JPH1170890A - Drive unit for motor assisted bicycle - Google Patents

Drive unit for motor assisted bicycle

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Publication number
JPH1170890A
JPH1170890A JP9247994A JP24799497A JPH1170890A JP H1170890 A JPH1170890 A JP H1170890A JP 9247994 A JP9247994 A JP 9247994A JP 24799497 A JP24799497 A JP 24799497A JP H1170890 A JPH1170890 A JP H1170890A
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JP
Japan
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gear
shaft
angular displacement
drive unit
electric bicycle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9247994A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Sonobe
浩之 園部
Hisayoshi Takahashi
久義 高橋
Katsuhiko Suzuki
克彦 鈴木
Katsutoshi Ota
勝利 大田
Masashi Hirabayashi
正志 平林
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.)
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
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Publication of JPH1170890A publication Critical patent/JPH1170890A/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M11/00Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels
    • B62M11/04Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio
    • B62M11/14Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears
    • B62M11/145Transmissions 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M11/00Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels
    • B62M11/04Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio
    • B62M11/14Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears
    • B62M11/18Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears with a plurality of planetary gear units
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/55Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at crank shafts parts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drive unit for a motor assisted bicycle, which is light in weight, and inexpensive, and can dispense with a control system with a complex form. SOLUTION: In this drive unit for a motor assisted bicycle, the torque of a motor 31 is transmitted to a driving side chain sprocket 4 by way of the crank shaft 39 of a footing pedal, an epicyclic roller reducer 40 which makes the output shaft of the motor 31 as a sun roller shaft, and a two stage gear reducer 50 for further reducing the output, and concurrently, the torque of the motor 31 at this time can be transmitted to the driving side chain sprocket 4 on condition that the aforesaid torque exceeds a definite footing torque value.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は電動自転車用駆動ユ
ニットに関し、特に補助駆動装置付自転車の駆動用電動
減速ユニット及び同ユニットに内蔵された足踏トルク検
出装置の部分に適用して有用なものである。 【0002】 【従来の技術】従来(特開昭56−149277号公
報)における自転車用の補助動力として使われる電動モ
ータの配置と機能についての一例を図24及び図25に
よって説明する。後輪のハブ1には第1のフリーホイー
ル2と第2のフリーホイール3を取付け、第1のフリー
ホイール2には駆動側チエンスプロケット4との間に第
1のチエン5を懸架し、第2のフリーホイール3には駆
動用モータ6の出力軸に取付けたチエンスプロケット7
との間に第2のチエン8を懸架してある。 【0003】また、第1のチエン5の途中には同チエン
5に掛かる張力の大きさを検出して電気量(例えば電気
抵抗又は電気容量の大きさ)に変換するためのトルク検
出器9を設け、搭乗者によってペダル14、クランク1
5、駆動側チエンスプロケット4を介して伝逹される踏
込力に起因する第1のチエン5に掛かるテンションを、
トルク検出器9の回動軸の回動角度として検出すること
ができるように構成してある。 【0004】発進時や加速時、あるいは登坂時などにお
いて、ペダル14を踏み込むと、踏み力に応じた角度だ
けトルク検出器9が回転する。トルク検出器9が決めら
れた一定角度以上回転するとモータ6に電力が供給さ
れ、モータ6の出力軸に取付けられたチエンスプロケッ
ト7が回転し、第2のチエン8を介して第2のフリーホ
イール3を回転させ、後輪を駆動する。従って後輪は人
力とモータ6との両者の合成トルクにより駆動されるこ
とになる。 【0005】このように、上述の補助動力装置では第2
のチエン8が動力装置の出力端に巻き掛かっているの
で、自転車の幅と比べ動力装置のはみ出し幅が大きくな
るばかりでなく、出力軸が片持ち支持となって撓み易く
左右のバランスが取り難いものであった。さらに、動力
装置が後輪寄りに置かれるため、後輪に過大の重量配分
となり、前輪が軽くなりすぎて自転車の操縦が不安定に
なりがちである。 【0006】このため、前記のような課題を解決して、
軸(幅)方向がコンパクトで前後輪の重量配分も良好で
取り扱い易いものが求められ、この課題に対して種々の
提案がされている。例えば、特開平7−40878号公
報等に、電動のパワーユニットをクランク軸と同軸に配
置し、電動モータをクランク軸より車体前方に配置して
自転車としての車体の重量配分のバランスを改善し、同
時にパワーユニット内に踏力トルクの検出手段、一方向
クラッチ等を収容したものが提案されている。ところ
が、この場合であっても重量及びコストの点で難があ
る。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】補助動力装置付きの電
動自転車は入力による動力が主体であり、足踏みペダル
による通常の自転車の感覚が重視されるので、パワーユ
ニットはより軽量でより廉価であることが要望され、制
御系も簡単な方式であることを要求される。 【0008】本発明は、上記従来技術に鑑み、軽量で安
価であるとともに制御系も簡単な方式で済む電動自転車
用駆動ユニットを提供することを目的とする。 【0009】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は次の点を特徴とする。 【0010】1) 足踏ペダルのクランク軸と同心の出
力軸をもつモータと、このモータの出力軸を太陽ローラ
とする遊星ローラ減速機と、この遊星ローラ減速機の減
速軸回転をさらに減速する2段歯車減速機と、この2段
歯車減速機の動力伝達経路に介在している第1の一方向
クラッチと、前記2段歯車減速機の出力軸と噛み合う同
心の最終段の第1の歯車を有している駆動側チエンスプ
ロケットと、足踏ペダルのクランク軸に軸受を介して支
えられ同クランク軸の回転を前記駆動側チエンスプロケ
ットに伝える第2の一方向クラッチを備え前記第1の歯
車と同じ噛合いピッチ径を有する第2の歯車と、前記第
1の歯車に備えられた弾性体とこれに係合する第2の歯
車の突出部材とにより構成され足踏トルクの大きさを弾
性体の変形に伴う角度変位で表す角度変位機構と、この
角度変位機構において発生した角度変位を検出する角度
変位検出機構とを有し、足踏トルクの大きさに対応して
電動駆動の出力トルクを制御するように構成したこと。 【0011】2) 1)に記載する電動自転車用駆動ユ
ニットにおいて、足踏トルクの大きさに対応して角度変
位を検出する角度変位機構は、第1の歯車の側面に複数
等分に配置した円周方向の突抜け長孔と、同長孔に収納
された複数の圧縮ばねと、同圧縮ばねに回転の一方向だ
けに係合している第2の歯車の突出部材とを有してお
り、足踏トルクに比例して前記圧縮ばねが短縮して両歯
車間の相対的な角度変位を表すように構成したものであ
ること。 【0012】3) 2)に記載する電動自転車用駆動ユ
ニットにおいて、前記足踏トルクを角度変位に変換する
角度変位機構の第1の歯車の側面の円周方向の長孔に収
納された複数の圧縮ばねに初圧力を与え、足踏トルクが
小さい間は両歯車間の相対的な角度変位をしないように
してモータの加勢範囲を制限するように構成したこと。 【0013】4) 2)又は3)に記載する電動自転車
用駆動ユニットにおいて、前記第1の歯車と第2の歯車
の相対角度変位を検出する角度変位検出機構は、前記第
1及び第2の歯車にそれぞれ噛み合い、同軸上で回転す
る一対の歯車と、その双方の歯車の側面にそれぞれに固
設し環状の側面に複数等配分し対向して形成された凹山
形カムと、この凹山形カムを互いに押す方向に付勢され
た圧縮ばねと、双方の凹山形カムのカム面によって形成
される平行4辺形の中に挟んで置かれた複数のローラと
を有しており、両歯車の相対角度変位が生じたとき、向
かい合った凹山形カムがずれてローラがカムに乗り上が
ることにより、両歯車が軸方向に互いに離れるときの移
動距離を、滑り板とレバーにより取り出し、このときの
変位量を変位検出計で測ってモータ出力制御信号とする
ように構成したこと。 【0014】5) 足踏ペダルのクランク軸と同心の出
力軸を有するモータと、このモータの出力軸を太陽ロー
ラとする遊星ローラ減速機と、この遊星ローラ減速機の
減速軸回転をさらに減速する2段歯車減速機と、この2
段歯車減速機の動力伝達経路に介在している第1の一方
向クラッチと、前記2段歯車減速機の出力軸と噛み合う
同心の最終段の第1の歯車を有している駆動側チエンス
プロケットと、足踏みペダルのクランク軸に軸受を介し
て支えられ同クランク軸の回転を前記駆動側チエンスプ
ロケットに伝える第2の一方向クラッチを備え前記第1
の歯車と同じ噛合いピッチ径を有する第2の歯車と、前
記第1の歯車と噛み合う第3の歯車と前記第2の歯車に
噛み合う第4の歯車とが同軸上に配置され、足踏トルク
がこの2組の歯車を経由して伝達され、第3の歯車と第
4の歯車との間の伝達トルクにより軸方向に伝達トルク
に比例する変位が生じるように作用するトルク検出機構
とを有し、足踏トルクの大きさに対応して電動駆動の出
力トルクを制御するように構成したこと。 【0015】6) 5)に記載する電動自転車用駆動ユ
ニットにおいて、第3の歯車と第4の歯車との間の伝達
トルクにより軸方向に伝達トルクに比例する変位が生じ
る機能を持つトルク検出機構は、双方の歯車の側面にそ
れぞれに固設し環状の側面に複数等配分し対向して形成
された凹山形カムと、この凹山形カムを互いに押す方向
に付勢された圧縮ばねと、双方の凹山形カムのカム面に
よって形成される平行4辺形の中に挟んで置かれた複数
ローラとを有しており、足踏トルクにより両歯車の相対
角度変位が生じたとき、向かい合った凹山形カムがずれ
てローラがカムに乗り上がることにより、両歯車が互い
に軸方向に離れるときの移動距離を、滑り板とレバーに
より取り出し、このときの変位量を変位検出計で測って
モータ出力制御信号とするように構成したこと。 【0016】7) 6)に記載する電動自転車用駆動ユ
ニットにおいて、前記足踏トルク検出機構の対になった
凹山形カムを互いに押す方向に付勢された圧縮ばねに初
圧力を与え、足踏トルクが小さい間は両歯車間の相対的
な角度変位が生じないようにしてモータの加勢範囲を制
限するように構成したこと。 【0017】8) 1)〜3)に記載する電動自転車用
駆動ユニットにおいて、前記第1の歯車と第2の歯車の
相対角度変位を検出する角度変位検出機構は、両端を軸
受で回転自由に支えられ同軸受間の円筒軸部に複数のヘ
リカル溝を配置したヘリカル溝軸と、前記第1の歯車に
噛み合い前記ヘリカル溝軸に固設した第3の歯車と、前
記第2の歯車に噛み合いながら前記ヘリカル溝軸上で回
転方向、軸方向とも摺動自在に遊合しその遊合内筒の段
付き部の奥に前記ヘリカル溝軸のヘリカル溝と同数の軸
線と平行な行き止まり溝を配置した第4の歯車と、ヘリ
カル溝軸のヘリカル溝と第4の歯車の行き止まり溝とに
同時に係合するヘリカル溝と同数のボールと、同ボール
を第4の歯車の行き止まり溝の奥に保持するボール保持
手段と、第4の歯車を第3の歯車側に押す方向に付勢す
る付勢手段と、第4の歯車が軸方向に移動する距離を検
出しモータ出力制御信号を出力する検出手段とを備えた
こと。 【0018】9) 8)のボール保持手段、付勢手段及
び検出手段は、第4の歯車の内筒の段部に嵌装された円
環板と、同円環板とヘリカル溝軸に固設してある座板の
間に設置され第4の歯車を第3歯車側に押す方向に付勢
された圧縮ばねとを有しており、足踏トルクの大きさに
対応して前記第1の歯車と第2の歯車に相対角度変位が
生じたとき、第4の歯車が第3の歯車に対して角度がず
れることにより、第4の歯車がヘリカル溝に沿って移動
するボールに押されて軸方向に移動する距離を、第4の
歯車の側面に当接しているレバーにより取り出し、この
ときの変位量を変位検出計で測ってモータ出力制御信号
とするように構成したこと。 【0019】10) 1)〜3)に記載する電動自転車
用駆動ユニットにおいて、前記第1の歯車と第2の歯車
の相対角度変位を検出する角度変位検出機構は、両端を
軸受で回転自由に支えられ同軸受間の円筒軸部に複数の
ヘリカル溝を配置したヘリカル溝軸と、前記第1の歯車
に噛み合い前記ヘリカル溝軸に固設した第3の歯車と、
前記第2の歯車に噛み合いながら前記ヘリカル溝軸に回
転方向、軸方向とも摺動可能に遊合しその遊合内筒に前
記ヘリカル溝軸のヘリカル溝と係合する同数の同じヘリ
カル角度を有する突起部を配置した第4の歯車とを有し
ており、足踏トルクの大きさに対応して前記第1の歯車
と第2の歯車に相対角度変位が生じたとき、第4の歯車
が第3の歯車に対して角度がずれることにより、第4の
歯車がヘリカル溝に沿って移動する距離を検出しモータ
出力制御信号とする検出手段を備えること。 【0020】11) 10)の検出手段は、第4の歯車
がヘリカル溝に沿って移動する距離を第4の歯車の側面
に当接しているレバーにより取り出し、このときの変位
量を変位検出計で測ってモータ出力制御信号とするよう
に構成したこと。 【0021】12) 8)に記載する電動自転車用駆動
ユニットの前記第1の歯車と第2の歯車の相対角度変位
を検出する角度変位検出機構において、前記第4の歯車
の段付き軸筒部に外嵌するボール軸受と、同ボール軸受
に外嵌する軸受押え環と、同軸受押え環とケーシングと
の間に設置され第4の歯車を第3歯車側に押す方向に付
勢してある圧縮ばねと、ケーシングに前記ヘリカル軸と
平行に固設してある前記軸受押え環の回り止め軸とを加
設し、足踏トルクの大きさに対応して前記第1の歯車と
第2の歯車に相対角度変位が生じたとき、第4の歯車が
第3の歯車に対して角度がずれることにより、第4の歯
車がヘリカル溝に沿って移動するボールに押されて軸方
向に移動する距離を、前記ボール軸受と軸受押え環を介
し、同軸受押え環の側面に当接しているレバーにより取
り出し、このときの変位量を変位検出計で測ってモータ
出力制御信号とするように構成したこと。 【0022】13) 10)に記載する電動自転車用駆
動ユニットの前記第1の歯車と第2の歯車の相対角度変
位を検出する角度変位検出機構において、前記第4の歯
車の段付き軸筒部に外嵌するボール軸受と、同ボール軸
受に外嵌する軸受押え環と、同軸受押え環とケーシング
との間に設置され第4の歯車を第3歯車側に押す方向に
付勢してある圧縮ばねと、ケーシングに前記ヘリカル軸
と平行に固設してある前記軸受押え環の回り止め軸とを
加設し、足踏トルクの大きさに対応して前記第1の歯車
と第2の歯車に相対角度変位が生じたとき、第4の歯車
が第3の歯車に対して角度がずれることにより、第4の
歯車がヘリカル溝に沿って移動する距離を、前記ボール
軸受と軸受押え環を介し、同軸受押え環の側面に当接し
ているレバーにより取り出し、このときの変位量を変位
検出計で測ってモータ出力制御信号とするように構成し
たこと。 【0023】14) 1)〜3)に記載する電動自転車
用駆動ユニットにおいて、前記第1の歯車と第2の歯車
の相対角度変位を検出する角度変位検出機構は、両端を
軸受で回転自由に支えられ同軸受間に円筒軸部とヘリカ
ルセレーション部を備えたセレーション軸と、前記第1
の歯車に噛み合い前記セレーション軸に固設された第3
の歯車と、前記第2の歯車に噛み合いながら前記セレー
ション軸に回転方向、軸方向とも摺動可能に遊合するよ
うに内筒にブッシュを内嵌し同じ筒内に前記セレーショ
ン軸のヘリカルセレーションと係合する同じヘリカル角
度の内セレーションを有した第4の歯車と、この第4の
歯車の段付き軸筒部に外嵌するボール軸受と、同ボール
軸受に外嵌する軸受押え環と、同軸受押え環とケーシン
グとの間に設置され第4の歯車を第3歯車側に押す方向
に付勢してある圧縮ばねと、ケーシングに前記ヘリカル
軸と平行に固設してある前記軸受押え環の回り止め軸と
を有しており、足踏トルクの大きさに対応して前記第1
の歯車と第2の歯車に相対角度変位が生じたとき、第4
の歯車が第3の歯車に対して角度がずれることにより、
第4の歯車がヘリカルセレーションに沿って移動する距
離を、前記ボール軸受と軸受押え環を介し、同軸受押え
環の側面に当接しているレバーにより取り出し、このと
きの変位量を変位検出計で測ってモータ出力制御信号と
するように構成したこと。 【0024】15) 14)に記載する電動自転車用駆
動ユニットの前記第1の歯車と第2の歯車の相対角度変
位を検出する角度変位検出機構において、前記第2の歯
車に噛み合いながらセレーション軸に摺動可能に遊合す
るブッシュを内嵌した第4の歯車に代え、第2の歯車に
噛み合いながら前記セレーション軸の軸部に回転方向、
軸方向とも摺動可能に遊合しその同じ内筒の一部に前記
セレーション軸のヘリカルセレーションと係合する内セ
レーションを有する低摩擦係数の第4の歯車を組み込ん
で構成したこと。 【0025】16) 1)〜3)に記載する電動自転車
用駆動ユニットにおいて、前記第1の歯車と第2の歯車
の相対角度変位を検出する角度変位検出機構は、両端を
軸受で回転自由に支えられ同軸受間に円筒軸部とヘリカ
ルセレーション部を備えたセレーション軸と、前記第1
の歯車に噛み合い前記セレーション軸に固設された第3
の歯車と、前記第2の歯車に噛み合いながら前記セレー
ション軸に回転方向、軸方向とも摺動可能に遊合するよ
うに内筒に低摩擦性材料製のブッシュを内嵌し同じ筒内
に前記セレーション軸のヘリカルセレーションと係合す
る同じヘリカル角度の内セレーションを有した第4の歯
車と、前記第4の歯車の段付き軸筒部に外嵌するボール
軸受と、リング状板に設けられた一方の突起端にケーシ
ングに当接する支点を有しリングの両側に前記第4の歯
車軸のボール軸受の外輪側面に当接して力点となる突起
を備えリングの前記支点の反対側に突出した板部におい
て作用点を形成する梃子レバーと、ケーシングに固定さ
れ梃子レバーの作用点板部に設けた孔に挿嵌されている
セレーション軸と平行の回り止めピンと、同梃子レバー
を力点となる突起を介して第4の歯車軸のボール軸受を
押すように付勢してある圧縮ばねと、梃子レバーの作用
点の移動距離を角度変位に換えて取出す変位検出計とを
有しており、足踏トルクの大きさに対応して前記第1の
歯車と第2の歯車に相対角度変位が生じたとき、第4の
歯車が第3の歯車に対して角度がずれることにより、第
4の歯車がヘリカルセレーションに沿って移動する距離
を、第4の歯車軸のボール軸受の外輪側面に当接してい
る梃子レバーにより倍増し、梃子レバーの作用点の変位
量を変位検出計により取出し、その検出値をモータ出力
制御信号とするように構成したこと。 【0026】17) 16)に記載する電動自転車用駆
動ユニットの前記第1の歯車と第2の歯車の相対角度変
位を検出する角度変位検出機構において、前記第4の歯
車の段付き軸筒部のボール軸受に外嵌しケーシングに固
設してある回り止めピンにより回転方向を拘束された軸
受押え環を追設し、同軸受押え環を介して前記ボール軸
受の外輪側面に前記梃子レバーのリング部の両側の突起
を当接させるように構成したこと。 【0027】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。なお、図24及び図25と同一
部分には同一符号を付している。 【0028】本発明は自転車の駆動動力において、人力
ペダルによる動力に携帯バッテリより供給される電流に
より駆動するモータの補助動力を適当な割合で加えて駆
動電力とし、少ない人力で自転車の走行駆動を容易にす
る補助駆動装置としての電動自転車用駆動ユニットであ
る。この場合の電動自転車は人力ペダルだけの選択駆動
をすることもできる。 【0029】図1は本発明の実施の形態に係る電動自転
車用駆動ユニットを取付けた電動自転車の側面図であ
る。同図に示すように補助駆動ユニット付の自転車16
のフレーム18には、そのクランクハブの位置に電動自
転車用駆動ユニット30(70)が取付けられている。
ペダルクランク15はその先端にペダルを取り付けてあ
る。またチエン5は、自転車16の後輪17の軸にワン
ウェイクラッチを介して取付けられた従動側チエンスプ
ロケット3と、電動自転車用駆動ユニット30の駆動側
チエンスプロケット4を懸架してあり、チエン5は人力
又は電動自転車用駆動ユニット30の回転力を自転車1
6の後輪17の軸に伝達する。図中、77は充電可能な
バッテリ、78はコントローラを示す。 【0030】〔第一の実施の形態〕図2は本発明の第一
の実施の形態に係る電動自転車用駆動ユニット30の側
面断面図、図3は図2中の足踏みトルクに伴う角度変位
機構を示す部分図、図4は図3のA−A断面図である。
また、図5は図2中の足踏トルクに伴う角度変位を取り
出す角度変位検出機構のローラ部を示す斜視図であり、
図6は図2中の角度変位検出機構の部分図、図7は図2
のB−B断面により角度変位検出機構の凹山形カムに圧
縮ばね力を加える圧し環の構造を示したB−B断面図で
ある。図8は図2の電動自転車用駆動ユニット30を取
付けた自転車の動力伝達、制御系統を示すブロック図で
ある。 【0031】これらの図に示すように、モータ31はモ
ータケーシング38と中壁74とで囲んで形成する空間
内に配置してある。このモータ31のステータ32はモ
ータケーシング38内に固設してあり、励磁用のコイル
が巻いてある。モータ31のロータ34はその内周に等
分に配設した複数個の永久磁石33を取付けて構成して
ある。即ちこのモータ31はインダクションモータの構
成であり、回転速度の制御はインバータによる周波数制
御、トルクの制御は電流制御により行う。 【0032】ロータ34には中壁74から減速機構側に
突き出して太陽ローラを形成する中空の太陽ローラ軸3
5が固設してある。太陽ローラ軸35はモータ側軸端を
軸受36を介してモータケーシング38に支えられ、ロ
ーラ側は軸受を介して中壁74に支えられている。 【0033】減速機構ケーシング41の一端側は中壁7
4を挟んでモータケーシング38と一体に結合され、他
端側はケーシング蓋52に一体に結合されて閉鎖された
動力機構ケーシングを形成する。減速機構ケーシング4
1には、太陽ローラ軸35と同心となるように、2個の
ピン46で位置決めされた内ローラ43が固設してあ
り、太陽ローラ軸35に外接するとともに内ローラ43
に内接する複数の遊星ローラ42が遊星ローラ軸44に
より回転自在に支えられ、遊星ローラキャリア45がこ
れら遊星ローラ軸44を円周方向に亘り等間隔に分割し
た位置で固定して支え、遊星ローラ減速機40を構成し
ている。 【0034】遊星ローラキャリア45は、その中空の出
力軸がクランク軸39に軸受を介して回転自在に支えら
れ、軸端はピニオン45aを形成している。ピニオン4
5aと噛み合う大歯車53は、軸受と第1の一方向クラ
ッチ55を介して歯車軸54に支えられ、モータ31側
からの動力のみが歯車軸54に伝えられるようになって
いる。歯車軸54は一体の歯車54aを有するととも
に、減速機構ケーシング41とケーシング蓋52とに軸
受を介して回転自由に支えられている。歯車54aには
クランク軸39と同心の最終段の第1の歯車56が噛み
合っている。かくしてピニオン45a、大歯車53、歯
車54a及び歯車56の組み合わせで2段歯車減速機構
50を構成している。 【0035】歯車56には駆動側チエンスプロケット4
が固設されている。また、歯車56は軸受49を介して
ケーシング蓋52に回転可能に支えられ、且つクランク
軸39の一端部を軸受48を介して回転可能に支えてい
る。クランク軸39の他端部は軸受37を介してモータ
ケーシング38に支えられている。 【0036】第2の歯車57はクランク軸39に軸受を
介して回転可能に支えてあり、歯車56と同じ噛合いピ
ッチ径を有する歯車である。この歯車57にはクランク
軸39の回転が第2の一方向クラッチ58により伝達さ
れる。一方向クラッチ58はクランク軸39に加わるペ
ダルクランク15による力が前進方向に入力されるとき
係合するようにクラッチの爪の方向を構成してある。 【0037】図3及び図4に示すように、歯車56の側
面には複数等分に配置した円周方向の突抜け長孔が設け
られ、この長孔に複数の圧縮ばね59が収納され、この
圧縮ばね59に回転の一方向だけに、歯車57に取付け
られた突出部材69が係合して角度変位機構60(図2
参照)を構成している。この角度変位機構60は、歯車
57から突出部材69を介して伝えられる足踏トルク
を、歯車56に備えられた圧縮ばね59が受けて足踏ト
ルクに比例して圧縮ばね59が短縮し、両歯車間56、
57間に足踏みトルクの大きさに対応する相対的な角度
変位が生じるように構成したものである。足踏トルクは
角度変位機構60を経由して、駆動側チエンスプロケッ
ト4(図2参照)に伝えられる。 【0038】角度変位機構60の歯車56に収納された
複数の圧縮ばね59に初圧力を与え、足踏トルクが小さ
い間は両歯車56、57間の相対的な角度変位が生じな
いようにしてモータ31の加勢の範囲を制限することが
できる。この場合には制御回路が簡単になる。 【0039】次に図2,図5,図6及び図7に基づき上
記角度変位機構60の歯車56と歯車57の相対角度変
位を検出する角度変位検出機構61の構成を説明する。
これらの図に示すように、歯車56に噛み合う歯車62
と、歯車57に噛み合う歯車63とは同じ噛み合いピッ
チ径を有し、同軸上で回転する。歯車62はナット76
により支軸64と一体になるように結合され、両端部に
おいて軸受を介して減速機構ケーシング41とケーシン
グ蓋52に回転自由に支えられている。歯車62の筒状
部に歯車63の内径部分が遊合し、歯車62の筒状部の
内部には圧縮ばね90が収納され、滑り板66(又はス
ラストローラベアリング)と圧し環67を介して歯車6
3を押している。 【0040】図2のB−B断面である図7に示したよう
に、歯車62の筒状部には回転軸と平行の切り欠き孔6
2aが複数等角に設けられ、圧し環67の複数の突起部
67aがこの切り欠き孔62aを突き抜けて、歯車63
を押す構造となっている。 【0041】上述の如く歯車56と歯車57とが相対角
度変位を生じた場合、この角度変位が歯車62と歯車6
3との間の相対角度変位に写されるので、切り欠き孔6
2aには、図7において突起部67aが移動可能な充分
な空隙sが設けてある。支軸64の環状の側面には凹山
形カム64aが複数等配分して形成され、且つこれに対
向する歯車62の環状側面には凹山形カム63aが形成
され、足踏トルクが弱くて角度変位機構60の歯車5
6、57間に相対角度変位が生じていないときには、両
方の凹山形カム63a,64aは正対し、複数のローラ
65は両カムの谷底に位置する。 【0042】圧縮ばね90の押圧力は、ローラ65の凹
山形カム63a,64aに挟まれたとき、その位置がず
れない程度のものとし、足踏力によるトルクが角度変位
検出機構61を経由するときのトルク分力をできるだけ
少なくしている。 【0043】上述の如き構成において歯車62と歯車6
3との相対角度変位が生じたときには、向かい合った山
形カム63a,64aがずれて(図6においてmで示
す)ローラ65がカムに乗り上がることにより、両歯車
62、63が互いに離れる(図6においてnで示す)。
この移動距離nを、滑り板66とレバー86により取り
出し、変位量を変位検出計(例えばポテンシオメータ)
85で測り、これを足踏トルク値の信号としてモータ出
力制御の関数とする。 【0044】ケーシング蓋52に取付けてある回転速度
検出センサ89は、歯車54aの歯の接近を検出する近
接型センサであり、運転中の自転車の駆動ユニット30
の出力回転速度を、単位時間中に回転速度検出センサ8
9の感知部を通過する歯車54aの歯の検出数に置き換
えて計測する方式のものである。 【0045】かかる電動自転車用駆動ユニット30の作
用を、当該電動自転車用駆動ユニット30を適用する自
転車の動力伝達、制御系統を示すブロック図である図8
を追加して説明する。 【0046】ペダルを踏んでクランク軸39を駆動する
とき、足踏トルクは一方向クラッチ58において歯車5
7に伝えられ、歯車57と歯車56とで構成する角度変
位機構60を経由して、駆動側チエンスプロケット4を
回し、駆動側チエンスプロケット4に駆動されたチエン
5が後輪ハブに設けられた一方向クラッチ3を介して自
転車の後輪17を回す。クランク軸39が止まってい
て、駆動側チエンスプロケット4が進行方向に回される
ときには、クラッチが入らず空回りする。 【0047】足踏トルクが一定値以上になったとき(前
述のように角度変位機構60の圧縮ばね59に初圧力を
与えてあるとき)、角度変位機構60の歯車57と歯車
56がここを経由するトルクに比例した相対的な角度変
位を生じ、この角度変位量を角度変位検出機構61の歯
車62、63に伝え、凹山形カム63a,64aとロー
ラ65によって前記角度変位量を軸方向の移動量に置換
え、これを角度変位検出計85により角度変位(足踏ト
ルク)に比例した電気信号として取出し、コントローラ
78に送る。 【0048】コントローラ78において、足踏トルクに
対する補助率(1以下)を演算し、電力回路に指令し、
必要なモータ出力が出せるように、バッテリ77から供
給される電力を制御してモータ31に送る。モータ31
の出力軸に直結した遊星ローラ減速機40と2段歯車減
速機構50によって所要の回転まで減速し、必要なトル
クを出力し、一方向クラッチ55を介して駆動側チエン
スプロケット4を回す。このようにしてモータ31側の
駆動機構により、足踏トルクの補助をすることができ
る。 【0049】自転車が足踏みだけで走行する場合は、一
方向クラッチ55において回転が断たれてモータ31側
へは伝わらない。また、補助駆動中の自転車が決められ
た速度以上となった場合には、速度検出センサ89の信
号によりコントローラ78が動作してモータ31を停止
する。 【0050】上記駆動ユニット30は前段の高速部に遊
星ローラ減速機40を使用しているので、振動、騒音を
少なくすることができ、モータ31と減速機構の組合わ
せ全体の長さも外径もコンパクトとなっている。 【0051】[第二の実施の形態]図9は本発明の第二
の実施の形態に係る電動自転車駆動ユニット70の側断
面図、図10は図9の電動自転車用駆動ユニット70を
取り付けた自転車の動力伝達、制御系統を示すブロック
図である。 【0052】本形態に係る駆動ユニット70は、前記第
一の形態における角度変位機構60と角度変位検出機構
61とが一体となっているものであり、それ以外の構成
は第一の形態と同じであるので同一部分には同一符号を
付し重複する部分の説明は省略する。 【0053】図9に示すように、減速機側の回転トルク
は一方向クラッチ55を経由して最終段歯車である第1
の歯車71に伝わり、この歯車71に固設した駆動側チ
エンスプロケット4及びチエン5によって自転車の後輪
を駆動する。歯車71は同時に角度変位検出機構81の
歯車62に噛合うように構成してある。歯車62は鋼材
又はプラスチック材で好適に作製し得る。 【0054】一方、足踏トルクはクランク軸39より一
方向クラッチ58を経て第2の歯車72に伝えられ、歯
車72は角度変位検出機構81の歯車73に噛合って回
転トルクを伝える。この結果歯車73に伝えられた回転
トルクは、角度変位検出機構81の凹山形カム73a、
ローラ65及び凹山形カム64aを経由して歯車62及
び歯車62と噛み合う歯車71に伝達され、駆動側チエ
ンスプロケット4及びチエン5を駆動する。歯車72は
鋼材又は低摩擦係数のプラスチック材で好適に作製し得
る。 【0055】角度変位検出機構81の構成は、圧縮ばね
75が強力であること以外は、第一の実施の形態におけ
る角度変位検出機構61と同じである。すなわち、当該
実施の形態の場合は、足踏トルクの全量が角度変位検出
機構81を経由するので、圧縮ばね75は、凹山形カム
73aと凹山形カム64aとローラ65との間の、足踏
トルクにより発生するトルクの大きさに比例した、相対
的なずれを支える大きいばね定数を持つ必要がある。こ
のときの軸方向の移動距離を、滑り板66とレバー86
により取り出し、変位量を変位検出計85で測り、これ
を足踏トルク値の信号としてモータ出力制御をする。 【0056】角度変位検出機構81の歯車62の内筒内
に収納された圧縮ばね75に初圧力を与えることによ
り、足踏トルクが小さい間は両歯車71、72間の相対
的な角度変位が生じないようにしてモータ31の加勢の
範囲を制限することができる。 【0057】かかる電動自転車用駆動ユニット70の作
用を、当該電動自転車用駆動ユニット70を適用する自
転車の動力伝達、制御系統を示すブロック図である図1
0を追加して説明する。 【0058】ペダルを踏んでクランク軸39を駆動する
と、足踏トルクはクランク軸39より一方向クラッチ5
8を経て歯車72に伝えられ、歯車72は角度変位検出
機構81の歯車730噛合って回転トルクを伝え、歯車
73に伝えられた回転トルクは、角度変位検出機構81
の凹山形カム73a、ローラ65及び凹山形カム64a
を経由して歯車62及び歯車62と噛み合う歯車71に
伝達され、駆動側チエンスプロケット4及びチエン5を
駆動する。 【0059】足踏トルクが一定値以上になったとき(前
述のように角度変位検出機構81の圧縮ばね75に初圧
力を与えてあるとき)、角度変位検出機構81の歯車7
3と歯車62がここを経由するトルクに比例した相対的
な角度変位を生じる。これを山形カム73a,64aと
ローラ65によって前記角度変位量を軸方向の移動量に
置換えるとともに角度変位検出計85により角度変位
(足踏トルク)に比例した電気信号として取出してコン
トローラ78に送る。コントローラ78において、足踏
トルクに対する補助率(1以下)を演算して電力回路に
指令し、必要なモータ出力が出せるようにバッテリ77
から供給される電力を制御してモータ31に供給し、足
踏みトルクの補助とする。 【0060】自転車が足踏みだけで走行する場合は、一
方向クラッチ55において回転が断たれてモータ31側
へは伝わらない。また、補助駆動中の自転車が決められ
た速度以上となった場合には、速度検出センサ89の信
号によりコントローラ78が動作してモータ31を停止
する。 【0061】[第三の実施の形態]駆動ユニットの部分
図として示した図11、図12及び図13に基づき、第
一の実施の形態における角度変位機構60の歯車56と
歯車57の相対角度変位を検出する角度変位検出機構6
1を簡素化した他の例の角度変位検出機構91の構成を
説明する。本形態に係る角度変位検出機構以外の駆動ユ
ニット部分は、前記第一の実施の形態におけるものと同
一であり、角度変位機構60も同じ構成であるので、同
一部分には同一符号を付し、重複する部分の説明は省略
する。 【0062】これらの図に示すように、歯車56に噛み
合う歯車93と、歯車57に噛み合う歯車94とは同じ
噛み合いピッチ径を有し、歯車93はヘリカル溝軸92
に圧入或いは接着等で一体に結合され、歯車94はヘリ
カル溝軸92に回転、摺動可能に支えられている。ヘリ
カル溝軸92は両端部において軸受を介して減速機構ケ
ーシング101(第一の実施の形態のユニットにおける
減速機構ケーシング41とは、図11で示した部分だけ
形状を変えている)とケーシング蓋102(第一の実施
の形態のユニットにおけるケーシング蓋52とは図で示
した部分だけ形状を変えている)に回転自由に支えられ
ている。ヘリカル溝軸92にはボール95の直径と同じ
幅のヘリカル溝92aが複数等角配置して設けられてい
る(図13参照)。ヘリカル溝軸92に遊合する歯車9
4の内径側には段部94aが備えられ、この段部94a
の奥には、ボール95の直径に等しい奥行きでボール9
5の半分が嵌入できる半円形の溝穴94bがヘリカル溝
92aの軸線と平行に同数等角配置して設けられてい
る。溝穴94bと同数個備えられているボール95は溝
穴94bとヘリカル溝92aとに同時に係合する。ヘリ
カル溝軸92に備えられたばね受99と円環板96との
間に付勢して装着された圧縮ばね97は、ボール95が
溝穴94bから脱出することを防止する。この圧縮ばね
97の押力はヘリカル溝92aを介して歯車94に回転
方向に押力を生じるので、歯車94と歯車57との一方
向のバックラッシュを無くす効果があり、同時に歯車5
6と歯車93の間のバックラッシュも無くなり歯車間の
回転伝達の角度精度を良くすることができる。なお、歯
車93は鋼材又はプラスチック材で、歯車94は鋼材又
は低摩擦係数のプラスチック材で好適に作製し得る。ま
た、図13中、92bはスナップリングである。 【0063】第一の実施の形態において述べた如く、歯
車56と歯車57との相対角度変位を生じた場合、この
角度変位が歯車93と歯車94との間の相対角度変位に
写されるので、歯車94はボール95を介してヘリカル
溝92aに沿って軸方向に移動する(図11において、
ヘリカル溝軸92の中心線Y−Yの下側は、図2に示す
角度変位機構60にトルクが伝わらず、歯車94が歯車
93に近寄っている位置を示し、上側は足踏みトルクが
伝わり、歯車94が歯車93から離れている位置を示し
ている)。このときの移動距離を、レバー86により取
り出し、変位量を図示略の変位検出計(例えば第一の実
施の形態において図6に示した角度変位検出計85)で
測り、これを足踏みトルク値の信号としてモータ出力制
御の関数とする。 【0064】[第四の実施の形態]駆動ユニットの部分
図として示した図13、図14及び図15に基づき、第
一の実施の形態における角度変位機構60の歯車56と
歯車57の相対角度変位を検出する角度変位検出機構6
1を簡素化したもう一つの例の角度変位検出機構103
の構成を説明する。本形態に係る角度変位検出機構以外
の駆動ユニット部分は、前記第一の実施の形態における
ものと同一であり、角度変位機構60も同じ構成のもの
であるので、同一部分には同一符号を付し、重複する部
分の説明は省略する。また、本実施の形態においては、
幾つか第三の実施の形態と同じ形状の部品を使用してお
り、この場合は同一付番としている。 【0065】これらの図に示すように、歯車56に噛み
合う歯車93と、歯車57に噛み合う歯車98とは同じ
噛み合いピッチ径を有し、歯車93は鋼材製またはプラ
スチック材料製でヘリカル溝軸92に圧入或いは接着等
で一体に結合され、歯車98は鋼材または低摩擦係数の
プラスチック材料製でヘリカル溝軸92に回転、摺動可
能に支えられている。ヘリカル溝軸92は両端部におい
て軸受を介して減速機構ケーシング101とケーシング
蓋102に回転自由に支えられている。ヘリカル溝軸9
2には複数の一定幅のヘリカル溝92aが等角配置して
設けられている(図13参照)。歯車98の内径側に
は、ヘリカル溝92aに係合する突出部98aがヘリカ
ル溝92aと同数等角配置して設けられている。 【0066】歯車98とヘリカル溝軸92に備えられた
ばね受99との間に設けられた圧縮ばね97の押力はヘ
リカル溝92aを介して歯車98に回転方向に押力を生
じるので、歯車98と歯車57との一方向のバックラッ
シュを無くする効果があり、同時に歯車56と歯車93
の間のバックラッシュも無くなり歯車間の回転伝達の角
度精度を良くすることができる。圧縮ばね97の押力は
必要最小限とし、歯車93と歯車98に伝達されるトル
クを僅かなものとすることによりプラスチック材料製歯
車でも充分に耐久性を持たせることができる。 【0067】第一の実施の形態において述べた如く、歯
車56と歯車57とが相対角度変位を生じた場合、この
角度変位が歯車93と歯車98との間の相対角度変位に
写されるので、歯車98はヘリカル溝92aに沿って軸
方向に移動する(図14において、ヘリカル溝軸92の
中心線Z−Zの下側は、図2に示す角度変位機構60に
トルクが伝わらず、歯車98が歯車93に近寄っている
位置を示し、上側は足踏みトルクが伝わり、歯車98が
歯車93から離れている位置を示している)。この移動
距離を、レバー86により取り出し、変位量を図示略の
変位検出計(例えば第一の実施の形態において図6に示
した角度変位検出計85)で測り、これを足踏みトルク
値の信号としてモータ出力制御の関数とする。 【0068】[第五の実施の形態]駆動ユニットの部分
図として示した図16及び図13に基づき、第一の実施
の形態における角度変位機構60の歯車56と歯車57
の相対角度変位を検出する角度変位検出機構を簡素化し
た他の例の角度変位検出機構110の構成を説明する。
本形態に係る角度変位検出機構以外の駆動ユニット部分
は、前記第一の実施の形態におけるものと同一であり、
角度変位機構60も同じ構成であるので、同一部分には
同一符号を付し、重複する部分の説明は省略する。ま
た、本実施の形態においては、幾つか第三の実施の形態
と同じ形状の部品を使用しており、この場合は同一付番
としている。なお、第4の歯車94をC方向から見た形
状は図12と同じ形状であるので、掲載を省略した。 【0069】これらの図に示すように、歯車56に噛み
合う歯車93と、歯車57に噛み合う歯車94とは同じ
噛み合いピッチ径を有し、歯車93はヘリカル溝軸92
に圧入或いは接着等で一体に結合され、歯車94はヘリ
カル溝軸92に回転、摺動可能に支えられている。ヘリ
カル溝軸92は両端部において軸受を介して減速機構ケ
ーシング111(第一の実施の形態のユニットにおける
減速機構ケーシング41とは、図16で示した部分だけ
形状を変えている)とケーシング蓋112(第一の実施
の形態のユニットにおけるケーシング蓋52とは図で示
した部分だけ形状を変えている)に回転自由に支えられ
ている。図13に示すように、ヘリカル溝軸92にはボ
ール95の直径と同じ幅のヘリカル溝92aが複数等角
配置して設けられている。ヘリカル溝軸92に遊合する
歯車94の内径側には段部94a(図12参照)が備え
られ、この段部94aの奥には、ボール95の直径に等
しい奥行きでボール95の半分が嵌入できる半円形の溝
穴94b(図12参照)がヘリカル溝92aの軸線と平
行に同数等角配置して設けられている。溝穴94bと同
数個備えられているボール95は溝穴94bとヘリカル
溝92aとに同時に係合する。ヘリカル溝軸92に備え
られたばね受99と円環板96との間に付勢して装着さ
れた圧縮ばね97は、ボール95が溝穴から脱出するこ
とを防止する。 【0070】歯車94の段付き軸筒部にはボール軸受1
07を外嵌し、ボール軸受107の外径は軸受押え環1
06に嵌合している。軸受押え環106とケーシング1
11との間に、圧縮ばね105が歯車94を歯車93側
に押す方向に付勢して設置してある。ケーシング111
にヘリカル溝軸92と平行に回り止め軸108が固設し
てあり、この回り止め軸108は、軸受押え環106の
外縁に明けられた孔に係合し、軸受押え環106がヘリ
カル溝軸92の軸方向への移動は可能で回転方向を拘束
する作用を有している。 【0071】圧縮ばね97と圧縮ばね105の押力はヘ
リカル溝92aを介して歯車94に回転方向に押力を生
じるので、歯車94と歯車57との一方向のバックラッ
シュを無くす効果があり、同時に歯車56と歯車93の
間のバックラッシュも無くなり、歯車間の回転伝達の角
度精度を良くすることができる。 【0072】第一の実施の形態において述べた如く、歯
車56と歯車57とが相対角度変位を生じた場合、この
角度変位が歯車93と歯車94との間の相対角度変位に
写されるので、歯車94はボール95を介してヘリカル
溝92aに沿って軸方向に移動する(図16において、
ヘリカル溝軸92の中心線E−Eの下側は、図2に示す
角度変位機構60にトルクが伝わらず、歯車94が歯車
93に近寄っている位置を示し、上側は足踏トルクが伝
わり、歯車94が歯車93から離れている位置を示して
いる)。この移動距離を、レバー86により取り出し、
変位量を図示略の変位検出計(例えば第一の実施の形態
において図6に示したポテンシオメータ85)で測り、
これを足踏トルク値の信号としてモータ出力制御の関数
とする。 【0073】本実施の形態においては、トルク検出時の
歯車94の移動量を取り出すとき、トルク検出用レバー
86の押力を受ける部分が回転しないので、相対的な滑
りが無く、レバー86と歯車94との接触部に特に耐摩
耗処理を施さなくても摩耗の心配が無くなり、耐久性と
トルク検出の精度が良くなる。 【0074】[第六の実施の形態]駆動ユニットを部分
図として示した図17、図17の矢印G方向から見た第
4の歯車を正面で示した図18及びヘリカル溝軸92を
抽出して示した斜視図である図13に基づき、第一の実
施の形態における角度変位機構60の歯車56と歯車5
7の相対角度変位を検出する角度変位検出機構を簡素化
したもう一つの例の角度変位検出機構120の構成を説
明する。本形態に係る角度変位検出機構120以外の駆
動ユニット部分は、前記第一の実施の形態におけるもの
と同一であり、角度変位機構60も同じ構成のものであ
るので、同一部分には同一符号を付し、重複する部分の
説明は省略する。また、本実施の形態においては、幾つ
か第四の実施の形態と同じ形状の部品を使用しており、
この場合は同一付番としている。 【0075】これらの図に示すように、歯車56に噛み
合う歯車93と、歯車57に噛み合う歯車123(他の
実施の形態では歯車94に相当する)とは同じ噛み合い
ピッチ径を有し、歯車93は鋼材製またはプラスチック
材料製でヘリカル溝軸121(他の実施の形態ではヘリ
カル溝軸92に相当する)に圧入或いは接着等で一体に
結合され、歯車123は低摩擦係数のプラスチック材料
製でヘリカル溝軸121に回転、摺動可能に支えられて
いる。ヘリカル溝軸121は両端部において軸受を介し
て減速機構ケーシング111(第一の実施の形態ではケ
ーシング41に相当する)とケーシング蓋112(第一
の実施の形態ではケーシング蓋52に相当する)に回転
自由に支えられている。ヘリカル溝軸121には複数の
一定幅のヘリカル溝121aが等角配置して設けられて
いる(ヘリカル溝軸121は、図13に示したヘリカル
溝軸92のスナップリング溝92bを除いた以外は全て
同形状である)。図18に示すように、歯車123の内
径側には、ヘリカル溝121aに係合する突出部123
aがヘリカル溝121aと同数等角配置して設けられて
いる。 【0076】歯車123の段付き軸筒部にボール軸受1
07が外装し、ボール軸受107の外径は軸受押え環1
06に嵌合している。軸受押え環106とケーシング1
11との間に、圧縮ばね105が歯車123を歯車93
側に押す方向に付勢して設置してある。ケーシング11
1にヘリカル軸121と平行に回り止め軸108が固設
してあり、この回り止め軸108は、軸受押え環106
の外縁に明けられた孔に係合し、軸受押え環106を、
ヘリカル軸121の軸方向への移動は可能で回転方向を
拘束する作用を有している。 【0077】圧縮ばね105は押力はヘリカル溝121
aを介して歯車123に回転方向に押力を生じるので、
歯車123と歯車57との一方向のバックラッシュを無
くす効果があり、同時に歯車56と歯車93の間のバッ
クラッシュも無くなり、歯車間の回転伝達の角度精度を
良くすることができる。圧縮ばね105の押力は必要最
小限とし、歯車93と歯車123に伝達されるトルクを
僅かなものとすることによりプラスチック材料製歯車で
も充分に耐久性を持たせることができる。 【0078】第一の実施の形態において述べた如く、歯
車56と歯車57とが相対角度変位を生じた場合、この
角度変位が歯車93と歯車123との間の相対角度変位
に写されるので、歯車123はヘリカル溝121aに沿
って軸方向に移動する(図17において、ヘリカル溝軸
121の中心線F−Fの下側は、図2に示す角度変位機
構60にトルクが伝わらず、歯車123が歯車93に近
寄っている位置を示し、上側は足踏トルクが伝わり、歯
車123が歯車93から離れている位置を示してい
る)。この移動距離を、レバー86により取り出し、変
位量を図示略の変位検出計(例えば第一の実施の形態に
おいて図6に示したポテンシオメータ85)で測り、こ
れを足踏トルク値の信号としてモータ出力制御の関数と
する。 【0079】本実施の形態においても、トルク検出時の
歯車123の移動量を取り出すとき、トルク検出用のレ
バー86の押力を受ける部分が回転しないので、相対的
な滑りが無く、レバー86と歯車123との接触部に特
に耐摩耗処理を施さなくても摩耗の心配が無くなり、耐
久性とトルク検出の精度が良くなる。 【0080】[第七の実施の形態]駆動ユニットの部分
図として示した図19及び、図19のセレーション軸1
31の斜視図20に基づき、第一の実施の形態における
角度変位機構60の歯車56と歯車57の相対角度変位
を検出する角度変位検出機構を簡素化したもう一つの例
の角度変位検出機構130の構成を説明する。本形態に
係る角度変位検出機構130以外の駆動ユニット部分
は、前記第一の実施の形態におけるものと同一であり、
角度変位機構60も同じ構成のものであるので、同一部
分には同一符号を付し、重複する部分の説明は省略す
る。また、本実施の形態においては、幾つか第四及び第
六の実施の形態と同じ形状の部品を使用しており、この
場合は同一付番としている。 【0081】図19に示すように、歯車56に噛み合う
歯車93と、歯車57に噛み合う歯車133(他の実施
の形態では歯車94又は歯車123に相当する)とは同
じ噛み合いピッチ径を有し、歯車93は鋼材製またはプ
ラスチック材料製でセレーション軸131(他の実施の
形態ではヘリカル溝軸92、121に相当する)に圧入
或いは接着等で一体に結合され、歯車133は鋼材製
(低摩擦係数のプラスチック材料製)でセレーション軸
131に回転、摺動可能に支えられている。セレーショ
ン軸131は両端部において軸受を介して減速機構ケー
シング111(第一の実施の形態ではケーシング41に
相当する)とケーシング蓋112(第一の実施の形態で
はケーシング蓋52に相当する)に回転自由に支えられ
ている。セレーション軸131は、図20に示したよう
に、軸線に対して適当な角度を持たせたヘリカルセレー
ションが加工してある。歯車133の内径側には、ヘリ
カルセレーション131aに係合する内ヘリカルセレー
ション133aが軸内径の一部に設けられ、同時に潤滑
性の良いブッシュ132(例えば、含油性の焼結合金等
の)が圧入されている。 【0082】歯車133の軸筒部にはボール軸受107
を外嵌し、ボール軸受107の外径には、軸受押え環1
06が嵌合している。軸受押え環106とケーシング1
11との間に、圧縮ばね105が歯車133を歯車93
側に押す方向に付勢して設置してある。ケーシング11
1にセレーション軸131と平行に回り止め軸108が
固設してあり、この回り止め軸108は、軸受押え環1
06の外縁に明けられた孔に係合し、軸受押え環106
をセレーション軸131の軸方向への移動は可能で回転
方向を拘束する作用を有している。 【0083】圧縮ばね105の押力はヘリカルセレーシ
ョン131aと内ヘリカルセレーション133aを介し
て歯車133に回転方向に押力を生じるので、歯車13
3と歯車57との一方向のバックラッシュを無くす効果
があり、同時に歯車56と歯車93の間のバックラッシ
ュも無くなり、歯車間の回転伝達の角度精度を良くする
ことができる。 【0084】第一の実施の形態において述べた如く、歯
車56と歯車57とが相対角度変位を生じた場合、この
角度変位が歯車93と歯車133との間の相対角度変位
に写されるので、歯車133はヘリカルセレーション1
31aに沿って軸方向に移動する(図19において、セ
レーション軸131の中心線H−Hの下側は、図2に示
す角度変位機構60にトルクが伝わらず、歯車133が
歯車93に近寄っている位置を示し、上側は足踏トルク
が伝わり、歯車133が歯車93から離れている位置を
示している)。この移動距離を、レバー86により取り
出し、変位量を図示略の変位検出計(例えば第一の実施
の形態において図6に示したポテンシオメータ85)で
測り、これを足踏トルク値の信号としてモータ出力制御
の関数とする。 【0085】歯車133は低摩擦係数のプラスチック材
料の成形品としても良く、この場合はブッシュ132は
不要となり、このブッシュ132に相当する部分も歯車
と一体に成形される。この場合は圧縮ばね105の押力
は必要最小限とし、歯車93と歯車133に伝達される
トルクを僅かなものとすることによりプラスチック材料
製歯車でも充分に耐久性を持たせることができる。 【0086】本実施の形態においても、トルク検出時の
歯車133の移動量を取り出すとき、トルク検出用レバ
ー86の押力を受ける部分が回転しないので、相対的な
滑りが無く、レバー86と歯車133との接触部に特に
耐摩耗処理を施さなくても摩耗の心配が無くなり、耐久
性とトルク検出の精度が良くなる。またセレーション軸
131上において歯車133をブッシュ132により確
実に支えることができるので、歯車133の内ヘリカル
セレーション133aと軸受部(ブッシュ132、又は
低摩擦係数のプラスチック軸受)の耐久性が良好とな
り、歯車133の偏り回転が無くなり、トルク検出精度
を維持することができる。 【0087】[第八の実施の形態]駆動ユニットの部分
図として示した図21及び、図21のK−K断面により
梃子レバー144及びその周辺を示す図22に基づき、
第一の実施の形態における角度変位機構60の歯車56
と歯車57の相対角度変位を検出する角度変位検出機構
のさらなる例である角度変位検出機構140の構成を説
明する。本形態に係る角度変位検出機構140以外の駆
動ユニット部分は、前記第一の実施の形態におけるもの
と同一であり、角度変位機構60も同じ構成のものであ
るので、同一部分には同一符号を付し、重複する部分の
説明は省略する。また、本実施の形態においては、幾つ
か第七の実施の形態と同一形状、機能の部品を使用して
おり、この場合は同一付番としている。 【0088】図21に示すように、歯車56に噛み合う
歯車93と、歯車57に噛み合う歯車133とは同じ噛
み合いピッチ径を有し、歯車93は鋼材製またはプラス
チック材料製でセレーション軸131に圧入、或いは接
着等で一体に結合され、歯車133は鋼材製(又は低摩
擦係数のプラスチック材料製)でセレーション軸131
に回転、摺動可能に支えられている。セレーション軸1
31は両端部において軸受を介して減速機構ケーシング
141(第一の実施の形態ではケーシング41に相当す
る)とケーシング蓋142(第一の実施の形態ではケー
シング蓋52に相当する)に回転自由に支えられてい
る。セレーション軸131には軸線に対して適当な角度
を持たせたヘリカルセレーション131aが加工してあ
る(図20参照)。歯車133の内径側には、ヘリカル
セレーション131aに係合する内ヘリカルセレーショ
ン133aが軸内径の1部に設けられ、同時に潤滑性の
良いブッシュ132(例えば、含油性の焼結合金等の)
が圧入されている。 【0089】107は歯車133の軸筒部に外嵌するボ
ール軸受であり、144はボール軸受107の外輪側面
107aに当接してこれを軸方向に押す梃子レバーであ
る。梃子レバー144はリング形状となっており、図に
おける上側にケーシング141に固設した当金143に
当接する支点を有する突出部144aを、下側に梃子レ
バー144の作用点を形成する突出板部144cを、リ
ング部中央の両側にボール軸受107の外輪側面107
aに当接して力点となる突起144bを備えている。当
金143の頭部は、梃子レバー突出部144aが当接し
たとき、突出部144aが横方向にずれないように溝付
きとなっている。歯車133がセレーション軸131上
を移動するとき、歯車133に嵌合しているボール軸受
107の外輪が梃子レバーの突起144b(力点)を押
すと、梃子レバー突出部144aを支点として梃子レバ
ーの突出板部144c(作用点)を倍増して移動させ
る。図22に示すように、梃子レバー144の支点から
力点までの距離をa、支点から作用点までの距離をbと
し、ボール軸受107の移動量をeとすれば、作用点の
作動距離fは、f=e×b/aとなる。 【0090】145はケーシング141に固設された回
り止めピンで、この回り止めピン145は梃子レバーの
突出板部の孔144dに係合し、梃子レバー144がボ
ール軸受107と連れ回りすることを制止する。圧縮ば
ね146は回り止めピン145をガイド軸とし、ケーシ
ング141と梃子レバーの突出板部144cとの間に付
勢して設けられ、圧縮ばね146の押力は梃子レバー1
44を介し、ヘリカルセレーション131aと内ヘリカ
ルセレーション133aを介して歯車133に回転方向
に押力を生じるので、歯車133と歯車57との一方向
のバックラッシュを無くす効果があり、同時に歯車56
歯車93の間のバックラッシュも無くなり、歯車間の回
転伝達の角度精度を良くすることができる。 【0091】梃子レバーの突出板部144cの作用点の
変位量は、検出レバー147を介して角度変位量に変換
され、ケーシング141の外側に取付けられた変位検出
器148により計測される。変位検出器148の検出軸
には捩りばねが備えられ、検出レバー147が常時梃子
レバーの突出板部144cを押すように作用させて、検
出部に遊びが生じないようにしている。 【0092】第一の実施の形態において述べた如く、足
踏みトルクが発生して、歯車56と歯車57との間に相
対角度変位を生じた場合、この角度変位が歯車93と歯
車133との間の相対角度変位に写されるので、歯車1
33はヘリカルセレーション131aに沿って軸方向に
移動する(図21において、セレーション軸131の中
心線J−Jの下側は、図2に示す角度変位機構60にト
ルクが伝わらず、歯車133が歯車93に近寄っている
位置を示し、上側は足踏みトルクが伝わり、歯車133
が歯車93から離れている位置を示している)。この移
動距離eを梃子レバー144により距離fに倍増して取
り出し、この距離fを検出レバー147を介して変位検
出器148で測り、これを足踏みトルク値の信号として
モータ出力制御の関数とする。 【0093】歯車133を低摩擦係数のプラスチック材
料の成形品としても良く、この場合はブッシュ132は
不要となり、このブッシュ132に相当する部分も歯車
と一体に成形される。梃子レバー144を押している圧
縮ばね146の付勢力は必要最小限とし、歯車93と歯
車133に伝達されるトルクを僅かなものとすることに
よりプラスチック材料製歯車でも充分に耐久性を持たせ
ることができる。 【0094】この実施の形態においては、トルク検出時
の歯車133の移動量を取り出すとき、歯車133は回
転しているが、梃子レバー144の突起部144bはボ
ール軸受107の外輪に当接しているので、突起部14
4bとボール軸受107の外輪の間の相対的な滑りが生
じても僅かで、梃子レバー144と歯車133との接触
部に特に耐摩耗処理を施さなくても摩耗の心配は無く、
耐久性は充分に保持される。また、ブッシュ132はセ
レーション軸131上において歯車133を確実に支え
ているので、歯車133の内ヘリカルセレーション13
3aと軸受部(ブッシュ132、又は低摩擦係数のプラ
スチック軸受)の耐久性が良好となり、歯車133の偏
り回転が無くなる。このことに加えて、ボール軸受10
7から変位検出器148までの変位量伝達手段に全く遊
びがなく、同時に、変位量を倍増して検出器148に伝
えるので、トルク検出精度を維持したまま大きな制御信
号を発することができ、コントローラ内の信号処理を確
実容易とする。 【0095】[第九の実施の形態]図23は、本発明の
第九の実施の形態に係る角度変位検出機構部を示す部分
断面図である。また、図中セレーション軸131の中心
線L−Lの下側は、図2に示す角度変位機構60にトル
クが伝わらず、歯車133が歯車93に近寄っている位
置を示し、上側は足踏みトルクが伝わり、歯車133が
歯車93から離れている位置を示している。 【0096】図23に示すように、この第九の実施の形
態と前述の第八の実施の形態との差異は、ボール軸受1
07の外輪に軸受押え環151が外嵌していることのみ
であり、その他の構成は全て前述の第八の実施の形態と
同じである。従って、説明はこの部分に関する構成と作
用に止め、後は省略する。 【0097】歯車133の軸に外嵌しているボール軸受
107の外輪に、軸受押え環151が嵌合している。ケ
ーシング141に固設してある回り止めピン145に軸
受押え環151の外縁に明けられた孔が係合し、軸受押
え環151をセレーション軸131の軸方向への移動は
可能で回転方向を拘束する作用を有している。梃子レバ
ー144も回り止めピン145に係合しているが、ボー
ル軸受107が移動するときは、図に2点鎖線で示した
ように、梃子レバー144の方が軸受押え環151より
同方向に早く移動するので、互いに干渉する心配はな
い。 【0098】この実施の形態においては、トルク検出時
の歯車133の移動量を梃子レバー144で取り出すと
き、軸受押え環151と回り止めピン145により、ボ
ール軸受107の外輪の連れ回りを制止しているので、
梃子レバーの突出部144bと軸受押え環151との相
対的な滑りが無く、この変位量検出経路の耐久性が、前
述の第八の実施の形態より、さらに良くなる。 【0099】 【発明の効果】以上実施の形態とともに詳細に説明した
通り本発明では高速の電動モータの出力軸に直結の減速
部に遊星ローラ減速機を使用しているので振動、騒音が
少ない。また、この遊星ローラ減速機の遊星ローラ軸キ
ャリアの出力軸に一体にピニオンが形成され、充分な減
速比が得られるように2段歯車減速機構を構成してお
り、このようにモータ及び2種類の減速機構が一体とな
って、ペダルハブの位置のユニットのケーシングに収容
された配置であるので、ユニットの回りに突出するもの
が無く、コンパクトで車輪への重量配分も良好となって
いる。 【0100】自転車の補助動力としてこのモータ付遊星
ローラ減速機を使う場合、出力チエンスプロケットが通
常の自転車と同じ軸方向位置に配置できるので、被動側
のスプロケットも通常の位置のままで良い。 【0101】足踏トルクによる歯車の相対変位機構は、
自転車の走行中に一定値以上の足踏トルク値になって初
めて、電動モータが補助駆動を始めるような機械的な構
成としてあるので、電動モータの制御システムが簡単に
なる。 【0102】特に、課題解決手段の8)項〜11)項の
歯車の相対変位検出機構では、部品点数を減らし、構造
が簡単なので製造コストの低減が可能となる。また、課
題解決手段の12)項及び13)項の発明ではトルク検
出の移動量取り出し用レバーの押力を受ける部分に相対
的な滑りを無くして、この部分の摩耗を無くし、耐久性
とトルク検出の精度を良好にすることができる。 【0103】課題解決手段の14)項及び15)項に述
べた歯車の相対変位検出機構は、セレーション軸上にお
いて変位検出用歯車をブッシュにより確実に支えること
ができるので、歯車の内セレーション部と軸受部の耐久
性をより良好とし、変位検出用歯車の偏り回転を無く
し、トルク検出精度を維持することができる。 【0104】課題解決手段の16)項及び17)項に述
べた歯車の相対変位検出機構は、セレーション軸上にお
いて変位検出用歯車をブッシュにより確実に支えること
により歯車の内セレーション部と軸受部の耐久性を良好
とし、変位検出用歯車の偏り回転を無くすと同時に、変
位量を倍増して検出器に伝えるので、検出器内の被検出
片の移動量が大きくなり、トルク検出精度を維持したま
ま大きな制御信号を発することができ、コントローラ内
の信号処理を確実容易とする。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric bicycle drive unit.
Knit, especially for driving bicycles with auxiliary drive
Deceleration unit and step torque detection built in the unit
This is useful when applied to a part of an output device. 2. Description of the Related Art Conventionally, Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-149277
Electric motors used as auxiliary power for bicycles
An example of the data arrangement and functions is shown in FIGS.
Therefore, it will be described. The first freewheel on the rear wheel hub 1
The first freewheel 3 and the second freewheel 3 are attached.
The wheel 2 has a first
The first freewheel 3 is suspended, and the second freewheel 3 is driven.
Chain sprocket 7 attached to the output shaft of motor 6
The second chain 8 is suspended between the first chain and the second chain. In the middle of the first chain 5, the same chain 5
5 by detecting the magnitude of the tension applied thereto, and detecting the amount of electricity (for example,
Torque detection for conversion into resistance or capacitance)
An output device 9 is provided, and the pedal 14 and the crank 1
5, the tread transmitted through the drive chain sprocket 4
The tension applied to the first chain 5 due to the penetration force,
Detecting as the rotation angle of the rotation axis of the torque detector 9
It is configured to be able to. When starting, accelerating, or climbing a hill,
When the pedal 14 is depressed, the angle depends on the depressing force
The torque detector 9 rotates. When the torque detector 9 is decided
When the motor rotates more than the specified angle, power is supplied to the motor 6.
And a chain pump attached to the output shaft of the motor 6.
7 rotates, and the second freewheel passes through the second chain 8.
The wheel 3 is rotated to drive the rear wheels. So the rear wheel is a person
Driven by the combined torque of both force and motor 6.
And As described above, in the above-described auxiliary power unit, the second
Chain 8 is wrapped around the output end of the power plant
The width of the power unit is larger than the width of the bicycle.
As well as the output shaft is cantilevered and easily bent
It was difficult to balance left and right. In addition, power
Excessive weight distribution on the rear wheels as the device is placed closer to the rear wheels
And the front wheels become too light and the operation of the bicycle becomes unstable
It tends to be. [0006] Therefore, solving the above-mentioned problems,
The shaft (width) direction is compact and the weight distribution of the front and rear wheels is good.
What is required is an easy-to-handle product.
A proposal has been made. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-40878
The electric power unit is arranged coaxially with the crankshaft
And place the electric motor in front of the vehicle body from the crankshaft.
Improve the balance of the weight distribution of the body as a bicycle,
Sometimes pedal force torque detection means in the power unit, one direction
One that contains a clutch or the like has been proposed. Place
However, even in this case, there are difficulties in weight and cost.
You. [0007] An electric power supply with an auxiliary power unit is provided.
Dynamic bicycles are mainly powered by input, and are foot pedals.
As the emphasis is on the feeling of a normal bicycle,
Knitwear is required to be lighter and cheaper,
The control system is also required to be a simple system. [0008] In view of the above prior art, the present invention is lightweight and inexpensive.
Electric bicycle that is simple and requires only a simple control system
It is an object to provide a drive unit for use. [0009] The present invention for achieving the above object.
The configuration of Ming is characterized by the following points. 1) Concentricity with the crankshaft of the foot pedal
A motor with a force axis and an output shaft of this motor
Planetary roller reducer and reduction of this planetary roller reducer
Two-stage gear reducer that further reduces the speed shaft rotation, and this two-stage gear reducer
First one direction interposed in the power transmission path of the gear reducer
A clutch, which meshes with an output shaft of the two-stage gear reducer;
Drive-side chain having the last gear first gear
The rocket and the pedal pedal crankshaft are supported via bearings.
The rotation of the same crankshaft is
A second one-way clutch for transmitting to the first tooth
A second gear having the same meshing pitch diameter as the wheel;
Elastic body provided on one gear and second teeth engaged with the elastic body
The size of the stepping torque
Angular displacement mechanism expressed by the angular displacement associated with
Angle to detect angular displacement generated in angular displacement mechanism
It has a displacement detection mechanism and corresponds to the magnitude of the stepping torque.
It is configured to control the output torque of the electric drive. 2) An electric bicycle drive unit according to 1).
In knits, the angle changes according to the magnitude of the stepping torque.
A plurality of angular displacement mechanisms for detecting the position are provided on the side of the first gear.
Equally arranged circumferential penetration holes and stored in the same holes
Multiple compression springs and one direction of rotation
And a second gear protruding member engaged with the second gear.
The compression spring shortens in proportion to the stepping torque,
It is designed to represent the relative angular displacement between vehicles.
That. 3) The electric bicycle drive unit according to 2).
Converting the stepping torque into angular displacement in a knit
Set in the circumferential long hole on the side of the first gear of the angular displacement mechanism.
The initial pressure is applied to the multiple compression springs
Do not make relative angular displacement between both gears while it is small
To limit the energizing range of the motor. 4) The electric bicycle described in 2) or 3)
Drive unit, the first gear and the second gear
The angular displacement detection mechanism for detecting the relative angular displacement of
Mesh with the first and second gears and rotate coaxially
And a pair of gears, one on each side
Recessed ridges formed opposite to each other and distributed equally on the annular side surface
Shape cam and this concave chevron cam are urged in the direction to push each other.
Compression spring and the cam surface of both concave chevron cams
And a plurality of rollers placed in a parallelogram
When the relative angular displacement of both gears occurs,
The indented concave cam is displaced and the roller rides on the cam.
The movement of the two gears when they move away from each other in the axial direction
The moving distance is taken out by the slide plate and the lever.
Measure the displacement with a displacement detector and use it as a motor output control signal.
It was configured as follows. 5) Concentric output with the pedal pedal crankshaft
A motor having a power axis and an output shaft
And a planetary roller speed reducer
A two-stage gear reducer that further reduces the rotation of the reduction shaft;
First one interposed in the power transmission path of the stepped gear reducer
Meshes with the output clutch of the two-stage gear reducer
Drive chain having a concentric last stage first gear
Proquette and foot pedal crankshaft through bearings
And the rotation of the crankshaft is
A first one-way clutch for transmitting to the rocket;
A second gear having the same meshing pitch diameter as the first gear;
The third gear meshing with the first gear and the second gear
The meshing fourth gear is arranged coaxially, and the stepping torque
Is transmitted via the two gears, and the third gear and the third gear
Transmission torque in the axial direction by the transmission torque between the gear 4
Detection mechanism that acts to produce a displacement proportional to
With electric drive according to the magnitude of the stepping torque.
It is configured to control force torque. 6) An electric bicycle drive unit according to 5).
In the knit, transmission between the third gear and the fourth gear
The torque causes a displacement in the axial direction that is proportional to the transmission torque.
The torque detection mechanism with the function of
Attached to each side and distributed in equal numbers on the annular side face and formed facing each other
And the direction in which the concave cams are pushed together.
And the cam surfaces of both concave chevron cams
Plural placed between parallelograms formed by
And a roller.
When an angular displacement occurs, the concave cams facing each other are displaced.
As the roller rides on the cam, both gears
The moving distance when moving in the axial direction to the sliding plate and lever
And measure the displacement at this time with a displacement detector.
The motor output control signal is configured. 7) An electric bicycle drive unit according to 6).
In the knit, it became a pair of the stepping torque detection mechanism
First compression spring urged in the direction to push concave cams
When pressure is applied and the stepping torque is small, the relative
Control the motor's force range so that
That it is limited. 8) For an electric bicycle described in 1) to 3)
In the drive unit, the first gear and the second gear
Angular displacement detection mechanism that detects relative angular displacement
The bearings are rotatably supported by bearings, and several
A helical groove shaft having a helical groove disposed therein and the first gear;
A third gear fixedly engaged with the helical groove shaft;
The gear rotates on the helical groove shaft while meshing with the second gear.
The sliding inner and outer stages slide freely in both the rolling direction and the axial direction.
The same number of shafts as the helical groove of the helical groove shaft
A fourth gear having a dead-end groove parallel to the line,
For the helical groove of the helical groove shaft and the dead end groove of the fourth gear
The same number of balls as the helical grooves engaged simultaneously, and the same balls
Holding the ball deep inside the dead end groove of the fourth gear
Means for biasing the fourth gear in the direction of pushing the third gear toward the third gear
And the distance that the fourth gear moves in the axial direction.
Detection means for outputting an output motor output control signal.
thing. 9) Ball holding means, biasing means and 8)
And the detecting means is a circle fitted into the step of the inner cylinder of the fourth gear.
Of the annular plate, and the seat plate fixed to the annular plate and the helical groove axis.
Biased in the direction to push the fourth gear toward the third gear side
The compression spring has a
Correspondingly, the relative angular displacement of the first gear and the second gear is
When this occurs, the fourth gear is not angled with respect to the third gear
The fourth gear moves along the helical groove
The distance traveled in the axial direction by being pushed by the ball
Take it out with the lever that is in contact with the side of the gear,
The amount of displacement is measured by a displacement detector and the motor output control signal
It was configured to be. 10) The electric bicycle described in 1) to 3)
Drive unit, the first gear and the second gear
The angular displacement detection mechanism that detects the relative angular displacement of
The bearings are freely rotatable by bearings, and multiple
A helical groove shaft having a helical groove disposed therein, and the first gear
A third gear fixed to the helical groove shaft;
While being engaged with the second gear, it rotates around the helical groove shaft.
It is slidable in both the rolling direction and the axial direction, and
The same number of the same helicopters engaging with the helical groove of the helical groove shaft
And a fourth gear on which a projection having a cull angle is disposed.
And the first gear corresponds to the magnitude of the stepping torque.
When a relative angular displacement occurs between the fourth gear and the second gear,
Is shifted with respect to the third gear, so that the fourth
Motor that detects the distance that the gear moves along the helical groove
Providing detection means for output control signals. 11) The detecting means of 10) is a fourth gear
The distance that the helical groove moves along the side of the fourth gear
Is removed by the lever that is in contact with
Measure the amount with a displacement detector and use it as a motor output control signal.
That it was configured. 12) The drive for an electric bicycle described in 8)
Relative angular displacement of the first and second gears of the unit
The fourth gear
Ball bearing that fits externally on the stepped shaft cylinder
A bearing press ring that fits over the
In the direction that pushes the fourth gear toward the third gear.
And a helical shaft on the casing.
The bearing retaining ring, which is fixed in parallel, is
And the first gear and the first gear in accordance with the magnitude of the stepping torque.
When a relative angular displacement occurs in the second gear, the fourth gear
The deviation of the angle with respect to the third gear causes the fourth tooth
The car is pushed by the ball moving along the helical groove
Distance through the ball bearing and the bearing retainer ring.
And the lever is in contact with the side of the bearing presser ring.
And measure the amount of displacement with a displacement detector at this time.
It is configured to be an output control signal. 13) An electric bicycle drive described in 10)
Change in relative angle between the first gear and the second gear of the moving unit
In the angular displacement detecting mechanism for detecting the position, the fourth tooth
A ball bearing that fits outside the stepped shaft cylinder of a car, and the ball shaft
Bearing retaining ring externally fitted to the bearing, bearing retaining ring and casing
And pushes the fourth gear toward the third gear.
A biased compression spring and a helical shaft
And the non-rotating shaft of the bearing press ring fixed in parallel with
The first gear corresponding to the magnitude of the stepping torque;
When a relative angular displacement occurs between the fourth gear and the second gear,
Is shifted with respect to the third gear, so that the fourth
The distance that the gear moves along the helical groove
The bearing abuts the side surface of the bearing retaining ring via the bearing retaining ring.
Take out the lever with the lever
The motor output control signal is measured by a detector
Was it. 14) The electric bicycle described in 1) to 3)
Drive unit, the first gear and the second gear
The angular displacement detection mechanism that detects the relative angular displacement of
It is supported by bearings so that it can rotate freely.
A serration shaft having a luceration portion;
A third gear fixed to the serration shaft
And the gear while meshing with the second gear.
It is free to slide in both the rotation direction and the axial direction.
The bush is fitted inside the inner cylinder and the serration is
Same helical angle to engage the helical serration of the shaft
A fourth gear having a serration within degrees,
A ball bearing that fits externally on the stepped shaft cylinder of the gear, and the same ball
Bearing retainer ring that fits around the bearing, and the bearing retainer ring and casing
Direction that pushes the fourth gear toward the third gear side
And a helical compression spring
A detent shaft of the bearing presser ring fixed parallel to the shaft;
The first corresponding to the magnitude of the stepping torque
When the relative angular displacement occurs between the gear and the second gear, the fourth gear
Is shifted in angle with respect to the third gear,
The distance that the fourth gear moves along the helical serration
Release the ball bearing and the bearing retainer via the bearing retainer ring.
Take it out with the lever that is in contact with the side of the ring.
Of the motor output control signal
That it was configured to. 15) An electric bicycle drive according to 14)
Change in relative angle between the first gear and the second gear of the moving unit
In the angular displacement detecting mechanism for detecting the position, the second tooth
Slidingly engages with the serration shaft while engaging with the car
Instead of the fourth gear internally fitted with a bush
Rotating direction on the shaft part of the serration shaft while meshing,
It is slidable in the axial direction, and the part of the same inner cylinder is
Internal serration that engages the helical serration on the serration shaft
Incorporates a fourth gear with low friction coefficient
It was composed of. 16) The electric bicycle described in 1) to 3)
Drive unit, the first gear and the second gear
The angular displacement detection mechanism that detects the relative angular displacement of
It is supported by bearings so that it can rotate freely.
A serration shaft having a luceration portion;
A third gear fixed to the serration shaft
And the gear while meshing with the second gear.
It is free to slide in both the rotation direction and the axial direction.
Insert a bush made of low friction material into the inner cylinder
Engages with the helical serration on the serration shaft
Fourth tooth with internal serrations of the same helical angle
A car and a ball externally fitted to the stepped barrel portion of the fourth gear
The case is attached to the bearing and one protruding end provided on the ring-shaped plate.
The fourth tooth on both sides of the ring having a fulcrum abutting the ring;
A projection that abuts the outer ring side surface of the axle ball bearing and becomes a point of emphasis.
A plate protruding on the opposite side of the fulcrum of the ring
Lever that forms the point of action
It is inserted into the hole provided in the action point plate of the lever
Lock pin parallel to the serration axis and lever lever
The ball bearing of the fourth gear shaft is
Compression spring urged to push and action of lever lever
Displacement detector that changes the moving distance of a point into angular displacement
The first step corresponding to the magnitude of the stepping torque.
When a relative angular displacement occurs between the gear and the second gear, the fourth
When the gear is shifted in angle with respect to the third gear, the
Distance that gear 4 moves along helical serration
Is in contact with the outer ring side surface of the ball bearing of the fourth gear shaft.
The lever lever doubles the displacement of the lever lever action point
The amount is taken out by the displacement detector and the detected value is output to the motor.
It is configured to be a control signal. 17) An electric bicycle drive described in 16)
Change in relative angle between the first gear and the second gear of the moving unit
In the angular displacement detecting mechanism for detecting the position, the fourth tooth
Externally fitted to the ball bearing of the stepped shaft cylinder of the car and fixed to the casing.
Shaft whose rotation direction is restricted by the installed detent pin
A retaining ring is additionally provided, and the ball shaft is inserted through the bearing retaining ring.
Projections on both sides of the ring portion of the lever lever on the outer ring side surface of the bearing
Has been configured to abut. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
It will be described in detail based on FIG. The same as FIGS. 24 and 25
Parts are given the same reference numerals. The present invention relates to a driving power of a bicycle,
The electric power supplied from the portable battery to the power from the pedal
Drive by adding the auxiliary power of the
Uses dynamic power to facilitate bicycle driving with less human power
Drive unit for an electric bicycle as an auxiliary drive device
You. In this case, the electric bicycle is driven selectively using only the human pedal.
You can also FIG. 1 shows an electric rotation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a side view of the electric bicycle with the vehicle drive unit attached.
You. As shown in FIG.
The frame 18 has an electric motor at the position of the crank hub.
The turning drive unit 30 (70) is attached.
The pedal crank 15 has a pedal attached to its tip.
You. The chain 5 has one axis on the axis of the rear wheel 17 of the bicycle 16.
Driven side chain attached via way clutch
Rocket 3 and drive side of electric bicycle drive unit 30
Chain sprocket 4 is suspended, and chain 5 is human-powered
Alternatively, the rotational force of the electric bicycle drive unit 30 is
6 to the shaft of the rear wheel 17. In the figure, 77 is rechargeable
The battery 78 indicates a controller. FIG. 2 shows a first embodiment of the present invention.
Of the electric bicycle drive unit 30 according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an angular displacement accompanying the stepping torque in FIG. 2.
FIG. 4 is a partial view showing the mechanism, and FIG. 4 is a sectional view taken along line AA of FIG.
FIG. 5 shows the angular displacement associated with the stepping torque in FIG.
It is a perspective view showing a roller portion of the output angular displacement detection mechanism,
6 is a partial view of the angular displacement detection mechanism in FIG. 2, and FIG.
Pressure on the concave chevron cam of the angular displacement detection mechanism
BB sectional drawing which showed the structure of the compression ring which applies a contraction spring force.
is there. FIG. 8 shows the electric bicycle drive unit 30 of FIG.
Block diagram showing the power transmission and control system of the attached bicycle
is there. As shown in these figures, the motor 31
Space formed by surrounding the data casing 38 and the middle wall 74
It is located inside. The stator 32 of the motor 31 is
Exciting coil fixed inside the motor casing 38
Is wound. The rotor 34 of the motor 31
A plurality of permanent magnets 33 disposed in
is there. That is, this motor 31 is a structure of an induction motor.
The rotation speed is controlled by the frequency control by the inverter.
Control and torque control are performed by current control. The rotor 34 is moved from the middle wall 74 to the speed reduction mechanism side.
Hollow sun roller shaft 3 protruding to form sun roller
5 is fixed. The sun roller shaft 35 has a motor-side shaft end
Supported by a motor casing 38 via a bearing 36,
The roller side is supported by a middle wall 74 via a bearing. One end side of the speed reduction mechanism casing 41 is the middle wall 7
4 and is integrally connected to the motor casing 38,
The end side is integrally connected to the casing lid 52 and closed.
Form a power mechanism casing. Reduction mechanism casing 4
In order to concentric with the sun roller shaft 35, two
The inner roller 43 positioned by the pin 46 is fixedly provided.
To circumscribe the sun roller shaft 35 and
A plurality of planetary rollers 42 inscribed on the planetary roller shaft 44
More rotatably supported, the planetary roller carrier 45
These planetary roller shafts 44 are divided at equal intervals in the circumferential direction.
Fixed at a position where the planetary roller reducer 40
ing. The planetary roller carrier 45 has a hollow outlet.
The power shaft is rotatably supported on the crankshaft 39 via a bearing.
The shaft end forms a pinion 45a. Pinion 4
The large gear 53 meshing with the first one-way clutch 5a
Supported by the gear shaft 54 via the
Only the power from is transmitted to the gear shaft 54
I have. The gear shaft 54 has an integral gear 54a
And a shaft for the reduction mechanism casing 41 and the casing lid 52.
It is rotatably supported via a receiver. On the gear 54a
The first gear 56 at the last stage concentric with the crankshaft 39 meshes.
Matching. Thus, the pinion 45a, the large gear 53, the teeth
Two-stage gear reduction mechanism by combination of wheel 54a and gear 56
50. The gear 56 has a driving chain sprocket 4
Is fixed. The gear 56 is connected via a bearing 49
The casing is supported rotatably by the casing lid 52 and the crank
One end of the shaft 39 is rotatably supported via a bearing 48.
You. The other end of the crankshaft 39 is connected to a motor via a bearing 37.
It is supported by a casing 38. The second gear 57 has a bearing on the crankshaft 39.
Rotatably supported through the same meshing pin as the gear 56.
This is a gear having a notch diameter. This gear 57 has a crank
The rotation of the shaft 39 is transmitted by the second one-way clutch 58.
It is. The one-way clutch 58 is connected to the
When the force by the dull crank 15 is input in the forward direction
The direction of the claws of the clutch is configured to be engaged. As shown in FIG. 3 and FIG.
Provided on the surface are circumferentially extending long holes arranged in multiple equally
A plurality of compression springs 59 are housed in the elongated holes,
Attached to the gear 57 in only one direction of rotation on the compression spring 59
The projected member 69 is engaged with the angular displacement mechanism 60 (FIG. 2).
Reference). This angular displacement mechanism 60 includes a gear
Stepping torque transmitted from 57 via the protruding member 69
Is received by a compression spring 59 provided on the gear 56,
The compression spring 59 is shortened in proportion to the torque, and between the two gears 56,
Relative angle corresponding to the magnitude of stepping torque between 57
It is configured so that displacement occurs. The stepping torque is
Via the angular displacement mechanism 60, the drive-side chain
(See FIG. 2). The gear 56 of the angular displacement mechanism 60
Initial pressure is applied to the plurality of compression springs 59, and the stepping torque is small.
In the meantime, there is no relative angular displacement between the two gears 56, 57.
It is possible to limit the range of the motor 31
it can. In this case, the control circuit is simplified. Next, FIG. 2, FIG. 5, FIG. 6, and FIG.
The relative angle change between the gear 56 and the gear 57 of the angular displacement mechanism 60
The configuration of the angular displacement detection mechanism 61 that detects the position will be described.
As shown in these figures, the gear 62 meshing with the gear 56
And the gear 63 meshing with the gear 57 have the same meshing pitch.
It has a diameter and rotates coaxially. The gear 62 is a nut 76
To be integrated with the support shaft 64 by
And the speed reduction mechanism casing 41 and the casing
It is rotatably supported by the lid 52. Gear 62 cylindrical
The inner diameter portion of the gear 63 fits into the portion, and the cylindrical portion of the gear 62
A compression spring 90 is housed inside the sliding plate 66 (or slide).
Gear 6 via a pressing ring 67
Pressing 3. As shown in FIG. 7, which is a cross section taken along line BB of FIG.
The cylindrical portion of the gear 62 has a notch 6 parallel to the rotation axis.
2a are provided at a plurality of equal angles, and a plurality of projections of the pressing ring 67 are provided.
67a penetrates the notch hole 62a, and the gear 63
Is pressed. As described above, the gear 56 and the gear 57 form a relative angle.
When a degree displacement occurs, the angular displacement is caused by the gear 62 and the gear 6
3, the notch hole 6
2a is sufficient for the protrusion 67a to move in FIG.
The air gap s is provided. A concave mountain is formed on the annular side surface of the support shaft 64.
A plurality of cams 64a are formed in equal distribution, and
A concave chevron cam 63a is formed on the annular side surface of the facing gear 62.
And the gear 5 of the angular displacement mechanism 60
When there is no relative angular displacement between 6, 57,
The concave cams 63a and 64a face each other, and a plurality of rollers
65 is located at the bottom of both cams. The pressing force of the compression spring 90 is
When sandwiched between the chevron cams 63a and 64a, the position is not
And the torque due to the stepping force causes the angular displacement
Minimize the torque component when passing through the detection mechanism 61
I have less. In the above configuration, the gear 62 and the gear 6
3 when the relative angular displacement with respect to 3 occurs
The cams 63a and 64a are displaced (indicated by m in FIG. 6).
S) When the roller 65 rides on the cam,
62, 63 move away from each other (indicated by n in FIG. 6).
This moving distance n is measured by the slide plate 66 and the lever 86.
And a displacement detector (for example, potentiometer)
Measure at 85 and use this as the signal of the stepping torque
Force control function. Rotation speed attached to casing lid 52
The detection sensor 89 detects the proximity of the teeth of the gear 54a.
A drive unit 30 for a driving bicycle, which is a contact type sensor
The output rotation speed of the rotation speed detection sensor 8 during the unit time
9 with the number of teeth detected by the gear 54a passing through the sensor
It is a method of measuring. The operation of the electric bicycle drive unit 30 will be described.
To use the drive unit 30 for the electric bicycle.
FIG. 8 is a block diagram showing a power transmission and control system of the turning vehicle.
Will be described. Step on the pedal to drive the crankshaft 39
At this time, the stepping torque is applied to the gear 5 at the one-way clutch 58.
7 and the angle change constituted by the gear 57 and the gear 56.
The drive side chain sprocket 4 is moved via the
The chain driven by the drive side chain sprocket 4
5 is provided via a one-way clutch 3 provided on the rear wheel hub.
Turn the rear wheel 17 of the turn. Crankshaft 39 is stopped
Then, the driving side chain sprocket 4 is turned in the traveling direction.
Occasionally, the clutch idles without engaging the clutch. When the stepping torque exceeds a certain value (before
As described above, the initial pressure is applied to the compression spring 59 of the angular displacement mechanism 60.
When given), the gear 57 and the gear of the angular displacement mechanism 60
56 is a relative angle change proportional to the torque passing therethrough.
And the amount of angular displacement is determined by the tooth of the angular displacement detecting mechanism 61.
Inform the wheels 62, 63, and the concave mountain cams 63a, 64a and low
The angular displacement is replaced by the axial displacement by the
The angular displacement is measured by the angular displacement detector 85 (stepping
(Luq) and take it out as electric signal proportional to
Send to 78. In the controller 78, the stepping torque is
Calculate the auxiliary rate (1 or less) for the power circuit,
Provide the necessary motor output from the battery 77 so that the required motor output can be obtained.
The supplied electric power is controlled and sent to the motor 31. Motor 31
Planetary roller speed reducer 40 directly connected to the output shaft and two-stage gear reduction
The speed is reduced to the required rotation by the speed mechanism 50, and the required torque is reduced.
Output to the drive side chain via the one-way clutch 55.
Turn sprocket 4. Thus, the motor 31 side
The drive mechanism can assist the stepping torque
You. When the bicycle runs only by stepping,
The rotation is cut off in the direction clutch 55 and the motor 31 side
It does not reach. Also, a bicycle that is being driven auxiliary is determined.
If the speed is higher than the
Signal causes the controller 78 to operate and stop the motor 31
I do. The drive unit 30 is mounted on the high-speed section in the previous stage.
Because the star roller reducer 40 is used, vibration and noise
The motor 31 and the speed reduction mechanism
The entire length and outer diameter are compact. [Second Embodiment] FIG. 9 shows a second embodiment of the present invention.
Of the electric bicycle drive unit 70 according to the embodiment of the present invention.
FIG. 10 shows the electric bicycle drive unit 70 of FIG.
Block showing power transmission and control system of the mounted bicycle
FIG. The drive unit 70 according to the present embodiment
Angle displacement mechanism 60 and angle displacement detection mechanism in one embodiment
61 and the other components.
Is the same as in the first embodiment,
The description of the overlapping parts will be omitted. As shown in FIG. 9, the rotational torque on the speed reducer side
Is the first stage gear via the one-way clutch 55
Of the driving side gear fixed to this gear 71.
Rear wheel of bicycle by Ensprocket 4 and Chain 5
Drive. The gear 71 is simultaneously driven by the angular displacement detection mechanism 81.
It is configured to mesh with the gear 62. Gear 62 is made of steel
Alternatively, it can be suitably made of a plastic material. On the other hand, the stepping torque is one less than that of the crankshaft 39.
Transmitted to the second gear 72 via the directional clutch 58,
The wheel 72 meshes with the gear 73 of the angular displacement detection mechanism 81 and rotates.
Transfer rolling torque. As a result, the rotation transmitted to the gear 73
The torque is the concave chevron 73a of the angular displacement detection mechanism 81,
The gear 62 and the roller 62 and the concave chevron 64a
And transmitted to the gear 71 meshing with the
The sprocket 4 and the chain 5 are driven. Gear 72
It can be made of steel or plastic material with low coefficient of friction.
You. The structure of the angular displacement detecting mechanism 81 is a compression spring.
Except that 75 is strong.
This is the same as the angular displacement detection mechanism 61. That is,
In the case of the embodiment, the total amount of the stepping torque is detected as the angular displacement.
Since the compression spring 75 passes through the mechanism 81,
Step between the roller 73 and the concave chevron cam 64a and the roller 65
Relative to the magnitude of the torque generated by the torque
It is necessary to have a large spring constant to support the deviation. This
The moving distance in the axial direction at the time of
And the displacement is measured by a displacement detector 85.
Is used as a signal of the stepping torque value to perform motor output control. In the inner cylinder of the gear 62 of the angular displacement detecting mechanism 81
By applying initial pressure to the compression spring 75 stored in the
While the stepping torque is small, the relative
To prevent the motor 31 from
The range can be limited. The operation of the electric bicycle drive unit 70
To use the electric bicycle drive unit 70.
FIG. 1 is a block diagram showing a power transmission and control system of a turning vehicle.
Description will be made by adding 0. Step on the pedal to drive the crankshaft 39
And the stepping torque is one-way clutch 5 from the crankshaft 39.
8 is transmitted to the gear 72, and the gear 72 detects the angular displacement.
The gear 730 of the mechanism 81 meshes to transmit the rotational torque,
The rotation torque transmitted to 73 is transmitted to the angular displacement detection mechanism 81.
Concave cam 73a, roller 65 and concave cam 64a
To the gear 62 and the gear 71 meshing with the gear 62
Transmitted to the drive side chain sprocket 4 and chain 5
Drive. When the stepping torque exceeds a certain value (before
As described above, the initial pressure is applied to the compression spring 75 of the angular displacement detection mechanism 81.
When a force is applied), the gear 7 of the angular displacement detection mechanism 81
3 and the gear 62 are relatively proportional to the torque passing therethrough.
A large angular displacement. This is the angled cam 73a, 64a
Roller 65 converts the amount of angular displacement into the amount of axial movement.
Replacement and angular displacement by angular displacement detector 85
(Electric signal proportional to (stepping torque))
Send to Troller 78. In the controller 78,
Calculates the auxiliary ratio (less than or equal to 1) for the torque to the power circuit
Battery 77 so that the necessary motor output can be output.
To control the power supplied from the
This is to assist the stepping torque. When the bicycle runs only by stepping,
The rotation is cut off in the direction clutch 55 and the motor 31 side
It does not reach. Also, a bicycle that is being driven auxiliary is determined.
If the speed is higher than the
Signal causes the controller 78 to operate and stop the motor 31
I do. [Third Embodiment] Drive Unit
Based on FIG. 11, FIG. 12 and FIG.
In one embodiment, the gear 56 of the angular displacement mechanism 60
Angular displacement detection mechanism 6 for detecting relative angular displacement of gear 57
The structure of an angular displacement detection mechanism 91 of another example which is a simplified version of FIG.
explain. Drive units other than the angular displacement detection mechanism according to the present embodiment
The knit portion is the same as that in the first embodiment.
Since the angular displacement mechanism 60 has the same configuration,
Parts are assigned the same reference numerals, and descriptions of overlapping parts are omitted.
I do. As shown in these figures, the gear 56
The gear 93 that meshes with the gear 93 that meshes with the gear 57 is the same.
The gear 93 has a meshing pitch diameter and the helical groove shaft 92
And the gear 94 is connected to the
It is rotatably and slidably supported by the cull shaft 92. Helicopter
The cull groove shaft 92 has a reduction mechanism cable at both ends via bearings.
Leasing 101 (in the unit of the first embodiment)
Only the portion shown in FIG.
Shape) and casing lid 102 (first implementation)
The casing lid 52 in the unit of
Only the part that changed the shape)
ing. Helical groove shaft 92 has the same diameter as ball 95
A plurality of helical grooves 92a having a width are provided in a conformal arrangement.
(See FIG. 13). Gear 9 loosely fitted to helical groove shaft 92
4, a step 94a is provided on the inner diameter side.
The ball 9 has a depth equal to the diameter of the ball 95
The semicircular groove 94b into which half of the 5 can be fitted is a helical groove
The same number and equiangular arrangement are provided in parallel with the axis of 92a.
You. The balls 95 provided in the same number as the slots 94b are grooves.
The holes 94b and the helical groove 92a are simultaneously engaged. Helicopter
Between the spring receiver 99 provided on the cull groove shaft 92 and the annular plate 96.
The compression spring 97 urged between the ball springs 95
The escape from the slot 94b is prevented. This compression spring
The pressing force of 97 rotates on the gear 94 via the helical groove 92a.
A pressing force is generated in one direction, so that one of the gears 94 and 57
Has the effect of eliminating backlash in the
The backlash between the gear 6 and the gear 93 disappears, and the gear
The angle accuracy of the rotation transmission can be improved. The teeth
The wheel 93 is made of steel or plastic, and the gear 94 is made of steel or plastic.
Can be suitably made of a plastic material having a low coefficient of friction. Ma
In FIG. 13, reference numeral 92b denotes a snap ring. As described in the first embodiment, the teeth
When the relative angular displacement between the wheel 56 and the gear 57 occurs, this
The angular displacement is the relative angular displacement between gear 93 and gear 94
The gear 94 is helical via the ball 95
It moves axially along the groove 92a (in FIG. 11,
The lower side of the center line Y-Y of the helical groove shaft 92 is shown in FIG.
The torque is not transmitted to the angular displacement mechanism 60, and the gear 94
93 shows the position approaching, and the stepping torque is
Shows the position where the gear 94 is away from the gear 93
ing). The moving distance at this time is measured by the lever 86.
And the displacement amount is measured by a displacement detector (not shown)
In the embodiment, the angular displacement detector 85) shown in FIG.
Measure and use this as the signal of the stepping torque value to control the motor output.
Your function. [Fourth Embodiment] Drive Unit
Based on FIGS. 13, 14 and 15 shown as diagrams,
In one embodiment, the gear 56 of the angular displacement mechanism 60
Angular displacement detection mechanism 6 for detecting relative angular displacement of gear 57
Angular displacement detection mechanism 103 of another example that simplifies 1
Will be described. Other than the angular displacement detection mechanism according to this embodiment
The drive unit portion of the first embodiment
Angular displacement mechanism 60 has the same configuration
Therefore, the same reference numerals are given to the same parts,
The description of the minute is omitted. In the present embodiment,
Using parts of the same shape as in the third embodiment,
In this case, the numbers are the same. As shown in these figures, the gear 56
The gear 93 that meshes with the gear 93 that meshes with the gear 57 is the same.
The gear 93 has a meshing pitch diameter, and the gear 93 is made of steel or plastic.
Made of stick material and press-fit or bonded to helical groove shaft 92
Gear 98 is made of steel or low friction coefficient
Made of plastic material, can rotate and slide on helical groove shaft 92
Supported by Noh. Helical groove shaft 92 is at both ends
Reduction mechanism casing 101 and casing via a bearing
It is rotatably supported by the lid 102. Helical groove shaft 9
2, a plurality of helical grooves 92a having a constant width are arranged at an equal angle.
(See FIG. 13). On the inner diameter side of the gear 98
The protrusion 98a engaging with the helical groove 92a is
The grooves are provided in the same number and equiangularly as the grooves 92a. The gear 98 and the helical groove shaft 92
The pressing force of the compression spring 97 provided between the
A pressing force is generated on the gear 98 in the rotational direction via the rifal groove 92a.
Backlash between the gear 98 and the gear 57 in one direction.
The gear 56 and the gear 93
No backlash between the gears and the angle of rotation transmission between gears
Accuracy can be improved. The pressing force of the compression spring 97 is
Torque transmitted to gear 93 and gear 98 with minimum required
Plastic material teeth
Even a car can have sufficient durability. As described in the first embodiment, the teeth
When a relative angular displacement occurs between the wheel 56 and the gear 57, this
The angular displacement is the relative angular displacement between gear 93 and gear 98
The gear 98 is rotated along the helical groove 92a
(In FIG. 14, the helical groove shaft 92
The lower side of the center line Z-Z is connected to the angular displacement mechanism 60 shown in FIG.
Gear 98 is approaching gear 93 without transmitting torque
The upper side transmits the stepping torque, and the gear 98
The position away from the gear 93 is shown). This move
The distance is taken out by the lever 86, and the displacement amount is not shown.
Displacement detector (for example, as shown in FIG. 6 in the first embodiment)
85) and measure the stepping torque.
The value signal is a function of motor output control. [Fifth Embodiment] Drive Unit
Based on FIGS. 16 and 13 shown as diagrams,
Gear 56 and gear 57 of the angular displacement mechanism 60 in the form of
Simplifies the angular displacement detection mechanism that detects the relative angular displacement of
The configuration of another example of the angular displacement detection mechanism 110 will be described.
Drive unit other than the angular displacement detection mechanism according to the present embodiment
Is the same as in the first embodiment,
Since the angular displacement mechanism 60 has the same configuration,
The same reference numerals are given and the description of the overlapping portions will be omitted. Ma
In this embodiment, some of the third embodiments
Parts with the same shape are used.
And Note that the fourth gear 94 is viewed from the C direction.
Since the shape is the same as that of FIG. 12, the description is omitted. As shown in these figures, the gear 56
The gear 93 that meshes with the gear 93 that meshes with the gear 57 is the same.
The gear 93 has a meshing pitch diameter and the helical groove shaft 92
And the gear 94 is connected to the
It is rotatably and slidably supported by the cull shaft 92. Helicopter
The cull groove shaft 92 has a reduction mechanism cable at both ends via bearings.
Lancing 111 (in the unit of the first embodiment)
The reduction mechanism casing 41 is only the portion shown in FIG.
Shape) and casing lid 112 (first implementation)
The casing lid 52 in the unit of
Only the part that changed the shape)
ing. As shown in FIG.
Helical grooves 92a having the same width as the diameter of the
It is arranged and provided. Plays with helical groove shaft 92
A step 94a (see FIG. 12) is provided on the inner diameter side of the gear 94.
The depth of the step 94a is equal to the diameter of the ball 95.
Semi-circular groove into which half of the ball 95 can fit with a new depth
The hole 94b (see FIG. 12) is flat with the axis of the helical groove 92a.
The rows are provided with the same number of conformal arrangements. Same as slot 94b
Several balls 95 are provided with slots 94b and helical
It engages with the groove 92a at the same time. Prepared for helical groove shaft 92
Between the spring holder 99 and the annular plate 96
The compressed compression spring 97 allows the ball 95 to escape from the slot.
And prevent. The stepped shaft cylinder of the gear 94 has a ball bearing 1
07, and the outer diameter of the ball bearing 107 is
06. Bearing retaining ring 106 and casing 1
11, the compression spring 105 moves the gear 94 to the gear 93 side.
It is installed by urging in the pushing direction. Casing 111
A non-rotating shaft 108 is fixed in parallel with the helical groove shaft 92.
The rotation stop shaft 108 is
The bearing retaining ring 106 engages with the hole formed in the outer
The axial movement of the cull shaft 92 is possible and the rotation direction is restricted.
Has the effect of The pressing force of the compression springs 97 and 105 is
A pressing force is generated in the rotation direction on the gear 94 via the rifal groove 92a.
The gear 94 and the gear 57 in one direction.
And has the effect of eliminating the
There is no backlash between the gears, and the angle of rotation transmission between gears
Accuracy can be improved. As described in the first embodiment, the teeth
When a relative angular displacement occurs between the wheel 56 and the gear 57, this
The angular displacement is the relative angular displacement between gear 93 and gear 94
The gear 94 is helical via the ball 95
It moves in the axial direction along the groove 92a (in FIG. 16,
The lower side of the center line EE of the helical groove shaft 92 is shown in FIG.
The torque is not transmitted to the angular displacement mechanism 60, and the gear 94
93 shows the position approaching, and the upper side shows the transmission of the stepping torque.
Instead, the position where the gear 94 is separated from the gear 93 is shown.
There). This moving distance is taken out by the lever 86,
The displacement amount is represented by a displacement detector (not shown) (for example, the first embodiment
At a potentiometer 85) shown in FIG.
This is used as the signal of the stepping torque value as the motor output control function.
And In the present embodiment, when the torque is detected
When taking out the moving amount of the gear 94, a lever for torque detection
Since the part receiving the pressing force of 86 does not rotate, relative sliding
No friction, especially at the contact area between lever 86 and gear 94
Even without abrasion treatment, there is no need to worry about abrasion,
The accuracy of torque detection is improved. [Sixth Embodiment] Part of the drive unit
FIG. 17 shown as a diagram, FIG.
FIG. 18 showing the gear 4 of FIG.
Based on the extracted and shown perspective view of FIG.
The gear 56 and the gear 5 of the angular displacement mechanism 60 in the embodiment
Simplifies the angular displacement detection mechanism that detects the relative angular displacement of 7
Of the configuration of another example of the angular displacement detection mechanism 120
I will tell. Drives other than the angular displacement detection mechanism 120 according to the present embodiment
The moving unit is the same as in the first embodiment.
And the angular displacement mechanism 60 has the same configuration.
Therefore, the same reference numerals are given to the same portions, and
Description is omitted. Also, in this embodiment,
Or using the same shape parts as in the fourth embodiment,
In this case, the numbers are the same. As shown in these figures, the gear 56
The gear 93 that meshes with the gear 93 and the gear 123 (other
(Corresponds to the gear 94 in the embodiment)
The gear 93 has a pitch diameter, and the gear 93 is made of steel or plastic.
The helical groove shaft 121 (made of a material,
(Corresponding to cull shaft 92) by press-fitting or bonding
The gear 123 is a plastic material with a low coefficient of friction
And is supported by the helical groove shaft 121 so as to rotate and slide.
I have. The helical groove shaft 121 is provided with bearings at both ends.
And the speed reduction mechanism casing 111 (in the first embodiment,
Casing 41) and casing lid 112 (first
(In the embodiment, corresponds to the casing lid 52).
Freely supported. The helical groove shaft 121 has a plurality of
Helical grooves 121a having a constant width are provided in an equiangular arrangement.
(The helical groove shaft 121 is the helical groove shaft shown in FIG. 13)
All except for the snap ring groove 92b of the groove shaft 92
The same shape). As shown in FIG.
On the radial side, a protrusion 123 that engages with the helical groove 121a is provided.
a is provided in the same number as the helical groove 121a.
I have. The ball bearing 1 is mounted on the stepped cylindrical portion of the gear 123.
07 and the outer diameter of the ball bearing 107 is the bearing holding ring 1
06. Bearing retaining ring 106 and casing 1
11, the compression spring 105 causes the gear 123 to
It is installed by biasing in the direction of pushing to the side. Casing 11
1 has a non-rotating shaft 108 fixed in parallel with the helical shaft 121
The non-rotating shaft 108 is attached to the bearing holding ring 106.
Engages with the hole formed in the outer edge of
The helical shaft 121 can be moved in the axial direction,
It has the effect of restraining. The compression spring 105 has a pressing force of a helical groove 121.
Since a pressing force is generated in the rotation direction on the gear 123 via a.
No backlash in one direction between gear 123 and gear 57
This has the effect of a comb, and at the same time, the backlash between the gears 56 and 93.
Eliminates crashes and improves the angular accuracy of rotation transmission between gears
Can be better. The pressing force of the compression spring 105 is
The torque transmitted to the gear 93 and the gear 123 is a small limit.
By making it small, the gear made of plastic material
Can also have sufficient durability. As described in the first embodiment, the teeth
When a relative angular displacement occurs between the wheel 56 and the gear 57, this
The angular displacement is the relative angular displacement between gear 93 and gear 123
Gear 123 moves along the helical groove 121a.
(In FIG. 17, the helical groove axis
The lower part of the center line FF of 121 is an angular displacement machine shown in FIG.
The torque is not transmitted to the frame 60, and the gear 123 is close to the gear 93.
The upper position indicates the stepping torque, and the upper
The position where the car 123 is away from the gear 93 is shown.
). This moving distance is taken out by the lever 86 and changed.
The displacement is measured by a displacement detector (not shown) (for example, in the first embodiment).
In this case, measure with the potentiometer 85) shown in FIG.
The motor output control function and
I do. Also in the present embodiment, when the torque is detected
When taking out the amount of movement of the gear 123, the torque detection lever
Since the part receiving the pressing force of the bar 86 does not rotate,
There is no slippage and the contact part between lever 86 and gear 123
No need to worry about wear
The durability and the accuracy of torque detection are improved. [Seventh Embodiment] Driving Unit Part
19 shown as a diagram and the serration axis 1 of FIG.
31 according to the first embodiment based on the perspective view 20 of FIG.
Relative angular displacement of gear 56 and gear 57 of angular displacement mechanism 60
Another example of a simplified angle displacement detection mechanism for detecting the angle
The configuration of the angular displacement detection mechanism 130 will be described. In this form
Drive unit other than the angular displacement detection mechanism 130
Is the same as in the first embodiment,
Since the angular displacement mechanism 60 has the same configuration,
Minutes are given the same reference numerals, and descriptions of overlapping parts are omitted.
You. In the present embodiment, some fourth and fourth
Parts with the same shape as in the sixth embodiment are used.
In this case, the numbers are the same. As shown in FIG. 19, the gear meshes with the gear 56.
The gear 93 meshes with the gear 93 (the other embodiment).
Is equivalent to the gear 94 or the gear 123).
The gear 93 is made of steel or
Serration shaft 131 (made of other material)
Press fit into the helical groove shafts 92 and 121)
Alternatively, the gear 133 is made of steel material and is integrally joined by bonding or the like.
Serration shaft (made of plastic material with low coefficient of friction)
131 is rotatably and slidably supported. Serration
The shaft 131 is provided with a reduction mechanism cable at both ends via bearings.
Thing 111 (in the first embodiment,
Equivalent) and the casing lid 112 (in the first embodiment)
Is rotatably supported by the casing lid 52).
ing. The serration axis 131 is as shown in FIG.
Helical serration with an appropriate angle to the axis
Has been processed. On the inner diameter side of the gear 133, a helicopter
Inner helical cell engaging with calceration 131a
133a is provided at a part of the shaft inner diameter,
Good bush 132 (for example, oil-impregnated sintered alloy, etc.)
) Is press-fitted. The ball bearing 107 is provided on the shaft cylinder of the gear 133.
And the outside diameter of the ball bearing 107 is
06 is fitted. Bearing retaining ring 106 and casing 1
Between the compression gear 105 and the gear 93
It is installed by biasing in the direction of pushing to the side. Casing 11
1 has a non-rotating shaft 108 parallel to the serration shaft 131.
The non-rotating shaft 108 is fixed to the bearing holding ring 1.
06 is engaged with the hole formed in the outer edge of the bearing holding ring 106.
Can move in the axial direction of the serration shaft 131 and rotate
It has the effect of restricting the direction. The pressing force of the compression spring 105 is helical serration.
Through the inner helical serration 133a
As a result, a pressing force is generated on the gear 133 in the rotational direction.
Effect of eliminating backlash in one direction between gear 3 and gear 57
At the same time, the backlash between the gear 56 and the gear 93
And improve the angular accuracy of rotation transmission between gears.
be able to. As described in the first embodiment, the teeth
When a relative angular displacement occurs between the wheel 56 and the gear 57, this
The angular displacement is the relative angular displacement between gear 93 and gear 133
Gear 133 is helical serration 1
It moves in the axial direction along 31a (see FIG.
The lower side of the center line HH of the ration shaft 131 is shown in FIG.
The torque is not transmitted to the angular displacement mechanism 60, and the gear 133
The position near the gear 93 is shown.
Is transmitted, and the position where the gear 133 is separated from the gear 93 is
Shown). This moving distance is measured by the lever 86.
And a displacement detector (not shown in the drawings)
In the embodiment, the potentiometer 85) shown in FIG.
Measure and use this as the signal of the stepping torque value to control the motor output
Function. The gear 133 is a plastic material having a low coefficient of friction.
In this case, the bush 132 may be
The part corresponding to this bush 132 is also unnecessary
And are integrally formed. In this case, the pressing force of the compression spring 105
Is transmitted to the gear 93 and the gear 133
Plastic material by reducing torque
Even the gears made can be made sufficiently durable. Also in the present embodiment, when the torque is detected
When extracting the amount of movement of the gear 133, the torque detection lever
Since the part receiving the pressing force of -86 does not rotate, the relative
No slippage, especially at the contact between the lever 86 and the gear 133
No need to worry about abrasion
And the accuracy of torque detection is improved. Serration axis
The gear 133 is fixed on the
The helical gear 133
Serration 133a and bearing (bush 132 or
Plastic bearing with low friction coefficient)
The gear 133 eliminates the unbalanced rotation and the torque detection accuracy
Can be maintained. [Eighth Embodiment] Drive Unit
According to FIG. 21 shown as a diagram and the KK section of FIG.
Based on FIG. 22 showing the lever 144 and its surroundings,
Gear 56 of the angle displacement mechanism 60 in the first embodiment
Displacement detecting mechanism for detecting the relative angular displacement of the gear and the gear 57
Of the angular displacement detection mechanism 140, which is a further example of
I will tell. Drives other than the angular displacement detection mechanism 140 according to the present embodiment
The moving unit is the same as in the first embodiment.
And the angular displacement mechanism 60 has the same configuration.
Therefore, the same reference numerals are given to the same portions, and
Description is omitted. Also, in this embodiment,
Or using the parts of the same shape and function as the seventh embodiment
In this case, the numbers are the same. As shown in FIG. 21, the gear meshes with the gear 56.
The gear 93 and the gear 133 meshing with the gear 57 have the same mesh.
The gear 93 has a meshing pitch diameter, and the gear 93 is made of steel or plus.
Pressing or contacting the serration shaft 131
The gear 133 is made of steel (or low friction).
Serration shaft 131 made of plastic material with friction coefficient)
It is rotatably and slidably supported. Serration axis 1
31 is a reduction mechanism casing via bearings at both ends
141 (corresponding to the casing 41 in the first embodiment)
) And the casing lid 142 (in the first embodiment, the case
(Corresponding to the shing lid 52).
You. Serration axis 131 has an appropriate angle to the axis
Helical serration 131a with
(See FIG. 20). A helical gear is provided on the inner diameter side of the gear 133.
Inner helical serration engaged with serration 131a
133a is provided at a part of the shaft inner diameter,
Good bush 132 (eg, oil-impregnated sintered alloy, etc.)
Is press-fitted. Reference numeral 107 denotes a bob which is externally fitted to the shaft cylinder of the gear 133.
144 is a side surface of the outer ring of the ball bearing 107.
107a is a lever lever that abuts against and pushes it in the axial direction.
You. The lever 144 has a ring shape.
To a metal pad 143 fixed to the casing 141 on the upper side.
The protrusion 144a having the fulcrum to be contacted is
The projecting plate portion 144c forming the point of action of the bar 144 is
Outer ring side surface 107 of ball bearing 107
and a projection 144b which comes into contact with a and becomes a power point. This
The head of the gold 143 contacts the lever lever protrusion 144a.
Groove so that the protrusion 144a does not shift laterally when
It has become. Gear 133 is on serration shaft 131
When moving the ball bearing fitted to the gear 133
107 outer ring presses lever lever projection 144b (power point)
Then, lever lever lever 144a is used as a fulcrum.
Double the protruding plate portion 144c (action point)
You. As shown in FIG. 22, from the fulcrum of the lever 144
The distance to the force point is a, and the distance from the fulcrum to the point of application is b.
Then, assuming that the moving amount of the ball bearing 107 is e,
The working distance f is f = e × b / a. 145 is a circuit fixed to the casing 141.
This is a locking pin, and this locking pin 145
The lever 144 engages with the hole 144d of the protruding plate, and the lever 144
It is prevented from rotating together with the roller bearing 107. Compression
146 uses the non-rotating pin 145 as a guide shaft.
Between the lever 141 and the protrusion plate 144c of the lever.
The pressing force of the compression spring 146 is applied to the lever 1
Helical serration 131a and inner helicopter via 44
Direction of rotation to gear 133 via luceration 133a
Generates a pressing force in one direction of the gear 133 and the gear 57.
Of the gear 56
Backlash between gears 93 is also eliminated, and rotation between gears
The angular accuracy of rolling transmission can be improved. The action point of the projecting plate portion 144c of the lever lever
Displacement is converted to angular displacement via detection lever 147
And displacement detection attached to the outside of the casing 141
It is measured by the container 148. Detection axis of displacement detector 148
Is equipped with a torsion spring, and the detection lever 147 is always
The lever protruding plate portion 144c is pressed to act to
Play is prevented from occurring at the outlet. As described in the first embodiment, the foot
A stepping torque is generated, and a phase between the gear 56 and the gear 57 is generated.
If an angular displacement occurs, this angular displacement is
Since it is reflected in the relative angular displacement with the wheel 133, the gear 1
33 is in the axial direction along the helical serration 131a
Move (in FIG. 21, inside the serration axis 131)
The lower side of the cord JJ is connected to the angular displacement mechanism 60 shown in FIG.
The gear 133 is approaching the gear 93 without Luku being transmitted.
The position indicates the step torque transmitted from the upper side, and the gear 133
Indicates a position away from the gear 93). This transfer
Double the moving distance e to the distance f by lever lever 144
The distance f is detected through the detection lever 147 for displacement detection.
Measure with the output unit 148 and use this as the signal of the stepping torque value.
It is a function of motor output control. The gear 133 is made of a plastic material having a low coefficient of friction.
In this case, the bush 132 may be
The part corresponding to this bush 132 is also unnecessary
And are integrally formed. Pressure pushing lever lever 144
The urging force of the compression spring 146 is minimized, and the gear 93 and the teeth
To reduce the torque transmitted to the vehicle 133
Make plastic gears more durable
Can be In this embodiment, when torque is detected
When taking out the movement amount of the gear 133, the gear 133 rotates
The projection 144b of the lever 144 is
Since the bearing 14 is in contact with the outer ring of the
4b and the outer ring of the ball bearing 107 cause relative slippage.
Even if it flies, contact between lever lever 144 and gear 133
There is no need to worry about wear even if the part is not especially abrasion-resistant,
Durability is sufficiently maintained. The bush 132 is
The gear 133 is securely supported on the rotation shaft 131.
Helical serration 13 of the gear 133
3a and a bearing (a bush 132 or a plastic with a low friction coefficient)
The durability of the gear 133 is improved.
Rotation is lost. In addition to this, the ball bearing 10
7 to the displacement detector from the displacement detector 148
At the same time, the displacement is doubled and transmitted to the detector 148.
Control signal while maintaining torque detection accuracy.
Signal processing, and confirms signal processing in the controller.
Really easy. [Ninth Embodiment] FIG. 23 shows a ninth embodiment of the present invention.
Part showing the angular displacement detection mechanism according to the ninth embodiment
It is sectional drawing. Also, the center of the serration axis 131 in FIG.
The lower side of the line LL is connected to the angular displacement mechanism 60 shown in FIG.
Gear 133 is approaching gear 93 without transmission
The upper side transmits the stepping torque, and the gear 133
The position away from the gear 93 is shown. As shown in FIG. 23, the ninth embodiment
The difference between the state and the eighth embodiment is that the ball bearing 1
Only that the bearing presser ring 151 is externally fitted to the outer ring
All other configurations are the same as those of the above-described eighth embodiment.
Is the same. Therefore, the description will not be
And omit the rest. Ball bearing externally fitted on the shaft of the gear 133
A bearing retaining ring 151 is fitted to the outer ring 107. Ke
Axle to the detent pin 145 fixed to the
The hole formed in the outer edge of the receiving ring 151 engages and
To move the ring 151 in the axial direction of the serration shaft 131
It is possible and has the effect of restricting the rotation direction. Lever lever
-144 also engages with the detent pin 145,
When the bearing 107 moves, it is shown by a two-dot chain line in FIG.
Thus, the lever 144 is better than the bearing ring 151
Move fast in the same direction, so don't worry about
No. In this embodiment, when torque is detected
When the movement amount of the gear 133 is taken out by the lever 144,
The bearing retainer ring 151 and detent pin 145
Since the rotation of the outer ring of the ball bearing 107 is restricted,
Phase of lever lever projection 144b and bearing retaining ring 151
There is no slippage, and the durability of this displacement detection path is
It is even better than the eighth embodiment described above. The present invention has been described in detail with the above embodiments.
According to the present invention, the deceleration directly connected to the output shaft of the high-speed electric motor
Vibration and noise due to the use of planetary roller reducers
Few. Also, the planetary roller shaft key of this planetary roller reducer
The pinion is formed integrally with the output shaft of the
Configure a two-stage gear reduction mechanism so that a speed ratio can be obtained.
Thus, the motor and the two types of speed reduction mechanisms are integrated.
Is housed in the casing of the unit at the position of the pedal hub
That project around the unit
And compact, with good weight distribution to wheels
I have. The planet with motor as an auxiliary power of the bicycle
When using a roller reducer, the output chain sprocket
Because it can be placed in the same axial position as a normal bicycle,
Sprockets can be left in their normal positions. The relative displacement mechanism of the gear by the stepping torque is as follows.
When stepping torque value exceeds a certain value while riding a bicycle,
Mechanical structure such that the electric motor starts auxiliary driving.
So that the control system of the electric motor is simple
Become. In particular, items 8) to 11) of the problem solving means
The gear relative displacement detection mechanism reduces the number of parts and
, The manufacturing cost can be reduced. Also, section
In the inventions of the items 12) and 13) of the problem solving means, the torque detection
Relative to the part that receives the pressing force of the lever
Eliminates slippage, eliminates wear in this area, and is durable
And the accuracy of torque detection can be improved. As described in the paragraphs 14) and 15) of the problem solving means.
The relative displacement detection mechanism of the solid gear is mounted on the serration axis.
The bushing to support the displacement detection gear
The durability of the serrations and bearings inside the gears
Better performance and eliminates biased rotation of the displacement detection gear
In addition, torque detection accuracy can be maintained. As described in the paragraphs 16) and 17) of the problem solving means.
The relative displacement detection mechanism of the solid gear is mounted on the serration axis.
The bushing to support the displacement detection gear
Good durability of inner serrations and bearings of gears
At the same time as eliminating the unbalanced rotation of the displacement detection gear.
Since the position is doubled and transmitted to the detector,
The movement amount of the piece increases, and the torque detection accuracy is maintained.
Can generate a large control signal,
Signal processing easily and reliably.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の形態に係る電動自転車用駆動ユ
ニットを取付けた自転車の側面図である。 【図2】本発明の第一の実施の形態に係る電動自転車駆
動ユニットの側断面図である。 【図3】図2中の足踏トルクに伴う角度変位機構を示す
部分図である。 【図4】図3のA−A断面図である。 【図5】図2中の足踏トルクに伴う角度変位を取り出す
角度変位検出機構のローラ部を示す斜視図である。 【図6】図2中の角度変位検出機構の部分図である。 【図7】図2のB−B断面断面図である。 【図8】図2に示す電動自転車駆動ユニットを使用した
自転車の動力伝達、制御系統を示すブロック図である。 【図9】本発明の第二の実施の形態に係る電動自転車用
駆動ユニットの側断面図である。 【図10】図9に示す電動自転車用駆動ユニットを使用
した自転車の動力伝達、制御系統を示すブロック図であ
る。 【図11】本発明の第三の実施の形態に係る角度変位検
出機構部を示す部分断面図である。 【図12】図11のC−C線矢視図である。 【図13】図11のヘリカル溝軸92の斜視図である。 【図14】本発明の第四の実施の形態に係る角度変位検
出機構部を示す部分断面図である。 【図15】図14のD−D線矢視図である。 【図16】本発明の第五の実施の形態に係る角度変位検
出機構部を示す部分断面図である。 【図17】本発明の第六の実施の形態に係る角度変位検
出機構部を示す部分断面図である。 【図18】図17の矢印G方向から見た第4の歯車の正
面図である。 【図19】本発明の第七の実施の形態に係る角度変位検
出機構部を示す部分断面図である。 【図20】図19のセレーション軸131の斜視図であ
る。 【図21】本発明の第八の実施の形態に係る角度変位検
出機構部を示す部分断面図である。 【図22】図21のK−K断面により梃子レバー及びそ
の周辺を示す図である。 【図23】本発明の第九の実施の形態に係る角度変位検
出機構部を示す部分断面図である。 【図24】従来の自転車の動力機構の概要を示す側面図
である。 【図25】図24の自転車の動力機構の平面図である。 【符号の説明】 4 駆動側チエンスプロケット 5 チエン 16 補助動力付自転車 17 後輪 30 電動自転車用駆動ユニット(第一の実施の形態) 31 モータ 38 モータケーシング 39 クランク軸 40 遊星ローラ減速機 41 減速機構ケーシング 50 2段減速機構 55 一方向クラッチ 56 第1の歯車 57 第2の歯車 58 一方向クラッチ 59 圧縮ばね 60 角度変位機構 61 角度変位検出機構 62 歯車 63 歯車 63a,64a 凹山形カム 65 ローラ 66 圧縮ばね 70 電動自転車用駆動ユニット(第二の実施の形態) 71 第1の歯車 72 第2の歯車 73 歯車 81 角度変位検出機構(第三の実施の形態) 85 角度変位検出計 89 速度センサ 91 角度変位検出機構 92 ヘリカル溝軸 93 歯車 94 歯車 98 歯車 103 角度変位検出機構(第四の実施の形態) 105 圧縮ばね 106 軸受押え環 107 ボール軸受 108 回り止め軸 110 角度変位検出機構 120 角度変位検出機構 121 ヘリカル溝軸 121a ヘリカル溝 123 歯車 123a 突起 131 セレーション軸 131a ヘリカルセレーション 132 ブッシュ 133 歯車 133a 内セレーション 140 角度変位検出機構 144 梃子レバー 144a 突出部 144b 突起 144c 突出板部 144d 孔 145 回り止めピン 146 圧縮バネ 147 検出レバー 148 変位検出器 150 角度変位検出機構 151 軸受押え板
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a side view of a bicycle to which an electric bicycle drive unit according to an embodiment of the present invention is attached. FIG. 2 is a side sectional view of the electric bicycle drive unit according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a partial view showing an angular displacement mechanism accompanying a stepping torque in FIG. 2; FIG. 4 is a sectional view taken along line AA of FIG. 3; FIG. 5 is a perspective view showing a roller portion of an angular displacement detection mechanism for extracting an angular displacement associated with a stepping torque in FIG. FIG. 6 is a partial view of the angular displacement detection mechanism in FIG. FIG. 7 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 2; 8 is a block diagram showing a power transmission and control system of a bicycle using the electric bicycle drive unit shown in FIG. 2; FIG. 9 is a side sectional view of an electric bicycle drive unit according to a second embodiment of the present invention. 10 is a block diagram showing a power transmission and control system of the bicycle using the electric bicycle drive unit shown in FIG. 9; FIG. 11 is a partial cross-sectional view illustrating an angular displacement detection mechanism according to a third embodiment of the present invention. FIG. 12 is a view taken along line CC of FIG. 11; FIG. 13 is a perspective view of the helical groove shaft 92 of FIG. FIG. 14 is a partial cross-sectional view illustrating an angular displacement detection mechanism according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 15 is a view taken along the line DD in FIG. 14; FIG. 16 is a partial sectional view showing an angular displacement detection mechanism according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 17 is a partial cross-sectional view illustrating an angular displacement detection mechanism according to a sixth embodiment of the present invention. 18 is a front view of the fourth gear as viewed from the direction of arrow G in FIG. FIG. 19 is a partial cross-sectional view illustrating an angular displacement detection mechanism according to a seventh embodiment of the present invention. 20 is a perspective view of the serration shaft 131 of FIG. FIG. 21 is a partial cross-sectional view showing an angular displacement detection mechanism according to an eighth embodiment of the present invention. FIG. 22 is a diagram showing the lever and its periphery, taken along the line KK in FIG. 21; FIG. 23 is a partial sectional view showing an angular displacement detection mechanism according to a ninth embodiment of the present invention. FIG. 24 is a side view showing an outline of a conventional bicycle power mechanism. FIG. 25 is a plan view of the power mechanism of the bicycle of FIG. 24; [Description of Signs] 4 Drive-side chain sprocket 5 Chain 16 Bicycle with auxiliary power 17 Rear wheel 30 Electric bicycle drive unit (first embodiment) 31 Motor 38 Motor casing 39 Crankshaft 40 Planetary roller reducer 41 Reduction mechanism Casing 50 Two-stage reduction mechanism 55 One-way clutch 56 First gear 57 Second gear 58 One-way clutch 59 Compression spring 60 Angular displacement mechanism 61 Angular displacement detection mechanism 62 Gear 63 Gears 63a, 64a Concave mountain cam 65 Roller 66 Compression Spring 70 Electric bicycle drive unit (second embodiment) 71 First gear 72 Second gear 73 Gear 81 Angular displacement detection mechanism (Third embodiment) 85 Angular displacement detector 89 Speed sensor 91 Angle Displacement detection mechanism 92 Helical groove shaft 93 Gear 94 Gear 98 Gear 103 Angular displacement detection mechanism ( Fourth Embodiment 105 Compression Spring 106 Bearing Holding Ring 107 Ball Bearing 108 Detent Lock 110 Angular Displacement Detecting Mechanism 120 Angular Displacement Detecting Mechanism 121 Helical Groove Shaft 121a Helical Groove 123 Gear 123a Projection 131 Serration Shaft 131a Helical Serration 132 Bush 133 Gear 133a Internal serration 140 Angle displacement detection mechanism 144 Lever lever 144a Projection 144b Projection 144c Projection plate 144d Hole 145 Detent pin 146 Compression spring 147 Detection lever 148 Displacement detector 150 Angle displacement detection mechanism 151 Bearing holding plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大田 勝利 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道1番地 三菱重工業株式会社名古屋機器製作所内 (72)発明者 平林 正志 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道1番地 三菱重工業株式会社名古屋研究所内   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Masaru Ota             Aichi Prefecture Nagoya City Nakamura-ku Iwazuka-cho character highway 1               Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.Nagoya Equipment Works (72) Inventor Masashi Hirabayashi             Aichi Prefecture Nagoya City Nakamura-ku Iwazuka-cho character highway 1               Nagoya Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 足踏ペダルのクランク軸と同心の出力軸
をもつモータと、このモータの出力軸を太陽ローラとす
る遊星ローラ減速機と、この遊星ローラ減速機の減速軸
回転をさらに減速する2段歯車減速機と、この2段歯車
減速機の動力伝達経路に介在している第1の一方向クラ
ッチと、前記2段歯車減速機の出力軸と噛み合う同心の
最終段の第1の歯車を有している駆動側チエンスプロケ
ットと、足踏ペダルのクランク軸に軸受を介して支えら
れ同クランク軸の回転を前記駆動側チエンスプロケット
に伝える第2の一方向クラッチを備え前記第1の歯車と
同じ噛合いピッチ径を有する第2の歯車と、前記第1の
歯車に備えられた弾性体とこれに係合する第2の歯車の
突出部材とにより構成され足踏トルクの大きさを弾性体
の変形に伴う角度変位で表す角度変位機構と、この角度
変位機構において発生した角度変位を検出する角度変位
検出機構とを有し、 足踏トルクの大きさに対応して電動駆動の出力トルクを
制御するように構成したことを特徴とする電動自転車用
駆動ユニット。 【請求項2】 〔請求項1〕に記載する電動自転車用駆
動ユニットにおいて、足踏トルクの大きさに対応して角
度変位を検出する角度変位機構は、第1の歯車の側面に
複数等分に配置した円周方向の突抜け長孔と、同長孔に
収納された複数の圧縮ばねと、同圧縮ばねに回転の一方
向だけに係合している第2の歯車の突出部材とを有して
おり、足踏トルクに比例して前記圧縮ばねが短縮して両
歯車間の相対的な角度変位を表すように構成したもので
あることを特徴とする電動自転車用駆動ユニット。 【請求項3】 〔請求項2〕に記載する電動自転車用駆
動ユニットにおいて、前記足踏トルクを角度変位に変換
する角度変位機構の第1の歯車の側面の円周方向の長孔
に収納された複数の圧縮ばねに初圧力を与え、足踏トル
クが小さい間は両歯車間の相対的な角度変位をしないよ
うにしてモータの加勢範囲を制限するように構成したこ
とを特徴とする電動自転車用駆動ユニット。 【請求項4】 〔請求項2〕又は〔請求項3〕に記載す
る電動自転車用駆動ユニットにおいて、前記第1の歯車
と第2の歯車の相対角度変位を検出する角度変位検出機
構は、前記第1及び第2の歯車にそれぞれ噛み合い、同
軸上で回転する一対の歯車と、その双方の歯車の側面に
それぞれに固設し環状の側面に複数等配分し対向して形
成された凹山形カムと、この凹山形カムを互いに押す方
向に付勢された圧縮ばねと、双方の凹山形カムのカム面
によって形成される平行4辺形の中に挟んで置かれた複
数のローラとを有しており、両歯車の相対角度変位が生
じたとき、向かい合った凹山形カムがずれてローラがカ
ムに乗り上がることにより、両歯車が軸方向に互いに離
れるときの移動距離を、滑り板とレバーにより取り出
し、このときの変位量を変位検出計で測ってモータ出力
制御信号とするように構成したことを特徴とする電動自
転車用駆動ユニット。 【請求項5】 足踏ペダルのクランク軸と同心の出力軸
を有するモータと、このモータの出力軸を太陽ローラと
する遊星ローラ減速機と、この遊星ローラ減速機の減速
軸回転をさらに減速する2段歯車減速機と、この2段歯
車減速機の動力伝達経路に介在している第1の一方向ク
ラッチと、前記2段歯車減速機の出力軸と噛み合う同心
の最終段の第1の歯車を有している駆動側チエンスプロ
ケットと、足踏みペダルのクランク軸に軸受を介して支
えられ同クランク軸の回転を前記駆動側チエンスプロケ
ットに伝える第2の一方向クラッチを備え前記第1の歯
車と同じ噛合いピッチ径を有する第2の歯車と、前記第
1の歯車と噛み合う第3の歯車と前記第2の歯車に噛み
合う第4の歯車とが同軸上に配置され、足踏トルクがこ
の2組の歯車を経由して伝達され、第3の歯車と第4の
歯車との間の伝達トルクにより軸方向に伝達トルクに比
例する変位が生じるように作用するトルク検出機構とを
有し、 足踏トルクの大きさに対応して電動駆動の出力トルクを
制御するように構成したことを特徴とする電動自転車用
駆動ユニット。 【請求項6】 〔請求項5〕に記載する電動自転車用駆
動ユニットにおいて、第3の歯車と第4の歯車との間の
伝達トルクにより軸方向に伝達トルクに比例する変位が
生じる機能を持つトルク検出機構は、双方の歯車の側面
にそれぞれに固設し環状の側面に複数等配分し対向して
形成された凹山形カムと、この凹山形カムを互いに押す
方向に付勢された圧縮ばねと、双方の凹山形カムのカム
面によって形成される平行4辺形の中に挟んで置かれた
複数ローラとを有しており、足踏トルクにより両歯車の
相対角度変位が生じたとき、向かい合った凹山形カムが
ずれてローラがカムに乗り上がることにより、両歯車が
互いに軸方向に離れるときの移動距離を、滑り板とレバ
ーにより取り出し、このときの変位量を変位検出計で測
ってモータ出力制御信号とするように構成したことを特
徴とする電動自転車用駆動ユニット。 【請求項7】 〔請求項6〕に記載する電動自転車用駆
動ユニットにおいて、前記足踏トルク検出機構の対にな
った凹山形カムを互いに押す方向に付勢された圧縮ばね
に初圧力を与え、足踏トルクが小さい間は両歯車間の相
対的な角度変位が生じないようにしてモータの加勢範囲
を制限するように構成したことを特徴とする電動自転車
用駆動ユニット。 【請求項8】 〔請求項1〕〜〔請求項3〕に記載する
電動自転車用駆動ユニットにおいて、前記第1の歯車と
第2の歯車の相対角度変位を検出する角度変位検出機構
は、両端を軸受で回転自由に支えられ同軸受間の円筒軸
部に複数のヘリカル溝を配置したヘリカル溝軸と、前記
第1の歯車に噛み合い前記ヘリカル溝軸に固設した第3
の歯車と、前記第2の歯車に噛み合いながら前記ヘリカ
ル溝軸上で回転方向、軸方向とも摺動自在に遊合しその
遊合内筒の段付き部の奥に前記ヘリカル溝軸のヘリカル
溝と同数の軸線と平行な行き止まり溝を配置した第4の
歯車と、ヘリカル溝軸のヘリカル溝と第4の歯車の行き
止まり溝とに同時に係合するヘリカル溝と同数のボール
と、同ボールを第4の歯車の行き止まり溝の奥に保持す
るボール保持手段と、第4の歯車を第3の歯車側に押す
方向に付勢する付勢手段と、第4の歯車が軸方向に移動
する距離を検出しモータ出力制御信号を出力する検出手
段とを備えたことを特徴とする電動自転車用駆動ユニッ
ト。 【請求項9】 〔請求項8〕のボール保持手段、付勢手
段及び検出手段は、第4の歯車の内筒の段部に嵌装され
た円環板と、同円環板とヘリカル溝軸に固設してある座
板の間に設置され第4の歯車を第3歯車側に押す方向に
付勢された圧縮ばねとを有しており、 足踏トルクの大きさに対応して前記第1の歯車と第2の
歯車に相対角度変位が生じたとき、第4の歯車が第3の
歯車に対して角度がずれることにより、第4の歯車がヘ
リカル溝に沿って移動するボールに押されて軸方向に移
動する距離を、第4の歯車の側面に当接しているレバー
により取り出し、このときの変位量を変位検出計で測っ
てモータ出力制御信号とするように構成したことを特徴
とする電動自転車用駆動ユニット。 【請求項10】 〔請求項1〕〜〔請求項3〕に記載す
る電動自転車用駆動ユニットにおいて、前記第1の歯車
と第2の歯車の相対角度変位を検出する角度変位検出機
構は、両端を軸受で回転自由に支えられ同軸受間の円筒
軸部に複数のヘリカル溝を配置したヘリカル溝軸と、前
記第1の歯車に噛み合い前記ヘリカル溝軸に固設した第
3の歯車と、前記第2の歯車に噛み合いながら前記ヘリ
カル溝軸に回転方向、軸方向とも摺動可能に遊合しその
遊合内筒に前記ヘリカル溝軸のヘリカル溝と係合する同
数の同じヘリカル角度を有する突起部を配置した第4の
歯車とを有しており、 足踏トルクの大きさに対応して前記第1の歯車と第2の
歯車に相対角度変位が生じたとき、第4の歯車が第3の
歯車に対して角度がずれることにより、第4の歯車がヘ
リカル溝に沿って移動する距離を検出しモータ出力制御
信号とする検出手段を備えることを特徴とする電動自転
車用駆動ユニット。 【請求項11】 〔請求項10〕の検出手段は、第4の
歯車がヘリカル溝に沿って移動する距離を第4の歯車の
側面に当接しているレバーにより取り出し、このときの
変位量を変位検出計で測ってモータ出力制御信号とする
ように構成したことを特徴とする電動自転車用駆動ユニ
ット。 【請求項12】 [請求項8]に記載する電動自転車用
駆動ユニットの前記第1の歯車と第2の歯車の相対角度
変位を検出する角度変位検出機構において、前記第4の
歯車の段付き軸筒部に外嵌するボール軸受と、同ボール
軸受に外嵌する軸受押え環と、同軸受押え環とケーシン
グとの間に設置され第4の歯車を第3歯車側に押す方向
に付勢してある圧縮ばねと、ケーシングに前記ヘリカル
軸と平行に固設してある前記軸受押え環の回り止め軸と
を加設し、 足踏トルクの大きさに対応して前記第1の歯車と第2の
歯車に相対角度変位が生じたとき、第4の歯車が第3の
歯車に対して角度がずれることにより、第4の歯車がヘ
リカル溝に沿って移動するボールに押されて軸方向に移
動する距離を、前記ボール軸受と軸受押え環を介し、同
軸受押え環の側面に当接しているレバーにより取り出
し、このときの変位量を変位検出計で測ってモータ出力
制御信号とするように構成したことを特徴とする電動自
転車用駆動ユニット。 【請求項13】 [請求項10]に記載する電動自転車
用駆動ユニットの前記第1の歯車と第2の歯車の相対角
度変位を検出する角度変位検出機構において、前記第4
の歯車の段付き軸筒部に外嵌するボール軸受と、同ボー
ル軸受に外嵌する軸受押え環と、同軸受押え環とケーシ
ングとの間に設置され第4の歯車を第3歯車側に押す方
向に付勢してある圧縮ばねと、ケーシングに前記ヘリカ
ル軸と平行に固設してある前記軸受押え環の回り止め軸
とを加設し、 足踏トルクの大きさに対応して前記第1の歯車と第2の
歯車に相対角度変位が生じたとき、第4の歯車が第3の
歯車に対して角度がずれることにより、第4の歯車がヘ
リカル溝に沿って移動する距離を、前記ボール軸受と軸
受押え環を介し、同軸受押え環の側面に当接しているレ
バーにより取り出し、このときの変位量を変位検出計で
測ってモータ出力制御信号とするように構成したことを
特徴とする電動自転車用駆動ユニット。 【請求項14】 [請求項1]〜[請求項3]に記載す
る電動自転車用駆動ユニットにおいて、前記第1の歯車
と第2の歯車の相対角度変位を検出する角度変位検出機
構は、両端を軸受で回転自由に支えられ同軸受間に円筒
軸部とヘリカルセレーション部を備えたセレーション軸
と、前記第1の歯車に噛み合い前記セレーション軸に固
設された第3の歯車と、前記第2の歯車に噛み合いなが
ら前記セレーション軸に回転方向、軸方向とも摺動可能
に遊合するように内筒にブッシュを内嵌し同じ筒内に前
記セレーション軸のヘリカルセレーションと係合する同
じヘリカル角度の内セレーションを有した第4の歯車
と、この第4の歯車の段付き軸筒部に外嵌するボール軸
受と、同ボール軸受に外嵌する軸受押え環と、同軸受押
え環とケーシングとの間に設置され第4の歯車を第3歯
車側に押す方向に付勢してある圧縮ばねと、ケーシング
に前記ヘリカル軸と平行に固設してある前記軸受押え環
の回り止め軸とを有しており、 足踏トルクの大きさに対応して前記第1の歯車と第2の
歯車に相対角度変位が生じたとき、第4の歯車が第3の
歯車に対して角度がずれることにより、第4の歯車がヘ
リカルセレーションに沿って移動する距離を、前記ボー
ル軸受と軸受押え環を介し、同軸受押え環の側面に当接
しているレバーにより取り出し、このときの変位量を変
位検出計で測ってモータ出力制御信号とするように構成
したことを特徴とする電動自転車用駆動ユニット。 【請求項15】 [請求項14]に記載する電動自転車
用駆動ユニットの前記第1の歯車と第2の歯車の相対角
度変位を検出する角度変位検出機構において、前記第2
の歯車に噛み合いながらセレーション軸に摺動可能に遊
合するブッシュを内嵌した第4の歯車に代え、第2の歯
車に噛み合いながら前記セレーション軸の軸部に回転方
向、軸方向とも摺動可能に遊合しその同じ内筒の一部に
前記セレーション軸のヘリカルセレーションと係合する
内セレーションを有する低摩擦係数の第4の歯車を組み
込んで構成したことを特徴とする電動自転車用駆動ユニ
ット。 【請求項16】 [請求項1]〜[請求項3]に記載す
る電動自転車用駆動ユニットにおいて、前記第1の歯車
と第2の歯車の相対角度変位を検出する角度変位検出機
構は、両端を軸受で回転自由に支えられ同軸受間に円筒
軸部とヘリカルセレーション部を備えたセレーション軸
と、前記第1の歯車に噛み合い前記セレーション軸に固
設された第3の歯車と、前記第2の歯車に噛み合いなが
ら前記セレーション軸に回転方向、軸方向とも摺動可能
に遊合するように内筒に低摩擦性材料製のブッシュを内
嵌し同じ筒内に前記セレーション軸のヘリカルセレーシ
ョンと係合する同じヘリカル角度の内セレーションを有
した第4の歯車と、前記第4の歯車の段付き軸筒部に外
嵌するボール軸受と、リング状板に設けられた一方の突
起端にケーシングに当接する支点を有しリングの両側に
前記第4の歯車軸のボール軸受の外輪側面に当接して力
点となる突起を備えリングの前記支点の反対側に突出し
た板部において作用点を形成する梃子レバーと、ケーシ
ングに固定され梃子レバーの作用点板部に設けた孔に挿
嵌されているセレーション軸と平行の回り止めピンと、
同梃子レバーを力点となる突起を介して第4の歯車軸の
ボール軸受を押すように付勢してある圧縮ばねと、梃子
レバーの作用点の移動距離を角度変位に換えて取出す変
位検出計とを有しており、 足踏トルクの大きさに対応して前記第1の歯車と第2の
歯車に相対角度変位が生じたとき、第4の歯車が第3の
歯車に対して角度がずれることにより、第4の歯車がヘ
リカルセレーションに沿って移動する距離を、第4の歯
車軸のボール軸受の外輪側面に当接している梃子レバー
により倍増し、梃子レバーの作用点の変位量を変位検出
計により取出し、その検出値をモータ出力制御信号とす
るように構成したことを特徴とする電動自転車用駆動ユ
ニット。 【請求項17】 [請求項16]に記載する電動自転車
用駆動ユニットの前記第1の歯車と第2の歯車の相対角
度変位を検出する角度変位検出機構において、前記第4
の歯車の段付き軸筒部のボール軸受に外嵌しケーシング
に固設してある回り止めピンにより回転方向を拘束され
た軸受押え環を追設し、同軸受押え環を介して前記ボー
ル軸受の外輪側面に前記梃子レバーのリング部の両側の
突起を当接させるように構成したことを特徴とする電動
自転車用駆動ユニット。
Claims: 1. A motor having an output shaft concentric with a crankshaft of a foot pedal, a planetary roller speed reducer having an output shaft of the motor as a sun roller, and a speed reduction of the planetary roller speed reducer. A two-stage gear reducer for further reducing the shaft rotation, a first one-way clutch interposed in a power transmission path of the two-stage gear reducer, and a concentric final gear meshing with the output shaft of the two-stage gear reducer A drive-side chain sprocket having a first gear of a step; and a second one-way clutch supported on a crankshaft of a foot pedal via a bearing and transmitting rotation of the crankshaft to the drive-side chain sprocket. A second gear having the same meshing pitch diameter as the first gear, an elastic body provided on the first gear, and a projecting member of the second gear engaged with the elastic body; Elastic torque magnitude It has an angular displacement mechanism expressed by the angular displacement associated with the deformation of the motor, and an angular displacement detecting mechanism that detects the angular displacement generated in the angular displacement mechanism. The output torque of the electric drive is adjusted according to the magnitude of the stepping torque. A drive unit for an electric bicycle, wherein the drive unit is configured to be controlled. 2. The electric bicycle drive unit according to claim 1, wherein the angular displacement mechanism for detecting the angular displacement according to the magnitude of the stepping torque is divided into a plurality of equal parts on the side surface of the first gear. , A plurality of compression springs housed in the elongated holes, and a projecting member of the second gear engaged with the compression springs in only one direction of rotation. A drive unit for an electric bicycle, wherein the compression spring is shortened in proportion to a stepping torque to represent a relative angular displacement between the two gears. 3. The driving unit for an electric bicycle according to claim 2, wherein the stepping torque is stored in a circumferentially long hole on a side surface of a first gear of the angular displacement mechanism for converting the stepping torque into an angular displacement. An electric bicycle characterized in that an initial pressure is applied to a plurality of compression springs, and a relative angular displacement between the two gears is not performed while the stepping torque is small, so as to limit the energizing range of the motor. Drive unit. 4. The electric bicycle drive unit according to claim 2, wherein the angular displacement detection mechanism for detecting a relative angular displacement between the first gear and the second gear includes the angular displacement detection mechanism. A pair of gears meshing with the first and second gears and rotating coaxially, and a concave chevron cam fixed to each of the side surfaces of the two gears and equally distributed to a plurality of annular side surfaces so as to face each other. A compression spring biased in a direction to push the concave cams, and a plurality of rollers sandwiched between parallelograms formed by the cam surfaces of both concave cams. When the relative angular displacement of the two gears occurs, the concave chevron cams facing each other are displaced and the roller rides on the cams, and the moving distance when the two gears are separated from each other in the axial direction is determined by the sliding plate and the lever. Take out and the displacement amount at this time The electric bicycle drive unit is characterized in that a motor output control signal is obtained by measuring the motor output control signal with a displacement detector. 5. A motor having an output shaft concentric with a crankshaft of a foot pedal, a planetary roller speed reducer having an output shaft of the motor as a sun roller, and further reducing the rotation of the speed reduction shaft of the planetary roller speed reducer. A two-stage gear reducer, a first one-way clutch interposed in a power transmission path of the two-stage gear reducer, and a concentric last stage first gear engaged with the output shaft of the two-stage gear reducer And a second one-way clutch supported on a crankshaft of a foot pedal via a bearing and transmitting rotation of the crankshaft to the drive-side chain sprocket, the first gear having: A second gear having the same meshing pitch diameter, a third gear meshing with the first gear, and a fourth gear meshing with the second gear are coaxially arranged, and the stepping torque is reduced by the second gear. Via a pair of gears And a torque detecting mechanism that acts so that a displacement proportional to the transmission torque is generated in the axial direction by the transmission torque between the third gear and the fourth gear, and the magnitude of the stepping torque A drive unit for an electric bicycle, characterized in that the output torque of the electric drive is controlled in accordance with (1). 6. The electric bicycle drive unit according to claim 5, which has a function of generating a displacement proportional to the transmission torque in the axial direction by the transmission torque between the third gear and the fourth gear. The torque detecting mechanism comprises a concave chevron cam fixed to each of the side surfaces of the two gears and distributed equally to a plurality of annular side surfaces and formed opposite to each other. And a plurality of rollers sandwiched in a parallelogram formed by the cam surfaces of both concave chevron cams, and when a relative angular displacement of both gears occurs due to stepping torque, When the concave cams facing each other are displaced and the roller rides on the cams, the moving distance when the two gears are separated from each other in the axial direction is taken out by the slide plate and the lever, and the displacement at this time is measured by a displacement detector. Motor output control A drive unit for an electric bicycle, wherein the drive unit is configured to be a signal. 7. A drive unit for an electric bicycle according to claim 6, wherein an initial pressure is applied to a compression spring biased in a direction to push the pair of concave cams of the stepping torque detecting mechanism toward each other. A drive unit for an electric bicycle, wherein a relative angular displacement between the two gears is not generated while the stepping torque is small, so as to limit the energizing range of the motor. 8. The drive unit for an electric bicycle according to claim 1, wherein the angular displacement detecting mechanism for detecting a relative angular displacement between the first gear and the second gear has opposite ends. A helical groove shaft rotatably supported by bearings and having a plurality of helical grooves arranged in a cylindrical shaft portion between the bearings; and a third helical groove shaft engaged with the first gear and fixed to the helical groove shaft.
And the second gear is meshed with the second gear so as to freely slide in the rotational direction and the axial direction on the helical groove shaft, and the helical groove of the helical groove shaft is located deep inside the stepped portion of the mating inner cylinder. A fourth gear having a same number of dead-end grooves parallel to the axis, and a ball having the same number as the number of helical grooves simultaneously engaging with the helical groove of the helical groove shaft and the dead-end groove of the fourth gear; A ball holding means for holding the fourth gear in the dead end groove of the fourth gear, an urging means for urging the fourth gear in a direction to push the fourth gear toward the third gear, and a distance by which the fourth gear moves in the axial direction. A drive unit for an electric bicycle, comprising: detection means for detecting and outputting a motor output control signal. 9. The ball holding means, the urging means and the detecting means according to claim 8 are: an annular plate fitted on the step of the inner cylinder of the fourth gear; and the annular plate and the helical groove. A compression spring installed between seat plates fixedly mounted on the shaft and biased in a direction to push the fourth gear toward the third gear; When a relative angular displacement occurs between the first gear and the second gear, the fourth gear deviates in angle with respect to the third gear, so that the fourth gear pushes against a ball moving along the helical groove. The distance moved in the axial direction is taken out by a lever in contact with the side surface of the fourth gear, and the amount of displacement at this time is measured by a displacement detector to provide a motor output control signal. Drive unit for an electric bicycle. 10. The electric bicycle drive unit according to claim 1, wherein the angular displacement detecting mechanism for detecting a relative angular displacement between the first gear and the second gear has both ends. A helical groove shaft rotatably supported by bearings and having a plurality of helical grooves arranged in a cylindrical shaft portion between the bearings; a third gear meshed with the first gear and fixed to the helical groove shaft; A projection having the same number of the same helical angles as the second internal gear, which is slidably engaged with the helical groove shaft in both the rotational direction and the axial direction and engages with the helical groove of the helical groove shaft. A fourth gear in which a portion is disposed, and when a relative angular displacement occurs between the first gear and the second gear according to the magnitude of the stepping torque, the fourth gear By shifting the angle with respect to the third gear, the fourth gear Electric bicycle drive unit, characterized in that detecting the distance traveled along the helical groove includes a detector for a motor output control signal. 11. The detecting means according to claim 10, wherein a distance that the fourth gear moves along the helical groove is taken out by a lever in contact with a side surface of the fourth gear, and a displacement amount at this time is obtained. A drive unit for an electric bicycle, wherein the drive unit is configured to be a motor output control signal measured by a displacement detector. 12. The angular displacement detection mechanism for detecting a relative angular displacement between the first gear and the second gear of the electric bicycle drive unit according to claim 8, wherein the fourth gear has a step. A ball bearing externally fitted to the shaft cylinder portion, a bearing press ring externally fitted to the ball bearing, and a biasing member disposed between the bearing press ring and the casing for urging the fourth gear toward the third gear. A compression spring and a non-rotating shaft of the bearing presser ring fixed to the casing in parallel with the helical shaft. The first gear is connected to the first gear according to the magnitude of the stepping torque. When a relative angular displacement occurs in the second gear, the fourth gear is displaced in angle with respect to the third gear, so that the fourth gear is pushed by a ball moving along the helical groove and is axially displaced. Travel distance of the bearing through the ball bearing and the bearing retaining ring. Removed by lever on the side surface of the ring in contact with the electric bicycle drive unit, characterized by being configured such that the motor output control signal as measured by the displacement detecting meter displacement amount at this time. 13. The angular displacement detection mechanism for detecting a relative angular displacement between the first gear and the second gear of the electric bicycle drive unit according to claim 10;
A ball bearing externally fitted to the stepped shaft cylinder portion of the gear, a bearing press ring externally fitted to the ball bearing, and a fourth gear disposed between the bearing press ring and the casing, and a fourth gear disposed on the third gear side. A compression spring biased in the pushing direction and a detent shaft of the bearing presser ring fixed to the casing in parallel with the helical shaft are additionally provided. When a relative angular displacement occurs between the first gear and the second gear, the angle at which the fourth gear shifts with respect to the third gear shifts the distance that the fourth gear moves along the helical groove. Through the ball bearing and the bearing retaining ring, taken out by a lever that is in contact with the side surface of the bearing retaining ring, and measuring the amount of displacement at this time with a displacement detector to obtain a motor output control signal. Characteristic drive unit for electric bicycle. 14. The electric bicycle drive unit according to claim 1, wherein the angular displacement detecting mechanism for detecting a relative angular displacement between the first gear and the second gear has both ends. A serration shaft rotatably supported by bearings and having a cylindrical shaft portion and a helical serration portion between the bearings; a third gear engaged with the first gear and fixed to the serration shaft; A bush is inserted into the inner cylinder so as to be slidably engaged with the serration shaft in both the rotational direction and the axial direction while meshing with the gears, and the same helical angle of engagement with the helical serration of the serration shaft in the same cylinder. A fourth gear having internal serrations, a ball bearing externally fitted to the stepped shaft cylindrical portion of the fourth gear, a bearing press ring externally fitted to the ball bearing, and a bearing press ring and the casing. A compression spring installed between the compression springs and biasing the fourth gear toward the third gear; and a detent shaft for the bearing retaining ring fixed to the casing in parallel with the helical shaft. When a relative angular displacement occurs between the first gear and the second gear in accordance with the magnitude of the stepping torque, the angle of the fourth gear shifts with respect to the third gear. The distance that the fourth gear moves along the helical serration is taken out by the lever that is in contact with the side surface of the bearing press ring via the ball bearing and the bearing press ring, and the displacement amount at this time is measured by a displacement detector. A drive unit for an electric bicycle, characterized in that the drive unit is configured to be used as a motor output control signal as measured by: 15. The angular displacement detecting mechanism for detecting a relative angular displacement between the first gear and the second gear of the electric bicycle drive unit according to claim 14, wherein
Instead of the fourth gear internally fitted with a bush that is slidably engaged with the serration shaft while meshing with the first gear, the second serration shaft can be slid in both the rotational direction and the axial direction while meshing with the second gear. A drive unit for an electric bicycle, wherein a fourth gear having a low friction coefficient having an inner serration engaged with the helical serration of the serration shaft is incorporated in a part of the same inner cylinder. 16. The electric bicycle drive unit according to claim 1, wherein the angular displacement detection mechanism for detecting a relative angular displacement between the first gear and the second gear has both ends. A serration shaft rotatably supported by bearings and having a cylindrical shaft portion and a helical serration portion between the bearings; a third gear engaged with the first gear and fixed to the serration shaft; A bush made of a low-friction material is fitted into the inner cylinder so that the bush is slidably engaged with the serration shaft in both the rotational direction and the axial direction while meshing with the gears, and engages with the helical serration of the serration shaft in the same cylinder. A fourth gear having an inner serration of the same helical angle, a ball bearing externally fitted to the stepped cylindrical portion of the fourth gear, and a casing provided at one protruding end provided on the ring-shaped plate. There is a fulcrum that abuts on both sides of the ring, and a projection that abuts on the side surface of the outer ring of the ball bearing of the fourth gear shaft as a point of force is provided. A lever lever, a detent pin parallel to the serration axis, which is fixed to the casing and is inserted into a hole provided in an action point plate portion of the lever lever,
A compression spring biasing the lever lever to push the ball bearing of the fourth gear shaft via a projection serving as a point of force, and a displacement detector that converts the moving distance of the point of action of the lever lever into an angular displacement to take out. When a relative angular displacement occurs between the first gear and the second gear according to the magnitude of the stepping torque, the angle of the fourth gear with respect to the third gear is changed. By shifting, the distance that the fourth gear moves along the helical serration is doubled by the lever that is in contact with the outer ring side surface of the ball bearing of the fourth gear shaft, and the displacement of the point of action of the lever is increased. A drive unit for an electric bicycle, wherein the drive unit is taken out by a displacement detector and the detected value is used as a motor output control signal. 17. The angular displacement detection mechanism for detecting a relative angular displacement between the first gear and the second gear of the electric bicycle drive unit according to claim 16, wherein
A bearing presser ring whose rotation direction is restrained by a detent pin fixed to the casing and externally fitted to the ball bearing of the stepped shaft cylinder portion of the gear is additionally provided, and the ball bearing is inserted through the bearing presser ring. A drive unit for an electric bicycle, wherein the protrusions on both sides of the ring portion of the lever are brought into contact with the side surface of the outer ring of the electric bicycle.
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