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JPH09188286A - Electric bicycle - Google Patents

Electric bicycle

Info

Publication number
JPH09188286A
JPH09188286A JP8002697A JP269796A JPH09188286A JP H09188286 A JPH09188286 A JP H09188286A JP 8002697 A JP8002697 A JP 8002697A JP 269796 A JP269796 A JP 269796A JP H09188286 A JPH09188286 A JP H09188286A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electric
electric motor
crankshaft
bicycle
electric bicycle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8002697A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kuniaki Tanaka
邦章 田中
Yutaka Takada
豊 高田
Hiroshi Miyazawa
弘 宮沢
Hiroshi Nakazato
博 中里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP8002697A priority Critical patent/JPH09188286A/en
Publication of JPH09188286A publication Critical patent/JPH09188286A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cycling feeling and simplicity of handling similar to those of an ordinary bicycle by notching an armature in a DC brushless motor in the specific radial direction, arranging a space, and arranging component parts of an electric bicycle in the space. SOLUTION: For example, the number of poles in a rotor 204 is 8 while an armature 201, which is constructed by notching an armature with 12 poles in the radial direction by a radial angle of 90 degrees, is provided with 9 poles. In each pole 203, winding 202 is applied by a concentrated wire winding method, and a proper phase is energized to be driven on the basis of position detection of the rotor 204. The armature 201 is notched by the angle of 90 degrees in the radial direction, so that a required space is generated in the specific radial direction of the electric motor 200. A crankshaft 505 of a manual driving system, a joint A302, a joint B303, and the like are arranged in the space. In this way, a distance between the crankshaft 505 and an electric motor shaft 206 can be shortened to about two thirds of that of a bicycle constructed without notching an armature.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、人力駆動力と電動
モータ駆動力を合成する電動自転車に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric bicycle that combines a human power driving force and an electric motor driving force.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、人力の補助用に電動モータを用い
た電動自転車が注目されている。この種の自転車は、通
常の自転車に、電動モータと、このモータに電力を供給
するバッテリ電源部を搭載し、人力の駆動力に応じて所
定のモータ駆動力を追加補助し、人力の負荷を軽減させ
るようにしている。また、このモータによる補助駆動力
は、人力の駆動力を超えることはなく、更に、走行速度
が毎時15kmまでの場合には、100%の補助を行
い、この毎時15kmを超えた場合には、漸次減少し、
そして、毎時24km以上では、モータ補助がカットさ
れるように制御されている。
2. Description of the Related Art In recent years, an electric bicycle using an electric motor has been attracting attention for assisting human power. This type of bicycle is equipped with an electric motor and a battery power supply unit that supplies electric power to this motor in a normal bicycle, and additionally assists a predetermined motor driving force according to the human driving force to reduce the human power load. I try to reduce it. In addition, the auxiliary driving force by this motor does not exceed the driving force of human power. Furthermore, when the traveling speed is up to 15 km / h, 100% assistance is provided, and when it exceeds 15 km / h, Gradually decreases,
The motor assistance is controlled to be cut off at 24 km / hour or more.

【0003】このような電動自転車は、すでに公知とな
っている。しかし電動自転車の構成方法、すなわち電動
モータ、減速機、バッテリーユニット等の配置方法には
数多くの提案がなされている。
Such electric bicycles are already known. However, many proposals have been made for a method of constructing an electric bicycle, that is, a method of arranging an electric motor, a speed reducer, a battery unit, and the like.

【0004】たとえば特開平07ー40878には、パ
ワーユニットをクランク軸と同軸に配置し、電動モータ
をクランク軸より前方でメインパイプ下方にそれに沿わ
せて配置し、バッテリをクランク軸より後方で、かつ立
ちパイプにそって配置することが提案されている。これ
により車体重心が車体の形状中心に近づくことから自転
車本来の走行感覚が損なわれることがないとしている。
For example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-40878, a power unit is arranged coaxially with a crankshaft, an electric motor is arranged in front of the crankshaft and below the main pipe, and a battery is arranged behind the crankshaft and It is proposed to place it along a standing pipe. As a result, the center of gravity of the vehicle approaches the center of the shape of the vehicle body, so that the original sense of running of the bicycle is not impaired.

【0005】また特開平05ー262273には、パワ
ーユニットをリアタイアハブ軸に設け、内部に電動モー
タと減速装置が取り付けられた例が提案されている。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 05-262273 proposes an example in which a power unit is provided on a rear tire hub shaft, and an electric motor and a speed reducer are mounted inside.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら第1の従
来例は、電動モータがパワーユニットの前方に長く突き
出た構成となっており、またバッテリも高い位置に配置
されていることから、電動自転車全体の重心が高くな
り、取り回しが容易でなくなる。よってお年寄りや子供
にとって取り扱いが困難となっていた。また電動モータ
出力をクランク軸に対して垂直に入力することから、電
動モータの出力軸とクランク軸の軸方向が垂直となる。
よって傘歯車等の複雑な減速機構を必要とし、パワーユ
ニットが大型化するといった問題点も有している。
However, in the first conventional example, the electric motor has a structure protruding long in front of the power unit, and the battery is also arranged at a high position. The center of gravity becomes high, making it difficult to handle. Therefore, it is difficult for the elderly and children to handle. Further, since the electric motor output is input perpendicularly to the crankshaft, the output shaft of the electric motor and the crankshaft are perpendicular to each other.
Therefore, a complicated speed reducing mechanism such as a bevel gear is required, and the power unit becomes large in size.

【0007】また第2の従来例は、パワーユニットの重
量物をリアタイアハブ部に設けているために、自転車の
重心が極端に後部に偏っており、自転車本来の走行感覚
が損なわれている。また自転車を引き回す場合も自転車
全体の重心が高いために、取り扱いに腕力を必要とし、
お年寄りや子供等にとって取り扱いが難しいといった問
題点を有している。
Further, in the second conventional example, since the heavy weight of the power unit is provided at the rear tire hub portion, the center of gravity of the bicycle is extremely biased toward the rear portion, and the original running feeling of the bicycle is impaired. Also, when pulling a bicycle around, the center of gravity of the entire bicycle is high, so it requires physical strength to handle it.
There is a problem that it is difficult for the elderly and children to handle.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明では、人力駆動力と電動モータ駆動力を合成
する電動自転車において、電動モータにDCブラシレス
モータを用い、そのDCブラシレスモータの電機子の特
定の放射方向を切り欠き、スペースを設け、前記スペー
スに電動自転車の構成部品を配置したことを特徴とす
る。
In order to solve the above problems, the present invention uses a DC brushless motor as an electric motor in an electric bicycle that combines a human-powered driving force and an electric motor driving force. A specific radial direction of the armature is cut out to provide a space, and the components of the electric bicycle are arranged in the space.

【0009】前記構成部品が人力駆動系のクランク軸で
あることを特徴とする。
It is characterized in that the component is a crankshaft of a human power drive system.

【0010】前記構成部品が人力駆動系もしくは電動モ
ータ駆動系の出力伝達機構部品であることを特徴とす
る。
It is characterized in that the component is an output transmission mechanism component of a human power drive system or an electric motor drive system.

【0011】前記構成部品が運転者の踏力を検出する踏
力検出機構であることを特徴とする。
The above-mentioned component is a pedaling force detection mechanism for detecting the pedaling force of the driver.

【0012】人力駆動力と電動モータ駆動力を合成する
電動自転車において、電動モータの配置方法を、電動モ
ータ軸とクランク軸とが平行になるように配置したこと
を特徴とする。
In an electric bicycle which combines a human power driving force and an electric motor driving force, the electric motor is arranged so that the electric motor shaft and the crank shaft are arranged in parallel.

【0013】人力駆動力と電動モータ駆動力を合成する
電動自転車において、電動モータの設置位置をクランク
軸と隣接した位置であり、かつクランク軸の高さよりも
下側としたことを特徴とする。
In an electric bicycle that combines a human-powered driving force and an electric-motor driving force, the installation position of the electric motor is adjacent to the crankshaft and is lower than the height of the crankshaft.

【0014】人力駆動力と電動モータ駆動力を合成する
電動自転車において、電動モータに電力を供給するバッ
テーリの配置位置を、クランク軸の前方で、クランク軸
に隣接した位置であり、かつメインフレーム下側とした
ことを特徴とする。
In an electric bicycle which combines a human-powered driving force and an electric motor driving force, the battery is arranged such that the electric power is supplied to the battery in front of the crankshaft, adjacent to the crankshaft, and below the main frame. It is characterized by being on the side.

【0015】請求項1から請求項7のいづれか二つ以上
を組み合わせたことを特徴とする。
It is characterized in that any one or more of claims 1 to 7 is combined.

【0016】[0016]

【作用】電動モータをDCブラシレスモータとして、そ
の電機子を放射方向に一部切り欠き、スペースを設け、
電動自転車の構成部品を配置することにより、コンパク
トなパワーユニットを構成することができる。たとえば
前記構成部品に人力駆動系のクランク軸とすることによ
り、電動モータとクランク軸との距離を、切り欠きのな
い電動モータにてパワーユニットを構成したときと比較
して、およそ3分の2程度に短くすることができる。ま
た前記構成部品に人力駆動系もしくは電動モータ駆動系
の出力伝達機構、もしくは運転者の踏力を検出する踏力
検出機構であっても同様な作用を得ることができる。
The electric motor is a DC brushless motor, and the armature is partially cut away in the radial direction to provide a space,
A compact power unit can be constructed by arranging the components of the electric bicycle. For example, by using a crank shaft of a manual drive system as the above-mentioned component, the distance between the electric motor and the crank shaft is about two-thirds as compared with the case where the power unit is composed of an electric motor without a notch. Can be shortened to The same effect can be obtained even if the component is an output transmission mechanism of a human power drive system or an electric motor drive system, or a pedal effort detection mechanism that detects the pedal effort of the driver.

【0017】また、配置方法を電動モータの軸とクラン
ク軸とが平行となるように配置することにより、減速機
に傘歯車等の複雑な減速機を設けずに、平歯車等により
構成できることから、パワーユニット本体をコンパクト
にすることができる。
Further, by disposing the electric motor so that the shaft of the electric motor and the crankshaft are parallel to each other, the reduction gear can be constituted by spur gears or the like without providing a complicated reduction gear such as a bevel gear. , The power unit body can be made compact.

【0018】また電動モータの設置位置をクランク軸と
隣接した位置であり、かつクランク軸の高さよりも下側
としたことにより、パワーユニットを構成するケース、
減速機等や、バッテリーが従来よりも低い位置に設置す
る事ができる。よって従来と比較して低重心の電動自転
車が構成できるために、一般の自転車と比較して大きな
重量増があるにも関わらず、同様な走行感覚を得ること
ができる。よってお年寄りや子供のように体力の弱い立
場の人にとっても取り扱い易い自転車を提供することが
できる。
In addition, the electric motor is installed at a position adjacent to the crankshaft and is located below the height of the crankshaft so that the power unit is constructed.
It can be installed at a position where the speed reducer and the battery are lower than before. Therefore, since an electric bicycle having a lower center of gravity can be configured as compared with the conventional bicycle, a similar running sensation can be obtained despite a large increase in weight as compared with a general bicycle. Therefore, it is possible to provide a bicycle that is easy to handle even for elderly people and children with weak physical strength.

【0019】また人力駆動力と電動モータ駆動力を合成
する電動自転車において、電動モータに電力を供給する
バッテーリの配置位置を、クランク軸の前方で、クラン
ク軸に隣接した位置であり、かつメインフレーム下側と
したことにより上記と同様に電動自転車の全体の重心が
低くなり、同様な作用を得ることができる。
Further, in an electric bicycle which combines a human-powered driving force and an electric motor driving force, the battery is arranged such that the battery is supplied with electric power in front of the crankshaft, adjacent to the crankshaft, and on the main frame. By setting it to the lower side, the center of gravity of the entire electric bicycle is lowered in the same manner as described above, and the same effect can be obtained.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下に本発明を図1から図4に示
す実施例に基づいて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below with reference to the embodiments shown in FIGS.

【0021】図1は本発明の実施例の電動自転車全体構
成を示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing the overall construction of an electric bicycle according to an embodiment of the present invention.

【0022】本実施例において、電動自転車400は、
従来の自転車と同様に、フレーム体の前後に後輪50
2,前輪503を軸架している。また、フレーム体は、
フロントフォーク506側のメインパイプ508と、メ
インパイプ508から上方に設けられた立パイプ507
等により構成され、立パイプ507の上端には、使用者
が着座するサドル501が設けられている。また、立ち
パイプ507の下側には、クランク軸505を備えたパ
ワーユニット402が装着され、このクランク軸505
に取付けられたペダルアーム509の先端には、ペダル
504が軸支されている。また、パワーユニット402
前方の隣接した位置で、かつメインパイプ508の下側
にはバッテリユニット401が装着されている。さらに
パワーユニット402に隣接し、かつメインパイプ50
8と立ちパイプ507に挟まれたスペースには、モータ
駆動回路と制御回路とから構成される電動自転車駆動回
路403が配置されている。
In this embodiment, the electric bicycle 400 is
As with conventional bicycles, the rear wheels 50 are placed in front of and behind the frame body.
2. The front wheel 503 is mounted on the shaft. Also, the frame body is
A main pipe 508 on the front fork 506 side and a standing pipe 507 provided above the main pipe 508.
The saddle 501 on which the user sits is provided at the upper end of the standing pipe 507. A power unit 402 having a crankshaft 505 is mounted below the standing pipe 507.
A pedal 504 is pivotally supported at the tip of a pedal arm 509 attached to the. In addition, the power unit 402
A battery unit 401 is attached at a front adjacent position and below the main pipe 508. Further adjacent to the power unit 402 and the main pipe 50
An electric bicycle drive circuit 403 composed of a motor drive circuit and a control circuit is arranged in a space sandwiched between 8 and the standing pipe 507.

【0023】更に、このパワーユニット402には、電
動モータ、減速機、人力/モータ駆動力合成機構、踏力
検出手段が収納され、ペダル504が接続されたクラン
ク軸505は、合成機構に接続され、この合成機構の出
力は、フロントスプロケット(図示を省略)に接続され
ている。そして、このフロントスプロケットと、後輪5
02に同軸に固定された従動スプロケット(図示を省
略)とは、これらの両者間に掛け渡されたチェーン(図
示を省略)により接続されている。尚、図示を省略した
ものもあるが、基本的には、ハンドルに設けられたブレ
ーキレバー、そして、ブレーキ機構、夜間走行用のライ
ト等は、従来の自転車と同じものが用いられている。
Further, the power unit 402 accommodates an electric motor, a speed reducer, a human power / motor driving force combining mechanism, and a pedaling force detecting means, and a crankshaft 505 to which a pedal 504 is connected is connected to the combining mechanism. The output of the synthesizing mechanism is connected to a front sprocket (not shown). And this front sprocket and rear wheel 5
A driven sprocket (not shown) coaxially fixed to 02 is connected by a chain (not shown) hung between the two. Although not shown in the drawings, basically, the same brake lever, brake mechanism, night driving light and the like provided on the steering wheel are the same as those of the conventional bicycle.

【0024】そして、この前輪503は、フロントフォ
ーク506に設けられたハンドル505によって操向さ
れる一方、後輪502は、使用者がペダル504を漕ぐ
と、通常の自転車と同様に走行する。すなわち、使用者
の人力によりペダル504が漕がれると、フロントスプ
ロケットを回転駆動し、このフロントスプロケットの駆
動力がチェーンを介して、後輪のリアスプロケットに伝
達され、後輪502が回転駆動されて、電動自転車が前
進する。
The front wheel 503 is steered by the handle 505 provided on the front fork 506, while the rear wheel 502 travels in the same manner as a normal bicycle when the user pedals the pedal 504. That is, when the pedal 504 is pedaled by the human power of the user, the front sprocket is rotationally driven, the driving force of the front sprocket is transmitted to the rear sprocket of the rear wheel through the chain, and the rear wheel 502 is rotationally driven. Then, the electric bicycle moves forward.

【0025】前記バッテリユニット401は、単数もし
くは複数のバッテリより構成され所定の電圧が得られ
る。そして、このバッテリユニット401からの電力
は、電動モータ、及びセンサや各回路等の各種機器に供
給される。
The battery unit 401 is composed of a single battery or a plurality of batteries to obtain a predetermined voltage. Then, the electric power from the battery unit 401 is supplied to the electric motor and various devices such as sensors and circuits.

【0026】また、モータ駆動回路は、電力用のスイッ
チング素子であるMOS−FET回路を主に構成され、
このFET回路の高速スイッチング動作によるチョッパ
制御により、走行用電動モータに供給する実効電圧を増
減させ、電動モータ出力を制御している。また、このス
イッチング制御は、検出した人力や走行速度に基づいて
決定された制御回路からの指令に基づいて、実行されて
いる。
The motor drive circuit is mainly composed of a MOS-FET circuit which is a switching element for electric power,
By the chopper control by the high-speed switching operation of this FET circuit, the effective voltage supplied to the traveling electric motor is increased or decreased to control the electric motor output. Further, this switching control is executed based on a command from the control circuit that is determined based on the detected human power and traveling speed.

【0027】この制御回路は、パワーユニット402の
トルク検出機構や走行速度センサ、外部環境センサ等か
らのセンサ信号が入力され、モータ駆動回路に制御信号
を出力するマイクロコンピュータから構成されている。
このマイクロコンピュータは、各入力信号をデジタル信
号に変換するA/D変換器、このデジタル信号をメモリ
空間に読込み/取出すI/Oポート、読込んだデータ信
号に基づいて所定の処理・決定を行うCPU、メモリ等
を備えている。従って、各種センサからの検出信号に基
づいて、メモリに格納されたプログラムに準じて処理
し、モータ駆動回路に、デューテイ設定信号等の適切な
動作指令を出力するようになっている。
The control circuit is composed of a microcomputer which receives sensor signals from the torque detection mechanism of the power unit 402, a traveling speed sensor, an external environment sensor, etc. and outputs a control signal to the motor drive circuit.
This microcomputer performs an A / D converter that converts each input signal into a digital signal, an I / O port that reads / takes this digital signal into / from a memory space, and performs predetermined processing / determination based on the read data signal. It has a CPU, a memory, and the like. Therefore, based on the detection signals from the various sensors, processing is performed according to a program stored in the memory, and an appropriate operation command such as a duty setting signal is output to the motor drive circuit.

【0028】従って、使用者が、メインキースイッチを
オン操作すると、バッテリ401から各搭載機器に電力
が供給され、電動モータによる人力の補助駆動が可能と
なる。すなわち、この状態で、使用者がペダル504を
漕ぐと、これに応じて踏力検出手段が人力の駆動力を検
出するとともに、速度センサが走行速度を検出し、これ
らの検出信号に基づいて制御回路がモータ駆動回路に適
切な動作指令を出力する。この動作指令に基づき、モー
タ駆動回路が、走行用モータに供給される駆動電力を増
減して、走行用電動モータの出力を調整する。そして、
この生成された電動モータ駆動力を減速機構により適切
なトルクに変換して、このモータ駆動力を合成機構によ
り人力駆動力に追加して後輪502に伝達され、電動自
転車がモータ動力により補助されて、快適な前進走行す
るように設けられている。
Therefore, when the user turns on the main key switch, electric power is supplied from the battery 401 to each on-board device, and the human-powered auxiliary drive by the electric motor becomes possible. That is, in this state, when the user pedals the pedal 504, the pedaling force detecting means detects the driving force of human power in response to this, and the speed sensor detects the traveling speed, and the control circuit based on these detection signals. Outputs an appropriate operation command to the motor drive circuit. Based on this operation command, the motor drive circuit increases or decreases the drive power supplied to the traveling motor to adjust the output of the traveling electric motor. And
The generated electric motor driving force is converted into an appropriate torque by the speed reduction mechanism, and this motor driving force is added to the human power driving force by the combining mechanism and transmitted to the rear wheel 502, and the electric bicycle is assisted by the motor power. Therefore, it is provided for comfortable forward traveling.

【0029】続いて図2〜図4は本実施例におけるパワ
ーユニットの構成図である。図2は本発明の実施例を示
すパワーユニットの断面図であり、特に電動モータ、減
速機、クランク軸周りの構成について示したものであ
る。図3は本発明の実施例を示すパワーユニット側面図
であり、特に電動モータとクランク軸周りの構成を示し
ている。図3は同じく本発明の実施例を示すパワーユニ
ットの側面図であり、特にモータ軸からクランク軸への
減速をつかさどる減速機の配置を示したものである。
2 to 4 are block diagrams of the power unit in this embodiment. FIG. 2 is a sectional view of a power unit showing an embodiment of the present invention, and particularly shows a structure around an electric motor, a speed reducer, and a crankshaft. FIG. 3 is a side view of a power unit showing an embodiment of the present invention, and particularly shows a structure around an electric motor and a crankshaft. FIG. 3 is also a side view of the power unit showing the embodiment of the present invention, and particularly showing the arrangement of the speed reducer which controls deceleration from the motor shaft to the crank shaft.

【0030】図2から図3を用いて本実施例のパワーユ
ニットの構成について説明をする。なお図2は減速機の
輪列に沿って展開された断面図であり、図面の縦方向の
寸法は実際と異なる。
The configuration of the power unit of this embodiment will be described with reference to FIGS. Note that FIG. 2 is a sectional view developed along the train wheel of the speed reducer, and the vertical dimension of the drawing is different from the actual size.

【0031】まず人力駆動系と電動モータ駆動系の力の
伝達経路について説明を行う。人力駆動系は一般の自転
車と同様に運転者がペダルを踏むことにより入力され
る。入力された力はワンウェイクラッチ機構A301を
経て継ぎ手A302および継ぎ手B303を介して、フ
ロントスプロケット部材304へと伝えられる。人力駆
動系にワンウェイクラッチ機構A301が設けられるの
は、運転者がペダルを逆回転したときに、フロントスプ
ロケットに力が伝達されるのを断つためである。次に電
動モータ駆動系について説明をする。制御回路からの信
号により電動モータ200は所要の回転数とトルクを発
生する。モータで発生した力は1段目減速機101、2
段目減速機102、3段目減速機103にて減速され、
フロントスプロケット部材304に入力される。3段目
減速機103とフロントスプロケット部材304の間に
はワンウェイクラッチ機構B305が設けられる。この
ワンウェイクラッチ機構は電動モータ200が回転して
いないときに、すなわち人力補助駆動をしていないとき
に、電動機とフロントスプロケットの力の伝達を断つた
めである。よってワンウェイクラッチ機構により減速機
で発生する機械損失や、電動モータで発生する機械損
失、鉄損失が生じるのを防ぐことができる。以上の構成
により人力駆動系と電動モータ駆動系が構成され、フロ
ントスプロケット部材304にて両駆動系の力が合成さ
れ、電動自転車の駆動力となる。また本実施例において
運転者がペダルを踏み込んだ際のトルク検出には、トル
ク検出機構306を用いて検出している。すなわち継ぎ
手A302と継ぎ手B303の間に弾性体307を介在
させ、両継ぎ手の位相差をトルク検出機構306にてポ
テンショメータの回転に変換してトルク値を求めてい
る。
First, the force transmission paths of the human power drive system and the electric motor drive system will be described. The human power drive system is input by the driver stepping on the pedal as in a general bicycle. The input force is transmitted to the front sprocket member 304 via the one-way clutch mechanism A301, the joint A302 and the joint B303. The one-way clutch mechanism A301 is provided in the human power drive system in order to cut off the transmission of force to the front sprocket when the driver reversely rotates the pedal. Next, the electric motor drive system will be described. The electric motor 200 generates a required rotation speed and torque according to a signal from the control circuit. The force generated by the motor is the first stage speed reducer 101, 2
The speed is reduced by the third speed reducer 102 and the third speed reducer 103,
Input to the front sprocket member 304. A one-way clutch mechanism B305 is provided between the third stage speed reducer 103 and the front sprocket member 304. This one-way clutch mechanism is to cut off the transmission of force between the electric motor and the front sprocket when the electric motor 200 is not rotating, that is, when the human power assist drive is not being performed. Therefore, the one-way clutch mechanism can prevent the mechanical loss generated in the speed reducer, the mechanical loss generated in the electric motor, and the iron loss. A human-powered drive system and an electric motor drive system are configured by the above configuration, and the forces of both drive systems are combined by the front sprocket member 304 to become the drive force of the electric bicycle. Further, in the present embodiment, the torque detection mechanism 306 is used to detect the torque when the driver depresses the pedal. That is, the elastic body 307 is interposed between the joint A 302 and the joint B 303, and the torque difference is obtained by converting the phase difference between both joints into rotation of the potentiometer by the torque detection mechanism 306.

【0032】続いて本発明の詳細について説明をおこな
う。
Next, the details of the present invention will be described.

【0033】図3に示すように、本実施例における電動
機はその電機子201をその放射方向に見開き角90度
にて切り欠いた構成をとっている。本実施例においては
ロータ204の極数に8極、電機子201は12ポール
の電機子を放射方向に見開き角90度切り欠き、9ポー
ルとした例を示す。各ポール203には集中巻き線方式
により巻線202が施されており、ロータ204の位置
検出により適当な相が励磁され駆動する。電機子201
が放射方向に見開き角90度切り欠いてあることによ
り、電動機200の特定の放射方向には所要のスペース
が生まれる。本実施例においては前記スペースに人力駆
動系のクランク軸505、継ぎ手A302、継ぎ手B3
03等を配置した例を示している。これによりクランク
軸505と電動モータ軸206との距離を、電機子を切
り欠かずに構成した例と比較して約3分の2程度にする
事ができる。実際にクランク軸505と電動モータ軸2
06との軸間距離が100mm以内で電動自転車用パワ
ーユニットを構成することが可能であることを確認して
いる。
As shown in FIG. 3, the electric motor in this embodiment has a structure in which the armature 201 is cut out in the radial direction at a spread angle of 90 degrees. In the present embodiment, an example is shown in which the rotor 204 has eight poles, and the armature 201 has a 12-pole armature with a 90 ° opening angle in the radial direction, and a 9-pole notch. A winding 202 is applied to each pole 203 by a concentrated winding method, and an appropriate phase is excited and driven by detecting the position of the rotor 204. Armature 201
By shaving a 90 ° spread angle in the radial direction, a required space is created in a specific radial direction of the electric motor 200. In this embodiment, in the space, a crank shaft 505 of a human power drive system, a joint A302, a joint B3.
An example in which 03 and the like are arranged is shown. As a result, the distance between the crank shaft 505 and the electric motor shaft 206 can be reduced to about two-thirds as compared with the example in which the armature is not cut out. Actually crankshaft 505 and electric motor shaft 2
It has been confirmed that it is possible to construct a power unit for an electric bicycle within a distance of 100 mm from the axis 06.

【0034】また電動モータ200の配置方法を電動モ
ータ軸206とクランク軸505とが平行に構成されて
いることから、図4に示すように減速機構は平歯車の減
速機101、102、103により簡易に構成ができ
る。また電動モータの電機子201が放射方向に切り欠
いて構成されているために,クランク軸505と電動機
軸206との軸間距離が比較的自由に選択することがで
きることから、減速機の配置方法や減速比など設定の自
由度が大きくなる。
Further, since the electric motor 200 is arranged so that the electric motor shaft 206 and the crankshaft 505 are parallel to each other, as shown in FIG. 4, the reduction mechanism is a spur gear reducer 101, 102, 103. Can be easily configured. Further, since the armature 201 of the electric motor is cut out in the radial direction, the axial distance between the crankshaft 505 and the motor shaft 206 can be selected relatively freely. The degree of freedom of setting such as and gear ratio increases.

【0035】また図1に示すように本実施例におけるパ
ワーユニット402は電動モータ200がクランク軸5
05の高さよりも下側に配置されている。すなわち図3
に示すパワーユニットの側面図において、クランク軸5
05側を上に、電動モータ200の側を下にして配置さ
れている。よってパワーユニットが従来より低い位置に
配置され、電動自転車全体の重心を低くすることができ
る。さらに従来例では電動モータが占有していたスペー
スに他の重量物を配置することができるために、電動自
転車の重心をさらに低くすることが可能である。例えば
図1に示すようにバッテリユニット401をクランク軸
505前方で、クランク軸505に隣接した位置であ
り、かつメインフレーム508下側とすることにより、
大きな重量物をクランク軸505の高さ付近に配置する
ことができる。また電動自転車駆動回路403はクラン
ク軸505の上側、メインパイプ508と立ちパイプ5
07に挟まれた部分に配置することことができる。さら
にパワーユニット402、電動自転車駆動回路403、
バッテリユニット401等を同一のプラスチックカバー
404で覆うことにより一体感が生じ、外観の優れた電
動自転車が構成できる。
Further, as shown in FIG. 1, in the power unit 402 in this embodiment, the electric motor 200 has the crankshaft 5
It is arranged below the height of 05. That is, FIG.
In the side view of the power unit shown in FIG.
05 side is on the upper side, and the electric motor 200 side is on the lower side. Therefore, the power unit is arranged at a lower position than before, and the center of gravity of the entire electric bicycle can be lowered. Further, since another heavy object can be placed in the space occupied by the electric motor in the conventional example, the center of gravity of the electric bicycle can be further lowered. For example, as shown in FIG. 1, the battery unit 401 is located in front of the crankshaft 505, adjacent to the crankshaft 505, and below the main frame 508.
A large heavy object can be placed near the height of the crankshaft 505. In addition, the electric bicycle drive circuit 403 includes a main pipe 508 and a standing pipe 5 on the upper side of the crankshaft 505.
It can be placed in a portion sandwiched by 07. Further, a power unit 402, an electric bicycle drive circuit 403,
By covering the battery unit 401 and the like with the same plastic cover 404, a sense of unity is created, and an electric bicycle having an excellent appearance can be configured.

【0036】また実際の自転車の走行には、車体底面部
と地面との間にロードクリアランスが約200mm程度必
要である。本実施例における構成をとれば、パワーユニ
ット402の底面部と地面とのロードクリアランスを2
00mm以上とれることが実際に確認されている。
For actual running of the bicycle, a road clearance of about 200 mm is required between the bottom of the vehicle body and the ground. With the configuration of this embodiment, the load clearance between the bottom surface of the power unit 402 and the ground is 2
It has been actually confirmed that the distance can be set to 00 mm or more.

【0037】なお本実施例において、電機子の切り欠い
たスペースに配置する構成部品として、人力駆動系のク
ランク軸、人力駆動系の出力伝達機構とした例を示した
が、前記構成部品が運転者の踏力を検出する踏力検出機
構や、電動モータ駆動系の出力伝達機構等であっても同
様な効果が得られることは言うまでもない。
In this embodiment, the crankshaft of the human power drive system and the output transmission mechanism of the human power drive system are shown as the components arranged in the notched space of the armature. It goes without saying that the same effect can be obtained even with a pedaling force detection mechanism for detecting the pedaling force of a person, an output transmission mechanism of an electric motor drive system, or the like.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成され、
十分なロードクリアランスを保ちながら電動自転車全体
の重心を低くすることができる。よって一般の自転車と
比較して大きな重量増加があるにも関わらず、同様の走
行感覚や取り扱いの容易さを得ることができる。
The present invention is configured as described above,
The center of gravity of the entire electric bicycle can be lowered while maintaining sufficient road clearance. Therefore, despite the large increase in weight as compared with a general bicycle, similar running feeling and ease of handling can be obtained.

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

【図1】本発明の電動自転車全体構成を示した図。FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of an electric bicycle of the present invention.

【図2】本発明のパワーユニットの断面図。FIG. 2 is a sectional view of the power unit of the present invention.

【図3】本発明におけるパワーユニット側面図。FIG. 3 is a side view of the power unit according to the present invention.

【図4】本発明におけるパワーユニット側面図。FIG. 4 is a side view of the power unit according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101.1段目減速機 102.2段目減速機 103.3段目減速機 104.減速歯車 200.電動モータ 201.電機子 202.巻線 203.ポール 204.ロータ 205.界磁用マグネット 206.モータ軸 301.ワンウェイクラッチ機構A 302.継ぎ手A 303.継ぎ手B 304.フロントスプロケット部材 305.ワンウェイクラッチ機構B 306.トルク検出機構 307.弾性体 400.電動自転車 401.バッテリユニット 402.パワーユニット 403.電動自転車駆動回路 404.カバー 501.サドル 502.後輪 503.前輪 504.ペダル 505.クランク軸 506.フロントフォーク 507.立ちパイプ 508.メインパイプ 509.クランクアーム 101.1 stage reducer 102.2 stage reducer 103.3 stage reducer 104. Reduction gear 200. Electric motor 201. Armature 202. Winding 203. Paul 204. Rotor 205. Field magnet 206. Motor shaft 301. One-way clutch mechanism A 302. Joint A 303. Joint B 304. Front sprocket member 305. One-way clutch mechanism B 306. Torque detection mechanism 307. Elastic body 400. Electric bicycle 401. Battery unit 402. Power unit 403. Electric bicycle drive circuit 404. Cover 501. Saddle 502. Rear wheel 503. Front wheel 504. Pedal 505. Crankshaft 506. Front fork 507. Standing pipe 508. Main pipe 509. Crank arm

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中里 博 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroshi Nakazato 3-3-5 Yamato, Suwa-shi, Nagano Seiko Epson Corporation

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 人力駆動力と電動モータ駆動力を合成す
る電動自転車において、電動モータにDCブラシレスモ
ータを用い、そのDCブラシレスモータの電機子の特定
の放射方向を切り欠き、スペースを設け、前記スペース
に電動自転車の構成部品を配置したことを特徴とする電
動自転車。
1. An electric bicycle for combining a human-powered driving force and an electric motor driving force, wherein a DC brushless motor is used as an electric motor, and a specific radial direction of an armature of the DC brushless motor is cut out to provide a space, and An electric bicycle characterized by arranging components of the electric bicycle in a space.
【請求項2】 前記構成部品が人力駆動系のクランク軸
であることを特徴とする請求項1記載の電動自転車。
2. The electric bicycle according to claim 1, wherein the component is a crankshaft of a human power drive system.
【請求項3】 前記構成部品が人力駆動系もしくは電動
モータ駆動系の出力伝達機構部品であることを特徴とす
る請求項1記載の電動自転車。
3. The electric bicycle according to claim 1, wherein the component is an output transmission mechanism component of a human power drive system or an electric motor drive system.
【請求項4】 前記構成部品が運転者の踏力を検出する
踏力検出機構であることを特徴とする請求項1記載の電
動自転車。
4. The electric bicycle according to claim 1, wherein the component is a pedaling force detection mechanism for detecting a pedaling force of a driver.
【請求項5】 人力駆動力と電動モータ駆動力を合成す
る電動自転車において、電動モータの配置方法を、電動
モータ軸とクランク軸とが平行になるように配置したこ
とを特徴とする電動自転車。
5. An electric bicycle for synthesizing a human-powered driving force and an electric-motor driving force, wherein an electric motor is arranged such that an electric motor shaft and a crank shaft are arranged in parallel with each other.
【請求項6】 人力駆動力と電動モータ駆動力を合成す
る電動自転車において、電動モータの設置位置をクラン
ク軸と隣接した位置であり、かつクランク軸の高さより
も下側としたことを特徴とする電動自転車。
6. An electric bicycle for combining a human-powered driving force and an electric motor driving force, wherein an electric motor is installed at a position adjacent to a crankshaft and lower than a height of the crankshaft. Electric bicycle to do.
【請求項7】 人力駆動力と電動モータ駆動力を合成す
る電動自転車において、電動モータに電力を供給するバ
ッテーリの配置位置を、クランク軸の前方で、クランク
軸に隣接した位置であり、かつメインフレーム下側とし
たことを特徴とする電動自転車。
7. In an electric bicycle that combines a human-powered driving force and an electric motor driving force, the battery is arranged such that the battery is supplied with electric power at a position in front of the crankshaft and adjacent to the crankshaft. An electric bicycle characterized by being on the lower side of the frame.
【請求項8】 請求項1から請求項7のいづれか二つ以
上を組み合わせたことを特徴とする電動自転車。
8. An electric bicycle characterized by combining any two or more of claims 1 to 7.
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