の運転を制御して電動アシスト自転
車の運転及び走行操作の過程で、人力操作と電動補助作
用とを一体化する効果を達成する必要があり、そうしな
ければ電力浪費を増し走行上の安全性に問題が生じた。
【0003】しかし、一般の伝統的な自転車の電動アシ
スト構造中、簡単な補助動力源操作方式は、電動補助伝
動動力源を自転車の前輪或いは後輪に取り付けて、操作
ハンドルに取り付けた電気スイッチを電動補助動力源を
起動する制御装置として、使用者の手動操作により該補
助動力源を起動するもので、補助動力源の出力パワーを
適当に制御及び調整することがないため、電力を浪費し
やすかった。
【0004】また、関連する周知の文献には、アメリカ
合衆国特許第5,704,441号があり、それには、
トルクセンサーを自転車のペダルに取り付けて、ペダル
を踏む力を検出してモータが自転車の前輪或いは後輪に
提供する補助動力を制御する構造が開示され、これは、
それまでの一般の電動アシスト自転車における、補助動
力の未制御出力による問題を解決する。しかし、ペダル
を踏むトルクの大きさに基づいて補助動力伝動システム
を制御するため、ペダルを踏む加力角度の違いにより、
ペダル上に発生するトルクがある時は大きくなり、ある
時は小さくなり、且つ該トルクの大きさの差が過大とな
ると、補助動力モータの出力動力がある時は大きくある
時は小さくなり、電動アシスト自転車が走行中に、該補
助動力モータのトルクも突然大きくなったり突然小さく
なってその制御は難しく、時には揺動して不安定な状況
を発生し、余分の電力浪費をもたらした。
【0005】また、上述のアメリカ合衆国特許第5,7
04,441号は、動力出力が不安定であり走行操作制
御に影響するほか、一般の多段変速機を具えた自転車に
使用されると、異なるシフト位置での回転速度或いはト
ルク補助の必要により適当な補助動力の回転速度及びト
ルクを投入不能で、このため極めて応用範囲が限られて
いた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、一種の電動
アシスト自転車の補助走行装置を提供することを課題と
し、それは、ペダルを踏む速度と後輪回転速度状態によ
り、適当な補助動力を自転車に提供して、投入した補助
動力により自転車の運転を順調に行わせ、自転車の運転
の省力化を達成できるものとする。
【0007】本発明はさらに、一種の電動アシスト自転
車の補助走行装置を提供することを課題とし、それは、
ペダルを踏む速度と後輪回転速度を利用して補助動力の
大きさを決定でき、それにより多段変速操作の自転車に
も組み合わせられ、シフト位置の違いにより適当なトル
ク、回転速度の補助動力を自転車に走行の補助動力とし
て提供し、その応用範囲を広げたものとする。
【0008】本発明はさらにまた、一種の電動アシスト
自転車の補助走行装置を提供することを課題とし、それ
は、ペダル伝動システム及び補助動力システムをそれぞ
れ単独で独立した状態で有し、且つ該補助動力システム
が単一方向のみに動力伝送可能で、それにより電動アシ
スト自転車が後ろ向きに引っ張られる時に、補助動力シ
ステムの逆転により逆方向の電流が発生して制御回路に
流れるのを防止してあるものとする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、遊星
歯車セット100とされて、遊星枠10、太陽歯車3
0、内歯歯車40及び若干の歯車を包括し、該遊星枠1
0はペダル2Bのクランク軸Aと連結し、ペダル2Bの
伝動を受けて回転し、遊星枠10の周囲に該遊星歯車2
0が連接し、遊星歯車20の外縁が内歯歯車40の内周
に連接し、太陽歯車30の外周が遊星歯車20の内縁に
連接し、内歯歯車40と自転車の前伝動歯車盤200が
連結し、該前伝動歯車盤200がチェーンで後輪変速器
Eと連結することを以て、自転車の後輪が伝動を受けて
運転するようにしてあるものと、伝動傘歯車400とさ
れて、中空軸420を有し、該中空軸420内に一つの
軸受D’が嵌合され、クランク軸Aが軸受D’に挿入さ
れ、該中空軸420の外部前端が伝動傘歯車400の中
心を通過した後、連結キーブロック430と共に太陽歯
車30に挿入されて太陽歯車30と結合され、該中空軸
420の内部後端に単方向チェットホイール410が結
合されて太陽歯車30に伝動可能とされ、太陽歯車30
が単方向に伝動するようにしてあり、こうして補助モー
タ500が単方向に太陽歯車30に伝動するようにして
あるものと、補助モータ500とされて、自動車の自転
車のフレームBのダウンチューブ3Bの下方に設けら
れ、その出力回転軸420に出力傘歯車530が連結さ
れ、該出力傘歯車530と伝動傘歯車400が90度の
噛み合い状態を呈して伝動傘歯車400に伝動して伝動
傘歯車400を回転させてそれにより太陽歯車30を回
転させ、こうして補助回転速度とトルクを該遊星歯車セ
ット100の内歯歯車40と前伝動歯車盤200に投入
するようにしてあるもの、若干のセンサーセット600
とされて、遊星歯車セット100と遊星枠10或いは速
度を検出するのに適当な位置と自転車の後輪に取り付け
られてペダル2Bの動作速度と自転車の後輪回転速度を
検出するもの、コントローラー800とされて、センサ
ーセット600の検出したペダル2Bの動作速度と自転
車の後輪回転速度を受けて、補助モータ500が出力し
遊星歯車セット100と前伝動歯車盤200に投入され
る補助回転速度とトルクを制御するもの、以上を包括し
て構成された、電動アシスト自転車の補助走行装置とし
ている。
【0010】請求項2の発明は、前記遊星歯車セット1
00の前伝動歯車盤200が単片歯車盤或いは多片の異
なる歯数を有する歯車盤が結合してなるものとされ、前
伝動歯車盤200がチェーンで連結される後輪変速器E
は、単速ラチェットホイール或いは多片の異なる歯数の
歯車盤が結合してなるものとされるか、或いは多段ドラ
ム式内変速の変速器或いはドラム式内変速器無段階式変
速器とされたことを特徴とする、請求項1に記載の電動
アシスト自転車の補助走行装置としている。
【0011】請求項3の発明は、前記センサーセット6
00が、モータ、光電気スイッチ、磁気バネスイッチ、
近接スイッチ、ホールIC或いはその他の速度計測機能
を有する部品で組成され、該センサーセット600が検
出したペダル2Bの動作速度と後輪回転速度の信号が、
演算回路で処理されて、一つの誤差信号を発生し、さら
にコントローラー800に送られ、該演算回路が若干の
演算増幅器で組成された若干の単独の正比例積分ネット
ワークと信号相加ネットワークで組成され、コントロー
ラー800は若干の演算増幅器と次一つのパワー制御I
Cで組成され、該コントローラー800は後輪変速器E
と前伝動歯車盤200の歯数と変動により、補助モータ
500の投入する補助動力の回転速度とトルクの大きさ
を制御し、該補助モータ500の出力回転速度とトルク
の特性を線型(LINER)となすことを特徴とする、
請求項1に記載の電動アシスト自転車の補助走行装置と
している。
【0012】
【発明の実施の形態】図1、図2に示されるのように、
本発明は、遊星歯車セット100(図2参照)を具え、
該遊星歯車セット100は一つの遊星枠10を含み、該
遊星枠10の中心に連結孔11が設けられ、該連結孔1
1に外向きに少なくとも一つのキー溝111が設けら
れ、該キー溝111にクランク軸Aに設けられたキーブ
ロック1Aが組み合わされ連結されている。該クランク
軸Aは自転車のフレームBの五方管1Bを貫通し、該遊
星枠10がクランク軸A両端に連結されたペダル2Bの
回転を受けて回転するようにしてあり、該遊星枠10の
周囲に若干のピン12が設けられている。
【0013】若干の遊星歯車20が該遊星枠10の各ピ
ン12それぞれに連結され、遊星枠10の回転により円
周軌跡を描いて円周運動するようにしてある。
【0014】一つの太陽歯車30とされ、その中心孔3
1周囲に少なくとも一つのキー溝311が凹設されたも
のが、遊星歯車20の外周と噛み合わされて、相互に伝
動するようにしてある。
【0015】一つの内歯歯車40が、緊密に遊星歯車2
0の外側に組み合わされて遊星歯車20の円周運転を受
けて連動し回転するようにしてあり、且つ該遊星歯車2
0の周囲に若干の孔41が設けられて、若干のボルト2
Aが該孔41に通されてから一つの前伝動歯車盤200
周囲のネジ孔にねじこまれることで、該内歯歯車40が
該前伝動歯車盤200に連結されている。
【0016】該前伝動歯車盤200(chain wh
eel)は、ペダル動力の伝動部品とされて、チェーン
300が装着されて自転車の後輪Cに伝動する(図6、
7参照)。
【0017】一つの伝動傘歯車400が設けられ、該伝
動傘歯車400は、後端に単方向チェットホイール41
0と中空軸420とが結合されて単方向伝動を行い、該
中空軸420の前端の適当な位置にキー溝421が設け
られ、該キー溝421が遊星歯車セット100の太陽歯
車30のキー溝311と対向し、該中空軸420の外部
に一つの軸受Dが嵌合された後に前伝動歯車盤200の
中心に通され、並びに該中空軸420内部に一つの軸受
D’が嵌合され、クランク軸Aが軸受D’に挿入され、
該中空軸420の外部前端が太陽歯車30に挿入され、
並びに一つの連結キーブロック430が対向するキー溝
311とキー溝421中に置き入れられて太陽歯車30
と該中空軸420が相互に連結されて、該太陽歯車30
が伝動傘歯車400の単方向伝動を受けるようにしてあ
る。
【0018】一つの補助モータ500が、一つの連結板
11を介して自転車のフレームBのダウンチューブ3B
の側部に設けた連結片4Bに連結されてダウンチューブ
3Bの下に取り付けられ、且つ該補助モータ500は直
流モータと減速器で組成され、並びに出力回転軸420
に出力傘歯車530が連結され、該出力傘歯車530と
伝動傘歯車400が90度の噛み合い状態を呈し(図2
参照)、該補助モータ500と伝動傘歯車400との間
に単方向伝動構造が形成され、補助モータ500が通電
していない時、中空軸420がロックされて太陽歯車3
0が回転せず、ペダル2Bが十分に有効な運転を行え
る。
【0019】図1及び図2に示されるのは、本発明の電
動アシスト自転車の補助走行装置の構造の実施態様を示
しているが、この構造実施態様の表示は、本発明の説明
を行うのに便利な望ましい実施例の一つとしてなされた
ものであり、本発明の請求範囲を制限するものではな
い。
【0020】図3も参照されたい。図3には本発明の電
動アシスト自転車の補助走行装置の動力伝動制御の流れ
とシステム構造が示されている。図3中、白抜き矢印で
示されているものは、機械動力伝動の流れであり、それ
は二つの伝動経路を包括し、その一つは伝統的なペダル
2Bをこぐ時に発生する動力の流れであり、即ち遊星歯
車セット100の遊星枠10で内歯歯車40を駆動し、
さらに後輪変速器Eを介して後輪Cに伝動するようにし
てある。
【0021】もう一つの機械動力伝動の流れは、補助モ
ータ500が遊星歯車セット100中の太陽歯車30に
伝動し、さらに内歯歯車40に伝動し、さらに後輪変速
器Eに伝動した後、車輪Cが運転するものである。この
二つの機械動力伝動の流れは単一方向(即ち正転前進)
伝動の過程で同時に存在可能であり、即ち後輪Cがペダ
ル2Bを踏む動力と該補助モータ500の補助動力を同
時に受けて前進運転するようにしてある。
【0022】このほか、図3中、実線矢印で示される方
向は、電子制御信号の伝送の流れを示しており、その中
には三つの経路が含まれ、その一つは、センサーセット
600から開始し、なお該センサーセット600の形態
は不問とし、例えばモータ、光電気スイッチ、磁気バネ
スイッチ、近接スイッチ、ホールIC或いはその他の速
度計測機能を有する部品で構成され、ペダル2Bが踏ま
れて動作する速度を信号正比例増幅回路Kで信号を定数
kで正比例増幅し(このkの値の大きさと計算方式につ
いては後述する)、入力制御信号Erを発生し、この入
力制御信号Erを演算回路700中に入力する。
【0023】別に一つの電子制御信号の伝送経路があ
り、即ち、それは一つのセンサーセット600’より開
始し、該センサーセット600’の形態と上記センサー
セット600は同じく、且つ後輪Cに取り付けられて、
後輪Cの回転速度を検出し、並びにこのフィードバック
信号Efを上記演算回路700に入力する。
【0024】このほか、もう一つの電子制御信号の伝送
経路があり、即ちそれは、該演算回路700より開始
し、該演算回路700がセンサーセット600及びセン
サーセット600’両者がそれぞれ提供する入力制御信
号Erとフィードバック信号Ehに対して演算を行った
後、一つの誤差信号Ecを発生し、並びにこの誤差信号
Ecを一つのコントローラー800中に送り、該コント
ローラー800が該誤差信号Ecの値により、出力制御
信号Esの値を調整し、並びに一つのパワー増幅器90
0で増幅した後に、さらに該補助モータ500を駆動し
て運転させ、該補助モータ500がさらに上述の機械動
力伝動の流れ及びシステムを経て、その補助動力を後輪
Cに出力し、並びにさらにセンサーセット600’が電
子のフィードバック信号Ehを演算回路700にフィー
ドバックした後、該誤差信号Ecが産出され、コントロ
ーラー800が該補助モータ500の正確な出力トルク
と回転速度を調整するようにしてあり、即ちこのような
自動フィードバック調整の閉じたループをなす制御シス
テムにより、本発明の電動アシスト自転車の補助走行装
置が正確に伝動アシスト自転車の動力出力を制御できる
目的が達成されている。
【0025】さらに、図4は本発明の電動アシスト自転
車の補助走行装置の制御回路構造を示しており、その中
には、若干の電圧安定回路S1、S2、S3があり、そ
れらは主要な構成要素として電圧安定IC U1、U2
及びU3を有しており、三種の異なる電圧の作業電源V
+、V1及びV−を提供する。図3中の演算回路700
は、三つの演算増幅器U4、U5、U6で構成され、該
演算増幅器U4、U5が連結して組成するネットワーク
はそれぞれ単独の正比例積分ネットワークとされ、上述
の図3中に示される入力制御信号Er及びフィードバッ
ク信号Ehの入力に供され、演算増幅器U6は連結によ
り一つの信号相加ネットワークを形成しており、入力制
御信号Erとフィードバック信号Eh演算処理後に、演
算増幅器U6の出力端より上述の図3中に示される誤差
信号Ecが出力される。
【0026】別に、図3中に示されるコントローラー8
00は、一つのパワー制御IC U7を有し、図3中に
示される誤差信号Ecは一つの限流抵抗Rを透過して該
パワー制御IC U7の入力端IPに送られ、該パワー
制御IC U7は送られた誤差信号Ecに基づき、出力
端OPよりパワー制御信号をパワー増幅器900に出力
する。
【0027】図3中に示されるパワー増幅器900はト
ランジスタQ1、Q2及びQ3で組成され、コントロー
ラー800の出力するパワー増幅信号による制御を受け
て、それに連接する補助モータ500負荷の出力トル
ク、回転速度を含むパワーの大きさを制御する。こうし
て本発明が、ペダル2Bを踏む速度と後輪Cの運転速度
により補助モータ500に適当なパワーの補助動力を出
力させるよう調整するというシステム制御目的が達成さ
れる。
【0028】このほか、注目に値すべきは、該補助モー
タ500の両端にフリーホイールダイオードD1が連接
されて、該補助モータ500が断電の後に、電感性負荷
が放電する電圧の逆電流により他の電気回路部品が損壊
するのが防止されていることである。
【0029】以上、図4には本発明の実際の回路構造が
示されている。これは、本発明の原理と実施が可能であ
ることを説明するためのもので、本発明の範疇を限定す
るためのものではない。
【0030】図5も参照されたい。上述の図1から図4
には本発明の制御システムと回路構造が示されたが、図
5は本発明の制御原理と設計の原則を示しており、図1
から図4に示される制御システムと回路構造の構成のさ
らなる理解のために示されている。
【0031】図5中、Aには遊星歯車セット100中の
遊星枠10、遊星歯車20及び太陽歯車30の間の出力
トルクと回転速度の間の関係が示されている。その中、 Wa: 遊星枠10の回転速度 Wp: 遊星歯車20の回転速度 Ws: 太陽歯車30の回転速度 Wr: 内歯歯車40の回転速度 Wb: 後輪Cの回転速度 Ta: 遊星枠10の回転トルク Tp: 遊星歯車20の回転トルク Ts: 太陽歯車30の回転トルク Tr: 内歯歯車40の回転トルク Rs: 太陽歯車30の半径 Rp: 遊星歯車20の半径 fap: 遊星枠10の遊星歯車20に対する作用力 fpa: 遊星歯車20の遊星枠10に対する作用力 fsp: 太陽歯車30の遊星歯車20に対する作用力 fps: 遊星歯車20の太陽歯車30に対する作用力 frp: 内歯歯車40の遊星歯車20に対する作用力 fpr: 遊星歯車20の内歯歯車40に対する作用力 Ns: 太陽歯車30の歯数 Nr: 内歯歯車40の歯数 Nf: 前伝動歯車盤200の歯数 Nb: 後車輪変速器Eの歯車の歯数
【数1】 上記数式1から、内歯歯車40の出力回転速度、即ちW
rと遊星枠10の回転速度Waが、ペダル2Bの回転速
度、及び太陽歯車30の回転速度Ws、即ち補助モータ
500の補助動力回転速度と一定の関係式があることが
分かる。 Ts=Rs×fsp Ta=(Rs+Rp)×fap Ta=(Rs×fps)+〔(Rs+Rp)×fpa〕 以上から、次の数式が得られる。
【数2】 次に、図5中のBには、遊星歯車20と内歯歯車40の
間の回転速度と回転トルクの関係が示されている。その
中、 Tr=(2Rp+Rs)×frp Tp2 =(2Rp+Rs)×fpr 以上の二つの式から以下の数式3が得られる。
【数3】 ゆえに、数式2+数式3から以下の数式4が得られる。
【数4】 また、Tp’+Tp2 =Tp=0であり、遊星歯車20
は本発明中で、回転速度を有するがトルクを有さず、こ
のためその作用は遊び車と同じく回転するのみであり、
作用を発生しない。ゆえに、上述の数式4中に代入する
ことで、以下の数式5が得られる。
【数5】 このほか、エネルギー不変の法則から、入力パワーと出
力パワーの総合0で、ゆえに以下の数式6が得られる。
【数6】 さらに、上記数式5に遊星枠10の回転速度Waを乗じ
ることで以下の数式7が得られる。
【数7】 上述の数式6より数式7を減じて式を簡素化し、Ts
(Ws−Wa)+Tr(Wr−Wa)=0、移項して分
数式となすことで以下の数式8が得られる。
【数8】 数式1と比較して以下の、数式9が得られる。
【数9】 ゆえに、このトルクと歯数は正比例の関係を呈し、ゆえ
に、以下の数式10が得られる。
【数10】 数式10から得られた結果により、太陽歯車30の回転
トルクTsと遊星枠10の回転トルクTaの間に正比例
の関係があることがわかり、言い換えると、ペダル2B
の入力するトルクと補助モータ500の入力補助動力ト
ルクもある正比例関係にあることがわかる。これによ
り、以上により得られた回転トルク、歯車歯数及び回転
速度の間の関係式を、図3、4に示される制御システ
ム、回路構造及びコントローラー800の設計の根拠と
なすことができる。その中、以下の数式11がなりた
つ。
【数11】 本発明が後輪変速器Eを有する電動アシスト自転車に応
用される状態を考慮すると、以下の数式12が成り立
つ。
【数12】 数式12を数式11に代入することで、以下の数式13
が得られる。
【数13】 数式13を上述の数式1に代入し、並びに簡素化するこ
とで以下の数式14が得られる。
【数14】 これから以下の数式15が得られ、それから以下の数式
16が得られる。
【数15】
【数16】 即ち、数式16中より得られる補助モータ500の回転
速度即ちWsとペダル2Bの入力する回転速度即ちW2
Aは正比例の関係にあることが分かり、その比例関係
は、前伝動歯車盤200と後輪変速器Eの歯車の歯数の
比、即ちNb/Nfとなり、即ちシフト位置が変化する
時、Nb/Nfの値が大きくなり、シフト位置が小さく
なれば、Asの値は大きくなり、太陽歯車30の回転速
度Wsも大きくなり、相対的に、補助モータ500の出
力する補助回転速度も大きくなる。これにより、上述の
各所で述べられたKの値、例えば図4中に記されたKの
値は、上述の数式16により求められ、並びに後輪cの
回転速度Wb、即ち電動アシスト自転車の運転速度によ
り設計される。例えば、1.もし車速が15Km/h以
下の低速走行状態では1:1の一定の値の補助動力を投
入し、即ちKの値は以下の数式17で求められる。
【数17】 2.もし車速が15〜24Km/h範囲の中速運転速度
であれば、投入する補助動力の値は斜率がマイナスの値
の下降低減直線関数となり、即ち、Kの値は以下の数式
18で求められる。
【数18】 ゆえに、太陽歯車30の歯数Nsと内歯歯車40の歯数
の比を、上述の数式17、18に代入することで、対応
するKの値が求められ、もしNs=8,Nr=21の状
態であれば、数式9よりTs:Ta=8:(−29)で
これを数式9に代入することにより、それぞれ以下の結
果が得られる。 a.Wb=0〜15の範囲の時、K=58/21=2.
761 b.Wb=15〜24の間の時、もしWs=18であれ
ば、K=145/63=2.301 c.Wb=>24の時、K=0で、Ws=0で、即ち補
助モータ500は補助回転速度と動力を提供しない。
【0032】また、上述の計算結果から、本発明により
安定し且つ自動調整の補助動力が提供されることがわか
り、使用者がペダル2Bを踏む速度と後輪の回転速度W
bの間の違いから自動的に補助モータ500が補助動力
を調整して使用者が楽に運転できる効果を提供し、並び
に電動アシスト自転車の運転効率を高めている。
【0033】さらに、図6と図7に示されるように、図
1から図5のBに示される、本発明の電動アシスト自転
車の補助走行装置は、実際の応用上及び実施上、各種の
後輪変速器Eと組み合わせて実施される。図6に示され
る後輪変速器Eは、一般に見られる多段変速ギアの形態
とされ、それはチェーン300を介して前伝動歯車盤2
00と連結され、各変速歯車の歯数(即ちNb)と上述
の前伝動歯車盤200の歯車比が、該補助モータ500
の投入する動力の大きさの基準となるが、しかし、運転
者のシフト操作習慣の違いにより、上述の各パラメータ
計算原理から、随意に各変速シフト運転時の補助モータ
500の回転速度とトルクの大きさを設計でき、その特
性は線型(LINER)の方式とされて、該電動アシス
ト自転車の運転をさらに順調となして人と車が一体とな
る効果を達成できる。
【0034】また、図7に示される実施例では、後輪変
速器E’が多段内変速形態の変速器で構成され、即ち多
段変速の機能を有しているが、但し、歯車は設置されて
いないが、内変速比の原理及びパラメータの値により図
6の実施例と同様に補助モータ500の投入する補助動
力の設計目的と効果を達成しており、本発明の産業上の
利用価値と応用範囲を増大している。
【0035】このほか、本発明のもう一つの特徴は、該
補助モータ500の出力傘歯車530及び伝動傘歯車4
00間が単方向の伝動構造とされ、即ち該伝動傘歯車4
00に単方向ラチェット410が設けられて、本発明の
全体構造が電動アシスト自転車に応用される時に、後方
に車が引きずられても、該補助モータ500が逆転及び
逆電流を発生せず、ゆえに図4中に示される制御回路中
の各部品の損壊を発生しないことにある。
【0036】
【発明の効果】総合すると、補助モータ500の電動ア
シスト自転車の補助走行装置は、電動アシスト自転車の
運転制御及び補助動力の投入制御に対して、自動的に正
確に調整を行う効果を達成しており、且つ運転者がペダ
ルを踏む速度と変速シフト操作状態により投入する補助
動力の大きさを決定することで、電動アシスト自転車と
運転者の間で、人と車が一体化した動作を行えるように
する効果を達成している。本発明に基づく細部の修飾及
び変更で、本発明の精神及び範疇に属するものは、いず
れも本発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の分解斜視図である。
【図2】本発明の断面図である。
【図3】本発明の動力伝動制御システム図である。
【図4】本発明の制御回路の詳細な電気回路図である。
【図5】本発明の遊星歯車20、太陽歯車30及び遊星
枠10のトルク動作表示図である。
【図6】本発明の応用例図である。
【図7】本発明の応用例図である。
【符号の説明】
100 遊星歯車セット 10 遊星枠 11 連結孔 111 キー溝 A クランク軸 1A キーブロック B 自転車のフレーム 1B 五方管 12 ピン 20 遊星歯車 30 太陽歯車 31 中心孔 311 キー溝 40 内歯歯車 41 孔 200 前伝動歯車盤 210 ネジ孔 300 チェーン C 後輪 400 伝動傘歯車 410 単方向チェットホイール 420 中空軸 421 キー溝 430 連結キーブロック 500 補助モータ 510 連結板 2B ペダル 3B ダウンチューブ 4B 連結片 520 出力回転軸 530 出力傘歯車 D 軸受 D’ 軸受 E 後輪変速器 600 センサーセット 600’ センサーセット K 信号正比例増幅回路 700 演算回路 Er 出力制御信号 Eh フィードバック信号 Ec 誤差信号 800 コントローラー 900 パワー増幅器 S1 電圧安定回路 S2 電圧安定回路 S3 電圧安定回路 U1 電圧安定IC U2 電圧安定IC U3 電圧安定IC V1 作業電源 V+ 作業電源 V− 作業電源 U4 演算増幅器 U5 演算増幅器 U6 演算増幅器 U7 パワー制御IC IP 入力端 OP 入力端 Q1 トランジスタ Q2 トランジスタ Q3 トランジスタ D1 遊び車ダイオード 2A ボルト R 限流抵抗器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 遊星歯車セット100とされて、遊星枠
    10、太陽歯車30、内歯歯車40及び若干の歯車を包
    括し、該遊星枠10はペダル2Bのクランク軸Aと連結
    し、ペダル2Bの伝動を受けて回転し、遊星枠10の周
    囲に該遊星歯車20が連接し、遊星歯車20の外縁が内
    歯歯車40の内周に連接し、太陽歯車30の外周が遊星
    歯車20の内縁に連接し、内歯歯車40と自転車の前伝
    動歯車盤200が連結し、該前伝動歯車盤200がチェ
    ーンで後輪変速器Eと連結することを以て、自転車の後
    輪が伝動を受けて運転するようにしてあるものと、 伝動傘歯車400とされて、中空軸420を有し、該中
    空軸420内に一つの軸受D’が嵌合され、クランク軸
    Aが軸受D’に挿入され、該中空軸420の外部前端が
    伝動傘歯車400の中心を通過した後、連結キーブロッ
    ク430と共に太陽歯車30に挿入されて太陽歯車30
    と結合され、該中空軸420の内部後端に単方向チェッ
    トホイール410が結合されて太陽歯車30に伝動可能
    とされ、太陽歯車30が単方向に伝動するようにしてあ
    り、こうして補助モータ500が単方向に太陽歯車30
    に伝動するようにしてあるものと、 補助モータ500とされて、自動車の自転車のフレーム
    Bのダウンチューブ3Bの下方に設けられ、その出力回
    転軸420に出力傘歯車530が連結され、該出力傘歯
    車530と伝動傘歯車400が90度の噛み合い状態を
    呈して伝動傘歯車400に伝動して伝動傘歯車400を
    回転させてそれにより太陽歯車30を回転させ、こうし
    て補助回転速度とトルクを該遊星歯車セット100の内
    歯歯車40と前伝動歯車盤200に投入するようにして
    あるもの、 若干のセンサーセット600とされて、遊星歯車セット
    100と遊星枠10或いは速度を検出するのに適当な位
    置と自転車の後輪に取り付けられてペダル2Bの動作速
    度と自転車の後輪回転速度を検出するもの、 コントローラー800とされて、センサーセット600
    の検出したペダル2Bの動作速度と自転車の後輪回転速
    度を受けて、補助モータ500が出力し遊星歯車セット
    100と前伝動歯車盤200に投入される補助回転速度
    とトルクを制御するもの、 以上を包括して構成された、電動アシスト自転車の補助
    走行装置。
  2. 【請求項2】 前記遊星歯車セット100の前伝動歯車
    盤200が単片歯車盤或いは多片の異なる歯数を有する
    歯車盤が結合してなるものとされ、前伝動歯車盤200
    がチェーンで連結される後輪変速器Eは、単速ラチェッ
    トホイール或いは多片の異なる歯数の歯車盤が結合して
    なるものとされるか、或いは多段ドラム式内変速の変速
    器或いはドラム式内変速器無段階式変速器とされたこと
    を特徴とする、請求項1に記載の電動アシスト自転車の
    補助走行装置。
  3. 【請求項3】 前記センサーセット600が、モータ、
    光電気スイッチ、磁気バネスイッチ、近接スイッチ、ホ
    ールIC或いはその他の速度計測機能を有する部品で組
    成され、該センサーセット600が検出したペダル2B
    の動作速度と後輪回転速度の信号が、演算回路で処理さ
    れて、一つの誤差信号を発生し、さらにコントローラー
    800に送られ、該演算回路が若干の演算増幅器で組成
    された若干の単独の正比例積分ネットワークと信号相加
    ネットワークで組成され、コントローラー800は若干
    の演算増幅器と次一つのパワー制御ICで組成され、該
    コントローラー800は後輪変速器Eと前伝動歯車盤2
    00の歯数と変動により、補助モータ500の投入する
    補助動力の回転速度とトルクの大きさを制御し、該補助
    モータ500の出力回転速度とトルクの特性を線型(L
    INER)となすことを特徴とする、請求項1に記載の
    電動アシスト自転車の補助走行装置。
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