JP3472375B2 - アシストモータ付き自転車におけるクランクペダル位置制御装置 - Google Patents
アシストモータ付き自転車におけるクランクペダル位置制御装置Info
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- JP3472375B2 JP3472375B2 JP07902595A JP7902595A JP3472375B2 JP 3472375 B2 JP3472375 B2 JP 3472375B2 JP 07902595 A JP07902595 A JP 07902595A JP 7902595 A JP7902595 A JP 7902595A JP 3472375 B2 JP3472375 B2 JP 3472375B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、クランクペダルの踏力
を車輪に伝達する動力伝達系に走行用バッテリで駆動さ
れるアシストモータを介装し、クランクペダルの踏力に
応じてアシストモータを駆動するアシストモータ付き自
転車に関し、特にそのクランクペダル位置制御装置に関
する。
を車輪に伝達する動力伝達系に走行用バッテリで駆動さ
れるアシストモータを介装し、クランクペダルの踏力に
応じてアシストモータを駆動するアシストモータ付き自
転車に関し、特にそのクランクペダル位置制御装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】かかるアシストモータ付き自転車は、例
えば、特開平4−321482号公報、特開平5−24
6378号公報により公知である。
えば、特開平4−321482号公報、特開平5−24
6378号公報により公知である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、アシストモ
ータの有無に関わらず、自転車を発進させるときにクラ
ンクペダルの回転位置が適切でないと強い踏力を加える
ことが難しいため、従来は足でクランクペダルを逆回転
させて乗員の好みにあった初期位置にセットしてから自
転車を発進させていた。
ータの有無に関わらず、自転車を発進させるときにクラ
ンクペダルの回転位置が適切でないと強い踏力を加える
ことが難しいため、従来は足でクランクペダルを逆回転
させて乗員の好みにあった初期位置にセットしてから自
転車を発進させていた。
【0004】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、クランクペダルを乗員の好みにあった初期位置に自
動的にセットすることが可能なアシストモータ付き自転
車におけるクランクペダル位置制御装置を提供すること
を目的とする。
で、クランクペダルを乗員の好みにあった初期位置に自
動的にセットすることが可能なアシストモータ付き自転
車におけるクランクペダル位置制御装置を提供すること
を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1に記載された発明は、クランクペダルの踏
力を車輪に伝達する動力伝達系に走行用バッテリで駆動
されるアシストモータを介装し、クランクペダルの踏力
に応じてアシストモータを駆動するアシストモータ付き
自転車において、前記アシストモータによるアシスト走
行を可能にする電源スイッチと、前記クランクペダルの
回転位置を検出する回転位置センサと、発進時における
前記クランクペダルの初期位置を記憶する記憶手段と、
前記電源スイッチの閉成時に前記クランクペダルの回転
位置を前記記憶手段に記憶された初期位置に一致させる
べくアシストモータを駆動可能な制御手段とを備えてお
り、前記記憶手段は、これに記憶される初期位置の変更
が可能であり、前記クランクペダルは、前記電源スイッ
チが閉成された場合に、前記アシストモータの駆動力で
前記初期位置まで自動的に移動可能であることを特徴と
する。
に、請求項1に記載された発明は、クランクペダルの踏
力を車輪に伝達する動力伝達系に走行用バッテリで駆動
されるアシストモータを介装し、クランクペダルの踏力
に応じてアシストモータを駆動するアシストモータ付き
自転車において、前記アシストモータによるアシスト走
行を可能にする電源スイッチと、前記クランクペダルの
回転位置を検出する回転位置センサと、発進時における
前記クランクペダルの初期位置を記憶する記憶手段と、
前記電源スイッチの閉成時に前記クランクペダルの回転
位置を前記記憶手段に記憶された初期位置に一致させる
べくアシストモータを駆動可能な制御手段とを備えてお
り、前記記憶手段は、これに記憶される初期位置の変更
が可能であり、前記クランクペダルは、前記電源スイッ
チが閉成された場合に、前記アシストモータの駆動力で
前記初期位置まで自動的に移動可能であることを特徴と
する。
【0006】また請求項2に記載された発明は、請求項
1の構成に加えて、クランクペダルを初期位置に停止さ
せるべく該クランクペダルの回転を制動する制動手段を
備えたことを特徴とする。
1の構成に加えて、クランクペダルを初期位置に停止さ
せるべく該クランクペダルの回転を制動する制動手段を
備えたことを特徴とする。
【0007】また請求項3に記載された発明は、クラン
クペダルの踏力を車輪に伝達する動力伝達系に走行用バ
ッテリで駆動されるアシストモータを介装し、クランク
ペダルの踏力に応じてアシストモータを駆動するアシス
トモータ付き自転車において、前記アシストモータによ
るアシスト走行を可能にする電源スイッチと、前記クラ
ンクペダルの回転位置を検出する回転位置センサと、発
進時における前記クラ ンクペダルの初期位置を記憶する
記憶手段と、前記電源スイッチの閉成時に前記クランク
ペダルの回転位置を前記記憶手段に記憶された初期位置
に一致させるべくアシストモータを駆動可能な制御手段
とを備えており、発進時にクランクペダルに第1踏力が
加えられたとき、そのときのクランクペダルの回転位置
を初期位置として記憶手段に記憶することを特徴とす
る。
クペダルの踏力を車輪に伝達する動力伝達系に走行用バ
ッテリで駆動されるアシストモータを介装し、クランク
ペダルの踏力に応じてアシストモータを駆動するアシス
トモータ付き自転車において、前記アシストモータによ
るアシスト走行を可能にする電源スイッチと、前記クラ
ンクペダルの回転位置を検出する回転位置センサと、発
進時における前記クラ ンクペダルの初期位置を記憶する
記憶手段と、前記電源スイッチの閉成時に前記クランク
ペダルの回転位置を前記記憶手段に記憶された初期位置
に一致させるべくアシストモータを駆動可能な制御手段
とを備えており、発進時にクランクペダルに第1踏力が
加えられたとき、そのときのクランクペダルの回転位置
を初期位置として記憶手段に記憶することを特徴とす
る。
【0008】
【作 用】請求項1〜3の各構成によれば、発進時に電
源スイッチを閉成するとアシストモータが駆動されてク
ランクペダルの回転位置が予め記憶された初期位置にセ
ットされるため、クランクペダルの回転位置を人力で前
記初期位置にセットする必要がなくなり、発進を容易に
行うことが可能となる。
源スイッチを閉成するとアシストモータが駆動されてク
ランクペダルの回転位置が予め記憶された初期位置にセ
ットされるため、クランクペダルの回転位置を人力で前
記初期位置にセットする必要がなくなり、発進を容易に
行うことが可能となる。
【0009】また特に請求項1の構成によれば、前記記
憶手段は、これに記憶される初期位置の変更が可能であ
る。
憶手段は、これに記憶される初期位置の変更が可能であ
る。
【0010】また特に請求項2の構成によれば、アシス
トモータによりクランクペダルが初期位置まで回転した
ときに制動手段が作動してクランクペダルの回転を制動
する。これにより、クランクペダルが慣性で初期位置を
通過することが防止される。
トモータによりクランクペダルが初期位置まで回転した
ときに制動手段が作動してクランクペダルの回転を制動
する。これにより、クランクペダルが慣性で初期位置を
通過することが防止される。
【0011】また特に請求項3の構成によれば、発進時
にクランクペダルに第1踏力が加えられたときの回転位
置が初期位置として記憶され、次回の発進時に記憶され
た初期位置にクランクペダルがセットされる。
にクランクペダルに第1踏力が加えられたときの回転位
置が初期位置として記憶され、次回の発進時に記憶され
た初期位置にクランクペダルがセットされる。
【0012】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。
する。
【0013】図1〜図9は本発明の一実施例を示すもの
で、図1は自転車の全体側面図、図2は図1の2−2線
拡大断面図、図3は図2の3−3線断面図、図4は図3
の4−4線断面図、図5は図2の5−5線拡大断面図、
図6は図4の6部拡大図、図7は図1の7方向から見た
スケルトン図、図8は制御系のブロック図、図9は作用
を説明するフローチャートである。
で、図1は自転車の全体側面図、図2は図1の2−2線
拡大断面図、図3は図2の3−3線断面図、図4は図3
の4−4線断面図、図5は図2の5−5線拡大断面図、
図6は図4の6部拡大図、図7は図1の7方向から見た
スケルトン図、図8は制御系のブロック図、図9は作用
を説明するフローチャートである。
【0014】図1に示すように、自転車Bは側面視でV
字状をなすメインフレーム1を備えており、このメイン
フレーム1の前端に設けたヘッドパイプ2に回動自在に
枢支されたフロントフォーク3の上端及び下端に、それ
ぞれハンドル4及び前輪Wfが支持される。メインフレ
ーム1の下端近傍から後方に延びてステー5,5によっ
て補強されたリヤフォーク6,6に後輪Wrが支持され
る。メインフレーム1の下端に回転自在に支持されたク
ランク軸7は左右一対のクランクアーム8L ,8R を備
えており、これらクランクアーム8L ,8R の先端にそ
れぞれクランクペダル9L ,9R が設けられる。クラン
ク軸7によって回転する駆動スプロケット10と後輪W
rの車軸に設けた従動スプロケット11とがチェーン1
2で接続されており、クランクペダル9L ,9R の踏力
によりクランク軸7が回転すると、その回転が駆動スプ
ロケット10、チェーン12及び従動スプロケット11
を介して後輪Wrに伝達される。
字状をなすメインフレーム1を備えており、このメイン
フレーム1の前端に設けたヘッドパイプ2に回動自在に
枢支されたフロントフォーク3の上端及び下端に、それ
ぞれハンドル4及び前輪Wfが支持される。メインフレ
ーム1の下端近傍から後方に延びてステー5,5によっ
て補強されたリヤフォーク6,6に後輪Wrが支持され
る。メインフレーム1の下端に回転自在に支持されたク
ランク軸7は左右一対のクランクアーム8L ,8R を備
えており、これらクランクアーム8L ,8R の先端にそ
れぞれクランクペダル9L ,9R が設けられる。クラン
ク軸7によって回転する駆動スプロケット10と後輪W
rの車軸に設けた従動スプロケット11とがチェーン1
2で接続されており、クランクペダル9L ,9R の踏力
によりクランク軸7が回転すると、その回転が駆動スプ
ロケット10、チェーン12及び従動スプロケット11
を介して後輪Wrに伝達される。
【0015】メインフレーム1の下部に設けられて駆動
スプロケット10に接続されたアシストモータ13は、
クランクペダル9L ,9R の踏力をアシストする駆動力
を発生する。メインフレーム1の前部に設けられたバッ
テリボックス14にはアシストモータ13を駆動する複
数のNi−Cd電池よりなる走行用バッテリ15が収納
され、バッテリボックス14の前端に電源スイッチ16
が設けられる。メインフレーム1の後部にはアシストモ
ータ13の駆動を制御する電子制御ユニットやモータド
ライバー等の制御装置17が設けられる。
スプロケット10に接続されたアシストモータ13は、
クランクペダル9L ,9R の踏力をアシストする駆動力
を発生する。メインフレーム1の前部に設けられたバッ
テリボックス14にはアシストモータ13を駆動する複
数のNi−Cd電池よりなる走行用バッテリ15が収納
され、バッテリボックス14の前端に電源スイッチ16
が設けられる。メインフレーム1の後部にはアシストモ
ータ13の駆動を制御する電子制御ユニットやモータド
ライバー等の制御装置17が設けられる。
【0016】次に、図2〜図7に基づいて自転車Bの駆
動機構Dの構造を詳述する。
動機構Dの構造を詳述する。
【0017】駆動機構Dを収納するギヤハウジングは、
その主体部を構成する左ハウジング21と、左ハウジン
グ21に右側面開口部を閉塞する右ハウジング22と、
左ハウジング21の下面に結合される下部ハウジング2
3とからなる。左ハウジング21の前上部は2本のボル
ト24,24によってメインフレーム1の下端に結合さ
れるとともに、左ハウジング21及び右ハウジング22
の後部は1本のボルト25によってリヤフォーク6,6
の前端に共締めされる。また、下部ハウジング23は複
数本のボルト26…(図3に1本のみ図示)によって左
ハウジング21の下面に結合される。
その主体部を構成する左ハウジング21と、左ハウジン
グ21に右側面開口部を閉塞する右ハウジング22と、
左ハウジング21の下面に結合される下部ハウジング2
3とからなる。左ハウジング21の前上部は2本のボル
ト24,24によってメインフレーム1の下端に結合さ
れるとともに、左ハウジング21及び右ハウジング22
の後部は1本のボルト25によってリヤフォーク6,6
の前端に共締めされる。また、下部ハウジング23は複
数本のボルト26…(図3に1本のみ図示)によって左
ハウジング21の下面に結合される。
【0018】クランク軸7の右端は、右ハウジング22
にボールベアリング27を介して支持したスリーブ28
の内周にローラベアリング29を介して支持され、また
クランク軸7の左端は、左ハウジング21にボールベア
リング30を介して支持される。クランク軸7の軸方向
中間部には、直径方向に貫通して軸方向に延びる貫通孔
71 が形成される。貫通孔71 の内部にクランク軸7と
同軸に収納されたトーションバー31は、その左端(入
力端)に形成された頭部311 がカラー32を介してク
ランク軸7に結合されるとともに、その右端(出力端)
に形成された頭部312 が環状の駆動部材33の内周に
形成した凹溝に圧入により結合される(図4参照)。図
5に最も良く示されるように、クランク軸7の貫通孔7
1 の互いに対向する壁面は概略円弧状に湾曲しており、
これによりトーションバー31の自由端側の頭部312
の固定端側の頭部311 に対する所定角度の相対回転を
許容するとともに、過大な荷重が作用したときのトーシ
ョンバー31の最大捩じれ量を規制して該トーションバ
ー31の破断を防止している。
にボールベアリング27を介して支持したスリーブ28
の内周にローラベアリング29を介して支持され、また
クランク軸7の左端は、左ハウジング21にボールベア
リング30を介して支持される。クランク軸7の軸方向
中間部には、直径方向に貫通して軸方向に延びる貫通孔
71 が形成される。貫通孔71 の内部にクランク軸7と
同軸に収納されたトーションバー31は、その左端(入
力端)に形成された頭部311 がカラー32を介してク
ランク軸7に結合されるとともに、その右端(出力端)
に形成された頭部312 が環状の駆動部材33の内周に
形成した凹溝に圧入により結合される(図4参照)。図
5に最も良く示されるように、クランク軸7の貫通孔7
1 の互いに対向する壁面は概略円弧状に湾曲しており、
これによりトーションバー31の自由端側の頭部312
の固定端側の頭部311 に対する所定角度の相対回転を
許容するとともに、過大な荷重が作用したときのトーシ
ョンバー31の最大捩じれ量を規制して該トーションバ
ー31の破断を防止している。
【0019】前記スリーブ28の内周に固着されたベベ
ルギヤ34と前記駆動部材33との間に第1一方向クラ
ッチ35が設けられる。図5から明らかなように、第1
一方向クラッチ35は駆動部材33の外周に枢支されて
図示せぬスプリングで拡開する方向に付勢された4個の
ラチェッチ爪36…と、ベベルギヤ34の内周に形成さ
れた多数のラチェッチ歯341 …とから構成される。
ルギヤ34と前記駆動部材33との間に第1一方向クラ
ッチ35が設けられる。図5から明らかなように、第1
一方向クラッチ35は駆動部材33の外周に枢支されて
図示せぬスプリングで拡開する方向に付勢された4個の
ラチェッチ爪36…と、ベベルギヤ34の内周に形成さ
れた多数のラチェッチ歯341 …とから構成される。
【0020】従って、クランクペダル9L ,9R を踏ん
でクランク軸7を正転させると、クランク軸7のトルク
はトーションバー31、駆動部材33、第1一方向クラ
ッチ35、ベベルギヤ34及びスリーブ28を介して該
スリーブ28の外周にスプライン結合された前記駆動ス
プロケット10に伝達される。また、クランクペダル9
L ,9R を踏んでクランク軸7を逆転させると、第1一
方向クラッチ35がスリップすることにより、前記クラ
ンク軸7の逆転が許容される。
でクランク軸7を正転させると、クランク軸7のトルク
はトーションバー31、駆動部材33、第1一方向クラ
ッチ35、ベベルギヤ34及びスリーブ28を介して該
スリーブ28の外周にスプライン結合された前記駆動ス
プロケット10に伝達される。また、クランクペダル9
L ,9R を踏んでクランク軸7を逆転させると、第1一
方向クラッチ35がスリップすることにより、前記クラ
ンク軸7の逆転が許容される。
【0021】図3から明らかなように、左ハウジング2
1に支持されたアシストモータ13から前下方に延びる
出力軸131 は、その先端部がボールベアリング41を
介して左ハウジング21の下端に支持される。左ハウジ
ング21及び下部ハウジング23に、一対のボールベア
リング42,43を介して第1中間軸44が支持される
とともに、一対のボールベアリング45,46を介して
第2中間軸47が支持される。アシストモータ13の出
力軸131 に固設したスパーギヤ48が第1中間軸44
に第2一方向クラッチ49を介して支持したスパーギヤ
50に噛合し、第1中間軸44に固設したスパーギヤ5
1が第2中間軸47に固設したスパーギヤ52に噛合す
る。そして第2中間軸47に固設したベベルギヤ53が
前記スリーブ28に固設したベベルギヤ34に噛合す
る。
1に支持されたアシストモータ13から前下方に延びる
出力軸131 は、その先端部がボールベアリング41を
介して左ハウジング21の下端に支持される。左ハウジ
ング21及び下部ハウジング23に、一対のボールベア
リング42,43を介して第1中間軸44が支持される
とともに、一対のボールベアリング45,46を介して
第2中間軸47が支持される。アシストモータ13の出
力軸131 に固設したスパーギヤ48が第1中間軸44
に第2一方向クラッチ49を介して支持したスパーギヤ
50に噛合し、第1中間軸44に固設したスパーギヤ5
1が第2中間軸47に固設したスパーギヤ52に噛合す
る。そして第2中間軸47に固設したベベルギヤ53が
前記スリーブ28に固設したベベルギヤ34に噛合す
る。
【0022】従って、アシストモータ13が回転する
と、その出力軸131 のトルクは4個のスパーギヤ4
8,50,51,52、2個のベベルギヤ53,34及
びスリーブ28を介して駆動スプロケット10に伝達さ
れる。また、走行用バッテリ15の放電等によりアシス
トモータ13の駆動が停止したとき、クランクペダル9
L,9R の踏力による駆動スプロケット10の回転を妨
げないように第2一方向クラッチ49が空転する。
と、その出力軸131 のトルクは4個のスパーギヤ4
8,50,51,52、2個のベベルギヤ53,34及
びスリーブ28を介して駆動スプロケット10に伝達さ
れる。また、走行用バッテリ15の放電等によりアシス
トモータ13の駆動が停止したとき、クランクペダル9
L,9R の踏力による駆動スプロケット10の回転を妨
げないように第2一方向クラッチ49が空転する。
【0023】尚、第2一方向クラッチ49はソレノイド
駆動によるロック機構を備えており、ソレノイドに通電
すると空転側がロックされ、両方の回転方向に駆動力を
伝達することが可能となる。
駆動によるロック機構を備えており、ソレノイドに通電
すると空転側がロックされ、両方の回転方向に駆動力を
伝達することが可能となる。
【0024】クランクペダル9L ,9R の踏力を検出す
る踏力検出手段Sは、クランク軸7の外周に軸方向摺動
可能に嵌合し、且つクランク軸7と一体に回転するスラ
イダインナ61を備える。スライダインナ61の外周に
突設したフランジに複数個のボール62…を介してスラ
イダアウタ63が相対回転可能に支持される。図6を併
せて参照すると明らかなように、駆動部材33のスライ
ダインナ61側の端面にはその直径上に位置するように
一対の凹状のカム面331 ,331 が形成されるととも
に、スライダインナ61の端面には前記凹状のカム面3
31 ,331 に係合する一対の凸状のカム面611 ,6
11 が形成される。前記カム部材33及びスライダイン
ナ61は本発明の変換手段Cを構成する。
る踏力検出手段Sは、クランク軸7の外周に軸方向摺動
可能に嵌合し、且つクランク軸7と一体に回転するスラ
イダインナ61を備える。スライダインナ61の外周に
突設したフランジに複数個のボール62…を介してスラ
イダアウタ63が相対回転可能に支持される。図6を併
せて参照すると明らかなように、駆動部材33のスライ
ダインナ61側の端面にはその直径上に位置するように
一対の凹状のカム面331 ,331 が形成されるととも
に、スライダインナ61の端面には前記凹状のカム面3
31 ,331 に係合する一対の凸状のカム面611 ,6
11 が形成される。前記カム部材33及びスライダイン
ナ61は本発明の変換手段Cを構成する。
【0025】左ハウジング1にはクランク軸7を挟んで
ピボットボルト64とストロークセンサ65とが設けら
れており、一端をピボットボルト64に枢支されたセン
サアーム66の他端がストロークセンサ65の検出ロッ
ド651 に当接する。センサアーム66の中央部にはク
ランク軸7、スライダインナ61及びスライダアウタ6
3が貫通する開口661 (図2参照)が形成されてお
り、この開口661 から半径方向内向きに突出するよう
に一対の突起662 ,662 (図4参照)が形成され
る。一対の突起662 ,662 と左ハウジング21との
間にスプリング67が縮設されており、スプリング67
に弾発力で図4の右方向に付勢されたセンサアーム66
の一対の突起662 ,662 がスライダアウタ63を押
圧することにより、ボール62…を介してスライダイン
ナ61を駆動部材33に押し付ける。その結果、駆動部
材33のカム面331 ,331 がスライダインナ61の
カム面611 ,611 に弾発的に当接する。
ピボットボルト64とストロークセンサ65とが設けら
れており、一端をピボットボルト64に枢支されたセン
サアーム66の他端がストロークセンサ65の検出ロッ
ド651 に当接する。センサアーム66の中央部にはク
ランク軸7、スライダインナ61及びスライダアウタ6
3が貫通する開口661 (図2参照)が形成されてお
り、この開口661 から半径方向内向きに突出するよう
に一対の突起662 ,662 (図4参照)が形成され
る。一対の突起662 ,662 と左ハウジング21との
間にスプリング67が縮設されており、スプリング67
に弾発力で図4の右方向に付勢されたセンサアーム66
の一対の突起662 ,662 がスライダアウタ63を押
圧することにより、ボール62…を介してスライダイン
ナ61を駆動部材33に押し付ける。その結果、駆動部
材33のカム面331 ,331 がスライダインナ61の
カム面611 ,611 に弾発的に当接する。
【0026】クランク軸7とトーションバー31の頭部
311 とを結合するカラー32の外周に形成した歯部3
21 に、左ハウジング21に支持した回転数センサ68
及び回転位置センサ69が対向する。回転数センサ68
はクランク軸7の回転数を検出し、また回転位置センサ
69はクランク軸7の回転位置(即ち、クランクペダル
9L ,9R の回転位置)を検出する。尚、回転数センサ
68及び回転位置センサ69は、回転パルスに位置パル
スを重畳することにより一体化が可能である。
311 とを結合するカラー32の外周に形成した歯部3
21 に、左ハウジング21に支持した回転数センサ68
及び回転位置センサ69が対向する。回転数センサ68
はクランク軸7の回転数を検出し、また回転位置センサ
69はクランク軸7の回転位置(即ち、クランクペダル
9L ,9R の回転位置)を検出する。尚、回転数センサ
68及び回転位置センサ69は、回転パルスに位置パル
スを重畳することにより一体化が可能である。
【0027】前記カラー32の外周に形成した歯部32
1 に制動手段70が対向しており、制動手段70をソレ
ノイドで駆動して前記歯部321 に摩擦力を付与するこ
とにより、クランク軸7の回転に制動力が付与される。
また、制動手段70はこのような機械的な手段に限定さ
れず、アシストモータ13に逆電圧を印加したりアシス
トモータ13の電流をショートさせる等の電気的な手段
を採用することができる。
1 に制動手段70が対向しており、制動手段70をソレ
ノイドで駆動して前記歯部321 に摩擦力を付与するこ
とにより、クランク軸7の回転に制動力が付与される。
また、制動手段70はこのような機械的な手段に限定さ
れず、アシストモータ13に逆電圧を印加したりアシス
トモータ13の電流をショートさせる等の電気的な手段
を採用することができる。
【0028】図8に示すように、制御手段71及び記憶
手段72を有する制御装置17には回転数センサ68、
回転位置センサ69、ストロークセンサ65及び電源ス
イッチ16が接続されており、制御手段71はそれらセ
ンサで検出したクランク軸回転数、クランク軸回転位
置、踏力、電源スイッチ16のON/OFF及び記憶手
段に記憶されたマップやプログラムに基づいてアシスト
モータ13、ロック機構を有する第2一方向クラッチ4
9及び制動手段70の作動を制御する。
手段72を有する制御装置17には回転数センサ68、
回転位置センサ69、ストロークセンサ65及び電源ス
イッチ16が接続されており、制御手段71はそれらセ
ンサで検出したクランク軸回転数、クランク軸回転位
置、踏力、電源スイッチ16のON/OFF及び記憶手
段に記憶されたマップやプログラムに基づいてアシスト
モータ13、ロック機構を有する第2一方向クラッチ4
9及び制動手段70の作動を制御する。
【0029】次に、前述の構成を備えた本発明の実施例
の作用について説明する。
の作用について説明する。
【0030】自転車Bを走行させるべく乗員がクランク
ペダル9L ,9R を踏むと、クランクアーム8L ,8R
を介してクランク軸7が回転し、そのクランク軸7のト
ルクはトーションバー31から駆動部材33、第1一方
向クラッチ35、ベベルギヤ34、スリーブ28、駆動
スプロケット10、チェーン12及び従動スプロケット
11を介して後輪Wrに伝達される。このとき、クラン
クペダル9L ,9R の踏力の大きさが踏力検出手段Sに
より検出される。
ペダル9L ,9R を踏むと、クランクアーム8L ,8R
を介してクランク軸7が回転し、そのクランク軸7のト
ルクはトーションバー31から駆動部材33、第1一方
向クラッチ35、ベベルギヤ34、スリーブ28、駆動
スプロケット10、チェーン12及び従動スプロケット
11を介して後輪Wrに伝達される。このとき、クラン
クペダル9L ,9R の踏力の大きさが踏力検出手段Sに
より検出される。
【0031】即ち、クランクペダル9L ,9R の踏力に
応じたトルクがトーションバー31に作用することによ
り、該トーションバー31がクランク軸7に対して所定
角度だけ相対回転する。トーションバー31がクランク
軸7に対して相対回転すると、図6に示すようにクラン
ク軸7に相対回転不能且つ軸方向摺動可能に支持された
スライダインナ61が、トーションバー31の出力端に
結合された駆動部材33に対して矢印a方向に相対回転
する。その結果、スライダインナ61のカム面611 ,
611 が駆動部材33のカム面331 ,331 に押圧さ
れることにより、スライダインナ61がスプリング67
の弾発力に抗してクランク軸7上を矢印b方向に摺動
し、スライダインナ61と一体のスライダアウタ63に
突起662,662 を押圧されたセンサアーム66がピ
ボットボルト64回りに揺動してストロークセンサ65
の検出ロッド651 を押圧する。このとき、ストローク
センサ65の検出ロッド651 のストロークはトーショ
ンバー31の捩じれ量、即ちクランクペダル9L ,9R
の踏力に比例するため、ストロークセンサ65の出力に
基づいて踏力を検出することができる。
応じたトルクがトーションバー31に作用することによ
り、該トーションバー31がクランク軸7に対して所定
角度だけ相対回転する。トーションバー31がクランク
軸7に対して相対回転すると、図6に示すようにクラン
ク軸7に相対回転不能且つ軸方向摺動可能に支持された
スライダインナ61が、トーションバー31の出力端に
結合された駆動部材33に対して矢印a方向に相対回転
する。その結果、スライダインナ61のカム面611 ,
611 が駆動部材33のカム面331 ,331 に押圧さ
れることにより、スライダインナ61がスプリング67
の弾発力に抗してクランク軸7上を矢印b方向に摺動
し、スライダインナ61と一体のスライダアウタ63に
突起662,662 を押圧されたセンサアーム66がピ
ボットボルト64回りに揺動してストロークセンサ65
の検出ロッド651 を押圧する。このとき、ストローク
センサ65の検出ロッド651 のストロークはトーショ
ンバー31の捩じれ量、即ちクランクペダル9L ,9R
の踏力に比例するため、ストロークセンサ65の出力に
基づいて踏力を検出することができる。
【0032】而して、制御装置17の制御手段71は、
踏力検出手段Sで検出した踏力とクランク軸回転数セン
サ68で検出した車速とに基づいてアシストトルク(ア
シスト量及びアシストタイミング)をマップ検索し、そ
のアシストトルクを発揮させるべくアシストモータ13
の駆動を制御する。
踏力検出手段Sで検出した踏力とクランク軸回転数セン
サ68で検出した車速とに基づいてアシストトルク(ア
シスト量及びアシストタイミング)をマップ検索し、そ
のアシストトルクを発揮させるべくアシストモータ13
の駆動を制御する。
【0033】ところで、アシストトルクはクランクペダ
ル9L ,9R が1回転する間に踏力の変化に対応して増
減するが、個々の乗員によって踏力の加え方に個人差が
あり、しかも踏力を検出してからアシストモータ13が
アシスト力を発揮するまでに時間遅れがあるため、乗員
に違和感を与えることがある。そこで、回転位置センサ
69で検出したクランクペダル9L ,9R の回転位置
(クランク軸7の回転位置)と、それに対応する踏力と
を学習値として記憶手段72に記憶しておき、蓄積され
た学習値に応じて前記マップ検索したアシストトルクの
アシスト量及びアシストタイミングを補正する。これに
より、アシストモータ13に乗員の好みに応じた最適の
アシストトルクを発揮させることが可能となる。
ル9L ,9R が1回転する間に踏力の変化に対応して増
減するが、個々の乗員によって踏力の加え方に個人差が
あり、しかも踏力を検出してからアシストモータ13が
アシスト力を発揮するまでに時間遅れがあるため、乗員
に違和感を与えることがある。そこで、回転位置センサ
69で検出したクランクペダル9L ,9R の回転位置
(クランク軸7の回転位置)と、それに対応する踏力と
を学習値として記憶手段72に記憶しておき、蓄積され
た学習値に応じて前記マップ検索したアシストトルクの
アシスト量及びアシストタイミングを補正する。これに
より、アシストモータ13に乗員の好みに応じた最適の
アシストトルクを発揮させることが可能となる。
【0034】次に、図9のフローチャートを参照しなが
ら、発進時におけるクランクペダル9L ,9R の初期位
置の制御について説明する。
ら、発進時におけるクランクペダル9L ,9R の初期位
置の制御について説明する。
【0035】発進時におけるクランクペダル9L ,9R
の初期位置の制御は、乗員が自転車Bを発進させるとき
に、クランクペダル9L ,9R の回転位置を踏力を加え
易い初期位置に予めセットするためのものである。
の初期位置の制御は、乗員が自転車Bを発進させるとき
に、クランクペダル9L ,9R の回転位置を踏力を加え
易い初期位置に予めセットするためのものである。
【0036】前記初期位置の制御は、乗員がアシスト走
行を開始すべく電源スイッチ16をONしたときに実行
される(ステップS1)。電源スイッチ16をONした
ときに回転数センサ68の出力に基づいて自転車Bが走
行中であると判断された場合には、即ち人力のみによる
走行中にアシスト走行に切り換えた場合には、初期位置
の制御は不要であるために実行されない(ステップS
2)。
行を開始すべく電源スイッチ16をONしたときに実行
される(ステップS1)。電源スイッチ16をONした
ときに回転数センサ68の出力に基づいて自転車Bが走
行中であると判断された場合には、即ち人力のみによる
走行中にアシスト走行に切り換えた場合には、初期位置
の制御は不要であるために実行されない(ステップS
2)。
【0037】さて、ステップS1,S2において自転車
Bの停止中に電源スイッチ16をONしたとき、回転位
置センサ69で検出したクランクペダル9L ,9R の回
転位置が記憶手段72に記憶した初期位置に一致してい
なければ(ステップS3)、第2一方向クラッチ49を
ロックしてアシストモータ13を逆転駆動する(ステッ
プS4)。
Bの停止中に電源スイッチ16をONしたとき、回転位
置センサ69で検出したクランクペダル9L ,9R の回
転位置が記憶手段72に記憶した初期位置に一致してい
なければ(ステップS3)、第2一方向クラッチ49を
ロックしてアシストモータ13を逆転駆動する(ステッ
プS4)。
【0038】その結果、アシストモータ13の出力軸1
31 のトルクはスパーギヤ48、スパーギヤ50、第2
一方向クラッチ49、スパーギヤ51、スパーギヤ5
2、ベベルギヤ53、ベベルギヤ34、第1一方向クラ
ッチ35及びトーションバー31を介してクランク軸7
に伝達され、クランクペダル9L ,9R を逆回転(後進
方向)させる。このとき、第1一方向クラッチ35は自
動的に係合し、また第2一方向クラッチ49は制御手段
7からの指令でロックしているため、前記アシストモー
タ13のトルクをクランク軸7に伝達することができ
る。
31 のトルクはスパーギヤ48、スパーギヤ50、第2
一方向クラッチ49、スパーギヤ51、スパーギヤ5
2、ベベルギヤ53、ベベルギヤ34、第1一方向クラ
ッチ35及びトーションバー31を介してクランク軸7
に伝達され、クランクペダル9L ,9R を逆回転(後進
方向)させる。このとき、第1一方向クラッチ35は自
動的に係合し、また第2一方向クラッチ49は制御手段
7からの指令でロックしているため、前記アシストモー
タ13のトルクをクランク軸7に伝達することができ
る。
【0039】クランクペダル9L ,9R が逆転して初期
位置の所定角度だけ手前位置に達すると、制動に要する
時間遅れを考慮して早めに制動手段70を作動させる
(ステップS5)。そしてクランクペダル9L ,9R が
記憶手段72に記憶された初期位置に達したことを回転
位置センサ69が検出すると(ステップS6)、アシス
トモータ13を停止させるとともに、制動手段70の作
動を停止してクランクペダル9L ,9R を前記初期位置
に正しく停止させる(ステップS7)。尚、第2一方向
クラッチ49はクランクペダル9L ,9R の停止後に自
動的にロック解除される。
位置の所定角度だけ手前位置に達すると、制動に要する
時間遅れを考慮して早めに制動手段70を作動させる
(ステップS5)。そしてクランクペダル9L ,9R が
記憶手段72に記憶された初期位置に達したことを回転
位置センサ69が検出すると(ステップS6)、アシス
トモータ13を停止させるとともに、制動手段70の作
動を停止してクランクペダル9L ,9R を前記初期位置
に正しく停止させる(ステップS7)。尚、第2一方向
クラッチ49はクランクペダル9L ,9R の停止後に自
動的にロック解除される。
【0040】上述のようにして、クランクペダル9L ,
9R の回転位置が、発進時に乗員が踏力を加えやすい初
期位置に自動的にセットされるので、発進の度に乗員が
クランクペダル9L ,9R の回転位置を調整する必要が
なくなり、速やかな発進が可能になって利便性が向上す
る。
9R の回転位置が、発進時に乗員が踏力を加えやすい初
期位置に自動的にセットされるので、発進の度に乗員が
クランクペダル9L ,9R の回転位置を調整する必要が
なくなり、速やかな発進が可能になって利便性が向上す
る。
【0041】自転車Bが停止している状態から乗員がク
ランクペダル9L ,9R に踏力(この踏力を第1踏力と
いう)を加えて発進を行ったとき、その第1踏力が加え
られたクランクペダル9L ,9R の回転位置(この回転
位置を第1踏力導入位置という)を検出し(ステップS
8)、検出した第1踏力導入位置を初期位置として記憶
手段72に記憶する(ステップS9)。この記憶は発進
の度に更新されるが、アシストモータ13によりセット
された初期位置から発進が行われる限り、記憶された初
期位置は変更されない。
ランクペダル9L ,9R に踏力(この踏力を第1踏力と
いう)を加えて発進を行ったとき、その第1踏力が加え
られたクランクペダル9L ,9R の回転位置(この回転
位置を第1踏力導入位置という)を検出し(ステップS
8)、検出した第1踏力導入位置を初期位置として記憶
手段72に記憶する(ステップS9)。この記憶は発進
の度に更新されるが、アシストモータ13によりセット
された初期位置から発進が行われる限り、記憶された初
期位置は変更されない。
【0042】しかしながら、乗員の好みが変わったり、
他の乗員が自転車Bを使用する場合には、アシストモー
タ13によりセットされたクランクペダル9L ,9R の
初期位置を手動で変更した後に発進を行えば、その変更
された初期位置が新たな初期位置として既に記憶されて
いる前回の初期位置に代わって記憶される。このように
して、クランクペダル9L ,9R の初期位置の変更を任
意に行うことが可能となる。
他の乗員が自転車Bを使用する場合には、アシストモー
タ13によりセットされたクランクペダル9L ,9R の
初期位置を手動で変更した後に発進を行えば、その変更
された初期位置が新たな初期位置として既に記憶されて
いる前回の初期位置に代わって記憶される。このように
して、クランクペダル9L ,9R の初期位置の変更を任
意に行うことが可能となる。
【0043】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
【0044】
【発明の効果】以上のように、請求項1〜3の各発明に
よれば、クランクペダルの踏力に応じてアシストモータ
を駆動するアシストモータ付き自転車において、アシス
トモータによるアシスト走行を可能にする電源スイッチ
と、クランクペダルの回転位置を検出する回転位置セン
サと、発進時におけるクランクペダルの初期位置を記憶
する記憶手段と、前記電源スイッチの閉成時にクランク
ペダルの回転位置を前記 記憶手段に記憶された初期位置
に一致させるべくアシストモータを駆動可能な制御手段
とを備えるので、アシスト走行を可能にする電源スイッ
チを閉成すると、アシストモータによりクランクペダル
を駆動して前記記憶手段に予め記憶された初期位置、即
ち発進時に乗員が踏力を加え易い初期位置に自動的にセ
ットすることが可能となり、これにより、クランクペダ
ルの回転位置を人力で初期位置にセットする必要がなく
なって利便性が向上する。
よれば、クランクペダルの踏力に応じてアシストモータ
を駆動するアシストモータ付き自転車において、アシス
トモータによるアシスト走行を可能にする電源スイッチ
と、クランクペダルの回転位置を検出する回転位置セン
サと、発進時におけるクランクペダルの初期位置を記憶
する記憶手段と、前記電源スイッチの閉成時にクランク
ペダルの回転位置を前記 記憶手段に記憶された初期位置
に一致させるべくアシストモータを駆動可能な制御手段
とを備えるので、アシスト走行を可能にする電源スイッ
チを閉成すると、アシストモータによりクランクペダル
を駆動して前記記憶手段に予め記憶された初期位置、即
ち発進時に乗員が踏力を加え易い初期位置に自動的にセ
ットすることが可能となり、これにより、クランクペダ
ルの回転位置を人力で初期位置にセットする必要がなく
なって利便性が向上する。
【0045】また特に請求項1,2の各発明によれば、
前記記憶手段は、これに記憶される初期位置の変更が可
能である。
前記記憶手段は、これに記憶される初期位置の変更が可
能である。
【0046】また特に請求項2の発明によれば、アシス
トモータがクランクペダルを初期位置にセットするとき
に制動手段が初期位置においてクランクペダルを制動す
るので、クランクペダルを正確に初期位置に停止させる
ことができる。
トモータがクランクペダルを初期位置にセットするとき
に制動手段が初期位置においてクランクペダルを制動す
るので、クランクペダルを正確に初期位置に停止させる
ことができる。
【0047】また特に請求項3の発明によれば、発進時
にクランクペダルに第1踏力が加えられたとき、そのク
ランクペダルの回転位置を初期位置として記憶手段に記
憶するので、一度発進を行えば初期位置が自動的に記憶
され、また異なる初期位置から発進を行えば既に記憶さ
れている初期位置を新たな初期位置に更新することがで
きる。
にクランクペダルに第1踏力が加えられたとき、そのク
ランクペダルの回転位置を初期位置として記憶手段に記
憶するので、一度発進を行えば初期位置が自動的に記憶
され、また異なる初期位置から発進を行えば既に記憶さ
れている初期位置を新たな初期位置に更新することがで
きる。
【図1】自転車の全体側面図
【図2】図1の2−2線拡大断面図
【図3】図2の3−3線断面図
【図4】図3の4−4線断面図
【図5】図2の5−5線拡大断面図
【図6】図4の6部拡大図
【図7】図1の7方向から見たスケルトン図
【図8】制御系のブロック図
【図9】作用を説明するフローチャート
9L ,9R クランクペダル
13 アシストモータ
15 走行用バッテリ
16 電源スイッチ
69 回転位置センサ
70 制動手段
71 制御手段
72 記憶手段
D 駆動機構(動力伝達系)
Wr 後輪(車輪)
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 本田 聡
埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式
会社本田技術研究所内
(56)参考文献 特開 平6−40375(JP,A)
特開 昭56−120470(JP,A)
特開 平4−334688(JP,A)
特開 平4−321479(JP,A)
特開 昭54−146358(JP,A)
特開 昭53−27936(JP,A)
実開 平5−89186(JP,U)
実開 平3−69594(JP,U)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
B62M 23/02
B62M 3/08
Claims (3)
- 【請求項1】 クランクペダル(9L ,9R )の踏力を
車輪(Wr)に伝達する動力伝達系(D)に走行用バッ
テリ(15)で駆動されるアシストモータ(13)を介
装し、クランクペダル(9L ,9R )の踏力に応じてア
シストモータ(13)を駆動するアシストモータ付き自
転車において、前記 アシストモータ(13)によるアシスト走行を可能
にする電源スイッチ(16)と、前記 クランクペダル(9L ,9R )の回転位置を検出す
る回転位置センサ(69)と、 発進時における前記クランクペダル(9L ,9R )の初
期位置を記憶する記憶手段(72)と、前記 電源スイッチ(16)の閉成時に前記クランクペダ
ル(9L ,9R )の回転位置を前記記憶手段(72)に
記憶された初期位置に一致させるべく前記アシストモー
タ(13)を駆動可能な制御手段(71)とを備えてお
り、 前記記憶手段(72)は、これに記憶される初期位置の
変更が可能であり、 前記クランクペダル(9 L ,9 R )は、前記電源スイッ
チ(16)が閉成された場合に、前記アシストモータ
(13)の駆動力で前記初期位置まで自動的に移動可能
である ことを特徴とする、アシストモータ付き自転車に
おけるクランクペダル位置制御装置。 - 【請求項2】 クランクペダル(9L ,9R )を初期位
置に停止させるべく該クランクペダル(9L ,9R )の
回転を制動する制動手段(70)を備えたことを特徴と
する、請求項1記載のアシストモータ付き自転車におけ
るクランクペダル位置制御装置。 - 【請求項3】 クランクペダル(9 L ,9 R )の踏力を
車輪(Wr)に伝達する動力伝達系(D)に走行用バッ
テリ(15)で駆動されるアシストモータ(13)を介
装し、クランクペダル(9 L ,9 R )の踏力に応じてア
シストモータ (13)を駆動するアシストモータ付き自
転車において、 前記アシストモータ(13)によるアシスト走行を可能
にする電源スイッチ(16)と、 前記クランクペダル(9 L ,9 R )の回転位置を検出す
る回転位置センサ(69)と、 発進時における前記クランクペダル(9 L ,9 R )の初
期位置を記憶する記憶手段(72)と、 前記電源スイッチ(16)の閉成時に前記クランクペダ
ル(9 L ,9 R )の回転位置を前記記憶手段(72)に
記憶された初期位置に一致させるべく前記アシストモー
タ(13)を駆動可能な制御手段(71)とを備えてお
り、 発進時にクランクペダル(9L ,9R )に第1踏力が加
えられたとき、そのときのクランクペダル(9L ,
9R )の回転位置を初期位置として記憶手段(72)に
記憶することを特徴とする、アシストモータ付き自転車
におけるクランクペダル位置制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07902595A JP3472375B2 (ja) | 1995-04-04 | 1995-04-04 | アシストモータ付き自転車におけるクランクペダル位置制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07902595A JP3472375B2 (ja) | 1995-04-04 | 1995-04-04 | アシストモータ付き自転車におけるクランクペダル位置制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08276887A JPH08276887A (ja) | 1996-10-22 |
JP3472375B2 true JP3472375B2 (ja) | 2003-12-02 |
Family
ID=13678408
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP07902595A Expired - Fee Related JP3472375B2 (ja) | 1995-04-04 | 1995-04-04 | アシストモータ付き自転車におけるクランクペダル位置制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3472375B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11077914B2 (en) | 2017-10-13 | 2021-08-03 | Shimano Inc. | Bicycle drive unit |
US11142283B2 (en) | 2017-10-13 | 2021-10-12 | Shimano Inc. | Bicycle drive unit |
US11167817B2 (en) | 2017-10-13 | 2021-11-09 | Shimano Inc. | Bicycle drive unit |
US11358677B2 (en) | 2017-10-13 | 2022-06-14 | Shimano Inc. | Bicycle component |
US11433970B2 (en) | 2017-10-13 | 2022-09-06 | Shimano Inc. | Bicycle drive unit |
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JP2011025765A (ja) * | 2009-07-22 | 2011-02-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 折りたたみ式電動補助自転車 |
JP2011025876A (ja) * | 2009-07-29 | 2011-02-10 | Alps Electric Co Ltd | 自転車 |
JP6228442B2 (ja) | 2012-12-14 | 2017-11-08 | ヤマハ発動機株式会社 | 駆動ユニット及び電動補助自転車 |
FR3031722B1 (fr) * | 2015-01-21 | 2017-02-10 | Continental Automotive France | Dispositif de determination du couple applique a un axe de pedalier |
EP3745080A4 (en) | 2018-01-23 | 2021-10-06 | Amiteq Co., Ltd. | INDUCTIVE ROTATION DETECTION DEVICE |
DE102020203939B4 (de) | 2020-03-26 | 2022-05-25 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren und Vorrichtung zur Erleichterung des Aufsteigens auf ein Zweirad |
-
1995
- 1995-04-04 JP JP07902595A patent/JP3472375B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11077914B2 (en) | 2017-10-13 | 2021-08-03 | Shimano Inc. | Bicycle drive unit |
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US11433970B2 (en) | 2017-10-13 | 2022-09-06 | Shimano Inc. | Bicycle drive unit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08276887A (ja) | 1996-10-22 |
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