JP3736157B2

JP3736157B2 - Electric assist bicycle

Info

Publication number: JP3736157B2
Application number: JP34605498A
Authority: JP
Inventors: 幸作山内; 耕平冨田; 徹松林
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 1998-12-04
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2018-12-04
Also published as: JP2000168672A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自転車の車体に電動モータを搭載し、その駆動補助力でペダル踏力をアシストすることにより、乗員の負担を軽減させて走行を容易にした電動補助自転車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電動補助自転車は、乗員のペダル踏力に合わせて特定の大きさの駆動補助力を電動モーターに出力させ、ペダル踏力の大きさが変化しても常にペダル踏力と駆動補助力との比率（アシスト比）が一定になるように制御されていた。
【０００３】
また、ペダル踏力に対する駆動補助力の割合を段階的に減少させ得るようにし、車速が過大になったり、バッテリーが早期に消耗することを防止するようにしたものもある（例えば特開平 7-33070号公報に記載されている電動補助自転車) 。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記いずれの場合も、電動モーターの駆動補助力がペダル踏力のトルク変動に合わせて増減するため、図20に示すように、ペダル踏力がゼロに近付くクランクの上死点ＴＤＣおよび下死点ＢＤＣ付近においては駆動補助力もゼロに近付き、電動補助自転車を前進させる駆動力が非常に小さくなるため、特に発進時や登坂走行時等では車体がふらつきやすくなり、走行安定性が非常に悪くなるという難点があった。
【０００５】
しかも、ペダル踏力と駆動補助力の比率が常に一定であり、駆動補助力の出力を細かく調整することができないため、必ずしも乗員の脚力や走行条件（登坂角、風向き、路面の質等による走行抵抗の大小）に適合した駆動補助力が得られず、車速の制御が困難であり、無駄な加減速を繰り返すことによりバッテリーも早期に消耗する傾向があった。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、自転車としての走行フィーリングを損なうことなく、クランクの上下死点付近においても良好な走行安定性がもたらされ、かつ車速の制御が容易でバッテリーの早期消耗も防止でき、なおかつ押し歩きの容易な電動補助自転車を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る電動補助自転車は、請求項１に記載したように、乗員のペダル踏力により回転駆動されるクランク軸と、上記クランク軸の回転力を駆動輪に伝達するペダル踏力伝達系統と、クランク軸の回転速度を検出するクランク軸回転速度検出手段と、上記駆動輪の回転速度を検出する駆動輪回転速度検出手段と、上記乗員により任意に操作されるアクセル手段と、上記アクセル手段の開度を検出するアクセル開度検出手段と、上記ペダル踏力をアシストする駆動補助力を出力する電動モーターと、上記クランク軸回転速度検出手段および駆動輪回転速度検出手段ならびにアクセル開度検出手段からの入力を受け、クランク軸と駆動輪の回転速度比が上記ペダル踏力伝達系統の変速比に対して所定の公差内にあることを条件に、アクセル手段の開度に応じた一定出力の補助駆動力を上記電動モーター出力させるようにプログラムされた制御手段とを備えてなることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載したように、請求項１に記載した電動補助自転車において、前記乗員が任意にシフト操作できる多段式変速機構を前記ペダル踏力伝達系統に設け、上記多段式変速機構の各シフトポジション毎に各々公差を持った変速比を設定し、クランク軸と駆動輪の回転速度比が上記各変速比の公差内にあることを条件に、アクセル手段の開度に応じた一定出力の補助駆動力を上記電動モーターに出力させるように前記制御手段をプログラムした。
【０００９】
さらに、請求項３に記載したように、請求項１に記載した電動補助自転車において、前記クランク軸および駆動輪の回転速度と、前記アクセル手段の開度との関係から、発進モードか通常走行モードかを判断し、発進モードと判断した場合には、通常走行モードと判断した場合よりも、前記アクセル手段の開度に対する前記電動モーターの駆動補助力の出力割合を大きくするように前記制御手段をプログラムした。
【００１０】
そして、請求項４に記載したように、請求項３に記載した電動補助自転車において、前記発進モードと判断した場合には、前記通常走行モードと判断した場合よりも、前記駆動補助力の出力上昇率を大きくするように前記制御手段をプログラムした。
【００１１】
また、請求項５に記載したように、請求項３に記載した電動補助自転車において、前記発進モードと判断した場合には、前記通常走行モードと判断した場合よりも、前記電動モーターの起動時間から前記アクセル手段の開度により定められた駆動補助力の目標値が出力されるまでの出力到達時間を短くするように前記制御手段をプログラムした。
【００１２】
さらに、請求項６に記載したように、請求項１に記載した電動補助自転車において、前記発進モードと判断した時点から所定の時間内に、前記クランク軸と駆動輪の回転速度比が前記ペダル踏力伝達系統の変速比に対して所定の公差内に入らない場合には駆動補助力の出力を中止するように前記制御手段をプログラムした。
【００１３】
そして、請求項７に記載したように、請求項２に記載した電動補助自転車において、前記クランク軸と駆動輪の回転速度比が前記多段式変速機構の各段における変速比の公差内にあることを検知することにより、多段式変速機構のシフトポジションを判別し、その各シフトポジション毎に、前記アクセル手段の開度に対する前記電動モーターの駆動補助力の出力割合を変化させるように前記制御手段をプログラムした。
【００１４】
また、請求項８に記載したように、請求項７に記載した電動補助自転車において、前記多段式変速機構のシフトポジションがローギヤ側になる程、前記駆動補助力の出力上昇率を大きくするように前記制御手段をプログラムした。
【００１５】
さらに、請求項９に記載したように、請求項８に記載した電動補助自転車において、前記多段式変速機構のシフトポジションがローギヤ側になる程、前記電動モーターの起動時間から前記アクセル手段の開度により定められた駆動補助力の目標値が出力されるまでの出力到達時間を短くするように前記制御手段をプログラムした。
【００１６】
そして、請求項10に記載したように、請求項１に記載した電動補助自転車において、押し歩き判別手段を設け、この押し歩き判別手段からの入力とアクセル開度から、押し歩きモードにあるか否かを判断し、押し歩きモードにあると判断した場合には、発進モードや通常走行モードの場合よりも、前記アクセル手段の開度に対する前記駆動補助力の出力割合を小さくし、かつ車速が押し歩き時における歩行速度を越えない範囲で、アクセル手段の開度に応じた一定出力の補助駆動力を前記電動モーターに出力させるように前記制御手段をプログラムした。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る電動補助自転車の外観の一例を示す左側面図である。
【００１８】
この電動補助自転車１は、例えば金属管を組み合わせた車体フレーム２を備えており、この車体フレーム２の中央下部に電動パワーユニット３が搭載されている。車体フレーム２の前頭部には、前輪４を支持するフロントフォーク５がハンドルバー６等と共に左右回動自在に軸支され、車体フレーム２の後部には駆動輪である後輪７が軸支され、車体フレーム２の中央上部にサドル８が設置される。
【００１９】
図２は、図１の II-II線に沿って展開した電動パワーユニット３の断面図である。図１および図２に示すように、クランク軸10が電動パワーユニット３の後部を車幅方向に貫通する形で回転自在に軸支されており、このクランク軸10の両端部にそれぞれクランク11がナット12で回転一体に固定され、左右のクランク11の先端にそれぞれペダル13が回転自在に設けられる。
【００２０】
また、クランク軸10には電動パワーユニット３の右側に位置するドライブスプロケット15（図２参照）が軸装され、このドライブスプロケット15と、後輪７のハブ（非図示）の右側に設けられたドリブンスプロケット（非図示）との間にチェーン16（図１参照）が巻装される。なお、後輪７のハブには、例えば３段式変速機構（非図示）が設けられており、図３にも示すように、例えばハンドルバー６の左端側に設けられたシフトグリップ17を捻ることにより乗員が任意にシフト操作し、第１速、第２速、第３速のいずれかを選定するようになっている。この３段式変速機構は、請求項２に記載した多段式変速機構となるものである。
【００２１】
クランク軸10は、サドル８に着座した乗員が両足でペダル13を踏むことによりＤ方向に回転駆動され、その際にドライブスプロケット15がクランク軸10と同一方向に回転し、この回転がチェーン16によりドリブンスプロケットに伝達されて後輪７が駆動される。なお、電動パワーユニット３の上方には、電動パワーユニット３に内蔵された電動モーター18を作動させるためのバッテリーユニット19が着脱可能に設置され、電動パワーユニット３と共にフレームカバー20で被装されている。
【００２２】
図２に示すように、電動パワーユニット３の外殻をなすケーシング22は、左側に位置するケース本体23と、その右側開口部を液密に閉塞するように取着されるケースカバー24とを備えて構成される。なお、ケース本体23の周囲に設けられた複数の取付ブラケット25が車体フレーム２にボルトで締結される。
【００２３】
クランク軸10はケーシング22の後部に軸支され、クランク軸10の右側半分の外周に筒状の合力スリーブ27がニードルベアリング28を介して軸装されている。そして、クランク軸10の左端付近がケース本体23側に嵌合されたベアリング29に軸支され、合力スリーブ27の左右端がそれぞれケース本体23とケースカバー24に嵌合されたベアリング30，31に軸支される。クランク軸10と合力スリーブ27との間にはラチェット式のワンウェイクラッチ32が設けられ、クランク軸10のＤ方向への回転のみが合力スリーブ27に伝達されるようになっている。
【００２４】
一方、駆動補助力を発生する電動モーター18は、ケース本体23の前部左側に固定され、その主軸34が右方に延び、ケーシング22内でベアリング35，36に軸支された第１ギヤシャフト37に回転一体に連結されている。また、第１ギヤシャフト37の後方には第２ギヤシャフト38がベアリング39，40に軸支され、その後方に第３ギヤシャフト41がベアリング42，43に軸支されている。
【００２５】
第１ギヤシャフト37に回転一体に形成されたプライマリードライブギヤ45は、第２ギヤシャフト38に回転一体に設けられたプライマリードリブンギヤ46に噛み合い、第２ギヤシャフト38に回転一体に形成されたセカンダリードライブギヤ47は、第３ギヤシャフト41にワンウェイクラッチ48を介して設けられたセカンダリードリブンギヤ49に噛み合う。また、第３ギヤシャフト41に回転一体に形成されたファイナルドライブギヤ50は、合力スリーブ27の外周に回転一体に設けられたファイナルドリブンギヤ51に噛み合う。そして、合力スリーブ27の右端にドライブスプロケット15が回転一体に固定される。
【００２６】
なお、クランク軸10と、ワンウェイクラッチ32と、合力スリーブ27と、ドライブスプロケット15と、チェーン16と、前記ドリブンスプロケットおよび３段式変速機構とにより、請求項１に記載したペダル踏力伝達系統Ｇが構成され、第１〜第３ギヤシャフト37，38，41と、６つのギヤ45，46，47，49，50，51と、ワンウェイクラッチ48とにより、駆動補助力伝達系統Ｈが構成される。
【００２７】
ところで、クランク軸10の左端付近には円盤状のセンサープレート54が回転一体に設けられている。このセンサープレート54の外周部には複数のセンサー突起55がギヤ歯状に等間隔に形成されている。また、ケース本体23の左側面にはクランク回転速度センサー56がボルト57で固定され、センサープレート54のセンサー突起55に近接している。センサープレート54とクランク回転速度センサー56は、請求項１に記載したクランク軸回転速度検出手段の一例として機能し、クランク軸10と共にセンサープレート54が回転すると、センサー突起55の動きがクランク回転速度センサー56に読み取られ、クランク軸10の回転速度が検出される。
【００２８】
さらに、ケーシング22の左側面の、例えば電動モーター18の後方のスペースには、請求項１に記載した制御手段の一例となる制御ユニット58が設置されている。この制御ユニット58は、例えば小型のＣＰＵとされる。
【００２９】
この電動パワーユニット３において、電動モーター18が作動すると、電動モーター18の主軸34と第１ギヤシャフト37とプライマリードライブギヤ45がＡ方向に回転し、第２ギヤシャフト38とプライマリードリブンギヤ46とセカンダリードライブギヤ47がＢ方向に回転し、第３ギヤシャフト41とセカンダリードリブンギヤ49とファイナルドライブギヤ50がＣ方向に回転し、ファイナルドリブンギヤ51と合力スリーブ27がＤ方向に回転する。このように、電動モーター18から出力される駆動補助力は駆動補助力伝達系統Ｈにより３段階に減速されてから合力スリーブ27に伝達される。
【００３０】
また、乗員がペダル13を漕いでクランク軸10をＤ方向に回転させると、その回転がワンウェイクラッチ32を経て合力スリーブ27に伝達される。従って、合力スリーブ27とドライブスプロケット15は、乗員のペダル踏力と電動モーター18の駆動補助力を両方受けてＤ方向に回転し、その回転力がチェーン16を経て後輪７に伝達され、電動補助自転車１が前進する。このように、電動モーター18の駆動補助力が乗員のペダル踏力と共に後輪７に伝達され、駆動補助力によりペダル踏力がアシストされるため、乗員の負担が軽減されて走行が容易になる。
【００３１】
なお、ワンウェイクラッチ32はクランク軸10のＤ方向への回転のみを合力スリーブ27に伝達するため、乗員がペダル13を逆方向に漕いでクランク軸10を反Ｄ方向へ回転させた場合には、ワンウェイクラッチ32の作用によりクランク軸10の回転が合力スリーブ27に対して遮断され、クランク軸10が合力スリーブ27の中で空転する。
【００３２】
一方、ワンウェイクラッチ48は、セカンダリードリブンギヤ49のＣ方向への回転のみを第３ギヤシャフト41に伝達するように構成されており、例えばセカンダリードリブンギヤ49の停止時に第３ギヤシャフト41がＣ方向に回転しても、その回転はセカンダリードリブンギヤ49に対して遮断される。このため、例えば電動モーター18の停止時に乗員がペダル13を漕いでクランク軸10と合力スリーブ27をＤ方向に回転させ、第３ギヤシャフト41をＣ方向に回転させたとしても、その回転力はワンウェイクラッチ48に遮断されて電動モーター18に伝達されることはなく、電動モーター18が逆駆動されないのでペダル踏力が軽く保たれ、電動補助自転車１を一般の自転車と同様に軽快に走らせることができる。
【００３３】
ところで、請求項１に記載した駆動輪回転速度検出手段として、図１に示すように、後輪７には後輪回転速度検出センサー60が設けられる。また、図３に示すように、例えばハンドルバー６の右端側のグリップ部分には、ポテンショメーター等を用いたアクセル開度センサー61を内蔵し、乗員の手により任意に操作される回動式のアクセルグリップ62が設けられる。乗員がアクセルグリップ62を捻って回動させると、アクセル開度センサー61に流れる電流の抵抗値が変化し、その抵抗値からアクセルグリップ62の開度（回動角）が検出されるようになっている。
【００３４】
アクセルグリップ62は、請求項１に記載したアクセル手段の一例として機能し、アクセル開度センサー61は、同じく請求項１に記載したアクセル開度検出手段として機能する。なお、ハンドルバー６のアクセルグリップ62の側にはフロントブレーキレバー63が設けられ、シフトグリップ17の側にはリヤブレーキレバー64が設けられる。また、ハンドルバー６の中央部にはメインスイッチ65とバッテリー残量計66等が設けられる。
【００３５】
さらに、請求項10に記載した押し歩き判別手段の一例として、サドル８には乗車センサー68が設けられ、ハンドルバー６のシフトグリップ17付近には押しボタン式の押し歩きスイッチ69が設けられている。
【００３６】
図４は、この電動補助自転車１の制御系統を示したブロック図である。ここに示すように、制御ユニット58には、バッテリーユニット19がメインスイッチ65を介して接続され、電動モーター18も接続される。また、制御ユニット58には、クランク回転速度センサー56と、後輪回転速度検出センサー60と、アクセル開度センサー61と、乗車センサー68と、押しボタン式の押し歩きスイッチ69が接続される。
【００３７】
さらに、前記バッテリー残量計66等の表示ランプ類やメモリー回路70等も制御ユニット58に接続される。なお、メモリー回路70は制御ユニット58に内蔵しても構わない。また、制御ユニット58には、バッテリーユニット19の電圧を検出する電圧センサー71と、電動モーター18に印加される電流を検出する電流センサー72が接続される。
【００３８】
そして、制御ユニット58は、バッテリーユニット19が正しく充電され、メインスイッチ65がＯＮにされた状況の元で、クランク回転速度センサー56と後輪回転速度検出センサー60とアクセル開度センサー61からの入力信号を受けながら、運転状況に応じてバッテリーユニット19の電流を電動モーター18に印加し、電動モーター18を制御して補助駆動力を出力させるようにプログラムされている。
【００３９】
【表１】

例えば、表１の▲１▼欄に示すように、クランク軸回転も後輪回転も検出されず、アクセル開度のみが検出された場合、制御ユニット58は電動補助自転車１が発進モードにあると判断し、クランク軸10の回転開始と同時に、アクセル開度（アクセルグリップ62の回動角）に応じた一定出力の駆動補助力を電動モーター18に出力させる。
【００４０】
但しこの場合、制御ユニット58が発進モードと判断した時点から所定の時間内（例えば１〜２秒以内）に、後に詳述するようにクランク軸10と後輪７の回転速度比Ｚがペダル踏力伝達系統Ｇのギヤ比により定められた変速比に対して所定の公差内に入らない場合には駆動補助力の出力が中止される。従って、電動補助自転車１が駆動補助力のみで発進することは不可能となり、自転車としてのフィーリングが尊重される。
【００４１】
また、表１の▲２▼欄に示すように、クランク軸回転の検出と後輪回転の検出があり、アクセル開度の検出もあれば、制御ユニット58は電動補助自転車１が通常走行モードにあると判断し、アクセル開度に応じた一定出力の駆動補助力を電動モーター18に出力させる。そして、この場合も、前述の如くクランク軸10と後輪７の回転速度比Ｚが、ペダル踏力伝達系統Ｇのギヤ比により定められた変速比に対して所定の公差内にあることが条件とされる。
【００４２】
つまり、乗員がペダル13を漕いで電動補助自転車１を走行させる時、後輪７の回転はクランク軸10の回転に一定の比率で追従するため、図５に示すように、クランク軸回転速度と後輪回転速度（車速）が正比例し、その傾きが前記変速比となる。この変速比は、ペダル踏力伝達系統Ｇに備わる３段式変速機構の第１速から第３速までのシフトポジション（ギヤ比）によって異なるため、各ギヤ比毎に所定の傾きを持つ変速比ｋ１，ｋ２，ｋ３が定められる。
【００４３】
そして、図６に示すように、上記各変速比ｋ１，ｋ２，ｋ３を中心に＋−数パーセント程度の幅で公差ｋａ，ｋｂ，ｋｃが設定され、クランク軸10と後輪７の実際の回転速度比Ｚが、上記公差ｋａ，ｋｂ，ｋｃのいずれかに入っていれば、制御ユニット58は後輪回転がクランク軸回転に追従していると判断し、電動モーター18に駆動補助力を出力させる。しかし、もしペダル踏力が緩まる等してクランク軸回転が後輪回転に対して少しでも遅れれば、上記回転速度比Ｚが上記公差ｋａ，ｋｂ，ｋｃをすぐに逸脱するため、駆動補助力の出力が断たれる。
【００４４】
なお、各シフトポジションにおける変速比ｋ１，ｋ２，ｋ３とその公差ｋａ，ｋｂ，ｋｃは予めメモリー回路70に記憶され、公差ｋａ，ｋｂ，ｋｃの範囲はクランク回転速度センサー56と後輪回転速度検出センサー60に発生し得る測定誤差等を予め踏まえた上で必要最小限の範囲に設定される。また、上記変速比やその公差は多段式変速機構の段数分だけ設定されるが（この実施形態のように３段式なら３種類、５段式なら５種類）、多段式変速機構を備えない単速式の場合は１種類のみとなる。
【００４５】
一方、表１の▲３▼欄に示すように、クランク軸回転の検出と後輪回転の検出があるものの、その回転速度比が上記公差ｋａ，ｋｂ，ｋｃから外れている場合には、制御ユニット58は電動補助自転車１が惰性走行に入ってクランク軸10の回転速度が降下しつつあるか、クランク軸10が逆転していると判断し、例えアクセル開度の検出があっても電動モーター18に駆動補助力を出力させない。
【００４６】
さらに、表１の▲４▼欄や▲５▼欄に示すように、後輪回転の検出があってもクランク軸回転の検出がない場合や、反対にクランク軸回転の検出があっても後輪回転の検出がない場合には、制御ユニット58は電動補助自転車１が惰性走行状態にあるか、または車体が停止してクランク軸10のみが逆転している状態であると判断し、アクセル開度の検出があっても駆動補助力を出力させない。
【００４７】
以上のように電動モーター18を制御すれば、乗員がペダル13を踏んで電動補助自転車１を走行させている時には、アクセル開度に応じた一定出力の駆動補助力が電動モーター18から出力され、図７に示すように、ペダル踏力がゼロに近付くクランク上死点ＴＤＣおよび下死点ＢＤＣ付近においても駆動補助力の出力が途絶えない。このため、従来のようにペダル踏力のトルク変動に合わせて駆動補助力が増減することがなく、特に発進時や登坂走行時等においても車体がふらつかなくなり、良好な走行安定性がもたらされる。
【００４８】
しかも、乗員がアクセルグリップ62を操作することによって駆動補助力の出力を任意に調整し、ペダル踏力と駆動補助力の比率を変更できるため、乗員の脚力や各種の走行条件に適合した駆動補助力が得られ、車速の制御も容易になるので無駄な加減速が省かれて省電力化に繋がり、バッテリーユニット19の早期消耗も防止される。その上、ペダル13を踏まないと駆動補助力が出力されないため、電動補助自転車１が乗員の予期しない動きをすることがなく、自転車としての走行フィーリングも損なわれない。
【００４９】
そして、３段式変速機構の各シフトポジションに応じて前記変速比ｋ１，ｋ２，ｋ３とその公差ｋａ，ｋｂ，ｋｃを設定したので、どのシフトポジションにおいても適確に駆動補助力によるアシストを得ることができ、走行性能を向上させることができる。
【００５０】
次に、上記のように制御ユニット58にプログラムされた電動モーター制御の流れを、図８に示すフローチャートに沿って説明すると、まず制御のスタート後、Ｓ１でアクセル開度検出の有無が判断され、ＹＥＳならＳ２に進んでクランク軸回転検出の有無が判断される。Ｓ２がＹＥＳならＳ３に進み、前述したようにクランク軸10と後輪７の回転速度比Ｚがペダル踏力伝達系統Ｇの変速比ｋ１，ｋ２，ｋ３の公差ｋａ，ｋｂ，ｋｃの範囲内にあるか否かが判断される。そして、Ｓ３がＹＥＳならＳ４に進み、アクセル開度に応じた電流値が目標値として設定され、制御が終了する。これにより、上記目標電流値が電動モーター18に印加され、電動モーター18から駆動補助力が出力される。
【００５１】
しかし、Ｓ１がＮＯの場合、つまりアクセルが閉じている場合には、Ｓ５に進んでクランク軸回転の無入力時間を計測するタイマーがリセットされ、次にＳ６に進んで目標電流値が０に設定される。これにより、電動モーター18への電流印加はなされず、駆動補助力が出力されずに制御が終了する。
【００５２】
また、Ｓ２がＮＯの場合、即ちアクセルが開いていてもクランク軸10の回転がない場合にはＳ７に進み、前記タイマーにより計測されるクランク軸回転の無入力時間が所定の時間（例えば１〜２秒間）を経過したか否かが判断される。所定時間が経過していたら（Ｓ７→ＹＥＳ）Ｓ６に進んで目標電流値が０に設定されるが、所定時間が経過していない場合には（Ｓ７→ＮＯ）Ｓ４に進んでアクセル開度に応じた電流値が目標値として設定される。
【００５３】
ところで、制御ユニット58は、前述したようにクランク軸10および後輪７の回転速度と、アクセル開度との関係から、電動補助自転車１が発進モードにあるか通常走行モードにあるかを判断するが、発進モードと判断した場合には、通常走行モードと判断した場合よりも、アクセル開度に対する駆動補助力の出力割合を大きくするようにプログラムされている。
【００５４】
即ち、駆動補助力の出力がアクセル開度に正比例して上昇するとした場合、図９に示すように、同一アクセル開度でも、発進モードにおける出力割合の方が、通常走行モードにおける出力割合よりも大きく設定される。この制御は、予めメモリー回路70に、アクセル開度に対する印加電流割合の高い大電流マップと、印加電流割合の低い通常電流マップとを記憶させておき、電動モーター18に印加する目標電流値を、発進モードでは大電流マップから、通常走行モードでは通常電流マップから、それぞれ選択することにより実行される。なお、図９中に示す押し歩きモードについては後述する。
【００５５】
さらに、発進モードにあると判断した場合には、通常走行モードと判断した場合よりも駆動補助力の出力上昇率を大きくするように制御ユニット58をプログラムしてもよい。即ち、図10に示すように、通常走行モードにおける駆動補助力の出力割合を、アクセル開度に正比例して直線的に立ち上がるようにする一方、発進モードにおける駆動補助力の出力割合を、アクセルの開き始めの範囲において急激に立ち上がり、アクセル開度が増すにつれてなだらかになる二次曲線状になるように設定する。
【００５６】
この制御も、電動モーター18に印加する目標電流値を、発進モードでは前記大電流マップから、通常走行モードでは前記通常電流マップから、それぞれ選択することにより実行される。
【００５７】
上記のように、発進モードにおける駆動補助力の出力割合や出力上昇率が、通常走行モードよりも大きくなるように電動モーター18を制御すれば、発進時にアクセル開度をさほど大きくしなくてもよくなるため、加速中にアクセルグリップ62の捻り角を戻しながら車速を制御する必要がなくなり、車速制御が非常に容易になる。
【００５８】
このような電動モーター18制御の流れを、図11に示すフローチャートに沿って説明すると、まず、Ｓ11で発進モードであるか否かが判断され、発進モードであるならば（Ｓ11→ＹＥＳ）Ｓ12に進み、大電流マップからアクセル開度に応じた電動モーター18への目標電流値が設定されて制御が終了する。また、通常走行であるならば（Ｓ11→ＮＯ）Ｓ13に進み、通常電流マップからアクセル開度に応じた電動モーター18への目標電流値が設定されて制御が終了する。
【００５９】
そしてまた、図12に示すように、電動モーター18の起動時間ｔ０から、アクセル開度により定められた駆動補助力の目標値が出力されるまでの出力到達時間を、発進モードの場合と通常走行モードの場合とで区別し、発進モードでの出力到達時間ｔａが通常走行モードの出力到達時間ｔｂよりも短くなるように制御ユニット58をプログラムすることもできる。
【００６０】
この制御は、電動モーター18への制限電流値を、電動モーター18の起動時間に対し、発進モードでは大電流マップから、通常走行モードでは通常電流マップから、それぞれ選択することにより実行される。これにより、車速制御が一層容易になる。
【００６１】
この制御を図13に示すフローチャートに沿って説明すると、まずＳ21で通常電流マップからアクセル開度に応じた電動モーター18への目標電流値が設定され、次のＳ22で発進モードであるか否かが判断され、発進モードであるならば（Ｓ22→ＹＥＳ）Ｓ23に進み、電動モーター18の起動時間に応じて大電流マップから制限電流値が設定される。
【００６２】
次に、Ｓ24で電動モーター18への目標電流値が制限電流値を越えているか否かが判断され、ＹＥＳであればＳ25に進んで上記制限電流値を目標電流値として設定し、制御が終了する。また、Ｓ22の判断がＮＯの場合はＳ26に進み、電動モーター18の起動時間に応じて通常電流マップから制限電流値が設定されてＳ24に進み、Ｓ24の判断がＮＯの場合はＳ25をスキップして制御が終了する。
【００６３】
さらに、制御ユニット58は、前述のように走行時におけるクランク軸10と後輪７の回転速度比Ｚが、３段式変速機構の第１速から第３速における変速比ｋ１，ｋ２，ｋ３の公差ｋａ，ｋｂ，ｋｃ内にあることを検知することにより、３段式変速機構のシフトポジションを判別し、第１速から第３速の各シフトポジション毎に、アクセル開度に対する電動モーター18への印加電流割合を個別に選択して駆動補助力の出力割合を変化させるようにプログラムされている。
【００６４】
この制御も、第１速から第３速について個別に設定された電流マップを予めメモリー回路70に記憶させておき、これらの電流マップを、検知したシフトポジションに応じて制御ユニット58が選択することにより実行される。この実施形態では、ハイギヤ側（第３速側）の電流マップになる程、アクセル開度に対する印加電流割合が大きく設定されている。これにより、図14に示すように、シフトポジションがハイギヤ側になる程、アクセル開度に対する駆動補助力の出力割合が大きくなる。同時に、図15に示すように、シフトポジションがローギヤ側（第１速側）になる程、駆動補助力の出力上昇率が大きくなるように制御してもよい。
【００６５】
このように、シフトポジションがハイギヤ側になる程アクセル開度に対する駆動補助力の出力割合を大きくしたり、ローギヤ側になる程駆動補助力の出力上昇率が大きくなるように制御すれば、ローギヤ側での微妙なアクセルコントロールが可能になり、省電力化に貢献できるとともに、急坂発進時のように多大な駆動補助力を必要とする時には、ローギヤ側にシフトすることにより大出力な駆動補助力が得られるため、車体のフラつき等を防止して走行安定性の向上を図ることができる。
【００６６】
上記制御の流れを、図16に示すフローチャートに沿って説明すると、まずＳ31〜Ｓ33において、クランク軸10と後輪７の回転速度比Ｚが３段式変速機構の第１速から第３速における各変速比の公差ｋａ，ｋｂ，ｋｃのいずれかの範囲内にあるか否を判断することによりシフトポジションが判別される。そして、例えば第３速であれば（Ｓ31→ＹＥＳ）Ｓ34に、第２速であれば（Ｓ32→ＹＥＳ）Ｓ35に、第１速であれば（Ｓ33→ＹＥＳ）Ｓ36にそれぞれ進み、Ｓ34〜Ｓ36で第１速から第３速に応じて設定された電流マップからアクセル開度に応じた目標電流が設定されて制御が終了する。また、Ｓ31〜Ｓ33のいずれの場合もＮＯであればＳ37に進み、前回選択した電流マップから目標電流が設定されて制御が終了する。
【００６７】
また、図17に示すように、３段式変速機構のシフトポジションがローギヤ側（第１速側）になる程、電動モーター18の起動時間ｔ０から、アクセル開度により定められる駆動補助力の目標値が出力されるまでの出力到達時間ｔ１〜ｔ３が短くなるように制御ユニット58をプログラムしてもよい。この制御も、電動モーター18に印加する目標電流値を、第１速では第１速電流マップから、第２速では第２速電流マップから、第３速では第３速電流マップから、制御ユニット58がそれぞれ選択することにより実行される。これにより、車速の制御が一層容易になる。
【００６８】
この制御を図18に示すフローチャートに沿って説明すると、まずＳ41でアクセル開度に応じて通常電流マップから電動モーター18への目標電流値が設定され、次のＳ42〜Ｓ44において、クランク軸10と後輪７の回転速度比Ｚが３段式変速機構の第１速から第３速における各変速比の公差ｋａ，ｋｂ，ｋｃのいずれかの範囲内にあるか否を判断することによりシフトポジションが判別される。そして、例えば第３速であれば（Ｓ42→ＹＥＳ）Ｓ45に、第２速であれば（Ｓ43→ＹＥＳ）Ｓ46に、第１速であれば（Ｓ44→ＹＥＳ）Ｓ47にそれぞれ進み、Ｓ45〜Ｓ47において電動モーター18の起動時間に応じて各電流マップ（第１速〜第３速電流マップ）より制限電流値が設定される。
【００６９】
次に、Ｓ49で電動モーター18への目標電流値が制限電流値を越えているか否かが判断され、ＹＥＳであればＳ50に進んで上記制限電流値を目標電流値として設定し、制御が終了する。また、Ｓ42〜Ｓ44のいずれの場合もＮＯであればＳ48に進み、電動モーター18の起動時間に応じて前回選択した電流マップから制限電流値が設定され、Ｓ49に進む。さらに、Ｓ49がＮＯの場合はＳ50をスキップして制御が終了する。
【００７０】
ところで、この電動補助自転車１を押し歩く場合には、電動モーター18から弱い駆動補助力が出力されるように制御され、押し歩きの容易化が図られている。この場合、制御ユニット58は、押し歩き判別手段である乗車センサー68および押し歩きスイッチ69からの入力と、アクセル開度とから、押し歩きモードにあるか否かを判断し、押し歩きモードにあると判断した場合には、図９に示すように、発進モードや通常走行モードの場合よりもアクセル開度に対する駆動補助力の出力割合を小さくし、かつ車速が押し歩き時における歩行速度を越えない範囲で、アクセル開度に応じた一定出力の補助駆動力を前記電動モーター18に出力させる。
【００７１】
即ち、乗車センサー68はサドル８に乗員が跨がっていなければＯＦＦになり、同時に押し歩きスイッチ69がＯＮにされ、アクセルグリップ62が捻られると、制御ユニット58はアクセル開度に応じた駆動補助力を電動モーター18に出力させる。この時のアクセル開度に対する駆動補助力の出力割合は、発進モードや通常走行モードの時よりも小さく設定され、かつ車速が押し歩き時における歩行速度を越えない範囲で、例えば時速６ｋｍ以下になるように設定される。
【００７２】
従って、電動補助自転車１を押し歩く場合は、左手で押し歩きスイッチ69をＯＮにしながら、右手でアクセルグリップ62を捻り、自分の歩行速度に電動補助自転車１の進行速度が追従するようにアクセルグリップ62の開度を調整すればよく、これにより押し歩く人の歩行速度に合わせて微妙な車速コントロールが可能になるため押し歩きが非常に楽になる。
【００７３】
このような制御ユニット58にプログラムされた押し歩き制御の流れを、図19に示すフローチャートに沿って説明すると、まずＳ51でアクセル開度の有無が判断され、アクセル開度があればＳ52に進み、アクセル開度に応じて電動モーター18に印加する目標電流値が設定されＳ53に進む。Ｓ53では、押し歩きスイッチ69がＯＮであるか否かが判断され、ＮＯであれば、即ち押し歩きスイッチ69がＯＦＦならばＳ54に進み、乗車センサー68がＯＦＦであるか否かが判断される。そして、Ｓ54がＹＥＳ、即ち乗車センサー68がＯＦＦならばＳ55に進み、車速が時速６ｋｍ以下になるように電動モーター18への目標電流値が制御されて制御が終了する。
【００７４】
また、Ｓ51がＮＯの場合、つまりアクセル開度が無い場合にはＳ56に進み、電動モーター18への目標電流値が０に設定されて制御が終了する。さらに、Ｓ53がＹＥＳの場合、即ち即ち押し歩きスイッチがＯＮの時にはＳ54をスキップしてＳ55に進み、車速が時速６ｋｍ以下になるように電動モーター18への印加電流値が設定されて制御が終了する。一方、Ｓ54がＮＯの場合、つまり乗車センサー68がＯＮならば、電動モーター18に印加する目標電流値が通常走行モードや発進モードの場合と同様に設定されて制御が終了する。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電動補助自転車は、乗員のペダル踏力により回転駆動されるクランク軸と、上記クランク軸の回転力を駆動輪に伝達するペダル踏力伝達系統と、クランク軸の回転速度を検出するクランク軸回転速度検出手段と、上記駆動輪の回転速度を検出する駆動輪回転速度検出手段と、上記乗員により任意に操作されるアクセル手段と、上記アクセル手段の開度を検出するアクセル開度検出手段と、上記ペダル踏力をアシストする駆動補助力を出力する電動モーターと、上記クランク軸回転速度検出手段および駆動輪回転速度検出手段ならびにアクセル開度検出手段からの入力を受け、クランク軸と駆動輪の回転速度比が上記ペダル踏力伝達系統の変速比に対して所定の公差内にあることを条件に、アクセル手段の開度に応じた一定出力の補助駆動力を上記電動モーター出力させるようにプログラムされた制御手段とを備えてなることを特徴とする。
【００７６】
このように構成すれば、乗員がペダルを踏んで電動補助自転車を走行させている時にはアクセル開度に応じた一定出力の駆動補助力が電動モーターから出力され、ペダル踏力がゼロに近付くクランク上死点および下死点付近においても駆動補助力の出力が途絶えない。従って、特に発進時や登坂走行時等においても車体がふらつかず、良好な走行安定性がもたらされる。
【００７７】
しかも、乗員がアクセルグリップを操作することによって駆動補助力の出力を任意に調整し、ペダル踏力と駆動補助力の比率を変更できるため、乗員の脚力や各種の走行条件に適合した駆動補助力が得られ、車速の制御も容易になるので、無駄な加減速が省かれて省電力化に繋がり、バッテリーユニットの早期消耗を防止できる。そして、ペダルを踏まないと駆動補助力が出力されないため、電動補助自転車が乗員の予期しない動きをすることもなく、自転車としての走行フィーリングが良好に保たれる。
【００７８】
また、本発明に係る電動補助自転車は、前記乗員が任意にシフト操作できる多段式変速機構を前記ペダル踏力伝達系統に設け、上記多段式変速機構の各シフトポジション毎に各々公差を持った変速比を設定し、クランク軸と駆動輪の回転速度比が上記各変速比の公差内にあることを条件に、アクセル手段の開度に応じた一定出力の補助駆動力を上記電動モーターに出力させるように前記制御手段をプログラムしたため、多段式変速機構のどのシフトポジションにおいても適確に駆動補助力によるアシストを得ることができ、走行性能を向上させることができる。
【００７９】
さらに、本発明に係る電動補助自転車は、前記クランク軸および駆動輪の回転速度と、前記アクセル手段の開度との関係から、発進モードか通常走行モードかを判断し、発進モードと判断した場合には、通常走行モードと判断した場合よりも、前記アクセル手段の開度に対する前記電動モーターの駆動補助力の出力割合と出力上昇率を大きくするよう前記制御手段をプログラムしたため、電動補助自転車の発進時におけるアクセル開度を小さくすることができ、加速中にアクセルグリップの捻り角を戻しながら車速を制御する必要をなくして車速制御を非常に容易にすることができる。
【００８０】
また、本発明に係る電動補助自転車は、前記発進モードと判断した場合には、前記通常走行モードと判断した場合よりも、前記電動モーターの起動時間から前記アクセル手段の開度により定められた駆動補助力の目標値が出力されるまでの出力到達時間を短くするように前記制御手段をプログラムしたため、車速制御を一層容易にすることができる。
【００８１】
さらに、本発明に係る電動補助自転車は、前記発進モードと判断した時点から所定の時間内に、前記クランク軸と駆動輪の回転速度比が前記ペダル踏力伝達系統の変速比に対して所定の公差内に入らない場合には駆動補助力の出力を中止するように前記制御手段をプログラムしたため、電動補助自転車が駆動補助力のみで発進することを回避でき、自転車としてのフィーリングが損なわれることを防止できる。
【００８２】
そして、本発明に係る電動補助自転車は、前記クランク軸と駆動輪の回転速度比が前記多段式変速機構の各段における変速比の公差内にあることを検知することにより、多段式変速機構のシフトポジションを判別し、その各シフトポジション毎に、前記アクセル手段の開度に対する前記電動モーターの駆動補助力の出力割合を変化させるように前記制御手段をプログラムしたため、走行条件に応じた出力の駆動補助力を得ることができ、車速の制御を容易にするとともに省電力化に貢献することができる。
【００８３】
また、本発明に係る電動補助自転車は、前記多段式変速機構のシフトポジションがローギヤ側になる程、前記駆動補助力の出力上昇率を大きくするように前記制御手段をプログラムしたため、急坂発進時のように多大な駆動補助力を必要とする時にはローギヤ側にシフトすることにより大出力な駆動補助力が得られ、車体のフラつき等が防止されて走行安定性の向上を図ることができる。
【００８４】
さらに、本発明に係る電動補助自転車は、前記多段式変速機構のシフトポジションがローギヤ側になる程、前記電動モーターの起動時間から前記アクセル手段の開度により定められた駆動補助力の目標値が出力されるまでの出力到達時間を短くするように前記制御手段をプログラムしたため、車速の制御を一段と容易にすることができる。
【００８５】
そして、本発明に係る電動補助自転車は、押し歩き判別手段を設け、この押し歩き判別手段からの入力とアクセル開度から、押し歩きモードにあるか否かを判断し、押し歩きモードにあると判断した場合には、発進モードや通常走行モードの場合よりも、前記アクセル手段の開度に対する前記駆動補助力の出力割合を小さくし、かつ車速が押し歩き時における歩行速度を越えない範囲で、アクセル手段の開度に応じた一定出力の補助駆動力を前記電動モーターに出力させるように前記制御手段をプログラムしたため、電動補助自転車を押し歩く人の歩行速度に合わせた微妙な車速コントロールを可能にし、押し歩きを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動補助自転車の外観の一例を示す左側面図。
【図２】図１の II-II線に沿って展開した電動パワーユニットの断面図。
【図３】ハンドルバー回りを後方から見た図。
【図４】電動補助自転車の制御系統を示したブロック図。
【図５】各シフトポジションにおける変速比をグラフで示した図。
【図６】各シフトポジションにおける変速比の公差をグラフで示した図。
【図７】ペダル踏力と駆動補助力の関係をグラフで示した図。
【図８】電動モーター制御の流れをフローチャートで示した図。
【図９】発進モードと通常走行モードと押し歩きモードにおけるアクセル開度と駆動補助力の関係をグラフで示した図。
【図１０】発進モードと通常走行モードにおけるアクセル開度と駆動補助力の関係をグラフで示した図。
【図１１】電動モーター制御の流れをフローチャートで示した図。
【図１２】発進モードと通常走行モードにおける電動モーターの起動時間と駆動補助力の関係をグラフで示した図。
【図１３】電動モーター制御の流れをフローチャートで示した図。
【図１４】各シフトポジションにおけるアクセル開度と駆動補助力の関係をグラフで示した図。
【図１５】各シフトポジションにおけるアクセル開度と駆動補助力の関係をグラフで示した図。
【図１６】電動モーター制御の流れをフローチャートで示した図。
【図１７】各シフトポジションにおける電動モーターの起動時間と駆動補助力の関係をグラフで示した図。
【図１８】電動モーター制御の流れをフローチャートで示した図。
【図１９】電動モーター制御の流れをフローチャートで示した図。
【図２０】従来の技術におけるペダル踏力と駆動補助力の関係をグラフで示した図。
【符号の説明】
１電動補助自転車
３電動パワーユニット
７駆動輪である後輪
10 クランク軸
18 電動モーター
54 クランク軸回転速度検出手段の一例であるセンサープレート
56 クランク軸回転速度検出手段の一例であるクランク回転速度センサー
58 制御手段の一例である制御ユニット
60 駆動輪回転速度検出手段の一例である後輪回転速度検出センサー
61 アクセル開度検出手段の一例であるアクセル開度センサー
62 アクセル手段の一例であるアクセルグリップ
68 押し歩き判別手段の一例である乗車センサー
69 押し歩き判別手段の一例である歩きスイッチ
ｋ１，ｋ２，ｋ３ペダル踏力伝達系統のギヤ比により定められる変速比
ｋａ，ｋｂ，ｋｃ変速比の公差
Ｇペダル踏力伝達系統
Ｈ駆動補助力伝達系統
Ｚクランク軸と駆動輪の回転速度比[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery-assisted bicycle that mounts an electric motor on the body of the bicycle and assists the pedal depression force with the driving assist force, thereby reducing the burden on the passenger and facilitating traveling.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of battery-assisted bicycle outputs a specific amount of driving assistance force to the electric motor according to the pedaling force of the occupant, and even if the magnitude of the pedaling force changes, the pedaling force and the driving assistance force are always The ratio (assist ratio) was controlled to be constant.
[0003]
In addition, there is also a system in which the ratio of the driving assist force to the pedal depression force can be decreased step by step to prevent the vehicle speed from becoming excessive or the battery from being exhausted early (for example, JP-A-7-33070). The battery-assisted bicycle described in the publication No.).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in any of the above cases, since the driving assist force of the electric motor increases or decreases in accordance with the torque fluctuation of the pedal depression force, the top dead center TDC and the bottom dead center of the crank where the pedal depression force approaches zero as shown in FIG. In the vicinity of the BDC, the driving assistance force approaches zero, and the driving force for moving the battery-assisted bicycle becomes very small. Therefore, the vehicle body tends to wobble especially when starting or running uphill, and running stability becomes very poor. There were difficulties.
[0005]
Moreover, since the ratio of pedal depression force and driving assist force is always constant and the output of the driving assist force cannot be finely adjusted, it is not always possible to adjust the driving resistance due to the occupant's leg strength and driving conditions (climbing angle, wind direction, road surface quality, etc.) However, it is difficult to control the vehicle speed, and the battery tends to be consumed quickly by repeating unnecessary acceleration / deceleration.
[0006]
The present invention has been made to solve such a problem, and good running stability is provided near the top and bottom dead center of the crank without impairing the running feeling as a bicycle, and An object of the present invention is to provide a battery-assisted bicycle that can easily control the vehicle speed, prevent early battery consumption, and is easy to push.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a battery-assisted bicycle according to the present invention, as described in claim 1, transmits a crankshaft that is rotationally driven by a pedaling force of an occupant, and transmits the rotational force of the crankshaft to drive wheels. A pedal depression force transmission system, crankshaft rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the crankshaft, drive wheel rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the drive wheel, and accelerator means arbitrarily operated by the occupant; An accelerator opening detecting means for detecting the opening of the accelerator means, an electric motor for outputting a driving assist force for assisting the pedal depression force, the crankshaft rotational speed detecting means, the driving wheel rotational speed detecting means, and the accelerator opening In response to the input from the degree detection means, the rotation speed ratio between the crankshaft and the drive wheel is within a predetermined tolerance with respect to the transmission ratio of the pedal depression force transmission system. Preparative to the conditions, characterized in that the auxiliary driving force of the constant output corresponding to the opening degree of the accelerator means comprising a programmed control unit so as to the electric motor output.
[0008]
Further, as described in claim 2, in the battery-assisted bicycle according to claim 1, a multi-stage transmission mechanism that can be arbitrarily shifted by the occupant is provided in the pedal depression force transmission system, and each of the multi-stage transmission mechanisms is provided. A gear ratio with a tolerance is set for each shift position, and a constant output corresponding to the opening of the accelerator means is provided on the condition that the rotational speed ratio of the crankshaft and the drive wheel is within the tolerance of each gear ratio. The control means was programmed to output an auxiliary driving force to the electric motor.
[0009]
Furthermore, as described in claim 3, in the battery-assisted bicycle according to claim 1, the start mode or the normal travel mode is determined based on the relationship between the rotational speeds of the crankshaft and driving wheels and the opening degree of the accelerator means. When the start mode is determined, the control means is set so that the output ratio of the driving assist force of the electric motor with respect to the opening degree of the accelerator means is larger than when the normal travel mode is determined. Programmed.
[0010]
As described in claim 4, in the battery-assisted bicycle according to claim 3, when the start mode is determined, the output of the driving assist force is increased more than when the normal travel mode is determined. The control means was programmed to increase the rate.
[0011]
Further, as described in claim 5, in the battery-assisted bicycle according to claim 3, when the start mode is determined, the start time of the electric motor is determined more than when the normal travel mode is determined. The control means is programmed to shorten the output arrival time until the target value of the driving assist force determined by the opening of the accelerator means is output.
[0012]
Furthermore, as described in claim 6, in the battery-assisted bicycle according to claim 1, the rotation speed ratio between the crankshaft and the drive wheel is within the predetermined time from the time when the start mode is determined. The control means is programmed to stop the output of the driving assist force when it does not fall within a predetermined tolerance with respect to the transmission gear ratio.
[0013]
Further, as described in claim 7, in the battery-assisted bicycle described in claim 2, the rotation speed ratio between the crankshaft and the drive wheel is within the tolerance of the transmission ratio at each stage of the multistage transmission mechanism. By detecting the shift position of the multi-stage transmission mechanism, and for each shift position, the control means is configured to change the output ratio of the driving assist force of the electric motor to the opening of the accelerator means. Programmed.
[0014]
Further, as described in claim 8, in the battery-assisted bicycle described in claim 7, the output increase rate of the driving assist force is increased as the shift position of the multistage transmission mechanism is closer to the low gear side. The control means was programmed.
[0015]
Furthermore, as described in claim 9, in the battery-assisted bicycle according to claim 8, as the shift position of the multistage transmission mechanism is closer to the low gear side, the opening degree of the accelerator means is determined from the start time of the electric motor. The control means is programmed so as to shorten the output arrival time until the target value of the driving assist force determined by (1) is output.
[0016]
Further, as described in claim 10, in the battery-assisted bicycle according to claim 1, there is provided a push-walking discrimination means, and whether or not the push-walking mode is set based on an input from the push-walking discrimination means and the accelerator opening degree. If it is determined that the vehicle is in the push-and-walk mode, the output ratio of the driving assist force with respect to the opening of the accelerator means is made smaller and the vehicle speed is pushed than in the start mode or the normal travel mode. The control means was programmed to cause the electric motor to output a fixed output auxiliary driving force corresponding to the opening of the accelerator means within a range not exceeding the walking speed during walking.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a left side view showing an example of the appearance of a battery-assisted bicycle according to the present invention.
[0018]
The battery-assisted bicycle 1 includes a body frame 2 combined with, for example, metal pipes, and an electric power unit 3 is mounted at the center lower portion of the body frame 2. A front fork 5 that supports the front wheel 4 is pivotally supported on the front head of the vehicle body frame 2 along with a handlebar 6 and the like so as to be rotatable left and right. A rear wheel 7 that is a driving wheel is pivotally supported on the rear part of the vehicle body frame 2. Then, the saddle 8 is installed at the upper center of the body frame 2.
[0019]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the electric power unit 3 developed along the line II-II in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the crankshaft 10 is rotatably supported so as to penetrate the rear part of the electric power unit 3 in the vehicle width direction, and the crank 11 is nuts at both ends of the crankshaft 10. The pedals 13 are rotatably fixed to each other at 12, and pedals 13 are rotatably provided at the ends of the left and right cranks 11, respectively.
[0020]
Further, a drive sprocket 15 (see FIG. 2) located on the right side of the electric power unit 3 is mounted on the crankshaft 10, and the drive sprocket 15 and a drive provided on the right side of the hub (not shown) of the rear wheel 7 are mounted. A chain 16 (see FIG. 1) is wound around a sprocket (not shown). The hub of the rear wheel 7 is provided with, for example, a three-stage transmission mechanism (not shown), and as shown in FIG. 3, for example, a shift grip 17 provided on the left end side of the handle bar 6 is twisted. Accordingly, the occupant arbitrarily performs a shift operation and selects one of the first speed, the second speed, and the third speed. This three-stage transmission mechanism is the multi-stage transmission mechanism described in claim 2.
[0021]
The crankshaft 10 is driven to rotate in the direction D by the occupant seated on the saddle 8 stepping on the pedal 13 with both feet. At that time, the drive sprocket 15 is rotated in the same direction as the crankshaft 10, and this rotation is caused by the chain 16. The rear wheel 7 is driven by being transmitted to the driven sprocket. A battery unit 19 for operating the electric motor 18 built in the electric power unit 3 is detachably installed above the electric power unit 3 and is covered with the frame cover 20 together with the electric power unit 3.
[0022]
As shown in FIG. 2, the casing 22 that forms the outer shell of the electric power unit 3 includes a case body 23 located on the left side and a case cover 24 that is attached so as to liquid-tightly close the right side opening. Configured. A plurality of mounting brackets 25 provided around the case body 23 are fastened to the body frame 2 with bolts.
[0023]
The crankshaft 10 is pivotally supported at the rear portion of the casing 22, and a cylindrical resultant sleeve 27 is mounted on the outer periphery of the right half of the crankshaft 10 via a needle bearing 28. The vicinity of the left end of the crankshaft 10 is pivotally supported by a bearing 29 fitted to the case body 23 side, and the left and right ends of the resultant sleeve 27 are respectively attached to

bearings

30 and 31 fitted to the case body 23 and the case cover 24. It is pivotally supported. A ratchet type one-way clutch 32 is provided between the crankshaft 10 and the resultant sleeve 27 so that only rotation of the crankshaft 10 in the D direction is transmitted to the resultant sleeve 27.
[0024]
On the other hand, the electric motor 18 for generating the driving assist force is fixed to the left side of the front portion of the case body 23, the main shaft 34 extends to the right, and the first gear shaft is pivotally supported by the

bearings

35 and 36 in the casing 22. 37 is integrally connected to the rotation. A second gear shaft 38 is pivotally supported by

bearings

39 and 40 behind the first gear shaft 37, and a third gear shaft 41 is pivotally supported by bearings 42 and 43 behind the first gear shaft 37.
[0025]
A primary drive gear 45 formed integrally with the first gear shaft 37 is meshed with a primary driven gear 46 provided integrally with the second gear shaft 38, and a secondary drive formed integrally with the second gear shaft 38. The gear 47 meshes with a secondary driven gear 49 provided on the third gear shaft 41 via a one-way clutch 48. Further, the final drive gear 50 formed integrally with the third gear shaft 41 is meshed with a final driven gear 51 provided integrally with the outer periphery of the resultant sleeve 27. The drive sprocket 15 is fixed to the right end of the resultant sleeve 27 so as to rotate together.
[0026]
The pedal depression force transmission system G according to claim 1 is constituted by the crankshaft 10, the one-way clutch 32, the resultant sleeve 27, the drive sprocket 15, the chain 16, the driven sprocket and the three-stage transmission mechanism. The first to

third gear shafts

37, 38, 41, the six gears 45, 46, 47, 49, 50, 51 and the one-way clutch 48 constitute a driving assist force transmission system H.
[0027]
By the way, a disc-shaped sensor plate 54 is provided integrally with the crankshaft 10 in the vicinity of the left end. A plurality of sensor protrusions 55 are formed in a gear tooth shape at equal intervals on the outer periphery of the sensor plate 54. A crank rotational speed sensor 56 is fixed to the left side surface of the case body 23 with a bolt 57 and is close to the sensor protrusion 55 of the sensor plate 54. The sensor plate 54 and the crank rotational speed sensor 56 function as an example of the crankshaft rotational speed detecting means described in claim 1. When the sensor plate 54 rotates together with the crankshaft 10, the movement of the sensor protrusion 55 is detected by the crank rotational speed sensor. 56, the rotational speed of the crankshaft 10 is detected.
[0028]
Further, in the space on the left side surface of the casing 22, for example, behind the electric motor 18, a control unit 58 that is an example of the control means described in claim 1 is installed. The control unit 58 is, for example, a small CPU.
[0029]
In the electric power unit 3, when the electric motor 18 is operated, the main shaft 34, the first gear shaft 37, and the primary drive gear 45 of the electric motor 18 rotate in the A direction, and the second gear shaft 38, the primary driven gear 46, and the secondary drive gear. 47 rotates in the B direction, the third gear shaft 41, the secondary driven gear 49, and the final drive gear 50 rotate in the C direction, and the final driven gear 51 and the resultant sleeve 27 rotate in the D direction. In this manner, the driving assist force output from the electric motor 18 is transmitted to the resultant sleeve 27 after being decelerated in three stages by the driving assist force transmission system H.
[0030]
When the occupant turns the pedal 13 and rotates the crankshaft 10 in the D direction, the rotation is transmitted to the resultant sleeve 27 via the one-way clutch 32. Accordingly, the resultant sleeve 27 and the drive sprocket 15 receive both the pedaling force of the occupant and the driving assist force of the electric motor 18 and rotate in the D direction, and the rotational force is transmitted to the rear wheel 7 via the chain 16 to be Bicycle 1 moves forward. In this manner, the driving assist force of the electric motor 18 is transmitted to the rear wheel 7 together with the pedal depression force of the occupant, and the pedal depression force is assisted by the driving assist force, so that the burden on the occupant is reduced and traveling is facilitated.
[0031]
Since the one-way clutch 32 transmits only the rotation of the crankshaft 10 in the D direction to the resultant sleeve 27, when the occupant turns the pedal 13 in the reverse direction and rotates the crankshaft 10 in the anti-D direction, The rotation of the crankshaft 10 is blocked with respect to the resultant sleeve 27 by the action of the one-way clutch 32, and the crankshaft 10 idles in the resultant sleeve 27.
[0032]
On the other hand, the one-way clutch 48 is configured to transmit only the rotation of the secondary driven gear 49 in the C direction to the third gear shaft 41. For example, when the secondary driven gear 49 stops, the third gear shaft 41 rotates in the C direction. Even so, the rotation is blocked with respect to the secondary driven gear 49. Therefore, for example, when the electric motor 18 is stopped, even if the occupant strokes the pedal 13 to rotate the crankshaft 10 and the resultant sleeve 27 in the D direction and the third gear shaft 41 in the C direction, the rotational force is It is not cut off by the one-way clutch 48 and transmitted to the electric motor 18, and since the electric motor 18 is not reversely driven, the pedaling force is kept light, and the battery-assisted bicycle 1 can be driven as easily as a general bicycle. it can.
[0033]
By the way, as shown in FIG. 1, a rear wheel rotational speed detection sensor 60 is provided on the rear wheel 7 as drive wheel rotational speed detection means. Further, as shown in FIG. 3, for example, an accelerator opening sensor 61 using a potentiometer or the like is incorporated in the grip portion on the right end side of the handle bar 6, and a rotating accelerator that is arbitrarily operated by a passenger's hand. A grip 62 is provided. When the occupant twists and rotates the accelerator grip 62, the resistance value of the current flowing through the accelerator opening sensor 61 changes, and the opening degree (rotation angle) of the accelerator grip 62 is detected from the resistance value. ing.
[0034]
The accelerator grip 62 functions as an example of the accelerator means described in claim 1, and the accelerator opening sensor 61 functions as the accelerator opening detection means described in claim 1. A front brake lever 63 is provided on the handlebar 6 on the accelerator grip 62 side, and a rear brake lever 64 is provided on the shift grip 17 side. In addition, a main switch 65, a battery fuel gauge 66, and the like are provided at the center of the handle bar 6.
[0035]
Furthermore, as an example of the pushing / walking determination means described in claim 10, the saddle 8 is provided with a boarding sensor 68, and a push button type pushing / walking switch 69 is provided near the shift grip 17 of the handle bar 6. .
[0036]
FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the battery-assisted bicycle 1. As shown here, the battery unit 19 is connected to the control unit 58 via the main switch 65, and the electric motor 18 is also connected. The control unit 58 is connected to a crank rotation speed sensor 56, a rear wheel rotation speed detection sensor 60, an accelerator opening sensor 61, a ride sensor 68, and a push button type push walk switch 69.
[0037]
Further, display lamps such as the battery fuel gauge 66 and the like, a memory circuit 70 and the like are also connected to the control unit 58. The memory circuit 70 may be built in the control unit 58. In addition, a voltage sensor 71 that detects the voltage of the battery unit 19 and a current sensor 72 that detects a current applied to the electric motor 18 are connected to the control unit 58.
[0038]
Then, the control unit 58 receives inputs from the crank rotational speed sensor 56, the rear wheel rotational speed detection sensor 60, and the accelerator opening sensor 61 under the condition that the battery unit 19 is properly charged and the main switch 65 is turned on. While receiving the signal, it is programmed to apply the current of the battery unit 19 to the electric motor 18 according to the driving situation and to control the electric motor 18 to output the auxiliary driving force.
[0039]
[Table 1]

For example, as shown in the column (1) of Table 1, when neither the crankshaft rotation nor the rear wheel rotation is detected and only the accelerator opening is detected, the control unit 58 determines that the battery-assisted bicycle 1 is in the start mode. At the same time as starting the rotation of the crankshaft 10, the electric motor 18 outputs a constant driving assist force corresponding to the accelerator opening (the turning angle of the accelerator grip 62).
[0040]
However, in this case, within a predetermined time (for example, within 1 to 2 seconds) from the time point when the control unit 58 determines the start mode, the rotational speed ratio Z between the crankshaft 10 and the rear wheel 7 is determined as the pedal effort as will be described in detail later. When the gear ratio determined by the gear ratio of the transmission system G does not fall within a predetermined tolerance, the output of the driving assist force is stopped. Therefore, it becomes impossible for the battery-assisted bicycle 1 to start with only the driving assistance force, and the feeling as a bicycle is respected.
[0041]
In addition, as shown in the column (2) of Table 1, if there is a crankshaft rotation detection and a rear wheel rotation detection, and there is also an accelerator opening detection, the control unit 58 causes the battery-assisted bicycle 1 to enter the normal travel mode. It is determined that there is, and the electric motor 18 is caused to output a constant driving assist force according to the accelerator opening. In this case as well, as described above, the rotational speed ratio Z between the crankshaft 10 and the rear wheel 7 must be within a predetermined tolerance with respect to the speed ratio determined by the gear ratio of the pedal effort transmission system G. Is done.
[0042]
That is, when the occupant runs the battery-assisted bicycle 1 while pedaling the pedal 13, the rotation of the rear wheel 7 follows the rotation of the crankshaft 10 at a constant rate. Therefore, as shown in FIG. The rear wheel rotational speed (vehicle speed) is in direct proportion, and the gradient is the gear ratio. Since this gear ratio varies depending on the shift position (gear ratio) from the first speed to the third speed of the three-stage transmission mechanism provided in the pedal depression force transmission system G, the gear ratio k1 having a predetermined inclination for each gear ratio. , K2, k3 are determined.
[0043]
Then, as shown in FIG. 6, tolerances ka, kb, kc are set with a width of about + −several percent around the above-described gear ratios k1, k2, k3, and the actual rotation of the crankshaft 10 and the rear wheel 7 is set. If the speed ratio Z is within one of the tolerances ka, kb, or kc, the control unit 58 determines that the rear wheel rotation follows the crankshaft rotation, and outputs a driving assist force to the electric motor 18. Let However, if the crankshaft rotation is delayed even a little with respect to the rear wheel rotation, for example, by depressing the pedal effort, the rotational speed ratio Z immediately deviates from the tolerances ka, kb, kc. Output is cut off.
[0044]
The gear ratios k1, k2, k3 and their tolerances ka, kb, kc at each shift position are stored in advance in the memory circuit 70. The ranges of the tolerances ka, kb, kc are the crank rotational speed sensor 56 and the rear wheel rotational speed detection. The minimum required range is set based on the measurement error that may occur in the sensor 60 in advance. Further, although the gear ratio and its tolerance are set by the number of stages of the multi-stage transmission mechanism (three types for the three-stage system, five types for the five-stage system as in this embodiment), the multi-stage transmission mechanism is not provided. In the case of single speed type, there is only one type.
[0045]
On the other hand, as shown in the column (3) of Table 1, when there is detection of crankshaft rotation and detection of rear wheel rotation, but the rotation speed ratio is out of the tolerances ka, kb, kc, control is performed. The unit 58 judges that the battery-assisted bicycle 1 enters coasting and the rotational speed of the crankshaft 10 is decreasing or the crankshaft 10 is rotating in reverse, and the electric motor is detected even if the accelerator opening is detected. 18 does not output the driving assist force.
[0046]
In addition, as shown in columns (4) and (5) in Table 1, when the rear wheel rotation is detected, the crankshaft rotation is not detected. If no wheel rotation is detected, the control unit 58 determines that the battery-assisted bicycle 1 is in an inertial running state or that the vehicle body is stopped and only the crankshaft 10 is reversed, and the accelerator is opened. Even if the degree is detected, the driving assist force is not output.
[0047]
If the electric motor 18 is controlled as described above, when the passenger steps on the pedal 13 and runs the battery-assisted bicycle 1, a constant driving assist force corresponding to the accelerator opening is output from the electric motor 18. As shown in FIG. 7, the output of the driving assist force does not stop even in the vicinity of the crank top dead center TDC and the bottom dead center BDC where the pedal depression force approaches zero. For this reason, the driving assist force does not increase / decrease in accordance with the torque fluctuation of the pedal depression force as in the prior art, and the vehicle body does not fluctuate especially at the time of starting or running uphill, resulting in good running stability.
[0048]
Moreover, since the driver can adjust the output of the driving assist force arbitrarily by operating the accelerator grip 62, and the ratio of the pedal depression force and the driving assist force can be changed, the driving assist force adapted to the passenger's leg strength and various driving conditions Since the vehicle speed can be easily controlled, useless acceleration / deceleration can be omitted, leading to power saving, and early consumption of the battery unit 19 can be prevented. In addition, since the driving assist force is not output unless the pedal 13 is stepped on, the battery-assisted bicycle 1 does not move unexpectedly by the occupant, and the traveling feeling as a bicycle is not impaired.
[0049]
Since the gear ratios k1, k2, and k3 and the tolerances ka, kb, and kc are set according to the shift positions of the three-stage transmission mechanism, the assist by the driving assist force can be obtained accurately at any shift position. And the running performance can be improved.
[0050]
Next, the flow of the electric motor control programmed in the control unit 58 as described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 8. First, after the start of the control, it is determined whether or not the accelerator opening is detected in S1, If YES, the process proceeds to S2 and it is determined whether or not crankshaft rotation is detected. If S2 is YES, the process proceeds to S3, and as described above, the rotational speed ratio Z between the crankshaft 10 and the rear wheel 7 is within the tolerances ka, kb, kc of the speed ratios k1, k2, k3 of the pedal depression force transmission system G. It is determined whether or not. And if S3 is YES, it will progress to S4, the electric current value according to the accelerator opening will be set as a target value, and control will be complete | finished. As a result, the target current value is applied to the electric motor 18, and the driving assist force is output from the electric motor 18.
[0051]
However, if S1 is NO, that is, if the accelerator is closed, the process proceeds to S5 to reset the timer for measuring the non-input time of crankshaft rotation, and then proceeds to S6 to set the target current value to 0. Is done. As a result, no current is applied to the electric motor 18, and the control ends without driving assist force being output.
[0052]
Further, if S2 is NO, that is, if the crankshaft 10 does not rotate even when the accelerator is open, the process proceeds to S7, and the non-input time of the crankshaft rotation measured by the timer is a predetermined time (for example, 1 to 1). It is determined whether or not two seconds have elapsed. If the predetermined time has elapsed (S7 → YES), the process proceeds to S6 and the target current value is set to 0. If the predetermined time has not elapsed (S7 → NO), the process proceeds to S4 and the accelerator opening is set. The corresponding current value is set as the target value.
[0053]
By the way, as described above, the control unit 58 determines whether the battery-assisted bicycle 1 is in the start mode or the normal travel mode from the relationship between the rotational speeds of the crankshaft 10 and the rear wheel 7 and the accelerator opening. However, when the start mode is determined, the output ratio of the driving assist force to the accelerator opening is programmed to be larger than when the normal travel mode is determined.
[0054]
That is, when the output of the driving assist force increases in direct proportion to the accelerator opening, as shown in FIG. 9, the output ratio in the start mode is higher than the output ratio in the normal travel mode even at the same accelerator opening. It is set large. In this control, a large current map with a high applied current ratio with respect to the accelerator opening and a normal current map with a low applied current ratio are stored in advance in the memory circuit 70, and a target current value to be applied to the electric motor 18 is stored. It is executed by selecting from the large current map in the start mode and from the normal current map in the normal travel mode. The push-walking mode shown in FIG. 9 will be described later.
[0055]
Further, when it is determined that the vehicle is in the start mode, the control unit 58 may be programmed to increase the output increase rate of the driving assist force more than when it is determined that the vehicle is in the normal travel mode. That is, as shown in FIG. 10, the output ratio of the driving assist force in the normal travel mode is set to rise linearly in direct proportion to the accelerator opening, while the output ratio of the driving assist force in the start mode is It is set so as to form a quadratic curve that rises sharply in the opening start range and becomes gentle as the accelerator opening increases.
[0056]
This control is also executed by selecting the target current value to be applied to the electric motor 18 from the large current map in the start mode and from the normal current map in the normal travel mode.
[0057]
As described above, if the electric motor 18 is controlled so that the output ratio and the output increase rate of the driving assist force in the start mode are larger than those in the normal travel mode, it is not necessary to increase the accelerator opening at the start. Therefore, it is not necessary to control the vehicle speed while returning the twist angle of the accelerator grip 62 during acceleration, and the vehicle speed control becomes very easy.
[0058]
The flow of control of the electric motor 18 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 11. First, in S11, it is determined whether or not it is the start mode, and if it is the start mode (S11 → YES), the process proceeds to S12. Then, the target current value to the electric motor 18 corresponding to the accelerator opening is set from the large current map, and the control ends. If the vehicle is traveling normally (S11 → NO), the process proceeds to S13, the target current value to the electric motor 18 corresponding to the accelerator opening is set from the normal current map, and the control ends.
[0059]
Further, as shown in FIG. 12, the output arrival time from the start time t0 of the electric motor 18 until the target value of the driving assist force determined by the accelerator opening is output is the same as in the start mode and the normal running The control unit 58 can be programmed so that the output arrival time ta in the start mode is shorter than the output arrival time tb in the normal travel mode.
[0060]
This control is executed by selecting the limit current value to the electric motor 18 from the large current map in the start mode and the normal current map in the normal travel mode with respect to the start time of the electric motor 18. Thereby, vehicle speed control becomes easier.
[0061]
This control will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 13. First, in S21, the target current value to the electric motor 18 corresponding to the accelerator opening is set from the normal current map, and whether or not the start mode is in the next S22. If it is in the start mode (S22 → YES), the process proceeds to S23, and the limit current value is set from the large current map according to the starting time of the electric motor 18.
[0062]
Next, in S24, it is determined whether or not the target current value to the electric motor 18 exceeds the limit current value. If YES, the process proceeds to S25 to set the limit current value as the target current value, and the control ends. To do. Further, if the determination in S22 is NO, the process proceeds to S26, and the limit current value is set from the normal current map according to the starting time of the electric motor 18, and the process proceeds to S24. If the determination in S24 is NO, S25 is skipped. Control ends.
[0063]
Further, as described above, the control unit 58 determines that the rotational speed ratio Z between the crankshaft 10 and the rear wheel 7 during traveling is the speed ratio k1, k2, k3 from the first speed to the third speed of the three-stage transmission mechanism. By detecting that the tolerances are within the tolerances ka, kb, and kc, the shift position of the three-stage transmission mechanism is determined, and the electric motor 18 for the accelerator opening is provided for each shift position from the first speed to the third speed. Are programmed to change the output ratio of the driving assist force individually.
[0064]
Also in this control, current maps individually set for the first speed to the third speed are stored in the memory circuit 70 in advance, and these current maps are selected by the control unit 58 according to the detected shift position. It is executed by. In this embodiment, the applied current ratio with respect to the accelerator opening is set larger as the current map on the high gear side (third speed side) is obtained. As a result, as shown in FIG. 14, the output ratio of the driving assist force to the accelerator opening increases as the shift position becomes higher. At the same time, as shown in FIG. 15, the output increase rate of the driving assist force may be controlled to increase as the shift position becomes the low gear side (first speed side).
[0065]
As described above, if the shift position is set to the high gear side, the output ratio of the driving assist force to the accelerator opening is increased, or the output increase rate of the drive assist force is increased as the shift position is set to the low gear side. This makes it possible to perform subtle acceleration control at the engine, contributing to power savings, and when a large amount of driving assistance is required, such as when starting a steep slope, shifting to the low gear side provides a large output driving assistance. Thus, the vehicle stability can be improved by preventing the vehicle body from fluttering.
[0066]
The flow of the control will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 16. First, in S31 to S33, the rotational speed ratio Z between the crankshaft 10 and the rear wheel 7 is changed from the first speed to the third speed of the three-stage transmission mechanism. The shift position is determined by determining whether it is within one of the tolerances ka, kb, and kc of each gear ratio. For example, if it is the third speed (S31 → YES), the process proceeds to S34, if it is the second speed (S32 → YES), the process proceeds to S35, and if it is the first speed (S33 → YES), the process proceeds to S36. Thus, the target current corresponding to the accelerator opening is set from the current map set according to the first speed to the third speed, and the control ends. If NO in any of S31 to S33, the process proceeds to S37, the target current is set from the previously selected current map, and the control ends.
[0067]
Further, as shown in FIG. 17, as the shift position of the three-stage transmission mechanism is shifted to the low gear side (first speed side), the driving assist force target determined by the accelerator opening is determined from the start time t0 of the electric motor 18. The control unit 58 may be programmed so that the output arrival times t1 to t3 until the value is output are shortened. In this control, the target current value to be applied to the electric motor 18 is determined from the first speed current map for the first speed, from the second speed current map for the second speed, and from the third speed current map for the third speed. 58 is executed by selecting each. This makes it easier to control the vehicle speed.
[0068]
This control will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 18. First, in S41, a target current value from the normal current map to the electric motor 18 is set according to the accelerator opening, and in the next S42 to S44, the crankshaft 10 and The shift position is determined by determining whether the rotational speed ratio Z of the rear wheel 7 is within one of the tolerances ka, kb, kc of the respective speed ratios from the first speed to the third speed of the three-stage transmission mechanism. Is determined. For example, if it is the third speed (S42 → YES), the process proceeds to S45, if it is the second speed (S43 → YES), the process proceeds to S46, and if it is the first speed (S44 → YES), the process proceeds to S47. In, the limit current value is set from each current map (first speed to third speed current map) according to the starting time of the electric motor 18.
[0069]
Next, in S49, it is determined whether or not the target current value to the electric motor 18 exceeds the limit current value. If YES, the process proceeds to S50, where the limit current value is set as the target current value, and the control ends. To do. In any case of S42 to S44, if NO, the process proceeds to S48, a current limit value is set from the current map selected last time according to the activation time of the electric motor 18, and the process proceeds to S49. Further, when S49 is NO, S50 is skipped and the control ends.
[0070]
By the way, when the electric assist bicycle 1 is pushed, the electric motor 18 is controlled so that a weak driving assist force is output, thereby facilitating the pushing walk. In this case, the control unit 58 determines whether or not it is in the push-walking mode from the input from the boarding sensor 68 and the push-walking switch 69 that are the push-walking discrimination means and the accelerator opening, and is in the push-walking mode. 9, as shown in FIG. 9, the output ratio of the driving assist force with respect to the accelerator opening is made smaller than in the start mode and the normal travel mode, and the vehicle speed does not exceed the walking speed when pushing. Within a range, the electric motor 18 is made to output an auxiliary driving force having a constant output corresponding to the accelerator opening.
[0071]
That is, the ride sensor 68 is turned off when no occupant is straddling the saddle 8, and at the same time, when the push-walk switch 69 is turned on and the accelerator grip 62 is twisted, the control unit 58 is driven according to the accelerator opening. The auxiliary force is output to the electric motor 18. The output ratio of the driving assist force to the accelerator opening at this time is set to be smaller than that in the start mode and the normal travel mode, and the vehicle speed is within a range not exceeding the walking speed at the time of pushing and walking, for example, 6 km / h or less. Is set as follows.
[0072]
Therefore, when pushing the battery-assisted bicycle 1, the accelerator grip 62 is twisted with the right hand while the push-and-walk switch 69 is turned on with the left hand, so that the traveling speed of the battery-assisted bicycle 1 follows the walking speed. It is only necessary to adjust the opening of 62, and this makes it possible to control the vehicle speed delicately according to the walking speed of the pushing person, so that the pushing walk becomes very easy.
[0073]
The flow of push-walking control programmed in the control unit 58 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 19. First, in S51, the presence or absence of the accelerator opening is determined. If there is an accelerator opening, the process proceeds to S52. A target current value to be applied to the electric motor 18 is set according to the accelerator opening, and the process proceeds to S53. In S53, it is determined whether or not the push-walk switch 69 is ON. If NO, that is, if the push-walk switch 69 is OFF, the process proceeds to S54, and it is determined whether or not the ride sensor 68 is OFF. . If S54 is YES, that is, if the boarding sensor 68 is OFF, the process proceeds to S55, the target current value to the electric motor 18 is controlled so that the vehicle speed is 6 km / h or less, and the control is terminated.
[0074]
When S51 is NO, that is, when there is no accelerator opening, the process proceeds to S56, the target current value to the electric motor 18 is set to 0, and the control is terminated. Further, when S53 is YES, that is, when the push-walking switch is ON, S54 is skipped and the process proceeds to S55, the applied current value to the electric motor 18 is set so that the vehicle speed is 6 km / h or less, and the control is finished. To do. On the other hand, if S54 is NO, that is, if the boarding sensor 68 is ON, the target current value to be applied to the electric motor 18 is set in the same manner as in the normal travel mode and the start mode, and the control is terminated.
[0075]
【The invention's effect】
As described above, the battery-assisted bicycle according to the present invention includes a crankshaft that is rotationally driven by a pedaling force of an occupant, a pedaling force transmission system that transmits the rotational force of the crankshaft to driving wheels, and rotation of the crankshaft. Crankshaft rotation speed detection means for detecting speed, drive wheel rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the drive wheel, accelerator means arbitrarily operated by the occupant, and opening degree of the accelerator means An accelerator opening detection means, an electric motor that outputs a driving assist force that assists the pedal depression force, an input from the crankshaft rotation speed detection means, a drive wheel rotation speed detection means, and an accelerator opening detection means, The accelerator means can be opened on the condition that the rotational speed ratio between the shaft and the drive wheels is within a predetermined tolerance with respect to the transmission ratio of the pedal depression force transmission system. The auxiliary driving force of the constant output according to characterized in that it comprises a programmed control means so as to the electric motor output.
[0076]
With this configuration, when the occupant is driving the battery-assisted bicycle while stepping on the pedal, a constant driving assist force corresponding to the accelerator opening is output from the electric motor, and the pedal top force becomes close to zero. The output of the driving assist force does not stop even near the point and the bottom dead center. Therefore, the vehicle body does not fluctuate even when starting or running uphill, and good running stability is achieved.
[0077]
In addition, the driver can arbitrarily adjust the output of the driving assist force by operating the accelerator grip, and the ratio of the pedal depression force and the driving assist force can be changed, so that the driving assist force suitable for the passenger's leg strength and various driving conditions can be obtained. As a result, the vehicle speed can be easily controlled, so that unnecessary acceleration / deceleration can be omitted, leading to power saving, and premature consumption of the battery unit can be prevented. Since the driving assist force is not output unless the pedal is depressed, the electric assist bicycle does not move unexpectedly by the occupant, and the running feeling as a bicycle is kept good.
[0078]
Further, the battery-assisted bicycle according to the present invention is provided with a multi-stage transmission mechanism that can be arbitrarily operated by the occupant in the pedal depression force transmission system, and a gear ratio having a tolerance for each shift position of the multi-stage transmission mechanism. And a constant output auxiliary driving force according to the opening of the accelerator means is output to the electric motor on the condition that the rotational speed ratio between the crankshaft and the driving wheel is within the tolerance of each gear ratio. Further, since the control means is programmed, the assist by the driving assist force can be obtained accurately at any shift position of the multi-stage transmission mechanism, and the running performance can be improved.
[0079]
Furthermore, the battery-assisted bicycle according to the present invention determines whether it is the start mode or the normal travel mode from the relationship between the rotation speed of the crankshaft and the driving wheel and the opening degree of the accelerator means, and determines that it is the start mode. The control means is programmed to increase the output ratio and the output increase rate of the driving assist force of the electric motor with respect to the opening degree of the accelerator means, compared with the case where it is determined that the driving mode is normal. The accelerator opening at the time can be reduced, and it is not necessary to control the vehicle speed while returning the twist angle of the accelerator grip during acceleration, and the vehicle speed control can be made very easy.
[0080]
In addition, when the battery-assisted bicycle according to the present invention is determined to be in the start mode, the drive determined by the opening degree of the accelerator means from the start-up time of the electric motor, compared to the case where it is determined as the normal travel mode. Since the control means is programmed to shorten the output arrival time until the target value of the assist force is output, the vehicle speed control can be further facilitated.
[0081]
Further, in the battery-assisted bicycle according to the present invention, the rotation speed ratio between the crankshaft and the drive wheels is within a predetermined tolerance with respect to the transmission ratio of the pedal depression force transmission system within a predetermined time from the time when the start mode is determined. Since the control means is programmed to stop the output of the driving assist force when it does not enter the vehicle, it is possible to avoid starting the motor-assisted bicycle with only the driving assist force, and the feeling as a bicycle is impaired. Can be prevented.
[0082]
The battery-assisted bicycle according to the present invention detects the rotational speed ratio between the crankshaft and the drive wheel within the tolerance of the speed ratio at each stage of the multistage speed change mechanism. Since the control means is programmed to determine the shift position and to change the output ratio of the driving assist force of the electric motor to the opening of the accelerator means for each shift position, the drive of the output according to the running condition Auxiliary force can be obtained, the vehicle speed can be easily controlled, and power can be saved.
[0083]
Further, in the battery-assisted bicycle according to the present invention, the control means is programmed to increase the output increase rate of the driving assist force as the shift position of the multi-stage transmission mechanism becomes the low gear side. As described above, when a large amount of driving assist force is required, shifting to the low gear side provides a large output driving assist force, which prevents the vehicle body from fluttering and the like, thereby improving running stability.
[0084]
Furthermore, in the battery-assisted bicycle according to the present invention, as the shift position of the multi-stage transmission mechanism becomes the low gear side, the target value of the driving assist force determined by the opening degree of the accelerator means from the start time of the electric motor is increased. Since the control means is programmed so as to shorten the output arrival time until it is output, the control of the vehicle speed can be further facilitated.
[0085]
Then, the battery-assisted bicycle according to the present invention is provided with a push-walking discrimination means, and it is determined whether or not it is in the push-walking mode from the input from the push-walking discrimination means and the accelerator opening, and when it is in the push-walking mode. If it is determined, the output ratio of the driving assist force with respect to the opening of the accelerator means is smaller than in the start mode or the normal travel mode, and the vehicle speed does not exceed the walking speed at the time of pushing walking, Since the control means is programmed so that the electric motor outputs an auxiliary driving force with a constant output in accordance with the opening of the accelerator means, it enables delicate vehicle speed control in accordance with the walking speed of the person pushing the electric auxiliary bicycle. , Can push the walk easily.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a left side view showing an example of the appearance of a battery-assisted bicycle according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the electric power unit developed along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is a view of the periphery of the handlebar as viewed from the rear.
FIG. 4 is a block diagram showing a control system of a battery-assisted bicycle.
FIG. 5 is a graph showing a gear ratio at each shift position.
FIG. 6 is a graph showing the tolerance of the gear ratio at each shift position.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between pedal depression force and driving assist force.
FIG. 8 is a flowchart showing the flow of electric motor control.
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the accelerator opening and the driving assist force in the start mode, the normal travel mode, and the push-walk mode.
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the accelerator opening and the driving assist force in the start mode and the normal travel mode.
FIG. 11 is a flowchart showing the flow of electric motor control.
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the start time of the electric motor and the driving assist force in the start mode and the normal travel mode.
FIG. 13 is a flowchart showing the flow of electric motor control.
FIG. 14 is a graph showing the relationship between the accelerator opening and the driving assist force at each shift position.
FIG. 15 is a graph showing the relationship between the accelerator opening and the driving assist force at each shift position.
FIG. 16 is a flowchart showing the flow of electric motor control.
FIG. 17 is a graph showing the relationship between the starting time of the electric motor and the driving assist force at each shift position.
FIG. 18 is a flowchart showing the flow of electric motor control.
FIG. 19 is a flowchart showing the flow of electric motor control.
FIG. 20 is a graph showing the relationship between pedal depression force and driving assist force in the prior art.
[Explanation of symbols]
1 Electric assist bicycle
3 Electric power unit
7 Rear wheels as drive wheels
10 Crankshaft
18 Electric motor
54 Sensor plate as an example of crankshaft rotation speed detection means
56 Crank rotational speed sensor as an example of crank shaft rotational speed detection means
58 Control unit as an example of control means
60 Rear wheel rotation speed detection sensor as an example of driving wheel rotation speed detection means
61 Accelerator position sensor as an example of accelerator position detector
62 Accelerator grip as an example of accelerator means
68 Ride sensor as an example of push-and-walk discrimination means
69 A walking switch that is an example of a push-and-walk discrimination
k1, k2, k3 Gear ratio determined by the gear ratio of the pedal effort transmission system
ka, kb, kc Gear ratio tolerance
G pedal force transmission system
H Drive auxiliary power transmission system
Z Rotational speed ratio of crankshaft and drive wheel

Claims

A crankshaft that is rotationally driven by a pedaling force of an occupant, a pedaling force transmission system that transmits the rotational force of the crankshaft to driving wheels, a crankshaft rotational speed detecting means that detects the rotational speed of the crankshaft, and the driving wheels Driving wheel rotational speed detecting means for detecting the rotational speed of the vehicle, accelerator means arbitrarily operated by the occupant, accelerator opening degree detecting means for detecting the opening degree of the accelerator means, and driving assistance for assisting the pedal depression force Receiving an input from the electric motor that outputs force, the crankshaft rotational speed detecting means, the driving wheel rotational speed detecting means, and the accelerator opening detecting means, the rotational speed ratio of the crankshaft and the driving wheel is determined by the pedal depression force transmission system. On the condition that the gear ratio is within a predetermined tolerance, a constant output auxiliary driving force corresponding to the opening of the accelerator means is applied to the electric motor. Motor-assisted bicycle, characterized by comprising a programmed control means so as to force.

A multi-stage transmission mechanism that allows the occupant to arbitrarily perform a shift operation is provided in the pedal depression force transmission system, a gear ratio with a tolerance is set for each shift position of the multi-stage transmission mechanism, and rotation of the crankshaft and driving wheels is performed. 2. The control means according to claim 1, wherein the control means is programmed to cause the electric motor to output a constant output auxiliary driving force in accordance with the opening degree of the accelerator means, on condition that the speed ratio is within the tolerance of each gear ratio. The motor-assisted bicycle described.

From the relationship between the rotational speed of the crankshaft and drive wheels and the opening degree of the accelerator means, it is determined whether the vehicle is in the start mode or the normal travel mode. 2. The battery-assisted bicycle according to claim 1, wherein the control means is programmed to increase an output ratio of the driving assist force of the electric motor with respect to the opening degree of the accelerator means.

The battery-assisted bicycle according to claim 3, wherein the control means is programmed to increase the output increase rate of the driving assist force when it is determined that the start mode is determined, compared to when the normal travel mode is determined.

When the start mode is determined, the target value of the driving assist force determined by the opening degree of the accelerator means is output from the start time of the electric motor, compared to the case where the normal travel mode is determined. 4. The battery-assisted bicycle according to claim 3, wherein the control means is programmed to shorten the output arrival time.

If the rotational speed ratio between the crankshaft and the drive wheels does not fall within a predetermined tolerance with respect to the gear ratio of the pedal depression force transmission system within a predetermined time from the time when the start mode is determined, The battery-assisted bicycle according to claim 1, wherein the control means is programmed to stop the output.

By detecting that the rotational speed ratio between the crankshaft and the drive wheels is within the tolerance of the transmission ratio at each stage of the multistage transmission mechanism, the shift position of the multistage transmission mechanism is determined, and each shift position is determined. 3. The battery-assisted bicycle according to claim 2, wherein the control means is programmed to change the output ratio of the driving assist force of the electric motor to the opening of the accelerator means.

8. The battery-assisted bicycle according to claim 7, wherein the control means is programmed to increase the output increase rate of the driving assist force as the shift position of the multistage transmission mechanism is closer to the low gear side.

As the shift position of the multi-stage transmission mechanism is closer to the low gear side, the output arrival time from the start time of the electric motor to the output of the target value of the driving assist force determined by the opening degree of the accelerator means is shortened. The battery-assisted bicycle according to claim 8, wherein the control means is programmed as described above.

A push-walking discrimination means is provided, and it is determined from the input from the push-walking discrimination means and the accelerator opening position whether or not the vehicle is in the push-walking mode. Compared with the mode, the output ratio of the driving assist force with respect to the opening of the accelerator means is reduced, and the constant output corresponding to the opening of the accelerator means is within the range where the vehicle speed does not exceed the walking speed during pushing walking The battery-assisted bicycle according to claim 1, wherein the control means is programmed to output an auxiliary driving force to the electric motor.